排热回收系统及排热回收方法

申请号 CN201510133245.6 申请日 2015-03-25 公开(公告)号 CN104975893A 公开(公告)日 2015-10-14
申请人 株式会社神户制钢所; 三浦工业株式会社; 旭海运株式会社; 常石造船株式会社; 发明人 田中祐治; 高桥和雄; 藤泽亮; 足立成人; 成川裕;
摘要 本 发明 提供的排热回收系统包括:通过让供应给引擎的 增压 空气和工作介质热交换而使该工作介质 蒸发 的加热器;使从加热器流出的工作介质膨胀的膨胀机;与膨胀机连接的动 力 回收机;使从膨胀机流出的工作介质冷凝的 冷凝器 ;用于向冷却从加热器流出的增压空气的空气冷却器供应冷却介质的冷却介质供应管;设置于冷却介质供应管,将冷却介质向空气冷却器输送的冷却介质 泵 浦;以及将在所述冷却介质供应管中流动的所述冷却介质的一部分分支到所述冷凝器,以便工作介质通 过冷 却介质而被冷却的分支管。由此,能够通过简单的结构,来回收供应给引擎的增压空气的排热。
权利要求

1.一种排热回收系统,其特征在于包括:
加热器,通过让供应给引擎的增压空气和工作介质热交换而使该工作介质蒸发
膨胀机,使从所述加热器流出的工作介质膨胀;
回收机,与所述膨胀机连接;
冷凝器,使从所述膨胀机流出的工作介质冷凝;
冷却介质供应管,用于向冷却从所述加热器流出的增压空气的空气冷却器供应冷却介质;
冷却介质浦,设置于所述冷却介质供应管,将所述冷却介质向所述空气冷却器输送;
以及
分支管,将在所述冷却介质供应管中流动的所述冷却介质的一部分分支到所述冷凝器,以便所述工作介质通过所述冷却介质而被冷却。
2.根据权利要求1所述的排热回收系统,其特征在于还包括:
调整,设置于所述分支管,该调整阀的打开度可以调整;以及
控制部,控制所述调整阀的打开度,以便从所述空气冷却器流出的增压空气的温度达到设定温度以下。
3.根据权利要求2所述的排热回收系统,其特征在于还包括:
循环泵,将从所述冷凝器流出的工作介质向所述加热器输送,其中,
当从所述冷凝器流出后的冷却介质的温度减去流入所述冷凝器之前的冷却介质的温度所得的温度差达到标准温度以上时,或者当流入所述冷凝器之前的冷却介质的压力减去从所述冷凝器流出后的冷却介质的压力所得的压力差达到标准压力以下时,所述控制部让所述循环泵停止。
4.根据权利要求3所述的排热回收系统,其特征在于还包括:
第1迂回通路,迂回所述加热器;
第1迂回阀,设置于所述第1迂回通路;
第2迂回通路,迂回所述膨胀机;
第2迂回阀,设置于所述第2迂回通路;以及
截止阀,能够停止从所述加热器流出的工作介质向所述膨胀机的流入,其中,当所述温度差达到所述标准温度以上时,或者当所述压力差达到所述标准压力以下时,所述控制部让所述循环泵停止,并且一边使所述调整阀的打开度维持在指定打开度一边打开所述第1迂回阀和所述第2迂回阀且关闭所述截止阀。
5.根据权利要求4所述的排热回收系统,其特征在于:
当在所述加热器的下游侧且在所述第1迂回通路和所述膨胀机之间的工作介质的温度达到阈值以下时,所述控制部关闭所述调整阀。
6.根据权利要求2所述的排热回收系统,其特征在于:
当从所述空气冷却器流出后的增压空气的温度为低于所述设定温度的指定温度以下时,所述控制部调整所述调整阀的打开度,以便从所述冷凝器流出后的冷却介质的温度减去流入所述冷凝器之前的冷却介质的温度所得的温度差达到特定温度、或者从流入所述冷凝器之前的冷却介质的压力减去从所述冷凝器流出后的冷却介质的压力所得的压力差达到特定压力。
7.根据权利要求6所述的排热回收系统,其特征在于:
所述控制部调整所述循环泵的转数,以便从所述冷凝器流出后的冷却介质的温度达到规定值以下。
8.根据权利要求1所述的排热回收系统,其特征在于:
所述引擎为船舶用的引擎,
所述冷却介质供应管能够将作为所述冷却介质供应到所述空气冷却器内,所述分支管能够将海水作为所述冷却介质供应到所述冷凝器内。
9.一种排热回收方法,是回收供应给引擎的增压空气的排热的方法,其特征在于包括:
蒸发工序,通过向加热器供应所述增压空气,由该加热器使工作介质蒸发;
冷却工序,通过由空气冷却器让从所述加热器流出的增压空气和冷却介质热交换来冷却所述增压空气;
动力回收工序,通过由膨胀机使从所述加热器流出的工作介质膨胀而从该工作介质回收动力;以及
