(57)【要約】【課題】システムの規模を増大させることなく、船舶におけるエネルギー利用効率を向上させる。【解決手段】内燃機関の排気ガスを排出する排気経路の途中に設けられた筐体（サイレンサー本体）８０と、筐体８０の内部で排気ガスと熱交換を行う熱交換器と、を備え、熱交換用配管（熱交換器）８６を流れる熱交換用の熱媒の全体的な流れの方向が排気ガスの流れの方向の下流側から上流側に向かうように構成する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気ガスを排出する排気経路の途中に設けられたサイレンサー本体と、
前記サイレンサー本体の内部で排気ガスと熱交換を行う熱交換器と、を備え、
前記熱交換器を流れる熱交換用の熱媒の全体的な流れの方向が前記排気ガスの流れの方向の下流側から上流側に向かうように前記熱交換器における前記熱媒の流路を設けたことを特徴とする排熱回収サイレンサー。
【請求項２】
請求項１に記載の排熱回収サイレンサーであって、
前記熱交換器の前記熱媒の出口において前記熱媒を蒸気として取り出すことを特徴とする排熱回収サイレンサー。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の排熱回収サイレンサーであって、
前記熱媒の流量を制御する流量制御手段と、
前記熱媒の温度を検出する温度検出手段と、をさらに備え、
前記温度検出手段で検出される温度に応じて前記流量制御手段によって前記熱媒の流量を調整することを特徴とする排熱回収サイレンサー。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１つに記載の排熱回収サイレンサーであって、
前記サイレンサー本体を複数室から構成し、前記複数室間で前記排気ガスを一旦収縮させた後に再膨張させると共に、
前記熱交換器を前記複数室に亘って設けたことを特徴とする排熱回収サイレンサー。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１つに記載の排熱回収サイレンサーであって、
前記熱交換器を複数有することを特徴とする排熱回収サイレンサー。
【請求項６】
船舶を推進する主機関以外に設けられた補機用の内燃機関と、
前記内燃機関の排気ガスを排出する排気経路と、
前記排気経路の途中に設けられたサイレンサー本体と、
前記サイレンサー本体の内部で排気ガスと熱交換を行う熱交換器と、
を備えることを特徴とする排熱回収サイレンサーシステム。
【請求項７】
請求項６に記載の排熱回収サイレンサーシステムであって、
前記熱交換器を流れる熱交換用の熱媒の全体的な流れの方向が前記排気ガスの流れの方向の下流側から上流側に向かうように前記熱交換器における前記熱媒の流路を設けたことを特徴とする排熱回収サイレンサーシステム。
【請求項８】
請求項６又は７に記載の排熱回収サイレンサーシステムであって、
前記熱交換器の前記熱媒の出口において前記熱媒を蒸気として取り出すことを特徴とする排熱回収サイレンサーシステム。
【請求項９】
請求項６〜８のいずれか１つに記載の排熱回収サイレンサーシステムであって、
前記熱媒の流量を制御する流量制御手段と、
前記熱媒の温度を検出する温度検出手段と、をさらに備え、
前記温度検出手段で検出される温度に応じて前記流量制御手段によって前記熱媒の流量を調整することを特徴とする排熱回収サイレンサーシステム。
【請求項１０】
請求項６〜９のいずれか１つに記載の排熱回収サイレンサーシステムであって、
前記主機関の運転停止時においても前記補機用の内燃機関を運転可能とする運転制御手段を備えたことを特徴とする排熱回収サイレンサーシステム。
【請求項１１】
請求項６〜１０のいずれか１つに記載の排熱回収サイレンサーシステムであって、
前記補機用の内燃機関と、前記排気経路と、前記サイレンサー本体と、前記熱交換器と、からなる系統を複数備え、
前記複数の系統毎の前記熱媒の供給開始及び停止を行う供給開始停止手段と、
前記供給開始停止手段を制御して、前記複数の系統のうち運転していない系統への前記熱媒の供給を停止する熱媒供給制御手段と、
を備えたことを特徴とする排熱回収サイレンサーシステム。
【請求項１２】
請求項６〜１１のいずれか１つに記載の排熱回収サイレンサーシステムであって、
前記熱交換器に付着した煤を除去する煤除去手段をさらに備えたことを特徴とする排熱回収サイレンサーシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば内燃機関に用いられる排熱回収サイレンサー及び排熱回収サイレンサーシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
温暖化対策と運航コスト削減の観点から、海運分野においても様々な省エネルギー対策が進められている。
【０００３】
船舶のような内燃機関を有するシステムでは、内燃機関から生じ排出される排気ガスを伝搬して放出される騒音を低減するためのサイレンサーが用いられている。サイレンサーでは、高圧の排気ガスを急激に膨張、収縮させることで圧力と流速を下げ、反射や共鳴も利用して消音を行う。船舶において最大の排気ガスエネルギーを有する推進駆動用の主機関については、その排気ガスの排気管に設けられた主機エコノマイザーを用いて排気ガスとの熱交換を行い、それによって発生させた蒸気が有効利用されている。また、入港時の荷役用等の電力は、専用の補機関を稼働させ発電機を回して得ているが、周辺への騒音の放出を防止するため、排気管にサイレンサーを用いている。
