(57)【要約】【課題】設備コストの上昇を招くことなく、装置を小型化でき、タービン出力を安定化できる低温熱回収システムを提供すること。【解決手段】過給機１付き原動機２から排出される廃熱ガスと、前記廃熱ガスから熱回収する第１の熱交換器３と、二相流変換ノズル４と、該二相流変換ノズルにより生成する気相と液相の二相流ジェットを二相流タービン５に導入して、該二相流タービン５を回転して発電する発電機６と、有機媒体を冷却して液化する凝縮器７と、有機媒体を貯留する媒体タンク８と、該媒体タンク８から第１の熱交換器３に有機媒体を送液する循環ポンプ９とを備え、移送配管１０に、温度計３１を設け、計測温度を制御部１２に送り、該制御部１２は、該有機媒体の温度に対応する飽和圧力Ｐaを求め、該飽和圧力Ｐaに基づき、該有機媒体が液相を維持するように前記循環ポンプの回転数を制御することを特徴とする低温熱回収システム。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
過給機付き原動機から排出される廃熱ガスと、液相の状態で圧送される有機媒体とを熱交換する前記廃熱ガスから熱回収する第１の熱交換器と、
前記第１の熱交換器によって熱回収した前記有機媒体を、気相と液相の二相流に変換させる二相流ノズルと、
該二相流ノズルにより生成する気相と液相の二相流ジェットを二相流タービンに導入して、該二相流タービンを回転して発電する発電機と、
前記二相流タービンから排出される有機媒体を冷却して液化する凝縮器と、
該凝縮器で液化した有機媒体を貯留する媒体タンクと、
該媒体タンクから第１の熱交換器に有機媒体を送液する循環ポンプとを備え、
前記第１の熱交換器から前記二相流ノズルまでの有機媒体の移送配管に、温度計を設け、
該温度計による計測温度を制御部に送り、該制御部において該有機媒体の温度に対応する飽和圧力Ｐaを求め、該飽和圧力Ｐaに基づき、該制御部は、該有機媒体が液相を維持するように前記循環ポンプの回転数を制御することを特徴とする低温熱回収システム。
【請求項２】
前記過給機から圧縮して得られる加圧掃気と、液相の状態で圧送される有機媒体とを熱交換する前記加圧掃気から熱回収する第２の熱交換器と、
前記第２の熱交換器によって熱回収した前記有機媒体を、気相と液相の二相流に変換させる二相流ノズルと、
該二相流ノズルにより生成する気相と液相の二相流ジェットを二相流タービンに導入して、該二相流タービンを回転して発電する発電機と、
前記二相流タービンから排出される有機媒体を冷却して液化する凝縮器と、
該凝縮器で液化した有機媒体を貯留する媒体タンクと、
該媒体タンクから第２の熱交換器に有機媒体を送液する循環ポンプとを備え、
前記第２の熱交換器から前記二相流ノズルまでの有機媒体の移送配管に、温度計を設け、
該温度計による計測温度を制御部に送り、該制御部において該有機媒体の温度に対応する飽和圧力Ｐaを求め、該飽和圧力Ｐaに基づき、該制御部は、該有機媒体が液相を維持するように前記循環ポンプの回転数を制御することを特徴とする低温熱回収システム。
【請求項３】
過給機付き原動機から排出される廃熱ガスと、液相の状態で圧送される有機媒体とを熱交換する前記廃熱ガスから熱回収する第１の熱交換器と、
前記過給機から圧縮して得られる加圧掃気と、液相の状態で圧送される有機媒体とを熱交換する前記加圧掃気から熱回収する第２の熱交換器と、
前記第１の熱交換器及び第２の熱交換器によって熱回収した有機媒体を、気相と液相の二相流に変換させる二相流ノズルと、
該二相流ノズルにより生成する気相と液相の二相流ジェットを二相流タービンに導入して、該二相流タービンを回転して発電する発電機と、
前記二相流タービンから排出される有機媒体を冷却して液化する凝縮器と、
該凝縮器で液化した有機媒体を貯留する媒体タンクと、
該媒体タンクから第１の熱交換器及び第２の熱交換器に有機媒体を送液する循環ポンプとを備え、
前記第１の熱交換器及び第２の熱交換器から前記二相流ノズルまでの有機媒体の移送配管に、温度計を設け、
