JP2019206932A - 熱エネルギー回収装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】過給空気に生じる圧力損失の増大を回避しながら過給空気から熱を回収することが可能な熱エネルギー回収装置を提供すること。【解決手段】熱エネルギー回収装置（１）であって、蒸発部（１０）と、蒸発部収容部（１８）と、冷却部（２０）と、冷却部収容部（２８）と、膨張機（３０）と、動力回収機（３２）と、凝縮器（３４）と、循環ポンプ（３６）と、を備え、蒸発部（１０）は、作動媒体伝熱管（１２）と、複数の蒸発部フィン（１４）と、を有し、冷却部（２０）は、冷却媒体伝熱管（２２）と、複数の冷却部フィン（２４）と、を有し、冷却部収容部（２８）は、蒸発部収容部（１８）に接続されており、幅方向についての蒸発部収容部（１８）の寸法と幅方向についての冷却部収容部（２８）の寸法とが互いに同じであり、各蒸発部フィン（１４）間の寸法と各冷却部フィン（２４）間の寸法とが互いに同じであること。【選択図】図１

Description

本発明は、熱エネルギー回収装置に関する。
従来、過給機からエンジンへ供給される過給空気の熱を回収する熱エネルギー回収装置が知られている。例えば、特許文献１には、作動媒体を介して過給空気の熱を回収する排熱回収装置（熱エネルギー回収装置）を含む船舶が開示されている。この船舶は、エンジンと、タービン及びコンプレッサーを有する過給機と、前記排熱回収装置と、ガスクーラと、を備えている。排熱回収装置は、過給空気と作動媒体とを熱交換させる加熱器と、加熱器において作動媒体が過給空気から受け取った熱エネルギーから動力を生成する膨張機と、この膨張機に接続された発電機と、を含んでいる。加熱器は、コンプレッサーとエンジンとを接続する給気ラインに設けられている。ガスクーラは、給気ラインのうち加熱器の下流側の部位に設けられており、加熱器から流出した過給空気を冷却する。
特開２０１５−２００１８１号公報
特許文献１に記載される船舶では、過給機からエンジンに供給される過給空気の熱が排熱回収装置によって有効に回収されるものの、給気ラインのうちガスクーラの上流側に加熱器が設けられているので、当該加熱器が設けられない場合に比べて過給空気に生じる圧力損失が大きくなる。
本発明の目的は、過給空気に生じる圧力損失の増大を回避しながら過給空気から熱を回収することが可能な熱エネルギー回収装置を提供することである。
前記の目的を達成するため、本発明に係る熱エネルギー回収装置は、過給機から吐出された過給空気をエンジンに供給するための給気ラインに設けられる蒸発部であって、前記過給空気と作動媒体とを熱交換させることによって前記作動媒体を蒸発させるものと、前記過給空気と前記蒸発部との熱的な接触が可能となるように前記蒸発部を収容する蒸発部収容部と、前記給気ラインのうち前記蒸発部の下流側の部位に設けられる冷却部であって、前記蒸発部を通過した過給空気と冷却媒体とを熱交換させることによって前記過給空気を冷却するものと、前記蒸発部を通過した過給空気と前記冷却部との熱的な接触が可能となるように前記冷却部を収容する冷却部収容部と、前記蒸発部から流出した作動媒体を膨張させる膨張機と、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、前記凝縮器から流出した作動媒体を前記蒸発部へ送る循環ポンプと、を備える。前記蒸発部は、前記作動媒体が流れる作動媒体伝熱管と、前記作動媒体伝熱管の長手方向に沿って互いに離間する状態で前記作動媒体伝熱管に設けられており、かつ、平板状に形成された複数の蒸発部フィンと、を有する。前記冷却部は、前記冷却媒体が流れる冷却媒体伝熱管と、前記冷却媒体伝熱管の長手方向に沿って互いに離間する状態で前記冷却媒体伝熱管に設けられており、かつ、平板状に形成された複数の冷却部フィンと、を有する。前記冷却部収容部は、当該冷却部収容部内と前記蒸発部収容部内とが互いに連通するように前記蒸発部収容部に接続されており、前記複数の蒸発部フィンが並ぶ方向である幅方向についての前記蒸発部収容部の寸法と前記幅方向についての前記冷却部収容部の寸法とが互いに同じであり、各蒸発部フィン間の寸法と各冷却部フィン間の寸法とが互いに同じである。
