JP2019007367A - 熱エネルギー回収装置および熱エネルギー回収方法 - Google Patents

Abstract

【課題】造水器での造水能力を確保することができる熱エネルギー回収装置を提供する。【解決手段】熱エネルギー回収装置４は、エンジン２を冷却したエンジン冷却水と海水との間で熱交換させることにより海水ｂから水蒸気を発生させる造水器１０と、作動媒体が循環する作動媒体循環流路１３と、作動媒体循環流路１３に設けられ、造水器１０から発生した前記水蒸気と前記作動媒体とを熱交換させることにより前記作動媒体を蒸発させ、または蒸気状の前記作動媒体を過熱状態にする第１加熱器１５と、第１加熱器１５により加熱された蒸気状の前記作動媒体のエネルギーにより駆動されるエネルギー回収機１６と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、船舶などのエンジンから発生した排熱を回収する熱エネルギー回収装置に関連する。

船舶などのエンジンから発生した排熱を回収する熱エネルギー回収装置としては、特許文献１に記載のものが知られている。

特許文献１の熱エネルギー回収装置６０は、図４に示すように、エンジン冷却水循環流路６１と、エンジン冷却水循環流路６１に設けられ、エンジン７４で加熱されたエンジン冷却水の熱により海水を蒸発させて水を生成する造水器７５と、エンジン冷却水循環流路６１において造水器７５の上流側および下流側にそれぞれ設けられ、前記エンジン冷却水の熱を回収するための第１及び第２排熱回収流路６２、６３と、を備える。第１及び第２排熱回収流路６２、６３には、それぞれ排熱回収発電装置が接続されている。

このように、特許文献１の熱エネルギー回収装置では、エンジン７４で加熱された前記エンジン冷却水の熱は、第１排熱回収流路６２と造水器７５と第２排熱回収流路６３とにおいて回収されている。

特開２０１３−１８０６２５号公報

上記熱エネルギー回収装置６０では、前記エンジン冷却水の熱の一部は、造水器７５で回収される前に第１排熱回収流路６２によって回収される。このため、上記熱エネルギー回収装置６０では、造水器７５で利用される前記エンジン冷却水の熱が少なくなるため、造水器７５での造水能力が低くなるという問題があった。

そこで、本発明は、上記の課題に基づいてなされたものであり、その目的は、造水器での造水能力を確保することができる熱エネルギー回収装置を提供することである。

本発明に係る熱エネルギー回収装置は、エンジンを冷却したエンジン冷却水と海水との間で熱交換させることにより前記海水から水蒸気を発生させる造水器と、作動媒体が循環する作動媒体循環流路と、前記作動媒体循環流路に設けられ、前記造水器から発生した前記水蒸気と前記作動媒体とを熱交換させることにより前記作動媒体を蒸発させ、または蒸気状の前記作動媒体を過熱状態にする第１加熱器と、前記第１加熱器により加熱された蒸気状の前記作動媒体のエネルギーにより駆動されるエネルギー回収機と、を備える。

この構成によれば、前記造水器から発生した前記水蒸気と前記作動媒体とを熱交換させることにより前記作動媒体を蒸発させ、または蒸気状の前記作動媒体を過熱状態にする第１加熱器を備えるので、前記エンジン冷却水の熱は、前記造水器の上流側で回収されることなく前記造水器で利用される。そのため、前記エンジンで発生した排熱を前記造水器で十分に回収することができる。したがって、前記造水器での造水能力を確保することが可能になる。しかも、前記エンジン冷却水からではなく、前記造水器で生成された前記水蒸気から熱を回収するので、前記水蒸気を冷やして水にするために別途必要なエネルギーを節約することができる。

上記構成において、前記造水器は、前記エンジン冷却水が流れる伝熱管を有してもよい。前記伝熱管は、前記海水と接触し、前記エンジン冷却水と前記海水との間で熱交換させることにより前記海水を蒸発させる蒸発部と、前記海水から蒸発した前記水蒸気と接触し、前記エンジン冷却水と前記水蒸気との間で熱交換させることにより前記水蒸気を過熱する過熱部と、を有してもよい。

この構成によれば、前記伝熱管は、前記海水から蒸発した前記水蒸気と接触し、前記エンジン冷却水と前記水蒸気との間で熱交換させることにより前記水蒸気を過熱する過熱部を有するので、前記造水器内の前記水蒸気は沸点以上の温度になる。そのため、前記造水器から流出する前記水蒸気は、より多くの熱エネルギーを持つようになるため、前記造水器においてより多くの熱エネルギーが回収されるようになる。

上記構成において、前記造水器の中の圧力を減少させる真空ポンプを更に備えてもよい。

この構成によれば、前記造水器の中の圧力を低くすることができるので、前記海水の蒸発を促進させることができる。そのため、前記造水器で作られる前記水蒸気量を増やすことができる。

上記構成において、前記作動媒体循環流路において前記第１加熱器の上流側に設けられた第２加熱器を更に備えてもよい。前記第２加熱器は、前記造水器を通過した前記エンジン冷却水と前記作動媒体との間で熱交換させることにより前記作動媒体を予熱または蒸発させてもよい。

この構成によれば、前記第２加熱器は、前記造水器を通過した前記エンジン冷却水と前記作動媒体との間で熱交換させることにより前記作動媒体を予熱または蒸発させるので、前記造水器を通過した前記エンジン冷却水からも熱が回収されるようになる。そのため、エンジンから発生した排熱はより多く回収されるようになる。しかも、前記造水器を通過した前記エンジン冷却水の熱は、前記第２加熱器において前記作動媒体を予熱または蒸発させるために使用されるので、前記エンジン冷却水を冷却するために別途必要なエネルギーを節約することができる。

本発明に係る熱エネルギー回収方法は、エンジンを冷却したエンジン冷却水と海水との間で熱交換させることにより前記海水から水蒸気を発生させる造水工程と、作動媒体循環流路を循環する作動媒体と前記水蒸気との間で熱交換させることにより前記作動媒体を蒸発または過熱する加熱工程と、前記作動媒体のエネルギーによってエネルギー回収機を駆動することにより前記エネルギーを回収するエネルギー回収工程と、を備える。

この構成によれば、循環流路を循環する作動媒体と前記水蒸気との間で熱交換させることにより前記作動媒体を蒸発または過熱する加熱工程を備えるので、前記エンジン冷却水の熱は、前記造水器の上流側から回収することなく前記造水器で利用される。そのため、前記エンジンで発生した排熱を前記造水器で十分に回収することができる。したがって、前記造水器での造水能力を確保することが可能になる。しかも、前記エンジン冷却水からではなく、前記水蒸気から熱を回収するので、前記水蒸気を冷やして水にするエネルギーを節約することができる。

本発明によれば、前記造水器での造水能力を確保することが可能になるとともに、前記水蒸気を冷やして水にするエネルギーを節約することができる。

第１の実施形態に係る熱エネルギー回収装置をエンジン冷却回路に適用した熱エネルギー回収システムの概略構成図である。 第１の実施形態に係る熱エネルギー回収装置の制御部の処理の流れを示すフロー図である。 第２の実施形態に係る熱エネルギー回収装置をエンジン冷却回路に適用した熱エネルギー回収システムの概略構成図である。 従来の熱エネルギー回収装置の概略構成図である。

以下、本発明の各実施形態について、図面を参照しながら説明する。但し、以下で参照する各図は、説明の便宜上、本発明の各実施形態に係る熱エネルギー回収装置を説明するために必要となる主要な構成要素を簡略化して示したものである。したがって、本発明の各実施形態に係る熱エネルギー回収装置は、本明細書が参照する各図に示されていない任意の構成要素を備え得る。

（第１の実施形態）
図１は、例示的な熱エネルギー回収装置をエンジン冷却回路に適用した熱エネルギー回収システムの概略構成図である。図１に示すように、熱エネルギー回収システム１は、エンジン２で発生した排熱を回収するものである。具体的には、熱エネルギー回収システム１は、エンジン２を冷却するエンジン冷却水が循環するエンジン冷却回路３と、エンジン冷却回路３に設置され、前記エンジン冷却水の熱を回収する熱エネルギー回収装置４と、熱エネルギー回収装置４で回収されなかった熱を排熱する排熱装置５と、を備える。エンジン冷却回路３と熱エネルギー回収装置４と排熱装置５とは、ともに船舶に搭載されている。

エンジン冷却回路３は、エンジン２に接続され、前記エンジン冷却水が流れるエンジン冷却水循環流路６と、前記エンジン冷却水をエンジン冷却水循環流路６内で循環させる駆動力を発生する冷却水ポンプ７と、前記エンジン冷却水の流れ方向を切り換える三方弁８と、前記エンジン冷却水を冷却するエンジン冷却水冷却器９と、を有する。冷却水ポンプ７とエンジン２と三方弁８とエンジン冷却水冷却器９とは、この順でエンジン冷却水循環流路６に配置されている。

三方弁８は、前記エンジン冷却水をエンジン２からエンジン冷却水冷却器９へ流す方向と、エンジン２から熱エネルギー回収装置４へ流す方向と、の間で前記エンジン冷却水の流れ方向を切り換えることができる。

エンジン冷却水冷却器９は、エンジン冷却水循環流路６に接続され、前記エンジン冷却水が流れる高温側伝熱管９ａと、前記冷却水が流れる低温側伝熱管９ｂと、を有する。エンジン冷却水冷却器９では、高温側伝熱管９ａを流れる前記エンジン冷却水から低温側伝熱管９ｂを流れる前記冷却水に熱が伝達されることにより、前記エンジン冷却水が冷却される。エンジン冷却水冷却器９で冷却された前記エンジン冷却水によりエンジン２が冷却される。

熱エネルギー回収装置４は、造水器１０と、海水ポンプ１１、真空ポンプ１２と、流入側温度計４２と、流出側温度計４３と、制御部４４と、バイナリー発電システム４５と、を有する。

造水器１０は、海水から真水を取り出すものである。造水器１０は、内部に海水ｂを貯める容器１８と、容器１８内に設置され、エンジン冷却回路３のエンジン冷却水循環流路６から分岐する第１及び第２分岐流路４１ａ、４１ｂに接続された伝熱管１９と、を有する。伝熱管１９は、容器１８内に貯められた海水ｂと接触し、前記エンジン冷却水と容器１８内の海水ｂとの間で熱交換させることにより海水ｂを蒸発させる蒸発部１９ａと、容器１８内の海水ｂから蒸発した水蒸気と接触し、前記エンジン冷却水と前記水蒸気との間で熱交換させることにより前記水蒸気を過熱する過熱部１９ｂと、を有する。過熱部１９ｂは、エンジン冷却回路３の三方弁８に接続された第１分岐流路４１ａに接続されている。蒸発部１９ａは、エンジン冷却回路３の三方弁８の下流側であって、エンジン冷却水冷却器９の上流側に接続された第２分岐流路４１ｂに接続されている。これにより、前記エンジン冷却水は、エンジン冷却水循環流路６から第１分岐流路４１ａを流れて造水器１０の伝熱管１９の過熱部１９ｂに流入し、伝熱管１９の蒸発部１９ａから第２分岐流路４１ｂに流出してエンジン冷却水循環流路６へ戻る。

海水ポンプ１１は、造水器１０の容器１８内に海水を移送するものであり、海水を容器１８内に移送する流量を調節することができる。

真空ポンプ１２は、造水器１０の容器１８内で生成された前記水蒸気を容器１８内から第１加熱器１５に移送するための水蒸気流出路４６に設置されている。真空ポンプ１２は、１００℃よりも低い温度で海水ｂを沸騰させるために、造水器１０の容器１８内の空気を吸い出して容器１８内の圧力を減少させる。尚、真空ポンプ１２は、造水器１０の容器１８の上端に直接接続されてもよい。

流入側温度計４２は、第１分岐流路４１ａから造水器１０に流入する前記エンジン冷却水の温度Ｔ１を計測するものである。流入側温度計４２は、第１分岐流路４１ａにおいて前記エンジン冷却水が造水器１０に流入する流入口近傍に設置されている。流入側温度計４２は、計測された前記エンジン冷却水の温度Ｔ１に応じた電気信号を制御部４４に送信する。

流出側温度計４３は、造水器１０から流出した前記水蒸気の温度Ｔ２を計測するものである。流出側温度計４３は、水蒸気流出路４６において造水器１０から前記水蒸気が流出する流出口近傍に設置されている。流出側温度計４３は、計測された前記水蒸気の温度Ｔ２に応じた電気信号を制御部４４に送信する。尚、流出側温度計４３は、造水器１０の容器１８の上端部に設置されてもよい。

制御部４４は、流入側温度計４２で計測された前記エンジン冷却水の温度Ｔ１と流出側温度計４３で計測された前記水蒸気の温度Ｔ２とに基づいて、温度Ｔ１と温度Ｔ２の温度差ΔＴを算出し、温度差ΔＴが予め設定された設定範囲Ｔｒ内になるように海水ポンプ１１に指令ｃを出すように構成されている。

尚、制御部４４は、流出側温度計４３により計測された温度Ｔ２のみに基づいて海水ポンプ１１を制御するようにしてもよい。この場合、制御部４４は、流出側温度計４３により計測された温度Ｔ２が予め設定された設定温度よりも低くなったときに、造水器１０の容器１８内に移送される海水ｂの流量が少なくなるように海水ポンプ１１に指令ｃを出すように構成される。

バイナリー発電システムは、作動媒体循環流路１３と、作動媒体ポンプ１４と、第１加熱器１５と、エネルギー回収機１６と、凝縮器１７と、を有する。

作動媒体循環流路１３は、造水器１０で生成された前記水蒸気と熱交換する作動媒体が循環する流路である。作動媒体は、例えば、代替フロンやアンモニアを使用することができるが、これらに限定されない。作動媒体は、水よりも沸点が小さいものであればいずれのものでもよい。

作動媒体ポンプ１４は、作動媒体循環流路１３に設けられ、前記作動媒体を作動媒体循環流路１３内で循環させる。

第１加熱器１５は、作動媒体循環流路１３において、作動媒体ポンプ１４の下流側に設けられている。第１加熱器１５は、水蒸気流出路４６に接続され、造水器１０の容器１８内の海水ｂから蒸発した前記水蒸気が流れる高温側伝熱部１５ａと、作動媒体循環流路１３に接続され、前記作動媒体が流れる低温側伝熱部１５ｂと、を有する。したがって、第１加熱器１５では、高温側伝熱部１５ａを流れる前記水蒸気から低温側伝熱部１５ｂを流れる前記作動媒体へ熱が伝達され、前記作動媒体が蒸発する。すなわち、本実施形態では、第１加熱器１５は、蒸発器として用いられる。

エネルギー回収機１６は、作動媒体循環流路１３の第１加熱器１５の下流側に設けられている。エネルギー回収機１６は、前記作動媒体が前記水蒸気から得た熱エネルギーを電気エネルギーとして回収する。具体的には、エネルギー回収機１６は、第１加熱器１５において蒸発した前記作動媒体を膨張させる膨張機２０と、膨張機２０に接続された発電機２１と、を有する。膨張機２０は、前記作動媒体の蒸気の膨張エネルギーにより回転駆動される。発電機２１は、膨張機２０の回転動力により駆動されて電気を生み出す。これにより、前記作動媒体から熱エネルギーが回収される。尚、エネルギー回収機１６は、膨張機２０に接続される発電機２１に代えて圧縮機等の、膨張機２０の回転動力により駆動される機器を用いてもよい。

凝縮器１７は、作動媒体循環流路１３のエネルギー回収機１６の下流側に設けられている。凝縮器１７は、作動媒体循環流路１３に接続され、前記作動媒体が流れる高温側伝熱部１７ａと、前記冷却水が流れる低温側伝熱部１７ｂと、を有する。凝縮器１７は、高温側伝熱部１７ａを流れる前記作動媒体から低温側伝熱部１７ｂを流れる前記冷却水へ熱を伝達して前記作動媒体を液化させる。

排熱装置５は、第１加熱器１５で前記作動媒体と熱交換した前記水蒸気が流れる高温側伝熱部５ａと、海水等の冷却水が流れる低温側伝熱部５ｂと、を有する。排熱装置５では、高温側伝熱部５ａを流れる前記水蒸気から低温側伝熱部５ｂを流れる前記冷却水へ熱が伝達されて前記水蒸気が液化して水になる。排熱装置５で生成された水は、船舶において飲料水やシャワーの水等に利用され、水を貯留するための貯水タンク（図示省略）に貯められる。

次に、上記のように構成された熱エネルギー回収装置４を利用して、エンジン２で発生した排熱を回収する熱エネルギー回収方法を説明する。熱エネルギー回収方法では、造水工程と加熱工程とエネルギー回収工程とが同時に行われる。尚、造水器１０で生成され、飲料水やシャワーの水等に利用される水を貯留するための貯水タンク（図示せず）内の水位が所定の水位に達している場合には、これらの工程は行われず、エンジン２で発生した排熱は熱エネルギー回収装置４では回収されない。この場合、前記エンジン冷却水がエンジン冷却水循環流路６を循環してエンジン冷却水冷却器９で排熱するエンジン冷却工程が行われる。具体的には、エンジン冷却工程では、前記エンジン冷却水がエンジン２からエンジン冷却水冷却器９へ流れる方向へ三方弁８の流路が調節されるとともに、冷却水ポンプ７が作動される。このとき、前記エンジン冷却水は、エンジン２を通過することによりエンジン２を冷却するとともに、エンジン２によって加熱される。エンジン２よって加熱された前記エンジン冷却水は、エンジン冷却水冷却器９で前記冷却水と熱交換することにより冷却される。エンジン冷却水冷却器９で冷却された前記エンジン冷却水は、再びエンジン２を通過することにより、エンジン２を冷却するとともに、エンジン２によって加熱される。貯水タンク内の水位が所定の水位に達している間、このようなサイクルが行われる。一方、貯水タンク内の水位が所定の水位に未満になると、造水工程が行われる。

造水工程は、エンジン２を冷却した前記エンジン冷却水と海水ｂとの間で熱交換させることにより海水ｂから水蒸気を発生させる工程である。具体的には、まず、前記エンジン冷却水がエンジン冷却水循環流路６から第１分岐流路４１ａに流れる方向に三方弁８の流路が切り替えられるとともに、海水ポンプ１１、真空ポンプ１２、および、作動媒体ポンプ１４が作動される。エンジン冷却水循環流路６から第１分岐流路４１ａに流入した前記エンジン冷却水は、造水器１０の伝熱管１９に流入する。

伝熱管１９に流入した前記エンジン冷却水は、容器１８内を上から下に向かって流れる。このとき、前記エンジン冷却水は、造水器１０の容器１８内の海水ｂと海水ｂから蒸発した水蒸気との間で熱交換する。具体的には、容器１８内の下側では、前記エンジン冷却水は、伝熱管１９の蒸発部１８ａにおいて容器１８内の海水ｂとの間で熱交換する。これにより、容器１８内の海水ｂが沸騰して海水ｂから水蒸気が発生する。容器１８内の上側では、前記エンジン冷却水は、伝熱管１９の過熱部１９ｂにおいて容器１８内の前記水蒸気との間で熱交換する。これにより、容器１８内の前記水蒸気は、前記エンジン冷却水によって過熱される。

伝熱管１９の蒸発部１９ａで海水ｂと熱交換した前記エンジン冷却水は、造水器１０から第２分岐流路４１ｂに流出してエンジン冷却水循環流路６に戻り、エンジン冷却水冷却器９で冷却される。エンジン冷却水冷却器９で冷却された前記エンジン冷却水は、エンジン２を通過することによりエンジン２を冷却するとともに、エンジン２によって加熱される。このようなサイクルが順次繰り返されることにより、前記エンジン冷却水の熱エネルギーが造水器１０で前記水蒸気の熱エネルギーに変換されて回収される。

一方、造水器１０で発生した前記水蒸気は、造水器１０から水蒸気流出路４６を通って第１加熱器１５の高温側伝熱部１５ａへ流入する。

造水工程では、流入側温度計４２により計測された前記エンジン冷却水の温度Ｔ１と、流出側温度計４３により計測された前記水蒸気の温度Ｔ２と、の温度差ΔＴが予め設定された設定範囲Ｔｒ内になるように、海水ポンプ１１が制御部４４により制御される。具体的には、制御部４４は、図２に示すステップＳ１〜Ｓ４を行う。以下、ステップＳ１〜Ｓ４が説明される。

ステップＳ１では、制御部４４は、流入側温度計４２および流出側温度計４３から前記電気信号を受信する。

ステップＳ２では、制御部４４は、流入側温度計４２および流出側温度計４３から受信した前記電気信号に基づいて、流入側温度計４２により計測された前記エンジン冷却水の温度Ｔ１と、流出側温度計４３により計測された前記水蒸気の温度Ｔ２と、の温度差ΔＴを算出し、温度差ΔＴが予め設定された設定範囲Ｔｒ内にあるかを判断する。制御部４４は、温度差ΔＴが予め設定された設定範囲Ｔｒ内にあると判断した場合（ＹＥＳ）、処理をステップＳ１に戻す。一方、制御部４４は、温度差ΔＴが予め設定された設定範囲Ｔｒよりも大きいと判断した場合（ＮＯ）、処理をステップＳ３に進める。

ステップＳ３では、制御部４４は、造水器１０の容器１８内に移送される海水ｂの流量が少なくなるように海水ポンプ１１に指令ｃを出す。指令ｃを受けた海水ポンプ１１は、海水の吐出流量が減少するように駆動量を変える。これにより、造水器１０の容器１８に導入されて容器１８内に貯められる海水ｂが少なくなるので、伝熱管１９の過熱部１９ｂの面積が大きくなり、より多くの前記水蒸気が過熱されるようになる。その結果、造水器１０から流出する前記水蒸気の温度Ｔ２は、高くなり、造水器１０に流入する前記エンジン冷却水の温度Ｔ１に近づくことになる。

ステップＳ４では、前記貯水タンク内の水位を検出するセンサ（図示せず）から、貯水タンク内の水が所定の水位に達したことを示す電気信号を受信すると（ＹＥＳ）、処理を終了する。一方、制御部４４は、貯水タンク内の水が所定の水位に達したことを示す電気信号を受信しない場合（ＮＯ）、処理をステップ１に戻す。以上のようにして、造水工程が行われる。

造水器１０で発生した水蒸気は、第１加熱器１５に導入される。第１加熱器１５では、作動媒体循環流路１３を循環する前記作動媒体と造水器１９で生成された前記水蒸気との間で熱交換させて前記作動媒体を蒸発させる（加熱工程）。具体的には、加熱工程では、第１加熱器の高温側伝熱部１５ａを流れる前記水蒸気から低温側伝熱部１５ｂを流れる前記作動媒体に熱が伝達されて前記作動媒体が蒸発する。

第１加熱器１５によって加熱された蒸気状の前記作動媒体は、エネルギー回収機１６を駆動することによりエネルギーが回収される（エネルギー回収工程）。具体的には、第１加熱器１５において蒸発した前記作動媒体は、第１加熱器１５から流出して膨張機２０へ流入する。膨張機２０では、前記作動媒体の蒸気が膨張し、これによって発電機２１が駆動される。これにより、前記作動媒体の熱エネルギーが発電機２１で回収される。

エネルギー回収機１６で前記作動媒体から熱エネルギーが回収されると、前記作動媒体は、凝縮器１７の高温側伝熱部１７ａに流入する。凝縮器１７の高温側伝熱部１７ａに流入した前記作動媒体は、低温側伝熱部１７ｂを流れる海水等の冷却水と熱交換することにより液化される。凝縮器１７で液化された前記作動媒体は、作動媒体ポンプ１４から吐出され、再び第１加熱器１５に流入する。このようなサイクルが順次繰り返されることにより、前記作動媒体の熱エネルギーがエネルギー回収機１６で回収される。

第１の実施形態の熱エネルギー回収装置４は、造水器１０から発生した前記水蒸気と前記作動媒体とを熱交換させることにより前記作動媒体を蒸発させる第１加熱器１５を備えるので、前記エンジン冷却水の熱は、造水器１０の上流側で回収されることなく造水器１０で利用される。そのため、熱エネルギー回収装置４は、エンジン２で発生した排熱を造水器１０で十分に回収することができる。したがって、造水器１０での造水能力を確保することが可能になる。しかも、熱エネルギー回収装置４は、前記エンジン冷却水からではなく、造水器１０で生成された前記水蒸気から熱を回収するので、前記水蒸気を冷やして水にするために別途必要なエネルギーを節約することができる。

第１の実施形態の熱エネルギー回収装置４によれば、造水器１０の伝熱管１９は、造水器１０の容器１８内の海水ｂから蒸発した前記水蒸気と接触し、前記エンジン冷却水と前記水蒸気との間で熱交換させることにより前記水蒸気を過熱する過熱部１９ｂを有するので、造水器１０の容器１８内の前記水蒸気は沸点以上の温度になる。そのため、造水器１０から流出する前記水蒸気は、より多くの熱エネルギーを持つので、造水器１０においてより多くの熱エネルギーが回収される。

（第２の実施形態）
次に、図３を参照し、本発明の第２の実施形態の熱エネルギー回収装置３１をエンジン冷却回路３に適用した熱エネルギー回収システム３２について説明する。第２の実施形態の熱エネルギー回収システム３２は、第１の実施形態の熱エネルギー回収システム１と同様の構成については、第１の実施形態と同様の符号を付して、その説明を簡略化する。

第２の実施形態の熱エネルギー回収装置３１は、造水器１０と、海水ポンプ１１、真空ポンプ１２と、作動媒体循環流路１３と、作動媒体ポンプ１４と、第１加熱器１５と、エネルギー回収機１６と、凝縮器１７と、を有する。第２の実施形態の熱エネルギー回収装置３１は、更に第２加熱器３３を備える。

第２加熱器３３は、作動媒体循環流路１３の第１加熱器１５の上流側であって、凝縮器１７の下流側に配置されている。第２加熱器３３は、凝縮器１７で液化された前記作動媒体を蒸発器である第１加熱器１５で蒸発させる前に予熱するものである。第２加熱器３３は、前記エンジン冷却水が流れる高温側伝熱部３３ａと、前記作動媒体が流れる低温側伝熱部３３ｂと、を有する。第２加熱器３３の高温側伝熱部３３ａは、エンジン冷却水循環流路６において、第２分岐流路４１ｂがエンジン冷却水循環流路６に接続される接続点ｄとエンジン冷却水冷却器９との間に配置された三方弁３４に接続された第３分岐流路４７ａに接続されている。第２加熱器３３の低温側伝熱部３３ｂは、エンジン冷却水循環流路６において、三方弁３４とエンジン冷却水循環流路６との間に接続された第４分岐流路４７ｂに接続されている。これにより、前記エンジン冷却水は、造水器１０で容器１８内の海水ｂと熱交換してエンジン冷却水循環流路６に戻った後、第３分岐流路４７ａを通って第２加熱器３３の高温側伝熱部３３ａに流入し、第４分岐流路４７ｂを経てエンジン冷却水循環流路６に戻る。このとき、第２加熱器３３では、高温側伝熱部３３ａを流れる前記エンジン冷却水から低温側伝熱部３３ｂを流れる前記作動媒体へ熱が伝達され、前記作動媒体が予熱される。第２加熱器３３で予熱された前記作動媒体は、第１加熱器１５において更に加熱されて蒸発する。

第２加熱器３３において前記作動媒体と熱交換した前記エンジン冷却水は、第４分岐流路４７ｂを流れてエンジン冷却水循環流路６に戻り、エンジン冷却水冷却器９で冷却される。

第２の実施形態の熱エネルギー回収装置３１は、造水器１０を通過した前記エンジン冷却水と前記作動媒体との間で熱交換させることにより前記作動媒体を予熱させる第２加熱器３３を備えるので、造水器１０を通過した前記エンジン冷却水からも熱が回収される。そのため、第２の実施形態の熱エネルギー回収装置３１は、エンジン２から発生した排熱をより多く回収することができる。しかも、第２の実施形態の熱エネルギー回収装置３１は、造水器１０を通過した前記エンジン冷却水の熱が第２加熱器３３において前記作動媒体を予熱させるために使用されるので、前記エンジン冷却水を冷却するために別途必要なエネルギーを節約することができる。

以上に説明した熱エネルギー回収装置４、３１は、本発明の一実施形態であり、その具体的構成については、適宜変更可能である。以下、変形例の熱エネルギー回収装置について説明する。

第２の実施形態の熱エネルギー回収装置３１では、第２加熱器３３は、高温側伝熱部３３ａを流れる前記エンジン冷却水と低温側伝熱部３３ｂを流れる前記作動媒体との間で熱交換させることにより、前記作動媒体を蒸発させる前に予熱するように機能させたが、これに限られない。第２加熱器３３は、蒸発器とし、前記作動媒体を蒸発させてもよい。この場合、第１加熱器１５は、第２加熱器３３で蒸発した前記作動媒体と造水器１０で生成された水蒸気との間で熱交換させることにより、前記作動媒体を過熱状態にする過熱器として機能させてもよい。このようにすると、前記作動媒体の蒸気を沸点以上の温度にすることができるため、前記作動媒体の蒸気により多くの熱エネルギーを持たせることができる。そのため、変形例の熱エネルギー回収装置は、エネルギー回収機１６でより多くの熱エネルギーを前記作動媒体から回収することができる。

２ エンジン
４ 熱エネルギー回収装置
１０ 造水器
１２ 真空ポンプ
１３ 作動媒体循環流路
１５ 第１加熱器
１６ エネルギー回収機
１９ 伝熱管
１９ａ 蒸発部
１９ｂ 過熱部
３３ 第２加熱器

Claims (5)

1. エンジンを冷却したエンジン冷却水と海水との間で熱交換させることにより前記海水から水蒸気を発生させる造水器と、
   作動媒体が循環する作動媒体循環流路と、
   前記作動媒体循環流路に設けられ、前記造水器から発生した前記水蒸気と前記作動媒体とを熱交換させることにより前記作動媒体を蒸発させ、または蒸気状の前記作動媒体を過熱状態にする第１加熱器と、
   前記第１加熱器により加熱された蒸気状の前記作動媒体のエネルギーにより駆動されるエネルギー回収機と、を備える
   熱エネルギー回収装置。
2. 前記造水器は、前記エンジン冷却水が流れる伝熱管を有し、
   前記伝熱管は、
   前記海水と接触し、前記エンジン冷却水と前記海水との間で熱交換させることにより前記海水を蒸発させる蒸発部と、
   前記海水から蒸発した前記水蒸気と接触し、前記エンジン冷却水と前記水蒸気との間で熱交換させることにより前記水蒸気を過熱する過熱部と、を有する
   請求項１に記載の熱エネルギー回収装置。
3. 前記造水器の中の圧力を減少させる真空ポンプを更に備える請求項１又は２に記載の熱エネルギー回収装置。
4. 前記作動媒体循環流路において前記第１加熱器の上流側に設けられた第２加熱器を更に備え、
   前記第２加熱器は、前記造水器を通過した前記エンジン冷却水と前記作動媒体との間で熱交換させることにより前記作動媒体を予熱または蒸発させる
   請求項１乃至３に記載の熱エネルギー回収装置。
5. エンジンを冷却したエンジン冷却水と海水との間で熱交換させることにより前記海水から水蒸気を発生させる造水工程と、
   第１加熱器により、作動媒体循環流路を循環する作動媒体と前記水蒸気との間で熱交換させて前記作動媒体を蒸発させ、または蒸気状の前記作動媒体を過熱状態にする加熱工程と、
   前記第１加熱器によって加熱された蒸気状の前記作動媒体のエネルギーによってエネルギー回収機を駆動することにより前記エネルギーを回収するエネルギー回収工程と、を備える
   熱エネルギー回収方法。
   

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