JPWO2013179656A1

JPWO2013179656A1 - 原動機システム及びこれを備えた船舶

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Publication number: JPWO2013179656A1
Application number: JP2014518283A
Authority: JP
Inventors: 正憲東田; 貴士久保
Original assignee: Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 2012-05-28
Filing date: 2013-05-28
Publication date: 2016-01-18
Anticipated expiration: 2033-05-28
Also published as: CN104302544B; JP5802332B2; KR101650471B1; KR20150021962A; CN104302544A; WO2013179656A1

Abstract

排ガスを利用して燃料ポンプを駆動する原動機システムであって、原動機の負荷が変動しても燃料ポンプが安定して燃料を供給することができる原動機システムを提供する。本発明に係る原動機システム（１００）は、作動油によって駆動される燃料ポンプ（１４）を有する原動機（１０）と、作動油を上昇する作動油昇圧用ポンプ（３０）と、作動油昇圧用ポンプ（３０）と並列又は直列に配置され、作動油を昇圧する補助作動油昇圧用ポンプ（６０）と、排ガスによって駆動され、作動油昇圧用ポンプ（３０）を駆動するパワータービン（５０）と、補助作動油昇圧用ポンプ（６０）を駆動する補助電動モータ（７０）と、燃料ポンプ（１４）に供給される作動油の圧力を取得し、取得した作動油の圧力が予め設定された所定圧力となるように補助電動モータ（７０）の出力を制御する制御装置（８０）と、を備えている。

Description

本発明は、排ガスを利用して燃料ポンプを駆動する原動機システムに関する。

船舶等に搭載される原動機には燃料ポンプが設けられている。この燃料ポンプを原動機から排出される排ガスを利用して駆動することができれば効率的である。燃料ポンプを排ガスで直接駆動することは難しいが、作動油昇圧用ポンプにパワータービンを連結し、排ガスでこの作動油昇圧用ポンプを駆動し、作動油昇圧用ポンプで昇圧した作動油で燃料ポンプを作動させることは可能である。

特許文献１の図３には、作動油昇圧用ポンプ（６０）をクランク軸（５０）の回転動力よって駆動し、さらにパワータービンと電動モータからなる補助動力装置（３３０）によっても作動油昇圧用ポンプ（６０）を駆動する原動機システム（３００）が開示されている。そして、このパワータービンは、原動機（１０）から排出された排ガスを利用して回転駆動されている。

特開２０１２−３５７９７号公報

特許文献１に記載の原動機システムでは、パワータービンは原動機から排出される排ガスの量（すなわち原動機の負荷）によって出力が変動するものの、そのことで燃料の供給が不安定になることはない。これは、特許文献１に記載の原動機システムでは、作動油昇圧用ポンプは主にクランクシャフトの回転動力によって駆動され、パワータービンはあくまでも補助的な役割を果たすに過ぎないからである。

一方で、特許文献１に記載の原動機システムよりも単純な構成が求められる場合がある。例えばクランクシャフトの回転動力を用いずに、パワータービンのみで作動油昇圧用ポンプを駆動させれば、全体を単純な構成とすることができる。ただし、この場合にはパワータービンが主な動力源となるため、原動機の負荷が変動するのに伴って作動油昇圧用ポンプを安定して駆動することができず、その結果、燃料ポンプが安定して燃料を供給できないおそれがある。

本発明は上記のような課題を解決するためになされたものであって、排ガスを利用して燃料ポンプを駆動する原動機システムであって、原動機の負荷が変動しても燃料ポンプが安定して燃料を供給することができる原動機システムを提供することを目的とする。

本発明のある実施形態に係る原動機システムは、作動油によって駆動される燃料ポンプを有する原動機と、前記作動油を昇圧する作動油昇圧用ポンプと、前記作動油昇圧用ポンプと並列又は直列に配置され、前記作動油を昇圧する補助作動油昇圧用ポンプと、前記原動機に圧縮空気を供給する過給機と、前記原動機から排出された排ガスを前記過給機に供給する排気通路と、前記排気通路から分岐する分岐通路と、前記分岐通路を通って供給される排ガスによって駆動され、前記作動油昇圧用ポンプを駆動するパワータービンと、前記補助作動油昇圧用ポンプを駆動する補助電動モータと、前記燃料ポンプに供給される作動油の圧力を取得し、取得した前記作動油の圧力が予め設定された所定圧力となるように前記補助電動モータの出力を制御する制御装置と、を備えている。

