KR20150128575A - Thermal energy recovery device and start-up method of thermal energy recovery device - Google Patents

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KR20150128575A
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condenser
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시게토 아다치
유타카 나루카와
다카유키 후쿠다
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가부시키가이샤 고베 세이코쇼
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Abstract

A thermal energy recovery device according to the present invention comprises: a heater to evaporate an operation medium by heat of a heating medium; an expander into which the operation medium flowing out of the heater flows; a drive device connected to the expander; a condenser to condense the operation medium flowing out of the expander by a cooling medium; a storage unit to store the operation medium condensed in the condenser; a pump (7) to transport the operation medium flowing out of the storage unit to the heater; a circulation flow passage of the operation medium which connects the heater, the expander, the condenser, the storage unit, and the pump in the order listed; and a pump control unit to control drive of the pump. The pump control unit drives the pump after the heating medium is supplied to the heater and the cooling medium is supplied to the condenser. Accordingly, an amount of the operation medium in a liquid form in the storage unit disposed upstream of the pump can be secured.

Description

열에너지 회수 장치 및 열에너지 회수 장치의 기동 방법{THERMAL ENERGY RECOVERY DEVICE AND START-UP METHOD OF THERMAL ENERGY RECOVERY DEVICE}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a thermal energy recovery device and a thermal energy recovery device,

본 발명은, 배열을 회수하는 열에너지 회수 장치 및 열에너지 회수 장치의 기동 방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heat energy recovery device for recovering an arrangement and a starting method for the heat energy recovery device.

종래, 각종 설비에 있어서 발생하는 열에너지를 회수하는 장치가 알려져 있다. 이 장치의 일례로서, 일본 특허 공개 제2012-202374호에는, 열매체에 의해 작동 매체액을 증발시키는 가열기와, 작동 매체 증기를 팽창시키는 팽창기와, 작동 매체 증기를 응축시키는 응축기와, 작동 매체를 순환시키는 펌프가 직렬 접속된 순환 유로를 구비하는 발전 장치가 기재되어 있다. 이 발전 장치에서는, 팽창기가 스크류 로터를 구비하고 있고, 당해 스크루 로터가 팽창기에 있어서 팽창한 작동 매체 증기에 의해 회전한다. 이 스크루 로터는 발전기에 접속되어 있고, 당해 발전기가 스크류 로터의 회전을 전력으로 변환한다. BACKGROUND ART Conventionally, an apparatus for recovering heat energy generated in various facilities is known. As an example of this device, Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2012-202374 discloses a heat exchanger comprising a heater for evaporating a working medium solution by a heating medium, an expander for expanding the working medium vapor, a condenser for condensing the working medium vapor, And a circulation flow path in which a pump is connected in series. In this power generation apparatus, the expander includes a screw rotor, and the screw rotor rotates by the working medium vapor expanded in the expander. The screw rotor is connected to a generator, and the generator converts the rotation of the screw rotor into electric power.

상기 선행 기술의 발전 장치는, 펌프의 입구측의 작동 매체의 압력을 검출하는 압력 센서와, 펌프의 입구측의 작동 매체의 온도로부터 당해 작동 매체의 포화 증기 압력을 검출하는 도출 수단을 더 구비하고 있다. 이 발전 장치는, 압력 센서에 있어서 검출된 압력과 도출 수단에 있어서 도출된 포화 증기 압력과의 차압에 따라서 작동 매체의 순환량을 조정함으로써, 펌프에 있어서의 캐비테이션의 발생을 억제하고 있다. The power generation device of the prior art further comprises a pressure sensor for detecting the pressure of the working medium at the inlet side of the pump and a derivation means for detecting the saturated steam pressure of the working medium from the temperature of the working medium at the inlet side of the pump have. This power generation apparatus suppresses the occurrence of cavitation in the pump by adjusting the circulation amount of the working medium in accordance with the pressure difference between the pressure detected by the pressure sensor and the saturated steam pressure derived by the derivation means.

그런데, 응축기 및 펌프가 가열기보다도 상방에 위치하는 경우, 펌프의 정지 시에 액상의 작동 매체가 가열기와 펌프 사이의 배관 부분에 저류되어 버려, 펌프의 상류에 존재하는 액상의 작동 매체의 양이 부족하게 된다. 이와 같은 상태에서 펌프가 시동되면, 당해 펌프에 있어서 캐비테이션이 발생하게 된다. 상기 선행 기술의 방법에서는, 당해 펌프의 시동 시에서의 캐비테이션의 발생은 피하기 어렵다. However, when the condenser and the pump are located above the heater, the liquid working medium is stored in the piping portion between the heater and the pump when the pump is stopped, and the amount of the liquid working medium existing upstream of the pump is insufficient . When the pump is started in such a state, cavitation occurs in the pump. In the prior art method, it is difficult to avoid occurrence of cavitation at the start of the pump.

본 발명은, 상기의 관점으로부터 이루어진 것이며, 그 목적은, 열에너지 회수 장치에 있어서 펌프의 상류에 위치하는 저류부 내의 액상의 작동 매체의 양을 확보하는 것이다. The present invention has been made in view of the above, and its object is to secure the amount of the liquid working medium in the storage section located upstream of the pump in the heat energy recovery apparatus.

본 발명에 관한 열에너지 회수 장치는, 열매체의 열에 의해 작동 매체를 가열하는 가열기와, 상기 가열기로부터 유출된 작동 매체가 유입되는 팽창기와, 상기 팽창기에 접속되는 동력 회수기와, 상기 가열기보다도 상방에 위치하고, 냉각 매체에 의해 상기 팽창기로부터 유출된 작동 매체를 응축시키는 응축기와, 상기 가열기보다도 상방에 위치하고, 상기 응축기에 있어서 응축된 작동 매체를 저류하는 저류부와, 상기 가열기보다도 상방에 위치하고, 상기 저류부로부터 유출된 작동 매체를 상기 가열기에 보내는 펌프와, 상기 가열기, 상기 팽창기, 상기 응축기, 상기 저류부 및 상기 펌프를 이 순서대로 접속하는 작동 매체의 순환 유로와, 상기 펌프의 구동을 제어하는 펌프 제어부를 구비하고, 상기 펌프 제어부는, 상기 가열기에 열매체가 공급되고, 또한 상기 응축기에 냉각 매체가 공급되고 상기 저류부에 작동 매체가 저류된 후에, 상기 펌프를 구동한다. A heat energy recovery device according to the present invention includes a heater for heating a working medium by heat of a heating medium, an expander for flowing a working medium flowing out from the heater, a power recovery device connected to the inflator, A condenser for condensing the working medium flowing out from the inflator by the cooling medium; a storage section for storing the working medium condensed in the condenser, the storage section being located above the heater; A circulation flow path of a working medium for connecting the heater, the inflator, the condenser, the storage section and the pump in this order, and a pump control section for controlling the drive of the pump Wherein the pump controller is configured to supply the heating medium to the heater, After the condenser, the cooling medium is supplied with the operating medium reservoir in the reservoir, and driving the pump.

열에너지 회수 장치의 정지 시에는, 통상, 가열기에의 열매체의 공급 및 응축기에의 냉각 매체의 공급이 정지된다. 이로 인해, 가열기가 저류부보다도 하방에 배치되는 구조에서는, 저류부로부터 유출된 작동 매체가 펌프를 통과해서 가열기의 상류측에 체류하게 된다. 그 결과, 저류부 내의 액상의 작동 매체가 부족하고, 펌프를 구동할 때에 캐비테이션이 발생할 우려가 있다. When the thermal energy recovery device is stopped, normally, the supply of the heating medium to the heater and the supply of the cooling medium to the condenser are stopped. Therefore, in the structure in which the heater is disposed below the storage portion, the working medium flowing out of the storage portion passes through the pump and stays on the upstream side of the heater. As a result, the working medium in the liquid phase in the reservoir is insufficient, and cavitation may occur when the pump is driven.

이에 대해, 본 발명에 관한 열에너지 회수 장치에서는, 펌프의 구동 전, 즉, 열에너지 회수 장치의 운전 개시 전에, 가열기에 열매체가 공급되고, 또한, 응축기에 냉각 매체가 공급되어 저류부 내에 충분한 양의 작동 매체가 저류된다. 이에 의해, 펌프를 구동할 때의 캐비테이션을 방지할 수 있다. On the other hand, in the heat energy recovery apparatus according to the present invention, the heating medium is supplied to the heater before the pump is started, that is, before the operation of the heat energy recovery apparatus is started, and the cooling medium is supplied to the condenser, The medium is stored. Thus, cavitation in driving the pump can be prevented.

또한, 상기 저류부는, 당해 저류부에 저류된 작동 매체의 액면의 높이를 검출하는 액면 센서를 갖고, 상기 펌프 제어부는, 상기 액면 센서의 검출값에 기초하여 상기 저류부에 저류된 작동 매체의 양이 소정량 이상으로 된 경우에, 상기 펌프를 구동하는 것이 바람직하다. Further, the storage section has a liquid level sensor for detecting the height of the liquid level of the working medium stored in the storage section, and the pump control section calculates the amount of the working medium stored in the storage section based on the detection value of the liquid level sensor It is preferable to drive the pump.

