CN107208571A - 废热回收装置、废热回收型船舶推进装置及废热回收方法 - Google Patents

废热回收装置、废热回收型船舶推进装置及废热回收方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种废热回收型船舶推进装置(1)，其具备：冷却水循环流路(6)，使冷却柴油机(3)的第1冷却水进行循环；ORC系统(2)，从在冷却水循环流路(6)中循环的第1冷却水中回收废热，并且使用该废热进行发电；及控制装置(9)，以与柴油机(3)的转速的增加相应地增加ORC系统(2)所回收的热量的方式控制ORC系统(2)。

Description

废热回收装置、废热回收型船舶推进装置及废热回收方法
技术领域
本发明涉及一种回收来自内燃机的废热的废热回收装置、废热回收型船舶推进装置及废热回收方法。
背景技术
以往，已知有回收船舶的柴油机的废热来进行发电的废热回收装置(例如，参考专利文献1。)。
专利文献1中所公开的废热回收装置将从柴油机排出的缸套冷却水引导至蒸发器，且通过与缸套冷却水的热交换来将在蒸发器中进行蒸发的工作流体引导至动力涡轮。并且，通过蒸发的工作流体而动力涡轮进行旋转，与此相应地动力涡轮的旋转动力被传递至发电机。与工作流体进行热交换的缸套冷却水供给至柴油机，并为了冷却柴油机而再次进行使用。
在专利文献1所公开的废热回收装置中，在从柴油机排出的缸套冷却水的温度高于设定值的情况下，以使温度较低的清水大量流向使缸套冷却水进行循环的循环流路的方式使温度调整用三通阀动作。由此，以从柴油机排出的缸套冷却水的温度不超过设定值的方式进行调整。如此调整缸套冷却水的温度是为了将从柴油机排出的缸套冷却水的温度维持为适于利用其热量来制造清水的造水装置等的温度。
以往技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2012-215124号公报
发明内容
发明要解决的技术课题
然而，专利文献1中所公开的废热回收装置通过与温度较低的清水的热交换来降低缸套冷却水的温度，因此无法将从柴油机排出的缸套冷却水所具有的热量作为有效的能量进行回收。
尤其，在柴油机的负荷增加的情况下，从柴油机排出的缸套冷却水的温度上升，但由于该温度的上升而增加的热量则被废弃，从而无法作为有效的能量进行回收。
例如，在专利文献1所公开的废热回收装置中，通过增加从柴油机排出的来自缸套冷却水的废热回收量，供给至柴油机的缸套冷却水的温度降低。由此，从柴油机排出的缸套冷却水的温度降低，从缸套冷却水废弃的热量减少。
然而，若过于增加废热回收量，则从柴油机排出的缸套冷却水的温度低于设定值，从而无法将从柴油机排出的缸套冷却水的温度维持为设定值。
本发明是用于解决上述课题而完成的，其目的在于提供一种废热回收装置、废热回收型船舶推进装置及废热回收方法，该废热回收装置在随着内燃机的负荷的增加而冷却内燃机的冷却水的温度上升的情况下，可将温度上升的冷却水的热量作为有效的能量进行回收。
用于解决技术课题的手段
本发明为了解决上述课题，采用了以下手段。
本发明的一方式所涉及的废热回收装置具备：冷却水循环流路，使冷却内燃机的第1冷却水在该内燃机的冷却水出口至冷却水入口进行循环；废热回收部，从在所述冷却水循环流路中循环的所述第1冷却水中回收废热，并且使用该废热进行发电；控制部，以与所述内燃机的负荷的增加相应地增加所述废热回收部所回收的热量的方式控制所述废热回收部。
在本发明的一方式所涉及的废热回收装置中，设为与内燃机的负荷的增加相应地增加废热回收部所回收的热量。通过设为如此，在随着内燃机的负荷的增加而冷却内燃机的冷却水的温度上升的情况下，能够将温度上升的冷却水的热量作为有效的能量进行回收。
在本发明的一方式所涉及的废热回收装置中，可以为如下结构，即，所述废热回收部具有：蒸发器，使在所述冷却水循环流路中循环的所述冷却水与工作流体进行热交换来使该工作流体蒸发；涡轮机，根据通过所述蒸发器而蒸发的所述工作流体进行旋转；发电机，通过所述涡轮机的旋转动力进行发电；冷凝器，对从所述涡轮机排出的所述工作流体进行冷凝；及循环泵，使通过所述冷凝器而冷凝的所述工作流体循环，所述控制部以与所述内燃机的负荷的增加相应地增加所述循环泵所吐出的所述工作流体的每单位时间的吐出量的方式控制所述循环泵。
