(57)【要約】【課題】エンジンの排ガスの熱源を最大限回収してタービンを駆動させて、エネルギー（電気）発生能を向上させうる船舶用廃熱回収装置を提供する。【解決手段】船舶用廃熱回収装置が開示される。本発明の実施形態による船舶用廃熱回収装置は、エンジンから排出される排ガスから熱を回収して第１冷媒を等圧加熱する熱交換器と、等圧加熱された第１冷媒を断熱膨張させて駆動されるタービンと、断熱膨張された第１冷媒を凝縮させる凝縮器と、凝縮された第１冷媒を圧縮させて熱交換器で再循環させる熱交換ポンプと、を含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンから排出される排ガスから熱を回収して第１冷媒を等圧加熱する熱交換器と、
等圧加熱された前記第１冷媒を断熱膨張させて駆動されるタービンと、
断熱膨張された前記第１冷媒を凝縮させる凝縮器と、
凝縮された前記第１冷媒を圧縮させて、前記熱交換器で再循環させる熱交換ポンプと、を含む船舶用廃熱回収装置。
【請求項２】
前記エンジンからの発生熱を冷却させるための複数個のクーラーをさらに含み、
前記凝縮された第１冷媒は、前記複数個のクーラーから熱を供給されて、前記熱交換器で再循環されることを特徴とする請求項１に記載の船舶用廃熱回収装置。
【請求項３】
前記タービンから排出される熱を、前記熱交換器に供給される前記第１冷媒に供給する復熱器をさらに含む請求項１に記載の船舶用廃熱回収装置。
【請求項４】
前記エンジンから排出される排ガスが通過する排気管で、前記熱交換器の前端に設けられて、前記熱交換器と別途に前記排ガスの熱を回収するための熱回収器をさらに含む請求項１に記載の船舶用廃熱回収装置。
【請求項５】
前記熱回収器から回収された熱を用いて等圧加熱された第２冷媒を断熱膨張させて駆動する補助タービンと、
前記断熱膨張された第２冷媒を凝縮させる補助凝縮器と、
前記凝縮された第２冷媒を圧縮させて、前記熱回収器で再循環させる補助ポンプと、をさらに含むことを特徴とする請求項４に記載の船舶用廃熱回収装置。
【請求項６】
前記凝縮器に前記凝縮器の冷却媒体である第３冷媒を供給するために、前記凝縮器と連結される凝縮器冷却ラインと、
前記凝縮器冷却ライン上に前記第３冷媒を強制循環させるための凝縮器冷却ポンプと、
前記第３冷媒と海水との熱交換が行われる海水熱交換器と、
前記海水熱交換器に海水を供給するために、前記海水熱交換器と連結される海水ラインと、
前記海水ライン上に前記海水を強制循環させるための海水ポンプと、を含む請求項１に記載の船舶用廃熱回収装置。
【請求項７】
前記凝縮器に前記凝縮器の冷却媒体である第３冷媒を供給するために、前記凝縮器と連結される凝縮器冷却ラインと、
前記凝縮器冷却ライン上に前記第３冷媒を強制循環させるための凝縮器冷却ポンプと、
前記第３冷媒と海水との熱交換及び冷却用清水と前記海水との熱交換が行われるメインクーラーと、
前記メインクーラーに前記海水を供給するために、前記メインクーラーと連結される海水ラインと、
前記海水ライン上に前記海水を強制循環させるための海水ポンプと、を含む請求項１に記載の船舶用廃熱回収装置。
【請求項８】
前記排ガスによって作動するターボチャージャーをさらに含み、
前記熱交換器は、
前記ターボチャージャーと前記タービンとの間に配されて、前記ターボチャージャーから排出される前記排ガスと前記タービンに供給される前記第１冷媒との熱交換を媒介する熱交換ユニットを含む請求項１に記載の船舶用廃熱回収装置。
【請求項９】
前記熱交換器は、
前記熱交換ユニットを循環する熱媒介流体の循環のために、少なくとも１個以上の循環ポンプを含む請求項８に記載の船舶用廃熱回収装置。
【請求項１０】
前記熱交換ユニットは、
前記ターボチャージャーから排出された排ガスと前記熱媒介流体との熱交換を実施する第１熱交換部と、
前記第１熱交換部から排出された排ガスと前記タービンに供給される第１冷媒とが熱交換する第２熱交換部と、を含む請求項９に記載の船舶用廃熱回収装置。
【請求項１１】
前記熱交換ユニットは、
前記第１熱交換部の前端に配され、
前記ターボチャージャーから供給される空気と前記熱媒介流体とが熱交換して、前記熱媒介流体を加熱する第３熱交換部をさらに含む請求項１０に記載の船舶用廃熱回収装置。
【請求項１２】
前記熱交換器は、
前記第３熱交換部を経由せず、前記第１熱交換部に前記熱媒介流体をバイパスさせるためのバイパス部をさらに含む請求項１１に記載の船舶用廃熱回収装置。
【請求項１３】
前記第１熱交換部から前記第２熱交換部に前記熱媒介流体を流動させるために設けられる第１供給ラインと、
前記第２熱交換部から熱交換された前記熱媒介流体を前記第１熱交換部に伝達する第２供給ラインと、
両端が前記第１供給ライン及び前記第２供給ラインにそれぞれに連結されて、選択的に前記熱媒介流体を迂回させる迂回ラインと、
前記迂回ラインに流動する前記熱媒介流体から前記第１熱交換部で吸収した熱を回収する冷却器と、をさらに含む請求項１０に記載の船舶用廃熱回収装置。
【請求項１４】
内部に海水が流動し、前記冷却器を経由する海水ラインをさらに含む請求項１３に記載の船舶用廃熱回収装置。
【請求項１５】
前記冷却器は、
前記迂回ライン上に配され、前記迂回ラインに沿って移動する前記熱媒介流体を、外部の海水との熱交換によって冷却させる請求項１４に記載の船舶用廃熱回収装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船舶用廃熱回収装置に係り、より詳細には、船舶のエンジンから排出される排ガスの廃熱を回収する船舶用廃熱回収装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、高油価時代が到来するにつれて、船舶のエネルギー効率を向上させて、燃料費を減少し、船舶運航の親環境性を確保しようとする努力が多く進められている。
【０００３】
一般的に、船舶を運航するに当たって、エネルギーは、推進用主エンジンでほとんどのエネルギーを消費しており、主エンジンの作動のために必要な燃料の約２５％は、排ガスとして大気中に捨てられていることが現実である。したがって、このような排ガスを用いて廃熱の一部を回収する多様な装置が活発に導入されている。
【０００４】
図１は、従来技術による船舶用廃熱回収装置を示す概略図である。図１を参照すれば、従来技術による船舶用廃熱回収装置は、船舶のエンジン１１０から排ガスが排出される排気管１１１に熱回収器（ボイラー）１２１を設置した後、排ガスの熱を回収（等圧加熱）して高温のスチームを生成して、多様なエネルギー源として使った。
【０００５】
しかし、このような従来技術による船舶用廃熱回収装置は、単一構成された熱回収器１２１のみを通じて排ガスの廃熱を回収するようになっているために、熱回収器１２１を通過しても、依然として高温状態の排ガスの廃熱を回収できず、大気に放出させることによって、エネルギー無駄使いをもたらすなどの問題点を有している。
【０００６】
また、エンジン自体の発生熱を冷却させるためのクーラーからの熱を回収するための熱回収手段も設けられていない。
【０００７】
一方、船舶の運航中に、前記エンジン１１０の稼動率は変化する。例えば、船舶は、全体運航日数の２／３程度は、エンジン１１０をフルロード（Ｆｕｌｌ  ｌｏａｄ）で稼動し、残りの運航日数は、エンジン１１０をフルロードに比べて、低いロードで稼動することができる。このように、エンジン１１０をフルロードに比べて、低いロードで稼動する場合、排ガスがフルロードである時に比べて、相対的に少なく発生する。