상기의 열에너지 회수 장치에서는, 저류부 내의 작동 매체의 양을 확실하게 확보한 상태에서 펌프를 구동할 수 있다. In the above-described heat energy recovery apparatus, the pump can be driven in a state in which the amount of the working medium in the storage section is securely secured.

또한, 상기 펌프 제어부는, 상기 응축기에 냉각 매체의 공급이 개시되고 나서 소정의 시간이 경과된 후에, 상기 펌프를 구동해도 좋다. Further, the pump control section may drive the pump after a predetermined time has elapsed since the supply of the cooling medium to the condenser was started.

상기의 열에너지 회수 장치에서는, 액면 센서를 설치할 필요가 없으므로, 비용을 저감할 수 있다. In the above-described heat energy recovery apparatus, since it is not necessary to provide a liquid level sensor, the cost can be reduced.

또한, 상기 가열기와 상기 팽창기를 연결하는 상기 순환 유로의 제1 유로에 설치되는 차단 밸브와, 상기 팽창기 및 상기 응축기를 연결하는 상기 순환 유로의 제2 유로와, 상기 제1 유로 중 상기 차단 밸브보다도 상류측의 부위를 연결하는 바이패스 유로와, 상기 바이패스 유로에 설치되는 바이패스 밸브와, 상기 차단 밸브 및 상기 바이패스 밸브의 개폐를 제어하는 밸브 제어부를 더 구비하고, 상기 밸브 제어부는, 상기 펌프의 구동 전에, 상기 차단 밸브를 폐쇄한 상태로 하고, 또한 상기 바이패스 밸브를 개방한 상태로 하는 것이 바람직하다. A shutoff valve provided in a first flow path of the circulation flow path connecting the heater and the inflator; a second flow path of the circulation flow path connecting the inflator and the condenser; Further comprising: a bypass flow passage connecting a portion on an upstream side of the bypass flow passage, a bypass valve provided in the bypass flow passage, and a valve control section for controlling opening and closing of the shutoff valve and the bypass valve, It is preferable that the shutoff valve is closed before the pump is driven and the bypass valve is opened.

상기의 열에너지 회수 장치에서는, 팽창기에 걸쳐서 제1 유로와 제2 유로를 연결하는 바이패스 유로가 설치되어 있고, 펌프의 구동이 개시되기 전에 가열기에 있어서 증발한 작동 매체가 제1 유로, 바이패스 유로 및 제2 유로를 통하여 응축기에 유입된다. 즉, 상기의 열에너지 회수 장치에서는, 펌프의 구동이 개시되기 전에 가열기에 있어서 증발한 작동 매체가 팽창기를 통하는 일 없이 응축기에 유입되게 된다. 이로 인해, 가열기에 있어서 증발한 작동 매체를 효율적으로 응축기에 유입시킬 수 있다. In the above-described heat energy recovery apparatus, a bypass flow path connecting the first flow path and the second flow path across the inflator is provided, and the working medium evaporated in the heater before starting the drive of the pump is supplied to the first flow path, And the second flow path. That is, in the above-mentioned heat energy recovery apparatus, the working medium evaporated in the heater before the pump is started to flow into the condenser without passing through the expander. As a result, the working medium evaporated in the heater can be efficiently introduced into the condenser.

또한, 상기 순환 유로 중 상기 펌프와 상기 가열기를 연결하는 유로가, 상기 펌프에 접속됨과 함께 상방을 향해 볼록해지는 굴곡부를 구비하는 것이 바람직하다. It is preferable that a flow path connecting the pump and the heater among the circulation flow paths has a bent portion connected to the pump and convex upward.

상기의 열에너지 회수 장치에서는, 펌프의 구동 전에 저류부로부터 가열기로 작동 매체가 흐르게 되는 것이 억제되어, 당해 저류부에 액상의 작동 매체를 보다 신속하게 축적할 수 있다. In the above-described heat energy recovery apparatus, the working medium is prevented from flowing from the storage section to the heater before the pump is driven, and the liquid working medium can be accumulated more quickly in the storage section.

또한, 상기 응축기와 상기 저류부는, 별도의 부재인 것이 바람직하다. It is preferable that the condenser and the reservoir are separate members.

상기의 열에너지 회수 장치에서는, 응축기 내에 액상의 작동 매체가 저류되는 것이 억제되므로, 당해 응축기 중 작동 매체의 유입측의 압력을 저감하는 것이 가능하게 되고, 이에 의해 동력 회수기에 있어서 효율적으로 에너지를 회수할 수 있다. In the above-described heat energy recovery apparatus, since the liquid working medium is prevented from being stored in the condenser, it is possible to reduce the pressure on the inlet side of the working medium in the condenser, thereby efficiently recovering the energy in the power recovery apparatus .

또한, 상기 순환 유로 중 상기 펌프와 상기 가열기를 연결하는 유로에는, 개폐 밸브가 설치되고, 상기 가열기에 열매체가 공급되고, 또한 상기 응축기에 냉각 매체가 공급되고 상기 저류부에 작동 매체가 저류된 후에, 상기 개폐 밸브를 개방하고, 상기 펌프를 구동하는 것이 바람직하다. In addition, an opening / closing valve is provided in a flow path connecting the pump and the heater among the circulation flow paths, a heating medium is supplied to the heater, a cooling medium is supplied to the condenser, and a working medium is stored in the storage section , The opening / closing valve is opened, and the pump is driven.

상기의 열에너지 회수 장치에서는, 펌프의 구동 정지 시에 개폐 밸브를 폐쇄함으로써, 당해 펌프의 구동 전에 가열기로 작동 매체가 흐르게 되는 것이 방지되어, 저류부 내에 액상의 작동 매체를 보다 신속하게 축적할 수 있다. In the above-described heat energy recovery apparatus, when the pump is stopped, the opening / closing valve is closed so that the working medium is prevented from flowing to the heater before the pump is driven, so that the liquid working medium can be accumulated more quickly in the storage portion .

또한, 상기 열매체는, 엔진에 공급되는 과급 공기, 상기 엔진으로부터 배출되는 배기 가스 또는 상기 배기 가스로부터 열을 회수하는 에코노마이저에 의해 발생한 증기 중 적어도 1개를 포함하는 것이 바람직하다. It is preferable that the heating medium includes at least one of supercharged air supplied to the engine, exhaust gas exhausted from the engine, or steam generated by an eco-nomator that recovers heat from the exhaust gas.

상기의 열에너지 회수 장치는, 예를 들어 흔들림이 발생하기 쉬운 선박이나 차량 혼의 이동체에 탑재되고, 당해 이동체의 엔진 주변에 있어서 발생한 열에너지를 회수할 수 있다. The above-described heat energy recovery apparatus can be mounted on a moving body of a ship or a vehicle horn, for example, which is likely to be shaken, and can recover heat energy generated around the engine of the moving body.

또한, 본 발명은, 열매체에 의해 작동 매체를 가열하는 가열기와, 상기 가열기로부터 유출된 작동 매체가 유입되는 팽창기와, 상기 팽창기에 접속되는 동력 회수기와, 상기 가열기보다도 상방에 위치하고 냉각 매체에 있어서 상기 팽창기로부터 유출된 작동 매체를 응축시키는 응축기와, 상기 가열기보다도 상방에 위치하고 상기 응축기에 있어서 응축된 작동 매체를 저류하는 저류부와, 상기 가열기보다도 상방에 위치하고 상기 저류부로부터 유출된 작동 매체를 상기 가열기에 보내는 펌프를 구비하고, 상기 가열기, 상기 팽창기, 상기 응축기, 상기 저류부 및 상기 펌프가 이 순서대로 열에너지 회수 장치의 기동 방법이며, 상기 가열기에 열매체를 공급하는 제1 스텝과, 상기 응축기에 냉각 매체를 공급해서 상기 저류부에 작동 매체가 저류하는 제2 스텝과, 상기 제1 스텝 및 상기 제2 스텝 이후에 상기 펌프를 구동하는 제3 스텝을 구비한다.According to the present invention, there is also provided an air conditioner comprising: a heater for heating a working medium by a heating medium; an inflator for inflowing a working medium flowing out of the heater; a power recovery device connected to the inflator; A condenser for condensing the working medium flowing out of the expansion unit, a storage unit for storing the working medium condensed in the condenser, which is located above the heater, and a working medium, which is located above the heater and flows out from the storage unit, Wherein the heating device, the inflator, the condenser, the reservoir, and the pump are a starting method of the heat energy recovery device in this order, the method comprising: a first step of supplying a heating medium to the heating device; The second medium in which the medium is stored and the working medium is stored in the storage section And, it provided with a third step for driving the pump after the first step and the second step.

상기의 열에너지 회수 장치의 기동 방법에서는, 가열기에 열매체를 공급하고, 또한 응축기에 냉각 매체를 공급해서 펌프의 구동 전에 저류부 내에 충분한 양의 작동 매체를 저류한 후에 당해 펌프를 구동하므로, 펌프를 구동할 때의 캐비테이션을 방지할 수 있다. In the starting method of the heat energy recovery apparatus, the heating medium is supplied to the heater, and the cooling medium is also supplied to the condenser to store a sufficient amount of the working medium in the storage section before the pump is driven. It is possible to prevent cavitation at the time of the operation.

