(57)【要約】【課題】ターボ過給機を備えたエンジンにＥＧＲシステムを採用しながらもコンパクトで排熱回収効率の高い排熱回収システムを提供する。【解決手段】主機関１０の排気室１２から排出される排ガスの一部をターボ過給機１３のタービン１３Ｔへと送出し、排気管１４を通してファンネルから排出する。排ガスの残りをＥＧＲ経路１７へ送出する。タービン１３Ｔの回転力によりコンプレッサ１３Ｃを駆動し、吸気管１５から取り込まれた空気を加圧、インタクーラー１６を介して吸気室１１へと送出する。ＥＧＲ経路１７に、排ガスエコノマイザ１８、スクラバー１９、ＥＧＲクーラー２０、水分除去装置２１、ＥＧＲブロワ２２を設ける。ＥＧＲブロワ２２によって排ガスを加圧し、インタクーラー１６へと循環する。排ガスエコノマイザ１８に、ボイラドラム（あるいはスチームセパレータ）からのボイラ水を供給循環し、排ガスから熱エネルギーを回収する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排ガスを利用して前記エンジンへの過給を行うターボ過給機と、
前記エンジンの排ガスを吸気側へと再循環するＥＧＲ経路と、
前記ＥＧＲ経路に設けられるＥＧＲクーラーと、
前記エンジンの排ガスの排熱を回収する第１排ガスエコノマイザとを備え、
前記第１排ガスエコノマイザが前記ＥＧＲ経路における前記ＥＧＲクーラーよりも上流側に配置される
ことを特徴とするエンジン用排熱回収システム。
【請求項２】
前記ＥＧＲ経路にスクラバーが更に設けられ、前記第１排ガスエコノマイザが前記ＥＧＲ経路における前記スクラバーよりも上流側に配置されることを特徴とする請求項１に記載のエンジン用排熱回収システム。
【請求項３】
前記エンジンの排ガスの排熱を回収する第２排ガスエコノマイザを更に備え、前記第２排ガスエコノマイザが前記ターボ過給機の下流側に配置されることを特徴とする請求項１に記載のエンジン用排熱回収システム。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか一項に記載のエンジン用排熱回収システムを備えることを特徴とする船舶。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの排熱回収システムに関し、特にターボ過給機およびＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation:排気ガス再循環）が適用されるエンジンの排熱回収システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば船舶では、一般に主機の排ガスの熱を利用して蒸気を発生させ、発電や船内熱源として利用する。排熱は排ガスエコノマイザや、油焚ボイラと組み合わせたコンポジットボイラなどを通して回収され、排ガスエコノマイザは、通常ターボ過給機の後流側に配置される。一方、近年ではＮＯｘ排出量削減のため、ＥＧＲシステムが舶用ディーゼルエンジンでも採用されつつある（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表平８−５１１０７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、ＥＧＲシステムを採用する場合、これまで全てターボ過給機を通して排ガスエコノマイザに供給されていた排ガスの一部が吸気側へと再循環されるため、ターボ過給機および排ガスエコノマイザへの排ガスの供給量が減少する。これにより排ガスエコノマイザへ供給される排ガスの総エネルギーも減少し、ガス温度自体も低下する。そのため排ガスエコノマイザによる熱回収量が減少し、これを補うには排ガスエコノマイザを大型化する必要がある。また、比較的排ガスエネルギーの少ない中小型エンジンでは、船内の必要熱量に対して回収できる熱量が不足する。
【０００５】
本発明は、ターボ過給機を備えたエンジンにＥＧＲシステムを採用しながらもコンパクトで排熱回収効率の高い排熱回収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】
【０００６】
本発明のエンジン用排熱回収システムは、エンジンの排ガスを利用してエンジンへの過給を行うターボ過給機と、エンジンの排ガスを吸気側へと再循環するＥＧＲ経路と、ＥＧＲ経路に設けられるＥＧＲクーラーと、エンジンの排ガスの排熱を回収する第１排ガスエコノマイザとを備え、第１排ガスエコノマイザがＥＧＲ経路におけるＥＧＲクーラーよりも上流側に配置されることを特徴としている。
【０００７】
ＥＧＲ経路には例えばスクラバーが更に設けられ、第１排ガスエコノマイザはＥＧＲ経路におけるスクラバーよりも上流側に配置される。これにより、より高温の排ガスを熱回収に利用することができる。
【０００８】
熱回収システムはエンジンの排ガスの排熱を回収する第２排ガスエコノマイザを更に備えてもよく、第２排ガスエコノマイザはターボ過給機の下流側に配置される。これにより、より多くの排熱を回収することが可能になる。
【０００９】
本発明の船舶は、上記何れかのエンジン用排熱回収システムを備えたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ターボ過給機を備えたエンジンにＥＧＲシステムを採用しながらもコンパクトで排熱回収効率の高い排熱回収システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１実施形態のエンジン用熱回収システムの構成を示すブロック図である。
