KR101973886B1

KR101973886B1 - 배기 터빈 과급기, 주기, 선박

Info

Publication number: KR101973886B1
Application number: KR1020177026807A
Authority: KR
Inventors: 아키히로 미야나기; 모토키 이즈미
Original assignee: 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
Priority date: 2015-03-23
Filing date: 2016-03-18
Publication date: 2019-04-29
Also published as: KR20170118220A; CN107407194A; JP6479521B2; CN107407194B; WO2016152809A1; JP2016180329A

Abstract

배기 터빈 과급기, 주기, 선박에 있어서, 동축 상에 연결되는 컴프레서 (21) 및 터빈 (22) 과, 컴프레서 (21) 의 축단에 연결되는 전동 발전기 (32) 와, 전동 발전기 (32) 의 스테이터 (62) 에 있어서의 권선 (66) 에 전류를 공급하여 가열하는 스페이스 히터 (60) 와, 전동 발전기 (32) 의 회전 수를 검출하는 회전 수 센서 (54) 와, 회전 수 센서 (54) 가 검출한 전동 발전기 (32) 의 회전 수가 미리 설정된 규정 회전 수를 초과하였을 때에 스페이스 히터 (60) 를 정지시키는 제어 장치 (5) 를 형성함으로써, 전동 발전기에 있어서의 결로의 발생을 억제함과 함께 전동 발전기를 적정하게 작동 가능하게 한다.

Description

배기 터빈 과급기, 주기, 선박{EXHAUST TURBINE SUPERCHARGER, MAIN ENGINE, AND MARINE VESSEL}

본 발명은, 전동 발전기를 구비하는 배기 터빈 과급기, 배기 터빈 과급기를 구비하는 주기, 주기를 구비하는 선박에 관한 것이다.

예를 들어, 선박에 탑재되는 주기로서의 내연 기관은, 연비 향상이나 배기 가스 중의 CO₂ 를 삭감하기 위해서 과급기가 장착되어 있다. 이 과급기는, 내연 기관으로부터 배출되는 배기 가스를 이용하여 터빈 및 컴프레서를 구동시킴으로써, 내연 기관에 흡기를 압축 공급하여 내연 기관의 출력을 향상시키는 것이다. 또, 전동 발전기를 과급기의 로터축에 직결시켜, 전동 발전기에 의해 로터축을 구동 회전시킴으로써, 컴프레서 및 터빈을 회전시키는 한편, 컴프레서를 구동시킨 잉여의 에너지를 사용하여 발전기로 발전을 실시하는 배기 터빈 과급기가 있다.

이와 같은 배기 터빈 과급기로는, 하기 특허문헌 1 및 비특허문헌 1 에 기재된 것이 있다.

일본 공개특허공보 2013-224672호

미츠비시 중공 기보 Vol.49 No.1 (2012) 신제품· 신기술 특집 「배기 가스로 발전하는 대형 선박용 하이브리드 과급기의 실용화」

이와 같은 배기 터빈 과급기는, 일반적으로, 내연 기관과 함께 기관실에 배치되어 있다. 선박은, 환경 조건이 상이한 지역에 항행하는 점에서, 기관실의 온도가 그 지역에 따라 변화된다. 이 때, 예를 들어, 온도 및 습도가 높은 지역으로부터 온도가 낮은 지역으로 이동하였을 때, 전동 발전기에 결로가 발생하기 쉽다. 그 때문에, 전동 발전기에 있어서의 스테이터의 권선 (卷線) 에 전류를 흘림으로써, 전기 저항에 의해 이 권선을 가열시켜, 결로의 발생을 방지하는 것이 생각되어 지고 있다. 그런데, 내연 기관의 시동시에, 이 전동 발전기를 사용하여 컴프레서 및 터빈을 회전시키는 점에서, 이 때, 스테이터의 권선에 전류를 흘려 가열하고 있으면, 전동 발전기에 과전류가 흘러 회로의 퓨즈가 끊어져 버린다는 문제가 있다.

본 발명은, 상기 서술한 과제를 해결하는 것으로, 전동 발전기에 있어서의 결로의 발생을 억제함과 함께 전동 발전기를 적정하게 작동 가능하게 하는 배기 터빈 과급기, 주기, 선박을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 배기 터빈 과급기는, 동축 상에 연결되는 컴프레서 및 터빈과, 상기 컴프레서의 축단에 연결되는 전동 발전기와, 상기 전동 발전기의 스테이터에 있어서의 권선에 전류를 공급하여 가열하는 히터 장치와, 상기 전동 발전기의 회전 수를 검출 또는 추정하는 회전 수 검출 추정 장치와, 상기 회전 수 검출 추정 장치가 검출 또는 추정한 상기 전동 발전기의 회전 수가 미리 설정된 규정 회전 수를 초과하였을 때에 상기 히터 장치를 정지시키는 제어 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 것이다.

따라서, 전동 발전기의 스테이터에 있어서의 권선에 전류를 공급하여 가열하는 히터 장치를 형성함으로써, 이 전동 발전기에 있어서의 결로의 발생을 억제할 수 있고, 컴프레서 및 터빈에 연결된 전동 발전기의 회전 수가 규정 회전 수를 초과하면, 이 히터 장치를 정지시킴으로써, 권선에 대한 전류의 공급을 정지시키기 때문에, 전동 발전기에 과전류가 흐르는 경우는 없고, 퓨즈의 절단을 방지하여 전동 발전기를 적정하게 작동시킬 수 있다.

본 발명의 배기 터빈 과급기에서는, 상기 제어 장치는, 주기에 작동 기체를 공급하는 작동 기체 지령 신호가 입력되면, 상기 히터 장치를 정지시키는 것을 특징으로 하고 있다.

따라서, 작동 기체 지령 신호에 의해 히터 장치를 정지시킴으로써, 주기와 컴프레서 및 터빈이 구동 회전되기 전에 히터 장치가 정지되게 되어, 전동 발전기에 과전류가 흐르는 경우는 없고, 퓨즈의 절단을 방지하여 전동 발전기를 적정하게 작동시킬 수 있다.

본 발명의 배기 터빈 과급기에서는, 상기 제어 장치는, 상기 작동 기체 지령 신호가 입력되면, 상기 히터 장치를 정지시킨 후, 미리 설정된 소정의 제 1 대기 시간 경과 후에 주기에 대한 작동 기체의 공급을 개시하는 것을 특징으로 하고 있다.

따라서, 작동 기체 지령 신호가 입력되고 나서 제 1 대기 시간 경과 후에 주기에 대한 작동 기체의 공급을 개시함으로써, 히터 장치가 완전히 정지되고 나서 주기에 대한 작동 기체의 공급이 개시되게 되어, 신호의 전기적인 지연이 발생해도, 주기와 컴프레서 및 터빈이 구동 회전되기 전에 적정하게 히터 장치를 정지시킬 수 있다.

본 발명의 배기 터빈 과급기에서는, 상기 제어 장치는, 상기 주기에 연료를 공급하는 연료 공급 지령 신호가 입력되면, 상기 히터 장치를 정지시키는 것을 특징으로 하고 있다.

따라서, 연료 공급 지령 신호에 의해 히터 장치를 정지시킴으로써, 주기와 컴프레서 및 터빈이 구동 회전되기 전에 히터 장치가 정지되게 되어, 전동 발전기에 과전류가 흐르는 경우는 없고, 퓨즈의 절단을 방지하여 전동 발전기를 적정하게 작동시킬 수 있다.

본 발명의 배기 터빈 과급기에서는, 상기 제어 장치는, 상기 연료 공급 지령 신호가 입력되면, 상기 히터 장치를 정지시킨 후, 미리 설정된 소정의 제 1 대기 시간 경과 후에 주기에 대한 작동 기체의 공급을 개시하고, 그 후에 상기 주기에 연료를 공급하는 것을 특징으로 하고 있다.

따라서, 연료 공급 지령 신호가 입력되고 나서 제 1 대기 시간 경과 후에 주기에 대한 작동 기체의 공급을 개시하고, 그 후에 주기에 연료를 공급함으로써, 히터 장치가 완전히 정지되고 나서 주기에 대한 작동 기체의 공급이 개시되게 되어, 신호의 전기적인 지연이 발생해도, 주기와 컴프레서 및 터빈이 구동 회전되기 전에 적정하게 히터 장치를 정지시킬 수 있다.

본 발명의 배기 터빈 과급기에서는, 상기 주기에 연소용 기체를 공급하는 보조 블로어가 형성되고, 상기 제어 장치는, 상기 보조 블로어가 기동되면 상기 히터 장치를 정지시키는 것을 특징으로 하고 있다.

따라서, 보조 블로어가 기동될 때에 히터 장치를 정지시킴으로써, 주기와 컴프레서 및 터빈이 구동 회전되기 전에 히터 장치가 정지되게 되어, 전동 발전기에 과전류가 흐르는 경우는 없고, 퓨즈의 절단을 방지하여 전동 발전기를 적정하게 작동시킬 수 있다.

