KR20180105578A - Supercharged air cooling unit - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은, 과급 공기 냉각 유닛에 관한 것이다.The present invention relates to a boost air cooling unit.
종래, 선박 등의 엔진에 공급되는 과급 공기를 냉각하는 과급 공기 냉각 유닛이 알려져 있다. 이러한 과급 공기 냉각 유닛의 일례로서, 일본 특허 공개 제2015-200181호 공보(이하, 「특허문헌 1」이라고 함)에는, 엔진과 과급기를 연결하는 흡기 라인과, 흡기 라인을 통과하는 과급 공기의 열 에너지를 회수하는 배열 회수 장치와, 흡기 라인을 통과하는 과급 공기를 냉각하는 가스 쿨러를 구비하는 것이 기재되어 있다.BACKGROUND ART Conventionally, a supercharging air cooling unit for cooling supercharged air supplied to an engine such as a ship is known. As an example of such a boost air cooling unit, Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2015-200181 (hereinafter referred to as "
특허문헌 1에서는, 배열 회수 장치는 작동 매체를 가열하는 가열기와, 가열기로부터 유출된 작동 매체가 유입되는 팽창기와, 팽창기에 연결되는 동력 회수기를 갖고 있다. 그리고 이 배열 회수 장치는, 가열기에 있어서 흡기 라인을 통과하는 과급 공기와 작동 매체의 사이에서 열 교환을 행하게 함으로써 과급 공기를 냉각시키면서 작동 매체를 증발시켜, 당해 증발한 작동 매체를 팽창기에 유입시킴으로써, 동력 회수기에 있어서 열 에너지를 회수한다.In
또한, 특허문헌 1에서는, 가스 쿨러는 배열 회수 장치의 가열기보다도 과급 공기의 흐름 방향의 하류측에 위치하고 있으며, 당해 가스 쿨러 내에 설치된 흡기 라인을 통과하는 과급 공기와 냉각 매체의 사이에서 열 교환을 행하게 함으로써, 당해 과급 공기를 더욱 냉각한다.Further, in
특허문헌 1에서는, 배열 회수 장치의 가열기와 가스 쿨러에 의해 과급 공기가 냉각되므로, 가열기 및 가스 쿨러 중 어느 한쪽에 문제가 발생한 경우라도 과급 공기가 냉각된다. 그러나 가열기와 가스 쿨러는, 별개로 설치되어 있으므로, 과급기와 엔진 사이에 있어서의 배치 스페이스를 넓게 확보할 필요가 있다. 이로 인해, 과급 공기 냉각 유닛의 전체가 대형화해 버릴 우려가 있다.In
본 발명의 목적은, 소형화를 실현 가능한 과급 공기 냉각 유닛을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a boost air cooling unit capable of achieving downsizing.
본 발명의 일 국면에 따르는 과급 공기 냉각 유닛은, 과급기로부터 엔진에 공급되는 과급 공기가 흐르는 급기 라인과, 상기 급기 라인을 흐르는 과급 공기와 열 교환되는 작동 매체의 통과를 허용하는 제1 냉각부와, 상기 제1 냉각부에 있어서 기화한 상기 작동 매체가 유입되는 팽창기와, 상기 팽창기의 동력을 회수하는 동력 회수기를 갖는 에너지 회수 장치와, 상기 급기 라인을 흐르는 과급 공기와 열 교환되는 냉각 매체의 통과를 허용하는 제2 냉각부를 갖는 냉각 장치와, 상기 급기 라인, 상기 제1 냉각부 및 상기 제2 냉각부를 수용하는 단일 하우징을 구비하고, 상기 급기 라인, 상기 제1 냉각부, 상기 제2 냉각부 및 상기 하우징은, 상기 냉각기를 구성한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a supercharging air cooling unit comprising: a first cooling unit for allowing passage of a working medium that is heat-exchanged with supercharging air flowing through the air supply line; An energy recovery device having an expander into which the working medium vaporized in the first cooling section flows and a power recovery device that recovers the power of the expander; and a cooling medium passing through the cooling medium that is heat- And a single housing for accommodating the air supply line, the first cooling section, and the second cooling section, wherein the air supply line, the first cooling section, the second cooling section, And the housing constitute the cooler.
도 1은, 제1 실시 형태에 관한 과급 공기 냉각 유닛의 개략 구성도다.
도 2는, 제1 실시 형태에 관한 과급 공기 냉각 유닛의 냉각기의 개략 구성을 도시하는 평면도다.
도 3은, 제1 실시 형태에 관한 과급 공기 냉각 유닛의 동작 순서를 나타내는 흐름도다.
도 4는, 제2 실시 형태에 관한 과급 공기 냉각 유닛의 냉각기의 개략 구성을 도시하는 평면도다.
도 5는, 제3 실시 형태에 관한 과급 공기 냉각 유닛의 개략 구성도다.1 is a schematic configuration of a boost air cooling unit according to the first embodiment.
2 is a plan view showing a schematic structure of a cooler of a boost air cooling unit according to the first embodiment.
3 is a flow chart showing an operation procedure of the boost air cooling unit according to the first embodiment.
4 is a plan view showing a schematic structure of a cooler of a boost air cooling unit according to a second embodiment.
5 is a schematic configuration of a boost air cooling unit according to the third embodiment.
이하, 본 발명의 각 실시 형태에 대해서, 도면을 참조하면서 설명한다. 단, 이하에서 참조하는 각 도면은, 설명의 편의상, 본 발명의 각 실시 형태에 관한 과급 공기 냉각 유닛(X1)을 설명하기 위해서 필요한 주요한 구성 요소를 간략화해서 나타낸 것이다. 따라서, 본 발명의 각 실시 형태에 관한 과급 공기 냉각 유닛(X1)은, 본 명세서가 참조하는 각 도면에 나타내지 않은 임의의 구성 요소를 구비할 수 있다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, for convenience of explanation, each drawing referred to below is a simplified illustration of essential components necessary for explaining the boost air cooling unit X1 according to each embodiment of the present invention. Therefore, the boost air cooling unit X1 according to each embodiment of the present invention can include any component not shown in the drawings referred to in this specification.
(제1 실시 형태)(First Embodiment)
도 1에 도시한 바와 같이, 제1 실시 형태에 관한 과급 공기 냉각 유닛(X1)은, 과급기(1)로부터 엔진(2)에 공급되는 과급 공기를 냉각하기 위한 유닛이다. 제1 실시 형태에서는, 과급 공기 냉각 유닛(X1)은, 엔진(2)의 동력에 의해 주행하는 선박에 탑재된다. 구체적으로, 제1 실시 형태에 관한 과급 공기 냉각 유닛(X1)은, 냉각기(5), 에너지 회수 장치(6), 응축기(7), 냉각 장치(8), 검지 센서(9) 및 제어부(10)를 구비하고 있고, 이들 구성 요소가 과급기(1), 엔진(2), 소기 라인(3) 및 배기 라인(4)과 함께 선박에 탑재되어 있다.As shown in Fig. 1, the boost air cooling unit X1 according to the first embodiment is a unit for cooling supercharged air supplied from the
이하에서는, 도 1을 참조하면서, 선박에 탑재된 과급기(1), 엔진(2), 소기 라인(3), 배기 라인(4), 냉각기(5), 에너지 회수 장치(6), 응축기(7), 냉각 장치(8), 검지 센서(9) 및 제어부(10)에 대해서 구체적으로 설명한다.1, the