根据本结构的废热回收装置，通过与第1冷却水的热交换而工作流体蒸发，通过蒸发的工作流体而涡轮机进行旋转，从涡轮机排出的工作流体冷凝，冷凝的工作流体通过循环泵进行循环。循环泵以与内燃机的负荷的增加相应地增加所吐出的工作流体的每单位时间的吐出量的方式得到控制。
通过设为如此，在内燃机的负荷增加的情况下，能够增加蒸发器通过热交换而从第1冷却水中回收的热量。
在本发明的一方式所涉及的废热回收装置中，可以为如下结构，即，具备：冷却水旁通流路，使所述第1冷却水在从所述冷却水入口的上游侧的所述冷却水循环流路至所述冷却水出口的下游侧且至所述废热回收部的上游侧的所述冷却水循环流路进行旁通；增压器，通过从所述内燃机排出的排气而进行驱动，且对空气进行压缩并作为燃烧用空气而供给至所述内燃机；及空气冷却器，通过在所述冷却水旁通流路中流通的所述冷却水来对从所述增压器供给至所述内燃机的所述燃烧用空气进行冷却。
根据本结构的废热回收装置，增压器通过从内燃机排出的排气而进行驱动。通过排气而进行驱动的增压器对空气进行压缩并作为燃烧用空气来供给至内燃机。关于燃烧用空气，通过进行压缩而其温度升高，但通过在冷却水旁通流路中流通的第1冷却水被冷却。因此，燃烧用空气的热量被第1冷却水回收。该第1冷却水的热量进一步被废热回收部回收。
如此，根据本结构，能够通过增压器增加内燃机的负荷，并且由废热回收部适当地回收通过进行压缩而被加热的燃烧用空气的热量。
在本发明的一方式所涉及的废热回收装置中，所述控制部也可以为以与所述内燃机的负荷的降低相应地减少所述废热回收部所回收的热量的方式控制所述废热回收部的结构。
根据本结构，与内燃机的负荷的降低相应地，被废热回收部回收的第1冷却水的热量减少，与此相应地引导至冷却水入口的第1冷却水的温度上升。并且，引导至冷却水入口的第1冷却水的温度升高，与此相应地从冷却水出口排出的第1冷却水的温度上升。因此，能够防止从冷却水出口排出的第1冷却水的温度降低。
本发明的一方式所涉及的废热回收装置也可以为具备温度调整部的结构，所述温度调整部在从所述冷却水出口排出的所述第1冷却水的温度高于目标温度的情况下，将比该第1冷却水温度低的第2冷却水引导至比所述冷却水入口更靠上游侧的所述冷却水循环流路来降低所述第1冷却水的温度。
根据本结构的废热回收装置，在从冷却水出口排出的第1冷却水高于目标温度的情况下，温度调整部以比第1冷却水温度低的第2冷却水引导至比冷却水入口更靠上游侧来降低第1冷却水的温度的方式进行调整。在该情况下，导致温度调整部向冷却水循环流路引导的第2冷却水的流量越增加，则被废弃的热量就越增加。
因此，将本结构的废热回收装置设为与内燃机的负荷的增加相应地增加废热回收部所回收的热量。通过设为如此，被废热回收部回收的第1冷却水的热量增加，与此相应地引导至冷却水入口的第1冷却水的温度降低。并且，若引导至冷却水入口的第1冷却水的温度降低，则与此相应地从冷却水出口排出的第1冷却水的温度降低。因此，温度调整部向冷却水循环流路引导的第2冷却水的流量减少，与此相应地被温度调整部废弃的热量减少。
本发明的一方式所涉及的废热回收型船舶推进装置具备上述任一个中所记载的废热回收装置及所述内燃机，所述内燃机为产生船舶的推进力的主发动机。
通过设为如此，能够提供一种废热回收型船舶推进装置，该废热回收型船舶推进装置在随着内燃机的负荷的增加而冷却内燃机的冷却水的温度升高的情况下，能够将所增加的冷却水的热量作为有效的能量进行回收。
本发明的一方式所涉及的废热回收方法具备：冷却水循环工序，使冷却内燃机的第1冷却水从该内燃机的冷却水出口至冷却水入口进行循环；及废热回收工序，从所述第1冷却水中回收废热，并且使用该废热进行发电，在所述废热回收工序中，与所述内燃机的负荷的增加相应地增加从所述第1冷却水中回收的热量。
在本发明的一方式所涉及的废热回收方法中，设为与内燃机的负荷的增加相应地增加废热回收部所回收的热量。通过设为如此，在随着内燃机的负荷的增加而冷却内燃机的冷却水的温度上升的情况下，能够将温度上升的冷却水的热量作为有效的能量进行回收。
