JP5879177B2 - 原動機システム - Google Patents

Description

本発明は、原動機システムに関する。

従来より、原動機システムでは、過給機付き原動機の効率を向上させて原動機システムの燃費を向上させるために、過給器で加圧された吸入空気（圧縮空気）を冷却し、冷却後の圧縮空気を原動機に供給している。舶用原動機の場合、船外から取り込んだ海水等により上記気体の冷却が行われることが多く、冷却に利用された海水等は船外へと排出される。

一方、特許文献１では、車両用のエンジンに係る廃熱を熱源とする廃熱利用装置が開示されている。当該廃熱利用装置では、圧縮空気の熱を熱源とする熱交換器と、エンジンの冷却液の熱を熱源とするもう１つの熱交換器とが設けられる。

特開２００８−８２２４号公報

ところで、圧縮空気の冷却にはエネルギーが使用される。例えば、舶用原動機の場合、海水等を船外から取り込んで排出する装置を駆動するための燃料が必要となる。このため、原動機システムの燃費が低下してしまう。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、原動機システムの燃費を向上することを目的としている。

請求項１に記載の発明は、原動機システムであって、原動機、および、吸気を加圧して前記原動機に供給する過給機を備える過給機付き原動機と、前記過給機付き原動機の廃熱を回収する廃熱回収装置と、前記過給機による加圧前の吸気を冷却する吸気冷却装置とを備え、前記廃熱回収装置が、前記過給機付き原動機の廃熱を熱源として作動流体を加熱して気化する熱交換器と、前記熱交換器にて気化された前記作動流体を膨張させて機械的エネルギーを回収する膨張器と、前記膨張器にて膨張させた前記作動流体を凝縮して液化する凝縮器と、前記凝縮器にて液化された前記作動流体を前記熱交換器へと送出するポンプとを備え、前記吸気冷却装置が、気体状の作動流体を加圧する圧縮機と、前記圧縮機からの前記作動流体を凝縮して液化する凝縮器と、前記凝縮器にて液化された前記作動流体を膨張させて温度を低下させる膨張器と、前記膨張器からの前記作動流体により前記吸気を冷却しつつ前記作動流体を気化させる熱交換器とを備え、前記吸気冷却装置において、前記熱交換器からの前記作動流体が前記圧縮機に導かれ、前記吸気冷却装置の前記圧縮機が、前記廃熱回収装置の前記膨張器に機械的に接続され、前記廃熱回収装置の前記膨張器にて回収された機械的エネルギーにより駆動され、前記廃熱回収装置の前記作動流体と前記吸気冷却装置の前記作動流体とが同一の共通作動流体であり、前記廃熱回収装置の前記凝縮器と前記吸気冷却装置の前記凝縮器とが同一の共通凝縮器であり、前記原動機システムが、前記廃熱回収装置の前記膨張器から送出された前記共通作動流体と、前記吸気冷却装置の前記圧縮機から送出された前記共通作動流体とを合流させ、前記共通凝縮器へと導く合流部と、前記共通凝縮器からの前記共通作動流体を分岐させて前記廃熱回収装置の前記熱交換器および前記吸気冷却装置の前記膨張器へと導く分岐部とをさらに備える。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の原動機システムであって、前記廃熱回収装置の前記膨張器が、前記廃熱回収装置の前記熱交換器にて気化された前記作動流体により回転するタービンであり、前記機械的エネルギーが、前記タービンにて発生する回転力である。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の原動機システムであって、前記過給機付き原動機の他の廃熱を回収する他の廃熱回収装置をさらに備え、前記他の廃熱回収装置が、前記過給機付き原動機の前記他の廃熱を熱源として作動流体を加熱して気化する熱交換器と、前記熱交換器にて気化された前記作動流体を膨張させて機械的エネルギーを回収する膨張器と、前記膨張器にて膨張させた前記作動流体を凝縮して液化する凝縮器と、前記凝縮器にて液化された前記作動流体を前記熱交換器へと送出するポンプとを備え、前記吸気冷却装置の前記膨張器と前記熱交換器との間から分岐し、前記他の廃熱回収装置の前記凝縮器を経由し、前記吸気冷却装置の前記熱交換器と前記圧縮機との間に戻る分岐流路が設けられ、前記分岐流路を流れる前記共通作動流体により、前記他の廃熱回収装置の前記凝縮器における前記作動流体の凝縮が行われる。