본 발명의 배기 터빈 과급기에서는, 상기 제어 장치는, 상기 회전 수 검출 추정 장치가 검출 또는 추정한 상기 전동 발전기의 회전 수가 미리 설정된 규정 회전 수 이하가 되면, 미리 설정된 소정의 제 2 대기 시간 경과 후에 상기 히터 장치를 작동시키는 것을 특징으로 하고 있다.

따라서, 전동 발전기의 회전 수가 규정 회전 수 이하가 되고 나서 제 2 대기 시간 경과 후에 히터 장치를 작동시킴으로써, 전동 발전기가 정지 후에 관성력에 의해 구동축이 소정 시간만큼 회전되고 있지만, 제 2 대기 시간 동안에 완전히 정지되게 되고, 전동 발전기가 완전히 정지되고 나서 히터 장치를 작동시킬 수 있어, 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 배기 터빈 과급기에서는, 상기 제어 장치는, 작동 기체 공급 정지 지령 신호가 입력되면, 미리 설정된 소정의 제 3 대기 시간 경과 후에 상기 히터 장치를 작동시키는 것을 특징으로 하고 있다.

따라서, 작동 기체 공급 정지 지령 신호가 입력되고 나서 제 3 대기 시간 경과 후에 히터 장치를 작동시킴으로써, 컴프레서 및 터빈이 정지 후에 관성력에 의해 구동축이 소정 시간만큼 회전되고 있지만, 제 3 대기 시간 동안에 완전히 정지되게 되고, 전동 발전기가 완전히 정지되고 나서 히터 장치를 작동시킬 수 있어, 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 배기 터빈 과급기에서는, 상기 제어 장치는, 연료 공급 정지 지령 신호가 입력되면, 미리 설정된 소정의 제 4 대기 시간 경과 후에 상기 히터 장치를 작동시키는 것을 특징으로 하고 있다.

따라서, 연료 공급 정지 지령 신호가 입력되고 나서 제 3 대기 시간 경과 후에 히터 장치를 작동시킴으로써, 컴프레서 및 터빈이 정지 후에 관성력에 의해 구동축이 소정 시간만큼 회전되고 있지만, 제 4 대기 시간 동안에 구동축이 완전히 정지되게 되고, 전동 발전기가 완전히 정지되고 나서 히터 장치를 작동시킬 수 있어, 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 배기 터빈 과급기에서는, 상기 제어 장치는, 상기 보조 블로어의 구동이 정지되고 나서 미리 설정된 소정의 제 5 대기 시간 경과 후에 상기 히터 장치를 작동시키는 것을 특징으로 하고 있다.

따라서, 보조 블로어의 구동이 정지되고 나서 제 5 대기 시간 경과 후에 히터 장치를 작동시킴으로써, 컴프레서 및 터빈이 정지 후에 관성력에 의해 구동축이 소정 시간만큼 회전되고 있지만, 제 4 대기 시간 동안에 구동축이 완전히 정지되게 되고, 전동 발전기가 완전히 정지되고 나서 히터 장치를 작동시킬 수 있어, 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

또, 본 발명의 주기는, 주기 본체와, 상기 배기 터빈 과급기를 구비하는 것을 특징으로 하는 것이다.

따라서, 배기 터빈 과급기에서, 전동 발전기의 스테이터에 있어서의 권선에 전류를 공급하여 가열하는 히터 장치를 형성함으로써, 이 전동 발전기에 있어서의 결로의 발생을 억제할 수 있고, 컴프레서 및 터빈에 연결된 전동 발전기의 회전 수가 규정 회전 수를 초과하면, 이 히터 장치를 정지시킴으로써, 권선에 대한 전류의 공급을 정지시키기 때문에, 전동 발전기에 과전류가 흐르는 경우는 없고, 퓨즈의 절단을 방지하여 전동 발전기를 적정하게 작동시킬 수 있다.

또, 본 발명의 선박은, 상기 주기를 구비하는 것을 특징으로 하는 것이다.

따라서, 전동 발전기에 있어서의 결로의 발생을 억제할 수 있음과 함께, 퓨즈의 절단을 방지하여 전동 발전기를 적정하게 작동시킬 수 있어, 항행시의 안정성을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 배기 터빈 과급기, 주기, 선박에 의하면, 전동 발전기에 있어서의 결로의 발생을 억제할 수 있음과 함께, 퓨즈의 절단을 방지하여 전동 발전기를 적정하게 작동시킬 수 있다.

도 1 은, 제 1 실시형태의 배기 터빈 과급기를 구비한 주기를 나타내는 개략 구성도이다.
도 2 는, 전동 발전기의 전류 회로를 나타내는 개략도이다.
도 3 은, 디젤 엔진에 있어서의 에어 런 모드의 제어를 나타내는 플로 차트이다.
도 4 는, 디젤 엔진에 있어서의 에어 런 모드의 제어를 나타내는 타임 차트이다.
도 5 는, 제 2 실시형태의 배기 터빈 과급기를 구비한 디젤 엔진에 있어서의 연료 운전 모드의 제어를 나타내는 플로 차트이다.
도 6 은, 디젤 엔진에 있어서의 연료 운전 모드의 제어를 나타내는 타임 차트이다.

이하에 첨부 도면을 참조하여, 본 발명에 관련된 배기 터빈 과급기, 주기, 선박의 바람직한 실시형태를 상세하게 설명한다. 또한, 이 실시형태에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니고, 또, 실시형태가 복수 있는 경우에는, 각 실시형태를 조합하여 구성하는 것도 포함하는 것이다.

[제 1 실시형태]

도 1 은, 제 1 본 실시형태의 배기 터빈 과급기를 구비한 주기를 나타내는 개략 구성도이다.

제 1 본 실시형태에서, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 주기로서의 선박용 디젤 엔진 (내연 기관) (1) 은, 디젤 엔진 본체 (2) 와, 배기 터빈 과급기 (3) 와, 보조 블로어 (4) 와, 제어 장치 (5) 를 구비하고 있다. 디젤 엔진 본체 (2) 는, 복수의 실린더부 (13) 가 형성되어 있고, 각각의 각 실린더부 (13) 는, 도시하지 않지만, 내부에 피스톤이 각각 자유롭게 왕복 이동할 수 있도록 지지되어 있고, 각 피스톤은, 하부가 크로스 헤드를 개재하여 크랭크축에 연결되어 있다.

실린더부 (13) 는, 흡기 포트 (14) 를 개재하여 소기 (掃氣) 트렁크 (15) 가 연결됨과 함께, 배기 포트 (16) 를 개재하여 배기 매니폴드 (17) 가 연결되어 있다. 그리고, 소기 트렁크 (15) 는, 흡기관 (L1) 을 개재하여 배기 터빈 과급기 (3) 의 컴프레서 (21) 에 연결되어 있다. 또, 배기 매니폴드 (17) 는, 배기관 (L2) 을 개재하여 배기 터빈 과급기 (3) 의 터빈 (22) 에 연결되어 있다. 또, 실린더부 (13) 는, 내부에 연료 (예를 들어, 중유, 천연 가스 등) 를 분사하는 인젝터 (연료 공급 장치) (18) 가 각각 형성되어 있다. 각 인젝터 (18) 는, 도시하지 않는 연료 펌프가 연결되어 있다.

배기 터빈 과급기 (3) 는, 컴프레서 (21) 와 터빈 (22) 이 회전축 (23) 을 개재하여 동축 상에 연결되어 구성되어 있어, 컴프레서 (21) 와 터빈 (22) 은, 회전축 (23) 에 의해 일체 회전할 수 있다. 컴프레서 (21) 는, 외부로부터 흡기하는 흡기관 (L3) 이 연결됨과 함께, 소기 트렁크 (15) 에 이르는 흡기관 (L1) 이 연결되어 있다. 터빈 (22) 은, 배기 매니폴드 (17) 에 이르는 배기관 (L2) 이 연결됨과 함께, 외부로 배기하는 배기관 (L4) 이 연결되어 있다.

그 때문에, 터빈 (22) 은, 배기 매니폴드 (17) 로부터 배기관 (L2) 을 통하여 유도된 배기 가스 (연소 가스) 에 의해 구동되고, 컴프레서 (21) 를 구동시킨 후, 배기 가스를 배기관 (L4) 으로부터 외부로 배출한다. 한편, 컴프레서 (21) 는, 터빈 (22) 에 의해 구동되고, 흡기관 (L3) 으로부터 흡기한 공기 등의 기체를 압축시킨 후, 압축된 공기 등의 기체를 연소용 기체로서 흡기관 (L1) 으로부터 소기 트렁크 (15) 에 압송한다.

