(57)【要約】【課題】加圧吸気から効率良く廃熱を回収する。【解決手段】原動機システム１は、原動機３と、過給機４と、廃熱回収装置６とを備える。過給機４は、タービン４１とコンプレッサ４２とを備える。原動機３と過給機４とは、掃気路３１および排気路３２により接続される。排気路３２は、原動機３からの排気をタービン４１へと導く主排気路３２１と、主排気路３２１から分岐してコンプレッサ４２に接続される分岐排気路３２２とを備える。原動機システム１では、分岐排気路３２２を介して過給機４による圧縮途上の吸気に分岐排気が混合されることにより掃気温度が高くなる。これにより、廃熱回収装置６により掃気から効率良く廃熱を回収し、回収動力を大きくすることができる。また、掃気に比べて圧力が低い圧縮途上の吸気に対して分岐排気を吹き込むことにより、分岐排気を加圧することなく、あるいは、僅かに加圧するのみにて吸気に混合することができる。【選択図】図１
2014001676.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原動機システムであって、
原動機と、
吸気を加圧して前記原動機に供給する過給機と、
前記過給機へと前記吸気を導く吸気路と、
前記過給機にて加圧された吸気である加圧吸気を前記原動機へと導く流路である加圧吸気路と、
前記加圧吸気流路上に設けられ、前記加圧吸気路を流れる前記加圧吸気を熱源として作動流体を加熱して気化する熱交換器と、
前記熱交換器にて気化された前記作動流体を膨張させて機械的エネルギーを回収する膨張機と、
前記膨張機にて膨張させた前記作動流体を凝縮して液化する凝縮器と、
前記凝縮器にて液化された前記作動流体を前記熱交換器へと送出するポンプと、
前記原動機からの排気を前記過給機へと導く主排気路と、
前記主排気路から分岐し、前記原動機からの前記排気の一部を分岐排気として前記過給機へと導き、前記過給機による圧縮途上の吸気に混合する分岐排気路と、
を備えることを特徴とする原動機システム。
【請求項２】
請求項１に記載の原動機システムであって、
前記分岐排気路を流れる前記分岐排気の流量を調節する排気流量調節部と、
前記熱交換器における熱負荷を取得する熱負荷取得部と、
前記熱負荷取得部からの出力に基づいて前記排気流量調節部を制御する排気流量制御部と、
をさらに備えることを特徴とする原動機システム。
【請求項３】
請求項２に記載の原動機システムであって、
前記吸気路を流れる前記吸気の流量を調節する吸気流量調節部と、
前記分岐排気路を流れる前記分岐排気の流量に基づいて前記吸気流量調節部を制御する吸気流量制御部と、
をさらに備えることを特徴とする原動機システム。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の原動機システムであって、
前記過給機が、
前記原動機から前記主排気路を介して供給された主排気により回転するタービンと、
前記タービンに機械的に接続され、前記タービンの回転を動力として前記吸気を加圧して圧縮するコンプレッサと、
を備え、
前記コンプレッサが、
前記タービンの回転を動力として回転する羽根車と、
前記羽根車を内部に収容するとともに前記吸気路および前記加圧吸気路が接続されるケーシングと、
を備え、
前記分岐排気路が、前記羽根車の前記吸気路側の端部と前記加圧吸気路との間において前記ケーシングに接続されることを特徴とする原動機システム。
【請求項５】
請求項１ないし３のいずれかに記載の原動機システムであって、
前記過給機が、
前記原動機から前記主排気路を介して供給された主排気により回転するタービンと、
前記タービンに機械的に接続され、前記タービンの回転を動力として前記吸気を加圧して圧縮する第１コンプレッサと、
前記第１コンプレッサに機械的に接続され、前記タービンの回転を動力として前記第１コンプレッサを通過した前記吸気を加圧して圧縮する第２コンプレッサと、
を備え、
前記分岐排気路が、前記第１コンプレッサを通過した前記吸気を前記第２コンプレッサへと導く流路に接続されることを特徴とする原動機システム。
【請求項６】
請求項２ないし５のいずれかに記載の原動機システムであって、
前記熱負荷取得部が、前記原動機の回転数に基づいて前記熱負荷を取得することを特徴とする原動機システム。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載の原動機システムであって、