該温度計による計測温度を制御部に送り、該制御部において該有機媒体の温度に対応する飽和圧力Ｐaを求め、該飽和圧力Ｐaに基づき、該制御部は、該有機媒体が液相を維持するように前記循環ポンプの回転数を制御することを特徴とする低温熱回収システム。
【請求項４】
前記循環ポンプから有機媒体を送液するラインに第３の熱交換器をさらに備え、
前記原動機に、該原動機からの発熱を吸収する冷却水を通水する冷却配管を設け、
該冷却配管と前記第３の熱交換器の間を冷却水が通水する冷却水配管を設け、
前記第３の熱交換器で、前記原動機の発熱を吸収して温度上昇した冷却水から、前記有機媒体に、熱移動する構成を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の低温熱回収システム。
【請求項５】
前記制御部は、有機媒体の温度と該温度における飽和圧力とを対応づけた「有機媒体温度‐飽和圧力対応情報」を記憶する記憶部を有し、
前記温度計は、前記有機媒体の温度を計測した計測温度を制御部に送信し、
前記制御部は、前記計測温度を受信すると、前記記憶部に記憶された「有機媒体温度‐飽和圧力対応情報」に基づき、飽和圧力を求め、
次いで、前記求められた飽和圧力に基づき前記循環ポンプの回転数を制御することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の低温熱回収システム。
【請求項６】
前記制御部は、有機媒体が液相を維持するような所定圧力を記憶する記憶部をさらに有し、
前記制御部は、前記飽和圧力に、前記所定圧力情報に基づいた所定圧力を、加算して設定圧力を算出し、
該設定圧力に基づき前記循環ポンプの回転数を制御することを特徴とする請求項５に記載の低温熱回収システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低温熱回収システムに関し、詳しくは船舶用の過給機付き原動機などから熱回収する低温熱回収システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
低温熱回収システムとしては、低沸点有機媒体を気化させてタービンを駆動するＯＲＣ（Organic  Rankine  Cycle）発電システムが代表的なシステムであり、船舶への適用も報告されている。このＯＲＣ発電システム例としては、特許文献１、２の技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１６７２４１号公報
【特許文献２】特開２０１１−２３１６３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の技術では、熱交換器において原動機の掃気から有機媒体に熱回収し、有機媒体を気化させ、その気体のみを蒸気タービンに導入し、発電機で発電している。この手法では、熱交換器から蒸気タービンに至るまでに有機媒体を気化させるため、配管サイズが大きくなり、設備コストの上昇をまねく。
【０００５】
特許文献２では、蒸気タービンへ導入する有機媒体を気体のみとするよう手法を明確にしており、蒸気タービンの手前の熱交換器として蒸発器を用いている。しかし、蒸発器を用いると、装置が大型化する。
【０００６】
また有機媒体を気化させる必要がある場合、廃熱温度が低い際には圧力を下げなければ有機媒体が十分に気化されず、蒸気タービンの出力が低下する問題があった。
【０００７】
本発明の課題は、設備コストの上昇を招くことなく、装置を小型化でき、タービン出力を安定化できる低温熱回収システムを提供することにある。
【０００８】
また本発明の他の課題は、以下の記載によって明らかとなる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題は、以下の各発明によって解決される。
【００１０】
１．過給機付き原動機から排出される廃熱ガスと、液相の状態で圧送される有機媒体とを熱交換する前記廃熱ガスから熱回収する第１の熱交換器と、
