KR20170093980A - 배열 회수 장치, 배열 회수형 선박 추진 장치 및 배열 회수 방법 - Google Patents

배열 회수 장치, 배열 회수형 선박 추진 장치 및 배열 회수 방법 Download PDF

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Abstract

디젤 엔진(3)을 냉각하는 제1 냉각수를 순환시키는 냉각수 순환 유로(6)와, 냉각수 순환 유로(6)를 순환하는 제1 냉각수로부터 배열을 회수함과 함께 그 배열을 이용하여 발전을 행하는 ORC 시스템(2)과, 디젤 엔진(3)의 회전수가 증가함에 따라 ORC 시스템(2)이 회수하는 열량을 증가시키도록 ORC 시스템(2)을 제어하는 제어 장치(9)를 구비하는 배열 회수형 선박 추진 장치(1)를 제공한다.

Description

배열 회수 장치, 배열 회수형 선박 추진 장치 및 배열 회수 방법{SWITCH DEVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING SWITCH DEVICE}
본 발명은 내연 기관으로부터의 배열(排熱)을 회수하는 배열 회수 장치, 배열 회수형 선박 추진 장치 및 배열 회수 방법에 관한 것이다.
종래, 선박의 디젤 엔진의 배열을 회수하여 발전을 행하는 배열 회수 장치가 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).
특허문헌 1에 개시된 배열 회수 장치는, 디젤 엔진으로부터 배출되는 재킷 냉각수를 증발기에 유도하고, 재킷 냉각수와의 열교환에 의하여 증발기에서 증발된 작동 유체를 파워 터빈에 유도한다. 그리고, 증발된 작동 유체에 의하여 파워 터빈이 회전하고, 그에 따라 파워 터빈의 회전 동력이 발전기에 전달된다. 작동 유체와 열교환한 재킷 냉각수는 디젤 엔진에 공급되어, 디젤 엔진을 냉각시키기 위하여 재차 이용된다.
특허문헌 1에 개시된 배열 회수 장치는, 디젤 엔진으로부터 배출되는 재킷 냉각수의 온도가 설정값보다 높은 경우에, 비교적 저온의 청수(淸水)를 재킷 냉각수를 순환시키는 순환 유로에 많이 흘려보내도록 온도 조정용 삼방 밸브를 동작시킨다. 이로써, 디젤 엔진으로부터 배출되는 재킷 냉각수의 온도가 설정값을 넘지 않도록 조정된다. 이와 같이 재킷 냉각수의 온도를 조정하고 있는 것은, 디젤 엔진으로부터 배출되는 재킷 냉각수의 온도를, 그 열을 이용하여 청수를 생산하는 조수 장치 등에 적합한 온도로 유지하기 위해서이다.
특허문헌 1: 일본 공개특허공보 2012-215124호
그러나, 특허문헌 1에 개시된 배열 회수 장치는, 재킷 냉각수의 온도를 비교적 저온의 청수와의 열교환에 의하여 저하시키기 때문에, 디젤 엔진으로부터 배출되는 재킷 냉각수가 갖는 열량을 유효한 에너지로서 회수할 수 없었다.
특히, 디젤 엔진의 부하가 증가하는 경우, 디젤 엔진으로부터 배출되는 재킷 냉각수의 온도가 상승하지만, 이 온도 상승에 의하여 증가하는 열량은 폐기되어, 유효한 에너지로서 회수할 수 없었다.
예를 들면, 특허문헌 1에 개시된 배열 회수 장치에 있어서, 디젤 엔진으로부터 배출되는 재킷 냉각수로부터의 배열 회수량을 증가시킴으로써, 디젤 엔진에 공급되는 재킷 냉각수의 온도가 저하된다. 이로써, 디젤 엔진으로부터 배출되는 재킷 냉각수의 온도가 저하되고, 재킷 냉각수로부터 폐기되는 열량이 감소한다.
그러나, 배열 회수량을 너무 증가시키면 디젤 엔진으로부터 배출되는 재킷 냉각수의 온도가 설정값보다 낮아져, 디젤 엔진으로부터 배출되는 재킷 냉각수의 온도를 설정값으로 유지할 수 없다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위하여 이루어진 것이며, 내연 기관의 부하가 증가함에 따라 내연 기관을 냉각하는 냉각수의 온도가 상승하는 경우에, 온도가 상승한 냉각수의 열량을 유효한 에너지로서 회수하는 것을 가능하게 한 배열 회수 장치, 배열 회수형 선박 추진 장치, 및 배열 회수 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위하여, 이하의 수단을 채용했다.
본 발명의 일 양태에 관한 배열 회수 장치는, 내연 기관을 냉각하는 제1 냉각수를 상기 내연 기관의 냉각수 출구로부터 냉각수 입구까지 순환시키는 냉각수 순환 유로와, 상기 냉각수 순환 유로를 순환하는 상기 제1 냉각수로부터 배열을 회수함과 함께 상기 배열을 이용하여 발전을 행하는 배열 회수부와, 상기 내연 기관의 부하가 증가함에 따라 상기 배열 회수부가 회수하는 열량을 증가시키도록 상기 배열 회수부를 제어하는 제어부를 구비한다.
본 발명의 일 양태에 관한 배열 회수 장치는, 내연 기관의 부하가 증가함에 따라 배열 회수부가 회수하는 열량을 증가시키도록 했다. 이와 같이 함으로써, 내연 기관의 부하가 증가함에 따라 내연 기관을 냉각하는 냉각수의 온도가 상승하는 경우에, 온도가 상승한 냉각수의 열량을 유효한 에너지로서 회수할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 관한 배열 회수 장치에 있어서, 상기 배열 회수부는, 상기 냉각수 순환 유로를 순환하는 상기 냉각수와 작동 유체를 열교환시켜 상기 작동 유체를 증발시키는 증발기와, 상기 증발기에 의하여 증발된 상기 작동 유체에 의하여 회전되는 터빈과, 상기 터빈의 회전 동력에 의하여 발전하는 발전기와, 상기 터빈으로부터 배출되는 상기 작동 유체를 응축시키는 응축기와, 상기 작동 유체를 순환시키는 순환 펌프를 갖고, 상기 제어부는, 상기 내연 기관의 부하가 증가함에 따라 상기 순환 펌프가 토출하는 상기 작동 유체의 단위 시간당 토출량을 증가시키도록 상기 순환 펌프를 제어하는 구성이어도 된다.
본 구성의 배열 회수 장치에 의하면, 제1 냉각수와의 열교환에 의하여 작동 유체가 증발하고, 증발된 작동 유체에 의하여 터빈이 회전되며, 터빈으로부터 배출되는 작동 유체가 응축하고, 응축된 작동 유체가 순환 펌프에 의하여 순환한다. 순환 펌프는, 내연 기관의 부하가 증가함에 따라 토출하는 작동 유체의 단위 시간당 토출량이 증가하도록 제어된다.
