KR20190093125A - 열 에너지 회수 장치 - Google Patents

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시게토 아다치
유타카 나루카와
가즈마사 니시무라
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가부시키가이샤 고베 세이코쇼
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Abstract

[과제]
배기 가스에 포함되는 SOX 성분의 응축에 수반되는 배기 가스로의 부식의 예방책을 강구할 수 있도록 한다.
[해결 수단]
열 에너지 회수 장치(10)는 배기 가스로(3)를 흐르는 배기 가스를 열원으로 하여, 순환 유로를 흐르는 작동 매체가 가열되는 가열기(16)와, 순환 유로(12)에 있어서의 가열기(16)의 하류측의 작동 매체에 의해 구동되는 동력 회수기(26)와, 배기 가스로(3)에 있어서의 가열기(16)의 하류측에서의 배기 가스의 온도를 검출하는 온도 검출기(34)와, 온도 검출기(34)에 의한 검출 온도가, 설정된 온도 이상으로 유지되도록, 가열기(16)에 있어서의 배기 가스로부터 작동 매체로의 전열량을 조정하기 위한 제어를 행하는 입열량 제어부(42)를 구비하고 있다.

Description

열 에너지 회수 장치{THERMAL ENERGY RECOVERY DEVICE}
본 발명은 열 에너지 회수 장치에 관한 것이다.
종래, 예를 들어 하기 특허문헌 1 내지 3에 개시되어 있는 바와 같이, 엔진의 배기 가스가 갖는 열 에너지를 회수하는 장치가 알려져 있다. 이러한 종류의 열 에너지 회수 장치에서는, 랭킨 사이클을 구성하는 작동 매체의 순환 회로가 형성되어 있고, 이 순환 회로에는, 배기 가스와 작동 매체 사이에서 열 교환을 행하는 증발기가 마련되어 있다. 증발기에서는, 작동 매체가 증발하는 한편, 배기 가스는 냉각된다. 증발기에서 증발된 작동 매체는 팽창기를 구동하고, 팽창기에 접속된 발전기에서 발전을 행함으로써, 배기 가스의 열 에너지가 전력으로서 회수된다.
일본 특허 공개 제2015-232424호 공보 일본 특허 공개 제2016-160868호 공보 일본 특허 공개 제2016-160870호 공보
상기 특허문헌 1 내지 3에 개시된 열 에너지 회수 장치에서는, 배기 가스는 증발기에서 냉각된다. 이 때문에, 배기 가스가 흐르는 배기 가스로에 있어서의 증발기의 하류측에 있어서, 배기 가스에 포함되는 SOX 성분의 응축에 수반되는 배기 가스로의 부식이 염려된다.
그래서, 본 발명은 상기 종래 기술을 감안하여 이루어진 것이며, 그 목적으로 하는 바는, 배기 가스에 포함되는 SOX 성분의 응축에 수반되는 배기 가스로의 부식의 예방책을 강구할 수 있도록 하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은, 배기 가스로를 흐르는 배기 가스를 열원으로 하여, 순환 유로를 흐르는 작동 매체가 가열되는 가열기와, 상기 순환 유로에 있어서의 상기 가열기의 하류측의 작동 매체에 의해 구동되는 동력 회수기와, 상기 배기 가스로에 있어서의 상기 가열기의 하류측에서의 배기 가스의 온도를 검출하는 온도 검출기와, 상기 온도 검출기에 의한 검출 온도가, 설정된 온도 이상으로 유지되도록, 상기 가열기에 있어서의 상기 배기 가스로부터 상기 작동 매체로의 전열량을 조정하기 위한 제어를 행하는 입열량 제어부를 구비하고 있는, 열 에너지 회수 장치이다.
본 발명에서는, 가열기에 있어서 작동 매체가 배기 가스로부터 수취한 열을, 동력 회수기에 있어서 에너지로서 회수한다. 그리고, 입열량 제어부는, 온도 검출기에 의한 검출 온도가, 설정된 온도 이상으로 유지되도록, 가열기에서의 배기 가스로부터 작동 매체로의 전열량을 조정하기 위한 제어를 행한다. 이 때문에, 배기 가스관에 있어서의 가열기의 하류측에서의 배기 가스의 온도가 소정 온도 이상으로 유지된다. 따라서, 작동 매체에 열이 회수된 후 배기 가스에서 부식 성분이 결로하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 배기 가스로 등의 부식을 방지할 수 있다.
상기 열 에너지 회수 장치는, 상기 배기 가스관에 있어서의 상기 가열기의 하류측에서의 배기 가스 중 황 산화물의 함유 비율을 측정하는 SOX계를 구비해도 된다. 이 경우, 상기 입열량 제어부는, 상기 온도 검출기에 의한 검출 결과 및 상기 SOX계에 의한 측정 결과에 기초하여, 상기 검출 온도가 상기 설정된 온도로서의 상기 배기 가스의 산노점 이상으로 유지되도록, 상기 전열량을 조정하기 위한 제어를 행해도 된다.
이 양태에서는, 입열량 제어부는, 온도 검출기에 의한 검출 결과 및 SOX계에 의한 측정 결과에 기초하여, 가열기에 있어서의 배기 가스로부터 작동 매체로의 전열량을 조정하는 제어를 행한다. 이에 의해, 배기 가스로에 있어서의 가열기의 하류측에서의 배기 가스의 온도가 배기 가스의 산노점 이상으로 유지된다. 따라서, 단순히 온도 검출기에 의한 배기 가스의 온도 검출 결과에 기초하여 가열기에서의 배기 가스로부터 작동 매체로의 전열량을 제어하는 경우에 비해, 배기 가스로부터의 부식 성분의 결로의 억제를 위한 제어 정밀도를 향상시킬 수 있다. 이 결과, 가열기에 있어서의 배기 가스로부터 작동 매체로의 방열량을 보다 높이는 제어가 가능하게 되고, 배열 회수량을 증대시키는 것이 가능하게 된다.
상기 열 에너지 회수 장치는, 상기 배기 가스관에 있어서의 상기 가열기의 하류측에서의 배기 가스 중 황 산화물의 함유 비율을 측정하는 SOX계와, 상기 SOX계에 의한 측정값에 기초하여, 상기 배기 가스관에 있어서의 상기 가열기의 하류측에서의 배기 가스의 산노점을 도출하는 산노점 도출부를 구비해도 된다. 이 경우, 상기 입열량 제어부는, 상기 산노점 도출부에 의해 도출된 산노점을 상기 설정된 온도로 하여, 상기 검출 온도가 상기 온도 이상으로 유지되도록, 상기 전열량을 조정하기 위한 제어를 행해도 된다.
