KR20120103669A - 배열 회수 발전 장치 및 그것을 구비한 선박 - Google Patents

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마사유키 가와미
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미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
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Abstract

비점이 물보다 높은 열매와 내연 기관의 배열을 열교환시켜 열회수하는 배열 회수기 (1, 5) 와, 열매와 유기 유체를 열교환시켜 유기 유체를 증발시키는 증발기 (60) 와, 증발기 (60) 에 의해 증발된 유기 유체에 의해 구동되는 파워 터빈 (62) 과, 파워 터빈 (62) 의 회전 출력에 의해 발전되는 발전기 (68) 와, 파워 터빈 (62) 을 통과한 유기 유체에 의해 증발기에 유입되는 유기 유체를 예열하는 프리히터 (64) 와, 유기 유체를 응축시키는 응축기 (66) 를 구비하고 있다.

Description

배열 회수 발전 장치 및 그것을 구비한 선박{WASTE HEAT RECOVERY POWER GENERATION DEVICE AND SHIP WITH SAME}
본 발명은, 내연 기관의 배열을 회수하여 발전시키는 배열 회수 발전 장치 및 이것을 구비한 선박에 관한 것이다.
종래부터, 내연 기관의 배기 가스 등의 배열 (排熱) 을 회수하여 발전시키는 기술이 여러 가지 제안되어 있다. 하기 특허문헌 1 에는, 디젤 발전기로부터의 배열을 열원으로 하는 유기 랜킨 사이클 (Organic Rankine Cycle) 에 의해 발전되는 배열 회수 발전 장치가 개시되어 있다.
일본 실용신안등록 제3044386호
그러나, 상기 특허문헌 1 에서는, 디젤 엔진의 배기 가스로부터 열회수할 때의 열매체로서 물을 사용하고 있다. 물을 열매체로 한 경우, 디젤 엔진의 배기 가스가 고온 (예를 들어 250 ℃ 이상) 이 되면, 물 또는 수증기의 압력이 고압이 된다. 따라서, 물 순환 경로를 고압 사양으로 할 필요가 있어, 이로써 고가의 시스템이 된다.
본 발명은, 이와 같은 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 내연 기관으로부터의 배열 온도가 고온이 되었을 경우에도 고압 사양의 열매 (熱媒) 경로를 도입하지 않고 배열 회수할 수 있는 배열 회수 발전 장치 및 이것을 구비한 선박을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 배열 회수 발전 장치 및 이것을 구비한 선박은 이하의 수단을 채용한다.
즉, 본 발명의 제 1 양태에 관련된 배열 회수 발전 장치는, 비점이 물보다 높은 열매와 내연 기관의 배열을 열교환시켜 열회수하는 배열 회수기와, 상기 열매와 유기 유체를 열교환시켜 그 유기 유체를 증발시키는 증발기와, 그 증발기에 의해 증발된 상기 유기 유체에 의해 구동되는 터빈과, 그 터빈의 회전 출력에 의해 발전되는 발전기와, 터빈을 통과한 상기 유기 유체를 응축시키는 응축기를 구비하고 있다.
유기 유체는, 증발기에서 증발된 후, 터빈에서 팽창하여, 응축기에서 응축되는 사이클, 즉 유기 랜킨 사이클 (Organic Rankine Cycle) 을 실시한다. 본 발명에서는, 유기 랜킨 사이클을 실시할 때, 내연 기관의 배열을 비점이 물보다 높은 열매로 열회수하고, 그리고 이 열매에 의해 유기 유체를 증발시키는 것으로 하였다. 이와 같이, 내연 기관의 배열을 물에 의해 열회수하는 것이 아니라, 비점이 물보다 높은 열매를 사용하여 배열 회수하는 것으로 했으므로, 내연 기관의 배열이 고온 (예를 들어 250 ℃ 이상) 이 되어도 물과 같이 압력이 높아지지 않는다. 따라서, 열매 경로를 고압 사양으로 할 필요가 없어, 염가로 구성할 수 있다.
내연 기관으로는, 전형적으로는 선박용 디젤 엔진 (주기 (主機)) 을 들 수 있다. 단, 선박용에 한정하지 않고, 예를 들어 발전 등에 사용되는 육지용 내연 기관이어도 된다.
