CN110388240A - 热能回收装置及热能回收装置的设置方法 - Google Patents

Abstract

目的是提供能够有效地利用船舶的机舱内的空间的热能回收装置及热能回收装置的设置方法。本申请公开了一种热能回收装置，具备：冷凝器，通过使在循环流路循环的动作介质与冷却水热交换，将前述动作介质冷却；蒸发器，与排气管和前述循环流路连接，经过前述动作介质与前述排气之间的热交换使前述动作介质回收前述排气的前述热能，所述排气管在作为比海面靠上方的分层设置的第1层内延伸设置，以将前述排气向上述船舶的烟囱导引；膨胀机，配置在前述循环流路中的前述蒸发器的下游，被前述动作介质驱动；以及冷却泵部，将前述冷却水向前述冷凝器扬升。前述冷凝器配置在作为比前述第1层靠下方的分层设置的第2层。

Description

热能回收装置及热能回收装置的设置方法

技术领域

本发明涉及从在船舶内产生的排气回收热能的热能回收装置及热能回收装置的设置方法。

背景技术

为了船舶用而开发了从由内燃机排出的排气回收热能、将回收的热能变换为机械性的动力的各种各样的热能回收装置（参照专利文献1至3）。热能回收装置形成有使动作介质（例如有机介质）循环的循环流路。在循环流路中配置有冷凝器、蒸发器及膨胀机。冷凝器将动作介质冷却及冷凝。在蒸发器内，与从内燃机排出的排气热交换，动作介质被气化。气化后的动作介质被向膨胀机输送，在膨胀机内膨胀。膨胀机被膨胀的动作介质驱动，动作介质的热能的一部分被变换为机械的动力。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2016－160870号公报

专利文献2：日本特开2016－160868号公报

专利文献3：日本特开2015－232424号公报。

发明内容

发明要解决的课题

以往的船舶用的热能回收装置几乎不考虑冷凝器、蒸发器及膨胀机的适当的配置而设计，一般它们被密集地配置在船舶的机舱内的排气的排出路径的周围。结果，也有对于热能回收装置的检查或修理的作业效率恶化的情况。

本发明的目的是提供一种能够有效地利用船舶的机舱内的空间、将冷凝器、蒸发器及膨胀机不过度密集而配置的热能回收装置及热能回收装置的设置方法。

用来解决课题的手段

有关本发明的一方面的热能回收装置配置在被划分为多个分层的船舶的机舱或烟囱部，并且将从前述船舶的内燃机排出的排气的热能回收。热能回收装置具备：冷凝器，通过使在循环流路循环的动作介质与冷却水热交换，将前述动作介质冷却；蒸发器，与排气管和前述循环流路连接，经过前述动作介质与前述排气之间的热交换使前述动作介质回收前述排气的前述热能，所述排气管在作为前述多个分层中的一个设置的第1层内延伸设置，以对前述排气进行导引；膨胀机，配置在前述循环流路中的前述蒸发器的下游，被前述动作介质驱动；以及冷却泵部，将前述冷却水向前述冷凝器扬升。前述冷凝器配置在作为比前述第1层靠下方的分层设置的第2层。

根据上述结构，由于蒸发器被配置在第1层，另一方面，冷凝器被配置在作为第1层的下方的分层设置的第2层，所以热能回收装置至少被分开配置到两个分层。因而，与以往的热能回收装置不同，在机舱或烟囱部的分层中比较空闲的分层被有效用于热能回收装置的冷凝器、蒸发器及膨胀机的配置。因而，冷凝器、蒸发器及膨胀机不会过度密集而配置到船舶的机舱或烟囱部。

由于冷凝器被配置在作为比配置有蒸发器及排气管的第1层靠下方的分层设置的第2层，所以冷却泵部也可以不将冷却水扬升到第1层。即，对冷却泵部要求的扬水高度为第1层的下方的第2层为止的高度就足够。因而，不对冷却泵部要求过高的扬水高度。虽然泵装置的费用一般对应于扬水高度的增加而增加，但冷却泵部如上述那样不被要求较高的扬水高度，所以作为冷却泵部可以利用便宜的泵装置。因而，能够便宜地制造热能回收装置。

将经过与冷却泵部扬升到冷凝器中的冷却水的热交换在冷凝器内被冷却的动作介质被向蒸发器循环。由于连接着蒸发器的排气管延伸设置，以在比配置有冷凝器的第2层靠上方的第1层内对排气进行导引，所以在与一般的船舶同样的排气的导引路径上进行在排气与动作介质之间的热交换。热能回收装置由于关于排气的导引路径不需要特殊的设计，所以被便宜地制造。

由于动作介质在冷凝机内被冷却，所以排气的温度较大地超过动作介质的温度。因而，动作介质能够在蒸发器内将排气的热能有效率地回收。由于将排气的热能回收后的动作介质为高温，所以从蒸发器向膨胀机循环的动作介质在膨胀机内膨胀，膨胀机被驱动。

关于上述结构，前述第2层也可以是前述第1层的下方第一个分层。

根据上述结构，由于第2层是第1层的下方第一个分层，所以冷凝器与蒸发器之间的距离不会成为过长。因而，在动作介质被从冷凝器向蒸发器供给的期间中，动作流体的压力损失不会成为过大。除此以外，被封入于循环流路的动作介质也不会成为过多。

关于上述结构，前述第1层也可以是在前述多个分层中最上方的上层。

根据上述结构，由于第1层是在多个分层中最上方的上层，所以在与一般的船舶同样的排气的导引路径上进行在排气与动作介质之间的热交换。热能回收装置由于关于排气的导引路径不需要特殊的设计，所以能够便宜地制造。

关于上述结构，前述膨胀机也可以配置在前述第2层。前述蒸发器也可以包括介质流入部，所述介质流入部形成前述动作介质流入的介质流入口。

根据上述结构，由于蒸发器被配置在第2层的上方的第1层，所以蒸发器的介质流入口位于比冷凝器内的动作介质的液面靠上方。结果，液化的动作介质在热能回收装置的停止下从冷凝器向蒸发器流入并在蒸发器中意外地被气化的风险变得非常低。