【０００４】
また、特許文献１には、内燃機関用サイレンサーを集塵部と排熱回収部とを別々に設け、排熱回収部には集塵部で濾過された排気ガスを導いて排熱との熱交換を行うシステムが開示されている。また、特許文献２には、ガスエンジンを利用したヒートポンプシステム及びコージェネレーションシステム用の熱交換装置において、消音空間に熱媒を循環させる循環パイプを配し、その消音空間にガスエンジンからの排気ガスを通すことによって消音と排熱回収を行う技術が開示されている。また、特許文献３には、消音器とは別に排熱回収用の熱交換器を排気管に対して並列に設け、熱交換器における排気ガスの流れ方向と対向する方向に熱媒を流して排気ガスとの熱交換を行う技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実開昭６２−１３３９１８号公報
【特許文献２】特開２００１−７３８７４号公報
【特許文献３】特開２００６−７７７４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述のように、船舶を推進駆動するための主機関は船舶が停泊している間は推進の必要がないために停止され、一般電力の供給や荷役機械運転の電力の供給のために補助の内燃機関である補機関を用いた発電機関のみが運転されている。今まで、この補機関からの排気ガスは、主機関からの排気ガスのように有効に利用されることなく無駄に捨てられていた。
【０００７】
一方、停泊時のデッキサービス等には油焚補助ボイラによって発生させた蒸気が利用されている。しかしながら、海運分野においても省エネルギー対策が必要であり、補助ボイラで使用される燃料の削減が要望されている。
【０００８】
また、船舶においては貨客用の空間を少しでも大きくするために、搭載されるシステムの機械的な容量をできるだけ小さくする必要もある。
【０００９】
本発明は、上記の課題を鑑み、システムの規模を増大させることなく、船舶におけるエネルギー利用率を向上させることができる排熱回収サイレンサー及び排熱回収サイレンサーシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に対応した排熱回収サイレンサーは、内燃機関の排気ガスを排出する排気経路の途中に設けられたサイレンサー本体と、前記サイレンサー本体の内部で排気ガスと熱交換を行う熱交換器と、を備え、前記熱交換器を流れる熱交換用の熱媒の全体的な流れの方向が前記排気ガスの流れの方向の下流側から上流側に向かうように前記熱交換器における前記熱媒の流路を設けたことを特徴とする。これにより、前記内燃機関の排気ガスの排熱を前記熱媒によって効率的に熱媒の温度を高めることができる。
【００１１】
請求項２に対応した排熱回収サイレンサーは、前記熱交換器の前記熱媒の出口において前記熱媒を蒸気として取り出すことが好適である。前記熱媒を蒸気として取り出すことで、高温の排気ガスから有効に排熱を回収することができる。
【００１２】
請求項３に対応した排熱回収サイレンサーは、前記熱媒の流量を制御する流量制御手段と、前記熱媒の温度を検出する温度検出手段と、をさらに備え、前記温度検出手段で検出される温度に応じて前記流量制御手段によって前記熱媒の流量を調整することが好適である。例えば、排熱回収サイレンサーの熱媒出口の温度を測定する温度センサを設け、その温度に応じて前記流量制御手段を制御して前記熱媒の流量を調整する。また、排熱回収サイレンサーから熱媒が送られるボイラの熱媒出口の温度を測定する温度センサを設け、その温度に応じて前記流量制御手段を制御して前記熱媒の流量を調整する。また、ボイラの蒸気出口の温度を測定する温度センサを設け、その温度に応じて前記流量制御手段を制御して前記熱媒の流量を調整する。これにより、排熱回収サイレンサーから出力される前記熱媒の温度を適切に制御することができる。特に、前記熱媒を蒸気として確実に取り出したい場合等において効果的である。
【００１３】
請求項４に対応した排熱回収サイレンサーは、前記サイレンサー本体を複数室から構成し、前記複数室間で前記排気ガスを一旦収縮させた後に再膨張させると共に、前記熱交換器を前記複数室に亘って設けることが好適である。これにより、前記排気ガスの騒音をより低減すると共に熱交換効率を向上することができる。
【００１４】
請求項５に対応した排熱回収サイレンサーは、前記熱交換器を複数有することが好適である。これにより、前記排気ガスからの排熱を前記熱媒により効果的に回収することができる。
【００１５】
請求項６に対応した排熱回収サイレンサーシステムは、船舶を推進する主機関以外に設けられた補機用の内燃機関と、前記内燃機関の排気ガスを排出する排気経路と、前記排気経路の途中に設けられたサイレンサー本体と、前記サイレンサー本体の内部で排気ガスと熱交換を行う熱交換器と、を備えることを特徴とする。これにより、前記補機用の内燃機関の排気ガスから排熱のエネルギーを前記熱媒によって回収することができる。