과급기(1)는, 압축기(11) 및 터빈(12)을 갖고 있다. 압축기(11)와 터빈(12)은, 축에 의해 서로 연결되어 있다. 압축기(11)는, 소기 라인(3)을 거쳐서 엔진(2)에 연결되어 있고, 터빈(12)은 배기 라인(4)을 거쳐서 엔진(2)에 연결되어 있다.The supercharger (1) has a compressor (11) and a turbine (12). The compressor (11) and the turbine (12) are connected to each other by a shaft. The
압축기(11)에 공급된 공기는, 압축기(11)에 있어서 압축됨으로써 과급 공기가 되어, 당해 과급 공기가 소기 라인(3)을 통해서 엔진(2)에 공급된다. 이에 의해, 엔진(2)이 구동되고, 당해 엔진(2)을 탑재한 선박이 주행한다. 이때, 엔진(2)에서 발생한 배기 가스는, 배기 라인(4)을 통해서 터빈(12)으로 이송된다. 터빈(12)은, 배기 가스의 팽창 에너지에 의해 구동되고, 이 터빈(12)의 구동력에 의해 압축기(11)가 구동된다. 그리고 터빈(12)을 통과한 배기 가스는, 당해 터빈(12)의 외부로 배출된다.The air supplied to the
여기서, 압축기(11)로부터 엔진(2)에 과급 공기를 공급하는 소기 라인(3)은, 제1 부위(31)와, 제2 부위(32)와, 제3 부위(33)를 포함하고 있다.Here, the
제1 부위(31)는, 압축기(11)로부터 과급 공기가 유입되는 부위이며, 과급 공기의 흐름 방향에 있어서의 냉각기(5)의 상류측에 위치하고 있다. 제2 부위(32)는 냉각기(5)에 설치되어 있고, 과급 공기의 흐름 방향에 있어서의 제1 부위(31)의 하류측에 연결되어 있다. 즉, 제2 부위(32)는 과급기(1)로부터 엔진(2)에 공급되는 과급 공기가 흐르는 「급기 라인」에 상당한다. 제3 부위(33)는, 제2 부위(32)로부터 유출된 과급 공기를 엔진(2)에 유입시키는 부위이며, 과급 공기의 흐름 방향에 있어서의 제2 부위(32)의 하류측과 엔진(2)을 연결하고 있다.The
과급기(1)에 있어서 생성된 과급 공기는, 제1 부위(31), 제2 부위(32), 제3 부위(33)의 순으로 소기 라인(3)을 통과하는 도중에 냉각기(5)에 있어서 소정의 온도까지 냉각되어, 엔진(2)에 공급된다. 또한, 냉각기(5)의 구체적인 구성에 대해서는, 후술한다.The supercharged air generated in the
에너지 회수 장치(6)는, 작동 매체의 런킨 사이클을 이용한 발전 시스템이다. 에너지 회수 장치(6)에 이용되는 작동 매체로서는, 예를 들어 R245fa 등의 물보다도 저비점의 유기 유체를 들 수 있다.The
에너지 회수 장치(6)는, 펌프(61), 제1 냉각부(62), 팽창기(63), 동력 회수기(64), 응축부(65) 및 순환 배관(66)을 구비하고 있다. 펌프(61), 제1 냉각부(62), 팽창기(63), 응축부(65)는, 작동 매체가 이 순서로 순환하도록 순환 배관(66)에 의해 연결되어 있다. 구체적으로는, 펌프(61)와 제1 냉각부(62)는 순환 배관(66)의 제1 배관(66a)을 거쳐서 서로 연결되어 있다. 또한, 제1 냉각부(62)와 팽창기(63)는 순환 배관(66)의 제2 배관(66b)을 거쳐서 서로 연결되어 있다. 또한, 팽창기(63)와 응축부(65)는 순환 배관(66)의 제3 배관(66c)을 거쳐서 서로 연결되어 있다. 또한, 응축부(65)와 펌프(61)는 순환 배관(66)의 제4 배관(66d)을 거쳐서 서로 연결되어 있다.The
펌프(61)는, 순환 배관(66) 내에서 작동 매체가 순환하도록 당해 작동 매체를 가압한다. 펌프(61)는, 제1 배관(66a)에 연결되어 있고, 당해 제1 배관(66a)을 통해서 제1 냉각부(62)에 작동 매체가 유입되도록, 당해 작동 매체를 압송한다. 펌프(61)로서는, 임펠러를 로터로서 구비하는 원심 펌프나, 로터가 한 쌍의 기어로 이루어지는 기어 펌프 등이 사용된다.The
제1 냉각부(62)는, 과급기(1)로부터 엔진(2)에 공급되는 과급 공기와 당해 제1 냉각부(62)로 유입되는 작동 매체의 사이에서 열 교환을 행하게 함으로써, 과급 공기를 냉각하면서 작동 매체를 증발시킨다. 제1 냉각부(62)는, 작동 매체의 흐름 방향에 있어서의 펌프(61)의 하류측에 위치하고 있다. 제1 배관(66a)은, 펌프(61)에 의해 압송된 액상의 작동 매체가 해당 제1 냉각부(62)에 유입되도록, 제1 냉각부(62)와 펌프(61)를 연결하고 있다. 제1 냉각부(62)는, 소기 라인(3)의 제2 부위(32)와 마찬가지로, 냉각기(5)에 설치되어 있다. 구체적으로는, 제1 냉각부(62)는 소기 라인(3)의 제2 부위(32)를 흐르는 과급 공기를 냉각 가능하도록, 냉각기(5)에 설치되어 있다. 이에 의해, 과급 공기 냉각 유닛(X1)에서는, 냉각기(5)에 있어서, 액상의 작동 매체와 과급 공기 사이에서 열 교환이 행하여지고, 이에 의해 작동 매체가 증발함과 함께 과급 공기가 냉각된다.The
팽창기(63)는, 작동 매체의 흐름 방향에 있어서의 제1 냉각부(62)의 하류측에 위치하고 있다. 제2 배관(66b)은, 제1 냉각부(62)에 있어서 증발한 기상의 작동 매체가 팽창기(63)에 유입되도록, 팽창기(63)와 제1 냉각부(62)를 연결하고 있다. 본 실시 형태에서는, 팽창기(63)로서 스크루 팽창기가 사용되고, 기상의 작동 매체의 팽창 에너지에 의해 스크루인 로터부가 회전 구동된다. 또한, 팽창기(63)로서는 스크루 팽창기에 한정되지 않고, 예를 들어 원심식의 것이나 스크롤 타입의 것 등이 사용되어도 된다.The inflator (63) is located on the downstream side of the first cooling portion (62) in the flow direction of the working medium. The
동력 회수기(64)는, 팽창기(63)에 접속되어 있다. 동력 회수기(64)는, 기상의 작동 매체의 팽창 에너지에 의해 회전 구동된 로터부를 통해서 동력을 회수한다. 이에 의해, 에너지 회수 장치(6)는 과급 공기의 열 에너지를 전기 에너지로 변환해서 회수할 수 있다.The
응축부(65)는, 작동 매체의 흐름 방향에 있어서 팽창기(63)의 하류측에 위치하고 있다. 제3 배관(66c)은, 팽창기(63)로부터 유출된 기상의 작동 매체가 응축부(65)에 유입되도록, 팽창기(63)와 응축부(65)를 연결하고 있다.The
여기서, 응축부(65)는 응축기(7)에 설치되어 있다. 응축기(7)는, 기상의 작동 매체를 응축함으로써 다시 액상의 작동 매체로 하기 위한 것이다. 응축기(7)는, 팽창기(63)로부터 응축부(65)로 유입된 기상의 작동 매체와 후술하는 냉각 매체의 사이에서 열 교환을 행하게 함으로써, 응축부(65)를 흐르는 작동 매체를 응축시킨다. 그리고 응축부(65)에 있어서 응축된 작동 매체는, 제4 배관(66d)을 통해서 펌프(61)로 유입되어, 다시 제1 냉각부(62)로 이송되게 된다.Here, the
냉각 장치(8)는, 에너지 회수 장치(6)와는 별개로 설치된 장치이며 과급 공기를 냉각하기 위한 장치다. 냉각 장치(8)는, 작동 매체에 의해 과급 공기를 냉각하는 에너지 회수 장치(6)와는 달리, 냉각 매체에 의해 과급 공기를 냉각한다. 본 실시 형태에서는, 과급 공기 냉각 유닛(X1)이 선박에 탑재되어 있으므로, 냉각 매체로서는 해수를 이용할 수 있다.The
냉각 장치(8)는, 공급 유로(81), 제1 유로(82), 제2 유로(83), 유량 조정부(84) 및 펌프(85, 86)를 갖는다.The
공급 유로(81)는, 냉각 매체의 공급원에 연결되어 있다.The
제1 유로(82)는, 유량 조정부(84)를 개재하여, 냉각 매체의 흐름 방향에 있어서의 공급 유로(81)의 하류측에 연결되어 있다. 제1 유로(82)는, 상류부(82a), 제2 냉각부(82b) 및 하류부(82c)를 포함하고 있다.The
상류부(82a)는, 공급 유로(81)와 제2 냉각부(82b)를 연결하고 있다. 상류부(82a)에는, 펌프(85)가 설치되어 있다. 공급 유로(81)로부터 유량 조정부(84)를 거쳐서 상류부(82a)로 유입된 냉각 매체는, 펌프(85)에 의해 제2 냉각부(82b)로 압송된다.The
제2 냉각부(82b)는, 과급기(1)로부터 엔진(2)에 공급되는 과급 공기와 당해 제2 냉각부(82b)로 유입되는 냉각 매체의 사이에서 열 교환을 행하게 함으로써, 과급 공기를 냉각하는 부위다. 제2 냉각부(82b)는, 상류부(82a)와 하류부(82c)를 연결하고 있다. 제2 냉각부(82b)는, 소기 라인(3)의 제2 부위(32) 및 에너지 회수 장치(6)의 제1 냉각부(62)와 마찬가지로, 냉각기(5)에 설치되어 있다. 구체적으로는, 제2 냉각부(82b)는, 당해 제2 냉각부(82b)를 흐르는 냉각 매체에 의해 소기 라인(3)의 제2 부위(32)를 흐르는 과급 공기를 냉각 가능하도록, 냉각기(5)에 설치되어 있다. 이에 의해, 과급 공기 냉각 유닛(X1)에서는, 냉각기(5)에 있어서, 과급 공기와 작동 매체의 열교환에 의해 당해 과급 공기를 냉각 가능함과 함께, 과급 공기와 냉각 매체의 열교환에 의해서도 당해 과급 공기를 냉각 가능하다.The
하류부(82c)는, 냉각 매체의 흐름 방향에 있어서의 제2 냉각부(82b)의 하류측에 연결되어 있다. 제2 냉각부(82b)로부터 유출된 냉각 매체는, 하류부(82c)를 통해서 냉각 장치(8)의 외부로 배출된다.The
제2 유로(83)는, 제1 유로(82)로부터 분기하도록, 유량 조정부(84)를 거쳐서 냉각 매체의 흐름 방향에 있어서의 공급 유로(81)의 하류측에 연결되어 있다. 제2 유로(83)는, 상류부(83a), 제3 냉각부(83b) 및 하류부(83c)를 포함하고 있다.The
