KR20150119036A - 작동 가스 순환형 엔진 시스템 - Google Patents

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Abstract

중유나 천연 가스 등의 탄소를 함유하는 연료를 사용 연료로 하는 엔진에 있어서 열 효율성이 우수한 엔진 시스템을 제공하는 것을 목적으로 하고, 아르곤을 함유하는 작동 가스가 엔진의 배기부로부터 급기부에 이르는 계 내를 순환하는 작동 가스 순환형 엔진 시스템 (1A ∼ 1F) 에 있어서, 탄소를 함유하는 연료를 사용 연료로 하는 엔진 (10) 과, 엔진으로부터 배출되는 연소 가스 중의 수분을 제거하기 위한 응축기 (22) 와, 엔진으로부터 배출되는 연소 가스의 일부를 계 외로 배출하기 위한 잉여 가스 배출기 (24) 와, 엔진으로부터 배출되는 연소 가스 중의 이산화탄소를 계 외로 배출하기 위한 이산화탄소 제거 수단 (25, 27) 과, 계 외의 공기 중에 함유되는 산소 및 아르곤을 계 내에 공급하기 위한 산소 공급 수단 (26, 27) 을 구비한 것을 특징으로 한다.

Description

작동 가스 순환형 엔진 시스템 {WORKING GAS CIRCULATION ENGINE SYSTEM}
본 개시는, 아르곤을 함유하는 작동 가스가 엔진의 배기부로부터 급기부에 이르는 계 내를 순환하는 작동 가스 순환형 엔진 시스템에 관한 것이다.
종래부터, 아르곤 (이하, 「Ar」이라고 기재하는 경우가 있다) 을 함유하는 작동 가스가 엔진의 배기부로부터 급기부에 이르는 계 내를 순환하는 작동 가스 순환형의 수소 엔진 시스템이 알려져 있다. 예를 들어 특허문헌 1 에는, 작동 가스로서 아르곤을 이용한 수소 엔진에 관한 발명이 본 출원인에 의해 출원되어 있다. 또 특허문헌 2 에는, 작동 가스로서 아르곤을 이용한 작동 가스 순환형 수소 엔진에 관한 발명이 개시되어 있다.
이들 종래의 수소 엔진 시스템은, 공기 대신에 아르곤과 산소 (이하, 「O2」라고 기재하는 경우가 있다) 를 연소실에 공급함으로써, 아르곤이 수소의 연소에 의해 발생된 열에 의한 팽창체 (즉 작동 가스) 로서 기능한다. 엔진으로부터 배출된 아르곤은 계 내를 순환하고, 새롭게 공급되는 산소와 함께 다시 엔진에 공급된다. 이와 같이, 작동 가스로서 질소 대신 아르곤을 이용함으로써, 질소 산화물 (NOx) 의 발생을 억제할 수 있다. 또, 아르곤은 단원자 분자 가스이고 비열비가 높기 때문에, 열 효율성이 우수한 엔진 시스템을 구축할 수 있다는 이점이 있다.
일본 특허공보 제3631891호 일본 공개특허공보 2006-77639호
그런데, 예부터 중유를 연료로 한 디젤 엔진이 폭넓게 이용되고 있지만, 최근의 중유 가격의 상승이나 셰일 가스 혁명에 의한 천연 가스 가격이 하락하는 가운데, 천연 가스를 사용 연료로 하는 가스 엔진에도 주목이 모아지고 있다. 또 예를 들어, 선박에 추진력을 부여하기 위한 선박용 주기 엔진 등에서는, 최근의 NOx 규제 강화의 흐름 속에서, 액화 천연 가스 (LNG) 를 연료로 한 가스 엔진이나 중유에 추가하여 천연 가스도 연료로서 이용할 수 있는 소위 듀얼 퓨얼 엔진으로 불리는 엔진도 실용화되고 있다. 이러한 중유나 천연 가스를 연료로 하는 엔진에 있어서, 보다 더 열 효율의 향상이 기대되고 있다.
본 발명의 적어도 하나의 실시형태는, 상기 서술한 바와 같은 현 상황을 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적으로 하는 바는, 중유나 천연 가스 등의 탄소를 함유하는 연료를 사용 연료로 하는 엔진에 있어서, 열 효율성이 우수한 엔진 시스템을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 적어도 하나의 실시형태는,
아르곤을 함유하는 작동 가스가 엔진의 배기부로부터 급기부에 이르는 계 내를 순환하는 작동 가스 순환형 엔진 시스템에 있어서,
탄소를 함유하는 연료를 사용 연료로 하는 엔진과,
상기 엔진으로부터 배출되는 연소 가스 중의 수분을 제거하기 위한 응축기와,
상기 엔진으로부터 배출되는 연소 가스의 일부를 계 외로 배출하기 위한 잉여 가스 배출기와,
상기 엔진으로부터 배출되는 연소 가스 중의 이산화탄소를 계 외로 배출하기 위한 이산화탄소 제거 수단과,
계 외의 공기 중에 함유되는 산소 및 아르곤을 계 내에 공급하기 위한 산소 공급 수단을 구비한 것을 특징으로 한다.
상기 작동 가스 순환형 엔진 시스템에 의하면, 계 외의 공기 중에 함유되는 산소 및 아르곤을 계 내에 공급하기 위한 산소 공급 수단을 구비함과 함께, 엔진으로부터 배출되는 연소 가스 중의 이산화탄소 (이하, 「CO2」라고 기재하는 경우가 있다) 를 계 외로 배출하기 위한 이산화탄소 제거 수단을 구비하고 있다. 이 때문에, 계 내를 순환하는 가스 중의 산소 및 아르곤을 일정한 농도 이상으로 유지하면서 엔진으로부터 배출되는 이산화탄소를 계 외로 배출할 수 있기 때문에, 연소시에 이산화탄소가 발생하는 중유나 천연 가스 등의 탄소를 함유하는 연료를 사용 연료로 하는 엔진에 있어서, 본 엔진 시스템을 바람직하게 적용할 수 있고, 엔진의 열 효율을 대폭 향상시킬 수 있다.
또, 아르곤을 작동 가스로서 이용하는 상기 엔진 시스템에 의하면, 고부하시 뿐만이 아니라 저부하시에 있어서도 열 효율이 향상된다. 이 점, 과급기에 의해 배기 가스 에너지를 터빈 발전기 등에 의해 회수하는 방법이면 저부하시에 있어서 효과적으로 열 효율을 향상시킬 수 없어, 본 시스템은 이 점에 있어서도 높은 우위성을 구비하고 있다.
또, 아르곤을 작동 가스로서 순환 이용하기 때문에, 배기 가스가 거의 배출되지 않는 것 외에, 엔진의 연소시에 거의 NOx 가 발생하지 않는다는 이점이 있다.
본 발명의 일 실시형태에서는, 상기 이산화탄소 제거 수단 및 상기 산소 공급 수단은, 각각 별체로 구성된 각각의 장치로 이루어지고, 상기 이산화탄소 제거 수단은, 엔진으로부터 배출되는 연소 가스의 압력 및 온도의 적어도 어느 일방이 변동되는 분위기하에서, 연소 가스 중의 이산화탄소를 흡착제로 흡착 분리하여 계 외로 배출하도록 구성된 흡착식 CO2 제거 장치로 이루어지고, 상기 산소 공급 수단은, 계 외로부터 받아들인 공기의 압력 및 온도의 적어도 어느 일방이 변동되는 분위기하에서, 공기 중의 질소 및 이산화탄소를 흡착제에 흡착시킴으로써 공기 중으로부터 산소 및 아르곤을 분리하고, 그 분리된 산소 및 아르곤을 계 내에 공급하도록 구성된 흡착식 O2 공급 장치로 이루어진다.