发明效果
根据本发明，能够提供一种废热回收装置、废热回收型船舶推进装置及废热回收方法，该废热回收装置在随着内燃机的负荷的增加而冷却内燃机的冷却水的温度上升的情况下，可将所上升的冷却水的热量作为有效的能量进行回收。
附图说明
图1为本发明的一实施方式所涉及的废热回收型船舶推进装置的概略结构图。
图2为表示本发明的一实施方式所涉及的废热回收型船舶推进装置所执行的处理的流程图。
图3为表示柴油机的转速的变化的图。
图4为表示循环泵所吐出的有机流体的吐出量的变化的图。
图5为表示通过了ORC系统的蒸发器的冷却水的温度变化的图。
图6为表示三通阀的开度的变化的图。
图7为表示柴油机的冷却水入口及冷却水出口中的冷却水的温度变化的图。
图8为表示ORC系统的发电输出的变化的图。
具体实施方式
以下，参考附图对本发明的一实施方式所涉及的废热回收型船舶推进装置1进行说明。
本实施方式的废热回收型船舶推进装置1为如下装置，即，通过热交换，将产生船舶的推进力的主发动机(主机)即柴油机3(内燃机)的缸套冷却水的废热传递至ORC系统2的有机流体(工作流体)，并通过有机流体，使连接于发电机的动力涡轮进行旋转，从而进行发电。
如图1所示，本实施方式所涉及的废热回收型船舶推进装置1(废热回收装置)具备ORC系统2(废热回收部)、柴油机3(内燃机)、涡轮增压器4(增压器)、空气冷却器5、冷却水循环流路6、冷却水旁通流路7、造水装置8、控制装置9(控制部)及废热回收系统10。
ORC系统(有机朗肯循环系统Organic Rankine Cycle System)2为如下系统，即，将传递有由柴油机3的柴油燃料的燃烧而产生的热的缸套冷却水作为热源进行利用，从而进行发电。
如图1所示，ORC系统2具有有机流体循环流路2a、蒸发器2b、动力涡轮2c、发电机2d、冷凝器2e及循环泵2f。
有机流体循环流路2a为使与在冷却水循环流路6中循环的冷却水进行热交换的有机流体(工作流体)循环的流路。作为有机流体，可使用沸点低于水的流体。因此，在有机流体循环流路2a中循环的有机流体通过与高温的冷却水(例如，约85℃)进行热交换而蒸发。
作为沸点低于水的有机流体，能够使用异戊烷、丁烷、丙烷等低分子烃或、R134a、R245fa等制冷剂。
蒸发器2b为使在冷却水循环流路6中流通的冷却水与有机流体进行热交换来使有机流体蒸发的装置。蒸发器2b使从循环泵2f经由有机流体循环流路2a而流入的有机流体蒸发，并且向动力涡轮2c供给所蒸发的有机流体。
动力涡轮2c为根据通过蒸发器2b蒸发的气相的有机流体而进行旋转的装置。动力涡轮2c具有连结于发电机2d的旋转轴(省略图示)，并将旋转轴的旋转动力传递至发电机2d。进行了向动力涡轮2c传递旋转动力的工作的有机流体从动力涡轮2c排出之后供给至冷凝器2e。
发电机2d为通过从动力涡轮2c传递的旋转轴的旋转动力而进行发电的装置。由发电机2d发出的电力供给至搭载有本实施方式的废热回收型船舶推进装置1的船舶的各部。
冷凝器2e为通过海水冷却从动力涡轮2c排出的有机流体，并将气相的有机流体冷凝为液相的有机流体的装置。被冷凝器2e冷凝的液相的有机流体经由有机流体循环流路2a供给至循环泵2f。
循环泵2f为经由有机流体循环流路2a将从冷凝器2e供给的液相的有机流体向蒸发器2b进行加压输送的装置。通过循环泵2f加压输送有机流体，有机流体在有机流体循环流路2a上按蒸发器2b、动力涡轮2c、冷凝器2e的顺序进行循环。循环泵2f所吐出的有机流体的吐出量由控制装置9进行控制。
柴油机3为产生船舶的推进力的主发动机(主机)，且为将燃料油及燃料气体的至少任一个作为主燃料与扫气空气一同进行燃烧的内燃机。
柴油机3在发动机气缸的外侧具有作为冷却水进行流动的通道的水套(省略图示)。柴油机3将从冷却水入口3a流入的冷却水引导至水套来对水套的周围进行冷却，从而冷却水从冷却水出口3b向冷却水循环流路6排出。
涡轮增压器4具备：涡轮机4a，根据通过柴油机3燃烧主燃料而排出的排气而进行驱动；及压缩机4b，通过涡轮机的旋转动力而对外部气体进行压缩。通过涡轮增压器4而压缩的外部气体作为燃烧用扫气空气而供给至柴油机3。