本熱エネルギー回収装置では、蒸発部収容部内と冷却部収容部内とが互いに連通しているとともに各収容部の幅方向についての寸法が同じであり、かつ、各蒸発部フィン間の寸法と各冷却部フィン間の寸法とが互いに同じであるので、過給空気が各収容部内を流れる際の抵抗が低減される。よって、エンジンに供給される過給空気に生じる圧力損失の増大の回避と過給空気の熱の有効な回収とが両立される。
この場合において、前記作動媒体伝熱管は、前記蒸発部収容部内で蛇行するように配置されていてもよい。また、各蒸発部フィンは、前記作動媒体伝熱管のうち前記過給空気の流れる方向について最も上流側に配置された管部から最も下流側に配置された管部に至るように延びるプレート状に形成されていてもよい。また、前記冷却媒体伝熱管は、前記冷却部収容部内で蛇行するように配置されていてもよい。また、各冷却部フィンは、前記冷却媒体伝熱管のうち前記過給空気の流れる方向について最も上流側に配置された管部から最も下流側に配置された管部に至るように延びるプレート状に形成されていてもよい。
この態様では、過給空気に生じる圧力損失がより低減される。
さらに、前記蒸発部フィンの数と前記冷却部フィンの数とが互いに同じであり、かつ、各蒸発部フィンと各冷却部フィンとはそれぞれ同一平面上に設けられていてもよい。
このようにすれば、過給空気に生じる圧力損失がさらに低減される。
また、前記熱エネルギー回収装置において、各蒸発部フィンと各冷却部フィンとのうち同一平面上に存在するもの同士を連結する連結部材をさらに備えていてもよい。この場合、各連結部材は、互いに隣接する蒸発部フィン間の空間から前記過給空気の流れ方向について前記空間の下流側に位置する前記冷却部フィン間の空間に向かう流路を当該流路に隣接する流路から遮断する形状を有し、かつ、熱的絶縁性を有する材料によって構成されていてもよい。
このようにすれば、各フィン間に形成される一の流路がその隣の流路から遮断されるので、過給空気に生じる圧力損失がさらに低減される。また、各連結部材は、熱的絶縁性を有する材料からなるので、冷却媒体の冷熱が冷却部フィン、連結部材及び蒸発部フィンを介して作動媒体伝熱管内を流れる作動媒体に伝わることによって当該作動媒体が冷却されること、つまり、動力回収機での動力回収量が低減することが抑制される。
また、前記蒸発部収容部及び前記冷却部収容部は、一体的に形成されていてもよい。
このようにすれば、２つの収容部同士を接続する作業が省略される。
また、前記熱エネルギー回収装置において、前記冷却媒体の流れを調整する調整部をさらに備えていてもよい。この場合、前記冷却媒体伝熱管は、前記冷却媒体の一部が流れる第１冷却管と、前記冷却媒体の残部が流れる第２冷却管と、を有してもよい。また前記複数の冷却部フィンは、前記第１冷却管に設けられた複数の第１冷却フィンと、前記第２冷却管に設けられた複数の第２冷却フィンと、を有してもよい。また前記調整部は、前記蒸発部における前記作動媒体と前記過給空気との熱交換が行われている間は、前記冷却媒体が前記第１冷却管にのみ流れる第１状態とし、前記蒸発部における前記作動媒体と前記過給空気との熱交換を停止させることを示す停止信号を受信したときに、前記第１状態から前記冷却媒体が前記第１冷却管及び前記第２冷却管の双方に流れる第２状態に切り換えてもよい。
この態様では、蒸発部における作動媒体と過給空気との熱交換が行われている間（定常運転時）は作動媒体伝熱管を流れる作動媒体と第１冷却管を流れる冷却媒体とで過給空気が有効に冷却され、前記熱交換の停止時（例えば循環ポンプの停止時）には、第１冷却管を流れる冷却媒体及び第２冷却管を流れる冷却媒体の双方で過給空気が有効に冷却される。