이와 같은 본 발명의 일 실시형태에 의하면, 상기 서술한 이산화탄소 제거 수단 및 산소 공급 수단을, 각각 흡착식 CO2 제거 장치 및 흡착식 O2 공급 장치에 의해 구성함으로써, 열 효율성이 우수한 상기 서술한 본 엔진 시스템을 실현할 수 있다.
몇 개의 실시형태에서는, 상기 흡착식 O2 공급 장치는, 흡착식 CO2 제거 장치보다 하류측의 계 내에 산소 및 아르곤을 공급하도록 구성되어 있다.
이와 같은 실시형태에 의하면, 흡착식 CO2 제거 장치보다 상류측의 계 내에 산소 및 아르곤을 공급하는 경우와 비교하여, 흡착식 CO2 제거 장치에 공급되는 가스 유량을 줄일 수 있기 때문에, 그만큼 흡착식 CO2 제거 장치를 작게 할 수 있다.
몇 개의 실시형태에서는, 상기 흡착식 CO2 제거 장치는, 잉여 가스 배출기의 하류측에 배치되고, 잉여 가스 배출기에 의해 계 외로 배출된 일부의 연소 가스를 제외한 잔여 연소 가스를 받아들일 수 있도록 구성되어 있다.
이와 같은 실시형태에 의하면, 흡착식 CO2 제거 장치가 잉여 가스 배출기의 상류측에 배치되어 있는 경우와 비교하여, 잉여 가스 배출기로부터 계 외로 잉여 가스가 배출되는 분만큼 흡착식 CO2 제거 장치에 공급되는 가스 유량을 줄일 수 있고, 그만큼 흡착식 CO2 제거 장치를 작게 하는 것이 가능해진다.
몇 개의 실시형태에서는, 상기 흡착식 CO2 제거 장치를 우회하는 바이패스로가 분기됨과 함께, 이 바이패스로를 흐르는 가스 유량을 제어하기 위한 유량 제어 밸브가 배치되어 있다.
또 몇 개의 실시형태에서는, 상기 엔진의 상류에는, 흡착식 O2 공급 장치를 통하지 않고 계 외의 공기를 계 내에 공급하기 위한 급기 수단이 형성되어 있다.
엔진에 공급되는 가스 (급기 가스) 의 아르곤 농도가 높아지면, 연소시의 통 내 압력이나 통 내 온도가 높아지고, 엔진의 열 효율도 향상되지만, 그 반면, 통 내 압력이나 통 내 온도가 지나치게 높아지면, 엔진의 구조면에 있어서 문제가 발생한다. 이 때문에, 실용상으로는 엔진에 공급하는 가스의 아르곤 농도를 적당한 범위로 제어할 필요가 있다.
상기 실시형태에 의하면, 유량 제어 밸브의 밸브 개도를 조절하여 흡착식 산소 제조기에 받아들여지는 연소 가스의 유량을 제어하는 것이나, 급기 수단에 의해 흡착식 산소 제조기를 통하지 않고 계 외의 공기를 엔진에 공급함으로써, 공급 가스의 아르곤 농도를 제어할 수 있다.
몇 개의 실시형태에서는, 상기 흡착식 CO2 제거 장치 및 상기 흡착식 O2 공급 장치의 적어도 어느 일방은, 그 장치에 공급되는 공급 가스의 온도가 변동되는 분위기하에서, 공급 가스로부터 대상 성분을 흡착 분리하도록 구성됨과 함께, 엔진으로부터 배출되는 연소 가스의 에너지를, 공급 가스의 온도를 변동시키기 위한 에너지로서 이용 가능하게 구성되어 있다.
이와 같은 실시형태에 의하면, 엔진으로부터 배출되는 연소 가스의 에너지를, 공급 가스의 온도를 변동시키기 위해서 유효 이용함으로써, 흡착식 CO2 제거 장치 및 흡착식 O2 공급 장치의 작동 효율을 높일 수 있기 때문에, 본 엔진 시스템의 열 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
상기 실시형태에 있어서, 상기 엔진으로부터 배출되는 연소 가스에 의해 구동하는 터빈과, 터빈과 동축에 배치되고 엔진에 공급되는 산소 및 아르곤을 함유하는 기체를 압축하는 콤프레서를 갖는 과급기와, 콤프레서에 의해 압축된 기체를 냉각시키기 위한 인터쿨러를 추가로 구비하고, 상기 인터쿨러에 있어서 열 교환된 열매체를 공급 가스의 온도를 변동시키기 위한 열원으로서 이용 가능하게 구성할 수 있다.
또, 상기 실시형태에 있어서, 상기 엔진으로부터 배출되는 연소 가스를 냉각시키기 위한 공기 냉각기를 추가로 구비하고, 상기 공기 냉각기에 있어서 연소 가스와 열 교환된 열매체를 공급 가스의 온도를 변동시키기 위한 열원으로서 이용 가능하게 구성할 수 있다.
이와 같은 실시형태에 의하면, 엔진으로부터 배출되는 연소 가스의 에너지를, 공급 가스의 온도를 변동시키기 위해서 효율적으로 이용할 수 있어, 본 엔진 시스템의 열 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
몇 개의 실시형태에서는, 상기 엔진에 공급하는 연료 가스를 액화 상태로 저장하기 위한 액화 연료 탱크를 추가로 구비하고, 흡착식 CO2 제거 장치 및 흡착식 O2 공급 장치의 적어도 어느 일방은, 가스 온도가 변동되는 분위기하에서 대상 가스를 흡착 분리하도록 구성됨과 함께, 액화 상태의 연료 가스를, 상기 가스 온도를 변동시키기 위한 열원으로서 이용 가능하게 구성되어 있다.
이와 같은 실시형태에 의하면, 액화 상태의 연료 가스를, 가스 온도를 변동시키기 위한 열원으로서 유효 이용함으로써, 본 엔진 시스템의 열 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
또 본 발명의 다른 실시형태에서는, 상기 이산화탄소 제거 수단 및 산소 공급 수단은, 일체로 구성된 하나의 흡착식 CO2 제거/O2 공급 장치로 이루어지고, 이 흡착식 CO2 제거/O2 공급 장치는, 압력 및 온도의 적어도 어느 일방이 변동되는 분위기하에서, 계 외로부터 받아들인 공기 중의 질소 및 이산화탄소를 흡착제로 흡착 분리하여 계 외로 배출하고, 잔여 산소 및 아르곤을 함유하는 기체를 계 내에 공급함과 함께, 상기 엔진으로부터 배출되는 연소 가스를 받아들일 수 있도록 구성되어 있다.
이와 같은 본 발명의 다른 실시형태에 의하면, 상기 서술한 이산화탄소 제거 수단 및 산소 공급 수단을 하나의 흡착식 CO2 제거/O2 공급 장치에 의해 구성함으로써, 상기 서술한 본 엔진 시스템을 간소한 구성으로 실현할 수 있다.