空气冷却器5为对从涡轮增压器4的压缩机4b供给至柴油机3的扫气空气进行冷却的装置。空气冷却器5的入口的扫气空气的温度与主机负荷(作为主机的柴油机3的负荷)相应地成为约50℃～约200℃的范围。通过空气冷却器5对扫气空气进行冷却，从而空气冷却器5的出口的扫气空气的温度与主机负荷无关地维持为约40℃。如此，能够通过将扫气空气的温度设为较低来增加供给至柴油机3的扫气空气的每单位体积的重量。
空气冷却器5具备配置于燃烧用空气的流通方向的上游侧的第1空气冷却部5a及配置于其下游侧的第2空气冷却部5b。
第1空气冷却部5a对从冷却水旁通流路7供给的柴油机3的缸套冷却水与从压缩机4b供给的扫气空气进行热交换，从而对扫气空气进行冷却。
第2空气冷却部5b通过中央冷却器(省略图示)对通过海水而冷却的清水与通过第1空气冷却部5a而冷却的扫气空气进行热交换，从而对扫气空气进一步进行冷却。
如图1所示，冷却水循环流路6为按流路6a、流路6b、流路6c、流路6d、流路6e、流路6f的顺序使冷却水进行循环的流路。冷却水循环流路6为使冷却柴油机3的冷却水(第1冷却水)在柴油机3的冷却水出口3b至冷却水入口3a的流路进行循环。
冷却了柴油机3的冷却水从冷却水出口3b向流路6a排出。向流路6a排出的冷却水流入流路6b，并且通过循环泵6g供给至流路6c。供给至流路6c的冷却水通过蒸发器2b与在有机流体循环流路2a中循环的有机流体进行热交换，并供给至流路6d。供给至流路6d的冷却水被引导至中继罐11。
在流路6d设有三通阀6h(温度调整部)。三通阀6h为用于将从循环泵6g加压输送的冷却水的一部分不引导至蒸发器2b而使其迂回至流路6d的装置。控制装置9能够调整通过调整三通阀6h的开度来从循环泵6g加压输送的冷却水中，引导至蒸发器2b的冷却水的流量与不引导至蒸发器2b而迂回至流路6d的流量。
调整引导至蒸发器2b的冷却水的流量与不引导至蒸发器2b而迂回至流路6d的流量是为了调整流入蒸发器2b的冷却水的流量来调整ORC系统2的发电输出(废热回收量)。
另外，在使ORC系统2停止的情况下，三通阀6h的开度以冷却水不引导至蒸发器2b的方式得到调整。
在流路6e设有三通阀6i(温度调整部)。三通阀6i为将从中继罐11供给的冷却水的一部分供给至中央冷却器(省略图示)，并将其他冷却水引导至流路6f的装置。引导至流路6f的冷却水通过循环泵6j供给至冷却水入口3a。控制装置9能够调整通过调整三通阀6i的开度来从中继罐11供给的冷却水中，引导至中央冷却器的冷却水的流量与引导至流路6f的冷却水的流量。
在从冷却水出口3b排出的冷却水的温度高于目标温度(例如，85℃)的情况下，三通阀6i用于降低从冷却水出口3b排出的冷却水的温度。关于三通阀6i，通过控制装置9被控制成从中央冷却器供给有与从流路6e供给至中央冷却器的冷却水的流量相同流量的清水(第2冷却水)。
从中央冷却器供给至三通阀6i的清水的温度低于在流路6e中流通的冷却水的温度。例如，在流路6e中流通的冷却水为约70℃，相对于此，供给至三通阀6i的清水的温度为约35℃。
因此，三通阀6i将比在流路6e中流通的冷却水温度低的清水从中央冷却器引导至流路6f，从而降低在流路6e中流通的约70℃的冷却水的温度。由此，从冷却水出口3b排出的冷却水的温度被调整为不高于目标温度。
控制装置9根据设置于流路6a的温度传感器6k所检测的温度来调整三通阀6i的开度，从而以从冷却水出口3b排出的冷却水的温度不高于目标温度(例如，85℃)的方式进行调整。
冷却水旁通流路7为使冷却水在从冷却水入口3a的上游侧的冷却水循环流路6上的中继罐11至冷却水出口3b的下游侧且至ORC系统2的上游侧的冷却水循环流路6即流路6b进行旁通的流路。
冷却水旁通流路7具有将冷却水从中继罐11引导至空气冷却器5的流路7a及使通过了空气冷却器5的冷却水汇合到冷却水循环流路6中的流路6b的流路7b。
在流路7a设有送水泵7c。送水泵7c为将从中继罐11供给的冷却水加压输送至流路7b的装置。
