排熱回収システム及び排熱回収方法

本発明は、排熱回収システム及び排熱回収方法に関するものである。

従来、過給機からエンジンに供給される過給空気の排熱を回収する排熱回収システムが知られている。例えば、特許文献1には、過給機からエンジンに供給される圧縮空気を第2伝熱管内を流れる冷却媒体で冷却した後に第1伝熱管内を流れる冷却媒体で冷却する空気冷却器と、空気冷却器の第2伝熱管において圧縮空気から回収した排熱によって熱媒を加熱する第2排熱回収器と、熱媒と有機流体とを熱交換させることにより有機流体を蒸発させる蒸発器と、蒸発器から流出した有機流体が流入するタービンと、タービンに接続された発電機と、タービンから流出した有機流体を凝縮させる凝縮器と、を備える排熱回収発電装置が開示されている。空気冷却器の第1伝熱管には、圧縮空気を冷却するための冷却媒体として、清水または海水が供給されている。また、凝縮器には、有機流体を冷却するための冷却媒体として、海水が供給されている。

特開2011−149332号公報

上記特許文献1に示される排熱回収発電装置では、空気冷却器の第1伝熱管への冷却媒体(清水または海水)の供給と凝縮器への冷却媒体(海水)の供給とが、それぞれ別々の供給ラインを通じて行われている。このため、各供給ラインにそれぞれポンプが必要となり、構造が複雑である。

本発明の目的は、簡単な構成によりエンジンに供給される過給空気の排熱を回収することが可能な排熱回収システムを提供することである。

前記課題を解決する手段として、本発明は、エンジンに供給される過給空気と作動媒体とを熱交換させることにより当該作動媒体を蒸発させる加熱器と、前記加熱器から流出した作動媒体が流入する膨張機と、前記膨張機に接続された動力回収機と、前記膨張機から流出した作動媒体を凝縮させる凝縮器と、前記加熱器から流出した過給空気を冷却するエアクーラに冷却媒体を供給するための冷却媒体供給管と、前記冷却媒体供給管に設けられており、前記冷却媒体を前記エアクーラに送る冷却媒体ポンプと、前記冷却媒体により前記作動媒体が冷却されるように前記冷却媒体供給管を流れる前記冷却媒体の一部を前記凝縮器に分岐させる分岐管と、を備える排熱回収システムを提供する。

本排熱回収システムでは、エアクーラに供給される冷却媒体の一部が冷却媒体供給管から分岐した分岐管を通じて凝縮器に導かれるので、エアクーラに冷却媒体を供給するための既存の冷却媒体ポンプを利用することによりエアクーラ及び凝縮器の双方に冷却媒体を供給することができる。すなわち、本システムでは、凝縮器に冷却媒体を供給するための専用のポンプを設けることなく、エアクーラに供給される冷却媒体の一部を凝縮器に分岐させるという簡単な構成により過給空気の排熱を回収することができる。

この場合において、前記分岐管に設けられており開度を調整可能な調整弁と、前記エアクーラから流出した過給空気の温度が設定温度以下となるように前記調整弁の開度を制御する制御部と、をさらに備えることが好ましい。

この態様では、制御部が調整弁の開度を調整するので、その温度が設定温度以下となるようにエアクーラで適切に冷却された過給空気を得つつ、過給空気の排熱を動力回収機で有効に回収することができる。

さらにこの場合において、前記凝縮器から流出した作動媒体を前記加熱器へ送る循環ポンプをさらに備え、前記制御部は、前記凝縮器から流出した後の冷却媒体の温度から前記凝縮器に流入する前の冷却媒体の温度を引いた温度差が基準温度以上、あるいは前記凝縮器に流入する前の冷却媒体の圧力から前記凝縮器から流出した後の冷却媒体の圧力を引いた圧力差が基準圧力以下となったときに前記循環ポンプを停止させることが好ましい。

このようにすれば、当該システムの損傷が抑制される。具体的に、前記温度差が基準温度以上、あるいは前記圧力差が基準圧力以下となると(凝縮器から流出する冷却媒体の温度が高くなり過ぎると)、作動媒体の温度が高くなるので、当該システムに用いられているシール材が損傷する等の不具合の発生が懸念される。これに対し、本発明では、前記温度差が基準温度以上、あるいは前記圧力差が基準圧力以下となったときに循環ポンプを停止させるので、当該システムの損傷が抑制される。