이 양태에서는, 입열량 제어부는, 산노점 도출부에 의해 도출된 산노점을 사용하여, 가열기에 있어서의 배기 가스로부터 작동 매체로의 전열량을 조정하는 제어를 행한다. 이에 의해, 배기 가스로에 있어서의 가열기의 하류측에서의 배기 가스의 온도가, 도출된 산노점 이상으로 유지된다. 따라서, 단순히 온도 검출기에 의한 배기 가스의 온도 검출 결과에 기초하여 가열기에서의 배기 가스로부터 작동 매체로의 전열량을 제어하는 경우에 비해, 배기 가스로부터의 부식 성분의 결로의 억제를 위한 제어 정밀도를 향상시킬 수 있다. 이 결과, 가열기에 있어서의 배기 가스로부터 작동 매체로의 방열량을 보다 높이는 제어가 가능하게 되고, 배열 회수량을 증대시키는 것이 가능하게 된다.
상기 SOX계는, 배기 가스 중 황 산화물의 중량％를 측정하도록 구성되어 있어도 된다. 이 경우, 상기 산노점 도출부는, 황 산화물의 중량％과 배기 가스와 산노점의 관계를 기억시킨 기억부를 포함하고, 상기 기억부에 기억된 관계와 상기 SOX계에 의한 측정 결과를 사용하여 배기 가스의 산노점을 도출하도록 구성되어 있어도 된다.
이 양태에서는, SOX계에 의한 측정 결과로부터 배기 가스 중 산노점을 추정할 수 있고, 이 추정된 산노점을 바탕으로, 가열기에 있어서의 배기 가스로부터 작동 매체로의 전열량을 조정하는 제어가 행하여진다. 따라서, 산노점을 추정하기 위하여 요하는 비용의 증대를 억제하면서, 배기 가스로부터의 부식 성분의 결로의 억제를 위한 제어 정밀도를 향상시킬 수 있다.
상기 열 에너지 회수 장치는, 상기 순환 유로 내에서 작동 매체를 순환시키는 펌프를 구비하고 있어도 된다. 이 경우, 상기 펌프는 회전수를 조정 가능한 구성이여도 된다. 상기 입열량 제어부는, 상기 가열기에 있어서의 배기 가스로부터 작동 매체로의 전열량이 조정되도록, 상기 펌프의 회전수를 조정하는 제어를 행해도 된다.
이 양태에서는, 입열량 제어부가 펌프의 회전수를 조정함으로써, 가열기를 통과시키는 작동 매체량이 조정된다. 이에 의해, 가열기에 있어서의 배기 가스로부터 작동 매체로의 전열량이 조정된다.
상기 열 에너지 회수 장치는, 상기 가열기를 바이패스하는 바이패스로와, 상기 바이패스로를 개폐하는 바이패스 밸브를 구비하고 있어도 된다. 이 경우, 상기 입열량 제어부는, 상기 가열기에 있어서의 배기 가스로부터 작동 매체로의 전열량이 조정되도록, 상기 바이패스 밸브를 제어해도 된다.
이 양태에서는, 입열량 제어부가 바이패스 밸브를 제어함으로써, 가열기에 있어서의 배기 가스로부터 작동 매체로의 전열량이 조정된다.
상기 가열기는, 상기 배기 가스로 및 상기 순환 유로에 접속된 열 교환기에 의해 구성되어 있어도 된다.
이 양태에서는, 배기 가스와 작동 매체가 직접 열 교환되기 때문에, 추가의 구성 부품이 불필요해진다.
상기 가열기는, 상기 배기 가스로를 흐르는 배기 가스에 의해 매체 유로를 흐르는 중간 매체를 가열하는 중간 매체 가열기와, 상기 중간 매체 가열기에서 가열된 중간 매체에 의해 상기 작동 매체를 가열하는 작동 매체 가열기를 구비해도 된다. 이 경우, 상기 온도 검출기는, 상기 배기 가스로에 있어서의 상기 중간 매체 가열기의 하류측에서의 배기 가스의 온도를 검출하도록 구성되어 있어도 된다.
이 양태에서는, 배기 가스와 중간 매체 사이에서 열 교환이 행하여져, 배기 가스의 열이 중간 매체로 전해진다. 이 중간 매체의 열은, 작동 매체 가열기에 있어서, 작동 매체로 전해진다. 즉, 가열기에 있어서, 중간 매체를 통하여 배기 가스로부터 작동 매체로 전열된다. 그리고, 중간 매체 가열기 및 작동 매체 가열기 중 적어도 한쪽에서의 열 교환량을 조정함으로써, 배기 가스로부터의 방열량을 조정할 수 있다. 따라서, 작동 매체의 유량과 배기 가스로부터의 방열량의 조정의 자유도를 보다 크게 할 수 있다.
본 발명은, 배기 가스로를 흐르는 배기 가스를 열원으로 하여, 순환 유로를 흐르는 작동 매체가 가열되는 가열기와, 상기 순환 유로에 있어서의 상기 가열기의 하류측의 작동 매체에 의해 구동되는 동력 회수기와, 상기 배기 가스관에 있어서의 상기 가열기의 하류측에서의 배기 가스의 온도를 검출하는 온도 검출기와, 상기 배기 가스관에 있어서의 상기 가열기의 하류측에서의 배기 가스 중 황 산화물의 함유 비율을 측정하는 SOX계를 구비하고 있는, 열 에너지 회수 장치이다.
본 발명에서는, 가열기에 있어서 작동 매체가 배기 가스로부터 수취한 열을, 동력 회수기에 있어서 에너지로서 회수한다. 열 에너지 회수 장치는, 배기 가스의 온도를 검출하는 온도 검출기와, 배기 가스 중 황 산화물의 함유 비율을 측정하는 SOX계를 구비하고 있으므로, 열 에너지 회수 장치의 운전 시에 있어서, 온도 검출기에 의한 검출 결과 및 SOX계에 의한 측정 결과를 이용하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 이들 검출 결과 및 측정 결과에 기초하여 가열기에서의 열 교환량을 제어하는 것이 가능하게 되고, 이에 의해, 열 회수 후 배기 가스의 온도를 산노점 미만으로 내려가지 않도록 하는 것이 가능하게 된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 배기 가스에 포함되는 SOX 성분의 응축에 수반되는 배기 가스로의 부식의 예방책을 강구할 수 있게 된다.
도 1은 제1 실시 형태에 따른 열 에너지 회수 장치의 개략 구성을 도시하는 도면이다.
도 2는 제1 실시 형태의 변형예에 따른 열 에너지 회수 장치를 부분적으로 도시하는 도면이다.
도 3은 제1 실시 형태에 따른 열 에너지 회수 장치의 입열량 제어부에 의한 제어 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 제2 실시 형태에 따른 열 에너지 회수 장치의 개략 구성을 도시하는 도면이다.
도 5는 황 산화물의 중량％와 산노점의 상관을 도시하는 도면이다.
도 6은 제2 실시 형태에 따른 열 에너지 회수 장치의 입열량 제어부에 의한 제어 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 제3 실시 형태에 따른 열 에너지 회수 장치의 개략 구성을 도시하는 도면이다.