冷凝工序,由冷凝器使从所述膨胀机流出的工作介质冷凝,其中,
在所述冷凝工序中,通过将在所述冷却工序中供应给所述空气冷却器的冷却介质的一部分分支到所述冷凝器,来使所述工作介质在所述冷凝器中冷凝;并且,调整向所述冷凝器供应的所述冷却介质的供应量,以便从所述空气冷却器流出的增压空气的温度达到设定温度以下。
10.根据权利要求9所述的排热回收方法,其特征在于还包括:
工作介质循环工序,将从所述冷凝器流出的工作介质向所述加热器输送,其中,在所述工作介质循环工序中,当从所述冷凝器流出后的冷却介质的温度减去流入所述冷凝器之前的冷却介质的温度所得的温度差达到标准温度以上时,或者当流入所述冷凝器之前的冷却介质的压力减去从所述冷凝器流出后的冷却介质的压力所得的压力差达到标准压力以下时,停止将从所述冷凝器流出的工作介质向所述加热器输送的输送操作。
11.根据权利要求10所述的排热回收方法,其特征在于:
在所述冷凝工序中,当所述温度差达到所述标准温度以上时,或者当所述压力差达到所述标准压力以下时,将向所述冷凝器供应的所述冷却介质的供应量维持在指定的范围内;
在所述工作介质循环工序中,当所述温度差达到所述标准温度以上时,或者当所述压力差达到所述标准压力以下时,停止所述输送操作,并且让从所述冷凝器流出后还没流入到所述加热器的工作介质与从所述加热器流出的工作介质合流,且使该合流后的工作介质不流入所述膨胀机而流入所述冷凝器。
12.根据权利要求11所述的排热回收方法,其特征在于:
在所述冷凝工序中,当所述合流后的工作介质的温度达到阈值以下时,停止向所述冷凝器的所述冷却介质的供应。
13.根据权利要求9所述的排热回收方法,其特征在于:
在所述冷凝工序中,当从所述空气冷却器流出的增压空气的温度为低于所述设定温度的指定温度以下时,调整向所述冷凝器供应的所述冷却介质的供应量,以便从所述冷凝器流出后的冷却介质的温度减去流入所述冷凝器之前的冷却介质的温度所得的温度差达到特定温度、或者从流入所述冷凝器之前的冷却介质的压力减去从所述冷凝器流出后的冷却介质的压力所得的压力差达到特定压力。
14.根据权利要求13所述的排热回收方法,其特征在于:
在所述冷凝工序中,调整向所述冷凝器供应的所述冷却介质的供应量,以便从所述冷凝器流出后的冷却介质的温度达到规定值以下。
15.根据权利要求9所述的排热回收方法,其特征在于:
船舶用的引擎被用作为所述引擎,
海水被用作为供应给所述空气冷却器及所述冷凝器的冷却介质。

说明书全文

排热回收系统及排热回收方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种排热回收装置及排热回收方法。

背景技术

[0002] 以往,有一种回收从增压器(supercharger)供应给引擎的增压空气的排热的排热回收系统已为公知。例如,在日本专利公开公报特开2011-149332号(以下,简称为“专利文献1”)中公开了一种排热回收发电装置,该排热回收发电装置具备冷却从增压器供应给引擎的压缩空气的空气冷却器、第2排热回收器、蒸发器、涡轮机、与涡轮机连接的发电机以及冷凝器。空气冷却器将从增压器供应给引擎的压缩空气用在第2传热管内流动的冷却介质进行了冷却后,再用在第1传热管内流动的冷却介质进行冷却。第2排热回收器通过在空气冷却器中从压缩空气回收的排热来加热载热体。蒸发器通过让载热体和有机流体热交换而使有机流体蒸发。涡轮机使从蒸发器流出来的有机流体膨胀。冷凝器使从涡轮机流出的有机流体冷凝。清海水作为用于冷却压缩空气的冷却介质而被供应给空气冷却器的第1传热管。此外,海水还作为用于冷却有机流体的冷却介质而被供应给冷凝器。
[0003] 在上述专利文献1所示的排热回收发电装置中,向空气冷却器的第1传热管的冷却介质(清水或海水)的供应和向冷凝器的冷却介质(海水)的供应分别通过各自的供应线而进行。因此,各供应线分别需要浦,从而结构复杂。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于提供一种通过简单的结构能够回收供应给引擎的增压空气的排热的排热回收系统,本发明的目的还在于提供一种通过简单的工序能够回收供应给引擎的增压空气的排热的排热回收方法。