关于在配置有蒸发器的第1层的下方的第2层配置的膨胀机，起因于膨胀机内的动作介质的膨胀的降温的结果，也有从膨胀机向冷凝器流动的动作介质成为气相及液相的二相的情况。在此情况下，动作流体的压力损失容易变大。但是，由于膨胀机与冷凝器同样配置在第2层，膨胀机与冷凝器之间的距离不会成为过长，所以从膨胀机向冷凝器供给的动作流体的压力损失不会成为过大。

关于上述结构，前述蒸发器也可以包括：（i）介质流出部，在比前述介质流入口靠上方形成前述动作介质流出的介质流出口；（ii）气体流入部，形成前述排气流入的气体流入口；以及（iii）气体流出部，在前述气体流入口的下方形成前述排气流出的气体流出口。

根据上述结构，由于气体流出部在形成排气流入的气体流入口的气体流入部的下方形成排气流出的气体流出口，所以排气在蒸发器内向下方流动。即，动作介质的流动方向成为与蒸发器内的排气的流动方向相反。结果，气体流入口的附近的排气与介质流出口的附近的动作介质热交换。气体流出口的附近的排气与介质流入口的附近的动作介质热交换。

关于气体流入口的附近的排气与介质流出口的附近的动作介质之间的热交换，虽然介质流出口的附近的动作介质在从介质流入口到达介质流出口的附近为止已经与排气热交换而被升温，但由于气体流入口的附近的排气与动作介质不怎么进行热交换所以保持着较高的温度。因而，气体流入口的附近的排气与介质流出口的附近的动作介质之间的温度差成为足够大，以较高的效率进行在动作介质与排气之间的热交换。

关于气体流出口的附近的排气与介质流入口的附近的动作介质之间的热交换，虽然气体流出口的附近的排气在从气体流入口到达气体流出口的附近为止已经与动作介质热交换而被降温，但介质流入口的附近的动作介质与排气不怎么进行热交换所以为低温。因而，气体流出口的附近的排气与介质流入口的附近的动作介质之间的温度差成为足够大，以较高的效率进行在动作介质与排气之间的热交换。

关于上述结构，热能回收装置也可以还具备支承体，所述支承体支承前述膨胀机和前述冷凝器。前述膨胀机也可以在前述支承体上配置在比前述冷凝器靠上方。

根据上述结构，由于膨胀机及冷凝器都被支承体支承，所以膨胀机及冷凝器在第2层内被稳定地设置。除此以外，由于膨胀机及冷凝器在支承体上在铅直方向上排列，所以不需要在水平方向上扩展的较大的设置面积，第2层内的空间被有效地利用。由于膨胀机与冷凝器相比在支承体上被配置在上方，所以通过冷凝器内的冷却被液化的动作介质向膨胀机倒流的风险变得非常低。除此以外，即使起因于膨胀机内的动作介质的膨胀而动作介质成为低温被液化，液化的动作流体也能够原样向冷凝器流入。

关于上述结构，前述支承体也可以包括：（i）第1载置部，载置着前述膨胀机；（ii）第2载置部，在前述第1载置部的下方能够沿水平方向拉出而形成，并且载置着前述冷凝器；以及（iii）支承部，支承前述第1载置部和前述第2载置部。前述支承部也可以包括导引部，所述导引部对被向前述水平方向拉出的前述第2载置部进行导引。

根据上述结构，由于支承第1载置部和第2载置部的支承部包括对被向水平方向拉出的第2载置部进行导引的导引部，所以作业者能够容易地将第2载置部沿水平方向拉出。由于载置着冷凝器的第2载置部在载置着膨胀机的第1载置部的下方被沿水平方向拉出，所以作业者能够将第2载置部沿水平方向拉出，不被膨胀机及第1载置部妨碍而容易地接近冷凝器。因而，对于冷凝器的维护被有效率地进行。

关于上述结构，热能回收装置也可以还具备：主导引管，对向洗涤器供给的海水进行导引，所述洗涤器从前述排气将硫氧化物除去；第1副导引管，从前述主导引管在规定的第1分支部分支，并且将在前述主导引管流动的前述海水的一部分作为前述冷却水向前述冷凝器导引；以及第2副导引管，在前述主导引管中的前述海水的流动方向上比前述第1分支部靠上游的第2分支部，从前述主导引管分支，并且将在前述主导引管流动的前述海水的一部分作为前述冷却水向前述冷凝器导引。前述冷却泵部也可以包括：主泵，在前述第1分支部与前述第2分支部之间安装在前述主导引管，并且将前述海水向前述主导引管及前述第1副导引管送出；以及副泵，配置在前述第2副导引管，并且以比前述主泵小的输出将前述海水送出。前述副泵也可以在前述主泵的停止下经过前述第2副导引管将前述海水向前述冷凝器送出。

根据上述结构，由于主泵在第1分支部与主导引管中的海水的流动方向上比第1分支部靠上游的第2分支部之间被安装在主导引管，所以被配置在第1分支部的上游。因而，主泵能够将海水经过主导引管向洗涤器供给，并且经过在第1分支部从主导引管分支的第1副导引管向冷凝器供给。结果，主泵能够在使洗涤器从排气除去硫氧化物的同时使冷凝器冷却动作介质。

由于副泵被配置于在第2分支部从主导引管分支的第2副导引管，所以能够经过第2副导引管及主导引管将海水吸起。当主泵停止时，副泵将海水经过第2副导引管向冷凝器送出，所以当不进行硫氧化物的除去时能够使冷凝器冷却动作介质。因而，能够与洗涤器的动作及停止无关地执行动作介质的冷却。

当不使用洗涤器时，比主泵小的输出的副泵将被用于动作介质的冷却的海水送出，所以热能回收装置不会过度地消耗电力。因而，热能回收装置被以低成本运转。

由于在动作介质的冷却中并用主泵及副泵，所以降低了副泵的运转频率。结果，降低了副泵的磨损速度或破损的风险。因而，作业者也可以不对副泵以过高的频率进行检查或修理。即，降低了副泵的运行成本。