在连接流路7a与流路7b的连接位置设有三通阀7d。三通阀7d为用于将从送水泵7c加压输送的冷却水的一部分不引导至第1空气冷却部5a而使其迂回至流路7b的装置。控制装置9能够调整通过调整三通阀7d的开度来从送水泵7c加压输送的冷却水中，引导至第1空气冷却部5a的冷却水的流量与不引导至第1空气冷却部5a而迂回至流路7b的流量。
调整引导至第1空气冷却部5a的冷却水的流量与不引导至第1空气冷却部5a而迂回至流路7b的流量是为了将从流路7b汇合到流路6b的冷却水的温度维持为目标温度。
控制装置9在与流路6b汇合的正前方的位置，通过温度传感器7e检测在流路7b中流通的冷却水的温度，从而调整三通阀7d的开度。在温度传感器7e所检测的温度高于目标温度(例如，85℃)的情况下，控制装置9使不引导至第1空气冷却部5a而迂回至流路7b的流量增加，且使引导至第1空气冷却部5a的冷却水的流量减少。
另一方面，在温度传感器7e所检测的温度低于目标温度(例如，85℃)的情况下，控制装置9使不引导至第1空气冷却部5a而迂回至流路7b的流量减少，使引导至第1空气冷却部5a的冷却水的流量增加。
造水装置8为通过经减压的蒸发器8c使从船外引入的海水蒸发，且冷凝所产生的蒸气来制造清水的装置。造水装置8通过经减压的蒸发器8c来使海水蒸发，因此能够使用冷却柴油机3的冷却水作为热源。为了设为能够始终制造定量的清水，造水装置8中引导有定量(例如，在流路6a中流通的约90t/h的流量中的约60t/h的流量)的冷却水。
如图1所示，造水装置8具备流路8a、流路8b、蒸发器8c、送水泵8d及三通阀8e。
送水泵8d为对从流路8a供给的冷却水进行加压输送，且将其引导至流路8b的装置。利用送水泵8d对冷却水进行加压输送，从而在冷却水循环流路6的流路6a中流通的冷却水的一部分被引导至流路8a。
在连接流路8a与流路8b的位置设有三通阀8e。三通阀8e为用于将从送水泵8d加压输送的冷却水不引导至蒸发器8c而使其迂回至流路8b的装置。控制装置9能够通过切换三通阀8e的开度来进行如下切换，即将从送水泵8d加压输送的冷却水的总量引导至造水装置8或使冷却水的总量迂回至流路8b。
控制装置9为控制废热回收型船舶推进装置1的各部的装置。控制装置9通过读取并执行存储于存储部(省略图示)的控制程序来进行各种处理。
废热回收系统10为回收利用排气的废热的装置，该排气为从柴油机3排出的用作涡轮增压器4的动力的排气。
废热回收系统10具备复合锅炉10a、排气流路10b、冷却水流路10c、加热器10d、大气压排泄槽10e及给水泵10f。
复合锅炉10a为使高温的排气与冷却水进行热交换来产生蒸气的装置。在复合锅炉10a中从涡轮增压器4经由排气流路10b引导有高温的排气。并且，在复合锅炉10a中通过给水泵10f从大气压排泄槽10e经由冷却水流路10c引导有冷却水。
送入复合锅炉10a的冷却水通过与排气的热交换而蒸发，产生的蒸气送出至加热器10d。加热器10d用作各种设备(油加热器、槽加热器等)的热源。在加热器10d中用作热源的蒸气回收于大气压排泄槽10e。
回收于大气压排泄槽10e的冷却水的水位通过浮动开关(省略图示)以保持恒定的水位的方式得到调整。
如此，废热回收系统10能够回收用作涡轮增压器4的动力的排气的废热来产生蒸气，并能够用作各种设备(油加热器、槽加热器等)的热源。
接着，利用图2的流程图及图3～图8所示的图，对本实施方式所涉及的废热回收型船舶推进装置1所执行的处理进行说明。关于图2的流程图所示的处理，通过控制装置9读取并执行存储于存储部(省略图示)的控制程序来进行。图2所示的处理为如下处理，即，在接受了改变作为船舶的主机的柴油机3的转速的指示的情况下，通过改变ORC系统2的循环泵2f所吐出的有机流体的吐出量来改变ORC系统2从冷却水中回收的热量。
在步骤S201中，控制装置9判断作为主机的柴油机3的转速是否低于额定转速(例如，90rpm)。控制装置9在判断现有的转速低于额定转速的情况下，进行步骤S202的处理，否则进行步骤S205的处理。
在步骤S202中，控制装置9判断是否从指示柴油机3的转速的操作部(省略图示)接受了用于增加转速的转速增加指示。控制装置9在判断为接受了转速增加指示的情况下，进行步骤S203的处理，否则进行步骤S205的处理。