かかる構成によれば、原動機の出力の変動に伴って作動油昇圧用ポンプの作動油を昇圧する能力が変動したとしても、補助電動モータの出力を制御することにより、燃料ポンプに供給される作動油の圧力を予め設定された所定圧力とすることができる。よって、原動機の負荷が変動しても燃料ポンプが安定して燃料を供給することができる。

また、上記の原動機システムにおいて、前記所定圧力は前記原動機の出力に応じて設定されていてもよい。かかる構成によれば、燃料ポンプを駆動する作動油の圧力を原動機の出力に応じた最適な圧力にできるため、作動油の圧力を過度に大きくなるのを防止して、エネルギーロスを抑えることができる。

また、上記の原動機システムにおいて、前記分岐通路は内部の排ガスを抽出できる抽気バルブを有し、前記制御装置は前記パワータービンの回転速度を取得し、取得した前記パワータービンの回転速度が所定値よりも大きくなったとき抽気バルブの開度を大きくするように構成されていてもよい。かかる構成によれば、パワータービンの回転速度を一定以下に抑えることができるため、パワータービンが過回転することにより生じる作動油昇圧用ポンプの破損や、作動油の過度な昇圧を防止することができる。

また、上記の原動機システムにおいて、発電機から供給された電力により駆動され、前記パワータービンと協働して前記作動油昇圧用ポンプを駆動する電動モータをさらに備え、前記パワータービン及び前記電動モータは前記作動油昇圧用ポンプに常時連結されており、前記制御装置は、前記電動モータにかかる負荷を取得し、前記電動モータにかかる負荷が所定の値よりも小さくなったとき、前記電動モータと前記発電機とを電気的に切断するように構成されていてもよい。

かかる構成によれば、パワータービンだけでなく電動モータによっても作動油昇圧用ポンプが駆動されるため、作動油昇圧用ポンプを安定して駆動することができる。その結果、作動油の圧力が安定し、燃料ポンプは燃料を安定して供給することができる。さらに、パワータービンと電動モータを作動油昇圧用ポンプに常時連結することで、システム全体を単純化している。ただし、電動モータにかかる負荷が所定の値よりも小さくなったとき、電動モータと発電機を電気的に切断するように構成することで、電動モータがパワータービンに駆動されて「発電機」のように作動することもない。そのため、電動モータが発電機のように作動することで生じるパワータービンへの抵抗が低減され、また、発電機側に電流が流れることによって生じる問題も発生することはない。

また、上記の原動機システムにおいて、前記制御装置は、前記原動機の負荷が所定値よりも小さいとき、前記原動機の負荷が当該所定値よりも大きいときに比べて、前記補助作動油昇圧用ポンプの負荷に対する前記作動油昇圧用ポンプの負荷の割合が小さくなるように、前記作動モータの出力及び前記補助作動モータの出力を制御するように構成されていてもよい。原動機の負荷が小さくパワータービンの出力が小さい場合には電動モータにエネルギーロスが生じやすいところ、上記の構成によれば、パワータービンの出力が小さい場合には作動油昇圧用ポンプの負荷を比較的小さくするため、エネルギーロスを抑えることができる。

さらに、本発明のある形態に係る船舶は、上記の原動機システムを備えている。

本発明によれば、排ガスを利用して燃料ポンプを駆動する原動機システムにおいて、原動機の負荷が変動しても燃料ポンプは安定して燃料を供給することができる。

本発明の第１実施形態に係る原動機システムの概略図である。本発明の第１実施形態に係る原動機システムの制御系のブロック図である。本発明の第２実施形態に係る原動機システムの概略図である。本発明の第２実施形態に係る原動機システムの制御系のブロック図である。本発明の第３実施形態に係る原動機システムの概略図である。本発明の第３実施形態に係る原動機システムの制御系のブロック図である。

以下、本発明に係る原動機システムの実施形態について図を参照しながら説明する。以下では、全ての図面を通じて同一又は相当する要素には同じ符号を付して、重複する説明は省略する。