[0005] 本发明的一个方面涉及排热回收系统,其包括:通过让供应给引擎的增压空气和工作介质热交换而使所述工作介质蒸发的加热器;使从所述加热器流出的工作介质膨胀的膨胀机;与所述膨胀机连接的动回收机;使从所述膨胀机流出的工作介质冷凝的冷凝器;用于向冷却从所述加热器流出的增压空气的空气冷却器供应冷却介质的冷却介质供应管;设置于所述冷却介质供应管,将所述冷却介质向所述空气冷却器输送的冷却介质泵浦;以及将在所述冷却介质供应管中流动的所述冷却介质的一部分分支到所述冷凝器,以便所述工作介质通过所述冷却介质而被冷却的分支管。
[0006] 根据此结构,通过让供应给空气冷却器的冷却介质的一部分分支到冷凝器的简单的结构,可以回收增压空气的排热。
[0007] 此外,本发明的另一个方面涉及排热回收方法,该排热回收方法是回收供应给引擎的增压空气的排热的方法,该排热回收方法包括:通过向加热器供应所述增压空气,由该加热器使工作介质蒸发的蒸发工序;通过由空气冷却器让从所述加热器流出的增压空气和冷却介质热交换来冷却所述增压空气的冷却工序;通过由膨胀机使从所述加热器流出的工作介质膨胀而从该工作介质回收动力的动力回收工序;以及由冷凝器使从所述膨胀机流出的工作介质冷凝的冷凝工序,其中,在所述冷凝工序中,通过将在所述冷却工序中供应给所述空气冷却器的冷却介质的一部分分支到所述冷凝器,使所述工作介质在所述冷凝器中冷凝,并且调整向所述冷凝器供应的所述冷却介质的供应量,以便从所述空气冷却器流出的增压空气的温度达到设定温度以下。
[0008] 根据此方法,可以一边获得其温度被空气冷却器适当地冷却而达到设定温度以下的增压空气,一边有效地回收增压空气的排热,即:通过简单的工序,可以回收增压空气的排热。附图说明
[0009] 图1是表示本发明的一实施方式所涉及的排热回收装置的结构的概略图。
[0010] 图2是表示控制部的控制内容的流程图

具体实施方式

[0011] 以下,参照附图对本发明的实施方式进行说明。另外,以下的实施方式是将本发明具体化的一个例子,并不限定本发明的技术范围。
[0012] 参照图1和图2对本发明的一实施方式的排热回收系统进行说明。
[0013] 如图1所示,本排热回收系统包括带有增压器的引擎1以及回收带有增压器的引擎1的排热的排热回收装置10。在本实施方式中,排热回收系统搭载于船舶
[0014] 带有增压器的引擎1具有增压器2、船舶用的引擎3、吸气线4、排气线5、设置于吸气线4的空气冷却器6、用于供应冷却介质的冷却介质供应管7以及设置于冷却介质供应管7的冷却介质泵浦8。
[0015] 增压器2具有压缩机2a和与该压缩机2a连接的涡轮机2b。被压缩机2a压缩的增压空气通过吸气线4被供应给空气冷却器6。
[0016] 空气冷却器6通过让从压缩机2a排出的增压空气和冷却介质热交换来冷却增压空气。具体而言,空气冷却器6具有供通过吸气线4供应的增压空气流动的第1通路6a、以及供冷却介质流动的第2通路6b。第2通路6b与冷却介质供应管7连接。因此,通过冷却介质供应管7供应的冷却介质在第2通路6b流动。在本实施方式中,使用海水作为冷却介质。从空气冷却器6流出的增压空气通过吸气线4被供应给引擎3。
[0017] 引擎3的排出气体通过排气线5被输送到涡轮机2b。涡轮机2b通过排出气体的膨胀能而被驱动,压缩机2a通过涡轮机2b的驱动力而被驱动。
[0018] 排热回收装置10包括加热器12、膨胀机16、动力回收机18、冷凝器20、循环泵22、以及将加热器12、膨胀机16、冷凝器20及循环泵22按照该顺序串联连接的循环通路24。
[0019] 加热器12被连接在吸气线4的压缩机2a和空气冷却器6之间的部位。加热器12通过让被压缩机2a压缩过的增压空气与液体状的工作介质热交换而使工作介质蒸发。具体而言,加热器12具有供从压缩机2a通过吸气线4供应的增压空气流动的第1通路12a、以及供工作介质流动的第2通路12b。
[0020] 本实施方式中,在循环通路24的加热器12的下游侧的部位设有热交换器14。该热交换器14与设置在船舶内的蒸气线连接。即,热交换器14通过让从加热器12流出的工作介质与在船舶内产生的剩余水蒸气(加热介质)热交换来加热工作介质。另外,该热交换器14也可以省略。
