JP4975171B2 - Fuel supply device - Google Patents

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Description

本発明は、ジメチルエーテルを燃料とする原動機の燃料供給装置に関するものである。   The present invention relates to a fuel supply device for a prime mover using dimethyl ether as a fuel.

ジメチルエーテル（以下、ＤＭＥとする）は、融点−１３８．５℃ 、沸点−２５．１℃（１気圧）で、軽油よりもセタン価が高く、燃焼しても煤が発生しないために、環境負荷の少ないクリーンエネルギーとして期待され、既設のＬＰＧインフラ及びディーゼルエンジン等への適用が進められている。このＤＭＥは常温常圧下では気体となる性質を有しているために、ＤＭＥを燃料として用いる場合はＤＭＥを加圧し、液体としてエンジンに供給する。これは、ＤＭＥの気化によりＤＭＥ中に気泡が混入し、エンジンの回転が不安定となり、配管やポンプ内でキャビテーションが発生することを防止するためである。一方、ＤＭＥに過度の高圧を加えるとＤＭＥは粘性が低いために、ＤＭＥの漏れが発生し、大掛かりな回収システムが必要となる。そこで、例えば、特許文献１に示すように、ＤＭＥを適度に加圧するとともに、冷却して液体の状態を保持させる方法が提案されている。   Dimethyl ether (hereinafter referred to as DME) has a melting point of 138.5 ° C. and a boiling point of −25.1 ° C. (1 atm), has a higher cetane number than light oil, and does not generate soot even when burned. It is expected to be a clean energy with a small amount of energy, and is being applied to existing LPG infrastructure and diesel engines. Since this DME has the property of becoming a gas at room temperature and normal pressure, when DME is used as a fuel, the DME is pressurized and supplied to the engine as a liquid. This is to prevent bubbles from being mixed into the DME due to vaporization of the DME, resulting in unstable rotation of the engine and cavitation in the piping and pump. On the other hand, when an excessively high pressure is applied to the DME, the DME has a low viscosity, so that the DME leaks and a large recovery system is required. Therefore, for example, as shown in Patent Document 1, there has been proposed a method in which DME is appropriately pressurized and cooled to maintain a liquid state.

特開２００３−１４８２８９号公報JP 2003-148289 A

ＤＭＥは、図７に示すように、温度が高くなるにともない比重が小さくなる性質を有し（例えば、０℃、２０℃、４０℃のときの比重はそれぞれ０．６９０、０．６６１、０．６２９）、軽油と比べると温度により比重が大きく変化するために、エンジンへ供給されるＤＭＥの温度が変化すると、ＤＭＥの単位体積当たりの発熱量が変化し、エンジンの出力値が変化する。ここで、特許文献１に記載されているＤＭＥの冷却技術では、単純にＤＭＥを冷却のみするものであり、加温はできなかったために、ＤＭＥの温度を一定に管理することができない。そのために、エンジンの出力値は供給されるＤＭＥの温度変化にともない変化するという問題点があった。例えば、こうした状況下のエンジンにより発電機を駆動するとしたならば、その発電出力が一定にならず変化するという問題も生じた。   As shown in FIG. 7, DME has a property that the specific gravity decreases as the temperature increases (for example, the specific gravity at 0 ° C., 20 ° C., and 40 ° C. is 0.690, 0.661, 0, respectively). .629), since the specific gravity greatly changes depending on the temperature as compared with light oil, when the temperature of the DME supplied to the engine changes, the amount of heat generated per unit volume of the DME changes, and the output value of the engine changes. Here, the DME cooling technique described in Patent Document 1 simply cools the DME and cannot heat the DME, so the temperature of the DME cannot be controlled at a constant level. For this reason, there has been a problem that the output value of the engine changes as the temperature of the supplied DME changes. For example, if the generator is driven by an engine under such circumstances, there also arises a problem that the power generation output does not become constant and changes.

したがって、冬場などの外気温の低いときであってもＤＭＥを加熱することができず、低温状態で単位体積当たりの発熱量が大きいＤＭＥによって、エンジンの出力が定格出力値を超えてしまうおそれもあった。一方で、夏場などの外気温度の高いときはエンジンに供給されるＤＭＥの温度も高いままとなるために、単位体積当たりの発熱量が小さくなり、エンジンの出力が定格出力値よりも小さくなるおそれもあった。つまり、季節によりエンジンの出力が変化するという問題点があった。   Therefore, even when the outside air temperature is low such as in winter, the DME cannot be heated, and the engine output may exceed the rated output value due to the DME having a large calorific value per unit volume in a low temperature state. there were. On the other hand, since the temperature of DME supplied to the engine remains high when the outside air temperature is high, such as in summer, the amount of heat generated per unit volume is small, and the engine output may be smaller than the rated output value. There was also. In other words, there is a problem that the output of the engine changes depending on the season.

他方で、エンジンに供給されるＤＭＥの温度が高く、単位体積当たりの発熱量が低下した場合に、ＤＭＥの供給量を増加させて発熱量の低下を補うという方法を用いると、エンジン内の空燃比や燃焼過程が適正でなくなるために、燃焼不良となり、エンジンの性能を発揮できなくなるという問題点もあった。   On the other hand, when the temperature of the DME supplied to the engine is high and the calorific value per unit volume is reduced, the method of increasing the DME supply amount to compensate for the decrease in the calorific value is used. Since the fuel ratio and the combustion process are not appropriate, there is a problem that the combustion becomes poor and the engine performance cannot be exhibited.