加えて、前記加熱器をバイパスする第一バイパス流路と、前記第一バイパス流路に設けられた第一バイパス弁と、前記膨張機をバイパスする第二バイパス流路と、前記膨張機バイパス流路に設けられた第二バイパス弁と、前記加熱器から流出した作動媒体の前記膨張機への流入を遮断可能な遮断弁と、をさらに備え、前記制御部は、前記温度差が前記基準温度以上、あるいは前記圧力差が前記基準圧力以下となったときに前記循環ポンプを停止させるとともに、前記調整弁の開度を指定開度に維持しつつ前記第一バイパス弁及び前記第二バイパス弁を開き、前記遮断弁を閉じることが好ましい。

このようにすれば、当該システムの損傷がより確実に抑制される。具体的に、循環ポンプが停止され、第一バイパス弁及び第二バイパス弁が開かれるとともに遮断弁が閉じられることにより、加熱器において過給空気の排熱を回収した高温の作動媒体は、循環ポンプの下流側において第一バイパス流路を経由した低温の液状の作動媒体と合流した後、第二バイパス流路を経由して凝縮器へ流入することにより凝縮する。つまり、加熱器から流出した高温の作動媒体が循環ポンプの下流側において第一バイパス流路を経由した低温の作動媒体によって冷却されるので、加熱器の下流側において作動媒体が高温になり過ぎることに起因する前記シール材の損傷等が抑制される。

具体的に、前記制御部は、前記加熱器の下流側でかつ前記第一バイパス流路と前記膨張機との間における作動媒体の温度が閾値以下となったときに前記調整弁を閉じることが好ましい。

このようにすれば、加熱器の下流側でかつ第一バイパス流路と膨張機との間における作動媒体の温度が閾値以下になった後、冷却媒体の全量がエアクーラに供給されるので、当該エアクーラにおいて有効に過給空気を冷却することができる。

また、本発明において、前記制御部は、前記エアクーラから流出した後の過給空気の温度が前記設定温度よりも低い指定温度以下であるときは、前記凝縮器から流出した後の冷却媒体の温度から前記凝縮器に流入する前の冷却媒体の温度を引いた温度差が特定温度となる、あるいは前記凝縮器に流入する前の冷却媒体の圧力から前記凝縮器から流出した後の冷却媒体の圧力を引いた圧力差が特定圧力となるように前記調整弁の開度を調整することが好ましい。

このようにすれば、エアクーラから流出した後の過給空気の温度が前記指定温度以下であるときの凝縮器への冷却媒体の供給量が安定する。具体的に、前記温度差と分岐管を流れる冷却媒体の流量との関係は、予め求められており、また、分岐管の面積は予め測定されているため、この面積及び前記圧力差から分岐管を流れる冷却媒体の流量を算出することができる。このため、前記温度差が前記特定温度となる、あるいは前記圧力差が前記特定圧力となるように調整弁の開度を調整することにより、凝縮器への冷却媒体の供給量が安定する。よって、動力回収機において安定的に動力を回収することができる。

この場合において、前記制御部は、前記凝縮器から流出した後の冷却媒体の温度が規定値以下となるように前記循環ポンプの回転数を調整することが好ましい。

このようにすれば、凝縮器から流出した冷却媒体が周囲の環境に及ぼす影響が抑制される。

また、本発明において、前記エンジンは、船舶用のエンジンであり、前記冷却媒体供給管は、海水を前記冷却媒体として前記エアクーラ内に供給可能に構成されており、前記分岐管は、海水を前記冷却媒体として前記凝縮器内に供給可能に構成されていることが好ましい。

このようにすれば、エアクーラ及び凝縮器に冷却媒体を供給するための専用の供給源を設けることなく、海水を利用することにより、船舶用のエンジンに供給される過給空気の排熱を有効に回収することができる。

また、本発明は、エンジンに供給される過給空気の排熱を回収する排熱回収方法であって、前記過給空気を加熱器に供給することによって当該加熱器で作動媒体を蒸発させる蒸発工程と、前記加熱器から流出した過給空気と冷却媒体とをエアクーラで熱交換させることによって前記過給空気を冷却する冷却工程と、前記加熱器から流出した作動媒体を膨張機で膨張させることによって当該作動媒体から動力を回収する動力回収工程と、前記膨張機から流出した作動媒体を凝縮器で凝縮させる凝縮工程と、を備え、前記凝縮工程では、前記冷却工程において前記エアクーラに供給される冷却媒体の一部を前記凝縮器に分岐させることによって当該凝縮器において前記作動媒体を凝縮させるとともに、前記エアクーラから流出する過給空気の温度が設定温度以下となるように前記凝縮器への前記冷却媒体の供給量を調整する排熱回収方法を提供する。

