(57)【要約】【課題】船舶の機関室内のスペースを有効に利用する熱エネルギ回収装置及び熱エネルギ回収装置の設置方法を提供することを目的とする。【解決手段】本出願は、循環流路を循環する作動媒体を海水と熱交換させることにより前記作動媒体を冷却する凝縮器と、海面より上方の階層として設けられた第１フロア内で前記排ガスを前記船舶の煙突へ案内するように延設された排ガス管と前記循環流路とに接続され、前記作動媒体と前記排ガスとの間の熱交換を通じて前記作動媒体に前記排ガスの前記熱エネルギを回収させる蒸発器と、前記循環流路における前記蒸発器の下流に配置され、前記作動媒体によって駆動される膨張機と、前記海水を前記凝縮器に揚水する冷却ポンプ部と、を備える熱エネルギ回収装置を開示する。前記凝縮器は前記第１フロアよりも下の階層として設けられた第２フロアに配置されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の階層に分かれた船舶の機関室若しくは煙突部に配置されているとともに前記船舶の内燃機関から排出された排ガスの熱エネルギを回収する熱エネルギ回収装置であって、
循環流路を循環する作動媒体を冷却水と熱交換させることにより前記作動媒体を冷却する凝縮器と、
前記複数の階層のうち１つとして設けられた第１フロア内で前記排ガスを案内するように延設された排ガス管と前記循環流路とに接続され、前記作動媒体と前記排ガスとの間の熱交換を通じて前記作動媒体に前記排ガスの前記熱エネルギを回収させる蒸発器と、
前記循環流路における前記蒸発器の下流に配置され、前記作動媒体によって駆動される膨張機と、
前記冷却水を前記凝縮器に揚水する冷却ポンプ部と、を備え、
前記凝縮器は前記第１フロアよりも下の階層として設けられた第２フロアに配置されている
熱エネルギ回収装置。
【請求項２】
前記第２フロアは前記第１フロアの１つ下の階層である
請求項１に記載の熱エネルギ回収装置。
【請求項３】
前記第１フロアは前記複数の階層の中で最も上のアッパーフロアである
請求項１又は２に記載の熱エネルギ回収装置。
【請求項４】
前記膨張機は前記第２フロアに配置され、
前記蒸発器は、前記作動媒体が流入する媒体流入口を形成する媒体流入部を含む
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の熱エネルギ回収装置。
【請求項５】
前記蒸発器は、
（ｉ）前記媒体流入口よりも上方で前記作動媒体が流出する媒体流出口を形成する媒体流出部と、
（ｉｉ）前記排ガスが流入するガス流入口を形成するガス流入部と、
（ｉｉｉ）前記ガス流入口の下方で前記排ガスが流出するガス流出口を形成するガス流出部と、を含む
請求項４に記載の熱エネルギ回収装置。
【請求項６】
前記膨張機と前記凝縮器とを支持する支持体を更に備え、
前記膨張機は、前記支持体上で前記凝縮器よりも上方に配置されている
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の熱エネルギ回収装置。
【請求項７】
前記支持体は、
（ｉ）前記膨張器が載置された第１載置部と、
（ｉｉ）前記第１載置部の下方において水平方向に引出可能に形成されているとともに前記凝縮器が載置された第２載置部と、
（ｉｉｉ）前記第１載置部と前記第２載置部とを支持する支持部と、を含み、
前記支持部は、前記水平方向へ引き出される前記第２載置部を案内する案内部を含む
請求項６に記載の熱エネルギ回収装置。
【請求項８】
前記排ガスから硫黄酸化物を除去するスクラバへ供給される海水を案内する主案内管と、
前記主案内管から所定の第１分岐部で分岐されているとともに前記主案内管を流れる前記海水の一部を前記冷却水として前記凝縮器へ案内する第１副案内管と、
前記主案内管中の前記海水の流れ方向において前記第１分岐部より上流の第２分岐部で前記主案内管から分岐されているとともに前記主案内管を流れる前記海水の一部を前記冷却水として前記凝縮器へ案内する第２副案内管と、を更に備え、
前記冷却ポンプ部は、前記第１分岐部と前記第２分岐部との間で前記主案内管に取り付けられているとともに前記主案内管及び前記第１副案内管へ前記海水を送り出す主ポンプと、前記第２副案内管に配置されているとともに前記主ポンプよりも小さな出力で前記海水を送り出す副ポンプと、を含み、
前記副ポンプは前記主ポンプの停止下で前記第２副案内管を通じて前記凝縮器へ前記海水を送り出す
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の熱エネルギ回収装置。
【請求項９】
前記排ガスの流れを利用して過給空気を前記内燃機関に送り込むターボチャージャから前記蒸発器までの配管経路の長さが前記蒸発器から前記スクラバまでの配管経路の長さよりも短くなるように、前記蒸発器は前記排ガス管に取り付けられている
請求項８に記載の熱エネルギ回収装置。
【請求項１０】
船舶の内燃機関から排出された排ガスの熱エネルギを回収する熱エネルギ回収装置を複数の階層に分かれた船舶の機関室又は煙突部に設置する方法であって、
前記熱エネルギ回収装置の蒸発器を、前記複数の階層のうち１つとして設けられた第１フロア内で前記排ガスを案内するように延設された排ガス管と作動媒体が循環する循環流路とに接続し、
前記熱エネルギ回収装置の膨張機を、前記循環流路における前記蒸発器の下流に配置し、
前記作動媒体を冷却水と熱交換させることにより前記作動媒体を冷却する凝縮器を前記第１フロアよりも下の階層として設けられた第２フロアに配置し、
前記凝縮器に冷却水を揚水する冷却ポンプ部を前記凝縮器に接続することを備える
熱エネルギ回収装置の設置方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船舶内で生じた排ガスから熱エネルギを回収する熱エネルギ回収装置及び熱エネルギ回収装置の設置方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関から排出された排ガスから熱エネルギを回収し、回収された熱エネルギを機械的な動力に変換する様々な熱エネルギ回収装置が船舶用に開発されてきている（特許文献１乃至３を参照）。熱エネルギ回収装置は作動媒体（たとえば、有機媒体）を循環させる循環流路を形成している。循環流路中に凝縮器、蒸発器及び膨張機が配置されている。凝縮器は作動媒体を冷却並びに凝縮する。蒸発器内で内燃機関から排出された排ガスと熱交換し、作動媒体はガス化される。ガス化された作動媒体は膨張機に送られ、膨張機内で膨張する。膨張機は、膨張する作動媒体によって駆動され、作動媒体の熱エネルギの一部は機械的動力に変換される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−１６０８７０号公報
【特許文献２】特開２０１６−１６０８６８号公報
【特許文献３】特開２０１５−２３２４２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の船舶用の熱エネルギ回収装置は凝縮器、蒸発器及び膨張機の適切な配置をほとんど考慮することなく設計され、これらは船舶の機関室内の排ガスの排出経路の周りに密集して配置されることが一般的である。この結果、熱エネルギ回収装置に対する点検や修繕の作業効率が悪化することもある。
【０００５】