몇 개의 실시형태에서는, 상기 엔진의 급기 포트를 개폐하기 위한 급기 밸브와, 급기 밸브의 작동 타이밍을 제어하는 제어 장치를 추가로 구비하고, 제어 장치는, 급기 밸브를 하사점보다 늦추어 밸브를 닫도록 제어함으로써 팽창비보다 압축비가 저하되도록 구성되어 있다.
이와 같이 몇 개의 실시형태에 있어서의 본 엔진 시스템의 엔진은, 급기 밸브를 하사점보다 늦추어 밸브를 닫도록 제어함으로써 팽창비보다 압축비가 저하되도록 구성된, 소위 미러 사이클 엔진으로서 구성된다. 이와 같은 실시형태에 의하면, 엔진의 통 내 압력을 저하시킬 수 있기 때문에, 아르곤을 작동 가스로서 이용한 경우에 있어서도, 예를 들어 통 내 압력을 정격 압력 이하로 하는 것 등도 가능해진다.
이 때, 통상적인 미러 사이클 엔진에서는, 급기 가스량의 감소에 수반하여 산소 과잉률이 저하되어 엔진 출력도 저하된다는 문제가 있지만, 본 엔진 시스템은 상기 서술한 산소 공급 수단을 구비하고 있고, 이 산소 공급 수단에 의해 산소 과잉률을 조정 가능하게 구성되어 있다. 따라서, 본 엔진 시스템에 있어서는, 산소 과잉률을 적절히 조정함으로써 엔진 출력의 저하를 회피할 수 있도록 되어 있다.
몇 개의 실시형태에서는, 상기 엔진으로부터 배출되는 연소 가스에 의해 구동하는 터빈과, 터빈과 동축에 배치되고, 엔진에 공급되는 산소 및 아르곤을 함유하는 기체를 압축하는 콤프레서를 갖는 과급기를 추가로 구비한다.
이와 같은 실시형태에 의하면, 배기 가스 에너지에 의해 콤프레서를 구동시키고, 엔진에 공급하는 산소 및 아르곤을 함유하는 기체를 압축함으로써, 엔진 시스템 전체의 열 효율을 보다 더욱 향상시키는 것이 가능해진다.
몇 개의 실시형태에서는, 상기 엔진은, 연료 분사 밸브로부터 연소실 내에 직접 연료를 분사하도록 구성된 직분식 엔진이다.
이와 같이, 본 엔진 시스템에 있어서의 엔진을 직분식 엔진으로서 구성함으로써, 통 내 압력이나 통 내 온도가 높아짐으로써 포트 분사식 엔진의 경우에 우려되는 노킹이나 과조 (過早) 착화의 문제를 회피할 수 있다.
몇 개의 실시형태에서는, 상기 엔진은, 탄소수가 1 ∼ 4 인 탄화수소 가스를 주성분으로 하는 연료 가스를 사용하는 가스 엔진으로서, 연소실에 있어서 상기 연료 가스를 압축하여 자기 착화시키는 자착화식 가스 엔진으로서 구성되어 있다.
작동 가스로서 아르곤을 이용함으로써 통 내 압력이나 통 내 온도가 높아지기 때문에, 예를 들어, 메탄 (CH4), 에탄 (C2H6), 프로판 (C3H8), 부탄 (C4H10) 등의 탄소수가 1 ∼ 4 인 탄화수소 가스를 주성분으로 하는 연료 가스를 이용했을 경우에 있어서도 자착화시킬 수 있다. 이 때문에, 파일럿 연료로서의 연료유나 스파크 플러그 등의 점화원을 사용하지 않는 자착화식 가스 엔진으로서 구성할 수 있어, 열 효율을 보다 더욱 높일 수 있다.
몇 개의 실시형태에서는, 상기 엔진은, 선박에 추진력을 부여하기 위한 선박용 주기 엔진으로서 구성되어 있다.
상기 엔진 시스템의 엔진은, 선박용 주기 엔진으로서 특히 바람직하게 사용되는 것이다.
본 발명의 적어도 일 실시형태에 의하면, 계 외의 공기 중에 함유되는 산소 및 아르곤을 계 내에 공급하기 위한 산소 공급 수단을 구비함과 함께, 엔진으로부터 배출되는 연소 가스 중의 이산화탄소를 계 외로 배출하기 위한 이산화탄소 제거 수단을 구비하고 있으므로, 중유나 천연 가스 등을 연료로 하는 엔진에 있어서 열 효율성이 우수한 엔진 시스템을 제공할 수 있다.
도 1 은, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 작동 가스 순환형 엔진 시스템의 개략적인 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2 는, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 작동 가스 순환형 엔진 시스템의 개략적인 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3 은, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 작동 가스 순환형 엔진 시스템의 개략적인 구성을 나타내는 블록도이다.
도 4 는, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 작동 가스 순환형 엔진 시스템의 개략적인 구성을 나타내는 블록도이다.
도 5 는, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 작동 가스 순환형 엔진 시스템의 개략적인 구성을 나타내는 블록도이다.
도 6 은, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 작동 가스 순환형 엔진 시스템의 개략적인 구성을 나타내는 블록도이다.
이하, 첨부 도면에 따라 본 발명의 실시형태에 대해 설명한다. 단, 이 실시형태에 기재되어 있는 구성 부품의 치수, 재질, 형상, 그 상대적 배치 등은, 본 발명의 범위를 이것에 한정하는 취지는 아니고, 단순한 설명예에 지나지 않는다.
도 1 은, 일 실시형태에 관련된 작동 가스 순환형 엔진 시스템 (1A) 의 개략적인 구성을 나타내는 블록도이다.
엔진 시스템 (1A) 은, 아르곤을 함유하는 작동 가스가 계 내를 순환하는 순환형의 엔진 시스템으로서, 예를 들어 선박에 추진력을 부여하기 위한 선박용 주기 엔진 등에 적용된다.
엔진 시스템 (1A) 은, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 엔진 (10), 응축기 (22), 잉여 가스 배출기 (24), 흡착식 CO2 제거 장치 (25), 흡착식 산소 공급 장치 (26), 제어 장치 (30), 및 엔진 (10) 의 배기부로부터 급기부에 이르는 계를 구성함과 함께, 이들 장치류를 환상으로 접속하는 가스 순환로 (20) 등을 구비하고 있다.
엔진 (10) 은, 실린더 (11) 와, 실린더 (11) 의 내부에 자유롭게 슬라이딩할 수 있도록 수용된 피스톤 (12), 급기 포트 (13a) 를 개폐하기 위한 급기 밸브 (13), 배기 포트 (14a) 를 개폐하기 위한 배기 밸브 (14), 연소실 (15) 에 연료를 분사하기 위한 연료 분사 밸브 (16), 연료 분사 밸브 (16) 에 연료를 공급하기 위한 연료 공급기 (17), 크랭크축 (18), 피스톤 (12) 과 크랭크축 (18) 을 접속하는 커넥팅 로드 (19) 등으로 구성된다.