[0021] 膨胀机16被设置于循环通路24的热交换器14的下游侧的部位。在本实施方式中,作为膨胀机16,采用具有通过从热交换器14流出的气体状的工作介质的膨胀能而被旋转驱动的转子的容积型的螺旋膨胀机。具体而言,该膨胀机16具有内部形成有转子室的箱体和旋转自如地支撑在转子室内的阴阳一对的螺旋转子(a male/female pair of screw rotors)。在膨胀机16中,所述螺旋转子通过从形成在所述箱体的吸气口供应到所述转子室的气体状的工作介质的膨胀能而被旋转驱动。然后,在所述转子室内因膨胀而压力减小的工作介质从形成在所述箱体的排出口被排出到循环通路24。另外,膨胀机16并不限于容积型的螺旋膨胀机,也可以采用离心型或滚动型等的膨胀机等。
[0022] 动力回收机18与膨胀机16连接。在本实施方式中,使用发电机作为动力回收机18。该动力回收机18具有与膨胀机16的一对螺旋转子的其中之一连接的旋转轴。动力回收机18通过所述旋转轴伴随所述螺旋转子的旋转而旋转,从而产生电力。另外,作为动力回收机18,除了发电机以外,也可以采用压缩机等。
[0023] 冷凝器20被设置于循环通路24的膨胀机16的下游侧的部位。冷凝器20通过用冷却介质冷却工作介质使其冷凝(液化)。具体而言,冷凝器20具有供冷却介质流动的第1通路20a以及供从膨胀机16流出的工作介质流动的第2通路20b。第1通路20a的上游侧的端部与分支管26连接。分支管26让通过冷却介质泵浦8以经过冷却介质供应管7内朝向空气冷却器6的方式而被供应的冷却介质的一部分分支到所述冷凝器20。即,在本实施方式中,向空气冷却器6供应的冷却介质(本实施方式中为海水)的一部分作为用于在冷凝器20中冷却工作介质的冷却介质而被利用。此外,第1通路20a的下游侧的端部与排出冷却介质的排出管28连接。
[0024] 循环泵22被设置于循环通路24的冷凝器20的下游侧的部位(加热器12和冷凝器20之间的部位)。循环泵22将被冷凝器20冷凝后的液体状的工作介质加压至规定的压力,向循环通路24的该循环泵22的下游侧输送。作为循环泵22,可以采用具备叶轮作为转子的离心泵或转子由一对齿轮组成的齿轮泵等。
[0025] 如上所述,在本排热回收系统中,供应给空气冷却器6的冷却介质(由冷却介质泵浦8输送出的冷却介质)的一部分通过从冷却介质供应管7分支出的分支管26被引导至冷凝器20。因此,通过利用已经存在的用于向空气冷却器6供应冷却介质的冷却介质泵浦8就可以向空气冷却器6和冷凝器20两方供应冷却介质。即,在本系统中,不用设置用于向冷凝器20供应冷却介质的专用的泵浦,可以通过让供应给空气冷却器6的冷却介质的一部分分支到冷凝器20的简单的结构,来回收增压空气的排热。
[0026] 此外,本实施方式的引擎3为船舶用的引擎,冷却介质供应管7能够将海水作为冷却介质供应到空气冷却器6内。分支管26能够将海水作为冷却介质供应到冷凝器20内。因此,不用设置用于向空气冷却器6和冷凝器20供应冷却介质的专用的供给源,通过利用海水可以有效地回收供应给船舶用的引擎3的增压空气的排热。
[0027] 此外,本实施方式的排热回收装置10还包括设置于分支管26的调整V1、迂回加热器12的第1迂回通路40、设置于第1迂回通路40的第1迂回阀V2、迂回膨胀机16的第2迂回通路42、设置于第2迂回通路42的第2迂回阀V3、能停止工作介质向膨胀机16的流入的截止阀V4、进行各种控制的控制部30。
[0028] 调整阀V1的打开度可以调整。根据该调整阀V1的打开度,从分支管26供应给冷凝器20的冷却介质的流量变动。
[0029] 第1迂回通路40连接循环通路24的循环泵22与加热器12之间的部位和循环通路24的热交换器14与膨胀机16之间的部位。
[0030] 第2迂回通路42连接循环通路24的热交换器14与膨胀机16之间的部位和膨胀机16与冷凝器20之间的部位。
[0031] 截止阀V4被设置于循环通路24中该循环通路24与第2迂回通路42的连接部的下游侧且在膨胀机16的上游侧的部位。
[0032] 控制部30基于在吸气线4的空气冷却器6与引擎3之间的部位的增压空气的温度Ta控制调整阀V1的打开度。具体而言,控制部30控制调整阀V1的打开度,以便设置于吸气线4的空气冷却器6与引擎3之间的部位的温度传感器9的检测值Ta成为设定温度Ta_max以下。此外,当所述检测值Ta为低于所述设定温度Ta_max的指定温度Ta_min以下时,控制部30调整调整阀V1的打开度,以便从流入冷凝器20之前的冷却介质的压力P1减去从冷凝器20流出后的冷却介质的压力P2所得的压力差ΔP达到特定压力Pα。所述压力差ΔP是通过将设置于分支管26的压力传感器33的检测值P1减去设置于排出管28的压力传感器35的检测值P2来计算。另外,由于在分支管26中流动的冷却介质在通过冷凝器20时会产生压力损失,因此,所述压力差ΔP为正值。
