(57)【要約】【課題】原動機の廃熱を蓄えるとともに蓄えられた廃熱を利用する簡素な構造のシステムを提供する。【解決手段】ボイラシステム１では、原動機３の廃熱を熱源としてボイラ水を加熱するボイラ部５０と、第２循環路５２２を介してボイラ水を循環させる第２ポンプ５５と、蓄熱材と第２循環路５２２を流れるボイラ水との間で熱交換を行う蓄熱部５９が設けられる。蓄熱部５９では、蓄熱材がボイラ水よりも低温の場合、ボイラ水により蓄熱材が加熱されて蓄熱が行われ、蓄熱材がボイラ水よりも高温の場合、蓄熱材によりボイラ水が加熱される。このように、船内の蒸気システムへと蒸気を供給するボイラ部５０に、蓄熱部５９、第２ポンプ５５および第２循環路５２２を追加することにより、原動機３の廃熱を蓄えるとともに蓄えられた廃熱を利用してボイラ水を加熱する簡素な構造のボイラシステム１を提供することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボイラシステムであって、
液状の媒体を貯溜し、原動機からの廃熱を熱源として媒体を加熱するボイラ部と、
前記ボイラ部から液状の媒体を送出し、循環路を介して前記ボイラ部へと循環させるポンプと、
蓄熱材を有し、前記蓄熱材と前記循環路を流れる媒体との間で熱交換を行い、前記蓄熱材が前記循環路を流れる媒体よりも低温の場合に前記蓄熱材により蓄熱を行い、前記蓄熱材が前記循環路を流れる媒体よりも高温の場合に前記蓄熱材により媒体を加熱する蓄熱部と、
を備えることを特徴とするボイラシステム。
【請求項２】
請求項１に記載のボイラシステムであって、
前記ボイラ部が、
液状の媒体を貯溜するボイラ本体と、
前記ボイラ本体から液状の媒体を送出し、他の循環路を介して前記ボイラ本体へと循環させる他のポンプと、
前記原動機の排気路を流れる排気を熱源として前記他の循環路を流れる媒体を加熱する排気熱交換器と、
を備えることを特徴とするボイラシステム。
【請求項３】
請求項１に記載のボイラシステムであって、
前記ボイラ部が、液状の媒体を貯溜するとともに前記排気路が貫通するボイラ本体を備え、
前記排気路を流れる排気により前記ボイラ本体内の媒体が加熱されることを特徴とするボイラシステム。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載のボイラシステムであって、
前記循環路において前記蓄熱部から前記ボイラ部へと媒体を導く配管上に配置され、前記原動機へと供給される加圧された吸気である圧縮空気を熱源として媒体を加熱する圧縮空気熱交換器をさらに備えることを特徴とするボイラシステム。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載のボイラシステムであって、
前記ボイラ部における媒体の温度から前記蓄熱部における前記蓄熱材の温度を減算した温度差を求める温度差取得部と、
前記温度差に基づいて前記蓄熱部から前記ボイラ部へと導かれる媒体の流量を制御する流量制御部と、
をさらに備え、
前記温度差が大きくなるに従って、前記流量制御部により前記流量が減少することを特徴とするボイラシステム。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載のボイラシステムであって、
前記循環路において前記蓄熱部から前記ボイラ部へと媒体を導く配管上に配置され、前記蓄熱部から送出された媒体からエネルギーを回収する回収装置をさらに備え、
前記回収装置が、
前記循環路を流れる媒体を熱源として有機媒体である作動流体を加熱して気化するＯＲＣ熱交換器と、
前記ＯＲＣ熱交換器にて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膨張機と、
前記膨張機にて膨張させた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作動流体を前記ＯＲＣ熱交換器へと送出するＯＲＣポンプと、
を備えることを特徴とするボイラシステム。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載のボイラシステムであって、
前記媒体が、ボイラ水であり、
前記ボイラ部において、前記ボイラ水の蒸気が生成されることを特徴とするボイラシステム。
【請求項８】
請求項７に記載のボイラシステムであって、
前記ボイラ部から外部へと送出されるボイラ水の蒸気を圧縮する蒸気圧縮部をさらに備えることを特徴とするボイラシステム。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれかに記載のボイラシステムであって、
前記原動機が、船舶の主機関であり、
前記ボイラ部が、前記船舶の補助ボイラであることを特徴とするボイラシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボイラシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、大型船舶では、主機関から排出された排気の廃熱によりボイラ水を加熱して蒸気を生成する排ガスエコノマイザが煙突内に設けられる。例えば、特許文献１に示す排ガスエコノマイザシステムでは、補助ボイラに貯溜されるボイラ水が、ボイラ水循環ポンプにより排ガスエコノマイザへと送出され、排ガスエコノマイザにて加熱された後、補助ボイラへと戻される。
【０００３】
特許文献２では、船舶においてエネルギーを貯蔵するエネルギー貯蔵システムが提案されている。当該エネルギー貯蔵システムでは、主機関からの排気の廃熱を熱媒油により回収する廃熱回収装置が設けられ、廃熱回収装置において加熱された熱媒油は、蓄熱材熱交換装置および蒸気発生器装置に供給される。蓄熱材熱交換装置では、熱媒油により溶融塩等の蓄熱材が加熱されて蓄熱が行われる。蒸気発生装置では、熱媒油により水を蒸発させて蒸気タービンを駆動し、蒸気タービンに接続された発電機により発電が行われる。蒸気タービンに供給された蒸気の一部は、蒸気タービンの中段から取り出され、船内にてプロセス蒸気として使用される。主機関からの排気の廃熱を利用できない停泊中等は、蓄熱材の熱により蒸気発生装置の水が加熱されて蒸気が生成され、当該蒸気により発電が行われる。
【０００４】
特許文献３では、船舶用蓄熱システムが提案されている。当該蓄熱システムでは、排ガスエコノマイザにて水を加熱して蒸気を生成し、当該蒸気を熱交換手段へと供給することにより、蓄熱槽から熱交換手段へと送出される蓄熱媒体が加熱され、蓄熱槽にて蓄熱が行われる。蓄熱利用運転モードでは、利用機器から熱交換手段へと利用側熱媒体が送出され、蓄熱槽から熱交換手段へと供給された蓄熱媒体により利用側熱媒体が加熱される。