本発明は、船舶の機関室内のスペースを有効に利用し、凝縮器、蒸発器及び膨張機を過度に密集させることなく配置することを可能にする熱エネルギ回収装置及び熱エネルギ回収装置の設置方法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】
【０００６】
本発明の一の局面に係る熱エネルギ回収装置は、複数の階層に分かれた船舶の機関室若しくは煙突部に配置されているとともに前記船舶の内燃機関から排出された排ガスの熱エネルギを回収する。熱エネルギ回収装置は、循環流路を循環する作動媒体を冷却水と熱交換させることにより前記作動媒体を冷却する凝縮器と、前記複数の階層のうち１つとして設けられた第１フロア内で前記排ガスを案内するように延設された排ガス管と前記循環流路とに接続され、前記作動媒体と前記排ガスとの間の熱交換を通じて前記作動媒体に前記排ガスの前記熱エネルギを回収させる蒸発器と、前記循環流路における前記蒸発器の下流に配置され、前記作動媒体によって駆動される膨張機と、前記冷却水を前記凝縮器に揚水する冷却ポンプ部と、を備える。前記凝縮器は前記第１フロアよりも下の階層として設けられた第２フロアに配置されている。
【０００７】
上記の構成によれば、蒸発器が第１フロアに配置される一方で、凝縮器は第１フロアの下の階層として設けられた第２フロアに配置されているので、熱エネルギ回収装置は少なくとも２つの階層に分けて配置される。したがって、従来の熱エネルギ回収装置とは異なり、機関室若しくは煙突部の階層の中で比較的空いている階層が熱エネルギ回収装置の凝縮器、蒸発器及び膨張機の配置に有効利用される。したがって、凝縮器、蒸発器及び膨張機は過度に密集されることなく船舶の機関室若しくは煙突部に配置される。
【０００８】
凝縮器は蒸発器及び排ガス管が配置された第１フロアよりも下の階層として設けられた第２フロアに配置されているので、冷却ポンプ部は第１フロアまで冷却水を揚水しなくてもよい。すなわち、冷却ポンプ部に要求される揚水高さは第１フロアの下の第２フロアまでの高さで十分である。したがって、過度に高い揚水高さは冷却ポンプ部に要求されない。一般的にポンプ装置の費用は揚水高さの増加に応じて増加するけれども、冷却ポンプ部は上述の如く高い揚水高さを要求されないので、冷却ポンプ部として廉価なポンプ装置が利用されることができる。したがって、熱エネルギ回収装置は低廉に製造されることができる。
【０００９】
冷却ポンプ部が凝縮器に揚水した冷却水との熱交換を通じて凝縮器内で冷却された作動媒体は蒸発器へ循環される。蒸発器が接続された排ガス管は凝縮器が配置された第２フロアより上の第１フロア内で排ガスを案内するように延設されているので、一般的な船舶と同様の排ガスの案内経路上で排ガスと作動媒体との間での熱交換が行われる。熱エネルギ回収装置は排ガスの案内経路に関して特殊な設計を必要としないので、低廉に製造される。
【００１０】
排ガスの温度は、作動媒体が凝縮機内で冷却されているので、作動媒体の温度を大きく上回る。したがって、作動媒体は蒸発器内で排ガスの熱エネルギを効率的に回収することができる。排ガスの熱エネルギを回収した作動媒体は高温であるので、蒸発器から膨張機へ循環された作動媒体は膨張機内で膨張し、膨張機は駆動される。
【００１１】
上記の構成に関して、前記第２フロアは前記第１フロアの１つ下の階層であってもよい。
【００１２】
上記の構成によれば、第２フロアは第１フロアの１つ下の階層であるので、凝縮器と蒸発器との間の距離は過度に長くならない。したがって、作動媒体が凝縮器から蒸発器へ供給されている間、作動流体の圧力損失は過度に大きくならない。加えて、循環流路に封入される作動媒体も過度に多くならない。
【００１３】
上記の構成に関して、前記第１フロアは前記複数の階層の中で最も上のアッパーフロアであってもよい。
【００１４】
上記の構成によれば、第１フロアは複数の階層の中で最も上のアッパーフロアであるので、一般的な船舶と同様の排ガスの案内経路上で排ガスと作動媒体との間での熱交換が行われる。熱エネルギ回収装置は排ガスの案内経路に関して特殊な設計を必要としないので、低廉に製造されることができる。
【００１５】
上記の構成に関して、前記膨張機は前記第２フロアに配置されていてもよい。前記蒸発器は、前記作動媒体が流入する媒体流入口を形成する媒体流入部を含んでもよい。
【００１６】
上記の構成によれば、蒸発器は第２フロアの上の第１フロアに配置されているので、蒸発器の媒体流入口は凝縮器内の作動媒体の液面よりも上方に位置する。この結果、液化された作動媒体が熱エネルギ回収装置の停止下で凝縮器から蒸発器へ流入し、蒸発器で意図せずガス化されるリスクは非常に低くなる。
【００１７】
蒸発器が配置された第１フロアの下の第２フロアに配置された膨張機に関して、膨張機内での作動媒体の膨張に起因する降温の結果、膨張機から凝縮器へ流れる作動媒体は気相及び液相の二相となることもある。この場合、作動流体の圧力損失は大きくなりやすい。しかしながら、膨張機は凝縮器と同様に第２フロアに配置され、膨張機と凝縮器との間の距離は過度に長くならないので、膨張機から凝縮器へ供給されている作動流体の圧力損失は過度に大きくならない。
【００１８】
上記の構成に関して前記蒸発器は、（ｉ）前記媒体流入口よりも上方で前記作動媒体が流出する媒体流出口を形成する媒体流出部と、（ｉｉ）前記排ガスが流入するガス流入口を形成するガス流入部と、（ｉｉｉ）前記ガス流入口の下方で前記排ガスが流出するガス流出口を形成するガス流出部と、を含んでもよい。
【００１９】
上記の構成によれば、ガス流出部は排ガスが流入するガス流入口を形成するガス流入部の下方で排ガスが流出するガス流出口を形成するので、排ガスは蒸発器内で下方に流れる。すなわち、作動媒体の流れ方向は蒸発器内の排ガスの流れ方向とは反対になる。この結果、ガス流入口の近くの排ガスは媒体流出口の近くの作動媒体と熱交換する。ガス流出口の近くの排ガスは媒体流入口の近くの作動媒体と熱交換する。
【００２０】
ガス流入口の近くの排ガスと媒体流出口の近くの作動媒体との間の熱交換に関して、媒体流出口の近くの作動媒体は、媒体流入口から媒体流出口の近くに至るまでに排ガスと既に熱交換し昇温されているけれども、ガス流入口の近くの排ガスは作動媒体とあまり熱交換をしていないので高い温度を保っている。したがって、ガス流入口の近くの排ガスと媒体流出口の近くの作動媒体との間の温度差は十分に大きくなり、作動媒体と排ガスとの間での熱交換は高い効率で行われる。
【００２１】
ガス流出口の近くの排ガスと媒体流入口の近くの作動媒体との間の熱交換に関して、ガス流出口の近くの排ガスは、ガス流入口からガス流出口の近くに至るまでに作動媒体と既に熱交換し降温されているけれども、媒体流入口の近くの作動媒体は排ガスとあまり熱交換をしていないので低温である。したがって、ガス流出口の近くの排ガスと媒体流入口の近くの作動媒体との間の温度差は十分に大きくなり、作動媒体と排ガスとの間での熱交換は高い効率で行われる。
【００２２】
上記の構成に関して、熱エネルギ回収装置は前記膨張機と前記凝縮器とを支持する支持体を更に備えてもよい。前記膨張機は、前記支持体上で前記凝縮器よりも上方に配置されていてもよい。
【００２３】
上記の構成によれば、膨張機及び凝縮器はともに支持体によって支持されているので、膨張機及び凝縮器は第２フロア内で安定的に設置される。加えて、膨張機及び凝縮器は支持体上で鉛直方向に並べられるので水平方向に拡がる広い設置面積を必要とせず、第２フロア内の空間は有効に利用される。膨張機は凝縮器よりも支持体上で上方に配置されているので、凝縮器内での冷却によって液化された作動媒体が膨張機へ逆流するリスクは非常に低くなる。加えて、膨張機内での作動媒体の膨張に起因して作動媒体が低温になり液化されても、液化した作動流体はそのまま凝縮器に流入することができる。