前記第１の熱交換器によって熱回収した前記有機媒体を、気相と液相の二相流に変換させる二相流ノズルと、
該二相流ノズルにより生成する気相と液相の二相流ジェットを二相流タービンに導入して、該二相流タービンを回転して発電する発電機と、
前記二相流タービンから排出される有機媒体を冷却して液化する凝縮器と、
該凝縮器で液化した有機媒体を貯留する媒体タンクと、
該媒体タンクから第１の熱交換器に有機媒体を送液する循環ポンプとを備え、
前記第１の熱交換器から前記二相流ノズルまでの有機媒体の移送配管に、温度計を設け、
該温度計による計測温度を制御部に送り、該制御部において該有機媒体の温度に対応する飽和圧力Ｐaを求め、該飽和圧力Ｐaに基づき、該制御部は、該有機媒体が液相を維持するように前記循環ポンプの回転数を制御することを特徴とする低温熱回収システム。
【００１１】
２．前記過給機から圧縮して得られる加圧掃気と、液相の状態で圧送される有機媒体とを熱交換する前記加圧掃気から熱回収する第２の熱交換器と、
前記第２の熱交換器によって熱回収した前記有機媒体を、気相と液相の二相流に変換させる二相流ノズルと、
該二相流ノズルにより生成する気相と液相の二相流ジェットを二相流タービンに導入して、該二相流タービンを回転して発電する発電機と、
前記二相流タービンから排出される有機媒体を冷却して液化する凝縮器と、
該凝縮器で液化した有機媒体を貯留する媒体タンクと、
該媒体タンクから第２の熱交換器に有機媒体を送液する循環ポンプとを備え、
前記第２の熱交換器から前記二相流ノズルまでの有機媒体の移送配管に、温度計を設け、
該温度計による計測温度を制御部に送り、該制御部において該有機媒体の温度に対応する飽和圧力Ｐaを求め、該飽和圧力Ｐaに基づき、該制御部は、該有機媒体が液相を維持するように前記循環ポンプの回転数を制御することを特徴とする低温熱回収システム。
【００１２】
３．過給機付き原動機から排出される廃熱ガスと、液相の状態で圧送される有機媒体とを熱交換する前記廃熱ガスから熱回収する第１の熱交換器と、
前記過給機から圧縮して得られる加圧掃気と、液相の状態で圧送される有機媒体とを熱交換する前記加圧掃気から熱回収する第２の熱交換器と、
前記第１の熱交換器及び第２の熱交換器によって熱回収した有機媒体を、気相と液相の二相流に変換させる二相流ノズルと、
該二相流ノズルにより生成する気相と液相の二相流ジェットを二相流タービンに導入して、該二相流タービンを回転して発電する発電機と、
前記二相流タービンから排出される有機媒体を冷却して液化する凝縮器と、
該凝縮器で液化した有機媒体を貯留する媒体タンクと、
該媒体タンクから第１の熱交換器及び第２の熱交換器に有機媒体を送液する循環ポンプとを備え、
前記第１の熱交換器及び第２の熱交換器から前記二相流ノズルまでの有機媒体の移送配管に、温度計を設け、
該温度計による計測温度を制御部に送り、該制御部において該有機媒体の温度に対応する飽和圧力Ｐaを求め、該飽和圧力Ｐaに基づき、該制御部は、該有機媒体が液相を維持するように前記循環ポンプの回転数を制御することを特徴とする低温熱回収システム。
【００１３】
４．前記循環ポンプから有機媒体を送液するラインに第３の熱交換器をさらに備え、
前記原動機に、該原動機からの発熱を吸収する冷却水を通水する冷却配管を設け、
該冷却配管と前記第３の熱交換器の間を循環する冷却水配管を設け、
前記第３の熱交換器で、前記原動機の発熱を吸収して温度上昇した冷却水から、前記有機媒体に、熱移動する構成を有することを特徴とする前記１〜３のいずれかに記載の低温熱回収システム。
【００１４】
５．前記制御部は、有機媒体の温度と該温度における飽和圧力とを対応づけた「有機媒体温度‐飽和圧力対応情報」を記憶する記憶部を有し、
前記温度計は、前記有機媒体の温度を計測した計測温度を制御部に送信し、
前記制御部は、前記計測温度を受信すると、前記記憶部に記憶された「有機媒体温度‐飽和圧力対応情報」に基づき、飽和圧力を求め、