이와 같이 함으로써, 내연 기관의 부하가 증가하는 경우에 증발기가 열교환에 의하여 제1 냉각수로부터 회수하는 열량을 증가시킬 수 있다.
본 발명의 일 양태에 관한 배열 회수 장치에 있어서는, 상기 냉각수 입구의 상류측에 있어서의 상기 냉각수 순환 유로로부터 상기 냉각수 출구의 하류측이자 또한 상기 배열 회수부의 상류측에 있어서의 상기 냉각수 순환 유로까지 상기 제1 냉각수를 바이패스시키는 냉각수 바이패스 유로와, 상기 내연 기관으로부터 배출되는 배출 가스에 의하여 구동되고, 공기를 압축하여 상기 내연 기관에 연소용 공기로서 공급하는 과급기와, 상기 과급기로부터 상기 내연 기관에 공급되는 상기 연소용 공기를 상기 냉각수 바이패스 유로에서 유통하는 상기 냉각수에 의하여 냉각하는 공기 냉각기를 구비하는 구성이어도 된다.
본 구성의 배열 회수 장치에 의하면, 내연 기관으로부터 배출되는 배기 가스에 의하여 과급기가 구동된다. 배기 가스에 의하여 구동되는 과급기는, 공기를 압축하여 내연 기관에 연소용 공기로서 공급한다. 연소용 공기는 압축에 의하여 온도가 증가하지만, 냉각수 바이패스 유로를 유통하는 제1 냉각수에 의하여 냉각된다. 이로 인하여, 연소용 공기의 열량은 제1 냉각수에 의하여 회수된다. 이 제1 냉각수의 열량은 또한 배열 회수부에 의하여 회수된다.
이와 같이 본 구성에 의하면, 과급기에 의하여 내연 기관의 부하를 증가시킬 수 있음과 함께, 압축에 의하여 가열된 연소용 공기의 열량을 배열 회수부에서 적절히 회수할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 관한 배열 회수 장치에 있어서, 상기 제어부는, 상기 내연 기관의 부하가 저하됨에 따라 상기 배열 회수부가 회수하는 열량을 감소시키도록 상기 배열 회수부를 제어하는 구성이어도 된다.
본 구성에 의하면, 내연 기관의 부하가 저하됨에 따라, 배열 회수부에 의하여 회수되는 제1 냉각수의 열량이 감소하고, 그에 따라 냉각수 입구에 유도되는 제1 냉각수의 온도가 상승한다. 또, 냉각수 입구에 유도되는 제1 냉각수의 온도가 증가하고, 그에 따라 냉각수 출구로부터 배출되는 제1 냉각수의 온도가 상승한다. 이로 인하여, 냉각수 출구로부터 배출되는 제1 냉각수의 온도가 저하되지 않도록 할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 관한 배열 회수 장치는, 상기 냉각수 출구로부터 배출되는 상기 제1 냉각수의 온도가 목표 온도보다 높은 경우에, 상기 제1 냉각수보다 저온의 제2 냉각수를 상기 냉각수 입구보다 상류측의 상기 냉각수 순환 유로에 유도하여 상기 제1 냉각수의 온도를 저하시키는 온도 조정부를 구비하는 구성이어도 된다.
본 구성의 배열 회수 장치에 의하면, 냉각수 출구로부터 배출되는 제1 냉각수가 목표 온도보다 높은 경우, 제1 냉각수보다 저온의 제2 냉각수를 냉각수 입구보다 상류측에 유도하여 제1 냉각수의 온도를 저하시키도록 온도 조정부가 조정한다. 이 경우, 온도 조정부가 냉각수 순환 유로에 유도하는 제2 냉각수의 유량이 증가할수록 폐기되는 열량이 많아진다.
따라서, 본 구성의 배열 회수 장치는, 내연 기관의 부하가 증가함에 따라 배열 회수부가 회수하는 열량을 증가시키도록 했다. 이와 같이 함으로써, 배열 회수부에 의하여 회수되는 제1 냉각수의 열량이 증가하고, 그에 따라 냉각수 입구에 유도되는 제1 냉각수의 온도가 저하된다. 또, 냉각수 입구에 유도되는 제1 냉각수의 온도가 저하되면, 그에 따라 냉각수 출구로부터 배출되는 제1 냉각수의 온도가 저하된다. 이로 인하여, 온도 조정부가 냉각수 순환 유로에 유도하는 제2 냉각수의 유량이 감소하고, 그에 따라 온도 조정부에 의하여 폐기되는 열량이 감소한다.
본 발명의 일 양태에 관한 배열 회수형 선박 추진 장치는, 상기 중 어느 하나에 기재된 배열 회수 장치와, 상기 내연 기관을 구비하고, 상기 내연 기관이 선박의 추진력을 발생시키는 주(主)기관이다.
이와 같이 함으로써, 내연 기관의 부하가 증가함에 따라 내연 기관을 냉각하는 냉각수의 온도가 증가하는 경우에, 증가한 냉각수의 열량을 유효한 에너지로서 회수하는 것을 가능하게 한 배열 회수형 선박 추진 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 관한 배열 회수 방법은, 내연 기관을 냉각하는 제1 냉각수를 상기 내연 기관의 냉각수 출구로부터 냉각수 입구까지 순환시키는 냉각수 순환 공정과, 상기 제1 냉각수로부터 배열을 회수함과 함께 상기 배열을 이용하여 발전을 행하는 배열 회수 공정을 포함하고, 상기 배열 회수 공정은, 상기 내연 기관의 부하가 증가함에 따라 상기 제1 냉각수로부터 회수하는 열량을 증가시킨다.
본 발명의 일 양태에 관한 배열 회수 방법은, 내연 기관의 부하가 증가함에 따라 배열 회수부가 회수하는 열량을 증가시키도록 했다. 이와 같이 함으로써, 내연 기관의 부하가 증가함에 따라 내연 기관을 냉각하는 냉각수의 온도가 상승하는 경우에, 온도가 상승한 냉각수의 열량을 유효한 에너지로서 회수할 수 있다.
본 발명에 의하면, 내연 기관의 부하가 증가함에 따라 내연 기관을 냉각하는 냉각수의 온도가 상승하는 경우에, 상승한 냉각수의 열량을 유효한 에너지로서 회수하는 것을 가능하게 한 배열 회수 장치, 배열 회수형 선박 추진 장치, 및 배열 회수 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 관한 배열 회수형 선박 추진 장치의 개략 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 관한 배열 회수형 선박 추진 장치가 실행하는 처리를 나타내는 플로 차트이다.
도 3은 디젤 엔진의 회전수의 변화를 나타내는 도이다.
도 4는 순환 펌프가 토출하는 유기 유체의 토출량의 변화를 나타내는 도이다.
도 5는 ORC 시스템의 증발기를 통과한 냉각수의 온도 변화를 나타내는 도이다.
