特許 7453405 ボイラおよびボイラを動作させる方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-03-11

(45)【発行日】2024-03-19

(54)【発明の名称】ボイラおよびボイラを動作させる方法

(51)【国際特許分類】

   F22B 1/18 20060101AFI20240312BHJP

   F23J 15/00 20060101ALI20240312BHJP

   F22B 9/00 20060101ALI20240312BHJP

【ＦＩ】

F22B1/18 P

F23J15/00 G

F22B1/18 B

F22B9/00

【請求項の数】 18

(21)【出願番号】P 2022554669

(86)(22)【出願日】2021-02-23

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-04-26

(86)【国際出願番号】 EP2021054378

(87)【国際公開番号】W WO2021180456

(87)【国際公開日】2021-09-16

【審査請求日】2022-09-09

(31)【優先権主張番号】20162024.2

(32)【優先日】2020-03-10

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(73)【特許権者】

【識別番号】509005513

【氏名又は名称】アルファ－ラヴァル・コーポレート・アーベー

(74)【代理人】

【識別番号】100108453

【弁理士】

【氏名又は名称】村山 靖彦

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(74)【代理人】

【識別番号】100133400

【弁理士】

【氏名又は名称】阿部 達彦

(72)【発明者】

【氏名】ボーディル・モセカール・ニールセン

(72)【発明者】

【氏名】ラース・スキュッテ・ヨルゲンセン

【審査官】河野 俊二

(56)【参考文献】

【文献】特表昭５９－５０１２２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５７－１４２４０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－０６５５２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１３／０１８０４７５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１４－０１６１３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－３２４１０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５８－０４９８０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１５２３６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－３４６３２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６０－０２３７０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－０５２７８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－１１２７４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－２３２２６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５５－１８０１４３（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２２Ｂ １／１８

Ｆ２３Ｊ １５／００

Ｆ２２Ｂ ９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

熱を排気ガス（ＥＧ１、ＥＧ２）から媒体へと伝達するためのボイラ（２、５６、５８、６２、７０、１１２）であって、前記ボイラ（２、５６、５８、６２、７０、１１２）は、第１の外部排気ガス供給源（４）からの排気ガス（ＥＧ１）を受け入れるための排気ガス入口（２６、９４、１３０）と、前記第１の外部排気ガス供給源（４）からの排気ガス（ＥＧ１）を排出するための第１の排気ガス出口（２８、９６、１３２）と、前記第１の外部排気ガス供給源（４）からの排気ガス（ＥＧ１）を前記排気ガス入口（２６、９４、１３０）から前記第１の排気ガス出口（２８、９６、１３２）へと搬送するための手段（１６、１８、７６、１１４）と、前記媒体を受け入れるための媒体入口（３８、９０、１２６）と、前記媒体を排出するための媒体出口（４０、９２、１２８）と、前記媒体を前記媒体入口（３８、９０、１２６）から前記媒体出口（４０、９２、１２８）へと搬送するための手段（１２、８２、１２２）とを備えるボイラにおいて、
前記第１の外部排気ガス供給源（４）からの排気ガス（ＥＧ１）を前記排気ガス入口（２６、９４、１３０）から前記第１の排気ガス出口（２８、９６、１３２）へと搬送するためのバイパス管（２０、８８、１２４）であって、前記ボイラ（２、５６、５８、６２、７０、１１２）の周囲壁（４２、９８、１１６）によって包囲されるバイパス管（２０、８８、１２４）と、前記バイパス管（２０、８８、１２４）を通る排気ガス流れを調節するために、前記バイパス管（２０、８８、１２４）を遮断または遮断解除するように構成されるバイパス調節器（４４、１００、１３４）と、前記バイパス管（２０、８８、１２４）の上流で第１の排気ガス圧力を測定するための第１の圧力センサ（５２、１０８、１４２）と、前記第１の圧力センサ（５２、１０８、１４２）および前記バイパス調節器（４４、１００、１３４）と通信しかつ前記第１の排気ガス圧力に応じて前記バイパス調節器（４４、１００、１３４）を制御するように構成される制御ユニット（５０、１０６、１４０）と、をさらに備えることを特徴とするボイラ（２、５６、５８、６２、７０、１１２）。

【請求項2】

排気ガス（ＥＧ１）を前記排気ガス入口（２６）から前記第１の排気ガス出口（２８）へと搬送するための前記手段（１８）は、管（１８）の第１の束（１６）を備え、前記媒体を前記媒体入口（３８）から前記媒体出口（４０）へと搬送するための前記手段（１２）は、管（１８）の前記第１の束（１６）を包囲する前記ボイラ（２、５６、５８、６２）の前記周囲壁（４２）を備える、請求項１に記載のボイラ（２、５６、５８、６２）。

【請求項3】

前記媒体を前記媒体入口（９０、１２６）から前記媒体出口（９２、１２８）へと搬送するための前記手段（８２、１２２）は、１つ以上の管（８２、１２２）を備え、排気ガス（ＥＧ１）を前記排気ガス入口（９４、１３０）から前記第１の排気ガス出口（９６、１３２）へと搬送するための前記手段（７６、１１４）は、１つ以上の前記管（８２、１２２）を包囲する前記ボイラ（７０、１１２）の前記周囲壁（９８、１１６）を備える、請求項１に記載のボイラ（７０、１１２）。

【請求項4】

前記バイパス管（２０、８８、１２４）の下流で第２の排気ガス圧力を測定するための第２の圧力センサ（５４、１１０、１４４）をさらに備え、前記制御ユニット（５０、１０６、１４０）は、前記第２の圧力センサ（５４、１１０、１４４）とさらに通信しかつ前記第２の排気ガス圧力にも応じて前記バイパス調節器（４４、１００、１３４）を制御するように構成される、請求項１から３のいずれか一項に記載のボイラ（２、５８、６２、７０、１１２）。

【請求項5】

前記第２の圧力センサ（５４、１１０、１４４）は、前記ボイラ（２、５８、６２、７０、１１２）の前記第１の排気ガス出口（２８、９６、１３２）の上流に配置される、請求項４に記載のボイラ（２、５８、６２、７０、１１２）。

【請求項6】

前記第１の圧力センサ（５２、１０８、１４２）は、前記ボイラ（２、５８、６２、７０、１１２）の前記排気ガス入口（２６、９４、１３０）の下流に配置される、請求項１から５のいずれか一項に記載のボイラ（２、５８、６２、７０、１１２）。

【請求項7】

前記第１の圧力センサ（５２）は、前記ボイラ（５６）の前に前記第１の排気ガス圧力を測定するために、前記ボイラ（５６）の前記排気ガス入口（２６）の上流に配置される、請求項１から５のいずれか一項に記載のボイラ（５６）。