前記膨張機が、前記熱交換器にて気化された前記作動流体により回転するタービンであることを特徴とする原動機システム。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれかに記載の原動機システムであって、
船舶の主機システムであることを特徴とする原動機システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原動機システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ランキンサイクルを利用して原動機の廃熱からエネルギーを回収する技術が知られている。例えば、特許文献１では、内燃機関の排熱を、水よりも沸点が高い熱媒により回収し、当該熱媒と有機流体とを熱交換させて有機流体を蒸発させ、蒸発した有機流体によりタービンを駆動して発電を行う排熱回収発電装置が開示されている。
【０００３】
一方、特許文献２では、ディーゼル機関の排気ガス還流装置が開示されている。ディーゼル機関には、吸気マニホールドおよび排気マニホールドを介して、排気タービン過給機が接続される。特許文献２の装置では、ディーゼル機関よりも小容量のガス機関からの燃焼ガスの一部が、排気タービン過給機のブロワー上流の吸気管にＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）ガスとして還流される。これにより、ディーゼル機関の排気ガス中のＮＯｘが低減される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１４９３３２号公報
【特許文献２】特許第３００５７７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、過給機付き原動機を備える原動機システムでは、過給機で加圧された吸気（加圧吸気）から廃熱を回収することが考えられるが、原動機の出力が低い場合、過給機から原動機へと供給される加圧吸気の温度も低いため、加圧吸気の廃熱から回収されるエネルギーが小さくなってしまう。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、加圧吸気から効率良く廃熱を回収することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、原動機システムであって、原動機と、吸気を加圧して前記原動機に供給する過給機と、前記過給機へと前記吸気を導く吸気路と、前記過給機にて加圧された吸気である加圧吸気を前記原動機へと導く流路である加圧吸気路と、前記加圧吸気流路上に設けられ、前記加圧吸気路を流れる前記加圧吸気を熱源として作動流体を加熱して気化する熱交換器と、前記熱交換器にて気化された前記作動流体を膨張させて機械的エネルギーを回収する膨張機と、前記膨張機にて膨張させた前記作動流体を凝縮して液化する凝縮器と、前記凝縮器にて液化された前記作動流体を前記熱交換器へと送出するポンプと、前記原動機からの排気を前記過給機へと導く主排気路と、前記主排気路から分岐し、前記原動機からの前記排気の一部を分岐排気として前記過給機へと導き、前記過給機による圧縮途上の吸気に混合する分岐排気路とを備える。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の原動機システムであって、前記分岐排気路を流れる前記分岐排気の流量を調節する排気流量調節部と、前記熱交換器における熱負荷を取得する熱負荷取得部と、前記熱負荷取得部からの出力に基づいて前記排気流量調節部を制御する排気流量制御部とをさらに備える。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の原動機システムであって、前記吸気路を流れる前記吸気の流量を調節する吸気流量調節部と、前記分岐排気路を流れる前記分岐排気の流量に基づいて前記吸気流量調節部を制御する吸気流量制御部とをさらに備える。