さらに、前記第２冷却管は、前記作動媒体伝熱管のうち前記過給空気の流れる方向について互いに隣接する管部間に配置されていてもよい。この場合、各第２冷却フィンは、各第１冷却フィンから離間しかつ各蒸発部フィンに接続されていてもよい。
このようにすれば、定常運転時における第１冷却管での過給空気の冷却中に冷却媒体の冷熱が第２冷却フィン及び蒸発部フィンを介して作動媒体伝熱管内を流れる作動媒体に伝わることによって当該作動媒体が冷却されること、つまり、動力回収機での動力回収量が低減することが抑制され、かつ、蒸発部フィンと第２冷却フィンとの製造が簡素化される。
また、本発明に係る熱エネルギー回収装置は、過給機から吐出された過給空気をエンジンに供給するための給気ラインに設けられる蒸発部であって、前記過給空気と作動媒体とを熱交換させることによって前記作動媒体を蒸発させるものと、前記過給空気と前記蒸発部との熱的な接触が可能となるように前記蒸発部を収容する蒸発部収容部と、前記給気ラインのうち前記蒸発部の下流側の部位に設けられる冷却部であって、前記蒸発部を通過した過給空気と冷却媒体とを熱交換させることによって前記過給空気を冷却するものと、前記蒸発部を通過した過給空気と前記冷却部との熱的な接触が可能となるように前記冷却部を収容する冷却部収容部と、前記蒸発部から流出した作動媒体を膨張させる膨張機と、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、前記凝縮器から流出した作動媒体を前記蒸発部へ送る循環ポンプと、前記冷却媒体の流れを調整する調整部と、を備えている。前記冷却部は、前記冷却媒体の一部が流れる第１冷却管と、前記冷却媒体の残部が流れる第２冷却管と、を有する。前記調整部は、前記蒸発部における前記作動媒体と前記過給空気との熱交換が行われている間は、前記冷却媒体が前記第１冷却管にのみ流れる第１状態とし、前記蒸発部における前記作動媒体と前記過給空気との熱交換を停止させることを示す停止信号を受信したときに、前記第１状態から前記冷却媒体が前記第１冷却管及び前記第２冷却管の双方に流れる第２状態に切り換える。
以上のように、本発明によれば、過給空気に生じる圧力損失の増大を回避しながら過給空気から熱を回収することが可能な熱エネルギー回収装置を提供することができる。
本発明の第１実施形態の熱エネルギー回収装置の構成を概略的に示す図である。 第１実施形態の熱エネルギー回収装置の蒸発部及び冷却部の変形例を概略的に示す図である。 第１実施形態の熱エネルギー回収装置の蒸発部及び冷却部の変形例を概略的に示す図である。 本発明の第２実施形態の熱エネルギー回収装置の構成を概略的に示す図である。 調整部の制御内容を示すフローチャートである。 第２実施形態の熱エネルギー回収装置の蒸発部及び冷却部の変形例を概略的に示す図である。 図６に示される蒸発部及び冷却部の断面の例を示す図である。
本発明の好ましい実施形態について、以下、図面を参照しながら説明する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態の熱エネルギー回収装置１について、図１を参照しながら説明する。この熱エネルギー回収装置１は、エンジン２に供給される過給空気から熱を回収することによって動力を生成する装置である。本実施形態では、熱エネルギー回収装置１は、エンジン２及び過給機３を有する船舶に搭載されている。過給機３は、エンジン２から排出された排ガスによって駆動されるタービン４と、タービン４に接続されておりエンジン２に供給するための過給空気を吐出するコンプレッサー５と、を有する。コンプレッサー５から吐出された過給空気は、コンプレッサー５とエンジン２とを接続する給気ラインＬ１を通じてエンジン２に供給される。エンジン２から排出された排ガスは、エンジン２とタービン４とを接続する排気ラインＬ２を通じてタービン４に供給される。
図１に示されるように、熱エネルギー回収装置１は、蒸発部１０と、蒸発部収容部１８と、冷却部２０と、冷却部収容部２８と、膨張機３０と、動力回収機３２と、凝縮器３４と、循環ポンプ３６と、循環流路３８と、を備えている。循環流路３８は、蒸発部１０、膨張機３０、凝縮器３４及び循環ポンプ３６をこの順に接続している。