또, 디젤 엔진 본체 (2) 는, 실린더부 (13) 에 공기 등의 작동 기체를 공급하여, 실린더부 (13) 의 도시하지 않는 피스톤을 작동시킴으로써 엔진 회전 수를 상승시키는 작동 기체 공급 장치 (24) 가 형성되어 있다. 이 작동 기체 공급 장치 (24) 는, 작동 기체 공급원 (25) (예를 들어, 어큐뮬레이터나 펌프 등) 과, 개폐 밸브 (26) 와, 작동 기체 공급관 (L5) 을 구비하고 있다. 작동 기체 공급관 (L5) 은, 기단부에 작동 기체 공급원 (25) 이 연결되고, 선단부가 각각의 실린더부 (13) 에 연결됨과 함께, 각각의 실린더부 (13) 에 대응하는 개폐 밸브 (26) 가 복수 형성되어 있다. 작동 기체 공급 장치 (24) 는, 선박용 디젤 엔진 (1) 의 기동시에, 각각의 개폐 밸브 (26) 를 개폐 제어함으로써, 작동 기체 공급원 (25) 의 작동 기체를 작동 기체 공급관 (L5) 으로부터 실린더부 (13) 에 공급·공급 정지를 반복한다. 이로써, 실린더부 (13) 의 내부에 연료를 분사하지 않고, 실린더부 (13) 에 형성된 도시하지 않는 피스톤을 작동시켜, 크로스 헤드를 개재하여 크랭크축을 회전시킬 수 있다.

또한, 본 실시형태에 있어서, 디젤 엔진 본체 (2) 는, 적어도 에어 런 모드 (시운전 모드) 와, 연료 운전 모드를 구비하고 있다. 에어 런 모드는, 작동 기체 공급 장치 (24) 에 의해서만 크랭크축을 회전시키는 운전 모드이며, 예를 들어, 디젤 엔진 본체 (2) 의 메인터넌스시에 실시된다. 연료 운전 모드는, 작동 기체 공급 장치 (24) 에 의해 크랭크축을 회전 개시시키고, 크랭크축이 일정 회전 수이상이 된 후에 실린더부에 대한 연료 분사를 개시하여 크랭크축을 회전시키는 운전 모드이다.

배기 터빈 과급기 (3) 는, 하이브리드 과급기로서, 컴프레서 (21) 및 터빈 (22) 의 회전축 (23) 과 동축 상의 회전축 (31) 을 개재하여 전동 발전기 (32) 가 연결되어 있다. 전동 발전기 (32) 는, 도시하지 않지만, 회전축 (31) 에 고정되는 로터와, 케이싱에 고정되어 로터의 주위에 배치되는 스테이터에 의해 구성된다. 이 전동 발전기 (32) 는, 배기 가스에 의해 구동됨으로써 발전하는 발전 기능을 구비함과 함께, 컴프레서 (21) 및 터빈 (22) 을 구동 회전시키는 전동 기능을 구비하고 있다.

배기 터빈 과급기 (3) 는, 전력 변환 장치 (33) 를 구비하고 있다. 전력 변환 장치 (33) 는, 제 1 전력 변환부 (34) 와, 축전부 (35) 와, 제 2 전력 변환부 (36) 를 구비하고 있다. 제 1 전력 변환부 (34) 는, 전동 발전기 (32) 에 접속되고, 전동 발전기 (32) 의 회생 동작시에, 전동 발전기 (32) 가 발전시킨 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 출력한다. 제 2 전력 변환부 (36) 는, 선내 전력 계통 (37) 에 접속되고, 전동 발전기 (32) 의 회생 동작시에, 제 1 전력 변환부 (34) 로부터의 직류 전력을 선내 전력 계통 (37) 에 적합한 삼상 교류 전력으로 변환하여 선내 전력 계통 (37) 에 출력한다. 축전부 (35) 는, 제 1 전력 변환부 (34) 와 제 2 전력 변환부 (36) 사이에 접속되고, 제 1 전력 변환부 (34) 로부터의 직류 전력을 소정량만큼 축전한다. 축전부 (35) 는, 제 2 전력 변환부 (36) 에 출력되는 전력을 평활화하기 위해서 형성되고, 전동 발전기 (32) 의 회생 동작 개시시에 축전한 전력을 제 2 전력 변환부 (36) 에 출력한다. 회생 동작 개시 후에 제 2 전력 변환부 (36) 에 출력되는 전력은, 제 1 전력 변환부 (34) 를 개재하여 전동 발전기 (32) 로부터 출력된다.

또, 제 2 전력 변환부 (36) 는, 전동 발전기 (32) 의 역행 동작시에, 선내 전력 계통 (37) 으로부터의 삼상 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 제 1 전력 변환부 (34) 에 출력한다. 제 1 전력 변환부 (34) 는, 전동 발전기 (32) 의 역행 동작시에, 제 2 전력 변환부 (36) 로부터의 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 전동 발전기 (32) 에 출력한다. 축전부 (35) 는, 제 2 전력 변환부 (36) 로부터의 직류 전력을 소정량만큼 축전한다. 축전부 (35) 는, 제 1 전력 변환부 (34) 에 출력되는 전력을 평활화하기 위해서 형성되고, 전동 발전기 (32) 의 역행 동작 개시시에 축전한 전력을 제 1 전력 변환부 (34) 에 출력한다. 역행 동작 개시 후에 제 1 전력 변환부 (34) 에 출력되는 전력은, 제 2 전력 변환부 (36) 를 개재하여 선내 전력 계통 (37) 으로부터 출력된다.

여기서, 전력 변환 장치 (33) 의 구성은, 상세하게 설명하지 않지만, 예를 들어, 제 1 전력 변환부 (34) 는 컨버터, 축전부 (35) 는 콘덴서, 제 2 전력 변환부 (36) 는 인버터이다.

또, 배기 터빈 과급기 (3) 는, 전동 발전기 (32) 의 스테이터에 있어서의 권선에 전류를 공급하여 가열하는 스페이스 히터 (히터 장치) (60) 가 형성되어 있다. 도 2 에 나타내는 바와 같이, 전동 발전기 (32) 는, 로터 (61) 의 외주측에 스테이터 (62) 가 배치되어 구성되어 있고, 로터 (61) 는, 회전축 (63) 에 자석 (64) 이 고정되어 이루어지고, 스테이터 (62) 는, 철심 (65) 에 권선 (코일) (66) 이 권취되어 이루어진다. 스페이스 히터 (60) 는, 스테이터 (62) 의 권선 (66) 에 전류를 공급하여 가열한다.

이 전동 발전기 (32) 에서, 스테이터 (62) 의 권선 (코일) (66) 은, 제 1 스위치 (67) 를 개재하여 제 1 전원 (68) 이 접속됨과 함께, 퓨즈 (69) 및 제 2 스위치 (70) 를 개재하여 제 2 전원 (71) 이 접속되어 있다. 스테이터 (62) 의 권선 (66) 은, 삼상 성형 결선의 선간을 나타내고 있고, 접속 케이블 (72, 73) 이 형성되어 있다. 그리고, 접속 케이블 (72, 73) 은, 제 1 분기 케이블 (74, 75) 이 접속되고, 각 제 1 분기 케이블 (74, 75) 은, 제 1 스위치 (67) 를 개재하여 제 1 전원 (68) 에 접속되어 있다. 또, 접속 케이블 (72, 73) 은, 제 2 분기 케이블 (76, 77) 이 접속되고, 각 제 2 분기 케이블 (76, 77) 은, 퓨즈 (69) 및 제 2 스위치 (70) 를 개재하여 제 2 전원 (71) 이 접속되어 있다. 여기서, 제 1 전원 (68) 은, 전동 발전기 (32) 에 급전함으로써 토크를 발생시키는 것이고, 반도체를 사용한 전력 변환 장치이다. 제 2 전원 (71) 은, 스페이스 히터 (60) 에 급전함으로써 가열시키는 것이다. 또한, 제 1 스위치 (67) 와 제 2 스위치 (70) 는, 선택적으로 접속 가능하게 되어 있고, 동시에 ON (도통) 되지 않도록 제어된다.

이 스페이스 히터 (60) 는, 스테이터 (62) 의 권선 (66) 에 전류를 공급하여 가열함으로써, 전기 저항에 의해 이 권선 (66) 을 가열하여, 스테이터 (62) 에 있어서의 결로의 발생을 방지하는 것이다. 그러나, 제 2 전원 (71) 으로부터 스테이터 (62) 에 전류를 공급하고 있을 때에, 전동 발전기 (32) 가 회전되어 전압이 발생하면, 제 2 분기 케이블 (76, 77) 에 과전류가 흘러 퓨즈 (69) 가 끊어져 버린다.