배기 포트 (13a) 는 가스 순환로 (20) 와 접속하고 있다. 그리고, 급기 밸브 (13) 를 여는 것에 의해, 가스 순환로 (20) 를 순환하는 아르곤 및 산소가 급기 가스로서 급기 포트 (13a) 로부터 연소실 (15) 로 공급된다. 연소실 (15) 에 공급된 급기 가스는, 피스톤 (12) 의 상승에 수반하여 연소실 (15) 내에서 압축되고, 이로써, 연소실 (15) 내의 통 내 온도 및 통 내 압력이 높아진다. 그리고, 피스톤 (12) 이 상사점 근방에 도달하면, 연료 분사 밸브 (16) 로부터 연소실 (15) 에 직접 연료가 분사된다. 분사된 연료는 고온 분위기하에서 자착화되어, 연소실 (15) 내에서 폭발한다. 그리고, 폭발에 수반하는 팽창에 의해 아르곤 가스 (작동 가스) 가 피스톤 (12) 을 가압함으로써, 커넥팅 로드 (19) 를 개재하여 크랭크축 (18) 을 회전시킨다. 폭발 후의 연소 가스는, 배기 밸브 (14) 를 여는 것에 의해 배기 포트 (14a) 에 접속되는 가스 순환로 (20) 에 배출된다.
연료로는, 탄소를 함유하는 연료, 즉 수소 이외의 연료로서, 예를 들어 천연가스나 석유 가스 등의 연료 가스, 중유나 경유 등의 연료유를 이용할 수 있다. 천연 가스나 석유 가스 등의 연료 가스는, 메탄, 에탄, 프로판, 부탄 등의 탄소수가 1 ∼ 4 인 탄화수소 가스를 주성분으로 하고, 통상은 액화 상태로 저장된다.
응축기 (22) 는, 엔진 (10) 으로부터 배출되는 연소 가스 중의 수분을 응축하여 제거하기 위한 장치로, 엔진 (10) 의 하류측에 설치되어 있다. 응축기 (22) 에 의해 응축된 수분은 계 외로 제거된다.
잉여 가스 배출기 (24) 는, 응축기 (22) 로부터 송출된 연소 가스의 일부를 계 외로 배출하고, 잔여 연소 가스를 하류에 송출하기 위한 장치이다. 후술하는 흡착식 산소 공급 장치 (26) 로부터는 산소나 공기 중에 함유되는 아르곤 등이 계 내에 공급되기 때문에, 그 공급되는 가스량의 증분에 알맞는 양을, 미리 잉여 가스로서 계 외로 배출하기 위한 장치이다. 잉여 가스 배출기 (24) 로부터 배출되는 잉여 가스량은, 연소 가스량 전체의 대략 1 ％ 정도이다.
흡착식 이산화탄소 제거 장치 (25) 는, 엔진 (10) 으로부터 배출되는 연소 가스 중의 이산화탄소를 계 외로 배출하기 위한 이산화탄소 제거 수단으로서, 소위 PSA (Pressure Swing Adsorption) 법 등의 방법에 의해 공기 중의 이산화탄소를 제거하는 장치이다. 이 흡착식 이산화탄소 제거 장치 (25) 는, 가스 환상로 (路) (20) 의 잉여 가스 배출기 (24) 의 하류측에 배치되어 있고, 잉여 가스 배출기 (24) 로부터 계 외로 배출된 일부의 연소 가스를 제외한 잔여 연소 가스가 공급되도록 되어 있다.
흡착식 산소 공급 장치 (26) 는, 계 외의 공기 중에 함유되는 산소 및 아르곤을 계 내에 공급하기 위한 산소 공급 수단으로서, 상기 흡착식 이산화탄소 제거 장치 (25) 와 마찬가지로, PSA 법 등의 방법에 의해 계 외의 공기 중으로부터 산소 및 아르곤을 흡착 분리하고, 이 분리된 산소 및 아르곤을 계 내에 공급하는 장치이다. 이 흡착식 O2 공급 장치 (26) 는, 계 외의 공기를 받아들일 수 있도록 구성되어 있고, 흡착식 CO2 제거 장치 (25) 보다 하류측의 계 내에 산소 및 아르곤을 공급하도록 되어 있다. 또, 이 흡착식 O2 공급 장치 (26) 에는, 가스 환상로 (20) 를 흐르는 연소 가스는 유입되지 않도록 되어 있다.
이들 흡착식 이산화탄소 제거 장치 (25) 및 흡착식 산소 공급 장치 (26) 는, 흡착제가 충전된 흡착조를 각각 구비하고 있다.
흡착식 이산화탄소 제거 장치 (25) 에 있어서는, 엔진 (10) 으로부터 배출되는 연소 가스가 상기 흡착조에 보내진다. 그리고, 흡착조 내에 있어서 연소 가스의 압력을 변동시킴으로써 연소 가스 중의 이산화탄소를 흡착제에 흡착시켜 분리한다.
또, 흡착식 산소 공급 장치 (26) 에 있어서는, 계 외로부터 받아들인 공기가 상기 흡착조에 보내진다. 그리고, 흡착조 내에 있어서 연소 가스의 압력을 변동시킴으로써 공기 중의 질소 및 이산화탄소를 흡착제에 흡착시켜, 공기 중으로부터 산소 및 아르곤을 분리한다.
또한, 이들 흡착식 이산화탄소 제거 장치 (25) 및 흡착식 산소 공급 장치 (26) 는, PSA 법에 의한 장치, 즉, 흡착조 내의 압력을 변동시킴으로써 대상 가스를 흡착 분리하는 방법에는 한정되지 않고, 흡착조 내의 온도를 변동시킴으로써 대상 가스를 흡착 분리하는 TSA (Thermal Swing Adsorption) 법이나, 흡착조 내의 온도 및 압력을 변동시킴으로써 대상 가스를 흡착 분리하는 PTSA (Pressure and Thermal Swing Adsorption) 법 등에 의한 장치여도 된다.
이들 흡착식 이산화탄소 제거 장치 (25) 및 흡착식 산소 공급 장치 (26) 로는, PSA 법, TSA 법, PTSA 법에 의한 장치로서 공지된 것을 이용할 수 있다.
제어 장치 (30) 는, 엔진 컨트롤 유닛 등의 컴퓨터에 의해 구성되어 있고, CPU (중앙 연산 처리 장치), 메모리, 입출력 장치 등으로 이루어진다. 그리고, 밸브 개폐 타이밍에 관한 작동 신호를 송신함으로써, 상기 서술한 엔진 (10) 의 급기 밸브 (13) 및 배기 밸브 (14) 의 작동 타이밍을 제어할 수 있도록 구성되어 있다.
이와 같이 구성되는 본 발명의 적어도 하나의 실시형태에 관련된 작동 가스 순환형 엔진 시스템 (1A) 에 의하면, 상기 서술한 바와 같이, 계 외의 공기 중에 함유되는 산소 및 아르곤을 계 내에 공급하기 위한 산소 공급 장치 (26) (산소 공급 수단) 를 구비함과 함께, 엔진 (10) 으로부터 배출되는 연소 가스 중의 이산화탄소를 계 외로 배출하기 위한 이산화탄소 제거 장치 (25) (이산화탄소 제거 수단) 를 구비하고 있다. 이 때문에, 계 내를 순환하는 가스 중의 산소 및 아르곤을 일정한 농도 이상으로 유지하면서 엔진 (10) 으로부터 배출되는 이산화탄소를 계 외로 배출할 수 있기 때문에, 연소시에 이산화탄소가 발생되는 중유나 천연 가스 등의 탄소를 함유하는 연료를 사용 연료로 하는 엔진 (10) 에 있어서, 본 엔진 시스템 (1A) 을 바람직하게 적용할 수 있어, 엔진 (10) 의 열 효율을 대폭 향상시킬 수 있다.