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の原動機システムであって、前記過給機が、前記原動機から前記主排気路を介して供給された主排気により回転するタービンと、前記タービンに機械的に接続され、前記タービンの回転を動力として前記吸気を加圧して圧縮するコンプレッサとを備え、前記コンプレッサが、前記タービンの回転を動力として回転する羽根車と、前記羽根車を内部に収容するとともに前記吸気路および前記加圧吸気路が接続されるケーシングとを備え、前記分岐排気路が、前記羽根車の前記吸気路側の端部と前記加圧吸気路との間において前記ケーシングに接続される。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の原動機システムであって、前記過給機が、前記原動機から前記主排気路を介して供給された主排気により回転するタービンと、前記タービンに機械的に接続され、前記タービンの回転を動力として前記吸気を加圧して圧縮する第１コンプレッサと、前記第１コンプレッサに機械的に接続され、前記タービンの回転を動力として前記第１コンプレッサを通過した前記吸気を加圧して圧縮する第２コンプレッサとを備え、前記分岐排気路が、前記第１コンプレッサを通過した前記吸気を前記第２コンプレッサへと導く流路に接続される。
【００１２】
請求項６に記載の発明は、請求項２ないし５のいずれかに記載の原動機システムであって、前記熱負荷取得部が、前記原動機の回転数に基づいて前記熱負荷を取得する。
【００１３】
請求項７に記載の発明は、請求項１ないし６のいずれかに記載の原動機システムであって、前記膨張機が、前記熱交換器にて気化された前記作動流体により回転するタービンである。
【００１４】
請求項８に記載の発明は、請求項１ないし７のいずれかに記載の原動機システムであって、船舶の主機システムである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明では、加圧吸気から効率良く廃熱を回収することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１の実施の形態に係る原動機システムの構成を示す図である。
【図２】コンプレッサの断面図である。
【図３】廃熱回収装置における回収動力と掃気温度との関係を示す図である。
【図４】比較例の原動機システムにおける原動機負荷と掃気温度との関係を示す図である。
【図５】原動機負荷と回収動力との関係を示す図である。
【図６】第２の実施の形態に係る原動機システムの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る原動機システム１の構成を示す図である。原動機システム１は、船舶の主機システムとして利用される。原動機システム１は、過給機付き原動機２と、過給機付き原動機２の廃熱を回収する廃熱回収装置６とを備える。
【００１８】
過給機付き原動機２は、２ストロークエンジンである舶用原動機３（以下、単に「原動機３」という。）と、ターボチャージャである過給機４とを備える。過給機４は、タービン４１と、タービン４１に機械的に接続されるコンプレッサ４２とを備える。原動機３と過給機４とは、掃気路３１および排気路３２により接続される。排気路３２は、原動機３からの排気をタービン４１へと導く主排気路３２１と、主排気路３２１から分岐してコンプレッサ４２に接続される分岐排気路３２２とを備える。
【００１９】
タービン４１は、原動機３から主排気路３２１を介して供給された排気（以下、「主排気」という。）により回転する。タービン４１の回転に利用された主排気は、原動機システム１の外部に排出される。コンプレッサ４２は、タービン４１にて発生する回転力を利用して（すなわち、タービン４１の回転を動力として）、原動機システム１の外部から吸気路４３により過給機４に導かれた吸気（空気）を加圧して圧縮する。コンプレッサ４２により加圧された吸気である加圧吸気（以下、「掃気」という。）は、掃気路３１上に設けられた熱交換器６２（いわゆる、インタークーラ）にて冷却された後、原動機３に供給される。このように、過給機４では、排気を利用して吸気を加圧し、掃気が生成される。掃気路３１は、過給機４から原動機３へと加圧吸気を導く流路である加圧吸気路である。
【００２０】
過給機付き原動機２では、分岐排気路３２２により、原動機３からの排気の少なくとも一部が、分岐排気として過給機４のコンプレッサ４２へと導かれ、コンプレッサ４２による圧縮途上の吸気に混合（添加）される。
【００２１】