그 때문에, 본 실시형태에서는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 배기 터빈 과급기 (3) 에서, 전동 발전기 (32) 의 회전 수를 회전 수 센서 (회전 수 검출 추정 장치) (54) 를 형성하고, 제어 장치 (5) 는, 회전 수 센서 (54) 가 검출한 전동 발전기 (32) 의 회전 수가 미리 설정된 규정 회전 수를 초과하였을 때에 스페이스 히터 (60) 의 제 2 스위치 (70) 를 차단하도록 하고 있다.

한편으로, 이 회전 수 센서 (54) 는, 충분한 검출 정밀도가 확보되어 있지 않다. 요컨대, 회전 수 센서 (54) 는, 전동 발전기 (32) 에 있어서의 모든 회전역을 충분히 검출할 수 있는 것은 아니고, 또, 전동 발전기 (32) 에 있어서의 모든 회전역을 충분히 검출할 수 있는 것과 같은 것은 매우 고가이고, 부품 비용이 대폭적으로 증가해 버린다. 그래서, 본 실시형태에서는, 전동 발전기 (32) 의 회전 수를 추정하는 회전 수 검출 추정 장치로서, 각종 장치의 신호를 병용하고 있다.

보조 블로어 (4) 는, 블로어용 임펠러 (41) 와 블로어용 전동기 (모터) (42) 로 구성된다. 보조 블로어 (4) 는, 선박용 디젤 엔진 (1) 의 기동시에 구동됨으로써, 흡기관 (L3) 으로부터 컴프레서 (21) 를 경유하여 흡기한 공기 등의 기체를 압축시킨 후, 압축된 공기 등의 기체를 연소용 기체로서 흡기관 (L6) 으로부터 흡기관 (L1) 을 경유한 소기 트렁크 (15) 에 압송한다. 또한, 흡기관 (L1) 과 병렬로 흡기관 (L6) 을 형성하고, 이 흡기관 (L6) 에 보조 블로어 (4) (블로어용 임펠러 (41)) 를 형성하였지만, 흡기관 (L1) 과 흡기관 (L6) 은 병렬로 형성할 필요는 없고, 흡기관 (L6) 을 형성하지 않고 흡기관 (L1) 만을 형성하고, 흡기관 (L1) 에 보조 블로어 (4) 를 형성해도 된다.

제어 장치 (5) 는, 전동 발전기 (32) 를 제어하는 제 1 제어 장치 (51) 와, 디젤 엔진 본체 (2) 및 보조 블로어 (4) 를 제어하는 제 2 제어 장치 (52) 를 구비하고 있다.

제 1 제어 장치 (51) 는, 제 1 전력 변환부 (34) 와 제 2 전력 변환부 (36) 를 제어함으로써, 전동 발전기 (32) 를 제어할 수 있다. 즉, 제 1 제어 장치 (51) 는, 전동 발전기 (32) 의 구동 상태 (회생 동작 상태, 또는, 역행 동작 상태) 에 따라 제 1 전력 변환부 (34) 와 제 2 전력 변환부 (36) 의 기능을 제어한다.

제 2 제어 장치 (52) 는, 디젤 엔진 본체 (2) 에 있어서의 인젝터 (18) 와 작동 기체 공급 장치 (24) 를 구동 제어할 수 있다. 또, 제 2 제어 장치 (52) 는, 각 인젝터 (18) 를 구동 제어하여 연료 분사 시기나 연료 분사량을 제어한다. 또한, 제 2 제어 장치 (52) 는, 작동 기체 공급 장치 (24) 를 구성하는 개폐 밸브 (26) 를 개폐 제어하여 실린더부 (13) 에 대한 작동 기체 공급 시기나 작동 기체 공급량을 제어한다. 또, 제 2 제어 장치 (52) 는, 보조 블로어 (4) 를 구동 제어함으로써, 디젤 엔진 본체 (2) 에 대한 압축된 공기 등의 연소용 기체를 공급하여, 소기압 (흡기압) 을 제어할 수 있다.

또, 제 2 제어 장치 (52) 는, 선박을 항행시키는 데에 있어서 각종 지령 신호를 출력하는 조종 장치 (53) 가 접속되어 있다. 이 조종 장치 (53) 는, 적어도 에어 런 모드와 연료 운전 모드를 선택할 수 있고, 제 2 제어 장치 (52) 에 대해 보조 블로어 (4) 의 기동 정지 지령 신호, 디젤 엔진 본체 (2) 에 대해 에어 런 지령 신호 (작동 기체 지령 신호, 작동 기체 공급 정지 지령 신호), 디젤 엔진 본체 (2) 에 대해 연료 운전 지령 신호 (연료 공급 지령 신호, 연료 공급 정지 지령 신호) 를 출력할 수 있다.

제어 장치 (5) 는, 엔진 기동 준비 신호가 입력되면, 보조 블로어 (4) 의 구동을 개시함으로써, 압축된 공기 등의 기체를 연소용 기체로서 선박용 디젤 엔진 (1) 의 소기 트렁크 (15) 에 압송하여, 소기압 (흡기압) 을 상승시킨다. 제어 장치 (5) 는, 엔진 회전 기동 개시 신호가 입력되면, 작동 기체 공급 장치 (24) 의 구동을 개시함으로써, 엔진 회전 수를 상승시키고, 엔진 회전 수가 미리 설정된 연료 공급 개시 회전 수에 도달하면, 각 인젝터 (18) 를 구동시켜 디젤 엔진 본체 (2) 에 연료를 공급한다. 그러면, 선박용 디젤 엔진 (1) 이 연소에 의한 운전을 개시한다.

또, 제어 장치 (5) 는, 엔진 기동 준비 신호가 입력되면, 제 2 전력 변환부 (36) 를 제어함으로써, 선내 전력 계통 (37) 으로부터의 삼상 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 축전부 (35) 에 축전하고, 축전부 (35) 의 전압을 미리 설정된 대기 전압에 도달시킨다. 그리고, 제어 장치 (5) 는, 축전부 (35) 의 전압이 대기 전압에 도달하면, 제 1 전력 변환부 (34) 를 제어함으로써, 축전부 (35) 의 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 전동 발전기 (32) 의 구동을 개시하는 한편, 보조 블로어 (4) 의 구동을 정지시켜, 배기 터빈 과급기 (3) 를 급전 모드로 한다. 그 후, 제어 장치 (5) 는, 배기 터빈 과급기 (3) 가 배기 가스에 의해서만 구동되는 통상 운전 모드로 한다. 그리고, 더욱 부하가 상승하여, 배기 터빈 과급기 (3) 의 구동에 필요한 에너지보다 잉여로 배기 가스가 발생하는 경우에는, 잉여의 배기 가스 에너지를 전기 에너지로서 회수하고, 전동 발전기 (32) 의 구동에 의해 발생한 전력을 선내 전력 계통 (37) 에 출력하여, 배기 터빈 과급기 (3) 를 발전 모드로 한다.

제 1 실시형태에서, 제어 장치 (5) 는, 에어 런 모드에서, 회전 수 센서 (54) 가 검출한 전동 발전기 (32) 의 회전 수가 미리 설정된 규정 회전 수를 초과하였을 때에 스페이스 히터 (60) 를 정지시킨다. 즉, 제어 장치 (5) 는, 디젤 엔진 본체 (2) 의 실린더부 (13) 에 공기 등의 작동 기체를 공급하는 에어 런 지령 신호 (작동 기체 지령 신호) 가 입력되면, 스페이스 히터 (60) 를 정지시킨다. 이 때, 제어 장치 (5) 는, 에어 런 지령 신호가 입력되면, 스페이스 히터 (60) 를 정지시킨 후, 에어 런 지령 신호가 입력되고 나서 미리 설정된 소정의 제 1 대기 시간 T1 경과 후에 에어 런을 개시한다.

한편, 제어 장치 (5) 는, 에어 런 모드에서, 회전 수 센서 (54) 가 검출한 전동 발전기 (32) 의 회전 수가 미리 설정된 규정 회전 수 이하가 되면, 미리 설정된 소정의 제 2 대기 시간 T2 경과 후에 스페이스 히터 (60) 를 작동시킨다. 즉, 제어 장치 (5) 는, 에어 런 지령 신호의 입력이 없어지면 (작동 기체 공급 정지 지령 신호가 입력되면), 미리 설정된 소정의 제 3 대기 시간 T3 경과 후에 스페이스 히터 (60) 를 작동시킨다.

여기서, 제 1 실시형태의 배기 터빈 과급기의 제어 방법에 대해, 플로 차트와 타임 차트를 사용하여 상세하게 설명한다. 도 3 은, 디젤 엔진에 있어서의 에어 런 모드의 제어를 나타내는 플로 차트, 도 4 는, 디젤 엔진에 있어서의 에어 런 모드의 제어를 나타내는 타임 차트이다.