상류부(83a)는, 공급 유로(81)와 제3 냉각부(83b)를 연결하고 있다. 상류부(83a)에는 펌프(86)가 설치되어 있다. 공급 유로(81)로부터 유량 조정부(84)를 거쳐서 상류부(83a)로 유입된 냉각 매체는, 펌프(86)에 의해 제3 냉각부(83b)로 압송된다.The
제3 냉각부(83b)는, 상류부(83a)와 하류부(83c)를 연결하고 있다. 제3 냉각부(83b)는, 에너지 회수 장치(6)의 응축부(65)와 마찬가지로, 응축기(7)에 설치되어 있다. 구체적으로는, 제3 냉각부(83b)는 응축부(65)를 흐르는 작동 매체를 응축 가능하도록, 응축기(7)에 설치되어 있다. 이에 의해, 과급 공기 냉각 유닛(X1)에서는, 응축기(7)에 있어서, 작동 매체와 냉각 매체의 열교환에 의해 당해 작동 매체를 응축 가능하다.The
하류부(83c)는, 냉각 매체의 흐름 방향에 있어서의 제3 냉각부(83b)의 하류측에 연결되어 있다. 제3 냉각부(83b)로부터 유출된 냉각 매체는, 하류부(83c)를 통해서 냉각 장치(8)의 외부로 배출된다.The
유량 조정부(84)는, 제1 유로(82)에 공급되는 냉각 매체의 유량인 제1 유량 F1과 제2 유로(83)에 공급되는 냉각 매체의 유량인 제2 유량 F2를 조정 가능한 밸브 부재다. 본 실시 형태에서는, 유량 조정부(84)는, 3방 전자기 밸브 또는 3방 전동 밸브 등의 3방 밸브다. 냉각 장치(8)에서는, 각 유로(82, 83)에 대한 유량 조정부(84)의 밸브 개방도를 조정함으로써, 공급원으로부터 공급 유로(81)를 통해서 제2, 제3 유로(82, 83)에 공급되는 냉각 매체의 제1 유량 F1과 제2 유량 F2의 비율을 조정 가능하다.The flow
여기서, 도 2를 참조하면서, 소기 라인(3)의 제2 부위(32), 에너지 회수 장치(6)의 제1 냉각부(62) 및 냉각 장치(8)의 제2 냉각부(82b)를 포함하는 냉각기(5)에 대해서, 구체적으로 설명한다.2, the
도 2는, 냉각기(5)를 상면에서 본 개략도이며, 설명의 편의상, 내부 공간(S1)에 위치하는 제1 냉각부(62) 및 제2 냉각부(82b)를 실선으로 나타낸 도면이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 냉각기(5)는 셸 앤드 튜브식 열 교환기다. 냉각기(5)는 단일 하우징(51)과, 제1 냉각부(62)와, 제2 냉각부(82b)를 갖고 있다.2 is a schematic view of the
하우징(51)은, 내부 공간(S1)을 형성하고 있다. 내부 공간(S1)은, 소기 라인(3)의 제2 부위(32), 즉 상기 급기 라인에 상당한다. 즉, 압축기(11)로부터 압송된 과급 공기는, 제1 부위(31)를 통해서 하우징(51)의 내부 공간(S1)으로 유입되고, 당해 내부 공간(S1)에 있어서 제1 냉각부(62) 및 제2 냉각부(82b) 중 적어도 한쪽에서 냉각된 후, 당해 내부 공간(S1)으로부터 제3 부위(33)로 유출된다. 본 실시 형태에서는, 하우징(51)은 직사각 형상을 이루고 있다.The
제1 냉각부(62)는, 하우징(51)의 내부 공간(S1)에 설치되어 있다. 제1 냉각부(62)는, 작동 매체 유입 헤더(62a)와, 작동 매체 유출 헤더(62b)와, 복수의 분기 유로(62c)를 갖고 있다.The
작동 매체 유입 헤더(62a)와 작동 매체 유출 헤더(62b)는, 내부 공간(S1)에 있어서의 과급 공기의 흐름 방향을 따라 간격을 두고 배열되어 있다. 내부 공간(S1)에 있어서의 과급 공기의 흐름 방향이란, 냉각기(5)에 있어서의 과급 공기의 입구로부터 출구를 향하는 방향이다. 복수의 분기 유로(62c)의 각각은, 작동 매체 유입 헤더(62a)와 작동 매체 유출 헤더(62b)를 연결하도록 과급 공기의 흐름 방향으로 연장되어 있다. 에너지 회수 장치(6)의 펌프(61)에 의해 압송된 작동 매체는, 제1 배관(66a)으로부터 작동 매체 유입 헤더(62a)를 통해서 내부 공간(S1) 내의 각 분기 유로(62c)로 유입되고, 당해 각 분기 유로(62c)를 과급 공기의 흐름 방향으로 대략 평행한 방향으로 흘러, 작동 매체 유출 헤더(62b)를 통해서 제2 배관(66b)으로 유출된다.The working
제2 냉각부(82b)는, 하우징(51)의 내부 공간(S1)에 설치되어 있다. 제2 냉각부(82b)는, 냉각 매체 유입 헤더(82d)와, 냉각 매체 유출 헤더(82e)와, 복수의 분기 유로(82f)를 갖고 있다. 제2 냉각부(82b)는, 수평 방향(본 실시 형태에서는, 수평 방향 또한 과급 공기의 흐름 방향에 직교하는 방향)에 있어서 제1 냉각부(62)에 인접하도록 위치하고 있다. 즉, 제1 냉각부(62)와 제2 냉각부(82b)는, 연직 방향에 있어서 서로 겹치지 않도록 위치하고 있다.The
냉각 매체 유입 헤더(82d)와 냉각 매체 유출 헤더(82e)는, 내부 공간(S1)에 있어서의 과급 공기에 흐름 방향을 따라 간격을 두고 배열되어 있다. 복수의 분기 유로(82f) 각각은, 냉각 매체 유입 헤더(82d)와 냉각 매체 유출 헤더(82e)를 연결하도록 과급 공기의 흐름 방향으로 연장되어 있다. 공급 유로(81)를 통해서 제1 유로(82)의 상류부(82a)로 유입된 냉각 매체는, 냉각 매체 유입 헤더(82d)를 통해서 내부 공간(S1) 내의 각 분기 유로(82f)로 유입되고, 당해 각 분기 유로(82f)를 과급 공기의 흐름 방향에 대략 평행한 방향으로 흘러, 냉각 매체 유출 헤더(82e)를 통해서 하류부(82c)로 유출된다.The cooling
이와 같이, 본 실시 형태에서는, 냉각기(5)에 단일 하우징(51)과, 과급 공기가 통과하는 내부 공간(S1)[소기 라인(3)의 제2 부위(32)]과, 작동 매체가 통과하는 제1 냉각부(62)와, 냉각 매체가 통과하는 제2 냉각부(82b)가 설치되어 있다. 그리고 내부 공간(S1)을 통과하는 과급 공기와, 제1 냉각부(62)의 각 분기 유로(62c)를 통과하는 작동 매체 및 제2 냉각부(82b)의 각 분기 유로(82f)를 통과하는 냉각 매체 중 적어도 한쪽과의 사이에서 열 교환이 행해짐으로써, 내부 공간(S1)을 통과하는 과급 공기가 냉각된다. 이로 인해, 단일 하우징(51) 내에 있어서, 작동 매체에 의한 과급 공기의 냉각과 냉각 매체에 의한 과급 공기의 냉각의 양쪽이 실현된다.As described above, in this embodiment, the
검지 센서(9)는, 소기 라인(3)의 제3 부위(33)에 설치되어 있다. 검지 센서(9)는, 냉각기(5)에 있어서 제1 냉각부(62) 및/또는 제2 냉각부(82b)에 의해 냉각된 후 엔진(2)으로 유입되기 전의 과급 공기의 온도(T)를 검지 가능하다. 검지 센서(9)에 있어서 검지된 온도(T)에 따른 신호는, 후술하는 제어부(10)로 보내진다.The detection sensor 9 is provided on the
제어부(10)는, 예를 들어 도시를 생략한 CPU, ROM, RAM 등으로 이루어지는 MPU 등을 구비하고 있고, ROM에 기억된 프로그램을 실행함으로써, 이하의 각종 제어를 행한다. 또한, 도 1에서는 설명의 편의상, 제어부(10)를 단일 직사각형으로 나타내지만, 제어부(10)의 기능을 실현하는 수단은 임의이며, 단일 구성 요소에 의해 제어부(10)의 모든 기능이 실현되는 것은 아니다.The
제어부(10)는, 에너지 회수 장치(6) 및 냉각 장치(8)를 제어한다. 제어부(10)는, 에너지 회수 장치(6)의 펌프(61) 등의 구동을 제어하는 에너지 회수 장치 제어부와, 유량 조정부(84)의 밸브 개방도를 제어하는 유량 조정부 제어부와, 검지 센서(9)로부터 받은 온도(T)에 따른 신호에 기초한 판정을 행하는 판정부와, 각종 정보를 기억하는 기억부를 기능적으로 갖고 있다.The
제어부(10)의 기억부는, 제1 유량 F1과 제2 유량 F2의 유량 비율에 관한 정보인 제1, 제2 유량 비율 P1, P2와, 엔진(2)에 유입되는 과급 공기의 상한 온도에 관한 정보인 상한 온도값 T1을 기억하고 있다. 제1 유량 비율 P1은, 제1 유량 F1보다도 제2 유량 F2가 많아지는 값으로 설정되어 있다. 제2 유량 비율 P2는, 제2 유량 F2보다도 제1 유량 F1이 많아지는 값으로 설정되어 있다. 본 실시 형태에서는, 제1 유량 비율 P1은, 제1 유량 F1:제2 유량 F2=1:9가 되게 설정되어 있고, 제2 유량 비율 P2는, 제1 유량 F1:제2 유량 F2=9:1이 되게 설정되어 있다.The storage unit of the
제어부(10)의 유량 조정부 제어부는, 에너지 회수 장치 제어부에 의한 에너지 회수 장치(6)의 구동 개시에 따라서 제1 유량 F1과 제2 유량 F2의 비율이 제1 유량 비율 P1이 되도록 유량 조정부(84)를 제어한다. 또한, 제어부(10)의 유량 조정부 제어부는, 판정부에 있어서의 판정 결과에 기초하여 제1 유량 F1과 제2 유량 F2의 비율이 제2 유량 비율 P2가 되게 유량 조정부(84)를 제어한다.Flow rate adjusting the control of the
제어부(10)의 판정부는, 검지 센서(9)로부터의 온도 정보를 접수하고, 당해 온도 정보와 기억부에 기억된 상한 온도값 T1을 비교함으로써, 냉각기(5)에 있어서 냉각된 과급 공기의 온도가 상한 온도값 T1, 이상인지 여부를 판정한다.The determination unit of the
이어서, 도 3에 도시하는 흐름도를 참조하면서, 과급 공기 냉각 유닛(X1)의 동작 순서를 설명한다.Next, the operation procedure of the boost air cooling unit X1 will be described with reference to the flowchart shown in Fig.