내연 기관의 배열로는, 배기 가스가 전형적으로 사용된다. 또, 내연 기관에 형성된 과급기의 압축 공기를 냉각시키는 공기 냉각기로부터의 배열이나, 수냉식 내연 기관인 경우에는 엔진 냉각수의 배열을 사용할 수 있다. 또한, 이들 배기 가스, 공기 냉각기 및 엔진 냉각수의 배열은, 각각 단독으로 사용해도 되고, 배기 가스와 공기 냉각기와 같이 적절히 조합하여 사용해도 된다.
비점이 물보다 높은 열매로는, 열매체유가 바람직하고, 구체적으로는, 마츠무라 석유 주식회사로부터 입수 가능한 합성계 고비점 고온도용 열매체유인 발레르섬 (등록상표) 이 사용된다. 예를 들어, 발레르섬 400 은 비점이 390 ℃ 가 된다.
또, 증발기의 상류측에, 유기 유체를 예열하는 프리히터를 형성하면 바람직하다.
본 발명의 제 1 양태에 관련된 배열 회수 발전 장치에 있어서는, 상기 배열 회수기는, 상기 내연 기관으로부터 배출되는 배기 가스로부터 열회수를 실시하는 제 1 배열 회수기와, 상기 내연 기관에 형성된 과급기의 압축 공기를 냉각시키는 공기 냉각기로부터 열회수를 실시하는 제 2 배열 회수기, 및/또는, 상기 내연 기관을 냉각시키는 엔진 냉각수로부터 열회수를 실시하는 제 3 배열 회수기를 구비하고 있는 것이 바람직하다.
배기 가스로부터 열회수하는 제 1 배열 회수기와, 과급기의 공기 냉각기로부터 열회수하는 제 2 배열 회수기, 및/또는, 내연 기관을 냉각시키는 엔진 냉각수로부터 열회수를 실시하는 제 3 배열 회수기를 구비하는 것으로 하였다. 이로써, 내연 기관으로부터 많은 배열을 회수할 수 있고, 발전 효율을 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 제 1 양태에 관련된 배열 회수 발전 장치에 있어서는, 상기 배열 회수기에 의한 열회수를 실시하는 타이밍이 전환 가능하게 되어 있는 것이 바람직하다.
배열 회수기에 의한 열회수의 타이밍을 전환 가능하게 했으므로, 내연 기관의 운전 상태나 전력 수요 등에 따라 배열 회수의 필요 여부를 결정할 수 있다. 이로써, 유연성이 높은 발전 시스템을 구축할 수 있다.
또한, 본 발명의 제 1 양태에 관련된 배열 회수 발전 장치에 있어서는, 상기 증발기, 상기 터빈, 상기 발전기, 및 상기 응축기는, 동일한 케이싱 내에 수납되어 있는 것이 바람직하다.
증발기, 터빈, 발전기, 및 응축기를 동일한 케이싱 내에 수납함으로써, 배열 회수 발전 장치를 컴팩트하게 구성할 수 있다. 또, 만약 열매나 유기 유체가 누출된 경우라고 하더라도, 케이싱 내에서 열매나 유기 유체의 유출을 멈추게 할 수 있으므로, 안전성이 높은 배열 회수 발전 장치를 제공할 수 있다.
또, 본 발명의 제 2 양태에 관련된 선박은, 상기 서술한 배열 회수 발전 장치를 구비한 것이다.
상기 중 어느 하나의 배열 회수 발전 장치를 구비하고 있기 때문에, 유효하게 배열 회수할 수 있는 에너지 절약성이 높은 선박을 제공할 수 있다.
본 발명에 의하면, 비점이 물보다 높은 열매를 사용하여 배열 회수하는 것으로 했으므로, 내연 기관의 배열이 고온이 되어도 물과 같이 압력이 높아지지 않는다. 따라서, 열매 경로를 고압 사양으로 할 필요가 없어, 염가로 배열 회수 발전 장치를 구성할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 일 실시형태에 관련된 배열 회수 발전 장치의 유체 경로를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시형태에 관련된 배열 회수 발전 장치의 요부의 배치를 나타낸 사시도이다.
도 3 은 도 1 의 변형예를 나타낸 도면이다.
도 4 는 도 1 의 다른 변형예를 나타낸 도면이다.
도 5 는 도 1 의 제 2 배열 회수기 주위의 변형예를 나타낸 도면이다.