そこで、本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、所定温度範囲のＤＭＥをエンジン等の原動機に供給することにより、原動機の出力値をほぼ一定にすることが可能な燃料供給装置を提供することを目的としている。   Accordingly, the present invention has been made in view of the above-described problems. By supplying DME in a predetermined temperature range to a prime mover such as an engine, a fuel supply capable of making the output value of the prime mover substantially constant. The object is to provide a device.

上記問題を解決する本発明の燃料供給装置は、ジメチルエーテルを貯蔵する貯蔵タンクと、前記ジメチルエーテルを原動機に送給するポンプと、一端は前記ポンプに、他端は前記原動機に接続され、前記ポンプから吐出される前記ジメチルエーテルを前記原動機に供給する配管等の供給手段と、前記供給手段のいずれかの箇所に設けられ、前記ジメチルエーテルを加熱する加熱用熱交換器と、前記ジメチルエーテルを冷却する冷却用熱交換器とを有し、前記ジメチルエーテルを所定温度に制御する調温手段とを備え、前記冷却用熱交換器に用いられる冷却用媒体は、前記原動機の前記排熱を利用して駆動される冷却装置にて冷却されることを特徴とする。   The fuel supply apparatus of the present invention that solves the above problems includes a storage tank that stores dimethyl ether, a pump that supplies the dimethyl ether to a prime mover, one end connected to the pump, and the other end connected to the prime mover. Supply means such as piping for supplying the discharged dimethyl ether to the prime mover, a heat exchanger for heating the dimethyl ether provided in any part of the supply means, and heat for cooling for cooling the dimethyl ether A cooling medium used for the cooling heat exchanger is driven by using the exhaust heat of the prime mover, and includes a temperature control means for controlling the dimethyl ether to a predetermined temperature. It is cooled by an apparatus.

本発明による燃料供給装置は、調温手段にてＤＭＥを所定温度にすることが可能であるために、季節に関わらず一定温度のＤＭＥを原動機に供給することが可能となる。したがって、ＤＭＥの単位体積当たりの発熱量が一定となるために、原動機の出力値を一定にすることが可能となる。そして、出力値を一定にすることが可能な原動機に発電機を接続することにより、安定した発電出力を得ることも可能となる。   Since the fuel supply device according to the present invention can set the DME to a predetermined temperature by the temperature control means, it is possible to supply a constant temperature DME to the prime mover regardless of the season. Accordingly, since the amount of heat generated per unit volume of DME is constant, the output value of the prime mover can be made constant. Further, it is possible to obtain a stable power generation output by connecting the generator to a prime mover capable of making the output value constant.

また、この燃料供給装置は、加熱専用の加熱用熱交換器と、冷却専用の冷却用熱交換器とをそれぞれ備えているため、短時間でかつ効率的にジメチルエーテルを加熱又は冷却することが可能となる。また、加熱用熱交換器又は冷却用熱交換器の少なくともいずれかは、原動機にて生じた排熱を利用して熱交換を行うため、別系統の装置を新設することなく、低コストで効率的な調温が可能となる。さらに、冷却用熱交換器の冷却用媒体は、原動機の排熱を利用して駆動される冷却装置にて冷却されるために、低コストで効率的に冷却することが可能である。   In addition, since this fuel supply device has a heating heat exchanger dedicated to heating and a cooling heat exchanger dedicated to cooling, it is possible to heat or cool dimethyl ether in a short time and efficiently. It becomes. In addition, at least one of the heat exchanger for heating and the heat exchanger for cooling uses the waste heat generated in the prime mover to perform heat exchange, so it is efficient and low-cost without installing a separate system. Temperature control is possible. Furthermore, since the cooling medium of the cooling heat exchanger is cooled by a cooling device that is driven using the exhaust heat of the prime mover, it can be efficiently cooled at a low cost.

前述の燃料供給装置において、前記冷却装置は、前記原動機の排気にて回転されるタービンと、該タービンが回転することにより駆動軸が駆動されるスターリングエンジンとから構成されることが好ましい。   In the fuel supply device described above, it is preferable that the cooling device includes a turbine rotated by exhaust of the prime mover and a Stirling engine in which a drive shaft is driven by the rotation of the turbine.

前述の燃料供給装置において、前記冷却装置は、前記原動機にて生じた熱にて蒸気を発生させる蒸気発生装置と、前記蒸気にて回転されるタービンと、該タービンが回転することにより駆動軸が駆動されるスターリングエンジンとから構成されることが好ましい。   In the fuel supply device described above, the cooling device includes a steam generator that generates steam by the heat generated by the prime mover, a turbine that is rotated by the steam, and a drive shaft that is driven by the rotation of the turbine. It is preferably composed of a driven Stirling engine.

前述の燃料供給装置において、前記スターリングエンジンの高温空間は、前記原動機から排出される熱を利用して加熱されることが好ましい。   In the fuel supply device described above, it is preferable that the high temperature space of the Stirling engine is heated using heat discharged from the prime mover.