【００２４】
上記の構成に関して前記支持体は、（ｉ）前記膨張器が載置された第１載置部と、（ｉｉ）前記第１載置部の下方において水平方向に引出可能に形成されているとともに前記凝縮器が載置された第２載置部と、（ｉｉｉ）前記第１載置部と前記第２載置部とを支持する支持部と、を含んでもよい。前記支持部は、前記水平方向へ引き出される前記第２載置部を案内する案内部を含んでもよい。
【００２５】
上記の構成によれば、第１載置部と第２載置部とを支持する支持部は、水平方向へ引き出される第２載置部を案内する案内部を含むので、作業者は第２載置部を水平方向に容易に引き出すことができる。凝縮器が載置された第２載置部は膨張器が載置された第１載置部の下方において水平方向に引き出されるので、作業者は第２載置部を水平方向に引き出し、膨張機及び第１載置部に邪魔されることなく、凝縮器に容易にアクセスすることができる。したがって、凝縮器に対するメンテナンスは効率的に行われる。
【００２６】
上記の構成に関して熱エネルギ回収装置は、前記排ガスから硫黄酸化物を除去するスクラバへ供給される海水を案内する主案内管と、前記主案内管から所定の第１分岐部で分岐されているとともに前記主案内管を流れる前記海水の一部を前記冷却水として前記凝縮器へ案内する第１副案内管と、前記主案内管中の前記海水の流れ方向において前記第１分岐部より上流の第２分岐部で前記主案内管から分岐されているとともに前記主案内管を流れる前記海水の一部を前記冷却水として前記凝縮器へ案内する第２副案内管と、を更に備えてもよい。前記冷却ポンプ部は、前記第１分岐部と前記第２分岐部との間で前記主案内管に取り付けられているとともに前記主案内管及び前記第１副案内管へ前記海水を送り出す主ポンプと、前記第２副案内管に配置されているとともに前記主ポンプよりも小さな出力で前記海水を送り出す副ポンプと、を含んでもよい。前記副ポンプは前記主ポンプの停止下で前記第２副案内管を通じて前記凝縮器へ前記海水を送り出してもよい。
【００２７】
上記の構成によれば、主ポンプは第１分岐部と主案内管中の海水の流れ方向において第１分岐部より上流の第２分岐部との間で主案内管に取り付けられているので、第１分岐部の上流に配置されている。したがって、主ポンプは海水を、主案内管を通じてスクラバへ供給し、且つ、第１分岐部で主案内管から分岐された第１副案内管を通じて凝縮器へ供給することができる。この結果、主ポンプはスクラバに排ガスから硫黄酸化物を除去させると同時に凝縮器に作動媒体を冷却させることができる。
【００２８】
副ポンプは第２分岐部において主案内管から分岐した第２副案内管に配置されているので、第２副案内管及び主案内管を通じて海水を吸い上げることができる。主ポンプが停止しているとき、副ポンプは第２副案内管を通じて凝縮器へ海水を送り出すので、硫黄酸化物の除去がなされないとき凝縮器に作動媒体を冷却させることができる。したがって、作動媒体の冷却はスクラバの作動及び停止とは無関係に実行されることができる。
【００２９】
スクラバが用いられないとき、主ポンプより小さな出力の副ポンプが作動媒体の冷却に用いられる海水を送り出すので、熱エネルギ回収装置は電力を過度に消費しない。したがって、熱エネルギ回収装置は低コストで運転される。
【００３０】
作動媒体の冷却に主ポンプ及び副ポンプが併用されるので、副ポンプの運転頻度は低減される。この結果、副ポンプの摩耗速度や破損のリスクは低減される。したがって、作業者は、副ポンプに対して過度に高い頻度で点検や修繕をしなくてもよい。すなわち、副ポンプのランニングコストは低減される。
【００３１】
上記の構成に関して、前記排ガスの流れを利用して過給空気を前記内燃機関に送り込むターボチャージャから前記蒸発器までの配管経路の長さが前記蒸発器から前記スクラバまでの配管経路の長さよりも短くなるように、前記蒸発器は前記排ガス管に取り付けられていてもよい。
【００３２】
上記の構成によれば、排ガスの流れを利用して空気を内燃機関に送り込むターボチャージャから蒸発器までの配管経路の長さが蒸発器からスクラバまでの配管経路の長さよりも短くなるように、蒸発器は排ガス管に取り付けられているので、排ガスからの自然放熱が大きくなる前に蒸発器内での排ガスと作動媒体との間での熱交換が行われる。したがって、作動媒体は熱エネルギを排ガスから効率的に回収することができる。排ガスは高い温度で蒸発器に流入するので、排ガスの温度が酸露点を蒸発器内で下回るリスクは低くなる。したがって、蒸発器を腐食させる腐食物質は蒸発器で析出しにくくなり、蒸発器は腐食されることなく長期間に亘って利用される。
【００３３】
本発明の他の局面に係る熱エネルギ回収装置の設置方法は、船舶の内燃機関から排出された排ガスの熱エネルギを回収する熱エネルギ回収装置を複数の階層に分かれた船舶の機関室又は煙突部に設置するために用いられる。設置方法は、前記熱エネルギ回収装置の蒸発器を、前記複数の階層のうち１つとして設けられた第１フロア内で前記排ガスを案内するように延設された排ガス管と作動媒体が循環する循環流路とに接続し、前記熱エネルギ回収装置の膨張機を、前記循環流路における前記蒸発器の下流に配置し、前記作動媒体を冷却水と熱交換させることにより前記作動媒体を冷却する凝縮器を前記第１フロアよりも下の階層として設けられた第２フロアに配置し、前記凝縮器に冷却水を揚水する冷却ポンプ部を前記凝縮器に接続することを備える
【発明の効果】
【００３４】
上述の技術は、機関室内のスペースを有効に利用し、凝縮器、蒸発器及び膨張機を過度に密集させることなく配置することを可能にする。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】第１実施形態の熱エネルギ回収装置の概略図である。
【図２】図１に示される熱エネルギ回収装置の概略的なレイアウトを示す。
【図３Ａ】図１に示される熱エネルギ回収装置の凝縮器を膨張機の下方で保持するための構造として用いられる支持体の概略的な側面図である。
【図３Ｂ】図１に示される熱エネルギ回収装置の凝縮器を膨張機の下方で保持するための構造として用いられる支持体の概略的な側面図である。
【図４Ａ】図１に示される熱エネルギ回収装置の冷却ポンプ部として利用されることができるポンプ設備の概略図である。
【図４Ｂ】図１に示される熱エネルギ回収装置の冷却ポンプ部として利用されることができるポンプ設備の概略図である。
【図５】図１に示される熱エネルギ回収装置内の作動媒体の循環を表す概略的なブロック図である。
【図６】第２実施形態の熱エネルギ回収装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態の熱エネルギ回収装置１００の概略図である。熱エネルギ回収装置１００は船舶に搭載されている。図１を参照して、船舶及び熱エネルギ回収装置１００が概略的に説明される。
【００３７】