도 8은 제4 실시 형태에 따른 열 에너지 회수 장치의 개략 구성을 도시하는 도면이다.
도 9는 제5 실시 형태에 따른 열 에너지 회수 장치의 개략 구성을 도시하는 도면이다.
도 10은 제5 실시 형태에 따른 열 에너지 회수 장치의 입열량 제어부에 의한 제어 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 제6 실시 형태에 따른 열 에너지 회수 장치의 개략 구성을 도시하는 도면이다.
도 12는 제6 실시 형태에 따른 열 에너지 회수 장치의 입열량 제어부에 의한 제어 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 제6 실시 형태의 변형예에 따른 열 에너지 회수 장치의 개략 구성을 도시하는 도면이다.
이하, 본 발명의 각 실시 형태에 대해서, 도면을 참조하면서 설명한다. 단, 이하에서 참조하는 각 도면은, 설명의 편의상, 본 발명의 각 실시 형태에 따른 에너지 회수 장치를 설명하기 위하여 필요한 주요한 구성 요소를 간략화하여 나타낸 것이다. 따라서, 본 발명의 제각기 실시 형태에 따른 에너지 회수 장치는, 본 명세서가 참조하는 각 도면에 나타내지 않은 임의의 구성 요소를 구비할 수 있다.
(제1 실시 형태)
도 1에 도시되는 바와 같이, 제1 실시 형태에 따른 열 에너지 회수 장치(10)는, 작동 매체의 랭킨 사이클을 이용한 발전 시스템으로서 구성되어 있다. 열 에너지 회수 장치(10)는, 예를 들어 선박에 탑재된다. 열 에너지 회수 장치(10)는, 선박의 엔진(EG)으로부터 배출되어서 굴뚝(ST)을 향하여 배기 가스로(3)를 흐르는 배기 가스의 열 에너지를 작동 매체를 통하여 수취한다. 그리고, 열 에너지 회수 장치(10)는 작동 매체가 갖는 에너지를 동력 회수기(26)에 의해 전기 에너지로 변환시킨다. 또한, 엔진(EG)은, C 중유를 연료로서 사용해도 되지만, 이에 한하는 것은 아니다.
도 1에 도시되는 바와 같이, 열 에너지 회수 장치(10)는 작동 매체가 순환되는 순환 유로(12)를 구비하고 있다. 순환 유로(12)에는, 펌프(14)와 가열기(16)와 팽창기(18)와 응축기(20)가 마련되어 있다. 펌프(14)의 작동에 의해, 작동 매체는, 순환 유로(12)를 펌프(14), 가열기(16), 팽창기(18) 및 응축기(20)의 순서대로 흐른다.
펌프(14)는 순환 유로(12) 내로 작동 매체가 순환되도록 당해 작동 매체를 가압한다. 작동 매체로서는, 예를 들어 R245fa 등의 물보다도 저비점의 유기 유체를 사용할 수 있다. 펌프(14)로서는, 임펠러를 로터로서 구비하는 원심 펌프나, 로터가 한 쌍의 기어를 포함하는 기어 펌프 등이 사용된다.
가열기(16)는 배관을 포함하는 배기 가스로(3)와 순환 유로(12)에 접속되어 있고, 가열기(16)에서는, 펌프(14)로부터 송출된 작동 매체와 배기 가스로(3)를 흐르는 배기 가스 사이에서 직접적으로 열 교환이 행하여진다. 즉, 가열기(16)는 하나의 열 교환기에 의해 구성되어 있어서, 이 가열기(16)에 있어서, 배기 가스의 열에 의해 작동 매체가 가열된다. 이에 의해, 작동 매체가 증발된다. 가열기(16)는 셸 앤드 튜브 타입의 열 교환기에 의해 구성되어 있다. 그리고, 가열기(16)의 셸(16a) 내의 공간이 배기 가스로(3)로 연통되고, 셸(16a) 내에 마련된 전열관(16b)이 순환 유로(12)로 연통되어 있다.
도 1은, 가열기(16)의 구성을 편의적으로 나타내는 것에 지나지 않는다. 도면에서는 배기 가스의 유입구가 셸(16a)의 하측에 위치하고, 배기 가스의 유출구가 셸(16a)의 상측에 위치하고 있지만, 실제는, 가열기(16)는 배기 가스의 유입구가 셸(16a)의 상부에 위치하고, 배기 가스의 유출구가 셸(16a)의 하부에 위치하도록 배기 가스로(3)에 접속되어 있다. 따라서, 가열기(16) 내에서는, 작동 매체가 아래로부터 위로 향하여 흐르는 한편, 배기 가스가 위로부터 아래로 향하여 흐른다. 가열기(16) 내에서는 작동 매체 및 배기 가스가 대향류로 되기 때문에, 열 교환 효율을 높은 상태로 유지할 수 있다. 배기 가스의 유입구는, 셸(16a)의 상면에 마련되어 있을 필요는 없고, 셸(16a)의 측면에 마련되어 있어도 된다. 또한, 배기 가스의 유출구는, 셸(16a)의 하면에 마련되어 있을 필요는 없고, 셸(16a)의 측면에 마련되어 있어도 된다.
또한, 도예에서는, 가열기(16)는 작동 매체를 증발시키는 증발기로서 구성되어 있지만, 이에 한하지는 않는다. 예를 들어 도 2에 도시되는 바와 같이, 가열기(16)는 증발기(24)의 하류측에 배치된 과열기로서 구성되어 있어도 된다. 가열기(16)가 과열기로서 구성되는 경우에는, 과열기는, 증발기(24)로 기화된 작동 매체와 배기 가스 사이에 열 교환을 행하도록 하고, 작동 매체를 과열 상태까지 가열한다. 또한, 이때의 증발기(24)는, 예를 들어 엔진(EG)의 소기, 선박 내에서 생성된 수증기, 엔진 냉각수 등에 의해 작동 매체가 가열되는 구성이여도 된다.
또한, 가열기(16)는 증발기의 상류측에 배치된 예열기로서 구성되어 있어도 된다. 이 경우, 순환 유로(12)에 있어서의 예열기의 하류측에 배치된 증발기(도시 생략)에 있어서, 작동 매체가 증발되는 구성으로 된다.
팽창기(18)는 순환 유로(12)에 있어서 가열기(16)의 하류측에 배치되어 있다. 팽창기(18)는 예를 들어 스크루 팽창기에 의해 구성되어 있다. 팽창기(18)에서는, 작동 매체의 팽창 에너지에 의해 스크루 로터가 구동된다. 또한, 팽창기(18)로서는, 스크루 팽창기에 한하지 않고, 예를 들어 원심식인 것이나 스크롤 타입인 것 등이 사용되어도 된다.