도 6은 삼방 밸브의 개방도의 변화를 나타내는 도이다.
도 7은 디젤 엔진의 냉각수 입구 및 냉각수 출구에 있어서의 냉각수의 온도 변화를 나타내는 도이다.
도 8은 ORC 시스템의 발전 출력의 변화를 나타내는 도이다.
이하, 본 발명의 일 실시형태에 관한 배열 회수형 선박 추진 장치(1)에 대하여, 도면을 참조하여 설명한다.
본 실시형태의 배열 회수형 선박 추진 장치(1)는, 선박의 추진력을 발생시키는 주기관(주기(主機))인 디젤 엔진(3)(내연 기관)의 재킷 냉각수의 배열을, 열교환에 의하여 ORC 시스템(2)의 유기 유체(작동 유체)에 전달하고, 유기 유체에 의하여 발전기에 접속된 파워 터빈을 회전시켜 발전을 행하는 장치이다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 관한 배열 회수형 선박 추진 장치(1)(배열 회수 장치)는, ORC 시스템(2)(배열 회수부)과, 디젤 엔진(3)(내연 기관)과, 터보차저(4)(과급기)와, 공기 냉각기(5)와, 냉각수 순환 유로(6)와, 냉각수 바이패스 유로(7)와, 조수 장치(8)와, 제어 장치(9)(제어부)와, 배열 회수 시스템(10)을 구비한다.
ORC 시스템(Organic Rankine Cycle System)(2)은, 디젤 엔진(3)에 있어서의 디젤 연료의 연소에 의하여 발생하는 열이 전달되는 재킷 냉각수를 열원으로서 이용함으로써, 발전을 행하는 시스템이다.
도 1에 나타내는 바와 같이, ORC 시스템(2)은, 유기 유체 순환 유로(2a)와, 증발기(2b)와, 파워 터빈(2c)과, 발전기(2d)와, 응축기(2e)와, 순환 펌프(2f)를 갖는다.
유기 유체 순환 유로(2a)는, 냉각수 순환 유로(6)를 순환하는 냉각수와 열교환되는 유기 유체(작동 유체)를 순환시키는 유로이다. 유기 유체로서는, 물보다 비점이 낮은 유체가 이용된다. 따라서, 유기 유체 순환 유로(2a)를 순환하는 유기 유체는, 고온의 냉각수(예를 들면, 약 85?)와 열교환함으로써 증발된다.
물보다 비점이 낮은 유기 유체로서, 아이소펜테인, 뷰테인, 프로페인 등의 저분자 탄화 수소나, R134a, R245fa 등의 냉매를 이용할 수 있다.
증발기(2b)는, 냉각수 순환 유로(6)를 유통하는 냉각수와 유기 유체를 열교환시켜 유기 유체를 증발시키는 장치이다. 증발기(2b)는, 순환 펌프(2f)로부터 유기 유체 순환 유로(2a)를 통하여 유입되는 유기 유체를 증발시킴과 함께 증발된 유기 유체를 파워 터빈(2c)에 공급한다.
파워 터빈(2c)은, 증발기(2b)에 의하여 증발된 기상(氣相)의 유기 유체에 의하여 회전되는 장치이다. 파워 터빈(2c)은 발전기(2d)에 연결되는 로터축(도시하지 않음)을 갖고, 로터축의 회전 동력을 발전기(2d)에 전달한다. 파워 터빈(2c)에 회전 동력을 부여하는 워크(work)를 한 유기 유체는, 파워 터빈(2c)으로부터 배출된 후에 응축기(2e)에 공급된다.
발전기(2d)는, 파워 터빈(2c)으로부터 전달되는 로터축의 회전 동력에 의하여 발전을 행하는 장치이다. 발전기(2d)에 의하여 발전된 전력은, 본 실시형태의 배열 회수형 선박 추진 장치(1)가 탑재되는 선박의 각부에 공급된다.
응축기(2e)는, 파워 터빈(2c)으로부터 배출된 유기 유체를 해수에 의하여 냉각하고, 기상의 유기 유체를 액상의 유기 유체로 응축시키는 장치이다. 응축기(2e)에 의하여 응축된 액상의 유기 유체는, 유기 유체 순환 유로(2a)를 통하여 순환 펌프(2f)에 공급된다.
순환 펌프(2f)는, 유기 유체 순환 유로(2a)를 통하여 응축기(2e)로부터 공급되는 액상의 유기 유체를 증발기(2b)에 압송하는 장치이다. 순환 펌프(2f)가 유기 유체를 압송함으로써, 유기 유체가 유기 유체 순환 유로(2a) 상을 증발기(2b), 파워 터빈(2c), 응축기(2e)의 순으로 순환한다. 순환 펌프(2f)가 유기 유체를 토출하는 토출량은 제어 장치(9)에 의하여 제어된다.
디젤 엔진(3)은, 선박의 추진력을 발생시키는 주기관(주기)이며, 연료유 및 연료 가스 중 적어도 어느 하나를 주연료로 하여 소기(掃氣) 공기와 함께 연소시키는 내연 기관이다.
디젤 엔진(3)은, 엔진 실린더의 외측에 냉각수가 흐르는 통로인 워터 재킷(도시하지 않음)을 갖는다. 디젤 엔진(3)은, 냉각수 입구(3a)로부터 유입되는 냉각수를 워터 재킷에 유도하여 워터 재킷의 주위를 냉각하고, 냉각수를 냉각수 출구(3b)로부터 냉각수 순환 유로(6)로 배출한다.
터보차저(4)는, 디젤 엔진(3)이 주연료를 연소시킴으로써 배출되는 배기 가스에 의하여 구동되는 터빈(4a)과, 터빈의 회전 동력에 의하여 외기(外氣)를 압축하는 압축기(4b)를 구비한다. 터보차저(4)에 의하여 압축된 외기는, 연소용 소기 공기로서 디젤 엔진(3)에 공급된다.
공기 냉각기(5)는, 터보차저(4)의 압축기(4b)로부터 디젤 엔진(3)에 공급되는 소기 공기를 냉각하는 장치이다. 공기 냉각기(5)의 입구에 있어서의 소기 공기의 온도는, 주기 부하(주기인 디젤 엔진(3)의 부하)에 따라 약 50?~약 200?의 범위가 된다. 공기 냉각기(5)에 의하여 소기 공기를 냉각함으로써, 공기 냉각기(5)의 출구에 있어서의 소기 공기의 온도는, 주기 부하에 관계없이 약 40?로 유지된다. 이와 같이, 소기 공기의 온도를 낮게 함으로써, 디젤 엔진(3)에 공급되는 소기 공기의 단위 체적당 중량을 증가시킬 수 있다.
공기 냉각기(5)는, 연소용 공기의 유통 방향의 상류측에 배치되는 제1 공기 냉각부(5a)와, 그 하류측에 배치되는 제2 공기 냉각부(5b)를 구비하고 있다.