図２は、コンプレッサ４２の断面図である。コンプレッサ４２は、タービン４１の回転を動力として回転する羽根車４２１と、羽根車４２１を内部に収容するケーシング４２２とを備える。羽根車４２１は、略円錐状のボス４２３と、ボス４２３の外周面に設けられる複数の翼４２４とを備える。ボス４２３は、シャフト４２５を介してタービン４１と機械的に接続される。
【００２２】
ケーシング４２２には、吸気路４３、掃気路３１および分岐排気路３２２が接続される。吸気路４３は、図２中の右側においてケーシング４２２に接続される。羽根車４２１のシャフト４２５とは反対側の端部４２６（以下、「先端部４２６」という。）は、吸気路４３に対向する。掃気路３１は、羽根車４２１のシャフト４２５側の部位（すなわち、図２中の左側の部位）の周囲においてケーシング４２２に接続される。分岐排気路３２２は、羽根車４２１の吸気路４３側の端部である先端部４２６と、掃気路３１との間においてケーシング４２２に接続される。分岐排気路３２２の先端部は複数に分岐しており、分岐排気路３２２はケーシング４２２の複数箇所に接続される。コンプレッサ４２では、吸気路４３から供給された吸気が、回転する羽根車４２１により圧縮され、掃気として掃気路３１に送出される。また、分岐排気路３２２から供給された分岐排気が、羽根車４２１により圧縮中の吸気に混合される。
【００２３】
図１に示すように、分岐排気路３２２上には調節弁３２３が設けられる。調節弁３２３は、原動機３とコンプレッサ４２との間において、分岐排気路３２２を流れる分岐排気の流量を調節する排気流量調節部である。分岐排気路３２２を流れる分岐排気の流量は、排気流量制御部７２により調節弁３２３の開度が制御されることにより制御される。分岐排気の温度は、コンプレッサ４２内の吸気の温度よりも高いため、分岐排気がコンプレッサ４２内に供給されることにより、コンプレッサ４２から掃気路３１に送出される掃気の温度が上昇する。調節弁３２３が閉じられると、分岐排気路３２２には排気は流れず、原動機３からの排気の全量が過給機４のタービン４１へと導かれる。
【００２４】
原動機システム１では、吸気路４３上にも調節弁４３１が設けられる。調節弁４３１は、吸気路４３を流れる吸気の流量を調節する吸気流量調節部である。吸気路４３を流れる吸気の流量は、吸気流量制御部７３により調節弁４３１の開度が制御されることにより制御される。
【００２５】
廃熱回収装置６は、作動流体が流れる配管６１と、熱交換器６２と、膨張機６３と、凝縮器６４と、ポンプ６５とを備える。熱交換器６２、膨張機６３、凝縮器６４およびポンプ６５は、配管６１により接続される。作動流体としては、様々な流体が用いられてよく、本実施の形態では、Ｒ２４５ｆａのような代替フロン等の有機媒体が作動流体として用いられ、廃熱回収装置６において、いわゆる有機ランキンサイクル（ＯＲＣ：Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｒａｎｋｉｎｅ  Ｃｙｃｌｅ）が行われる。
【００２６】
熱交換器６２は、上述のように、原動機３へと掃気を導く流路である掃気路３１上において、掃気路３１を流れる掃気を熱源として作動流体を加熱して気化させる。膨張機６３は、熱交換器６２により気化された作動流体を膨張させて機械的エネルギーを回収する。本実施の形態では、膨張機６３として、熱交換器６２にて気化された作動流体により回転するタービンが利用される。当該タービンの軸は発電機８に接続されており、熱交換器６２から配管６１を介して送り込まれる作動流体の飽和蒸気によりタービンが駆動されることにより、発電機８において発電が行われる。凝縮器６４は、膨張機６３にて膨張させた作動流体を凝縮して液化させる。ポンプ６５は、凝縮器６４にて液化された作動流体を加圧しつつ熱交換器６２へと送出する昇圧ポンプである。
【００２７】
熱負荷取得部７１は、熱交換器６２における熱負荷を取得する。熱負荷取得部７１による熱負荷の取得は、原動機３の回転数に基づいて行われる。具体的には、コンプレッサ４２から熱交換器６２へと掃気路３１を流れる掃気の温度および流量が、原動機３の回転数に基づいて求められ、掃気温度および掃気流量に基づいて熱負荷が取得される。
【００２８】
図３は、廃熱回収装置６における発電機８による発電量（以下、「回収動力」という。）と掃気温度との関係を示す図である。図３の横軸は掃気温度（℃）を示し、縦軸は、掃気温度が２１３℃のときの回収動力に対する各掃気温度における回収動力の割合を示す。図３に示すように、掃気温度が高くなると廃熱回収装置６による回収動力は増加し、掃気温度が低くなると回収動力は減少する。