船舶は、船体（図示せず）と熱エネルギ回収装置１００とを備える。図１は船舶の一部として、熱エネルギ回収装置１００に加えて、内燃機関ＥＮＧとターボチャージャＴＢＣと煙突ＣＭＮとスクラバＳＣＢとを示している。内燃機関ＥＮＧは、供給された燃料を燃焼させ、内燃機関ＥＮＧ内で生じた爆発力を利用してクランクシャフト（図示せず）を回転させる。クランクシャフトの回転は船舶の動力として用いられる。内燃機関ＥＮＧ内での燃焼の結果生じた排ガスは、内燃機関ＥＮＧからターボチャージャＴＢＣ及びスクラバＳＣＢを経由して煙突ＣＭＮに案内される。排ガスは、スクラバＳＣＢでＳＯｘ（硫黄酸化物）の除去処理（排ガスに海水を噴霧し、ＳＯｘを排ガスから分離・除去する処理）を受けた後、煙突ＣＭＮから船舶外に排出される。排ガスの流れ方向においてスクラバＳＣＢの上流に配置されたターボチャージャＴＢＣは内燃機関ＥＮＧから煙突ＣＭＮに向かう排ガスの排出経路（図１の点線を参照）上に配置され、排ガスの流れから回転力を得る。ターボチャージャＴＢＣを通過した後、且つ、スクラバＳＣＢでのＳＯｘの除去処理を受ける前の排ガスから熱エネルギ回収装置１００は熱エネルギを回収する。熱エネルギ回収装置１００は、回収された熱エネルギを機械的な動力に変換する。
【００３８】
熱エネルギ回収装置１００は作動媒体の循環流路を形成する。作動媒体として、一般的なバイナリ熱エネルギ回収システムに用いられる様々な有機媒体が好適に用いられる。
【００３９】
熱エネルギ回収装置１００は、作動媒体の循環流路上にそれぞれ配置された蒸発器１１０、膨張機１２０、凝縮器１３０、循環ポンプ１４０及び冷却ポンプ部１５０を備える。蒸発器１１０、膨張機１２０、凝縮器１３０及び循環ポンプ１４０はランキンサイクルを形成する。冷却ポンプ部１５０は凝縮器１３０内の作動媒体を冷却するために、凝縮器１３０へ海水を供給する。
【００４０】
蒸発器１１０は、作動媒体と排ガスとの間の熱交換を生じさせる。蒸発器１１０は、循環ポンプ１４０によって循環される作動媒体の循環流路と、ターボチャージャＴＢＣからスクラバＳＣＢへ向かう排ガスの排出経路と、に接続されている。蒸発器１１０とターボチャージャＴＢＣとの間の配管経路の長さが蒸発器１１０とスクラバＳＣＢとの間の配管経路の長さよりも短くなるように、蒸発器１１０は排ガスの排出経路上に配置されている。
【００４１】
膨張機１２０は蒸発器１１０内での熱交換後の作動媒体の膨張エネルギを機械的な動力に変換する。膨張機１２０は、ガス化された作動媒体の膨張エネルギによって回転される一対のスクリュロータ（図示せず）を有するスクリュ膨張機であってもよい。この場合、膨張機１２０は、互い噛み合わせられた一対のスクリュロータが収容されたロータ室（図示せず）を形成するケーシング（図示せず）を有する。
【００４２】
膨張機１２０には、発電機や圧縮機といった動力回収装置ＰＲＡが接続されている。動力回収装置ＰＲＡは一対のスクリュロータのうち一方の回転を利用して発電する発電機であってもよいし、一対のスクリュロータのうち一方の回転を利用して船舶内で用いられる気体を圧縮する圧縮機であってもよい。
【００４３】
凝縮器１３０は、冷却ポンプ１５０から供給された海水と膨張機１２０を通過した後の作動媒体との間の熱交換を通じて作動媒体を冷却する。この結果、作動媒体は凝縮される。
【００４４】
＜熱エネルギ回収装置の動作＞
蒸発器１１０には液状の作動媒体が循環ポンプ１４０によって送られる。作動媒体は蒸発器１１０への供給前に凝縮器１３０によって冷却されているので、蒸発器１１０に供給された作動媒体の温度は排ガスの温度よりも非常に低い。したがって、排ガスの熱エネルギは作動媒体に効率的に伝達されることができる。排ガスから熱エネルギを受け取った作動媒体はガス化する。ガス化された作動媒体は、その後、膨張機１２０に送られる。
【００４５】
膨張機１２０のロータ室にガス状の作動媒体が流入すると、作動媒体の膨張エネルギによって一対のスクリュロータは回転される。この結果、排ガスから作動媒体へ伝達された熱エネルギの一部は一対のスクリュロータの回転として機械的動力に変換される。
【００４６】
膨張機１２０内に流入した作動流体は膨張機１２０内で膨張するので、作動流体の圧力及び温度は低下する。低圧化及び低温化された作動流体は、その後、凝縮器１３０へ供給される。
【００４７】
作動媒体は膨張機１２０内での膨張の結果低温になるけれども海水よりも高温である。膨張機１２０から凝縮器１３０へ送られた作動媒体は、冷却ポンプ部１５０によって凝縮器１３０へ送られた海水と熱交換される。この結果、作動媒体の熱エネルギは凝縮器１３０内で海水へ伝達される。すなわち、海水は凝縮器１３０内の作動媒体を冷却する冷却媒体として用いられる。海水によって冷却並びに凝縮された作動流体は液化する。液状の作動媒体は、上述の如く、循環ポンプ１４０によって蒸発器１１０へ送られる。
【００４８】
熱エネルギ回収装置１００は、上述の如く、様々な装置を含んでいる。熱エネルギ回収装置１００を構成する装置を船舶の機関室内のスペースを有効に利用して配置するための技術が以下に説明される。
【００４９】
図２は、船舶内における熱エネルギ回収装置１００の概略的なレイアウトを示す。図１及び図２を参照して、冷却ポンプ部１５０に要求される揚水高さを低減する技術が説明される。
【００５０】
図２は、熱エネルギ回収装置１００が配置された船舶の機関室が複数の階層に分かれていることを示している。図２は、機関室の複数の階層として第１フロアと第１フロアの下の第２フロアとを示している。第１フロアは、機関室の複数の階層の中で最も上のアッパーフロアであり、海面より上方に位置している。第２フロアは、第１フロアの１つ下の階層である。
【００５１】
第１フロアには、ターボチャージャＴＢＣから煙突ＣＭＮへ向かう排ガスを案内するように延設され、図１を参照して説明された排ガスの排出経路の一部を形成している排ガス管ＥＸＰが配置されている。排ガス管ＥＸＰには、蒸発器１１０が接続されている。したがって、排ガス管ＥＸＰと同様に、蒸発器１１０も第１フロアに配置されている。
【００５２】
図２は、蒸発器１１０が排ガス管ＥＸＰに接続される２つの接続部位として、ガス流入部１１１とガス流入部１１１より下方のガス流出部１１２とを示している。ガス流入部１１１及びガス流出部１１２は蒸発器１１０の一部である。ガス流入部１１１は排ガスが流入するガス流入口を形成している一方で、ガス流出部１１２は排ガスが流出するガス流出口を形成している。排ガスはガス流入部１１１を通じて蒸発器１１０に流入し下方に流れる。その後、排ガスはガス流出部１１２を通じて蒸発器１１０から排出される。したがって、蒸発器１１０内では下向きの排ガスの流れが形成される。
【００５３】
上述の如く、蒸発器１１０は排ガス管ＥＸＰだけでなく作動媒体の循環流路にも接続されている。図２は、蒸発器１１０が作動媒体の循環流路に接続される２つの接続部位として、媒体流入部１１３と媒体流入部１１３の上の媒体流出部１１４とを示している。媒体流入部１１３及び媒体流出部１１４は蒸発器１１０の一部である。媒体流入部１１３は液状の作動媒体が流入する流入口（図示せず）を形成している一方で、媒体流出部１１４は排ガスとの熱交換によってガス化された作動媒体が流出する媒体流出口を形成している。液状の作動媒体は媒体流入部１１３を通じて蒸発器１１０に流入し上方に流れる。その後、作動媒体は排ガスと熱交換しガス化される。ガス化された作動媒体は媒体流出部１１４を通じて蒸発器１１０から排出される。したがって、蒸発器１１０内では下向きの排ガスの流れとは反対の上向きの作動媒体の流れが形成される。蒸発器１１０から流出した作動媒体は媒体流出部１１４から下方に湾曲した循環流路に沿って流れ第２フロアへ案内される。
【００５４】