또, 아르곤을 작동 가스로서 이용하는 상기 엔진 시스템 (1A) 에 의하면, 고부하시뿐만 아니라 저부하시에 있어서도 열 효율이 향상된다. 이 점, 과급기에 의해 배기 가스 에너지를 터빈 발전기 등에 의해 회수하는 방법이면 저부하시에 있어서 효과적으로 열 효율을 향상시킬 수 없어, 본 시스템 (1A) 은 이 점에 있어서도 높은 우위성을 구비하고 있다.
또, 아르곤을 작동 가스로서 순환 이용하기 때문에, 배기 가스가 거의 배출되지 않는 것 외에, 엔진 (10) 의 연소시에 거의 NOx 가 발생하지 않는다는 이점이 있다.
또, 이산화탄소 제거 수단으로서 흡착식 이산화탄소 제거 장치 (25) 를 채용함으로써, 이산화탄소에 수반하여 질소도 분리할 수 있다. 이 때문에 계 내를 순환하는 아르곤의 농도를 높일 수 있어, 본 엔진 시스템 (1A) 의 열 효율을 보다 높일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서는, 상기 서술한 바와 같이, 이산화탄소 제거 수단 및 산소 공급 수단은, 각각 별체로 구성된 각각의 장치로 이루어진다. 즉, 상기 이산화탄소 제거 수단은, 엔진 (10) 으로부터 배출되는 연소 가스의 압력 및 온도의 적어도 어느 일방이 변동되는 분위기하에서, 연소 가스 중의 이산화탄소를 흡착제로 흡착 분리하여 계 외로 배출하도록 구성된 흡착식 CO2 제거 장치 (25) 로 이루어지고, 상기 산소 공급 수단은, 계 외로부터 받아들인 공기의 압력 및 온도의 적어도 어느 일방이 변동되는 분위기하에서, 공기 중의 산소 및 아르곤을 흡착제로 흡착 분리하여 계 내에 공급하도록 구성된 흡착식 O2 공급 장치 (26) 로 이루어진다.
이와 같은 본 발명의 일 실시형태에 의하면, 상기 서술한 이산화탄소 제거 수단 및 산소 공급 수단을, 각각 흡착식 CO2 제거 장치 (25) 및 흡착식 O2 공급 장치 (26) 에 의해 구성함으로써, 열 효율성이 우수한 상기 서술한 본 엔진 시스템 (1A) 을 실현할 수 있다.
몇 개의 실시형태에서는, 상기 서술한 바와 같이, 상기 흡착식 O2 공급 장치 (26) 는, 흡착식 CO2 제거 장치 (25) 보다 하류측의 계 내에 산소 및 아르곤을 공급하도록 구성되어 있다.
이와 같은 실시형태에 의하면, 흡착식 CO2 제거 장치 (25) 보다 상류측의 계 내에 산소 및 아르곤을 공급하는 경우와 비교하여, 흡착식 CO2 제거 장치 (25) 에 공급되는 가스 유량을 줄일 수 있기 때문에, 그만큼 흡착식 CO2 제거 장치를 작게 할 수 있다.
몇 개의 실시형태에서는, 상기 서술한 바와 같이, 상기 흡착식 CO2 제거 장치 (25) 는, 잉여 가스 배출기 (24) 의 하류측에 배치되어, 잉여 가스 배출기 (24) 에 의해 계 외로 배출된 일부의 연소 가스를 제외한 잔여 연소 가스를 받아들일 수 있도록 구성되어 있다.
이와 같은 실시형태에 의하면, 흡착식 CO2 제거 장치 (25) 가 잉여 가스 배출기 (24) 의 상류측에 배치되어 있는 경우와 비교하여, 잉여 가스 배출기 (24) 로부터 계 외로 잉여 가스가 배출되는 분만큼 흡착식 CO2 제거 장치 (25) 에 공급되는 가스 유량을 줄일 수 있고, 그만큼 흡착식 CO2 제거 장치 (25) 를 작게 하는 것이 가능해진다.
몇 개의 실시형태에서는, 상기 흡착식 CO2 제거 장치를 우회하는 바이패스로가 분기됨과 함께, 이 바이패스로를 흐르는 가스 유량을 제어하기 위한 유량 제어 밸브가 배치되어 있다.
또 몇 개의 실시형태에서는, 상기 엔진의 상류에는, 흡착식 O2 공급 장치를 통하지 않고 계 외의 공기를 계 내에 공급하기 위한 급기 수단이 형성되어 있다.
몇 개의 실시형태에서는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 엔진 시스템 (1A) 은, 터빈 (32), 터빈 (32) 과 동축 상에 배치된 콤프레서 (32b), 및 터빈 (32) 과 콤프레서 (32b) 를 연결하는 로터 (32c) 로 이루어지는 과급기 (32) 를 추가로 구비하고 있다.
터빈 (32a) 은 엔진 (10) 의 하류에 배치되고, 콤프레서 (32b) 는 흡착식 산소 공급 장치 (26) 로부터 계 내에 산소 및 아르곤이 공급되는 지점보다 하류측에 배치되어 있다. 엔진 (10) 으로부터 배출되는 연소 가스에 의해 터빈 (32a) 이 구동하면, 이것에 수반하여 콤프레서 (32b) 가 동축 구동한다. 그리고, 콤프레서 (32b) 에 의해, 흡착식 산소 공급 장치 (26) 로부터 계 내에 공급된 산소 및 아르곤을 함유하는 기체를 압축하고, 이것을 급기 가스로서 엔진 (10) 에 공급한다. 또, 콤프레서 (32b) 의 하류에는, 엔진 (10) 에 공급되는 급기 가스를 냉각시키기 위한 인터쿨러 (34) 가 배치되어 있다.
이와 같이, 본 엔진 시스템 (1A) 이 과급기 (32) 를 구비하고 있으면, 배기 가스 에너지에 의해 콤프레서 (32b) 를 구동시켜, 엔진 (10) 에 공급되는 산소 및 아르곤을 함유하는 기체를 압축함으로써, 엔진 시스템 (1A) 전체의 열 효율을 보다 더욱 향상시킬 수 있다.
몇 개의 실시형태에서는, 상기 서술한 바와 같이, 엔진 (10) 의 급기 포트 (13a) 를 개폐하기 위한 급기 밸브 (13) 와, 급기 밸브 (13) 의 작동 타이밍을 제어하는 제어 장치 (30) 를 추가로 구비한다. 그리고, 이 제어 장치 (30) 는, 급기 밸브 (13) 를 하사점보다 늦추어 밸브를 닫도록 제어함으로써 팽창비보다 압축비가 저하되도록 구성되어 있다.
이와 같이, 본 엔진 시스템 (1A) 의 엔진 (10) 은, 급기 밸브 (13) 를 하사점보다 늦추어 밸브를 닫도록 제어함으로써 팽창비보다 압축비가 저하되도록 구성된, 소위 미러 사이클 엔진으로서 구성된다. 이와 같은 실시형태에 의하면, 엔진 (10) 의 통 내 압력을 저하시킬 수 있기 때문에, 아르곤을 작동 가스로서 이용한 경우에 있어서도, 예를 들어 통 내 압력을 정격 압력 이하로 하는 것 등도 가능해진다.
이 때, 통상적인 미러 사이클 엔진에서는, 급기 가스량의 감소에 수반하여 산소 과잉률이 저하되어 엔진 출력도 저하된다는 문제가 있지만, 본 엔진 시스템 (1A) 은 상기 서술한 흡착식 O2 공급 장치 (산소 공급 수단) 를 구비하고 있고, 이 흡착식 O2 공급 장치에 의해 산소 과잉률을 조정 가능하게 구성되어 있다. 따라서, 본 엔진 시스템 (1A) 에 있어서는, 산소 과잉률을 적절히 조정함으로써 엔진 출력의 저하를 회피할 수 있도록 되어 있다.
