主機の余剰エネルギー回収システム
【課題】複数台の過給機を搭載する主機において、過給機の一部に余剰エネルギー回収システムを搭載した場合でも、常に主機の運転状態に最適な給気圧力と給気バランスを維持でき、主機の性能に悪影響を及ぼさない主機の余剰エネルギー回収システムを提供する。
【解決手段】主機１に設置される複数台の過給機５ａ〜５ｃのうち、一部の過給機５ａに発電機７を連結し、残りの過給機５ｂ、５ｃにタービン可変ノズル２２ｂ、２２ｃを設け、主機１の回転速度、燃料消費量から主機に最適な給気圧力となるような各々の過給機の回転速度を演算する給気コントローラ２４ａ〜２４ｃを有し、各給気コントローラで演算した回転速度と各々の過給機に設置した回転速度検出器２３ａ〜２３ｃで検出した回転速度が一致するように、過給機５ａの給気コントローラ２４ａは、出力電力の増減信号を周波数変換装置８に出力し、過給機５ｂ、５ｃの給気コントローラ２４ｂ、２４ｃは、ノズル開度を調整する信号を出力し、複数台の過給機５ａ〜５ｃの回転速度を調整する。
【解決手段】主機１に設置される複数台の過給機５ａ〜５ｃのうち、一部の過給機５ａに発電機７を連結し、残りの過給機５ｂ、５ｃにタービン可変ノズル２２ｂ、２２ｃを設け、主機１の回転速度、燃料消費量から主機に最適な給気圧力となるような各々の過給機の回転速度を演算する給気コントローラ２４ａ〜２４ｃを有し、各給気コントローラで演算した回転速度と各々の過給機に設置した回転速度検出器２３ａ〜２３ｃで検出した回転速度が一致するように、過給機５ａの給気コントローラ２４ａは、出力電力の増減信号を周波数変換装置８に出力し、過給機５ｂ、５ｃの給気コントローラ２４ｂ、２４ｃは、ノズル開度を調整する信号を出力し、複数台の過給機５ａ〜５ｃの回転速度を調整する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は船舶等に搭載される主機の排気ガスの余剰エネルギーを回収するシステムに係り、特に１台の主機に搭載された複数台の過給機のうち、一部の過給機に余剰エネルギー回収システムを構築した場合の主機の余剰エネルギー回収システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の主機の余剰エネルギー回収システムとしては、図１３および図１４に示す技術が知られている。
【０００３】
このうち、図１３に示す技術は、主機１の排気ガスが有する余剰エネルギーを電力に変換して船内電源に回収する余剰エネルギー回収システムである。この余剰エネルギー回収システムは、ディーゼルエンジン等の主機１の推進軸２に軸発電装置３を介してプロペラ４を連結し、主機１に搭載された過給機５の出力軸６で駆動される発電機７の発電電力を第１の周波数変換装置８で船内電源周波数に変換して船内電源母線９に供給し、一方、前記軸発電装置３の発電電力を第２の周波数変換装置１０で船内電源周波数に変換して前記船内電源母線９で回収するように構成されている。なお、１１は軸発電装置３の出力電圧と周波数を調整する同期調相機であり、１２は図示しない船内負荷や補助発電機等を船内電源母線９に接続するための遮断器である（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、図１４に示す技術は、主機１の排気ガスが有する余剰排気エネルギーを油圧ポンプで油圧に変換して油圧モータで回収し、当該油圧モータにより推進軸２の回転を加勢する余剰エネルギー回収システムである。この余剰エネルギー回収システムは、主機１に搭載された過給機５の出力軸６に変速機１７を介して油圧ポンプ１８を連結し、一方、主機１のクランク軸１４に変速機１５を介して可変容量型油圧ポンプ１６を連結し、可変容量型油圧ポンプ１６と油圧ポンプ１８とを油圧回路１３によって接続している。
【０００５】
そして、過給機５のタービン５１は主機１の排気レシーバー２０からの排気ガスの圧力により回転駆動されて内部回転軸５２上の圧縮機５３を回転駆動して空気を圧縮し、圧縮によって温度上昇した空気をインタークーラー１９によって冷却したのち、主機１の給気管２１に供給するように構成されている。
【０００６】
この図１４に示す余剰エネルギー回収システムでは、主機１の定格負荷時には油圧ポンプ１８により発生した油圧で可変容量型油圧ポンプ１６を駆動することにより、排気ガスが有する余剰排気エネルギーを回収し、主機１の低負荷時には可変容量型油圧ポンプ１６により発生した油圧で油圧ポンプ１８を駆動することにより、過給機５が主機１の負荷に見合った給気加圧を行なうようにしている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−３２６３９１公報
【特許文献２】特開２００６−２４２０５１公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記特許文献１および２に記載の余剰エネルギー回収システムでは、主機１台につき過給機を１台搭載する場合を想定しているが、大型船舶に設置される出力の大きい主機の場合、過給機を複数台搭載するのが一般的である。
【０００９】
このように複数台の過給機で１台の主機の給気加圧を行う場合には、個々の過給機の個体差や、経年劣化等による個々の過給機に性能差が出てくると、給気圧力にばらつきが発生し、主機の気筒毎の燃焼がアンバランスとなって寿命が短くなるなど、主機性能に悪影響を及ぼすおそれがある。
【００１０】
また、船舶の構成機器を計画する段階で、種々の制約から複数台の過給機の一部に特許文献１あるいは２に記載の余剰エネルギー回収システムを搭載し、残りの過給機に余剰エネルギー回収システムを搭載しない場合には、当該余剰エネルギー回収システムを搭載した過給機の給気圧力のみが余剰エネルギー回収システムを搭載しない過給機の給気圧力よりも低くなり、給気圧力のバランスが大きく崩れる。
【００１１】
この余剰エネルギー回収システムを搭載した過給機の給気圧力のみが搭載しない過給機よりも給気圧力が低くなる理由は、各過給機のタービンに等量の排気ガスが入力されるようにした場合、余剰エネルギー回収システムを搭載した過給機の圧縮機にはエネルギーを回収した分だけ、他の過給機の圧縮機よりも供給される回転エネルギーが少なくなり、この結果、給気圧力のバランスが大きく崩れるからである。
【００１２】
このように、過給機を複数台搭載する主機において、余剰エネルギー回収システムを搭載するものと、しないものとが並存する場合、各過給機間に何らかの対策を講じないと各過給機の給気圧力のバランスが大きく崩れ、主機の性能に悪影響を及ぼすおそれがある。
【００１３】
そこで、本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、複数台の過給機を搭載する主機において、一部の過給機のみに余剰エネルギー回収システムを搭載した場合でも、常に主機の運転状態に最適な給気圧力と給気バランスを維持でき、主機の性能に悪影響を及ぼさない主機の余剰エネルギー回収システムを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の目的を達成するために請求項１記載の発明は、主機と、当該主機に設置され、主機の排気ガスで駆動されるタービンおよびこのタービンと同軸上の圧縮機で空気を圧縮して主機に給気する過給機と、当該過給機によって駆動される発電機と、当該発電機の発電電力を周波数変換して船内電源系統に供給する周波数変換装置とを備えて主機排気ガスの余剰エネルギーを回収する主機の余剰エネルギー回収システムにおいて、前記主機に前記過給機を複数台設置し、かつ、主機の回転速度を検出する主機回転速度検出器および主機の燃料消費量を検出する燃料消費量検出器を設置し、前記複数台の過給機を前記発電機に連結される第１グループと、前記発電機に連結されずタービン可変ノズルを備えた第２グループとに分け、前記第１グループに属する１台または複数台の各過給機に対応して第１給気コントローラを設け、前記第２グループに属する１台または複数台の各過給機に対応して第２給気コントローラを設け、前記第１給気コントローラは、前記主機の回転速度信号および燃料消費量信号と、前記第１グループに属する各過給機からの回転速度信号とを取り込み、主機の回転速度信号および燃料消費量信号に基づいて第１グループに属する各過給機の給気圧力が主機に最適な給気圧力となるように、各過給機の目標回転数を演算する演算手段と、前記目標回転速度および第１グループに属する各過給機の実回転速度を比較する比較手段と、比較結果に基づいて実回転速度を目標回転速度に一致させるように、前記周波数変換装置に指令を出力して当該第１グループに属する過給機の回転速度を調整する手段とを備え、前記第２給気コントローラは、前記主機の回転速度信号および燃料消費量信号と、前記第２グループに属する各過給機の実回転速度信号とを取り込み、主機の回転速度信号および燃料消費量信号に基づいて第２グループに属する各過給機の給気圧力が主機に最適な給気圧力となるように、各過給機の目標回転数を演算する演算手段と、前記目標回転速度および第２グループに属する各過給機の実回転速度を比較する比較手段と、比較結果に基づいて前記タービン可変ノズルに過給機の実回転速度が目標回転速度に一致するように指令を出力して当該第２グループに属する過給機の回転速度を調整する手段とを備えたことを特徴とする。
【００１５】
また、請求項２に係る発明は、主機と、当該主機に設置され、主機の排気ガスで駆動されるタービンおよびこのタービンと同軸上の圧縮機で空気を圧縮して主機に給気する過給機と、当該過給機に連結される油圧ポンプと、前記主機のクランク軸に連結された可変容量型油圧ポンプと、前記油圧ポンプで発生した油圧により前記可変容量型油圧ポンプを介して主機に回転力を加勢するようにして主機排気ガスの余剰エネルギーを回収する主機の余剰エネルギー回収システムにおいて、前記主機に前記過給機を複数台設置し、かつ、主機の回転速度を検出する主機回転速度検出器および主機の燃料消費量を検出する燃料消費量検出器を設置し、前記複数台の過給機を前記油圧ポンプに連結される第１グループと、前記油圧ポンプに連結されず前記タービン可変ノズルを備えた第２グループとに分け、前記第１グループに属する１台または複数台の各過給機に対応して第１給気コントローラを設け、前記第２グループに属する１台または複数台の各過給機に対応して第２給気コントローラを設け、前記第１給気コントローラは、前記主機の回転速度信号および燃料消費量信号と、前記第１グループに属する各過給機からの回転速度信号とを取り込み、前記主機の回転速度信号および燃料消費量信号に基づいて第１グループに属する各過給機の給気圧力が主機に最適な給気圧力となるように、各過給機の目標回転数を演算する演算手段と、前記目標回転速度および第１グループに属する過給機の実回転速度を比較する比較手段と、比較結果に基づいて実回転速度を目標回転速度に一致させるように、前記可変容量型油圧ポンプに油圧回収量の増減信号を出力して当該第１グループに属する過給機の回転速度を調整する手段とを備え、前記第２給気コントローラは、前記主機の回転速度信号および燃料消費量信号と、前記第２グループに属する各過給機からの回転速度信号とを取り込み、主機の回転速度信号および燃料消費量信号に基づいて第２グループに属する各過給機の給気圧力が主機に最適な給気圧力となるように、各過給機の目標回転数を演算する演算手段と、前記目標回転速度および第２グループに属する過給機の実回転速度を比較する比較手段と、比較結果に基づいて前記タービン可変ノズルに過給機の実回転速度が目標回転速度に一致するように指令を出力して当該第２グループに属する過給機の回転速度を調整する手段とを備えたことを特徴とする。
【００１６】
さらに、請求項３に係る発明は、主機と、当該主機に設置され、主機の排気ガスで駆動されるタービンおよびこのタービンと同軸上の圧縮機で空気を圧縮して主機に給気する過給機と、当該過給機によって駆動される発電機と、当該発電機の発電電力を周波数変換して船内電源系統に供給する周波数変換装置とを備えて主機排気ガスの余剰エネルギーを回収する主機の余剰エネルギー回収システムにおいて、前記主機に前記過給機を複数台設置し、かつ、主機の回転速度を検出する主機回転速度検出器および主機の燃料消費量を検出する燃料消費量検出器を設置し、前記複数台の過給機を前記発電機に連結される第１グループと、前記発電機に連結されずタービン可変ノズルを備えた第２グループとに分け、前記各過給機に主機への給気圧力を検出する検出器を設け、前記第１グループに属する１台または複数台の各過給機に対応して第１給気コントローラを設け、前記第２グループに属する１台または複数台の各過給機に対応して第２給気コントローラを設け、前記第１給気コントローラは、前記主機の回転速度信号および燃料消費量信号と、前記第１グループに属する各過給機からの給気圧力信号とを取り込み、主機の回転速度信号および燃料消費量信号に基づいて第１グループに属する各過給機の目標給気圧力が主機に最適な給気圧力となるように演算する演算手段と、前記目標給気圧力および第１グループに属する各過給機の実給気圧力を比較する比較手段と、比較結果に基づいて実給気圧力を目標給気圧力に一致させるように、前記周波数変換装置に指令を出力して当該第１グループに属する過給機の回転速度を調整する手段とを備え、前記第２給気コントローラは、前記主機の回転速度信号および燃料消費量信号と、前記第２グループに属する各過給機の実給気圧力信号とを取り込み、主機の回転速度信号および燃料消費量信号に基づいて第２グループに属する各過給機の目標給気圧力が主機に最適な給気圧力となるように演算する演算手段と、前記目標給気圧力と第２グループに属する各過給機の実給気圧力とを比較する比較手段と、比較結果に基づいて前記タービン可変ノズルに過給機の実給気圧力が目標給気圧力に一致するように指令を出力して当該第２グループに属する過給機の回転速度を調整する手段とを備えたことを特徴とする。