【０００８】
このような排ガス量の変化は、ランキンサイクルに流入される熱量に変化をもたらし、これは、ランキンサイクルの効率に深刻な影響を及ぼすので、エンジンの排ガスの廃熱を従来よりもさらに多く回収してタービンを駆動させる船舶用廃熱回収装置の開発において、このような点が考慮されて初めてより安定して電気を発生させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００９−２３６０１４号公報
【特許文献２】韓国公開特許第１０−２０１０−００６７２４７号公報
【特許文献３】米国特許第４２１４４５０号明細書
【特許文献４】韓国公告特許第１０−１９８２−００００９９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明が解決しようとする技術的な課題は、エンジンの排ガスの熱源を最大限回収してタービンを駆動させて、エネルギー（電気）発生能を向上させうる船舶用廃熱回収装置を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の実施形態の一側面によれば、エンジンから排出される排ガスから熱を回収して第１冷媒を等圧加熱する熱交換器と、等圧加熱された前記第１冷媒を断熱膨張させて駆動されるタービンと、断熱膨張された前記第１冷媒を凝縮させる凝縮器と、凝縮された前記第１冷媒を圧縮させて、前記熱交換器で再循環させる熱交換ポンプと、を含む船舶用廃熱回収装置が提供されうる。
【００１２】
前記エンジンからの発生熱を冷却させるための複数個のクーラーをさらに含み、前記凝縮された第１冷媒は、前記複数個のクーラーから熱を供給されて、前記熱交換器で再循環されうる。
【００１３】
前記タービンから排出される熱を、前記熱交換器に供給される前記第１冷媒に供給する復熱器をさらに含みうる。
【００１４】
前記エンジンから排出される排ガスが通過する排気管で、前記熱交換器の前端に設けられて、前記熱交換器と別途に前記排ガスの熱を回収するための熱回収器をさらに含みうる。
【００１５】
前記熱回収器から回収された熱を用いて等圧加熱された第２冷媒を断熱膨張させて駆動する補助タービンと、前記断熱膨張された第２冷媒を凝縮させる補助凝縮器と、前記凝縮された第２冷媒を圧縮させて、前記熱回収器で再循環させる補助ポンプと、をさらに含みうる。
【００１６】
前記凝縮器に前記凝縮器の冷却媒体である第３冷媒を供給するために、前記凝縮器と連結される凝縮器冷却ラインと、前記凝縮器冷却ライン上に前記第３冷媒を強制循環させるための凝縮器冷却ポンプと、前記第３冷媒と海水との熱交換が行われる海水熱交換器と、前記海水熱交換器に海水を供給するために、前記海水熱交換器と連結される海水ラインと、前記海水ライン上に前記海水を強制循環させるための海水ポンプと、を含みうる。
【００１７】
前記凝縮器に前記凝縮器の冷却媒体である第３冷媒を供給するために、前記凝縮器と連結される凝縮器冷却ラインと、前記凝縮器冷却ライン上に前記第３冷媒を強制循環させるための凝縮器冷却ポンプと、前記第３冷媒と海水との熱交換及び冷却用清水と前記海水との熱交換が行われるメインクーラーと、前記メインクーラーに前記海水を供給するために、前記メインクーラーと連結される海水ラインと、前記海水ライン上に前記海水を強制循環させるための海水ポンプと、を含みうる。
【００１８】
前記排ガスによって作動するターボチャージャーをさらに含み、前記熱交換器は、前記ターボチャージャーと前記タービンとの間に配されて、前記ターボチャージャーから排出される前記排ガスと前記タービンに供給される前記第１冷媒との熱交換を媒介する熱交換ユニットを含みうる。
【００１９】
前記熱交換器は、前記熱交換ユニットを循環する熱媒介流体の循環のために、少なくとも１個以上の循環ポンプを含みうる。
【００２０】
前記熱交換ユニットは、前記ターボチャージャーから排出された排ガスと前記熱媒介流体との熱交換を実施する第１熱交換部と、前記第１熱交換部から排出された排ガスと前記タービンに供給される第１冷媒とが熱交換する第２熱交換部と、を含みうる。
【００２１】
前記熱交換ユニットは、前記第１熱交換部の前端に配され、前記ターボチャージャーから供給される空気と前記熱媒介流体とが熱交換して、前記熱媒介流体を加熱する第３熱交換部をさらに含みうる。
【００２２】
前記熱交換器は、前記第３熱交換部を経由せず、前記第１熱交換部に前記熱媒介流体をバイパスさせるためのバイパス部をさらに含みうる。
【００２３】
前記第１熱交換部から前記第２熱交換部に前記熱媒介流体を流動させるために設けられる第１供給ラインと、前記第２熱交換部から熱交換された前記熱媒介流体を前記第１熱交換部に伝達する第２供給ラインと、両端が前記第１供給ライン及び前記第２供給ラインにそれぞれに連結されて、選択的に前記熱媒介流体を迂回させる迂回ラインと、前記迂回ラインに流動する前記熱媒介流体から前記第１熱交換部で吸収した熱を回収する冷却器と、をさらに含みうる。
【００２４】
内部に海水が流動し、前記冷却器を経由する海水ラインをさらに含みうる。
【００２５】
前記冷却器は、前記迂回ライン上に配され、前記迂回ラインに沿って移動する前記熱媒介流体を、外部の海水との熱交換によって冷却させることができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の実施形態は、エンジンの排ガスの熱源を最大限回収して、複数のタービンを駆動させながらも、エネルギー（電気）発生能を向上させることができる。
【００２７】
また、熱交換器を循環する熱媒介流体の流量を適切に調節することによって、エンジンのロード（ｌｏａｄ）変化にも拘らず、安定して電気を発生させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】従来技術による船舶用廃熱回収装置を示す概略図である。
【図２】本発明の第１実施形態による船舶用廃熱回収装置を示す概略図である。
【図３】本発明の第２実施形態による船舶用廃熱回収装置を示す概略図である。
【図４】本発明の第３実施形態による船舶用廃熱回収装置を示す概略図である。
【図５】本発明の第４実施形態による船舶用廃熱回収装置を示す概略図である。
【図６】本発明の第５実施形態による船舶用廃熱回収装置を示す概略図である。
【図７】本発明の第６実施形態による船舶用廃熱回収装置を説明する図面である。
【図８】本発明の第７実施形態による船舶用廃熱回収装置を説明する図面である。
【図９】本発明の第８実施形態による船舶用廃熱回収装置の概略的な構成を示す図面である。
【図１０】図９の船舶用廃熱回収装置で廃熱回収ユニットの構成を概略的に示す図面である。
【図１１】図９の船舶用廃熱回収装置で熱媒介流体が迂回ラインに沿って移動する状態を示す図面である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明と本発明の動作上の利点、及び本発明の実施によって達成される目的を十分に理解するためには、本発明の望ましい実施形態を例示する添付図面及び添付図面に記載の内容を参照しなければならない。
【００３０】