請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の原動機システムであって、前記廃熱回収装置の前記熱交換器が、前記過給機にて加圧された吸気である加圧吸気を前記原動機へと導く流路に設けられ、前記廃熱回収装置の前記熱交換器において利用される前記熱源が、前記加圧吸気の廃熱である。

請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の原動機システムであって、前記廃熱回収装置の前記膨張器に機械的に接続され、前記廃熱回収装置の前記膨張器により回収された機械的エネルギーを電気に変換する発電機をさらに備える。

請求項６に記載の発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載の原動機システムであって、前記過給機付き原動機が、舶用原動機である。

本発明では、原動機システムの燃費を向上することができる。

第１の実施の形態に係る原動機システムの構成を示す図である。 原動機システム１のＴ−Ｓ線図である。 掃気温度と廃熱回収装置の回収動力および吸気冷却装置の使用動力との関係を示す図である。 第２の実施の形態に係る原動機システムの構成を示す図である。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る原動機システム１の構成を示す図である。原動機システム１は、船舶の主機システムとして利用される。原動機システム１は、舶用原動機である過給機付き原動機２を備え、過給機付き原動機２は、２ストロークエンジンである原動機３と、吸気を加圧して原動機３に供給するターボチャージャである過給機４とを備える。原動機システム１は、さらに、過給機４による加圧前の吸気を冷却する吸気冷却装置５と、過給機付き原動機２の廃熱を回収する廃熱回収装置６とを備える。

原動機３と過給機４とは、掃気路３１および排気路３２により接続される。過給機４は、タービン４１およびコンプレッサ４２を備え、タービン４１は、原動機３から排気路３２を介して送り込まれた排気により回転する。タービン４１の回転に利用された排気は、原動機システム１の外部に排出される。コンプレッサ４２は、タービン４１にて発生する回転力を利用して（すなわち、タービン４１の回転を動力として）、原動機システム１の外部から吸気路４３を介して取り込んだ吸気（空気）を加圧して圧縮する。コンプレッサ４２により加圧された吸気である加圧吸気（以下、「掃気」という。）は、掃気路３１上に設けられた熱交換器６２（いわゆる、インタークーラ）にて冷却された後、掃気路３１により原動機３へと導かれて供給される。このように、過給機４では、排気を利用して吸気を加圧し、掃気が生成される。

廃熱回収装置６は、作動流体が流れる配管６１と、熱交換器６２と、膨張器６３と、凝縮器６４と、ポンプ６５と、合流部６６と、分岐部６７とを備える。熱交換器６２、膨張器６３、合流部６６、凝縮器６４、ポンプ６５および分岐部６７は、配管６１によりこの順に接続される。作動流体としては、様々な流体が用いられてよく、本実施の形態では、Ｒ２４５ｆａのような代替フロン等の有機媒体が作動流体として用いられ、廃熱回収装置６において、いわゆる有機ランキンサイクル（ＯＲＣ：Organic Rankine Cycle）が行われる。

廃熱回収装置６の熱交換器６２は、上述のように掃気路３１において、掃気路３１内を流れる掃気の廃熱を熱源として作動流体を加熱して気化させる。膨張器６３は、熱交換器６２にて気化された作動流体を膨張させて機械的エネルギーを回収する。換言すれば、廃熱回収装置６は、過給機付き原動機２の掃気の廃熱を回収する廃熱回収装置である。本実施の形態では、膨張器６３として、熱交換器６２にて気化された作動流体により回転する蒸気タービンが利用される。

当該蒸気タービンの軸は吸気冷却装置５および発電機８１に機械的に接続されており、熱交換器６２から配管６１を介して送り込まれる作動流体の蒸気により蒸気タービンが駆動されることにより、吸気冷却装置５が駆動されるとともに発電機８１において発電が行われる。換言すれば、膨張器６３により回収された機械的エネルギーは、吸気冷却装置５の駆動に利用されるとともに、発電機８１により電気に変換される。

凝縮器６４は、膨張器６３にて膨張させた作動流体を凝縮して液化させる。ポンプ６５は、凝縮器６４にて液化された作動流体を加圧しつつ熱交換器６２へと送出する昇圧ポンプである。