【００１７】
更にまた、請求項４に係る発明は、主機と、当該主機に設置され、主機の排気ガスで駆動されるタービンおよびこのタービンと同軸上の圧縮機で空気を圧縮して主機に給気する過給機と、当該過給機に連結される油圧ポンプと、前記主機のクランク軸に連結された可変容量型油圧ポンプと、前記油圧ポンプで発生した油圧により前記可変容量型油圧ポンプを介して主機に回転力を加勢するようにして主機排気ガスの余剰エネルギーを回収する主機の余剰エネルギー回収システムにおいて、前記主機に前記過給機を複数台設置し、かつ、主機の回転速度を検出する主機回転速度検出器および主機の燃料消費量を検出する燃料消費量検出器を設置し、前記複数台の過給機を前記油圧ポンプに連結される第１グループと、前記油圧ポンプに連結されず前記タービン可変ノズルを備えた第２グループとに分け、前記各過給機に主機への給気圧力を検出する検出器を設け、前記第１グループに属する１台または複数台の過給機に対応して第１給気コントローラを設け、前記第２グループに属する１台または複数台の過給機に対応して第２給気コントローラを設け、前記第１給気コントローラは、前記主機の回転速度信号および燃料消費量信号と、前記第１グループに属する各過給機からの給気圧力信号とを取り込み、主機の回転速度信号および燃料消費量信号に基づいて主機に最適な給気圧力となるように第１グループに属する各過給機の目標給気圧力を演算する演算手段と、前記目標給気圧力および第１グループに属する過給機の実給気圧力を比較する比較手段と、比較結果に基づいて過給機の実給気圧力が目標給気圧力に一致するように、前記可変容量型油圧ポンプに油圧回収量の増減信号を出力して当該第１グループに属する過給機の回転速度を調整する手段とを備え、前記第２給気コントローラは、前記主機の回転速度信号および燃料消費量信号と、第２グループに属する各過給機からの給気圧力信号とを取り込み、主機の回転速度信号および燃料消費量信号に基づいて主機に最適な給気圧力となるように第２グループに属する各過給機の目標給気圧力を演算する演算手段と、前記目標給気圧力および第２グループに属する過給機の実回転速度を比較する比較手段と、比較結果に基づいて過給機の実給気圧力が目標給気圧力に一致するように、前記タービン可変ノズルにノズル開度指令を出力して当該第２グループに属する過給機の回転速度を調整する手段とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、１台あたり複数台の過給機を搭載する主機において、過給機の一部のみに余剰エネルギー回収システムを搭載した場合でも、各々の過給機から供給される給気をバランスさせ、主機の性能に悪影響を及ぼさない主機の余剰エネルギー回収システムを提供することができる。さらに過給機の経年劣化で複数台の過給機に性能差が出てきた場合や、過給機の周囲温度により過給機性能が変化した場合においても、各々の過給機で調整が可能なので、常に給気のバランスを維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態１の構成図。
【図２】実施形態１における余剰エネルギー回収システムを搭載した過給機の動作を説明するフローチャート。
【図３】実施形態１における余剰エネルギー回収システムを搭載しない過給機の動作を説明するフローチャート。
【図４】本発明の実施形態２の構成図。
【図５】実施形態２における余剰エネルギー回収システムを搭載した過給機の動作を説明するフローチャート。
【図６】実施形態２における余剰エネルギー回収システムを搭載しない過給機の動作を説明するフローチャート。
【図７】本発明の実施形態３の構成図。
【図８】実施形態３における余剰エネルギー回収システムを搭載した過給機の動作を説明するフローチャート。
【図９】実施形態３における余剰エネルギー回収システムを搭載しない過給機の動作を説明するフローチャート。
【図１０】本発明の実施形態４の構成図。
【図１１】実施形態４における余剰エネルギー回収システムを搭載した過給機の動作を説明するフローチャート。
【図１２】実施形態４における余剰エネルギー回収システムを搭載しない過給機の動作を説明するフローチャート。
【図１３】従来の余剰エネルギー回収システムを備えた船舶推進システムの一例を示す構成図。
【図１４】従来の余剰エネルギー回収システムを備えた船舶推進システムの他の例を示す構成図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、各図を通して同一部分には同一符号を付けて重複する説明は省略する。
【００２１】
［実施形態１］
図１は、本発明の実施形態１の構成図である。
本実施形態１は、従来例の図１３に開示された余剰エネルギー回収システムを改良したもので、主機１には複数台（図１の例では３台）の過給機５ａ、５ｂ、５ｃが設置され、このうち、任意の過給機５ａのみに主機１の排気ガスが有する余剰エネルギーを電力に変換して回収し船内電源として使用する余剰エネルギー回収システムを搭載しており、残りの過給機５ｂ、５ｃにはこの余剰エネルギー回収システムは搭載していない。なお、この余剰エネルギー回収システムを搭載した過給機５ａを、便宜上第１グループに属する過給機と言い、余剰エネルギー回収システムを搭載しない過給機５ｂ、５ｃを、便宜上第２グループに属する過給機と言う。
【００２２】
図１において、各過給機５ａ、５ｂ、５ｃとも、主要部品が主機１の排気レシーバー２０からの排気ガスで回転駆動されるタービン５１と、内部結合軸５２を介してタービン５１によって回転駆動されて外部から吸い込んだ空気を圧縮したのち、インタークーラー１９を経て給気管２１に給気する圧縮機５３とから構成されている点は同じであるが、余剰エネルギー回収システムを搭載している第１グループに属する過給機５ａと、同システムを搭載していない第２グループに属する過給機５ｂおよび５ｃとでは、新たに備えた付属部品あるいはこれに関連する部品が異なっている。なお、各過給機５ａ、５ｂおよび５ｃを構成する主要部品や付属部品あるいは関連部品には、各過給機５ａ、５ｂ、５ｃの符号中の添字ａ、ｂ、ｃと同じ添字を付与し、関連性を明示してある。
【００２３】
余剰エネルギー回収システムを搭載している第１グループに属する過給機５ａの出力軸６には発電機７が連結され、同発電機７で発電した発電電力は周波数変換装置８で船内電源周波数に変換されて船内電源母線９に回収され、遮断器１２を通じて船内電源系統９で使用されるようになっている。そして、過給機５ａの内部結合軸５２ａには新たに回転速度検出器２３ａが設置されており、この回転速度検出器２３ａで検出した回転数信号は第１グループに属する過給機５ａ専用の給気コントローラ２４ａに入力されるようになっている。ここで、第１グループに属する過給機５ａ専用の給気コントローラ２４ａを第１給気コントローラ２４ａとも言う。
【００２４】
一方、余剰エネルギー回収システムを搭載していない第２グループに属する過給機５ｂおよび５ｃでは、タービン５１ｂおよび５１ｃにそれぞれタービン入口のノズル開度を可変可能にしたタービン可変ノズル２２ｂおよび２２ｃを設置し、排気レシーバー２０から送られる排気ガスはそれぞれタービン可変ノズル２２ｂおよび２２ｃを経てタービン５１ｂおよび５１ｃに取り込まれるようになっている。
【００２５】
また、第１グループに属する過給機５ａ同様に、第２グループに属する過給機５ｂおよび５ｃは内部結合軸５２にそれぞれ回転速度を検出する回転速度検出器２３ｂおよび２３ｃを設置しており、これら回転速度検出器２３ｂおよび２３ｃで検出した回転数信号がそれぞれ過給機５ｂおよび５ｃ専用の給気コントローラ２４ｂおよび２４ｃに入力されるようになっている。ここで、第２グループに属する過給機５ｂおよび５ｃ専用の給気コントローラ２４ｂおよび２４ｃをぞれぞれ第２給気コントローラ２４ｂおよび２４ｃとも言う。
【００２６】
なお、これら第１および第２給気コントローラ２４ａおよび２４ｂ、２４ｃは、例えばマイクロプロセッサおよびその周辺機器で構成されており、前記回転速度検出器２３ａ、２３ｂおよび２３ｃで検出した回転数信号の他に、主機１に設置された回転速度検出器２５および燃料消費量検出器２６で検出された主機回転速度信号および主機燃料消費量信号を読み込むようになっている。
【００２７】
次に、図２および図３のフローチャートを参照して第１グループの給気コントローラ２４ａおよび第２グループの給気コントローラ２４ｂ、２４ｃの機能について説明する。
【００２８】
まず、図２を参照して第１グループの給気コントローラ２４ａから説明する。
第１グループの給気コントローラ２４ａは、ステップ２Ｓ１で主機１の回転速度検出器２５および燃料消費量検出器２６で検出した回転速度信号および燃料消費量信号を読込む。次いで、ステップ２Ｓ２でこれらの信号に基づいて主機１の出力に最適な給気圧力となるような過給機５ａの目標回転速数ｒ１を演算する。
【００２９】
次いで、ステップ２Ｓ３において回転速度検出器２３ａで検出した過給機５ａの実回転速度ｒ２を読込む。次いで、ステップ２Ｓ４で目標回転速数ｒ１と実回転速度ｒ２とを比較して、発電機７の出力電力の増減を周波数変換装置８に指令する。
【００３０】
例えば、ステップ２Ｓ４で過給機５ａの実回転速度ｒ２が、目標回転速度ｒ１より小さい（ｒ１＞ｒ２）場合（Ｙｅｓ）は、発電機７の出力電力を小さくするように周波数変換装置８に指令する（ステップ２Ｓ５）。
【００３１】
この結果、過給機５ａの負荷が軽くなり、過給機５ａの実回転速度ｒ２が上昇して目標回転速度ｒ１に近づき、過給機５ａは主機１の運転状態に最適な給気圧力を供給することができる。
【００３２】
逆に、ステップ２Ｓ４で過給機５ａの実回転速度ｒ２が、目標回転速度ｒ１より大きい（ｒ１＜ｒ２）場合（Ｎｏ）は、発電機７の出力電力を増加するように周波数変換装置８に指令する（ステップ２Ｓ６）。この結果、過給機５ａの負荷が重くなり、過給機５ａの実回転速度ｒ２が低下して目標回転速度ｒ１に近づき、過給機５ａは主機１の運転状態に最適な給気圧力を供給することができる。
【００３３】
次に、図３を参照して第２グループの給気コントローラ２４ｂ、２４ｃについて説明する。
第２グループの給気コントローラ２４ｂおよび２４ｃは、ステップ３Ｓ１で主機１の回転速度検出器２５および燃料消費量検出器２６で検出した回転速度信号および燃料消費量信号を読込む。次いで、ステップ３Ｓ２でこれらの信号に基づいて主機１の出力に最適な給気圧力となるような過給機５ｂ、５ｃの目標回転速数ｒ１を演算する。
【００３４】
次いで、ステップ３Ｓ３で回転速度検出器２３ｂ、２３ｃで検出した過給機５ｂ、５ｃの実回転速度ｒ２を読込む。次いで、ステップ３Ｓ４で目標回転速数ｒ１と実回転速度ｒ２とを比較して、ノズル開度をタービン可変ノズル２２ｂ、２２ｃに指令する。
【００３５】
例えば回転速度検出器２５で検出した過給機５ｂ、５ｃの実回転速度ｒ２が、目標回転速度ｒ１より小さい（ｒ１＞ｒ２）場合（Ｙｅｓ）は、ノズル開度を小さくするようにタービン可変ノズル２２ｂ、２２ｃに指令する。この結果、タービンの駆動力が大きくなり、過給機５ｂ、５ｃの回転速度が上昇し、目標回転速度ｒ１に近づき、過給機５ｂ、５ｃは主機１の運転状態に最適な給気圧力を供給することができる。
【００３６】
逆に、ステップ３Ｓ４で過給機５ｂ、５ｃの実回転速度ｒ２が、目標回転速度ｒ１より大きい（ｒ１＜ｒ２）場合（Ｎｏ）は、ノズル開度を大きくするようにタービン可変ノズル２２ｂ、２２ｃに指令する。この結果、タービン５１ｂ、５１ｃの駆動力が小さくなり、過給機５ｂ、５ｃの回転速度が低下して目標回転速度ｒ１に近づき、過給機５ｂ、５ｃは主機１の運転状態に最適な給気圧力を供給することができる。
【００３７】
なお、本実施形態１では過給機３台に対して余剰エネルギー回収システムを任意の１台に搭載した例を挙げたが、過給機の台数は複数台であればよく、また、その内の余剰エネルギー回収システムを搭載した過給機および余剰エネルギー回収システムを搭載しない過給機の台数は、それぞれ１台以上であればよく、任意に選択可能である。
【００３８】
以上述べたように、本実施形態１の主機の余剰エネルギー回収システムによれば、主機１に搭載した複数台の過給機の一部にしか余剰エネルギー回収システムを搭載しない場合でも、複数台全ての過給機から主機に供給される給気をバランスさせることができ、主機の性能に悪影響を及ぼさない主機の余剰エネルギー回収システムとすることができる。
【００３９】
さらに、過給機の経年劣化により複数台の過給機間で性能差が出てきた場合や、過給機の周囲温度により過給機性能が変化した場合においても、各々の過給機で調整が可能であるので、常に給気のバランスを維持することができる。
【００４０】
［実施形態２］
図４は、本発明の実施形態２の構成図である。
