KR101873692B1 - 열 에너지 회수 시스템 - Google Patents

열 에너지 회수 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR101873692B1
KR101873692B1 KR1020170120138A KR20170120138A KR101873692B1 KR 101873692 B1 KR101873692 B1 KR 101873692B1 KR 1020170120138 A KR1020170120138 A KR 1020170120138A KR 20170120138 A KR20170120138 A KR 20170120138A KR 101873692 B1 KR101873692 B1 KR 101873692B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
recovery system
power recovery
evaporator
working medium
pump
Prior art date
Application number
KR1020170120138A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20180036539A (ko
Inventor
시게토 아다치
가즈마사 니시무라
유타가 나루카와
Original Assignee
가부시키가이샤 고베 세이코쇼
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 가부시키가이샤 고베 세이코쇼 filed Critical 가부시키가이샤 고베 세이코쇼
Publication of KR20180036539A publication Critical patent/KR20180036539A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101873692B1 publication Critical patent/KR101873692B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K23/00—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
    • F01K23/02—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G5/00—Profiting from waste heat of combustion engines, not otherwise provided for
    • F02G5/02—Profiting from waste heat of exhaust gases
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of engines with devices driven thereby
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/10—Final actuators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K13/00—General layout or general methods of operation of complete plants
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K13/00—General layout or general methods of operation of complete plants
    • F01K13/02—Controlling, e.g. stopping or starting
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K23/00—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
    • F01K23/02—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
    • F01K23/06—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K27/00—Plants for converting heat or fluid energy into mechanical energy, not otherwise provided for
    • F01K27/02—Plants modified to use their waste heat, other than that of exhaust, e.g. engine-friction heat
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
  • Control Of Turbines (AREA)

Abstract

증발부의 현저한 대형화를 회피하면서, 가열 매체의 열량 변동에 대응하여 당해 가열 매체의 열 에너지를 유효하게 회수하는 것이 가능한 열 에너지 회수 시스템을 제공하는 것. 제1 동력 회수 계통(10)과, 제2 동력 회수 계통(20)과, 제1 증발부(11) 및 제2 증발부(21)를 수용하는 증발기 케이싱(30)과, 상류측 연결 유로(41)와, 하류측 연결 유로(42)와, 제어부(50)를 구비하고, 제어부(50)는, 양쪽 동력 회수 계통(10, 20)의 구동 시에, 작동 매체를 제1 증발부(11) 및 제2 증발부 (21)로 보내고, 어느 한쪽의 회수 계통만의 구동 시에, 당해 한쪽 회수 계통의 순환 유로를 흐르는 작동 매체를 상류측 연결 유로(41)를 통해서 제1 증발부(11) 및 제2 증발부(21)의 양쪽으로 보냄과 함께 제1 증발부(11) 및 제2 증발부(21)로부터 유출된 작동 매체를 하류측 연결 유로(42)를 통해서 상기 순환 유로로 되돌리는 것.

Description

열 에너지 회수 시스템{THERMAL ENERGY RECOVERY SYSTEM}
본 발명은, 열 에너지 회수 시스템에 관한 것이다.
종래, 배열로부터 동력을 회수하는 열 에너지 회수 시스템이 알려져 있다. 예를 들어, 특허문헌 1에는, 과급기 부착 엔진과, 과급기 부착 엔진의 배열을 회수하는 배열 회수 장치를 갖는 열 에너지 회수 시스템이 개시되어 있다. 과급기 부착 엔진은, 과급기와, 과급기로부터 토출된 과급 공기를 냉각하는 에어 쿨러와, 엔진을 갖고 있다. 배열 회수 장치는, 과급기로부터 토출된 과급 공기에 의해 작동 매체를 증발시키는 증발기와, 증발기로부터 유출된 작동 매체를 팽창시키는 팽창기와, 팽창기에 접속된 동력 회수기와, 팽창기로부터 유출된 작동 매체를 응축시키는 응축기를 갖고 있다.
일본 특허공개 제2015-200182호 공보
특허문헌 1에 개시된 바와 같은 열 에너지 회수 시스템에서는, 증발기에 공급되는 과급 공기 등의 가열 매체의 열량이 변동되는 경우가 있다. 가열 매체의 열량이 비교적 큰 경우, 이 열량을 충분히 회수하기 위해서 배열 회수 장치를 1대 증설하는 것이 생각된다. 단, 그와 같이 하면, 시스템 전체가 대형화되는 데다, 가열 매체의 열 에너지를 2대의 배열 회수 장치로 회수하는 것보다도 1대의 배열 회수 장치로 회수하는 쪽이 에너지의 회수 효율이 높아질 정도까지 가열 매체의 열량이 작아진 경우, 이미 1대의 배열 회수 장치가 정지된 상태(가열 매체의 열 에너지 회수에 거의 기여하지 않은 상태)로 된다. 이 상태에 있어서도, 가열 매체의 열 에너지를 유효하게 회수하는 것이 바람직하다.
본 발명의 목적은, 증발부의 현저한 대형화를 회피하면서, 가열 매체의 열량 변동에 대응하여 당해 가열 매체의 열 에너지를 유효하게 회수하는 것이 가능한 열 에너지 회수 시스템을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하는 수단으로서, 본 발명은, 가열 매체와 작동 매체를 열 교환시킴으로써 당해 작동 매체를 증발시키는 제1 증발부와, 상기 제1 증발부로부터 유출된 작동 매체를 팽창시키는 제1 팽창기와, 상기 제1 팽창기에 접속된 제1 동력 회수기와, 상기 제1 팽창기로부터 유출된 작동 매체를 응축시키는 제1 응축기와, 상기 제1 응축기로부터 유출된 작동 매체를 상기 제1 증발부로 보내는 제1 펌프와, 상기 제1 증발부, 상기 제1 팽창기, 상기 제1 응축기 및 상기 제1 펌프를 접속하는 제1 순환 유로를 포함하는 제1 동력 회수 계통과, 상기 가열 매체와 작동 매체를 열 교환시킴으로써 당해 작동 매체를 증발시키는 제2 증발부와, 상기 제2 증발부로부터 유출된 작동 매체를 팽창시키는 제2 팽창기와, 상기 제2 팽창기에 접속된 제2 동력 회수기와, 상기 제2 팽창기로부터 유출된 작동 매체를 응축시키는 제2 응축기와, 상기 제2 응축기로부터 유출된 작동 매체를 상기 제2 증발부로 보내는 제2 펌프와, 상기 제2 증발부, 상기 제2 팽창기, 상기 제2 응축기 및 상기 제2 펌프를 접속하는 제2 순환 유로를 포함하는 제2 동력 회수 계통과, 상기 제1 증발부 및 상기 제2 증발부를 통합해서 수용하는 증발기 케이싱과, 상기 제1 순환 유로 중 상기 제1 펌프와 상기 제1 증발부 사이의 부위와, 상기 제2 순환 유로 중 상기 제2 펌프와 상기 제2 증발부 사이의 부위를 접속하는 상류측 연결 유로와, 상기 제1 순환 유로 중 상기 제1 증발부와 상기 제1 팽창기 사이의 부위와, 상기 제2 순환 유로 중 상기 제2 증발부와 상기 제2 팽창기 사이의 부위를 접속하는 하류측 연결 유로와, 제어부를 구비하고, 상기 제어부는, 상기 제1 동력 회수 계통 및 상기 제2 동력 회수 계통의 구동 시에, 상기 제1 순환 유로를 흐르는 작동 매체를 상기 제1 증발부로 보냄과 함께 상기 제2 순환 유로를 흐르는 작동 매체를 상기 제2 증발부로 보내고, 상기 제1 동력 회수 계통 및 상기 제2 동력 회수 계통 중 어느 한쪽의 회수 계통만의 구동 시에, 당해 한쪽 회수 계통의 순환 유로를 흐르는 작동 매체를 상기 상류측 연결 유로를 통해서 상기 제1 증발부 및 상기 제2 증발부의 양쪽으로 보냄과 함께 상기 제1 증발부 및 상기 제2 증발부로부터 유출된 작동 매체를 상기 하류측 연결 유로를 통해서 상기 한쪽 회수 계통의 순환 유로로 되돌리는, 열 에너지 회수 시스템을 제공한다.
