(57)【要約】【課題】掃気の熱を効率的に利用して蒸気を生成するとともに、原動機の廃熱を余すことなく蒸気に変換することの可能な蒸気生成システムを提供する。【解決手段】原動機３の掃気路１に配置された圧縮空気熱交換機１１と、圧縮空気熱交換機１１で加熱された第１媒体から蒸気を生成する気水分離機１２と、圧縮空気熱交換機１１と気水分離機１２との間で第１媒体を循環させる第１循環路１３と、第１循環路１３に配置された第１ポンプ１４とを有する掃気側蒸気生成部１０と、原動機３の排気路２に配置された排気熱交換機２１と、排気熱交換機２１で加熱された第２媒体から蒸気を生成するボイラ２２と、排気熱交換機２１とボイラ２２との間で第２媒体を循環させる第２循環路２３と、第２循環路２３に配置された第２ポンプ２４とを有する排気側蒸気生成部２０とを備え、掃気側蒸気生成部１０で低圧蒸気を生成し、排気側蒸気生成部２０で高圧蒸気を生成する。【選択図】図１
2018054246.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原動機の掃気路に配置された圧縮空気熱交換機と、前記圧縮空気熱交換機で加熱された媒体から蒸気を取り出す気水分離機と、前記圧縮空気熱交換機と前記気水分離機との間で前記媒体を循環させる循環路と、前記循環路に配置されたポンプとを有する掃気側蒸気生成部とを備えたことを特徴とする蒸気生成システム。
【請求項２】
原動機の掃気路に配置された圧縮空気熱交換機と、前記圧縮空気熱交換機で加熱された第１媒体から蒸気を取り出す気水分離機と、前記圧縮空気熱交換機と前記気水分離機との間で前記第１媒体を循環させる第１循環路と、前記第１循環路に配置された第１ポンプとを有する掃気側蒸気生成部と、
原動機の排気路に配置された排気熱交換機と、前記排気熱交換機で加熱された第２媒体から蒸気を取り出すボイラと、前記排気熱交換機と前記ボイラとの間で前記第２媒体を循環させる第２循環路と、前記第２循環路に配置された第２ポンプとを有する排気側蒸気生成部とを備え、
前記掃気側蒸気生成部で低圧蒸気を生成し、前記排気側蒸気生成部で高圧蒸気を生成することを特徴とする蒸気生成システム。
【請求項３】
前記排気側蒸気生成部で生成した高圧蒸気を減圧して前記掃気側蒸気生成部に供給することを特徴とする請求項２に記載の蒸気生成システム。
【請求項４】
前記原動機が船舶の主機関又は発電機であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちいずれか１つに記載の蒸気生成システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸気生成システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、船舶の常用航海中の船内蒸気を生成する方法として、主機関や発電機関の排ガスの熱を利用した排ガスエコノマイザーや、主機関の圧縮空気である掃気の熱を利用しボイラへの給水を加熱する給水加熱器が知られている。主機関の排ガスは比較的高温（例えば２００〜２５０℃）であり、排ガスエコノマイザーによって高温高圧の蒸気が生成できるのに対して、掃気の熱は比較的低温（例えば１７０℃）であり、掃気の熱だけで高温高圧の蒸気を生成することはできず、ボイラへの給水を加熱する用途に留まっている。
【０００３】
一方、特許文献１には、原動機の廃熱を利用したボイラシステムに関する発明が記載されており、排気を熱源としてボイラ水を加熱するボイラ部に対して、掃気を熱源としてボイラ水を加熱する循環路を追加して、効率良くボイラ水を加熱して蒸気を生成するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１７７７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、主機関の継続的な熱効率の向上により排ガスの温度が低くなると、排ガスエコノマイザーにより十分なエネルギーを回収することができず、また発電機の排ガスエコノマイザーを併用しても常用航海中の船内蒸気の確保ができなくなるという問題があった。また、掃気の熱を利用しボイラへの給水を加熱する給水加熱器では、ボイラへの給水温度を上げる（例えば６０℃→１１０℃）ことにより生成する蒸気量を増加することはできるが、生成量が十分ではなかった。
【０００６】