본 발명에 따르면, 펌프의 상류에 위치하는 저류부 내의 액상의 작동 매체의 양을 확보할 수 있는 열에너지 회수 장치 및 열에너지 회수 장치의 기동 방법이 제공된다.According to the present invention, there is provided a heat energy recovery apparatus and a method for starting a heat energy recovery apparatus capable of securing an amount of a liquid working medium in a storage section located upstream of a pump.

도 1은 본 실시 형태에 관한 열에너지 회수 장치의 개략 구성도이다.
도 2는 본 실시 형태에 관한 열에너지 회수 장치에 있어서의 기동 제어의 수순을 나타내는 흐름도이다.
도 3은 본 실시 형태에 관한 열에너지 회수 장치의 변형예 1이다.
도 4는 본 실시 형태에 관한 열에너지 회수 장치의 변형예 2이며, 도 1과 마찬가지의 개략 구성도이다.
도 5는 도 4에 도시하는 변형예 2의 기동 제어의 수순을 나타내는 흐름도이다.
도 6은 본 실시 형태에 관한 열에너지 회수 장치의 변형예 3이며, 기동 제어의 수순을 나타내는 흐름도이다.
도 7은 본 실시 형태에 관한 열에너지 회수 장치의 변형예 4이며, 도 1과 마찬가지의 개략 구성도이다. 1 is a schematic configuration diagram of a heat energy recovery apparatus according to the present embodiment.
Fig. 2 is a flowchart showing a procedure of startup control in the heat energy recovery apparatus according to the present embodiment.
Fig. 3 is a first modification of the heat energy recovery apparatus according to the present embodiment.
Fig. 4 is a modification 2 of the heat energy recovery apparatus according to the present embodiment, and is a schematic configuration diagram similar to Fig. 1.
5 is a flowchart showing a procedure of startup control according to the second modification shown in Fig.
Fig. 6 is a modification 3 of the heat energy recovery apparatus according to the present embodiment, and is a flowchart showing a procedure of startup control.
Fig. 7 is a modification example 4 of the heat energy recovery apparatus according to the present embodiment, and is a schematic configuration diagram similar to Fig. 1.

이하, 본 발명의 일 실시 형태에 대해, 도면을 참조하면서 설명한다. 단, 이하에서 참조하는 각 도면은, 설명의 편의상, 본 실시 형태에 관한 열에너지 회수 장치를 설명하기 위해 필요한 주요 부재를 간략화해서 나타낸 것이다. 따라서, 본 실시 형태에 관한 열에너지 회수 장치는, 본 명세서가 참조하는 각 도면에 도시되어 있지 않은 임의의 구성 부재를 구비할 수 있다. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. It should be noted that, for convenience of explanation, each of the drawings referred to below is a simplified illustration of essential components necessary for explaining the heat energy recovery apparatus according to the present embodiment. Therefore, the heat-energy recovery apparatus according to the present embodiment can have any constituent member not shown in the drawings referred to in this specification.

도 1에 도시되는 바와 같이, 열에너지 회수 장치(X1)는, 가열기(2), 팽창기(3), 동력 회수기(4), 응축기(5), 저류부(6), 펌프(7), 순환 유로(8), 바이패스 유로(11), 차단 밸브(81a) 및 제어부(9)를 구비하고 있다. 그리고, 순환 유로(8)가 가열기(2), 팽창기(3), 응축기(5), 저류부(6) 및 펌프(7)를 이 순서대로 접속하고 있다. 이하의 설명에서는, 순환 유로(8) 중 가열기(2)와 팽창기(3)를 연결하는 부위를 「제1 유로(81)」라고 한다. 팽창기(3)와 응축기(5)를 연결하는 부위를 「제2 유로(82)」라고 한다. 응축기(5)와 펌프(7)를 연결하는 부위를 「제3 유로(83)」라고 한다. 펌프(7)와 가열기(2)를 연결하는 부위를 「제4 유로(84)」라고 한다. 1, the thermal energy recovery apparatus X1 includes a heater 2, an expander 3, a power recovery unit 4, a condenser 5, a storage unit 6, a pump 7, (8), a bypass flow path (11), a shutoff valve (81a) and a control section (9). The circulation flow path 8 connects the heater 2, the inflator 3, the condenser 5, the storage section 6 and the pump 7 in this order. In the following description, a portion of the circulation flow path 8 that connects the heater 2 and the inflator 3 is referred to as a " first flow path 81 ". A portion connecting the expander 3 and the condenser 5 is referred to as a " second flow path 82 ". A portion connecting the condenser 5 and the pump 7 is referred to as a " third flow path 83 ". A portion connecting the pump 7 and the heater 2 is referred to as a " fourth flow path 84 ".

본 실시 형태에서는, 열에너지 회수 장치(X1)는 선박에 탑재되고, 과급기가 부착된 엔진(100)의 배열을 회수하도록 이용된다. 또한, 열에너지 회수 장치(X1)는, 예를 들어 차량에 탑재되어도 좋고, 공장 등에 있어서의 각종 설비에 적용되어도 좋다. In this embodiment, the thermal energy recovery device X1 is used to recover the arrangement of the engine 100, which is mounted on the ship and to which the supercharger is attached. The heat-energy recovery apparatus X1 may be mounted on, for example, a vehicle, or may be applied to various facilities in a factory or the like.

과급기가 부착된 엔진(100)은, 과급기, 엔진(130), 소기 라인(140, 150) 및 배기 라인(160)을 갖고 있다. 과급기는 압축기(110) 및 당해 압축기(110)에 접속된 터빈(120)을 갖고 있다. 압축기(110)에 의해 압축된 과급 공기는, 소기 라인(140, 150)을 통해 엔진(130)에 공급된다. 엔진(130)으로부터의 배기 가스는 배기 라인(160)을 통하여 터빈(120)에 보내진다. 터빈(120)은 배기 가스의 팽창 에너지에 의해 구동되고, 이 터빈(120)의 구동력에 의해 압축기(110)가 구동된다. 본 실시 형태에 관한 열에너지 회수 장치(X1)에서는, 가열기(2)가 소기 라인(140)과 소기 라인(150) 사이에 위치하고 있고, 소기 라인(140)으로부터 소기 라인(150)으로 이동하는 과급 공기의 배열을 회수할 수 있다. The engine 100 to which the supercharger is attached has a supercharger, an engine 130, scavenge lines 140 and 150, and an exhaust line 160. The supercharger has a compressor (110) and a turbine (120) connected to the compressor (110). The supercharged air compressed by the compressor (110) is supplied to the engine (130) through the scavenging lines (140, 150). Exhaust gas from the engine 130 is sent to the turbine 120 through the exhaust line 160. The turbine 120 is driven by the expansion energy of the exhaust gas, and the compressor 110 is driven by the driving force of the turbine 120. In the thermal energy recovery apparatus X1 according to the present embodiment, the heater 2 is disposed between the scavenging line 140 and the scavenging line 150, and the supercharging air 150, which moves from the scavenging line 140 to the scavenging line 150, Can be recovered.

가열기(2)는 열매체 유로(21) 및 작동 매체 유로(22)를 갖고 있다. 열매체 유로(21)는 압축기(110)로부터의 과급 공기가 흐르는 유로이며, 일단부가 소기 라인(140)에 접속되어 있음과 함께 타단부가 소기 라인(150)에 접속되어 있다. 작동 매체 유로(22)는 작동 매체가 흐르는 유로이다. 가열기(2)는 열매체 유로(21)를 흐르는 과급 공기와 작동 매체 유로(22)를 흐르는 액상의 작동 매체를 열교환시킴으로써 당해 작동 매체를 증발시킨다. The heater (2) has a heating medium flow path (21) and a working medium flow path (22). The heating medium flow path 21 is a flow path through which the supercharged air flows from the compressor 110. One end of the heating medium flow path 21 is connected to the scribing line 140 and the other end is connected to the scribing line 150. The working medium flow path 22 is a flow path through which the working medium flows. The heater 2 evaporates the working medium by exchanging the supercharging air flowing through the heating medium passage 21 with a liquid working medium flowing through the working medium passage 22.

팽창기(3)는 순환 유로(8)에 있어서의 가열기(2)의 하류측에 위치하고 있다. 팽창기(3)와 가열기(2)의 작동 매체 유로(22)는 순환 유로(8)의 제1 유로(81)를 통하여 서로 접속되어 있다. 가열기(2)에 있어서 증발한 작동 매체는, 제1 유로(81)를 통하여 팽창기(3)에 유입된다. The inflator (3) is located on the downstream side of the heater (2) in the circulating flow path (8). The working medium flow paths 22 of the expander 3 and the heater 2 are connected to each other through the first flow path 81 of the circulation flow path 8. [ The working medium evaporated in the heater 2 flows into the inflator 3 through the first flow path 81.