본 열 에너지 회수 시스템에서는, 제1 증발부 및 제2 증발부가 단일의 증발기 케이싱에 수용되어 있으므로, 각 증발부가 각각 전용의 케이싱에 수용되는 경우 에 비하여 증발기 전체가 소형화되고, 게다가, 양쪽 동력 회수 계통의 구동 시(비교적 가열 매체의 열량이 클 때)에는, 각각의 증발부에 작동 매체가 공급되므로, 각 증발부에서 유효하게 가열 매체의 열 에너지가 회수되고, 또한, 한쪽 동력 회수 계통의 구동 시(비교적 가열 매체의 열량이 작을 때)에는, 당해 한쪽 회수 계통의 순환 유로를 흐르는 작동 매체가 상류측 연결 유로를 통해서 제1 증발부 및 제2 증발부의 양쪽에 작동 매체가 공급되므로, 이들 증발부에서 유효하게 가열 매체의 열 에너지가 회수된다. 환언하면, 본 열 에너지 회수 시스템에서는, 증발기 전체의 현저한 대형화를 회피하는 것과, 가열 매체의 열량 변동에 대응하여 당해 가열 매체의 열 에너지를 유효하게 회수하는 것의 양쪽 모두가 달성된다.
또한, 상기 열 에너지 회수 시스템에 있어서, 상기 상류측 연결 유로에 설치된 제1 개폐 밸브와, 상기 제2 순환 유로 중 당해 제2 순환 유로와 상기 상류측 연결 유로의 접속부와 상기 제2 펌프 사이의 부위에 설치된 제2 개폐 밸브와, 상기 하류측 연결 유로에 설치된 제3 개폐 밸브와, 상기 제2 순환 유로 중 당해 제2 순환 유로와 상기 하류측 연결 유로의 접속부와 상기 제2 팽창기 사이의 부위에 설치된 제4 개폐 밸브를 더 구비하고, 상기 제어부는, 상기 제1 동력 회수 계통 및 상기 제2 동력 회수 계통의 구동 시에, 상기 제1 개폐 밸브와 상기 제3 개폐 밸브를 폐쇄함과 함께 상기 제2 개폐 밸브와 상기 제4 개폐 밸브를 개방하고, 상기 제1 동력 회수 계통만의 구동 시에, 상기 제1 개폐 밸브와 상기 제3 개폐 밸브를 개방함과 함께 상기 제2 개폐 밸브와 상기 제4 개폐 밸브를 폐쇄하는 것이 바람직하다.
이와 같이 하면, 가열 매체의 열량 변동에 대응한 각 동력 회수 계통의 전환이 간소화된다.
이 경우에 있어서, 상기 제어부는, 상기 제1 동력 회수 계통 및 상기 제2 동력 회수 계통의 구동 상태로부터 상기 제1 동력 회수 계통만의 구동 상태로 전환할 때, 상기 제1 펌프의 회전수 및 상기 제2 펌프의 회전수를 낮춘 후 또는 상기 제1 펌프 및 상기 제2 펌프를 정지한 후, 상기 제1 증발부 내 및 상기 제2 증발부 내에서의 상기 작동 매체가 소정량 이하로 되었음을 나타내는 증발 조건이 성립되었을 때, 상기 제1 개폐 밸브와 상기 제3 개폐 밸브를 개방함과 함께 상기 제2 개폐 밸브와 상기 제4 개폐 밸브를 폐쇄하는 것이 바람직하다.
이와 같이 하면, 각 개폐 밸브의 전환 전에, 각 증발부 내의 작동 매체가 소정량 이하로 된다. 즉, 각 증발부 내에 예를 들어 액상의 작동 매체가 남은 상태에서 제1 동력 회수 계통 및 제2 동력 회수 계통의 구동 상태로부터 제1 동력 회수 계통만의 구동 상태로 전환되는 것이 억제된다. 이로 인해, 제2 순환 유로를 흐르고 있던 작동 매체의 일부가 제2 증발부 및 하류측 연결 유로를 통해 제1 순환 유로에 유입되는 것(각 순환 유로를 흐르는 작동 매체의 유량에 치우침이 발생하는 것)이 억제된다.
또한, 상기 열 에너지 회수 시스템에 있어서, 상기 제어부는, 상기 제1 동력 회수 계통만의 구동 상태로부터 상기 제1 동력 회수 계통 및 상기 제2 동력 회수 계통의 구동 상태로 전환할 때, 상기 제1 펌프의 회전수를 낮춘 후 또는 상기 제1 펌프를 정지한 후, 상기 제1 증발부 내 및 상기 제2 증발부 내에서의 상기 작동 매체가 소정량 이하로 되었음을 나타내는 증발 조건이 성립되었을 때, 상기 제1 개폐 밸브와 상기 제3 개폐 밸브를 폐쇄함과 함께 상기 제2 개폐 밸브와 상기 제4 개폐 밸브를 개방하고, 또한, 상기 제2 동력 회수 계통을 구동하는 것이 바람직하다.
이와 같이 하면, 각 개폐 밸브의 전환 전에, 각 증발부 내의 작동 매체가 소정량 이하로 된다. 즉, 각 증발부 내에 예를 들어 액상의 작동 매체가 남은 상태에서 제1 동력 회수 계통만의 구동 상태로부터 제1 동력 회수 계통 및 제2 동력 회수 계통의 구동 상태로 전환되는 것이 억제된다. 이로 인해, 제1 순환 유로를 흐르고 있던 작동 매체의 일부가 제1 증발부 및 하류측 연결 유로를 통해 제2 순환 유로에 유입되는 것(각 순환 유로를 흐르는 작동 매체의 유량에 치우침이 발생하는 것)이 억제된다.
또한, 상기 열 에너지 회수 시스템에 있어서, 상기 제어부는, 상기 제1 동력 회수 계통 및 상기 제2 동력 회수 계통의 구동 시에 있어서, 상기 제1 동력 회수 계통 및 상기 제2 동력 회수 계통 중 어느 한쪽의 동력 회수 계통의 순환 유로를 흐르는 작동 매체의 유량이 저하되었음을 나타내는 유량 저하 조건이 성립되었을 때, 상기 한쪽 동력 회수 계통의 펌프 회전수를 상기 제1 동력 회수 계통 및 상기 제2 동력 회수 계통의 다른 쪽 동력 회수 계통의 펌프 회전수보다도 작게 함과 함께 상기 제1 개폐 밸브를 개방하는 것이 바람직하다.
이와 같이 하면, 유량 저하 조건의 성립 시에, 다른 쪽 동력 회수 계통의 순환 유로를 흐르는 작동 매체의 일부가 상류측 연결 유로를 통해서 한쪽 동력 회수 계통의 순환 유로에 유입된다. 따라서, 각 순환 유로를 흐르는 작동 매체의 유량의 치우침이 해소된다.
또한, 상기 열 에너지 회수 시스템에 있어서, 상기 제어부는, 상기 제1 동력 회수 계통 및 상기 제2 동력 회수 계통의 정지 시에 있어서, 상기 제1 동력 회수 계통 및 상기 제2 동력 회수 계통 중 어느 한쪽의 동력 회수 계통의 순환 유로 내에 있어서의 상기 작동 매체의 총량이 저하되었음을 나타내는 총량 저하 조건이 성립되었을 때, 상기 제1 동력 회수 계통 및 상기 제2 동력 회수 계통의 다른 쪽 동력 회수 계통의 펌프를 구동함과 함께 상기 제1 개폐 밸브를 개방하는 것이 바람직하다.
이와 같이 하면, 총량 저하 조건의 성립 시에, 다른 쪽 동력 회수 계통의 순환 유로를 흐르는 작동 매체의 일부가 상류측 연결 유로를 통해서 한쪽 동력 회수 계통의 순환 유로에 유입된다. 따라서, 각 순환 유로 내에 있어서의 작동 매체의 총량의 치우침이 해소된다.
이상과 같이, 본 발명에 의하면, 증발부의 현저한 대형화를 회피하면서, 가열 매체의 열량 변동에 대응하여 당해 가열 매체의 열 에너지를 유효하게 회수하는 것이 가능한 열 에너지 회수 시스템을 제공할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 일 실시 형태의 열 에너지 회수 시스템의 구성의 개략을 나타내는 도면이다.