【００１６】
請求項７に対応した排熱回収サイレンサーシステムは、前記熱交換器を流れる熱交換用の熱媒の全体的な流れの方向が前記排気ガスの流れの方向の下流側から上流側に向かうように前記熱交換器における前記熱媒の流路を設けることが好適である。これにより、前記内燃機関の排気ガスの排熱を前記熱媒によって効率的に回収し、熱媒の温度を高めることができる。
【００１７】
請求項８に対応した排熱回収サイレンサーシステムは、前記熱交換器の前記熱媒の出口において前記熱媒を蒸気として取り出すことが好適である。前記熱媒を蒸気として取り出すことで、高温の排気ガスから有効に排熱を回収することができる。
【００１８】
請求項９に対応した排熱回収サイレンサーシステムは、前記熱媒の流量を制御する流量制御手段と、前記熱媒の温度を検出する温度検出手段と、をさらに備え、前記温度検出手段で検出される温度に応じて前記流量制御手段によって前記熱媒の流量を調整することが好適である。例えば、排熱回収サイレンサーの熱媒出口の温度を測定する温度センサを設け、その温度に応じて前記流量制御手段を制御して前記熱媒の流量を調整する。また、ボイラの熱媒出口の温度を測定する温度センサを設け、その温度に応じて前記流量制御手段を制御して前記熱媒の流量を調整する。また、排熱回収サイレンサーから熱媒が送られるボイラの蒸気出口の温度を測定する温度センサを設け、その温度に応じて前記流量制御手段を制御して前記熱媒の流量を調整する。これにより、排熱回収サイレンサーから出力される前記熱媒の温度を適切に制御することができる。特に、前記熱媒を蒸気として確実に取り出したい場合等において効果的である。
【００１９】
請求項１０に対応した排熱回収サイレンサーシステムは、前記主機関の運転停止時においても前記補機用の内燃機関を運転可能とする運転制御手段を備えることが好適である。これにより、船舶が停泊中であっても、荷役作業等に内燃機関のエネルギーを利用でき、前記補機用の内燃機関の排気ガスから排熱のエネルギーを前記熱媒によって回収することができる。
【００２０】
請求項１１に対応した排熱回収サイレンサーシステムは、前記補機用の内燃機関と、前記排気経路と、前記サイレンサー本体と、前記熱交換器と、からなる系統を複数備え、前記複数の系統毎の前記熱媒の供給開始及び停止を行う供給開始停止手段と、前記供給開始停止手段を制御して、前記複数の系統のうち運転していない系統への前記熱媒の供給を停止する熱媒供給制御手段と、を備えることが好適である。これにより、前記補機用の内燃機関の排気ガスから排熱のエネルギーを前記熱媒によって効率良く回収することができる。
【００２１】
請求項１２に対応した排熱回収サイレンサーシステムは、前記熱交換器に付着した煤を除去する煤除去手段をさらに備えることが好適である。これにより、前記熱交換器に付着した煤を除去することができ、前記補機用の内燃機関の排気ガスから排熱のエネルギーを前記熱媒によって効率的に回収し、熱媒の温度を高めることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の排熱回収サイレンサーでは、内燃機関の排気ガスの排熱を熱媒によって効率的に回収することにより、内燃機関のエネルギー利用効率を高め、温室効果ガスの排出量を削減することができる。また、熱媒の全体的な流れ方向を排気ガスの流れ方向の下流側から上流側に向かうようにすることにより、熱交換器出口で熱媒を高い温度で取り出すことができる。また、サイレンサー本体の内部に熱交換器を備えることによって、システム全体の省スペース化を図ると共に、熱媒が高温になったときに発生する局部沸騰音や気化音等を低減できる。
【００２３】
また、本発明の排熱回収サイレンサーシステムによれば、船舶に搭載された主機関以外の補機用の内燃機関の排気ガスから今まで無駄に捨てられていた排熱のエネルギーを回収することができ、船舶のエネルギー利用効率を高め、温室効果ガスの排出量を削減することができる。また、熱交換器出口で熱媒を高い温度で取り出すことができる。また、入港時の荷役等における補機用の内燃機関からの騒音や熱交換器での発生騒音等を有効に低減できる。
【００２４】
なお、熱交換器の熱媒の出口において熱媒を蒸気として取り出した場合、高温の排気ガスから有効に排熱が回収でき、内燃機関のエネルギー利用がより高効率になる。また、熱媒の蒸気化に伴う発生騒音をサイレンサー本体で低減できる。
【００２５】
また、熱媒の流量を制御する流量制御手段と、熱媒の温度を検出する温度検出手段と、をさらに備え、温度検出手段で検出される温度に応じて流量制御手段によって熱媒の流量を調整した場合、排熱回収サイレンサーから出力される熱媒の温度を適切に制御でき、排気ガスからの排熱の回収及びその利用をより適切に行うことができる。
【００２６】
また、サイレンサー本体を複数室から構成し、複数室間で排気ガスを一旦収縮させた後に再膨張させると共に、熱交換器を複数室に亘って設けた場合、排熱回収サイレンサーを搭載した船舶等からの騒音をより低減できる。また、収縮、再膨張に伴う排気ガスの乱流化促進が図れ、熱交換効率を向上することができる。
【００２７】
また、熱交換器を複数設けた場合、排気ガスからの排熱を熱媒により効果的に回収することができ、排熱回収サイレンサーを搭載した船舶のエネルギー利用効率をより高めることができる。