【請求項8】

前記バイパス管（２０、８８、１２４）は、排気ガス（ＥＧ１）を受け入れるための排気ガス入口（４８、１０４、１３８）と、排気ガス（ＥＧ１）を排出するための排気ガス出口（４６、１０２、１３６）とを備え、前記バイパス調節器（４４、１００、１３４）は、前記バイパス管（２０、８８、１２４）を遮断するために、前記バイパス管（２０、８８、１２４）の前記排気ガス入口（４８、１０４、１３８）および前記排気ガス出口（４６、１０２、１３６）のうちの一方を覆うように構成される、請求項１から７のいずれか一項に記載のボイラ（２、５６、５８、６２、７０、１１２）。

【請求項9】

前記バイパス管（２０、８８、１２４）の前記排気ガス入口（４８、１０４、１３８）および前記排気ガス出口（４６、１０２、１３６）のうちの他方が、常に開いているように構成される、請求項８に記載のボイラ（２、５６、５８、６２、７０、１１２）。

【請求項10】

前記バイパス調節器（４４、１００、１３４）は、前記バイパス管（２０、８８、１２４）を遮断するために、前記バイパス管（２０、８８、１２４）の前記排気ガス出口（４６、１０２、１３６）を覆うように構成される、請求項８または９に記載のボイラ（２、５６、５８、６２、７０、１１２）。

【請求項11】

前記バイパス調節器（４４、１００、１３４）は、バタフライダンパ（４４、１００、１３４）を備える、請求項１から１０のいずれか一項に記載のボイラ（２、５６、５８、６２、７０、１１２）。

【請求項12】

前記媒体出口（４０）から排出される蒸気の蒸気圧力を測定するための第３の圧力センサ（６０）をさらに備え、前記制御ユニット（５０）は、前記第３の圧力センサ（６０）とさらに通信しかつ前記蒸気圧力にも応じて前記バイパス調節器（４４）を制御するように構成される、請求項１から１１のいずれか一項に記載のボイラ（５８）。

【請求項13】

前記媒体出口（４０）から排出される蒸気の廃棄のために、前記媒体出口（４０）と連通している連結部（６６）と、廃棄される蒸気の量を測定するように構成される蒸気流量計（６８）とをさらに備え、前記制御ユニット（５０）は、前記蒸気流量計（６８）とさらに通信し、前記蒸気の量にも応じて前記バイパス調節器（４４）を制御するように構成される、請求項１から１２のいずれか一項に記載のボイラ（６２）。

【請求項14】

第２の排気ガス供給源からの排気ガス（ＥＧ２）を排出するための第２の排気ガス出口（３６）と、前記第２の排気ガス供給源からの排気ガス（ＥＧ２）を前記第２の排気ガス出口（３６）へと搬送するための管（３４）の第２の束（３２）とをさらに備え、前記ボイラ（２、５６、５８、６２）の前記周囲壁（４２）は、管（３４）の前記第２の束（３２）を包囲する、請求項１から１３のいずれか一項に記載のボイラ（２、５６、５８、６２）。

【請求項15】

熱を排気ガス（ＥＧ１、ＥＧ２）から媒体へと伝達するためにボイラ（２、５６、５８、６２、７０、１１２）を動作させる方法であって、
第１の外部排気ガス供給源（４）からの排気ガス（ＥＧ１）を、前記ボイラ（２、５６、５８、６２、７０、１１２）の排気ガス入口（２６、９４、１３０）から第１の排気ガス出口（２８、９６、１３２）へと搬送するステップと、
前記媒体を、前記ボイラ（２、５６、５８、６２、７０、１１２）の媒体入口（３８、９０、１２６）から媒体出口（４０、９２、１２８）へと搬送するステップと
を含む、方法において、
前記ボイラ（２、５６、５８、６２、７０、１１２）のバイパス管（２０、８８、１２４）の上流で第１の排気ガス圧力を測定するステップであって、前記バイパス管（２０、８８、１２４）は、前記第１の外部排気ガス供給源（４）からの排気ガス（ＥＧ１）を前記排気ガス入口（２６、９４、１３０）から前記第１の排気ガス出口（２８、９６、１３２）へと搬送するように構成される、ステップと、
前記第１の排気ガス圧力に応じて、前記バイパス管（２０、８８、１２４）を通る排気ガス流れを調節するステップと
をさらに含むことを特徴とする方法。

【請求項16】

前記バイパス管（２０、８８、１２４）の下流で第２の排気ガス圧力を測定するステップと、
前記第２の排気ガス圧力にも応じて、前記バイパス管（２０、８８、１２４）を通る前記排気ガス流れを調節するステップと
をさらに含む、請求項１５に記載の方法。

【請求項17】

前記媒体出口（４０）から排出される蒸気の蒸気圧力を測定するステップと、
前記蒸気圧力にも応じて、前記バイパス管（２０）を通る前記排気ガス流れを調節するステップと
をさらに含む、請求項１５または１６に記載の方法。

【請求項18】

前記媒体出口（４０）から排出された、廃棄される蒸気の量を測定するステップと、
前記蒸気の量にも応じて、前記バイパス管（２０）を通る前記排気ガス流れを調節するステップと
をさらに含む、請求項１５から１７のいずれか一項に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、排気ガスから媒体へと熱を伝達するためのボイラと、その設計とに関する。本発明は、このようなボイラを動作させる方法にも関する。

【背景技術】

【0002】

ボイラはよく知られており、多くの様々な熱交換用途で使用されている。例えば、ボイラは、エンジンによって生成された排気ガスから熱を回収するために、エンジンの形態で排気ガス供給源の後に配置され得る。このようなボイラは、熱回収ボイラとしばしば称される。このようなボイラでは、ボイラを通じて搬送される典型的には水である媒体は、ボイラを通じて搬送されるエンジン排気ガスからの熱を用いて加熱される。エンジンは、典型的には異なる負荷において動作させることができ、ボイラは、最大限のエンジン負荷、つまり、１００％のエンジン負荷における動作を含め、あらゆるエンジン負荷での動作に対して通常は寸法決定されている。ボイラについての１つの寸法決定基準は、ボイラ排気ガス圧力降下である可能性があり、ボイラは、ボイラ排気ガス圧力降下が１５０ｍｍＷＣを超えないように寸法決定され得る。典型的には、エンジン負荷がより大きくなると、ボイラ排気ガス圧力降下はより大きくなる。したがって、ボイラ排気ガス圧力降下は、典型的には最大エンジン負荷において最も大きくなる。しかしながら実際には、エンジンは、典型的には最大負荷において運転されず、最大負荷の５５～８５％において運転され、これは結果的に、１５０ｍｍＷＣより相当に小さいボイラ排気ガス圧力降下をもたらす。その結果、ボイラはほとんどの場合において過大に寸法決定されことになり、これによってボイラを不必要に高価で嵩張らせている。さらに、多くの用途において、蒸気がボイラの動作の間に生成され、この蒸気は、必要とされる場合、様々な目的のために使用できる。しかしながら、典型的には最大エンジン負荷の間の場合であり得る、必要とされるよりも多くの蒸気が生成される場合に、蒸気は廃棄される必要がある。そのため、ボイラは、蒸気を廃棄するための機器に典型的には連結される。また、この機器は、あらゆるエンジン負荷における動作に対して通常は寸法決定され、そのため、ほとんどの場合において過大に寸法決定され、したがって不必要に高価で嵩張る。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