关于上述结构，也可以以从涡轮增压器到前述蒸发器的配管路径的长度比从前述蒸发器到前述洗涤器的配管路径的长度短的方式，将前述蒸发器安装在前述排气管，所述涡轮增压器利用前述排气的流动将增压空气向前述内燃机送入。

根据上述结构，由于以从涡轮增压器到蒸发器的配管路径的长度比从蒸发器到洗涤器的配管路径的长度短的方式，将蒸发器安装在排气管，所述涡轮增压器利用排气的流动将空气向内燃机送入，所以在从排气的自然散热变大之前进行蒸发器内的在排气与动作介质之间的热交换。因而，动作介质能够从排气有效率地回收热能。由于排气以较高的温度向蒸发器流入，所以排气的温度在蒸发器内低于酸露点的风险变低。因而，使蒸发器腐蚀的腐蚀物质不易在蒸发器析出，蒸发器不会被腐蚀而持续长期间被利用。

有关本发明的另一方面的热能回收装置的设置方法为了向被划分为多个分层的船舶的机舱或烟囱部设置热能回收装置而使用，所述热能回收装置将从前述船舶的内燃机排出的排气的热能回收。设置方法具备：将前述热能回收装置的蒸发器与排气管和循环流路连接，所述排气管在作为前述多个分层中的一个设置的第1层内延伸设置，以对前述排气进行导引，在所述循环流路中动作介质循环；将前述热能回收装置的膨胀机配置在前述循环流路中的前述蒸发器的下游；将冷凝器配置在作为比前述第1层靠下方的分层设置的第2层，所述冷凝器通过使前述动作介质与冷却水热交换，将前述动作介质冷却；将冷却泵部与前述冷凝器连接，所述冷却泵部将冷却水向前述冷凝器扬升。

发明效果

上述的技术能够有效地利用机舱内的空间，将冷凝器、蒸发器及膨胀机不过度密集而配置。

附图说明

图1是第1实施方式的热能回收装置的概略图。

图2表示图1所示的热能回收装置的概略性的布局。

图3A是作为用来将图1所示的热能回收装置的冷凝器在膨胀机的下方保持的构造使用的支承体的概略性的侧视图。

图3B是作为用来将图1所示的热能回收装置的冷凝器在膨胀机的下方保持的构造使用的支承体的概略性的侧视图。

图4A是能够作为图1所示的热能回收装置的冷却泵部利用的泵设备的概略图。

图4B是能够作为图1所示的热能回收装置的冷却泵部利用的泵设备的概略图。

图5是表示图1所示的热能回收装置内的动作介质的循环的概略性的框图。

图6是第2实施方式的热能回收装置的概略图。

具体实施方式

<第1实施方式>

图1是第1实施方式的热能回收装置100的概略图。热能回收装置100被搭载在船舶。参照图1，对船舶及热能回收装置100概略性地说明。

船舶具备船体（未图示）和热能回收装置100。图1作为船舶的一部分，除了热能回收装置100以外还表示了内燃机ENG、涡轮增压器TBC、烟囱CMN和洗涤器（scrubber）SCB。内燃机ENG使被供给的燃料燃烧，利用在内燃机ENG内产生的爆炸力使曲轴（未图示）旋转。曲轴的旋转被作为船舶的动力使用。内燃机ENG内的燃烧的结果产生的排气被从内燃机ENG经由涡轮增压器TBC及洗涤器SCB被向烟囱CMN导引。排气在洗涤器SCB中接受SOx（硫氧化物）的除去处理（将海水向排气喷雾、将SOx从排气分离/除去的处理）后，被从烟囱CMN向船舶外排出。在排气的流动方向上配置在洗涤器SCB的上游的涡轮增压器TBC被配置在从内燃机ENG朝向烟囱CMN的排气的排出路径（参照图1的虚线）上，从排气的流动得到旋转力。热能回收装置100从通过涡轮增压器TBC之后并且受到洗涤器SCB中的SOx的除去处理之前的排气将热能回收。热能回收装置100将回收的热能变换为机械性的动力。

热能回收装置100形成动作介质的循环流路。作为动作介质而优选地使用在一般的双循环（binary）热能回收系统中使用的各种各样的有机介质。

热能回收装置100具备分别配置在动作介质的循环流路上的蒸发器110、膨胀机120、冷凝器130、循环泵140及冷却泵部150。蒸发器110、膨胀机120、冷凝器130及循环泵140形成兰肯循环。冷却泵部150为了将冷凝器130内的动作介质冷却而向冷凝器130供给海水。

蒸发器110产生动作介质与排气之间的热交换。蒸发器110连接在由循环泵140循环的动作介质的循环流路和从涡轮增压器TBC朝向洗涤器SCB的排气的排出路径。以蒸发器110与涡轮增压器TBC之间的配管路径的长度比蒸发器110与洗涤器SCB之间的配管路径的长度短的方式，将蒸发器110配置在排气的排出路径上。

膨胀机120将蒸发器110内的热交换后的动作介质的膨胀能量变换为机械性的动力。膨胀机120也可以是具有借助气化的动作介质的膨胀能量而旋转的一对螺旋转子（未图示）的螺旋膨胀机。在此情况下，膨胀机120具有形成将相互啮合的一对螺旋转子收容的转子室（未图示）的壳体（未图示）。

在膨胀机120，连接着发电机或压缩机这样的动力回收装置PRA。动力回收装置PRA既可以是利用一对螺旋转子中的一方的旋转而发电的发电机，也可以是利用一对螺旋转子中的一方的旋转而将在船舶内使用的气体压缩的压缩机。

冷凝器130经过从冷却泵150供给的海水与通过膨胀机120之后的动作介质之间的热交换，将动作介质冷却。结果，动作介质被冷凝。

<热能回收装置的动作>

对于蒸发器110，由循环泵140输送液态的动作介质。由于动作介质在向蒸发器110的供给前被冷凝器130冷却，所以供给到蒸发器110中的动作介质的温度与排气的温度相比非常低。因而，能够将排气的热能有效率地传递给动作介质。从排气接受到热能的动作介质气化。气化后的动作介质然后被向膨胀机120输送。

如果气态的动作介质流入膨胀机120的转子室，则借助动作介质的膨胀能量使一对螺旋转子旋转。结果，从排气向动作介质传递的热能的一部分作为一对螺旋转子的旋转被变换为机械的动力。