팽창기(18)에는, 동력 회수기(26)가 접속되어 있다. 동력 회수기(26)는 팽창기(18)의 로터에 결합된, 도시를 생략한 구동부를 갖고 있다. 동력 회수기(26)는 구동부가 팽창기(18)의 로터에 의해 구동됨으로써, 발전을 행하는 발전기로서 구성되어 있다. 즉, 동력 회수기(26)는 작동 매체의 팽창 에너지를 전기 에너지로 변환시킨다. 따라서, 열 에너지 회수 장치(10)는 배기 가스의 열 에너지를 전기 에너지로서 회수할 수 있다. 또한, 동력 회수기(26)는 배기 가스의 열 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 변환기에 한하는 것이 아니라, 예를 들어 압축기 등의 동력으로 변화시키는 변환기로서 구성되어 있어도 된다.
응축기(20)는 순환 유로(12)에 있어서의 팽창기(18)의 하류측에 배치되어 있다. 응축기(20)는 순환 유로(12)와 냉각 매체 유로(30)에 접속되어 있다. 냉각 매체 유로(30)에는, 냉각 매체로서의 해수가 흐른다. 응축기(20)에서는, 작동 매체와 해수 사이에서 열 교환이 행하여져, 작동 매체가 응축된다. 또한, 냉각 매체는, 응축기(20)에 있어서 작동 매체를 응축시킬 수 있는 정도의 온도라면 되고, 해수에 한하지는 않는다. 예를 들어, 냉각수가 저류된 냉각수 저류 탱크 등이 선내에 마련되어 있는 경우에는, 당해 냉각수가 냉각 매체로서 사용될 수 있어도 된다.
열 에너지 회수 장치(10)는 온도 검출기(34)와, 압력 센서(35)와, 온도 센서(36)와, 제어기(38)를 구비하고 있다. 온도 검출기(34)는 배기 가스로(3)에 있어서의 가열기(16)의 하류측으로부터의 배기 가스의 온도를 검출하도록 구성되어 있다. 온도 검출기(34)는 검출된 온도에 따른 신호를 출력한다. 압력 센서(35) 및 온도 센서(36)는 순환 유로(12)에 있어서의 가열기(16)와 팽창기(18) 사이에 배치되어 있다. 압력 센서(35)는 가열기(16)로부터 유출되어 팽창기(18)를 향하는 작동 매체의 압력을 검출하고, 검출된 압력에 따른 신호를 출력한다. 온도 센서(36)는 가열기(16)로부터 유출되어 팽창기(18)를 향하는 작동 매체의 온도를 검출하고, 검출된 온도에 따른 신호를 출력한다.
온도 검출기(34), 압력 센서(35) 및 온도 센서(36)로부터 출력된 신호는, 제어기(38)에 입력된다. 제어기(38)는 컴퓨터 프로그램 등이 저장된, 도시를 생략한 기억부와, 기억부에 저장된 컴퓨터 프로그램을 실행하는 도시 생략의 연산부를 구비하고 있고, 당해 컴퓨터 프로그램을 실행함으로써, 소정의 기능을 발휘한다. 이 기능에는, 운전 제어부(41)와, 입열량 제어부(42)가 포함된다.
운전 제어부(41)는 팽창기(18)에 도입되는 작동 매체의 과열도가 소정 범위에 들도록, 펌프(14)의 회전수를 조정하는 제어(과열도 제어)를 행한다. 구체적으로, 운전 제어부(41)는 압력 센서(35)의 검출 압력에 상당하는 포화 온도를, 기억부에 기억된 맵을 사용하여 판독하고, 온도 센서(36)의 검출 온도와, 판독된 포화 온도의 온도 차로부터 과열도를 도출한다. 그리고, 운전 제어부(41)는 도출된 과열도가 설정 범위의 하한값을 하회하고 있을 때에는, 펌프(14)의 회전수를 낮추는 제어를 행하고, 도출된 과열도가 설정 범위의 상한값을 상회하고 있을 때에는, 펌프(14)의 회전수를 높이는 제어를 행한다.
입열량 제어부(42)는 온도 검출기(34)에 의한 검출 온도가, 미리 설정된 온도 이상으로 유지되도록, 가열기(16)에 있어서의 배기 가스로부터 작동 매체로의 전열량을 조정하기 위한 제어를 행한다. 구체적으로는, 도 3에 도시되는 바와 같이, 입열량 제어부(42)는 과열도 제어를 하고 있을 때(스텝 ST1)에도, 온도 검출기(34)로부터 출력된 신호를 수신하고 있고, 검출 온도 TE를 판독하고 있다(스텝 ST2). 그리고, 입열량 제어부(42)는 검출 온도 TE가 미리 설정된 역치 TS 이상인지 여부를 판정하고(스텝 ST3), 검출 온도 TE가 역치 TS 이상이면, 리턴하고, 그대로 과열도 제어를 계속한다. 한편, 검출 온도 TE가 역치 TS 미만인 경우에는, 입열량 제어부(42)는 과열도 제어에 우선하여, 펌프(14)의 회전수를 낮추는 제어를 행한다(스텝 ST4). 이에 의해, 가열기(16)에 있어서, 배기 가스로부터 작동 매체로 방출되는 열량을 저감시킬 수 있기 때문에, 가열기(16)의 하류측에 있어서의 배기 가스의 온도가 너무 낮은 상태를 해소할 수 있다. 검출 온도 TE가 역치 TS 이상으로 되면, 과열도 제어로 복귀한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 가열기(16)에 있어서 작동 매체가 배기 가스로부터 수취한 열을, 동력 회수기(26)에 있어서 전기 에너지로서 회수한다. 그리고, 입열량 제어부(42)는 온도 검출기(34)에 의한 검출 온도가, 미리 설정된 온도 이상으로 유지되도록, 가열기(16)에 있어서의 배기 가스로부터 작동 매체로의 전열량을 조정하기 위한 제어를 행한다. 이 때문에, 배기 가스로(3)에 있어서의 가열기(16)의 하류측에서의 배기 가스의 온도가 소정 온도 이상으로 유지된다. 따라서, 엔진 연료로서 C 중유가 사용되고 있는 경우라고 해도, 작동 매체에 의해 열이 회수된 후 배기 가스로부터 부식 성분이 결로하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 배기 가스로(3) 등의 부식을 방지할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 입열량 제어부(42)가 펌프(14)의 회전수를 조정함으로써, 가열기(16)를 통과시키는 작동 매체량이 조정된다. 이에 의해, 가열기(16)에 있어서의 배기 가스와 작동 매체의 열 교환량이 조정된다. 따라서, 제어기(38)가 원래 갖는 펌프 회전 제어를 이용하여 배기 가스의 결로를 방지할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 제어기(38)의 운전 제어부(41)가 과열도가 소정 범위에 들도록 제어를 행하는 구성으로 되어 있지만, 이에 한하는 것은 아니다.