第２フロアには、膨張機１２０、凝縮器１３０、循環ポンプ１４０及び冷却ポンプ部１５０が配置されている。循環ポンプ１４０の作動下で蒸発器１１０、膨張機１２０及び凝縮器１３０を順次通過する作動媒体の循環流路は、第１フロア及び第２フロアに亘って形成されている。
【００５５】
第２フロアは、上述の如く、海面よりも上方に位置する第１フロアの下に位置している。第２フロアに凝縮器１３０は配置されているので、凝縮器１３０へ海水を冷却媒体として送り出す冷却ポンプ部１５０は海面から上方に大きく離れた第１フロアまで揚水する必要はなく、第１フロアよりも海面に近い第２フロアまで揚水すればよい。したがって、冷却ポンプ部１５０に要求される揚水高さは過度に高くならない。
【００５６】
第２フロア内において凝縮器１３０は膨張機１２０の下方に配置されている。このことも、冷却ポンプ部１５０に要求される揚水高さの低減に貢献する。膨張機１２０及び膨張機１２０の下に凝縮器１３０を保持するための構造が以下に説明される。
【００５７】
＜第２フロア内でのレイアウト＞
図３Ａ及び図３Ｂは、凝縮器１３０を膨張機１２０の下方で保持するための構造として用いられる支持体１６０の概略的な側面図である。図２乃至図３Ｂを参照して、支持体１６０が説明される。
【００５８】
支持体１６０は、熱エネルギ回収装置１００の一部として用いられ、凝縮器１３０と膨張機１２０とを支持する。支持体１６０は、膨張機１２０が載置された第１載置部１６１と凝縮器１３０が載置された第２載置部１６２（図３Ｂを参照）とを含む。第１載置部１６１及び第２載置部１６２はともに略矩形状の板部材である。第２載置部１６２は第１載置部１６１の下方で略水平に引き出される。
【００５９】
支持体１６０は、第２載置部１６２の水平方向の引き出しを案内するように形成された一対の下フレーム１６３を含む。図３Ａ及び図３Ｂそれぞれは、一対の下フレーム１６３のうち一方を示している。一対の下フレーム１６３のうち他方は、図３Ａ及び図３Ｂそれぞれに示されている下フレーム１６３によって隠されている。一対の下フレーム１６３の間に第２載置部１６２は配置されている。第２載置部１６２は一対の下フレーム１６３によって支持されている。一対の下フレーム１６３にはレール（図示せず）や第２載置部１６２が水平方向に円滑に引き出されることを可能にする他の構造（図示せず）が第２載置部１６２を案内する案内部として組み込まれる。
【００６０】
支持体１６０は、一対の下フレーム１６３それぞれの両端部から上方に延設された４つの下支柱１６４を更に含む。一対の下フレーム１６３が第２載置部１６２を支持するために用いられている一方で、４つの下支柱１６４は第１載置部１６１を支持するために用いられている。すなわち、４つの下支柱１６４及び一対の下フレーム１６３は、第１載置部１６１及び第２載置部１６２を支持する支持部を形成している。
【００６１】
図３Ａ及び図３Ｂそれぞれは、４つの下支柱１６４のうち２つを示している。残りの２つの下支柱１６４は、図３Ａ及び図３Ｂそれぞれに示されている２つの下支柱１６４によって隠されている。４つの下支柱１６４の下端は一対の下フレーム１６３の両端部に接続されている一方で、４つの下支柱１６４の上端は第１載置部１６１の下面の四隅に接続されている。図３Ａに示されている凝縮器１３０及び第２載置部１６２は一対の下フレーム１６３、４つの下支柱１６４及び第１載置部１６１によって囲まれた空間内に配置されている。図３Ｂに示されている凝縮器１３０及び第２載置部１６２は、一対の下フレーム１６３、４つの下支柱１６４及び第１載置部１６１によって囲まれた空間から水平方向に引き出されている。
【００６２】
支持体１６０は、第１載置部１６１の上面の四隅から上方に延設された４つの上支柱１６５と、４つの上支柱１６５の上端に接続された略矩形状の天板１６６と、を更に含む。図３Ａ及び図３Ｂそれぞれは、４つの上支柱１６５のうち２つを示している。残りの２つの上支柱１６５は、図３Ａ及び図３Ｂそれぞれに示されている２つの上支柱１６５によって隠されている。第１載置部１６１、４つの上支柱及び天板１６６によって囲まれた空間内で、膨張機１２０は固定されている。
【００６３】
膨張機１２０より下方で凝縮器１３０は支持体１６０によって支持されているので、冷却ポンプ部１５０に要求される揚水高さは低減される。大きな揚水高さを達成するポンプ設備は一般的に高額である。一方、上述のレイアウトの結果、冷却ポンプ部１５０には過度に大きな揚水高さは要求されないので、高額のポンプ設備は冷却ポンプ部１５０に用いられなくてもよい。
【００６４】
冷却ポンプ部１５０のコストを低減するために、船舶に搭載された他の設備へ海水を供給するために用いられるポンプ設備を冷却ポンプ部１５０と共用することが考えられる。海水を利用する他の設備として、図２はスクラバＳＣＢを示している。上述の如く、スクラバＳＣＢは、蒸発器１１０の下流で排ガス管ＥＸＰを流れる排ガスに海水を噴霧し、ＳＯｘ（硫黄酸化物）を排ガスから除去する。スクラバＳＣＢへ海水を供給するポンプ設備を凝縮器１３０への海水の供給にも利用する技術が以下に説明される。
【００６５】
＜凝縮器への海水の供給＞
図４Ａは、冷却ポンプ部１５０として利用されることができるポンプ設備２５０の概略図である。図４Ａを参照して、ポンプ設備２５０が説明される。
【００６６】
ポンプ設備２５０は、主ポンプ２５１と副ポンプ２５２と制御部２５３を含む。主ポンプ２５１はスクラバＳＣＢへ海水を供給するために主に用いられるが、主ポンプ２５１から吐出された海水の一部は凝縮器１３０にも供給される。副ポンプ２５２は、主ポンプ２５１に代替して海水を凝縮器１３０へ供給するために用いられる。制御部２５３は、主ポンプ２５１及び副ポンプ２５２を制御する。
【００６７】
主ポンプ２５１は、スクラバＳＣＢへ供給される海水を案内する主案内管１７０に取り付けられている。主案内管１７０には２つの分岐点が形成される。２つの分岐点のうち一方は、主ポンプ２５１の下流（海水の流れ方向において下流）に形成された第１分岐部ＢＦ１である。２つの分岐点のうち他方は、主ポンプ２５１の上流（海水の流れ方向において上流）に形成された第２分岐部ＢＦ２である。主ポンプ２５１は、第１分岐部ＢＦ１と第２分岐部ＢＦ２との間で主案内管１７０に取り付けられている。
【００６８】
第１分岐部ＢＦ１において主案内管１７０から分岐された第１副案内管１７１は凝縮器１３０へ延設されている。主案内管１７０を通じて主ポンプ２５１から吐出された海水の一部がスクラバＳＣＢへ供給される一方で、主ポンプ２５１から吐出された海水の残りは第１副案内管１７１を通じて凝縮器１３０へ供給される。
【００６９】
第２分岐部ＢＦ２において主案内管１７０から分岐された第２副案内管１７２は、主案内管１７０及び第１副案内管１７１とともに熱エネルギ回収装置１００の一部として用いられる。第２副案内管１７２は第２分岐部ＢＦ２から凝縮器１３０へ延設されている。第２副案内管１７２には副ポンプ２５２が取り付けられている。副ポンプ２５２は、海水の流れ方向において第２分岐部ＢＦ２の下流に位置している。副ポンプ２５２は、主ポンプ２５１が制御部２５３の制御下で停止されている間、制御部２５３からの制御信号を受け作動する。このとき、副ポンプ２５２から吐出された海水は第２副案内管１７２を通じて凝縮器１３０に供給される。
【００７０】
副ポンプ２５２は、スクラバＳＣＢに多量の海水を供給することを要求される主ポンプ２５１とは異なり、凝縮器１３０への海水の供給に専ら利用される。したがって、副ポンプ２５２の出力は、主ポンプ２５１の出力よりも遙かに小さくてもよい。