吸気冷却装置５は、作動流体が流れる配管５１と、冷却器５８と、膨張器５３と、熱交換器５２と、圧縮機５５とを備える。以下の説明では、吸気冷却装置５の熱交換器５２および膨張器５３と、廃熱回収装置６の熱交換器６２および膨張器６３とを区別するために、吸気冷却装置５の熱交換器５２および膨張器５３を「吸気側熱交換器５２」および「吸気側膨張器５３」といい、廃熱回収装置６の熱交換器６２および膨張器６３を「掃気側熱交換器６２」および「掃気側膨張器６３」という。

吸気冷却装置５の冷却器５８、吸気側膨張器５３、吸気側熱交換器５２、圧縮機５５は、配管５１によりこの順に接続される。配管５１の両端は、上述の合流部６６および分岐部６７を介して廃熱回収装置６の配管６１に接続される。吸気冷却装置５は、合流部６６と、凝縮器６４と、ポンプ６５と、分岐部６７と、配管６１の合流部６６と分岐部６７との間の部位とを廃熱回収装置６と共有し、廃熱回収装置６の凝縮器６４およびポンプ６５が吸気冷却装置５の凝縮器およびポンプとしても利用される。吸気冷却装置５の作動流体は、廃熱回収装置６の作動流体と同一であり、本実施の形態では、Ｒ２４５ｆａのような代替フロン等の有機媒体が作動流体として用いられる。

換言すれば、廃熱回収装置６の作動流体と吸気冷却装置５の作動流体とは同一の共通作動流体であり、廃熱回収装置６の凝縮器と吸気冷却装置５の凝縮器とは同一の共通凝縮器である。また、廃熱回収装置６のポンプと吸気冷却装置５のポンプとは同一の共通ポンプであり、当該共通ポンプにより、凝縮器６４にて液化された作動流体が加圧されつつ廃熱回収装置６の掃気側熱交換器６２および吸気冷却装置５の吸気側膨張器５３へと送出される。

吸気冷却装置５の圧縮機５５は、吸気側熱交換器５２から導かれた気体状の作動流体を加圧する。圧縮機５５は、廃熱回収装置６の掃気側膨張器６３に機械的に接続され、掃気側膨張器６３にて回収された機械的エネルギーにより駆動される。具体的には、圧縮機５５は、掃気側膨張器６３である蒸気タービンの軸に機械的に接続され、当該蒸気タービンにて発生する上述の機械的エネルギーである回転力により駆動される。

圧縮機５５から送出された作動流体は、配管５１を介して合流部６６へと導かれ、合流部６６にて掃気側膨張器６３から送出された作動流体と合流する。圧縮機５５から送出された作動流体の圧力は、廃熱回収装置６の掃気側膨張器６３から送出された作動流体の圧力とほぼ同じである。合流部６６にて合流した作動流体は、配管６１により合流部６６から凝縮器６４へと導かれる。

凝縮器６４では、吸気冷却装置５の圧縮機５５からの作動流体、および、廃熱回収装置６の掃気側膨張器６３からの作動流体が凝縮されて液化される。凝縮器６４から送出された作動流体は、ポンプ６５により加圧され、分岐部６７により分岐されて、吸気冷却装置５の吸気側膨張器５３、および、廃熱回収装置６の掃気側熱交換器６２へと導かれる。分岐部６７から吸気冷却装置５の吸気側膨張器５３へと導かれる作動流体は、分岐部６７と吸気側膨張器５３との間に配置される冷却器５８により冷却される。

吸気側膨張器５３は、凝縮器６４にて液化された作動流体を膨張させて作動流体の温度を低下させる。本実施の形態では、吸気側膨張器５３として膨張弁が利用される。吸気側熱交換器５２は、過給機４へと吸気を導く流路である吸気路４３上に設けられる。吸気側熱交換器５２では、吸気側膨張器５３からの低温の作動流体により、吸気路４３内を流れる吸気を冷却する。吸気側熱交換器５２では、作動流体が気化し、上述のように、配管５１により圧縮機５５へと導かれる。