由于流入到膨胀机120内的动作流体在膨胀机120内膨胀，所以动作流体的压力及温度下降。被低压化及低温化后的动作流体然后被向冷凝器130供给。

动作介质虽然在膨胀机120内的膨胀的结果而成为低温，但与海水相比为高温。从膨胀机120向冷凝器130输送的动作介质被与由冷却泵部150向冷凝器130输送的海水热交换。结果，动作介质的热能在冷凝器130内被向海水传递。即，海水被作为将冷凝器130内的动作介质冷却的冷却介质使用。被海水冷却及冷凝后的动作流体液化。液态的动作介质如上述那样，被循环泵140向蒸发器110输送。

热能回收装置100如上述那样，包括各种各样的装置。以下说明用来有效地利用船舶的机舱内的空间来配置构成热能回收装置100的装置的技术。

图2表示船舶内的热能回收装置100的概略性的布局。参照图1及图2，说明减小对冷却泵部150要求的扬水高度的技术。

图2表示配置热能回收装置100的船舶的机舱被划分为多个分层。图2作为机舱的多个分层而表示第1层（floor）和第1层的下方的第2层。第1层是机舱的多个分层中最上方的上层，位于比海面靠上方。第2层是第1层的下方第一个分层。

在第1层配置有排气管EXP，所述排气管EXP延伸设置以对从涡轮增压器TBC朝向烟囱CMN的排气进行导引，形成了参照图1说明的排气的排出路径的一部分。在排气管EXP连接着蒸发器110。因而，与排气管EXP同样，蒸发器110也配置在第1层。

图2作为蒸发器110与排气管EXP连接的两个连接部位而表示了气体流入部111和比气体流入部111靠下方的气体流出部112。气体流入部111及气体流出部112是蒸发器110的一部分。气体流入部111形成排气流入的气体流入口，另一方面，气体流出部112形成排气流出的气体流出口。排气经过气体流入部111向蒸发器110流入并向下方流动。然后，排气经过气体流出部112被从蒸发器110排出。因而，在蒸发器110内形成朝下的排气的流动。

如上述那样，蒸发器110不仅与排气管EXP、也与动作介质的循环流路连接。图2作为蒸发器110与动作介质的循环流路连接的两个连接部位而表示了介质流入部113和介质流入部113的上方的介质流出部114。介质流入部113及介质流出部114是蒸发器110的一部分。介质流入部113形成液态的动作介质流入的流入口（未图示），另一方面，介质流出部114形成通过与排气的热交换而被气化的动作介质流出的介质流出口。液态的动作介质经过介质流入部113向蒸发器110流入并向上方流动。然后，动作介质与排气热交换而被气化。气化后的动作介质经过介质流出部114被从蒸发器110排出。因而，在蒸发器110内形成与朝下的排气的流动相反的朝上的动作介质的流动。从蒸发器110流出的动作介质从介质流出部114沿着向下方弯曲的循环流路流动，被向第2层导引。

在第2层配置有膨胀机120、冷凝器130、循环泵140及冷却泵部150。在循环泵140的动作下依次通过蒸发器110，膨胀机120及冷凝器130的动作介质的循环流路跨越第1层及第2层而形成。

第2层如上述那样，位于相比海面位于上方的第1层的下方。由于在第2层配置有冷凝器130，所以将海水作为冷却介质向冷凝器130送出的冷却泵部150不需要扬水到从海面向上方较大地离开的第1层，只要扬水到比第1层距海面近的第2层就可以。因而，对冷却泵部150要求的扬水高度不会过度变高。

在第2层内，冷凝器130配置在膨胀机120的下方。这也贡献于对冷却泵部150要求的扬水高度的降低。以下说明用来保持膨胀机120及在膨胀机120的下方保持冷凝器130的构造。

<第2层内的布局>

图3A及图3B是作为用来将冷凝器130在膨胀机120的下方保持的构造使用的支承体160的概略性的侧视图。参照图2至图3B说明支承体160。

支承体160被作为热能回收装置100的一部分使用，支承冷凝器130和膨胀机120。支承体160包括载置膨胀机120的第1载置部161和载置冷凝器130的第2载置部162（参照图3B）。第1载置部161及第2载置部162都是大致矩形的板部件。第2载置部162在第1载置部161的下方被大致水平地拉出。

支承体160包括形成为对第2载置部162的水平方向的拉出进行导引的一对下框架163。图3A及图3B分别表示一对下框架163中的一方。一对下框架163中的另一方被在图3A及图3B中分别表示的下框架163遮挡。第2载置部162被配置在一对下框架163之间。第2载置部162受一对下框架163支承。在一对下框架163，作为对第2载置部162进行导引的导引部而组装着轨道（未图示）或能够将第2载置部162沿水平方向顺畅地拉出的其他构造（未图示）。

支承体160还包括从一对下框架163各自的两端部向上方延伸设置的四个下支柱164。一对下框架163被用于支承第2载置部162，另一方面，四个下支柱164被用于支承第1载置部161。即，四个下支柱164及一对下框架163形成支承第1载置部161及第2载置部162的支承部。

图3A及图3B分别表示四个下支柱164中的两个。其余的两个下支柱164被在图3A及图3B中分别表示的两个下支柱164遮挡。四个下支柱164的下端与一对下框架163的两端部连接，另一方面，四个下支柱164的上端与第1载置部161的下表面的四角连接。图3A中表示的冷凝器130及第2载置部162配置在由一对下框架163、四个下支柱164及第1载置部161包围的空间内。图3B中表示的冷凝器130及第2载置部162被从由一对下框架163、四个下支柱164及第1载置部161包围的空间沿水平方向拉出。

支承体160还包括从第1载置部161的上表面的四角向上方延伸设置的四个上支柱165、和连接在四个上支柱165的上端的大致矩形的顶板166。图3A及图3B分别表示四个上支柱165中的两个。其余的两个上支柱165被在图3A及图3B中分别表示的两个上支柱165遮挡。在由第1载置部161、四个上支柱及顶板166包围的空间内，膨胀机120被固定。