(제2 실시 형태)
도 4는 본 발명의 제2 실시 형태를 나타낸다. 또한, 여기서는 제1 실시 형태와 동일한 구성 요소에는 동일한 부호를 부여하고, 그 상세한 설명을 생략한다.
제1 실시 형태에서는, 입열량 제어부(42)가 온도 검출기(34)의 검출 온도 TE가 역치 TS 이상으로 되도록, 펌프(14)의 회전수를 조정하는 제어를 행하도록 구성되어 있다. 이에 비해, 제2 실시 형태에서는, 입열량 제어부(42)는 검출 온도 TE가, 배기 가스에 포함되는 황 산화물(SOX)의 함유 비율로부터 추정되는 산노점 이상으로 유지되도록, 펌프(14)의 회전수를 조정하는 제어를 행하도록 구성되어 있다.
구체적으로는, 배기 가스로(3)에 있어서의 가열기(16)의 하류측의 부위에는, 배기 가스 중 황 산화물의 함유 비율(중량％)을 측정하는 SOX계(51)가 마련되어 있다. SOX계(51)는 측정된 황 산화물의 함유 비율에 따른 신호를 출력한다.
제어기(38)의 기능에는, 산노점 도출부(43)가 포함되어 있다. 산노점 도출부(43)는 SOX계(51)에 의한 황 산화물의 측정값에 기초하여, 배기 가스의 산노점을 도출한다. 즉, 제어기(38)의 기억부에는, 도 5에 도시되는 바와 같은, 황 산화물의 중량％와 산노점을 관련짓는 관계식 또는 맵이 기억되어 있어서, 산노점 도출부(43)는 이 관계식 또는 맵을 사용하여, SOX계(51)에 의한 측정값으부터 배기 가스에 포함되는 황 산화물의 산노점을 도출한다. 관계식 또는 맵은, 황 산화물의 함유 비율이 증대하면, 그에 수반되어 산노점이 높아지는 것을 나타내고 있다.
입열량 제어부(42)는 검출 온도 TE가 산노점 이상으로 유지되기 위한 제어를 행한다. 구체적으로는, 도 6에 도시되는 바와 같이, 입열량 제어부(42)는 과열도 제어를 하고 있을 때(스텝 ST1)에도, 온도 검출기(34) 및 SOX계(51)로부터 출력된 신호를 수신하고 있어, 검출 온도 TE 및 SOX계(51)의 측정값 MV를 판독하고 있다(스텝 ST12, ST13). 그리고, 산노점 도출부(43)는 황 산화물의 중량％와 산노점을 관련짓는 관계식 또는 맵을 사용하여, 판독한 측정값 MV로부터, 배기 가스에 함유되는 황 산화물의 산노점 DP를 추정한다(스텝 ST14).
입열량 제어부(42)는 검출 온도 TE가, 산노점 도출부(43)에 의해 도출된 산노점 DP 이상인지 여부를 판정하고(스텝 ST15), 검출 온도 TE가 산노점 DP 이상이면, 리턴하고, 그대로 과열도 제어를 계속한다. 한편, 검출 온도 TE가 산노점 DP 미만인 경우에는, 입열량 제어부(42)는 과열도 제어에 우선하여, 펌프(14)의 회전수를 낮추는 제어를 행한다(스텝 ST16). 이에 의해, 가열기(16)에 있어서, 배기 가스로부터 작동 매체로 방출되는 열량을 저감시킬 수 있기 때문에, 가열기(16)의 하류측에 있어서의 배기 가스의 온도가 너무 낮은 상태를 해소할 수 있다. 검출 온도 TE가 산노점 DP 이상으로 되면, 과열도 제어로 복귀한다.
제2 실시 형태에서는, 입열량 제어부(42)는 산노점 도출부(43)에 의해 도출된 산노점 DP를 사용하여, 가열기(16)에 있어서의 배기 가스로부터 작동 매체로의 전열량을 조정하는 제어를 행한다. 이에 의해, 배기 가스로(3)에 있어서의 가열기(16)의 하류측에서의 배기 가스의 온도가, 도출된 산노점 DP 이상으로 유지된다. 따라서, 단순히 온도 검출기(34)에 의한 배기 가스의 온도 검출 결과에 기초하여 가열기(16)에서의 열 교환량을 제어하는 경우에 비해, 배기 가스로부터의 부식 성분의 결로의 억제를 위한 제어의 정밀도를 향상시킬 수 있다. 이 결과, 가열기(16)에 있어서의 배기 가스로부터 작동 매체로의 방열량을 보다 높이는 제어(즉 방열량을 너무 낮추지 않는 제어)가 가능하게 되고, 배열 회수량을 증대시키는 것이 가능하게 된다.
또한, SOX계(51)에 의한 측정 결과로부터 배기 가스 중 산노점 DP를 추정할 수 있고, 이 추정된 산노점 DP를 바탕으로, 가열기(16)에 있어서의 배기 가스로부터 작동 매체로의 전열량을 조정하는 제어가 행하여진다. 따라서, 산노점 DP를 추정하기 위하여 요하는 비용의 증대를 억제하면서, 배기 가스로부터의 부식 성분의 결로의 억제를 위한 제어 정밀도를 향상시킬 수 있다.
또한, 제2 실시 형태에서는, 제어기(38)의 기능으로서 산노점 도출부(43)가 포함되는 형태에 대하여 설명했지만, 이에 한하는 것은 아니다. 예를 들어, 정밀도는 조금 떨어질지도 모르지만, 온도 검출기(34)의 검출 온도 TE를 SOX계(51)에 의해 측정된 황 산화물의 함유 비율에 따른 값으로 보정하고, 입열량 제어부(42)는 검출 온도 TE가, 이 보정된 온도 이상으로 되도록 펌프(14)의 회전수를 조정해도 된다.
이 양태에서는, 입열량 제어부(42)는 온도 검출기(34)에 의한 검출 온도 TE 및 SOX계(51)에 의한 측정값 MV에 기초하여, 가열기(16)에 있어서의 배기 가스로부터 작동 매체로의 전열량을 조정하는 제어를 행한다. 이에 의해, 배기 가스로(3)에 있어서의 가열기(16)의 하류측에서의 배기 가스의 온도가 배기 가스의 산노점 이상으로 유지된다. 따라서, 단순히 온도 검출기(34)에 의한 배기 가스의 온도 검출 결과에 기초하여 가열기(16)에서의 열 교환량을 제어하는 경우에 비해, 배기 가스로부터의 부식 성분의 결로의 억제를 위한 제어 정밀도를 향상시킬 수 있다. 이 결과, 가열기(16)에 있어서의 배기 가스로부터 작동 매체로의 방열량을 보다 높이는 제어가 가능하게 되고, 배열 회수량을 증대시키는 것이 가능하게 된다.
또한, 기타의 구성, 작용 및 효과는 그 설명을 생략하지만 상기 제1 실시 형태와 마찬가지이다.