本実施形態２は、従来例の図１４に開示されている技術を改良したもので、主機１には複数台（３台）の過給機５ａ、５ｂ、５ｃが設置され、このうち、任意の過給機５ａのみに主機１の排気ガスが有する余剰エネルギーを油圧に変換して推進軸２の回転に加勢させて回収するようにした余剰エネルギー回収システムを搭載しており、残りの過給機５ｂ、５ｃには同余剰エネルギー回収システムは搭載していない。なお、実施形態１同様、余剰エネルギー回収システムを搭載した過給機５ａを、第１グループに属する過給機と言い、余剰エネルギー回収システムを搭載しない過給機５ｂ、５ｃを、第２グループに属する過給機と言う。
【００４１】
図４において、各過給機５ａ、５ｂ、５ｃとも、主要部品が主機１の排気レシーバー２０からの排気ガスで回転駆動されるタービン５１と、内部結合軸５２を介してタービン５１によって回転駆動され空気を加圧したのちインタークーラー１９を経て給気管２１に給気する圧縮機５３とから構成されている点は同じであるが、余剰エネルギー回収システムを搭載している第１グループに属する過給機５ａと、同システムを搭載していない第２グループに属する過給機５ｂおよび５ｃとでは、新たに備えた付属部品あるいはこれに関連する部品が異なっている。なお、各過給機５ａ、５ｂおよび５ｃを構成する主要部品や付属部品あるいは関連部品には、各過給機５ａ、５ｂ、５ｃの符号中の添字ａ、ｂ、ｃと同じ添字を付与し、関連性を明示してある。
【００４２】
余剰エネルギー回収システムを搭載している第１グループに属する過給機５ａの出力軸６には変速機１７を介して油圧ポンプ１８が連結されている。そして、内部結合軸５２ａには回転速度検出器２３ａが設置されており、この回転速度検出器２３ａで検出した回転数信号は過給機５ａ専用の給気コントローラ２４ａに入力されるようになっている。
【００４３】
前記主機１のクランク軸１４には、推進軸２を介してプロペラ４が連結されるとともに、変速機１５を介して可変容量型油圧ポンプ１６を連結している。この可変容量型油圧ポンプ１６と前記油圧ポンプ１８間は油圧回路１３で接続されている。そして、油圧ポンプ１８で昇圧された作動油は、可変容量型油圧ポンプ１６を回転駆動させ、変速機１５を介してクランク軸１４の回転駆動を加勢するようにして排気ガスの余剰エネルギーを回収するようにしている。
【００４４】
一方、余剰エネルギー回収システムを搭載していない第２グループに属する過給機５ｂおよび５ｃでは、図１と同様にタービン５１ｂおよび５１ｃにタービン入口のノズル開度を可変可能にしたタービン可変ノズル２２ｂおよび２２ｃが設置され、排気レシーバー２０からの排気ガスは可変ノズル２２ｂおよび２２ｃを経てタービン５１ｂおよび５１ｃに取り込まれるようになっている。
【００４５】
また、第２グループに属する過給機５ｂおよび５ｃは、第１グループに属する過給機５ａ同様に、内部結合軸５２にそれぞれ回転速度を検出する回転速度検出器２３ｂおよび２３ｃを設置しており、これら回転速度検出器２３ｂおよび２３ｃで検出した回転数信号がそれぞれ過給機５ｂおよび５ｃ専用の給気コントローラ２４ｂおよび２４ｃに入力されるようになっている。
【００４６】
なお、これら給気コントローラ２４ａ、２４ｂおよび２４ｃは、図１と同様に例えばマイクロプロセッサおよびその周辺機器で構成されており、前記回転速度検出器２３ａ、２３ｂおよび２３ｃで検出した回転数信号の他に、主機１に設置された回転速度検出器２５および燃料消費量検出器２６で検出された主機回転速度信号および主機燃料消費量信号を読み込むようになっている。
【００４７】
次に、図５および図６のフローチャートを参照して第１グループの給気コントローラ２４ａおよび第２グループの給気コントローラ２４ｂ、２４ｃの機能について説明する。
【００４８】
まず、図５を参照して第１グループの給気コントローラ２４ａから説明する。
第１グループの給気コントローラ２４ａは、ステップ５Ｓ１で主機１の回転速度検出器２５および燃料消費量検出器２６で検出した回転速度信号および燃料消費量信号を読込む。次いで、ステップ５Ｓ２でこれらの信号に基づいて主機１の出力に最適な給気圧力となるような過給機５ａの目標回転速数ｒ１を演算する。
【００４９】
次いで、ステップ５Ｓ３において回転速度検出器２３ａで検出した過給機５ａの実回転速度ｒ２を読込む。次いで、ステップ５Ｓ４で目標回転速数ｒ１と実回転速度ｒ２とを比較して、可変容量型油圧ポンプ１６に油圧回収量の増減を指令する。
【００５０】
例えば、ステップ５Ｓ４で過給機５ａの実回転速度ｒ２が、目標回転速度ｒ１より小さい（ｒ１＞ｒ２）場合（Ｙｅｓ）は、油圧回収量を減少するよう可変容量型油圧ポンプ１６に指令する（ステップ５Ｓ５）。
【００５１】
この結果、過給機５ａの負荷が軽くなり、過給機５ａの実回転速度ｒ２が上昇して目標回転速度ｒ１に近づき、過給機５ａは主機１の運転状態に最適な給気圧力を供給することができる。
【００５２】
逆に、ステップ５Ｓ４で過給機５ａの実回転速度ｒ２が、目標回転速度ｒ１より大きい（ｒ１＜ｒ２）場合（Ｎｏ）は、油圧回収量を増加するよう可変容量型油圧ポンプ１６に指令する（ステップ５Ｓ６）。この結果、過給機５ａの負荷が重くなり、過給機５ａの実回転速度ｒ２が低下して目標回転速度ｒ１に近づき、過給機５ａは主機１の運転状態に最適な給気圧力を供給することができる。
【００５３】
次に、図６を参照して第２グループの給気コントローラ２４ｂ、２４ｃについて説明する。
第２グループの給気コントローラ２４ｂおよび２４ｃは、ステップ６Ｓ１で主機１の回転速度検出器２５および燃料消費量検出器２６で検出した回転速度信号および燃料消費量信号を読込む。次いで、ステップ６Ｓ２でこれらの信号に基づいて主機１の出力に最適な給気圧力となるような過給機５ｂ、５ｃの目標回転速数ｒ１を演算する。
【００５４】
次いで、ステップ６Ｓ３で回転速度検出器２３ｂ、２３ｃで検出した過給機５ｂ、５ｃの実回転速度ｒ２を読込む。次いで、ステップ６Ｓ４で目標回転速数ｒ１と実回転速度ｒ２とを比較して、ノズル開度をタービン可変ノズル２２ｂ、２２ｃに指令する。
【００５５】
例えば回転速度検出器２５で検出した過給機５ｂ、５ｃの実回転速度ｒ２が、目標回転速度ｒ１より小さい（ｒ１＞ｒ２）場合（Ｙｅｓ）は、ノズル開度を小さくするようにタービン可変ノズル２２ｂ、２２ｃに指令する。この結果、タービンの駆動力が大きくなり、過給機５ｂ、５ｃの回転速度が上昇し、目標回転速度ｒ１に近づき、過給機５ｂ、５ｃは主機１の運転状態に最適な給気圧力を供給することができる。
【００５６】
逆に、ステップ６Ｓ４で過給機５ｂ、５ｃの実回転速度ｒ２が、目標回転速度ｒ１より大きい（ｒ１＜ｒ２）場合（Ｎｏ）は、ノズル開度を大きくするようにタービン可変ノズル２２ｂ、２２ｃに指令する。この結果、タービン５１ｂ、５１ｃの駆動力が小さくなり、過給機５ｂ、５ｃの回転速度が低下して目標回転速度ｒ１に近づき、過給機５ｂ、５ｃは主機１の運転状態に最適な給気圧力を供給することができる。
【００５７】
なお、本実施形態２の場合も、過給機の台数や、その内の余剰エネルギー回収システムを搭載した過給機の台数は、任意に選択可能である。
【００５８】
以上説明したように、本実施形態２の主機の余剰エネルギー回収システムによれば、実施形態１同様に、主機１に搭載した複数台の過給機の一部にしか余剰エネルギー回収システムを搭載しない場合でも、複数台全ての過給機から供給される給気をバランスさせることができ、主機の性能に悪影響を及ぼさない主機の余剰エネルギー回収システムとすることができる。
【００５９】
さらに、過給機の経年劣化により複数台の過給機間で性能差が出てきた場合や、過給機の周囲温度により過給機性能が変化した場合においても、各々の過給機で調整が可能であるので、常に給気のバランスを維持することができる。
【００６０】
［実施形態３］
図７は、本発明の実施形態３の構成図である。
本実施形態３は、前述した実施形態１（図１）の変形例である。本実施形態３は、図７で示すように、過給機５ａ、５ｂ、５ｃの内部回転軸５２ａ、５２ｂ、５２ｃに回転速度検出器を取付ける替わりに、インタークーラー１９ａ、１９ｂ、１９ｃの出口側に圧力検出器２７ａ、２７ｂ、２７ｃを設置して、過給機５ａ、５ｂ、５ｃから主機１に給気される空気圧力を検出するように構成した点が実施形態１と異なるだけであり、その他は図１と同様の構成なので、重複する説明は省略する。
【００６１】
以下、図８および図９のフローチャートを参照して給気コントローラ２４ａおよび２４ｂ、２４ｃの機能について説明する。
【００６２】
まず、図８を参照して第１グループの給気コントローラ２４ａから説明する。
第１グループの給気コントローラ２４ａは、ステップ８Ｓ１で主機１の回転速度検出器２５および燃料消費量検出器２６で検出した主機回転速度信号および主機燃料消費量信号を読込む。次いで、ステップ８Ｓ２でこれらの信号に基づいて主機１の出力に最適な給気圧力となるような過給機５ａの目標給気圧力ｐ１を演算する。
【００６３】
次いで、ステップ８Ｓ３において圧カ検出器２５ａで検出した過給機５ａの過給機の給気圧力ｐ２を読込む。次いで、ステップ８Ｓ４で目標給気圧力ｐ１と実際の給気圧力ｐ２とを比較して、発電機７の出力電力の増減を周波数変換装置８に指令する。
【００６４】
例えば圧カ検出器２７ａで検出した実際の給気圧力ｐ２が、目標給気圧力ｐ１より低い（ｐ１＞ｐ２）場合（Ｙｅｓ）は、出力電力を小さくするよう周波数変換装置８に指令する。その結果、過給機５ａの負荷が軽くなり、過給機５ａの回転速度が上昇して演算した給気圧力ｐ２に近づき、過給機５ａは主機１の運転状態に最適な給気圧力を供給することができる。
【００６５】
逆に、ステップ８ｓ４で過給機５ａの実際の給気圧力ｐ２が、目標給気圧力ｐ１より大きい（ｐ１＜ｐ２）場合（Ｎｏ）は、発電機７の出力電力を増加するように周波数変換装置８に指令する（ステップ８Ｓ６）。この結果、過給機５ａの負荷が重くなり、過給機５ａの実給気圧力ｐ２が低下して目標給気圧力ｐ１に近づき、過給機５ａは主機１の運転状態に最適な給気圧力を供給することができる。
【００６６】
次に、図９を参照して第２グループの給気コントローラ２４ｂおよび２４ｃについて説明する。
【００６７】
給気コントローラ２４ｂおよび２４ｃは、ステップ９Ｓ１で主機１の回転速度検出器２５および燃料消費量検出器２６で検出した回転速度信号および燃料消費量信号を読込む。次いで、ステップ９Ｓ２でこれらの信号に基づいて主機１の出力に最適な給気圧力となるような過給機過給機５ｂ、５ｃの目標給気圧力ｐ１を演算する。
【００６８】
次いで、ステップ９Ｓ３で、圧カ検出器２７ｂ、２７ｃで検出した過給機過給機５ｂ、５ｃの実給気圧力ｐ２を読込む。次いで、ステップ９Ｓ４で、目標給気圧力ｐ１と実際の給気圧力ｐ２とを比較して、ノズル開度をタービン可変ノズル２２ｂ、２２ｃに指令する。
【００６９】
例えば圧カ検出器２７ｂ、２７ｃで検出した過給機の実給気圧力ｐ２が、目標給気圧力ｐ１より低い場合（Ｙｅｓ）は、ノズル開度を小さくするようタービン可変ノズル２２ｂ、２２ｃに指令する。その結果、タービン５１の駆動力が大きくなり、過給機５ｂ、５ｃの回転速度が上昇して目標給気圧力ｐ１に近づき、過給機５ｂ、５ｃは主機１の運転状態に最適な給気圧力を供給することができる。
【００７０】
逆に、ステップ９Ｓ４で過給機５ｂ、５ｃの実際の給気圧力ｐ２が、目標給気圧力ｐ１より高い（ｐ１＜ｐ２）場合（Ｎｏ）は、発電機７の出力電力を増加するように周波数変換装置８に指令する（ステップ９Ｓ６）。この結果、過給機５ｂ、５ｃの負荷が重くなり、過給機５ｂ、５ｃの実給気圧力ｐ２が低下して目標給気圧力ｐ１に近づき、過給機５ｂ、５ｃは主機１の運転状態に最適な給気圧力を供給することができる。
【００７１】
なお、本実施形態３の場合も、過給機の全ての台数、および余剰エネルギー回収システムを搭載した過給機の台数は任意に選択可能である。
【００７２】
以上述べたように、本実施形態３の主機の余剰エネルギー回収システムによれば、実施形態１同様に、主機１に搭載した複数台の過給機の一部にしか余剰エネルギー回収システムを搭載しない場合でも、複数台全ての過給機から主機に供給される給気をバランスさせることができ、主機の性能に悪影響を及ぼさない主機の余剰エネルギー回収システムとすることができる。
【００７３】
さらに過給機の経年劣化で複数台の過給機に性能差が出てきた場合や、過給機の周囲温度により過給機性能が変化した場合においても、各々の過給機で調整が可能であるので、常に給気のバランスを維持することができる。
【００７４】
［実施形態４］
図１０は、本発明の実施形態４の構成図である。
本実施形態４は、前述した実施形態２（図４）の変形例である。本実施形態４は、図１０で示すように、過給機５ａ、５ｂ、５ｃの内部回転軸５２ａ、５２ｂ、５２ｃに回転速度検出器を取付ける替わりに、インタークーラー１９ａ、１９ｂ、１９ｃの出口側に圧力検出器２７ａ、２７ｂ、２７ｃを設置して、過給機５ａ、５ｂ、５ｃから主機１に給気される空気圧力を検出するように構成した点が実施形態２と異なるだけであり、その他は図４と同様の構成なので、重複する説明は省略する。
【００７５】
以下、図１１および図１２のフローチャートを参照して第１グループの給気コントローラ２４ａおよび第２グループの給気コントローラ２４ｂ、２４ｃの機能について説明する。
【００７６】
まず、図１１を参照して第１グループの給気コントローラ２４ａから説明する。
第１グループの給気コントローラ２４ａは、ステップ１１Ｓ１で主機１の回転速度検出器２５および燃料消費量検出器２６で検出した主機回転速度信号および主機燃料消費量信号を読込む。次いで、ステップ１１Ｓ２でこれらの信号に基づいて主機１の出力に最適な給気圧力となるような過給機５ａの目標給気圧力ｐ１を演算する。