【００２９】
図４は、原動機からの排気の一部を吸気に混合するための分岐排気路が設けられない原動機システム（以下、「比較例の原動機システム」という。）における原動機負荷と掃気温度との関係を示す図である。図４の横軸は原動機負荷（％）を示し、縦軸は、原動機負荷が８０％である場合の掃気温度に対する各原動機負荷における掃気温度の割合を示す。図４に示すように、比較例の原動機システムでは、原動機負荷が低下するに従って掃気温度が大きく低下する。換言すれば、原動機負荷が低下するに従って廃熱回収装置の熱交換器における熱負荷が大きく低下する。
【００３０】
図５は、原動機負荷と回収動力との関係を示す図である。図５の横軸は原動機負荷（％）を示し、縦軸は、原動機負荷が８０％である場合の回収動力に対する各原動機負荷における回収動力の割合を示す。比較例の原動機システムでは、原動機負荷が低下するに従って上述のように熱交換器における熱負荷が大きく低下するため、図５中において破線９１にて示すように、廃熱回収装置による回収動力も大きく減少する。
【００３１】
これに対し、本実施の形態に係る原動機システム１では、分岐排気路３２２を介して過給機４による圧縮途上の吸気に分岐排気が混合されることにより、比較例の原動機システムよりも掃気温度が高くなる。これにより、比較例の原動機システムに比べて、廃熱回収装置６により掃気から効率良く廃熱を回収し、回収動力を大きくすることができる。また、掃気に比べて圧力が低い圧縮途上の吸気に対して分岐排気を吹き込むことにより、分岐排気を加圧することなく、あるいは、僅かに加圧するのみにて吸気に混合することができる。その結果、分岐排気の加圧に係る構造を省略または小型化することができ、原動機システム１の構造を簡素化することができる。さらに、分岐排気路３２２が、コンプレッサ４２の羽根車４２１の先端部４２６と掃気路３１との間においてケーシング４２２に接続されることにより、分岐排気を圧縮途上の吸気に容易に混合することができる。
【００３２】
原動機システム１では、熱負荷取得部７１により取得された熱交換器６２における熱負荷に基づいて（すなわち、熱負荷取得部７１からの出力に基づいて）、排気流量制御部７２により調節弁３２３が制御される。これにより、熱交換器６２における熱負荷、および、廃熱回収装置６による回収動力を容易に制御することができる。
【００３３】
原動機システム１では、例えば、原動機３の出力が常用出力未満の場合（本実施の形態では、原動機負荷が８０％未満の場合）のみ、分岐排気がコンプレッサ４２に供給され、排気流量制御部７２により分岐排気の供給量が制御されることにより、掃気路３１内の掃気温度が、常用出力時における掃気温度におよそ等しくされる。これにより、図５中において実線９２にて示すように、原動機３の出力が常用出力未満の場合に、比較例の原動機システムに比べて、効率良く掃気から廃熱を回収し、回収動力を大きくすることができる。また、原動機３の出力が常用出力以上の場合にはコンプレッサ４２に対する分岐排気の供給を停止することにより、原動機３からの全ての排気をタービン４１に供給し、コンプレッサ４２において効率良く吸気を圧縮することができる。
【００３４】
なお、コンプレッサ４２に対する分岐排気の供給の有無の基準となる原動機３の出力は、必ずしも常用出力には限定されず、原動機３の出力が所定の閾値出力未満の場合に分岐排気が圧縮途上の吸気に混合され、閾値出力以上の場合にはコンプレッサ４２に対する分岐排気の供給が停止されてもよい。また、原動機３の出力の全範囲において、分岐排気がコンプレッサ４２に供給されてもよい。
【００３５】
原動機システム１では、原動機３の出力および調節弁３２３の開度に基づいて、分岐排気路３２２を流れる分岐排気の流量が求められる。そして、分岐排気路３２２を流れる分岐排気の流量に基づいて、吸気流量制御部７３により調節弁４３１が制御されることにより、吸気路４３を流れる吸気の流量が制御される。具体的には、分岐排気路３２２からコンプレッサ４２に供給される分岐排気の量に応じて、吸気路４３を流れる吸気の流量を減少させる。これにより、過給機４から原動機３に供給される掃気の圧力を、原動機負荷に応じて予め定められている最適圧力とすることができる。その結果、掃気の過剰供給による原動機３の効率低下を防止することができる。