제 1 실시형태의 배기 터빈 과급기의 제어 방법에 있어서, 선박용 디젤 엔진 (1) 의 에어 런 모드에서는, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 제어 장치 (5) 는, 스텝 S1 에서, 제어 장치 (5) 는, 조종 장치 (53) 로부터 에어 런 지령 신호가 입력되었는지 (ON) 여부를 판정한다. 여기서, 에어 런 지령 신호가 입력되어 있지 않은 것으로 판정 (No) 되면 그대로 대기하고, 에어 런 지령 신호가 입력된 것으로 판정 (Yes) 되면, 스텝 S2 로 이행한다. 스텝 S2 에서, 작동되고 있던 스페이스 히터 (60) 를 정지시킨다.

스텝 S3 에서, 제어 장치 (5) 는, 에어 런 지령 신호가 입력되고 나서 소정의 제 1 대기 시간 T1 이 경과되었는지 여부를 판정한다. 여기서, 에어 런 지령 신호가 입력되고 나서 제 1 대기 시간 T1 이 경과되어 있지 않은 것으로 판정 (No) 되면 그대로 대기하고, 에어 런 지령 신호가 입력되고 나서 제 1 대기 시간 T1 이 경과된 것으로 판정 (Yes) 되면, 스텝 S4 에서 에어 런을 개시한다.

스텝 S5 에서, 제어 장치 (5) 는, 에어 런 지령 신호의 입력이 없어졌는지 (OFF) 여부를 판정한다. 여기서, 에어 런 지령 신호가 입력되어 있는 것으로 판정 (No) 되면 그대로 대기하고, 에어 런 지령 신호가 입력되어 있지 않은 것으로 판정 (Yes) 되면, 스텝 S6 에서 에어 런을 종료시킨다.

스텝 S7 에서, 제어 장치 (5) 는, 회전 수 센서 (54) 가 검출한 전동 발전기 (32) 의 회전 수가 미리 설정된 규정 회전 수 (예를 들어, 10 rpm) 이하가 되고 나서 소정의 제 2 대기 시간 T2 가 경과되었는지 여부를 판정한다. 여기서, 전동 발전기 (32) 의 회전 수가 규정 회전 수 이하가 되고 나서 제 2 대기 시간 T2 가 경과되어 있지 않은 것으로 판정 (No) 되면 그대로 대기하고, 전동 발전기 (32) 의 회전 수가 규정 회전 수 이하가 되고 나서 제 2 대기 시간 T2 가 경과된 것으로 판정 (Yes) 되면, 스텝 S8 로 이행한다.

스텝 S8 에서, 제어 장치 (5) 는, 에어 런 지령 신호의 입력이 없어지고 (OFF) 나서 소정의 제 3 대기 시간 T3 이 경과되었는지 여부를 판정한다. 여기서, 에어 런 지령 신호의 입력이 없어지고 나서 제 3 대기 시간 T3 이 경과되어 있지 않은 것으로 판정 (No) 되면 그대로 대기하고, 에어 런 지령 신호의 입력이 없어지고 나서 제 3 대기 시간 T3 이 경과된 것으로 판정 (Yes) 되면, 스텝 S9 에서 스페이스 히터 (60) 를 작동시킨다.

또, 제 1 실시형태의 배기 터빈 과급기에 있어서의 스페이스 히터의 작동 정지 타이밍에 대해 설명한다. 도 4 에 나타내는 바와 같이, 시간 t1 에서, 에어 런 지령 신호가 입력되면, 스페이스 히터 (60) 를 정지시킨다. 이 에어 런 지령 신호가 입력되고 나서 제 1 대기 시간 T1 이 경과된 시간 t2 에서, 에어 런이 개시된다. 그러면, 디젤 엔진 본체 (2) 의 실린더부 (13) 에 작동 기체가 공급됨으로써 크랭크축이 회전하고, 이 작동 기체가 실린더부 (13) 로부터 배출됨으로써 컴프레서 (21) 및 터빈 (22) 이 회전하여, 과급기 회전 수가 상승한다.

시간 t3 에서, 에어 런 지령 신호의 입력이 없어지면, 에어 런을 종료시킨다. 그러면, 디젤 엔진 본체 (2) 의 실린더부 (13) 에 대한 작동 기체의 공급이 정지됨으로써 크랭크축의 회전이 정지되고, 배출되는 작동 기체가 감소함으로써 컴프레서 (21) 및 터빈 (22) 이 회전 정지되고, 과급기 회전 수가 저하된다. 그리고, 전동 발전기 (32) 의 회전 수가 규정 회전 수 이하가 된 시간 t4 로부터 제 2 대기 시간 T2 가 경과되고, 에어 런 지령 신호의 입력이 없어진 시간 t3 으로부터 제 3 대기 시간 T3 이 경과된 시간 t5 에서, 정지되어 있던 스페이스 히터 (60) 를 작동시킨다. 이 제 2, 제 3 대기 시간 T2, T3 을 설정한 이유는, 전동 발전기 (32), 컴프레서 (21) 및 터빈 (22) 은, 구동 정지 신호를 출력해도 즉시 정지하지는 못하고, 소정 시간만큼 관성력에 의해 회전되기 때문에, 전동 발전기 (32) 가 완전히 정지되고 나서 스페이스 히터 (60) 를 작동시키도록 하기 위함이다.

또한, 제 2, 제 3 대기 시간 T2, T3 은, 시간 t5 에서 동시에 경과된 것으로 하여 설명하였지만, 제 2, 제 3 대기 시간 T2, T3 은, 설정 시간이 상이한 것인 점에서, 상이한 시간에서 경과되는 경우도 있다. 이 경우, 모든 경과 시간 T2, T3 이 경과된 시간에 스페이스 히터 (60) 를 작동시키게 된다.

여기서, 본 실시형태에서는, 전동 발전기 (32) 의 회전 수와 에어 런 지령 신호에 따라 스페이스 히터 (60) 를 작동시키도록 구성하였지만, 이 구성에 한정되는 것은 아니다.

이와 같이 제 1 실시형태의 배기 터빈 과급기에 있어서는, 동축 상에 연결되는 컴프레서 (21) 및 터빈 (22) 과, 컴프레서 (21) 의 축단에 연결되는 전동 발전기 (32) 와, 전동 발전기 (32) 의 스테이터 (62) 에 있어서의 권선 (66) 에 전류를 공급하여 가열하는 스페이스 히터 (60) 와, 전동 발전기 (32) 의 회전 수를 검출하는 회전 수 센서 (54) 와, 회전 수 센서 (54) 가 검출한 전동 발전기 (32) 의 회전 수가 미리 설정된 규정 회전 수를 초과하였을 때에 스페이스 히터 (60) 를 정지시키는 제어 장치 (5) 를 형성하고 있다.

따라서, 전동 발전기 (32) 의 스테이터 (62) 에 있어서의 권선 (66) 에 전류를 공급하여 가열하는 스페이스 히터 (60) 를 형성함으로써, 이 전동 발전기 (32) 에 있어서의 결로의 발생을 억제할 수 있다. 또, 컴프레서 (21) 및 터빈 (22) 에 연결된 전동 발전기 (32) 의 회전 수가 규정 회전 수를 초과하면, 이 스페이스 히터 (60) 를 정지시킴으로써, 권선 (66) 에 대한 전류의 공급을 정지시키기 때문에, 전동 발전기 (32) 에 과전류가 흐르는 경우는 없고, 퓨즈 (69) 의 절단을 방지하여 전동 발전기 (32) 를 적정하게 작동시킬 수 있다.

제 1 실시형태의 배기 터빈 과급기에서는, 제어 장치 (5) 는, 디젤 엔진 본체 (2) 에 공기를 공급하는 작동 기체 지령 신호가 입력되면, 스페이스 히터 (60) 를 정지시킨다. 따라서, 디젤 엔진 본체 (2) 와 컴프레서 (21) 및 터빈 (22) 이 구동 회전되기 전에 스페이스 히터 (60) 가 정지되게 되어, 전동 발전기 (32) 에 과전류가 흐르는 경우는 없고, 퓨즈 (69) 의 절단을 방지하여 전동 발전기 (32) 를 적정하게 작동시킬 수 있다.

제 1 실시형태의 배기 터빈 과급기에서는, 제어 장치 (5) 는, 작동 기체 지령 신호가 입력되면, 스페이스 히터 (60) 를 정지시킨 후, 제 1 대기 시간 T1 경과 후에 에어 런을 개시한다. 따라서, 스페이스 히터 (60) 가 완전히 정지되고 나서 에어 런이 개시되게 되어, 신호의 전기적인 지연이 발생해도, 디젤 엔진 본체 (2) 와 컴프레서 (21) 및 터빈 (22) 이 구동 회전되기 전에 적정하게 스페이스 히터 (60) 를 정지시킬 수 있다.