【００７７】
次いで、ステップ１１Ｓ３において圧カ検出器２５ａで検出した過給機５ａの過給機の給気圧力ｐ２を読込む。次いで、ステップ１１Ｓ４で目標給気圧力ｐ１と実際の給気圧力ｐ２とを比較して、可変容量型油圧ポンプ１６に油圧回収量の増減を指令する。
【００７８】
例えば、ステップ１１Ｓ４において圧カ検出器２７ａで検出した実際の給気圧力ｐ２が、目標給気圧力ｐ１より低い（ｐ１＞ｐ２）場合（Ｙｅｓ）は、油圧回収量を減少するよう可変容量型油圧ポンプ１６に指令する（ステップ１１Ｓ５）。
【００７９】
この結果、過給機５ａの負荷が軽くなり、過給機５ａの回転速度が上昇して演算した給気圧力ｐ２に近づき、過給機５ａは主機１の運転状態に最適な給気圧力を供給することができる。
【００８０】
逆に、ステップ１１ｓ４で過給機５ａの実際の給気圧力ｐ２が、目標給気圧力ｐ１より大きい（ｐ１＜ｐ２）場合（Ｎｏ）は、油圧回収量を増加するように可変容量型油圧ポンプ１６に指令する（ステップ１１Ｓ６）。
【００８１】
この結果、過給機５ａの負荷が重くなり、過給機５ａの実給気圧力ｐ２が低下して目標給気圧力ｐ１に近づき、過給機５ａは主機１の運転状態に最適な給気圧力を供給することができる。
【００８２】
次に、図１２を参照して第２グループの給気コントローラ２４ｂ、２４ｃについて説明する。
第２グループの給気コントローラ２４ｂ、２４ｃは、ステップ１２Ｓ１で主機１の回転速度検出器２５および燃料消費量検出器２６で検出した回転速度信号および燃料消費量信号を読込む。次いで、ステップ１２Ｓ２でこれらの信号に基づいて主機１の出力に最適な給気圧力となるような過給機過給機５ｂ、５ｃの目標給気圧力ｐ１を演算する。
【００８３】
次いで、ステップ１２Ｓ３で、圧カ検出器２７ｂ、２７ｃで検出した過給機過給機５ｂ、５ｃの実給気圧力ｐ２を読込む。次いで、ステップ１２Ｓ４で、目標給気圧力ｐ１と実際の給気圧力ｐ２とを比較して、ノズル開度をタービン可変ノズル２２ｂ、２２ｃに指令する。
【００８４】
例えば圧カ検出器２７ｂ、２７ｃで検出した過給機の実給気圧力ｐ２が、目標給気圧力ｐ１より低い場合（Ｙｅｓ）は、ノズル開度を小さくするようタービン可変ノズル２２ｂ、２２ｃに指令する。その結果、タービン５１の駆動力が大きくなり、過給機５ｂ、５ｃの回転速度が上昇して目標給気圧力ｐ１に近づき、過給機５ｂ、５ｃは主機１の運転状態に最適な給気圧力を供給することができる。
【００８５】
逆に、ステップ１２ｓ４で過給機５ｂ、５ｃの実際の給気圧力ｐ２が、目標給気圧力ｐ１より高い（ｐ１＜ｐ２）場合（Ｎｏ）は、ノズル開度を増加するようにタービン可変ノズル２２ｂ、２２ｃに指令する（ステップ１２Ｓ６）。この結果、過給機５ｂ、５ｃの負荷が重くなり、過給機５ｂ、５ｃの実給気圧力ｐ２が低下して目標給気圧力ｐ１に近づき、過給機５ｂ、５ｃは主機１の運転状態に最適な給気圧力を供給することができる。
【００８６】
なお、本実施形態４の場合も、過給機の全ての台数、および余剰エネルギー回収システムを搭載した過給機の台数は任意に選択可能である。
【００８７】
以上述べたように、本実施形態４の主機の余剰エネルギー回収システムによれば、実施形態２同様に、主機１に搭載した複数台の過給機の一部にしか余剰エネルギー回収システムを搭載しない場合でも、複数台全ての過給機から主機に供給される給気をバランスさせることができ、主機の性能に悪影響を及ぼさない主機の余剰エネルギー回収システムとすることができる。
【００８８】
さらに過給機の経年劣化で複数台の過給機に性能差が出てきた場合や、過給機の周囲温度により過給機性能が変化した場合においても、各々の過給機で調整が可能であるので、常に給気のバランスを維持することができる。
【符号の説明】
【００８９】
１…主機、２…推進軸、３…軸発電装置、４…プロペラ、５，５ａ，５ｂ，５ｃ…過給機、５１，５１ａ，５１ｂ，５１ｃ…タービン、５２，５２ａ，５２ｂ，５２ｃ…内部回転軸、５３，５３ａ，５３ｂ，５３ｃ…圧縮機、６…過給機出力軸、７…発電機、８…周波数変換装置、９…船内系統母線、１０…周波数変換装置、１１…同期調相機、１２…遮断器、１３…油圧回路、１４…クランク軸１５…変速機１６…可変容量型油圧ポンプ１７…変速機１８…油圧ポンプ１９，１９ａ，１９ｂ，１９ｃ…インタークーラー、２０…排気レシーバー、２１…給気管、２２ｂ，２２ｃ…タービン可変ノズル、２３ａ，２３ｂ，２３ｃ…回転速度検出器、２４ａ，２４ｂ，２４ｃ…給気コントローラ、２５ａ，２５ｂ，２５ｃ…回転速度検出器、２６ａ，２６ｂ，２６ｃ…燃料消費量検出器、２７ａ，２７ｂ，２７ｃ…圧カ検出器。
【技術分野】
【０００１】
本発明は船舶等に搭載される主機の排気ガスの余剰エネルギーを回収するシステムに係り、特に１台の主機に搭載された複数台の過給機のうち、一部の過給機に余剰エネルギー回収システムを構築した場合の主機の余剰エネルギー回収システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の主機の余剰エネルギー回収システムとしては、図１３および図１４に示す技術が知られている。
【０００３】
このうち、図１３に示す技術は、主機１の排気ガスが有する余剰エネルギーを電力に変換して船内電源に回収する余剰エネルギー回収システムである。この余剰エネルギー回収システムは、ディーゼルエンジン等の主機１の推進軸２に軸発電装置３を介してプロペラ４を連結し、主機１に搭載された過給機５の出力軸６で駆動される発電機７の発電電力を第１の周波数変換装置８で船内電源周波数に変換して船内電源母線９に供給し、一方、前記軸発電装置３の発電電力を第２の周波数変換装置１０で船内電源周波数に変換して前記船内電源母線９で回収するように構成されている。なお、１１は軸発電装置３の出力電圧と周波数を調整する同期調相機であり、１２は図示しない船内負荷や補助発電機等を船内電源母線９に接続するための遮断器である（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、図１４に示す技術は、主機１の排気ガスが有する余剰排気エネルギーを油圧ポンプで油圧に変換して油圧モータで回収し、当該油圧モータにより推進軸２の回転を加勢する余剰エネルギー回収システムである。この余剰エネルギー回収システムは、主機１に搭載された過給機５の出力軸６に変速機１７を介して油圧ポンプ１８を連結し、一方、主機１のクランク軸１４に変速機１５を介して可変容量型油圧ポンプ１６を連結し、可変容量型油圧ポンプ１６と油圧ポンプ１８とを油圧回路１３によって接続している。
【０００５】
そして、過給機５のタービン５１は主機１の排気レシーバー２０からの排気ガスの圧力により回転駆動されて内部回転軸５２上の圧縮機５３を回転駆動して空気を圧縮し、圧縮によって温度上昇した空気をインタークーラー１９によって冷却したのち、主機１の給気管２１に供給するように構成されている。
【０００６】
この図１４に示す余剰エネルギー回収システムでは、主機１の定格負荷時には油圧ポンプ１８により発生した油圧で可変容量型油圧ポンプ１６を駆動することにより、排気ガスが有する余剰排気エネルギーを回収し、主機１の低負荷時には可変容量型油圧ポンプ１６により発生した油圧で油圧ポンプ１８を駆動することにより、過給機５が主機１の負荷に見合った給気加圧を行なうようにしている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−３２６３９１公報
【特許文献２】特開２００６−２４２０５１公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記特許文献１および２に記載の余剰エネルギー回収システムでは、主機１台につき過給機を１台搭載する場合を想定しているが、大型船舶に設置される出力の大きい主機の場合、過給機を複数台搭載するのが一般的である。
【０００９】
このように複数台の過給機で１台の主機の給気加圧を行う場合には、個々の過給機の個体差や、経年劣化等による個々の過給機に性能差が出てくると、給気圧力にばらつきが発生し、主機の気筒毎の燃焼がアンバランスとなって寿命が短くなるなど、主機性能に悪影響を及ぼすおそれがある。
【００１０】
また、船舶の構成機器を計画する段階で、種々の制約から複数台の過給機の一部に特許文献１あるいは２に記載の余剰エネルギー回収システムを搭載し、残りの過給機に余剰エネルギー回収システムを搭載しない場合には、当該余剰エネルギー回収システムを搭載した過給機の給気圧力のみが余剰エネルギー回収システムを搭載しない過給機の給気圧力よりも低くなり、給気圧力のバランスが大きく崩れる。
【００１１】
この余剰エネルギー回収システムを搭載した過給機の給気圧力のみが搭載しない過給機よりも給気圧力が低くなる理由は、各過給機のタービンに等量の排気ガスが入力されるようにした場合、余剰エネルギー回収システムを搭載した過給機の圧縮機にはエネルギーを回収した分だけ、他の過給機の圧縮機よりも供給される回転エネルギーが少なくなり、この結果、給気圧力のバランスが大きく崩れるからである。
【００１２】
このように、過給機を複数台搭載する主機において、余剰エネルギー回収システムを搭載するものと、しないものとが並存する場合、各過給機間に何らかの対策を講じないと各過給機の給気圧力のバランスが大きく崩れ、主機の性能に悪影響を及ぼすおそれがある。
【００１３】
そこで、本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、複数台の過給機を搭載する主機において、一部の過給機のみに余剰エネルギー回収システムを搭載した場合でも、常に主機の運転状態に最適な給気圧力と給気バランスを維持でき、主機の性能に悪影響を及ぼさない主機の余剰エネルギー回収システムを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の目的を達成するために請求項１記載の発明は、主機と、当該主機に設置され、主機の排気ガスで駆動されるタービンおよびこのタービンと同軸上の圧縮機で空気を圧縮して主機に給気する過給機と、当該過給機によって駆動される発電機と、当該発電機の発電電力を周波数変換して船内電源系統に供給する周波数変換装置とを備えて主機排気ガスの余剰エネルギーを回収する主機の余剰エネルギー回収システムにおいて、前記主機に前記過給機を複数台設置し、かつ、主機の回転速度を検出する主機回転速度検出器および主機の燃料消費量を検出する燃料消費量検出器を設置し、前記複数台の過給機を前記発電機に連結される第１グループと、前記発電機に連結されずタービン可変ノズルを備えた第２グループとに分け、前記第１グループに属する１台または複数台の各過給機に対応して第１給気コントローラを設け、前記第２グループに属する１台または複数台の各過給機に対応して第２給気コントローラを設け、前記第１給気コントローラは、前記主機の回転速度信号および燃料消費量信号と、前記第１グループに属する各過給機からの回転速度信号とを取り込み、主機の回転速度信号および燃料消費量信号に基づいて第１グループに属する各過給機の給気圧力が主機に最適な給気圧力となるように、各過給機の目標回転数を演算する演算手段と、前記目標回転速度および第１グループに属する各過給機の実回転速度を比較する比較手段と、比較結果に基づいて実回転速度を目標回転速度に一致させるように、前記周波数変換装置に指令を出力して当該第１グループに属する過給機の回転速度を調整する手段とを備え、前記第２給気コントローラは、前記主機の回転速度信号および燃料消費量信号と、前記第２グループに属する各過給機の実回転速度信号とを取り込み、主機の回転速度信号および燃料消費量信号に基づいて第２グループに属する各過給機の給気圧力が主機に最適な給気圧力となるように、各過給機の目標回転数を演算する演算手段と、前記目標回転速度および第２グループに属する各過給機の実回転速度を比較する比較手段と、比較結果に基づいて前記タービン可変ノズルに過給機の実回転速度が目標回転速度に一致するように指令を出力して当該第２グループに属する過給機の回転速度を調整する手段とを備えたことを特徴とする。
【００１５】
また、請求項２に係る発明は、主機と、当該主機に設置され、主機の排気ガスで駆動されるタービンおよびこのタービンと同軸上の圧縮機で空気を圧縮して主機に給気する過給機と、当該過給機に連結される油圧ポンプと、前記主機のクランク軸に連結された可変容量型油圧ポンプと、前記油圧ポンプで発生した油圧により前記可変容量型油圧ポンプを介して主機に回転力を加勢するようにして主機排気ガスの余剰エネルギーを回収する主機の余剰エネルギー回収システムにおいて、前記主機に前記過給機を複数台設置し、かつ、主機の回転速度を検出する主機回転速度検出器および主機の燃料消費量を検出する燃料消費量検出器を設置し、前記複数台の過給機を前記油圧ポンプに連結される第１グループと、前記油圧ポンプに連結されず前記タービン可変ノズルを備えた第２グループとに分け、前記第１グループに属する１台または複数台の各過給機に対応して第１給気コントローラを設け、前記第２グループに属する１台または複数台の各過給機に対応して第２給気コントローラを設け、前記第１給気コントローラは、前記主機の回転速度信号および燃料消費量信号と、前記第１グループに属する各過給機からの回転速度信号とを取り込み、前記主機の回転速度信号および燃料消費量信号に基づいて第１グループに属する各過給機の給気圧力が主機に最適な給気圧力となるように、各過給機の目標回転数を演算する演算手段と、前記目標回転速度および第１グループに属する過給機の実回転速度を比較する比較手段と、比較結果に基づいて実回転速度を目標回転速度に一致させるように、前記可変容量型油圧ポンプに油圧回収量の増減信号を出力して当該第１グループに属する過給機の回転速度を調整する手段とを備え、前記第２給気コントローラは、前記主機の回転速度信号および燃料消費量信号と、前記第２グループに属する各過給機からの回転速度信号とを取り込み、主機の回転速度信号および燃料消費量信号に基づいて第２グループに属する各過給機の給気圧力が主機に最適な給気圧力となるように、各過給機の目標回転数を演算する演算手段と、前記目標回転速度および第２グループに属する過給機の実回転速度を比較する比較手段と、比較結果に基づいて前記タービン可変ノズルに過給機の実回転速度が目標回転速度に一致するように指令を出力して当該第２グループに属する過給機の回転速度を調整する手段とを備えたことを特徴とする。