本発明による燃料供給装置によれば、所定温度範囲のＤＭＥをエンジン等の原動機に供給することにより、原動機の出力値をほぼ一定にすることが可能となる。   According to the fuel supply device of the present invention, it is possible to make the output value of the prime mover substantially constant by supplying DME in a predetermined temperature range to the prime mover such as an engine.

第一実施形態に係る燃料供給装置の構成図である。It is a block diagram of the fuel supply apparatus which concerns on 1st embodiment. 第二実施形態に係る燃料供給装置の構成図である。It is a block diagram of the fuel supply apparatus which concerns on 2nd embodiment. 第三実施形態に係る燃料供給装置の構成図である。It is a block diagram of the fuel supply apparatus which concerns on 3rd embodiment. 第四実施形態に係る燃料供給装置の構成図である。It is a block diagram of the fuel supply apparatus which concerns on 4th embodiment. 第五実施形態に係る燃料供給装置の構成図である。It is a block diagram of the fuel supply apparatus which concerns on 5th embodiment. 第六実施形態に係る燃料供給装置の構成図である。It is a block diagram of the fuel supply apparatus which concerns on 6th embodiment. ジメチルエーテル及び軽油の温度と比重の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the temperature of dimethyl ether and light oil, and specific gravity.

本発明の燃料供給装置及びこの燃料供給装置を備えた原動機の運転方法は、季節に関わらず一定温度のＤＭＥを原動機に供給し、原動機の出力を一定にするものであり、以下、好ましい実施形態について図面を用いて詳細に説明する。   The fuel supply device of the present invention and the operation method of the prime mover equipped with this fuel supply device are to supply DME at a constant temperature to the prime mover regardless of the season, and to make the output of the prime mover constant. Will be described in detail with reference to the drawings.

図１は、第一実施形態に係る燃料供給装置の構成図である。図１に示すように、燃料供給装置１は、ＤＭＥを貯蔵する貯蔵タンク３と、ＤＭＥを原動機であるエンジン５に送給するポンプ７と、このポンプ７から吐出されるＤＭＥをエンジン５に供給する配管等の供給手段９と、供給手段９の途中に設けられ、ＤＭＥを所定温度に調整する調温手段１１と、エンジン５に供給されるＤＭＥの供給前温度を測定する温度測定手段１３と、この温度測定手段１３により測定された供給前温度に基づいて、ＤＭＥを加熱するか冷却するかの判定を行う温度管理手段１９とを備える。   FIG. 1 is a configuration diagram of a fuel supply apparatus according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the fuel supply device 1 supplies a storage tank 3 for storing DME, a pump 7 for supplying DME to an engine 5 as a prime mover, and DME discharged from the pump 7 to the engine 5. Supply means 9 such as piping, a temperature adjusting means 11 provided in the middle of the supply means 9 for adjusting the DME to a predetermined temperature, and a temperature measuring means 13 for measuring the temperature before supply of DME supplied to the engine 5 And a temperature management means 19 for determining whether to heat or cool the DME based on the pre-supply temperature measured by the temperature measurement means 13.

供給手段９は、一端が流量調整弁２１を介してポンプ７に、他端がエンジン５に接続されており、流量調整弁２１の下流側は２系統９ａ、９ｂに分岐され、分岐された一方９ａは加熱用熱交換器１５に、他方９ｂは冷却用熱交換器１７に接続される。そして、加熱用熱交換器１５及び冷却用熱交換器１７の下流側にて再び合流して１系統となり、エンジン５に接続される。   One end of the supply means 9 is connected to the pump 7 via the flow rate adjusting valve 21 and the other end is connected to the engine 5. The downstream side of the flow rate adjusting valve 21 is branched into two systems 9 a and 9 b. 9a is connected to the heat exchanger 15 for heating, and the other 9b is connected to the heat exchanger 17 for cooling. Then, they merge again on the downstream side of the heating heat exchanger 15 and the cooling heat exchanger 17 to form one system and are connected to the engine 5.

調温手段１１は、ＤＭＥを加熱する加熱用熱交換器１５とＤＭＥを冷却する冷却用熱交換器１７とから構成される。加熱用熱交換器１５は、エンジン５を経て昇温されたラジエータ液から熱を回収してＤＭＥを加熱する。この加熱用熱交換器１５を通過したラジエータ液は空冷のラジエータ２３にて冷却され、再びエンジン５に送給される。冷却用熱交換器１７は、空冷のラジエータ２５にて冷却された水等の冷媒にてＤＭＥを冷却する。この冷却用熱交換器１７を通過して温められた冷媒は再びラジエータ２５にて冷却され、冷却用熱交換器１７に送給される。   The temperature control means 11 includes a heating heat exchanger 15 for heating DME and a cooling heat exchanger 17 for cooling DME. The heating heat exchanger 15 recovers heat from the radiator liquid heated through the engine 5 to heat the DME. The radiator liquid that has passed through the heat exchanger 15 for heating is cooled by an air-cooled radiator 23 and fed to the engine 5 again. The cooling heat exchanger 17 cools the DME with a refrigerant such as water cooled by the air-cooled radiator 25. The refrigerant warmed through the cooling heat exchanger 17 is cooled again by the radiator 25 and supplied to the cooling heat exchanger 17.