【００３６】
原動機システム１では、上述のように、コンプレッサ４２による圧縮途上の吸気に分岐排気が混合されることにより、原動機負荷の広い範囲に亘って、掃気の廃熱を効率良く回収することができる。したがって、原動機システム１は、原動機３を低負荷にて運転する頻度が比較的高い舶用の主機システムに特に適している。
【００３７】
熱負荷取得部７１では、熱交換器６２における熱負荷を、原動機３の回転数に基づいて容易に取得することができる。また、膨張機６３が、熱交換器６２にて気化された作動流体により回転するタービンであるため、廃熱回収装置６の構造は、比較的大きい廃熱を回収する原動機システムに特に適している。
【００３８】
図６は、本発明の第２の実施の形態に係る原動機システム１ａの構成を示す図である。原動機システム１ａでは、図１に示す過給機４に代えて、過給機４とは構造が異なる過給機４ａが設けられる。その他の構成は、図１に示す原動機システム１と同様であり、以下の説明では対応する構成に同符号を付す。
【００３９】
過給機４ａは、タービン４１と、第１コンプレッサ４４と、第２コンプレッサ４５と、接続流路４６とを備える。第１コンプレッサ４４は、タービン４１に機械的に接続される。第２コンプレッサ４５は、第１コンプレッサ４４に機械的に接続されることにより、タービン４１に間接的に接続される。第１コンプレッサ４４と第２コンプレッサ４５とは接続流路４６により接続される。第１コンプレッサ４４には吸気路４３が接続され、第２コンプレッサ４５には掃気路３１が接続される。以下の説明では、第１コンプレッサ４４と第２コンプレッサ４５とをまとめて「コンプレッサ群」ともいう。
【００４０】
タービン４１は、原動機３から主排気路３２１を介して供給された主排気により回転する。第１コンプレッサ４４は、タービン４１の回転を動力として、吸気路４３から供給される吸気を加圧して圧縮する。第１コンプレッサ４４を通過した吸気は、接続流路４６により第２コンプレッサ４５へと導かれる。第２コンプレッサ４５は、第１コンプレッサ４４を介して伝達されるタービン４１の回転を動力として、第１コンプレッサ４４を通過した吸気をさらに加圧して圧縮することにより掃気を生成する。第２コンプレッサ４５により生成された掃気は、掃気路３１を介して原動機３に供給される。
【００４１】
原動機システム１ａでは、主排気路３２１から分岐する分岐排気路３２２が、過給機４ａの接続流路４６に接続される。そして、接続流路４６を流れる吸気、すなわち、コンプレッサ群による圧縮途上の吸気に、分岐排気路３２２を介して分岐排気が混合される。これにより、第１の実施の形態と同様に、比較例の原動機システムよりも掃気温度が高くなる。その結果、廃熱回収装置６により掃気から効率良く廃熱を回収し、回収動力を大きくすることができる。また、掃気に比べて圧力が低い圧縮途上の吸気に対して分岐排気を吹き込むことにより、分岐排気を加圧することなく、あるいは、僅かに加圧するのみにて吸気に混合することができる。その結果、原動機システム１の構造を簡素化することができる。さらに、分岐排気路３２２が、第１コンプレッサ４４と第２コンプレッサ４５との間の接続流路４６に接続されることにより、分岐排気を圧縮途上の吸気に容易に混合することができる。
【００４２】
原動機システム１ａでは、第１の実施の形態と同様に、熱負荷取得部７１により取得された熱交換器６２における熱負荷に基づいて（すなわち、熱負荷取得部７１からの出力に基づいて）、排気流量制御部７２により調節弁３２３が制御される。これにより、熱交換器６２における熱負荷、および、廃熱回収装置６による回収動力を容易に制御することができる。そして、掃気から効率良く廃熱を回収し、回収動力を大きくすることができる。
【００４３】
また、分岐排気路３２２を流れる分岐排気の流量に基づいて、吸気流量制御部７３により調節弁４３１が制御されることにより、吸気路４３を流れる吸気の流量が制御され、分岐排気路３２２から接続流路４６に供給される分岐排気の量に応じて、吸気路４３を流れる吸気の流量を減少させる。これにより、過給機４から原動機３に供給される掃気の圧力を、原動機負荷に応じて予め定められている最適圧力とすることができる。その結果、掃気の過剰供給による原動機３の効率低下を防止することができる。