도 2 는, 일 실시형태에 관련된 작동 가스 순환형 엔진 시스템 (1B) 의 개략적인 구성을 나타내는 블록도이다.
이 도 2 에 나타낸 엔진 시스템 (1B) 은, 상기 서술한 엔진 시스템 (1A) 에 대해, 잉여 가스 배출기 (24) 의 하류측에 흡착식 CO2 제거 장치 (25) 를 우회하는 바이패스로 (35) 가 분기됨과 함께, 이 바이패스로 (35) 를 흐르는 가스 유량을 제어하기 위한 유량 제어 밸브 (36) 가 배치되어 있는 점, 그리고, 엔진 (10) 의 상류에 흡착식 O2 공급 장치 (26) 를 통하지 않고 계 외의 공기를 엔진 (10) 에 공급하기 위한 급기 수단 (38) 이 형성되어 있는 점이 상이하다.
여기서, 급기 수단 (38) 의 설치 위치는, 흡착식 산소 제조기 (26) 를 통하지 않고 계 외의 공기를 엔진 (10) 에 공급할 수 있는 위치이면 되어, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 가스 순환로 (20) 내의 압력이 낮은 편이 공기를 공급하는 데에 있어서 유리하므로, 콤프레서 (32b) 보다 상류측으로 하는 것이 바람직하다.
또, 흡착식 CO2 제거 장치 (25) 보다 하류측으로 하는 편이, 흡착식 CO2 제거 장치 (25) 에 공급되는 가스 유로를 줄일 수 있기 때문에 바람직하다.
엔진 (10) 에 공급되는 가스 (급기 가스) 의 아르곤 농도가 높아지면, 연소시의 통 내 압력이나 통 내 온도가 높아져, 엔진 (10) 의 열 효율도 향상되지만, 그 반면, 통 내 압력이나 통 내 온도가 지나치게 높아지면, 엔진 (10) 의 구조면에 있어서 문제가 발생한다. 이 때문에, 실용상으로는 엔진 (10) 에 공급하는 가스의 아르곤 농도를 적당한 범위로 제어할 필요가 있다.
이와 같은 과제에 대해, 상기 엔진 시스템 (1B) 에 의하면, 유량 제어 밸브 (36) 의 밸브 개도를 조절하여 흡착식 CO2 제거 장치 (25) 에 받아들여지는 연소 가스의 유량을 제어하는 것이나, 급기 수단 (38) 에 의해 흡착식 O2 공급 장치 (26) 를 통하지 않고 계 외의 공기를 엔진 (10) 에 공급함으로써, 공급 가스의 아르곤 농도를 제어하는 것이 가능해진다.
도 3 은, 일 실시형태에 관련된 작동 가스 순환형 엔진 시스템 (1C) 의 개략적인 구성을 나타내는 블록도이다.
이 도 3 에 나타낸 엔진 시스템 (1C) 에서는, 상기 서술한 흡착식 CO2 제거 장치 (25) 및 흡착식 O2 공급 장치 (26) 의 적어도 어느 일방은, 그 장치에 공급되는 공급 가스의 온도가 변동되는 분위기하에서, 공급 가스로부터 대상 성분을 흡착 분리하는 TSA 법 또는 PTSA 법에 의한 장치로서 구성되어 있다. 또, 본 엔진 시스템 (1C) 은, 상기 서술한 엔진 시스템 (1A) 에 대해, 천연 가스 등의 연료 가스를 액화 상태로 저장하기 위한 액화 연료 탱크 (42) 와, 액화 상태에 있는 연료 가스를 열매체와 열 교환함으로써 기화하는 열 교환기 (44) 와, 열 교환기 (44) 와 흡착식 CO2 제거 장치 (25) 사이에 열매체를 순환시키기 위한 열매체 순환로 (46) 를 추가로 구비하고 있는 점이 상이하다.
그리고, 열 교환기 (44) 에 있어서 열 교환되어 냉각된 열매체가 흡착식 CO2 제거 장치 (25) 에 공급되면, 흡착식 CO2 제거 장치 (25) 에 공급된 공급 가스 (잉여 가스 배출기 (24) 로부터 공급된 연소 가스) 가 냉각되도록 구성되어 있다. 즉, 본 엔진 시스템 (1C) 은, 액화 상태의 연료 가스를, 흡착식 CO2 제거 장치 (25) 에 공급되는 공급 가스의 온도를 변동시키기 위한 냉각 열원으로서 이용하도록 구성되어 있다. 이와 같이 구성함으로써, 흡착식 CO2 제거 장치 (25) 의 작동 효율을 높일 수 있기 때문에, 본 엔진 시스템 (1C) 의 열 효율을 더욱 향상시킬 수 있도록 되어 있다.
또, 본 엔진 시스템 (1C) 은, 상기 서술한 엔진 시스템 (1A) 에 대해, 인터쿨러 (34) 와 흡착식 O2 공급 장치 (26) 사이에 열매체를 순환시키기 위한 제 2 열매체 순환로 (48) 를 추가로 구비하고 있는 점이 상이하다.
인터쿨러 (34) 에서는, 콤프레서 (32b) 에 의해 압축되어 고온이 된 급기 가스와 냉각수 등의 열매체가 열 교환된다. 그리고, 열 교환에 의해 가열된 열매체가 흡착식 O2 공급 장치 (26) 에 공급됨으로써, 흡착식 O2 공급 장치 (26) 에 공급되는 공급 가스 (계 외의 공기) 가 가열되도록 구성되어 있다. 즉, 본 엔진 시스템 (1C) 은, 엔진 (10) 으로부터 배출되는 연소 가스의 에너지를, 흡착식 O2 공급 장치 (26) 에 공급되는 공급 가스의 온도를 변동시키기 위한 에너지로서 이용하도록 구성되어 있다.
또, 본 엔진 시스템 (1C) 은, 상기 서술한 엔진 시스템 (1A) 에 대해, 터빈 (32a) 과 응축기 (22) 사이에, 엔진 (10) 으로부터 배출되는 연소 가스를 냉각시키기 위한 공기 냉각기 (37) 와, 공기 냉각기 (37) 와 흡착식 CO2 제거 장치 (25) 사이에 열매체를 순환시키기 위한 제 3 열매체 순환로 (50) 를 추가로 구비하고 있는 점이 상이하다.
공기 냉각기 (37) 에서는, 엔진 (10) 으로부터 배출되는 연소 가스와 냉각수 등의 열매체가 열 교환된다. 그리고, 열 교환에 의해 가열된 열매체가 흡착식 CO2 제거 장치 (25) 에 공급됨으로써, 흡착식 CO2 제거 장치 (25) 에 공급된 공급 가스 (잉여 가스 배출기 (24) 로부터 공급된 연소 가스) 가 가열되도록 구성되어 있다.
이와 같은 본 실시형태의 본 엔진 시스템 (1C) 에서는, 엔진 (10) 으로부터 배출되는 연소 가스의 에너지를, 흡착식 O2 공급 장치 (26) 에 공급되는 공급 가스의 온도를 변동시키기 위한 에너지로서 이용함으로써, 흡착식 O2 공급 장치 (26) 의 작동 효율을 높일 수 있기 때문에, 본 엔진 시스템 (1C) 의 열 효율을 더욱 향상 시킬 수 있도록 되어 있다.