温度管理手段１９は流量調整弁２１とＰＣ等の調節計２７とから構成され、調節計２７は、温度測定手段１３である温度計により測定されたＤＭＥの供給前温度と予め設計時に設定する所定温度とを比較し、供給前温度が所定温度より所定値以上低い場合は、ＤＭＥが加熱用熱交換器１５へ送給されるように流量調整弁２１を切り替える、一方、供給前温度が所定温度より所定値以上高い場合は、ＤＭＥが冷却用熱交換器１７へ送給されるように流量調整弁２１を切り替える機能を有する。また、調節計２７は、ＤＭＥの供給前温度が所定温度の所定値内の温度範囲になっている場合は、ＤＭＥが冷却用熱交換器１７へ送給されるように流量調整弁２１を切り替えると同時に冷却用熱交換器１７の冷却機能を停止させ、ＤＭＥの温度が変化することを防止する機能も有する。本実施形態においては、所定温度、所定値は、例えば、それぞれ２０℃、５℃とする。なお、本実施形態において、所定温度を２０℃、所定値を５℃としたが、これに限定されるものではなく、現場条件に応じて適宜最適な所定温度及び所定値を設定することが可能である。   The temperature management means 19 is composed of a flow rate adjusting valve 21 and a controller 27 such as a PC. The controller 27 is a pre-supply temperature of DME measured by a thermometer as the temperature measuring means 13 and a predetermined value set in advance at the time of design. When the pre-supply temperature is lower than the predetermined temperature by a predetermined value or more, the flow rate adjusting valve 21 is switched so that DME is supplied to the heating heat exchanger 15, while the pre-supply temperature is the predetermined temperature. If it is higher than a predetermined value, the flow rate adjusting valve 21 is switched so that DME is supplied to the cooling heat exchanger 17. Further, the controller 27 switches the flow rate adjustment valve 21 so that the DME is supplied to the cooling heat exchanger 17 when the temperature before the DME supply is in a temperature range within a predetermined value of the predetermined temperature. At the same time, the cooling function of the cooling heat exchanger 17 is stopped to prevent the DME temperature from changing. In the present embodiment, the predetermined temperature and the predetermined value are, for example, 20 ° C. and 5 ° C., respectively. In the present embodiment, the predetermined temperature is set to 20 ° C. and the predetermined value is set to 5 ° C. However, the present invention is not limited to this, and an optimal predetermined temperature and predetermined value can be appropriately set according to the field conditions. It is.

上記のように構成された燃料供給装置１は、温度計１３にてエンジン５に供給されるＤＭＥの供給前温度を測定し、調節計２７が供給前温度と所定温度の２０℃とを比較し、この供給前温度が２０℃より５℃以上低い場合は、ＤＭＥが加熱用熱交換器１５へ送給されるように流量調整弁２１を切り替える。そして、加熱用熱交換器１５へ送給されたＤＭＥは、加熱されて１５℃から２５℃までの範囲内の温度となり、エンジン５へ供給される。   The fuel supply device 1 configured as described above measures the temperature before supply of DME supplied to the engine 5 by the thermometer 13, and the controller 27 compares the temperature before supply with a predetermined temperature of 20 ° C. When the pre-supply temperature is 5 ° C. or more lower than 20 ° C., the flow rate adjustment valve 21 is switched so that DME is fed to the heat exchanger 15 for heating. Then, the DME fed to the heating heat exchanger 15 is heated to a temperature within a range from 15 ° C. to 25 ° C., and is supplied to the engine 5.

一方、温度計１３にて測定された供給前温度が２０℃より５℃以上高い場合は、ＤＭＥが冷却用熱交換器１７へ送給されるように流量調整弁２１を切り替える。そして、冷却用熱交換器１７へ供給されたＤＭＥは、冷却されて１５℃から２５℃までの範囲内の温度となり、エンジン５へ供給される。   On the other hand, when the pre-supply temperature measured by the thermometer 13 is higher by 5 ° C. than 20 ° C., the flow rate adjustment valve 21 is switched so that DME is supplied to the cooling heat exchanger 17. The DME supplied to the cooling heat exchanger 17 is cooled to a temperature in the range of 15 ° C. to 25 ° C. and supplied to the engine 5.

そして、温度計１３にて測定された供給前温度が１５℃から２５℃までの範囲内の温度である場合は、ＤＭＥが冷却用熱交換器１７へ送給されるように流量調整弁２１を切り替えると同時に冷却用熱交換器１７の冷却機能を停止する。そして、冷却用熱交換器１７へ供給されたＤＭＥは冷却されることなく１５℃から２５℃までの範囲内の温度のまま、エンジン５へ供給される。   When the pre-supply temperature measured by the thermometer 13 is in the range of 15 ° C. to 25 ° C., the flow rate adjustment valve 21 is set so that DME is fed to the cooling heat exchanger 17. Simultaneously with the switching, the cooling function of the cooling heat exchanger 17 is stopped. The DME supplied to the cooling heat exchanger 17 is supplied to the engine 5 without being cooled and at a temperature in the range of 15 ° C. to 25 ° C.