이하에, 본 발명에 관련된 일 실시형태에 대해, 도면을 참조하여 설명한다.
도 1 에는, 본 실시형태의 배열 회수 발전 장치의 유체 경로가 개략적으로 도시되어 있다. 본 실시형태에서는, 배열 회수 장치 (10) 가 선박의 추진용 주기 (디젤 엔진) 의 배열 회수로서 설치된 구성으로 하여 설명한다.
배열 회수 장치 (10) 는, 디젤 엔진으로부터 배출되는 배기 가스로부터 열회수하는 배기 가스 에코노마이저로 된 제 1 배열 회수기 (1) 와, 디젤 엔진에 형성된 과급기의 공기 냉각기 (3) 로부터 열회수하는 제 2 배열 회수기 (5) 와, 이들 배열 회수기 (1, 5) 로부터 배열을 수취하는 열매가 순환하는 열매 경로 (7) 와, 열매 경로 (7) 의 열매로부터 열을 수취하여, 유기 랜킨 사이클 (Organic Rankine Cycle) 을 구성하는 유기 유체 경로 (9) 를 구비하고 있다.
디젤 엔진으로부터 배출된 배기 가스가 흐르는 연도 (13) 에는 추기 배관 (15) 이 형성되어 있다. 이 추기 배관 (15) 으로부터 추기된 배기 가스는, 배열 회수 발전 장치 (10) 의 배기 가스 도입 배관 (17) 으로 흘러든다. 배기 가스 도입 배관 (17) 에는 제 1 배기 가스 제어 밸브 (18) 가 형성되어 있다. 배기 가스 도입 배관 (17) 에 의해 유도된 배기 가스는 제 1 배열 회수기 (1) 에 공급된다. 제 1 배열 회수기 (1) 에 공급되는 배기 가스 온도는 예를 들어 약 230 ℃ 가 된다.
제 1 배열 회수기 (1) 에는 배기 가스 배출 배관 (19) 이 접속되어 있다. 배기 가스 배출 배관 (19) 에는 제 2 배기 가스 제어 밸브 (20) 가 형성되어 있다. 제 1 배열 회수기 (1) 에서 열교환된 후의 배기 가스 온도는, 예를 들어 약 150 ℃ 가 된다.
열교환 후의 배기 가스는, 배기 가스 배출 배관 (19) 을 지나, 연도 (13) 에 접속된 배기 가스 반송 배관 (21) 을 개재하여 연도 (13) 로 되돌려진 후, 굴뚝 (23) 으로부터 대기로 배출된다.
배기 가스 도입 배관 (17) 과 배기 가스 배출 배관 (19) 사이에는, 배기 가스 바이패스 제어 밸브 (27) 를 구비한 배기 가스 바이패스 배관 (25) 이 형성되어 있다.
제 1 배기 가스 제어 밸브 (18), 제 2 배기 가스 제어 밸브 (20) 및 배기 가스 바이패스 제어 밸브 (27) 의 각 개도를 제어함으로써, 제 1 배열 회수기 (1) 에서 열회수하는 열량이 제어된다. 구체적으로는, 제 1 배열 회수기 (1) 에 출입하는 배기 가스의 온도, 압력, 유량 등을 도시하지 않은 센서로 검출하여, 원하는 열회수량이 되도록 각 제어 밸브 (18, 20, 27) 의 개도를 제어한다.
또, 제 1 배열 회수기 (1) 에서 열회수를 실시하지 않는 경우에는, 제 1 배기 가스 제어 밸브 (18) 및 제 2 배기 가스 제어 밸브 (20) 를 닫아, 배기 가스 바이패스 제어 밸브 (27) 를 개방함으로써, 제 1 배열 회수기 (1) 로의 배기 가스 공급을 정지시킨다.
디젤 엔진의 과급기에 형성된 공기 냉각기 (3) 는, 과급기에 의해 압축된 공기의 압축열을 제거하기 위해서 사용된다. 이 공기 냉각기 (3) 내에는, 저온도측으로부터 순서대로 (도 1 에 있어서 하방으로부터), 내부에 냉각수가 흐르는 제 1 전열관 (34) 과, 내부에 냉각수가 흐르는 제 2 전열관 (36) 이 형성되어 있다. 제 1 전열관 (34) 및 제 2 전열관 (36) 으로 유도되는 냉각수로는, 선박 내의 냉각계에서 사용되는 청수 또는 해수가 사용된다. 과급기로부터 공기 냉각기 (3) 로 공급되는 공기 온도는 예를 들어 약 170 ℃ 가 되고, 공기 냉각기 (3) 에서 열교환을 마친 공기 온도는 예를 들어 약 30 ℃ 가 된다.