제 1 실시형태의 배기 터빈 과급기에서는, 제어 장치 (5) 는, 회전 수 센서 (54) 가 검출한 전동 발전기 (32) 의 회전 수가 규정 회전 수 이하가 되면, 제 2 대기 시간 T2 경과 후에 스페이스 히터 (60) 를 작동시킨다. 따라서, 전동 발전기 (32) 가 정지 후에 관성력에 의해 로터 (61) 가 소정 시간만큼 회전되고 있지만, 제 2 대기 시간 T2 동안에 완전히 정지되게 되고, 전동 발전기 (32) 가 완전히 정지되고 나서 스페이스 히터 (60) 를 작동시킬 수 있어, 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

제 1 실시형태의 배기 터빈 과급기에서는, 제어 장치 (5) 는, 작동 기체 공급 정지 지령 신호가 입력되면, 제 3 대기 시간 T3 경과 후에 스페이스 히터 (60) 를 작동시킨다. 따라서, 컴프레서 (21) 및 터빈 (22) 이 정지 후에 관성력에 의해 회전축 (23) 이 소정 시간만큼 회전되고 있지만, 제 3 대기 시간 T3 동안에 완전히 정지되게 되고, 전동 발전기 (32) 가 완전히 정지되고 나서 스페이스 히터 (60) 를 작동시킬 수 있어, 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

또, 제 1 실시형태의 주기에 있어서는, 디젤 엔진 본체 (2) 와 배기 터빈과급기 (3) 를 형성하고 있다. 따라서, 배기 터빈 과급기 (3) 에서, 전동 발전기 (32) 의 스테이터 (62) 에 있어서의 권선 (66) 에 전류를 공급하여 가열하는 스페이스 히터 (60) 를 형성함으로써, 이 전동 발전기 (32) 에 있어서의 결로의 발생을 억제할 수 있다. 또, 컴프레서 (21) 및 터빈 (22) 에 연결된 전동 발전기 (32) 의 회전 수가 규정 회전 수를 초과하면, 이 스페이스 히터 (60) 를 정지시킴으로써, 권선 (66) 에 대한 전류의 공급을 정지시키기 때문에, 전동 발전기 (32) 에 과전류가 흐르는 경우는 없고, 퓨즈 (69) 의 절단을 방지하여 전동 발전기 (32) 를 적정하게 작동시킬 수 있다.

또, 제 1 실시형태의 선박에 있어서는, 선박용 디젤 엔진 (1) 을 구비하고 있다. 따라서, 전동 발전기 (32) 에 있어서의 결로의 발생을 억제할 수 있음과 함께, 퓨즈 (69) 의 절단을 방지하여 전동 발전기 (32) 를 적정하게 작동시킬 수 있어, 항행시의 안정성을 향상시킬 수 있다.

[제 2 실시형태]

도 5 는, 제 2 실시형태의 배기 터빈 과급기를 구비한 디젤 엔진에 있어서의 연료 운전 모드의 제어를 나타내는 플로 차트, 도 6 은, 디젤 엔진에 있어서의 연료 운전 모드의 제어를 나타내는 타임 차트이다. 또한, 본 실시형태의 기본적인 구성은, 상기 서술한 제 1 실시형태와 거의 동일한 구성이고, 도 1 을 사용하여 설명함과 함께, 제 1 실시형태와 동일한 기능을 갖는 부재에는 동일한 부호를 붙이고 상세한 설명은 생략한다.

제 2 실시형태에 있어서, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 제 2 제어 장치 (52) 는, 선박을 항행시키는 데에 있어서 각종 지령 신호를 출력하는 조종 장치 (53) 가 접속되어 있다. 이 조종 장치 (53) 는, 적어도 에어 런 모드와 연료 운전 모드를 선택할 수 있고, 제 2 제어 장치 (52) 에 대해 보조 블로어 (4) 의 기동 정지 지령 신호, 디젤 엔진 본체 (2) 에 대해 에어 런 지령 신호 (작동 기체 지령 신호, 작동 기체 공급 정지 지령 신호), 디젤 엔진 본체 (2) 에 대해 연료 운전 지령 신호 (연료 공급 지령 신호, 연료 공급 정지 지령 신호) 를 출력할 수 있다.

제어 장치 (5) 는, 연료 운전 모드에서, 회전 수 센서 (54) 가 검출한 전동 발전기 (32) 의 회전 수가 미리 설정된 규정 회전 수를 초과하였을 때에 스페이스 히터 (60) 를 정지시킨다. 즉, 제어 장치 (5) 는, 디젤 엔진 본체 (2) 의 실린더부 (13) 에 공기 등의 작동 기체와 연료를 공급하는 연료 운전 지령 신호 (연료 공급 지령 신호) 가 입력되면, 스페이스 히터 (60) 를 정지시킨다. 이 때, 제어 장치 (5) 는, 연료 운전 지령 신호가 입력되면, 스페이스 히터 (60) 를 정지시킨 후, 연료 운전 지령 신호가 입력되고 나서 미리 설정된 소정의 제 1 대기 시간 T11 경과 후에, 작동 기체 공급 장치 (24) 로부터 실린더부 (13) 에 대한 작동 기체의 공급을 개시한다. 작동 기체에 의해 크랭크축의 회전을 개시시켜, 크랭크축이 일정 회전 수 N1 이상이 된 후에 연료의 공급을 개시한다. 연료 운전 개시에 의해 크랭크축의 회전 수가 더욱 상승하여, 일정 회전 수 N2 (N2 ＞ N1) 이상이 된 후, 작동 기체의 공급을 정지시킨다.

또, 제어 장치 (5) 는, 보조 블로어 (4) 가 기동되면 스페이스 히터 (60) 를 정지시킨다.

한편, 제어 장치 (5) 는, 연료 운전 모드에서, 회전 수 센서 (54) 가 검출한 전동 발전기 (32) 의 회전 수가 미리 설정된 규정 회전 수 이하가 되면, 미리 설정된 소정의 제 2 대기 시간 T12 경과 후에 스페이스 히터 (60) 를 작동시킨다. 즉, 제어 장치 (5) 는, 연료 운전 지령 신호의 입력이 없어지면 (연료 공급 정지 지령 신호가 입력되면), 미리 설정된 소정의 제 4 대기 시간 T14 경과 후에 스페이스 히터 (60) 를 작동시킨다. 또, 제어 장치 (5) 는, 보조 블로어 (4) 의 구동이 정지되고 나서 미리 설정된 소정의 제 5 대기 시간 T15 경과 후에 스페이스 히터 (60) 를 작동시킨다.

여기서, 제 2 실시형태의 배기 터빈 과급기의 제어 방법에 대해, 플로 차트와 타임 차트를 사용하여 상세하게 설명한다.

제 2 실시형태의 배기 터빈 과급기의 제어 방법에 있어서, 선박용 디젤 엔진 (1) 의 연료 운전 모드에서는, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 제어 장치 (5) 는, 스텝 S21 에서, 조종 장치 (53) 로부터 엔진 기동 준비 신호가 입력되면, 보조 블로어 (4) 를 작동시켜 소기 트렁크 (15) 를 개재하여 실린더부 (13) 에 연소용 기체를 압송하고, 소기압 (흡기압) 을 상승시킨다. 그리고, 스텝 S22 에서, 작동되고 있던 스페이스 히터 (60) 를 정지시킨다. 스텝 S23 에서, 제어 장치 (5) 는, 조종 장치 (53) 로부터 연료 운전 지령 신호가 입력되었는지 (ON) 여부를 판정한다. 여기서, 연료 운전 지령 신호가 입력되어 있지 않은 것으로 판정 (No) 되면 그대로 대기하고, 연료 운전 지령 신호가 입력된 것으로 판정 (Yes) 되면, 스텝 S24 로 이행한다.

스텝 S24 에서, 제어 장치 (5) 는, 연료 운전 지령 신호가 입력되고 나서 소정의 제 1 대기 시간 T11 이 경과되었는지 여부를 판정한다. 여기서, 연료 운전 지령 신호가 입력되고 나서 제 1 대기 시간 T11 이 경과되어 있지 않은 것으로 판정 (No) 되면 그대로 대기하고, 연료 운전 지령 신호가 입력되고 나서 제 1 대기 시간 T11 이 경과된 것으로 판정 (Yes) 되면, 스텝 S25 에서, 에어 런을 개시한다. 스텝 S26 에서, 제어 장치 (5) 는, 에어 런이 종료되었는지 여부를 판정한다. 여기서, 에어 런이 종료되어 있지 않은 것으로 판정 (No) 되면 그대로 대기하고, 에어 런이 종료된 것으로 판정 (Yes) 되면, 스텝 S27 에서, 에어 런을 종료시킨다. 그리고, 스텝 S28 에서, 제어 장치 (5) 는, 디젤 엔진 본체 (2) 에 대해 연료 공급을 개시함으로써, 이 디젤 엔진 본체 (2) 를 기동시킨다.