上述した方法にてエンジン５へ供給されるＤＭＥは１５℃から２５℃までの範囲内の温度であるために、エンジン５の出力値もほぼ一定となり、安定した出力が得られる。   Since DME supplied to the engine 5 by the above-described method has a temperature within a range from 15 ° C. to 25 ° C., the output value of the engine 5 becomes substantially constant and a stable output can be obtained.

以上のように、本実施形態による燃料供給装置１は、調温手段１１にてＤＭＥを所定温度にすることが可能であるために、季節に関わらず一定温度のＤＭＥをエンジン５に供給することが可能となる。したがって、ＤＭＥの単位体積当たりの発熱量が一定となるために、エンジン５の出力値を一定にすることが可能となる。そして、このエンジン５に発電機を接続することにより、安定した発電出力を得ることも可能となる。   As described above, the fuel supply apparatus 1 according to the present embodiment can supply the DME at a constant temperature to the engine 5 regardless of the season because the temperature adjusting means 11 can set the DME to a predetermined temperature. Is possible. Therefore, since the amount of heat generated per unit volume of DME becomes constant, the output value of the engine 5 can be made constant. A stable power output can be obtained by connecting a generator to the engine 5.

また、加熱用熱交換器１５は、エンジン５を経て昇温された原動機冷却用流体からＤＭＥに熱を移送して、ＤＭＥを加熱するために、低コストで効率的に加熱することが可能である。   In addition, the heat exchanger 15 for heating can efficiently heat at low cost in order to transfer heat from the prime mover cooling fluid heated through the engine 5 to the DME to heat the DME. is there.

次に、前述の第一実施形態と異なる実施形態を示す。下記に示す説明において、第一実施形態と同様の技術を用いたものと対応する部分には同一の符号を付して、説明を省略し、主に相違点について説明する。   Next, an embodiment different from the first embodiment will be described. In the following description, parts corresponding to those using the same technique as in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, description thereof is omitted, and differences are mainly described.

図２は、第二実施形態に係る燃料供給装置の構成図である。図２に示すように、燃料供給装置３１は、第一実施形態にて説明した冷却用熱交換器１７の冷媒を冷却するラジエータ２５と異なる冷却機構を備えたものである。   FIG. 2 is a configuration diagram of the fuel supply device according to the second embodiment. As shown in FIG. 2, the fuel supply device 31 includes a cooling mechanism different from the radiator 25 that cools the refrigerant of the cooling heat exchanger 17 described in the first embodiment.

燃料供給装置３１の冷却用熱交換器３７は冷媒を冷却するための水槽３３を備え、冷媒は水槽３３内に貯留された水にて冷却され、冷却用熱交換器３７に送給される。そして、冷却用熱交換器３７を通過して温められた冷媒は、水槽３３内を通過することにより再び、冷却される。また、水槽３３内の水は、空冷のラジエータ３５にて冷却されて再び水槽３３内に送給される。   The cooling heat exchanger 37 of the fuel supply device 31 includes a water tank 33 for cooling the refrigerant. The refrigerant is cooled by water stored in the water tank 33 and is supplied to the cooling heat exchanger 37. Then, the refrigerant heated through the cooling heat exchanger 37 is cooled again by passing through the water tank 33. Further, the water in the water tank 33 is cooled by the air-cooled radiator 35 and fed again into the water tank 33.

以上のように、本実施形態による冷却用熱交換器３７の水槽３３内の水は空冷のラジエータ３５にて冷却されるために、水槽３３内の水を常に低温に保つことが可能となる。したがって、冷却用熱交換器３７の冷却性能が高くなり、ＧＭＥを効率良く冷却することが可能となる。   As described above, since the water in the water tank 33 of the cooling heat exchanger 37 according to the present embodiment is cooled by the air-cooled radiator 35, the water in the water tank 33 can always be kept at a low temperature. Therefore, the cooling performance of the cooling heat exchanger 37 is improved, and the GME can be efficiently cooled.

図３は、第三実施形態に係る燃料供給装置の構成図である。図３に示すように、燃料供給装置４１は、第一及び第二実施形態にて説明した冷却用熱交換器１７、３７の冷媒の冷却機構と異なる冷却機構を備えたものである。   FIG. 3 is a configuration diagram of the fuel supply apparatus according to the third embodiment. As shown in FIG. 3, the fuel supply device 41 includes a cooling mechanism different from the refrigerant cooling mechanism of the cooling heat exchangers 17 and 37 described in the first and second embodiments.

燃料供給装置４１の冷却用熱交換器４７は冷媒を冷却するための冷却装置４３を備える。冷却装置４３は、エンジン５の排気にて回転されるタービン４５と、このタービン４５の回転にて駆動軸が駆動されるスターリングエンジン４９とから構成される。   The cooling heat exchanger 47 of the fuel supply device 41 includes a cooling device 43 for cooling the refrigerant. The cooling device 43 includes a turbine 45 that is rotated by the exhaust of the engine 5 and a Stirling engine 49 that is driven by the rotation of the turbine 45.