【０００５】
一方、特許文献４では、ディーゼル発電機の排気を利用して発電を行う発電装置が開示されている。当該発電装置では、ディーゼル発電機等の排気により加熱された水または水蒸気により、循環路を循環する有機流体が熱交換器を介して加熱され、当該有機流体によりタービンが駆動されて発電機により発電が行われる。当該発電装置は、すなわち、有機媒体を作動流体として有機ランキンサイクル（ＯＲＣ：Organic Rankine Cycle）を行う廃熱回収装置である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−１９６６４６号公報
【特許文献２】特開２０１０−１１６８４７号公報
【特許文献３】特開２０１１−７５２２７号公報
【特許文献４】登録実用新案第３０４４３８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、特許文献２の船舶用エネルギー貯蔵システムでは、蓄えられた熱エネルギーを発電用の動力源として利用するため、大規模な蓄熱設備が必要となる。また、熱エネルギーを動力に変換する際の変換効率は低いため、蓄えられた熱エネルギーを効率良く利用することが難しい。一方、特許文献３の船舶用蓄熱システムでは、主機関の廃熱を回収するシステム、蓄熱槽への蓄熱および蓄熱槽からの放熱を行うシステム、並びに、蓄熱槽の熱エネルギーを利用側熱媒体を介して利用機器へと供給するシステムが個別に必要となるため、船舶用蓄熱システムの構造が複雑化してしまう。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、原動機の廃熱を蓄えるとともに蓄えられた廃熱を利用する簡素な構造のシステムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の発明は、ボイラシステムであって、液状の媒体を貯溜し、原動機からの廃熱を熱源として媒体を加熱するボイラ部と、前記ボイラ部から液状の媒体を送出し、循環路を介して前記ボイラ部へと循環させるポンプと、蓄熱材を有し、前記蓄熱材と前記循環路を流れる媒体との間で熱交換を行い、前記蓄熱材が前記循環路を流れる媒体よりも低温の場合に前記蓄熱材により蓄熱を行い、前記蓄熱材が前記循環路を流れる媒体よりも高温の場合に前記蓄熱材により媒体を加熱する蓄熱部とを備える。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のボイラシステムであって、前記ボイラ部が、液状の媒体を貯溜するボイラ本体と、前記ボイラ本体から液状の媒体を送出し、他の循環路を介して前記ボイラ本体へと循環させる他のポンプと、前記原動機の排気路を流れる排気を熱源として前記他の循環路を流れる媒体を加熱する排気熱交換器とを備える。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のボイラシステムであって、前記ボイラ部が、液状の媒体を貯溜するとともに前記排気路が貫通するボイラ本体を備え、前記排気路を流れる排気により前記ボイラ本体内の媒体が加熱される。
【００１２】
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ボイラシステムであって、前記循環路において前記蓄熱部から前記ボイラ部へと媒体を導く配管上に配置され、前記原動機へと供給される加圧された吸気である圧縮空気を熱源として媒体を加熱する圧縮空気熱交換器をさらに備える。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載のボイラシステムであって、前記ボイラ部における媒体の温度から前記蓄熱部における前記蓄熱材の温度を減算した温度差を求める温度差取得部と、前記温度差に基づいて前記蓄熱部から前記ボイラ部へと導かれる媒体の流量を制御する流量制御部とをさらに備え、前記温度差が大きくなるに従って、前記流量制御部により前記流量が減少する。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載のボイラシステムであって、前記循環路において前記蓄熱部から前記ボイラ部へと媒体を導く配管上に配置され、前記蓄熱部から送出された媒体からエネルギーを回収する回収装置をさらに備え、前記回収装置が、前記循環路を流れる媒体を熱源として有機媒体である作動流体を加熱して気化するＯＲＣ熱交換器と、前記ＯＲＣ熱交換器にて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膨張機と、前記膨張機にて膨張させた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作動流体を前記ＯＲＣ熱交換器へと送出するＯＲＣポンプとを備える。
【００１５】
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ボイラシステムであって、前記媒体が、ボイラ水であり、前記ボイラ部において、前記ボイラ水の蒸気が生成される。
【００１６】
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載のボイラシステムであって、前記ボイラ部から外部へと送出されるボイラ水の蒸気を圧縮する蒸気圧縮部をさらに備える。
【００１７】
請求項９に記載の発明は、請求項１ないし８のいずれかに記載のボイラシステムであって、前記原動機が、船舶の主機関であり、前記ボイラ部が、前記船舶の補助ボイラである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明では、原動機の廃熱を蓄えるとともに蓄えられた廃熱を利用する簡素な構造のシステムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るボイラシステムの構成を示す図である。
【図２】ボイラ水の流量制御の一例を示す図である。
【図３】ボイラシステムの構成を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係るボイラシステムの構成を示す図である。
【図５】ボイラシステムの構成を示す図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態に係るボイラシステムの構成を示す図である。