그리고, 제어 장치 (5) 는, 엔진 회전 기동 개시 신호가 입력되면, 개폐 밸브 (26) 를 개폐 제어하여 디젤 엔진 본체 (2) 에 작동 기체를 공급함으로써, 에어 런을 실행시켜 엔진 회전 수를 상승시킨다. 제어 장치 (5) 는, 엔진 회전 수가 연료 공급 개시 회전 수에 도달하면, 인젝터 (18) 를 구동시켜, 디젤 엔진 본체 (2) 의 실린더부 (13) 에 연료를 분사한다. 그러면, 선박용 디젤 엔진 (1) 은, 실린더부 (13) 에서 연료에 착화하여 연소를 개시하기 때문에, 연소 운전이 개시된다.

스텝 S29 에서, 제어 장치 (5) 는, 연료 운전 지령 신호의 입력이 없어졌는지 (OFF) 여부를 판정한다. 여기서, 연료 운전 지령 신호가 입력되어 있는 것으로 판정 (No) 되면 그대로 대기하고, 연료 운전 지령 신호가 입력되어 있지 않은 것으로 판정 (Yes) 되면, 스텝 S30 에서, 디젤 엔진 본체 (2) 에 대한 연료 공급을 정지한다. 그리고, 스텝 S31 에서, 제어 장치 (5) 는, 보조 블로어 (4) 의 작동을 정지시킨다.

스텝 S32 에서, 제어 장치 (5) 는, 회전 수 센서 (54) 가 검출한 전동 발전기 (32) 의 회전 수가 미리 설정된 규정 회전 수 (예를 들어, 10 rpm) 이하가 되고 나서 소정의 제 2 대기 시간 T12 가 경과되었는지 여부를 판정한다. 여기서, 전동 발전기 (32) 의 회전 수가 규정 회전 수 이하가 되고 나서 제 2 대기 시간 T12 가 경과되어 있지 않은 것으로 판정 (No) 되면 그대로 대기하고, 전동 발전기 (32) 의 회전 수가 규정 회전 수 이하가 되고 나서 제 2 대기 시간 T12 가 경과된 것으로 판정 (Yes) 되면, 스텝 S33 으로 이행한다.

스텝 S33 에서, 제어 장치 (5) 는, 연료 운전 지령 신호의 입력이 없어지고 (OFF) 나서부터 소정의 제 4 대기 시간 T14 가 경과되었는지 여부를 판정한다. 여기서, 연료 운전 지령 신호의 입력이 없어지고 나서 제 4 대기 시간 T14 가 경과되어 있지 않은 것으로 판정 (No) 되면 그대로 대기하고, 연료 운전 지령 신호의 입력이 없어지고 나서 제 4 대기 시간 T14 가 경과된 것으로 판정 (Yes) 되면, 스텝 S34 로 이행한다.

스텝 S34 에서, 제어 장치 (5) 는, 보조 블로어 (4) 의 구동이 정지되고 나서 소정의 제 5 대기 시간 T15 가 경과되었는지 여부를 판정한다. 여기서, 보조 블로어 (4) 의 구동이 정지되고 나서 제 5 대기 시간 T15 가 경과되어 있지 않은 것으로 판정 (No) 되면 그대로 대기하고, 보조 블로어 (4) 의 구동이 정지되고 나서 제 5 대기 시간 T15 가 경과된 것으로 판정 (Yes) 되면, 스텝 S35 에서, 스페이스 히터 (60) 를 작동시킨다.

또, 제 2 실시형태의 배기 터빈 과급기에 있어서의 스페이스 히터의 작동 정지 타이밍에 대해 설명한다. 도 6 에 나타내는 바와 같이, 시간 t11 에서, 보조 블로어 (4) 가 기동됨과 함께 스페이스 히터 (60) 를 정지시킨다. 시간 t12 에서, 연료 운전 지령 신호가 입력되고, 이 연료 운전 지령 신호가 입력되고 나서 제 1 대기 시간 T11 이 경과된 시간 t13 에서, 에어 런이 개시된다. 그러면, 디젤 엔진 본체 (2) 에 공기가 공급됨으로써 크랭크축이 회전하고, 이 공기가 배출됨으로써 컴프레서 (21) 및 터빈 (22) 이 회전하여, 과급기 회전 수가 상승한다. 또, 시간 t14 에서, 에어 런을 종료함과 함께, 연료 공급을 개시함으로써, 이 디젤 엔진 본체 (2) 를 기동시킨다.

그 후, 시간 t15 에서, 연료 운전 지령 신호의 입력이 없어지면, 연료 공급을 종료함으로써 디젤 엔진 본체 (2) 의 구동을 정지시킨다. 그러면, 디젤 엔진 본체 (2) 가 정지됨으로써 크랭크축의 회전이 정지되고, 배기 가스가 감소됨으로써 컴프레서 (21) 및 터빈 (22) 이 회전 정지되고, 과급기 회전 수가 저하된다. 그리고, 전동 발전기 (32) 의 회전 수가 규정 회전 수 이하가 된 시간 t16 으로부터 제 2 대기 시간 T12 가 경과되고, 연료 운전 지령 신호의 입력이 없어진 시간 t15 로부터 제 4 대기 시간 T14 가 경과되고, 보조 블로어 (4) 의 구동이 정지된 시간 t17 로부터 제 5 대기 시간 T15 가 경과된 시간 t18 에서, 정지되어 있던 스페이스 히터 (60) 를 작동시킨다.

또한, 제 2, 제 4, 제 5 대기 시간 T12, T14, T15 는, 시간 t18 과 동시에 경과된 것으로 하여 설명하였지만, 제 2, 제 4, 제 5 대기 시간 T12, T14, T15 는, 설정 시간이 상이한 것인 점에서, 상이한 시간에서 경과되는 경우도 있다. 이 경우, 모든 경과 시간 T12, T14, T15 가 경과된 시간에 스페이스 히터 (60) 를 작동시키게 된다.

여기서, 본 실시형태에서는, 전동 발전기 (32) 의 회전 수와 연료 운전 지령 신호와 보조 블로어 (4) 의 구동 정지의 각 신호에 따라 스페이스 히터 (60) 를 작동시키도록 구성하였지만, 이 구성에 한정되는 것은 아니다. 전술한 바와 같이, 배기 터빈 과급기 (3) 는, 전동 발전기 (32) 에 급전함으로써, 디젤 엔진 본체 (2) 의 기동시에 컴프레서 (21) 및 터빈 (22) 을 회전시킬 수 있는 점에서, 보조 블로어 (4) 를 없앨 수 있다.

보조 블로어 (4) 가 없을 때, 도 6 에 2 점 쇄선으로 나타내는 바와 같이, 시간 t12 에서, 에어 런 지령 신호가 입력되었을 때에 스페이스 히터 (60) 를 정지시키고, 스페이스 히터 (60) 가 정지된 후, 연료 운전 지령 신호가 입력되고 나서 제 1 대기 시간 T11 이 경과된 시간 t13 에서, 에어 런이 개시된다. 또한, 이 제 1 대기 시간 T11 을 설정한 이유는, 에어 런 지령 신호의 입력에 대해, 스페이스 히터 (60) 가 완전히 정지되고 나서 에어 런을 개시하도록 하기 위함이다. 그리고, 전동 발전기 (32) 의 회전 수가 규정 회전 수 이하가 된 시간 t16 으로부터 제 2 대기 시간 T12 가 경과되고, 연료 운전 지령 신호의 입력이 없어진 시간 t15 로부터 제 4 대기 시간 T14 가 경과된 시간 t18 에서, 정지되어 있던 스페이스 히터 (60) 를 작동시킨다.

이와 같이 제 2 실시형태의 배기 터빈 과급기에 있어서는, 제어 장치 (5) 는, 디젤 엔진 본체 (2) 에 공기와 연료를 공급하는 연료 공급 지령 신호가 입력되면, 스페이스 히터 (60) 를 정지시킨다. 따라서, 디젤 엔진 본체 (2) 와 컴프레서 (21) 및 터빈 (22) 이 구동 회전되기 전에 스페이스 히터 (60) 가 정지되게 되어, 전동 발전기 (32) 에 과전류가 흐르는 경우는 없고, 퓨즈 (69) 의 절단을 방지하여 전동 발전기 (32) 를 적정하게 작동시킬 수 있다.

제 2 실시형태의 배기 터빈 과급기에서는, 제어 장치 (5) 는, 연료 공급 지령 신호가 입력되면, 스페이스 히터 (60) 를 정지시킨 후, 제 1 대기 시간 T11 경과 후에 에어 런을 개시하고, 에어 런의 종료 후에 연료를 공급한다. 따라서, 스페이스 히터 (60) 가 완전히 정지되고 나서 에어 런이 개시되게 되어, 신호의 전기적인 지연이 발생해도, 디젤 엔진 본체 (2) 와 컴프레서 (21) 및 터빈 (22) 이 구동 회전되기 전에 적정하게 스페이스 히터 (60) 를 정지시킬 수 있다.