一方、特許文献１に記載された発明のボイラシステムの場合、掃気の熱はボイラ部のボイラ水を加熱する補助的な役割として用いられるものであり、掃気の熱のみで蒸気を生成するものではない。また、掃気の熱が不十分な場合には、別途ＯＲＣ熱交換器（蓄熱機）で熱を回収するようになっている。従って、掃気の熱の利用が必ずしも効率的とはいえない。
【０００７】
本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、掃気の熱を効率的に利用して蒸気を生成するとともに、原動機の廃熱を余すことなく蒸気に変換することの可能な蒸気生成システムを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明の蒸気生成システムは、原動機の掃気路に配置された圧縮空気熱交換機と、前記圧縮空気熱交換機で加熱された媒体から蒸気を生成する気水分離機と、前記圧縮空気熱交換機と前記気水分離機との間で前記媒体を循環させる循環路と、前記循環路に配置されたポンプとを有する掃気側蒸気生成部とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
また本発明の蒸気生成システムは、原動機の掃気路に配置された圧縮空気熱交換機と、前記圧縮空気熱交換機で加熱された第１媒体から蒸気を生成する気水分離機と、前記圧縮空気熱交換機と前記気水分離機との間で前記第１媒体を循環させる第１循環路と、前記第１循環路に配置された第１ポンプとを有する掃気側蒸気生成部と、原動機の排気路に配置された排気熱交換機と、前記排気熱交換機で加熱された第２媒体から蒸気を生成するボイラと、前記排気熱交換機と前記ボイラとの間で前記第２媒体を循環させる第２循環路と、前記第２循環路に配置された第２ポンプとを有する排気側蒸気生成部とを備え、前記掃気側蒸気生成部で低圧蒸気を生成し、前記排気側蒸気生成部で高圧蒸気を生成することを特徴とする。
【００１０】
また好ましくは、前記排気側蒸気生成部で生成した高圧蒸気を減圧して前記掃気側蒸気生成部に供給することを特徴とする。
【００１１】
また好ましくは、前記原動機が船舶の主機関又は発電機であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の蒸気生成システムは、原動機の掃気路に配置された圧縮空気熱交換機と、圧縮空気熱交換機で加熱された媒体から蒸気を取り出す気水分離機と、圧縮空気熱交換機と気水分離機との間で媒体を循環させる循環路と、循環路に配置されたポンプとを有する掃気側蒸気生成部とを備えている。従って、循環路の媒体をポンプで循環させながら圧縮空気熱交換機により加熱し、気水分離機で加熱した媒体から蒸気を取り出すことができ、掃気の熱を効率的に利用して蒸気を生成することができる。
【００１３】
また、本発明の蒸気生成システムは、原動機の掃気路に配置された圧縮空気熱交換機と、圧縮空気熱交換機で加熱された第１媒体から蒸気を取り出す気水分離機と、圧縮空気熱交換機と気水分離機との間で第１媒体を循環させる第１循環路と、第１循環路に配置された第１ポンプとを有する掃気側蒸気生成部と、原動機の排気路に配置された排気熱交換機と、排気熱交換機で加熱された第２媒体から蒸気を取り出すボイラと、排気熱交換機とボイラとの間で第２媒体を循環させる第２循環路と、第２循環路に配置された第２ポンプとを有する排気側蒸気生成部とを備えている。従って、第１循環路の第１媒体を第１ポンプで循環させながら圧縮空気熱交換機により加熱し、気水分離機で加熱した第１媒体から蒸気を取り出すことができ、掃気の熱を効率的に利用して蒸気を生成することができる。また、第２循環路の第２媒体を第２ポンプで循環させながら排気熱交換機により加熱し、ボイラで加熱した第２媒体から蒸気を取り出すことができる。排気熱の方が圧縮空気熱よりも高温であるため、掃気側蒸気生成部で低圧蒸気を生成し、排気側蒸気生成部で高圧蒸気を生成することで、原動機の廃熱を余すことなく蒸気に変換することができる。
【００１４】
また、排気側蒸気生成部で生成した高圧蒸気を減圧して掃気側蒸気生成部に供給する場合には、掃気側蒸気生成部で生成する低圧蒸気が不足しても対応することができる。
【００１５】
また、原動機が船舶の主機関又は発電機である場合には、船内蒸気を効率的に生成することができ、熱効率の良い原動機を使用する場合であっても、ボイラを追い炊きする必要がなく、追加燃料が削減される。