以下、添付図面を参照して、本発明の望ましい実施形態を説明することによって、本発明を詳しく説明する。各図面に付された同じ参照符号は、同じ部材を表わす。
【００３１】
以下、本発明の実施形態を説明するに当って、“等圧加熱”は、圧力を数学的に、または物理的に完全同一に保持しながら加熱するものではなく、熱力学で使われる用語の“等圧加熱”と理解しなければならない。また、本明細書で記載される“断熱膨張”などの意味も、同様に解釈しなければならない。
【００３２】
図２は、本発明の第１実施形態による船舶用廃熱回収装置を示す概略図である。
【００３３】
図２を参照すれば、本発明の実施形態による船舶用廃熱回収装置は、エンジン１０から排出される排ガスから熱を回収して第１冷媒を等圧加熱する熱交換器４１と、等圧加熱された第１冷媒を断熱膨張させて駆動されるタービン４２と、断熱膨張された第１冷媒を凝縮させる凝縮器４３と、凝縮された第１冷媒を圧縮させて熱交換器４１で再循環させる熱交換ポンプ４４と、エンジン１０から排出される排ガスが通過する排気管１１上の熱交換器４１の前端に設けられて、熱交換器４１と別途に排ガスの熱を回収するための熱回収器３１と、を含む。
【００３４】
本実施形態では、排ガスが排出されるエンジン１０の排気管１１に設置した熱回収器３１を通じて排ガスの熱を回収してスチームを発生させた後、多様なエネルギー源として活用すると同時に、熱回収器３１の後端の排気管１１に熱交換器４１をさらに設置し、その熱交換器４１で回収した熱を用いて駆動されるタービン４２と、そのタービン４２の第１冷媒を凝縮させる凝縮器４３と、凝縮された凝縮水（第１冷媒）を圧縮させる熱交換ポンプ４４と、を設けることによって、排ガスの廃熱をさらに回収可能にしている。ここで、第１冷媒は、有機化合物、すなわち、アンモニア、Ｃ２Ｈ６、Ｃ７Ｈ８、Ｃ８Ｈ１６、Ｒ１１、Ｒ１１３、Ｒ１２、Ｒ１２３、Ｒ１３４ａ、Ｒ２４５ｆａのうち何れか１つが使われる。
【００３５】
しかし、本発明の権利範囲が、これに限定されず、もし、第１冷媒が、高温の排ガスから廃熱を回収できるならば、熱回収器３１は、省略され、また、第１冷媒も、有機化合物ではない他の冷却媒体が使われることもある。
【００３６】
一方、本発明の実施形態による船舶用廃熱回収装置は、熱交換器４１に供給される第１冷媒にタービン４２から排出された廃熱を供給するための復熱器４５をさらに含む。これにより、タービン４２から排出された廃熱を供給された第１冷媒が熱交換器４１に供給されることによって、効率がさらに良くなるようにしている。
【００３７】
また、エンジン１０には、エンジン自体から発生する熱を冷却させるための複数のクーラー、すなわち、オイルクーラー１２、エアクーラー１３、ジャケットクーラー１４が設けられるが、本発明の実施形態による船舶用廃熱回収装置の効率をさらに向上させるために、熱交換ポンプ４４を通じて圧縮された第１冷媒が複数のクーラー１２、１３、１４から熱を供給されて、熱交換器４１で再循環されるように構成している。
【００３８】
一方、凝縮器４３で使われる冷却媒体としては、海水が使われ、凝縮器４３に海水を供給するために、凝縮器４３と連結される冷却ライン５１、及びその冷却ライン５１上に海水を強制循環させるための冷却ポンプ５２がさらに設けられる。
【００３９】
以下、本発明の第１実施形態である船舶用廃熱回収装置の作動過程について説明すれば、次の通りである。
【００４０】
まず、熱回収器３１を通じて排ガスの熱を回収（等圧加熱）して過熱蒸気を発生させて、多様なエネルギー源として使い、次いで、熱交換器４１では、熱回収器３１を経た排ガスの熱を再び回収（等圧加熱）して第１冷媒を過熱蒸気の状態にし、その次に、タービン４２で第１冷媒が断熱膨張されながら、タービン４２を駆動させ、タービン４２から排出されたガス（第１冷媒）は、凝縮器４３で冷却媒体によって等圧冷却されて、飽和水（第１冷媒）になった後、熱交換ポンプ４４で断熱圧縮されて、再び熱交換器４１に供給されて、蒸発される過程を繰り返しながら、排ガスの廃熱を最大限回収してタービン４２を駆動させる。
【００４１】
この際、熱交換ポンプ４４を通じて圧縮された第１冷媒は、複数のクーラー、すなわち、オイルクーラー１２、エアクーラー１３、及びジャケットクーラー１４から熱を供給された後、再び復熱器４５からタービン４２から排出された廃熱を供給されて、熱交換器４１に供給されることによって、効率がさらに向上する。
【００４２】
前述したように、本実施形態では、熱回収器３１が設けられているが、熱交換器４１に使われる第１冷媒が、本実施形態の熱回収器３１で使われる冷媒のように高温の排ガスの熱を回収できるならば、この場合、熱回収器３１は省略されることもある。
【００４３】
図３は、本発明の第２実施形態による船舶用廃熱回収装置の構成を示す図面である。
【００４４】
本実施形態は、第１実施形態と比較する時に、一部の構成において、差があり、他の構成においては、図２の第１実施形態の構成と同一なので、以下、本実施形態の差異点がある構成についてのみ説明する。
【００４５】
図３を参照すれば、本発明の第２実施形態による船舶用廃熱回収装置は、熱回収器３１の後端の排気管１１に熱交換器４１を設置し、その熱交換器４１から回収された熱を用いて駆動されるタービン４２と、そのタービン４２のガス（第１冷媒）を凝縮させる凝縮器４３、及び凝縮された凝縮水（第１冷媒）を圧縮させる熱交換ポンプ４４を設けて、排ガスの廃熱をさらに回収する前述した第１実施形態と同一のサイクル外に、排ガスが排出されるエンジン１０の排気管１１に設置した熱回収器３１を通じて排ガスの熱を回収して補助タービン３２を駆動させた後、補助凝縮器３３で第２冷媒が凝縮され、該凝縮された第２冷媒は、補助ポンプ３４で圧縮されて、再び熱回収器３１に供給される過程を繰り返しながら、排ガスの廃熱を持続的に回収することによって、補助タービン３２を駆動させるサイクルがさらに追加される。
【００４６】
このような構成による本発明の第２実施形態である船舶用廃熱回収装置の作動過程を説明すれば、次の通りである。
【００４７】
まず、熱回収器３１で排ガスの熱を回収（等圧加熱）して第２冷媒を過熱蒸気の状態にし、次いで、補助タービン３２で第２冷媒が断熱膨張されながら、補助タービン３２を駆動させ、補助タービン３２から排出された第２冷媒は、次いで、第１凝縮器３３で冷却媒体（海水）によって等圧冷却されて、飽和水になった後、補助ポンプ３４で断熱圧縮されて、再び熱回収器３１に供給されて、蒸発される過程を繰り返しながら、排ガスの廃熱を持続的に回収して補助タービン３２を駆動させる。
【００４８】
そして、それと同時に、熱交換器４１では、熱回収器３１を経た排ガスの熱を再び回収（等圧加熱）して第１冷媒を過熱蒸気の状態にし、その次の段階であるタービン４２で第１冷媒が断熱膨張されながら、そのタービン４２を駆動させ、そのタービン４２から排出されたガス（第１冷媒）は、その次の段階である凝縮器４３で冷却水によって等圧冷却されて、飽和水になった後、その次の段階である熱交換ポンプ４４で断熱圧縮されて、再び熱交換器４１に供給されて、蒸発される過程を繰り返しながら、排ガスの廃熱を最大限回収してタービン４２を駆動させる。
【００４９】
また、熱交換ポンプ４４を通じて圧縮された第１冷媒は、複数のクーラー、すなわち、オイルクーラー１２、エアクーラー１３、及びジャケットクーラー１４から熱を供給された後、再び復熱器４５を通じてタービン４２から排出された廃熱を供給された後、熱交換器４１に供給されることによって、さらに効率が向上する。