（第１実施形態）
＜原動機システムの全体構成＞
まず、図１を参照しながら、本発明の第１実施形態に係る原動機システム１００の全体構成について説明する。図１に示すように、本実施形態に係る原動機システム１００は、船舶１０１を航行させるためのいわゆる主機であって、原動機１０と、過給機２０と、作動油昇圧用ポンプ３０と、パワータービン５０と、補助作動油昇圧用ポンプ６０と、補助電動モータ７０と、を備えている。以下、これらの各構成要素について順に説明する。

原動機１０は、原動機システム１００の中心となる装置である。本実施形態に係る原動機１０は、いわゆる低速ディーゼルエンジンである。原動機１０は、先端にプロペラ１０２が取り付けられたプロペラ軸１０３を回転させる。プロペラ軸１０３はクランク軸１１に連結されており、クランク軸１１は複数のピストン１２に連結されている。各ピストン１２はシリンダ１３内での燃料の爆発に伴って往復運動し、ピストン１２の往復運動によってクランク軸１１は回転する。燃料は、燃料ポンプ１４によって加圧されてシリンダ１３内に供給される。本実施形態の燃料ポンプ１４はいわゆるピストンポンプであって、作動油昇圧用ポンプ３０及び補助作動油昇圧用ポンプ６０によって昇圧された作動油によって駆動される。また、シリンダ１３には掃気管１５から掃気が挿入され、シリンダ１３内で生成された排ガスは排気管１６へと排出される。

過給機２０は、新気を圧縮して原動機１０に供給する装置である。原動機１０から排出された排ガスは、排気管１６を介して排気通路２１を通りタービン部２２に供給される。タービン部２２は、供給された排ガスのエネルギにより回転する。タービン部２２とコンプレッサ部２３はシャフト部２４により連結されており、タービン部２２が回転することによりコンプレッサ部２３も回転する。コンプレッサ部２３が回転すると、外部から取り込んだ新気が圧縮され、圧縮された新気（掃気）は掃気通路１７を通って掃気管１５に供給される。

作動油昇圧用ポンプ３０は、作動油を昇圧するポンプである。作動油昇圧用ポンプ３０で昇圧した作動油は、原動機１０の燃料ポンプ１４を駆動するために用いられる。なお、作動油昇圧用ポンプ３０で昇圧した作動油は、例えば排気バルブ（図示せず）など燃料ポンプ１４以外の装置の駆動に用いてもよい。ただし、作動油昇圧用ポンプ３０で昇圧した作動油を燃料ポンプ１４の駆動のみに用いるようにすれば、作動油昇圧用ポンプ３０の負担が軽減され、ひいては後述する補助電動モータ７０の負担が軽減されることで発電機１０４から排出される二酸化炭素の排出量を抑えることができる。なお、本実施形態の作動油昇圧用ポンプ３０は、ピストンポンプである。駆動される内部のピストンはストロークを変化させることで、作動油の吐出量を調整することもできる。

パワータービン５０は、作動油昇圧用ポンプ３０を駆動する装置である。原動機１０から排出された排ガスは、一旦排気管１６に収容された後、排気通路２１及び排気通路２１から分岐した分岐通路５１を通ってパワータービン５０に供給される。そして、パワータービン５０は、供給された排ガスのエネルギによって回転駆動する。パワータービン５０は可変タービンノズル５２を有しており、可変タービンノズル５２の角度を変化させることで、パワータービン５０に流入する排ガスの流入速度を調整することができる。また、原動機システム１００は、パワータービン５０を迂回するバイパス通路５５を有しており、このバイパス通路５５にはバイパスバルブ５４が取り付けられている。なお、パワータービン５０は減速機５３を介して作動油昇圧用ポンプ３０に常時連結されている。

補助作動油昇圧用ポンプ６０は、作動油昇圧用ポンプ３０とともに作動油を昇圧するポンプである。つまり、補助作動油昇圧用ポンプ６０は、作動油昇圧用ポンプ３０を補助するポンプである。本実施形態では、補助作動油昇圧用ポンプ６０は、作動油昇圧用ポンプ３０と並列に配置されている。ただし、補助作動油昇圧用ポンプ６０は、作動油昇圧用ポンプ３０と直列に配置されていてもよい。なお、補助作動油昇圧用ポンプ６０は作動油昇圧用ポンプ３０と同様の構造を有している。