【図７】ボイラシステムの構成を示す図である。
【図８】本発明の第４の実施の形態に係るボイラシステムの構成を示す図である。
【図９】ボイラ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】
【００２０】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るボイラシステム１の構成を示す図である。ボイラシステム１は、例えば、比較的大型の船舶の補助ボイラシステムとして利用される。図１では、船舶の主機関として利用される過給機付き原動機２も共に示す。ボイラシステム１では、過給機付き原動機２の廃熱を利用して媒体であるボイラ水を加熱する。加熱されたボイラ水から発生した蒸気は、船内の燃料油、潤滑油、生活用水等の加熱源等として利用される。
【００２１】
過給機付き原動機２は、内燃機関である舶用原動機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。原動機３は、船舶の主機関であり、例えば、２サイクル・ディーゼルエンジンである。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。
【００２２】
タービン４１は、原動機３から排気路３２を介して供給された排気により回転する。タービン４１の回転に利用された排気は、排気路３２を介して過給機付き原動機２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）、過給機付き原動機２の外部から吸気路４３を介して過給機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圧縮空気（以下、「掃気」という。）は、掃気路３１上に設けられた圧縮空気熱交換器５６（後述）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、加圧された吸気を過給機４から原動機３へと導く流路、すなわち、加圧吸気路である。なお、ボイラシステム１では、掃気路３１の圧縮空気熱交換器５６よりも下流側に配置されるとともに圧縮空気熱交換器５６から送出された掃気をさらに冷却する掃気冷却器が設けられてもよい（他の実施の形態においても同様）。
【００２３】
ボイラシステム１は、ボイラ装置５を備える。ボイラ装置５は、ボイラ部５０と、ポンプ５５と、蓄熱部５９と、切替部５７２と、圧縮空気熱交換器５６と、流量制御部５７１と、第１測定部５８１と、第２測定部５８２とを備える。図１では、蓄熱部５９による蓄熱が行われる「蓄熱モード」について説明する。ボイラ部５０は、ボイラ本体５１と、他のポンプ５３と、排気熱交換器５４とを備える。以下の説明では、ポンプ５３，５５を区別するために、それぞれ「第１ポンプ５３」「第２ポンプ５５」と呼ぶ。
【００２４】
ボイラ本体５１は、船舶の煙突（いわゆる、ファンネル）から離れた位置に配置され、液状の媒体（すなわち、液状のボイラ水）を貯溜する。ボイラ本体５１には、上述の第１測定部５８１が設けられる。第１測定部５８１により、ボイラ本体５１内のボイラ水の温度が測定される。ボイラ本体５１には、また、図示省略のバーナや給水部が設けられる。当該バーナは、ボイラ本体５１内のボイラ水を必要に応じて加熱する。当該給水部は、ボイラ本体５１内のボイラ水が減少した場合等、必要に応じてボイラ本体５１内にボイラ水を供給する。
【００２５】
ボイラ本体５１、第２ポンプ５５、蓄熱部５９、切替部５７２、圧縮空気熱交換器５６および流量制御部５７１は、ボイラ水が循環する循環路５２２により、当該順序にて接続される。ボイラ部５０では、ボイラ本体５１、第１ポンプ５３および排気熱交換器５４が、ボイラ水が循環する他の循環路５２１により、当該順序にて接続される。以下の説明では、循環路５２１，５２２を区別するために、それぞれ「第１循環路５２１」「第２循環路５２２」と呼ぶ。第１循環路５２１および第２循環路５２２は、ボイラ本体５１と分岐部５２ａとの間において、共通流路となっており、分岐部５２ａにおいて分岐する。なお、第１循環路５２１および第２循環路５２２は、それぞれ個別にボイラ本体５１に接続されてもよい。
【００２６】
ボイラ部５０では、第１ポンプ５３が駆動されることにより、液状のボイラ水がボイラ本体５１から第１循環路５２１へと送出される。ボイラ本体５１から送出されたボイラ水は、図１中に矢印にて示すように、第１循環路５２１を介して、第１ポンプ５３を通過し、さらに排気熱交換器５４を通過して、ボイラ本体５１へと循環する。
【００２７】
排気熱交換器５４は、船舶の煙突内に配置され、過給機付き原動機２の排気路３２上においてタービン４１よりも下流側に配置される。排気熱交換器５４では、第１循環路５２１を流れる液状のボイラ水が、排気路３２を流れるタービン４１からの排気（すなわち、タービン４１を通過した後の原動機３からの排気）を熱源として加熱される。換言すれば、排気熱交換器５４では、排気に含まれる過給機付き原動機２の廃熱を熱源としてボイラ水が加熱される。排気熱交換器５４を通過する排気の温度は、原動機３の出力や周囲の温度等により変化する。原動機３の出力が最大出力（１００％出力）である場合の当該排気温度は、例えば、約２３０℃である。排気熱交換器５４では、排気熱交換器５４に流入するボイラ水の一部が気化（蒸発）する。そして、ガス状のボイラ水と液状のボイラ水との混合流体が、排気熱交換器５４からボイラ本体５１へと送出される。
【００２８】
すなわち、ボイラ部５０は、液状のボイラ水を貯溜し、原動機３の排気路３２を流れる排気を熱源としてボイラ水を加熱してボイラ水の蒸気を生成する装置（いわゆる、排ガスエコノマイザ）であり、船舶の補助ボイラとして利用される。ボイラ本体５１内におけるボイラ水の温度・圧力は、例えば、約１３５℃・約０．２５ＭＰａ（メガパスカル）〜約１６５℃・約０．６ＭＰａである。ボイラ本体５１内のボイラ水の蒸気は、ボイラ本体５１の上部に接続された蒸気配管５２４を介して、船内の蒸気システム（図示省略）へと供給される。
【００２９】
ボイラシステム１では、ボイラ本体５１と蒸気システムとの間において、蒸気配管５２４から分岐して蒸気配管５２４へと合流する分岐配管５２６が設けられる。分岐配管５２６上には、ボイラ部５０から外部の蒸気システムへと送出されるボイラ水の蒸気を圧縮する蒸気圧縮部（以下、単に「圧縮部５１１」という。）が設けられる。蒸気配管５２４および分岐配管５２６上にはバルブが設けられる。これらのバルブを切り替えることにより、ボイラ本体５１から船内の蒸気システムへと供給される蒸気の供給経路が、圧縮部５１１を通過する経路と、圧縮部５１１を通過しない経路との間で切り替えられる。蓄熱モードでは、圧縮部５１１は利用されず、ボイラ本体５１から送出された蒸気は、圧縮部５１１を通過することなく、船内の蒸気システムへと供給される。