【００１６】
さらに、請求項３に係る発明は、主機と、当該主機に設置され、主機の排気ガスで駆動されるタービンおよびこのタービンと同軸上の圧縮機で空気を圧縮して主機に給気する過給機と、当該過給機によって駆動される発電機と、当該発電機の発電電力を周波数変換して船内電源系統に供給する周波数変換装置とを備えて主機排気ガスの余剰エネルギーを回収する主機の余剰エネルギー回収システムにおいて、前記主機に前記過給機を複数台設置し、かつ、主機の回転速度を検出する主機回転速度検出器および主機の燃料消費量を検出する燃料消費量検出器を設置し、前記複数台の過給機を前記発電機に連結される第１グループと、前記発電機に連結されずタービン可変ノズルを備えた第２グループとに分け、前記各過給機に主機への給気圧力を検出する検出器を設け、前記第１グループに属する１台または複数台の各過給機に対応して第１給気コントローラを設け、前記第２グループに属する１台または複数台の各過給機に対応して第２給気コントローラを設け、前記第１給気コントローラは、前記主機の回転速度信号および燃料消費量信号と、前記第１グループに属する各過給機からの給気圧力信号とを取り込み、主機の回転速度信号および燃料消費量信号に基づいて第１グループに属する各過給機の目標給気圧力が主機に最適な給気圧力となるように演算する演算手段と、前記目標給気圧力および第１グループに属する各過給機の実給気圧力を比較する比較手段と、比較結果に基づいて実給気圧力を目標給気圧力に一致させるように、前記周波数変換装置に指令を出力して当該第１グループに属する過給機の回転速度を調整する手段とを備え、前記第２給気コントローラは、前記主機の回転速度信号および燃料消費量信号と、前記第２グループに属する各過給機の実給気圧力信号とを取り込み、主機の回転速度信号および燃料消費量信号に基づいて第２グループに属する各過給機の目標給気圧力が主機に最適な給気圧力となるように演算する演算手段と、前記目標給気圧力と第２グループに属する各過給機の実給気圧力とを比較する比較手段と、比較結果に基づいて前記タービン可変ノズルに過給機の実給気圧力が目標給気圧力に一致するように指令を出力して当該第２グループに属する過給機の回転速度を調整する手段とを備えたことを特徴とする。
【００１７】
更にまた、請求項４に係る発明は、主機と、当該主機に設置され、主機の排気ガスで駆動されるタービンおよびこのタービンと同軸上の圧縮機で空気を圧縮して主機に給気する過給機と、当該過給機に連結される油圧ポンプと、前記主機のクランク軸に連結された可変容量型油圧ポンプと、前記油圧ポンプで発生した油圧により前記可変容量型油圧ポンプを介して主機に回転力を加勢するようにして主機排気ガスの余剰エネルギーを回収する主機の余剰エネルギー回収システムにおいて、前記主機に前記過給機を複数台設置し、かつ、主機の回転速度を検出する主機回転速度検出器および主機の燃料消費量を検出する燃料消費量検出器を設置し、前記複数台の過給機を前記油圧ポンプに連結される第１グループと、前記油圧ポンプに連結されず前記タービン可変ノズルを備えた第２グループとに分け、前記各過給機に主機への給気圧力を検出する検出器を設け、前記第１グループに属する１台または複数台の過給機に対応して第１給気コントローラを設け、前記第２グループに属する１台または複数台の過給機に対応して第２給気コントローラを設け、前記第１給気コントローラは、前記主機の回転速度信号および燃料消費量信号と、前記第１グループに属する各過給機からの給気圧力信号とを取り込み、主機の回転速度信号および燃料消費量信号に基づいて主機に最適な給気圧力となるように第１グループに属する各過給機の目標給気圧力を演算する演算手段と、前記目標給気圧力および第１グループに属する過給機の実給気圧力を比較する比較手段と、比較結果に基づいて過給機の実給気圧力が目標給気圧力に一致するように、前記可変容量型油圧ポンプに油圧回収量の増減信号を出力して当該第１グループに属する過給機の回転速度を調整する手段とを備え、前記第２給気コントローラは、前記主機の回転速度信号および燃料消費量信号と、第２グループに属する各過給機からの給気圧力信号とを取り込み、主機の回転速度信号および燃料消費量信号に基づいて主機に最適な給気圧力となるように第２グループに属する各過給機の目標給気圧力を演算する演算手段と、前記目標給気圧力および第２グループに属する過給機の実回転速度を比較する比較手段と、比較結果に基づいて過給機の実給気圧力が目標給気圧力に一致するように、前記タービン可変ノズルにノズル開度指令を出力して当該第２グループに属する過給機の回転速度を調整する手段とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、１台あたり複数台の過給機を搭載する主機において、過給機の一部のみに余剰エネルギー回収システムを搭載した場合でも、各々の過給機から供給される給気をバランスさせ、主機の性能に悪影響を及ぼさない主機の余剰エネルギー回収システムを提供することができる。さらに過給機の経年劣化で複数台の過給機に性能差が出てきた場合や、過給機の周囲温度により過給機性能が変化した場合においても、各々の過給機で調整が可能なので、常に給気のバランスを維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態１の構成図。
【図２】実施形態１における余剰エネルギー回収システムを搭載した過給機の動作を説明するフローチャート。
【図３】実施形態１における余剰エネルギー回収システムを搭載しない過給機の動作を説明するフローチャート。
【図４】本発明の実施形態２の構成図。
【図５】実施形態２における余剰エネルギー回収システムを搭載した過給機の動作を説明するフローチャート。
【図６】実施形態２における余剰エネルギー回収システムを搭載しない過給機の動作を説明するフローチャート。
【図７】本発明の実施形態３の構成図。
【図８】実施形態３における余剰エネルギー回収システムを搭載した過給機の動作を説明するフローチャート。
【図９】実施形態３における余剰エネルギー回収システムを搭載しない過給機の動作を説明するフローチャート。
【図１０】本発明の実施形態４の構成図。
【図１１】実施形態４における余剰エネルギー回収システムを搭載した過給機の動作を説明するフローチャート。
【図１２】実施形態４における余剰エネルギー回収システムを搭載しない過給機の動作を説明するフローチャート。
【図１３】従来の余剰エネルギー回収システムを備えた船舶推進システムの一例を示す構成図。
【図１４】従来の余剰エネルギー回収システムを備えた船舶推進システムの他の例を示す構成図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、各図を通して同一部分には同一符号を付けて重複する説明は省略する。
【００２１】
［実施形態１］
図１は、本発明の実施形態１の構成図である。
本実施形態１は、従来例の図１３に開示された余剰エネルギー回収システムを改良したもので、主機１には複数台（図１の例では３台）の過給機５ａ、５ｂ、５ｃが設置され、このうち、任意の過給機５ａのみに主機１の排気ガスが有する余剰エネルギーを電力に変換して回収し船内電源として使用する余剰エネルギー回収システムを搭載しており、残りの過給機５ｂ、５ｃにはこの余剰エネルギー回収システムは搭載していない。なお、この余剰エネルギー回収システムを搭載した過給機５ａを、便宜上第１グループに属する過給機と言い、余剰エネルギー回収システムを搭載しない過給機５ｂ、５ｃを、便宜上第２グループに属する過給機と言う。
【００２２】
図１において、各過給機５ａ、５ｂ、５ｃとも、主要部品が主機１の排気レシーバー２０からの排気ガスで回転駆動されるタービン５１と、内部結合軸５２を介してタービン５１によって回転駆動されて外部から吸い込んだ空気を圧縮したのち、インタークーラー１９を経て給気管２１に給気する圧縮機５３とから構成されている点は同じであるが、余剰エネルギー回収システムを搭載している第１グループに属する過給機５ａと、同システムを搭載していない第２グループに属する過給機５ｂおよび５ｃとでは、新たに備えた付属部品あるいはこれに関連する部品が異なっている。なお、各過給機５ａ、５ｂおよび５ｃを構成する主要部品や付属部品あるいは関連部品には、各過給機５ａ、５ｂ、５ｃの符号中の添字ａ、ｂ、ｃと同じ添字を付与し、関連性を明示してある。
【００２３】
余剰エネルギー回収システムを搭載している第１グループに属する過給機５ａの出力軸６には発電機７が連結され、同発電機７で発電した発電電力は周波数変換装置８で船内電源周波数に変換されて船内電源母線９に回収され、遮断器１２を通じて船内電源系統９で使用されるようになっている。そして、過給機５ａの内部結合軸５２ａには新たに回転速度検出器２３ａが設置されており、この回転速度検出器２３ａで検出した回転数信号は第１グループに属する過給機５ａ専用の給気コントローラ２４ａに入力されるようになっている。ここで、第１グループに属する過給機５ａ専用の給気コントローラ２４ａを第１給気コントローラ２４ａとも言う。
【００２４】
一方、余剰エネルギー回収システムを搭載していない第２グループに属する過給機５ｂおよび５ｃでは、タービン５１ｂおよび５１ｃにそれぞれタービン入口のノズル開度を可変可能にしたタービン可変ノズル２２ｂおよび２２ｃを設置し、排気レシーバー２０から送られる排気ガスはそれぞれタービン可変ノズル２２ｂおよび２２ｃを経てタービン５１ｂおよび５１ｃに取り込まれるようになっている。
【００２５】
また、第１グループに属する過給機５ａ同様に、第２グループに属する過給機５ｂおよび５ｃは内部結合軸５２にそれぞれ回転速度を検出する回転速度検出器２３ｂおよび２３ｃを設置しており、これら回転速度検出器２３ｂおよび２３ｃで検出した回転数信号がそれぞれ過給機５ｂおよび５ｃ専用の給気コントローラ２４ｂおよび２４ｃに入力されるようになっている。ここで、第２グループに属する過給機５ｂおよび５ｃ専用の給気コントローラ２４ｂおよび２４ｃをぞれぞれ第２給気コントローラ２４ｂおよび２４ｃとも言う。
【００２６】
なお、これら第１および第２給気コントローラ２４ａおよび２４ｂ、２４ｃは、例えばマイクロプロセッサおよびその周辺機器で構成されており、前記回転速度検出器２３ａ、２３ｂおよび２３ｃで検出した回転数信号の他に、主機１に設置された回転速度検出器２５および燃料消費量検出器２６で検出された主機回転速度信号および主機燃料消費量信号を読み込むようになっている。
【００２７】
次に、図２および図３のフローチャートを参照して第１グループの給気コントローラ２４ａおよび第２グループの給気コントローラ２４ｂ、２４ｃの機能について説明する。
【００２８】
まず、図２を参照して第１グループの給気コントローラ２４ａから説明する。
第１グループの給気コントローラ２４ａは、ステップ２Ｓ１で主機１の回転速度検出器２５および燃料消費量検出器２６で検出した回転速度信号および燃料消費量信号を読込む。次いで、ステップ２Ｓ２でこれらの信号に基づいて主機１の出力に最適な給気圧力となるような過給機５ａの目標回転速数ｒ１を演算する。
【００２９】
次いで、ステップ２Ｓ３において回転速度検出器２３ａで検出した過給機５ａの実回転速度ｒ２を読込む。次いで、ステップ２Ｓ４で目標回転速数ｒ１と実回転速度ｒ２とを比較して、発電機７の出力電力の増減を周波数変換装置８に指令する。
【００３０】
例えば、ステップ２Ｓ４で過給機５ａの実回転速度ｒ２が、目標回転速度ｒ１より小さい（ｒ１＞ｒ２）場合（Ｙｅｓ）は、発電機７の出力電力を小さくするように周波数変換装置８に指令する（ステップ２Ｓ５）。
【００３１】
この結果、過給機５ａの負荷が軽くなり、過給機５ａの実回転速度ｒ２が上昇して目標回転速度ｒ１に近づき、過給機５ａは主機１の運転状態に最適な給気圧力を供給することができる。
【００３２】
逆に、ステップ２Ｓ４で過給機５ａの実回転速度ｒ２が、目標回転速度ｒ１より大きい（ｒ１＜ｒ２）場合（Ｎｏ）は、発電機７の出力電力を増加するように周波数変換装置８に指令する（ステップ２Ｓ６）。この結果、過給機５ａの負荷が重くなり、過給機５ａの実回転速度ｒ２が低下して目標回転速度ｒ１に近づき、過給機５ａは主機１の運転状態に最適な給気圧力を供給することができる。
【００３３】
次に、図３を参照して第２グループの給気コントローラ２４ｂ、２４ｃについて説明する。