(제3 실시 형태)
도 7은 본 발명의 제3 실시 형태를 나타낸다. 또한, 여기서는 제1 실시 형태와 동일한 구성 요소에는 동일한 부호를 부여하고, 그 상세한 설명을 생략한다.
제1 실시 형태에서는, 입열량 제어부(42)는 펌프(14)의 회전수를 조정하는 제어를 행한다. 이에 비해, 제3 실시 형태의 입열량 제어부(42)는 펌프(14)의 회전수를 조정하지 않고 가열기(16)에 유입되는 작동 매체의 유량을 저감시키기 위한 제어를 행한다. 이 때문에, 펌프(14)는 회전수를 조정 가능한 구성이 아니어도 된다.
제3 실시 형태에서는, 순환 유로(12)에 접속된 복귀로(53)를 사용하여, 펌프(14)로부터 토출된 작동 매체의 일부를 펌프(14)의 상류측으로 되돌리도록 한다. 구체적으로는, 순환 유로(12)에는, 펌프(14)를 우회하도록 복귀로(53)가 접속되어 있다. 복귀로(53)의 일단부는, 순환 유로(12)에 있어서의 펌프(14)의 하류측에 접속되고, 복귀로(53)의 타단부는, 순환 유로(12)에 있어서의 펌프(14)의 상류측에 접속되어 있다.
복귀로(53)에는, 개방도 조정 가능한 유량 조정 밸브(54)가 마련되어 있다. 입열량 제어부(42)는 온도 검출기(34)에 의한 검출 온도 TE가 역치 TS 이상으로 유지되도록, 유량 조정 밸브(54)의 개방도 조정을 행한다. 따라서, 도 3에 있어서의 스텝 ST4가, 펌프(14)의 회전수를 낮추는 제어 대신에, 유량 조정 밸브(54)의 개방도를 크게 하는 제어로 된다. 그 이외는, 제1 실시 형태와 같다.
(제4 실시 형태)
도 8은 본 발명의 제4 실시 형태를 나타낸다. 또한, 여기서는 제2 실시 형태와 동일 구성 요소에는 동일한 부호를 부여하고, 그 상세한 설명을 생략한다.
제2 실시 형태에서는, 입열량 제어부(42)는 펌프(14)의 회전수를 조정하는 제어를 행한다. 이에 비해, 제4 실시 형태의 입열량 제어부(42)는 펌프(14)의 회전수를 조정하지 않고 가열기(16)에 유입되는 작동 매체의 유량을 저감시키기 위한 제어를 행한다. 이 때문에, 펌프(14)는 회전수를 조정 가능한 구성이 아니어도 된다.
제4 실시 형태에서는, 순환 유로(12)에 접속된 복귀로(53)를 사용하여, 펌프(14)로부터 토출된 작동 매체의 일부를 펌프(14)의 상류측으로 되돌리도록 한다. 구체적으로는, 순환 유로(12)에는, 펌프(14)를 우회하도록 복귀로(53)가 접속되어 있다. 복귀로(53)의 일단부는, 순환 유로(12)에 있어서의 펌프(14)의 하류측에 접속되고, 복귀로(53)의 타단부는, 순환 유로(12)에 있어서의 펌프(14)의 상류측에 접속되어 있다.
복귀로(53)에는, 개방도 조정 가능한 유량 조정 밸브(54)가 마련되어 있다. 입열량 제어부(42)는 온도 검출기(34)에 의한 검출 온도 TE가 산노점 DP 이상으로 유지되도록, 유량 조정 밸브(54)의 개방도 조정을 행한다. 따라서, 도 6에 있어서의 스텝(15)이 펌프(14)의 회전수를 낮추는 제어 대신에, 유량 조정 밸브(54)의 개방도를 크게 하는 제어로 된다. 그 이외는, 제2 실시 형태와 동일하다.
(제5 실시 형태)
도 9는 본 발명의 제5 실시 형태를 나타낸다. 또한, 여기서는 제1 실시 형태와 동일한 구성 요소에는 동일한 부호를 부여하고, 그 상세한 설명을 생략한다.
제1 실시 형태에서는, 입열량 제어부(42)가 펌프(14)의 회전수를 조정하는 제어를 행하도록 구성되어 있다. 이에 비해, 제5 실시 형태에서는, 입열량 제어부(42)가 펌프(14)의 회전수를 조정하지 않고, 가열기(16)로의 작동 매체의 유입량을 저감함으로써 작동 매체로의 입열량을 제한하도록 구성되어 있다. 구체적으로, 순환 유로(12)에는, 가열기(16)를 바이패스하는 바이패스로(56)가 접속되어 있다. 바이패스로(56)의 일단부는, 순환 유로(12)에 있어서의 가열기(16)의 상류측의 부위, 즉 펌프(14)와 가열기(16) 사이의 부위에 접속되어 있다. 바이패스로(56)의 타단부는, 순환 유로(12)에 있어서의 가열기(16)의 하류측의 부위, 즉 가열기(16)와 팽창기(18) 사이에 접속되어 있다.
바이패스로(56)에는, 바이패스로(56)를 개폐하는 바이패스 밸브(57)가 마련되어 있다. 바이패스 밸브(57)는 제어기(38)로부터 출력된 신호에 의해 개폐되는 밸브에 의해 구성되어 있다. 또한. 바이패스 밸브(57)는 개방도 조정 가능한 밸브에 의해 구성되어 있어도 된다.
입열량 제어부(42)는 가열기(16)에 있어서의 배기 가스로부터 작동 매체로의 전열량이 조정되도록 바이패스 밸브(57)를 제어한다. 구체적으로는, 과열도 제어가 실행되고 있을 때에는, 바이패스 밸브(57)는 폐쇄된 상태로 되어 있다. 따라서, 펌프(14)로부터 송출된 작동 매체는, 전량 가열기(16)를 통과한다. 도 10에 도시되는 바와 같이, 입열량 제어부(42)는 과열도 제어를 하고 있을 때(스텝 ST1)에도, 온도 검출기(34)로부터 출력된 신호를 수신하고 있고, 검출 온도 TE를 판독하고 있다(스텝 ST2). 그리고, 입열량 제어부(42)는 검출 온도 TE가 미리 설정된 역치 TS 이상인지의 여부를 판정해(스텝 ST3), 검출 온도 TE가 역치 TS 이상이면, 리턴하여, 그대로 과열도 제어를 계속한다. 한편, 검출 온도 TE가 역치 TS 미만인 경우에는, 입열량 제어부(42)는 바이패스 밸브(57)를 개방하는 제어를 행한다(스텝 ST24). 이에 의해, 펌프(14)로부터 송출된 작동 매체의 일부는, 바이패스로(56)를 흐르기 때문에, 그 만큼, 가열기(16)로 유입되는 작동 매체량이 줄어든다. 이 때문에, 가열기(16)에 있어서 배기 가스로부터 작동 매체에 전달하는 열량을 저감시킬 수 있기 때문에, 배기 가스의 온도가 너무 낮은 상태를 해소할 수 있다. 검출 온도 TE가 역치 TS 이상으로 되면, 과열도 제어로 복귀한다.