【００５０】
このように、本発明の実施形態は、従来の船舶用廃熱回収装置とは異なって、熱交換器４１とタービン４２とを設けて、船舶のエンジン１０から排出される排ガスの熱、すなわち、廃熱を熱回収器３１を通じて１次的に回収して補助タービン３２を駆動させ、再び熱交換器４１を通じて２次的に廃熱を回収してタービン４２を駆動させることによって、基本的にエンジン１０の排ガスの熱源を最大限回収して、複数のタービン３２、４２を駆動させながらも、エネルギー（電気）発生能を向上させることができる。
【００５１】
また、それに加えて、複数のクーラー１２、１３、１４からも第１冷媒は、熱を回収した後、熱交換器４１に供給させるだけではなく、タービン４２から排出された廃熱を用いて復熱器４５でも熱交換器４１に供給される第１冷媒に熱を供給することによって、効率の向上を図っている。
【００５２】
図４は、本発明の第３実施形態による船舶用廃熱回収装置の構成を示す図面である。
【００５３】
本実施形態は、第１実施形態と比較する時に、一部の構成において、差があり、他の構成においては、図２の第１実施形態の構成と同一なので、以下、本実施形態の差異点がある構成についてのみ説明する。
【００５４】
図４を参照すれば、本発明の第３実施形態による廃熱回収装置は、エンジン１０からの発生熱を冷却させるためのジャケットクーラー１４を含み、凝縮された第１冷媒は、ジャケットクーラー１４から熱を供給されて、熱交換器４１で再循環する。すなわち、本実施形態では、第１実施形態とは異なって、熱交換ポンプ４４を通じて圧縮された第１冷媒がジャケットクーラー１４のみから熱を供給されて、熱交換器４１に供給させている。これは、オイルクーラー１２、エアクーラー１３に比べて、ジャケットクーラー１４から相対的に多くの熱を供給されることができるために、オイルクーラー１２及びエアクーラー１３を経るラインを省略して、第１実施形態に比べて、全体サイクルを単純化させることができながらも、効率面では、第１実施形態に比べて、大きな低下がないという長所がある。
【００５５】
図５は、本発明の第４実施形態による船舶用廃熱回収装置の構成を示す図面である。
【００５６】
本実施形態は、第１実施形態と比較する時に、一部の構成において、差があり、他の構成においては、図２の第１実施形態の構成と同一なので、以下、本実施形態の差異点がある構成についてのみ説明する。
【００５７】
図５を参照すれば、本発明の第４実施形態による廃熱回収装置の凝縮器４３は、冷却媒体として第３冷媒を使い、第３冷媒は、海水と熱交換する。
【００５８】
より詳しく説明すれば、凝縮器４３に第３冷媒を供給するために、凝縮器４３と連結される凝縮器冷却ライン６１と、凝縮器冷却ライン６１上に第３冷媒を強制循環させるための凝縮器冷却ポンプ６２と、第３冷媒と海水との熱交換が行われる海水熱交換器６３と、海水熱交換器６３に海水を供給するために、海水熱交換器６３と連結される海水ライン６４と、海水ライン６４に海水を強制循環させるための海水ポンプ６５と、を含む。
【００５９】
すなわち、凝縮器４３の冷却が海水によってなされる場合、凝縮器４３などに腐蝕が発生する恐れがあるので、これを防止するために、別途の凝縮器冷却ライン６１を備えて、間接的に海水と凝縮器４３を熱交換させる。
【００６０】
図６は、本発明の第５実施形態による船舶用廃熱回収装置の構成を示す図面である。
【００６１】
本実施形態は、第１実施形態と比較する時に、一部の構成において、差があり、他の構成においては、図２の第１実施形態の構成と同一なので、以下、本実施形態の差異点がある構成についてのみ説明する。
【００６２】
図６を参照すれば、本発明の第５実施形態による廃熱回収装置は、凝縮器４３に第３冷媒を供給するために、凝縮器４３と連結される凝縮器冷却ライン６１と、前記凝縮器冷却ライン６１に第３冷媒を強制循環させるための凝縮器冷却ポンプ６２と、第３冷媒と海水との熱交換及び冷却用清水と海水との熱交換が行われるメインクーラー７１と、メインクーラー７１に海水を供給するために、メインクーラー７１と連結される海水ライン６４と、海水ライン６４に前記海水を強制循環させるための海水ポンプ６５と、を含む。
【００６３】
メインクーラー７１は、船舶内の装置を冷却させるための冷却用清水（ｆｒｅｓｈｗａｔｅｒ）と海水とが熱交換される所を言い、冷却用清水は、清水ライン８１と清水ポンプ（図示せず）とを通じて供給される。
【００６４】
メインクーラー７１で凝縮器４３を冷却させる第３冷媒と海水とが熱交換されることによって、凝縮器４３と海水が間接的に熱交換されるために、凝縮器４３などに海水による腐蝕を防止できるという長所がある。
【００６５】
図７は、本発明の第６実施形態による船舶用廃熱回収装置を説明する図面である。
【００６６】
本実施形態は、第１実施形態と比較する時に、一部の構成において、差があり、他の構成においては、図２の第１実施形態の構成と同一なので、以下、差異点を中心に説明し、同じ部分に対しては、第１実施形態の説明と図面符号とを援用する。
【００６７】
図７を参照すれば、本発明の第６実施形態による船舶用廃熱回収装置は、第１実施形態のように、船舶の推進力を発生させるエンジン１０の排ガスをエネルギー源として動作する。
【００６８】
より詳細に説明すれば、エンジン１０から排出された排ガスは、約２４０℃〜２５０℃の温度範囲よりも高い温度でターボチャージャー１５に流入され、ターボチャージャー１５から排出される排ガスは、約２４０℃〜２５０℃の温度範囲を有する。エンジン１０から排出される排ガスは、高圧状態であり、排ガスは、ターボチャージャー１５に備えられたブレード（図示せず）を回転させる。
【００６９】
それと同時に、ターボチャージャー１５には、外部空気が流入されるが、ターボチャージャー１５に流入された外部空気は、ターボチャージャー１５に供給された排ガスによって回転するブレード（図示せず）によって圧縮される。この過程で、外部空気は温度が高くなる。
【００７０】
ターボチャージャー１５から排出された排ガスは、熱交換器４１に備えられた熱交換ユニット７０に供給され、このような排ガスは、熱交換ユニット７０に設けられた多数個の熱交換部のうちから第１熱交換部７０ａに供給されうる。
【００７１】
一方、熱交換器４１は、内部に熱媒介流体が連続して循環可能になるように、配管が設けられうる。
【００７２】
熱媒介流体は、排ガスとの熱交換を通じて所定の温度に加熱されて、熱交換器４１の配置経路に沿って循環されうる。
【００７３】
本実施形態では、熱媒介流体に対して特に限定しないが、高温の排ガスによって酸化せず、初期の物理的な粘性が安定して保持されることが望ましい。例えば、熱媒介流体は、水または熱媒体油（ｔｈｅｒｍａｌ  ｏｉｌ）であり得る。
【００７４】
第１熱交換部７０ａは、排ガスとの熱交換を通じて熱媒介流体に熱を供給することができる。
【００７５】
それと同時に、ターボチャージャー１５に流入された外部空気は、所定の温度に加熱された後、第３熱交換部７１ｃに移動することができる。
【００７６】
このような第３熱交換部７１ｃは、ターボチャージャー１５から加熱された外部空気と熱交換器４１の内部に沿って循環される熱媒介流体とを熱交換させて、熱媒介流体を加熱することができる。