제 2 전열관 (36) 과 제 2 배열 회수기 (5) 사이에는, 제 2 전열관 (36) 에서 열교환을 마친 냉각수를 제 2 배열 회수기 (5) 로 유도하는 배열 회수용 냉각수 도입 배관 (38) 과, 제 2 배열 회수기 (5) 에서 열교환을 마친 냉각수를 흘리는 배열 회수용 냉각수 배출 배관 (40) 이 형성되어 있다. 제 2 배열 회수기 (5) 에 유입되는 냉각수 온도는 예를 들어 약 150 ℃ 가 되고, 제 2 배열 회수기 (5) 에서 열교환을 마친 냉각수 온도는 예를 들어 120 ℃ 가 된다.
배열 회수용 냉각수 도입 배관 (38) 에는, 제 1 냉각수 밸브 (42) 가 형성되어 있다. 이 제 1 냉각수 밸브 (42) 의 상류측에는, 냉각수 반송 배관 (44) 의 상류단이 접속되어 있다. 냉각수 반송 배관 (44) 을 통과한 냉각수는, 냉각수 복귀 라인으로 반송된다. 냉각수 반송 배관 (44) 에는 제 2 냉각수 밸브 (45) 가 형성되어 있다.
배열 회수용 냉각수 배출 배관 (40) 에는, 냉각수 순환 펌프 (P2) 및 제 3 냉각수 밸브 (47) 가 형성되어 있다. 냉각수 순환 펌프 (P2) 에 의해, 제 2 배열 회수기 (5) 와 제 3 전열관 (36) 사이에서 냉각수가 순환된다.
제 3 냉각수 밸브 (47) 의 하류측에는, 접속 배관 (49) 의 일단이 접속되어 있다. 접속 배관 (49) 의 타단은, 제 2 전열관용 냉각수 도입 배관 (53) 과 접속되어 있다. 접속 배관 (49) 에는 제 4 냉각수 밸브 (51) 가 형성되어 있다. 제 2 전열관용 냉각수 도입 배관 (53) 의 하류단은, 제 2 냉각수 밸브 (45) 의 하류측에 위치하는 냉각수 반송 배관 (44) 의 중도 위치에 접속되어 있다. 제 2 전열관용 냉각수 도입 배관 (53) 에는, 제 5 냉각수 밸브 (55) 가 형성되어 있다.
제 1 ∼ 제 5 냉각수 밸브 (42, 45, 47, 51, 55) 는, 이하와 같이 동작한다.
제 2 배열 회수기 (5) 에서 열회수하는 경우에는, 제 1 냉각수 밸브 (42) 및 제 3 냉각수 밸브 (47) 를 열림으로 하고, 제 2 배열 회수기 (5) 와 제 2 전열관 (36) 사이에서 냉각수를 순환시킨다. 이 경우, 제 2 냉각수 밸브 (45) 및 제 4 냉각수 밸브 (51) 를 담힘으로 하고, 제 5 냉각수 밸브 (55) 를 열림으로 하여, 제 1 전열관 (34) 으로부터 유도된 냉각수는 제 2 전열관용 냉각수 도입 배관 (53) 을 지나, 제 5 냉각수 밸브 (55) 를 거쳐 냉각수 반송 배관 (44) 을 지나 냉각수 복귀 라인으로 반송된다.
제 2 배열 회수기 (5) 에서 열회수하지 않는 경우에는, 제 1 냉각수 밸브 (42) 및 제 3 냉각수 밸브 (47) 을 닫힘으로 한다. 그리고, 제 2 냉각수 밸브 (45) 및 제 4 냉각수 밸브 (51) 을 열림으로 하고, 제 5 냉각수 밸브 (55) 를 닫힘으로 한다. 이로써, 제 1 전열관 (34) 으로부터 유도된 냉각수는, 제 2 전열관용 냉각수 도입 배관 (53), 접속 배관 (49) 을 지나, 제 2 전열관 (36) 으로 유도된 후, 배열 회수용 냉각수 도입 배관 (38) 및 냉각수 반송 배관 (44) 을 지나 냉각수 복귀 라인으로 흐른다.