次いで、前記求められた飽和圧力に基づき前記循環ポンプの回転数を制御することを特徴とする前記１〜４のいずれかに記載の低温熱回収システム。
【００１５】
６．前記制御部は、有機媒体が液相を維持するような所定圧力を記憶する記憶部をさらに有し、
前記制御部は、前記飽和圧力に、前記所定圧力を、加算して設定圧力を算出し、
該設定圧力に基づき前記循環ポンプの回転数を制御することを特徴とする前記５に記載の低温熱回収システム。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、有機媒体を用いた熱交換において、その有機媒体を気化させないことにより、熱交換器として液相のみを扱い、相変化を伴わない仕様が可能になる。そのため、従来のように熱交換器として蒸発器を必要とせず、熱交換器の構成を簡素にできるだけでなく、設備を小型化できる効果が得られる。
【００１７】
また、本発明によれば、熱交換器から二相流ノズルまでは液相のみであり、従来のように気液分離器を必要とせず、この点でも設備を小型化できる効果が得られる。
【００１８】
さらに、本発明によれば、熱交換器から二相流タービンまで、有機媒体を液相のまま移送するため、熱交換器から二相流タービンまでの配管の径を細くでき、コスト低下を実現できる。
【００１９】
さらにまた、本発明によれば、熱交換器において有機媒体を気化させないことにより、タービン出力を安定化できる効果が得られる。これにより、廃熱が比較的低温の場合であっても有効に回収することができるため、過給機付原動機が備える多岐に亘る廃熱源に対して、汎用性高く適用できる。
さらにまた、本発明によれば、熱交換器において有機媒体を気化させないことにより、液相のみを扱い、飽和圧力のみを見ることで制御ができるため、制御が容易に実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の低温熱回収システムの一例を示す説明図
【図２】制御テーブル例を示す図
【図３】本発明の低温熱回収システムの他の例を示す説明図
【図４】本発明の低温熱回収システムの他の例を示す説明図
【図５】本発明の低温熱回収システムの他の例を示す説明図
【図６】本発明の低温熱回収システムの他の例を示す説明図
【図７】本発明の低温熱回収システムの他の例を示す説明図
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面に基づいて、本発明を実施するための形態について説明する。
【００２２】
図１は、本発明の低温熱回収システムの一例を示す説明図である。
【００２３】
図示の例は、過給機１付き原動機２から排出される廃熱ガスから熱回収する場合の一例を示している。
【００２４】
本発明の低温熱回収システムは、過給機１付き原動機２から排出される廃熱ガスと、液相の状態で圧送される有機媒体との間で熱交換して、前記廃熱ガスから熱回収する第１の熱交換器３を備え、前記第１の熱交換器３によって熱回収した前記有機媒体を、気相と液相の二相流に変換させる二相流ノズル４を備える。本発明の低温熱回収システムは，船舶用に好ましく適用できる。
【００２５】
そして、本発明の低温熱回収システムは、該二相流ノズル４により生成する気相と液相の二相流ジェットを二相流タービン５に導入して、該二相流タービン５を回転して発電する発電機６を備え、前記二相流タービン５から排出される有機媒体を冷却して液化する凝縮器７を備え、該凝縮器７で液化した有機媒体を貯留する媒体タンク８と、該媒体タンク８から第１の熱交換器３に有機媒体を送液する循環ポンプ９を備える。循環ポンプ９の駆動の際に、昇圧補助機能を発揮するため、ブーストポンプ９ａを設けてもよいし、また、循環ポンプ９の容量の都合上、ブーストポンプ９ａを設けてもよい。
【００２６】
第１の熱交換器３は、廃熱回収用の熱交換器であり、過給機１付き原動機（エンジン）２から排出される廃熱ガスを煙突２０に送る過程で、有機媒体により、廃熱ガスから熱回収する。
【００２７】
過給機１は、原動機２から排出される廃熱ガスにより回転するタービン１ａと前記原動機２に供給する掃気を圧縮する圧縮機１ｂとを備えている。