【００２８】
また、主機関の運転停止時においても補機用の内燃機関を運転可能とする運転制御手段を備えた場合、船舶の停泊中の荷役作業等に補機用の内燃機関のエネルギーが利用でき、これまで不可能であった停泊中における補機用の内燃機関の排気ガスからの排熱エネルギーの回収を可能とすることができる。
【００２９】
また、熱交換器に付着した煤を除去する煤除去手段をさらに備えた場合、補機用の内燃機関の排気ガスから排熱のエネルギーをより効率的に回収することができ、船舶のエネルギー利用効率をより高め、温室効果ガスの排出量をより削減することができる。また、煤除去に伴う発生騒音をサイレンサー本体で低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施の形態における排熱回収サイレンサーシステムの構成を示す熱利用系統図である。
【図２】本発明の実施の形態における排熱回収サイレンサーシステムの構成を示す制御ブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態における排熱回収サイレンサーの構成を示す一部透視斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態における排熱回収サイレンサーの構成の別例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明の実施の形態を、図面に従って説明する。図１は、本発明の実施の形態における排熱回収サイレンサーを搭載した船舶の熱利用系統図を示す。また、図２に、船舶の制御ブロック図を示す。
【００３２】
船舶には、船舶の推進駆動や航行中の電力を得るための主機関１０を含む主機関系１００と、停泊中の一般電力の供給や荷役機械運転の電力の供給のために補助の内燃機関である補機関３０を含む補助発電系２００と、が含まれる。
【００３３】
主機関系１００は、主機関１０、軸発電機１２、プロペラ１４、排ガスエコノマイザー１６、メインボイラ１８、燃料油加熱器２０、高粘性貨物加熱器２２、機関加熱器２４、清水加熱器２６及びポンプ２８を含んで構成することができる。
【００３４】
補助発電系２００は、補機関３０−１，３０−２，３０−３、発電機３２−１，３２−２，３２−３、排熱回収サイレンサー３４−１，３４−２，３４−３、流量制御弁３６、三方弁３８−１，３８−２、ポンプ４０、温度センサ４２−１，４２−２，４２−３、補助ボイラ４４、燃料油加熱器４６、清水加熱器４８、ポンプ５０、温度センサ５２−１，５２−２及び煤除去手段であるスートブロア５４−１，５４−２，５４−３を含んで構成される。ここでは、補助発電系２００は、３系統の発電機３２−１，３２−２，３２−３を備える構成を例として示している。
【００３５】
主機関系１００及び補助発電系２００は、制御部３００によって制御される。制御部３００は、図２に示すように、メインボイラ運転設定手段６０、排ガスエコノマイザー運転設定手段６２、主機関運転設定手段６４、軸発電設定手段６６、温度設定手段６８、発電機運転設定手段７０−１，７０−２，７０−３及びスートブロー設定手段７２として機能する。制御部３００は、運転制御盤として船舶に配置され、ユーザ（船員）による各部の制御のパラメータの入力及び各部に設けられたセンサの出力信号等を受けて、主機関系１００及び補助発電系２００の制御を行う。
【００３６】
制御部３００は、中央処理装置、記憶部、入力部、出力部、インターフェース等を備えた一般的なコンピュータによって、以下に説明する制御を行う制御プログラムを実行することで実現することができる。
【００３７】
主機関１０は、ディーゼルエンジン等の内燃機関であり、船舶の推進力を得るための主となる動力発生部分である。主機関１０の駆動軸は軸発電機１２及びプロペラ１４に接続され、主機関１０が発生する駆動力によって軸発電機１２及びプロペラ１４が駆動される。制御部３００の主機関運転設定手段６４に入力される運転開始、停止の設定や燃料の供給量等の運転パラメータの設定に応じて、主機関１０の運転や出力が制御される。
【００３８】
軸発電機１２は、主機関１０からの駆動力を受けて、航行中に船舶内で使用される電力を発電する。軸発電設定手段６６は、軸発電の開始、停止や船舶内で使用される電力量に応じて、軸発電機１２の運転や出力される電力を調整する。また、主機関１０の駆動力はプロペラ１４にも伝達され、プロペラ１４が回転駆動される。これにより、船舶に対する推進力が得られる。
【００３９】
また、主機関系１００には、メインボイラ１８が設けられる。メインボイラ１８としては、例えば、油焚ボイラが用いられる。メインボイラ１８は、制御部３００のメインボイラ運転設定手段６０の設定により運転の開始、停止や入力される運転パラメータの設定に応じた燃焼条件となるようにメインボイラ１８の燃焼が制御される。メインボイラ１８で発生した蒸気は、ポンプ２８によって配管を通じて燃料油加熱器２０、高粘性貨物加熱器２２、機関加熱器２４及び清水加熱器２６へ供給される。燃料油加熱器２０、高粘性貨物加熱器２２、機関加熱器２４及び清水加熱器２６では、蒸気によってそれぞれ燃料、高粘性貨物、船舶に搭載された機関及び清水の加熱が行われる。なお、メインボイラ１８からの蒸気でこれら以外の被加熱物の加熱を行ってもよい。