本発明の目的は、上記の問題を少なくとも部分的に解決するボイラと、ボイラを動作させる方法とを提供することである。本発明の基本的な概念は、最大の排気ガス供給源負荷に対してではなく、設計負荷として知られている典型的な排気ガス供給源負荷に対して、ボイラの媒体および排気ガスを搬送する手段を寸法決定することであり、また、典型的な排気ガス供給源負荷を上回る動作から生じる過剰な排気ガスに対処するための専用の手段をボイラに提供することである。上記の目的を達成するためのボイラおよび方法は、添付の特許請求の範囲において定められており、以下において検討されている。

【課題を解決するための手段】

【0004】

本発明によるボイラは、排気ガスまたは煙道ガスから媒体へと熱を伝達するために構成される。ボイラは、第１の外部排気ガス供給源からの排気ガスを受け入れるための排気ガス入口と、第１の外部排気ガス供給源からの排気ガスを排出するための第１の排気ガス出口と、第１の外部排気ガス供給源からの排気ガスを前記排気ガス入口から前記第１の排気ガス出口へと搬送するための手段とを備える。ボイラは、媒体を受け入れるための媒体入口と、媒体を排出するための媒体出口と、媒体を前記媒体入口から前記媒体出口へと搬送するための手段とをさらに備える。ボイラは、第１の外部排気ガス供給源からの排気ガスを前記排気ガス入口から前記第１の排気ガス出口へと搬送するためのバイパス管をさらに備えることを特徴とする。バイパス管はボイラの周囲壁によって包囲される。さらに、ボイラは、バイパス管を通る排気ガス流れを調節するために、バイパス管を遮断または遮断解除するように構成されるバイパス調節器と、バイパス管の上流で第１の排気ガス圧力を測定するための第１の圧力センサとを備える。また、ボイラは、第１の圧力センサおよびバイパス調節器と通信し、前記第１の圧力に応じてバイパス調節器を制御するように構成される制御ユニットを備える。

【0005】

ボイラは、地上での用途、または水上での用途のために構成され得る。ボイラは、船などの移動する船舶に搭載されて設置され得る。

【0006】

加熱される媒体は、例えば水といった任意の適切な媒体であり得る。媒体は、そのボイラを通る道筋において、部分的または完全に、液相から気相になるなど、相を変えてもよいし変えなくてもよい。例えば、媒体入口は、例えば水の形態でといった、少なくとも部分的に液相で媒体を受け入れるように構成でき、媒体出口は、例えば蒸気の形態でといった、少なくとも部分的に気相で媒体を排出するように構成できる。

【0007】

第１の外部排気ガス供給源は、ディーゼルエンジンまたはタービンなど、任意の適切な種類のものであり得る。

【0008】

本明細書において、「入口から出口への搬送」および同様の表現は、「入口から出口への方向における搬送」を意味し、必ずしも入口から出口まで完全に搬送することを意味しない。したがって、排気ガスを搬送するための前記手段、媒体を搬送するための前記手段、および前記バイパス管は、それぞれの入口と出口との間で完全に延びている必要はない。

【0009】

バイパス管は、ボイラの周囲壁によって包囲されるため、ボイラの内部に配置され得る。このような内部バイパス管は、ボイラのコンパクトでコスト効率の良い設計を可能にすると共に、ボイラの前記排気ガス入口から前記第１の排気ガス出口への間の比較的短い排気ガス経路を可能にすることができる。さらに、これは、ボイラを通じて流れる排気ガスに対して、比較的小さい圧力降下を可能にすることができる。さらに、このような内部バイパスは、以下においてさらに検討されているように、ボイラにおける比較的小さい熱応力と関連付けられ得る。さらに、このような内部バイパスは、機械的に単純でコンパクトで経済的なバイパス調節器の使用を可能にすることができる。

【0010】

周囲壁は、円形、楕円形、多角形、矩形などの断面を伴う管の形など、任意の適切な形を有し得る。周囲壁は、さらに、中実もしくは中空など、任意の適切な設計を有し得る、および／または、均一または不均一な厚さを有し得る。例として、周囲壁は、中実の壁部分を用いて連結されるいくつかの並列の管を備えるいわゆるパネル壁であってもよい。冷却媒体が、ボイラを通じて搬送される排気ガスを冷却するために、これらの管を通じて送り込まれ得る。

【0011】

ボイラの構成要素は、例えば炭素鋼、ステンレス鋼、またはアルミニウムといった任意の適切な材料から作られ得る。

【0012】

バイパス管は、真っ直ぐまたは曲がっている、および、円形、楕円形、または多角形の断面を有するなど、任意の適切な設計を有し得る。

【0013】

先に述べたように、バイパス調節器は、バイパス管を遮断または遮断解除するように構成される。本明細書において、「遮断」は「完全に閉じている」ことを意味し、「遮断解除」は「完全または部分的に開いている」ことを意味する。

【0014】

本明細書で使用されているように、「上流」は、排気ガス流れの方向に関して、「前」を意味し、「下流」は、排気ガス流れの方向に関して、「後」を意味する。したがって、第１の圧力センサは、第１の外部排気ガス供給源とボイラのバイパス管との間のどこかに配置される。

【0015】

本明細書において使用されているように、「通信」および同様の言葉は、「直接的または間接的な通信」を意味する。通信は有線または無線であり得る。

【0016】

先に述べたように、制御ユニットは、前記第１の圧力に応じてバイパス調節器を制御するように構成される。第１の圧力は、バイパス調節器を制御するように制御ユニットによって使用される唯一の変数であってもよいし、そうでなくてもよい。

【0017】

ボイラが寸法決定されるための第１の外部排気ガス供給源の典型的な負荷までの負荷において、第１の外部排気ガス供給源からの排気ガスは、排気ガスを搬送するための前記手段によって、ボイラを通じて送り込まれ得る。より大きな負荷において、第１の外部排気ガス供給源からの過剰な排気ガスは、バイパス管を介して、ボイラを通じて送り込まれ得る。第１の外部排気ガス供給源とボイラのバイパス管との間で測定される第１の排気ガス圧力は、第１の外部排気ガス供給源の負荷に応じている。前記第１の排気ガス圧力に応じてバイパス調節器を制御することで、バイパス管を通る排気ガス流れは最適化され得る。したがって、バイパス管の提供は、第１の外部排気ガス供給源の最大負荷の代わりに典型的な負荷に基づいて、ボイラの他の部分、およびそこに連結される任意の蒸気廃棄機器を寸法決定することを可能にし、これはコスト効率および空間効率が良い。