[0033] 此外,控制部30基于冷却介质的温度控制循环泵22的驱动。具体而言,控制部30调整循环泵22的转数,以便从冷凝器20流出后的冷却介质的温度T2达到规定值A以下。而且,当从冷凝器20流出后的冷却介质的温度T2减去流入冷凝器20之前的冷却介质的温度T1所得的温度差ΔT达到标准温度T0以上时,控制部30让循环泵22停止。温度差ΔT是通过将设置于排出管28的温度传感器34的检测值T2减去设置于分支管26的温度传感器32的检测值T1来计算。在此情况下,控制部30一边使调整阀V1的打开度维持在指定打开度,一边打开第1迂回阀V2和第2迂回阀V3且关闭截止阀V4。之后,当从热交换器14流出的气体状的工作介质与在循环泵22的下游侧经由第1迂回通路40的液体状的工作介质合流后的工作介质的温度Tr达到阈值Tr_max以下时,控制部30关闭调整阀V1。
所述温度Tr由设置于循环通路24的热交换器14的下游侧且在第1迂回通路40与膨胀机
16之间的部位的温度传感器44来检测。
[0034] 以下,参照图2对控制部30的上述的控制内容进行说明。
[0035] 本排热回收系统一旦被启动,控制部30判断设置于吸气线4的空气冷却器6的下游侧的部位的温度传感器9的检测值Ta是否超过设定温度Ta_max(步骤ST1)。其结果,如果所述检测值Ta超过了设定温度Ta_max(在步骤ST1为是),则控制部30使调整阀V1的打开度减小(步骤ST2),再返回到步骤ST1。由于通过减小调整阀V1的打开度,更多的冷却介质被供应给空气冷却器6,因此,所述检测值Ta降低。
[0036] 另一方面,如果所述检测值Ta在设定温度Ta_max以下(在步骤ST1为否),控制部30判断该检测值Ta是否在指定温度Ta_min以下(步骤ST3)。其结果,如果所述检测值Ta在指定温度Ta_min以下(在步骤ST3为是),控制部30调整调整阀V1的打开度,以便所述压力差ΔP达到特定压力Pα(步骤ST4)。由此,向冷凝器20供应的冷却介质的供应量大体上保持恒定。具体而言,因为所述压力差ΔP和在冷凝器20的第1通路20a中流动的冷却介质的流量有一定的关系,所以可以根据此关系及所述压力差ΔP来计算在所述第1通路20a中流动的冷却介质的流量。因此,通过调整调整阀V1的打开度使所述压力差ΔP达到所述特定压力Pα,向冷凝器20供应的冷却介质的供应量稳定。
[0037] 在步骤ST4之后以及在所述检测值Ta大于指定温度Ta_min的情况下(在步骤ST3为否),控制部30判断设置于排出管28的温度传感器34的检测值T2是否大于规定值A(步骤ST5)。其结果,如果所述检测值T2大于所述规定值A(在步骤ST5为是),控制部30让循环泵22的转数降低(步骤ST6),再返回到步骤ST5。通过让循环泵22的转数降低,在循环通路24循环的工作介质的流量减少。因此,在冷凝器20中工作介质赋予冷却介质的热量减少,由此所述检测值T2也降低。
[0038] 另一方面,如果所述检测值T2在所述规定值A以下(在步骤ST5为否),控制部30判断所述温度差ΔT是否在标准温度T0以上(步骤ST7)。其结果,如果所述温度差ΔT小于标准温度T0(在步骤ST7为否),控制部30返回到步骤ST1。另一方面,如果所述温度差ΔT在标准温度T0以上(在步骤ST7为是),控制部30让循环泵22和膨胀机16停止(步骤ST8)。
[0039] 然后,控制部30一边使调整阀V1维持在指定打开度,一边打开第1迂回阀V2和第2迂回阀V3且关闭截止阀V4(步骤ST9)。这样,在加热器12中回收了增压空气的排热的高温的工作介质与在循环泵22的下游侧经过了第1迂回通路40的低温的液体状的工作介质合流。由此,所述高温的工作介质被所述低温的液体状的工作介质冷却后,经由第2迂回通路42流入冷凝器20。即,从加热器12流出的高温的工作介质通过在循环泵22的下游侧经过了第1迂回通路40的低温的液体状的工作介质而被冷却。