本発明では、その温度が設定温度以下となるようにエアクーラで適切に冷却された過給空気を得つつ、過給空気の排熱を有効に回収することができる。

この場合において、前記凝縮器から流出した作動媒体を前記加熱器へ送る作動媒体循環工程をさらに備え、前記作動媒体循環工程では、前記凝縮器から流出した後の冷却媒体の温度から前記凝縮器に流入する前の冷却媒体の温度を引いた温度差が基準温度以上、あるいは前記凝縮器に流入する前の冷却媒体の圧力から前記凝縮器から流出した後の冷却媒体の圧力を引いた圧力差が基準圧力以下となったときに前記凝縮器から流出した作動媒体を前記加熱器へ送る送り操作を停止することが好ましい。

さらに、前記凝縮工程では、前記温度差が前記基準温度以上、あるいは前記圧力差が前記基準圧力以下となったときに前記凝縮器への前記冷却媒体の供給量を一定の範囲内に収まるように維持し、前記作動媒体循環工程では、前記温度差が前記基準温度以上、あるいは前記圧力差が前記基準圧力以下となったときに前記送り操作を停止するとともに、前記凝縮器から流出した作動媒体であって前記加熱器に流入する前のものを前記加熱器から流出した作動媒体と合流させ、この合流後の作動媒体を前記膨張機に流入させることなく前記凝縮器に流入させることが好ましい。

具体的に、前記凝縮工程では、前記合流後の作動媒体の温度が閾値以下となったときに前記凝縮器への前記冷却媒体の供給を停止することが好ましい。

このようにすれば、前記合流後の作動媒体の温度が閾値以下になった後、冷却媒体の全量がエアクーラに供給されるので、当該エアクーラにおいて有効に過給空気を冷却することができる。

また、本発明において、前記凝縮工程では、前記エアクーラから流出する過給空気の温度が前記設定温度よりも低い指定温度以下であるときは、前記凝縮器から流出した後の冷却媒体の温度から前記凝縮器に流入する前の冷却媒体の温度を引いた温度差が特定温度となる、あるいは前記凝縮器に流入する前の冷却媒体の圧力から前記凝縮器から流出した後の冷却媒体の圧力を引いた圧力差が特定圧力となるように前記凝縮器への前記冷却媒体の供給量を調整することが好ましい。

このようにすれば、凝縮器への冷却媒体の供給量が安定するので、安定的に動力を回収することができる。

この場合において、前記凝縮工程では、前記凝縮器から流出した後の冷却媒体の温度が規定値以下となるように前記凝縮器への前記冷却媒体の供給量を調整することが好ましい。

このようにすれば、凝縮器から流出した冷却媒体が周囲の環境に及ぼす影響が抑制される。

また、本発明において、前記エンジンとして船舶用のエンジンが用いられ、前記エアクーラ及び前記凝縮器に供給される冷却媒体として海水が用いられることが好ましい。

以上のように、本発明によれば、簡単な構成によりエンジンに供給される過給空気の排熱を回収することが可能な排熱回収システムを提供することができる。

本発明の一実施形態の排熱回収装置の構成の概略を示す図である。

制御部の制御内容を示すフローチャートである。

本発明の一実施形態の排熱回収システムについて、図1及び図2を参照しながら説明する。

図1に示されるように、本排熱回収システムは、過給機付エンジン1と、過給機付エンジン1の排熱を回収する排熱回収装置10と、を備えている。本実施形態では、排熱回収システムは、船舶に搭載されている。

過給機付エンジン1は、過給機2と、船舶用のエンジン3と、吸気ライン4と、排気ライン5と、吸気ライン4に設けられたエアクーラ6と、冷却媒体を供給するための冷却媒体供給管7と、冷却媒体供給管7に設けられた冷却媒体ポンプ8と、を有する。