由于在比膨胀机120靠下方，冷凝器130被支承体160支承，所以对冷却泵部150要求的扬水高度被降低。达到较大的扬水高度的泵设备一般较昂贵。另一方面，上述布局的结果，对于冷却泵部150不要求过大的扬水高度，所以也可以在冷却泵部150中不使用昂贵的泵设备。

为了降低冷却泵部150的成本，可以考虑将为了向船舶所搭载的其他设备供给海水而使用的泵设备与冷却泵部150共用。作为利用海水的其他设备，图2表示了洗涤器SCB。如上述那样，洗涤器SCB将海水向在蒸发器110的下游在排气管EXP中流动的排气喷雾，将SOx（硫氧化物）从排气除去。以下说明将向洗涤器SCB供给海水的泵设备也用于向冷凝器130的海水的供给的技术。

<向冷凝器的海水的供给>

图4A是能够作为冷却泵部150利用的泵设备250的概略图。参照图4A说明泵设备250。

泵设备250包括主泵251、副泵252和控制部253。主泵251主要为了向洗涤器SCB供给海水而使用，但从主泵251喷出的海水的一部分也被向冷凝器130供给。副泵252代替主泵251为了将海水向冷凝器130供给而使用。控制部253对主泵251及副泵252进行控制。

主泵251安装在对向洗涤器SCB供给的海水进行导引的主导引管170。在主导引管170形成两个分支点。两个分支点中的一方是形成于主泵251的下游（在海水的流动方向上为下游）的第1分支部BF1。两个分支点中的另一方是形成于主泵251的上游（在海水的流动方向上为上游）的第2分支部BF2。主泵251在第1分支部BF1与第2分支部BF2之间安装在主导引管170。

在第1分支部BF1从主导引管170分支的第1副导引管171向冷凝器130延伸设置。经过主导引管170被从主泵251喷出的海水的一部分被向洗涤器SCB供给，另一方面，被从主泵251喷出的海水的其余经过第1副导引管171被向冷凝器130供给。

在第2分支部BF2从主导引管170分支的第2副导引管172与主导引管170及第1副导引管171一起作为热能回收装置100的一部分使用。第2副导引管172从第2分支部BF2向冷凝器130延伸设置。在第2副导引管172安装着副泵252。副泵252在海水的流动方向上位于第2分支部BF2的下游。副泵252在主泵251在控制部253的控制下被停止的期间中接受来自控制部253的控制信号而动作。此时，从副泵252喷出的海水经过第2副导引管172被向冷凝器130供给。

副泵252与被要求对洗涤器SCB供给大量的海水的主泵251不同，被专门用于向冷凝器130的海水的供给。因而，也可以使副泵252的输出远比主泵251的输出小。

副泵252被安装在从第1副导引管171完全独立的第2副导引管172。但是，副泵252也可以安装在从两个分支点从主导引管分支并且在冷凝器130的上游（在海水的流动方向上为上游）合流的分支管组。

图4B是具有在从两个分支点从主导引管分支并在冷凝器130的上游（在海水的流动方向上为上游）合流的分支管组安装的副泵252的泵设备250的概略图。参照图2、图4A及图4B，说明具有在冷凝器130的上游（在海水的流动方向上为上游）合流的分支管组安装的副泵252的泵设备250。

图4B与图4A同样，表示主泵251、副泵252、主导引管170和洗涤器SCB。对于这些要素援用图4A的说明。

图4B还表示从第1分支部BF1分支的第1副导引管171A和从第2分支部BF2分支的第2副导引管172A。第1副导引管171A及第2副导引管172A与参照图4A说明的第1副导引管171及第2副导引管172不同，在位于冷凝器130的上游（在海水的流动方向上为上游）的合流点JCT合流，遍及从合流点JCT到冷凝器130的区间形成有一个导引路径。在合流点JCT与第2分支部BF2之间的区间内，副泵252安装在第2副导引管172A。在合流点JCT与第1分支部BF1之间的区间，配置有在控制部253A的控制下动作的控制阀254。

控制阀254在控制部253A的控制下，在合流点JCT与第1分支部BF1的区间中将第1副导引管171A打开或关闭。如果控制部253A使主泵251动作并将控制阀254打开，则主泵251喷出的海水被向洗涤器SCB和冷凝器130供给。如果控制部253A使主泵251动作并将控制阀254关闭，则主泵251喷出的海水被专门向洗涤器SCB供给。与参照图4A说明的控制部253同样，控制部253A能够在使主泵251停止的期间中使副泵252动作而向冷凝器130输送海水。在此期间中，控制部253A将控制阀254关闭，防止副泵252送出的海水向洗涤器SCB流入。

如参照图4A及图4B说明那样，在主泵251或副泵252的动作下，海水向冷凝器130流入。由于冷凝器130具有使流入到冷凝器130内的动作流体与海水热交换的功能，所以动作流体的热能被传递给海水，动作流体被冷却及液化。热能回收装置100也可以具有将由冷凝器130液化的动作流体暂时贮存的贮存功能。在此情况下，热能回收装置100能够保持较大地超过循环所需要的量的动作流体，循环泵140能够不引起气穴（cavitation）而使动作流体稳定地循环。以下说明具有贮存功能的热能回收装置100。

<具有贮存功能的冷凝器>

图5是表示热能回收装置100内的动作介质的循环的概略性的框图。参照图5，说明具有贮存功能的热能回收装置100。

图5表示具有将由冷凝器130液化的动作流体暂时地贮存的贮存功能的贮存部180。贮存部180被配置在冷凝器130的下方，与冷凝器130一起形成冷凝部190。冷凝器130被配置在贮存部180与膨胀机120之间，使从膨胀机120流入的动作介质与海水热交换。结果，动作介质被冷却及液化。液化后的动作介质向贮存部180流下，液化的动作介质被贮存到贮存部180。贮存部180既可以是贮槽（reserver tank），也可以是设计为能够储存动作流体的其他的部件（例如，较粗的管部件）。

将储存在贮存部180中的动作流体用循环泵140吸出，向配置在第1层的蒸发器110供给。蒸发器110使由循环泵140供给的液态的动作流体与排气热交换，使热能从排气向动作流体传递。结果，动作流体被升温及气化。气化的动作流体向膨胀机120流入，使用膨胀能量将膨胀机120驱动。然后，动作流体再次向冷凝器130流入。