補助電動モータ７０は、補助作動油昇圧用ポンプ６０を駆動する装置である。補助電動モータ７０には、船内に設けられた発電機（ディーゼル発電機等）１０４によって発電された電力が配電盤１０５を介して供給され、この電力により補助電動モータ７０は回転駆動される。ただし、補助電動モータ７０に電力を供給する発電機１０４は、原動機１０の排ガスのエネルギを利用して発電するよう構成されていてもよく、過給機２０から動力を取り出して発電するよう構成されていてもよい。なお、補助電動モータ７０は補助作動油昇圧用ポンプ６０に常時連結されている。

＜制御系の構成＞
次に、原動機システム１００のうち制御系の構成について説明する。原動機システム１００は、原動機システム１００全体を制御する制御装置８０を備えている。制御装置８０は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等によって構成されている。図２は、原動機システム１００の制御系のブロック図である。

図２に示すように、制御装置８０は燃料ポンプ１４に供給される作動油の圧力を測定する油圧センサ１８、原動機１０の回転速度を測定する原動機速度センサ１９、燃料の噴射量を測定する燃料流量センサ１０６、パワータービン５０の回転速度を測定するパワータービン速度センサ２５と電気的に接続されている。制御装置８０は、これらの各機器からの入力信号に基づいて、燃料ポンプ１４に供給される作動油の圧力、原動機１０の回転速度、燃料の噴射量、パワータービン５０の回転速度といった種々の情報を取得する。

また、制御装置８０は、上記の各機器からの入力信号に基づいて種々の演算を行い、原動機システム１００の各部を制御する。本実施形態では、制御装置８０は、補助電動モータ７０、バイパスバルブ５４と電気的に接続されており、各入力信号に基づいて行った演算等の結果に基づいてこれらの機器へ制御信号を送信する。

さらに、制御装置８０は、機能的な構成として、補助電動モータ制御部８１と、過回転防止制御部８２とを有している。このうち補助電動モータ制御部８１は、補助電動モータ７０を制御する部分である。具体的には、補助電動モータ制御部８１は、まず、原動機１０の回転速度及び燃料の噴射量に基づいて予め記憶したマップを用いて現状の原動機１０の負荷を算出する。続いて、補助電動モータ制御部８１は、原動機１０の負荷に応じた最適な作動油圧を記憶しており、算出した原動機１０の出力に対応する最適な作動油圧を決定する。さらに、補助電動モータ制御部８１は、燃料ポンプ１４に供給される作動油の圧力が、先に決定した最適な作動油圧となるように、補助電動モータ７０に制御信号を送信して補助電動モータ７０を制御する。

補助電動モータ制御部８１では以上のような制御が行われるため、原動機１０の負荷の変動に伴ってパワータービン５０の出力が変動することで、作動油昇圧用ポンプ３０の出力が変動したとしても、補助電動モータ７０を制御することで、燃料ポンプ１４に供給する作動油の圧力が適正なものとなり、ひいては燃料ポンプ１４は燃料を安定して供給することができる。

一方、過回転防止制御部８２は、パワータービン５０の過回転を防止する部分である。具体的には、過回転防止制御部８２は、まず、パワータービン５０の回転速度が予め定められた所定値よりも大きいか否かを判定する。続いて、過回転防止制御部８２は、パワータービン５０の回転速度が所定値よりも大きいと判断した場合には、バイパスバルブ５４に制御信号を送信し、バイパスバルブ５４を開放する。バイパスバルブ５４を開放することで、パワータービン５０に流入する排ガスの量が減り、パワータービン５０の回転速度を低下させることができる。

原動機１０の負荷が一定以上になると（例えば最大負荷のとき）、排ガスの流量は非常に多く、パワータービン５０が過回転となって、作動油昇圧用ポンプ３０が破損するそれがある。そこで、本実施形態では、過回転防止制御部８２によって上記のような制御を行うことにより、パワータービン５０の過回転を防止している。