スターリングエンジン４９は、エンジン５を経て昇温されたラジエータ液の熱にて高温空間が加熱されるとともに、タービン４５の回転にて駆動軸が駆動されることにより、スターリングエンジン４９内に低温空間が生じる。冷媒はこの低温空間にて冷却され、冷却用熱交換器４７に送給される。そして、冷却用熱交換器４７を通過して温められた冷媒は、スターリングエンジン４９を通過することにより再び、冷却される。   In the Stirling engine 49, the high-temperature space is heated by the heat of the radiator liquid heated through the engine 5, and the drive shaft is driven by the rotation of the turbine 45. Arise. The refrigerant is cooled in this low-temperature space and fed to the cooling heat exchanger 47. Then, the refrigerant heated through the cooling heat exchanger 47 is cooled again by passing through the Stirling engine 49.

以上のように、本実施形態による冷却用熱交換器４７の冷却装置４３は、エンジン５の排熱を利用して駆動するために、低コストで効率的に冷媒を冷却することが可能である。   As described above, since the cooling device 43 of the cooling heat exchanger 47 according to the present embodiment is driven using the exhaust heat of the engine 5, it is possible to efficiently cool the refrigerant at a low cost. .

なお、本実施形態において、エンジン５の排気を利用してタービン４５を回転させる方法について説明したが、これに限定されるものではなく、エンジン５の熱を利用して蒸気発生装置にて蒸気を発生させ、この蒸気にてタービン４５を回転させる方法を用いてもよい。
図４は、第四実施形態に係る燃料供給装置の構成図である。図４に示すように、燃料供給装置５１は、第一〜三実施形態にて説明したエンジン５に新たな冷却装置を備えるとともに、供給手段９と異なる供給機構を備えたものである。 In the present embodiment, the method of rotating the turbine 45 using the exhaust of the engine 5 has been described. However, the present invention is not limited to this, and steam is generated by the steam generator using the heat of the engine 5. A method of generating and rotating the turbine 45 with the steam may be used.
FIG. 4 is a configuration diagram of a fuel supply device according to the fourth embodiment. As shown in FIG. 4, the fuel supply device 51 includes a new cooling device for the engine 5 described in the first to third embodiments and a supply mechanism different from the supply means 9.

ＤＭＥをエンジン５５に供給する配管等の供給手段５９は、一端が流量調整弁２１を介してポンプ７に、他端がエンジン５５に接続されており、流量調整弁２１の下流側は２系統５９ａ、５９ｂに分岐され、分岐された一方５９ａは調温手段１１に、他方５９ｂは機器類を介さずに調温手段１１の下流側にて再び一方５９ａに合流して１系統となり、エンジン５５に接続される。ここで、温度計１３にてエンジン５５に供給されるＤＭＥの供給前温度を測定し、調節計２７が供給前温度と所定温度の２０℃とを比較し、この供給前温度が２０℃より±５℃以上高い又は低い場合は、ＤＭＥが調温手段１１へ送給されるように流量調整弁２１を切り替える。そして、調温手段１１へ送給されたＤＭＥは、加熱又は冷却されて１５℃から２５℃までの範囲内の温度となり、エンジン５５へ供給される。   A supply means 59 such as a pipe for supplying DME to the engine 55 has one end connected to the pump 7 via the flow rate adjusting valve 21 and the other end connected to the engine 55. The downstream side of the flow rate adjusting valve 21 is connected to two systems 59a. 59b, one branch 59a is joined to the temperature control means 11, and the other 59b is joined again to the other 59a on the downstream side of the temperature control means 11 without passing through the devices to form one system. Connected. Here, the temperature before the supply of DME supplied to the engine 55 is measured by the thermometer 13, and the controller 27 compares the temperature before supply with a predetermined temperature of 20 ° C., and the temperature before supply is ± 20 ° C. When the temperature is higher or lower by 5 ° C. or higher, the flow rate adjustment valve 21 is switched so that DME is supplied to the temperature adjustment means 11. The DME fed to the temperature control means 11 is heated or cooled to a temperature within a range from 15 ° C. to 25 ° C., and is supplied to the engine 55.

一方、温度計１３にて測定された供給前温度が１５℃から２５℃までの範囲内の温度である場合は、ＤＭＥが他方５９ｂへ送給されるように流量調整弁２１を切り替える。そして、他方５９ｂへ供給されたＤＭＥは加熱又は冷却されることなく１５℃から２５℃までの範囲内の温度のまま、エンジン５５へ供給される。   On the other hand, when the pre-supply temperature measured by the thermometer 13 is in the range from 15 ° C. to 25 ° C., the flow rate adjustment valve 21 is switched so that DME is fed to the other 59b. The DME supplied to the other 59b is supplied to the engine 55 at a temperature in the range from 15 ° C. to 25 ° C. without being heated or cooled.

また、エンジン５５は、ＤＭＥがエンジン５５の燃料弁本体５５ａの内方を通過する際に、エンジン５５の熱がＤＭＥに伝達することを防止するための冷却装置５２を備える。冷却装置５２は、燃料弁本体５５ａ内の下方に配設され、冷媒を通過させて燃料弁本体５５ａ内の温度を冷却するための冷却部５４と、この冷却部５４を通過して温められた冷媒の温度を測定するための温度計５３と、温められた冷媒を冷却するための空冷のラジエータ５６と、冷媒をエンジン５５に供給するためのポンプ５７と、ＰＣ等の調節計５８とから構成される。   The engine 55 also includes a cooling device 52 for preventing the heat of the engine 55 from being transmitted to the DME when the DME passes through the inside of the fuel valve body 55a of the engine 55. The cooling device 52 is disposed below the fuel valve main body 55a, and is cooled by passing through the cooling section 54 and a cooling section 54 for allowing the refrigerant to pass through and cooling the temperature inside the fuel valve main body 55a. A thermometer 53 for measuring the temperature of the refrigerant, an air-cooled radiator 56 for cooling the warmed refrigerant, a pump 57 for supplying the refrigerant to the engine 55, and a controller 58 such as a PC. Is done.