蒸発部１０は、給気ラインＬ１に設けられている。蒸発部１０は、コンプレッサー５から吐出された過給空気と作動媒体（Ｒ２４５ｆａ等）とを熱交換させることによって作動媒体を蒸発させる。蒸発部１０の詳細については後述する。
蒸発部収容部１８は、過給空気と蒸発部１０との熱的な接触が可能となるように蒸発部１０を収容する。具体的に、蒸発部収容部１８内は、過給空気の流路を構成する。
膨張機３０は、循環流路３８のうち蒸発部１０の下流側の部位に設けられている。膨張機３０は、蒸発部１０から流出した気相の作動媒体を膨張させる。本実施形態では、膨張機３０として、気相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膨張機が用いられている。
動力回収機３２は、膨張機３０に接続されている。動力回収機３２は、膨張機３０の駆動に伴って回転することにより作動媒体から動力を回収する。本実施形態では、動力回収機３２として発電機が用いられている。なお、動力回収機３２として、圧縮機等が用いられてもよい。
凝縮器３４は、循環流路３８のうち膨張機３０の下流側の部位に設けられている。凝縮器３４は、膨張機３０から流出した作動媒体と冷却媒体（海水等）とを熱交換させることによって作動媒体を凝縮させる。
循環ポンプ３６は、循環流路３８のうち凝縮器３４の下流側の部位（凝縮器３４と蒸発部１０との間の部位）に設けられている。循環ポンプ３６は、凝縮器３４から流出した液相の作動媒体を蒸発部１０に送る。
ここで、蒸発部１０について詳述する。蒸発部１０は、作動媒体が流れる作動媒体伝熱管１２と、作動媒体伝熱管１２に設けられた複数の蒸発部フィン１４と、を有している。
作動媒体伝熱管１２は、蒸発部収容部１８内で蛇行するように配置されている。具体的に、作動媒体伝熱管１２は、それぞれが直線状に延びる形状を有する複数の管部と、各管部の端部同士を接続する湾曲部と、を有しており、各管部が当該管部の軸方向と直交する方向（過給空気の流れる方向）に沿って並ぶように蒸発部収容部１８内に配置されている。
各蒸発部フィン１４は、平板状に形成されている。各蒸発部フィン１４は、作動媒体伝熱管１２の管部の長手方向に沿って互いに離間する状態で当該管部に設けられている。具体的に、各蒸発部フィン１４は、互いに隣接する蒸発部フィン１４間の寸法Ｐ１が等しくなるように管部に設けられている。本実施形態では、各蒸発部フィン１４は、作動媒体伝熱管１２のうち過給空気の流れる方向（管部の軸方向と直交する方向）について最も上流側に配置された管部１２ｕから最も下流側に配置された管部１２ｄに至るように延びるプレート状に形成されている。
冷却部２０は、給気ラインＬ１のうち蒸発部１０の下流側の部位に設けられている。冷却部２０は、蒸発部１０を通過した過給空気と冷却媒体（海水等）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、冷却部２０は、冷却媒体が流れる冷却媒体伝熱管２２と、冷却媒体伝熱管２２の設けられた複数の冷却部フィン２４と、を有している。
冷却部収容部２８は、過給空気と冷却部２０との熱的な接触が可能となるように冷却部２０を収容する。具体的に、冷却部収容部２８内は、過給空気の流路を構成する。冷却部収容部２８は、当該冷却部収容部２８内と蒸発部収容部１８内とが互いに連通するように蒸発部収容部１８に接続されている。本実施形態では、蒸発部収容部１８と冷却部収容部２８とは、フランジにより接続されている。また、幅方向（複数の蒸発部フィン１４が並ぶ方向）についての蒸発部収容部１８の寸法と幅方向についての冷却部収容部２８の寸法とは、互いに同じである。