以上のように、本実施形態に係る原動機システム１００によれば、作動油昇圧用ポンプ３０と補助作動油昇圧用ポンプ６０の両方のポンプで作動油が昇圧されるため、原動機１０の負荷の変動によってパワータービン５０の出力が変動したとしても、作動油昇圧用ポンプ３０を安定して駆動することができる。また、複数のポンプを用いることで、一方のポンプが破損しても他方のポンプによって作動油を昇圧することができる。すなわち、本実施形態に係る原動機システム１００はシステム全体としての冗長性を備えている。

また、本実施形態では、作動油昇圧用ポンプ３０とパワータービン５０が切離し機構（クラッチ）を介さずに直接連結されており、また、補助作動油昇圧用ポンプ６０と補助電動モータ７０が切離し機構を介さずに直接連結されている。そのため、各機器を連結する連結機構が単純な構成となり、故障のリスクを抑えることができ、また、動力を効率よく伝達することができる（機械的ロスを抑えることができる）。

（第２実施形態）
次に、図３及び図４を参照しながら、本発明の第２実施形態に係る原動機システム２００について説明する。図３は本実施形態に係る原動機システム２００の概略図である。図３に示すように、本実施形態に係る原動機システム２００は、パワータービン５０に流入する排ガスを迂回させるバイパスバルブ５４（図１参照）が設けられておらず、これに代えて分岐通路５１に抽気バルブ５６が設けられている点で第１実施形態に係る原動機システム１００と構成が異なる。

図４は、本実施形態に係る原動機システム２００の制御系のブロック図である。図４に示すように、本実施形態では、制御装置８０は、バイパスバルブ５４（図２参照）に代えて、抽気バルブ５６と電気的に接続されており、各入力信号に基づいて行った演算等の結果に基づいて抽気バルブ５６へ制御信号を送信する。具体的には、制御装置８０の過回転防止制御部８２が、パワータービン５０の回転速度が所定値よりも大きいと判断した場合には、抽気バルブ５６へ制御信号を送信して抽気バルブ５６を開放し、パワータービン５０に流れる排ガスの量を減らす。これにより、パワータービン５０の回転速度が低下する。

以上のとおり、本実施形態では、抽気バルブ５６の開度を調整することで、パワータービン５０の回転速度が一定以上とならないように制御されている。これにより、パワータービン５０の過回転を防止することができる。

（第３実施形態）
次に、図５及び図６を参照しながら、本発明の第３実施形態に係る原動機システム３００について説明する。図５は、本実施形態に係る原動機システム３００の概略図である。図５に示すように、本実施形態に係る原動機システム３００は、作動油昇圧用ポンプ３０を駆動する電動モータ４０を有する点で第１実施形態に係る原動機システム１００と構成が異なる。

電動モータ４０は、パワータービン５０と協働して作動油昇圧用ポンプ３０を駆動する装置である。電動モータ４０には、発電機１０４によって発電された電力が配電盤１０５を介して供給され、この電力により電動モータ４０は回転駆動される。また、電動モータ４０は作動油昇圧用ポンプ３０に常時連結されている。

図６は、本実施形態に係る原動機システム３００の制御系のブロック図である。図６に示すように、本実施形態の制御装置８０は、第１実施形態で説明した機器の他、電動モータ４０及び配電盤１０５と電気的に接続されている。制御装置８０は、電動モータ４０からの入力信号により電動モータ４０に供給されている電源の電流値を取得する。また、制御装置８０は、各入力信号に基づいて行った演算等の結果に基づいて電動モータ４０及び配電盤１０５へ制御信号を送信する。さらに、本実施形態の制御装置８０は機能的な構成として、電動モータ４０を制御する電動モータ制御部８３を有している。

本実施形態では、作動油昇圧用ポンプ３０と補助作動油昇圧用ポンプ６０の両方を常に駆動させている。例えば、作動油昇圧用ポンプ３０を最大出力の７５％で運転し、補助作動油昇圧用ポンプ６０を最大出力の２０％で運転する。本実施形態では、一方のポンプのみでも作動油を十分に昇圧できるが、両方のポンプを常に駆動させることで、原動機１０の運転状況が変化して作動油の流量を増やす必要が生じたときにも迅速に対応することができる。