【0018】

ボイラは、排気ガスを前記排気ガス入口から前記第１の排気ガス出口へと搬送するための前記手段が管の第１の束を備えるように構築されてもよい。さらに、媒体を前記媒体入口から前記媒体出口へと搬送するための前記手段は、管の前記第１の束を包囲するボイラの前記周囲壁を備えてもよい。

【0019】

管、バイパス管、および周囲壁は、ボイラの動作の間に本質的に同じ温度となるように同じ材料から作られてもよく、これは、ボイラにおいて比較的小さい熱応力を可能にすることができる。

【0020】

管は、真っ直ぐであるか、曲がっているか、または、コイル状もしくは螺旋状に成形されるなど、任意の適切な設計を有することができ、円形、楕円形、または多角形の断面を有することができ、管は互いと同様であっても異なってもよい。管には、螺旋フィン、プレートフィン、または任意の適切な設計のフィンなど、表面を拡大する要素が設けられてもよい。

【0021】

管の数は、２以上であってもよく、それらは、互いおよび／またはバイパス管に沿って延び、可能性として、互いおよび／またはバイパス管と平行にも延び得る。

【0022】

管の各々は、バイパス管の内容積より小さい内容積を有し得る。

【0023】

この実施形態によれば、排気ガスは、ボイラの前記周囲壁によって包囲される加熱される媒体によって囲まれる管において、ボイラを通じて送り込まれ、排気ガスと媒体との間の熱交換が管の壁を通じて行われる。このようなボイラは煙管ボイラと称され得る。第１の外部排気ガス供給源の最大負荷の代わりに典型的な負荷に対してこのような煙管ボイラを寸法決定するとき、管の数を少なくさせることができ、これは、バイパス管が存在するとしても、ボイラをより安価とさせ、必要な空間をより小さくさせる。管の数が少なくなったことは、管を通る排気ガスの速度の増加を意味し、これはさらに、排気ガスと媒体との間での熱伝達の効率の増加をもたらし、壁の内側における管への堆積物の形成の低減ももたらす。さらに、このような煙管ボイラの管は、第１の外部排気ガス供給源が大きな負荷で運転させられているとき、バイパス調節器を用いてバイパス管を通る排気ガス流れを素早く停止し、バイパス管を通る排気ガス流れを再び許可する前に管を通る排気ガス速度を少しの間だけ増加させて「吹き飛ばす」ことで、効率的に洗浄されてもよい。これは、排気ガスの波動を管に作り出すために、一回または繰り返して行われ得る。

【0024】

煙管ボイラとして設計される代わりに、ボイラは、媒体を前記媒体入口から前記媒体出口へと搬送するための前記手段が１つ以上の管を備えるように構築されてもよい。さらに、排気ガスを前記排気ガス入口から前記第１の排気ガス出口へと搬送するための前記手段は、前記１つ以上の管を包囲するボイラの前記周囲壁を備えてもよい。

【0025】

また、これらの１つ以上の管は、真っ直ぐであるか、曲がっているか、または、コイル状もしくは螺旋状に成形されるなど、任意の適切な設計を有することができ、円形、楕円形、または多角形の断面を有することができ、互いと同様であっても異なってもよく、互いおよび／またはバイパス管に沿って延びてもよく、可能性として、同じく互いおよび／またはバイパス管と平行に延びてもよく、任意の適切な設計の表面を拡大する要素が設けられてもよい。

【0026】

この実施形態によれば、加熱される媒体は、第１の外部排気ガス供給源からの排気ガスによって囲まれる管において、ボイラを通じて送り込まれ、その排気ガスはボイラの前記周囲壁によって包囲され、排気ガスと媒体との間の熱交換が管の壁を通じて行われる。媒体が水である場合、このようなボイラは水管ボイラと称され得る。

【0027】

ボイラは、バイパス管の下流で第２の排気ガス圧力を測定するための第２の圧力センサをさらに備え得る。さらに、制御ユニットは、第２の圧力センサとさらに通信でき、前記第２の圧力にも応じてバイパス調節器を制御するように構成され得る。異なる外部因子が第１の圧力および第２の圧力に影響する可能性がある。第１の圧力と第２の圧力との両方に応じてバイパス調節器を制御することで、このような外部因子は「相殺」され、バイパス調節器は、ボイラにおける条件のみに応じて制御される。

【0028】

第１の圧力および第２の圧力は、バイパス調節器を制御するように制御ユニットによって使用される唯一の変数であってもよいし、そうでなくてもよい。例として、制御ユニットは、第１の圧力と第２の圧力との間の差に応じてバイパス調節器を制御するように構成され得る。

【0029】

第２の圧力センサは異なる位置にあってもよい。例えば、第２の圧力センサは、ボイラの第１の排気ガス出口の上流に、つまり、第１の排気ガス出口とバイパス管との間に、配置され得る。このような位置は、ボイラの一体化された構成要素としての第２の圧力センサの提供を容易にする。

【0030】

第１の圧力センサも異なる位置にあってもよい。例として、第１の圧力センサは、ボイラの排気ガス入口の下流に、つまり、排気ガス入口とバイパス管との間に、配置され得る。このような位置は、ボイラの一体化された構成要素としての第１の圧力センサの提供を容易にする。別の例として、第１の圧力センサは、ボイラの前に第１の排気ガス圧力を測定するためのボイラの排気ガス入口の上流に、つまり、第１の外部排気ガス供給源とボイラの排気ガス入口との間に、配置されてもよい。このような位置は、第１の排気ガス圧力のより正確な測定を可能にすることができ、エンジン背圧を直接的に測定することを可能にすることができる。

【0031】

バイパス管は、排気ガスを受け入れるための排気ガス入口と、排気ガスを排出するために排気ガス出口とを備え得る。さらに、バイパス調節器は、バイパス管を遮断するために、バイパス管の排気ガス入口および排気ガス出口のうちの一方を覆うように構成され得る。このようなバイパス調節器はバイパス管を外部から遮断することができ、これは、バイパス調節器の機械的に簡単で信頼できるアクセス可能な構造を可能にする。

【0032】

バイパス調節器は、バイパス管の排気ガス入口および排気ガス出口のうちの一方を覆うように構成され得るが、バイパス管の排気ガス入口および排気ガス出口のうちの他方は、常に開いているように構成され得る。これは、ボイラの比較的複雑でない設計と、バイパス管を通る排気ガス流れの依然として満足できる制御とを可能にすることができる。

【0033】

ある実施形態によれば、バイパス調節器は、バイパス管を遮断するために、バイパス管の排気ガス出口を覆うように構成される。この実施形態は、温度が典型的にはバイパス管の排気ガス入口ではなく排気ガス出口においてより低いため、バイパス調節器について比較的穏やかな環境を提供する。代替の実施形態では、バイパス調節器は代わりに、バイパス管を遮断するために、バイパス管の排気ガス入口を覆うように構成され得る。