冷却媒体伝熱管２２は、冷却部収容部２８内で蛇行するように配置されている。具体的に、冷却媒体伝熱管２２は、それぞれが直線状に延びる形状を有する複数の管部と、各管部の端部同士を接続する湾曲部と、を有しており、各管部が当該管部の軸方向と直交する方向（過給空気の流れる方向）に沿って並ぶように冷却部収容部２８内に配置されている。この冷却媒体伝熱管２２には、当該冷却媒体伝熱管２２に接続された冷却媒体供給流路に設けられた冷却媒体ポンプ２３によって冷却媒体が供給される。
各冷却部フィン２４は、平板状に形成されている。各冷却部フィン２４は、冷却媒体伝熱管２２の管部の長手方向に沿って互いに離間する状態で当該管部に設けられている。具体的に、各冷却部フィン２４は、互いに隣接する冷却部フィン２４間の寸法Ｐ２が各蒸発部フィン１４間の寸法Ｐ１と等しくなるように管部に設けられている。本実施形態では、各冷却部フィン２４は、冷却媒体伝熱管２２のうち過給空気の流れる方向（管部の軸方向と直交する方向）について最も上流側に配置された管部２２ｕから最も下流側に配置された管部２２ｄに至るように延びるプレート状に形成されている。また、各冷却部フィン２４は、各蒸発部フィン１４と同一平面上に位置するように配置されている。冷却部フィン２４の数は、蒸発部フィン１４の数と同じに設定されている。
以上に説明したように、本実施形態の熱エネルギー回収装置１では、蒸発部収容部１８内と冷却部収容部２８内とが互いに連通しているとともに各収容部１８，２８の幅方向についての寸法が同じであり、かつ、各蒸発部フィン１４間の寸法Ｐ１と各冷却部フィン２４間の寸法Ｐ２とが互いに同じであるので、過給空気が各収容部１８，２８内を流れる際の抵抗が低減される。よって、エンジン２に供給される過給空気に生じる圧力損失の増大の回避と過給空気の熱の有効な回収とが両立される。
また、各蒸発部フィン１４及び各冷却部フィン２４は、それぞれプレート状に形成されているので、過給空気に生じる圧力損失がより低減される。
さらに、各蒸発部フィン１４と各冷却部フィン２４とはそれぞれ同一平面上に設けられているので、過給空気に生じる圧力損失がさらに低減される。
なお、図２に示されるように、熱エネルギー回収装置１は、複数の連結部材１５をさらに有していてもよい。各連結部材１５は、各蒸発部フィン１４と各冷却部フィン２４とのうち同一平面上に存在するもの同士を連結する。各連結部材１５は、互いに隣接する蒸発部フィン１４間の空間から過給空気の流れ方向について前記空間の下流側に位置する冷却部フィン２４間の空間に向かう流路を当該流路に隣接する流路から遮断する形状を有し、かつ、熱的絶縁性を有する材料（セラミック等）からなる。この態様では、各フィン１４，２４間に形成される一の流路がその隣の流路から遮断されるので、過給空気に生じる圧力損失がさらに低減される。また、各連結部材１５は、熱的絶縁性を有する材料からなるので、冷却媒体伝熱管２２内を流れる冷却媒体の冷熱が冷却部フィン２４、連結部材１５及び蒸発部フィン１４を介して作動媒体伝熱管１２内を流れる作動媒体に伝わることによって当該作動媒体が冷却されること、つまり、動力回収機３２での動力回収量が低減することが抑制される。
あるいは、図３に示されるように、各蒸発部フィン１４及び各冷却部フィン２４は、プレート状ではなく、当該フィン１４，２４が設けられている管部に隣接する管部に設けられているフィン１４，２４から離間する形状であってもよい。
また、図２及び図３に示されるように、蒸発部収容部１８及び冷却部収容部２８は、一体的に（単一の筐体として）形成されてもよい。この態様では、２つの収容部１８，２８同士を接続する作業が省略される。
（第２実施形態）
次に、図４及び図５を参照しながら、本発明の第２実施形態の熱エネルギー回収装置１について説明する。なお、第２実施形態では、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明を行い、第１実施形態と同じ構造、作用及び効果の説明は省略する。