또한, 본 실시 형태에서는, 입열량 제어부(42)가 온도 검출기(34)의 검출 온도 TE가 역치 TS 이상인 상태를 유지하는 제어를 행하는 경우에 대하여 설명했지만, 이에 한하지는 않는다. 예를 들어, 제4 실시 형태(도 8)와 같이, 입열량 제어부(42)가 온도 검출기(34)의 검출 온도 TE가 산노점 DP 이상인 상태를 유지하는 제어를 행하는 구성으로 해도 된다.
기타의 구성, 작용 및 효과는 그 설명을 생략하지만 상기 제1 실시 형태와 마찬가지이다.
(제6 실시 형태)
도 11은 본 발명의 제6 실시 형태를 나타낸다. 또한, 여기서는 제1 실시 형태와 동일한 구성 요소에는 동일한 부호를 부여하고, 그 상세한 설명을 생략한다.
제1 실시 형태에서는, 가열기(16)가 하나의 열 교환기에 의해 구성되어 있다. 이에 비해, 제6 실시 형태에서는, 가열기(16)가 중간 매체 가열기(61)와 작동 매체 가열기(62)를 구비한 구성으로 되어 있다. 즉, 가열기(16)는 별개로 구성된 두 열 교환기를 구비한 구성으로 되어 있다.
구체적으로, 제6 실시 형태에서는, 배기 가스로(3)와 순환 유로(12) 사이에, 중간 매체가 흐르는 매체 유로(63)가 마련되어 있다. 그리고, 중간 매체 가열기(61)는 배기 가스로(3)와 매체 유로(63)에 접속되어 있어서, 배기 가스와 중간 매체를 열 교환시키는 구성으로 되어 있다. 한편, 작동 매체 가열기(62)는 매체 유로(63)와 순환 유로(12)에 접속되어 있어서, 중간 매체와 작동 매체를 열 교환시키는 구성으로 되어 있다.
중간 매체 가열기(61)는 셸 앤드 튜브 타입의 열 교환기에 의해 구성되어 있다. 그리고, 중간 매체 가열기(61)의 셸(61a) 내의 공간이 배기 가스로(3)에 연통되고, 셸(61a) 내에 마련된 전열관(61b)이 매체 유로(63)에 연통되어 있다.
작동 매체 가열기(62)는 중간 매체가 흐르는 1차측 유로(62a)와, 작동 매체가 흐르는 2차측 유로(62b)를 구비하고 있다. 작동 매체 가열기(62)는 셸 앤드 튜브 타입의 열 교환기, 플레이트 열 교환기 등, 어떤 타입의 열 교환기여도 된다.
매체 유로(63)에는, 중간 매체를 압송하는 중간 펌프(64)와, 중간 매체의 유량 또는 감압량을 조정하는 조정 밸브(65)가 마련되어 있다. 조정 밸브(65)의 개방도가 조정됨으로써, 매체 유로(63)를 흐르는 중간 매체의 유량이 조정되어, 이에 의해, 중간 매체 가열기(61)에 있어서의 배기 가스와 중간 매체 사이의 열 교환량이 조정된다. 따라서, 순환 유로(12)의 펌프(14)의 회전수를 조정하지 않아도, 배기 가스로부터 작동 매체로의 전열량을 조정할 수 있다.
입열량 제어부(42)는 가열기(16)(중간 매체 가열기(61) 및 작동 매체 가열기(62))에 있어서의 배기 가스로부터 작동 매체로의 전열량이 조정되도록 조정 밸브(65)를 제어한다. 구체적으로는, 도 12에 도시되는 바와 같이, 입열량 제어부(42)는 과열도 제어를 하고 있을 때(스텝 ST1)에도, 온도 검출기(34)로부터 출력된 신호를 수신하고 있어, 검출 온도 TE를 판독하고 있다(스텝 ST2). 그리고, 입열량 제어부(42)는, 스텝 ST3에 있어서, 검출 온도 TE가 역치 TS 미만인 경우에는, 조정 밸브(65)의 개방도가 현행의 개방도보다도 개방도가 소정 개방도만큼 작아지도록, 조정 밸브(65)를 제어한다(스텝 ST34). 이에 의해, 매체 유로(63)를 흐르는 중간 매체의 유량이 작아져, 중간 매체 가열기(61)에 있어서의 배기 가스와 중간 매체의 열 교환량이 작아진다. 이 결과, 배기 가스로부터 작동 매체로의 전열량이 작아진다. 이 때문에, 배기 가스의 온도가 너무 낮은 상태를 해소할 수 있다. 검출 온도 TE가 역치 TS 이상으로 되면, 과열도 제어로 복귀한다.
또한, 본 실시 형태에서는, 입열량 제어부(42)가 중간 매체의 유량을 조정함으로써, 배기 가스로부터 작동 매체로의 전열량을 조정하는 구성으로 했지만, 이에 한하지는 않는다. 입열량 제어부(42)는 순환 유로(12)에 마련된 펌프(14)를 제어함으로써, 배기 가스로부터 작동 매체로의 전열량을 조정하는 구성으로 해도 된다. 이 경우, 중간 매체로부터 작동 매체로의 전열량이 조정됨에 따라 배기 가스로부터 중간 매체로의 전열량도 조정되게 된다.
또한, 중간 펌프(64)의 회전수를 조정함으로써, 중간 매체 가열기(61)에 유입되는 중간 매체의 유량을 조정하는 구성에 한하지는 않는다. 예를 들어, 바이패스 유로(도시 생략)가 중간 매체 가열기(61)를 우회하도록 매체 유로(63)에 접속되어서, 중간 매체 가열기(61)로 유입되는 중간 매체의 유량을 조정하도록 해도 된다. 또한, 매체 유로(63)에, 복귀로(53)(도 7)와 마찬가지의 복귀 유로(도시 생략)를 마련하여, 중간 매체 가열기(61)로 유입되는 중간 매체의 유량을 조정하도록 해도 된다.
또한 본 실시 형태에서는, 입열량 제어부(42)가 온도 검출기(34)의 검출 온도 TE가 역치 TS 이상인 상태를 유지하는 제어를 행하는 경우에 대하여 설명했지만, 이에 한하지는 않는다. 예를 들어, 도 13에 도시되는 바와 같이 SOX계(51)가 마련되어 있어, 입열량 제어부(42)가 온도 검출기(34)의 검출 온도 TE가 산노점 DP 이상인 상태를 유지하는 제어를 행하는 구성으로 해도 된다. 즉, 입열량 제어부(42)는 검출 온도 TE가 산노점 DP 미만인 경우에, 조정 밸브(65)의 개방도가 현행의 개방도보다도 개방도가 소정 개방도만큼 작아지도록, 조정 밸브(65)를 제어한다.