<第2实施方式>

第1实施方式的热能回收装置100从由内燃机ENG排出的排气回收热能。但是，热能回收装置也可以从由涡轮增压器TBC向内燃机ENG供给的增压空气或将内燃机ENG冷却后的冷却水回收热能。在第2实施方式中，说明从由涡轮增压器TBC送出的增压空气回收热能的热能回收装置。

图6是第2实施方式的热能回收装置100A的概略图。与第1实施方式的热能回收装置100同样，热能回收装置100A被搭载在船舶。参照图5及图6，概略性地说明船舶及热能回收装置100A。

图6所示的两条点划线表示船舶的机舱被划分为第1层、第2层及第3层。对于第1层及第2层，援用第1实施方式的说明。第3层是比第2层靠下方的分层。

图6作为船舶的一部分而表示内燃机ENG、涡轮增压器TBC、气体冷却器ICL、洗涤器SCB和烟囱CMN。内燃机ENG、涡轮增压器TBC及气体冷却器ICL配置在第3层，另一方面，洗涤器SCB及烟囱CMN与第1实施方式同样配置在第1层。对于洗涤器SCB及烟囱CMN援用第1实施方式的说明。

关于内燃机ENG、涡轮增压器TBC及气体冷却器ICL，由于内燃机ENG是在船舶中最重的部位之一，所以如果将内燃机ENG在机舱的多个分层中配置到形成下部的第3层，则船舶的重心能够位于船舶的下部。这有利于船舶的稳定的航行。从内燃机ENG排出的排气与第1实施方式同样朝向涡轮增压器TBC，使涡轮增压器TBC旋转。涡轮增压器TBC一边旋转一边将外界气体吸入。被吸引的外界气体在被涡轮增压器TBC压缩后，作为增压空气向气体冷却器ICL流入。因涡轮增压器TBC中的压缩而升温了的增压空气被气体冷却器ICL冷却。然后，增压空气向内燃机ENG流入。

通过涡轮增压器TBC后的排气通过第2层而达到第1层。第1层内的洗涤器SCB将海水向排气喷雾，将硫氧化物从排气除去。然后，将排气经过烟囱CMN排出。

将在第1层内流动的排气的热能用与第1实施方式同样的方法由热能回收装置100A回收。除此以外，热能回收装置100A也从在第3层内从涡轮增压器TBC送出的增压空气将热能回收。

热能回收装置100A与第1实施方式同样，具备蒸发器110、膨胀机120、冷凝器130和冷却泵部150。对于这些要素援用第1实施方式的说明。

热能回收装置100A还具备循环泵140A、贮存部180A、以及经过从涡轮增压器TBC送出的增压空气与动作介质的热交换将动作介质加热的热交换器210。与第1实施方式同样，贮存部180A被用于由冷凝器130冷却及液化后的动作介质的暂时的贮存。循环泵140A为了在热能回收装置100A内使动作介质循环而使用。

贮存部180A与参照图5说明的贮存部180不同，配置在第3层。由第2层内的冷凝器130液化后的动作介质向第3层流下，在贮存部180A内被暂时地贮存。

与贮存部180A同样，循环泵140A也配置在第3层。循环泵140A将储存在贮存部180A中的动作介质吸出，向热交换器210送出。

热交换器210配置在涡轮增压器TBC与气体冷却器ICL之间。在热交换器210内，从涡轮增压器TBC朝向气体冷却器ICL的增压空气的流动是朝下，另一方面，从循环泵140送出的动作介质的流动是朝上。与增压空气热交换后的动作介质穿过第2层，向配置在第1层的蒸发器110流入。如上述那样，在蒸发器110中，动作介质与排气进一步热交换。

热交换器210也可以作为将通过热交换器210的动作介质不使其蒸发而加热的预热器发挥功能。代之，热交换器210也可以作为使通过热交换器210的动作介质的一部分蒸发的蒸发器发挥功能。进一步代之，热交换器210也可以使通过热交换器210的动作介质整体地蒸发。在此情况下，热交换器210的下游的蒸发器110作为过热器发挥功能。

<热能回收装置的有利的效果>

一般，将从内燃机排出的排气向烟囱导引的排出路径在船舶的机舱中形成在最上方的分层。根据上述的实施方式，由于蒸发器110在船舶的机舱中配置在最上方的第1层（即，上层），所以能够不将一般的船舶的排气的排出路径的设计较大地变更而配置到排气的排出路径上。除此以外，由于以从蒸发器110到涡轮增压器TBC的配管路径比从蒸发器110到洗涤器SCB的配管路径短的方式将蒸发器110安装到配置于第1层的排气管EXP，所以蒸发器110能够在来自排气的自然散热量成为过大之前使动作流体与排气热交换。除此以外，也降低了排气的温度在蒸发器110中低于酸露点的风险。即，降低了蒸发器110中的腐蚀物质的析出的风险。

与蒸发器110不同，冷凝器130被配置在第1层的下方的第2层。结果，热能回收装置100、100A至少被分开配置到两个分层。与以往的热能回收装置的布局不同，能够将在机舱的分层中比较空闲的分层有效地用于热能回收装置100、100A的构成装置的配置。除此以外，热能回收装置100、100A的构成装置不会过度地密集。

由于冷凝器130被配置在配置有蒸发器110的第1层的下方的第2层，所以对于作为将冷凝器130内的动作介质冷却的冷却介质而将海水向冷凝器130送出的冷却泵部150，不要求达到第1层的扬水高度。即，冷却泵部150只要具有达成达到第2层的扬水高度的能力就可以。一般，达成较大的扬水高度的泵设备较昂贵，但如上述那样，对冷却泵部150不要求过高的扬水高度，所以作为冷却泵部150能够使用便宜的泵装置。

由于配置有冷却泵部150输送海水的冷凝器130及在动作介质的膨胀下被驱动的膨胀机120的第2层是配置有蒸发器110的第1层的下方第一个分层，所以形成为通过冷凝器130、蒸发器110及膨胀机120的动作介质的循环流路不会过度变长。因而，沿着循环流路流动的动作介质的损失也不会成为过大。除此以外，被封入到循环流路中的动作介质的量不会成为过多。