【0034】

バイパス調節器は任意の適切な設計を有し得る。例として、バイパス調節器は、バイパス調節器の機械的に簡単で信頼できるアクセス可能な構造を可能にし得るバタフライダンパを備え得る。

【0035】

ボイラは、媒体出口から排出される蒸気の蒸気圧力を測定するための第３の圧力センサをさらに備えてもよい。さらに、制御ユニットは、第３の圧力センサとさらに通信でき、前記蒸気圧力にも応じてバイパス調節器を制御するように構成され得る。

【0036】

第１の圧力および蒸気圧力は、バイパス調節器を制御するように制御ユニットによって使用される唯一の変数であってもよいし、そうでなくてもよい。

【0037】

ボイラによって生成され、媒体出口から排出される蒸気は、必要とされる場合、異なる目的のために使用され得る。生成されるが必要とされない蒸気は、以下において過剰な蒸気と称される。生成される蒸気の量は、バイパス管を通る排気ガス流れを調節することで調節できる。より具体的には、バイパス管を通る排気ガス流れを増加させることで、蒸気の生成は低下させられ得、バイパス管を通る排気ガス流れを低下させることで、蒸気の生成は増加させられ得る。生成される過剰な蒸気がより多くなると、前記蒸気圧力はより高くなる。前記蒸気圧力に応じてバイパス調節器を制御することで、蒸気の生成は実際の要求に適合させることができる。結果として、過剰な蒸気の生成を制限することができ、これはさらに、蒸気廃棄機器など、過度の蒸気を取り扱うための機器の規模を小さくすることを可能にする。

【0038】

ある実施形態によれば、ボイラは、前記媒体出口から排出される蒸気の廃棄のために、前記媒体出口と連通している連結部と、廃棄される蒸気の量を測定するように構成される蒸気流量計とをさらに備える。さらに、制御ユニットは、蒸気流量計と通信し、前記蒸気の量にも応じてバイパス調節器を制御するように構成される。

【0039】

第１の圧力、および蒸気流量計によって測定される蒸気の量は、バイパス調節器を制御するように制御ユニットによって使用される唯一の変数であってもよいし、そうでなくてもよい。

【0040】

この実施形態によれば、上述したように蒸気圧力を測定すること、および、バイパス調節器を制御するためにそれを使用することの代わりに、またはこれらのことに加えて、廃棄される蒸気の量が測定され、バイパス調節器を制御するために使用される。

【0041】

ボイラは、第２の排気ガス供給源からの排気ガスを排出するための第２の排気ガス出口と、第２の排気ガス供給源からの排気ガスを前記第２の排気ガス出口へと搬送するための管の第２の束とをさらに備えてもよく、ボイラの前記周囲壁は管の前記第２の束を包囲する。このようなボイラはコンポジットボイラと称され得る。

【0042】

また、第２の束の管は、２以上であってもよく、互いおよび／またはバイパス管に沿って延びてもよく、可能性として、同じく互いおよび／またはバイパス管と平行に延びてもよく、任意の適切な材料から作ることができ、任意の適切な設計を有することができ、互いと同様であっても異なってもよく、バイパス管の内容積より小さい内容積をそれぞれ有し得る。

【0043】

このようなコンポジットボイラにおいて、第２の排気ガス供給源からの排気ガスは、媒体によって囲まれる管において、ボイラを通じて送り込まれ、媒体の加熱に寄与する。第２の排気ガス供給源は、油燃焼バーナおよび／またはガス燃焼バーナなど、任意の適切な種類のものであり得る。

【0044】

熱を排気ガスから媒体へと伝達するためにボイラを動作させる本発明の方法は、第１の外部排気ガス供給源からの排気ガスを、ボイラの排気ガス入口から第１の排気ガス出口へと搬送するステップと、媒体を、ボイラの媒体入口から媒体出口へと搬送するステップとを含む。方法は、ボイラのバイパス管の上流で第１の排気ガス圧力を測定するステップであって、バイパス管は、第１の外部排気ガス供給源からの排気ガスを前記排気ガス入口から前記第１の排気ガス出口へと搬送するように構成される、ステップと、前記第１の排気ガス圧力に応じて、バイパス管を通る排気ガス流れを調節するステップとをさらに含むことにおいて特徴付けられる。

【0045】

方法は、バイパス管の下流で第２の排気ガス圧力を測定するステップと、前記第２の圧力にも応じて、バイパス管を通る排気ガス流れを調節するステップとをさらに含み得る。

【0046】

方法は、媒体出口から排出される蒸気の蒸気圧力を測定するステップと、前記蒸気圧力にも応じて、バイパス管を通る排気ガス流れを調節するステップとをさらに含み得る。

【0047】

方法は、媒体出口から排出された、廃棄される蒸気の量を測定するステップと、前記蒸気の量にも応じて、バイパス管を通る排気ガス流れを調節するステップとをさらに含み得る。

【0048】

本発明によるボイラの様々な実施形態の上記の検討された利点は、本発明による方法の様々な実施形態にも当然ながら引き渡すことができる。

【0049】

本発明のさらに他の目的、特徴、態様、および利点は、以下の詳細な説明から、および図面から、明らかになるであろう。

【0050】

本発明は、添付の概略的な図面を参照して、より詳細に説明される。

【図面の簡単な説明】

【0051】

【図1a】エンジンと、第１の実施形態によるボイラの概略的な断面とを示す図である。

【図1b】第１の実施形態によるボイラの一部の概略的な上面図である。

【図2】エンジンと、第２の実施形態によるボイラの概略的な断面とを示す図である。

【図3】エンジンと、第３の実施形態によるボイラの概略的な断面とを示す図である。

【図4】エンジンと、第４の実施形態によるボイラの概略的な断面とを示す図である。

【図5】第５の実施形態によるボイラの概略的な断面図である。

【図6】第６の実施形態によるボイラの概略的な断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0052】

図１ａおよび図１ｂにおいて、ボイラ２が示されている。ボイラ２は、船（図示されていない）に搭載されて配置されており、ダクト６によって、船のディーゼルエンジン４の形態での第１の外部排気ガス供給源に連結されている。ディーゼルエンジン４によって生成された排気ガスＥＧ１は、排気ガスの熱回収のために、ダクト６を通じてボイラ２へと送り込まれる。ボイラ２は炭素鋼の容器８を備え、容器８はさらに、鉛直方向において連続して配置された下方室またはヘッダ１０と、筐体１２と、上方室またはヘッダ１４とを備える。下方室１０と筐体１２とは、両方とも円筒形の形態を有し、同様の断面を有すると共に同心で配置されるように一体に形成されている。上方室１４は、部分的に円筒形の形態を有し、下方室１０および筐体１２より小さい断面を有する。