【００１６】
以上、本発明によれば、掃気の熱を効率的に利用して蒸気を生成するとともに、原動機の廃熱を余すことなく蒸気に変換することの可能な蒸気生成システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係る蒸気生成システムの構成図である。
【図２】他の実施形態に係る蒸気生成システムの構成図である。
【図３】他の実施形態に係る蒸気生成システムの構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
次に、図１を参照して、本発明の実施形態に係る蒸気生成システムについて説明する。図１は、本発明の実施形態に係る蒸気生成システム１００の構成図である。蒸気生成システム１００は、船舶の船内蒸気を生成するためのものであり、原動機３（主機関又は発電機）の廃熱を利用するものであり、掃気側蒸気生成部１０及び排気側蒸気生成部２０を備えている。そして、船内で使用する蒸気を、低圧系統（本実施形態では、０．３ＭＰａ）と、高圧系統（本実施形態では、０．５ＭＰａ）とに分けて、掃気側蒸気生成部１０で低圧蒸気を生成し、排気側蒸気生成部２０で高圧蒸気を生成するようになっている。本実施形態で使用する媒体は水である。
【００１９】
なお、低圧蒸気と高圧蒸気の数値は適宜変更することができ、相対的に低圧の蒸気と高圧の蒸気とを分けて生成するように構成することができる。
【００２０】
原動機３（主機関又は発電機）には、ターボチャージャー４から供給される圧縮空気が通る掃気路１が接続されている。また、原動機３（主機関又は発電機）からターボチャージャー４を介して排出される排気が通る排気路２が接続されている。
【００２１】
掃気側蒸気生成部１０は、圧縮空気熱交換機１１、気水分離機１２、第１循環路１３及び第１ポンプ１４を有している。圧縮空気熱交換機１１は、掃気路１に配置されている。圧縮空気熱交換機１１と気水分離機１２との間は第１循環路１３により接続されており、第１循環路１３には第１ポンプ１４が配置されている。そして、第１ポンプにより第１循環路１３を第１媒体が循環しながら、圧縮空気熱交換機１１により加熱され、気水分離機１２により加熱された第１媒体から蒸気が取り出される。掃気側蒸気生成部１０により生成される蒸気は、比較的低圧の蒸気（０．３ＭＰａ）である。
【００２２】
排気側蒸気生成部２０は、排気熱交換機２１、ボイラ２２、第２循環路２３及び第２ポンプ２４を有している。排気熱交換機２１は、排気路２に配置されている。排気熱交換機２１とボイラ２２との間は第２循環路２３により接続されており、第２循環路２３には第２ポンプ２４が配置されている。そして、第２ポンプにより第２循環路２３を第２媒体が循環しながら、排気熱交換機２１により加熱され、ボイラ２２により加熱された第２媒体から蒸気が取り出される。排気側蒸気生成部２０により生成される蒸気は、比較的高圧の蒸気（０．５ＭＰａ）である。
【００２３】
ここで、従来の船内蒸気として求められていたのは、比較的高圧の蒸気（０．５ＭＰａ）であり、掃気の熱は比較的低温であるため単独で高圧の蒸気を生成することは難しく、補助的な役割でしかなかった。これに対して、本実施形態に係る蒸気生成システム１００は、比較的低圧の蒸気（０．３ＭＰａ）であっても船内での用途があり得ることから、低圧系統（０．３ＭＰａ）と高圧系統（０．５ＭＰａ）とに分けてある。そして低圧系統である掃気側蒸気生成部１０で相対的に低圧の蒸気を生成し、高圧系統である排気側蒸気生成部２０で相対的に高圧の蒸気を生成するようにしたものである。
【００２４】
本実施形態に係る蒸気生成システム１００は、原動機３の掃気路１に配置された圧縮空気熱交換機１１と、圧縮空気熱交換機１１で加熱された第１媒体から蒸気を取り出す気水分離機１２と、圧縮空気熱交換機１１と気水分離機１２との間で第１媒体を循環させる第１循環路１３と、第１循環路１３に配置された第１ポンプ１４とを有する掃気側蒸気生成部１０と、原動機３の排気路２に配置された排気熱交換機２１と、排気熱交換機２１で加熱された第２媒体から蒸気を取り出すボイラ２２と、排気熱交換機２１とボイラ２２との間で第２媒体を循環させる第２循環路２３と、第２循環路２３に配置された第２ポンプ２４とを有する排気側蒸気生成部２０とを備えている。従って、第１循環路１３の第１媒体を第１ポンプ１４で循環させながら圧縮空気熱交換機１１により加熱し、気水分離機１２で加熱した第１媒体から蒸気を取り出すことができ、掃気の熱を効率的に利用して蒸気を生成することができる。また、第２循環路２３の第２媒体を第２ポンプ２４で循環させながら排気熱交換機２１により加熱し、ボイラ２２で加熱した第２媒体から蒸気を取り出すことができる。排気熱の方が圧縮空気熱よりも高温であるため、掃気側蒸気生成部１０で低圧蒸気を生成し、排気側蒸気生成部２０で高圧蒸気を生成することで、原動機３の廃熱を余すことなく蒸気に変換することができる。