【００２８】
前記有機媒体は、例えば、中低温熱源との熱交換媒体として、代替フロンであるＲ２４５ｆａ、Ｒ１３４ａなどの低沸点の有機媒体を好ましく用いることができる。
【００２９】
前記第１の熱交換器３を出た有機媒体は、液相のままで、図示しないタービンユニットに供給される。タービンユニットは少なくとも二相流ノズル４と二相流タービン５で構成されている。
【００３０】
二相流ノズル４は、一部が気化し、気相、液相の混合した二相流を生成する。そして、この二相流を二相流ノズル４の先端から高速で排出する。
【００３１】
この時、二相流ノズル４内部では、ノズル先端に向かうに従って、ガスのせん断応力が液相を微小液滴に分割し、ガスの運動量を液滴に伝達する。
【００３２】
気相と液相のち密な連成により微小液摘を十分に加速し、二相流ノズル４の先端出口でガス流速と液滴の流速をそろえることができる。ノズルからの二相流の流速は、エロージョン限界速度に比べて十分低くすることが望ましい。
【００３３】
有機媒体が有する熱エネルギーを有効に運動エネルギーに変換するためには、液滴を可能な限り均一微細化することが望ましい。
【００３４】
また、二相流ノズル４の先端は、二相流タービン５のタービン羽根に向かって所定の向きに配置される。
【００３５】
発電機６は、例えば三相誘導発電機を用いた場合、定格回転数（３６００ｒｐｍ）に達すると、図示しない発電機用遮断器が閉じて発電を開始する。
【００３６】
発電機６では、二相流ノズル４により生成する気相と液相の二相流を二相流タービン５に導入して、該二相流タービン５を回転して発電する。
【００３７】
本発明では、過給機１付き原動機２から排出される廃熱ガスの低温廃熱を回収し、発電を行うことができる。
【００３８】
本発明において、過給機付原動機としては、例えば、過給機を備えたディーゼルエンジンやガスエンジンなどを好ましく例示できる。
【００３９】
凝縮器７では、前記二相流タービン５から排出される有機媒体を冷却して液化する。
【００４０】
該凝縮器７で液化した有機媒体は、媒体タンク８に貯留される。該媒体タンク８内の液化した有機媒体は、循環ポンプ９によって第１の熱交換器３に移送され、循環使用される。
【００４１】
循環ポンプ９は、エンジン負荷に応じて第１の熱交換器３内で、蒸発が起きない熱媒体圧力を保持するように、 ＶＦＤ（Variable Frequency Driver）により回転数制御される。起動時は、有機媒体の温度が低いため循環ポンプ９の回転数はゼロとなるようにして、有機媒体の循環は図示しないブーストポンフ９ａによって行なうようにしてもよい。
【００４２】
上記のように、第１の熱交換器３において有機媒体を気化させないことにより、第１の熱交換器３として液相のみを扱い、相変化を伴わない仕様が可能になる。そのため、従来のように第１の熱交換器３として蒸発器または気化器を必要とせず、熱交換器の構成を簡素にできるだけでなく、設備を小型化できる効果が得られる。
【００４３】
更に、有機媒体の一部気化は、図示しないタービンユニットに内蔵される二相流ノズル４内で行われるため、第１の熱交換器３から二相流ノズル４までは液相のみであり、従来のように気液分離器を必要とせず、この点でも設備を小型化できる効果が得られる。
【００４４】
また、第１の熱交換器３から二相流ノズル４まで、有機媒体を液相のまま移送するため、第１の熱交換器３から二相流ノズル４までの配管の径を細くでき、コスト低下を実現できる。
【００４５】
具体的には、実施例で示したように、従来のように気相の状態で移送する場合に対して、第１の熱交換器３から二相流ノズル４までの配管の径を、２サイズダウンできる。このことも、設備の小型化に寄与する。
【００４６】
特に船舶内の限られたスペースにおいて、設備の小型化は、優れた効果となる。
【００４７】