도 3에 도시하는 개시 시점에 있어서, 에너지 회수 장치(6)는 구동 정지 상태이며, 제1 유량 F1과 제2 유량 F2의 비율이 제2 유량 비율 P2가 되게 유량 조정부(84)가 제어된 상태에서, 제2, 제3 유로(82, 83)에 냉각 매체가 공급되고 있다. 즉, 에너지 회수 장치(6)가 구동 정지 상태에서는, 공급원으로부터 공급 유로(81)로 유입되는 냉각 매체가 주로 제1 유로(82)에 공급되고 있으며, 냉각기(5)에 있어서의 과급 공기의 냉각이 주로 제2 냉각부(82b)에 있어서 행하여지고 있다.3, the
과급 공기 냉각 유닛(X1)의 작업자에 의해 에너지 회수 장치(6)의 구동 개시 버튼이 눌러짐으로써, 당해 구동 개시 버튼으로부터 개시 신호를 받은 제어부(10)의 에너지 회수 장치 제어부는, 에너지 회수 장치(6)의 펌프(61) 및 팽창기(63)를 구동 개시시키도록 당해 펌프(61) 및 팽창기(63)를 제어한다. 이에 의해, 에너지 회수 장치(6)의 구동이 개시된다(스텝 ST1).The operator of the boost air cooling unit X1 presses the drive start button of the
스텝 ST1에서 에너지 회수 장치(6)를 구동 개시시킨 후, 제어부(10)의 유량 조정부 제어부는, 제1 유량 F1과 제2 유량 F2의 비율이 제2 유량 비율 P2로부터 제1 유량 비율 P1로 변경되도록, 기억부에 기억된 당해 제1 유량 비율 P1에 기초해서 유량 조정부(84)의 밸브 개방도를 제어한다(스텝 ST2). 이에 의해, 공급원으로부터 공급 유로(81)로 유입되는 냉각 매체가 주로 제2 유로(83)에 공급되고, 냉각기(5)에 있어서의 과급 공기의 냉각이 주로 제1 냉각부(62)에 있어서 행해지게 된다.Flow rate adjusting control member, the first amount of flow F 1 and the second first flow rate ratio is the ratio of the flow rate F 2 from the second flow rate P 2 of the after the start of driving an
스텝 ST2에서 제1 유량 F1과 제2 유량 F2의 비율을 제1 유량 비율 P1로 조정한 후, 제어부(10)의 판정부는 검지 센서(9)로부터 수신한 신호에 기초하여 온도(T)와 기억부에 기억된 상한 온도값 T1을 비교하여, T≥T1인지 여부를 판정한다(스텝 ST3).After the ratio of the first flow rate F 1 and the second flow rate F 2 is adjusted to the first flow rate ratio P 1 in step ST2, the judgment section of the
제어부(10)의 판정부에 있어서 T≥T1이 아니라고 판정된 경우(스텝 ST3에서 "아니오"), 제어부(10)는, 유량 조정부(84)의 밸브 개방도를 현상태 그대로 유지하고, 판정부에 있어서의 판정을 반복한다.If it is determined that T > = T1 in the determination section of the control section 10 ("NO" in step ST3), the
한편, 제어부(10)의 판정부에 있어서 T≥T1이라고 판정된 경우(스텝 ST3에서 "예"), 에너지 회수 장치(6)의 문제에 의해 냉각기(5)에 있어서의 과급 공기의 냉각이 정상적으로 행하여지고 있지 않은 것이 의심되므로, 냉각기(5)에 있어서의 과급 공기의 냉각을 에너지 회수 장치(6)의 제1 냉각부(62)를 주체로 한 것으로부터 냉각 장치(8)의 제2 냉각부(82b)를 주체로 한 것으로 변경한다. 구체적으로는, 스텝 ST3에서 "예"라 판정된 경우, 제어부(10)의 유량 조정부 제어부는, 제1 유량 F1과 제2 유량 F2의 비율이 제1 유량 비율 P1로부터 제2 유량 비율 P2로 변경되도록, 기억부에 기억된 당해 제2 유량 비율 P2에 기초하여 유량 조정부(84)의 밸브 개방도를 제어한다(스텝 ST4). 이에 의해, 공급원으로부터 공급 유로(81)로 유입되는 냉각 매체가 주로 제1 유로(82)에 공급되고, 냉각기(5)에 있어서의 과급 공기의 냉각이 주로 제2 냉각부(82b)에 있어서 행해지게 된다.On the other hand, if it is judged in the judging section of the
이상과 같이, 본 실시 형태에 관한 과급 공기 냉각 유닛(X1)에서는, 에너지 회수 장치(6)의 제1 냉각부(62) 및 냉각 장치(8)의 제2 냉각부(82b)가 단일 냉각기(5)를 구성하고 있다. 이로 인해, 단일 냉각기(5)에 의해, 에너지 회수 장치(6)의 작동 매체와 과급 공기의 열교환에 의한 당해 과급 공기의 냉각이 가능함과 함께, 냉각 장치(8)의 냉각 매체와 과급 공기의 열교환에 의한 당해 과급 공기에 냉각이 가능하다. 이와 같이, 상기한 과급 공기 냉각 유닛(X1)에서는, 작동 매체에 의한 과급 공기의 냉각과 냉각 매체에 의한 과급 공기의 냉각이 단일 냉각기(5)에 있어서 행해지므로, 별개로 설치된 2개의 냉각기 각각에 있어서 작동 매체에 의한 냉각과 냉각 매체에 의한 냉각이 달성되는 경우에 비하여, 소형화가 실현된다.As described above, in the boost air cooling unit X1 according to the present embodiment, the
또한, 본 실시 형태에 관한 과급 공기 냉각 유닛(X1)에서는, 냉각 장치(8)는 공급 유로(81)로부터 서로 분기하는 제1 유로(82) 및 제2 유로(83)를 갖고 있다. 이로 인해, 제1, 제2 유로(82, 83)를 통해서, 단일 공급원으로부터 제2 냉각부(82b) 및 제3 냉각부(83b) 각각에 대하여 냉각 매체를 공급할 수 있고, 과급 공기 냉각 유닛(X1)의 구성을 간략화하면서 과급 공기의 냉각과 작동 매체의 응축의 각각을 달성할 수 있다.In the supercharging air cooling unit X1 according to the present embodiment, the
또한, 본 실시 형태에 관한 과급 공기 냉각 유닛(X1)에서는, 제1 냉각부(62)와 제2 냉각부(82b)가 수평 방향으로 배열되어 있다. 이로 인해, 제1 냉각부(62)와 제2 냉각부(82b)가 연직 방향으로 겹치는 경우에 비하여 냉각기(5)의 높이를 낮게 할 수 있어, 당해 연직 방향에 있어서의 스페이스가 좁아지는 소형 선박 등에도 냉각기(5)를 탑재하는 것이 가능하다.In the boost air cooling unit X1 according to the present embodiment, the
또한, 본 실시 형태에 관한 과급 공기 냉각 유닛(X1)에서는, 검지 센서(9)로부터 받은 과급 공기의 온도에 관한 정보에 기초하여 제어부(10)가 유량 조정부(84)의 제어를 행함으로써, 에너지 회수 장치(6)에 문제가 발생한 경우라도 과급 공기를 확실하게 냉각할 수 있다. 구체적으로는 이하와 같다.In the boost air cooling unit X1 according to the present embodiment, the