제1 공기 냉각부(5a)는, 냉각수 바이패스 유로(7)로부터 공급되는 디젤 엔진(3)의 재킷 냉각수와 압축기(4b)로부터 공급되는 소기 공기와의 열교환을 행함으로써, 소기 공기를 냉각한다.
제2 공기 냉각부(5b)는, 센트럴 냉각기(도시하지 않음)에 의하여 해수로 냉각된 청수와 제1 공기 냉각부(5a)에 의하여 냉각된 소기 공기와의 열교환을 행함으로써, 소기 공기를 추가로 냉각한다.
냉각수 순환 유로(6)는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 유로(6a), 유로(6b), 유로(6c), 유로(6d), 유로(6e), 유로(6f)의 순으로 냉각수를 순환시키는 유로이다. 냉각수 순환 유로(6)는, 디젤 엔진(3)을 냉각하는 냉각수(제1 냉각수)를 디젤 엔진(3)의 냉각수 출구(3b)로부터 냉각수 입구(3a)까지 순환시키는 유로로 되어 있다.
디젤 엔진(3)을 냉각한 냉각수는, 냉각수 출구(3b)로부터 유로(6a)로 배출된다. 유로(6a)로 배출된 냉각수는, 유로(6b)에 유입됨과 함께 순환 펌프(6g)에 의하여 유로(6c)에 공급된다. 유로(6c)에 공급된 냉각수는, 증발기(2b)를 통과하여 유기 유체 순환 유로(2a)를 순환하는 유기 유체와 열교환되어, 유로(6d)에 공급된다. 유로(6d)에 공급된 냉각수는, 중계 탱크(11)에 유도된다.
유로(6d)에는, 삼방 밸브(6h)(온도 조정부)가 마련되어 있다. 삼방 밸브(6h)는, 순환 펌프(6g)로부터 압송되는 냉각수의 일부를 증발기(2b)에 유도하지 않고 유로(6d)로 우회시키기 위한 장치이다. 제어 장치(9)는, 삼방 밸브(6h)의 개방도를 조정함으로써 순환 펌프(6g)로부터 압송되는 냉각수 중, 증발기(2b)에 유도하는 냉각수의 유량과, 증발기(2b)에 유도하지 않고 유로(6d)로 우회시키는 유량을 조정할 수 있다.
증발기(2b)에 유도하는 냉각수의 유량과 증발기(2b)에 유도하지 않고 유로(6d)로 우회시키는 유량을 조정하고 있는 것은, 증발기(2b)에 유입되는 냉각수의 유량을 조정하여 ORC 시스템(2)의 발전 출력(배열 회수량)을 조정하기 위해서이다.
또한, ORC 시스템(2)을 정지시키는 경우에는, 증발기(2b)에 냉각수가 유도되지 않도록 삼방 밸브(6h)의 개방도가 조정된다.
유로(6e)에는, 삼방 밸브(6i)(온도 조정부)가 마련되어 있다. 삼방 밸브(6i)는, 중계 탱크(11)로부터 공급되는 냉각수의 일부를 센트럴 냉각기(도시하지 않음)에 공급하고, 그 외의 냉각수를 유로(6f)에 유도하는 장치이다. 유로(6f)에 유도된 냉각수는, 순환 펌프(6j)에 의하여 냉각수 입구(3a)에 공급된다. 제어 장치(9)는, 삼방 밸브(6i)의 개방도를 조정함으로써 중계 탱크(11)로부터 공급되는 냉각수 중, 센트럴 냉각기에 유도하는 냉각수의 유량과, 유로(6f)에 유도하는 냉각수의 유량을 조정할 수 있다.
삼방 밸브(6i)는, 냉각수 출구(3b)로부터 배출되는 냉각수의 온도가 목표 온도(예를 들면, 85?)보다 높은 경우에, 냉각수 출구(3b)로부터 배출되는 냉각수의 온도를 저하시키기 위하여 이용된다. 삼방 밸브(6i)는, 제어 장치(9)에 의하여, 유로(6e)로부터 센트럴 냉각기에 공급하는 냉각수의 유량과 동량의 청수(제2 냉각수)가 센트럴 냉각기로부터 공급되도록 제어된다.
센트럴 냉각기로부터 삼방 밸브(6i)에 공급되는 청수의 온도는, 유로(6e)를 유통하는 냉각수의 온도보다 저온으로 되어 있다. 예를 들면, 유로(6e)를 유통하는 냉각수가 약 70?인 것에 비하여, 삼방 밸브(6i)에 공급되는 청수의 온도는 약 35?로 되어 있다.
이로 인하여, 삼방 밸브(6i)는, 유로(6e)를 유통하는 냉각수보다 저온의 청수를 센트럴 냉각기로부터 유로(6f)에 유도함으로써, 유로(6e)를 유통하는 약 70?의 냉각수의 온도를 저하시킨다. 이로써, 냉각수 출구(3b)로부터 배출되는 냉각수의 온도가 목표 온도를 상회하지 않도록 조정된다.
제어 장치(9)는, 유로(6a)에 마련되는 온도 센서(6k)가 검출하는 온도에 따라 삼방 밸브(6i)의 개방도를 조정함으로써, 냉각수 출구(3b)로부터 배출되는 냉각수의 온도가 목표 온도(예를 들면, 85?)를 상회하지 않도록 조정한다.
냉각수 바이패스 유로(7)는, 냉각수 입구(3a)의 상류측에 있어서의 냉각수 순환 유로(6) 상의 중계 탱크(11)로부터, 냉각수 출구(3b)의 하류측이자 또한 ORC 시스템(2)의 상류측에 있어서의 냉각수 순환 유로(6)인 유로(6b)까지 냉각수를 바이패스시키는 유로이다.
냉각수 바이패스 유로(7)는, 중계 탱크(11)로부터 공기 냉각기(5)까지 냉각수를 유도하는 유로(7a)와, 공기 냉각기(5)를 통과한 냉각수를 냉각수 순환 유로(6)의 유로(6b)에 합류시키는 유로(7b)를 갖는다.
유로(7a)에는, 송수 펌프(7c)가 마련되어 있다. 송수 펌프(7c)는, 중계 탱크(11)로부터 공급되는 냉각수를 유로(7b)에 압송하는 장치이다.
유로(7a)와 유로(7b)를 접속하는 접속 위치에는, 삼방 밸브(7d)가 마련되어 있다. 삼방 밸브(7d)는, 송수 펌프(7c)로부터 압송되는 냉각수의 일부를 제1 공기 냉각부(5a)에 유도하지 않고 유로(7b)로 우회시키기 위한 장치이다. 제어 장치(9)는, 삼방 밸브(7d)의 개방도를 조정함으로써 송수 펌프(7c)로부터 압송되는 냉각수 중, 제1 공기 냉각부(5a)에 유도하는 냉각수의 유량과, 제1 공기 냉각부(5a)에 유도하지 않고 유로(7b)로 우회시키는 유량을 조정할 수 있다.