ここで、原動機１０の負荷が小さい時には、排ガスの流量は少なく、パワータービン５０の出力は小さため、作動油昇圧用ポンプ３０は主に電動モータ４０によって駆動される。このとき、パワータービン５０は作動油昇圧用ポンプ３０に常時連結されているため、電動モータ４０は作動油昇圧用ポンプ３０だけでなくパワータービン５０も駆動することになり、エネルギーロスが生じる。そこで本実施形態では、このエネルギーロスをわずかにするため、作動油昇圧用ポンプ３０と補助作動油昇圧用ポンプ６０の負荷分担を変更する。

具体的には、電動モータ制御部８３が、原動機１０の負荷が所定値よりも小さいか否かを判定する。つまり、作動油昇圧用ポンプ３０を主に駆動しているのは、パワータービン５０ではなく電動モータ４０であるか否かを判定する。そして、電動モータ制御部８３が、原動機１０の負荷が所定値よりも小さいと判定した場合には、電動モータ４０に制御信号を送信し、電動モータ４０の回転速度を小さく設定する。ここで設定される回転速度は、通常運転における回転速度よりも小さい回転速度である。これにより、作動油昇圧用ポンプ３０の出力は小さくなる。ただし、上述したように補助電動モータ制御部８１が補助電動モータ７０を制御し、燃料ポンプ１４へ供給する作動油の圧力を所定圧力に維持する。その結果、補助作動油昇圧用ポンプ６０の負荷に対する作動油昇圧用ポンプ３０の負荷の割合が通常運転における割合よりも小さくなり、電動モータ４０でのエネルギーロスを抑えることができる。つまり、補助作動油昇圧用ポンプ６０が作動油を昇圧するメインのポンプとなる。また、以上では、原動機１０の負荷が所定値よりも小さいか否かでメインとなるポンプを切り替えるか否かを判断したが、例えば、電動モータ４０に供給される電流が逆流したか否かで、メインとなるポンプを切り替えるか否かを判断してもよい。なお、このとき、制御装置８０は、パワータービン５０が抵抗にならないように可変タービンノズル５２の面積を調整してもよい。

また、原動機１０の負荷が前述した所定値よりも大きい場合には、パワータービン５０の出力は十分大きく、パワータービン５０が電動モータ４０に加勢して、作動油昇圧用ポンプ３０を協働して駆動する状態にある。そこで、電動モータ制御部８３は、原動機１０の負荷が前述した所定値よりも小さくないと判断した場合には、制御信号を電動モータ４０に送信し、電動モータ４０を通常運転時の回転速度とする。その結果、原動機１０の負荷が小さいときに比べて、補助作動油昇圧用ポンプ６０の負荷に対する作動油昇圧用ポンプ３０の負荷の割合が大きくなる。これにより、補助作動油昇圧用ポンプ６０及び作動油昇圧用ポンプ３０の両方のポンプを効率よく運転することができる。

また、原動機１０の負荷がさらに大きくなると、パワータービン５０のみで作動油昇圧用ポンプ３０を駆動できるようになる。この状態又はこの状態に近づいたときには、電動モータ４０には負荷がほとんどかからなくなるため、電動モータ４０と発電機１０４の電気的な接続を切断する。具体的には、電動モータ制御部８３は、まず、電動モータ４０へ供給する電源の電流値が所定値よりも小さいか否かを判定する。本実施形態では、電動モータ４０を一定の速度で駆動するため、電動モータ４０の負荷が低下すると電動モータ４０へ供給する電源の電流値が低下することになる。つまり、電動モータ４０に供給される電源の電流値を検出することで、電動モータ４０の負荷の程度を判断することができる。そして、電動モータ制御部８３は、電動モータ４０へ供給する電源の電流値が所定値よりも小さいと判定した場合には、配電盤１０５に制御信号を送信し、電動モータ４０と発電機１０４を電気的に切断するように配電盤１０５を制御する。