도 2는, 제어부의 제1 조작부의 제어 내용을 나타내는 흐름도이다.
도 3은, 제어부의 제2 조작부의 제어 내용을 나타내는 흐름도이다.
도 4는, 제어부의 제3 조작부의 제어 내용을 나타내는 흐름도이다.
도 5는, 제어부의 제4 조작부의 제어 내용을 나타내는 흐름도이다.
본 발명의 일 실시 형태의 열 에너지 회수 시스템(1)에 대하여, 도 1 내지 도 5를 참조하면서 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 열 에너지 회수 시스템(1)은, 제1 동력 회수 계통(10)과, 제2 동력 회수 계통(20)과, 증발기 케이싱(30)과, 상류측 연결 유로(41)와, 하류측 연결 유로(42)와, 제어부(50)를 구비하고 있다.
제1 동력 회수 계통(10)은, 가열 매체의 열 에너지를 회수한다. 본 실시 형태에서는, 가열 매체로서, 과급기(61)로부터 선박용 엔진(63)에 공급되는 과급 공기가 사용되고 있다. 즉, 본 실시 형태의 열 에너지 회수 시스템(1)은, 선박에 탑재되어 있다. 또한, 과급기(61)로부터 토출된 과급 공기는, 선박용 엔진(63)에 공급되기 전에 에어 쿨러(62)를 통해 해수 등의 냉각 매체에 의해 냉각된다. 제1 동력 회수 계통(10)은, 제1 증발부(11)와, 제1 팽창기(12)와, 제1 동력 회수기(13)와, 제1 응축기(14)와, 제1 펌프(15)와, 제1 증발부(11), 제1 팽창기(12), 제1 응축기(14) 및 제1 펌프(15)를 이 순서로 직렬로 접속하는 제1 순환 유로(16)를 갖고 있다.
제1 증발부(11)는, 과급 공기가 흐르는 흡기 유로 중 과급기(61)와 에어 쿨러(62) 사이의 부위에 설치되어 있다. 제1 증발부(11)는, 과급기(61)로부터 토출되며 또한, 에어 쿨러(62)에 유입되기 전의 가열 매체(과급 공기)와 액상의 작동 매체를 열 교환시킴으로써 작동 매체를 증발시킨다. 구체적으로, 제1 증발부(11)는, 제1 상류측 헤더(11a)와, 복수의 제1 전열관(11b)과, 제1 하류측 헤더(11c)를 갖고 있다. 제1 상류측 헤더(11a) 및 제1 하류측 헤더(11c)는, 제1 순환 유로(16)에 접속되어 있다. 각 제1 전열관(11b)은, 제1 상류측 헤더(11a)와 제1 하류측 헤더(11c)를 접속하고 있다. 이로 인해, 제1 순환 유로(16)로부터 제1 상류측 헤더(11a)에 유입된 작동 매체는, 제각기 제1 전열관(11b) 및 제1 하류측 헤더(11c)를 경유하여 다시 제1 순환 유로(16)에 유입된다.
제1 팽창기(12)는, 제1 순환 유로(16) 중 제1 증발부(11)의 하류측의 부위에 설치되어 있다. 본 실시 형태에서는, 제1 팽창기(12)로서, 제1 증발부(11)로부터 유출된 기상의 작동 매체의 팽창 에너지에 의해 회전 구동되는 한 쌍의 스크루 로터를 갖는 용적식의 스크루 팽창기가 사용되고 있다.
제1 동력 회수기(13)는, 제1 팽창기(12)에 접속되어 있다. 본 실시 형태에서는, 제1 동력 회수기(13)로서 발전기가 사용되고 있다. 이 제1 동력 회수기(13)는, 제1 팽창기(12)의 한 쌍의 스크루 로터 중 한쪽의 로터에 접속된 회전축을 갖고 있다. 제1 동력 회수기(13)는, 상기 회전축이 상기 스크루 로터의 회전에 수반되어 회전함으로써 전력을 발생시킨다. 또한, 제1 동력 회수기(13)로서, 압축기 등이 사용되어도 된다.
제1 응축기(14)는, 제1 순환 유로(16) 중 제1 팽창기(12)의 하류측의 부위에 설치되어 있다. 제1 응축기(14)는, 작동 매체를 냉각 매체로 냉각함으로써 응축(액화)시킨다. 상기 냉각 매체로서는, 해수 등을 들 수 있다.
제1 펌프(15)는, 제1 순환 유로(16)에 있어서의 제1 응축기(14)의 하류측의 부위(제1 증발부(11)와 제1 응축기(14) 사이의 부위)에 설치되어 있다. 제1 펌프(15)는, 제1 응축기(14)로부터 유출된 액상의 작동 매체를 소정의 압력까지 가압하여 제1 증발부(11)로 보낸다. 제1 펌프(15)로서는, 원심 펌프나, 기어 펌프 등이 사용된다.
제2 동력 회수 계통(20)은, 상기 가열 매체(본 실시 형태에서는, 과급기(61)로부터 토출된 과급 공기)의 열 에너지를 회수한다. 제2 동력 회수 계통(20)의 구성은, 제1 동력 회수 계통(10)의 구성과 동일하다. 즉, 제2 동력 회수 계통(20)은, 제2 증발부(21)와, 제2 팽창기(22)와, 제2 동력 회수기(23)와, 제2 응축기(24)와, 제2 펌프(25)와, 제2 순환 유로(26)를 갖고 있다.
제2 증발부(21)는, 제2 상류측 헤더(21a)와, 복수의 제2 전열관(21b)과, 제2 하류측 헤더(21c)를 갖고 있다. 본 실시 형태에서는, 제1 상류측 헤더(11a)와 제2 상류측 헤더(21a)의 사이에, 이들 상류측 헤더(11a, 21a) 간을 구획하는 구획벽(31a)이 설치되어 있다. 마찬가지로, 제1 하류측 헤더(1c)와 제2 하류측 헤더(21c)의 사이에, 이들 하류측 헤더(11c, 21c) 간을 구획하는 구획벽(31c)이 설치되어 있다.
증발기 케이싱(30)은, 제1 증발부(11) 및 제2 증발부(21)를 통합해서 수용하는 형상을 갖고 있다. 증발기 케이싱(30) 내에는, 상기 가열 매체가 공급된다. 증발기 케이싱(30)으로부터 유출된 가열 매체는, 에어 쿨러(62)를 통해 냉각된 후, 선박용 엔진(63)에 공급된다. 또한, 선박용 엔진(63)으로부터 유출된 배기 가스는, 과급기(61)로 되돌아간다.
상류측 연결 유로(41)는, 제1 순환 유로(16) 중 제1 펌프(15)와 제1 증발부(11) 사이의 부위와, 제2 순환 유로(26) 중 제2 펌프(25)와 제2 증발부(21) 사이의 부위를 접속하고 있다. 상류측 연결 유로(41)에는, 제1 개폐 밸브 V1이 설치되어 있다. 제2 순환 유로(26) 중 당해 제2 순환 유로(26)와 상류측 연결 유로(41)의 접속부와 제2 펌프(25) 사이의 부위에는, 제2 개폐 밸브 V2가 설치되어 있다.
하류측 연결 유로(42)는, 제1 순환 유로(16) 중 제1 증발부(11)와 제1 팽창기(12) 사이의 부위와, 제2 순환 유로(26) 중 제2 증발부(21)와 제2 팽창기(22) 사이의 부위를 접속하고 있다. 하류측 연결 유로(42)에는, 제3 개폐 밸브 V3이 설치되어 있다. 제2 순환 유로(26) 중 당해 제2 순환 유로(26)와 하류측 연결 유로(42)의 접속부와 제2 팽창기(22) 사이의 부위에는, 제4 개폐 밸브 V4가 설치되어 있다.
제어부(50)는, 제1 조작부(51)와, 제2 조작부(52)와, 제3 조작부(53)와, 제4 조작부(54)를 갖는다.