第２グループの給気コントローラ２４ｂおよび２４ｃは、ステップ３Ｓ１で主機１の回転速度検出器２５および燃料消費量検出器２６で検出した回転速度信号および燃料消費量信号を読込む。次いで、ステップ３Ｓ２でこれらの信号に基づいて主機１の出力に最適な給気圧力となるような過給機５ｂ、５ｃの目標回転速数ｒ１を演算する。
【００３４】
次いで、ステップ３Ｓ３で回転速度検出器２３ｂ、２３ｃで検出した過給機５ｂ、５ｃの実回転速度ｒ２を読込む。次いで、ステップ３Ｓ４で目標回転速数ｒ１と実回転速度ｒ２とを比較して、ノズル開度をタービン可変ノズル２２ｂ、２２ｃに指令する。
【００３５】
例えば回転速度検出器２５で検出した過給機５ｂ、５ｃの実回転速度ｒ２が、目標回転速度ｒ１より小さい（ｒ１＞ｒ２）場合（Ｙｅｓ）は、ノズル開度を小さくするようにタービン可変ノズル２２ｂ、２２ｃに指令する。この結果、タービンの駆動力が大きくなり、過給機５ｂ、５ｃの回転速度が上昇し、目標回転速度ｒ１に近づき、過給機５ｂ、５ｃは主機１の運転状態に最適な給気圧力を供給することができる。
【００３６】
逆に、ステップ３Ｓ４で過給機５ｂ、５ｃの実回転速度ｒ２が、目標回転速度ｒ１より大きい（ｒ１＜ｒ２）場合（Ｎｏ）は、ノズル開度を大きくするようにタービン可変ノズル２２ｂ、２２ｃに指令する。この結果、タービン５１ｂ、５１ｃの駆動力が小さくなり、過給機５ｂ、５ｃの回転速度が低下して目標回転速度ｒ１に近づき、過給機５ｂ、５ｃは主機１の運転状態に最適な給気圧力を供給することができる。
【００３７】
なお、本実施形態１では過給機３台に対して余剰エネルギー回収システムを任意の１台に搭載した例を挙げたが、過給機の台数は複数台であればよく、また、その内の余剰エネルギー回収システムを搭載した過給機および余剰エネルギー回収システムを搭載しない過給機の台数は、それぞれ１台以上であればよく、任意に選択可能である。
【００３８】
以上述べたように、本実施形態１の主機の余剰エネルギー回収システムによれば、主機１に搭載した複数台の過給機の一部にしか余剰エネルギー回収システムを搭載しない場合でも、複数台全ての過給機から主機に供給される給気をバランスさせることができ、主機の性能に悪影響を及ぼさない主機の余剰エネルギー回収システムとすることができる。
【００３９】
さらに、過給機の経年劣化により複数台の過給機間で性能差が出てきた場合や、過給機の周囲温度により過給機性能が変化した場合においても、各々の過給機で調整が可能であるので、常に給気のバランスを維持することができる。
【００４０】
［実施形態２］
図４は、本発明の実施形態２の構成図である。
本実施形態２は、従来例の図１４に開示されている技術を改良したもので、主機１には複数台（３台）の過給機５ａ、５ｂ、５ｃが設置され、このうち、任意の過給機５ａのみに主機１の排気ガスが有する余剰エネルギーを油圧に変換して推進軸２の回転に加勢させて回収するようにした余剰エネルギー回収システムを搭載しており、残りの過給機５ｂ、５ｃには同余剰エネルギー回収システムは搭載していない。なお、実施形態１同様、余剰エネルギー回収システムを搭載した過給機５ａを、第１グループに属する過給機と言い、余剰エネルギー回収システムを搭載しない過給機５ｂ、５ｃを、第２グループに属する過給機と言う。
【００４１】
図４において、各過給機５ａ、５ｂ、５ｃとも、主要部品が主機１の排気レシーバー２０からの排気ガスで回転駆動されるタービン５１と、内部結合軸５２を介してタービン５１によって回転駆動され空気を加圧したのちインタークーラー１９を経て給気管２１に給気する圧縮機５３とから構成されている点は同じであるが、余剰エネルギー回収システムを搭載している第１グループに属する過給機５ａと、同システムを搭載していない第２グループに属する過給機５ｂおよび５ｃとでは、新たに備えた付属部品あるいはこれに関連する部品が異なっている。なお、各過給機５ａ、５ｂおよび５ｃを構成する主要部品や付属部品あるいは関連部品には、各過給機５ａ、５ｂ、５ｃの符号中の添字ａ、ｂ、ｃと同じ添字を付与し、関連性を明示してある。
【００４２】
余剰エネルギー回収システムを搭載している第１グループに属する過給機５ａの出力軸６には変速機１７を介して油圧ポンプ１８が連結されている。そして、内部結合軸５２ａには回転速度検出器２３ａが設置されており、この回転速度検出器２３ａで検出した回転数信号は過給機５ａ専用の給気コントローラ２４ａに入力されるようになっている。
【００４３】
前記主機１のクランク軸１４には、推進軸２を介してプロペラ４が連結されるとともに、変速機１５を介して可変容量型油圧ポンプ１６を連結している。この可変容量型油圧ポンプ１６と前記油圧ポンプ１８間は油圧回路１３で接続されている。そして、油圧ポンプ１８で昇圧された作動油は、可変容量型油圧ポンプ１６を回転駆動させ、変速機１５を介してクランク軸１４の回転駆動を加勢するようにして排気ガスの余剰エネルギーを回収するようにしている。
【００４４】
一方、余剰エネルギー回収システムを搭載していない第２グループに属する過給機５ｂおよび５ｃでは、図１と同様にタービン５１ｂおよび５１ｃにタービン入口のノズル開度を可変可能にしたタービン可変ノズル２２ｂおよび２２ｃが設置され、排気レシーバー２０からの排気ガスは可変ノズル２２ｂおよび２２ｃを経てタービン５１ｂおよび５１ｃに取り込まれるようになっている。
【００４５】
また、第２グループに属する過給機５ｂおよび５ｃは、第１グループに属する過給機５ａ同様に、内部結合軸５２にそれぞれ回転速度を検出する回転速度検出器２３ｂおよび２３ｃを設置しており、これら回転速度検出器２３ｂおよび２３ｃで検出した回転数信号がそれぞれ過給機５ｂおよび５ｃ専用の給気コントローラ２４ｂおよび２４ｃに入力されるようになっている。
【００４６】
なお、これら給気コントローラ２４ａ、２４ｂおよび２４ｃは、図１と同様に例えばマイクロプロセッサおよびその周辺機器で構成されており、前記回転速度検出器２３ａ、２３ｂおよび２３ｃで検出した回転数信号の他に、主機１に設置された回転速度検出器２５および燃料消費量検出器２６で検出された主機回転速度信号および主機燃料消費量信号を読み込むようになっている。
【００４７】
次に、図５および図６のフローチャートを参照して第１グループの給気コントローラ２４ａおよび第２グループの給気コントローラ２４ｂ、２４ｃの機能について説明する。
【００４８】
まず、図５を参照して第１グループの給気コントローラ２４ａから説明する。
第１グループの給気コントローラ２４ａは、ステップ５Ｓ１で主機１の回転速度検出器２５および燃料消費量検出器２６で検出した回転速度信号および燃料消費量信号を読込む。次いで、ステップ５Ｓ２でこれらの信号に基づいて主機１の出力に最適な給気圧力となるような過給機５ａの目標回転速数ｒ１を演算する。
【００４９】
次いで、ステップ５Ｓ３において回転速度検出器２３ａで検出した過給機５ａの実回転速度ｒ２を読込む。次いで、ステップ５Ｓ４で目標回転速数ｒ１と実回転速度ｒ２とを比較して、可変容量型油圧ポンプ１６に油圧回収量の増減を指令する。
【００５０】
例えば、ステップ５Ｓ４で過給機５ａの実回転速度ｒ２が、目標回転速度ｒ１より小さい（ｒ１＞ｒ２）場合（Ｙｅｓ）は、油圧回収量を減少するよう可変容量型油圧ポンプ１６に指令する（ステップ５Ｓ５）。
【００５１】
この結果、過給機５ａの負荷が軽くなり、過給機５ａの実回転速度ｒ２が上昇して目標回転速度ｒ１に近づき、過給機５ａは主機１の運転状態に最適な給気圧力を供給することができる。
【００５２】
逆に、ステップ５Ｓ４で過給機５ａの実回転速度ｒ２が、目標回転速度ｒ１より大きい（ｒ１＜ｒ２）場合（Ｎｏ）は、油圧回収量を増加するよう可変容量型油圧ポンプ１６に指令する（ステップ５Ｓ６）。この結果、過給機５ａの負荷が重くなり、過給機５ａの実回転速度ｒ２が低下して目標回転速度ｒ１に近づき、過給機５ａは主機１の運転状態に最適な給気圧力を供給することができる。
【００５３】
次に、図６を参照して第２グループの給気コントローラ２４ｂ、２４ｃについて説明する。
第２グループの給気コントローラ２４ｂおよび２４ｃは、ステップ６Ｓ１で主機１の回転速度検出器２５および燃料消費量検出器２６で検出した回転速度信号および燃料消費量信号を読込む。次いで、ステップ６Ｓ２でこれらの信号に基づいて主機１の出力に最適な給気圧力となるような過給機５ｂ、５ｃの目標回転速数ｒ１を演算する。
【００５４】
次いで、ステップ６Ｓ３で回転速度検出器２３ｂ、２３ｃで検出した過給機５ｂ、５ｃの実回転速度ｒ２を読込む。次いで、ステップ６Ｓ４で目標回転速数ｒ１と実回転速度ｒ２とを比較して、ノズル開度をタービン可変ノズル２２ｂ、２２ｃに指令する。
【００５５】
例えば回転速度検出器２５で検出した過給機５ｂ、５ｃの実回転速度ｒ２が、目標回転速度ｒ１より小さい（ｒ１＞ｒ２）場合（Ｙｅｓ）は、ノズル開度を小さくするようにタービン可変ノズル２２ｂ、２２ｃに指令する。この結果、タービンの駆動力が大きくなり、過給機５ｂ、５ｃの回転速度が上昇し、目標回転速度ｒ１に近づき、過給機５ｂ、５ｃは主機１の運転状態に最適な給気圧力を供給することができる。
【００５６】
逆に、ステップ６Ｓ４で過給機５ｂ、５ｃの実回転速度ｒ２が、目標回転速度ｒ１より大きい（ｒ１＜ｒ２）場合（Ｎｏ）は、ノズル開度を大きくするようにタービン可変ノズル２２ｂ、２２ｃに指令する。この結果、タービン５１ｂ、５１ｃの駆動力が小さくなり、過給機５ｂ、５ｃの回転速度が低下して目標回転速度ｒ１に近づき、過給機５ｂ、５ｃは主機１の運転状態に最適な給気圧力を供給することができる。
【００５７】
なお、本実施形態２の場合も、過給機の台数や、その内の余剰エネルギー回収システムを搭載した過給機の台数は、任意に選択可能である。
【００５８】
以上説明したように、本実施形態２の主機の余剰エネルギー回収システムによれば、実施形態１同様に、主機１に搭載した複数台の過給機の一部にしか余剰エネルギー回収システムを搭載しない場合でも、複数台全ての過給機から供給される給気をバランスさせることができ、主機の性能に悪影響を及ぼさない主機の余剰エネルギー回収システムとすることができる。
【００５９】
さらに、過給機の経年劣化により複数台の過給機間で性能差が出てきた場合や、過給機の周囲温度により過給機性能が変化した場合においても、各々の過給機で調整が可能であるので、常に給気のバランスを維持することができる。
【００６０】
［実施形態３］
図７は、本発明の実施形態３の構成図である。
本実施形態３は、前述した実施形態１（図１）の変形例である。本実施形態３は、図７で示すように、過給機５ａ、５ｂ、５ｃの内部回転軸５２ａ、５２ｂ、５２ｃに回転速度検出器を取付ける替わりに、インタークーラー１９ａ、１９ｂ、１９ｃの出口側に圧力検出器２７ａ、２７ｂ、２７ｃを設置して、過給機５ａ、５ｂ、５ｃから主機１に給気される空気圧力を検出するように構成した点が実施形態１と異なるだけであり、その他は図１と同様の構成なので、重複する説明は省略する。
【００６１】
以下、図８および図９のフローチャートを参照して給気コントローラ２４ａおよび２４ｂ、２４ｃの機能について説明する。
【００６２】
まず、図８を参照して第１グループの給気コントローラ２４ａから説明する。
第１グループの給気コントローラ２４ａは、ステップ８Ｓ１で主機１の回転速度検出器２５および燃料消費量検出器２６で検出した主機回転速度信号および主機燃料消費量信号を読込む。次いで、ステップ８Ｓ２でこれらの信号に基づいて主機１の出力に最適な給気圧力となるような過給機５ａの目標給気圧力ｐ１を演算する。
【００６３】
次いで、ステップ８Ｓ３において圧カ検出器２５ａで検出した過給機５ａの過給機の給気圧力ｐ２を読込む。次いで、ステップ８Ｓ４で目標給気圧力ｐ１と実際の給気圧力ｐ２とを比較して、発電機７の出力電力の増減を周波数変換装置８に指令する。
【００６４】
例えば圧カ検出器２７ａで検出した実際の給気圧力ｐ２が、目標給気圧力ｐ１より低い（ｐ１＞ｐ２）場合（Ｙｅｓ）は、出力電力を小さくするよう周波数変換装置８に指令する。その結果、過給機５ａの負荷が軽くなり、過給機５ａの回転速度が上昇して演算した給気圧力ｐ２に近づき、過給機５ａは主機１の運転状態に最適な給気圧力を供給することができる。
【００６５】
逆に、ステップ８ｓ４で過給機５ａの実際の給気圧力ｐ２が、目標給気圧力ｐ１より大きい（ｐ１＜ｐ２）場合（Ｎｏ）は、発電機７の出力電力を増加するように周波数変換装置８に指令する（ステップ８Ｓ６）。この結果、過給機５ａの負荷が重くなり、過給機５ａの実給気圧力ｐ２が低下して目標給気圧力ｐ１に近づき、過給機５ａは主機１の運転状態に最適な給気圧力を供給することができる。
【００６６】
次に、図９を参照して第２グループの給気コントローラ２４ｂおよび２４ｃについて説明する。
【００６７】
給気コントローラ２４ｂおよび２４ｃは、ステップ９Ｓ１で主機１の回転速度検出器２５および燃料消費量検出器２６で検出した回転速度信号および燃料消費量信号を読込む。次いで、ステップ９Ｓ２でこれらの信号に基づいて主機１の出力に最適な給気圧力となるような過給機過給機５ｂ、５ｃの目標給気圧力ｐ１を演算する。
【００６８】
次いで、ステップ９Ｓ３で、圧カ検出器２７ｂ、２７ｃで検出した過給機過給機５ｂ、５ｃの実給気圧力ｐ２を読込む。次いで、ステップ９Ｓ４で、目標給気圧力ｐ１と実際の給気圧力ｐ２とを比較して、ノズル開度をタービン可変ノズル２２ｂ、２２ｃに指令する。
【００６９】