【００３０】
ボイラ装置５では、第２ポンプ５５が駆動されることにより、液状のボイラ水がボイラ本体５１から第２循環路５２２へと送出される。ボイラ本体５１から送出されたボイラ水は、図１中に矢印にて示すように、第２循環路５２２を介して、第２ポンプ５５、蓄熱部５９、切替部５７２、圧縮空気熱交換器５６および流量制御部５７１を当該順序にて通過して、ボイラ本体５１へと循環する。
【００３１】
蓄熱部５９は、蓄熱材を有する。蓄熱部５９では、蓄熱材と、第２循環路５２２を流れるボイラ水との間で熱交換が行われる。例えば、原動機３の出力が、常用出力（ＣＳＯ：Continuous Service Output）以上である場合、ボイラ本体５１から送出されるボイラ水の温度は比較的高いため、蓄熱材の温度は、蓄熱部５９において第２循環路５２２を流れるボイラ水の温度よりも低い。このように、蓄熱材が、蓄熱部５９において第２循環路５２２を流れるボイラ水よりも低温の場合、蓄熱材がボイラ水により加熱され、蓄熱部５９において蓄熱が行われる。蓄熱部５９における蓄熱材の温度は、第２測定部５８２により測定される。
【００３２】
蓄熱部５９では、ボイラ水が蓄熱材により冷却される。蓄熱部５９から送出されたボイラ水は、切替部５７２へと導かれる。切替部５７２は、例えば、第２循環路５２２上に設けられた三方弁である。切替部５７２を通過したボイラ水は、第２循環路５２２により圧縮空気熱交換器５６へと導かれる。切替部５７２では、図１中に破線にて示す分岐配管５２５が第２循環路５２２から分岐し、圧縮空気熱交換器５６と流量制御部５７１との間の合流部５２ｃにおいて、第２循環路５２２に合流する。蓄熱モードでは、分岐配管５２５は使用しない。分岐配管５２５を使用する「給熱モード」については後述する。切替部５７２から圧縮空気熱交換器５６へと向かうボイラ水の温度は、例えば、約１００〜１３０℃である。
【００３３】
圧縮空気熱交換器５６は、第２循環路５２２上において蓄熱部５９からボイラ部５０のボイラ本体５１へとボイラ水を導く配管上に配置される。具体的には、圧縮空気熱交換器５６は、第２循環路５２２上において蓄熱部５９とと流量制御部５７１との間に配置される。圧縮空気熱交換器５６は、また、コンプレッサ４２と原動機３との間において掃気路３１上に配置される。圧縮空気熱交換器５６では、コンプレッサ４２から原動機３へと供給される掃気路３１内の掃気を熱源として、第２循環路５２２を流れる液状のボイラ水が加熱される。換言すれば、圧縮空気熱交換器５６では、掃気に含まれる過給機付き原動機２の廃熱を熱源としてボイラ水が加熱される。
【００３４】
圧縮空気熱交換器５６からは、液状のボイラ水、または、ガス状のボイラ水と液状のボイラ水との混合流体が送出される。圧縮空気熱交換器５６において加熱されたボイラ水は、流量制御部５７１を通過してボイラ本体５１へと戻される。圧縮空気熱交換器５６を通過する掃気の温度は、原動機３の出力や周囲の温度等により変化する。原動機３の出力が最大出力（１００％出力）である場合の当該掃気温度は、例えば、約２２０℃である。原動機３の出力が低下すると、掃気温度も低下する。圧縮空気熱交換器５６から送出されるボイラ水の温度は、圧縮空気熱交換器５６に流入するボイラ水の温度や圧縮空気熱交換器５６を通過する掃気の温度等により変化する。圧縮空気熱交換器５６から流量制御部５７１へと向かうボイラ水の温度は、例えば、約１３５〜１６５℃である。
【００３５】
流量制御部５７１は、例えば、第２循環路５２２上に設けられた三方弁である。流量制御部５７１において、図１中に破線にて示す分岐配管５２３が第２循環路５２２から分岐し、ボイラ本体５１と第２ポンプ５５との間の合流部５２ｂにおいて、第２循環路５２２に合流する。
【００３６】
ボイラ装置５では、上述のように、第１測定部５８１により、ボイラ本体５１内のボイラ水の温度が測定され、第２測定部５８２により、蓄熱部５９の蓄熱材の温度が測定される。第１測定部５８１および第２測定部５８２のそれぞれの測定値は、流量制御部５７１に接続される温度差取得部５７３へと送られる。温度差取得部５７３では、第１測定部５８１および第２測定部５８２からの測定値に基づいて、ボイラ部５０のボイラ本体５１におけるボイラ水の温度から、蓄熱部５９における蓄熱材の温度を減算した温度差が求められる。そして、当該温度差に基づいて、蓄熱部５９から圧縮空気熱交換器５６を介してボイラ部５０のボイラ本体５１へと導かれるボイラ水の流量が、流量制御部５７１により制御される。
【００３７】
図２は、流量制御部５７１によるボイラ水の流量制御の一例を示す図である。図２の横軸は、温度差取得部５７３にて求められるボイラ水と蓄熱材との温度差Δｔを示す。図２の縦軸は、圧縮空気熱交換器５６から流量制御部５７１へと導かれるボイラ水のうち、流量制御部５７１を通過してボイラ本体５１へと戻されるボイラ水の割合（以下、「還流割合」という。）を示す。換言すれば、還流割合は、蓄熱部５９から圧縮空気熱交換器５６を介して流量制御部５７１へと導かれるボイラ水の流量に対する、蓄熱部５９から圧縮空気熱交換器５６および流量制御部５７１を介してボイラ本体５１へと導かれるボイラ水の流量の割合である。
【００３８】
還流割合が１００％の場合、圧縮空気熱交換器５６から流量制御部５７１へと導かれるボイラ水の全量が、流量制御部５７１を通過してボイラ本体５１へと戻される。一方、還流割合が１００％未満の場合、圧縮空気熱交換器５６から送出されるボイラ水の流量に縦軸の値に相当する割合を乗算した流量のボイラ水が、流量制御部５７１を通過してボイラ本体５１へと戻される。また、残りのボイラ水は、流量制御部５７１にて分岐配管５２３へと導かれ、合流部５２ｂにてボイラ本体５１から送出されたボイラ水と合流した後、第２循環路５２２を介して第２ポンプ５５へと導かれる。
【００３９】
図２に示す例では、温度差Δｔが０以上ｔ１以下の場合、還流割合は１００％であり、圧縮空気熱交換器５６からのボイラ水の全量がボイラ本体５１へと戻される。これにより、圧縮空気熱交換器５６において回収された掃気の廃熱を、ボイラ本体５１内のボイラ水の加熱（または温度維持）に効率良く利用することができる。
【００４０】