제1 조작부(51)는, 제1 동력 회수 계통(10) 및 제2 동력 회수 계통(20)의 구동 상태로부터 제1 동력 회수 계통(10)만의 구동 상태로 전환하는 조작을 행한다. 이 조작은, 제1 동력 회수 계통(10) 및 제2 동력 회수 계통(20)의 구동 상태(비교적 가열 매체의 열량이 큰 상태), 즉, 제1 개폐 밸브 V1 및 제3 개폐 밸브 V3이 폐쇄되어 있으며, 제2 개폐 밸브 V2 및 제4 개폐 밸브 V4가 개방되어 있는 상태로부터, 증발기 케이싱(30)에 공급되는 가열 매체의 열량이 감소하였음을 나타내는 열량 감소 조건이 성립되었을 때 행해진다. 본 실시 형태에서는, 제1 조작부(51)는, 제1 동력 회수기(13)의 출력 및 제2 동력 회수기(23)의 출력 중 적어도 한쪽이 제1 기준값을 하회했을 때, 상기 열량 감소 조건이 성립되었다고 판단한다.
제1 조작부(51)는, 상기 열량 감소 조건이 성립되었을 때, 제1 펌프(15)의 회전수 및 제2 펌프(25)의 회전수를 저하시킨 후, 혹은 제1 펌프(15) 및 제2 펌프(25)를 정지시킨 후, 제1 증발부(11) 내 및 제2 증발부(21) 내에서의 작동 매체가 소정량 이하로 되었음을 나타내는 증발 조건이 성립되었을 때, 제1 개폐 밸브 V1 및 제3 개폐 밸브 V3을 개방함과 함께, 제2 개폐 밸브 V2 및 제4 개폐 밸브 V4를 폐쇄한다. 본 실시 형태에서는, 제1 조작부(51)는, 제1 순환 유로(16)에 있어서의 액상의 작동 매체의 액면 높이 및 제2 순환 유로(26)에 있어서의 액상의 작동 매체의 액면 높이가 규정값 이상으로 되었을 때, 상기 증발 조건이 성립되었다고 판단한다. 또한, 제1 순환 유로(16)에 있어서의 액상의 작동 매체의 액면 높이는, 제1 순환 유로(16) 중 제1 응축기(14)와 제1 펌프(15) 사이의 부위에 설치된 제1 액면 센서(71)에 의해 검출되고, 제2 순환 유로(26)에 있어서의 액상의 작동 매체의 액면 높이는, 제2 순환 유로(26) 중 제2 응축기(24)와 제2 펌프(25) 사이의 부위에 설치된 제2 액면 센서(72)에 의해 검출된다.
제2 조작부(52)는, 제1 동력 회수 계통(10)만의 구동 상태로부터 제1 동력 회수 계통(10) 및 제2 동력 회수 계통(20)의 구동 상태로 전환하는 조작을 행한다. 이 조작은, 제1 동력 회수 계통(10)만의 구동 상태(비교적 가열 매체의 열량이 작은 상태), 즉, 제1 개폐 밸브 V1 및 제3 개폐 밸브 V3이 개방되어 있으며, 제2 개폐 밸브 V2 및 제4 개폐 밸브 V4가 폐쇄되어 있는 상태로부터, 증발기 케이싱(30)에 공급되는 가열 매체의 열량이 증대되었음을 나타내는 열량 증대 조건이 성립되었을 때 행해진다. 본 실시 형태에서는, 제2 조작부(52)는, 제1 동력 회수기(13)의 출력이 상기 제1 기준값보다도 큰 제2 기준값을 상회했을 때, 상기 열량 증대 조건이 성립되었다고 판단한다.
제2 조작부(52)는, 상기 열량 증대 조건이 성립되었을 때, 제1 펌프(25)의 회전수를 저하시킨 후, 혹은 제1 펌프(15)를 정지시킨 후, 상기 증발 조건이 성립되었을 때(제1 순환 유로(16)에 있어서의 액상의 작동 매체의 액면 높이가 규정값 이상으로 되었을 때), 제1 개폐 밸브 V1 및 제3 개폐 밸브 V3을 폐쇄함과 함께, 제2 개폐 밸브 V2 및 제4 개폐 밸브 V4를 개방한다.
제3 조작부(53)는, 제1 동력 회수 계통(10) 및 제2 동력 회수 계통(20)의 구동 중에 있어서 제1 순환 유로(16)를 흐르는 작동 매체의 유량과 제2 순환 유로(26)를 흐르는 작동 매체의 유량의 사이에 불균형이 발생한 경우에, 당해 불균형을 시정하는 조작을 행한다. 구체적으로, 제3 조작부(53)는, 제1 동력 회수 계통(10) 및 제2 동력 회수 계통(20)의 구동 중에 있어서, 제1 동력 회수 계통(10) 및 제2 동력 회수 계통(20) 중 어느 한쪽의 동력 회수 계통의 순환 유로를 흐르는 작동 매체의 유량만이 저하되었음을 나타내는 유량 저하 조건이 성립되었을 때, 상기 한쪽 동력 회수 계통의 펌프 회전수를 제1 동력 회수 계통(10) 및 제2 동력 회수 계통(20)의 다른 쪽 동력 회수 계통의 펌프 회전수보다도 작게 함과 함께 제1 개폐 밸브 V1을 개방한다. 이에 의해, 상기 다른 쪽 동력 회수 계통의 순환 유로를 흐르는 작동 매체가 상류측 연결 유로(41)를 통해서 상기 한쪽 동력 회수 계통의 순환 유로에 유입되므로, 상기 불균형이 시정된다. 본 실시 형태에서는, 제3 조작부(53)는, 제1 액면 센서(71)의 제1 검출값 L1이 제1 기준값 La를 하회하고 있으며 또한, 제2 액면 센서(72)의 제2 검출값 L2가 제2 기준값 Lb를 상회하고 있을 때, 또는, 제2 검출값 L2가 제2 기준값 Lb를 하회하고 있으며, 또한 제1 검출값 L1이 제1 기준값 La를 상회하고 있을 때, 상기 유량 저하 조건이 성립되었다고 판단한다.
제4 조작부(54)는, 제1 동력 회수 계통(10) 및 제2 동력 회수 계통(20)의 정지 중(제1 팽창기(12), 제1 펌프(15), 제2 팽창기(22) 및 제2 펌프(25)의 정지 중)에 있어서 제1 순환 유로(16) 내의 작동 매체의 총량과 제2 순환 유로(26) 내의 작동 매체의 총량 사이에 불균형이 발생한 경우에, 당해 불균형을 시정하는 조작을 행한다. 구체적으로, 제4 조작부(54)는, 제1 동력 회수 계통(10) 및 제2 동력 회수 계통(20)의 정지 중에 있어서, 제1 동력 회수 계통(10) 및 제2 동력 회수 계통(20) 중 어느 한쪽의 동력 회수 계통의 순환 유로 내의 작동 매체의 총량만이 저하되었음을 나타내는 총량 저하 조건이 성립되었을 때, 제1 동력 회수 계통(10) 및 제2 동력 회수 계통(20)의 다른 쪽 동력 회수 계통의 펌프를 구동함과 함께 제1 개폐 밸브 V1을 개방한다. 이와 같이 하면, 상기 다른 쪽 동력 회수 계통의 순환 유로 내의 작동 매체가 상류측 연결 유로(41)를 통해 상기 한쪽 동력 회수 계통의 순환 유로에 유입되므로, 상기 불균형이 시정된다. 본 실시 형태에서는, 제4 조작부(54)는, 제1 검출값 L1이 제1 기준값 La를 하회하고 있으며 또한, 제2 검출값 L2가 제2 기준값 Lb를 상회하고 있을 때, 또는 제2 검출값 L2가 제2 기준값 Lb를 하회하고 있으며 또한, 제1 검출값 L1이 제1 기준값 La를 상회하고 있을 때, 상기 총량 저하 조건이 성립되었다고 판단한다.
이하, 도 2 내지 도 5를 참조하면서, 제어부(50)의 각 조작부(51 내지 54)의 구체적인 제어 내용에 대하여 설명한다.