本実施形態では、冷却媒体伝熱管２２が２つの流路を有しており、各流路を流れる冷却媒体の流量を調整可能となっている。具体的に、冷却媒体伝熱管２２は、冷却媒体の一部が流れる第１冷却管２２ａと、冷却媒体の残部が流れる第２冷却管２２ｂと、を有している。第１冷却管２２ａには、当該第１冷却管２２ａに接続された第１冷却媒体供給流路に設けられた第１ポンプ２３ａによって冷却媒体が供給される。第２冷却管２２ｂには、当該第２冷却管２２ｂに接続された第２冷却媒体供給流路に設けられた第２ポンプ２３ｂによって冷却媒体が供給される。
また、各冷却部フィン２４は、第１冷却管２２ａに設けられた第１冷却フィン２４ａと、第２冷却管２２ｂに設けられた第２冷却フィン２４ｂと、を有している。各第２冷却フィン２４ｂは、各第１冷却フィン２４ａから離間しかつ各蒸発部フィン１４に接続されている。
そして、本実施形態の熱エネルギー回収装置１は、各冷却管２２ａ，２２ｂを流れる冷却媒体の流れを調整する調整部４０をさらに備えている。調整部４０は、蒸発部１０における作動媒体と過給空気との熱交換が行われている間（定常運転時）は、冷却媒体が第１冷却管２２ａにのみ流れる第１状態とし、蒸発部１０における作動媒体と過給空気との熱交換を停止させることを示す停止信号（例えば循環ポンプ３６を停止させる信号）を受信したときに、前記第１状態から冷却媒体が第１冷却管２２ａ及び第２冷却管２２ｂの双方に流れる第２状態に切り換える。本実施形態では、調整部４０は、定常運転時には第１ポンプ２３ａのみを駆動し（第２ポンプ２３ｂを停止し）、前記停止信号を受けたときに第２ポンプ２３ｂを駆動する。
以下、調整部４０による制御内容を、図５を参照しながら説明する。
まず、調整部４０は、エンジン２が駆動中か否かを判断する（ステップＳＴ１１）。この結果、エンジン２が駆動中でない場合、再度エンジン２が駆動中か否かを判断し、エンジン２が駆動中である場合、循環ポンプ３６、第１ポンプ２３ａ及び第２ポンプ２３ｂを駆動する（ステップＳＴ１２）。これにより、作動媒体及び冷却媒体による過給空気の冷却が開始されるとともに、動力回収機３２での動力の回収が開始される。
次に、調整部４０は、定常運転状態になったか否か（例えば、動力回収機３２での動力の回収量が安定したか否か）を判断する（ステップＳＴ１３）。その結果、定常運転状態になっていなければ、再度ステップＳＴ１１に戻る一方、定常運転状態になっていれば、調整部４０は、第２ポンプ２３ｂを停止する（第１状態とする）（ステップＳＴ１３）。これにより、作動媒体伝熱管１２を流れる作動媒体及び第１冷却管２２ａを流れる冷却媒体のみによって過給空気が冷却される。なお、蒸発部１０において過給空気が十分に冷却されるので、第２ポンプ２３ｂを停止してもエンジン２に供給される過給空気の温度は十分に低下する。
その後、調整部４０は、停止信号を受信したか否かを判断する（ステップＳＴ１５）。その結果、停止信号を受信していない場合、再度停止信号を受信したか否かを判断する一方、停止信号を受信した場合、循環ポンプ３６を停止するとともに第２ポンプ２３ｂを駆動する（第２状態に切り替える）（ステップＳＴ１６）。これにより、第１冷却管２２ａを流れる冷却媒体及び第２冷却管２２ｂを流れる冷却媒体のみによって過給空気が冷却される。
以上のように、本実施形態の熱エネルギー回収装置１では、蒸発部１０における作動媒体と過給空気との熱交換が行われている間（定常運転時）は作動媒体伝熱管１２を流れる作動媒体と第１冷却管２２ａを流れる冷却媒体とで過給空気が有効に冷却され、前記熱交換の停止時（例えば循環ポンプの停止時）には、第１冷却管２２ａを流れる冷却媒体及び第２冷却管２２ｂを流れる冷却媒体の双方で過給空気が有効に冷却される。
また、各第２冷却フィン２４ｂは、各第１冷却フィン２４ａから離間しかつ各蒸発部フィン１４に接続されているので、定常運転時における第１冷却管２２ａでの過給空気の冷却中に冷却媒体の冷熱が第２冷却フィン２４ｂ及び蒸発部フィン１４を介して作動媒体伝熱管１２内を流れる作動媒体に伝わることによって当該作動媒体が冷却されること、つまり、動力回収機３２での動力回収量が低減することが抑制され、かつ、蒸発部フィン１４と第２冷却フィン２４ｂとの製造が簡素化される。