또한, 상기 서술한 액화 상태의 연료 가스 및 연소 가스의 에너지의 이용 형태는, 도 3 에 나타낸 양태에는 한정되지 않고, 여러 가지 변경이 가능한 것은 물론이다. 또 예를 들어, 응축기 (22) 에 있어서 열매체를 개재하여 회수한 연소 가스의 열 에너지를, 흡착식 CO2 제거 장치 (25) 또는 흡착식 O2 공급 장치 (26) 에 공급하도록 구성하는 것도 가능하다.
또 본 발명의 다른 실시형태에서는, 도 4 ∼ 도 6 에 나타내는 바와 같이, 상기 이산화탄소 제거 수단 및 산소 공급 수단은, 일체로 구성된 하나의 흡착식 CO2 제거/O2 공급 장치 (27) 로 이루어진다. 이 흡착식 CO2 제거/O2 공급 장치 (27) 는, 압력 및 온도의 적어도 어느 일방이 변동되는 분위기하에서, 계 외로부터 받아들인 공기 중의 질소 및 이산화탄소를 흡착제로 흡착 분리하여 계 외로 배출하고, 잔여 산소 및 아르곤을 함유하는 기체를 계 내에 공급하도록 구성되어 있다. 또, 이 흡착식 CO2 제거/O2 공급 장치 (27) 는, 가스 순환로 (20) 의 잉여 가스 배출기 (24) 의 하류측에 배치되어 있고, 상기 서술한 엔진 (10) 으로부터 배출되는 연소 가스를 받아들일 수 있도록 구성되어 있다.
또한, 도 4 는 상기 서술한 실시형태의 도 1 에, 도 5 는 상기 서술한 실시형태의 도 2 에, 도 6 은 상기 서술한 실시형태의 도 3 에 각각 대응하고 있다.
이와 같은 본 발명의 다른 실시형태에 의하면, 상기 서술한 이산화탄소 제거 수단 및 산소 공급 수단을 하나의 흡착식 CO2 제거/O2 공급 장치 (27) 에 의해 구성함으로써, 본 엔진 시스템 (1D ∼ 1F) 을 간소한 구성으로 실현할 수 있다.
또, 몇 개의 실시형태에서는, 엔진 (10) 은, 연료 분사 밸브 (16) 로부터 연소실 (15) 내에 직접 연료를 분사하도록 구성된 직분식 엔진으로 할 수 있다.
이와 같이, 본 엔진 시스템 (1A ∼ 1F) 에 있어서의 엔진 (10) 을 직분식 엔진으로서 구성함으로써, 예혼합 방식 엔진의 경우에 우려되는 노킹이나 과조착화의 문제를 회피하는 것이 가능해진다.
또, 몇 개의 실시형태에서는, 엔진 (10) 은, 탄소수가 1 ∼ 4 인 탄화수소 가스를 주성분으로 하는 연료 가스를 사용하는 가스 엔진 (10) 으로서, 연소실 (15) 에 있어서 연료 가스를 압축하여 자기 착화시키는 자착화식 가스 엔진으로서 구성할 수 있다.
상기 서술한 바와 같이, 작동 가스로서 아르곤을 이용함으로써 통 내 압력이나 통 내 온도가 높아지기 때문에, 예를 들어, 메탄 (CH4), 에탄 (C2H6), 프로판 (C3H8), 부탄 (C4H10) 등의 탄소수가 1 ∼ 4 인 탄화수소 가스를 주성분으로 하는 연료 가스를 이용한 경우에 있어서도 자착화시킬 수 있다. 이 때문에, 파일럿 연료로서의 연료유나 스파크 플러그 등의 점화원을 사용하지 않는 자착화식 가스 엔진으로서 구성할 수 있어, 열 효율을 보다 더욱 높이는 것이 가능해진다.
이상, 본 발명의 실시형태에 대해 상세하게 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에 있어서, 각종 개량이나 변형을 실시해도 되는 것은 물론이다.
본 발명의 적어도 하나의 실시형태에 관련된 작동 가스 순환형 엔진 시스템은, 여러 가지 엔진 시스템, 예를 들어, 선박에 추진력을 부여하기 위한 선박용 주기 엔진의 엔진 시스템에 바람직하게 사용된다.
1A ∼ 1F : 엔진 시스템
10 : 엔진
11 : 실린더
12 : 피스톤
13 : 급기 밸브
13a : 급기 포트
14 : 배기 밸브
14a : 배기 포트
15 : 연소실
16 : 연료 분사 밸브
17 : 연료 공급기
18 : 크랭크축
19 : 커넥팅 로드
20 : 가스 순환로
22 : 응축기
24 : 잉여 가스 배출기
25 : 흡착식 CO2 제거 장치 (이산화탄소 제거 수단)
26 : 흡착식 O2 공급 장치 (산소 공급 수단)
27 : 흡착식 CO2 제거 장치/O2 공급 장치 (이산화탄소 제거 수단/산소 공급 수단)
30 : ECU (제어 장치)
32 : 과급기
32a : 터빈
32b : 콤프레서
32c : 로터
34 : 인터쿨러
35 : 바이패스로
36 : 유량 제어 밸브
37 : 공기 냉각기
38 : 급기 수단
42 : 액화 연료 탱크
44 : 열 교환기
46 : 열매체 순환로
48 : 제 2 열매체 순환로
50 : 제 3 열매체 순환로

Claims (14)

  1. 아르곤을 함유하는 작동 가스가 엔진의 배기부로부터 급기부에 이르는 계 내를 순환하는 작동 가스 순환형 엔진 시스템에 있어서,
    탄소를 함유하는 연료를 사용 연료로 하는 엔진과,
    상기 엔진으로부터 배출되는 연소 가스 중의 수분을 제거하기 위한 응축기와,
    상기 엔진으로부터 배출되는 연소 가스의 일부를 계 외로 배출하기 위한 잉여 가스 배출기와,
    상기 엔진으로부터 배출되는 연소 가스 중의 이산화탄소를 계 외로 배출하기 위한 이산화탄소 제거 수단과,
    계 외의 공기 중에 함유되는 산소 및 아르곤을 계 내에 공급하기 위한 산소 공급 수단을 구비하고,
    상기 흡착식 CO2 제거 장치를 우회하는 바이패스로가 분기됨과 함께, 그 바이패스로를 흐르는 가스 유량을 제어하기 위한 유량 제어 밸브가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 작동 가스 순환형 엔진 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 이산화탄소 제거 수단 및 상기 산소 공급 수단은, 각각 별체로 구성된 각각의 장치로 이루어지고,
    상기 이산화탄소 제거 수단은, 상기 엔진으로부터 배출되는 연소 가스의 압력 및 온도의 적어도 어느 일방이 변동되는 분위기하에서, 상기 연소 가스 중의 이산화탄소를 흡착제로 흡착 분리하여 계 외로 배출하도록 구성된 흡착식 CO2 제거 장치로 이루어지고,
    상기 산소 공급 수단은, 계 외로부터 받아들인 공기의 압력 및 온도의 적어도 어느 일방이 변동되는 분위기하에서, 상기 공기 중의 질소 및 이산화탄소를 흡착제에 흡착시킴으로써 공기 중으로부터 산소 및 아르곤을 분리하고, 그 분리된 산소 및 아르곤을 계 내에 공급하도록 구성된 흡착식 O2 공급 장치로 이루어지는 것을 특징으로 하는 작동 가스 순환형 엔진 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 흡착식 O2 공급 장치는, 상기 흡착식 CO2 제거 장치보다 하류측의 계 내에 산소 및 아르곤을 공급하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 작동 가스 순환형 엔진 시스템.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 흡착식 CO2 제거 장치는, 상기 잉여 가스 배출기의 하류측에 배치되고, 상기 잉여 가스 배출기로 계 외로 배출된 일부의 연소 가스를 제외한 잔여 연소 가스를 받아들일 수 있도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 작동 가스 순환형 엔진 시스템.