본 실시 형태에서는, 팽창기(3)로서, 기상의 작동 매체의 팽창 에너지에 의해 회전 구동되는 로터를 갖는 용적식의 스크류 팽창기가 사용되고 있다. 또한, 팽창기(3)로서는, 용적식의 스크류 팽창기에 한정되지 않고, 원심식의 것이나 스크롤 타입의 것 등이 사용되어도 좋다. In this embodiment, as the inflator 3, a positive type screw inflator having a rotor rotationally driven by the expansion energy of a gas phase working medium is used. The expander 3 is not limited to a volumetric screw expander, and may be a centrifugal type, a scroll type, or the like.

동력 회수기(4)는 팽창기(3)에 접속되어 있다. 본 실시 형태에서는, 동력 회수기(4)로서 발전기가 사용되고 있다. 이 동력 회수기(4)는 팽창기(3)의 한 쌍의 스크류 로터 중 한쪽에 접속된 회전축을 갖고 있다. 동력 회수기(4)는, 상기 회전축이 상기 스크류 로터의 회전에 수반하여 회전함으로써 전력을 발생시킨다. 또한, 동력 회수기(4)로서, 발전기 외에, 압축기 등이 사용되어도 좋다. The power recovery device (4) is connected to the inflator (3). In the present embodiment, a generator is used as the power recovery device 4. The power recovery device (4) has a rotation shaft connected to one of the pair of screw rotors of the inflator (3). The power recovery device 4 generates electric power by rotating the rotation shaft as the screw rotor rotates. As the power recovery device 4, a compressor or the like may be used in addition to the generator.

응축기(5)는 순환 유로(8)에 있어서의 팽창기(3)의 하류측에 위치하고 있다. 또한, 응축기(5)는 중력 방향에 있어서 가열기(2)보다도 상방에 배치되어 있다. 응축기(5)는 냉각수 유로(51) 및 작동 매체 유로(52)를 갖고 있다. 냉각수 유로(51)는 냉각수가 흐르는 유로이다. 작동 매체 유로(52)는 작동 매체가 흐르는 유로이다. 작동 매체 유로(52)는 순환 유로(8)의 제2 유로(82)를 통하여 팽창기(3)에 접속되어 있다. 팽창기(3)로부터 유출된 기상의 작동 매체는, 제2 유로(82)를 통하여 응축기(5)의 작동 매체 유로(52)에 유입된다. 그리고, 작동 매체 유로(52)를 흐르는 기상의 작동 매체와 냉각수 유로(51)를 흐르는 냉각수 사이에서 열교환이 행해짐으로써, 당해 작동 매체가 응축된다. 또한, 냉각수 유로(51)를 흐르는 냉각수로서는, 예를 들어 해수가 사용되지만, 이에 한정되지 않고, 작동 매체 유로(52)를 흐르는 기상의 작동 매체를 응축 가능한 냉각 매체이면 된다. The condenser 5 is located on the downstream side of the inflator 3 in the circulating flow path 8. Further, the condenser 5 is disposed above the heater 2 in the gravity direction. The condenser (5) has a cooling water flow path (51) and a working medium flow path (52). The cooling water flow path 51 is a flow path through which the cooling water flows. The working medium flow path 52 is a flow path through which the working medium flows. The working medium flow path 52 is connected to the inflator 3 through the second flow path 82 of the circulating flow path 8. [ The gaseous working medium flowing out of the expansion device 3 flows into the working medium flow path 52 of the condenser 5 through the second flow path 82. [ Then, heat exchange is performed between the gaseous working medium flowing through the working medium flow path 52 and the cooling water flowing through the cooling water flow path 51, whereby the working medium is condensed. The cooling water flowing through the cooling water flow path 51 may be, for example, seawater, but not limited thereto, and may be a cooling medium capable of condensing the gaseous working medium flowing through the working medium flow path 52.

저류부(6)는 순환 유로(8)의 제3 유로(83) 상에서 응축기(5)의 하류측에 위치하고 있다. 또한, 저류부(6)는 중력 방향에 있어서 응축기(5)보다도 하방에 위치하고, 또한, 가열기(2)보다도 상방에 배치되어 있다. 응축기(5)의 작동 매체 유로(52)와 펌프(7)는, 제3 유로(83)를 통하여 서로 접속되어 있고, 저류부(6)가 당해 제3 유로(83)의 도중에 설치되어 있다. 응축기(5)에 있어서 응축된 작동 매체는, 제3 유로(83)에 유입됨과 함께, 당해 제3 유로(83)의 도중에 설치된 저류부(6)에 저류된다. The storage part 6 is located on the downstream side of the condenser 5 on the third flow path 83 of the circulation flow path 8. The storage portion 6 is located below the condenser 5 in the gravity direction and is disposed above the heater 2. The working medium flow path 52 and the pump 7 of the condenser 5 are connected to each other through the third flow path 83 and the storage part 6 is provided in the middle of the third flow path 83. [ The condensed working medium in the condenser 5 flows into the third flow path 83 and is stored in the storage part 6 installed in the middle of the third flow path 83. [

펌프(7)는 순환 유로(8)에 있어서의 저류부(6)의 하류측에 위치하고 있다. 또한, 펌프(7)는 중력 방향에 있어서 응축기(5) 및 저류부(6)보다도 하방에 위치하고, 또한, 가열기(2)보다도 상방에 위치한다. 펌프(7)와 가열기(2)의 작동 매체 유로(22)는, 순환 유로(8)의 제4 유로(84)를 통하여 서로 접속되어 있다. 저류부(6)에 저류된 액상의 작동 매체는 펌프(7)에 유입됨과 함께, 당해 펌프(7)에 의해 소정의 압력으로 가열기(2)의 작동 매체 유로(22)에 보내진다. 펌프(7)로서는, 임펠러를 로터로서 구비하는 원심 펌프나, 로터가 한 쌍의 기어로 이루어지는 기어 펌프 등이 사용된다. The pump 7 is located on the downstream side of the storage section 6 in the circulation flow passage 8. The pump 7 is positioned below the condenser 5 and the reservoir 6 in the direction of gravity and above the heater 2. The working medium flow paths 22 of the pump 7 and the heater 2 are connected to each other through the fourth flow path 84 of the circulation flow path 8. [ The liquid working medium stored in the storage section 6 flows into the pump 7 and is sent to the working medium flow path 22 of the heater 2 at a predetermined pressure by the pump 7. As the pump 7, a centrifugal pump having an impeller as a rotor, a gear pump having a rotor as a pair of gears, or the like is used.

차단 밸브(81a)는 순환 유로의 제1 유로(81)에 설치된다. 바이패스 유로(11)는 팽창기(3)를 우회하여 제1 유로(81)와 제2 유로(82)를 연결하는 유로이다. 바이패스 유로(11)의 일단부는, 제1 유로(81) 중 차단 밸브(81a)보다도 상류측의 부위에 접속되어 있다. 바이패스 유로(1)의 타단부는, 제2 유로(82)의 소정 개소에 접속되어 있다. 이에 의해, 가열기(2)에 있어서 증발한 작동 매체는, 팽창기(3)를 통하여 응축기(5)에 유입될 수 있음과 함께, 팽창기(3)를 통하지 않고 바이패스 유로(11)를 통하여 응축기(5)에 유입될 수도 있다. The shutoff valve 81a is installed in the first flow path 81 of the circulating flow path. The bypass flow path 11 is a flow path that bypasses the inflator 3 and connects the first flow path 81 and the second flow path 82. One end of the bypass flow passage 11 is connected to a portion of the first flow passage 81 on the upstream side of the shutoff valve 81a. The other end of the bypass flow path 1 is connected to a predetermined portion of the second flow path 82. Thereby, the working medium evaporated in the heater 2 can be introduced into the condenser 5 through the inflator 3 and can be introduced into the condenser 5 through the bypass flow path 11 without passing through the inflator 3 5).

제어부(9)는 열에너지 회수 장치(X1)의 구동 중의 제어 이외에 기동을 제어하는 역할도 하고, 펌프 제어부(91)와, 밸브 제어부(92)와, 판정부(93)를 기능적으로 갖고 있다. The control unit 9 also controls the start of the thermal energy recovery apparatus X1 in addition to the control during the operation of the thermal energy recovery apparatus X1 and functions as a pump control unit 91, a valve control unit 92 and a determination unit 93.

판정부(93)는 저류부(6)에 설치된 액면 센서(61)로부터의 신호를 받아, 저류부(6)에 액상의 작동 매체가 충분히 저류되어 있는지 여부를 판정한다. The determination section 93 receives a signal from the liquid level sensor 61 provided in the storage section 6 and determines whether or not the liquid working medium is sufficiently stored in the storage section 6.

펌프 제어부(91)는 판정부(93)로부터 판정 신호를 받은 경우에, 펌프(7)의 구동을 개시시키는 제어를 행한다. The pump control unit 91 performs control to start driving the pump 7 when receiving a determination signal from the determination unit 93. [

밸브 제어부(92)는 바이패스 밸브(11a)의 개폐 제어, 차단 밸브(81a)의 개폐 제어 및 응축기(5)의 냉각수 유로(51)의 상류에 설치된 개폐 밸브(51a)의 개폐 제어를 행한다. The valve control unit 92 controls opening / closing control of the bypass valve 11a, opening / closing control of the shutoff valve 81a, and opening / closing control of the opening / closing valve 51a provided upstream of the cooling water flow path 51 of the condenser 5.