[0040] 然后,控制部30判断设置于循环通路24的热交换器14与膨胀机16之间的部位的温度传感器44的检测值Tr是否在阈值Tr_max以下(步骤ST10)。其结果,如果所述检测值Tr大于阈值Tr_max(在步骤ST10为否),则控制部30再次判断检测值Tr是否在阈值Tr_max以下(步骤ST10)。另一方面,如果检测值Tr在阈值Tr_max以下(在步骤ST10为是),则控制部30关闭调整阀V1及第1迂回阀V2(步骤ST11)。这样,在所述检测值Tr达到阈值Tr_max以下后,冷却介质的全量被供应给空气冷却器6。
[0041] 如上所述,在本实施方式的排热回收系统中,控制部30调整调整阀V1的打开度,以便从空气冷却器6流出的增压空气的温度Ta达到设定温度Ta_max以下。因此,被空气冷却器6适当地冷却成温度达到设定温度Ta_max以下的增压空气被供应给引擎3,并且增压空气的排热被动力回收机18有效地回收。
[0042] 此外,当所述检测值Ta在指定温度Ta_min以下时,控制部30调整调整阀V1的打开度,使冷凝器20前后的冷却介质的压力差ΔP达到特定压力Pα。因此,向冷凝器20供应的冷却介质的供应量稳定。因此,在从空气冷却器6流出后的增压空气的温度达到所述指定温度Ta_min以下的情况下,能够通过动力回收机18稳定地回收动力。
[0043] 而且,由于控制部30调整循环泵22的转数使从冷凝器20流出后的冷却介质的温度T2达到规定值A以下,因此,从冷凝器20流出的冷却介质对周围环境带来的影响得以抑制。
[0044] 除此以外,当冷凝器20前后的冷却介质的温度差ΔT达到标准温度T0以上时,控制部30让循环泵22停止。由此,可抑制该系统的损伤。具体而言,如果所述温度差ΔT达到标准温度T0以上(从冷凝器20流出的冷却介质的温度过高),则在循环通路24中循环的工作介质的温度增高,因此,可能会发生该系统所使用的密封部件损伤等不良情况。而在本实施方式中,由于当所述温度差ΔT达到标准温度T0以上时让循环泵22停止,所以,可抑制该系统的损伤。
[0045] 在此情况下,控制部30一边使调整阀V1的打开度维持在指定打开度,一边打开第1迂回阀V2和第2迂回阀V3且关闭截止阀V4。由此,从热交换器14流出的高温的工作介质通过与在循环泵22的下游侧经过了第1迂回通路40的低温的工作介质合流而被该低温的工作介质冷却。由此,因在加热器12的下游侧工作介质的温度过高而引起的所述密封部件的损伤得以抑制。
[0046] 之后,当从热交换器14流出的高温的工作介质与经过了第1迂回通路40的低温的工作介质合流后的工作介质的温度Tr达到阈值Tr_max以下时,控制部30关闭调整阀V1。因此,在所述温度Tr达到阈值Tr_max以下之后,可以在空气冷却器6有效地冷却增压空气。
[0047] 另外,上述实施方式在各方面只是例示,本发明不应该受该例子的限制。本发明的范围不是由上述的实施方式的说明来表明而是由权利要求书的范围来表明,而且还包含与权利要求书的范围同等的含意以及范围内的所有的变更。
[0048] 例如,在上述实施方式中,例示了排热回收系统搭载于船舶的例子,但该排热回收系统也可以应用于船舶以外的内燃机
[0049] 此外,在上述实施方式中,例示了当所述检测值Ta在指定温度Ta_min以下时,控制部30调整调整阀V1的打开度,使所述压力差ΔP达到特定压力Pα(步骤ST3和步骤ST4),但控制部30的控制内容并不限定于此。例如,控制部30也可以在所述检测值Ta为指定温度Ta_min以下时,调整调整阀V1的打开度使所述温度差ΔT达到特定温度Tα。此时,调整阀V1的打开度可以根据作为表示所述温度差ΔT和在分支管26中流动的冷却介质的流量之间的关系的映图被预先存储在控制部30的信息加以调整。以此方式也能使向冷凝器20供应的冷却介质的供应量稳定。
[0050] 此外,在上述实施方式中,例示了当所述温度差ΔT为标准温度T0以上时,控制部30让循环泵22停止(步骤ST7和步骤ST8),但控制部30的控制内容并不限定于此。例如,控制部30也可以在所述压力差ΔP为标准压力P0以下时,让循环泵22停止。以此方式也能使本排热回收系统的损伤得以抑制。
[0051] 对以上说明的实施方式进行概述。