図２は、上述の原動機システム１のＴ−Ｓ線図である。図２の横軸は比エントロピを示し、縦軸は温度を示す。図２中の点９１１から点９１２，９１３，９１４，９１５を経由して点９１１に戻る線９１０は廃熱回収装置６に対応し、点９２１から点９２２，９１５，９１１，９２３，９２４を経由して点９２１に戻る線９２０は吸気冷却装置５に対応する。線９１０のうち点９１１〜９１３は掃気側熱交換器６２に対応し、点９１３〜９１４は掃気側膨張器６３に対応し、点９１４から点９１５を経由して点９１１に至る部位は凝縮器６４およびポンプ６５に対応する。また、線９２０のうち点９２１〜９２２は圧縮機５５に対応し、点９２２から点９１５，９１１を経由して点９２３に至る部位は凝縮器６４、ポンプ６５および冷却器５８に対応し、点９２３〜９２４は吸気側膨張器５３に対応し、点９２４から点９２１に至る部位は吸気側熱交換器５２に対応する。

原動機システム１では、上述のように、吸気冷却装置５により冷却された吸気が過給機４に供給される。これにより、原動機システム１の吸気量が増加するとともに原動機３の効率が向上し、原動機３の燃費を向上することができる。また、原動機システム１では、廃熱回収装置６により過給機付き原動機２の廃熱から機械的エネルギーが回収され、当該機械的エネルギーが吸気冷却装置５の駆動に利用される。このため、吸気冷却装置５の燃料消費量を低減することができる。その結果、原動機システム１の燃費を向上することができる。

上述のように、原動機システム１では、吸気冷却装置５の圧縮機５５が、廃熱回収装置６の掃気側膨張器６３に機械的に接続され、掃気側膨張器６３にて回収された機械的エネルギーにより駆動される。これにより、廃熱回収装置６により回収された機械的エネルギーを電気に変換して、当該電気により吸気冷却装置５を駆動する場合に比べ、変換によるエネルギーロスが生じないため、廃熱回収装置６による回収エネルギーを、吸気冷却装置５の駆動に効率良く利用することができる。また、掃気側膨張器６３が、掃気側熱交換器６２にて気化された作動流体により回転する蒸気タービンであるため、廃熱回収装置６において比較的大きい廃熱を容易に回収することができる。

さらに、原動機システム１は、廃熱回収装置６に機械的に接続される発電機８１をさらに備えるため、吸気冷却装置５の駆動に必要なエネルギーよりも大きい機械的エネルギーが廃熱回収装置６により回収される場合等、廃熱回収装置６により回収される機械的エネルギーのうち吸気冷却装置５の駆動に利用されないエネルギー（以下、「余剰エネルギー」という。）を電気に変換し、当該電気を原動機システム１が配置される船内の様々な用途に容易に利用することができる。すなわち、廃熱回収装置６により回収された機械的エネルギーの用途の選択の自由度を向上することができる。なお、発電機８１により余剰エネルギーから変換された電気は、そのまま使用されてもよく、蓄積されて必要に応じて使用されてもよい。

原動機システム１では、吸気冷却装置５の作動流体と廃熱回収装置６の作動流体とが同一の共通作動流体であり、吸気冷却装置５の凝縮器と廃熱回収装置６の凝縮器とが同一の共通凝縮器（すなわち、凝縮器６４）である。このため、原動機システム１の小型化を実現することができる。

図３は、原動機システム１における掃気温度と廃熱回収装置６により回収される動力、および、所定の掃気温度を実現するために吸気冷却装置５により使用される動力との関係を示す図である。図３の横軸は掃気温度を示し、縦軸は動力を示す。図３中の実線９３は、廃熱回収装置６による回収動力を示し、破線９４は、吸気冷却装置５による使用動力を示す。実線９３および破線９４は、吸気冷却装置５による冷却前の吸気温度が４５℃であり、凝縮器６４における作動流体の凝縮温度が３８℃であり、吸気側熱交換器５２における作動流体の蒸発温度が３８℃であるという条件にて行われたシミュレーション結果を示す。

図３から、掃気温度を４５℃未満とするためには、吸気冷却装置５により吸気を冷却する必要があることがわかる。また、吸気冷却装置５の使用動力を廃熱回収装置６の回収動力により全て賄うという条件下では、掃気温度は約７〜８℃まで低下させることができることがわかる。原動機システム１では、掃気温度を約７〜８℃よりも大きくする場合、廃熱回収装置６の回収動力が吸気冷却装置５の使用動力よりも大きいため、余剰の動力が生じる。当該余剰の動力は、発電機８１による発電に使用される。なお、掃気温度を約７〜８℃未満にする場合には、吸気冷却装置５を駆動するために、廃熱回収装置６の回収動力に他の動力を追加する必要がある。