제어부(9)에서는 펌프 제어부(91), 밸브 제어부(92) 및 판정부(93)의 기능이 예를 들어 메모리에 기억된 프로그램을 CPU에 의해 실행함으로써 실현되어 있다. In the control unit 9, the functions of the pump control unit 91, the valve control unit 92, and the determination unit 93 are realized by, for example, executing a program stored in the memory by the CPU.

그런데, 열에너지 회수 장치(X1)의 정지 시, 즉, 펌프(7)의 정지 시에는, 가열기(2)가 저류부(6)보다도 중력 방향에 있어서 하방에 위치하기 때문에, 제4 유로(84), 즉, 펌프(7)와 가열기(2) 사이의 순환 유로(8)의 부위에 액상의 작동 매체가 저류되어 버린다. 또한, 제4 유로(84)에 저류되는 액상의 작동 매체에는, 저류부(6)로부터 펌프(7) 내의 부재의 간극을 두고 제4 유로(84)로 누출된 것도 있다. 그 결과, 저류부(6) 내의 액상의 작동 매체가 부족하게 되어, 가령 부족 상태로 펌프(7)를 기동하게 되면, 펌프(7) 내에 기상의 작동 매체가 침입하여, 캐비테이션이 발생할 우려가 있다. Since the heater 2 is positioned below the reservoir 6 in the gravity direction when the heat energy recovery apparatus X1 is stopped, that is, when the pump 7 is stopped, the fourth flow path 84, , That is, the liquid working medium is stored in the portion of the circulating flow path 8 between the pump 7 and the heater 2. [ The liquid working medium stored in the fourth flow path 84 may leak from the storage part 6 to the fourth flow path 84 with a gap between the members in the pump 7. As a result, the working medium in the liquid phase in the reservoir 6 becomes insufficient, and if the pump 7 is started in a deficient state, for example, cavitation may occur due to intrusion of the vaporous working medium into the pump 7 .

따라서, 열에너지 회수 장치(X1)의 기동 시에는 이하의 제어가 행해진다. 도 2는 열에너지 회수 장치에 있어서의 기동 제어의 수순을 나타내는 흐름도이다. Therefore, the following control is performed when the thermal energy recovery apparatus X1 is started. 2 is a flowchart showing a procedure of startup control in the heat energy recovery apparatus.

우선, 제어부(9)에서 가열기(2)의 열매체 유로(21)에 열매체가 공급되었는지 여부가 반복 확인된다(스텝 Op1). 이 열매체의 공급의 유무에 대해서는, 엔진(130)의 회전수, 소기 라인(140)의 온도, 혹은 소기 라인(140)의 압력 등에 기초하여 판정된다. 또한, 가열기(2)의 하류측에 있어서의 작동 매체의 압력이나 온도에 기초하여 열매체의 공급의 유무가 판정되어도 좋다. First, whether or not the heating medium is supplied to the heating medium flow path 21 of the heater 2 in the control unit 9 is checked repeatedly (step Op1). Whether the heating medium is supplied or not is determined based on the number of revolutions of the engine 130, the temperature of the scavenging line 140, the pressure of the scavenging line 140, and the like. The presence or absence of the supply of the heating medium may be determined based on the pressure and the temperature of the working medium on the downstream side of the heater 2.

열매체가 가열기(2)에 공급되면(스텝 Op1에서 "예"), 밸브 제어부(92)는 바이패스 밸브(11a)를 개방함과 함께(스텝 Op2), 차단 밸브(81a)를 폐쇄하는 제어를 행한다(스텝 Op3). 또한, 차단 밸브(81a)는 미리 폐쇄되어 있어도 좋다. 또한, 밸브 제어부(92)는 개폐 밸브(51a)를 개방하고, 냉각수 유로(51)에 냉각수가 공급된다(스텝 Op4). 제4 유로(84)에 저류된 액상의 작동 매체는 가열기(2)에 의해 가열되고, 증발한 작동 매체는 제1 유로(81), 바이패스 유로(11) 및 제2 유로(82)를 통하여 응축기(5)의 작동 매체 유로(52)에 유입된다. 작동 매체 유로(52)에 유입된 작동 매체는 냉각수 유로(51)를 흐르는 냉각수에 의해 냉각되어 응축한다. 이와 같은 수순(스텝 Op1 내지 스텝 Op4)에 의해, 펌프(7)가 구동되기 전에 응축기(5)로부터 당해 응축기(5)의 하류에 위치하는 저류부(6)로 액상의 작동 매체가 보내진다. When the heating medium is supplied to the heater 2 (YES in step Op1), the valve control unit 92 opens the bypass valve 11a (step Op2) and performs control to close the shutoff valve 81a (Step Op3). Further, the shutoff valve 81a may be previously closed. The valve control unit 92 opens the on-off valve 51a, and the cooling water is supplied to the cooling water flow path 51 (step Op4). The liquid working medium stored in the fourth flow path 84 is heated by the heater 2 and the evaporated working medium flows through the first flow path 81, the bypass flow path 11 and the second flow path 82 And flows into the working medium flow path 52 of the condenser 5. The working medium flowing into the working medium flow path 52 is cooled and condensed by the cooling water flowing through the cooling water flow path 51. By this procedure (steps Op1 to Op4), the liquid working medium is sent from the condenser 5 to the storage part 6 located downstream of the condenser 5 before the pump 7 is driven.

그리고, 액면 센서(61)가 저류부(6) 내의 액상의 작동 매체의 액면 높이를 검출하고(스텝 Op5), 판정부(93)가 액면 센서(61)의 검출값에 기초하여 저류부(6) 내에 충분한 양의 액상의 작동 매체가 저류되어 있는지 여부를 판정한다(스텝 Op6). 저류부(6) 내의 액상의 작동 매체가 소정량 미만인 경우에는, 소정량 이상이 될 때까지 연속적 혹은 단속적으로 작동 매체의 액면의 높이가 검출된다. 그리고, 판정부(93)가 저류부(6) 내에 소정량 이상의 액상의 작동 매체가 저류되어 있다고 판정하면(스텝 Op6에서 "예"), 당해 저류가 완료된 것을 나타내는 판정 신호가 펌프 제어부(91) 및 밸브 제어부(92)에 송신된다. The liquid level sensor 61 detects the liquid level height of the liquid working medium in the storage section 6 (step Op5), and the determination section 93 determines the liquid level of the working medium in the storage section 6 based on the detection value of the liquid level sensor 61 (Step Op6). If it is determined that a sufficient amount of the working medium is stored in the liquid-phase working medium (step Op6). When the liquid working medium in the storage portion 6 is less than the predetermined amount, the height of the liquid level of the working medium is continuously or intermittently detected until it becomes equal to or greater than a predetermined amount. When the judging section 93 judges that a liquid working medium having a predetermined amount or more is stored in the storing section 6 (YES in step Op6), a judgment signal indicating that the storing is completed is sent to the pump controlling section 91 And valve control unit 92, respectively.

판정부(93)로부터 상기 판정 신호를 받은 밸브 제어부(92)는 차단 밸브(81a)를 개방함과 함께(스텝 Op7), 바이패스 밸브(11a)를 폐쇄하는 제어를 행하고(스텝 Op8), 가열기(2)로부터 팽창기(3)를 통하여 응축기(5)에 이르는 유로를 개방한다. 또한, 판정부(93)로부터 상기 판정 신호를 받은 펌프 제어부(91)는 펌프(7)의 구동을 개시시키는 제어를 행한다(스텝 Op9). The valve control unit 92 that receives the determination signal from the determination unit 93 opens the shutoff valve 81a (step Op7), performs control to close the bypass valve 11a (step Op8) (2) to the condenser (5) through the inflator (3). The pump control section 91, which receives the determination signal from the determination section 93, performs control to start driving the pump 7 (step Op9).