제1 공기 냉각부(5a)에 유도하는 냉각수의 유량과 제1 공기 냉각부(5a)에 유도하지 않고 유로(7b)로 우회시키는 유량을 조정하고 있는 것은, 유로(7b)로부터 유로(6b)에 합류하는 냉각수의 온도를 목표 온도로 유지하기 위해서이다.
제어 장치(9)는, 유로(6b)와 합류하기 직전의 위치에서 유로(7b)를 유통하는 냉각수의 온도를 온도 센서(7e)로 검출하고, 삼방 밸브(7d)의 개방도를 조정한다. 제어 장치(9)는, 온도 센서(7e)가 검출하는 온도가 목표 온도(예를 들면, 85?)보다 높은 경우는, 제1 공기 냉각부(5a)에 유도하지 않고 유로(7b)로 우회시키는 유량을 증가시켜, 제1 공기 냉각부(5a)에 유도하는 냉각수의 유량을 감소시킨다.
한편, 제어 장치(9)는, 온도 센서(7e)가 검출하는 온도가 목표 온도(예를 들면, 85?)보다 낮은 경우는, 제1 공기 냉각부(5a)에 유도하지 않고 유로(7b)로 우회시키는 유량을 감소시켜, 제1 공기 냉각부(5a)에 유도하는 냉각수의 유량을 증가시킨다.
조수 장치(8)는, 선외로부터 도입된 해수를 감압된 증발기(8c)에서 증발시키고, 발생한 증기를 응축하여 청수를 생산하는 장치이다. 조수 장치(8)는, 감압된 증발기(8c)에서 해수를 증발시키기 위하여, 열원으로서 디젤 엔진(3)을 냉각한 냉각수를 이용할 수 있다. 항상 일정량의 청수를 생산하는 것을 가능하게 하기 위하여, 조수 장치(8)에는, 일정량(예를 들면, 유로(6a)를 유통하는 약 90t/h의 유량 중의 약 60t/h의 유량)의 냉각수가 유도된다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 조수 장치(8)는, 유로(8a)와, 유로(8b)와, 증발기(8c)와, 송수 펌프(8d)와, 삼방 밸브(8e)를 구비한다.
송수 펌프(8d)는, 유로(8a)로부터 공급되는 냉각수를 압송하여, 유로(8b)에 유도하는 장치이다. 송수 펌프(8d)에 의하여 냉각수를 압송함으로써, 냉각수 순환 유로(6)의 유로(6a)를 유통하는 냉각수의 일부가 유로(8a)에 유도된다.
유로(8a)와 유로(8b)를 접속하는 위치에는, 삼방 밸브(8e)가 마련되어 있다. 삼방 밸브(8e)는, 송수 펌프(8d)로부터 압송되는 냉각수를 증발기(8c)에 유도하지 않고 유로(8b)로 우회시키기 위한 장치이다. 제어 장치(9)는, 삼방 밸브(8e)의 개방도를 전환함으로써 송수 펌프(8d)로부터 압송되는 냉각수의 전체량을 조수 장치(8)에 유도할지, 혹은 냉각수의 전체량을 유로(8b)로 우회시킬지를 전환할 수 있다.
제어 장치(9)는, 배열 회수형 선박 추진 장치(1)의 각부를 제어하는 장치이다. 제어 장치(9)는, 기억부(도시하지 않음)에 기억된 제어 프로그램을 읽어내고 실행함으로써 각종 처리를 행한다.
배열 회수 시스템(10)은, 디젤 엔진(3)으로부터 배출되고, 터보차저(4)의 동력으로서 이용된 배기 가스의 배열을 회수하여 이용하는 장치이다.
배열 회수 시스템(10)은, 콤퍼짓 보일러(10a)와, 배기 가스 유로(10b)와, 냉각수 유로(10c)와, 히터(10d)와, 대기압 드레인 탱크(10e)와, 급수 펌프(10f)를 구비하고 있다.
콤퍼짓 보일러(10a)는, 고온의 배기 가스와 냉각수를 열교환시켜 증기를 생성하는 장치이다. 콤퍼짓 보일러(10a)에는, 터보차저(4)로부터 배기 가스 유로(10b)를 통하여 고온의 배기 가스가 유도된다. 또, 콤퍼짓 보일러(10a)에는, 급수 펌프(10f)에 의하여 대기압 드레인 탱크(10e)로부터 냉각수가 냉각수 유로(10c)를 통하여 유도된다.
콤퍼짓 보일러(10a)에 보내진 냉각수는, 배기 가스와의 열교환에 의하여 증발하고, 발생한 증기가 히터(10d)에 송출된다. 히터(10d)는, 각종 기기(오일 가열기, 탱크 가열기 등)의 열원으로서 이용된다. 히터(10d)에서 열원으로서 이용된 증기는, 대기압 드레인 탱크(10e)에 회수된다.
대기압 드레인 탱크(10e)에 회수된 냉각수의 수위는, 플로트 스위치(도시하지 않음)에 의하여, 일정한 수위를 유지하도록 조정된다.
이와 같이, 배열 회수 시스템(10)은, 터보차저(4)의 동력으로서 이용된 배기 가스의 배열을 회수하여 증기를 발생시키고, 각종 기기(오일 가열기, 탱크 가열기 등)의 열원으로서 이용할 수 있다.
다음으로, 본 실시형태에 관한 배열 회수형 선박 추진 장치(1)가 실행하는 처리에 대하여 도 2의 플로 차트 및 도 3~도 8에 나타내는 도를 이용하여 설명한다. 도 2의 플로 차트에 나타내는 처리는, 제어 장치(9)가 기억부(도시하지 않음)에 기억된 제어 프로그램을 읽어내고 실행함으로써 행해진다. 도 2에 나타내는 처리는, 선박의 주기인 디젤 엔진(3)의 회전수를 변화시키는 지시를 받아들인 경우에, ORC 시스템(2)의 순환 펌프(2f)가 토출하는 유기 유체의 토출량을 변화시킴으로써, ORC 시스템(2)이 냉각수로부터 회수하는 열량을 변화시키는 처리이다.
스텝 S201에 있어서 제어 장치(9)는, 주기인 디젤 엔진(3)의 회전수가 정격 회전수(예를 들면, 90rpm)보다 낮은지 여부를 판단한다. 제어 장치(9)는, 현재의 회전수가 정격 회전수보다 낮다고 판단한 경우는 스텝 S202로 처리를 진행시키고, 그렇지 않은 경우는 스텝 S205로 처리를 진행시킨다.
스텝 S202에 있어서 제어 장치(9)는, 디젤 엔진(3)의 회전수를 지시하는 조작부(도시하지 않음)로부터 회전수를 증가시키기 위한 회전수 증가 지시를 받아들였는지 여부를 판단한다. 제어 장치(9)는, 회전수 증가 지시를 받아들였다고 판단한 경우는 스텝 S203으로 처리를 진행시키고, 그렇지 않은 경우는 스텝 S205로 처리를 진행시킨다.