過給機2は、圧縮機2aと、この圧縮機2aと接続されたタービン2bと、を有する。圧縮機2aで圧縮された過給空気は、吸気ライン4を通じてエアクーラ6に供給される。

エアクーラ6は、圧縮機2aから吐出された過給空気と冷却媒体とを熱交換させることによって過給空気を冷却する。具体的に、エアクーラ6は、吸気ライン4を通じて供給される過給空気が流れる第一流路6aと、冷却媒体が流れる第二流路6bと、を有している。第二流路6bは、冷却媒体供給管7と接続されている。このため、第二流路6bには、冷却媒体供給管7を通じて供給される冷却媒体が流れる。本実施形態では、冷却媒体として海水が使用されている。エアクーラ6から流出した過給空気は、吸気ライン4を通じてエンジン3に供給される。

エンジン3からの排ガスは、排気ライン5を通じてタービン2bに送られる。タービン2bは、排ガスの膨張エネルギーによって駆動され、このタービン2bの駆動力により圧縮機2aが駆動される。

排熱回収装置10は、加熱器12と、膨張機16と、動力回収機18と、凝縮器20と、循環ポンプ22と、加熱器12、膨張機16、凝縮器20及び循環ポンプ22をこの順に直列に接続する循環流路24と、を備えている。

加熱器12は、吸気ライン4における圧縮機2aとエアクーラ6との間の部位に接続されている。加熱器12は、圧縮機2aで圧縮された過給空気と液状の作動媒体とを熱交換させることによって作動媒体を蒸発させる。具体的に、加熱器12は、圧縮機2aから吸気ライン4を通じて供給される過給空気が流れる第一流路12aと、作動媒体が流れる第二流路12bとを有する。

本実施形態では、循環流路24のうち加熱器12の下流側の部位に熱交換器14が設けられている。この熱交換器14は、船舶内に設けられている蒸気ラインに接続される。つまり、熱交換器14は、加熱器12から流出した作動媒体と船舶で生じる余剰水蒸気(加熱媒体)とを熱交換させることによって作動媒体を加熱する。なお、この熱交換器14は、省略されてもよい。

膨張機16は、循環流路24のうち熱交換器14の下流側の部位に設けられている。本実施形態では、膨張機16として、熱交換器14から流出したガス状の作動媒体の膨張エネルギーにより回転駆動されるロータを有する容積式のスクリュー膨張機が用いられている。具体的に、この膨張機16は、内部にロータ室が形成されたケーシングと、ロータ室内に回転自在に支持された雌雄一対のスクリュロータとを有している。膨張機16では、前記ケーシングに形成された吸気口から前記ロータ室に供給されたガス状の作動媒体の膨張エネルギーによって前記スクリュロータが回転駆動される。そして、前記ロータ室内で膨張することにより圧力が低下した作動媒体は、前記ケーシングに形成された排出口から循環流路24に排出される。なお、膨張機16としては、容積式のスクリュー膨張機に限らず、遠心式のものやスクロールタイプのもの等が用いられてもよい。

動力回収機18は、膨張機16に接続されている。本実施形態では、動力回収機18として発電機が用いられている。この動力回収機18は、膨張機16の一対のスクリュロータのうちの一方に接続された回転軸を有している。動力回収機18は、前記回転軸が前記スクリュロータの回転に伴って回転することにより電力を発生させる。なお、動力回収機18として、発電機の他、圧縮機等が用いられてもよい。

凝縮器20は、循環流路24のうち膨張機16の下流側の部位に設けられている。凝縮器20は、作動媒体を冷却媒体で冷却することにより凝縮(液化)させる。具体的に、凝縮器20は、冷却媒体が流れる第一流路20aと、膨張機16から流出した作動媒体が流れる第二流路20bと、を有する。第一流路20aの上流側の端部は、冷却媒体ポンプ8によって冷却媒体供給管7内を通ってエアクーラ6に向かうように供給される冷却媒体の一部を分岐させる分岐管26に接続されている。すなわち、本実施形態では、エアクーラ6に供給される冷却媒体(本実施形態では海水)の一部が凝縮器20において作動媒体を冷却するための冷却媒体として利用されている。また、第一流路20aの下流側の端部は、冷却媒体を排出する排出管28に接続されている。

循環ポンプ22は、循環流路24における凝縮器20の下流側の部位(加熱器12と凝縮器20との間の部位)に設けられている。循環ポンプ22は、凝縮器20で凝縮された液状の作動媒体を所定の圧力まで加圧して循環流路24における当該循環ポンプ22の下流側に送り出す。循環ポンプ22としては、インペラをロータとして備える遠心ポンプや、ロータが一対のギアからなるギアポンプ等が用いられる。