도 2는, 제1 조작부(51)의 제어 내용, 즉, 제1 동력 회수 계통(10) 및 제2 동력 회수 계통(20)의 구동 상태로부터 제1 동력 회수 계통(10)만의 구동 상태로 전환하는 제어 플로우를 나타내고 있다. 또한, 제1 동력 회수 계통(10) 및 제2 동력 회수 계통(20)의 구동 중에는, 제1 팽창기(12), 제1 동력 회수기(13), 제2 팽창기(22) 및 제2 동력 회수기(23)가 구동하고 있으며, 제1 펌프(15) 및 제2 펌프(25)가 각각 정격 회전수로 구동하고 있으며, 증발기 케이싱(30) 내에 가열 매체가 공급되고 있고, 제1 응축기(14) 및 제2 응축기(24)에 냉각 매체가 공급되고 있고, 제1 개폐 밸브 V1 및 제3 개폐 밸브 V3이 폐쇄되어 있으며, 제2 개폐 밸브 V2 및 제4 개폐 밸브 V4가 개방되어 있다. 이 상태(제1 동력 회수 계통(10) 및 제2 동력 회수 계통(20)의 구동 중)에 있어서, 제1 조작부(51)는, 상기 열량 감소 조건이 성립되었는지 여부(본 실시 형태에서는, 제1 동력 회수기(13)의 출력 및 제2 동력 회수기(23)의 출력 중 적어도 한쪽이 상기 제1 기준값을 하회하였는지 여부)를 판단한다(스텝 S11).
이 결과, 상기 열량 감소 조건이 성립되지 않은 경우, 제1 조작부(51)는, 다시 상기 열량 감소 조건이 성립되었는지 여부를 판단한다. 한편, 상기 열량 감소 조건이 성립된 경우, 제1 조작부(51)는, 제1 펌프(15)의 회전수 및 제2 펌프(25)의 회전수를 낮춘다(스텝 S12). 이에 의해, 제1 증발부(11) 및 제2 증발부(21)에 대한 작동 매체의 유입량이 감소된다. 즉, 각 증발부(11, 21) 내에 있어서의 액상의 작동 매체의 증발이 촉진됨과 함께, 각 증발부(11, 21)로부터 유출된 작동 매체가 각 순환 유로(16, 26) 중 각 응축기(14, 24)와 각 펌프(15, 25) 사이의 부위로 추이한다. 또한, 증발기 케이싱(30)에 대한 가열 매체의 공급 및 각 응축기(14, 24)에 대한 냉각 매체의 공급은 계속되고 있다.
그 후, 제1 조작부(51)는, 상기 증발 조건이 성립되었는지 여부(본 실시 형태에서는, 제1 순환 유로(16)에 있어서의 액상의 작동 매체의 액면 높이 및 제2 순환 유로(26)에 있어서의 액상의 작동 매체의 액면 높이가 규정값 이상으로 되었는지 여부)를 판단한다(스텝 S13). 이 결과, 상기 증발 조건이 성립되지 않은 경우, 제1 조작부(51)는, 다시 상기 증발 조건이 성립되었는지 여부를 판단한다. 한편, 상기 증발 조건이 성립된 경우, 제1 조작부(51)는, 제2 동력 회수 계통(20)을 정지하고(제2 펌프(15) 및 제2 팽창기(22)를 정지하고), 제1 개폐 밸브 V1 및 제3 개폐 밸브 V3을 개방함과 함께 제2 개폐 밸브 V2 및 제4 개폐 밸브 V4를 폐쇄하고, 제1 펌프(15)의 회전수를 높인다(정격 회전수로 되돌린다)(스텝 S14).
다음으로, 도 3을 참조하면서, 제2 조작부(52)의 제어 내용, 즉, 제1 동력 회수 계통(10)만의 구동 상태로부터 제1 동력 회수 계통(10) 및 제2 동력 회수 계통(20)의 구동 상태로 전환하는 제어 플로우에 대하여 설명한다. 또한, 제1 동력 회수 계통(10)만의 구동 중에는, 제1 팽창기(12) 및 제1 동력 회수기(13)가 구동하고 있으며, 제1 펌프(15) 정격 회전수로 구동하고 있으며, 제2 팽창기(22), 제2 동력 회수기(23) 및 제2 펌프(25)는 각각 정지하고 있고, 증발기 케이싱(30) 내에 가열 매체가 공급되고 있으며, 제1 응축기(14) 및 제2 응축기(24)에 냉각 매체가 공급되고 있으며, 제1 개폐 밸브 V1 및 제3 개폐 밸브 V3이 개방되어 있고, 제2 개폐 밸브 V2 및 제4 개폐 밸브 V4가 폐쇄되어 있다. 이 상태(제1 동력 회수 계통(10)만의 구동 중)에 있어서, 제2 조작부(52)는, 상기 열량 증대 조건이 성립되었는지 여부(본 실시 형태에서는, 제1 동력 회수기(13)의 출력이 상기 제2 기준값을 상회하였는지 여부)를 판단한다(스텝 S21).
이 결과, 상기 열량 증대 조건이 성립되지 않은 경우, 제2 조작부(52)는, 다시 상기 열량 증대 조건이 성립되었는지 여부를 판단한다. 한편, 상기 열량 증대 조건이 성립된 경우, 제2 조작부(52)는, 제1 펌프(15)의 회전수를 낮춘다(스텝 S22). 이에 의해, 제1 증발부(11) 및 제2 증발부(21)에 대한 작동 매체의 유입량이 감소한다. 즉, 각 증발부(11, 21) 내에 있어서의 액상의 작동 매체의 증발이 촉진됨과 함께, 각 증발부(11, 21)로부터 유출된 작동 매체가 제1 순환 유로(16) 중 제1 응축기(14)와 제1 펌프(15) 사이의 부위로 추이한다. 또한, 증발기 케이싱(30)에 대한 가열 매체의 공급 및 각 응축기(14, 24)에 대한 냉각 매체의 공급은 계속되고 있다.
그 후, 제2 조작부(52)는, 상기 증발 조건이 성립되었는지 여부(본 실시 형태에서는, 제1 순환 유로(16)에 있어서의 액상의 작동 매체의 액면 높이가 규정값이상으로 되었는지 여부)을 판단한다(스텝 S23). 이 결과, 상기 증발 조건이 성립되지 않은 경우, 제2 조작부(52)는, 다시 상기 증발 조건이 성립되었는지 여부를 판단한다. 한편, 상기 증발 조건이 성립된 경우, 제2 조작부(52)는, 제1 개폐 밸브 V1 및 제3 개폐 밸브 V3을 폐쇄함과 함께 제2 개폐 밸브 V2 및 제4 개폐 밸브 V4를 개방하고, 제1 펌프(15)의 회전수를 높여(정격 회전수로 되돌려), 제2 동력 회수 계통(20)을 구동한다(제2 펌프(15) 및 제2 팽창기(22)를 구동한다)(스텝 S24).
다음으로, 도 4를 참조하면서, 제3 조작부(53)의 제어 내용, 즉, 제1 동력 회수 계통(10) 및 제2 동력 회수 계통(20)의 구동 중에 있어서 제1 순환 유로(16)를 흐르는 작동 매체의 유량과 제2 순환 유로(26)를 흐르는 작동 매체의 유량과의 사이에 불균형이 발생한 경우에, 당해 불균형을 시정하는 제어 플로우에 대하여 설명한다. 제3 조작부(53)는, 제1 동력 회수 계통(10) 및 제2 동력 회수 계통(20)의 구동 중에 있어서, 제1 액면 센서(71)의 제1 검출값 L1이 제1 기준값 La를 하회하고 있으며 또한, 제2 액면 센서(72)의 제2 검출값 L2가 제2 기준값 Lb를 상회하고 있는지 여부(상기 유량 저하 조건이 성립되었는지 여부)를 판단한다(스텝 S31).
이 결과, 제1 검출값 L1이 제1 기준값 La를 하회하고 있으며 또한, 제2 검출값 L2가 제2 기준값 Lb를 상회하고 있는 경우, 제3 조작부(53)는, 제1 펌프(15)의 하류측의 압력이 제2 펌프(25)의 하류측의 압력보다도 작아지도록 제1 펌프(15)의 회전수를 낮춤과 함께, 제1 개폐 밸브 V1을 개방한다(스텝 S32). 이에 의해, 제2 펌프(25)로부터 토출된 작동 매체가 상류측 연결 유로(41)를 통해 제1 순환 유로(16)에 유입된다. 따라서, 상기 불균형이 시정된다. 또한, 제1 펌프(15)의 하류측의 압력은, 제1 순환 유로(16) 중 제1 펌프(15)와 제1 증발부(11) 사이의 부위에 설치된 압력 센서(73)에 의해 검출되고, 제2 펌프(25)의 하류측의 압력은, 제2 순환 유로(26) 중 제2 펌프(25)와 제2 증발부(21) 사이의 부위에 설치된 압력 센서(74)에 의해 검출된다.