在步骤S203中，控制装置9判断为接受了转速增加指示，因此以增加柴油机3的转速的方式控制柴油机3。在现有的柴油机3的转速为R1[rpm]且转速增加指示中所指示的转速为R2[rpm]的情况下，控制装置9以R1增加至R2的方式控制柴油机3。
如图3所示，控制装置9以每单位时间的柴油机3的转速增加量成为恒定的方式在时刻T1增加柴油机3的转速。例如，在将每单位时间的柴油机3的转速增加量设为Rn的情况下，控制装置9耗费(R2-R1)/Rn的时间(图3所示的从时刻T1至时刻T3为止的时间)来以恒定的梯度增加柴油机3的转速。
在步骤S204中，控制装置9以与柴油机3的转速的增加相应地增加ORC系统2的循环泵2f所吐出的有机流体的每单位时间的吐出量的方式控制循环泵2f。
如图4中由实线所示，控制装置9以使时刻T1为止吐出量为Q1[l/min]的部分在时刻T2成为Q2[l/min]的方式增加吐出量。另外，图4中由虚线示出的比较例为即使柴油机3的转速增加，也不改变循环泵2f所吐出的有机流体的每单位时间的吐出量的例子。
控制装置9增加循环泵2f的吐出量是为了与柴油机3的转速的增加相应地增加ORC系统2从在冷却水循环流路6中循环的冷却水中回收的热量。ORC系统2从冷却水中回收的热量增加，从而通过蒸发器2b之后的冷却水的温度TORC_OUT降低，与此相应地，冷却水入口3a中的冷却水的温度TJCT_IN降低。
通过适当地设定ORC系统2从冷却水中回收的热量，能够将冷却水出口3b的冷却水的温度TJCT_OUT保持为目标温度(例如，85℃)。
如图5所示，通过ORC系统2的蒸发器2b之后的冷却水的温度TORC_OUT在时刻T1为止为温度1，但在时刻T2降低至温度2。换言之，关于从通过蒸发器2b的冷却水中回收的热量，与时刻T1以前相比，时刻T1以后有增加。
如此，与柴油机3的转速的增加相应地增加循环泵2f的吐出量，从而通过蒸发器2b之后的冷却水的温度TORC_OUT降低。因此，三通阀6i中从中央冷却器引导至流路6f的温度较低的清水的流量减少。由此，通过清水流入三通阀6i，从冷却水中废弃的热量减少。
并且，如图4所示，本实施方式的控制装置9在柴油机3的转速的增加开始时刻T1，使循环泵2f的吐出量开始增加。通过设为如此，与在温度传感器6k所检测的TJCT_OUT开始上升之后使循环泵2f的吐出量开始增加的情况相比，不发生使循环泵2f的吐出量开始增加的时刻的响应延迟。
如上所述，在本实施方式中，与柴油机3的转速的增加开始时刻T1同时使循环泵2f的吐出量开始增加，从而能够将冷却水出口3b的冷却水的温度TJCT_OUT保持为目标温度(例如，85℃)，且能够抑制使ORC系统2从冷却水中回收的热量增加的时刻的响应延迟。
图6为对本实施方式的三通阀6i的开度与比较例的三通阀6i的开度进行比较的图。
图6所示的三通阀6i的开度是指，从中央冷却器向流路6f引导清水的部分的开度。因此，表示三通阀6i的开度越大，流入流路6f的清水的流量越多。
并且，图6中由虚线表示的比较例与图4所示的比较例对应，且表示即使柴油机3的转速增加，也不会改变循环泵2f所吐出的有机流体的每单位时间的吐出量的情况。
在本实施方式中，与柴油机3的转速的增加相应地增加循环泵2f的吐出量。如图6中由实线所示，本实施方式的三通阀6i的开度从时刻T1的Ap1增加至时刻T3的Ap2。
另一方面，如图6中由虚线所示，比较例的三通阀6i的开度从时刻T1的Ap1增加至时刻T3的Ap3。如图6所示，Ap2的开度小于Ap3。因此，与比较例相比，本实施方式中在三通阀6i中从中央冷却器引导至流路6f的温度较低的清水的流量减少。
如此，图6表示与本实施方式的废热回收型船舶推进装置1相比，比较例的废热回收型船舶推进装置的从冷却水中废弃的热量较多。
图7表示柴油机3的冷却水入口3a的冷却水的温度TJCT_IN及冷却水出口3b的冷却水的温度TJCT_OUT。如图7所示，随着柴油机3的转速的增加，TJCT_OUT在从时刻T1经过一定时间的时刻T2中的温度3开始上升。这是因为通过增加循环泵2f的吐出量，TJCT_IN从温度4降低为温度6。