ところで、掃気の廃熱を回収するシステムが設けられない舶用原動機システム（以下、「比較例の原動機システム」という。）では、掃気の冷却に使用された海水等は、廃熱を回収されることなく船外へ排出される。これに対し、本実施の形態に係る原動機システム１では、掃気の廃熱を回収して吸気冷却装置５の駆動に利用することができる。これにより、過給機付き原動機２の廃熱を効率良く利用することができ、原動機システム１の燃費を向上することができる。

図４は、第２の実施の形態に係る原動機システム１ａの構成を示す図である。原動機システム１ａでは、過給機付き原動機２の掃気の廃熱を回収する廃熱回収装置６に加えて、過給機付き原動機２の他の廃熱を回収する他の廃熱回収装置７をさらに備える。以下の説明では、２つの廃熱回収装置を容易に区別するために、廃熱回収装置６および廃熱回収装置７をそれぞれ「第１廃熱回収装置６」および「第２廃熱回収装置７」という。原動機システム１ａのその他の構成は、図１に示す原動機システム１とほぼ同様であり、以下の説明では同符号を付す。本実施の形態では、第２廃熱回収装置７は、過給機付き原動機２のジャケット水の廃熱を回収するが、ジャケット水以外の廃熱（例えば、過給機付き原動機２からの排気の廃熱）が第２廃熱回収装置７により回収されてもよい。

図４に示すように、第２廃熱回収装置７は、作動流体が流れる配管７１と、ジャケット熱交換器７２と、膨張器７３と、凝縮器７４と、ポンプ７５とを備える。ジャケット熱交換器７２、膨張器７３、凝縮器７４およびポンプ７５は、配管７１によりこの順に接続される。作動流体としては、様々な流体が用いられてよく、本実施の形態では、第１廃熱回収装置６と同様に、Ｒ２４５ｆａのような代替フロン等の有機媒体が作動流体として用いられ、第２廃熱回収装置７において、いわゆる有機ランキンサイクルが行われる。

第２廃熱回収装置７のジャケット熱交換器７２は、ジャケット水が流れる流路８３において、ジャケット水の廃熱を熱源として作動流体を加熱して気化させる。膨張器７３は、ジャケット熱交換器７２にて気化された作動流体を膨張させて機械的エネルギーを回収する。本実施の形態では、膨張器７３として、ジャケット熱交換器７２にて気化された作動流体により回転する蒸気タービンが利用される。当該蒸気タービンの軸は発電機８２に機械的に接続されており、ジャケット熱交換器７２から配管７１を介して送り込まれる作動流体の蒸気により蒸気タービンが駆動されることにより、発電機８２において発電が行われる。換言すれば、ジャケット熱交換器７２により回収された機械的エネルギーは、発電機８２により電気に変換される。凝縮器７４は、膨張器７３にて膨張させた作動流体を凝縮して液化させる。ポンプ７５は、凝縮器７４にて液化された作動流体を加圧しつつジャケット熱交換器７２へと送出する昇圧ポンプである。

原動機システム１ａでは、吸気冷却装置５の配管５１上に分岐部５７と合流部５６とが設けられ、分岐部５７と合流部５６とが、配管５１から分岐する分岐流路である分岐配管５９により接続される。分岐部５７は、吸気側膨張器５３と吸気側熱交換器５２との間に位置し、合流部５６は、吸気側熱交換器５２と圧縮機５５との間に位置する。分岐配管５９は、分岐部５７にて配管５１から分岐し、第２廃熱回収装置７の凝縮器７４を経由し、合流部５６にて配管５１へと戻る。

原動機システム１ａでは、吸気冷却装置５の吸気側膨張器５３により低温とされ、分岐部５７にて分岐された作動流体（すなわち、吸気冷却装置５および第１廃熱回収装置６の共通作動流体）が、分岐配管５９により第２廃熱回収装置７の凝縮器７４へと導かれる。凝縮器７４では、分岐配管５９を流れる低温の共通作動流体により、第２廃熱回収装置７の作動流体の凝縮が行われる。