【0053】

ボイラ２は、炭素鋼の管１８の第１の束１６と、炭素鋼の下方管板２２と上方管板２４との間において容器８の内部で延びる炭素鋼のバイパス管２０とをさらに備え、それら管板は、筐体１２を下方室１０および上方室１４から分離する筐体１２の下方壁および上方壁を形成する。バイパス管２０は管１８によって部分的に囲まれている。管１８およびバイパス管２０は、真っ直ぐであり、互いと、および、筐体１２の長手方向中心軸ｃと、平行に延びている。管１８およびバイパス管２０はすべて円の断面を有し、バイパス管２０の内容積は管１８の各々の内容積より相当に大きい。管１８およびバイパス管２０は、容器８を通じて排気ガスＥＧ１を搬送するように構成されており、排気ガスＥＧ１は、下方室１０へと延びる排気ガス入口２６を通じて、ボイラ２によって受け入れられ、上方室１４から外へと延びる第１の排気ガス出口２８を通じて、ボイラ２によって排出される。排気ガスＥＧ１は、排気ガス入口２６を通じて下方室１０へと送り込まれ、管１８を通り、可能性として、以下でさらに検討されているようにバイパス管２０も通り、上方室１４へと送り込まれ、第１の排気ガス出口２８を通る。

【0054】

さらに、ボイラ２は、容器８の内部に配置された炉３０と、炉３０とボイラの上方管板２４との間において筐体１２の内部で延びる炭素鋼の管３４の第２の束３２（図１ａのみに示されている）とを備える。管３４は、真っ直ぐであり、互いと、および、筐体１２の長手方向中心軸ｃと、平行に延びている。管３４はすべて円の断面を有し、バイパス管２０の内容積は管３４の各々の内容積より相当に大きい。管３４は、排気ガスＥＧ２を、炉３０の内部に配置された油燃焼バーナ（図示されていない）の形態での第２の排気ガス供給源から、排気ガスＥＧ２が上方管板２４に配置された第２の排気ガス出口３６を通じてボイラ２を出る前に筐体１２を通って搬送するように構成されている。

【0055】

エンジン４、ボイラ２、および、可能性として油燃焼バーナの動作の間、筐体１２は、媒体入口３８を通じて筐体１２へと送り込まれる、ここでは水である媒体で満たされる。さらに、排気ガスＥＧ１は、管１８と、可能性としてバイパス管２０とを通じて送り込まれ、排気ガスＥＧ２は、油燃焼バーナが運転している場合、管３４を通じて送り込まれる。水は、管１８、管３４、およびバイパス管２０を囲んでそれらの周りを流れ、水は排気ガスＥＧ１およびＥＧ２より低温であるため、熱は排気ガスから管および炉の壁を通じて水へと伝達され、その水は加熱され、水と蒸気との混合物の形態で、媒体出口４０を通じてボイラ２から出て行く。筐体８の周囲壁４２、管１８、バイパス管２０、および管３４は、同じ材料から作られ、共通の水の容積にすべて浸けられているため、それらの温度は比較的少ししか差異がなく、これはボイラに比較的限られた熱応力しかもたらさない。したがって、管１８の第１の束１６およびバイパス管２０は、排気ガスＥＧ１を排気ガス入口２６から第１の排気ガス出口２８へと搬送するための手段として作用するが、筐体８の周囲壁４２は、媒体を媒体入口３８から媒体出口４０へと搬送するための手段として作用する。

【0056】

ディーゼルエンジン４は、ボイラ排気ガス圧力降下が１５０ｍｍＷＣ以下であるときに最適に動作する。ボイラ２は、ボイラ排気ガス圧力降下の圧力が、最大ディーゼルエンジン負荷の５５～８５％であるディーゼルエンジン設計負荷において、おおよそ１５０ｍｍＷＣとなるように寸法決定されている。エンジンが設計負荷以下で動作させられるとき、排気ガスＥＧ１は、管１８を通じて、筐体１２を通って搬送されることになる。しかしながら、何らかの理由で、ディーゼルエンジンが設計負荷を上回る負荷で動作させられる場合、エンジン排気ガスＥＧ１は、エンジン背圧の増加を回避するために、筐体１２を通じて、さらにバイパス管２０も通じて、搬送されることになる。バイパス管２０を通じての排気ガス流れは、バタフライダンパ４４の形態でのバイパス調節器を用いて調節される。バタフライダンパ４４は、バイパス管２０の排気ガス出口４６に配置され、排気ガス出口４６を開けて排気ガスＥＧ１の通過を許容する、または、排気ガス出口４６を閉じて排気ガスＥＧ１の通過を防止する。図１ａおよび図１ｂでは、バタフライダンパ４４は閉じて示されている。バイパス管２０の排気ガス入口４８は常に開いている。

【0057】

ボイラ２は、バタフライダンパ４４の開閉を制御するために、バタフライダンパ４４に接続されている制御ユニット５０を備える。制御ユニット５０は、ボイラ２の下方室１０における第１の排気ガス圧力を測定するために下方室１０に配置されている第１の圧力センサ５２、および、ボイラ２の上方室１４における第２の排気ガス圧力を測定するために上方室１４に配置されている第２の圧力センサ５４と通信する。第２の排気ガス圧力と第１の排気ガス圧力との間の差は、エンジン背圧に直接的に関連付けられ、制御ユニット５０は、この圧力差に応じて、バタフライダンパ４４の開閉を制御するように構成されている。したがって、圧力差が所定の限度値を超える場合、バタフライダンパ４４は、圧力差に応じた度合いまで開かれることになる。しかしながら、圧力差が所定の限度値未満である場合、バタフライダンパ４４は閉じられる。

【0058】

前述されているように、ボイラ２は、媒体出口４０を通じて筐体１２を出て行く蒸気を生成する。この蒸気は、船における別の目的のために使用され得る。ディーゼルエンジン４からの排気ガスＥＧ１によって生成される蒸気が十分でない場合、炉３０における油燃焼バーナが、バーナからの排気ガスＥＧ２を用いた追加の蒸気の生成のために動作させられ得る。当然ながら、ボイラの代替の実施形態において、炉３０、管３４の第２の束３２、および第２の排気ガス出口３６は省略されてもよい。

【0059】

したがって、バイパス管２０、バタフライダンパ４４、および制御ユニット５０を用いることで、ボイラ排気ガス圧力降下は、エンジン負荷が設計負荷を超えるときであっても、１５０ｍｍＷＣ以下に維持させることができる。さらに、バイパス管２０、バタフライダンパ４４、および制御ユニット５０は、バタフライダンパ４４を用いてバイパス管２０を通る排気ガス流れを突然に停止して、管１６の内側から堆積物を「吹き飛ばす」前に、エンジン４を設計負荷を超えて動作させ、ボイラ２をバイパス管２０を通る排気ガス流れで動作させることで、ボイラ２を効果的に洗浄する能力を提供する。