冷却部５４は燃料弁本体５５ａの内側に環状に設置され、燃料弁本体５５ａの内周面を冷却することにより燃料弁本体５５ａの内方を通過するＤＭＥへの熱の伝達を防止する。   The cooling unit 54 is installed in an annular shape inside the fuel valve main body 55a, and prevents the transfer of heat to the DME passing through the inside of the fuel valve main body 55a by cooling the inner peripheral surface of the fuel valve main body 55a.

調節計５８は、温度計５３により測定された冷媒の温度に基づいてインバーターを備えたポンプ５７の回転数等を制御してエンジン５５への冷媒の送給量を調整する。   The controller 58 controls the number of revolutions of the pump 57 provided with an inverter based on the refrigerant temperature measured by the thermometer 53 and adjusts the amount of refrigerant supplied to the engine 55.

以上のように、本実施形態による冷却装置５２は、エンジン５５の燃料弁本体５５ａの内方を通過する際のＤＭＥの温度上昇を防止する。したがって、温度計１３にて測定された温度のＤＭＥを燃料弁本体５５ａに供給することが可能となる。   As described above, the cooling device 52 according to the present embodiment prevents an increase in the temperature of the DME when passing through the inside of the fuel valve main body 55a of the engine 55. Therefore, it is possible to supply the DME having the temperature measured by the thermometer 13 to the fuel valve main body 55a.

図５は、第五実施形態に係る燃料供給装置の構成図である。図５に示すように、燃料供給装置６１は、第四実施形態にて説明した冷却装置５２の冷媒の冷却機構と異なる冷却機構を備えたものである。   FIG. 5 is a configuration diagram of a fuel supply apparatus according to the fifth embodiment. As shown in FIG. 5, the fuel supply device 61 includes a cooling mechanism different from the refrigerant cooling mechanism of the cooling device 52 described in the fourth embodiment.

燃料供給装置６１の冷却装置６２は、冷媒を冷却するための水槽６３を備え、冷媒は水槽６３内に貯留された水にて冷却され、エンジン５５に送給される。そして、エンジン５５を通過して温められた冷媒は、水槽６３内を通過することにより再び、冷却される。また、水槽６３内の水は空冷のラジエータ６５にて冷却されて再び水槽６３内に送給される。   The cooling device 62 of the fuel supply device 61 includes a water tank 63 for cooling the refrigerant, and the refrigerant is cooled by water stored in the water tank 63 and supplied to the engine 55. Then, the refrigerant that has been warmed through the engine 55 is cooled again by passing through the water tank 63. Further, the water in the water tank 63 is cooled by the air-cooled radiator 65 and is fed into the water tank 63 again.

以上のように、本実施形態による冷却装置６２の水槽６３内の水は空冷のラジエータ６５にて冷却されるために、水槽６３内の水を常に低温に保つことが可能となる。したがって、冷却装置６２の冷却性能が高くなり、燃料弁本体５５ａを効率良く冷却することが可能となる。   As described above, since the water in the water tank 63 of the cooling device 62 according to the present embodiment is cooled by the air-cooled radiator 65, the water in the water tank 63 can always be kept at a low temperature. Therefore, the cooling performance of the cooling device 62 is improved, and the fuel valve main body 55a can be efficiently cooled.

図６は、第六実施形態に係る燃料供給装置の構成図である。図６に示すように、燃料供給装置７１は、第四及び第五実施形態にて説明した冷却装置５２、６２の冷媒の冷却機構と異なる冷却機構を備えたものである。   FIG. 6 is a configuration diagram of a fuel supply apparatus according to the sixth embodiment. As shown in FIG. 6, the fuel supply device 71 includes a cooling mechanism different from the cooling mechanism of the refrigerant of the cooling devices 52 and 62 described in the fourth and fifth embodiments.

燃料供給装置７１の冷却装置７２は、エンジン５５の排気にて回転されるタービン７５と、このタービン７５の回転にて駆動軸が駆動されるスターリングエンジン７９とから構成される。   The cooling device 72 of the fuel supply device 71 includes a turbine 75 that is rotated by exhaust of the engine 55, and a Stirling engine 79 whose drive shaft is driven by the rotation of the turbine 75.

スターリングエンジン７９は、エンジン５５の排気にてタービン７５が回転され、この回転にて駆動軸が駆動されることにより、スターリングエンジン７９内に低温空間が生じる。冷媒はこの低温空間にて冷却され、燃料弁本体５５ａに送給される。そして、燃料弁本体５５ａを通過して温められた冷媒は、スターリングエンジン７９を通過することにより再び、冷却される。   In the Stirling engine 79, the turbine 75 is rotated by exhaust gas from the engine 55, and the drive shaft is driven by this rotation, whereby a low temperature space is generated in the Stirling engine 79. The refrigerant is cooled in this low-temperature space and fed to the fuel valve main body 55a. Then, the refrigerant heated through the fuel valve main body 55 a is cooled again by passing through the Stirling engine 79.