【００４０】
さらに、主機関１０の排気ガス用の配管には排ガスエコノマイザー１６が設けられる。排ガスエコノマイザー１６は、主機関１０の排気ガスからの排熱を利用するための熱交換器を備える。
【００４１】
排ガスエコノマイザー１６の筐体内にはメインボイラ１８からの蒸気配管の一部が通され、排ガスエコノマイザー１６を流れる排気ガスの排熱との熱交換が行われる。排ガスエコノマイザー１６における熱交換は、制御部３００の排ガスエコノマイザー運転設定手段６２によって制御される。制御部３００の排ガスエコノマイザー運転設定手段６２には運転操作盤によるユーザからの運転の開始、停止等の運転パラメータの設定やメインボイラ１８からの蒸気の状態の測定値が入力され、これらの入力値に応じて排ガスエコノマイザー１６に流れる蒸気の量等を調整して排気ガスの排熱との熱交換の制御が行われる。
【００４２】
次に、本発明の特徴である排熱回収サイレンサー３４−１，３４−２，３４−３を含む補助発電系２００について説明する。
【００４３】
補機関３０−１，３０−２，３０−３は、ディーゼルエンジン等の内燃機関であり、主機関１０とは別に船舶に搭載される。補機関３０−１，３０−２，３０−３は、主として停泊中の電力を賄うものである。本実施の形態では、３つの補機関３０−１，３０−２，３０−３は、それぞれ一般電力用、一般高負荷電力用及び荷役機械運転用の発電機３２−１，３２−２，３２−３を駆動するために設けられている。補機関３０−１及び発電機３２−１、補機関３０−２及び発電機３２−２、補機関３０−３及び発電機３２−３はそれぞれ組み合わされ、補機関３０−１の駆動力が発電機３２−１に伝達されて発電が行われ、補機関３０−２の駆動力が発電機３２−２に伝達されて発電が行われ、補機関３０−３の駆動力が発電機３２−３に伝達されて発電が行われる。
【００４４】
補機関３０−１，３０−２，３０−３及び発電機３２−１，３２−２，３２−３は、制御部３００の発電機運転設定手段７０−１，７０−２，７０−３によって制御され、停泊中の船舶の状況や荷役状況に応じて補機関及び発電機を選択し、運転開始、停止を設定する。発電機運転設定手段７０−１は、停泊中に船舶で使用される一般電力量等の測定値の入力を受けて、補機関３０−１への燃料の供給量や燃料の燃焼温度等を調整して、発電機３２−１から出力される電力量を制御する。発電機運転設定手段７０−２は、停泊中に船舶で使用される一般高負荷電力量等の測定値の入力を受けて、補機関３０−２への燃料の供給量や燃料の燃焼温度等を調整して、発電機３２−２から出力される電力量を制御する。発電機運転設定手段７０−３は、停泊中に船舶で使用される荷役機械で使用される電力量等の測定値の入力を受けて、補機関３０−３への燃料の供給量や燃料の燃焼温度等を調整して、発電機３２−３から出力される電力量を制御する。
【００４５】
なお、補機関３０−３及び発電機３２−３は、船舶が停泊中において荷役時以外の場合であってもデッキサービス等のために運転されることがある。また、航行中において軸発電機１２の出力だけでは船舶で使用される電力量を賄えない場合は、補機関３０−１，３０−２，３０−３及び発電機３２−１，３２−２，３２−３を運転する場合もある。
【００４６】
補機関３０−１，３０−２，３０−３の排気ガスの排気配管には、それぞれ排熱回収サイレンサー３４−１，３４−２，３４−３が設けられる。排熱回収サイレンサー３４−１，３４−２，３４−３は、補機関３０−１，３０−２，３０−３の排気ガスに対するサイレンサー（消音器）と排気ガスからの排熱を利用した熱交換器とを組み合わせたものである。
【００４７】
排熱回収サイレンサー３４−１，３４−２，３４−３は、図３に示すように、筐体（サイレンサー本体）８０、排気ガス入口８２、排気ガス出口８４、熱交換用配管（熱交換器）８６、熱媒入口８８及び熱媒出口９０を含んで構成される。なお、図３は、排熱回収サイレンサー３４−１，３４−２，３４−３の１つの外観図であり、その内部構成を明確にするために筐体８０に一部を取り除いた内部透視図として示している。
【００４８】
補機関３０−１，３０−２，３０−３から排出された排気ガスは排気ガス入口８２から筐体８０内に導入される。排気ガスは、細い排気ガス配管から筐体８０に導入されることで急膨張し、また筐体８０から急収縮して導出されることや、筐体８０内での音の反射や共鳴等により排気ガスを伝搬してくる補機関３０−１，３０−２，３０−３の騒音が低減される。筐体８０からは排気ガス出口８４を通して排気ガスが放出される。また、筐体８０の内部に補機関３０−１，３０−２，３０−３の排気ガス用の配管に接続されたパンチングパイプを配置した構成としてもよい。この場合、パンチングパイプの周壁に設けられた多数の穴から筐体８０の内部空間へ排気ガスを通すことによって排気ガスを伝搬してくる騒音を低減させる。
【００４９】
また、図４に示すように、筐体８０内を前室８０ａ及び後室８０ｂに分割し、前室８０ａと後室８０ｂとを細い通路８０ｃで繋いだ構成としてもよい。なお、図４（ａ）は図４（ｃ）のＡ−Ａラインに沿った断面図であり、図４（ｂ）は図４（ｃ）のＢ−Ｂラインに沿った断面図であり、図４（ｃ）は排熱回収サイレンサー３４の横断面図である。