이상에서 설명한 기동 제어가 행해지면, 펌프(7)는 저류부(6)로부터 액상의 작동 매체를 흡입하고, 가열기(2)에 보낸다. 가열기(2)에 의해 증발한 작동 매체는 팽창기(3)에 유입되고, 작동 매체에 의해 팽창기(3)가 구동된다. 발전기(4)는 팽창기(3)의 구동력에 의해 구동된다. 팽창기(3)를 통과한 작동 매체는 응축기(5)에 의해 응축되고, 저류부(6)로 복귀된다. When the start control described above is performed, the pump 7 sucks the liquid working medium from the storage portion 6 and sends it to the heater 2. [ The working medium evaporated by the heater 2 flows into the inflator 3, and the inflator 3 is driven by the working medium. The generator (4) is driven by the driving force of the inflator (3). The working medium having passed through the expander 3 is condensed by the condenser 5 and returned to the storage part 6. [

이상, 본 실시 형태에 관한 열에너지 회수 장치(X1)의 구조 및 기동 시의 동작에 대해 설명했지만, 열에너지 회수 장치(X1)의 기동 시에는, 가열기(2)의 열매체 유로(21)에 열매체가 공급됨과 함께 응축기(5)의 냉각수 유로(51)에 냉각수가 공급된 후에 펌프(7)가 구동된다. 이로 인해, 펌프(7)의 구동 전에, 제4 유로(84)에 저류된 액상의 작동 매체를 저류부(6)로 복귀시킬 수 있어, 액상의 작동 매체가 저류부(6) 내에 확보된다. 그 결과, 기상의 작동 매체가 펌프(7)에 침입하게 되는 것이 방지되어, 캐비테이션의 발생이 방지된다. The structure of the thermal energy recovery device X1 according to the present embodiment and the operation at startup have been described above. However, when the thermal energy recovery device X1 is started, a heating medium is supplied to the heating medium flow path 21 of the heater 2 And the pump 7 is driven after the cooling water is supplied to the cooling water flow path 51 of the condenser 5. Therefore, the liquid working medium stored in the fourth flow path 84 can be returned to the storage section 6 before the pump 7 is driven, and the liquid working medium is secured in the storage section 6. As a result, the gaseous working medium is prevented from entering the pump 7, and the occurrence of cavitation is prevented.

열에너지 회수 장치(X1)가 선박 등의 이동체에 탑재되는 경우에는, 이동체의 흔들림에 의해 저류부(6) 내의 액면이 물결쳐 버리는 경우가 있지만, 저류부(6)에 충분한 양의 액상의 작동 매체가 확보되기 때문에, 펌프(7)에 기상의 작동 매체가 침입하게 되는 것이 방지된다. When the thermal energy recovery apparatus X1 is mounted on a moving body such as a ship, the liquid level in the storage section 6 may be waved due to the shaking motion of the moving body. However, So that the working medium in the vapor phase is prevented from entering the pump 7.

본 실시 형태에 관한 열에너지 회수 장치(X1)에서는, 저류부(6)에 설치된 액면 센서(61)가 액상의 작동 매체의 액면의 높이를 검지하고 있고, 액상의 작동 매체를 저류부(6) 내에 확실하게 확보할 수 있다. In the thermal energy recovery apparatus X1 according to the present embodiment, the liquid level sensor 61 provided in the storage section 6 detects the height of the liquid surface of the liquid working medium, and the liquid working medium is stored in the storage section 6 It can securely be ensured.

또한, 펌프(7)의 구동 전에, 응축기(5)에 냉각수가 공급되는 데 수반하여 차단 밸브(81a)가 폐쇄됨과 함께 바이패스 밸브(11a)가 개방된다. 가열기(2)에 있어서 증발한 작동 매체가 바이패스 밸브(11a)를 통하여 응축기(5)에 유입됨으로써, 작동 매체를 효율적으로 응축시킬 수 있다. Before the pump 7 is driven, the shutoff valve 81a is closed and the bypass valve 11a is opened as the cooling water is supplied to the condenser 5. The working medium evaporated in the heater 2 flows into the condenser 5 through the bypass valve 11a, so that the working medium can be efficiently condensed.

응축기(5)와 저류부(6)가 별도의 부재인 것에 의해, 액화된 작동 매체를 신속하게 응축기(5) 외부로 배출하는 것이 가능하게 된다. 이에 의해, 응축기(5)의 작동 매체 유로(52)의 유입측의 압력을 저감하는 것이 가능하게 되어, 발전 효율을 향상시킬 수 있다. The condenser 5 and the reservoir 6 are separate members, making it possible to quickly discharge the liquefied working medium to the outside of the condenser 5. As a result, the pressure on the inlet side of the working medium flow path 52 of the condenser 5 can be reduced, and the power generation efficiency can be improved.

열에너지 회수 장치(X1)의 기동 제어에서는, 펌프(7)의 구동을 개시시키는 펌프 구동 제어(스텝 Op9)와, 펌프 구동 제어 전에 작동 매체를 저류부(6)에 저류시키기 위한 저류 제어(스텝 Op1 내지 Op8)가 반드시 연속적으로 행해질 필요는 없다. 예를 들어, 열에너지 회수 장치(X1)의 정지 후라도 열매체의 공급이 일정 시간 유지되는 경우는, 정지 후에 저류 제어를 행하여 사전에 작동 매체를 저류함으로써, 원하는 타이밍에서 펌프 구동 제어를 행할 수 있다. 이하의 다른 제어 동작에 있어서도 마찬가지이다. In the start control of the thermal energy recovery apparatus X1, the pump drive control (Step Op9) for starting the drive of the pump 7 and the storage control for storing the operation medium in the storage portion 6 before the pump drive control To < RTI ID = 0.0 > Op8 < / RTI > For example, when the supply of the heat medium is maintained for a certain period of time even after the heat energy recovery apparatus X1 is stopped, the pump drive control can be performed at a desired timing by performing the storage control after stopping and reserving the operation medium in advance. The same applies to the other control operations below.

이하, 본 실시 형태에 관한 열에너지 회수 장치(X1)의 변형예에 대해, 도 3 내지 도 7을 참조하면서 설명한다. Modifications of the thermal energy recovery apparatus X1 according to the present embodiment will be described below with reference to Figs. 3 to 7. Fig.

도 3에 도시하는 변형예에서는, 펌프(7)의 하류측에 위치하는 제4 유로(84)가, 상방을 향해 볼록 형상으로 되도록 구부러지는 부분을 갖는 굴곡부(84a)를 구비한다. 굴곡부(84)의 도 3에 있어서의 우측의 단부가 펌프(7)에 접속된다. 이에 의해, 열에너지 회수 장치(X1)의 정지 시에는, 굴곡부(84a) 중 상류측의 부분에 액상의 작동 매체가 저류되게 되어, 펌프(7)로부터의 누출이 억제된다. 그 결과, 저류부(6)에 충분한 양의 작동 매체를 보다 신속하게 저류할 수 있다. In the modification shown in Fig. 3, the fourth flow path 84 located on the downstream side of the pump 7 has a bent portion 84a having a bent portion so as to be convex upward. The right end of the bent portion 84 in Fig. 3 is connected to the pump 7. Thereby, when the thermal energy recovery apparatus X1 is stopped, the liquid working medium is stored in the upstream portion of the bent portion 84a, and leakage from the pump 7 is suppressed. As a result, a sufficient amount of working medium can be stored in the reservoir portion 6 more quickly.

도 4에 도시하는 변형예에서는, 제4 유로(84)에 개폐 밸브(84b)가 설치되어 있다. 개폐 밸브(84b)는 열에너지 회수 장치(X1)의 운전 정지에 수반하여 폐쇄된다. 도 5는 열에너지 회수 장치(X1)의 기동 시에서의 동작예를 도시하는 도면이다. 열에너지 회수 장치(X1)의 동작은 스텝 Op10을 제외하고 도 2와 마찬가지이다. 우선, 열매체가 가열기(2)에 공급되면, 바이패스 밸브(11a)가 개방됨과 함께 차단 밸브(81a)가 폐쇄되고, 응축기(5)의 냉각수 유로(51)에 냉각수가 공급된다(스텝 Op1 내지 OP4). 액면 센서(61)가 저류부(6) 내의 액상의 작동 매체의 액면 높이를 검출하고(스텝 Op5), 판정부(93)가 저류부(6)에 충분한 양의 액상의 작동 매체가 저류되어 있다고 판정하면(스텝 Op6에서 "예"), 차단 밸브(81a)가 개방됨과 함께 바이패스 밸브(11a)가 폐쇄된다(스텝 Op7, Op8). 그리고, 밸브 제어부(92)에 의해 개폐 밸브(84b)가 개방되고(스텝 Op10), 펌프 제어부(91)가 펌프(7)를 구동시킨다(스텝 Op9). In the modification shown in Fig. 4, the fourth flow path 84 is provided with an opening / closing valve 84b. The on-off valve 84b is closed in accordance with the operation stop of the thermal energy recovery device X1. Fig. 5 is a diagram showing an example of operation at the time of starting the heat energy recovery apparatus X1. The operation of the thermal energy recovery device X1 is the same as that of Fig. 2 except for the step Op10. First, when the heating medium is supplied to the heater 2, the bypass valve 11a is opened, the shutoff valve 81a is closed, and the cooling water is supplied to the cooling water flow path 51 of the condenser 5 OP4). The liquid surface sensor 61 detects the liquid surface height of the liquid working medium in the storage portion 6 (Step Op5) and the determination portion 93 determines that a sufficient amount of liquid working medium is stored in the storage portion 6 (YES in Step Op6), the shutoff valve 81a is opened and the bypass valve 11a is closed (Steps Op7 and Op8). Then, the valve control unit 92 opens the on-off valve 84b (step Op10), and the pump control unit 91 drives the pump 7 (step Op9).