한편, 스텝 S31에서 아니오의 경우, 제3 조작부(53)는, 제2 검출값 L2가 제2 기준값 Lb를 하회하고 있으며 또한, 제1 검출값 L1이 제1 기준값 La를 상회하고 있는지 여부(상기 유량 저하 조건이 성립되었는지 여부)를 판단한다(스텝 S33).
이 결과, 제2 검출값 L2가 제2 기준값 Lb를 하회하고 있으며 또한, 제1 검출값 L1이 제1 기준값 La를 상회하고 있는 경우, 제3 조작부(53)는, 제2 펌프(25)의 하류측의 압력이 제1 펌프(15)의 하류측의 압력보다도 작아지도록 제2 펌프(25)의 회전수를 낮춤과 함께, 제1 개폐 밸브 V1을 개방한다(스텝 S34). 이에 의해, 제1 펌프(15)로부터 토출된 작동 매체가 상류측 연결 유로(41)를 통해서 제2 순환 유로(26)에 유입된다. 따라서, 상기 불균형이 시정된다. 또한, 스텝 S33에서 아니오의 경우, 제3 조작부(53)는, 다시 스텝 S31로 되돌아간다.
다음으로, 도 5를 참조하면서, 제4 조작부(54)의 제어 내용, 즉, 제1 동력 회수 계통(10) 및 제2 동력 회수 계통(20)의 정지 중에 있어서 제1 순환 유로(16) 내의 작동 매체의 총량과 제2 순환 유로(26) 내의 작동 매체의 총량과의 사이에 불균형이 발생한 경우에, 당해 불균형을 시정하는 제어 플로우에 대하여 설명한다. 제4 조작부(54)는, 제1 동력 회수 계통(10) 및 제2 동력 회수 계통(20)의 정지 중에 있어서, 제1 액면 센서(71)의 제1 검출값 L1이 제1 기준값 La를 하회하고 있으며 또한, 제2 액면 센서(72)의 제2 검출값 L2가 제2 기준값 Lb를 상회하고 있는지 여부(상기 총량 저하 조건이 성립되었는지 여부)를 판단한다(스텝 S41).
이 결과, 제1 검출값 L1이 제1 기준값 La를 하회하고 있으며 또한, 제2 검출값 L2가 제2 기준값 Lb를 상회하고 있는 경우, 제4 조작부(54)는, 제1 개폐 밸브 V1을 개방하고, 제2 펌프(25)를 구동한다(스텝 S42). 이에 의해, 제2 펌프(25)로부터 토출된 작동 매체가 상류측 연결 유로(41)를 통해서 제1 순환 유로(16)에 유입된다. 따라서, 상기 불균형이 시정된다.
한편, 스텝 S41에서 아니오의 경우, 제4 조작부(54)는, 제2 검출값 L2가 제2 기준값 Lb를 하회하고 있으며 또한, 제1 검출값 L1이 제1 기준값 La를 상회하고 있는지 여부(상기 총량 저하 조건이 성립되었는지 여부)를 판단한다(스텝 S43).
이 결과, 제2 검출값 L2가 제2 기준값 Lb를 하회하고 있으며 또한, 제1 검출값 L1이 제1 기준값 La를 상회하고 있는 경우, 제4 조작부(54)는, 제1 개폐 밸브 V1을 개방하고, 제1 펌프(15)를 구동한다(스텝 S44). 이에 의해, 제2 펌프(15)로부터 토출된 작동 매체가 상류측 연결 유로(41)를 통해서 제2 순환 유로(26)에 유입된다. 따라서, 상기 불균형이 시정된다. 또한, 스텝 S43에서 아니오의 경우, 제4 조작부(54)는, 다시 스텝 S41로 되돌아간다.
이상 설명한 바와 같이, 본 열 에너지 회수 시스템(1)에서는, 제1 증발부(11) 및 제2 증발부(11)가 단일의 증발기 케이싱(30)에 수용되어 있으므로, 각 증발부(11, 21)가 각각 전용의 케이싱에 수용되는 경우에 비하여 증발기 전체가 소형화되고, 게다가, 양쪽 동력 회수 계통(10, 20)의 구동 시(비교적 가열 매체의 열량이 클 때)에는, 각각의 증발부에 작동 매체가 공급되므로, 각 증발부(11, 21)에서 유효하게 가열 매체의 열 에너지가 회수되고, 또한, 한쪽 동력 회수 계통의 구동 시(비교적 가열 매체의 열량이 작을 때)에 있어서도, 당해 한쪽 회수 계통의 순환 유로를 흐르는 작동 매체가 상류측 연결 유로(41)를 통해 제1 증발부(11) 및 제2 증발부(21)의 양쪽에 작동 매체가 공급되므로, 이들 증발부(11, 21)에서 유효하게 가열 매체의 열 에너지가 회수된다. 환언하면, 본 열 에너지 회수 시스템(1)에서는, 증발기 전체의 현저한 대형화를 회피하는 것과, 가열 매체의 열량 변동에 대응하여 당해 가열 매체의 열 에너지를 유효하게 회수하는 것의 양쪽 모두가 달성된다.
또한, 제1 조작부(51)는, 열량 감소 조건의 성립 후, 우선은 각 펌프(15, 25)의 회전수를 낮추고, 그 후, 상기 증발 조건이 성립되었을 때 제1 개폐 밸브 V1과 제3 개폐 밸브 V3을 개방함과 함께 제2 개폐 밸브 V2와 제4 개폐 밸브 V4를 폐쇄한다. 이로 인해, 각 개폐 밸브 V1 내지 V4의 전환 전에, 각 증발부(11, 21) 내의 작동 매체가 소정량 이하로 된다. 즉, 각 증발부(11, 21) 내에 예를 들어 액상의 작동 매체가 남은 상태에서 제1 동력 회수 계통(10) 및 제2 동력 회수 계통(20)의 구동 상태로부터 제1 동력 회수 계통(10)만의 구동 상태로 전환되는 것이 억제된다. 이로 인해, 제2 순환 유로(26)를 흐르고 있던 작동 매체의 일부가 제2 증발부(21) 및 하류측 연결 유로(42)를 통해 제1 순환 유로(16)에 유입되는 것(각 순환 유로(16, 26)를 흐르는 작동 매체의 유량에 치우침이 발생하는 것)이 억제된다.
또한, 제2 조작부(52)는, 열량 증대 조건의 성립 후, 우선은 제1 펌프(15)의 회전수를 낮추고, 그 후, 상기 증발 조건이 성립되었을 때 제1 개폐 밸브 V1과 제3 개폐 밸브 V3을 개방함과 함께 제2 개폐 밸브 V2와 제4 개폐 밸브 V4를 폐쇄한다. 이로 인해, 각 개폐 밸브 V1 내지 V4의 전환 전에, 각 증발부(11, 21) 내의 작동 매체가 소정량 이하로 된다. 즉, 각 증발부(11, 21) 내에 예를 들어 액상의 작동 매체가 남은 상태에서 제1 동력 회수 계통(10)만의 구동 상태로부터 제1 동력 회수 계통(10) 및 제2 동력 회수 계통(20)의 구동 상태로 전환되는 것이 억제된다. 이로 인해, 제1 순환 유로(16)를 흐르고 있던 작동 매체의 일부가 제1 증발부(11) 및 하류측 연결 유로(42)를 통해 제2 순환 유로(26)에 유입되는 것(각 순환 유로(16, 26)를 흐르는 작동 매체의 유량에 치우침이 발생하는 것)이 억제된다.
또한, 제3 조작부(53)는, 제1 동력 회수 계통(10) 및 제2 동력 회수 계통(20)의 구동 시에 있어서 상기 유량 저하 조건이 성립되었을 때, 제1 동력 회수 계통(1O) 및 제2 동력 회수 계통(20) 중 유량의 저하가 검출된 측의 펌프 회전수를 다른 쪽의 펌프 회전수보다도 작게 함과 함께 제1 개폐 밸브 V1을 개방한다. 이로 인해, 유량 저하 조건의 성립 시에, 다른 쪽 동력 회수 계통의 순환 유로를 흐르는 작동 매체의 일부가 상류측 연결 유로(41)를 통해 한쪽의 동력 회수 계통(유량의 저하가 검출된 측의 동력 회수 계통)의 순환 유로에 유입된다. 따라서, 각 순환 유로(16, 26)를 흐르는 작동 매체의 유량의 치우침이 해소된다.