에너지 회수 장치(6)가 정상적으로 동작하고 있는 통상 시에 있어서, 제어부(10)는 유량 조정부(84)를 제어하고, 제1 유량 F1이 제2 유량 F2보다도 적어지도록 당해 제1 유량 F1과 제2 유량 F2의 비율을 제1 유량 비율 P1로 조정한다. 이에 의해, 에너지 회수 장치(6)가 정상적으로 동작하고 있는 통상 시에 있어서, 냉각기(5)에서는 주로 제1 냉각부(62)에 의해 과급 공기가 냉각된다. 여기서, 검지 센서(9)는, 냉각기(5)에 있어서 냉각된 과급 공기의 온도(T)에 관한 정보를 검지하고 있으며, 제어부(10)는 검지 센서(9)에 있어서 검지된 당해 정보를 수신하고 있다. 이에 의해, 제어부(10)는 당해 정보에 기초하여 엔진으로 유입되는 과급 공기의 온도(T)가 미리 설정된 상한 온도값 T1 이상인지 여부를 판정한다. 그리고 온도(T)가 상한 온도값 T1 이상이라 판정된 경우에, 제어부(10)는 에너지 회수 장치(6)에 문제가 발생하고 있는 것이라 판단하여, 유량 조정부(84)를 제어하고, 제1 유량 F1이 제2 유량 F2보다도 많아지도록 당해 제1 유량 F1과 제2 유량 F2의 비율을 제2 유량 비율 P2로 조정한다. 이로 인해, 과급 공기 냉각 유닛(X1)에서는, 에너지 회수 장치(6)가 정상적으로 운전하고 있는 경우에 있어서 주로 제1 냉각부(62)에서 과급 공기를 냉각하고, 에너지 회수 장치(6)에 문제가 발생한 경우에 있어서 주로 제2 냉각부(82b)에서 과급 공기를 냉각할 수 있다.At the time of normal, which is an
또한, 본 실시 형태에 관한 과급 공기 냉각 유닛(X1)에서는, 에너지 회수 장치(6)의 구동을 개시하는 개시 신호에 따라, 제1 유량 F1과 제2 유량 F2의 비율이 제1 유량 비율 P1이 되게 제어부(10)가 유량 조정부(84)를 제어한다. 이로 인해, 에너지 회수 장치(6)의 구동 개시에 맞추어, 주로 당해 에너지 회수 장치(6)의 제1 냉각부(62)에서 과급 공기를 냉각할 수 있다.In the boost air cooling unit X1 according to the present embodiment, the ratio of the first flow rate F 1 to the second flow rate F 2 is set to the first flow rate ratio R 2 in accordance with the start signal for starting the drive of the
또한, 본 실시 형태에 관한 과급 공기 냉각 유닛(X1)에서는, 제어부(10)는, 제1 유량 F1과 제2 유량 F2의 비율이 제1 유량 비율 P1이 되게 유량 조정부(84)를 제어한 후에, 온도(T)가 상한 온도값 T1 이상인지 여부를 판정한다. 그리고 온도(T)가 상한 온도값 T1 이상이라 판정된 경우에, 제1 유량 F1과 제2 유량 F2의 비율이 제2 유량 비율 P2가 되게 유량 조정부(84)를 제어한다. 이로 인해, 에너지 회수 장치(6)의 구동을 개시하는 개시 신호에 따라, 통상 시는 주로 에너지 회수 장치(6)의 제1 냉각부(62)에서 과급 공기를 냉각하면서, 에너지 회수 장치(6)에 문제가 발생했을 때에만 주로 냉각 장치(8)의 제2 냉각부(82b)에서 과급 공기를 냉각할 수 있어, 당해 과급 공기의 냉각을 확실한 것으로 할 수 있다.In the boost air cooling unit X1 according to the present embodiment, the
(제2 실시 형태)(Second Embodiment)
이어서, 제2 실시 형태에 관한 과급 공기 냉각 유닛(X1)에 대해서 도 4를 참조하면서 설명한다. 또한, 본 실시 형태에서는, 제1 실시 형태와 다른 부분에 대해서만 설명을 행하고, 제1 실시 형태와 동일한 구조, 작용 및 효과의 설명은 생략한다.Next, the supercharge air cooling unit X1 according to the second embodiment will be described with reference to Fig. In the present embodiment, only the parts different from those of the first embodiment are described, and the description of the same structure, function, and effect as those of the first embodiment will be omitted.
도 4는, 도 2와 마찬가지로, 냉각기(5)를 상면에서 본 개략도이며, 설명의 편의상, 내부 공간(S1)에 위치하는 제1 냉각부(62) 및 제2 냉각부(82b)를 실선으로 나타낸 도면이다.4 is a schematic view of the
본 실시 형태에 관한 과급 공기 냉각 유닛(X1)에서는, 도 4에 도시한 바와 같이, 제1 냉각부(62)의 각 분기 유로(62c)와 제2 냉각부(82b)의 각 분기 유로(82f)가 과급 공기의 흐름 방향에 교차하는 방향에 있어서 교대로 배열되어 있다.In the boost air cooling unit X1 according to the present embodiment, as shown in Fig. 4, each branching
제1 냉각부(62)의 작동 매체 유입 헤더(62a)와 제2 냉각부(82b)의 냉각 매체 유입 헤더(82d)는, 과급 공기의 흐름 방향에 직교하는 방향으로 배열하도록, 서로 대략 평행으로 연장되어 있다. 또한, 제1 냉각부(62)의 작동 매체 유출 헤더(62b)와 제2 냉각부(82b)의 냉각 매체 유출 헤더(82e)는, 과급 공기의 흐름 방향에 직교하는 방향으로 배열하도록, 서로 대략 평행으로 연장되어 있다. 그리고 제1 냉각부(62)의 각 분기 유로(62c)와 제2 냉각부(82b)의 각 분기 유로(82f)는, 연직 방향에 있어서 서로 겹치지 않도록, 과급 공기의 흐름 방향에 직교하는 방향으로 교대로 배열되어 있다. 이에 의해, 과급 공기의 흐름 방향에 직교하는 방향에 있어서, 내부 공간(S1)의 전체에 걸쳐서 각 분기 유로(62c, 82f)가 간격을 두고 배치되어 있다.The working
이와 같이, 본 실시 형태에 관한 과급 공기 냉각 유닛(X1)에서는, 제1 냉각부(62)의 각 분기 유로(62c)와 제2 냉각부(82b)의 각 분기 유로(82f)가 내부 공간(S1) 내에 있어서 과급 공기의 흐름 방향에 직교하는 방향으로 교대로 배열되어 있다. 이로 인해, 주로 제1 냉각부(62)에 의해 내부 공간(S1)을 흐르는 과급 공기를 냉각하는 경우와, 주로 제2 냉각부(82b)에 의해 내부 공간(S1)을 흐르는 과급 공기를 냉각하는 경우의 사이에서, 과급 공기의 냉각에 치우침이 발생할 가능성을 저감할 수 있다.As described above, in the supercharging air cooling unit X1 according to the present embodiment, each of the
(제3 실시 형태)(Third Embodiment)
이어서, 제3 실시 형태에 관한 과급 공기 냉각 유닛(X1)에 대해서 도 5를 참조하면서 설명한다. 또한, 본 실시 형태에서는, 제1 실시 형태와 다른 부분에 대해서만 설명을 행하고, 제1 실시 형태와 동일한 구조, 작용 및 효과의 설명은 생략한다.Next, the boost air cooling unit X1 according to the third embodiment will be described with reference to Fig. In the present embodiment, only the parts different from those of the first embodiment are described, and the description of the same structure, function, and effect as those of the first embodiment will be omitted.
도 5는, 도 1과 마찬가지로, 과급 공기 냉각 유닛(X1)의 개략 구성을 도시하는 도면이다.Fig. 5 is a diagram showing a schematic configuration of the boost air cooling unit X1, similar to Fig.