기타의 구성, 작용 및 효과는 그 설명을 생략하지만 상기 실시 형태와 마찬가지이다.
10: 열 에너지 회수 장치
12: 순환 유로
14: 펌프
16: 가열기
18: 팽창기
20: 응축기
24: 증발기
26: 동력 회수기
34: 온도 검출기
38: 제어기
41: 운전 제어부
42: 입열량 제어부
43: 산노점 도출부
51: SOX계
53: 복귀로
54: 유량 조정 밸브
56: 바이패스로
57: 바이패스 밸브
61: 중간 매체 가열기
62: 작동 매체 가열기
63: 매체 유로
65: 조정 밸브

Claims (9)

  1. 배기 가스로를 흐르는 배기 가스를 열원으로 하여, 순환 유로를 흐르는 작동 매체가 가열되는 가열기와,
    상기 순환 유로에 있어서의 상기 가열기의 하류측의 작동 매체에 의해 구동되는 동력 회수기와,
    상기 배기 가스로에 있어서의 상기 가열기의 하류측에서의 배기 가스의 온도를 검출하는 온도 검출기와,
    상기 온도 검출기에 의한 검출 온도가, 설정된 온도 이상으로 유지되도록, 상기 가열기에 있어서의 상기 배기 가스로부터 상기 작동 매체로의 전열량을 조정하기 위한 제어를 행하는 입열량 제어부를 구비하고 있는, 열 에너지 회수 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배기 가스관에 있어서의 상기 가열기의 하류측에서의 배기 가스 중 황 산화물의 함유 비율을 측정하는 SOX계를 구비하고,
    상기 입열량 제어부는, 상기 온도 검출기에 의한 검출 결과 및 상기 SOX계에 의한 측정 결과에 기초하여, 상기 검출 온도가 상기 설정된 온도로서의 상기 배기 가스의 산노점 이상으로 유지되도록, 상기 전열량을 조정하기 위한 제어를 행하는, 열 에너지 회수 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 배기 가스관에 있어서의 상기 가열기의 하류측에서의 배기 가스 중 황 산화물의 함유 비율을 측정하는 SOX계와,
    상기 SOX계에 의한 측정값에 기초하여, 상기 배기 가스관에 있어서의 상기 가열기의 하류측에서의 배기 가스의 산노점을 도출하는 산노점 도출부를 구비하고,
    상기 입열량 제어부는, 상기 산노점 도출부에 의해 도출된 산노점을 상기 설정된 온도로 하고, 상기 검출 온도가 상기 온도 이상으로 유지되도록, 상기 전열량을 조정하기 위한 제어를 행하는, 열 에너지 회수 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 SOX계는, 배기 가스 중 황 산화물의 중량％를 측정하도록 구성되어 있고,
    상기 산노점 도출부는, 황 산화물의 중량％와 배기 가스와 산노점의 관계를 기억시킨 기억부를 포함하고, 상기 기억부에 기억된 관계와 상기 SOX계에 의한 측정 결과를 사용하여 배기 가스의 산노점을 도출하도록 구성되어 있는, 열 에너지 회수 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 순환 유로 내에서 작동 매체를 순환시키는 펌프를 구비하고 있고,
    상기 펌프는 회전수를 조정 가능한 구성이며,
    상기 입열량 제어부는, 상기 가열기에 있어서의 배기 가스로부터 작동 매체로의 전열량이 조정되도록, 상기 펌프의 회전수를 조정하는 제어를 행하는, 열 에너지 회수 장치.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가열기를 바이패스하는 바이패스로와,
    상기 바이패스로를 개폐하는 바이패스 밸브를 구비하고 있고,
    상기 입열량 제어부는, 상기 가열기에 있어서의 배기 가스로부터 작동 매체로의 전열량이 조정되도록, 상기 바이패스 밸브를 제어하는, 열 에너지 회수 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가열기는, 상기 배기 가스로 및 상기 순환 유로에 접속된 열 교환기에 의해 구성되어 있는, 열 에너지 회수 장치.
  8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가열기는, 상기 배기 가스로를 흐르는 배기 가스에 의해 매체 유로를 흐르는 중간 매체를 가열하는 중간 매체 가열기와, 상기 중간 매체 가열기에서 가열된 중간 매체에 의해 상기 작동 매체를 가열하는 작동 매체 가열기를 구비하고,
    상기 온도 검출기는, 상기 배기 가스로에 있어서의 상기 중간 매체 가열기의 하류측에서의 배기 가스의 온도를 검출하도록 구성되어 있는, 열 에너지 회수 장치.
  9. 배기 가스로를 흐르는 배기 가스를 열원으로 하여, 순환 유로를 흐르는 작동 매체가 가열되는 가열기와,
    상기 순환 유로에 있어서의 상기 가열기의 하류측의 작동 매체에 의해 구동되는 동력 회수기와,
    상기 배기 가스관에 있어서의 상기 가열기의 하류측에서의 배기 가스의 온도를 검출하는 온도 검출기와,
    상기 배기 가스관에 있어서의 상기 가열기의 하류측에서의 배기 가스 중 황 산화물의 함유 비율을 측정하는 SOX계를 구비하고 있는, 열 에너지 회수 장치.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015232424A (ja) 2014-06-10 2015-12-24 サムソン ヘビー インダストリーズ カンパニー，リミテッド 船舶用廃熱回収装置
JP2016160870A (ja) 2015-03-03 2016-09-05 三井造船株式会社 低温熱回収システム
JP2016160868A (ja) 2015-03-03 2016-09-05 三井造船株式会社 低温熱回収システム

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2455658B1 (de) * 2010-11-17 2016-03-02 Orcan Energy AG Verfahren und Vorrichtung zur Verdampfung organischer Arbeitsmedien
JP5871661B2 (ja) * 2012-02-29 2016-03-01 株式会社神戸製鋼所 バイナリー発電装置の制御方法
JP6223886B2 (ja) * 2014-03-28 2017-11-01 株式会社神戸製鋼所 発電装置
CN107110067B (zh) * 2015-03-05 2020-05-05 富士电机株式会社 双工质发电系统、控制装置及记录介质
JP6670123B2 (ja) * 2016-02-19 2020-03-18 株式会社神戸製鋼所 排熱回収装置及びバイナリ発電装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015232424A (ja) 2014-06-10 2015-12-24 サムソン ヘビー インダストリーズ カンパニー，リミテッド 船舶用廃熱回収装置
JP2016160870A (ja) 2015-03-03 2016-09-05 三井造船株式会社 低温熱回収システム
JP2016160868A (ja) 2015-03-03 2016-09-05 三井造船株式会社 低温熱回収システム

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