并且，在从时刻T2中的温度3上升的TJCT_OUT在时刻T4再次降低为温度3，且在柴油机3的转速增加之前维持相同的温度。这是因为通过增加循环泵2f的吐出量，时刻T4以后的TJCT_IN维持为比温度4低的温度5。
图8表示ORC系统2的发电输出的变化。如图8所示，在本实施方式中，从时刻T1增加循环泵2f的吐出量，因此发电输出提前增加，且时刻T1中的发电输出P1[KW]在比时刻T3早的时刻T3’的时间点达到发电输出P2[KW]。
另一方面，在比较例中，从时刻T1开始循环泵2f的吐出量恒定，因此发电输出不提前增加，且时刻T1中的发电输出P1[KW]在比时刻T4早的时刻T4’的时间点达到发电输出P2[KW]。
在步骤S205中，控制装置9判断是否从指示柴油机3的转速的操作部(省略图示)接受了用于降低转速的转速降低指示。控制装置9在判断为接受了转速降低指示的情况下，进行步骤S206的处理，否则结束图2所示的处理，并再次执行步骤S201。
在步骤S206中，控制装置9判断为接受了转速降低指示，因此以降低柴油机3的转速的方式控制柴油机3。在现有的柴油机3的转速为R2[rpm]且转速降低指示中所指示的转速为R1[rpm]的情况下，控制装置9以R2减少至R1的方式控制柴油机3。
例如，在将每单位时间的柴油机3的转速增加量设为Rn的情况下，控制装置9耗费(R2-R1)/Rn的时间来以恒定的梯度降低柴油机3的转速。
在步骤S207中，控制装置9以与柴油机3的转速的降低相应地降低ORC系统2的循环泵2f所吐出的有机流体的每单位时间的吐出量的方式控制循环泵2f。
控制装置9降低循环泵2f的吐出量是为了与柴油机3的转速的降低相应地降低ORC系统2从在冷却水循环流路6中循环的冷却水中回收的热量。
在此，控制装置9优选设为从开始降低柴油机3的转速至经过一定的待机时间之后降低循环泵2f的吐出量。在此，所谓的一定的待机时间是指，例如，从开始降低柴油机3的转速至温度传感器6k所检测的TJCT_OUT开始降低为止的时间。
通过设为如此，ORC系统2在冷却水出口3b的冷却水的温度TJCT_OUT维持目标温度(例如，85℃)的范围内，能够从冷却水中回收尽可能较多的废热。
如此，与柴油机3的转速的降低相应地降低循环泵2f的吐出量，从而通过蒸发器2b之后的冷却水的温度TORC_OUT上升。因此，能够防止与柴油机3的转速的降低相应地TORC_OUT过于减少。
接着，对以上说明的本实施方式的废热回收型船舶推进装置1所发挥的作用及效果进行说明。
根据本实施方式的废热回收型船舶推进装置1，设为与柴油机3的转速的增加相应地增加ORC系统2的循环泵2f的吐出量，从而增加ORC系统2所回收的热量。通过设为如此，在随着柴油机3的转速的增加而冷却柴油机3的冷却水的冷却水出口3b的温度TJCT_OUT上升的情况下，能够将该上升的热量作为有效的能量进行回收。
并且，在本实施方式的废热回收型船舶推进装置1中，在从冷却水出口3b排出的冷却水(第1冷却水)高于目标温度的情况下，三通阀6i(温度调整部)以比该冷却水温度低的清水(第2冷却水)引导至比冷却水入口3a更靠上游侧的流路6f来降低冷却水的温度的方式进行调整。然而，导致三通阀6i向冷却水循环流路6引导的清水的流量越增加，被废弃的热量变得越多。
因此，在本实施方式的废热回收型船舶推进装置1中，设为与柴油机3的转速的增加相应地增加ORC系统2(废热回收部)所回收的热量。通过设为如此，被ORC系统2回收的冷却水的热量增加，与此相应地，引导至冷却水入口3a的冷却水的温度降低。
并且，若引导至冷却水入口3a的冷却水的温度降低，则与此相应地，从冷却水出口3b排出的冷却水的温度降低。因此，三通阀6i向冷却水循环流路6引导的清水的流量减少，与此相应地，由三通阀6i废弃的热量减少。
并且，根据本实施方式的废热回收型船舶推进装置1，通过与冷却水的热交换而有机流体蒸发，且通过蒸发的有机流体而动力涡轮2c进行旋转，从动力涡轮2c排出的有机流体冷凝，冷凝的有机流体通过循环泵2f进行循环。循环泵2f以与柴油机3的转速的增加相应地，所吐出的有机流体的每单位时间的吐出量增加的方式得到控制。