【００７７】
すなわち、熱媒介流体は、第１熱交換部７０ａに移動する以前に第３熱交換部７１ｃで所定の温度に加熱され、次いで、第１熱交換部７０ａでターボチャージャー１５から供給された排ガスによって再び加熱されうる。
【００７８】
第３熱交換部７１ｃから排出される空気は、海水によって冷却された後、エンジン１０に供給されうる。
【００７９】
第１熱交換部７０ａは、熱媒介流体とターボチャージャー１５から排出された排ガスを熱交換させることによって、熱媒介流体を加熱させ、前述した第３熱交換部７１ｃに比べて、相対的に大きな熱交換面積を有するように設けられうる。
【００８０】
第２熱交換部７０ｂは、第１熱交換部７０ａから供給される熱媒介流体とタービン２００を駆動する第１冷媒とを熱交換させて、第１冷媒を加熱する。すなわち、第２熱交換部７０ｂで熱媒介流体が有する熱エネルギーが第１冷媒に伝達される。
【００８１】
本実施形態で、第１冷媒は、有機冷媒が使われ、有機冷媒は、有機混合物（ｏｒｇａｎｉｃ  ｃｏｍｐｏｕｎｄ）が使われる。また、第１冷媒は、沸騰点が低くて、低温でも気化が安定してなされ、タービン２００の内部で蒸気状態にブレードを回転作動させるものが使われる。
【００８２】
このような第１冷媒としては、主にフレオン（ｆｒｅｏｎ）系の冷媒と、プロパン（ｐｒｏｐａｎｅ）などの炭化水素系（ｈｙｄｒｏ  ｃａｒｂｏｎ  ｓｅｒｉｅｓ）物質とが使われる。例えば、前記第１冷媒としては、比較的低熱源（４００℃以下）で使われやすいＲ１３４ａ、Ｒ２４５ｆａ、Ｒ２３６、Ｒ４０１、Ｒ４０４のうち何れか１つであり得る。
【００８３】
このような特性を有する第１冷媒は、前記第２熱交換部７０ｂで熱を吸収して気化され、タービン４２に供給される。
【００８４】
タービン４２は、第１冷媒をエネルギー源として発電機（Ｇ、Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）を駆動することによって、電気を発生させる。
【００８５】
第１冷媒は、タービン４２を経由して復熱器４５に移動し、復熱器４５を経由した第１冷媒は、海水と熱交換が行われる凝縮器４３で液化され、ポンプ４４を通じてポンピングされて、復熱器４５に循環供給されうる。
【００８６】
第１冷媒は、復熱器４５を経由して第２熱交換部７０ｂに供給されうる。
【００８７】
以下、本実施形態による熱交換器４１について詳しく説明する。
【００８８】
前述した熱交換部７０、すなわち、第１熱交換部７０ａ、第２熱交換部７０ｂ、及び第３熱交換部７１ｃは、直列に配され、熱交換器４１内で熱媒介流体が循環されるように少なくとも１個以上の循環ポンプ７２が設けられうる。
【００８９】
循環ポンプ７２は、第３熱交換部７１ｃの前端に配されうるが、本発明の権利範囲が、これに限定されるものではない。
【００９０】
熱交換器４１は、熱交換部７０、すなわち、第１熱交換部７０ａ、第２熱交換部７０ｂ、及び第３熱交換部７０ｃを経由した熱媒介流体が一時的に貯蔵される貯蔵部７３をさらに含みうる。貯蔵部７３には、熱媒介流体の不足を防止するために、熱交換器４１を循環する熱媒介流体の流量よりもさらに多い熱媒介流体が貯蔵されうる。
【００９１】
第２熱交換部７０ｂを経由した熱媒介流体は、貯蔵部７３で一時的に貯蔵されてから、循環ポンプ７２によってポンピングされて、第３熱交換部７０ｃに移動供給されうる。
【００９２】
また、熱交換器４１は、循環ポンプ７２を経由した熱媒介流体が第３熱交換部７０ｃを経由せず、第１熱交換部７０ａにバイパスさせるためのバイパス部７４をさらに含みうる。
【００９３】
バイパス部７４は、バイパス管７４ａと、熱媒介流体をバイパス管７４ａに供給するか、第３熱交換部７０ｃに供給する第１弁７４ｂと、バイパス管７４ａを経た熱媒介流体をメイン流路に合流させる第２弁７４ｃと、を含みうる。
【００９４】
第１弁７４ｂは、熱媒介流体の一部または全部がバイパス管７４ａに移動するように流れを調節し、同様に、第３熱交換部７０ｃに供給される熱媒介流体の流量を調節することもできる。ここで、第１弁７４ｂは、バイパス管７４ａ及び第３熱交換部７０ｃに供給される熱媒介流体の流量を調節することができるものであって、流量調節手段とも呼ばれる。
【００９５】
また、第２弁７４ｃは、バイパス管７４ａを経由した熱媒介流体が第３熱交換部７０ｃに流れないように調節することができる。
【００９６】
本実施形態では、第１弁７４ｂ及び第２弁７４ｃが、３方向弁からなるものを例として説明したが、本発明の権利範囲は、これに限定されるものではない。例えば、第１弁７４ｂの代わりに、バイパス管７４ａに設けられる弁と第３熱交換部７０ｃの前端に設けられる弁とを設けることもあり、バイパス管７４ａ及び第３熱交換部７０ｃに流入される流量の調節は、それぞれの弁の同時制御によって達成されうる。
【００９７】
第１弁７４ｂと第２弁７４ｃは、エンジン１０がフルロードで作動する場合には、熱媒介流体がバイパス部７４を通じて第３熱交換部７０ｃを経由せず、第１熱交換部７０ａに流入されるように調節し、エンジン１０がフルロードで作動しない場合には、熱媒介流体の一部または全部が第３熱交換部７０ｃを経由し、第１熱交換部７０ａに流入されるように調節することができる。
【００９８】
このような構成によって、本発明の第６実施形態による船舶用廃熱回収装置の作動について図７を参照して説明する。
【００９９】
船舶の運航時に、エンジン１０は、大きくフルロード状態とフルロードではない状態とに駆動されうる。ここで、フルロード状態は、エンジンが１００％の負荷に稼動される状態だけではなく、これと類似した負荷に稼動されて、熱媒介流体に十分な熱量を供給することができる状態を意味する。
【０１００】
まず、フルロード状態である場合を説明すれば、ターボチャージャー１５から排出される排ガスは、第１熱交換部７０ａに供給されて、熱交換器４１を循環する熱媒介流体を加熱する。
【０１０１】
エンジン１０がフルロードで稼動される場合には、エンジン１０から排出される排ガスに十分に多い熱量が含まれているので、熱媒介流体は、第１熱交換部７０ａで十分に多い熱量を吸収することができる。したがって、熱媒介流体は、第３熱交換部７０ｃを経由せず、バイパス部７４を通過した後、第１熱交換部７０ａに流入されうる。
【０１０２】
すなわち、第１弁７４ｂは、バイパス管７４ａにあらゆる熱媒介流体が移動するように調節され、第２弁７４ｃは、バイパス管７４ａと連結される流路をいずれも開放するように調節される。
【０１０３】
第１熱交換部７０ａから加熱された熱媒介流体は、第２熱交換部７０ｂに流入されて第１冷媒を加熱する。第１冷媒は、第２熱交換部７０ｂで熱を吸収して気化された後、タービン４２に供給される。
【０１０４】
タービン４２で膨張して、電気を発生させるのに使われた第１冷媒は、復熱器４５及び凝縮器４３を順次に通過した後、ポンプ４４によって循環されうる。
【０１０５】
一方、エンジン１０がフルロードではない状態で駆動される場合、すなわち、エンジン１０から発生する排ガスの量が一定レベル以下に減少する場合、排ガスに含まれる熱量は、熱媒介流体を十分に加熱するのに不足である。
【０１０６】
この場合、熱交換器４１は、熱媒介流体の一部が第３熱交換部７０ｃに流入されて、あらかじめ加熱させうる。
【０１０７】