また、従来は、廃熱温度が低い際に第１の熱交換器において圧力を下げなければ有機媒体が十分に気化されず、タービン出力が低下する問題があったが、上記のように、第１の熱交換器３において有機媒体を気化させないことにより、タービン出力を安定化できる効果が得られる。これにより、廃熱が比較的低温の場合であっても有効に回収することができるため、過給機付原動機が備える多岐に亘る廃熱源に対して、汎用性高く適用できる。
【００４８】
また更に、二相流ジェットにより二相流タービン５を駆動することにより、タービンブレードのエロージョンを防止できる効果も得られる。
【００４９】
本発明における第１の制御は、第１の熱交換器３から二相流タービン５まで、有機媒体を液相のまま移送する制御である。
【００５０】
前記第１の熱交換器から二相流ノズル４までの有機媒体の移送配管１０に、温度計３１を設け、該温度計３１は有機媒体の温度を計測し、計測温度を制御部１２に送り、該制御部１２において該有機媒体の温度に対応する飽和圧力Ｐａを求め、該飽和圧力Ｐａに基づき、該制御部１２は、該有機媒体が液相を維持するように前記循環ポンプ９の回転数を制御する。
【００５１】
以下に、図２に基づいて、具体的な制御の一例を説明する。
制御部１２は、有機媒体の温度と該温度における飽和圧力とを対応づけたテーブルIを記憶する記憶部１２０を有することが好ましい。
【００５２】
かかるテーブルIを用いて、以下のようにして制御を行う。すなわち、制御部１２は、前記温度計３１により前記有機媒体の温度を計測し、前記温度計３１から該計測温度を受信する。ここで、温度計３１からの計測温度は常時制御部に送信し、制御部１２は常時有機媒体の温度を監視できるようにしておくことが好ましい。
【００５３】
次いで、前記制御部１２は、前記テーブルIに基づき前記受信した計測温度に対応する飽和圧力を呼び出す。
【００５４】
次いで、呼び出された該飽和圧力に、所定圧力を加算した設定圧力を算出する。ここで、所定圧力は、配管の圧力損失や、第１の熱交換器における圧力損失などを考慮した圧力をいう。
【００５５】
次いで、ＰＩＤ制御を行うため、前記算出された設定圧力に基づいた液相を維持するためのポンプ回転数を算出する。
【００５６】
次いで、ＰＩＤ制御により、後述するＶＦＤを作用させて、算出された設定圧力を保持するように循環ポンプ９のポンプ回転数を算出されたポンプ回転数に合わせるよう調整する。
【００５７】
なお、循環ポンプ９の回転数は、設定圧力に基づき算出された回転数に基づいて制御される。したがって、循環ポンプ９の吐出圧は、飽和圧力に圧損等の所定圧力を加算して算出される設定圧力と実質的に変わらない。
【００５８】
また、圧力計３２は、第１の熱交換器３から二相流ノズル４に至る移送配管１０の圧力を計測することができる。
【００５９】
以上の一例では、テーブルを用いた制御の一例を説明したが、有機媒体の温度と該温度における飽和圧力とを対応づけたテーブルIを用いずに、有機媒体の温度と飽和圧力との近似式を用いて、該温度に基づき飽和圧力を算出することもできる。
【００６０】
また、ＰＩＤ制御を用いずに、設定圧力と循環ポンプの回転数とを対応付けたテーブルIIを用いて、算出された設定圧力に基づき、ポンプの回転数を求めることもできる。これにより、算出された設定圧力に基づき循環ポンプ９のポンプ回転数を制御することもできる。
【００６１】
なお、ポンプ回転数と共に弁の開度の調節とを併用することにより有機媒体の圧力を制御することもできる。
【００６２】
起動時、タービン遮断弁３３は閉じており、バイパス調節弁３５は開いている状態であり、ブーストポンプ９ａに引き続き、循環ポンプ９が自動起動し、有機媒体をバイパスライン１１に通して、タービンバイパス運転を開始する。
【００６３】
原動機２から排出された廃熱ガスが第１の熱交換器３を通過する際の温度は、原動機２の負荷に応じて上昇し、それに伴って有機媒体の温度も上昇する。
【００６４】
性能試験では原動機負荷６０％で有機媒体温度が８０℃程度になり、所定の有機媒体流量及び圧力を維持するために循環ポンプ９の回転数が徐々に増加する。
【００６５】