[0052] 本实施方式的排热回收系统包括:通过让供应给引擎的增压空气和工作介质热交换而使所述工作介质蒸发的加热器;使从所述加热器流出的工作介质膨胀的膨胀机;与所述膨胀机连接的动力回收机;使从所述膨胀机流出的工作介质冷凝的冷凝器;用于向冷却从所述加热器流出的增压空气的空气冷却器供应冷却介质的冷却介质供应管;设置于所述冷却介质供应管,将所述冷却介质向所述空气冷却器输送的冷却介质泵浦;以及将在所述冷却介质供应管的所述冷却介质泵浦的下游侧且所述空气冷却器的上游侧的部位流动的所述冷却介质的一部分分支到所述冷凝器,以便所述工作介质通过所述冷却介质而被冷却的分支管。
[0053] 在本排热回收系统中,由于供应给空气冷却器的冷却介质(由冷却介质泵浦输送出的冷却介质)的一部分通过从冷却介质供应管分支出的分支管被引导至冷凝器,因此,通过利用已经存在的用于向空气冷却器供应冷却介质的冷却介质泵浦就可以向空气冷却器和冷凝器两方供应冷却介质。即,在本系统中,不用设置用于向冷凝器供应冷却介质的专用的泵浦,可以通过让供应给空气冷却器的冷却介质的一部分分支到冷凝器的简单的结构,来回收增压空气的排热。
[0054] 在此情况下,优选上述排热回收系统还包括:设置于所述分支管且其打开度可调整的调整阀;以及控制所述调整阀的打开度,以便从所述空气冷却器流出的增压空气的温度达到设定温度以下的控制部。
[0055] 在此方面,由于控制部调整调整阀的打开度,因此,能够一边获得其温度被空气冷却器适当地冷却而达到设定温度以下的增压空气,一边由动力回收机有效地回收增压空气的排热。
[0056] 进一步,在此情况下,优选上述排热回收系统还包括将从所述冷凝器流出的工作介质向所述加热器输送的循环泵,当从所述冷凝器流出后的冷却介质的温度减去流入所述冷凝器之前的冷却介质的温度所得的温度差达到标准温度以上时,或者当流入所述冷凝器之前的冷却介质的压力减去从所述冷凝器流出后的冷却介质的压力所得的压力差达到标准压力以下时,所述控制部让所述循环泵停止。
[0057] 根据此结构,可抑制该系统的损伤。具体而言,如果所述温度差达到标准温度以上、或者所述压力差达到标准压力以下(从冷凝器流出的冷却介质的温度过高),则可能会发生该系统所使用的密封部件损伤等不良情况。而在本实施方式中,由于当所述温度差达到标准温度以上或所述压力差达到标准压力以下时,让循环泵22停止,因此,可抑制该系统的损伤。
[0058] 除此之外,优选上述排热回收系统还包括:迂回所述加热器的第1迂回通路;设置于所述第1迂回通路的第1迂回阀;迂回所述膨胀机的第2迂回通路;设置于所述第2迂回通路的第2迂回阀;以及能停止从所述加热器流出的工作介质向所述膨胀机的流入的截止阀,其中,当所述温度差达到所述标准温度以上时,或者当所述压力差达到所述标准压力以下时,所述控制部让所述循环泵停止,并且一边使所述调整阀的打开度维持在指定打开度一边打开所述第1迂回阀和所述第2迂回阀且关闭所述截止阀。
[0059] 根据此结构,该系统的损伤更可靠地得以抑制。具体而言,使循环泵停止、打开第1迂回阀和第2迂回阀并且关闭截止阀,由此,在加热器回收了增压空气的排热的高温的工作介质通过与在循环泵的下游侧经过了第1迂回通路的低温的工作介质合流后,经由第2迂回通路流入冷凝器而被冷凝。即,由于从加热器流出的高温的工作介质被在循环泵的下游侧经过了第1迂回通路的低温的工作介质冷却,所以,因在加热器的下游侧工作介质的温度过高而引起的所述密封部件的损伤得以抑制。
[0060] 具体而言,优选,当在所述加热器的下游侧且在所述第1迂回通路和所述膨胀机之间的工作介质的温度达到阈值以下时,所述控制部关闭所述调整阀。
[0061] 根据此结构,由于在加热器的下游侧且在第1迂回通路和膨胀机之间的工作介质的温度达到阈值以下后,冷却介质的全量被供应给空气冷却器,因此,可以在该空气冷却器中有效地冷却增压空气。
[0062] 此外,在本实施方式中,优选当从所述空气冷却器流出后的增压空气的温度为低于所述设定温度的指定温度以下时,所述控制部调整所述调整阀的打开度,以便从所述冷凝器流出后的冷却介质的温度减去流入所述冷凝器之前的冷却介质的温度所得的温度差达到特定温度、或者从流入所述冷凝器之前的冷却介质的压力减去从所述冷凝器流出后的冷却介质的压力所得的压力差达到特定压力。