다음으로, 열매 경로 (7) 에 대해 설명한다.
열매 경로 (7) 를 흐르는 열매는, 비점이 물보다 높은 열매가 사용되고, 바람직하게는 열매체유가 사용된다. 구체적으로는, 마츠무라 석유 주식회사로부터 입수 가능한 합성계 고비점 고온도용 열매체유인 발레르섬 (등록상표) 이 사용된다. 예를 들어, 발레르섬 400 은 비점이 390 ℃ 가 된다.
열매 경로 (7) 는 폐회로로 되어 있고, 열매체를 순환시키기 위한 열매 순환 펌프 (P1) 가 형성되어 있다. 이 열매 순환 펌프 (P1) 에 의해, 열매는, 제 1 배열 회수기 (1), 증발기 (60) 및 제 2 배열 회수기 (5) 와 열교환하도록 순환한다.
증발기 (60) 의 열매 입구 온도는 예를 들어 약 210 ℃ 가 되고, 열매 출구 온도는 예를 들어 약 100 ℃ 가 된다. 이 증발기 (60) 에서, 열매에 의해 유기 유체가 증발된다. 증발기 (60) 에 있어서의 유기 유체의 입구 온도는 예를 들어 약 90 ℃ 가 되고, 출구 온도는 예를 들어 약 200 ℃ 가 된다.
다음으로, 유기 유체 경로 (9) 에 대해 설명한다.
유기 유체 경로 (9) 를 흐르는 유기 유체로는, 이소펜탄, 부탄, 프로판 등의 저분자 탄화수소나 냉매로서 사용되는 R134a, R245fa 등을 사용할 수 있다.
유기 유체 경로 (9) 는 폐회로로 되어 있고, 유기 유체를 순환시키기 위한 유기 유체 순환 펌프 (P0) 가 형성되어 있다. 유기 유체는, 증발기 (60), 파워 터빈 (62), 프리히터 (64), 응축기 (66) 를 통과하도록 상변화를 반복하면서 순환한다.
파워 터빈 (62) 은, 증발기 (60) 에 의해 증발된 유기 유체의 열 낙차 (엔탈피 낙차) 에 의해 회전 구동된다. 파워 터빈 (62) 의 회전 동력은 발전기 (68) 에 전달되어, 발전기 (68) 에서 전력이 얻어지도록 되어 있다. 발전기 (68) 에서 얻어진 전력은, 도시하지 않은 전력선을 개재하여 선박 내 계통으로 공급된다.
파워 터빈 (68) 에서 작업을 끝낸 유기 유체 (기상 (氣相)) 는, 프리히터 (64) 에서, 유기 유체 순환 펌프 (P0) 로부터 보내진 유기 유체 (액상) 를 예열한다.
프리히터 (64) 를 통과한 유기 유체는, 응축기 (66) 에서 해수에 의해 냉각되어 응축 액화된다. 응축 액화된 유기 유체는, 유기 유체 순환 펌프 (P0) 에 의해 프리히터 (64) 및 증발기 (60) 로 보내진다.
이와 같이, 유기 유체 경로 (9) 는, 증발기 (60), 파워 터빈 (62), 프리히터 (64) 및 응축기 (66) 와 함께 유기 랜킨 사이클을 구성한다.
도 2 에는, 도 1 에 나타낸 배열 회수 발전 장치 (10) 의 요부의 배치예가 도시되어 있다. 또한, 도면의 간략화를 위해서, 제 2 배열 회수기 (5) 에 관련된 경로에 대해서는 생략되어 있다.
동 도면에 나타내는 바와 같이, 각 기기가 케이싱 (11) 내에 수납되어 있다. 케이싱 (11) 내는 폐공간으로 되어 있고, 이 케이싱 (11) 내에, 열매 순환 펌프 (P1), 열매 순환 펌프 (P1) 에 접속되는 열매 경로 (7) 의 일부, 유기 유체 경로 (9) 의 모두, 증발기 (60), 파워 터빈 (62), 발전기 (68), 프리히터 (64), 응축기 (66), 유기 유체 순환 펌프 (P0) 가 형성되어 있다. 이와 같이 동일한 케이싱 (11) 내에 수납함으로써, 배열 회수 발전 장치의 요부를 유닛화할 수 있다. 이로써 컴팩트화되어, 기존의 선박 등에 대한 설치성도 높일 수 있다.