例えば圧カ検出器２７ｂ、２７ｃで検出した過給機の実給気圧力ｐ２が、目標給気圧力ｐ１より低い場合（Ｙｅｓ）は、ノズル開度を小さくするようタービン可変ノズル２２ｂ、２２ｃに指令する。その結果、タービン５１の駆動力が大きくなり、過給機５ｂ、５ｃの回転速度が上昇して目標給気圧力ｐ１に近づき、過給機５ｂ、５ｃは主機１の運転状態に最適な給気圧力を供給することができる。
【００７０】
逆に、ステップ９Ｓ４で過給機５ｂ、５ｃの実際の給気圧力ｐ２が、目標給気圧力ｐ１より高い（ｐ１＜ｐ２）場合（Ｎｏ）は、発電機７の出力電力を増加するように周波数変換装置８に指令する（ステップ９Ｓ６）。この結果、過給機５ｂ、５ｃの負荷が重くなり、過給機５ｂ、５ｃの実給気圧力ｐ２が低下して目標給気圧力ｐ１に近づき、過給機５ｂ、５ｃは主機１の運転状態に最適な給気圧力を供給することができる。
【００７１】
なお、本実施形態３の場合も、過給機の全ての台数、および余剰エネルギー回収システムを搭載した過給機の台数は任意に選択可能である。
【００７２】
以上述べたように、本実施形態３の主機の余剰エネルギー回収システムによれば、実施形態１同様に、主機１に搭載した複数台の過給機の一部にしか余剰エネルギー回収システムを搭載しない場合でも、複数台全ての過給機から主機に供給される給気をバランスさせることができ、主機の性能に悪影響を及ぼさない主機の余剰エネルギー回収システムとすることができる。
【００７３】
さらに過給機の経年劣化で複数台の過給機に性能差が出てきた場合や、過給機の周囲温度により過給機性能が変化した場合においても、各々の過給機で調整が可能であるので、常に給気のバランスを維持することができる。
【００７４】
［実施形態４］
図１０は、本発明の実施形態４の構成図である。
本実施形態４は、前述した実施形態２（図４）の変形例である。本実施形態４は、図１０で示すように、過給機５ａ、５ｂ、５ｃの内部回転軸５２ａ、５２ｂ、５２ｃに回転速度検出器を取付ける替わりに、インタークーラー１９ａ、１９ｂ、１９ｃの出口側に圧力検出器２７ａ、２７ｂ、２７ｃを設置して、過給機５ａ、５ｂ、５ｃから主機１に給気される空気圧力を検出するように構成した点が実施形態２と異なるだけであり、その他は図４と同様の構成なので、重複する説明は省略する。
【００７５】
以下、図１１および図１２のフローチャートを参照して第１グループの給気コントローラ２４ａおよび第２グループの給気コントローラ２４ｂ、２４ｃの機能について説明する。
【００７６】
まず、図１１を参照して第１グループの給気コントローラ２４ａから説明する。
第１グループの給気コントローラ２４ａは、ステップ１１Ｓ１で主機１の回転速度検出器２５および燃料消費量検出器２６で検出した主機回転速度信号および主機燃料消費量信号を読込む。次いで、ステップ１１Ｓ２でこれらの信号に基づいて主機１の出力に最適な給気圧力となるような過給機５ａの目標給気圧力ｐ１を演算する。
【００７７】
次いで、ステップ１１Ｓ３において圧カ検出器２５ａで検出した過給機５ａの過給機の給気圧力ｐ２を読込む。次いで、ステップ１１Ｓ４で目標給気圧力ｐ１と実際の給気圧力ｐ２とを比較して、可変容量型油圧ポンプ１６に油圧回収量の増減を指令する。
【００７８】
例えば、ステップ１１Ｓ４において圧カ検出器２７ａで検出した実際の給気圧力ｐ２が、目標給気圧力ｐ１より低い（ｐ１＞ｐ２）場合（Ｙｅｓ）は、油圧回収量を減少するよう可変容量型油圧ポンプ１６に指令する（ステップ１１Ｓ５）。
【００７９】
この結果、過給機５ａの負荷が軽くなり、過給機５ａの回転速度が上昇して演算した給気圧力ｐ２に近づき、過給機５ａは主機１の運転状態に最適な給気圧力を供給することができる。
【００８０】
逆に、ステップ１１ｓ４で過給機５ａの実際の給気圧力ｐ２が、目標給気圧力ｐ１より大きい（ｐ１＜ｐ２）場合（Ｎｏ）は、油圧回収量を増加するように可変容量型油圧ポンプ１６に指令する（ステップ１１Ｓ６）。
【００８１】
この結果、過給機５ａの負荷が重くなり、過給機５ａの実給気圧力ｐ２が低下して目標給気圧力ｐ１に近づき、過給機５ａは主機１の運転状態に最適な給気圧力を供給することができる。
【００８２】
次に、図１２を参照して第２グループの給気コントローラ２４ｂ、２４ｃについて説明する。
第２グループの給気コントローラ２４ｂ、２４ｃは、ステップ１２Ｓ１で主機１の回転速度検出器２５および燃料消費量検出器２６で検出した回転速度信号および燃料消費量信号を読込む。次いで、ステップ１２Ｓ２でこれらの信号に基づいて主機１の出力に最適な給気圧力となるような過給機過給機５ｂ、５ｃの目標給気圧力ｐ１を演算する。
【００８３】
次いで、ステップ１２Ｓ３で、圧カ検出器２７ｂ、２７ｃで検出した過給機過給機５ｂ、５ｃの実給気圧力ｐ２を読込む。次いで、ステップ１２Ｓ４で、目標給気圧力ｐ１と実際の給気圧力ｐ２とを比較して、ノズル開度をタービン可変ノズル２２ｂ、２２ｃに指令する。
【００８４】
例えば圧カ検出器２７ｂ、２７ｃで検出した過給機の実給気圧力ｐ２が、目標給気圧力ｐ１より低い場合（Ｙｅｓ）は、ノズル開度を小さくするようタービン可変ノズル２２ｂ、２２ｃに指令する。その結果、タービン５１の駆動力が大きくなり、過給機５ｂ、５ｃの回転速度が上昇して目標給気圧力ｐ１に近づき、過給機５ｂ、５ｃは主機１の運転状態に最適な給気圧力を供給することができる。
【００８５】
逆に、ステップ１２ｓ４で過給機５ｂ、５ｃの実際の給気圧力ｐ２が、目標給気圧力ｐ１より高い（ｐ１＜ｐ２）場合（Ｎｏ）は、ノズル開度を増加するようにタービン可変ノズル２２ｂ、２２ｃに指令する（ステップ１２Ｓ６）。この結果、過給機５ｂ、５ｃの負荷が重くなり、過給機５ｂ、５ｃの実給気圧力ｐ２が低下して目標給気圧力ｐ１に近づき、過給機５ｂ、５ｃは主機１の運転状態に最適な給気圧力を供給することができる。
【００８６】
なお、本実施形態４の場合も、過給機の全ての台数、および余剰エネルギー回収システムを搭載した過給機の台数は任意に選択可能である。
【００８７】
以上述べたように、本実施形態４の主機の余剰エネルギー回収システムによれば、実施形態２同様に、主機１に搭載した複数台の過給機の一部にしか余剰エネルギー回収システムを搭載しない場合でも、複数台全ての過給機から主機に供給される給気をバランスさせることができ、主機の性能に悪影響を及ぼさない主機の余剰エネルギー回収システムとすることができる。
【００８８】
さらに過給機の経年劣化で複数台の過給機に性能差が出てきた場合や、過給機の周囲温度により過給機性能が変化した場合においても、各々の過給機で調整が可能であるので、常に給気のバランスを維持することができる。
【符号の説明】
【００８９】
１…主機、２…推進軸、３…軸発電装置、４…プロペラ、５，５ａ，５ｂ，５ｃ…過給機、５１，５１ａ，５１ｂ，５１ｃ…タービン、５２，５２ａ，５２ｂ，５２ｃ…内部回転軸、５３，５３ａ，５３ｂ，５３ｃ…圧縮機、６…過給機出力軸、７…発電機、８…周波数変換装置、９…船内系統母線、１０…周波数変換装置、１１…同期調相機、１２…遮断器、１３…油圧回路、１４…クランク軸１５…変速機１６…可変容量型油圧ポンプ１７…変速機１８…油圧ポンプ１９，１９ａ，１９ｂ，１９ｃ…インタークーラー、２０…排気レシーバー、２１…給気管、２２ｂ，２２ｃ…タービン可変ノズル、２３ａ，２３ｂ，２３ｃ…回転速度検出器、２４ａ，２４ｂ，２４ｃ…給気コントローラ、２５ａ，２５ｂ，２５ｃ…回転速度検出器、２６ａ，２６ｂ，２６ｃ…燃料消費量検出器、２７ａ，２７ｂ，２７ｃ…圧カ検出器。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主機と、当該主機に設置され、主機の排気ガスで駆動されるタービンおよびこのタービンと同軸上の圧縮機で空気を圧縮して主機に給気する過給機と、当該過給機によって駆動される発電機と、当該発電機の発電電力を周波数変換して船内電源系統に供給する周波数変換装置とを備えて主機排気ガスの余剰エネルギーを回収する主機の余剰エネルギー回収システムにおいて、
前記主機に前記過給機を複数台設置し、かつ、主機の回転速度を検出する主機回転速度検出器および主機の燃料消費量を検出する燃料消費量検出器を設置し、前記複数台の過給機を前記発電機に連結される第１グループと、前記発電機に連結されずタービン可変ノズルを備えた第２グループとに分け、
前記第１グループに属する１台または複数台の各過給機に対応して第１給気コントローラを設け、
前記第２グループに属する１台または複数台の各過給機に対応して第２給気コントローラを設け、
前記第１給気コントローラは、前記主機の回転速度信号および燃料消費量信号と、前記第１グループに属する各過給機からの回転速度信号とを取り込み、主機の回転速度信号および燃料消費量信号に基づいて第１グループに属する各過給機の給気圧力が主機に最適な給気圧力となるように、各過給機の目標回転数を演算する演算手段と、前記目標回転速度および第１グループに属する各過給機の実回転速度を比較する比較手段と、比較結果に基づいて実回転速度を目標回転速度に一致させるように、前記周波数変換装置に指令を出力して当該第１グループに属する過給機の回転速度を調整する手段とを備え、
前記第２給気コントローラは、前記主機の回転速度信号および燃料消費量信号と、前記第２グループに属する各過給機の実回転速度信号とを取り込み、主機の回転速度信号および燃料消費量信号に基づいて第２グループに属する各過給機の給気圧力が主機に最適な給気圧力となるように、各過給機の目標回転数を演算する演算手段と、前記目標回転速度および第２グループに属する各過給機の実回転速度を比較する比較手段と、比較結果に基づいて前記タービン可変ノズルに過給機の実回転速度が目標回転速度に一致するように指令を出力して当該第２グループに属する過給機の回転速度を調整する手段とを備えたことを特徴とする主機の余剰エネルギー回収システム。
【請求項２】
主機と、当該主機に設置され、主機の排気ガスで駆動されるタービンおよびこのタービンと同軸上の圧縮機で空気を圧縮して主機に給気する過給機と、当該過給機に連結される油圧ポンプと、前記主機のクランク軸に連結された可変容量型油圧ポンプと、前記油圧ポンプで発生した油圧により前記可変容量型油圧ポンプを介して主機に回転力を加勢するようにして主機排気ガスの余剰エネルギーを回収する主機の余剰エネルギー回収システムにおいて、
前記主機に前記過給機を複数台設置し、かつ、主機の回転速度を検出する主機回転速度検出器および主機の燃料消費量を検出する燃料消費量検出器を設置し、前記複数台の過給機を前記油圧ポンプに連結される第１グループと、前記油圧ポンプに連結されず前記タービン可変ノズルを備えた第２グループとに分け、
前記第１グループに属する１台または複数台の各過給機に対応して第１給気コントローラを設け、
前記第２グループに属する１台または複数台の各過給機に対応して第２給気コントローラを設け、
前記第１給気コントローラは、前記主機の回転速度信号および燃料消費量信号と、前記第１グループに属する各過給機からの回転速度信号とを取り込み、前記主機の回転速度信号および燃料消費量信号に基づいて第１グループに属する各過給機の給気圧力が主機に最適な給気圧力となるように、各過給機の目標回転数を演算する演算手段と、前記目標回転速度および第１グループに属する過給機の実回転速度を比較する比較手段と、比較結果に基づいて実回転速度を目標回転速度に一致させるように、前記可変容量型油圧ポンプに油圧回収量の増減信号を出力して当該第１グループに属する過給機の回転速度を調整する手段とを備え、
前記第２給気コントローラは、前記主機の回転速度信号および燃料消費量信号と、前記第２グループに属する各過給機からの回転速度信号とを取り込み、主機の回転速度信号および燃料消費量信号に基づいて第２グループに属する各過給機の給気圧力が主機に最適な給気圧力となるように、各過給機の目標回転数を演算する演算手段と、前記目標回転速度および第２グループに属する過給機の実回転速度を比較する比較手段と、比較結果に基づいて前記タービン可変ノズルに過給機の実回転速度が目標回転速度に一致するように指令を出力して当該第２グループに属する過給機の回転速度を調整する手段とを備えたことを特徴とする主機の余剰エネルギー回収システム。
【請求項３】
主機と、当該主機に設置され、主機の排気ガスで駆動されるタービンおよびこのタービンと同軸上の圧縮機で空気を圧縮して主機に給気する過給機と、当該過給機によって駆動される発電機と、当該発電機の発電電力を周波数変換して船内電源系統に供給する周波数変換装置とを備えて主機排気ガスの余剰エネルギーを回収する主機の余剰エネルギー回収システムにおいて、
前記主機に前記過給機を複数台設置し、かつ、主機の回転速度を検出する主機回転速度検出器および主機の燃料消費量を検出する燃料消費量検出器を設置し、前記複数台の過給機を前記発電機に連結される第１グループと、前記発電機に連結されずタービン可変ノズルを備えた第２グループとに分け、
前記各過給機に主機への給気圧力を検出する検出器を設け、
前記第１グループに属する１台または複数台の各過給機に対応して第１給気コントローラを設け、
前記第２グループに属する１台または複数台の各過給機に対応して第２給気コントローラを設け、
前記第１給気コントローラは、前記主機の回転速度信号および燃料消費量信号と、前記第１グループに属する各過給機からの給気圧力信号とを取り込み、主機の回転速度信号および燃料消費量信号に基づいて第１グループに属する各過給機の目標給気圧力が主機に最適な給気圧力となるように演算する演算手段と、前記目標給気圧力および第１グループに属する各過給機の実給気圧力を比較する比較手段と、比較結果に基づいて実給気圧力を目標給気圧力に一致させるように、前記周波数変換装置に指令を出力して当該第１グループに属する過給機の回転速度を調整する手段とを備え、