以上説明したように、本排熱回収システムでは、エアクーラ6に供給される冷却媒体の一部が冷却媒体供給管7から分岐した分岐管26を通じて凝縮器20に導かれるので、エアクーラ6に冷却媒体を供給するための既存の冷却媒体ポンプ8を利用することによりエアクーラ6及び凝縮器20の双方に冷却媒体を供給することができる。すなわち、本システムでは、凝縮器20に冷却媒体を供給するための専用のポンプを設けることなく、エアクーラ6に供給される冷却媒体の一部を凝縮器20に分岐させるという簡単な構成により過給空気の排熱を回収することができる。

また、本実施形態のエンジン3は、船舶用のエンジンであり、冷却媒体供給管7は、海水を冷却媒体としてエアクーラ6内に供給可能に構成されており、分岐管26は、海水を冷却媒体として凝縮器20内に供給可能に構成されている。このため、エアクーラ6及び凝縮器20に冷却媒体を供給するための専用の供給源を設けることなく、海水を利用することにより、船舶用のエンジン3に供給される過給空気の排熱を有効に回収することができる。

また、本実施形態の排熱回収装置10は、分岐管26に設けられた調整弁V1と、加熱器12をバイパスする第一バイパス流路40と、第一バイパス流路40に設けられた第一バイパス弁V2と、膨張機16をバイパスする第二バイパス流路42と、第二バイパス流路42に設けられた第二バイパス弁V3と、作動媒体の膨張機16への流入を遮断可能な遮断弁V4と、各種制御を行う制御部30と、をさらに備えている。

調整弁V1は、その開度を調整可能に構成されている。この調整弁V1の開度に応じて分岐管26から凝縮器20に供給される冷却媒体の流量が変動する。

第一バイパス流路40は、循環流路24における循環ポンプ22と加熱器12との間の部位及び循環流路24における熱交換器14と膨張機16との間の部位を接続している。

第二バイパス流路42は、循環流路24における熱交換器14と膨張機16との間の部位及び循環流路24における膨張機16と凝縮器20との間の部位を接続している。

遮断弁V4は、循環流路24のうち当該循環流路24と第二バイパス流路42との接続部よりも下流側でかつ膨張機16よりも上流側の部位に設けられている。

制御部30は、吸気ライン4におけるエアクーラ6とエンジン3との間の部位における過給空気の温度Taに基づいて調整弁V1の開度を制御する。具体的に、制御部30は、吸気ライン4におけるエアクーラ6とエンジン3との間の部位に設けられた温度センサ9の検出値Taが設定温度Ta_max以下となるように調整弁V1の開度を制御する。また、制御部30は、前記検出値Taが前記設定温度Ta_maxよりも低い指定温度Ta_min以下であるときは、凝縮器20に流入する前の冷却媒体の圧力P1から凝縮器20から流出した後の冷却媒体の圧力P2を引いた圧力差ΔPが特定圧力Pαとなるように調整弁V1の開度を調整する。前記圧力差ΔPは、分岐管26に設けられた圧力センサ33の検出値P1から排出管28に設けられた圧力センサ35の検出値P2を引くことにより算出される。なお、分岐管26を流れる冷却媒体が凝縮器20を通過するときに圧力損失が生じるため、前記圧力差ΔPは正の値となる。

また、制御部30は、冷却媒体の温度に基づいて循環ポンプ22の駆動を制御する。具体的に、制御部30は、凝縮器20から流出した後の冷却媒体の温度T2が規定値A以下となるように循環ポンプ22の回転数を調整する。さらに、制御部30は、凝縮器20から流出した後の冷却媒体の温度T2から凝縮器20に流入する前の冷却媒体の温度T1を引いた温度差ΔTが基準温度T0以上となったときに循環ポンプ22を停止させる。前記温度差ΔTは、排出管28に設けられた温度センサ34の検出値T2から分岐管26に設けられた温度センサ32の検出値T1を引くことにより算出される。この場合において、制御部30は、調整弁V1の開度を指定開度に維持しつつ、第一バイパス弁V2及び第二バイパス弁V3を開き、かつ遮断弁V4を閉じる。その後、制御部30は、熱交換器14から流出したガス状の作動媒体と循環ポンプ22の下流側において第一バイパス流路40を経由した液状の作動媒体とが合流した後の作動媒体の温度Trが閾値Tr_max以下となったときに調整弁V1を閉じる。前記温度Trは、循環流路24における熱交換器14の下流側でかつ第一バイパス流路40と膨張機16との間の部位に設けられた温度センサ44によって検出される。