제 2 실시형태의 배기 터빈 과급기에서는, 제어 장치 (5) 는, 보조 블로어 (4) 가 기동되면 스페이스 히터 (60) 를 정지시킨다. 따라서, 디젤 엔진 본체 (2) 와 컴프레서 (21) 및 터빈 (22) 이 구동 회전되기 전에 스페이스 히터 (60) 가 정지되게 되어, 전동 발전기 (32) 에 과전류가 흐르는 경우는 없고, 퓨즈 (69) 의 절단을 방지하여 전동 발전기 (32) 를 적정하게 작동시킬 수 있다.

제 2 실시형태의 배기 터빈 과급기에서는, 제어 장치 (5) 는, 회전 수 센서 (54) 가 검출한 전동 발전기 (32) 의 회전 수가 규정 회전 수 이하가 되면, 제 2 대기 시간 T12 경과 후에 스페이스 히터 (60) 를 작동시킨다. 따라서, 전동 발전기 (32) 가 정지 후에 관성력에 의해 로터 (61) 가 소정 시간만큼 회전되고 있지만, 제 2 대기 시간 T12 동안에 완전히 정지되게 되고, 전동 발전기 (32) 가 완전히 정지되고 나서 스페이스 히터 (60) 를 작동시킬 수 있어, 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

제 2 실시형태의 배기 터빈 과급기에서는, 제어 장치 (5) 는, 연료 공급 정지 지령 신호가 입력되면, 제 4 대기 시간 T14 경과 후에 스페이스 히터 (60) 를 작동시킨다. 따라서, 컴프레서 (21) 및 터빈 (22) 이 정지 후에 관성력에 의해 회전축 (23) 이 소정 시간만큼 회전되고 있지만, 제 4 대기 시간 T14 동안 완전히 정지되게 되고, 전동 발전기 (32) 가 완전히 정지되고 나서 스페이스 히터 (60) 를 작동시킬 수 있어, 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

제 2 실시형태의 배기 터빈 과급기에서는, 제어 장치 (5) 는, 보조 블로어 (4) 의 구동이 정지되고 나서 제 5 대기 시간 T15 경과 후에 스페이스 히터 (60) 를 작동시킨다. 따라서, 컴프레서 (21) 및 터빈 (22) 이 정지 후에 관성력에 의해 회전축 (23) 이 소정 시간만큼 회전되고 있지만, 제 5 대기 시간 T15 동안에 완전히 정지되게 되고, 전동 발전기 (32) 가 완전히 정지되고 나서 스페이스 히터 (60) 를 작동시킬 수 있어, 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 서술한 실시형태에서는, 에어 런 지령 신호, 연료 운전 지령 신호, 보조 블로어 (4) 의 정지 신호에 따라 스페이스 히터 (60) 의 정지를 제어하고, 전동 발전기 (32) 의 회전 수, 에어 런 지령 신호, 연료 운전 지령 신호, 보조 블로어 (4) 의 구동 정지 신호에 따라 스페이스 히터 (60) 의 작동을 제어하도록 구성하였지만, 이 조합에 한정되는 것은 아니다. 전동 발전기 (32) 의 회전 수만으로 스페이스 히터 (60) 의 작동을 제어하도록 해도 되고, 전동 발전기 (32) 의 회전 수를 없애고 다른 신호만 또는 각 신호의 조합에 의해 스페이스 히터 (60) 의 작동을 제어하도록 해도 된다.

1 : 선박용 디젤 엔진 (주기)
2 : 디젤 엔진 본체
3 : 배기 터빈 과급기 (과급기)
4 : 보조 블로어
5 : 제어 장치
13 : 실린더부
18 : 인젝터
21 : 컴프레서
22 : 터빈
24 : 작동 기체 공급 장치
25 : 작동 기체 공급원
26 : 개폐 밸브
32 : 전동 발전기
33 : 전력 변환 장치
34 : 제 1 전력 변환부
35 : 축전부
36 : 제 2 전력 변환부
37 : 선내 전력 계통
51 : 제 1 제어 장치
52 : 제 2 제어 장치
53 : 조종 장치
54 : 회전 수 센서 (회전 수 검출 추정 장치)
60 : 스페이스 히터 (히터 장치)
61 : 로터
62 : 스테이터
66 : 권선 (코일)
67 : 제 1 스위치
68 : 제 1 전원
69 : 퓨즈
70 : 제 2 스위치
71 : 제 2 전원
L1, L3 : 흡기관
L2, L4 : 배기관
L5 : 작동 기체 공급관

Claims

동축 상에 연결되는 컴프레서 및 터빈과,
상기 컴프레서의 축단에 연결되는 전동 발전기와,
상기 전동 발전기의 스테이터에 있어서의 권선에 전류를 공급하여 가열하는 히터 장치와,
상기 컴프레서 및 상기 터빈이 구동되기 전에 상기 히터 장치를 정지시키는 제어 장치를 구비하고,
상기 제어 장치는, 주기에 작동 기체를 공급하는 작동 기체 지령 신호가 입력되면, 상기 히터 장치를 정지시키는 것을 특징으로 하는 배기 터빈 과급기.
제 1 항에 있어서,
상기 제어 장치는, 상기 작동 기체 지령 신호가 입력되면, 상기 히터 장치를 정지시킨 후, 미리 설정된 소정의 제 1 대기 시간 경과 후에 상기 주기에 대한 작동 기체의 공급을 개시하는 것을 특징으로 하는 배기 터빈 과급기.
제 1 항에 있어서,
상기 제어 장치는, 작동 기체 공급 정지 지령 신호가 입력되면, 미리 설정된 소정의 제 3 대기 시간 경과 후에 상기 히터 장치를 작동시키는 것을 특징으로 하는 배기 터빈 과급기.
동축 상에 연결되는 컴프레서 및 터빈과,
상기 컴프레서의 축단에 연결되는 전동 발전기와,
상기 전동 발전기의 스테이터에 있어서의 권선에 전류를 공급하여 가열하는 히터 장치와,
상기 컴프레서 및 상기 터빈이 구동되기 전에 상기 히터 장치를 정지시키는 제어 장치를 구비하고,
상기 제어 장치는, 주기에 연료를 공급하는 연료 공급 지령 신호가 입력되면, 상기 히터 장치를 정지시키는 것을 특징으로 하는 배기 터빈 과급기.
제 4 항에 있어서,
상기 제어 장치는, 상기 연료 공급 지령 신호가 입력되면, 상기 히터 장치를 정지시킨 후, 미리 설정된 소정의 제 1 대기 시간 경과 후에 상기 주기에 대한 작동 기체의 공급을 개시하고, 그 후에 상기 주기에 연료를 공급하는 것을 특징으로 하는 배기 터빈 과급기.
제 4 항에 있어서,
상기 제어 장치는, 연료 공급 정지 지령 신호가 입력되면, 미리 설정된 소정의 제 4 대기 시간 경과 후에 상기 히터 장치를 작동시키는 것을 특징으로 하는 배기 터빈 과급기.
동축 상에 연결되는 컴프레서 및 터빈과,
상기 컴프레서의 축단에 연결되는 전동 발전기와,
상기 전동 발전기의 스테이터에 있어서의 권선에 전류를 공급하여 가열하는 히터 장치와,
상기 컴프레서 및 상기 터빈이 구동되기 전에 상기 히터 장치를 정지시키는 제어 장치를 구비하고,
상기 컴프레서와 주기 사이에, 상기 주기에 연소용 기체를 공급하는 보조 블로어가 형성되고, 상기 제어 장치는, 상기 보조 블로어가 기동되면 상기 히터 장치를 정지시키는 것을 특징으로 하는 배기 터빈 과급기
제 7 항에 있어서,
상기 제어 장치는, 상기 보조 블로어의 구동이 정지되고 나서 미리 설정된 소정의 제 5 대기 시간 경과 후에 상기 히터 장치를 작동시키는 것을 특징으로 하는 배기 터빈 과급기.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전동 발전기의 회전 수를 검출 또는 추정하는 회전 수 검출 추정 장치가 형성되고, 상기 제어 장치는, 상기 회전 수 검출 추정 장치가 검출 또는 추정한 상기 전동 발전기의 회전 수가 미리 설정된 규정 회전 수 이하가 되면, 미리 설정된 소정의 제 2 대기 시간 경과 후에 상기 히터 장치를 작동시키는 것을 특징으로 하는 배기 터빈 과급기.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 주기는 내연 기관인 것을 특징으로 하는 배기 터빈 과급기.
주기 본체와,
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 배기 터빈 과급기를 구비하는 것을 특징으로 하는 주기.
제 11 항에 기재된 주기를 구비하는 것을 특징으로 하는 선박.
제 1 항 내지 제 3 항 및 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 작동 기체는 공기인 것을 특징으로 하는 배기 터빈 과급기.