【0060】

図２では、別のボイラ５６が示されている。ボイラ５６は、ボイラ２とかなり類似しており、以下においては、ボイラ５６の異なる特徴に焦点が当てられる。ボイラ５６は、第１の圧力センサ５２を備えるが、ボイラ２の第２の圧力センサ５４がない。ボイラ５６では、第１の圧力センサ５２は、ディーゼルエンジン４の直ぐ後に位置決めされており、ディーゼルエンジン４のエンジン背圧を測定するように構成されている。制御ユニット５０は、このエンジン背圧に応じてバタフライダンパ４４の開閉を制御するように構成されている。

【0061】

図３では、別のボイラ５８が示されている。ボイラ５８は、ボイラ２とかなり類似しており、以下においては、ボイラ５８の異なる特徴に焦点が当てられる。先の記載によれば、液体の水は、排気ガスＥＧ１と、可能性として排気ガスＥＧ２との熱交換を通じて、ボイラ５８の内部で蒸気へと転換される。この蒸気は、船における別の目的のために使用され得る。エンジン４によって生成される排気ガスＥＧ１がより多くなると、より多くの蒸気がボイラ５８によって生成され得る。さらに、生成された排気ガスＥＧ１の管１８を通過する分がより多くなると、より多くの蒸気が生成される。別の言い方をすれば、特定のエンジン負荷について、すべての排気ガスＥＧ１が管１８を通じて筐体１２を通過し、排気ガスＥＧ１がバイパス管２０を通過しない場合、排気ガス流れの速度、延いては熱伝達効率が、管１８ではなくバイパス管２０についてより低くなるため、最大の蒸気が生成される。必要とされるより多くの蒸気がボイラ５８によって生成される場合、過剰な蒸気は、ボイラ５８に連結された蒸気廃棄機器（図示されていない）を用いて廃棄される。バイパス管２０を用いると、過剰な蒸気の生成が制限でき、これは、蒸気廃棄機器の能力が低減できることを意味する。

【0062】

第１の圧力センサ５２および第２の圧力センサ５４の他に、ボイラ５８は、ボイラ５８の媒体出口４０から延びる連結部に配置された蒸気圧力センサ６０の形態で、第３の圧力センサを備える。制御ユニット５０は、蒸気圧力センサ６０と通信し、蒸気圧力センサ６０を用いて測定された蒸気圧力にも応じて、バタフライダンパ４４の開閉を制御するように構成されている。したがって、蒸気圧力が所定の限度値を超える場合、バタフライダンパ４４は、蒸気圧力の大きさに応じた度合いまで開かれることになる。蒸気圧力が所定の限度値未満であるが、第１の圧力センサ５２および第２の圧力センサ５４によって測定された第２の排気ガス圧力と第１の排気ガス圧力との間の差が所定の限度値を超える場合、バタフライダンパ４４は、圧力差の大きさに応じた度合いまで開かれることになる。蒸気圧力が所定の限度値未満であり、圧力差が所定の限度値未満である場合、バタフライダンパ４４は閉じられる。

【0063】

したがって、バイパス管２０、バタフライダンパ４４、および制御ユニット５０を用いることで、蒸気の生成は、廃棄される必要がある蒸気の量を低減させるためになど、蒸気についての実際の要求に適合させることができ、それによって、ボイラに連結される蒸気廃棄機器の規模縮小を可能にする。

【0064】

図４では、別のボイラ６２が示されている。ボイラ６２は、ボイラ５８とかなり類似しており、以下においては、ボイラ５８の異なる特徴に焦点が当てられる。ボイラ６２によって生成され、媒体出口４０から出される蒸気が、船における使用のための連結部６４を通じて送り込まれるか、または、廃棄されるために連結部６６を通じて送り込まれるかのいずれかとされる。ボイラ６２は、ボイラ５８の蒸気圧力センサ６０の代わりに蒸気流量計６８を備える。蒸気流量計６８は、廃棄される蒸気の流れを測定するために、連結部６６に配置されている。測定された蒸気圧力に応じてバタフライダンパ４４の開閉を制御する代わりに、ボイラ６２の制御ユニット５０は、連結部６６における上記の測定された流れに応じて、バタフライダンパ４４の開閉を制御するように構成されている。

【0065】

図５では、別のボイラ７０が示されている。ボイラ７０は、ボイラ２といくらか類似しており、以下においては、ボイラ７０の異なる特徴に焦点が当てられる。ボイラ７０は、船（図示されていない）に搭載されて配置されており、ディーゼルエンジン（図示されていない）の形態での第１の外部排気ガス供給源に連結されている。ディーゼルエンジンによって生成された排気ガスＥＧ１は、排気ガスの熱回収のために、ボイラ７０へと送り込まれる。ボイラ７０は容器７２を備え、容器７２はさらに、鉛直方向において連続して配置された下方室７４と、筐体７６と、上方室７８とを備える。下方室７４、上方室７８、および筐体７６は、すべて円筒形の形態を有し、同様の断面を有すると共に同心で配置されるように一体に形成されている。

【0066】

ボイラ７０は、筐体７６を下方室７４および上方室７８から分離する筐体７６の下方壁および上方壁を形成する下方管板８４と上方管板８６との間で延びる管８２の第３の束８０と、筐体７６の内部で延びる平行なバイパス管８８とをさらに備える。管８２は、筐体７６を通じて水および蒸気を搬送するように構成されており、水は、下方室７４へと延びる媒体入口９０を通じてボイラ７０によって受け入れられ、蒸気は、上方室７８から外へと延びる媒体出口９２を通じてボイラ７０から排出される。筐体７６およびバイパス管８８は、ボイラ７０を通じて排気ガスＥＧ１を搬送するように構成されており、排気ガスＥＧ１は、筐体７６の下方部分へと延びる排気ガス入口９４を通じて、ボイラ７０によって受け入れられ、筐体７６の上方部分から外へと延びる（第１の）排気ガス出口９６を通じて、ボイラ７０から排出される。

【0067】

エンジンおよびボイラ７０の動作の間、排気ガスＥＧ１が筐体７６を通じて送り込まれる。筐体７６の周囲壁９８は、排気ガスＥＧ１を排気ガス入口９４から（第１の）排気ガス出口９６へと搬送するための手段として作用する。また、排気ガスＥＧ１は、以下でさらに検討されているように、可能性としてバイパス管８８を通じて送り込まれる。筐体７６の内部では、排気ガスＥＧ１は、管８２およびバイパス管８８を囲み、それらの周りを流れる。さらに、水は、媒体入口９０から管８２へと送り込まれ、水は排気ガスＥＧ１より低温であるため、熱は排気ガスＥＧ１から管８２の壁を通じて、管８２における水へと伝達され、その水は加熱され、蒸気の形態または水と蒸気との混合物の形態で、媒体出口９２を通じてボイラ７０から出て行く。したがって、管８２の束８０は、水および蒸気を媒体入口９０から媒体出口９２へと搬送するための手段として作用する。