【００４４】
原動機システム１ａでは、上述のように、コンプレッサ群による圧縮途上の吸気に分岐排気が混合されることにより、原動機負荷の広い範囲に亘って、掃気の廃熱を効率良く回収することができる。したがって、原動機システム１ａは、原動機３が低負荷にて運転される頻度が比較的高い舶用の主機システムに特に適している。
【００４５】
熱負荷取得部７１では、熱交換器６２における熱負荷を、原動機３の回転数に基づいて容易に取得することができる。また、膨張機６３が、熱交換器６２にて気化された作動流体により回転するタービンであるため、廃熱回収装置６の構造は、比較的大きい廃熱を回収する原動機システムに特に適している。
【００４６】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。
【００４７】
上記実施の形態に係る原動機システム１，１ａでは、廃熱回収装置６の膨張機６３は、タービンには限定されず、例えば、膨張弁が膨張機６３として利用されてよい。膨張機６３は、必ずしも発電機８に接続される必要はなく、膨張機６３からの出力は、原動機システム１，１ａが配置される船内の様々な用途に利用されてよい。また、廃熱回収装置６の作動流体は、有機媒体には限定されない。
【００４８】
第１の実施の形態に係る原動機システム１では、掃気路３１上に掃気の温度および流量を測定するセンサが設けられ、当該センサからの出力に基づいて熱交換器６２の熱負荷が取得されてもよい。また、必ずしも熱交換器６２の熱負荷が取得される必要はなく、排気流量制御部７２により原動機３の回転数に基づいて調節弁３２３が制御されることにより、コンプレッサ４２に供給される分岐排気の流量が制御されてもよい。
【００４９】
第２の実施の形態に係る原動機システム１ａにおいても同様に、熱負荷取得部７１により熱交換器６２の熱負荷が取得されることなく、排気流量制御部７２により原動機３の回転数に基づいて調節弁３２３が制御されることにより、接続流路４６に供給される分岐排気の流量が制御されてもよい。原動機システム１，１ａでは、分岐排気路３２２を流れる分岐排気の流量は、原動機３の回転数に拘わらず一定であってもよい。また、原動機システム１，１ａでは、分岐排気が圧縮途上の吸気に供給されることにより、掃気温度が比較例の原動機システムよりも高くなるのであれば、掃気温度は必ずしも常用出力時の掃気温度におよそ等しくされる必要はない。
【００５０】
原動機システム１，１ａでは、掃気路３１の熱交換器６２と原動機３との間に、海水等により掃気を冷却する冷却装置が設けられてもよい。これにより、掃気をさらに冷却して原動機３の効率を向上することができる。また、メンテナンス等により廃熱回収装置６が停止される場合であっても、掃気を冷却することができる。
【００５１】
原動機３は、必ずしも２ストロークエンジンである必要はなく、４ストロークエンジンが原動機３として利用されてもよい。この場合も、上記実施の形態と同様に、過給機４，４ａにより加圧された吸気である給気から、廃熱回収装置６により効率良く廃熱を回収し、回収動力を大きくすることができる。原動機システム１，１ａは、船舶の主機システム以外の用途に使用されてよく、過給機付き原動機２は、舶用原動機には限定されない。
【００５２】
上記実施形態および各変形例における構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わされてよい。
【符号の説明】
【００５３】
１，１ａ    原動機システム
３    原動機
４，４ａ    過給機
３１    掃気路
４１    タービン
４２    コンプレッサ
４３    吸気路
４４    第１コンプレッサ
４５    第２コンプレッサ
４６    接続流路
６２    熱交換器
６３    膨張機
６４    凝縮器
６５    ポンプ
７１    熱負荷取得部
７２    排気流量制御部
７３    吸気流量制御部
３２１    主排気路
３２２    分岐排気路
３２３    調節弁
４２１    羽根車
４２２    ケーシング
４２６    先端部
４３１    調節弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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