  5. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 엔진의 상류에는, 상기 흡착식 O2 공급 장치를 통하지 않고 계 외의 공기를 계 내에 공급하기 위한 급기 수단이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 작동 가스 순환형 엔진 시스템.
  6. 제 2 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 흡착식 CO2 제거 장치 및 상기 흡착식 O2 공급 장치의 적어도 어느 일방은, 그 장치에 공급되는 공급 가스의 온도가 변동되는 분위기하에서, 상기 공급 가스로부터 대상 성분을 흡착 분리하도록 구성됨과 함께, 상기 엔진으로부터 배출되는 연소 가스의 에너지를, 상기 공급 가스의 온도를 변동시키기 위한 에너지로서 이용 가능하게 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 작동 가스 순환형 엔진 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 엔진으로부터 배출되는 연소 가스를 냉각시키기 위한 공기 냉각기를 추가로 구비하고,
    상기 공기 냉각기에 있어서 상기 연소 가스와 열 교환된 열매체를 상기 공급 가스의 온도를 변동시키기 위한 열원으로서 이용 가능하게 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 작동 가스 순환형 엔진 시스템.
  8. 제 2 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 엔진에 공급하는 연료 가스를 액화 상태로 저장하기 위한 액화 연료 탱크를 추가로 구비하고,
    상기 흡착식 CO2 제거 장치 및 상기 흡착식 O2 공급 장치의 적어도 어느 일방은, 그 장치에 공급되는 공급 가스의 온도가 변동되는 분위기하에서, 상기 공급 가스로부터 대상 성분을 흡착 분리하도록 구성됨과 함께, 상기 액화 상태의 연료 가스를, 상기 공급 가스의 온도를 변동시키기 위한 열원으로서 이용 가능하게 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 작동 가스 순환형 엔진 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 이산화탄소 제거 수단 및 상기 산소 공급 수단은, 일체로 구성된 1 개의 흡착식 CO2 제거/O2 공급 장치로 이루어지고,
    상기 흡착식 CO2 제거/O2 공급 장치는, 압력 및 온도의 적어도 어느 일방이 변동되는 분위기하에서, 계 외로부터 받아들인 공기 중의 질소 및 이산화탄소를 흡착제로 흡착 분리하여 계 외로 배출하고, 잔여 산소 및 아르곤을 함유하는 기체를 계 내에 공급함과 함께, 상기 엔진으로부터 배출되는 연소 가스를 받아들일 수 있도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 작동 가스 순환형 엔진 시스템.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 엔진의 급기 포트를 개폐하기 위한 급기 밸브와, 상기 급기 밸브의 작동 타이밍을 제어하는 제어 장치를 추가로 구비하고,
    상기 제어 장치는, 상기 급기 밸브를 하사점보다 늦추어 밸브를 닫도록 제어함으로써 팽창비보다 압축비를 저하시키도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 작동 가스 순환형 엔진 시스템.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 엔진으로부터 배출되는 연소 가스에 의해 구동하는 터빈과,
    상기 터빈과 동축에 배치되고, 상기 엔진에 공급되는 산소 및 아르곤을 함유하는 기체를 압축하는 콤프레서를 갖는 과급기를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 작동 가스 순환형 엔진 시스템.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 엔진은, 연료 분사 밸브로부터 연소실 내에 직접 연료를 분사하도록 구성된 직분식 엔진인 것을 특징으로 하는 작동 가스 순환형 엔진 시스템.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 엔진은, 탄소수가 1 ∼ 4 인 탄화수소 가스를 주성분으로 하는 연료 가스를 사용하는 가스 엔진으로서, 연소실에 있어서 상기 연료 가스를 압축하여 자기 착화시키는 자착화식 가스 엔진으로서 구성되는 것을 특징으로 하는 작동 가스 순환형 엔진 시스템.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 엔진은, 선박에 추진력을 부여하기 위한 선박용 주기 엔진으로서 구성되는 것을 특징으로 하는 작동 가스 순환형 엔진 시스템.
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109611192B (zh) * 2018-12-26 2021-05-04 重庆长安汽车股份有限公司 一种汽油机高压喷入气体的装置、发动机及汽车
CN109681349B (zh) * 2018-12-30 2020-07-31 北京工业大学 一种压升率可控的零排放质调节氢发动机及其控制方法
JP7111064B2 (ja) * 2019-06-11 2022-08-02 トヨタ自動車株式会社 Ｃｏ２回収システム
DE102019128882B3 (de) * 2019-10-25 2020-12-17 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zur prozessintegrierten Sauerstoff-Versorgung eines Wasserstoff-Kreislaufmotors mit Kreislaufführung eines Edelgases
EP4001607A1 (en) * 2020-11-17 2022-05-25 Winterthur Gas & Diesel Ltd. Internal combustion engine, exhaust system and method for running an internal combustion engine
WO2022247290A1 (zh) * 2021-05-28 2022-12-01 李华玉 双燃料与多燃料内燃动力装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1193681A (ja) * 1997-09-22 1999-04-06 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 水素エンジン
JP2006077639A (ja) 2004-09-08 2006-03-23 Toyota Motor Corp 作動ガス循環型水素エンジン
JP2008002289A (ja) * 2006-06-20 2008-01-10 Press Kogyo Co Ltd 内燃機関

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU4495797A (en) * 1997-09-22 1999-04-12 Fermin Viteri Clean air engines for transportation and other power applications
JP2000265867A (ja) * 1999-03-15 2000-09-26 Osaka Gas Co Ltd 予混合圧縮自着火エンジンとその制御方法
JP2002155770A (ja) * 2000-11-20 2002-05-31 Yoshinori Sano 酸素富化空気を用いる内燃機関、およびその運転方法
JP4192930B2 (ja) * 2005-09-12 2008-12-10 トヨタ自動車株式会社 内燃機関
JP4682871B2 (ja) * 2006-02-24 2011-05-11 トヨタ自動車株式会社 作動ガス循環型水素エンジン
JP2012167582A (ja) * 2011-02-14 2012-09-06 Toyota Motor Corp 作動ガス循環型エンジン
JP5472188B2 (ja) * 2011-04-13 2014-04-16 トヨタ自動車株式会社 作動ガス循環型エンジンへの空気侵入判定方法及び同方法を使用する装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1193681A (ja) * 1997-09-22 1999-04-06 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 水素エンジン
JP3631891B2 (ja) 1997-09-22 2005-03-23 三菱重工業株式会社 水素エンジン
JP2006077639A (ja) 2004-09-08 2006-03-23 Toyota Motor Corp 作動ガス循環型水素エンジン
JP2008002289A (ja) * 2006-06-20 2008-01-10 Press Kogyo Co Ltd 内燃機関

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