なお、図６及び図７に示されるように、第２冷却管２２ｂは、作動媒体伝熱管１２の各管部間に組み込まれてもよい。この場合、蒸発部フィン１４の一部が第２冷却フィン２４ｂを構成する。なお、図７は、作動媒体伝熱管１２と第２冷却管２２ｂの配置の一例を示している。
また、図６に示されるように、第２冷却管２２ｂは、第１冷却管２２ａから分岐していてもよい。この場合、調整部４０は、第２冷却管２２ｂに設けられた開閉弁Ｖの開閉を切り替えることによって前記第１状態と前記第２状態とを切り替える。
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、蒸発部フィン１４の数と冷却部フィン２４の数とは、互いに異なっていてもよい。
また、実２施形態において、第２冷却フィン２４ｂは、蒸発部フィン１４から離間しかつ第１冷却フィン２４ａに接続されていてもよい。
１ 熱エネルギー回収装置
２ エンジン
３ 過給機
４ タービン
５ コンプレッサー
１０ 蒸発部
１２ 作動媒体伝熱管
１２ｕ 管部
１２ｄ 管部
１４ 蒸発部フィン
１８ 蒸発部収容部
２０ 冷却部
２２ 冷却媒体伝熱管
２２ａ 第１冷却管
２２ｂ 第２冷却管
２２ｕ 管部
２２ｄ 管部
２４ 冷却部フィン
２４ａ 第１冷却フィン
２４ｂ 第２冷却フィン
２８ 冷却部収容部
３０ 膨張機
３２ 動力回収機
３４ 凝縮器
３６ 循環ポンプ
３８ 循環流路
４０ 調整部

Claims (8)

  1. 過給機から吐出された過給空気をエンジンに供給するための給気ラインに設けられる蒸発部であって、前記過給空気と作動媒体とを熱交換させることによって前記作動媒体を蒸発させるものと、
    前記過給空気と前記蒸発部との熱的な接触が可能となるように前記蒸発部を収容する蒸発部収容部と、
    前記給気ラインのうち前記蒸発部の下流側の部位に設けられる冷却部であって、前記蒸発部を通過した過給空気と冷却媒体とを熱交換させることによって前記過給空気を冷却するものと、
    前記蒸発部を通過した過給空気と前記冷却部との熱的な接触が可能となるように前記冷却部を収容する冷却部収容部と、
    前記蒸発部から流出した作動媒体を膨張させる膨張機と、
    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、
    前記凝縮器から流出した作動媒体を前記蒸発部へ送る循環ポンプと、を備え、
    前記蒸発部は、
    前記作動媒体が流れる作動媒体伝熱管と、
    前記作動媒体伝熱管の長手方向に沿って互いに離間する状態で前記作動媒体伝熱管に設けられており、かつ、平板状に形成された複数の蒸発部フィンと、を有し、
    前記冷却部は、
    前記冷却媒体が流れる冷却媒体伝熱管と、
    前記冷却媒体伝熱管の長手方向に沿って互いに離間する状態で前記冷却媒体伝熱管に設けられており、かつ、平板状に形成された複数の冷却部フィンと、を有し、
    前記冷却部収容部は、当該冷却部収容部内と前記蒸発部収容部内とが互いに連通するように前記蒸発部収容部に接続されており、
    前記複数の蒸発部フィンが並ぶ方向である幅方向についての前記蒸発部収容部の寸法と前記幅方向についての前記冷却部収容部の寸法とが互いに同じであり、
    各蒸発部フィン間の寸法と各冷却部フィン間の寸法とが互いに同じである、熱エネルギー回収装置。
  2. 請求項１に記載の熱エネルギー回収装置において、
    前記作動媒体伝熱管は、前記蒸発部収容部内で蛇行するように配置されており、
    各蒸発部フィンは、前記作動媒体伝熱管のうち前記過給空気の流れる方向について最も上流側に配置された管部から最も下流側に配置された管部に至るように延びるプレート状に形成されており、
    前記冷却媒体伝熱管は、前記冷却部収容部内で蛇行するように配置されており、
    各冷却部フィンは、前記冷却媒体伝熱管のうち前記過給空気の流れる方向について最も上流側に配置された管部から最も下流側に配置された管部に至るように延びるプレート状に形成されている、熱エネルギー回収装置。