由于冷凝器130将通过蒸发器110内的与排气的热交换而气化的动作介质液化，所以动作流体的液面被形成在冷凝器130中或配置在冷凝器130的下方的贮存部180内。由于在配置有冷凝器130的第2层的上方的第1层配置有蒸发器110，所以蒸发器110的介质流入部113形成的介质流入口也位于比冷凝器130靠上方。由于蒸发器110的介质流入部113形成的介质流入口位于比冷凝器130靠上方，所以冷凝器130或贮存部180内的动作流体的液面位于比介质流入部113形成的介质流入口靠下方。贮存部180内的动作流体也有当循环泵140被停止时越过循环泵140而流出的情况。在此情况下，冷凝器130或贮存部180内的动作流体的液面也位于比介质流入部113形成的介质流入口靠下方，所以动作介质不到达蒸发器110。因而，在蒸发器110中不发生循环泵140的停止下的动作介质的意外的蒸发。

由于在比介质流入口靠上方，介质流出部114形成动作介质流出的介质流出口，所以动作介质在蒸发器110内向上方流动。除了介质流出部114及介质流入部113以外，蒸发器110还具有气体流入部111及气体流出部112。气体流入部111位于气体流出部112的上方。因而，在蒸发器110内排气的流动成为朝下。即，蒸发器110内的排气的流动成为与朝上的动作介质的流动相反朝向。结果，气体流入口的附近的排气与介质流出口的附近的动作介质热交换。气体流出口的附近的排气与介质流入口的附近的动作介质热交换。

关于气体流入口的附近的排气与介质流出口的附近的动作介质之间的热交换，虽然介质流出口的附近的动作介质在从介质流入口到达介质流出口的附近为止已经与排气热交换而被升温，但气体流入口的附近的排气与动作介质不怎么进行热交换所以保持着较高的温度。因而，气体流入口的附近的排气与介质流出口的附近的动作介质之间的温度差成为足够大，能够以较高的效率进行在动作介质与排气之间的热交换。

关于气体流出口的附近的排气与介质流入口的附近的动作介质之间的热交换，虽然气体流出口的附近的排气在从气体流入口到达气体流出口的附近为止已经与动作介质热交换而被降温，但介质流入口的附近的动作介质与排气不怎么进行热交换所以为低温。因而，气体流出口的附近的排气与介质流入口的附近的动作介质之间的温度差也成为足够大，能够以较高的效率进行在动作介质与排气之间的热交换。

与排气热交换后的动作介质向膨胀机120及冷凝器130依次流入。起因于膨胀机120内的动作介质的膨胀的降温的结果，也有从膨胀机120向冷凝器130流动的动作介质成为气相及液相的二相的情况。在此情况下，动作流体的压力损失容易变大。但是，膨胀机120与冷凝器130同样配置在第2层，膨胀机与冷凝器之间的距离不会成为过长，所以从膨胀机120向冷凝器130供给的动作流体的压力损失不会成为过大。

膨胀机120与冷凝器130一起在第2层内被支承体160支承。因而，膨胀机120及冷凝器130在第2层内稳定地设置。由于冷凝器130被配置在膨胀机120的下方，所以在膨胀机120内的膨胀下降温及液化的动作介质能够从膨胀机120向冷凝器130顺畅地流下。

将冷凝器130在膨胀机120的下方支承的第2载置部162能够沿水平方向拉出。因而，作业者将第2载置部162沿水平方向拉出，能够不受膨胀机120妨碍而容易地接近（access）冷凝器130。结果，作业者能够有效率地进行对于冷凝器130的检查及修理。

由于被第2载置部162支承的冷凝器130及被第1载置部161支承的膨胀机120在铅直方向上排列，所以它们在水平方向上不需要过大的设置面积，能够有效地利用第2层内的空间。

关于冷凝器130内的动作介质的冷却，冷却泵部150具有经过主导引管170将海水向洗涤器SCB输送的主泵251，所以在主泵251将海水向洗涤器SCB供给的期间中，冷凝器130能够经过在主泵251的下游的第1分支部BF1从主导引管170分支的第1副导引管171、171A接受海水。在主泵251的上游的第2分支部BF2从主导引管170分支的第2副导引管172、172A中安装着副泵252，所以即使在主泵251的停止下，冷凝器130也能够从副泵252接受海水。由于并用主泵251及副泵252，所以降低了副泵252的磨损速度或损伤的风险。因而，作业者也可以不将副泵252以过高的频率检查或修理。结果，降低了副泵252的运行成本。

当主泵251停止时，副泵252将海水经过第2副导引管172、172A向冷凝器130送出，所以在没有进行SOx的除去时也能够使冷凝器130将动作介质冷却。因而，能够与洗涤器SCB的动作及停止无关地执行动作介质的冷却。

当不使用洗涤器SCB时，比主泵251小的输出的副泵252将被用于动作介质的冷却的海水送出，所以热能回收装置100、100A不会过度地消耗电力。因而，能够将热能回收装置100、100A以低成本运转。

由于洗涤器SCB配置在第1层，所以将主泵251设计为达成较高的扬水高度。另一方面，由于将副泵252专门用于海水向冷凝器130的供给，所以对于副泵252不要求主泵251那样高的扬水高度。因而，作为副泵252可以使用便宜的泵装置。

关于上述的实施方式，作为膨胀机120而使用螺旋膨胀机。但是，作为膨胀机120也可以使用离心式的膨胀机或涡旋式的膨胀机。

关于上述的实施方式，膨胀机120配置在第2层。但是，膨胀机120也可以配置在第1层。

关于上述的实施方式，第1层是在船舶的机舱中最上方的上层。但是，第1层也可以以适合于由船舶的设计确定的排气的排出路径的方式决定。因而，第1层也可以是上层以外的分层。

关于上述的实施方式，第2层是第1层的下方第一个分层。但是，第2层也可以是比第1层靠下方的其他分层。如果第1层的下方第一个分层较窄，则也可以利用更下方的分层作为第2层。