このように、凝縮器７４において、外部環境（例えば、過給機付き原動機２が配置される主機室の気温）よりも低い温度にて作動流体の凝縮が行われることにより、第２廃熱回収装置７における廃熱の回収効率を向上することができる。また、吸気側熱交換器５２における吸気の冷却に使用されない余剰の冷熱エネルギーを、第２廃熱回収装置７において作動流体の凝縮に利用することにより、第１廃熱回収装置６により回収されたエネルギーを、より効率良く利用することができる。

以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。

上述の原動機システム１，１ａでは、廃熱回収装置６の掃気側膨張器６３として蒸気タービン以外のもの、例えば、スクリューエキスパンダー、ベーン式エキスパンダー、往復ピストン式エキスパンダーが利用されてもよい。第２廃熱回収装置７の膨張器７３も同様に、蒸気タービン以外の様々な膨張器が利用されてよい。吸気冷却装置５では、吸気側膨張器５３として膨張弁以外の様々な膨張器が利用されてよい。また、吸気側膨張器５３として蒸気タービンやエキスパンダーが利用され、吸気側膨張器５３においても機械的エネルギーの回収が行われてよい。

原動機システム１，１ａでは、廃熱回収装置６は必ずしも発電機８１に接続される必要はない。この場合、廃熱回収装置６により回収された機械的エネルギーのうち、吸気冷却装置５の駆動に使用されない余剰エネルギーは、例えば、圧縮空気として蓄積されて様々な用途に使用される。

原動機システム１，１ａでは、廃熱回収装置６により回収された機械的エネルギーが吸気冷却装置５の駆動に利用されるのであれば、当該機械的エネルギーの全てが、吸気冷却装置５の駆動に使用される必要はなく、吸気冷却装置５の駆動に必要な動力の全てを当該機械的エネルギーで賄う必要もない。本願の関連技術に係る原動機システムでは、吸気冷却装置５の圧縮機５５は、必ずしも、廃熱回収装置６の掃気側膨張器６３に機械的に接続される必要はない。例えば、掃気側膨張器６３に機械的に接続されて駆動される発電機８１により発電が行われ、発電機８１にて得られた電力により吸気冷却装置５が駆動されてもよい。

本願の関連技術に係る原動機システムでは、吸気冷却装置５と廃熱回収装置６とは、凝縮器６４、ポンプ６５および配管６１の一部を共有する必要はなく、両装置の作動流体も同一である必要はない。吸気冷却装置５は、廃熱回収装置６の凝縮器６４およびポンプ６５（すなわち、掃気側凝縮器および掃気側ポンプ）とは別の吸気側凝縮器および吸気側ポンプを配管５１上に備え、吸気冷却装置５では吸気側作動流体が使用され、廃熱回収装置６では吸気側作動流体とは別の掃気側作動流体が使用されてもよい。

原動機３は、２ストロークエンジンである必要はなく、４ストロークエンジンが原動機３として利用されてもよい。この場合も、上記実施の形態と同様に、過給機４にて加圧された吸気である加圧吸気（すなわち、給気）の廃熱が、廃熱回収装置６により機械的エネルギーとして回収され、当該機械的エネルギーが吸気冷却装置５の駆動に利用されることにより、原動機３に供給される空気の冷却に要する燃料を低減することができる。その結果、原動機システムの燃費を向上することができる。

廃熱回収装置６では、加圧吸気の廃熱が回収される必要はなく、加圧吸気以外の過給機付き原動機２の廃熱（例えば、過給機付き原動機２からの排気の廃熱）が回収されてもよい。すなわち、廃熱回収装置６の熱交換器６２は、過給機付き原動機２の様々な廃熱を熱源として作動流体を加熱して気化させる。

原動機システム１，１ａは、船舶の主機システム以外の様々な用途に使用されてよい。すなわち、過給機付き原動機２は、舶用原動機には限定されない。

上記実施形態および各変形例における構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わされてよい。

１，１ａ 原動機システム
２ 過給機付き原動機
３ 原動機
４ 過給機
５ 吸気冷却装置
６ （第１）廃熱回収装置
７ 第２廃熱回収装置
３１ 掃気路
５２ 吸気側熱交換器
５３ 吸気側膨張器
５５ 圧縮機
５６ 合流部
５７ 分岐部
５９ 分岐配管
６２ 掃気側熱交換器
６３ 掃気側膨張器
６４ 凝縮器
６５ ポンプ
７２ ジャケット熱交換器
７３ 膨張器
７４ 凝縮器
７５ ポンプ
８１，８２ 発電機