스텝 S203에 있어서 제어 장치(9)는, 회전수 증가 지시를 받아들였다고 판단했기 때문에, 디젤 엔진(3)의 회전수를 증가시키도록 디젤 엔진(3)을 제어한다. 제어 장치(9)는, 현재의 디젤 엔진(3)의 회전수가 R1[rpm]이고 회전수 증가 지시로 지시된 회전수가 R2[rpm]인 경우, R1이 R2까지 증가하도록 디젤 엔진(3)을 제어한다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 제어 장치(9)는, 단위 시간당 디젤 엔진(3)의 회전수 증가량이 일정해지도록 시각 T1에서 디젤 엔진(3)의 회전수를 증가시킨다. 제어 장치(9)는, 예를 들면 단위 시간당 디젤 엔진(3)의 회전수 증가량을 Rn으로 한 경우, (R2-R1)/Rn의 시간(도 3에 나타내는 시각 T1로부터 시각 T3까지의 시간) 동안 일정한 구배로 디젤 엔진(3)의 회전수를 증가시킨다.
스텝 S204에 있어서 제어 장치(9)는, 디젤 엔진(3)의 회전수가 증가함에 따라 ORC 시스템(2)의 순환 펌프(2f)가 토출하는 유기 유체의 단위 시간당 토출량을 증가시키도록 순환 펌프(2f)를 제어한다.
도 4에 실선으로 나타내는 바와 같이, 제어 장치(9)는, 시각 T1까지 토출량이 Q1[l/min]이었던 것을 시각 T2에서 Q2[l/min]가 되도록 토출량을 증가시킨다. 또한, 도 4에 파선(破線)으로 나타내는 비교예는, 디젤 엔진(3)의 회전수가 증가해도 순환 펌프(2f)가 토출하는 유기 유체의 단위 시간당 토출량을 변화시키지 않는 예이다.
제어 장치(9)가 순환 펌프(2f)의 토출량을 증가시키고 있는 것은, 디젤 엔진(3)의 회전수가 증가함에 따라 ORC 시스템(2)이 냉각수 순환 유로(6)를 순환하는 냉각수로부터 회수하는 열량을 증가시키기 위해서이다. ORC 시스템(2)이 냉각수로부터 회수하는 열량이 증가함으로써, 증발기(2b)를 통과한 후의 냉각수의 온도 TORC _ OUT이 저하되고, 그에 따라 냉각수 입구(3a)에 있어서의 냉각수의 온도 TJCT _ IN이 저하된다.
ORC 시스템(2)이 냉각수로부터 회수하는 열량을 적절히 설정함으로써, 냉각수 출구(3b)에 있어서의 냉각수의 온도 TJCT _ OUT을 목표 온도(예를 들면, 85?)로 유지할 수 있다.
도 5에 나타내는 바와 같이, ORC 시스템(2)의 증발기(2b)를 통과한 후의 냉각수의 온도 TORC_OUT은, 시각 T1까지 Temp1이었던 것이 시각 T2에서 Temp2까지 저하되어 있다. 바꾸어 말하면, 증발기(2b)를 통과하는 냉각수로부터 회수되는 열량이 시각 T1 이전보다 시각 T1 이후 쪽이 증가하고 있다.
이와 같이, 디젤 엔진(3)의 회전수가 증가함에 따라 순환 펌프(2f)의 토출량을 증가시킴으로써, 증발기(2b)를 통과한 후의 냉각수의 온도 TORC _ OUT이 저하된다. 이로 인하여, 삼방 밸브(6i)에 의하여 센트럴 냉각기로부터 유로(6f)에 유도되는 비교적 저온의 청수의 유량이 감소한다. 이로써, 삼방 밸브(6i)에 의한 청수의 유입에 의하여 냉각수로부터 폐기되는 열량이 감소한다.
또, 도 4에 나타내는 바와 같이 본 실시형태의 제어 장치(9)는, 디젤 엔진(3)의 회전수의 증가가 개시되는 시각 T1에 있어서 순환 펌프(2f)의 토출량의 증가를 개시시킨다. 이와 같이 함으로써, 온도 센서(6k)가 검출하는 TJCT _ OUT이 상승하기 시작한 후에 순환 펌프(2f)의 토출량의 증가를 개시시키는 경우에 비하여, 순환 펌프(2f)의 토출량의 증가를 개시시키는 타이밍의 응답 지연이 발생하지 않는다.
이상과 같이, 본 실시형태에 있어서는, 디젤 엔진(3)의 회전수의 증가가 개시되는 시각 T1과 동시에 순환 펌프(2f)의 토출량의 증가를 개시시킴으로써, 냉각수 출구(3b)에 있어서의 냉각수의 온도 TJCT _ OUT을 목표 온도(예를 들면, 85?)로 유지하면서, ORC 시스템(2)이 냉각수로부터 회수하는 열량을 증가시키는 타이밍의 응답 지연을 억제할 수 있다.
도 6은, 본 실시형태에 있어서의 삼방 밸브(6i)의 개방도와 비교예에 있어서의 삼방 밸브(6i)의 개방도를 비교한 도이다.
도 6에 나타내는 삼방 밸브(6i)의 개방도란, 센트럴 냉각기로부터 유로(6f)에 청수를 유도하는 부분의 개방도를 말한다. 따라서, 삼방 밸브(6i)의 개방도가 클수록 유로(6f)에 유입되는 청수의 유량이 많은 것을 나타낸다.
또, 도 6에 파선으로 나타내는 비교예는 도 4에 나타내는 비교예와 대응하고 있고, 디젤 엔진(3)의 회전수가 증가해도 순환 펌프(2f)가 토출하는 유기 유체의 단위 시간당 토출량을 변화시키지 않는 경우를 나타내고 있다.
본 실시형태에 있어서는 디젤 엔진(3)의 회전수가 증가함에 따라 순환 펌프(2f)의 토출량을 증가시킨다. 도 6에 실선으로 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 삼방 밸브(6i)의 개방도는 시각 T1의 Ap1로부터 시각 T3의 Ap2까지 증가한다.
한편, 도 6에 파선으로 나타내는 바와 같이 비교예의 삼방 밸브(6i)의 개방도는 시각 T1의 Ap1로부터 시각 T3의 Ap3까지 증가한다. 도 6에 나타내는 바와 같이 Ap2는 Ap3보다 개방도가 작다. 이로 인하여, 본 실시형태가 비교예보다 삼방 밸브(6i)에 의하여 센트럴 냉각기로부터 유로(6f)에 유도되는 비교적 저온의 청수의 유량이 감소하고 있다.
이와 같이, 도 6은, 본 실시형태의 배열 회수형 선박 추진 장치(1)보다 비교예의 배열 회수형 선박 추진 장치 쪽이, 냉각수로부터 폐기되는 열량이 많은 것을 나타내고 있다.