도 4에 도시하는 변형예에서는, 개폐 밸브(84b)가 설치됨으로써, 열에너지 회수 장치(X1)의 정지 중에 펌프(7)보다도 하류측의 제4 유로(84)에 액상의 작동 매체가 누출되어 버리는 것을 방지할 수 있다. 제4 유로(84)에 누출되는 작동 매체의 양이 억제됨으로써, 열에너지 회수 장치(X1)의 기동을 신속하게 행할 수 있음과 함께, 열에너지 회수 장치(X1)에서 사용되는 작동 매체의 양을 억제하는 것도 가능하게 된다.4, the liquid working medium is leaked to the fourth flow path 84 downstream of the pump 7 during the stoppage of the thermal energy recovery apparatus X1 by providing the opening / closing valve 84b Can be prevented. The amount of the working medium leaking to the fourth flow path 84 is suppressed so that the heat energy recovery apparatus X1 can be started quickly and the amount of the working medium used in the heat energy recovery apparatus X1 is suppressed .

도 6에 도시하는 변형예에서는, 저류부(6)에 설치되어 있었던 액면 센서(61)가 생략되고, 도 2에 도시하는 스텝 Op5 및 스텝 Op6 대신에, 스텝 Op11이 삽입되어 있다. 밸브 제어부(92)는 응축기(5)의 냉각수 유로(51)에의 냉각수의 공급이 개시되고 나서 미리 설정된 소정 시간이 경과된 경우에(스텝 Op11에서 "예"), 차단 밸브(81a)를 개방함과 함께(스텝 Op7), 바이패스 밸브(11a)를 폐쇄한다(스텝 Op8). 이때, 밸브 제어부(92)는 펌프 제어부(91)에 대해 상기 소정 시간의 경과 신호를 송신한다. 그리고, 밸브 제어부(92)로부터 상기 경과 신호를 받은 펌프 제어부(91)는, 펌프(7)의 구동을 개시시키는 제어를 행한다(스텝 Op9). 이와 같은 수순에 의하면, 액면 센서(61)를 생략할 수 있어, 열에너지 회수 장치(X1)의 비용을 저감할 수 있다. In the modification shown in Fig. 6, the liquid level sensor 61 provided in the storage portion 6 is omitted, and Step Op11 is inserted instead of Step Op5 and Step Op6 shown in Fig. The valve control unit 92 opens the shutoff valve 81a when a predetermined time has elapsed since the start of the supply of the cooling water to the cooling water flow path 51 of the condenser 5 (YES in step Op11) (Step Op7), and closes the bypass valve 11a (Step Op8). At this time, the valve control unit 92 transmits the elapsed time signal of the predetermined time to the pump control unit 91. [ Then, the pump control section 91, which receives the elapsed signal from the valve control section 92, performs control to start driving the pump 7 (step Op9). According to this procedure, the liquid level sensor 61 can be omitted, and the cost of the thermal energy recovery device X1 can be reduced.

이상 설명한 본 실시 형태는, 모든 점에서 예시이며 제한적인 것은 아니라고 생각되어야만 한다. 본 발명의 범위는, 상기한 실시 형태의 설명이 아니라 특허 청구의 범위에서 나타내어지고, 또한 특허 청구의 범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함된다. It should be understood that the above-described embodiments are illustrative and non-restrictive in all respects. The scope of the present invention is not limited to the description of the above embodiments, but is expressed in the claims, and includes all modifications within the meaning and scope equivalent to the claims.

예를 들어, 도 2에 도시하는 기동 시의 동작에 있어서, 스텝 Op2 내지 스텝 Op4가 동시에 행해져도 좋다. 스텝 Op7 내지 스텝 Op9도 마찬가지이다. 또한, 응축기(5)에의 냉각수의 공급과, 가열기(2)에의 열매체의 공급이 동시에 행해져도 좋고, 냉각수의 공급이 선행하여 행해져도 좋다. 열매체 및 냉각수를 가열기(2) 및 응축기(5)에 유입시키기 전에, 미리 차단 밸브(81a)를 폐쇄하고, 또한, 바이패스 밸브(11a)를 개방하고 있어도 좋다. 이와 같이, 열에너지 회수 장치(X1)에서는, 도 2와는 다른 시계열로 각 공정을 행할 수도 있다. 도 5 및 도 6의 동작에 있어서도 마찬가지이다. For example, in the operation at the time of starting shown in Fig. 2, steps Op2 to Op4 may be performed at the same time. The same goes for the steps Op7 to Op9. The supply of the cooling water to the condenser 5 and the supply of the heating medium to the heater 2 may be performed simultaneously or the supply of the cooling water may be performed in advance. The shutoff valve 81a may be closed and the bypass valve 11a may be opened before the heat medium and the cooling water are introduced into the heater 2 and the condenser 5. [ As described above, in the thermal energy recovery apparatus X1, each step can be performed in a time series different from that in Fig. The same is true in the operations of Figs. 5 and 6 as well.

또한, 상기 실시 형태에서는, 반드시 냉각수의 공급 제어가 행해질 필요는 없고, 냉각수가 냉각수 유로(51)에 항상 공급되는 경우에는, 스텝 Op4는 불필요하게 된다. In the above embodiment, it is not always necessary to control the supply of cooling water. In the case where the cooling water is always supplied to the cooling water flow path 51, Step Op4 is not necessary.

열에너지 회수 장치(X1)에서는, 차단 밸브(81a)가 생략되고, 가열기(2)에서 증발한 작동 매체의 일부가 팽창기(3)를 통하여 응축기(5)에 유입되어도 좋다. 이에 의해, 보다 많은 전력을 생성하는 것이 가능하게 된다. 또한, 작동 매체의 저류 제어의 시간이 충분히 확보되는 경우에는, 바이패스 밸브(11a)를 폐쇄한 상태에서 작동 매체의 전체량이 팽창기(3)를 통하여 응축기(5)에 유입되어도 좋다. In the thermal energy recovery apparatus X1, the shutoff valve 81a is omitted, and a part of the working medium evaporated in the heater 2 may flow into the condenser 5 through the expander 3. Thereby, it becomes possible to generate more electric power. Further, when the time for the storage control of the working medium is sufficiently secured, the entire amount of the working medium may flow into the condenser 5 through the inflator 3 while the bypass valve 11a is closed.

상기 실시 형태에서는 응축기(5) 및 저류부(6)가 연결된 부재로 되어도 좋다. 이 경우, 저류부(6)에 설치되어 있었던 액면 센서(61)는 저류부로서 기능하는 응축기(5)의 하류부에 설치되게 된다. 또한, 액면 센서(61)는 반드시 응축기(5)에 설치될 필요는 없고, 제3 유로(83)의 펌프(7)보다도 상류측의 부위에 설치되어 있어도 좋다. In the above embodiment, the condenser 5 and the storage portion 6 may be connected to each other. In this case, the liquid level sensor 61 provided in the storage section 6 is installed downstream of the condenser 5 which functions as a storage section. The liquid level sensor 61 is not necessarily provided in the condenser 5 and may be provided at a position upstream of the pump 7 of the third flow path 83. [

또한, 본 실시 형태에서는, 제어부(9)가 판정부(93)를 기능적으로 갖고 있지만, 이에 한정되지 않고, 액면 센서(61)의 검출값에 기초하여, 조작자가 펌프 제어부(91) 및 밸브 제어부(92)를 지시하여 스텝 Op7 내지 스텝 Op9, 스텝 Op10의 제어를 행해도 좋다. In the present embodiment, the control unit 9 functionally has the determination unit 93. However, the present invention is not limited to this, and based on the detection value of the liquid level sensor 61, (92) to control the steps Op7 to Op9 and Op10.

열에너지 회수 장치(X1)에서는, 복수의 열교환기에 의해 가열기가 구성되어도 좋다. 도 7에 도시하는 변형예에서는, 과급기가 부착된 엔진(100)의 압축기(110)에 의해 압축된 과급 공기로부터의 열을 회수하는 열교환기(2a)와, 열교환기(2a)의 하류측에 에코노마이저(200)로부터의 증기의 열을 회수하는 열교환기(2b)가 설치되어 있다. 열교환기(2a, 2b)에 의해 가열기(2)가 구성된다. 에코노마이저(200)는 과급기가 부착된 엔진(100)으로부터의 배기 가스의 열을 회수하는 역할을 갖고, 당해 회수에 수반하여 발생하는 증기가 열교환기(2b)의 열매체 유로(21b)에 유입된다. 그리고, 열매체 유로(21b)를 통과하는 증기와 작동 매체 유로(22b)를 통과하는 작동 매체 사이에서 열교환이 행해지게 된다. 도 7의 구조에서는, 열교환기(2b)에 의해 작동 매체가 모두 증기가 되는 것이면, 열교환기(2a)에 의해 액상의 작동 매체의 전체량이 반드시 증발할 필요는 없다. In the thermal energy recovery device X1, a heater may be constituted by a plurality of heat exchangers. 7 includes a heat exchanger 2a for recovering heat from the supercharged air compressed by the compressor 110 of the engine 100 to which the supercharger is attached, And a heat exchanger 2b for recovering the heat of the steam from the economizer 200 is provided. The heat exchanger (2a, 2b) constitutes the heater (2). The economerizer 200 has a function of recovering the heat of the exhaust gas from the engine 100 to which the supercharger is attached and the steam generated in accordance with the recovery is introduced into the heat medium flow path 21b of the heat exchanger 2b do. Then, heat exchange is performed between the steam passing through the heat medium flow path 21b and the working medium passing through the working medium flow path 22b. In the structure of Fig. 7, if the working medium is all vaporized by the heat exchanger 2b, the entire amount of the liquid working medium need not necessarily evaporate by the heat exchanger 2a.