より詳細に説明すれば、外気は、ターボチャージャー１５で圧縮され、温度が高くなる。温度が高くなった外気は、第３熱交換部７０ｃに流入される。
【０１０８】
また、第１弁７４ｂは、熱媒介流体の一部がバイパス管７４ａではない前記第３熱交換部７０ｃに流入させる。
【０１０９】
第３熱交換部７０ｃでは、ターボチャージャー１５から加熱された空気と熱媒介流体とを熱交換して熱媒介流体を加熱する。すなわち、熱媒介流体の一部が第１熱交換部７０ａに流入される前に加熱される。
【０１１０】
したがって、第１熱交換部７０ａに供給される排ガスに含まれた熱量が減っても、熱媒介流体が第１熱交換部７０ａへの進入前にあらかじめ熱量を伝達された状態で供給されるので、第１熱交換部７０ａから排出される熱量は、一定のレベルに保持されうる。
【０１１１】
この際、第１弁７４ｂは、エンジン１０の変化された負荷量、すなわち、変化された排ガス俳出量に対応して、第３熱交換部７０ｃに流入される熱媒介流体の流量を調節することができる。特に、第１弁７４ｂは、第２熱交換部７０ｂに流入される熱媒介流体に含まれた熱量が一定のレベルに保持されるように、第３熱交換部７０ｃに流入される熱媒介流体の流量を調節することができる。
【０１１２】
このような構成及び方法によってエンジン１０のロードが変化しても、第２熱交換部７０ｂに提供される熱量は、一定に保持されうる。したがって、第１冷媒は、十分な熱量を吸収して安定して気化され、それによりタービン４２も安定して駆動されるので、発電機（Ｇ）も安定して電気を発生させることができる。
【０１１３】
以下、本発明の第７実施形態による船舶の発電システムについて図８を参照して説明する。但し、第７実施形態は、第６実施形態と比較して、第２熱交換部に流入される熱媒介流体の温度が一定に保持されるように、第１弁及びポンプのうち少なくとも１つ以上を制御するという点において、差があるので、第６実施形態との差異点を中心に説明し、同じ部分に対しては、第６実施形態の説明と図面符号とを援用する。
【０１１４】
図８は、本発明の第７実施形態による船舶用廃熱回収装置を説明する図面である。
【０１１５】
これに示したように、本発明の第７実施形態による船舶用廃熱回収装置は、エンジン１０の負荷が変更されて、排ガスの俳出量が変化しても、タービン４２の発電効率を一定に保持することによって、常に最適の効率で発電がなされるようにする。
【０１１６】
具体的に、図８を参照すれば、本発明の第７実施形態による船舶用廃熱回収装置は、第２熱交換部７０ｂの第１冷媒出口側に第１冷媒の温度を測定する温度センサー８０が提供されうる。
【０１１７】
本発明の実施形態のようなシステムで、第２熱交換部７０ｂに流入される熱媒介流体の温度が一定であれば、タービン４２を含んだランキンサイクルの効率を一定にする。
【０１１８】
すなわち、ランキンサイクルが一定の効率で作動するように、第１弁７４ｂを調節して、バイパス管７４ａ及び第３熱交換部７０ｃに供給される流量を調節するか、ポンプ７２を調節して、第１弁７４ｂに供給される熱媒介流体の流量自体を調節することができる。
【０１１９】
例えば、エンジン１０の負荷が減った場合、排ガスに含まれている熱量が減るので、第１弁７４ｂは、第３熱交換部７０ｃ側に熱媒介流体の一部を供給して温度を高めうる。また、ポンプ７２から第１弁７４ｂに供給される流量を減らせば、第１熱交換部７０ａ及び第３熱交換部７０ｃから供給される熱量によって熱媒介流体の温度をさらに高めうる。
【０１２０】
逆に、エンジン１０の負荷が増えた場合には、前述した作動と反対に第１弁７４ｂ及びポンプ７２を制御することによって、第２熱交換部７０ｂに流入される熱媒介流体の温度を低めうる。
【０１２１】
このような第１弁７４ｂ及びポンプ７２の制御は、それぞれ独立して行われても、共に並行されても良い。
【０１２２】
これにより、第２熱交換部７０ｂに流入される熱媒介流体の温度は、一定のレベルに保持され、タービン４２は、常に最適の効率で駆動されうる。
【０１２３】
図９は、本発明の第８実施形態による船舶用廃熱回収装置の概略的な構成を示す図面であり、図１０は、図９の船舶用廃熱回収装置で廃熱回収ユニットの構成を概略的に示す図面であり、図１１は、図９の船舶用廃熱回収装置で熱媒介流体が迂回ラインに沿って移動する状態を示す図面である。
【０１２４】
本実施形態の廃熱回収装置は、熱吸収ユニット１００、第１供給ライン２００、廃熱回収ユニット３００、第２供給ライン４００、迂回ライン５００、冷却器６００、及び海水ライン７００を含む。
【０１２５】
熱吸収ユニット１００は、エンジンＥの駆動によって発生する熱を回収または冷却するための構成であり、具体的に、エンジンＥ自体、エンジンＥから排出される排ガスＧ、エンジンＥに供給される掃気空気Ａの熱を回収または冷却することができる。そして、熱吸収ユニット１００は、第１熱交換部１１０と冷却部１２０とを含む。
【０１２６】
第１熱交換部１１０は、エンジンＥから発生する排ガスＧの排出経路またはエンジンＥに供給される掃気空気Ａの移動経路上に配されて、排ガスＧ及び掃気空気Ａの熱を吸収することができる。それだけではなく、第１熱交換部１１０は、エンジンＥ自体及びエンジンオイルの熱を吸収することもできる。そして、第１熱交換部１１０は、一般的な熱交換器と類似した構成を有し、熱を吸収するための熱媒介流体Ｌ１が流動する。
【０１２７】
本実施形態での第１熱交換部１１０は、エンジンＥから排出される排ガスＧの移動経路に配される。このように、本実施形態で、第１熱交換部１１０が排ガスＧの排出経路に配されることによって、排ガスＧの熱を熱媒介流体Ｌ１が吸収して廃熱回収ユニット３００に伝達することができる。
【０１２８】
冷却部１２０は、掃気空気ＡをエンジンＥに供給するための制限温度に冷却する。ここで、冷却部１２０は、船舶内に備えられた清水ＦＷを用いてエンジンＥに流入される掃気空気Ａを持続的に冷却させる。
【０１２９】
すなわち、本実施形態では、エンジンＥに流入される掃気空気Ａの移動経路上に冷却部１２０を備えて、掃気空気Ａを冷却する。
【０１３０】
第１供給ライン２００は、内部に熱媒介流体Ｌ１が流動し、第１熱交換部１１０と後述する廃熱回収ユニット３００の第２熱交換部３１０とを連結する。したがって、第１熱交換部１１０で排ガスＧと熱交換を通じて熱を吸収した熱媒介流体Ｌ１は、第１供給ライン２００に沿って第２熱交換部３１０に流動する。
【０１３１】
廃熱回収ユニット３００は、熱媒介流体Ｌ１によって伝達された熱を吸収して多様な所に利用することができる装置であり、本実施形態では、別途のタービン３３０を駆動させることによって、動力を発生させるように構成される。
【０１３２】
そして、廃熱回収ユニット３００は、多様な形態の熱交換サイクルによって形成され、本実施形態では、一般的なＯＲＣ（Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｒａｎｋｉｎｅ  Ｃｙｃｌｅ：有機ランキンサイクル）で備えられる。
【０１３３】
廃熱回収ユニット３００は、循環ループ３５０、タービン３３０、第２熱交換部３１０、ポンプ３４０、及び凝縮器３２０で構成される。そして、循環ループ３５０は、内部に循環流体Ｌ２が循環して、第２熱交換部３１０、タービン３３０、凝縮器３２０、及びポンプ３４０順に循環しながら熱を回収及び供給する。
【０１３４】