一方、温度差Δｔがｔ１よりも大きい場合、還流割合は１００％未満であり、圧縮空気熱交換器５６からのボイラ水の一部がボイラ本体５１へと戻され、残りのボイラ水は、ボイラ本体５１を通過することなく、分岐配管５２３を介して第２ポンプ５５へと戻される。上記温度差Δｔがｔ１よりも大きく、かつ、ｔ２以下である場合、温度差Δｔが大きくなるに従って、流量制御部５７１による制御より還流割合が漸次減少する。換言すれば、温度差Δｔが大きくなるに従って、流量制御部５７１による制御により、蓄熱部５９からボイラ本体５１へと導かれるボイラ水の流量が漸次減少する。また、温度差Δｔがｔ２以上である場合、還流割合は０％よりも大きく、かつ、１００％未満の所定の割合にて一定である。
【００４１】
上述のように、蓄熱部５９では、ボイラ水により蓄熱材が加熱される際にボイラ水の温度が低下する。ボイラ水の温度から蓄熱材の温度を減算した温度差Δｔが大きくなると、蓄熱部５９におけるボイラ水の温度低下も大きくなる。したがって、温度差Δｔが大きい場合、仮に、蓄熱部５９にて温度が低下したボイラ水の全量をボイラ本体５１に戻したとすると、ボイラ本体５１内のボイラ水の温度が所定の温度範囲よりも低下し、ボイラ本体５１から船内への蒸気の供給に悪影響を及ぼす可能性がある。
【００４２】
そこで、図１に示すボイラシステム１では、上述の温度差Δｔが大きい場合、蓄熱部５９からボイラ本体５１に戻るボイラ水の流量を減少させることにより、ボイラ本体５１内のボイラ水の温度が、所定の温度よりも低くなることを抑制または防止することができる。その結果、船内の蒸気システムに所望の温度のボイラ水の蒸気を供給することができる。また、温度差Δｔが大きくなるに従って、蓄熱部５９からボイラ本体５１に戻るボイラ水の流量を漸次減少させることにより、ボイラ本体５１内のボイラ水の温度が、所定の温度よりも低くなることをより一層抑制または防止することができる。すなわち、流量制御部５７１は、ボイラ部５０のボイラ本体５１におけるボイラ水の温度を制御する温度制御部である。
【００４３】
また、ボイラシステム１では、ボイラ部５０におけるボイラ本体５１以外の部位のボイラ水の温度が第１測定部５８１により測定され、当該ボイラ水の温度から蓄熱材の温度を減算した温度差に基づいて、上述と同様に、流量制御部５７１によるボイラ水の流量制御が行われてもよい。この場合であっても、ボイラ本体５１内のボイラ水の温度が、所定の温度よりも低くなることを抑制または防止することができる。
【００４４】
図３は、図１と同様に、ボイラシステム１の構成を示す図である。ただし、図３では、温度差取得部５７３の図示を省略している（図４ないし図９においても同様）。以下では、図３を参照しつつ、蓄熱部５９からボイラ部５０への給熱が行われる給熱モードについて説明する。給熱モードは、例えば、原動機３が停止された状態において、ボイラシステム１から船内への蒸気の供給が行われる場合に実施される。原動機３が停止されると、排気熱交換器５４における排気によるボイラ水の加熱はできないため、第１ポンプ５３が停止され、第１循環路５２１におけるボイラ水の循環が停止される。図３では、第１循環路５２１を破線にて示す。
【００４５】
排気によるボイラ水の加熱が停止されると、ボイラ本体５１内のボイラ水の温度が低下する。したがって、第２ポンプ５５によりボイラ本体５１から送出されて第２循環路５２２を流れるボイラ水の温度も低下する。比較的低温となったボイラ水は、第２ポンプ５５を通過して蓄熱部５９へと導かれ、ボイラ水と蓄熱部５９の蓄熱材との間で熱交換が行われる。当該蓄熱材は、上述の蓄熱モードにより蓄えられた熱エネルギーにより、第２循環路５２２を流れるボイラ水よりも高温である。このため、蓄熱部５９では、蓄熱材によりボイラ水が加熱され、蓄熱部５９に流入するボイラ水の一部が気化する。そして、ガス状のボイラ水と液状のボイラ水との混合流体が、蓄熱部５９から切替部５７２へと送出される。
【００４６】
給熱モードでは、切替部５７２により流路が切り替えられることにより、蓄熱部５９から切替部５７２に流入するボイラ水の全量が、分岐配管５２５へと導かれる。分岐配管５２５へと導かれたボイラ水は、合流部５２ｃを通過し、第２循環路５２２により流量制御部５７１へと導かれ、全量がボイラ本体５１へと戻される。このように、給熱モードでは、ボイラ本体５１から送出されたボイラ水が、蓄熱部５９において、蓄熱材に蓄えられた熱エネルギーにより加熱されてボイラ本体５１へと戻される。換言すれば、蓄熱部５９に蓄えられた熱エネルギーが、ボイラ部５０へと供給される。なお、給熱モードでは、第２循環路５２２のうち、切替部５７２から圧縮空気熱交換器５６を通過して合流部５２ｃに至る部位にはボイラ水は流れないため、図３中では当該部位を破線にて示す（図５、図７および図９においても同様）。
【００４７】
給熱モードにおいても、ボイラ本体５１内の蒸気が蒸気配管５２４を介して船内の蒸気システムへと供給される。給熱モードでは、ボイラ本体５１から送出されるボイラ水の蒸気の圧力が、所望の圧力よりも低下した場合、蒸気配管５２４および分岐配管５２６上のバルブが切り替えられ、ボイラ本体５１からのボイラ水の蒸気が圧縮部５１１へと導かれる。圧縮部５１１は、ボイラ水の蒸気を圧縮して所望の圧力とした後、蒸気システムへと供給する。
【００４８】
以上に説明したように、図１に示すボイラシステム１では、液状のボイラ水を貯溜し、原動機３の排気に含まれる廃熱を熱源としてボイラ水を加熱するボイラ部５０と、ボイラ部５０から液状のボイラ水を送出し、第２循環路５２２を介してボイラ部５０へと循環させる第２ポンプ５５と、蓄熱材と第２循環路５２２を流れるボイラ水との間で熱交換を行う蓄熱部５９が設けられる。そして、蓄熱部５９において、蓄熱材が第２循環路５２２を流れるボイラ水よりも低温の場合に、ボイラ水により蓄熱材が加熱されて蓄熱材による蓄熱が行われ、蓄熱材が第２循環路５２２を流れるボイラ水よりも高温の場合に、蓄熱材によりボイラ水が加熱される。
【００４９】
このように、船内の蒸気システムへと蒸気を供給するボイラ部５０に、上述の蓄熱部５９、第２ポンプ５５および第２循環路５２２を追加することにより、原動機３の廃熱を蓄えるとともに蓄えられた廃熱を利用してボイラ水を加熱する簡素な構造のボイラシステム１を提供することができる。このようなボイラシステム１の構成は、燃料消費量の低減が要求されるとともに装置の配置スペースに制限がある船舶の補助ボイラシステムに特に適している。
【００５０】