【００７１】
副ポンプ２５２は、第１副案内管１７１から完全に独立した第２副案内管１７２に取り付けられている。しかしながら、副ポンプ２５２は、２つの分岐点から主案内管から分岐するとともに凝縮器１３０の上流（海水の流れ方向において上流）で合流する分岐管群に取り付けられてもよい。
【００７２】
図４Ｂは、２つの分岐点から主案内管から分岐するとともに凝縮器１３０の上流（海水の流れ方向において上流）で合流する分岐管群に取り付けられた副ポンプ２５２を有するポンプ設備２５０の概略図である。図２、図４Ａ及び図４Ｂを参照して、凝縮器１３０の上流（海水の流れ方向において上流）で合流する分岐管群に取り付けられた副ポンプ２５２を有するポンプ設備２５０が説明される。
【００７３】
図４Ｂは、図４Ａと同様に、主ポンプ２５１と、副ポンプ２５２と、主案内管１７０と、スクラバＳＣＢと、を示す。図４Ａの説明は、これらの要素に援用される。
【００７４】
図４Ｂは、第１分岐部ＢＦ１から分岐した第１副案内管１７１Ａと第２分岐部ＢＦ２から分岐した第２副案内管１７２Ａとを更に示す。第１副案内管１７１Ａ及び第２副案内管１７２Ａは、図４Ａを参照して説明された第１副案内管１７１及び第２副案内管１７２とは異なり、凝縮器１３０の上流（海水の流れ方向において上流）に位置する合流点ＪＣＴにおいて合流し、合流点ＪＣＴから凝縮器１３０までの区間に亘って１つの案内経路を形成している。合流点ＪＣＴと第２分岐部ＢＦ２との間の区間内で副ポンプ２５２は第２副案内管１７２Ａに取り付けられている。合流点ＪＣＴと第１分岐部ＢＦ１との間の区間において、制御部２５３Ａの制御下で動作する制御弁２５４が配置されている。
【００７５】
制御弁２５４は、制御部２５３Ａの制御下で、合流点ＪＣＴと第１分岐部ＢＦ１との区間において第１副案内管１７１Ａを開いたり閉じたりする。制御部２５３Ａが主ポンプ２５１を作動させ、且つ、制御弁２５４を開くと、主ポンプ２５１が吐出した海水はスクラバＳＣＢと凝縮器１３０とに供給される。制御部２５３Ａが主ポンプ２５１を作動させ、且つ、制御弁２５４を閉じると、主ポンプ２５１が吐出した海水はスクラバＳＣＢに専ら供給される。図４Ａを参照して説明された制御部２５３と同様に、制御部２５３Ａは、主ポンプ２５１を停止させている間、副ポンプ２５２を作動させ、凝縮器１３０へ海水を送ることができる。この間、制御部２５３Ａは制御弁２５４を閉じ、副ポンプ２５２が送り出した海水がスクラバＳＣＢへ流入することを防止する。
【００７６】
図４Ａ及び図４Ｂを参照して説明された如く、主ポンプ２５１又は副ポンプ２５２の作動下で海水は凝縮器１３０へ流入する。凝縮器１３０は、凝縮器１３０内に流入した作動流体を海水と熱交換させる機能を有するので、作動流体の熱エネルギは海水に伝達され、作動流体は冷却並びに液化される。熱エネルギ回収装置１００は、凝縮器１３０で液化された作動流体を一時的に貯留する貯留機能を有してもよい。この場合、熱エネルギ回収装置１００は循環に必要とされる量を大きく上回る作動流体を保持することができ、循環ポンプ１４０はキャビテーションを引き起こすことなく作動流体を安定的に循環させることができる。貯留機能を有する熱エネルギ回収装置１００が以下に説明される。
【００７７】
＜貯留機能を有する凝縮器＞
図５は、熱エネルギ回収装置１００内の作動媒体の循環を表す概略的なブロック図である。図５を参照して、貯留機能を有する熱エネルギ回収装置１００が説明される。
【００７８】
図５は、凝縮器１３０で液化された作動流体を一時的に貯留する貯留機能を有する貯留部１８０を示す。貯留部１８０は、凝縮器１３０の下方に配置され、凝縮器１３０とともに凝縮部１９０を形成している。凝縮器１３０は、貯留部１８０と膨張機１２０との間に配置され、膨張機１２０から流入した作動媒体を海水と熱交換させる。この結果、作動媒体は冷却並びに液化される。液化された作動媒体は貯留部１８０へ流下し、貯留部１８０に液化した作動媒体が貯留される。貯留部１８０は、リザーバタンクであってもよいし、作動流体を貯めることができるように設計された他の部材（たとえば、太い管部材）であってもよい。
【００７９】
貯留部１８０に貯められた作動流体は、循環ポンプ１４０によって吸い出され、第１フロアに配置された蒸発器１１０へ供給される。蒸発器１１０は循環ポンプ１４０によって供給された液状の作動流体を排ガスと熱交換させ、排ガスから作動流体へ熱エネルギを伝達させる。この結果、作動流体は昇温並びにガス化される。ガス化された作動流体は膨張機１２０へ流入し、膨張エネルギを用いて膨張機１２０を駆動する。その後、作動流体は凝縮器１３０へ再度流入する。
【００８０】
＜第２実施形態＞
第１実施形態の熱エネルギ回収装置１００は、内燃機関ＥＮＧから排出された排ガスから熱エネルギを回収している。しかしながら、熱エネルギ回収装置は、ターボチャージャＴＢＣから内燃機関ＥＮＧへ供給される過給空気や内燃機関ＥＮＧを冷却した後の冷却水から熱エネルギを回収してもよい。第２実施形態において、ターボチャージャＴＢＣから送り出された過給空気から熱エネルギを回収する熱エネルギ回収装置が説明される。
【００８１】
図６は、第２実施形態の熱エネルギ回収装置１００Ａの概略図である。第１実施形態の熱エネルギ回収装置１００と同様に、熱エネルギ回収装置１００Ａは船舶に搭載されている。図５及び図６を参照して、船舶及び熱エネルギ回収装置１００Ａが概略的に説明される。
【００８２】
図６に示される２つの鎖線は、船舶の機関室が第１フロア、第２フロア及び第３フロアに分かれていることを表す。第１フロア及び第２フロアに対して、第１実施形態の説明は援用される。第３フロアは、第２フロアより下の階層である。
【００８３】
図６は、船舶の一部として、内燃機関ＥＮＧとターボチャージャＴＢＣとガスクーラＩＣＬとスクラバＳＣＢと煙突ＣＭＮとを示している。内燃機関ＥＮＧ、ターボチャージャＴＢＣ及びガスクーラＩＣＬは第３フロアに配置されている一方で、スクラバＳＣＢ及び煙突ＣＭＮは第１実施形態と同様に第１フロアに配置されている。第１実施形態の説明は、スクラバＳＣＢ及び煙突ＣＭＮに援用される。
【００８４】
内燃機関ＥＮＧ、ターボチャージャＴＢＣ及びガスクーラＩＣＬに関して、内燃機関ＥＮＧは船舶の中で最も重い部位の１つであるので、内燃機関ＥＮＧが機関室の複数の階層の中で下部を形成する第３フロアに配置されると、船舶の重心が船舶の下部に位置することができる。このことは、船舶の安定的な航行に貢献する。内燃機関ＥＮＧから排出された排ガスは第１実施形態と同様にターボチャージャＴＢＣに向かい、ターボチャージャＴＢＣを回転させる。ターボチャージャＴＢＣは回転しながら外気を吸い込む。吸引された外気はターボチャージャＴＢＣによって圧縮された後、過給空気としてガスクーラＩＣＬへ流入する。ターボチャージャＴＢＣでの圧縮によって昇温された過給空気は、ガスクーラＩＣＬによって冷却される。その後、過給空気は内燃機関ＥＮＧへ流入する。
【００８５】
ターボチャージャＴＢＣを通過した排ガスは、第２フロアを通過し、第１フロアに至る。第１フロア内のスクラバＳＣＢは排ガスに海水を噴霧し、硫黄酸化物を排ガスから除去する。その後、排ガスは煙突ＣＭＮを通じて排出される。
【００８６】