[0063] 根据此结构,从空气冷却器流出后的增压空气的温度为所述指定温度以下时向冷凝器供应的冷却介质的供应量稳定。具体而言,由于所述温度差和在分支管中流动的冷却介质的流量的关系可被预先求出,分支管的面积也能预先测量,所以,可以根据该面积以及所述压力差来计算在分支管中流动的冷却介质的流量。因此,通过调整调整阀的打开度使所述温度差达到所述特定温度、或者使所述压力差达到所述特定压力,向冷凝器供应的冷却介质的供应量稳定。由此,动力回收机可以稳定地回收动力。
[0064] 在此情况下,优选所述控制部调整所述循环泵的转数,以便从所述冷凝器流出后的冷却介质的温度达到规定值以下。
[0065] 根据此结构,从冷凝器流出的冷却介质对周围环境的影响得以抑制。
[0066] 此外,在本实施方式中,所述引擎为船舶用的引擎,所述冷却介质供应管能够将海水作为所述冷却介质供应到所述空气冷却器内,所述分支管能够将海水作为所述冷却介质供应到所述冷凝器内。
[0067] 根据此结构,不用设置用于向空气冷却器和冷凝器供应冷却介质的专用的供给源,通过利用海水可以有效地回收供应给船舶用的引擎的增压空气的排热。
[0068] 此外,本实施方式的另一方面所涉及的排热回收方法,是回收供应给引擎的增压空气的排热的方法,包括:通过向加热器供应所述增压空气,由该加热器使工作介质蒸发的蒸发工序;通过由空气冷却器让从所述加热器流出的增压空气和冷却介质热交换来冷却所述增压空气的冷却工序;通过由膨胀机使从所述加热器流出的工作介质膨胀而从该工作介质回收动力的动力回收工序;以及由冷凝器使从所述膨胀机流出的工作介质冷凝的冷凝工序,其中,在所述冷凝工序中,通过将在所述冷却工序中供应给所述空气冷却器的冷却介质的一部分分支到所述冷凝器,使所述工作介质在所述冷凝器中冷凝,并且调整向所述冷凝器供应的所述冷却介质的供应量,以便从所述空气冷却器流出的增压空气的温度达到设定温度以下。
[0069] 在本排热回收方法中,可以一边获得其温度被空气冷却器适当地冷却而达到设定温度以下的增压空气,一边有效地回收增压空气的排热。
[0070] 在此情况下,优选上述排热回收方法还包括:将从所述冷凝器流出的工作介质向所述加热器输送的工作介质循环工序,其中,在所述工作介质循环工序中,当从所述冷凝器流出后的冷却介质的温度减去流入所述冷凝器之前的冷却介质的温度所得的温度差达到标准温度以上时,或者当流入所述冷凝器之前的冷却介质的压力减去从所述冷凝器流出后的冷却介质的压力所得的压力差达到标准压力以下时,停止将从所述冷凝器流出的工作介质向所述加热器输送的输送操作。
[0071] 进一步,优选在所述冷凝工序中,当所述温度差达到所述标准温度以上时,或者当所述压力差达到所述标准压力以下时,将向所述冷凝器供应的所述冷却介质的供应量维持在指定的范围内。此外,优选在所述工作介质循环工序中,当所述温度差达到所述标准温度以上时,或者当所述压力差达到所述标准压力以下时,停止所述输送操作,并且让从所述冷凝器流出的还未流入所述加热器的工作介质与从所述加热器流出的工作介质合流,使该合流后的工作介质不流入所述膨胀机而流入所述冷凝器。
[0072] 具体而言,优选在所述冷凝工序中,当所述合流后的工作介质的温度达到阈值以下时,停止向所述冷凝器的所述冷却介质的供应。
[0073] 根据此方法,由于当所述合流后的工作介质的温度在阈值以下时,冷却介质的全量被供应给空气冷却器,因此,可以在该空气冷却器中有效地冷却增压空气。
[0074] 此外,本实施方式中,优选在所述冷凝工序中,当从所述空气冷却器流出的增压空气的温度为低于所述设定温度的指定温度以下时,调整向所述冷凝器供应的所述冷却介质的供应量,以便从所述冷凝器流出后的冷却介质的温度减去流入所述冷凝器之前的冷却介质的温度所得的温度差达到特定温度、或者从流入所述冷凝器之前的冷却介质的压力减去从所述冷凝器流出后的冷却介质的压力所得的压力差达到特定压力。
[0075] 根据此方法,由于向冷凝器供应的冷却介质的供应量稳定,因此能够稳定地回收动力。
[0076] 在此情况下,优选在所述冷凝工序中,调整向所述冷凝器供应的所述冷却介质的供应量,以便从所述冷凝器流出后的冷却介质的温度达到规定值以下。
[0077] 根据此方法,从冷凝器流出的冷却介质对周围环境的影响得以抑制。
[0078] 此外,在本实施方式中,优选船舶用的引擎被用作为所述引擎,海水被用作为供应给所述空气冷却器及所述冷凝器的冷却介质。
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