本発明において、第２の制御は、前記第１の熱交換器と前記気液二相流ノズルとの間に有機媒体を液相に維持しつつ、第１の熱交換器の出口の温度が所定温度以上である場合に、タービンへの有機媒体供給の制御を行う。
【００６６】
運転開始時、第１の熱交換器３から二相流ノズル４に至る有機媒体の移送配管１０に設けられているタービン遮断弁３３及びタービン調節弁３４は閉じられた状態にあり、バイパスライン１１に設けられているバイパス調節弁３５は開いている状態にある。
【００６７】
制御部１２が温度計３１から送られる温度を受信し、その温度が所定温度に達したと判断したら、タービン遮断弁３３とタービン調節弁３４を開き、バイパス調節弁３５を閉じる。これにより、バイパスライン１１から、第１の熱交換器３から二相流ノズル４に至る移送配管１０に切り替えが行われる。
【００６８】
上記切り替えが行われ、二相流タービン５が駆動することにより、発電機６が駆動すると、発電が行われる。二相流タービン５に接続された発電機６は、例えば三相誘導発電機を用いた場合、定格回転数（３６００ｒｐｍ）に達すると、図示しない発電機用遮断器が閉じて発電を開始する。
【００６９】
低温廃熱回収システムの試験運転に於いて、エンジン負荷が１００％に達した後は、廃熱量の約８％程度の発電を確認した。
【００７０】
二相流タービン５の通常停止は、タービン調節弁３４からバイパス調節弁３５への切り替えが徐々に行われ、低温熱回収システムは移送配管１０からバイパスライン１１への運転モードに移行する。発電出力がゼロになると、発電機用遮断器が開き、同時にタービン遮断弁３３が閉じる。
【００７１】
本発明の低温熱回収システムは、ＶＰＣ（Variable Phase Cycle）発電システムであり、ＶＰＣは、原動機１の運転状況に関わらず、常時停止することができる。また、図示しない冷却海水ポンプは、船体側と併用している場合、ＶＰＣの停止と関係なく停止することはできないが、ＶＰＣ専用の場合、ＶＰＣの停止後に停止させることができる
【００７２】
図３は、本発明の低温熱回収システムの他の例を示す図である。図中、図１と同符号により示される構成については、図１を参照してした説明を援用することができる。
【００７３】
図示の例は、過給機１に備えられた圧縮機１ｂで圧縮された加圧掃気から熱回収を行う場合の一例を示している。
【００７４】
本発明の他の好ましい実施形態における船舶用低温熱回収システムは、過給機１に備えられた圧縮機１ｂで圧縮された加圧掃気と、液相の状態で圧送される有機媒体との間で熱交換して、前記加圧掃気から熱回収する第２の熱交換器１３を備えている。
【００７５】
第２の熱交換器１３は、過給機１に備えられた圧縮機１ｂで圧縮された加圧掃気から余剰熱を有機媒体により回収する熱交換器であり、過給機１の圧縮機１ｂで圧縮され、原動機２に供給する加圧掃気を有機媒体により冷却し熱回収する。なお、４０はボイラーを用いることができる。
【００７６】
図４は、本発明の低温熱回収システムの他の例を示す図である。図中、図１及び図３と同符号により示される構成については、図１及び図３を参照してした説明を援用することができる。
【００７７】
図示の例は、過給機１に備えられた圧縮機１ｂで圧縮された加圧掃気から熱回収を行い、過給機１付き原動機２から排出される廃熱ガスから熱回収する場合の一例を示している。
【００７８】
図５は、本発明の低温熱回収システムの他の例を示す図である。図中、図１と同符号により示される構成については、図１を参照してした説明を援用することができる。
【００７９】
図示の例は、過給機１付き原動機２を冷却する冷却水から廃熱回収を行い、過給機１付き原動機２から排出される廃熱ガスから熱回収する場合の一例を示している。
【００８０】
原動機２の周囲には、冷却配管１６が設けられ、原動機２からの廃熱は、冷却配管１６内の冷却水に回収される。
【００８１】
該冷却配管１６と第３の熱交換器１４の間に、冷却水が通水する冷却水配管１５を設け、冷却配管１６内の冷却水が通水するように構成されている。
【００８２】