关于上述的实施方式，热能回收装置100、100A配置在船舶的机舱。但是，热能回收装置也可以配置在船舶的烟囱部。

关于上述的实施方式，作为用来将动作介质冷却的冷却水而使用海水。但是，在动作介质的冷却中也可以使用在船舶内循环的循环水作为冷却水。

关于上述的实施方式，膨胀机120及冷凝器130被支承体160支承。但是，膨胀机120及冷凝器130也可以安设在第2层的地面上。

关于上述的实施方式，冷凝器130、130A具有贮存部180、180A。但是，冷凝器也可以不具有贮存部。

此次公开的实施方式在全部的方面都是例示，而不应被理解为限制性的。本发明的范围不是由上述说明而是由权利要求书表示，意图包含与权利要求书均等的意义及范围内的全部的变更。

产业上的可利用性

上述实施方式的技术优选地用于各种各样的船舶。

附图标记说明

100、100A･････热能回收装置

110･･････････蒸发器

111･･････････气体流入部

112･･････････气体流出部

113･･････････介质流入部

114･･････････介质流出部

120･･････････膨胀机

130･･････････冷凝器

150･･････････冷却泵部

160･･････････支承体

161･･････････第1载置部

162･･････････第2载置部

163･･････････下框架（支承体）

164･･････････下支柱（支承体）

170･･････････主导引管

171、171A･････第1副导引管

172、172A･････第2副导引管

251･･････････主泵

252･･････････副泵

BF1･･････････第1分支部

BF2･･････････第2分支部

CMN･･････････烟囱

ENG･･････････内燃机

EXP･･････････排气管

SCB･･････････洗涤器

TBC･･････････涡轮增压器。

Claims (10)

1.一种热能回收装置，配置在被划分为多个分层的船舶的机舱或烟囱部，并且将从前述船舶的内燃机排出的排气的热能回收，其特征在于，

具备：

冷凝器，通过使在循环流路循环的动作介质与冷却水热交换，将前述动作介质冷却；

蒸发器，与排气管和前述循环流路连接，经过前述动作介质与前述排气之间的热交换使前述动作介质回收前述排气的前述热能，所述排气管在作为前述多个分层中的一个设置的第1层内延伸设置，以对前述排气进行导引；

膨胀机，配置在前述循环流路中的前述蒸发器的下游，被前述动作介质驱动；以及

冷却泵部，将前述冷却水向前述冷凝器扬升；

前述冷凝器配置在作为比前述第1层靠下方的分层设置的第2层。

2.如权利要求1所述的热能回收装置，其特征在于，

前述第2层是前述第1层的下方第一个分层。

3.如权利要求1或2所述的热能回收装置，其特征在于，

前述第1层是在前述多个分层中最上方的上层。

4.如权利要求1～3中任一项所述的热能回收装置，其特征在于，

前述膨胀机配置在前述第2层；

前述蒸发器包括介质流入部，所述介质流入部形成前述动作介质流入的介质流入口。

5.如权利要求4所述的热能回收装置，其特征在于，

前述蒸发器包括：

（i）介质流出部，在比前述介质流入口靠上方形成前述动作介质流出的介质流出口；

（ii）气体流入部，形成前述排气流入的气体流入口；以及

（iii）气体流出部，在前述气体流入口的下方形成前述排气流出的气体流出口。

6.如权利要求1～5中任一项所述的热能回收装置，其特征在于，

还具备支承体，所述支承体支承前述膨胀机和前述冷凝器；

前述膨胀机在前述支承体上配置在比前述冷凝器靠上方。

7.如权利要求6所述的热能回收装置，其特征在于，

前述支承体包括：

（i）第1载置部，载置着前述膨胀机；

（ii）第2载置部，在前述第1载置部的下方能够沿水平方向拉出而形成，并且载置着前述冷凝器；以及

（iii）支承部，支承前述第1载置部和前述第2载置部；

前述支承部包括导引部，所述导引部对被向前述水平方向拉出的前述第2载置部进行导引。

8.如权利要求1～7中任一项所述的热能回收装置，其特征在于，

还具备：

主导引管，对向洗涤器供给的海水进行导引，所述洗涤器从前述排气将硫氧化物除去；

第1副导引管，从前述主导引管在规定的第1分支部分支，并且将在前述主导引管流动的前述海水的一部分作为前述冷却水向前述冷凝器导引；以及

第2副导引管，在前述主导引管中的前述海水的流动方向上比前述第1分支部靠上游的第2分支部，从前述主导引管分支，并且将在前述主导引管流动的前述海水的一部分作为前述冷却水向前述冷凝器导引；

前述冷却泵部包括：主泵，在前述第1分支部与前述第2分支部之间安装在前述主导引管，并且将前述海水向前述主导引管及前述第1副导引管送出；以及副泵，配置在前述第2副导引管，并且以比前述主泵小的输出将前述海水送出；

前述副泵在前述主泵的停止下经过前述第2副导引管将前述海水向前述冷凝器送出。

9.如权利要求8所述的热能回收装置，其特征在于，

以从涡轮增压器到前述蒸发器的配管路径的长度比从前述蒸发器到前述洗涤器的配管路径的长度短的方式，将前述蒸发器安装在前述排气管，所述涡轮增压器利用前述排气的流动将增压空气向前述内燃机送入。

10.一种热能回收装置的设置方法，是向被划分为多个分层的船舶的机舱或烟囱部设置热能回收装置的方法，所述热能回收装置将从船舶的内燃机排出的排气的热能回收，该热能回收装置的设置方法的特征在于，

具备：

将前述热能回收装置的蒸发器与排气管和循环流路连接，所述排气管在作为前述多个分层中的一个设置的第1层内延伸设置，以对前述排气进行导引，在所述循环流路中动作介质循环；

将前述热能回收装置的膨胀机配置在前述循环流路中的前述蒸发器的下游；

将冷凝器配置在作为比前述第1层靠下方的分层设置的第2层，所述冷凝器通过使前述动作介质与冷却水热交换，将前述动作介质冷却；

将冷却泵部与前述冷凝器连接，所述冷却泵部将冷却水向前述冷凝器扬升。