열에너지 회수 장치(X1)에서는 열매체로서 엔진(130)으로부터 배출되는 배기 가스의 열을 직접 회수하는 열교환기가 설치되어도 좋다. 이와 같이, 열에너지 회수 장치(X1)는 열매체로서, 엔진(130)에 공급되는 과급 공기, 엔진(130)으로부터 배출되는 배기 가스 또는 배기 가스로부터 열을 회수하는 에코노마이저(200)에 의해 생성되는 증기 중 적어도 1개를 포함하는 구성으로 된다. The heat energy recovery apparatus X1 may be provided with a heat exchanger that directly recovers heat of the exhaust gas discharged from the engine 130 as a heat medium. As described above, the thermal energy recovery device X1 is a heat medium generated by the eco-cooler 200 that recovers heat from the supercharged air supplied to the engine 130, the exhaust gas discharged from the engine 130, or the exhaust gas Steam and at least one of steam.

Claims (9)

열에너지 회수 장치이며,
열매체의 열에 의해 작동 매체를 가열하는 가열기와,
상기 가열기로부터 유출된 작동 매체가 유입되는 팽창기와,
상기 팽창기에 접속되는 동력 회수기와,
상기 가열기보다도 상방에 위치하고, 냉각 매체에 의해 상기 팽창기로부터 유출된 작동 매체를 응축시키는 응축기와,
상기 가열기보다도 상방에 위치하고, 상기 응축기에 있어서 응축된 작동 매체를 저류하는 저류부와,
상기 가열기보다도 상방에 위치하고, 상기 저류부로부터 유출된 작동 매체를 상기 가열기에 보내는 펌프와,
상기 가열기, 상기 팽창기, 상기 응축기, 상기 저류부 및 상기 펌프를 이 순서대로 접속하는 작동 매체의 순환 유로와,
상기 펌프의 구동을 제어하는 펌프 제어부
를 구비하고,
상기 펌프 제어부는, 상기 가열기에 열매체가 공급되고, 또한 상기 응축기에 냉각 매체가 공급되어 상기 저류부에 작동 매체가 저류된 후에, 상기 펌프를 구동하는, 열에너지 회수 장치. An apparatus for recovering heat energy,
A heater for heating the working medium by heat of the heating medium,
An inflator into which the working medium flowing out from the heater flows,
A power recovery device connected to the inflator,
A condenser which is located above the heater and condenses the working medium flowing out of the inflator by a cooling medium,
A storage section which is located above the heater and stores the condensed working medium in the condenser,
A pump which is located above the heater and which sends the working medium flowing out of the storage section to the heater,
A circulation flow path of a working medium connecting the heater, the inflator, the condenser, the reservoir and the pump in this order,
And a pump control unit
And,
Wherein the pump control section drives the pump after the heating medium is supplied to the heater and the cooling medium is supplied to the condenser and the working medium is stored in the storage section. 제1항에 있어서,
상기 저류부는, 당해 저류부에 저류된 작동 매체의 액면 높이를 검출하는 액면 센서를 갖고,
상기 펌프 제어부는, 상기 액면 센서의 검출값에 기초하여 상기 저류부에 저류된 작동 매체의 양이 소정량 이상으로 된 경우에, 상기 펌프를 구동하는, 열에너지 회수 장치. The method according to claim 1,
The storage section has a liquid level sensor for detecting the liquid level of the working medium stored in the storage section,
And the pump control section drives the pump when the amount of the working medium stored in the storage section becomes equal to or greater than a predetermined amount based on the detection value of the liquid level sensor. 제1항에 있어서,
상기 펌프 제어부는, 상기 응축기에 냉각 매체의 공급이 개시되고 나서 소정의 시간이 경과된 후에, 상기 펌프를 구동하는, 열에너지 회수 장치. The method according to claim 1,
Wherein the pump control section drives the pump after a predetermined time has elapsed since the start of supply of the cooling medium to the condenser. 제1항에 있어서,
상기 가열기와 상기 팽창기를 연결하는 상기 순환 유로의 제1 유로에 설치되는 차단 밸브와,
상기 팽창기 및 상기 응축기를 연결하는 상기 순환 유로의 제2 유로와, 상기 제1 유로 중 상기 차단 밸브보다도 상류측의 부위를 연결하는 바이패스 유로와,
상기 바이패스 유로에 설치되는 바이패스 밸브와,
상기 차단 밸브 및 상기 바이패스 밸브의 개폐를 제어하는 밸브 제어부를 더 구비하고,
상기 밸브 제어부는, 상기 펌프의 구동 전에, 상기 차단 밸브를 폐쇄한 상태로 하고, 또한 상기 바이패스 밸브를 개방한 상태로 하는, 열에너지 회수 장치. The method according to claim 1,
A shutoff valve installed in a first flow path of the circulation flow path connecting the heater and the inflator,
A bypass flow passage connecting a second flow passage of the circulation flow passage connecting the inflator and the condenser and a portion of the first flow passage upstream of the shutoff valve,
A bypass valve installed in the bypass passage,
Further comprising a valve control unit for controlling opening and closing of the shutoff valve and the bypass valve,
Wherein the valve control unit closes the shutoff valve before the pump is driven, and makes the bypass valve open. 제1항에 있어서,
상기 순환 유로 중 상기 펌프와 상기 가열기를 연결하는 유로가, 상기 펌프에 접속됨과 함께 상방을 향해 볼록해지는 굴곡부를 구비하는, 열에너지 회수 장치. The method according to claim 1,
And a flow path connecting the pump and the heater among the circulation flow paths is connected to the pump and has a bent portion which is convex upward. 제1항에 있어서,
상기 응축기와 상기 저류부는, 별도의 부재인, 열에너지 회수 장치. The method according to claim 1,
Wherein the condenser and the reservoir are separate members. 제1항에 있어서,
상기 순환 유로 중 상기 펌프와 상기 가열기를 연결하는 유로에는, 개폐 밸브가 설치되고,
상기 가열기에 열매체가 공급되고, 또한 상기 응축기에 냉각 매체가 공급되어 상기 저류부에 작동 매체가 저류된 후에, 상기 개폐 밸브를 개방하고, 상기 펌프를 구동하는, 열에너지 회수 장치. The method according to claim 1,
Wherein an opening / closing valve is provided in a flow path connecting the pump and the heater among the circulation flow paths,
Wherein the heat medium is supplied to the heater and a cooling medium is supplied to the condenser to store the working medium in the storage section, then the opening / closing valve is opened, and the pump is driven. 제1항에 있어서,
상기 열매체는, 엔진에 공급되는 과급 공기, 상기 엔진으로부터 배출되는 배기 가스 또는 상기 배기 가스로부터 열을 회수하는 이코노마이저에 의해 발생한 증기 중 적어도 1개를 포함하는, 열에너지 회수 장치. The method according to claim 1,
Wherein the heating medium includes at least one of supercharged air supplied to the engine, exhaust gas discharged from the engine, or steam generated by an economizer recovering heat from the exhaust gas. 열매체에 의해 작동 매체를 가열하는 가열기와, 상기 가열기로부터 유출된 작동 매체가 유입되는 팽창기와, 상기 팽창기에 접속되는 동력 회수기와, 상기 가열기보다도 상방에 위치하고 냉각 매체에 의해 상기 팽창기로부터 유출된 작동 매체를 응축시키는 응축기와, 상기 가열기보다도 상방에 위치하고 상기 응축기에 있어서 응축된 작동 매체를 저류하는 저류부와, 상기 가열기보다도 상방에 위치하고 상기 저류부로부터 유출된 작동 매체를 상기 가열기에 보내는 펌프를 구비하고, 상기 가열기, 상기 팽창기, 상기 응축기, 상기 저류부 및 상기 펌프가 이 순서대로 접속된 열에너지 회수 장치의 기동 방법이며,
상기 가열기에 열매체를 공급하는 제1 스텝과,
상기 응축기에 냉각 매체를 공급해서 상기 저류부에 작동 매체를 저류하는 제2 스텝과,
상기 제1 스텝 및 상기 제2 스텝 이후에 상기 펌프를 구동하는 제3 스텝을 구비하는, 열에너지 회수 장치의 기동 방법. A power recovery device connected to the inflator; a power recovery device connected to the inflator and disposed above the heater and having a working medium flowing out from the inflator by a cooling medium; A condenser for condensing the working medium condensed in the condenser, a condenser for condensing the working medium condensed in the condenser, and a pump positioned above the condenser and flowing out from the condenser to the heater, , The heater, the inflator, the condenser, the reservoir, and the pump are connected in this order,
A first step of supplying a heating medium to the heater,
A second step of supplying a cooling medium to the condenser to store the working medium in the storage section,
And a third step of driving the pump after the first step and after the second step.
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