【図２】第２実施形態のエンジン用熱回収システムの構成を示すブロック図である。
【図３】第３実施形態のエンジン用熱回収システムの構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１実施形態である、ＥＧＲシステムを採用する舶用エンジンの排熱回収システムの構成を示すブロック図である。
【００１３】
本実施形態において、主機関１０はディーゼルエンジンであり、吸気室１１から空気を取り込み、排気室１２を介して燃焼ガスを排出する。排気室１２から排出される排ガスの一部は、ターボ過給機１３のタービン１３Ｔへと送出され、排ガスのエネルギーがタービンの回転エネルギーに変換される。またタービン１３Ｔから排出される排ガスは、排気管１４を通してファンネル（図示せず）から外部へと排出される。ターボ過給機１３では、タービン１３Ｔの回転力によりコンプレッサ１３Ｃが駆動され、コンプレッサ１３Ｃは、吸気管１５から取り込まれた空気を加圧し、インタクーラー１６を介して吸気室１１へと送出する。
【００１４】
また、排気室１２からの排ガスの残りは、ＥＧＲ経路１７へ送出される。本実施形態においてＥＧＲ経路１７には、排ガスエコノマイザ１８、スクラバー１９、ＥＧＲクーラー２０、水分除去装置２１、ＥＧＲブロワ２２がこの順で設けられる。例えば、排ガスエコノマイザ１８には、図示しないボイラドラム（あるいはスチームセパレータ）からボイラ水が供給・循環され、排ガスからの熱エネルギーが回収される。また、スクラバー１９では、排ガス中に水が噴霧され、排ガスの浄化が行われる。スクラバー１９で浄化された排ガスは、ＥＧＲクーラー２０で冷却された後、水分除去装置２１において排ガスに含まれる水分が除去される。その後排ガスはＥＧＲブロワ２２によって加圧され、吸気系のインタクーラー１６へと送出される。
【００１５】
舶用機関において、排ガスの温度は一般に、タービン１３Ｔの出口側において約２００〜２５０℃、ＥＧＲ経路１７の入口側において約３００〜４５０℃である。したがって、ＥＧＲシステムを採用し、排ガスの一部を再循環に回すことでタービン１３Ｔへ供給される排ガス量が減っても、排ガスエコノマイザ１８をＥＧＲ経路１７上のＥＧＲクーラー２０よりも上流側に配置すれば、ガス温度が高いので排ガスエコノマイザ１８をコンパクトに維持したまま、効率的に排熱を回収することができる。特に本実施形態のように、排ガスエコノマイザ１８をＥＧＲ経路１７における最も入口側（スクラバー１９よりも上流側）に配置することで、エコノマイザ単位体積当たりの排熱回収効率をより高めることができる。また、排ガスエコノマイザ１８が排ガスの熱を回収するため、下流側のＥＧＲクーラー２０の負荷が低減でき、ＥＧＲクーラー２０の小型化も可能となる。
【００１６】
次に図２を参照して、本発明の第２実施形態におけるＥＧＲシステムを採用する舶用エンジンの排熱回収システムについて説明する。なお図２は同システムの構成を示すブロック図である。
【００１７】
第２実施形態の熱回収システムが備える構成要素およびその機能は、第１実施形態のそれと同一であり、異なるのはＥＧＲ経路における排ガスエコノマイザの位置のみである。すなわち、第１実施形態では、排ガスエコノマイザ１８がＥＧＲ経路１７の最も入口側（スクラバー１９よりも上流側）に配置されたが、第２実施形態で排ガスエコノマイザ１８は、ＥＧＲ経路１７におけるスクラバー１９の下流側かつＥＧＲクーラー２０の上流側に配置される。
【００１８】
以上のように第２実施形態においても第１実施形態と略同様の効果を得ることができる。
【００１９】
図３は、ＥＧＲシステムを採用する本発明の第３実施形態の舶用エンジンの排熱回収システムの構成を示すブロック図である。
【００２０】
第３実施形態は、第１実施形態の構成において、タービン１３Ｔからファンネルに続く排気管１４に第２の排ガスエコノマイザ２３を更に設けたものであり、その他の構成は第１実施形態と同様である。すなわち、第３実施形態では、ＥＧＲ経路１７の入口側（スクラバー１９の上流側）に第１の排ガスエコノマイザ１８が配置されるとともに、排気管１４に第２のエコノマイザ２３が配置される。
【００２１】
以上のように、第３実施形態ではファンネルから廃棄される排ガスからも熱エネルギーが回収されるので、より効率的に排熱回収を行うことができる。
【００２２】
なお、第１〜第３実施形態の排ガスエコノマイザ１８に給水ポンプから給水を直接供給し、排ガスエコノマイザ１８で給水を加熱して蒸気にしてボイラドラムやスチームセパレータに送る構成とすることも可能である。また、実施形態１〜３の排ガスエコノマイザは、コンポジットボイラの一部であってもよい。本実施形態では、舶用ディーゼルエンジンを例に説明を行ったが、本発明は陸用の発電機（エンジン）に適用することもできる。
【符号の説明】
【００２３】
１０  主機関
１１  吸気室
１２  排気室
１３  ターボ過給機
１３Ｃ  コンプレッサ
１３Ｔ  タービン
１４  排気管
１５  吸気管
１６  インタクーラー
１７  ＥＧＲ経路
１８、２３  排ガスエコノマイザ
１９  スクラバー
２０  ＥＧＲクーラー
２１  水分除去装置
２２  ＥＧＲブロワ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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