前記第２給気コントローラは、前記主機の回転速度信号および燃料消費量信号と、前記第２グループに属する各過給機の実給気圧力信号とを取り込み、主機の回転速度信号および燃料消費量信号に基づいて第２グループに属する各過給機の目標給気圧力が主機に最適な給気圧力となるように演算する演算手段と、前記目標給気圧力と第２グループに属する各過給機の実給気圧力とを比較する比較手段と、比較結果に基づいて前記タービン可変ノズルに過給機の実給気圧力が目標給気圧力に一致するように指令を出力して当該第２グループに属する過給機の回転速度を調整する手段とを備えたことを特徴とする主機の余剰エネルギー回収システム。
【請求項４】
主機と、当該主機に設置され、主機の排気ガスで駆動されるタービンおよびこのタービンと同軸上の圧縮機で空気を圧縮して主機に給気する過給機と、当該過給機に連結される油圧ポンプと、前記主機のクランク軸に連結された可変容量型油圧ポンプと、前記油圧ポンプで発生した油圧により前記可変容量型油圧ポンプを介して主機に回転力を加勢するようにして主機排気ガスの余剰エネルギーを回収する主機の余剰エネルギー回収システムにおいて、
前記主機に前記過給機を複数台設置し、かつ、主機の回転速度を検出する主機回転速度検出器および主機の燃料消費量を検出する燃料消費量検出器を設置し、前記複数台の過給機を前記油圧ポンプに連結される第１グループと、前記油圧ポンプに連結されず前記タービン可変ノズルを備えた第２グループとに分け、
前記各過給機に主機への給気圧力を検出する検出器を設け、
前記第１グループに属する１台または複数台の過給機に対応して第１給気コントローラを設け、
前記第２グループに属する１台または複数台の過給機に対応して第２給気コントローラを設け、
前記第１給気コントローラは、前記主機の回転速度信号および燃料消費量信号と、前記第１グループに属する各過給機からの給気圧力信号とを取り込み、主機の回転速度信号および燃料消費量信号に基づいて主機に最適な給気圧力となるように第１グループに属する各過給機の目標給気圧力を演算する演算手段と、前記目標給気圧力および第１グループに属する過給機の実給気圧力を比較する比較手段と、比較結果に基づいて過給機の実給気圧力が目標給気圧力に一致するように、前記可変容量型油圧ポンプに油圧回収量の増減信号を出力して当該第１グループに属する過給機の回転速度を調整する手段とを備え、
前記第２給気コントローラは、前記主機の回転速度信号および燃料消費量信号と、第２グループに属する各過給機からの給気圧力信号とを取り込み、主機の回転速度信号および燃料消費量信号に基づいて主機に最適な給気圧力となるように第２グループに属する各過給機の目標給気圧力を演算する演算手段と、前記目標給気圧力および第２グループに属する過給機の実回転速度を比較する比較手段と、比較結果に基づいて過給機の実給気圧力が目標給気圧力に一致するように、前記タービン可変ノズルにノズル開度指令を出力して当該第２グループに属する過給機の回転速度を調整する手段とを備えたことを特徴とする主機の余剰エネルギー回収システム。
【請求項１】
主機と、当該主機に設置され、主機の排気ガスで駆動されるタービンおよびこのタービンと同軸上の圧縮機で空気を圧縮して主機に給気する過給機と、当該過給機によって駆動される発電機と、当該発電機の発電電力を周波数変換して船内電源系統に供給する周波数変換装置とを備えて主機排気ガスの余剰エネルギーを回収する主機の余剰エネルギー回収システムにおいて、
前記主機に前記過給機を複数台設置し、かつ、主機の回転速度を検出する主機回転速度検出器および主機の燃料消費量を検出する燃料消費量検出器を設置し、前記複数台の過給機を前記発電機に連結される第１グループと、前記発電機に連結されずタービン可変ノズルを備えた第２グループとに分け、
前記第１グループに属する１台または複数台の各過給機に対応して第１給気コントローラを設け、
前記第２グループに属する１台または複数台の各過給機に対応して第２給気コントローラを設け、
前記第１給気コントローラは、前記主機の回転速度信号および燃料消費量信号と、前記第１グループに属する各過給機からの回転速度信号とを取り込み、主機の回転速度信号および燃料消費量信号に基づいて第１グループに属する各過給機の給気圧力が主機に最適な給気圧力となるように、各過給機の目標回転数を演算する演算手段と、前記目標回転速度および第１グループに属する各過給機の実回転速度を比較する比較手段と、比較結果に基づいて実回転速度を目標回転速度に一致させるように、前記周波数変換装置に指令を出力して当該第１グループに属する過給機の回転速度を調整する手段とを備え、
前記第２給気コントローラは、前記主機の回転速度信号および燃料消費量信号と、前記第２グループに属する各過給機の実回転速度信号とを取り込み、主機の回転速度信号および燃料消費量信号に基づいて第２グループに属する各過給機の給気圧力が主機に最適な給気圧力となるように、各過給機の目標回転数を演算する演算手段と、前記目標回転速度および第２グループに属する各過給機の実回転速度を比較する比較手段と、比較結果に基づいて前記タービン可変ノズルに過給機の実回転速度が目標回転速度に一致するように指令を出力して当該第２グループに属する過給機の回転速度を調整する手段とを備えたことを特徴とする主機の余剰エネルギー回収システム。
【請求項２】
主機と、当該主機に設置され、主機の排気ガスで駆動されるタービンおよびこのタービンと同軸上の圧縮機で空気を圧縮して主機に給気する過給機と、当該過給機に連結される油圧ポンプと、前記主機のクランク軸に連結された可変容量型油圧ポンプと、前記油圧ポンプで発生した油圧により前記可変容量型油圧ポンプを介して主機に回転力を加勢するようにして主機排気ガスの余剰エネルギーを回収する主機の余剰エネルギー回収システムにおいて、
前記主機に前記過給機を複数台設置し、かつ、主機の回転速度を検出する主機回転速度検出器および主機の燃料消費量を検出する燃料消費量検出器を設置し、前記複数台の過給機を前記油圧ポンプに連結される第１グループと、前記油圧ポンプに連結されず前記タービン可変ノズルを備えた第２グループとに分け、
前記第１グループに属する１台または複数台の各過給機に対応して第１給気コントローラを設け、
前記第２グループに属する１台または複数台の各過給機に対応して第２給気コントローラを設け、
前記第１給気コントローラは、前記主機の回転速度信号および燃料消費量信号と、前記第１グループに属する各過給機からの回転速度信号とを取り込み、前記主機の回転速度信号および燃料消費量信号に基づいて第１グループに属する各過給機の給気圧力が主機に最適な給気圧力となるように、各過給機の目標回転数を演算する演算手段と、前記目標回転速度および第１グループに属する過給機の実回転速度を比較する比較手段と、比較結果に基づいて実回転速度を目標回転速度に一致させるように、前記可変容量型油圧ポンプに油圧回収量の増減信号を出力して当該第１グループに属する過給機の回転速度を調整する手段とを備え、
前記第２給気コントローラは、前記主機の回転速度信号および燃料消費量信号と、前記第２グループに属する各過給機からの回転速度信号とを取り込み、主機の回転速度信号および燃料消費量信号に基づいて第２グループに属する各過給機の給気圧力が主機に最適な給気圧力となるように、各過給機の目標回転数を演算する演算手段と、前記目標回転速度および第２グループに属する過給機の実回転速度を比較する比較手段と、比較結果に基づいて前記タービン可変ノズルに過給機の実回転速度が目標回転速度に一致するように指令を出力して当該第２グループに属する過給機の回転速度を調整する手段とを備えたことを特徴とする主機の余剰エネルギー回収システム。
【請求項３】
主機と、当該主機に設置され、主機の排気ガスで駆動されるタービンおよびこのタービンと同軸上の圧縮機で空気を圧縮して主機に給気する過給機と、当該過給機によって駆動される発電機と、当該発電機の発電電力を周波数変換して船内電源系統に供給する周波数変換装置とを備えて主機排気ガスの余剰エネルギーを回収する主機の余剰エネルギー回収システムにおいて、
前記主機に前記過給機を複数台設置し、かつ、主機の回転速度を検出する主機回転速度検出器および主機の燃料消費量を検出する燃料消費量検出器を設置し、前記複数台の過給機を前記発電機に連結される第１グループと、前記発電機に連結されずタービン可変ノズルを備えた第２グループとに分け、
前記各過給機に主機への給気圧力を検出する検出器を設け、
前記第１グループに属する１台または複数台の各過給機に対応して第１給気コントローラを設け、
前記第２グループに属する１台または複数台の各過給機に対応して第２給気コントローラを設け、
前記第１給気コントローラは、前記主機の回転速度信号および燃料消費量信号と、前記第１グループに属する各過給機からの給気圧力信号とを取り込み、主機の回転速度信号および燃料消費量信号に基づいて第１グループに属する各過給機の目標給気圧力が主機に最適な給気圧力となるように演算する演算手段と、前記目標給気圧力および第１グループに属する各過給機の実給気圧力を比較する比較手段と、比較結果に基づいて実給気圧力を目標給気圧力に一致させるように、前記周波数変換装置に指令を出力して当該第１グループに属する過給機の回転速度を調整する手段とを備え、
前記第２給気コントローラは、前記主機の回転速度信号および燃料消費量信号と、前記第２グループに属する各過給機の実給気圧力信号とを取り込み、主機の回転速度信号および燃料消費量信号に基づいて第２グループに属する各過給機の目標給気圧力が主機に最適な給気圧力となるように演算する演算手段と、前記目標給気圧力と第２グループに属する各過給機の実給気圧力とを比較する比較手段と、比較結果に基づいて前記タービン可変ノズルに過給機の実給気圧力が目標給気圧力に一致するように指令を出力して当該第２グループに属する過給機の回転速度を調整する手段とを備えたことを特徴とする主機の余剰エネルギー回収システム。
【請求項４】
主機と、当該主機に設置され、主機の排気ガスで駆動されるタービンおよびこのタービンと同軸上の圧縮機で空気を圧縮して主機に給気する過給機と、当該過給機に連結される油圧ポンプと、前記主機のクランク軸に連結された可変容量型油圧ポンプと、前記油圧ポンプで発生した油圧により前記可変容量型油圧ポンプを介して主機に回転力を加勢するようにして主機排気ガスの余剰エネルギーを回収する主機の余剰エネルギー回収システムにおいて、
前記主機に前記過給機を複数台設置し、かつ、主機の回転速度を検出する主機回転速度検出器および主機の燃料消費量を検出する燃料消費量検出器を設置し、前記複数台の過給機を前記油圧ポンプに連結される第１グループと、前記油圧ポンプに連結されず前記タービン可変ノズルを備えた第２グループとに分け、
前記各過給機に主機への給気圧力を検出する検出器を設け、
前記第１グループに属する１台または複数台の過給機に対応して第１給気コントローラを設け、
前記第２グループに属する１台または複数台の過給機に対応して第２給気コントローラを設け、
前記第１給気コントローラは、前記主機の回転速度信号および燃料消費量信号と、前記第１グループに属する各過給機からの給気圧力信号とを取り込み、主機の回転速度信号および燃料消費量信号に基づいて主機に最適な給気圧力となるように第１グループに属する各過給機の目標給気圧力を演算する演算手段と、前記目標給気圧力および第１グループに属する過給機の実給気圧力を比較する比較手段と、比較結果に基づいて過給機の実給気圧力が目標給気圧力に一致するように、前記可変容量型油圧ポンプに油圧回収量の増減信号を出力して当該第１グループに属する過給機の回転速度を調整する手段とを備え、
前記第２給気コントローラは、前記主機の回転速度信号および燃料消費量信号と、第２グループに属する各過給機からの給気圧力信号とを取り込み、主機の回転速度信号および燃料消費量信号に基づいて主機に最適な給気圧力となるように第２グループに属する各過給機の目標給気圧力を演算する演算手段と、前記目標給気圧力および第２グループに属する過給機の実回転速度を比較する比較手段と、比較結果に基づいて過給機の実給気圧力が目標給気圧力に一致するように、前記タービン可変ノズルにノズル開度指令を出力して当該第２グループに属する過給機の回転速度を調整する手段とを備えたことを特徴とする主機の余剰エネルギー回収システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１１−１３７４１０（Ｐ２０１１−１３７４１０Ａ）
【公開日】平成２３年７月１４日（２０１１．７．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２９７６３４（Ｐ２００９−２９７６３４）
【出願日】平成２１年１２月２８日（２００９．１２．２８）
【出願人】（０００１９５９５９）西芝電機株式会社 (172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月１４日（２０１１．７．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月２８日（２００９．１２．２８）
【出願人】（０００１９５９５９）西芝電機株式会社 (172)
【Ｆターム（参考）】
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