본 실시 형태에 관한 과급 공기 냉각 유닛(X1)에서는, 도 5에 도시한 바와 같이, 제1 실시 형태에 있어서 소기 라인(3)의 제3 부위(33)에 설치되어 있던 검지 센서(9)가, 제1 유로(82)의 하류부(82c)에 설치되어 있다.In the boost air cooling unit X1 according to the present embodiment, as shown in Fig. 5, in the first embodiment, the detection sensor 9 provided on the
여기서, 본 실시 형태에 관한 과급 공기 냉각 유닛(X1)은, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 제1 유량 F1과 제2 유량 F2의 비율을 제1 유량 비율 P1과 제2 유량 비율 P2 사이에서 변경하는 것이지만, 어느 유량 비율 P1, P2라도 제1 유량 F1이 0은 아니므로, 제1 유로(82)에는 상시 냉각 매체가 공급된다. 이로 인해, 검지 센서(9)에서는 제1 유로(82)의 제2 냉각부(82b)를 통과하는 과정에 있어서 과급 공기의 사이에서 열 교환을 행한 후의 냉각 매체의 온도가, 상시 검지된다. 검지 센서(9)에 있어서 검지된 냉각 매체의 온도는, 제어부(10)로 이송된다.Here, the boost air cooling unit X1 according to the present embodiment is configured such that the ratio of the first flow rate F 1 to the second flow rate F 2 is set to the first flow rate ratio P 1 and the second flow rate ratio P 2 Since the first flow rate F 1 is not 0 for any of the flow rate ratios P 1 and P 2 , the
제어부(10)는, 검지 센서(9)에 있어서 검지된 냉각 매체의 온도로부터, 냉각기(5)에 있어서 냉각된 과급 공기의 온도(T)를 추정하고, 당해 온도(T)와 엔진(2)에 유입되는 과급 공기의 상한 온도인 상한 온도값 T1을 비교한다. 구체적으로는, 제어부(10)는, 예를 들어 제1 배관(66a)에 있어서의 냉각 매체의 온도, 제1 유량 F1과 제2 유량 F2의 비율 및 검지 센서(9)에 있어서 검지된 온도 등의 정보에 기초하여, 냉각기(5)의 내부 공간(S1)으로부터 유출되는 과급 공기의 온도(T)를 추정한다. 이에 의해, 추정된 온도(T)가 상한 온도값 T1 이상이라 판정한 제어부(10)는, 제1 유량 F1과 제2 유량 F2의 비율이 제2 유량 비율 P2가 되게, 유량 조정부(84)의 밸브 개방도를 제어한다.The
이와 같이, 본 실시 형태에 관한 과급 공기 냉각 유닛(X1)에서는, 제2 냉각부(82b)를 통과한 후의 냉각 매체의 온도를 검지 센서(9)에 의해 검지하고, 당해 온도에 기초하여 유량 조정부(84)의 밸브 개방도를 제어한다. 즉, 제1 실시 형태와 같이 냉각기(5)에 있어서 냉각된 과급 공기의 온도(T)를 직접 검지하지 않고도, 당해 온도(T)를 추정 가능한 냉각 매체의 온도 정보를 검지할 수 있으면, 제1 실시 형태와 마찬가지로 에너지 회수 장치(6)에 문제가 발생하였는지 여부의 판단을 행하는 것이 가능하다.Thus, in the boost air cooling unit X1 according to the present embodiment, the temperature of the cooling medium after passing through the
이상 설명한 각 실시 형태는, 모든 점에서 예시이며 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 본 발명의 범위는, 상기한 각 실시 형태의 설명이 아닌 특허 청구의 범위에 의해 나타내고, 또한 특허 청구 범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함된다.The embodiments described above are to be considered in all respects as illustrative and not restrictive. The scope of the present invention is defined not by the description of each embodiment but by the scope of claims, and includes all modifications within the meaning and scope equivalent to the claims.
예를 들어, 상기한 각 실시 형태에서는, 과급 공기 냉각 유닛(X1)이 선박에 적용되는 예에 대해 설명했지만, 이에 한정되지 않는다. 과급 공기 냉각 유닛(X1)은, 과급기(1)로부터 엔진(2)에 공급되는 과급 공기를 냉각하는 것이면 되고, 예를 들어 과급기(1) 및 엔진(2)을 탑재한 차량 등에 적용되어도 된다. 과급 공기 냉각 유닛(X1)이 차량 등에 적용되는 경우에는, 냉각 장치(8)에 있어서의 냉각 매체로서, 해수가 아닌, 예를 들어 저류 탱크에 저류된 냉각수를 사용할 수 있다.For example, in each of the above-described embodiments, an example has been described in which the boost air cooling unit X1 is applied to a ship, but the invention is not limited thereto. The boost air cooling unit X1 only needs to cool the supercharging air supplied to the
또한, 상기한 각 실시 형태에서는, 유량 조정부(84)로서 3방 밸브를 사용하는 예에 대해서 설명했지만, 이에 한정되지 않는다. 유량 조정부(84)는, 제1 유량 F1과 제2 유량 F2의 비율을 조정 가능하도록 구성되어 있으면 된다. 예를 들어, 2개의 2방 밸브에 의해 유량 조정부(84)를 구성해도 된다. 이 경우, 한쪽 2방 밸브를 제1 유로(82)의 상류부(82a)에 있어서의 펌프(85)보다도 상류측 부위에 설치함과 함께, 다른 쪽의 2방 밸브를 제2 유로(83)의 상류부(83a)에 있어서의 펌프(86)보다도 상류측 부위에 설치한다. 그리고 각 2방 밸브의 개방도를 제어부(10)에 의해 제어함으로써, 제1 유량 F1과 제2 유량 F2의 비율을 조정하는 것이 가능하다.In each of the above-described embodiments, an example in which the three-way valve is used as the flow
또한, 상기한 각 실시 형태에서는, 냉각기(5) 내에 있어서, 내부 공간(S1)을 흐르는 과급 공기의 흐름 방향과, 각 분기 유로(62c, 82f)를 흐르는 작동 매체 및 냉각 매체의 흐름 방향은 동일한 방향이지만, 이에 한정되지 않는다. 냉각기(5) 내에 있어서의 과급 공기의 흐름 방향과 작동 매체 및 냉각 매체의 흐름 방향은, 예를 들어 서로 반대 방향의 방향이라도 된다.In each of the above embodiments, the flow direction of the supercharging air flowing through the inner space S1 and the flow direction of the working medium and the cooling medium flowing through the branching
또한, 상기한 각 실시 형태에서는, 냉각기(5)는 셸 앤드 튜브식 열 교환기이지만, 이에 한정되지 않는다. 냉각기(5)는, 예를 들어 복수의 플레이트가 적층됨으로써 구성되는 플레이트식 열 교환기라도 된다. 이 경우, 복수의 플레이트가 일체가 되게 형성된 단일 냉각기(5)에, 소기 라인(3)의 제2 부위(32), 에너지 회수 장치(6)의 제1 냉각부(62) 및 냉각 장치(8)의 제2 냉각부(82b)가 설치된다.In each of the above embodiments, the
또한, 상기한 각 실시 형태에서는, 검지 센서(9)가 소기 라인(3)의 제3 부위(33)에 설치되는 예와, 검지 센서(9)가 제1 유로(82)의 하류부(82c)에 설치되는 예에 대해서 설명했지만, 이에 한정되지 않는다. 검지 센서(9)는, 냉각기(5)에 있어서 냉각된 과급 공기의 온도에 관한 정보를 검지할 수 있으면 되고, 예를 들어 냉각기(5)에 설치되어도 된다.In each of the above embodiments, the detection sensor 9 is provided on the
또한, 상기한 각 실시 형태에서는, 제1 유량 비율 P1이 제1 유량 F1:제2 유량 F2=1:9가 되게 설정되어 있음과 함께, 제2 유량 비율 P2가 제1 유량 F1:제2 유량 F2=9:1이 되게 설정되어 있지만, 이에 한정되지 않는다. 제1 유량 비율 P1은, 제1 유량 F1보다도 제2 유량 F2가 많아지는 값으로 설정되어 있으면 되고, 제2 유량 비율 P2는, 제2 유량 F2보다도 제1 유량 F1이 많아지는 값으로 설정되어 있으면 된다. 이로 인해, 예를 들어 제1 유량 비율 P1에 있어서 제1 유량 F1이 0이 되도록 설정됨과 함께, 제2 유량 비율 P2에 있어서 제2 유량 F2가 0이 되도록 설정되어도 된다. 이 경우, 에너지 회수 장치(6)가 구동 개시해서 정상적으로 운전하고 있을 때에는, 냉각기(5)에 있어서 제1 냉각부(62)에만 의해 과급 공기가 냉각되고, 에너지 회수 장치(6)에 문제가 발생했을 때에는, 냉각기(5)에 있어서 제2 냉각부(82b)에만 의해 과급 공기가 냉각되게 된다.In each of the above embodiments, the first flow rate P 1 is set to be the first flow rate F 1 : the second flow rate F 2 = 1: 9, and the second flow rate ratio P 2 is set to be the first flow rate F 1 : the second flow rate F 2 = 9: 1. However, the present invention is not limited thereto. The first flow rate ratio P 1 may be set to a value that the second flow rate F 2 is larger than the first flow rate F 1 and the second flow rate ratio P 2 is set such that the first flow rate F 1 is larger than the second flow rate F 2 It may be set to a lag value. Thus, for example, the first flow rate F 1 may be set to be zero at the first flow rate ratio P 1 , and the second flow rate F 2 may be set at zero at the second flow rate ratio P 2 . In this case, when the
여기서, 이상에 설명한 실시 형태에 대해서 개략적으로 설명한다.Here, the embodiments described above will be schematically described.
본 실시 형태의 과급 공기 냉각 유닛은, 과급기로부터 엔진에 공급되는 과급 공기가 흐르는 급기 라인과, 상기 급기 라인을 흐르는 과급 공기와 열 교환되는 작동 매체의 통과를 허용하는 제1 냉각부와, 상기 제1 냉각부에 있어서 기화한 상기 작동 매체가 유입되는 팽창기와, 상기 팽창기의 동력을 회수하는 동력 회수기를 갖는 에너지 회수 장치와, 상기 급기 라인을 흐르는 과급 공기와 열 교환되는 냉각 매체의 통과를 허용하는 제2 냉각부를 갖는 냉각 장치와, 상기 급기 라인, 상기 제1 냉각부 및 상기 제2 냉각부를 수용하는 단일 하우징을 구비하고, 상기 급기 라인, 상기 제1 냉각부, 상기 제2 냉각부 및 상기 하우징은 냉각기를 구성한다.The supercharging air cooling unit of the present embodiment includes a first cooling unit that allows the supply air to flow from the turbocharger to the engine through a supply line through which the supercharging air flows, and a working medium that is heat-exchanged with the supercharging air flowing through the supply line, 1. An air conditioner comprising: an energy recovery device having an expansion unit into which the working medium vaporized in the cooling unit flows and a power recovery unit that recovers the power of the expansion unit; And a single housing for accommodating the air supply line, the first cooling section, and the second cooling section, wherein the air supply line, the first cooling section, the second cooling section, and the housing Constitute a cooler.