上記のように電動モータ４０と発電機１０４を電気的に切断するのは、電動モータ４０に電力を供給する必要がないということはもちろんであるが、他にも理由がある。すなわち、原動機１０の負荷が大きいとき、電動モータ４０はパワータービン５０に駆動されることになる。このとき電動モータ４０から発電機１０４や補助電動モータ７０に電流が流れて問題が生じる可能性があるが、これを防止しているのである。なお、発電機１０４から電動モータ４０に電力が供給されない場合であっても、補助電動モータ７０には電力が供給される。そのため、作動油昇圧用ポンプ３０が多少不安定になったとしても、補助作動油昇圧用ポンプ６０によってカバーすることができる。

以上のように、本実施形態に係る原動機システム３００では、パワータービン５０だけでなく、電動モータ４０を用いて作動油昇圧用ポンプ３０を駆動することで、原動機１０の負荷の変動によってパワータービン５０の出力が変動したとしても、作動油昇圧用ポンプ３０を安定して駆動することができる。また、作動油昇圧用ポンプ３０とパワータービン５０が切離し機構を介さずに直接連結されており、作動油昇圧用ポンプ３０と電動モータ４０が切離し機構を介さずに直接連結されている。そのため、作動油昇圧用ポンプ３０の駆動源が電動モータ４０からパワータービン５０へ切り換わるときの切り換え、及び、その逆の切り換えを迅速に行うことができる。

以上、本発明に係る実施形態について図を参照して説明したが、具体的な構成はこれらの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。

本発明に係る原動機システムによれば、排ガスを利用して燃料ポンプを駆動する原動機システムでありながら、原動機の負荷が変動しても燃料ポンプが安定して燃料を供給することができるため、原動機システムの技術分野において有益である。

１０原動機
１４燃料ポンプ
２０過給機
２１排気通路
３０作動油昇圧用ポンプ
４０電動モータ
５０パワータービン
５１分岐通路
５６抽気バルブ
６０補助作動油昇圧用ポンプ
７０補助電動モータ
８０制御装置
１００、２００、３００原動機システム
１０１船舶
１０４発電機

Claims

作動油によって駆動される燃料ポンプを有する原動機と、
前記作動油を昇圧する作動油昇圧用ポンプと、
前記作動油昇圧用ポンプと並列又は直列に配置され、前記作動油を昇圧する補助作動油昇圧用ポンプと、
前記原動機に圧縮空気を供給する過給機と、
前記原動機から排出された排ガスを前記過給機に供給する排気通路と、
前記排気通路から分岐する分岐通路と、
前記分岐通路を通って供給される排ガスによって駆動され、前記作動油昇圧用ポンプを駆動するパワータービンと、
前記補助作動油昇圧用ポンプを駆動する補助電動モータと、
前記燃料ポンプに供給される作動油の圧力を取得し、取得した前記作動油の圧力が予め設定された所定圧力となるように前記補助電動モータの出力を制御する制御装置と、を備えた原動機システム。
前記所定圧力は前記原動機の出力に応じて設定されている、請求項１に記載の原動機システム。
前記分岐通路は内部の排ガスを抽出できる抽気バルブを有し、
前記制御装置は前記パワータービンの回転速度を取得し、取得した前記パワータービンの回転速度が所定値よりも大きくなったとき抽気バルブの開度を大きくする、請求項１又は２に記載の原動機システム。
発電機から配電盤を介して供給された電力により駆動され、前記パワータービンと協働して前記作動油昇圧用ポンプを駆動する電動モータをさらに備え、
前記パワータービンは前記作動油昇圧用ポンプに常時連結されており、
前記電動モータは前記作動油昇圧用ポンプに常時連結されており、
前記制御装置は、前記電動モータにかかる負荷を取得し、前記電動モータにかかる負荷が所定値よりも小さくなったとき、前記電動モータと前記発電機とを電気的に切断する、請求項１乃至３のうちいずれか一の項記載の原動機システム。
前記制御装置は、前記原動機の負荷が所定値よりも小さいとき、前記原動機の負荷が当該所定値よりも大きいときに比べて、前記補助作動油昇圧用ポンプの負荷に対する前記作動油昇圧用ポンプの負荷の割合が小さくなるように、前記作動モータの出力及び前記補助作動モータの出力を制御する、請求項４に記載の原動機システム。
請求項１乃至５のうちいずれか一の項に記載の原動機システムを備えた船舶。