以上のように、本実施形態による冷却装置７２は、エンジン５５の排熱を利用して駆動するために、低コストで効率的に冷媒を冷却することが可能である。   As described above, since the cooling device 72 according to the present embodiment is driven using the exhaust heat of the engine 55, it is possible to cool the refrigerant efficiently at low cost.

また、上述したすべての実施形態において、温度測定手段１３として温度計を用いる方法について説明したが、これに限定されるものではなく、比重計にてＤＭＥの比重を測定し、予め算出されたＤＭＥの温度と比重との関係式に基づいて、ＤＭＥの温度を算出する方法を用いてもよい。   In all the embodiments described above, the method of using a thermometer as the temperature measuring means 13 has been described. However, the present invention is not limited to this. The specific gravity of DME is measured with a hydrometer and calculated in advance. A method of calculating the temperature of DME may be used based on the relational expression between the temperature and specific gravity.

１、３１、４１、５１、６１、７１ 燃料供給装置
３ 貯蔵タンク
５、５５ エンジン
５５ａ 燃料弁本体
７、５７ ポンプ
９、５９ 供給手段
９ａ、５９ａ 一方の供給手段
９ｂ、５９ｂ 他方の供給手段
１１ 調温手段
１３ 温度測定手段（温度計）
１５ 加熱用熱交換器
１７、３７、４７ 冷却用熱交換器
１９ 温度管理手段
２１ 流量調整弁
２３、２５、３５、５６、６５ 空冷のラジエータ
２７、５８ 調節計
３３、６３ 水槽
４３ 冷却装置
４５、７５ タービン
４９、７９ スターリングエンジン
５２、６２、７２ 冷却装置
５３ 温度計
５４ 冷却部 1, 31, 41, 51, 61, 71 Fuel supply device 3 Storage tank 5, 55 Engine 55a Fuel valve body 7, 57 Pump 9, 59 Supply means 9a, 59a One supply means 9b, 59b The other supply means 11 Temperature means 13 Temperature measurement means (thermometer)
15 Heat exchangers for heating 17, 37, 47 Heat exchanger for cooling 19 Temperature management means 21 Flow rate adjusting valves 23, 25, 35, 56, 65 Air-cooled radiators 27, 58 Controllers 33, 63 Water tank 43 Cooling device 45, 75 Turbine 49, 79 Stirling engine 52, 62, 72 Cooling device 53 Thermometer 54 Cooling section

Claims (4)

ジメチルエーテルを貯蔵する貯蔵タンクと、
前記ジメチルエーテルを原動機に送給するポンプと、
一端は前記ポンプに、他端は前記原動機に接続され、前記ポンプから吐出される前記ジメチルエーテルを前記原動機に供給する配管等の供給手段と、
前記供給手段のいずれかの箇所に設けられ、前記ジメチルエーテルを加熱する加熱用熱交換器と、前記ジメチルエーテルを冷却する冷却用熱交換器とを有し、前記ジメチルエーテルを所定温度に制御する調温手段とを備え、
前記冷却用熱交換器に用いられる冷却用媒体は、前記原動機の前記排熱を利用して駆動される冷却装置にて冷却されることを特徴とする燃料供給装置。 A storage tank for storing dimethyl ether;
A pump for feeding the dimethyl ether to the prime mover;
One end is connected to the pump, the other end is connected to the prime mover, and supply means such as piping for supplying the dimethyl ether discharged from the pump to the prime mover,
Temperature control means provided at any location of the supply means, including a heating heat exchanger for heating the dimethyl ether and a cooling heat exchanger for cooling the dimethyl ether, and controlling the dimethyl ether to a predetermined temperature And
The fuel supply device, wherein the cooling medium used in the cooling heat exchanger is cooled by a cooling device driven by using the exhaust heat of the prime mover. 前記冷却装置は、
前記原動機の排気にて回転されるタービンと、
該タービンが回転することにより駆動軸が駆動されるスターリングエンジンとから構成されることを特徴とする請求項１に記載の燃料供給装置。 The cooling device is
A turbine rotated by the exhaust of the prime mover;
2. The fuel supply apparatus according to claim 1, wherein the fuel supply apparatus includes a Stirling engine in which a drive shaft is driven by rotation of the turbine. 前記冷却装置は、
前記原動機にて生じた熱にて蒸気を発生させる蒸気発生装置と、
前記蒸気にて回転されるタービンと、
該タービンが回転することにより駆動軸が駆動されるスターリングエンジンとから構成されることを特徴とする請求項１に記載の燃料供給装置。 The cooling device is
A steam generator for generating steam by heat generated by the prime mover;
A turbine rotated by the steam;
2. The fuel supply apparatus according to claim 1, wherein the fuel supply apparatus includes a Stirling engine in which a drive shaft is driven by rotation of the turbine. 前記スターリングエンジンの高温空間は、前記原動機から排出される熱を利用して加熱されることを特徴とする請求項２又は３に記載の燃料供給装置。   4. The fuel supply device according to claim 2, wherein the high temperature space of the Stirling engine is heated using heat discharged from the prime mover.
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