ボイラシステム１では、第２循環路５２２において蓄熱部５９からボイラ部５０へとボイラ水を導く配管上に配置され、図１に示す蓄熱モードにおいて、原動機３へと供給される掃気を熱源としてボイラ水を加熱する圧縮空気熱交換器５６が設けられる。これにより、蓄熱モードにおけるボイラ水の加熱に、原動機３に供給される掃気の廃熱も利用することができる。すなわち、ボイラシステム１では、蓄熱モードにおいて、原動機３に係る複数種類の廃熱を利用して簡素な構造にて効率良くボイラ水を加熱することができ、ボイラ水の蒸気を効率良く生成することができる。また、ボイラ水を蓄熱部５９において蓄熱材により冷却した後に、圧縮空気熱交換器５６において掃気により加熱することにより、掃気の廃熱をボイラ水に効率良く回収させることができる。
【００５１】
上述のように、ボイラ部５０は、船舶の煙突から離れた位置に配置されるボイラ本体５１と、ボイラ本体５１から液状のボイラ水を送出して第１循環路５２１を介してボイラ本体５１へと循環させる第１ポンプ５３と、排気路３２上に配置されて蓄熱モードにおいて第１循環路５２１を流れるボイラ水を加熱する排気熱交換器５４とを備える。これにより、ボイラシステム１のうち、排気路３２上に設けられる構造（すなわち、煙突内に設けられる構造）を小型化、および、簡素化することができる。
【００５２】
ボイラシステム１では、ボイラ部５０から外部へと送出されるボイラ水の蒸気を圧縮する圧縮部５１１が設けられる。これにより、給熱モードにおいて、船内の蒸気システムへと供給されるボイラ水の蒸気の圧力不足を防止することができる。また、所望の圧力のボイラ水の蒸気を蒸気システムへと供給しつつ、ボイラ本体５１内のボイラ水の蒸気の圧力を低くすることができる。これにより、ボイラ装置５におけるボイラ水の気化を促進することができる。
【００５３】
図４は、本発明の第２の実施の形態に係るボイラシステム１ａの構成を示す図である。ボイラシステム１ａは、図１に示すボイラシステム１と同様に、比較的大型の船舶の補助ボイラシステムとして利用され、過給機付き原動機２の廃熱を利用して媒体であるボイラ水を加熱する。図４に示すボイラシステム１ａでは、図１に示すボイラ部５０に代えて、ボイラ部５０とは構造が異なるボイラ部５０ａが設けられる。ボイラシステム１ａの他の構成は、図１に示すボイラシステム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。
【００５４】
図４に示すボイラ部５０ａは、液状のボイラ水を貯溜するボイラ本体５１を備える。ボイラ本体５１は、船舶の煙突内において原動機３の排気路３２上に設けられ、排気路３２がボイラ本体５１を貫通する。換言すれば、ボイラ部５０ａは、船舶の煙突内に設けられる、いわゆる「コンポジットボイラ」である。ボイラ部５０ａは、煙管式または水管式のボイラであり、図２では、煙管式のボイラ部５０ａが設けられるものとして説明する。ボイラ部５０ａでは、排気路３２が複数の細管３２１に分岐され、当該複数の細管３２１が、ボイラ本体５１の底部から上部に向けて貫通する。複数の細管３２１は、ボイラ本体５１に貯溜される液状のボイラ水と直接的に接触する。ボイラ部５０ａでは、排気路３２の複数の細管３２１を流れる原動機３の排気により、ボイラ本体５１内のボイラ水が加熱されてボイラ水の蒸気が生成される。
【００５５】
ボイラシステム１ａでは、図１に示すボイラシステム１と同様に、蓄熱モードにおいて、ボイラ本体５１から送出されたボイラ水が、第２循環路５２２を介して蓄熱部５９へと導かれ、蓄熱部５９の蓄熱材を加熱した後（すなわち、蓄熱部５９による蓄熱が行われた後）、圧縮空気熱交換器５６にて加熱されてボイラ本体５１へと戻る。また、図５に示すように、給熱モードにおいては、ボイラ本体５１から送出されたボイラ水は、第２循環路５２２を介して蓄熱部５９へと導かれ、蓄熱部５９の蓄熱材により加熱された後、ボイラ部５０ａのボイラ本体５１へと戻る。
【００５６】
このように、船内の蒸気システムへと蒸気を供給するボイラ部５０ａに、図１に示すボイラシステム１と同様に、上述の蓄熱部５９、第２ポンプ５５および第２循環路５２２を追加することにより、原動機３の廃熱を蓄えるとともに蓄えられた廃熱を利用してボイラ水を加熱する簡素な構造のボイラシステム１ａを提供することができる。また、ボイラシステム１ａでは、ボイラ部５０ａにおいて、ボイラ本体５１を排気路３２が貫通する位置（すなわち、船舶の煙突内）に配置することにより、ボイラ部５０ａの構造を小型化することができる。これにより、ボイラシステム１ａを小型化することができる。
【００５７】
図６は、本発明の第３の実施の形態に係るボイラシステム１ｂの構成を示す図である。ボイラシステム１ｂでは、図１に示すボイラシステム１の構造に加えて、回収装置６が設けられる。ボイラシステム１ｂの他の構成は、図１に示すボイラシステム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。
【００５８】
図６に示すように、回収装置６は、ボイラ装置５の第２循環路５２２上において蓄熱部５９からボイラ部５０へとボイラ水を導く配管上に配置される。回収装置６は、蓄熱部５９から第２循環路５２２へと送出されたボイラ水からエネルギーを回収する装置である。回収装置６は、例えば、水よりも沸点が低い作動流体（好ましくは、代替フロンＲ２４５ｆａ等の有機媒体）を利用した有機ランキンサイクル（ＯＲＣ：Organic Rankine Cycle）によって熱エネルギーを動力として回収するものである。回収装置６は、ＯＲＣ循環路６１と、ＯＲＣ熱交換器６２と、膨張機６３と、凝縮器６４と、ＯＲＣポンプ６５とを備える。ＯＲＣ熱交換器６２、膨張機６３、凝縮器６４およびＯＲＣポンプ６５は、作動流体が循環するＯＲＣ循環路６１により、上記順序にて接続される。
【００５９】
回収装置６では、ＯＲＣポンプ６５により作動流体が加圧されてＯＲＣ熱交換器６２へと送出される。ＯＲＣ熱交換器６２は、第２循環路５２２上において蓄熱部５９からボイラ部５０へとボイラ水を導く配管上に配置される。具体的には、ＯＲＣ熱交換器６２は、第２循環路５２２のうち、蓄熱部５９から圧縮空気熱交換器５６へとボイラ水が導かれる配管上に配置される。ＯＲＣ熱交換器６２では、第２循環路５２２を流れるボイラ水を熱源として、ＯＲＣポンプ６５から送出された作動流体が加熱されて気化する。また、第２循環路５２２を流れるボイラ水は、ＯＲＣ熱交換器６２において回収装置６の作動流体により冷却され、ボイラ水の温度は低下する。
【００６０】