Claims (6)

1. 原動機システムであって、
   原動機、および、吸気を加圧して前記原動機に供給する過給機を備える過給機付き原動機と、
   前記過給機付き原動機の廃熱を回収する廃熱回収装置と、
   前記過給機による加圧前の吸気を冷却する吸気冷却装置と、
   を備え、
   前記廃熱回収装置が、
   前記過給機付き原動機の廃熱を熱源として作動流体を加熱して気化する熱交換器と、
   前記熱交換器にて気化された前記作動流体を膨張させて機械的エネルギーを回収する膨張器と、
   前記膨張器にて膨張させた前記作動流体を凝縮して液化する凝縮器と、
   前記凝縮器にて液化された前記作動流体を前記熱交換器へと送出するポンプと、
   を備え、
   前記吸気冷却装置が、
   気体状の作動流体を加圧する圧縮機と、
   前記圧縮機からの前記作動流体を凝縮して液化する凝縮器と、
   前記凝縮器にて液化された前記作動流体を膨張させて温度を低下させる膨張器と、
   前記膨張器からの前記作動流体により前記吸気を冷却しつつ前記作動流体を気化させる熱交換器と、
   を備え、
   前記吸気冷却装置において、前記熱交換器からの前記作動流体が前記圧縮機に導かれ、
   前記吸気冷却装置の前記圧縮機が、前記廃熱回収装置の前記膨張器に機械的に接続され、前記廃熱回収装置の前記膨張器にて回収された機械的エネルギーにより駆動され、
   前記廃熱回収装置の前記作動流体と前記吸気冷却装置の前記作動流体とが同一の共通作動流体であり、
   前記廃熱回収装置の前記凝縮器と前記吸気冷却装置の前記凝縮器とが同一の共通凝縮器であり、
   前記原動機システムが、
   前記廃熱回収装置の前記膨張器から送出された前記共通作動流体と、前記吸気冷却装置の前記圧縮機から送出された前記共通作動流体とを合流させ、前記共通凝縮器へと導く合流部と、
   前記共通凝縮器からの前記共通作動流体を分岐させて前記廃熱回収装置の前記熱交換器および前記吸気冷却装置の前記膨張器へと導く分岐部と、
   をさらに備えることを特徴とする原動機システム。
2. 請求項１に記載の原動機システムであって、
   前記廃熱回収装置の前記膨張器が、前記廃熱回収装置の前記熱交換器にて気化された前記作動流体により回転するタービンであり、
   前記機械的エネルギーが、前記タービンにて発生する回転力であることを特徴とする原動機システム。
3. 請求項１または２に記載の原動機システムであって、
   前記過給機付き原動機の他の廃熱を回収する他の廃熱回収装置をさらに備え、
   前記他の廃熱回収装置が、
   前記過給機付き原動機の前記他の廃熱を熱源として作動流体を加熱して気化する熱交換器と、
   前記熱交換器にて気化された前記作動流体を膨張させて機械的エネルギーを回収する膨張器と、
   前記膨張器にて膨張させた前記作動流体を凝縮して液化する凝縮器と、
   前記凝縮器にて液化された前記作動流体を前記熱交換器へと送出するポンプと、
   を備え、
   前記吸気冷却装置の前記膨張器と前記熱交換器との間から分岐し、前記他の廃熱回収装置の前記凝縮器を経由し、前記吸気冷却装置の前記熱交換器と前記圧縮機との間に戻る分岐流路が設けられ、前記分岐流路を流れる前記共通作動流体により、前記他の廃熱回収装置の前記凝縮器における前記作動流体の凝縮が行われることを特徴とする原動機システム。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の原動機システムであって、
   前記廃熱回収装置の前記熱交換器が、前記過給機にて加圧された吸気である加圧吸気を前記原動機へと導く流路に設けられ、
   前記廃熱回収装置の前記熱交換器において利用される前記熱源が、前記加圧吸気の廃熱であることを特徴とする原動機システム。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載の原動機システムであって、
   前記廃熱回収装置の前記膨張器に機械的に接続され、前記廃熱回収装置の前記膨張器により回収された機械的エネルギーを電気に変換する発電機をさらに備えることを特徴とする原動機システム。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載の原動機システムであって、
   前記過給機付き原動機が、舶用原動機であることを特徴とする原動機システム。

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