또, 만약 열매나 유기 유체가 케이싱 (11) 내에 누출된 경우라고 하더라도, 케이싱 (11) 내에서 열매나 유기 유체의 유출을 멈추게 할 수 있으므로, 안전성이 높은 배열 회수 발전 장치를 제공할 수 있다. 또한, 케이싱 (11) 의 상면에는, 벤틸레이션 팬 (70) 이 형성되어 있고, 케이싱 (11) 내에 유출된 열매나 유기 유체를 외부에 배출할 수 있도록 되어 있다.
다음으로, 상기 구성의 배열 회수 발전 장치 (10) 의 동작에 대해서 도 1 을 사용하여 설명한다.
배열 회수시에는, 디젤 엔진으로부터의 배기 가스의 일부가 추기되어 제 1 배열 회수기 (1) 로 유도된다. 제 1 배열 회수기 (1) 에서는, 열매 경로 (7) 를 순환하는 열매와 배기 가스가 열교환되어, 배기 가스의 현열이 열매로 회수된다.
또, 과급기에 의해 압축된 공기가 공기 냉각기 (3) 의 제 2 전열관 (36) 에 의해 냉각된다. 이 때에 제 2 전열관 (36) 내를 흐르는 냉각수는 공기에 의해 가열됨으로써, 공기로부터 열을 회수한다. 제 2 전열관 (36) 에서 가열된 냉각수는 제 2 배열 회수기 (5) 로 유도된다. 제 2 배열 회수기 (5) 에서는, 열매 경로 (7) 를 순환하는 열매와 냉각수가 열교환되어, 냉각수의 현열이 열매로 회수된다.
제 2 배열 회수기 (5) 에서 배열을 회수하고, 추가로 제 1 배열 회수기 (1) 에서 배열을 회수하여 고온이 된 열매는, 증발기 (60) 로 유도되어, 유기 유체 경로 (9) 를 순환하는 유기 유체와 열교환한다. 유기 유체는, 증발기 (60) 에서 열매의 현열에 의해 가열되어 증발 기화된다. 증발 기화되어 고엔탈피가 된 유기 유체는, 파워 터빈 (62) 으로 유도되고, 그 열 낙차에 의해 파워 터빈 (62) 을 회전 구동시킨다. 파워 터빈 (62) 의 회전 출력을 얻어, 발전기 (68) 에서 발전이 실시된다.
파워 터빈 (62) 에서 작업을 마친 유기 유체 (기상) 는, 프리히터 (64) 에서 증발기 (60) 유입 전의 유기 유체 (액상) 에 예열을 부여한 후, 응축기 (66) 에 유도되고, 해수에 의해 냉각됨으로써 응축 액화된다.
이상과 같이, 본 실시형태에 의하면, 이하의 작용 효과를 나타낸다.
제 1 배열 회수기 (1) 및 제 2 배열 회수기 (5) 에서 배열을 회수할 때, 비점이 물보다 높은 열매로 열회수하고, 그리고 이 열매에 의해 유기 유체를 증발시키는 것으로 하였다. 이와 같이, 디젤 엔진으로부터의 배열을 물에 의해 열회수하는 것이 아니라, 비점이 물보다 높은 열매를 사용하여 배열 회수하는 것으로 하였으므로, 디젤 엔진의 배열이 고온 (예를 들어 150 ℃ 이상) 이 되어도 물과 같이 압력이 높아지지 않는다. 따라서, 열매 경로 (7) 를 고압 사양으로 할 필요가 없어, 염가로 구성할 수 있다.
제어 밸브 (19, 20, 27) 를 제어함으로써, 제 1 배열 회수기 (1) 에서 배열 회수하지 않는 운전이 가능하게 되어 있다. 또, 각 냉각수 밸브 (42, 45, 47, 51, 55) 를 전환함으로써, 제 2 배열 회수기 (5) 에서 배열 회수하지 않는 운전이 가능하게 되어 있다. 이와 같이, 제 1 배열 회수기 (1) 나 제 2 배열 회수기 (5) 에 의한 열회수의 타이밍을 전환할 수 있기 때문에, 디젤 엔진의 운전 상태나 선박 내 전력 수요 등에 따라 배열 회수의 필요 여부를 결정할 수 있다. 이로써, 유연성이 높은 발전 시스템을 구축할 수 있다.