ＯＲＣ熱交換器６２により加熱されて気化された作動流体は、ＯＲＣ循環路６１を介して膨張機６３へと導かれる。膨張機６３は、ＯＲＣ熱交換器６２にて気化されたガス状の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６３としては、例えば、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、ＯＲＣ熱交換器６２から送り込まれる作動流体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。
【００６１】
膨張機６３を通過したガス状の作動流体は、凝縮器６４へと導かれる。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する。凝縮器６４にて液化された作動流体は、ＯＲＣポンプ６５により、上述のように加圧されてＯＲＣ熱交換器６２へと送出される。
【００６２】
ボイラシステム１ｂでは、図１に示すボイラシステム１と同様に、蓄熱モードにおいて、ボイラ本体５１から送出されたボイラ水が、第２循環路５２２を介して蓄熱部５９へと導かれ、蓄熱部５９の蓄熱材を加熱する（すなわち、蓄熱部５９による蓄熱が行われる）。蓄熱部５９から送出されたボイラ水は、回収装置６のＯＲＣ熱交換器６２を通過し、圧縮空気熱交換器５６にて加熱されてボイラ本体５１へと戻る。また、図７に示すように、給熱モードにおいては、ボイラ本体５１から送出されたボイラ水は、第２循環路５２２を介して蓄熱部５９へと導かれ、蓄熱部５９の蓄熱材により加熱された後、ボイラ部５０のボイラ本体５１へと戻る。
【００６３】
このように、船内の蒸気システムへと蒸気を供給するボイラ部５０に、図１に示すボイラシステム１と同様に、上述の蓄熱部５９、第２ポンプ５５および第２循環路５２２を追加することにより、原動機３の廃熱を蓄えるとともに蓄えられた廃熱を利用してボイラ水を加熱する簡素な構造のボイラシステム１ｂを提供することができる。
【００６４】
ボイラシステム１ｂでは、図６に示す蓄熱モードにおいて、ＯＲＣ熱交換器６２、膨張機６３、凝縮器６４およびＯＲＣポンプ６５を備える回収装置６により、蓄熱部５９から送出されたボイラ水から機械的エネルギーを回収することができる。これにより、ボイラ水により回収された原動機３の廃熱を効率良く利用することができる。また、第２循環路５２２を循環するボイラ水を、回収装置６のＯＲＣ熱交換器６２において冷却した後に、圧縮空気熱交換器５６において掃気により加熱することにより、掃気の廃熱をボイラ水に効率良く回収させることができる。
【００６５】
図８は、本発明の第４の実施の形態に係るボイラシステム１ｃの構成を示す図である。ボイラシステム１ｃでは、図６に示す回収装置６に代えて、回収装置６とは部分的に構造が異なる回収装置６ａが設けられる。ボイラシステム１ｃの他の構成は、図６に示すボイラシステム１ｂ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。
【００６６】
回収装置６ａでは、図１に示す膨張機６３に代えて、２段タービンである膨張機６３ａが設けられる。膨張機６３ａは、高圧タービンである第１膨張機６３１と、低圧タービンである第２膨張機６３２とを備える。また、回収装置６ａは、図６に示す回収装置６の各構成に加え、他のＯＲＣ熱交換器６２ａおよび他のＯＲＣポンプ６５ａを備える。以下の説明では、ＯＲＣ熱交換器６２，６２ａを区別するために、それぞれ「第１ＯＲＣ熱交換器６２」および「第２ＯＲＣ熱交換器６２ａ」と呼ぶ。また、ＯＲＣポンプ６５，６５ａを区別するために、それぞれ「第１ＯＲＣポンプ６５」および「第２ＯＲＣポンプ６５ａ」と呼ぶ。
【００６７】
第２ＯＲＣポンプ６５ａは、ＯＲＣ循環路６１において第１ＯＲＣポンプ６５と第１ＯＲＣ熱交換器６２との間の配管上に配置される。ＯＲＣ循環路６１には、第１ＯＲＣポンプ６５と第２ＯＲＣポンプ６５ａとの間に分岐部６１ａが設けられ、分岐部６１ａにおいてＯＲＣ循環路６１から分岐流路６１１が分岐される。分岐部６１ａから膨張機６３ａへと向かう分岐流路６１１上には、第２ＯＲＣ熱交換器６２ａが配置される。第２ＯＲＣ熱交換器６２ａは、ボイラ装置５の第２循環路５２２上において第１ＯＲＣ熱交換器６２と圧縮空気熱交換器５６との間に配置される。
【００６８】
回収装置６ａでは、凝縮器６４からの作動流体が、第１ＯＲＣポンプ６５により加圧されて分岐部６１ａへと送出される。凝縮器６４から送出された作動流体の一部は、分岐部６１ａにて分岐流路６１１へと分岐されて第２ＯＲＣ熱交換器６２ａへと導かれる。また、作動流体の残りの部分は、分岐部６１ａにてＯＲＣ循環路６１へと分岐され、第２ＯＲＣポンプ６５ａによりさらに加圧されて第１ＯＲＣ熱交換器６２へと導かれる。第２ＯＲＣポンプ６５ａは、第１ＯＲＣ熱交換器６２に導かれる作動流体の圧力を、第２ＯＲＣ熱交換器６２ａに導かれる作動流体の圧力よりも高くする圧力調整部である。
【００６９】
第１ＯＲＣ熱交換器６２では、蓄熱モードにおいて、蓄熱部５９から送出されて第２循環路５２２を流れるボイラ水を熱源として、第２ＯＲＣポンプ６５ａから送出された作動流体が加熱されて気化する。第１ＯＲＣ熱交換器６２にて気化された作動流体は、膨張機６３ａへと導かれ、第１膨張機６３１に供給される。一方、第２循環路５２２を流れるボイラ水は、第１ＯＲＣ熱交換器６２において回収装置６ａの作動流体により冷却される。第１ＯＲＣ熱交換器６２から送出されたボイラ水は、第２ＯＲＣ熱交換器６２ａへと導かれる。
【００７０】
第２ＯＲＣ熱交換器６２ａでは、第１ＯＲＣ熱交換器６２から送出されたボイラ水（すなわち、第１ＯＲＣ熱交換器６２から圧縮空気熱交換器５６へと導かれるボイラ水）を熱源として、第１ＯＲＣポンプ６５から送出された作動流体が加熱されて気化する。上述のように、第２ＯＲＣ熱交換器６２ａに導かれる作動流体の圧力は、第１ＯＲＣ熱交換器６２に導かれる作動流体の圧力よりも低いため、第２ＯＲＣ熱交換器６２ａにおける作動流体の蒸発温度は、第１ＯＲＣ熱交換器６２における作動流体の蒸発温度よりも低い。第２ＯＲＣ熱交換器６２ａにて気化された作動流体は、膨張機６３ａへと導かれ、第２膨張機６３２に供給される。
【００７１】
一方、ボイラ水は、第２ＯＲＣ熱交換器６２ａにおいて回収装置６ａの作動流体により冷却される。第２ＯＲＣ熱交換器６２ａから送出されたボイラ水は、圧縮空気熱交換器５６へと導かれ、原動機３の掃気を熱源として加熱された後、ボイラ本体５１へと戻される。
【００７２】