  3. 請求項２に記載の熱エネルギー回収装置において、
    前記蒸発部フィンの数と前記冷却部フィンの数とが互いに同じであり、かつ、各蒸発部フィンと各冷却部フィンとはそれぞれ同一平面上に設けられている、熱エネルギー回収装置。
  4. 請求項３に記載の熱エネルギー回収装置において、
    各蒸発部フィンと各冷却部フィンとのうち同一平面上に存在するもの同士を連結する連結部材をさらに備え、
    各連結部材は、互いに隣接する蒸発部フィン間の空間から前記過給空気の流れ方向について前記空間の下流側に位置する前記冷却部フィン間の空間に向かう流路を当該流路に隣接する流路から遮断する形状を有し、かつ、熱的絶縁性を有する材料からなる、熱エネルギー回収装置。
  5. 請求項１ないし４のいずれかに記載の熱エネルギー回収装置において、
    前記蒸発部収容部及び前記冷却部収容部は、一体的に形成されている、熱エネルギー回収装置。
  6. 請求項２ないし４のいずれかに記載の熱エネルギー回収装置において、
    前記冷却媒体の流れを調整する調整部をさらに備え、
    前記冷却媒体伝熱管は、
    前記冷却媒体の一部が流れる第１冷却管と、
    前記冷却媒体の残部が流れる第２冷却管と、を有し、
    前記複数の冷却部フィンは、
    前記第１冷却管に設けられた複数の第１冷却フィンと、
    前記第２冷却管に設けられた複数の第２冷却フィンと、を有し、
    前記調整部は、前記蒸発部における前記作動媒体と前記過給空気との熱交換が行われている間は、前記冷却媒体が前記第１冷却管にのみ流れる第１状態とし、前記蒸発部における前記作動媒体と前記過給空気との熱交換を停止させることを示す停止信号を受信したときに、前記第１状態から前記冷却媒体が前記第１冷却管及び前記第２冷却管の双方に流れる第２状態に切り換える、熱エネルギー回収装置。
  7. 請求項６に記載の熱エネルギー回収装置において、
    前記第２冷却管は、前記作動媒体伝熱管のうち前記過給空気の流れる方向について互いに隣接する管部間に配置されており、
    各第２冷却フィンは、各第１冷却フィンから離間しかつ各蒸発部フィンに接続されている、熱エネルギー回収装置。
  8. 過給機から吐出された過給空気をエンジンに供給するための給気ラインに設けられる蒸発部であって、前記過給空気と作動媒体とを熱交換させることによって前記作動媒体を蒸発させるものと、
    前記過給空気と前記蒸発部との熱的な接触が可能となるように前記蒸発部を収容する蒸発部収容部と、
    前記給気ラインのうち前記蒸発部の下流側の部位に設けられる冷却部であって、前記蒸発部を通過した過給空気と冷却媒体とを熱交換させることによって前記過給空気を冷却するものと、
    前記蒸発部を通過した過給空気と前記冷却部との熱的な接触が可能となるように前記冷却部を収容する冷却部収容部と、
    前記蒸発部から流出した作動媒体を膨張させる膨張機と、
    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、
    前記凝縮器から流出した作動媒体を前記蒸発部へ送る循環ポンプと、
    前記冷却媒体の流れを調整する調整部と、を備え、
    前記冷却部は、
    前記冷却媒体の一部が流れる第１冷却管と、
    前記冷却媒体の残部が流れる第２冷却管と、を有し、
    前記調整部は、前記蒸発部における前記作動媒体と前記過給空気との熱交換が行われている間は、前記冷却媒体が前記第１冷却管にのみ流れる第１状態とし、前記蒸発部における前記作動媒体と前記過給空気との熱交換を停止させることを示す停止信号を受信したときに、前記第１状態から前記冷却媒体が前記第１冷却管及び前記第２冷却管の双方に流れる第２状態に切り換える、熱エネルギー回収装置。
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