또한, 도 1 에 나타낸 실시형태에서는, 제 1 배열 회수기 (1) 및 제 2 배열 회수기 (5) 에 의해 배열을 회수하는 것으로 했는데, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 공기 냉각기 (3) 로부터의 배열 회수를 생략하고, 제 1 배열 회수기 (1) 를 사용한 배기 가스로부터의 배열 회수만으로 해도 된다. 혹은, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 디젤 엔진의 배기 가스로부터의 배열 회수를 생략하고, 제 2 배열 회수기 (5) 를 사용한 과급기로부터의 배열 회수만으로 해도 된다.
또, 도 5 에 나타낸 바와 같이, 공기 냉각기를 제 1 공기 냉각기 (3a) 와 제 2 공기 냉각기 (3b) 로 분할하여, 공기 흐름 상류측에 위치하는 제 1 공기 냉각기 (3a) 로부터 제 2 배열 회수기 (5) 에서 배열 회수를 실시하는 구성으로 해도 된다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 배열 회수를 실시할 때만 냉각수 순환 펌프 (P2) 를 구동시키고, 배열 회수를 실시하지 않을 때에는 냉각수 순환 펌프 (P2) 를 정지시킨다는 운전이 가능해진다. 이로써, 도 1 에서 나타낸 각 냉각수 밸브 (42, 45, 47, 51, 55) 를 생략할 수 있다. 또, 제 1 공기 냉각기 (3a) 는 유기 랜킨 사이클을 동작시키는 데에 필요한 용량의 열교환기로서 단독으로 설계하는 것이 가능해진다.
상기 서술한 본 실시형태의 배열 회수 발전 장치 (10) 는, 선박에 대한 적용을 예로서 설명했는데, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 예를 들어 발전 등에 사용되는 육지용의 내연 기관에 적용할 수도 있다.
또, 제 3 배열 회수기로서, 수냉식의 내연 기관인 경우에는 엔진 냉각수 (재킷 냉각수) 의 배열을 사용할 수 있다. 이 경우에는, 제 3 배열 회수기를 제 1 배열 회수기 (1) 및 제 2 배열 회수기 (5) 와 조합하여 사용해도 되고, 도 1 의 제 2 배열 회수기 (5) 대신에 제 3 배열 회수기를 사용해도 된다. 혹은, 도 4 의 제 2 배열 회수기 (5) 대신에 제 3 배열 회수기를 단독으로 사용할 수도 있다.
1 : 제 1 배열 회수기
3 : 공기 냉각기
5 : 제 2 배열 회수기
7 : 열매 경로
9 : 유기 유체 경로
10 : 배열 회수 발전 장치
11 : 케이싱
60 : 증발기
62 : 파워 터빈 (터빈)
66 : 응축기
68 : 발전기
P0 : 유기 유체 순환 펌프
P1 : 열매 순환 펌프

Claims (5)

  1. 비점이 물보다 높은 열매 (熱媒) 와 내연 기관의 배열을 열교환시켜 열회수하는 배열 회수기와,
    상기 열매와 유기 유체를 열교환시켜 그 유기 유체를 증발시키는 증발기와,
    그 증발기에 의해 증발된 상기 유기 유체에 의해 구동되는 터빈과,
    그 터빈의 회전 출력에 의해 발전되는 발전기와,
    터빈을 통과한 상기 유기 유체를 응축시키는 응축기를 구비하고 있는 배열 회수 발전 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 배열 회수기는,
    상기 내연 기관으로부터 배출되는 배기 가스로부터 열회수를 실시하는 제 1 배열 회수기와,
    상기 내연 기관에 형성된 과급기의 압축 공기를 냉각시키는 공기 냉각기로부터 열회수를 실시하는 제 2 배열 회수기, 및/또는, 상기 내연 기관을 냉각시키는 엔진 냉각수로부터 열회수를 실시하는 제 3 배열 회수기를 구비하고 있는 배열 회수 발전 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 배열 회수기에 의한 열회수를 실시하는 타이밍이 전환 가능하게 되어 있는 배열 회수 발전 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 증발기, 상기 터빈, 상기 발전기, 및 상기 응축기는, 동일한 케이싱 내에 수납되어 있는 배열 회수 발전 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 배열 회수 발전 장치를 구비하고 있는 선박.
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