【００２５】
また、原動機３が船舶の主機関又は発電機であるので、船内蒸気を効率的に生成することができ、熱効率の良い原動機を使用する場合であっても、ボイラを追い炊きする必要がなく、追加燃料が削減される。
【００２６】
このように、本実施形態に係る蒸気生成システム１００によれば、掃気の熱を効率的に利用して蒸気を生成するとともに、原動機の廃熱を余すことなく蒸気に変換することができる。
【００２７】
以上、本発明の実施形態に係る蒸気生成システムについて説明したが、本発明は上述した実施の形態に限定されるわけではなく、その他種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態では排気側蒸気生成部２０を設けたが、図２に示す蒸気生成システム２００のように、掃気側蒸気生成部１０のみで構成して比較的低圧の蒸気を生成し、比較的高圧の蒸気は油炊きボイラ等の別の手段で生成するようにしてもよい。
【００２８】
また、図３に示す蒸気生成システム３００のように、排気側蒸気生成部２０と掃気側蒸気生成部１０とを接続する接続路３０及び接続路３０上の減圧弁３１を設けて、排気側蒸気生成部２０で生成した高圧蒸気を減圧して掃気側蒸気生成部１０に供給するようにしてもよい。これにより、掃気側蒸気生成部１０で生成する低圧蒸気が不足しても対応することができる。
【００２９】
また、本実施形態の蒸気生成システムは船舶の船内蒸気を生成するためのものであるが、原動機の廃熱を利用して蒸気を生成するものであれば船舶に限定されない。
【００３０】
また、本実施形態の蒸気生成システムでは媒体として水を使用したが、これに限定されるものではなく、例えば油を媒体とした熱媒油ボイラにも適用することができる。
【符号の説明】
【００３１】
１  掃気路
２  排気路
３  原動機
４  ターボチャージャー
１０  掃気側蒸気生成部
１１  圧縮空気交換機
１２  気水分離機
１３  第１循環路
１４  第１ポンプ
２０  排気側蒸気生成部
２１  排気熱交換機
２２  ボイラ
２３  第２循環路
２４  第２ポンプ
３０  接続路
３１  減圧弁
１００  蒸気生成システム
２００  蒸気生成システム
３００  蒸気生成システム
【図１】
2018054246.tif 000003
【図２】
2018054246.tif 000004
【図３】
2018054246.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成30年1月11日(2018.1.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
船内で使用する低圧蒸気と船内で使用する高圧蒸気とを分けて生成する蒸気生成システムであって、
原動機の掃気路に配置された圧縮空気熱交換機と、前記圧縮空気熱交換機で加熱された第１媒体から蒸気を取り出す気水分離機と、前記圧縮空気熱交換機と前記気水分離機との間で前記第１媒体を循環させる第１循環路と、前記第１循環路に配置された第１ポンプとを有する掃気側蒸気生成部と、
原動機の排気路に配置された排気熱交換機と、前記排気熱交換機で加熱された第２媒体から蒸気を取り出すボイラと、前記排気熱交換機と前記ボイラとの間で前記第２媒体を循環させる第２循環路と、前記第２循環路に配置された第２ポンプとを有する排気側蒸気生成部とを備え、
前記掃気側蒸気生成部で低圧蒸気を生成し、前記排気側蒸気生成部で高圧蒸気を生成することを特徴とする蒸気生成システム。
【請求項２】
前記排気側蒸気生成部で生成した高圧蒸気を減圧して前記掃気側蒸気生成部に供給することを特徴とする請求項１に記載の蒸気生成システム。
【請求項３】
前記原動機が船舶の主機関又は発電機であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の蒸気生成システム。