第２熱交換部３１０は、第１供給ライン２００の経路上で配されて、第１熱交換部１１０から熱を吸収した熱媒介流体Ｌ１と循環流体Ｌ２とが熱交換を行うようにする。
【０１３５】
循環流体Ｌ２は、循環ループ３５０に沿って第２熱交換部３１０を経由して、熱媒介流体Ｌ１と熱交換を通じて気化され、該気化された循環流体Ｌ２は、タービン３３０を駆動させる。タービン３３０を経由した循環流体Ｌ２は、再び凝縮器３２０を経由し、冷却されて液化される。そして、液化された循環流体Ｌ２は、ポンプ３４０を通じて第２熱交換部３１０に提供される。
【０１３６】
一方、循環ループ３５０の内部を流動する循環流体Ｌ２は、第２熱交換部３１０から提供される熱媒介流体Ｌ１の温度によって選定され、一般的には、水よりも沸騰点が低い流体が使われる。
【０１３７】
第２供給ライン４００は、内部に熱媒介流体Ｌ１が流動し、廃熱回収ユニット３００の第２熱交換部３１０と第１熱交換部１１０とを連結する。したがって、第２熱交換部３１０から循環流体Ｌ２に熱を放出した熱媒介流体Ｌ１は、第２供給ライン４００に沿って第１熱交換部１１０に流動する。
【０１３８】
迂回ライン５００は、両端が第１供給ライン２００及び第２供給ライン４００にそれぞれ連結されて、選択的に熱媒介流体Ｌ１を迂回させるように構成される。具体的に、第１供給ライン２００から分岐されるように構成されて、第１供給ライン２００に沿って移動する熱媒介流体Ｌ１を選択的に迂回させることによって、熱媒介流体Ｌ１が廃熱回収ユニット３００を経由せず、第２供給ライン４００に移動して、再び第１熱交換部１１０に提供するように構成される。
【０１３９】
そして、第１供給ライン２００と迂回ライン５００とが連結された地点に別途の流量調節弁５１０を備えて、第１供給ライン２００に沿って移動する熱媒介流体Ｌ１の移動経路及び流量を選択的に調節できるように構成される。
【０１４０】
冷却器６００は、迂回ライン５００に流動する熱媒介流体Ｌ１が第１熱交換部１１０で吸収した熱を回収するように構成され、本実施形態での冷却器６００は、迂回ライン５００上に配され、迂回ライン５００に沿って移動する熱媒介流体Ｌ１を海水ＳＷとの熱交換によって冷却させるように構成される。
【０１４１】
このように、本実施形態による廃熱回収装置は、迂回ライン５００と冷却器６００とが備えられることによって、熱媒介流体Ｌ１が廃熱回収ユニット３００を経由しないとしても、熱媒介流体Ｌ１が吸収した熱を排出させて、第１熱交換部１１０に再供給されるように構成される。
【０１４２】
海水ライン７００は、内部で海水ＳＷが流動し、冷却器６００及び凝縮器３２０を経由し、熱媒介流体Ｌ１及び循環流体Ｌ２を冷却させる。具体的に、本実施形態では、海から供給された海水ＳＷの一部は、冷却器６００を循環し、海水ＳＷの残りは、凝縮器３２０を循環しながら冷却させる。
【０１４３】
しかし、本実施形態に限定されず、海水ライン７００は、冷却器６００及び凝縮器３２０と直列に連結されて冷却を可能にしうる。
【０１４４】
一方、海水ライン７００が、冷却器６００及び凝縮器３２０を経由するように構成されることによって、持続的な供給が可能な海水ＳＷを用いて、それぞれの位置で熱媒介流体Ｌ１及び循環流体Ｌ２を冷却させて、配管の構成をより便利にでき、それぞれに別途の弁（図示せず）を備えて、海水ライン７００に沿って移動する海水ＳＷの経由経路を調節可能になるように構成することもできる。
【０１４５】
ここで、海水ＳＷを用いて熱媒介流体Ｌ１及び循環流体Ｌ２を冷却させることによって、冷却後、海水ＳＷの温度変化に影響を受けず、持続的に使うことができる。
【０１４６】
以上のように、本実施形態による廃熱回収装置は、第１熱交換部１１０でエンジンＥから発生する熱を熱媒介流体Ｌ１を通じて吸収して第１供給ライン２００に沿って第２熱交換部３１０に伝達し、第２熱交換部３１０は、伝達された熱を循環流体Ｌ２に提供してタービン３３０を駆動させる。
【０１４７】
しかし、このような構成で、廃熱回収ユニット３００の破損や誤作動が発生する場合、廃熱回収ユニット３００の動作が不可能であるために、別途に迂回ライン５００を備えることによって、熱媒介流体Ｌ１が廃熱回収ユニット３００を経由せず、迂回ライン５００に沿って冷却器６００を経由するように構成して、廃熱回収ユニット３００の修理を可能にする。
【０１４８】
特に、廃熱回収ユニット３００が動作しない場合、海水ＳＷは、廃熱回収ユニット３００の凝縮器３２０を経由する必要がないために、弁を調節することによって、海水ＳＷが冷却器６００のみ経由させることもできる。
【０１４９】
また、海水ＳＷの移動経路を調節することによって、冷却器６００及び凝縮器３２０での熱交換のための温度条件に適するように海水ＳＷの温度を調節することもできる。
【０１５０】
一方、本実施形態による廃熱回収装置において、第２供給ライン４００に熱媒介流体Ｌ１の温度を測定する温度センサー８００がさらに備えられうる。
【０１５１】
温度センサー８００は、第２供給ライン４００上で廃熱回収ユニット３００を経由した熱媒介流体Ｌ１の温度を測定するように構成されて、測定された熱媒介流体Ｌ１の温度によって流量調節弁５１０を調節することによって、廃熱回収ユニット３００及び冷却器６００を経由する熱媒介流体Ｌ１の流量を調節することができる。これにより、熱媒介流体Ｌ１が冷却器６００及び廃熱回収ユニット３００を経由する流量を調節して、第１熱交換部１１０に供給される熱媒介流体Ｌ１の温度を能動的に調節する。
【０１５２】
より具体的に、熱媒介流体Ｌ１及び海水ＳＷが移動する状態について図９及び図１１を参照して説明すれば、図９は、廃熱回収ユニット３００が正常に作動する状態であって、熱媒介流体Ｌ１が第１熱交換部１１０を経由した後、第１供給ライン２００に沿って廃熱回収ユニット３００に伝達される。廃熱回収ユニット３００に移動した熱媒介流体Ｌ１は、第２熱交換部３１０で循環流体Ｌ２との熱交換によって、温度が低くなった後、再び第１熱交換部１１０に伝達される。
【０１５３】
そして、海水ライン７００に沿って流動する海水ＳＷは、冷却器６００を経由して熱媒介流体Ｌ１を冷却させ、これと別途に分岐されて、凝縮器３２０を経由して循環流体Ｌ２を冷却させる。
【０１５４】
このように、海水ライン７００は、廃熱回収ユニット３００が動作する場合、凝縮器３２０に供給されて、循環流体Ｌ２を冷却させる。
【０１５５】
ここで、熱媒介流体Ｌ１は、第１供給ライン２００に沿って廃熱回収ユニット３００に移動する時、流量調節弁５１０の調節を通じて熱媒介流体Ｌ１の一部が迂回ライン５００に沿って迂回して、再び第１熱交換部１１０に供給させることもできる。
【０１５６】
すなわち、廃熱回収ユニット３００に供給される熱媒介流体Ｌ１の流量を調節することができる。したがって、前記説明した温度センサー８００で廃熱回収ユニット３００で熱交換された後、排出される熱媒介流体Ｌ１の温度をモニタリングして、最も効果的な量の熱媒介流体Ｌ１が廃熱回収ユニット３００に流動するように調節させうる。
【０１５７】
さらに、迂回ライン５００を経由する熱媒介流体Ｌ１の一部は、冷却器６００で冷却を行う。したがって、一部熱媒介流体Ｌ１が廃熱回収ユニット３００を通過しないとしても、十分な冷却ができる。
【０１５８】
また、熱媒介流体Ｌ１の冷却経路の多様化によって、第１熱交換部１１０に供給される熱媒介流体Ｌ１の温度を調節し、これは、冷却器６００を流動する海水ＳＷの量を調節することによっても可能である。