도 7은, 디젤 엔진(3)의 냉각수 입구(3a)에 있어서의 냉각수의 온도 TJCT _ IN과 냉각수 출구(3b)에 있어서의 냉각수의 온도 TJCT _ OUT을 나타내고 있다. 도 7에 나타내는 바와 같이, 디젤 엔진(3)의 회전수가 증가함에 따라 TJCT _ OUT이 시각 T1로부터 일정 시간 경과한 시각 T2에서의 Temp3으로부터 상승하고 있다. 이것은, 순환 펌프(2f)의 토출량을 증가시킴으로써, TJCT _ IN이 Temp4로부터 Temp6으로 저하되었기 때문이다.
또, 시각 T2에서의 Temp3으로부터 상승한 TJCT _ OUT은 시각 T4에서 다시 Temp3으로 저하되고, 디젤 엔진(3)의 회전수가 증가하기 전과 동일한 온도로 유지되고 있다. 이것은, 순환 펌프(2f)의 토출량을 증가시킴으로써, 시각 T4 이후에서의 TJCT _ IN이 Temp4보다 낮은 Temp5로 유지되기 때문이다.
도 8은, ORC 시스템(2)의 발전 출력의 변화를 나타내고 있다. 도 8에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에서는, 시각 T1부터 순환 펌프(2f)의 토출량을 증가시키기 위하여, 발전 출력이 조기에 증가하여, 시각 T1에 있어서의 발전 출력 P1[KW]이 시각 T3보다 빠른 시각 T3'의 시점에서 발전 출력 P2[KW]에 도달하고 있다.
한편, 비교예에서는, 시각 T1부터 순환 펌프(2f)의 토출량이 일정하기 때문에, 발전 출력이 조기에 증가하지 않고, 시각 T1에 있어서의 발전 출력 P1[KW]이 시각 T4보다 빠른 시각 T4'의 시점에서 발전 출력 P2[KW]에 도달하고 있다.
스텝 S205에 있어서 제어 장치(9)는, 디젤 엔진(3)의 회전수를 지시하는 조작부(도시하지 않음)로부터 회전수를 저하시키기 위한 회전수 저하 지시를 받아들였는지 여부를 판단한다. 제어 장치(9)는, 회전수 저하 지시를 받아들였다고 판단한 경우는 스텝 S206으로 처리를 진행시키고, 그렇지 않은 경우는 도 2에 나타내는 처리를 종료하며, 다시 스텝 S201을 실행한다.
스텝 S206에 있어서 제어 장치(9)는, 회전수 저하 지시를 받아들였다고 판단했기 때문에, 디젤 엔진(3)의 회전수를 저하시키도록 디젤 엔진(3)을 제어한다. 제어 장치(9)는, 현재의 디젤 엔진(3)의 회전수가 R2[rpm]이고 회전수 저하 지시로 지시된 회전수가 R1[rpm]인 경우, R2가 R1까지 감소하도록 디젤 엔진(3)을 제어한다.
제어 장치(9)는, 예를 들면 단위 시간당 디젤 엔진(3)의 회전수 증가량을 Rn으로 한 경우, (R2-R1)/Rn의 시간 동안 일정한 구배로 디젤 엔진(3)의 회전수를 저하시킨다.
스텝 S207에 있어서 제어 장치(9)는, 디젤 엔진(3)의 회전수가 저하됨에 따라 ORC 시스템(2)의 순환 펌프(2f)가 토출하는 유기 유체의 단위 시간당 토출량을 저하시키도록 순환 펌프(2f)를 제어한다.
제어 장치(9)가 순환 펌프(2f)의 토출량을 저하시키고 있는 것은, 디젤 엔진(3)의 회전수가 저하됨에 따라 ORC 시스템(2)이 냉각수 순환 유로(6)를 순환하는 냉각수로부터 회수하는 열량을 저하시키기 위해서이다.
여기에서, 제어 장치(9)는, 디젤 엔진(3)의 회전수의 저하를 개시시킨 후 일정한 대기 시간이 경과한 후에 순환 펌프(2f)의 토출량을 저하시키도록 하는 것이 바람직하다. 여기에서 말하는 일정한 대기 시간은, 예를 들면 디젤 엔진(3)의 회전수의 저하를 개시시킨 후 온도 센서(6k)가 검출하는 TJCT _ OUT이 저하되기 시작할 때까지의 시간이다.
이와 같이 함으로써, ORC 시스템(2)은, 냉각수 출구(3b)에 있어서의 냉각수의 온도 TJCT_OUT이 목표 온도(예를 들면, 85?)로 유지되는 범위에서, 가능한 한 많은 배열을 냉각수로부터 회수할 수 있다.
이와 같이, 디젤 엔진(3)의 회전수가 저하됨에 따라 순환 펌프(2f)의 토출량을 저하시킴으로써, 증발기(2b)를 통과한 후의 냉각수의 온도 TORC _ OUT이 상승한다. 이로 인하여, 디젤 엔진(3)의 회전수가 저하됨에 따라 TORC _ OUT이 필요 이상으로 감소하는 것을 방지할 수 있다.
다음으로, 이상에서 설명한 본 실시형태의 배열 회수형 선박 추진 장치(1)가 나타내는 작용 및 효과에 대하여 설명한다.
본 실시형태의 배열 회수형 선박 추진 장치(1)에 의하면, 디젤 엔진(3)의 회전수가 증가함에 따라 ORC 시스템(2)의 순환 펌프(2f)의 토출량을 증가시켜, ORC 시스템(2)이 회수하는 열량을 증가시키도록 했다. 이와 같이 함으로써, 디젤 엔진(3)의 회전수가 증가함에 따라 디젤 엔진(3)을 냉각하는 냉각수의 냉각수 출구(3b)에 있어서의 온도 TJCT _ OUT이 상승하는 경우에, 그 상승한 열량을 유효한 에너지로서 회수할 수 있다.
또, 본 실시형태의 배열 회수형 선박 추진 장치(1)에서는, 냉각수 출구(3b)로부터 배출되는 냉각수(제1 냉각수)가 목표 온도보다 높은 경우, 그 냉각수보다 저온의 청수(제2 냉각수)를 냉각수 입구(3a)보다 상류측의 유로(6f)에 유도하여 냉각수의 온도를 저하시키도록 삼방 밸브(6i)(온도 조정부)가 조정된다. 그러나, 삼방 밸브(6i)가 냉각수 순환 유로(6)에 유도하는 청수의 유량이 증가할수록 폐기되는 열량이 많아진다.
따라서, 본 실시형태의 배열 회수형 선박 추진 장치(1)는, 디젤 엔진(3)의 회전수가 증가함에 따라 ORC 시스템(2)(배열 회수부)이 회수하는 열량을 증가시키도록 했다. 이와 같이 함으로써, ORC 시스템(2)에 의하여 회수되는 냉각수의 열량이 증가하고, 그에 따라 냉각수 입구(3a)에 유도되는 냉각수의 온도가 저하된다.