【0068】

エンジンが設計負荷以下で動作させられるとき、排気ガスＥＧ１は、筐体７６を通じてバイパス管８８の外部へと搬送されることになる。しかしながら、エンジンが設計負荷を上回る負荷で動作させられる場合、エンジン排気ガスＥＧ１は、１５０ｍｍＷＣを上回るボイラ排気ガス圧力を回避するために、筐体７６を通じて、さらにバイパス管８８も介して、搬送されることになる。バイパス管８８を通る排気ガス流れは、バイパス管８８の排気ガス出口１０２に配置されたバタフライダンパ１００を用いて調節される。バイパス管８８の排気ガス入口１０４は常に開いている。

【0069】

ボイラ７０は、第１の圧力センサ１０８を用いてバイパス管８８の上流で測定される第１の排気ガス圧力と、第２の圧力センサ１１０を用いてバイパス管８８の下流で測定される第２の排気ガス圧力との間の圧力差に基づいてバタフライダンパ１００の開閉を制御するために、バタフライダンパ１００に連結された制御ユニット１０６を備える。

【0070】

図６では、別のボイラ１１２が示されている。ボイラ１１２は、ボイラ７０と類似点を有し、以下においては、ボイラ１１２の異なる特徴に焦点が当てられる。ボイラ１１２は、円筒形の周囲壁１１６と、下方壁１１８と、上方壁１２０とによって定められる筐体１１４を備える。ボイラ１１２は、筐体１１４の内部においてバイパス管１２４の周りで延びるいくつかの螺旋状の管１２２（ここでは２つ）をさらに備える。管１２２は、筐体１１４を通じて水および蒸気を搬送するように構成されており、水は、筐体１１４の下方部分へと延びる媒体入口１２６を通じてボイラ１１２によって受け入れられ、蒸気、または蒸気と水との混合物は、筐体１１４の上方部分から外へと延びる媒体出口１２８を通じてボイラ１１２から排出される。筐体１１４およびバイパス管１２４は、ディーゼルエンジン（図示されていない）からの排気ガスＥＧ１を、ボイラ１１２を通じて搬送するように構成されており、排気ガスＥＧ１は、筐体１１４の下方壁１１８を通じて延びる排気ガス入口１３０と、筐体１１４の上方壁１２０を通じて延びる（第１の）排気ガス出口１３２とを通じて、ボイラ１１２によって受け入れられる。

【0071】

ボイラ１１２は、バイパス管１２４を通る排気ガス流れを調節するために、バイパス管１２４の排気ガス出口１３６に配置されたバタフライダンパ１３４を備える。バイパス管１２４の排気ガス入口１３８は常に開いている。さらに、ボイラ１１２は、第１の圧力センサ１４２を用いてバイパス管１２４の上流で測定される第１の排気ガス圧力と、第２の圧力センサ１４４を用いてバイパス管１２４の下流で測定される第２の排気ガス圧力との間の圧力差に基づいてバタフライダンパ１３４の開閉を制御するために、バタフライダンパ１３４に連結された制御ユニット１４０を備える。

【0072】

本発明の上記の実施形態は、例として理解されるだけであるべきである。当業者は、検討された実施形態が、本発明の概念から逸脱することなく、多くの方法で変形および組み合わせされ得ることを理解する。

【0073】

例として、第２の圧力センサは、図３～図６に示されたボイラで省略されてもよい。付加的に／代替的に、第１の圧力センサは、エンジン背圧を測定するために、ボイラの排気ガス入口の上流に配置されてもよい。

【0074】

別の例として、図２および図４～図６に示されたボイラは、媒体出口から排出される蒸気の蒸気圧力を測定するための第３の圧力センサを備えてもよい。同様に、図２、図３、および図５～図６に示されたボイラも、蒸気を廃棄するための連結部と、廃棄される蒸気の量を測定するための蒸気流量計とを備えてもよい。

【0075】

バイパス調節器は、バタフライダンパとして設計される必要はなく、例えば、ガスダンパ、単一もしくは複数の羽根のダンパ、ルーバダンパ、仕切形ダンパ、または吸込ベーンダンパといった、任意の適切な方法で設計できる。

【0076】

バイパス管の端を外部から遮断するように構成されることの代替として、バイパス調節器は、代わりに、バイパス管の内部に配置されてもよく、および／または、バイパス管の中間部分においてバイパス管を遮断するように構成されてもよい。

【0077】

本発明に関連しない詳細な記載が省略されていることと、図が概略に過ぎず、縮尺通りに描かれていないこととは、強調されるべきである。図のうちのいくつかが他の図より単純化されていることも言っておかなければならない。そのため、いくつかの構成要素は、ある図では示され得るが、別の図では除外されている可能性がある。最後に、本明細書で使用されているように、「第１」、「第２」、「上」、「下」、「上方」、「下方」、「水平」、「鉛直」などの接頭語は、異なる構成要素の間で区別を行うために使用されているだけであり、相対的な位置決めまたは配向に関して要件を課してはいない。

【符号の説明】

【0078】

２ ボイラ
４ ディーゼルエンジン、第１の外部排気ガス供給源
６ ダクト
８ 容器
１０ 下方室、ヘッダ
１２ 筐体
１４ 上方室、ヘッダ
１６ 第１の束
１８ 管
２０ バイパス管
２２ 下方管板
２４ 上方管板
２６ 排気ガス入口
２８ 第１の排気ガス出口
３０ 炉
３２ 第２の束
３４ 管
３６ 第２の排気ガス出口
３８ 媒体入口
４０ 媒体出口
４２ 周囲壁
４４ バタフライダンパ
４６ 排気ガス出口
４８ 排気ガス入口
５０ 制御ユニット
５２ 第１の圧力センサ
５４ 第２の圧力センサ
５６、５８ ボイラ
６０ 蒸気圧力センサ
６２ ボイラ
６４、６６ 連結部
６８ 蒸気流量計
７０ ボイラ
７２ 容器
７４ 下方室
７６ 筐体
７８ 上方室
８０ 第３の束
８２ 管
８４ 下方管板
８６ 上方管板
８８ バイパス管
９０ 媒体入口
９２ 媒体出口
９４ 排気ガス入口
９６ （第１の）排気ガス出口
９８ 周囲壁
１００ バタフライダンパ
１０２ 排気ガス出口
１０４ 排気ガス入口
１０６ 制御ユニット
１０８ 第１の圧力センサ
１１０ 第２の圧力センサ
１１２ ボイラ
１１４ 筐体
１１６ 周囲壁
１１８ 下方壁
１２０ 上方壁
１２２ 管
１２４ バイパス管
１２６ 媒体入口
１２８ 媒体出口
１３０ 排気ガス入口
１３２ （第１の）排気ガス出口
１３４ バタフライダンパ
１３６ 排気ガス出口
１３８ 排気ガス入口
１４０ 制御ユニット
１４２ 第１の圧力センサ
１４４ 第２の圧力センサ
ｃ 長手方向中心軸
ＥＧ１ 第１の外部排気ガス供給源からの排気ガス
ＥＧ２ 第２の排気ガス供給源からの排気ガス

【図1a】

【図1b】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】