또한, 제4 조작부(54)는, 제1 동력 회수 계통(10) 및 제2 동력 회수 계통(20)의 정지 시에 있어서 상기 총량 저하 조건이 성립되었을 때, 제1 동력 회수 계통(10) 및 제2 동력 회수 계통(20) 중 총량의 저하가 검출된 측과는 반대측의 펌프를 구동함과 함께 제1 개폐 밸브 V1을 개방한다. 이로 인해, 총량 저하 조건의 성립 시에, 다른 쪽 동력 회수 계통의 순환 유로를 흐르는 작동 매체의 일부가 상류측 연결 유로(41)를 통해서 한쪽의 동력 회수 계통(총량의 저하가 검출된 측의 동력 회수 계통)의 순환 유로에 유입된다. 따라서, 각 순환 유로(16, 26) 내에 있어서의 작동 매체의 총량의 치우침이 해소된다.
또한, 금회 개시된 실시 형태는, 모든 점에서 예시이며 제한적인 것이 아니라고 생각되어야 한다. 본 발명의 범위는, 상기한 실시 형태의 설명이 아니라 청구범위에 의해 나타나고, 또한 청구범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함된다.
예를 들어, 상기 실시 형태에서는, 제1 조작부(51)의 제어 플로우에서의 스텝 S12에 있어서, 각 펌프(15, 25)의 회전수를 낮추는 예가 나타난, 제1 조작부(51)는, 스텝 S12에 있어서, 각 펌프(15, 25)를 정지시켜도 된다.
또한, 제1 조작부(51)는, 다음의 (1) 내지 (3) 중 어느 하나의 요건을 충족시켰을 때, 상기 열량 감소 조건이 성립되었다고 판단해도 된다.
(1) 제1 증발부(11)의 하류측에 있어서의 작동 매체의 압력 및 제2 증발부(21)의 하류측에 있어서의 작동 매체의 압력 중 적어도 한쪽이 소정값을 하회할 것
(2) 제1 펌프(15)의 회전수 및 제2 펌프(25)의 회전수 중 적어도 한쪽이 소정값을 하회할 것
(3) 선박용 엔진(63)의 부하가 소정값을 하회할 것
또한, 선박용 엔진(63)의 부하는, 선박용 엔진(63)에 공급되는 연료의 소비량이나 당해 선박용 엔진(63)의 회전수에 의해 검출된다.
또한, 제1 조작부(51)는, 제1 펌프(15)의 회전수 및 제2 펌프(25)의 회전수를 저하시킨 후, 혹은 제1 펌프(15) 및 제2 펌프(25)를 정지시킨 후, 다음의 (1) 내지 (4) 중 어느 하나의 요건을 충족시켰을 때, 상기 증발 조건이 성립되었다고 판단해도 된다.
(1) 소정 시간 경과할 것
(2) 제1 증발부(11)의 상류측에 있어서의 작동 매체의 압력과 제1 증발부(11)의 하류측에 있어서의 작동 매체의 압력과의 차가 소정값(예를 들어 5kPa) 이하로 될 것
(3) 제1 증발부(11)의 하류측의 작동 매체의 과열도 및 제2 증발부(21)의 하류측의 작동 매체의 과열도가 임계값(예를 들어 10℃) 이상으로 될 것
(4) 증발기 케이싱(30)에 공급되는 가열 매체의 온도와 제1 증발부(11)의 하류측에 있어서의 작동 매체의 온도와의 차 및 증발기 케이싱(30)에 공급되는 가열 매체의 온도와 제2 증발부(21)의 하류측에 있어서의 작동 매체의 온도와의 차의 양쪽이 규정값 이하로 될 것
또한, 상기 소정 시간은, 각 증발부(11, 21) 내의 작동 매체가 소정량 이하로 될 때까지의 시간이며, 미리 실험에서 구해지는 값이다.
또한, 제2 조작부(52)는, 다음의 (1) 내지 (3) 중 어느 하나의 요건을 충족시켰을 때, 상기 열량 증대 조건이 성립되었다고 판단해도 된다.
(1) 제1 증발부(11)의 하류측에 있어서의 작동 매체의 압력 및 제2 증발부(21)의 하류측에 있어서의 작동 매체의 압력 중 적어도 한쪽이 소정값을 상회할 것
(2) 제1 펌프(15)의 회전수 및 제2 펌프(25)의 회전수 중 적어도 한쪽이 소정값을 상회할 것
(3) 선박용 엔진(63)의 부하가 소정값을 상회할 것
1: 열 에너지 회수 시스템
10: 제1 동력 회수 계통
11: 제1 증발부
12: 제1 팽창기
13: 제1 동력 회수기
14: 제1 응축기
15: 제1 펌프
16: 제1 순환 유로
20: 제2 동력 회수 계통
21: 제2 증발부
22: 제2 팽창기
23: 제2 동력 회수기
24: 제2 응축기
25: 제2 펌프
26: 제2 순환 유로
30: 증발기 케이싱
41: 상류측 연결 유로
42: 하류측 연결 유로
50: 제어부
51: 제1 조작부
52: 제2 조작부
53: 제3 조작부
54: 제4 조작부
V1 제1 개폐 밸브
V2: 제2 개폐 밸브
V3: 제3 개폐 밸브
V4: 제4 개폐 밸브

Claims (6)

  1. 가열 매체와 작동 매체를 열 교환시킴으로써 당해 작동 매체를 증발시키는 제1 증발부와, 상기 제1 증발부로부터 유출된 작동 매체를 팽창시키는 제1 팽창기와, 상기 제1 팽창기에 접속된 제1 동력 회수기와, 상기 제1 팽창기로부터 유출된 작동 매체를 응축시키는 제1 응축기와, 상기 제1 응축기로부터 유출된 작동 매체를 상기 제1 증발부로 보내는 제1 펌프와, 상기 제1 증발부, 상기 제1 팽창기, 상기 제1 응축기 및 상기 제1 펌프를 접속하는 제1 순환 유로를 포함하는 제1 동력 회수 계통과,
    상기 가열 매체와 작동 매체를 열 교환시킴으로써 당해 작동 매체를 증발시키는 제2 증발부와, 상기 제2 증발부로부터 유출된 작동 매체를 팽창시키는 제2 팽창기와, 상기 제2 팽창기에 접속된 제2 동력 회수기와, 상기 제2 팽창기로부터 유출된 작동 매체를 응축시키는 제2 응축기와, 상기 제2 응축기로부터 유출된 작동 매체를 상기 제2 증발부로 보내는 제2 펌프와, 상기 제2 증발부, 상기 제2 팽창기, 상기 제2 응축기 및 상기 제2 펌프를 접속하는 제2 순환 유로를 포함하는 제2 동력 회수 계통과,
    상기 제1 증발부 및 상기 제2 증발부를 통합해서 수용하는 증발기 케이싱과,
    상기 제1 순환 유로 중 상기 제1 펌프와 상기 제1 증발부 사이의 부위와, 상기 제2 순환 유로 중 상기 제2 펌프와 상기 제2 증발부 사이의 부위를 접속하는 상류측 연결 유로와,
    상기 제1 순환 유로 중 상기 제1 증발부와 상기 제1 팽창기 사이의 부위와, 상기 제2 순환 유로 중 상기 제2 증발부와 상기 제2 팽창기 사이의 부위를 접속하는 하류측 연결 유로와,
    제어부를 구비하고,
    상기 제어부는, 상기 제1 동력 회수 계통 및 상기 제2 동력 회수 계통의 구동 시에, 상기 제1 순환 유로를 흐르는 작동 매체를 상기 제1 증발부로 보냄과 함께 상기 제2 순환 유로를 흐르는 작동 매체를 상기 제2 증발부로 보내고, 상기 제1 동력 회수 계통 및 상기 제2 동력 회수 계통 중 어느 한쪽의 회수 계통만의 구동 시에, 당해 한쪽 회수 계통의 순환 유로를 흐르는 작동 매체를 상기 상류측 연결 유로를 통해서 상기 제1 증발부 및 상기 제2 증발부의 양쪽으로 보냄과 함께 상기 제1 증발부 및 상기 제2 증발부로부터 유출된 작동 매체를 상기 하류측 연결 유로를 통해서 상기 한쪽 회수 계통의 순환 유로로 되돌리는, 열 에너지 회수 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 상류측 연결 유로에 설치된 제1 개폐 밸브와,
    상기 제2 순환 유로 중 당해 제2 순환 유로와 상기 상류측 연결 유로의 접속부와 상기 제2 펌프의 사이의 부위에 설치된 제2 개폐 밸브와,
    상기 하류측 연결 유로에 설치된 제3 개폐 밸브와,
    상기 제2 순환 유로 중 당해 제2 순환 유로와 상기 하류측 연결 유로의 접속부와 상기 제2 팽창기의 사이의 부위에 설치된 제4 개폐 밸브를 더 구비하고,