또, 냉각수 입구(3a)에 유도되는 냉각수의 온도가 저하되면, 그에 따라 냉각수 출구(3b)로부터 배출되는 냉각수의 온도가 저하된다. 이로 인하여, 삼방 밸브(6i)가 냉각수 순환 유로(6)에 유도하는 청수의 유량이 감소하고, 그에 따라 삼방 밸브(6i)에 의하여 폐기되는 열량이 감소한다.
또, 본 실시형태의 배열 회수형 선박 추진 장치(1)에 의하면, 냉각수와의 열교환에 의하여 유기 유체가 증발하고, 증발된 유기 유체에 의하여 파워 터빈(2c)이 회전되며, 파워 터빈(2c)으로부터 배출되는 유기 유체가 응축되고, 응축된 유기 유체가 순환 펌프(2f)에 의하여 순환한다. 순환 펌프(2f)는, 디젤 엔진(3)의 회전수가 증가함에 따라 토출하는 유기 유체의 단위 시간당 토출량이 증가하도록 제어된다.
이와 같이 함으로써, 디젤 엔진(3)의 회전수가 증가하는 경우에 증발기(2b)가 열교환에 의하여 냉각수로부터 회수하는 열량을 증가시킬 수 있다. 이로 인하여, 삼방 밸브(6i)가 유도하는 청수의 유량이 감소함과 함께 삼방 밸브(6i)에 의하여 폐기되는 열량이 감소한다.
또, 본 실시형태의 배열 회수형 선박 추진 장치(1)에 의하면, 디젤 엔진(3)으로부터 배출되는 배기 가스에 의하여 터보차저(4)가 구동된다. 배기 가스에 의하여 구동되는 터보차저(4)는, 공기를 압축하여 디젤 엔진(3)에 연소용 공기로서 공급한다. 연소용 공기는 압축에 의하여 온도가 증가하지만, 냉각수 바이패스 유로(7)를 유통하는 냉각수에 의하여 냉각된다. 이로 인하여, 연소용 공기의 열량은 냉각수에 의하여 회수된다. 이 냉각수의 열량은 또한 ORC 시스템(2)에 의하여 회수된다.
이와 같이 본 실시형태에 의하면, 터보차저(4)에 의하여 디젤 엔진(3)의 회전수를 증가시킬 수 있음과 함께, 압축에 의하여 가열된 연소용 공기의 열량을 ORC 시스템(2)에서 적절히 회수할 수 있다.
1 배열 회수형 선박 추진 장치(배열 회수 장치)
2 ORC 시스템(배열 회수부)
2a 유기 유체 순환 유로
2b 증발기
2c 파워 터빈
2d 발전기
2e 응축기
2f 순환 펌프
3 디젤 엔진(내연 기관)
3a 냉각수 입구
3b 냉각수 출구
4 터보차저(과급기)
4a 터빈
4b 압축기
5 공기 냉각기
5a 제1 공기 냉각부
5b 제2 공기 냉각부
6 냉각수 순환 유로
6i 삼방 밸브(온도 조정부)
6k 온도 센서
7 냉각수 바이패스 유로
7c 송수 펌프
7d 삼방 밸브
7e 온도 센서
9 제어 장치(제어부)
10 배열 회수 시스템

Claims (7)

  1. 내연 기관을 냉각하는 제1 냉각수를 상기 내연 기관의 냉각수 출구로부터 냉각수 입구까지 순환시키는 냉각수 순환 유로와,
    상기 냉각수 순환 유로를 순환하는 상기 제1 냉각수로부터 배열을 회수함과 함께 상기 배열을 이용하여 발전을 행하는 배열 회수부와,
    상기 내연 기관의 부하가 증가함에 따라 상기 배열 회수부가 회수하는 열량을 증가시키도록 상기 배열 회수부를 제어하는 제어부를 구비하는 배열 회수 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 배열 회수부는,
    상기 냉각수 순환 유로를 순환하는 상기 제1 냉각수와 작동 유체를 열교환시켜 상기 작동 유체를 증발시키는 증발기와,
    상기 증발기에 의하여 증발된 상기 작동 유체에 의하여 회전되는 터빈과,
    상기 터빈의 회전 동력에 의하여 발전하는 발전기와,
    상기 터빈으로부터 배출되는 상기 작동 유체를 응축시키는 응축기와,
    상기 응축기에 의하여 응축된 상기 작동 유체를 순환시키는 순환 펌프를 갖고,
    상기 제어부는, 상기 내연 기관의 부하가 증가함에 따라 상기 순환 펌프가 토출하는 상기 작동 유체의 단위 시간당 토출량을 증가시키도록 상기 순환 펌프를 제어하는 배열 회수 장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 냉각수 입구의 상류측에 있어서의 상기 냉각수 순환 유로로부터 상기 냉각수 출구의 하류측이자 또한 상기 배열 회수부의 상류측에 있어서의 상기 냉각수 순환 유로까지 상기 제1 냉각수를 바이패스시키는 냉각수 바이패스 유로와,
    상기 내연 기관으로부터 배출되는 배기 가스에 의하여 구동되고, 공기를 압축하여 상기 내연 기관에 연소용 공기로서 공급하는 과급기와,
    상기 과급기로부터 상기 내연 기관에 공급되는 상기 연소용 공기를 상기 냉각수 바이패스 유로에서 유통하는 상기 제1 냉각수에 의하여 냉각하는 공기 냉각기를 구비하는 배열 회수 장치.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 내연 기관의 부하가 저하됨에 따라 상기 배열 회수부가 회수하는 열량을 저하시키도록 상기 배열 회수부를 제어하는 배열 회수 장치.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 냉각수 출구로부터 배출되는 상기 제1 냉각수의 온도가 목표 온도보다 높은 경우에, 상기 제1 냉각수보다 저온의 제2 냉각수를 상기 냉각수 입구보다 상류측의 상기 냉각수 순환 유로에 유도하여 상기 제1 냉각수의 온도를 저하시키는 온도 조정부를 구비하는 배열 회수 장치.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 기재된 배열 회수 장치와,
    상기 내연 기관을 구비하고,
    상기 내연 기관이 선박의 추진력을 발생시키는 주기관인 배열 회수형 선박 추진 장치.
  7. 내연 기관을 냉각하는 제1 냉각수를 상기 내연 기관의 냉각수 출구로부터 냉각수 입구까지 순환시키는 냉각수 순환 공정과,
    상기 제1 냉각수로부터 배열을 회수함과 함께 상기 배열을 이용하여 발전을 행하는 배열 회수 공정을 포함하고,
    상기 배열 회수 공정은, 상기 내연 기관의 부하가 증가함에 따라 상기 제1 냉각수로부터 회수하는 열량을 증가시키는 배열 회수 방법.
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