回収装置６ａの膨張機６３ａでは、第１ＯＲＣ熱交換器６２にて気化された作動流体が第１膨張機６３１において膨張し、膨張後の当該作動流体、および、第２ＯＲＣ熱交換器６２ａにて気化された作動流体が、第２膨張機６３２において合流して膨張する。そして、膨張機６３ａにおいて作動流体の膨張により回収された機械的エネルギーにより、発電機８における発電が行われる。
【００７３】
ボイラシステム１ｃでは、図６に示すボイラシステム１ｂと同様に、蓄熱モードにおいて、ボイラ本体５１から送出されたボイラ水が、第２循環路５２２を介して蓄熱部５９へと導かれ、蓄熱部５９の蓄熱材を加熱する（すなわち、蓄熱部５９による蓄熱が行われる）。蓄熱部５９から送出されたボイラ水は、回収装置６ａの第１ＯＲＣ熱交換器６２および第２ＯＲＣ熱交換器６２ａを通過し、圧縮空気熱交換器５６にて加熱されてボイラ部５０のボイラ本体５１へと戻る。また、図９に示すように、給熱モードにおいては、ボイラ本体５１から送出されたボイラ水は、第２循環路５２２を介して蓄熱部５９へと導かれ、蓄熱部５９の蓄熱材により加熱された後、ボイラ部５０のボイラ本体５１へと戻る。
【００７４】
このように、船内の蒸気システムへと蒸気を供給するボイラ部５０に、図６に示すボイラシステム１ｂと同様に、上述の蓄熱部５９、第２ポンプ５５および第２循環路５２２を追加することにより、原動機３の廃熱を蓄えるとともに蓄えられた廃熱を利用してボイラ水を加熱する簡素な構造のボイラシステム１ｃを提供することができる。
【００７５】
ボイラシステム１ｃでは、図８に示す蓄熱モードにおいて、回収装置６ａの第１ＯＲＣ熱交換器６２における作動流体の蒸発温度および圧力を高くすることにより、膨張機６３ａにおける熱落差を大きくすることができ、膨張機６３ａによるエネルギーの回収効率を向上することができる。また、第２ＯＲＣ熱交換器６２ａにおける作動流体の蒸発温度を第１ＯＲＣ熱交換器６２における作動流体の蒸発温度よりも低くすることにより、第１ＯＲＣ熱交換器６２において温度が低下したボイラ水から、効率良く熱を回収することができる。ボイラ装置５では、第１ＯＲＣ熱交換器６２にて冷却されたボイラ水を、第２ＯＲＣ熱交換器６２ａにおいてさらに冷却することにより、圧縮空気熱交換器５６における掃気温度とボイラ水の温度との差をより一層大きくすることができる。その結果、圧縮空気熱交換器５６における掃気の廃熱の回収効率を向上することができる。
【００７６】
上述のボイラシステム１，１ａ〜１ｃでは、様々な変更が可能である。
【００７７】
流量制御部５７１は三方弁には限定されず、例えば、循環ポンプが流量制御部５７１として利用されてもよい。あるいは、第２ポンプ５５として流量を制御可能なインバータポンプが利用され、上述の温度差Δｔに基づいて、第２循環路５２２を流れてボイラ本体５１へと戻るボイラ水の流量が制御されてもよい。この場合、当該インバータポンプの流量制御部分が、流量制御部５７１となる。
【００７８】
膨張機６３，６３ａは、必ずしもタービンには限定されず、例えば、スクリュー膨張機であってもよい。図７に示すボイラシステム１ｃでは、第２ＯＲＣポンプ６５ａに代えて、減圧弁が分岐流路６１１上に圧力調整部として設けられてもよい。
【００７９】
ボイラシステム１，１ｂ，１ｃのボイラ部５０では、第１循環路５２１を流れるボイラ水を加熱する熱源は、必ずしも、原動機３からの排気には限定されず、原動機３からの廃熱であればよい。例えば、第１循環路５２１を流れるボイラ水が、掃気路３１上に配置された熱交換器において、掃気路３１を流れる掃気を熱源として加熱されてもよい。ボイラシステム１ｂ，１ｃでは、ボイラ部５０に代えて、図４に示すボイラ部５０ａが設けられてもよい。
【００８０】
ボイラシステム１，１ａ〜１ｃでは、圧縮空気熱交換器５６および切替部５７２が省略されてもよい。この場合、蓄熱モードおよび給熱モードの双方において、蓄熱部５９から送出されたボイラ水は、直接的に流量制御部５７１へと導かれる。これにより、ボイラシステム１，１ａ〜１ｃの構造を簡素化することができる。
【００８１】
ボイラシステム１，１ａ〜１ｃでは、ボイラ水に代えて、熱媒油等の様々な媒体が利用されてもよい。ボイラシステム１，１ａ〜１ｃのボイラ装置５における媒体として熱媒油が利用される場合、ボイラ装置５では媒体の蒸気は生成されず、ボイラ装置５により加熱された液状の熱媒油が、船内の燃料油、潤滑油、生活用水等の加熱源等として利用される。
【００８２】
原動機３は、例えば、４サイクル・ディーゼルエンジンであってもよい。この場合、コンプレッサ４２により加圧された吸気である圧縮空気は「給気」と呼ばれ、掃気路３１は給気路と呼ばれる。また、原動機３は、ディーゼルエンジン以外の内燃機関であってもよく、内燃機関以外の原動機であってもよい。原動機３は、船舶の主機関以外の様々な用途に利用されてよく、ボイラシステム１，１ａ〜１ｃも、船舶の補助ボイラシステム以外の他の用途に利用されてよい。
【００８３】
上記実施の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】
【００８４】
１，１ａ〜１ｃ    ボイラシステム
３    原動機
６，６ａ    回収装置
３２    排気路
５０，５０ａ    ボイラ部
５１    ボイラ本体
５３    第１ポンプ
５４    排気熱交換器
５５    第２ポンプ
５６    圧縮空気熱交換器
５９    蓄熱部
６２    （第１）ＯＲＣ熱交換器
６２ａ    第２ＯＲＣ熱交換器
６３，６３ａ    膨張機
６４    凝縮器
６５    （第１）ＯＲＣポンプ
６５ａ    第２ＯＲＣポンプ
５１１    圧縮部
５２１    第１循環路
５２２    第２循環路
５７１    流量制御部
５７３    温度差取得部
【図１】
2015017771.tif 000003
【図２】
2015017771.tif 000004
【図３】
2015017771.tif 000005
【図４】
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【図５】
2015017771.tif 000007
【図６】
2015017771.tif 000008
【図７】
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【図８】
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【図９】
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