상기한 과급 공기 냉각 유닛은, 에너지 회수 장치의 제1 냉각부 및 냉각 장치의 제2 냉각부가 단일 냉각기를 구성하고 있다. 이로 인해, 단일 냉각기에 의해, 에너지 회수 장치의 작동 매체와 과급 공기의 열교환에 의한 당해 과급 공기의 냉각이 가능함과 함께, 냉각 장치의 냉각 매체와 과급 공기의 열교환에 의한 당해 과급 공기에 냉각이 가능하다. 이와 같이, 상기한 과급 공기 냉각 유닛에서는, 작동 매체에 의한 과급 공기의 냉각과 냉각 매체에 의한 과급 공기의 냉각이 단일 냉각기에 있어서 달성되므로, 개별로 설치된 2개의 냉각기 각각에 있어서 작동 매체에 의한 냉각과 냉각 매체에 의한 냉각이 달성되는 경우에 비하여, 소형화를 실현할 수 있다.In the above-described boost air cooling unit, the first cooling portion of the energy recovery device and the second cooling portion of the cooling device constitute a single cooler. As a result, it is possible to cool the supercharging air by heat exchange with the working medium of the energy recovery device and the supercharging air by the single cooler, and to cool the supercharging air by the heat exchange between the cooling medium of the cooling device and the supercharging air Do. As described above, in the above-described supercharging air cooling unit, cooling of the supercharging air by the working medium and cooling of the supercharging air by the cooling medium are achieved in the single supercharger. Therefore, And the cooling by the cooling medium can be achieved.
상기 에너지 회수 장치는, 상기 팽창기로부터 유출된 상기 작동 매체를 응축하는 응축부를 더 갖고, 상기 냉각 장치는 상기 냉각 매체의 공급원으로부터의 상기 냉각 매체가 공급되는 제1 유로와, 상기 제1 유로로부터 분기하도록 당해 제1 유로에 연결되어 있는 제2 유로를 갖고, 상기 제1 유로는, 상기 제2 냉각부를 포함하고, 상기 제2 유로는, 상기 공급원으로부터 공급된 상기 냉각 매체와 상기 응축부의 상기 작동 매체의 사이에서 열 교환시키는 제3 냉각부를 포함하는 것이 바람직하다.Wherein the energy recovery device further includes a condenser for condensing the working medium flowing out of the inflator, wherein the cooling device includes: a first flow path from which the cooling medium is supplied from the supply source of the cooling medium; Wherein the first flow path includes the second cooling portion and the second flow path is formed by the cooling medium supplied from the supply source and the operation medium of the condensing portion And a third cooling section for exchanging heat between the first cooling section and the second cooling section.
상기한 과급 공기 냉각 유닛에서는, 냉각 장치는 냉각 매체의 공급원에 연결됨과 함께 서로 분기하는 제1 유로 및 제2 유로를 갖고 있다. 이로 인해, 제1, 제2 유로를 통해서, 단일 공급원으로부터 제2 냉각부 및 제3 냉각부의 각각에 대하여 냉각 매체를 공급할 수 있다. 따라서, 과급 공기 냉각 유닛의 구성을 간략화하면서 과급 공기의 냉각과 작동 매체의 응축 각각을 달성할 수 있다.In the above-described supercharging air cooling unit, the cooling device has a first flow path and a second flow path which are connected to a supply source of the cooling medium and branch from each other. As a result, the cooling medium can be supplied to each of the second cooling section and the third cooling section from the single source through the first and second flow paths. Therefore, cooling of the boost air and condensation of the working medium can be achieved while simplifying the structure of the boost air cooling unit.
상기 냉각기에 있어서 냉각된 상기 과급 공기의 온도에 관한 정보를 검지 가능한 검지 센서와, 상기 검지 센서로부터 상기 정보를 받는 제어부를 더 구비하고, 상기 냉각 장치는, 상기 제1 유로에 공급되는 상기 냉각 매체의 유량인 제1 유량과 상기 제2 유로에 공급되는 상기 냉각 매체의 유량인 제2 유량의 비율을 조정 가능한 유량 조정부를 더 갖고, 상기 제어부는, 상기 제1 유량이 상기 제2 유량보다도 적은 상태에 있어서, 상기 검지 센서로부터 받은 상기 정보에 기초하여 상기 냉각기에 있어서 냉각된 상기 과급 공기의 온도가 미리 설정된 소정 온도 이상이라 판정된 경우에, 상기 제1 유량이 상기 제2 유량보다도 많아지도록 상기 유량 조정부의 제어를 행하는 것이 바람직하다.Further comprising: a detection sensor capable of detecting information on the temperature of the supercharged air cooled in the cooler; and a control unit receiving the information from the detection sensor, wherein the cooling device includes: Further comprising a flow rate adjuster capable of adjusting a ratio of a first flow rate as a flow rate of the cooling medium to a second flow rate as a flow rate of the cooling medium supplied to the second flow rate, Wherein when the temperature of the supercharged air cooled in the cooler is determined to be equal to or higher than a predetermined temperature based on the information received from the detection sensor, It is preferable to control the adjusting unit.
상기한 과급 공기 냉각 유닛에서는, 검지 센서로부터 받은 과급 공기의 온도에 관한 정보에 기초하여 제어부가 유량 조정부의 제어를 행함으로써, 에너지 회수 장치에 문제가 발생한 경우라도 과급 공기를 확실하게 냉각할 수 있다. 구체적으로는 이하와 같다.In the above-described supercharging air cooling unit, the control unit controls the flow rate adjusting unit based on the information on the temperature of the supercharging air received from the detection sensor, so that the supercharging air can be reliably cooled even if a problem occurs in the energy recovery device . Specifically, it is as follows.
상기한 과급 공기 냉각 유닛에서는, 에너지 회수 장치가 정상적으로 동작하고 있는 통상 시에 있어서, 제1 유로에 공급되는 냉각 매체의 유량이 제2 유로에 공급되는 냉각 매체의 유량보다도 적어지도록 유량 조정부가 조정되고 있으며, 이에 의해 주로 에너지 회수 장치의 제1 냉각부에 있어서 과급 공기가 냉각되고 있다. 여기서, 검지 센서는, 냉각기에 있어서 냉각된 과급 공기의 온도에 관한 정보를 검지하고 있으며, 제어부는 검지 센서에 있어서 검지된 당해 정보를 수신하고 있다. 이에 의해, 제어부는, 당해 정보에 기초하여 엔진으로 유입되는 과급 공기의 온도가 미리 설정된 소정 온도 이상인지 여부를 판정한다. 그리고 엔진으로 유입되는 과급 공기의 온도가 미리 설정된 소정 온도 이상이라 판정된 경우에, 에너지 회수 장치에 문제가 발생한 것이라 판단하여, 제1 유로에 공급되는 냉각 매체의 유량이 제2 유로에 공급되는 냉각 매체의 유량보다도 많아지도록 유량 조정부를 제어한다. 이로 인해, 상기한 과급 공기 냉각 유닛에서는, 에너지 회수 장치가 정상적으로 운전하고 있는 경우에 있어서 주로 에너지 회수 장치의 제1 냉각부에서 과급 공기를 냉각하고, 에너지 회수 장치에 문제가 발생한 경우에 있어서 주로 냉각 장치의 제2 냉각부에서 과급 공기를 냉각할 수 있다.In the above-described supercharging air cooling unit, the flow rate regulating unit is adjusted such that the flow rate of the cooling medium supplied to the first flow path becomes smaller than the flow rate of the cooling medium supplied to the second flow path, during normal operation in which the energy recovery apparatus normally operates Whereby the supercharging air is mainly cooled in the first cooling section of the energy recovery apparatus. Here, the detection sensor detects information on the temperature of the cooled supercharging air in the cooler, and the control unit receives the detected information from the detection sensor. Thereby, based on the information, the control unit determines whether the temperature of the supercharging air flowing into the engine is equal to or higher than a preset temperature. When it is determined that the temperature of the supercharging air flowing into the engine is equal to or higher than a preset temperature, it is determined that a problem has occurred in the energy recovery device, and the flow rate of the cooling medium supplied to the first flow path The flow rate adjusting unit is controlled to be larger than the flow rate of the medium. Therefore, in the above-described boost air cooling unit, when the energy recovery apparatus normally operates, the primary cooling unit of the energy recovery apparatus mainly cools the boosted air, and when the energy recovery apparatus is in trouble, It is possible to cool the supercharging air in the second cooling section of the apparatus.