第１フロア内で流れる排ガスの熱エネルギは、第１実施形態と同様の方法で、熱エネルギ回収装置１００Ａによって回収される。加えて、熱エネルギ回収装置１００Ａは、第３フロア内でターボチャージャＴＢＣから送り出された過給空気からも熱エネルギを回収する。
【００８７】
熱エネルギ回収装置１００Ａは、第１実施形態と同様に、蒸発器１１０と膨張機１２０と凝縮器１３０と冷却ポンプ部１５０とを備える。第１実施形態の説明はこれらの要素に援用される。
【００８８】
熱エネルギ回収装置１００Ａは、循環ポンプ１４０Ａと、貯留部１８０Ａと、ターボチャージャＴＢＣから送り出された過給空気と作動媒体との熱交換を通じて作動媒体を加熱する熱交換器２１０と、を更に備える。第１実施形態と同様に、貯留部１８０Ａは、凝縮器１３０で冷却並びに液化された作動媒体の一時的な貯留に用いられる。循環ポンプ１４０Ａは、熱エネルギ回収装置１００Ａ内で作動媒体を循環させるために用いられる。
【００８９】
貯留部１８０Ａは、図５を参照して説明された貯留部１８０とは異なり第３フロアに配置されている。第２フロア内の凝縮器１３０で液化された作動媒体は第３フロアに流下し、貯留部１８０Ａ内で一時的に貯留される。
【００９０】
貯留部１８０Ａと同様に、循環ポンプ１４０Ａも第３フロアに配置されている。循環ポンプ１４０Ａは、貯留部１８０Ａに貯められた作動媒体を吸い出し、熱交換器２１０へ送り出す。
【００９１】
熱交換器２１０は、ターボチャージャＴＢＣとガスクーラＩＣＬとの間に配置されている。熱交換器２１０内において、ターボチャージャＴＢＣからガスクーラＩＣＬへ向かう過給空気の流れは下向きである一方で、循環ポンプ１４０から送り出された作動媒体の流れは上向きである。過給空気と熱交換した作動媒体は、第２フロアを抜け、第１フロアに配置された蒸発器１１０に流入する。上述の如く、蒸発器１１０において、作動媒体は排ガスと更に熱交換する。
【００９２】
熱交換器２１０は、熱交換器２１０を通過する作動媒体を蒸発させることなく加熱する予熱器として機能してもよい。代替的に、熱交換器２１０は、熱交換器２１０を通過する作動媒体の一部を蒸発させる蒸発器として機能してもよい。更に代替的に、熱交換器２１０は、熱交換器２１０を通過する作動媒体を全体的に蒸発させてもよい。この場合、熱交換器２１０の下流の蒸発器１１０は過熱器として機能する。
【００９３】
＜熱エネルギ回収装置の有利な効果＞
一般的に、内燃機関から排出された排ガスを煙突へ案内する排出経路は船舶の機関室の中で最も上の階層に形成される。上述の実施形態によれば、蒸発器１１０は船舶の機関室の中で最も上の第１フロア（すなわち、アッパフロア）に配置されるので、一般的な船舶の排ガスの排出経路の設計を大きく変更することなく排ガスの排出経路上に配置されることができる。加えて、蒸発器１１０からターボチャージャＴＢＣまでの配管経路が蒸発器１１０からスクラバＳＣＢまでの配管経路よりも短くなるように、蒸発器１１０は第１フロアに配置された排ガス管ＥＸＰに取り付けられるので、蒸発器１１０は排ガスからの自然放熱量が過度に大きくなる前に作動流体を排ガスと熱交換させることができる。加えて、排ガスの温度が蒸発器１１０で酸露点を下回るリスクも低減される。すなわち、蒸発器１１０における腐食物質の析出のリスクは低減される。
【００９４】
蒸発器１１０とは異なり、凝縮器１３０は第１フロアの下方の第２フロアに配置されている。この結果、熱エネルギ回収装置１００，１００Ａは、少なくとも２つの階層に分けて配置されることになる。従来の熱エネルギ回収装置のレイアウトとは異なり、機関室の階層の中で比較的空いている階層が熱エネルギ回収装置１００，１００Ａの構成装置の配置に有効利用されることができる。加えて、熱エネルギ回収装置１００，１００Ａの構成装置は過度に密集されない。
【００９５】
凝縮器１３０が、蒸発器１１０が配置された第１フロアの下方の第２フロアに配置されているので、凝縮器１３０内の作動媒体を冷却する冷却媒体として海水を凝縮器１３０に送り出す冷却ポンプ部１５０に対して第１フロアまで届く揚水高さは要求されない。すなわち、冷却ポンプ部１５０は第２フロアまで届く揚水高さを達成する能力を有すればよい。一般的に、大きな揚水高さを達成するポンプ設備は高額であるが、上述の如く、冷却ポンプ部１５０に対して過度に高い揚水高さは要求されないので、冷却ポンプ部１５０として低廉なポンプ装置が用いられることができる。
【００９６】
冷却ポンプ部１５０が海水を送る凝縮器１３０及び作動媒体の膨張下で駆動される膨張機１２０が配置された第２フロアは、蒸発器１１０が配置された第１フロアの１つ下の階層であるので、凝縮器１３０、蒸発器１１０及び膨張機１２０を通過するように形成された作動媒体の循環流路は過度に長くならない。したがって、循環流路に沿って流れる作動媒体の損失も過度に大きくならない。加えて、循環流路に封入された作動媒体の量は過度に多くならない。
【００９７】
凝縮器１３０は蒸発器１１０内での排ガスとの熱交換によってガス化された作動媒体を液化するので、作動流体の液面が凝縮器１３０の中又は凝縮器１３０の下に配置された貯留部１８０内に形成される。凝縮器１３０が配置された第２フロアの上の第１フロアに蒸発器１１０は配置されているので、蒸発器１１０の媒体流入部１１３が形成する媒体流入口も凝縮器１３０より上方に位置する。凝縮器１３０よりも上方に蒸発器１１０の媒体流入部１１３が形成する媒体流入口が位置するので、凝縮器１３０又は貯留部１８０内の作動流体の液面は媒体流入部１１３が形成する媒体流入口より下方に位置する。貯留部１８０内の作動流体は、循環ポンプ１４０が停止されたときに、循環ポンプ１４０を越えて流れ出すこともある。この場合においても、凝縮器１３０又は貯留部１８０内の作動流体の液面は媒体流入部１１３が形成する媒体流入口より下方に位置しているので、作動媒体は蒸発器１１０には到達しない。したがって、循環ポンプ１４０の停止下での作動媒体の意図しない蒸発は蒸発器１１０で生じない。
【００９８】
媒体流入口よりも上方で媒体流出部１１４は作動媒体が流出する媒体流出口を形成するので、作動媒体は蒸発器１１０内で上方に流れる。媒体流出部１１４及び媒体流入部１１３に加えて、蒸発器１１０はガス流入部１１１及びガス流出部１１２を有する。ガス流入部１１１はガス流出部１１２の上方に位置する。したがって、蒸発器１１０内において排ガスの流れは下向きになる。すなわち、蒸発器１１０内での排ガスの流れは上向きの作動媒体の流れとは逆向きになる。この結果、ガス流入口の近くの排ガスは媒体流出口の近くの作動媒体と熱交換することになる。ガス流出口の近くの排ガスは媒体流入口の近くの作動媒体と熱交換することになる。
【００９９】
ガス流入口の近くの排ガスと媒体流出口の近くの作動媒体との間の熱交換に関して、媒体流出口の近くの作動媒体は、媒体流入口から媒体流出口の近くに至るまでに排ガスと既に熱交換し昇温されているけれども、ガス流入口の近くの排ガスは作動媒体とあまり熱交換をしていないので高い温度を保っている。したがって、ガス流入口の近くの排ガスと媒体流出口の近くの作動媒体との間の温度差は十分に大きくなり、作動媒体と排ガスとの間での熱交換は高い効率で行われることができる。
【０１００】
ガス流出口の近くの排ガスと媒体流入口の近くの作動媒体との間の熱交換に関して、ガス流出口の近くの排ガスは、ガス流入口からガス流出口の近くに至るまでに作動媒体と既に熱交換し降温されているけれども、媒体流入口の近くの作動媒体は排ガスとあまり熱交換をしていないので低温である。したがって、ガス流出口の近くの排ガスと媒体流入口の近くの作動媒体との間の温度差も十分に大きくなり、作動媒体と排ガスとの間での熱交換は高い効率で行われることができる。