第３の熱交換器１４は、かかる冷却水から、有機媒体に廃熱を回収する。
【００８３】
なお、第３の熱交換器１４により熱回収され冷却された冷却水は、再び冷却配管１６に導入され、原動機２の冷却に寄与する構成にすることも好ましい。
【００８４】
図６は、本発明の低温熱回収システムの他の例を示す図である。図中、図１、図３及び図５と同符号により示される構成については、図１、図３及び図５を参照してした説明を援用することができる。
【００８５】
図示の例は、過給機１付き原動機２を冷却する冷却水から廃熱回収を行い、過給機１に備えられた圧縮機１ｂで圧縮された加圧掃気から余剰熱回収を行う場合の一例を示している。
【００８６】
図７は、本発明の低温熱回収システムの他の例を示す図である。図中、図１、図３及び図５と同符号により示される構成については、図１、図３及び図５を参照してした説明を援用することができる。
【００８７】
図示の例は、過給機１付き原動機２を冷却する冷却水から廃熱回収を行い、過給機１に備えられた圧縮機１ｂで圧縮された加圧掃気から余剰熱回収を行い、さらに過給機１付き原動機２から排出される廃熱ガスから熱回収する場合の一例を示している。
【００８８】
本発明では、発電機６の負荷遮断などの緊急時に、原則、タービン遮断弁３３で移送配管１０の二相流タービン５への流路を遮断することにより、有機媒体が流入しないように対応している。
【実施例】
【００８９】
以下に、本発明の実施例により、本発明の効果を例証する。
【００９０】
実験１
第１の熱交換器出口での移送配管１０内の有機媒体の状態が１００％液相である場合に、熱交換器出口の移送配管１０内の有機媒体圧力（ＭＰaＡ）、温度（℃）、密度（ｋｇ／ｍ３）、流量（ｋｇ／ｈ）、流速（ｍ／ｓ）、口径（Ａ）は、表１の通りであった。なお、ＭＰaＡは絶対圧を示している。
【００９１】
比較実験１
第１の熱交換器出口での移送配管１０内の有機媒体の状態が１００％気相である場合に、熱交換器出口の移送配管１０内の有機媒体圧力（ＭＰaＡ）、温度（℃）、密度（ｋｇ／ｍ３）、流量（ｋｇ／ｈ）、流速（ｍ／ｓ）、口径（Ａ）は、表１の通りであった。
【００９２】
【表１】
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【００９３】
表１より、熱交換器出口配管内で、１００％液相のままの場合、１００％気化させる場合と比較して、配管は１５０Ａ（６インチ）から１００Ａ（４インチ）と、２サイズダウンとなり、経済的であることがわかる。
【００９４】
従って、本発明は、第１の熱交換器３及び第２の熱交換器１３のいずれにおいても、有機媒体は、液相のままで（液状で）、熱交換媒体として機能する
【００９５】
なお、本発明は、図１において、所定圧力は、配管の圧力損失や、第１の熱交換器における圧力損失などを考慮した圧力をいうと説明したが、図３〜図７において、所定圧力には、第２の熱交換器１３、第３の熱交換器１４における圧力損失などを考慮した圧力が含まれる。
【００９６】
従って、本発明は、図１〜図７の実施態様のいずれにおいても、有機媒体の温度のみで、有機媒体を液相のまま、熱交換媒体として機能させるため、シンプルな制御をすることができる。
【符号の説明】
【００９７】
１：過給機
１ａ：タービン
１ｂ：圧縮機
２：原動機
３：第１の熱交換器
４：二相流ノズル
５：二相流タービン
６：発電機
７：凝縮器
８：媒体タンク
９：循環ポンプ
９ａ：ブーストポンプ
１０：移送配管
１１：バイパスライン
１２：制御部
１２０：記憶部
１３：第２の熱交換器
１４：第３の熱交換器
１５：冷却水配管
１６：冷却配管
２０：煙突
３１：温度計
３２：圧力計
３３：タービン遮断弁
３４：タービン調節弁
３５：バイパス調節弁
４０：ボイラー
【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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