以下、制御部30の上記の制御内容を図2を参照しながら詳細に説明する。

本排熱回収システムが起動されると、制御部30は、吸気ライン4におけるエアクーラ6の下流側の部位に設けられた温度センサ9の検出値Taが設定温度Ta_maxを超えているか否かを判断する(ステップST1)。その結果、前記検出値Taが設定温度Ta_maxを超えていれば(ステップST1でYES)、制御部30は、調整弁V1の開度を小さくし(ステップST2)、再びステップST1に戻る。調整弁V1の開度を小さくすることにより、エアクーラ6により多くの冷却媒体が供給されるため、前記検出値Taが低下する。

一方、前記検出値Taが設定温度Ta_max以下であれば(ステップST1でNO)、制御部30は、当該検出値Taが指定温度Ta_min以下であるか否かを判断する(ステップST3)。この結果、前記検出値Taが指定温度Ta_min以下であれば(ステップST3でYES)、前記圧力差ΔPが特定圧力Pαとなるように調整弁V1の開度を調整する(ステップST4)。これにより、凝縮器20への冷却媒体の供給量がほぼ一定に保たれる。具体的に、前記圧力差ΔPと凝縮器20の第一流路20aを流れる冷却媒体の流量とは一定の関係を有しているため、この関係及び前記圧力差ΔPから前記第一流路20aを流れる冷却媒体の流量を算出することができる。このため、前記圧力差ΔPが前記特定圧力Pαとなるように調整弁V1の開度を調整することにより、凝縮器20への冷却媒体の供給量が安定する。

ステップST4の後及び前記検出値Taが指定温度Ta_minよりも大きい場合(ステップST3でNO)、制御部30は、排出管28に設けられた温度センサ34の検出値T2が規定値Aよりも大きいか否かを判断する(ステップST5)。この結果、前記検出値T2が前記規定値Aよりも大きければ(ステップST5でYES)、循環ポンプ22の回転数を低下させ(ステップST6)、再びステップST5に戻る。循環ポンプ22の回転数を低下させることにより、循環流路24を循環する作動媒体の流量が減少するので、凝縮器20において作動媒体が冷却媒体に与える熱量が低下し、これにより前記検出値T2も低下する。

一方、前記検出値T2が前記規定値A以下であれば(ステップST5でNO)、制御部30は、前記温度差ΔTが基準温度T0以上であるか否かを判断する(ステップST7)。この結果、前記前記温度差ΔTが基準温度T0よりも小さければ(ステップST7でNO)、ステップST1に戻る一方、前記温度差ΔTが基準温度T0以上であれば(ステップST7でYES)、循環ポンプ22及び膨張機16を停止させる(ステップST8)。

そして、制御部30は、調整弁V1を指定開度に維持しつつ、第一バイパス弁V2及び第二バイパス弁V3を開き、かつ遮断弁V4を閉じる(ステップST9)。そうすると、加熱器12において過給空気の排熱を回収した高温の作動媒体は、循環ポンプ22の下流側において第一バイパス流路40を経由した低温の液状の作動媒体と合流して冷却された後、第二バイパス流路42を経由して凝縮器20へ流入する。つまり、加熱器12から流出した高温の作動媒体が循環ポンプ22の下流側において第一バイパス流路40を経由した低温の作動媒体によって冷却される。

その後、制御部30は、循環流路24における熱交換器14と膨張機16との間の部位に設けられている温度センサ44の検出値Trが閾値Tr_max以下であるか否かを判断する(ステップST10)。その結果、前記検出値Trが閾値Tr_maxよりも大きければ(ステップST10でNO)、再び検出値Trが閾値Tr_max以下であるか否かを判断する(ステップST10)。一方、検出値Trが閾値Tr_max以下であれば(ステップST10でYES)、制御部30は、調整弁V1及び第一バイパス弁V2を閉じる(ステップST11)。そうすると、前記検出値Trが閾値Tr_max以下になった後、冷却媒体の全量がエアクーラ6に供給される。