상기 제어부는, 상기 에너지 회수 장치의 구동 개시 시에 있어서 상기 제1 유량과 상기 제2 유량의 비율이 상기 제2 유량보다도 상기 1 유량이 적어지는 제1 유량 비율이 되도록 상기 유량 조정부를 제어하는 제1 제어를 행하는 것이 바람직하다.Wherein the control unit controls the flow rate adjusting unit so that a ratio of the first flow rate to the second flow rate becomes a first flow rate ratio at which the first flow rate becomes smaller than the second flow rate at the start of operation of the
상기한 과급 공기 냉각 유닛에서는, 에너지 회수 장치의 구동 개시에 따라서 제어부가 제1 제어를 행함으로써, 에너지 회수 장치가 통상 운전하고 있는 상태에 있어서 주로 당해 에너지 회수 장치의 제1 냉각부에서 과급 공기를 냉각할 수 있다.In the above-described supercharging air cooling unit, the control unit performs the first control in accordance with the start of driving of the energy recovery apparatus, so that the primary cooling unit of the energy recovery apparatus in the state where the energy recovery apparatus is in the normal operation, Can be cooled.
상기 제어부는, 상기 제1 제어를 행한 후, 상기 검지 센서로부터 받은 상기 정보에 기초하여 상기 냉각기에 있어서 냉각된 상기 과급 공기의 온도가 상기 소정 온도 이상인지 여부를 판정하고, 상기 소정 온도 이상이라 판정된 경우에 상기 제1 유량과 상기 제2 유량의 비율이 상기 제2 유량보다도 상기 제1 유량이 많아지는 제2 유량 비율이 되게 상기 유량 조정부를 제어하는 제2 제어를 행하는 것이 바람직하다.The control unit determines whether the temperature of the supercharged air cooled in the cooler is equal to or higher than the predetermined temperature based on the information received from the detection sensor after performing the first control, The second flow rate control section controls the flow rate adjusting section so that the ratio of the first flow rate to the second flow rate becomes the second flow rate ratio at which the first flow rate becomes larger than the second flow rate.
상기한 과급 공기 냉각 유닛에서는, 제어부는, 제1 제어를 행한 후에, 과급 공기의 온도가 소정 온도 이상인 경우에, 제2 제어를 행한다. 이로 인해, 제어부는, 에너지 회수 장치의 구동 개시 후에 당해 에너지 회수 장치에 문제가 발생한 경우에, 주로 냉각 장치의 제2 냉각부에서 과급 공기를 냉각하도록 제1 유량과 제2 유량의 비율을 조정한다. 이에 의해, 에너지 회수 장치의 구동 개시 후에 있어서 과급 공기를 확실하게 냉각할 수 있다.In the above-described supercharging air cooling unit, the control unit performs the second control when the temperature of the supercharge air is equal to or higher than the predetermined temperature after performing the first control. Thus, when a problem occurs in the energy recovery apparatus after the start of driving of the energy recovery apparatus, the control unit adjusts the ratio of the first flow rate and the second flow rate so as to cool the boost air mainly in the second cooling section of the cooling apparatus . As a result, it is possible to reliably cool the supercharge air after the start of driving of the energy recovery apparatus.
상기 제1 냉각부 및 제2 냉각부의 각각은, 복수의 분기 유로를 포함하고, 상기 제1 냉각부의 상기 복수의 분기 유로의 각 분기 유로와 상기 제2 냉각부의 상기 복수의 분기 유로의 각 분기 유로는, 상기 과급 공기의 흐름 방향에 교차하는 방향에 있어서 교대로 배열되어 있는 것이 바람직하다.Wherein each of the first cooling portion and the second cooling portion includes a plurality of branching flow paths and each branched flow path of the plurality of branching flow paths of the first cooling portion and each of the branch flow paths of the plurality of branch flow paths of the second cooling portion Are alternately arranged in a direction crossing the flow direction of the supercharging air.
상기한 과급 공기 냉각 유닛에서는, 제1 냉각부의 복수의 분기 유로의 각 분기 유로와 제2 냉각부의 복수의 분기 유로의 각 분기 유로가 내부 공간 내에 있어서 과급 공기의 흐름 방향에 교차하는 방향으로 교대로 배열되어 있다. 이로 인해, 주로 제1 냉각부에 의해 과급 공기를 냉각하는 경우와, 주로 제2 냉각부에서 과급 공기를 냉각하는 경우 사이에서 과급 공기의 냉각에 치우침이 발생할 가능성을 저감할 수 있다.In the above-described supercharging air cooling unit, each of the branching flow paths of the plurality of branching flow paths of the first cooling section and the plurality of branch flow paths of the second cooling section is alternately arranged in the internal space in the direction crossing the flow direction of the supercharge air Respectively. Therefore, it is possible to reduce the possibility of a bias to the cooling of the supercharging air mainly between the case of cooling the supercharge air mainly by the first cooling section and the case of cooling the supercharge air mainly in the second cooling section.
Claims (6)
상기 급기 라인을 흐르는 과급 공기와 열 교환되는 작동 매체의 통과를 허용하는 제1 냉각부와, 상기 제1 냉각부에 있어서 기화한 상기 작동 매체가 유입되는 팽창기와, 상기 팽창기의 동력을 회수하는 동력 회수기를 갖는 에너지 회수 장치와,
상기 급기 라인을 흐르는 과급 공기와 열 교환되는 냉각 매체의 통과를 허용하는 제2 냉각부를 갖는 냉각 장치와,
상기 급기 라인, 상기 제1 냉각부 및 상기 제2 냉각부를 수용하는 단일 하우징을 구비하고,
상기 급기 라인·상기 제1 냉각부, 상기 제2 냉각부 및 상기 하우징은, 냉각기를 구성하는 것을 특징으로 하는, 과급 공기 냉각 유닛.An air supply line through which the supercharging air supplied from the supercharger to the engine flows,
A first cooling section for allowing passage of a working medium that is heat-exchanged with the supercharging air flowing through the air supply line; an inflator into which the working medium vaporized in the first cooling section flows; An energy recovery device having a recovery device,
A cooling device having a second cooling part for allowing the passage of the cooling medium to be heat-exchanged with the supercharging air flowing through the air supply line,
And a single housing accommodating the supply line, the first cooling section, and the second cooling section,
Wherein the air supply line, the first cooling section, the second cooling section, and the housing constitute a cooler.
상기 냉각 장치는, 상기 냉각 매체의 공급원으로부터의 상기 냉각 매체가 공급되는 제1 유로와, 상기 제1 유로로부터 분기하도록 당해 제1 유로에 연결되어 있는 제2 유로를 갖고, 상기 제1 유로는, 상기 제2 냉각부를 포함하고, 상기 제2 유로는, 상기 공급원으로부터 공급된 상기 냉각 매체와 상기 응축부의 상기 작동 매체의 사이에서 열 교환시키는 제3 냉각부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 과급 공기 냉각 유닛.The apparatus according to claim 1, wherein the energy recovery device further comprises a condenser for condensing the working medium flowing out of the inflator,
Wherein the cooling device has a first flow path through which the cooling medium is supplied from a supply source of the cooling medium and a second flow path connected to the first flow path to branch from the first flow path, Characterized in that the second flow path includes a second cooling section and the second flow path includes a third cooling section for exchanging heat between the cooling medium supplied from the supply source and the working medium of the condensing section, .
상기 검지 센서로부터 상기 정보를 받는 제어부를 더 구비하고,
상기 냉각 장치는, 상기 제1 유로에 공급되는 상기 냉각 매체의 유량인 제1 유량과 상기 제2 유로에 공급되는 상기 냉각 매체의 유량인 제2 유량의 비율을 조정 가능한 유량 조정부를 더 갖고,
상기 제어부는, 상기 제1 유량이 상기 제2 유량보다도 적은 상태에 있어서, 상기 검지 센서로부터 받은 상기 정보에 기초하여 상기 냉각기에 있어서 냉각된 상기 과급 공기의 온도가 미리 설정된 소정 온도 이상이라 판정된 경우에, 상기 제1 유량이 상기 제2 유량보다도 많아지도록 상기 유량 조정부의 제어를 행하는 것을 특징으로 하는, 과급 공기 냉각 유닛.The refrigeration system according to claim 2, further comprising: a detection sensor capable of detecting information on a temperature of the supercharged air cooled in the cooler;
Further comprising a control unit for receiving the information from the detection sensor,
Wherein the cooling device further comprises a flow rate adjusting unit capable of adjusting a ratio of a first flow rate as a flow rate of the cooling medium supplied to the first flow path and a second flow rate as a flow rate of the cooling medium supplied to the second flow path,
When the temperature of the supercharged air cooled in the cooler is determined to be equal to or higher than a predetermined temperature based on the information received from the detection sensor in a state where the first flow rate is smaller than the second flow rate Wherein the control unit controls the flow rate adjusting unit so that the first flow rate becomes larger than the second flow rate.
상기 제1 냉각부의 상기 복수의 분기 유로의 각 분기 유로와 상기 제2 냉각부의 상기 복수의 분기 유로의 각 분기 유로는, 상기 과급 공기의 흐름 방향에 교차하는 방향에 있어서 교대로 배열되어 있는 것을 특징으로 하는, 과급 공기 냉각 유닛.
The cooling apparatus according to claim 3 or 4, wherein each of the first cooling section and the second cooling section includes a plurality of branch flow paths,
The branching flow paths of the plurality of branching flow paths of the first cooling section and the branch flow paths of the plurality of branch flow paths of the second cooling section are alternately arranged in the direction crossing the flow direction of the boost air The supercharging air cooling unit.
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