    상기 제어부는, 상기 제1 동력 회수 계통 및 상기 제2 동력 회수 계통의 구동 시에, 상기 제1 개폐 밸브와 상기 제3 개폐 밸브를 폐쇄함과 함께 상기 제2 개폐 밸브와 상기 제4 개폐 밸브를 개방하고, 상기 제1 동력 회수 계통만의 구동 시에, 상기 제1 개폐 밸브와 상기 제3 개폐 밸브를 개방함과 함께 상기 제2 개폐 밸브와 상기 제4 개폐 밸브를 폐쇄하는, 열 에너지 회수 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제1 동력 회수 계통 및 상기 제2 동력 회수 계통의 구동 상태로부터 상기 제1 동력 회수 계통만의 구동 상태로 전환할 때, 상기 제1 펌프의 회전수 및 상기 제2 펌프의 회전수를 낮춘 후 또는 상기 제1 펌프 및 상기 제2 펌프를 정지한 후, 상기 제1 증발부 내 및 상기 제2 증발부 내에서의 상기 작동 매체가 소정량 이하로 되었음을 나타내는 증발 조건이 성립되었을 때, 상기 제1 개폐 밸브와 상기 제3 개폐 밸브를 개방함과 함께 상기 제2 개폐 밸브와 상기 제4 개폐 밸브를 폐쇄하는, 열 에너지 회수 시스템.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제1 동력 회수 계통만의 구동 상태로부터 상기 제1 동력 회수 계통 및 상기 제2 동력 회수 계통의 구동 상태로 전환할 때, 상기 제1 펌프의 회전수를 낮춘 후 또는 상기 제1 펌프를 정지한 후, 상기 제1 증발부 내 및 상기 제2 증발부 내에서의 상기 작동 매체가 소정량 이하로 되었음을 나타내는 증발 조건이 성립되었을 때, 상기 제1 개폐 밸브와 상기 제3 개폐 밸브를 폐쇄함과 함께 상기 제2 개폐 밸브와 상기 제4 개폐 밸브를 개방하고, 또한, 상기 제2 동력 회수 계통을 구동하는, 열 에너지 회수 시스템.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제1 동력 회수 계통 및 상기 제2 동력 회수 계통의 구동 시에 있어서, 상기 제1 동력 회수 계통 및 상기 제2 동력 회수 계통 중 어느 한쪽의 동력 회수 계통의 순환 유로를 흐르는 작동 매체의 유량이 저하되었음을 나타내는 유량 저하 조건이 성립되었을 때, 상기 한쪽 동력 회수 계통의 펌프 회전수를 상기 제1 동력 회수 계통 및 상기 제2 동력 회수 계통의 다른 쪽 동력 회수 계통의 펌프 회전수보다도 작게 함과 함께 상기 제1 개폐 밸브를 개방하는, 열 에너지 회수 시스템.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제1 동력 회수 계통 및 상기 제2 동력 회수 계통의 정지 시에 있어서, 상기 제1 동력 회수 계통 및 상기 제2 동력 회수 계통 중 어느 한쪽의 동력 회수 계통의 순환 유로 내에 있어서의 상기 작동 매체의 총량이 저하되었음을 나타내는 총량 저하 조건이 성립되었을 때, 상기 제1 동력 회수 계통 및 상기 제2 동력 회수 계통의 다른 쪽 동력 회수 계통의 펌프를 구동함과 함께 상기 제1 개폐 밸브를 개방하는, 열 에너지 회수 시스템.
KR1020170120138A 2016-09-30 2017-09-19 열 에너지 회수 시스템 KR101873692B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016193107A JP2018053862A (ja) 2016-09-30 2016-09-30 熱エネルギー回収システム
JPJP-P-2016-193107 2016-09-30

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180036539A KR20180036539A (ko) 2018-04-09
KR101873692B1 true KR101873692B1 (ko) 2018-07-02

Family

ID=61781012

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170120138A KR101873692B1 (ko) 2016-09-30 2017-09-19 열 에너지 회수 시스템

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP2018053862A (ko)
KR (1) KR101873692B1 (ko)
CN (1) CN107882602A (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019206932A (ja) * 2018-05-29 2019-12-05 株式会社神戸製鋼所 熱エネルギー回収装置

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8776521B2 (en) * 2010-02-26 2014-07-15 General Electric Company Systems and methods for prewarming heat recovery steam generator piping
CN202417632U (zh) * 2011-12-27 2012-09-05 西安陕鼓汽轮机有限公司 一种共用辅机系统的能量回收汽轮机发电及驱动压缩机组
CN102606238A (zh) * 2012-03-23 2012-07-25 上海齐耀膨胀机有限公司 利用螺杆膨胀机回收余热的两级动力系统
JP6013987B2 (ja) * 2012-08-29 2016-10-25 株式会社神戸製鋼所 発電装置及び発電装置の制御方法
JP6060040B2 (ja) * 2013-06-07 2017-01-11 株式会社神戸製鋼所 排熱回収装置および排熱回収装置の運転制御方法
CN103836604B (zh) * 2014-03-03 2016-01-27 上海宝钢节能环保技术有限公司 一种余热回收热电联供系统
JP6194274B2 (ja) * 2014-04-04 2017-09-06 株式会社神戸製鋼所 排熱回収システム及び排熱回収方法
JP6198673B2 (ja) * 2014-05-15 2017-09-20 株式会社神戸製鋼所 熱エネルギー回収装置および制御方法
JP6190319B2 (ja) * 2014-05-22 2017-08-30 株式会社神戸製鋼所 熱エネルギー回収装置
CN105909331B (zh) * 2015-10-07 2017-12-26 河南城建学院 一种输出功率优化调节的发电系统
CN205349435U (zh) * 2015-12-31 2016-06-29 天津大学 中高温热源闪蒸-有机朗肯循环的热水联合发电测试系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN107882602A (zh) 2018-04-06
JP2018053862A (ja) 2018-04-05
KR20180036539A (ko) 2018-04-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5338730B2 (ja) 廃熱回生システム
KR102015689B1 (ko) 열 에너지 회수 장치 및 제어 방법
US9771835B2 (en) Flow rate control of heat energy recovery device including oil separator
JP5821235B2 (ja) 液冷システム
KR101708109B1 (ko) 폐열 회수 장치 및 폐열 회수 방법
JP5008441B2 (ja) 内燃機関の廃熱利用装置
JP2011208525A (ja) 廃熱回生システム
JP2010174848A (ja) 排熱回生システム
US9964001B2 (en) Thermal energy recovery device
JP6335859B2 (ja) 熱エネルギー回収システム
JP2007107859A (ja) ガスヒートポンプ式空気調和装置
KR101873692B1 (ko) 열 에너지 회수 시스템
KR101990247B1 (ko) 열에너지 회수 시스템 및 그것을 탑재하는 선박
US10234183B2 (en) Compressing device
EP3392590B1 (en) Supercharge air cooling unit
EP3375988B1 (en) Supercharged air cooling unit
US11066961B2 (en) Exhaust heat recovery system
JP2013151895A (ja) 車両用排熱回収装置
JP2008232453A (ja) 冷凍サイクル装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant