エネルギ回収システム
【課題】低電力で動力油を冷却することが可能なエネルギ回収システムを提供する。
【解決手段】エネルギ回収システム１は、過給機２に連結されたポンプ１１と、クランク軸４に連結されたモータ１２と、を直列に接続し、動力油が循環する循環流路１０と、循環流路１０に接続されたバイパス流路３０と、動力油を浄化及び置換するためにバイパス流路３０に設けられた油圧ユニット３１と、循環流路１０に設けられており、当該循環流路１０内を流れる動力油を冷却する冷却器１４と、を備える。
【解決手段】エネルギ回収システム１は、過給機２に連結されたポンプ１１と、クランク軸４に連結されたモータ１２と、を直列に接続し、動力油が循環する循環流路１０と、循環流路１０に接続されたバイパス流路３０と、動力油を浄化及び置換するためにバイパス流路３０に設けられた油圧ユニット３１と、循環流路１０に設けられており、当該循環流路１０内を流れる動力油を冷却する冷却器１４と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過給機を備えたエンジンにおけるエネルギ回収システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、ディーゼルエンジンにより駆動される過給機は、エンジンの排気ガスが有する排気エネルギによりタービンが回転駆動され、タービンによって回転する圧縮機によりエンジンの給気密度を高め、エンジンの出力や燃費効率を向上させる目的で使用される。しかしながら、過給機の効率の大幅な改善に伴い、エンジンの負荷状態によっては排気エネルギに十分な余剰が発生しており、この余剰排気エネルギを無駄なく利用することが、燃費向上のみならず、環境保護の面からも強く要請されている。
【０００３】
かかる事情に鑑み、本願出願人は、過給機の排気エネルギを油圧として回収するエネルギ回収システムを提案している（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２４２０５１号公報（図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
かかるエネルギ回収システム（閉回路構成）において、動力油の冷却、浄化、置換等の作業を可能にするため、図２に示すようにバイパス流路を設けることが考えられる。
図２に示すように、参考例に係るエネルギ回収システム１０１は、過給機１０２に変速機１０３を介して連結されたポンプ１１１、クランク軸１０４に連結されたモータ１１２及び弁１１３が直列に設けられた循環流路１１０と、動力制御ポンプ１２１が設けられた動力制御流路１２０と、リリーフ弁、フィルタ、油タンク等の油圧機器類からなる油圧ユニット１３１、電動機１０５で駆動されるポンプ１３２及び冷却器１３３が設けられたバイパス流路１３０と、を備える。
かかるエネルギ回収システム１０１において、循環流路１１０を流れる動力油の冷却及び置換は、ポンプ１３２の駆動に伴い動力油をバイパス流路１３０から循環流路１１０へ戻す逆止弁構造を有する弁１１３が開弁することによって行われ、油圧ユニット１３１へ導かれた動力油は、フィルタによって浄化されて油タンクに貯められる。そして、循環流路１１０内の動力油は、設定温度範囲内となるように冷却器１３３によって冷却されて弁１１３を介して循環流路１１０へ戻される。バイパス流路１３０を流れる動力油は、通常、循環流路１１０の流量の２〜３割にもなり、そのほとんどが冷却のためのものである。そのため、バイパス流路１３０で消費される電力が大きくなり、システム１０１によって回収されたエネルギが消費されてしまうという問題があった。
【０００６】
本発明は、前記した問題を解決すべく創案されたものであり、低電力で動力油を冷却することが可能なエネルギ回収システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するため、本発明のエネルギ回収システムは、過給機及びクランク軸を備えたエンジンにおけるエネルギ回収システムであって、前記過給機に連結されたポンプと、前記クランク軸に連結されたモータと、を直列に接続し、動力油が循環する循環流路と、前記循環流路に接続されたバイパス流路と、前記動力油を浄化及び置換するために前記バイパス流路に設けられた油圧ユニットと、前記循環流路に設けられており、当該循環流路内を流れる動力油を冷却する冷却器と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
かかる構成によると、冷却器がバイパス流路ではなく循環流路に設けられているので、動力油を冷却する際に動力油をバイパス流路へ流すための動力源が不要であり、低電力で動力油を冷却することができる。
【０００９】
エネルギ回収システムは、前記バイパス流路に設けられたポンプと、前記ポンプを駆動する電動機と、を備えることが望ましい。
【００１０】
前記冷却器は、前記循環流路における前記モータの下流側かつ前記ポンプの上流側に設けられていることが望ましい。
【００１１】
かかる構成によると、冷却器がポンプの下流側かつモータの上流側に設けられている場合と比べて、比較的低圧な動力油が冷却器を流通することとなり、冷却器の設計が容易である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、低電力で動力油を冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係るエネルギ回収システムを模式的に示す油圧回路図である。
【図２】参考例に係るエネルギ回収システムを模式的に示す油圧回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の実施形態に係るエネルギ回収システムについて、図１を参照して説明する。図１に示すように、本発明の実施形態に係るエネルギ回収システム１は、例えば過給機２及びクランク軸４を備える船舶用エンジンに適用される閉回路構成のシステムであって、エンジンの過給機２に減速機３を介して連結されたポンプ１１、エンジンのクランク軸４に連結されたモータ１２、弁１３及び冷却器１４が直列に設けられた循環流路１０と、動力制御ポンプ２１が設けられた動力制御流路２０と、油圧ユニット３１及びポンプ３２が設けられたバイパス流路３０と、を備える。
【００１５】
＜循環流路１０＞
循環流路１０は、動力油が循環する環状の流路である。循環流路１０には、ポンプ１１、モータ１２、弁１３及び冷却器１４が直列に設けられている。
【００１６】
ポンプ１１は、過給機２の回転軸に減速機３を介して連結されている。過給機２の回転軸が回転駆動することによって、ポンプ１１が駆動して動力油が循環流路１０内を流れる。
【００１７】
モータ１２は、ポンプ１１の下流側に設けられており、エンジンの高負荷時に循環流路１０内を流れる動力油のエネルギを回収して回転し、かかる回転によってエンジンのクランク軸４を補助的に回転させる。
【００１８】
弁１３は、モータ１２の下流側に設けられており、後記するバイパス流路３０から循環流路１３へと戻る流れのみを許容する逆止弁１３ａを備える弁である。
【００１９】
冷却器１４は、弁１３の下流側に設けられており、例えば図示しない流体（水等）と動力油とを熱交換することによって、モータ１２を通った動力油を冷却する。冷却器１４によって冷却された動力油は、ポンプ１１へと戻る。
【００２０】
＜動力制御流路２０＞
動力制御流路２０は、一端が循環流路１０のポンプ１１及びモータ１２の間、他端が循環流路１０の弁１３及び冷却器１４の間に接続された流路である。
動力制御流路２０に設けられた動力制御ポンプ２１は、循環流路１０内の動力油に所望の油圧を付与して油圧動力を制御する。
動力制御ポンプ２１の流量の制御は、図示しない制御装置によって行われる。
【００２１】
＜バイパス流路３０＞
バイパス流路３０は、一端が循環流路１０のモータ１２の下流側かつ弁１３の上流側、他端が循環流路１０の弁１４及び冷却部１５の間に接続された流路である。
バイパス流路３０に設けられた油圧ユニット３１には、ポンプ３２によってバイパス流路に引き込まれた動力油が流入して一時貯留される。油圧ユニット３１は、リリーフ弁、フィルタ、油タンク等の油圧機器類からなり、油圧ユニット３１の油タンクに一時貯留された動力油は、外部の動力油と置換可能である。また、油圧ユニット３１は、フィルタによって動力油を浄化することができる。また、油圧ユニット３１に一時貯留された動力油は、動力制御ポンプ２１のパイロット油としても利用可能である。
【００２２】
バイパス流路３０の油圧ユニット３１よりも下流側に設けられたポンプ３２は、電動機５によって駆動され、循環流路１０を流れる動力油をバイパス流路３０に引き込む。
電動機５は、ポンプ３２に駆動力を付与するものであり、電動機１０５の駆動制御は、図示しない制御装置又は手動によって行われる。なお、かかる電動機５は、システム１によって回収されたエネルギによって作動可能である。
【００２３】
かかるエネルギ回収システム１は、動力油の浄化及び置換が不要な場合には、電動機５によるポンプ３２の駆動を行わず、動力油の浄化及び置換のいずれかが必要な場合に、電動機５によってポンプ３２を駆動し、循環流路１０内の動力油の一部をバイパス流路３０に引き込む。バイパス流路３０に引き込まれた動力油は、油圧ユニット３１で浄化されたり置換されたりした後、弁１３を介して循環流路１０に戻される。
【００２４】
すなわち、エネルギ回収システム１において、動力油を冷却器１４に流通させるための動力源は、動力油をバイパス流路３０に引き込むためのポンプ３２ではなく、動力油を循環流路１０内で循環させてエネルギを回収するためのポンプ１１及び動力制御ポンプ２１である。
【００２５】
本発明の実施形態に係るエネルギ回収システム１は、冷却器１４がバイパス流路３０ではなく循環流路１０に設けられているので、動力油を冷却する際に動力油をバイパス流路３０へ流すための動力源が不要であり、低電力で動力油を冷却することができる。
また、エネルギ回収システム１は、冷却器１４が循環流路１０に設けられているので、エンジン駆動時において電動機５及びポンプ３２を停止した状態でも動力油の常時冷却が可能である。
また、エネルギ回収システム１は、冷却器１４がバイパス流路３０ではなく循環流路１０に設けられているので、電動機５及びポンプ３２を冷却のために駆動させる必要がなく、電動機５及びポンプ３２の大幅な小型化が可能である。
また、エネルギ回収システム１は、冷却器１４がモータ１２の下流側かつポンプ１１の上流側に設けられているので、冷却器１４がポンプ１１の下流側かつモータ１２の上流側に設けられている場合と比べて、比較的低圧な動力油が冷却器１４を流通することとなり、冷却器１４の設計が容易である。
【００２６】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更可能である。例えば、冷却器１４の設置箇所は、モータ１２の下流側かつポンプ１１の上流側に限定されない。
【符号の説明】
【００２７】
１ エネルギ回収システム
２ 過給機
４ クランク軸
１０ 循環流路
１１ ポンプ
１２ モータ
１４ 冷却器
３０ バイパス流路
３１ 油圧ユニット
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過給機を備えたエンジンにおけるエネルギ回収システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、ディーゼルエンジンにより駆動される過給機は、エンジンの排気ガスが有する排気エネルギによりタービンが回転駆動され、タービンによって回転する圧縮機によりエンジンの給気密度を高め、エンジンの出力や燃費効率を向上させる目的で使用される。しかしながら、過給機の効率の大幅な改善に伴い、エンジンの負荷状態によっては排気エネルギに十分な余剰が発生しており、この余剰排気エネルギを無駄なく利用することが、燃費向上のみならず、環境保護の面からも強く要請されている。
【０００３】
かかる事情に鑑み、本願出願人は、過給機の排気エネルギを油圧として回収するエネルギ回収システムを提案している（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２４２０５１号公報（図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
かかるエネルギ回収システム（閉回路構成）において、動力油の冷却、浄化、置換等の作業を可能にするため、図２に示すようにバイパス流路を設けることが考えられる。
図２に示すように、参考例に係るエネルギ回収システム１０１は、過給機１０２に変速機１０３を介して連結されたポンプ１１１、クランク軸１０４に連結されたモータ１１２及び弁１１３が直列に設けられた循環流路１１０と、動力制御ポンプ１２１が設けられた動力制御流路１２０と、リリーフ弁、フィルタ、油タンク等の油圧機器類からなる油圧ユニット１３１、電動機１０５で駆動されるポンプ１３２及び冷却器１３３が設けられたバイパス流路１３０と、を備える。
かかるエネルギ回収システム１０１において、循環流路１１０を流れる動力油の冷却及び置換は、ポンプ１３２の駆動に伴い動力油をバイパス流路１３０から循環流路１１０へ戻す逆止弁構造を有する弁１１３が開弁することによって行われ、油圧ユニット１３１へ導かれた動力油は、フィルタによって浄化されて油タンクに貯められる。そして、循環流路１１０内の動力油は、設定温度範囲内となるように冷却器１３３によって冷却されて弁１１３を介して循環流路１１０へ戻される。バイパス流路１３０を流れる動力油は、通常、循環流路１１０の流量の２〜３割にもなり、そのほとんどが冷却のためのものである。そのため、バイパス流路１３０で消費される電力が大きくなり、システム１０１によって回収されたエネルギが消費されてしまうという問題があった。
【０００６】
本発明は、前記した問題を解決すべく創案されたものであり、低電力で動力油を冷却することが可能なエネルギ回収システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するため、本発明のエネルギ回収システムは、過給機及びクランク軸を備えたエンジンにおけるエネルギ回収システムであって、前記過給機に連結されたポンプと、前記クランク軸に連結されたモータと、を直列に接続し、動力油が循環する循環流路と、前記循環流路に接続されたバイパス流路と、前記動力油を浄化及び置換するために前記バイパス流路に設けられた油圧ユニットと、前記循環流路に設けられており、当該循環流路内を流れる動力油を冷却する冷却器と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
かかる構成によると、冷却器がバイパス流路ではなく循環流路に設けられているので、動力油を冷却する際に動力油をバイパス流路へ流すための動力源が不要であり、低電力で動力油を冷却することができる。
【０００９】
エネルギ回収システムは、前記バイパス流路に設けられたポンプと、前記ポンプを駆動する電動機と、を備えることが望ましい。
【００１０】
前記冷却器は、前記循環流路における前記モータの下流側かつ前記ポンプの上流側に設けられていることが望ましい。
【００１１】
かかる構成によると、冷却器がポンプの下流側かつモータの上流側に設けられている場合と比べて、比較的低圧な動力油が冷却器を流通することとなり、冷却器の設計が容易である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、低電力で動力油を冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係るエネルギ回収システムを模式的に示す油圧回路図である。
【図２】参考例に係るエネルギ回収システムを模式的に示す油圧回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の実施形態に係るエネルギ回収システムについて、図１を参照して説明する。図１に示すように、本発明の実施形態に係るエネルギ回収システム１は、例えば過給機２及びクランク軸４を備える船舶用エンジンに適用される閉回路構成のシステムであって、エンジンの過給機２に減速機３を介して連結されたポンプ１１、エンジンのクランク軸４に連結されたモータ１２、弁１３及び冷却器１４が直列に設けられた循環流路１０と、動力制御ポンプ２１が設けられた動力制御流路２０と、油圧ユニット３１及びポンプ３２が設けられたバイパス流路３０と、を備える。
【００１５】
＜循環流路１０＞
循環流路１０は、動力油が循環する環状の流路である。循環流路１０には、ポンプ１１、モータ１２、弁１３及び冷却器１４が直列に設けられている。
【００１６】
ポンプ１１は、過給機２の回転軸に減速機３を介して連結されている。過給機２の回転軸が回転駆動することによって、ポンプ１１が駆動して動力油が循環流路１０内を流れる。
【００１７】
モータ１２は、ポンプ１１の下流側に設けられており、エンジンの高負荷時に循環流路１０内を流れる動力油のエネルギを回収して回転し、かかる回転によってエンジンのクランク軸４を補助的に回転させる。
【００１８】
弁１３は、モータ１２の下流側に設けられており、後記するバイパス流路３０から循環流路１３へと戻る流れのみを許容する逆止弁１３ａを備える弁である。
【００１９】
冷却器１４は、弁１３の下流側に設けられており、例えば図示しない流体（水等）と動力油とを熱交換することによって、モータ１２を通った動力油を冷却する。冷却器１４によって冷却された動力油は、ポンプ１１へと戻る。
【００２０】
＜動力制御流路２０＞
動力制御流路２０は、一端が循環流路１０のポンプ１１及びモータ１２の間、他端が循環流路１０の弁１３及び冷却器１４の間に接続された流路である。
動力制御流路２０に設けられた動力制御ポンプ２１は、循環流路１０内の動力油に所望の油圧を付与して油圧動力を制御する。
動力制御ポンプ２１の流量の制御は、図示しない制御装置によって行われる。
【００２１】
＜バイパス流路３０＞
バイパス流路３０は、一端が循環流路１０のモータ１２の下流側かつ弁１３の上流側、他端が循環流路１０の弁１４及び冷却部１５の間に接続された流路である。
バイパス流路３０に設けられた油圧ユニット３１には、ポンプ３２によってバイパス流路に引き込まれた動力油が流入して一時貯留される。油圧ユニット３１は、リリーフ弁、フィルタ、油タンク等の油圧機器類からなり、油圧ユニット３１の油タンクに一時貯留された動力油は、外部の動力油と置換可能である。また、油圧ユニット３１は、フィルタによって動力油を浄化することができる。また、油圧ユニット３１に一時貯留された動力油は、動力制御ポンプ２１のパイロット油としても利用可能である。
【００２２】
バイパス流路３０の油圧ユニット３１よりも下流側に設けられたポンプ３２は、電動機５によって駆動され、循環流路１０を流れる動力油をバイパス流路３０に引き込む。
電動機５は、ポンプ３２に駆動力を付与するものであり、電動機１０５の駆動制御は、図示しない制御装置又は手動によって行われる。なお、かかる電動機５は、システム１によって回収されたエネルギによって作動可能である。
【００２３】
かかるエネルギ回収システム１は、動力油の浄化及び置換が不要な場合には、電動機５によるポンプ３２の駆動を行わず、動力油の浄化及び置換のいずれかが必要な場合に、電動機５によってポンプ３２を駆動し、循環流路１０内の動力油の一部をバイパス流路３０に引き込む。バイパス流路３０に引き込まれた動力油は、油圧ユニット３１で浄化されたり置換されたりした後、弁１３を介して循環流路１０に戻される。
【００２４】
すなわち、エネルギ回収システム１において、動力油を冷却器１４に流通させるための動力源は、動力油をバイパス流路３０に引き込むためのポンプ３２ではなく、動力油を循環流路１０内で循環させてエネルギを回収するためのポンプ１１及び動力制御ポンプ２１である。
【００２５】
本発明の実施形態に係るエネルギ回収システム１は、冷却器１４がバイパス流路３０ではなく循環流路１０に設けられているので、動力油を冷却する際に動力油をバイパス流路３０へ流すための動力源が不要であり、低電力で動力油を冷却することができる。
また、エネルギ回収システム１は、冷却器１４が循環流路１０に設けられているので、エンジン駆動時において電動機５及びポンプ３２を停止した状態でも動力油の常時冷却が可能である。
また、エネルギ回収システム１は、冷却器１４がバイパス流路３０ではなく循環流路１０に設けられているので、電動機５及びポンプ３２を冷却のために駆動させる必要がなく、電動機５及びポンプ３２の大幅な小型化が可能である。
また、エネルギ回収システム１は、冷却器１４がモータ１２の下流側かつポンプ１１の上流側に設けられているので、冷却器１４がポンプ１１の下流側かつモータ１２の上流側に設けられている場合と比べて、比較的低圧な動力油が冷却器１４を流通することとなり、冷却器１４の設計が容易である。
【００２６】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更可能である。例えば、冷却器１４の設置箇所は、モータ１２の下流側かつポンプ１１の上流側に限定されない。
【符号の説明】
【００２７】
１ エネルギ回収システム
２ 過給機
４ クランク軸
１０ 循環流路
１１ ポンプ
１２ モータ
１４ 冷却器
３０ バイパス流路
３１ 油圧ユニット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
過給機及びクランク軸を備えたエンジンにおけるエネルギ回収システムであって、
前記過給機に連結されたポンプと、前記クランク軸に連結されたモータと、を直列に接続し、動力油が循環する循環流路と、
前記循環流路に接続されたバイパス流路と、
前記動力油の浄化及び置換のために前記バイパス流路に設けられた油圧ユニットと、
前記循環流路に設けられており、当該循環流路内を流れる動力油を冷却する冷却器と、
を備えることを特徴とするエネルギ回収システム。
【請求項２】
前記バイパス流路に設けられたポンプと、
前記ポンプを駆動する電動機と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載のエネルギ回収システム。
【請求項３】
前記冷却部は、前記循環流路における前記モータの下流側かつ前記ポンプの上流側に設けられている
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のエネルギ回収システム。
【請求項１】
過給機及びクランク軸を備えたエンジンにおけるエネルギ回収システムであって、
前記過給機に連結されたポンプと、前記クランク軸に連結されたモータと、を直列に接続し、動力油が循環する循環流路と、
前記循環流路に接続されたバイパス流路と、
前記動力油の浄化及び置換のために前記バイパス流路に設けられた油圧ユニットと、
前記循環流路に設けられており、当該循環流路内を流れる動力油を冷却する冷却器と、
を備えることを特徴とするエネルギ回収システム。
【請求項２】
前記バイパス流路に設けられたポンプと、
前記ポンプを駆動する電動機と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載のエネルギ回収システム。
【請求項３】
前記冷却部は、前記循環流路における前記モータの下流側かつ前記ポンプの上流側に設けられている
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のエネルギ回収システム。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１３−２３５２（Ｐ２０１３−２３５２Ａ）
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３３８８２（Ｐ２０１１−１３３８８２）
【出願日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【出願人】（０００００５９０２）三井造船株式会社 (1,723)
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【出願人】（０００００５９０２）三井造船株式会社 (1,723)
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