【００５０】
筐体８０内を前室８０ａ及び後室８０ｂに分割することにより、排気ガス入口８２から導入された排気ガスは前室８０ａで一旦膨張させられ、次に通路８０ｃを通って収縮し、再び後室８０ｂで膨張させられることになる。このように、膨張の段数を複数にすることによって、排気ガスの消音効果がより顕著となる。なお、筐体８０の分割数は２段に限定されるものではなく、さらに３段以上としてもよい。
【００５１】
また、筐体８０内部には熱媒入口８８及び熱媒出口９０の間を繋ぐ熱交換用配管８６が配置される。熱交換用配管８６には、補助ボイラ４４から循環される熱媒が流される。この熱媒と排気ガスとの間で熱交換が行われ、排気ガスの排熱が熱媒の加熱に利用される。熱媒には、水（蒸気）を用いることが好適である。
【００５２】
熱交換用配管８６は、筐体８０内においてどのように配設してもよいが、螺旋状や波状に配設することが好適である。螺旋状や波状に熱交換用配管８６を配設することにより、筐体８０内における熱交換用配管８６の全長をより長くすることができ、熱交換用配管８６の排気ガスに触れる表面積をより増大させることができる。これにより、筐体８０内を流れる排気ガスとの熱交換をより効率的に行うことができる。
【００５３】
また、図４に示すように、熱交換用配管８６、熱媒入口８８及び熱媒出口９０を複数系統設けることも好適である。これにより、さらに排気ガスに触れる熱交換用配管８６の表面積が増え、熱交換をより効率的に行うことができる。なお、図４では、熱交換用配管８６、熱媒入口８８及び熱媒出口９０をそれぞれ３系統独立に設けた構成を示しているが、これに限定されるものではなく、２系統以上であれば熱交換の効率を向上させることができる。また、前室８０ａ及び後室８０ｂ内の熱交換用配管８６の配置は特に限定されるものでないので、図４では１系統の熱交換用配管８６のみを破線で示している。
【００５４】
また、熱交換用配管８６内を流れる熱媒の全体的な流れの方向が、筐体８０内を流れる排気ガスの全体的な流れの方向に対向するように熱媒を流すことが好適である。熱媒及び排気ガスの全体的な流れの方向とは、熱媒及び排気ガスの巨視的にみた流れの方向を意味し、図３及び図４に示した排熱回収サイレンサー３４−１，３４−２，３４−３では、排気ガスの全体的な流れは図面の下から上方向であり、これに対して熱媒の全体的な流れは図面の上から下方向である。このように、排気ガスと熱媒との流れを互いに対向させることによって、熱媒出口９０付近において排気ガス入口８２付近の高温な排気ガスと熱媒との熱交換を行うことができ、熱媒出口９０から流れ出る熱媒の温度をより効率的に高めることができる。
【００５５】
特に、熱媒を蒸気として取り出す用途の場合、熱媒出口９０付近において高温の排気ガスと触れさせることにより、潜熱を得て確実に蒸気化することが可能となる。一般的に補機関３０−１，３０−２，３０−３の排ガス温度は主機関１０の排ガス温度より高く、熱媒を蒸気化することが容易であり、高密度な熱回収を行うことができる。また、熱交換用配管８６（熱交換器）の伝熱面積を小さくしても有効に熱回収ができる。このように、熱媒を蒸気化して利用することにより、高温の排ガスから有効に排熱を利用することができる。
【００５６】
また、熱交換用配管８６（熱交換器）を排熱回収サイレンサー３４−１，３４−２，３４−３の筐体８０内に設けることにより省スペース化を図ることができる。また、サイレンサー本体の内部に熱交換器を備えることによって、熱媒が高温になったときに発生する局部沸騰音や気化音等を低減できる。特に、熱媒の全体的な流れを排気ガスの流れ方向の下流側から上流側に向くように構成した場合、熱媒出口９０近傍において熱媒が高温となり局部沸騰や蒸気化が起こり、騒音が発生し易くなるので、このような場合に効果が顕著である。
【００５７】
さらに、筐体８０内を前室８０ａ及び後室８０ｂのように複数に分割することにより、排気ガスの収縮、再膨張に伴う排気ガスの乱流促進が図れ、熱交換効率を図ることもできる。
【００５８】
排熱回収サイレンサー３４−１の熱媒出口９０と排熱回収サイレンサー３４−２の熱媒入口８８は三方弁３８−１を介して接続される。すなわち、三方弁３８−１を切り換えることによって、排熱回収サイレンサー３４−１と排熱回収サイレンサー３４−２とが直列に接続された状態と、排熱回収サイレンサー３４−２がバイパスされた状態とを切り換えることができるように構成される。また、排熱回収サイレンサー３４−２の熱媒出口９０と排熱回収サイレンサー３４−３の熱媒入口８８は三方弁３８−２を介して接続される。すなわち、三方弁３８−２を切り換えることによって、排熱回収サイレンサー３４−１と排熱回収サイレンサー３４−３とが直列に接続された状態と、排熱回収サイレンサー３４−３がバイパスされた状態とを切り換えることができるように構成される。さらに、排熱回収サイレンサー３４−１，３４−２，３４−３は、熱媒が補助ボイラ４４へ供給され、補助ボイラ４４からの熱媒がポンプ４０及び流量制御弁３６を介して排熱回収サイレンサー３４−１の熱媒入口８８へ供給されるように配置される。
【００５９】