以上のように、本実施形態の排熱回収システムでは、制御部30は、エアクーラ6から流出した過給空気の温度Taが設定温度Ta_max以下となるように調整弁V1の開度を調整する。よって、その温度が設定温度Ta_max以下となるようにエアクーラ6で適切に冷却された過給空気がエンジン3に供給され、かつ過給空気の排熱が動力回収機18で有効に回収される。

また、制御部30は、前記検出値Taが指定温度Ta_min以下であるときは、凝縮器20前後の冷却媒体の圧力差ΔPが特定圧力Pαとなるように調整弁V1の開度を調整するので、凝縮器20への冷却媒体の供給量が安定する。よって、エアクーラ6から流出した後の過給空気の温度が前記指定温度Ta_min以下である状態において、動力回収機18により安定的に動力を回収することができる。

さらに、制御部30は、凝縮器20から流出した後の冷却媒体の温度T2が規定値A以下となるように循環ポンプ22の回転数を調整するので、凝縮器20から流出した冷却媒体が周囲の環境に及ぼす影響が抑制される。

加えて、制御部30は、凝縮器20前後の冷却媒体の温度差ΔTが基準温度T0以上となったときに循環ポンプ22を停止させる。これにより、当該システムの損傷が抑制される。具体的に、前記温度差ΔTが基準温度T0以上となると(凝縮器20から流出する冷却媒体の温度が高くなり過ぎると)、循環流路24を循環する作動媒体の温度が高くなるので、当該システムに用いられているシール材が損傷する等の不具合の発生が懸念される。これに対し、本実施形態では、前記温度差ΔTが基準温度T0以上となったときに循環ポンプ22を停止させるので、当該システムの損傷が抑制される。

この場合において、制御部30は、調整弁V1の開度を指定開度に維持しつつ、第一バイパス弁V2及び第二バイパス弁V3を開き、かつ遮断弁V4を閉じる。これにより、熱交換器14から流出した高温の作動媒体は、循環ポンプ22の下流側において第一バイパス流路40を経由した低温の作動媒体と合流することによって当該低温の作動媒体により冷却される。よって、加熱器12の下流側において作動媒体が高温になり過ぎることに起因する前記シール材の損傷等が抑制される。

その後、制御部30は、熱交換器14から流出した高温の作動媒体と第一バイパス流路40を経由した低温の作動媒体とが合流した後の作動媒体の温度Trが閾値Tr_max以下となったときに調整弁V1を閉じる。よって、前記温度Trが閾値Tr_max以下となった後、エアクーラ6において有効に過給空気を冷却することができる。

なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

例えば、上記実施形態では、排熱回収システムが船舶に搭載された例が示されたが、この排熱回収システムは、船舶以外の内燃機関に適用されてもよい。

また、上記実施形態では、制御部30は、前記検出値Taが指定温度Ta_min以下であるときは、前記圧力差ΔPが特定圧力Pαとなるように調整弁V1の開度を調整する(ステップST3及びステップST4)ことが例示されたが、制御部30の制御内容はこれに限られない。例えば、制御部30は、前記検出値Taが指定温度Ta_min以下であるときは、前記温度差ΔTが特定温度Tαとなるように調整弁V1の開度を調整してもよい。この場合、調整弁V1の開度は、前記温度差ΔTと分岐管26を流れる冷却媒体の流量との関係を示すマップであって予め制御部30に記憶されたものに応じて調整される。このようにしても、凝縮器20への冷却媒体の供給量が安定する。

また、上記実施形態では、制御部30は、前記温度差ΔTが基準温度T0以上となったときに循環ポンプ22を停止させる(ステップST7及びステップST8)ことが例示されたが、制御部30の制御内容はこれに限られない。例えば、制御部30は、前記圧力差ΔPが基準圧力P0以下となったときに循環ポンプ22を停止させてもよい。このようにしても、本排熱回収システムの損傷が抑制される。

1 過給機付エンジン 2 過給機 3 エンジン 6 エアクーラ 7 冷却媒体供給管 8 冷却媒体ポンプ 10 排熱回収装置 12 加熱器 14 熱交換器 16 膨張機 18 動力回収機(発電機) 20 凝縮器 22 循環ポンプ 24 循環流路 26 分岐管 28 排出管 30 制御部 40 第一バイパス流路 42 第二バイパス流路 V1 調整弁 V2 第一バイパス弁 V3 第二バイパス弁 V4 遮断弁