【０１５９】
一方、図１１に示したように、廃熱回収ユニット３００が動作しない場合、熱媒介流体Ｌ１は、第１熱交換部１１０を経由した後、迂回ライン５００に沿って第２供給ライン４００に移動する。
【０１６０】
ここで、熱媒介流体Ｌ１は、迂回ライン５００上に配された冷却器６００を経由して冷却された後、再び第２供給ライン４００に沿って第１熱交換部１１０に供給される。
【０１６１】
そして、海水ライン７００に沿って流動する海水ＳＷは、冷却器６００を経由して熱媒介流体Ｌ１を冷却させる。
【０１６２】
これにより、廃熱回収ユニット３００が動作を行わないとしても、熱媒介流体Ｌ１が持続的に冷却器６００を経由して循環されうる。
【０１６３】
一方、図面に図示されていないが、第１熱交換部１１０は、エンジンＥの容量などによって複数個が備えられうる。
【０１６４】
このように、本発明は、記載の実施形態に限定されるものではなく、本発明の思想及び範囲を外れずに多様に修正及び変形できるということは、当業者に自明である。したがって、そのような修正例または変形例は、本発明の特許請求の範囲に属すると言わなければならない。
【産業上の利用可能性】
【０１６５】
本発明は、船舶に利用され、このような船舶は、自航能力を有し、人や貨物を移送させる船舶だけではなく、液化天然ガス−浮遊式生産貯蔵設備（ＬＮＧ−ＦＰＳＯ：Ｌｉｑｕｅｆｉｅｄ  Ｎａｔｕｒａｌ  Ｇａｓ−Ｆｌｏａｔｉｎｇ  Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  Ｓｔｏｒａｇｅ  Ｏｆｆｌｏａｄｉｎｇ）、浮遊式原油貯蔵設備（ＦＳＵ：Ｆｌｏａｔｉｎｇ  Ｓｔｏｒａｇｅ  Ｕｎｉｔ）など貨物を貯蔵及び荷役する浮遊式海上構造物を含みうる。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【手続補正書】
【提出日】平成27年5月18日(2015.5.18)
【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】
エンジンから排出される排ガスから熱を回収して第１冷媒を等圧加熱する熱交換器と、
等圧加熱された前記第１冷媒を断熱膨張させて駆動されるタービンと、
断熱膨張された前記第１冷媒を凝縮させる凝縮器と、
凝縮された前記第１冷媒を圧縮させて、前記熱交換器で再循環させる熱交換ポンプと、
前記凝縮器に前記凝縮器の冷却媒体である第３冷媒を供給するために、前記凝縮器と連結される凝縮器冷却ラインと、
前記凝縮器冷却ライン上に前記第３冷媒を強制循環させるための凝縮器冷却ポンプと、
前記第３冷媒と海水との熱交換が行われる海水熱交換器と、
前記海水熱交換器に海水を供給するために、前記海水熱交換器と連結される海水ラインと、
前記海水ライン上に前記海水を強制循環させるための海水ポンプと、を含む船舶用廃熱回収装置。
【請求項２】
エンジンから排出される排ガスから熱を回収して第１冷媒を等圧加熱する熱交換器と、
等圧加熱された前記第１冷媒を断熱膨張させて駆動されるタービンと、
断熱膨張された前記第１冷媒を凝縮させる凝縮器と、
凝縮された前記第１冷媒を圧縮させて、前記熱交換器で再循環させる熱交換ポンプと、
前記凝縮器に前記凝縮器の冷却媒体である第３冷媒を供給するために、前記凝縮器と連結される凝縮器冷却ラインと、
前記凝縮器冷却ライン上に前記第３冷媒を強制循環させるための凝縮器冷却ポンプと、
前記第３冷媒と海水との熱交換及び冷却用清水と前記海水との熱交換が行われるメインクーラーと、
前記メインクーラーに前記海水を供給するために、前記メインクーラーと連結される海水ラインと、
前記海水ライン上に前記海水を強制循環させるための海水ポンプと、を含む船舶用廃熱回収装置。
【請求項３】
前記エンジンからの発生熱を冷却させるための複数個のクーラーをさらに含み、
凝縮された前記第１冷媒は、前記複数個のクーラーから熱を供給されて、前記熱交換器で再循環されることを特徴とする請求項１または２に記載の船舶用廃熱回収装置。
【請求項４】
前記タービンから排出される熱を、前記熱交換器に供給される前記第１冷媒に供給する復熱器をさらに含む請求項１または２に記載の船舶用廃熱回収装置。
【請求項５】
前記エンジンから排出される排ガスが通過する排気管で、前記熱交換器の前端に設けられて、前記熱交換器と別途に前記排ガスの熱を回収するための熱回収器をさらに含む請求項１または２に記載の船舶用廃熱回収装置。
【請求項６】
前記熱回収器から回収された熱を用いて等圧加熱された第２冷媒を断熱膨張させて駆動する補助タービンと、
断熱膨張された前記第２冷媒を凝縮させる補助凝縮器と、
凝縮された前記第２冷媒を圧縮させて、前記熱回収器で再循環させる補助ポンプと、をさらに含むことを特徴とする請求項５に記載の船舶用廃熱回収装置。
【請求項７】
エンジンから排出される排ガスから熱を回収して第１冷媒を等圧加熱する熱交換器と、
等圧加熱された前記第１冷媒を断熱膨張させて駆動されるタービンと、
断熱膨張された前記第１冷媒を凝縮させる凝縮器と、
凝縮された前記第１冷媒を圧縮させて、前記熱交換器で再循環させる熱交換ポンプと、
前記排ガスによって作動するターボチャージャーとを含み、
前記熱交換器は、
前記ターボチャージャーと前記タービンとの間に配されて、前記ターボチャージャーから排出される前記排ガスと前記タービンに供給される前記第１冷媒との熱交換を媒介する熱交換ユニットを含んでおり、
前記熱交換ユニットは、
前記ターボチャージャーから排出された排ガスと、前記熱交換ユニットを循環する熱媒介流体との熱交換を実施する第１熱交換部と、
前記第１熱交換部から排出された排ガスと前記タービンに供給される第１冷媒とが熱交換する第２熱交換部と、を含む船舶用廃熱回収装置。
【請求項８】
前記熱交換器は、
前記熱交換ユニットを循環する熱媒介流体の循環のために、少なくとも１個以上の循環ポンプを含んでいる請求項７に記載の船舶用廃熱回収装置。
【請求項９】
前記熱交換ユニットは、
前記第１熱交換部の前端に配され、
前記ターボチャージャーから供給される空気と前記熱媒介流体とが熱交換して、前記熱媒介流体を加熱する第３熱交換部をさらに含む請求項８に記載の船舶用廃熱回収装置。
【請求項１０】
前記熱交換器は、
前記第３熱交換部を経由せず、前記第１熱交換部に前記熱媒介流体をバイパスさせるためのバイパス部をさらに含む請求項９に記載の船舶用廃熱回収装置。
【請求項１１】
前記第１熱交換部から前記第２熱交換部に前記熱媒介流体を流動させるために設けられる第１供給ラインと、
前記第２熱交換部から熱交換された前記熱媒介流体を前記第１熱交換部に伝達する第２供給ラインと、
両端が前記第１供給ライン及び前記第２供給ラインにそれぞれに連結されて、選択的に前記熱媒介流体を迂回させる迂回ラインと、
前記迂回ラインに流動する前記熱媒介流体から前記第１熱交換部で吸収した熱を回収する冷却器と、をさらに含む請求項８に記載の船舶用廃熱回収装置。
【請求項１２】
内部に海水が流動し、前記冷却器を経由する海水ラインをさらに含む請求項１１に記載の船舶用廃熱回収装置。
【請求項１３】
前記冷却器は、
前記迂回ライン上に配され、前記迂回ラインに沿って移動する前記熱媒介流体を、外部の海水との熱交換によって冷却させる請求項１２に記載の船舶用廃熱回収装置。