【０１０１】
排ガスと熱交換した後の作動媒体は膨張機１２０及び凝縮器１３０へ順次流入する。膨張機１２０内での作動媒体の膨張に起因する降温の結果、膨張機１２０から凝縮器１３０へ流れる作動媒体は気相及び液相の二相となることもある。この場合、作動流体の圧力損失は大きくなりやすい。しかしながら、膨張機１２０は凝縮器１３０と同様に第２フロアに配置され、膨張機と凝縮器との間の距離は過度に長くならないので、膨張機１２０から凝縮器１３０へ供給されている作動流体の圧力損失は過度に大きくならない。
【０１０２】
膨張機１２０は凝縮器１３０とともに第２フロア内で支持体１６０によって支持される。したがって、膨張機１２０及び凝縮器１３０は第２フロア内で安定的に設置される。凝縮器１３０は膨張機１２０の下方に配置されているので、膨張機１２０内での膨張の下で降温並びに液化した作動媒体は膨張機１２０から凝縮器１３０に円滑に流下することができる。
【０１０３】
凝縮器１３０を膨張機１２０の下方で支持する第２載置部１６２は、水平方向に引出可能である。したがって、作業者は、第２載置部１６２を水平方向に引き出し、膨張機１２０に妨げられることなく凝縮器１３０に容易にアクセスすることができる。この結果、作業者は、凝縮器１３０に対する点検及び修繕を効率的に行うことができる。
【０１０４】
第２載置部１６２によって支持された凝縮器１３０及び第１載置部１６１によって支持された膨張機１２０は鉛直方向に並ぶので、これらは水平方向に過度に広い設置面積を必要とせず、第２フロア内のスペースは有効に利用されることができる。
【０１０５】
凝縮器１３０内の作動媒体の冷却に関して、冷却ポンプ部１５０は、主案内管１７０を通じて海水をスクラバＳＣＢへ送る主ポンプ２５１を有するので、主ポンプ２５１がスクラバＳＣＢへ海水を供給している間、凝縮器１３０は主ポンプ２５１の下流の第１分岐部ＢＦ１において主案内管１７０から分岐した第１副案内管１７１，１７１Ａを通じて海水を受け取ることができる。主ポンプ２５１の上流の第２分岐部ＢＦ２において主案内管１７０から分岐した第２副案内管１７２，１７２Ａに副ポンプ２５２が取り付けられているので、主ポンプ２５１の停止下でも凝縮器１３０は海水を副ポンプ２５２から受け取ることができる。主ポンプ２５１及び副ポンプ２５２が併用されるので、副ポンプ２５２の摩耗速度や損傷のリスクは低減される。したがって、作業者は、副ポンプ２５２を過度に高い頻度で点検や修繕しなくてもよい。この結果、副ポンプ２５２のランニングコストは低減される。
【０１０６】
副ポンプ２５２は主ポンプ２５１が停止しているときに、第２副案内管１７２，１７２Ａを通じて凝縮器１３０へ海水を送り出すので、ＳＯｘの除去がなされないときでも凝縮器１３０に作動媒体を冷却させることができる。したがって、作動媒体の冷却はスクラバＳＣＢの作動及び停止とは無関係に実行されることができる。
【０１０７】
スクラバＳＣＢが用いられないとき、主ポンプ２５１より小さな出力の副ポンプ２５２が作動媒体の冷却に用いられる海水を送り出すので、熱エネルギ回収装置１００，１００Ａは電力を過度に消費しない。したがって、熱エネルギ回収装置１００，１００Ａは低コストで運転されることができる。
【０１０８】
スクラバＳＣＢは第１フロアに配置されているので、主ポンプ２５１は高い揚水高さを達成するように設計されている。一方、副ポンプ２５２は凝縮器１３０への海水の供給に専ら用いられるので、主ポンプ２５１ほど高い揚水高さは副ポンプ２５２に要求されない。したがって、副ポンプ２５２として廉価なポンプ装置が用いられることができる。
【０１０９】
上述の実施形態に関して、膨張機１２０としてスクリュ膨張機が用いられている。しかしながら、膨張機１２０として、遠心式の膨張機やスクロール式の膨張機が用いられてもよい。
【０１１０】
上述の実施形態に関して、膨張機１２０は第２フロアに配置されている。しかしながら、膨張機１２０は第１フロアに配置されていてもよい。
【０１１１】
上述の実施形態に関して、第１フロアは、船舶の機関室の中で最も上のアッパーフロアである。しかしながら、第１フロアは、船舶の設計によって定められた排ガスの排出経路に適合するように決定されてもよい。したがって、第１フロアは、アッパーフロア以外の階層であってもよい。
【０１１２】
上述の実施形態に関して、第２フロアは第１フロアの１つ下の階層である。しかしながら、第２フロアは第１フロアより下の他の階層であってもよい。第１フロアの１つ下の階層が狭いならば、更に下の階層が第２フロアとして利用されてもよい。
【０１１３】
上述の実施形態に関して、熱エネルギ回収装置１００，１００Ａは船舶の機関室に配置されている。しかしながら、熱エネルギ回収装置は船舶の煙突部に配置されてもよい。
【０１１４】
上述の実施形態に関して、作動媒体を冷却するための冷却水として海水が利用されている。しかしながら、作動媒体の冷却に船舶内で循環される循環水が冷却水として用いられてもよい。
【０１１５】
上述の実施形態に関して、膨張機１２０及び凝縮器１３０は支持体１６０によって支持されている。しかしながら、膨張機１２０及び凝縮器１３０は第２フロアの床面上に据え付けられてもよい。
【０１１６】
上述の実施形態に関して、凝縮器１３０，１３０Ａは貯留部１８０，１８０Ａを有している。しかしながら、凝縮器は貯留部を有していなくともよい。
【０１１７】
今回開示された実施形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと解されるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなくて特許請求の範囲により示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【０１１８】
上述の実施形態の技術は、様々な船舶に好適に利用される。
【符号の説明】
【０１１９】
１００，１００Ａ・・・・・熱エネルギ回収装置
１１０・・・・・・・・・・蒸発器
１１１・・・・・・・・・・ガス流入部
１１２・・・・・・・・・・ガス流出部
１１３・・・・・・・・・・媒体流入部
１１４・・・・・・・・・・媒体流出部
１２０・・・・・・・・・・膨張機
１３０・・・・・・・・・・凝縮器
１５０・・・・・・・・・・冷却ポンプ部
１６０・・・・・・・・・・支持体
１６１・・・・・・・・・・第１載置部
１６２・・・・・・・・・・第２載置部
１６３・・・・・・・・・・下フレーム（支持体）
１６４・・・・・・・・・・下支柱（支持体）
１７０・・・・・・・・・・主案内管
１７１，１７１Ａ・・・・・第１副案内管
１７２，１７２Ａ・・・・・第２副案内管
２５１・・・・・・・・・・主ポンプ
２５２・・・・・・・・・・副ポンプ
ＢＦ１・・・・・・・・・・第１分岐部
ＢＦ２・・・・・・・・・・第２分岐部
ＣＭＮ・・・・・・・・・・煙突
ＥＮＧ・・・・・・・・・・内燃機関
ＥＸＰ・・・・・・・・・・排ガス管
ＳＣＢ・・・・・・・・・・スクラバ
ＴＢＣ・・・・・・・・・・ターボチャージャ
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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