補助ボイラ４４は、例えば、油焚ボイラとされる。補助ボイラ４４は、排熱回収サイレンサー３４−１，３４−２，３４−３によって加熱された熱媒のエネルギー及び補助ボイラ４４の燃焼により得られるエネルギーにより蒸気を発生させたり、蒸気をさらに過熱蒸気とする。補助ボイラ４４で発生した蒸気は、ポンプ５０によって配管を通じて燃料油加熱器４６及び清水加熱器４８へ供給される。燃料油加熱器４６及び清水加熱器４８では、補助ボイラ４４からの蒸気によってそれぞれ燃料及び清水の加熱が行われる。なお、補助ボイラ４４からの蒸気でこれら以外の被加熱物の加熱を行ってもよい。
【００６０】
排熱回収サイレンサー３４−１，３４−２，３４−３の熱媒出口９０付近には、熱媒の温度を測定するための温度センサ４２−１，４２−２，４２−３がそれぞれ設けられる。また、排熱回収サイレンサー３４−１，３４−２，３４−３へ向かう補助ボイラ４４の熱媒の出口付近には温度センサ５２−１が設けられ、燃料油加熱器４６及び清水加熱器４８へ向かう蒸気の出口付近には温度センサ５２−２が設けられる。制御部３００の温度設定手段６８に入力設定された温度及びこれらの温度センサ４２−１，４２−２，４２−３，５２−１，５２−２における温度測定値に応じて流量制御弁３６及び三方弁３８−１，３８−２の制御が行われる。
【００６１】
例えば、温度センサ４２−１，４２−２，４２−３によって測定される温度測定値が所定の設定温度Ｔ１より低い場合、補助ボイラ４４へ流入する熱媒の温度が設定温度Ｔ１よりも高くなるように流量制御弁３６及び三方弁３８−１，３８−２の制御を行う。ここでは、設定温度Ｔ１は補助ボイラ４４へ送られる熱媒が蒸気になる温度とすることが好適である。
【００６２】
より具体的には、温度センサ４２−１，４２−２，４２−３によって測定される温度測定値が所定の設定温度Ｔ１より低い場合、流量制御弁３６をより絞ることによって排熱回収サイレンサー３４−１，３４−２，３４−３へ送られる熱媒の量を減少させ、補助ボイラ４４へ送られる熱媒を蒸気とすることができる。逆に、温度センサ４２−１，４２−２，４２−３によって測定される温度測定値が所定の設定温度Ｔ１より高い場合、流量制御弁３６をより開くことによって排熱回収サイレンサー３４−１，３４−２，３４−３へ送られる熱媒の量を増加させ、補助ボイラ４４へ送られる熱媒蒸気の温度を低下させたり蒸気量を増したりすることができる。また、温度センサ４２−１，４２−２，４２−３によって測定される温度測定値が所定の設定温度Ｔ１より高い場合、三方弁３８−１又は３８−２を切り換えて排熱回収サイレンサー３４−２又は３４−３をバイパスすることによって、補助ボイラ４４へ送られる熱媒蒸気の温度を低下させることができる。逆に、温度センサ４２−１，４２−２，４２−３によって測定される温度測定値が所定の設定温度Ｔ１より低い場合、三方弁３８−１又は３８−２を切り換えて排熱回収サイレンサー３４−２又は３４−３を排熱回収サイレンサー３４−１に直列に接続することによって、補助ボイラ４４へ送られる熱媒蒸気の温度を上昇させることができる。
【００６３】
また、温度センサ５２−１によって測定される温度測定値に応じて流量制御弁３６及び三方弁３８−１，３８−２の制御を行うことも好適である。
【００６４】
例えば、温度センサ５２−１による温度測定値が所定の設定温度Ｔ２より低い場合、流量制御弁３６をより絞ることによって排熱回収サイレンサー３４−１，３４−２，３４−３へ送られる熱媒の量を減少させ、補助ボイラ４４へ送られる熱媒蒸気の温度を上昇させることができる。逆に、温度センサ５２−１による温度測定値が所定の設定温度Ｔ２より高い場合、流量制御弁３６をより開くことによって排熱回収サイレンサー３４−１，３４−２，３４−３へ送られる熱媒の量を増加させ、補助ボイラ４４へ送られる熱媒蒸気の温度を低下させたり蒸気量を増したりすることができる。また、温度センサ５２−１による温度測定値が所定の設定温度Ｔ２より高い場合、三方弁３８−１又は３８−２を切り換えて排熱回収サイレンサー３４−２又は３４−３をバイパスすることによって、補助ボイラ４４へ送られる熱媒蒸気の温度を低下させることができる。逆に、温度センサ５２−１による温度測定値が所定の設定温度Ｔ２より低い場合、三方弁３８−１又は３８−２を切り換えて排熱回収サイレンサー３４−２又は３４−３を排熱回収サイレンサー３４−１に直列に接続することによって、補助ボイラ４４へ送られる熱媒蒸気の温度を上昇させることができる。
【００６５】
さらに、温度センサ５２−２によって測定される温度測定値に応じて流量制御弁３６及び三方弁３８−１，３８−２の制御を行うことも好適である。
【００６６】
例えば、温度センサ５２−２による温度測定値が所定の設定温度Ｔ３より低い場合、流量制御弁３６をより絞ることによって排熱回収サイレンサー３４−１，３４−２，３４−３へ送られる熱媒の量を減少させ、補助ボイラ４４へ送られる熱媒蒸気の温度を上昇させることができる。逆に、温度センサ５２−２による温度測定値が所定の設定温度Ｔ３より高い場合、流量制御弁３６をより開くことによって排熱回収サイレンサー３４−１，３４−２，３４−３へ送られる熱媒の量を増加させ、補助ボイラ４４へ送られる熱媒蒸気の温度を低下させたり蒸気量を増したりすることができる。また、温度センサ５２−２による温度測定値が所定の設定温度Ｔ３より高い場合、三方弁３８−１又は３８−２を切り換えて排熱回収サイレンサー３４−２又は３４−３をバイパスすることによって、補助ボイラ４４へ送られる熱媒蒸気の温度を低下させることができる。逆に、温度センサ５２−２による温度測定値が所定の設定温度Ｔ３より低い場合、三方弁３８−１又は３８−２を切り換えて排熱回収サイレンサー３４−２又は３４−３を排熱回収サイレンサー３４−１に直列に接続することによって、補助ボイラ４４へ送られる熱媒蒸気の温度を上昇させることができる。