通过设为如此，在柴油机3的转速增加的情况下，蒸发器2b能够通过进行热交换来增加从冷却水中回收的热量。因此，随着三通阀6i所引导的清水的流量减少而由三通阀6i废弃的热量减少。
并且，根据本实施方式的废热回收型船舶推进装置1，通过从柴油机3排出的排气，涡轮增压器4进行驱动。通过排气而进行驱动的涡轮增压器4对空气进行压缩并作为燃烧用空气供给至柴油机3。关于燃烧用空气，通过进行压缩而其温度升高，且通过在冷却水旁通流路7中流通的冷却水而被冷却。因此，燃烧用空气的热量被冷却水回收。该冷却水的热量进一步被ORC系统2回收。
如此，根据本实施方式，能够通过涡轮增压器4来增加柴油机3的转速，并且由ORC系统2适当地回收通过进行压缩而被加热的燃烧用空气的热量。
符号说明
1-废热回收型船舶推进装置(废热回收装置)，2-ORC系统(废热回收部)，2a-有机流体循环流路，2b-蒸发器，2c-动力涡轮，2d-发电机，2e-冷凝器，2f-循环泵，3-柴油机(内燃机)，3a-冷却水入口，3b-冷却水出口，4-涡轮增压器(增压器)，4a-涡轮机，4b-压缩机，5-空气冷却器，5a-第1空气冷却部，5b-第2空气冷却部，6-冷却水循环流路，6i-三通阀(温度调整部)，6k-温度传感器，7-冷却水旁通流路，7c-送水泵，7d-三通阀，7e-温度传感器，9-控制装置(控制部)，10-废热回收系统。

Claims (7)

1.一种废热回收装置，具备：
冷却水循环流路，使冷却内燃机的第1冷却水从该内燃机的冷却水出口至冷却水入口进行循环；
废热回收部，从在所述冷却水循环流路中循环的所述第1冷却水中回收废热，并且使用该废热进行发电；
控制部，以与所述内燃机的负荷的增加相应地增加所述废热回收部所回收的热量的方式控制所述废热回收部。
2.根据权利要求1所述的废热回收装置，其中，
所述废热回收部具有：
蒸发器，使在所述冷却水循环流路中循环的所述第1冷却水与工作流体进行热交换来使该工作流体蒸发；
涡轮机，使根据通过所述蒸发器而蒸发的所述工作流体进行旋转；
发电机，通过所述涡轮机的旋转动力进行发电；
冷凝器，对从所述涡轮机排出的所述工作流体进行冷凝；及
循环泵，使通过所述冷凝器而冷凝的所述工作流体循环，
所述控制部以与所述内燃机的负荷的增加相应地增加所述循环泵所吐出的所述工作流体的每单位时间的吐出量的方式控制所述循环泵。
3.根据权利要求1或2所述的废热回收装置，具备：
冷却水旁通流路，使所述第1冷却水在从所述冷却水入口的上游侧的所述冷却水循环流路至所述冷却水出口的下游侧且至所述废热回收部的上游侧的所述冷却水循环流路进行旁通；
增压器，通过从所述内燃机排出的排气而进行驱动，且对空气进行压缩并作为燃烧用空气而供给至所述内燃机；及
空气冷却器，通过在所述冷却水旁通流路中流通的所述第1冷却水来对从所述增压器供给至所述内燃机的所述燃烧用空气进行冷却。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的废热回收装置，其中，
所述控制部以与所述内燃机的负荷的降低相应地减少所述废热回收部所回收的热量的方式控制所述废热回收部。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的废热回收装置，具备：
温度调整部，在从所述冷却水出口排出的所述第1冷却水的温度高于目标温度的情况下，将比该第1冷却水温度低的第2冷却水引导至比所述冷却水入口更靠上游侧的所述冷却水循环流路，从而降低所述第1冷却水的温度。
6.一种废热回收型船舶推进装置，具备：
权利要求1～5中任一项所述的废热回收装置；及
所述内燃机，
所述内燃机为产生船舶的推进力的主发动机。
7.一种废热回收方法，具备：
冷却水循环工序，使冷却内燃机的第1冷却水从该内燃机的冷却水出口至冷却水入口进行循环；及
废热回收工序，从所述第1冷却水中回收废热，并且使用该废热进行发电，
在所述废热回收工序中，与所述内燃机的负荷的增加相应地增加从所述第1冷却水中回收的热量。
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