【００６７】
これらの制御によって、排熱回収サイレンサー３４−１，３４−２，３４−３において補助ボイラ４４で利用される熱量に適した状態で排気ガスからの排熱を回収することができる。特に、本実施の形態では、排熱回収サイレンサー３４−１，３４−２，３４−３から補助ボイラ４４へ送られる熱媒が蒸気となる状態に制御することができる。
【００６８】
なお、これらの温度センサ４２−１，４２−２，４２−３，５２−１，５２−２による温度測定値に応じた流量制御弁３６及び三方弁３８−１，３８−２の制御は例示であり、これらに限定されるものではない。
【００６９】
また、排熱回収サイレンサー３４−１，３４−２，３４−３にはそれぞれスートブロア５４−１，５４−２，５４−３を設けることが好適である。スートブロア５４−１，５４−２，５４−３は、それぞれ排熱回収サイレンサー３４−１，３４−２，３４−３の筐体８０内へ空気を噴射することによって筐体８０内部に溜まった煤を除去する装置である。スートブロア５４−１，５４−２，５４−３は、制御部３００のスートブロー設定手段７２によって制御される。例えば、補機関３０−１，３０−２，３０−３の運転時間がスートブロー設定手段７２に入力設定された所定の運転時間に到達する毎にスートブロア５４−１，５４−２，５４−３を起動して排熱回収サイレンサー３４−１，３４−２，３４−３の筐体８０内部に溜まった煤を除去する。このスートブロア５４−１，５４−２，５４−３の作動時には、極めて高い騒音が発生するが、排熱回収サイレンサー３４−１，３４−２，３４−３の筐体８０内に設けることにより、大幅に騒音低減が図れる。
【００７０】
以上の説明のように、熱交換器をサイレンサーに組み込んだ排熱回収サイレンサー３４−１，３４−２，３４−３を用いることによって、排熱回収装置をサイレンサーとは別途設ける構成よりもシステム全体の省スペース化や騒音の低減が合理的に図ることができる。
【００７１】
また、補機関３０−１，３０−２，３０−３の排気ガスからの排熱を回収する排熱回収サイレンサー３４−１，３４−２，３４−３を用いることによって、補助ボイラ４４とその燃料タンクをより小型化することができる。したがって、船舶の省スペース化に貢献できると共に、船舶の建造コストを低減することができる。
【００７２】
本実施の形態における排熱回収サイレンサーシステムを２．０万トン〜５．０万トン程度のバルクキャリアー（ＢＣ）に搭載した場合について考察すると、このような規模の船舶には典型的にはそれぞれ４００ｋＷ〜５００ｋＷの発電機３２−１，３２−２，３２−３を駆動できる補機関３０−１，３０−２，３０−３が搭載されており、船舶が停泊中にはこの内の２基が３／４負荷で運転される。発電効率を９０％、エンジン効率を４５％と仮定すると、排熱の２０％（１８０ｋＷ〜２３４ｋＷ）を回収することができれば、７ｋｇ／ｃｍ２Ｇの蒸気を２４０ｋｇ／ｈ〜３２０ｋｇ／ｈで生産することができる。これの蒸気量は、同規模のバルクキャリアー（ＢＣ）の停泊時のデッキサービス等の平均蒸気消費量２００ｋｇ／ｈを十分に補うことができるものである。また、これにより、１航海当たり約１．４４トンの燃料を節約することができ、これに伴う温室効果ガス（ＧＨＧ）の排出削減量は１航海当たり約４．５トンとなる。航海頻度を３０回／年と仮定すると、温室効果ガス（ＧＨＧ）の排出削減量は１３５トン／隻・年に達する。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
以上の実施形態は、船舶用のディーゼルエンジンの排気ガスの処理に適用することができるがこれに限定されるものではなく、他の移動体、例えば鉄道車両、自動車等についても適用することができる。また、ディーゼルエンジン以外の間欠燃焼を行う機関（直噴式のオットー機関等）やガスタービン等についても適用することができる。
【符号の説明】
【００７４】
１０  主機関、３０（３０−１，３０−２，３０−３）  補機関、３４（３４−１，３４−２，３４−３）  排熱回収サイレンサー、３６  流量制御弁、３８（３８−１，３８−２）  三方弁、４２（４２−１，４２−２，４２−３）  温度センサ、４４  補助ボイラ、５２（５２−１，５２−２）  温度センサ、５４  スートブロア、６８  温度設定手段、７２  スートブロー設定手段、８０  筐体（サイレンサー本体）、８０ａ  前室、８０ｂ  後室、８０ｃ  通路、８２  排気ガス入口、８４  排気ガス出口、８６  熱交換用配管（熱交換器）、８８  熱媒入口、９０  熱媒出口、３００  制御部。
【図１】
2011185151.tif 000003
【図２】
2011185151.tif 000004
【図３】
2011185151.tif 000005
【図４】
2011185151.tif 000006