(57)【要約】【課題】従来の舶用主機関冷却設備では、海水温度が低い海域で航行する際も、エンジン空気冷却器への冷却清水の温度は高く設定されているため、主機関の燃費を向上できないという問題がある。【解決手段】そのために、本発明の舶用主機関冷却設備は、船舶内に配置され海水と清水との熱交換を行う熱交換器と、熱交換器により冷却された清水を船内に循環させる冷却清水循環配管と、冷却清水循環配管に接続され熱交換器をバイパスする清水バイパス配管と、清水温度調整弁とを備えた舶用主機関冷却設備において、清水供給ラインに接続され、主機関の潤滑油を冷却する主機関潤滑油冷却器と、清水温度調整弁と熱交換器との間の冷却清水循環配管の低温清水供給ラインに接続され、主機関に供給される燃焼用の空気を冷却する主機関空気冷却器とを備えたことを特徴とする。これにより、主機関の燃費を向上できる。【選択図】図１
2010065612.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
船舶内に配置され海水と清水との熱交換を行う熱交換器と、
前記熱交換器により冷却された清水を船内に循環させる冷却清水循環配管と、
前記冷却清水循環配管に接続され前記熱交換器をバイパスする清水バイパス配管と、
前記熱交換器にて冷却された清水と前記清水バイパス配管からの清水とを混合する清水温度調整弁とを備えた舶用主機関冷却設備において、
前記清水温度調整弁より下流側の前記冷却清水循環配管の清水供給ラインに接続され、主機関の潤滑油を冷却する主機関潤滑油冷却器と、
前記清水温度調整弁と前記熱交換器との間の前記冷却清水循環配管の低温清水供給ラインに接続され、前記主機関に供給される燃焼用の空気を冷却する主機関空気冷却器とを備えたことを特徴とする舶用主機関冷却設備。
【請求項２】
前記清水供給ラインに取り付けられた清水温度検出器と、
前記清水温度検出器にて検出された清水温度に基づき、前記清水供給ライン内の清水の温度が所定の温度になるように前記清水温度調整弁を制御する調整弁制御装置とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の舶用主機関冷却設備。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の舶用主機関冷却設備と、
前記主機関潤滑油冷却器と並列して前記清水供給ラインに接続された船内補機とを備えたことを特徴とする船舶における冷却システム。
【請求項４】
船舶内に配置され海水と清水との熱交換を行う熱交換器と、
前記熱交換器により冷却された清水を船内に循環させる冷却清水循環配管と、
前記冷却清水循環配管に接続され前記熱交換器をバイパスする清水バイパス配管と、
前記熱交換器にて冷却された清水と前記清水バイパス配管からの清水とを混合する清水温度調整弁とを備え、
主機関の潤滑油と燃焼用の空気とを冷却する舶用主機関冷却方法において、
前記潤滑油を前記清水温度調整弁からの清水により冷却し、
前記燃焼用の空気を前記熱交換器からの清水により冷却することを特徴とする舶用主機関冷却方法。
【請求項５】
船舶内に配置され海水と清水との熱交換を行う熱交換器と、
前記熱交換器により冷却された清水を船内に循環させる冷却清水循環配管と、
前記冷却清水循環配管に接続され前記熱交換器をバイパスする清水バイパス配管と、
前記熱交換器にて冷却された清水と前記清水バイパス配管からの清水とを混合する清水温度調整弁と、
前記清水温度調整弁より下流側の前記冷却清水循環配管の前記清水供給ラインに取り付けられた清水温度検出器と、
前記清水温度検出器にて検出された清水温度に基づき、前記清水供給ライン内の清水の温度が所定の温度になるように前記清水温度調整弁を制御する調整弁制御装置とを備え、
主機関の潤滑油と燃焼用の空気とを冷却する舶用主機関冷却方法において、
前記潤滑油を、前記清水供給ラインに接続された主機関潤滑油冷却器により冷却し、
前記燃焼用の空気を、前記清水温度調整弁と前記熱交換器との間の前記冷却清水循環配管の低温清水供給ラインに接続された主機関空気冷却器により冷却することを特徴とする舶用主機関冷却方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、舶用主機関冷却設備、冷却方法及び船舶における冷却システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年一般的に、船舶における舶用ディーゼル機関、その他の機器等を冷却すべく、図２に示すように、熱交換器４と、熱交換器４に海水を供給する冷却海水配管１と、冷却海水配管１に介装された冷却海水ポンプ２と、熱交換器４により冷却された清水を主機関１００、その他の船内補機１１に循環させる冷却清水循環配管５と、熱交換器４を流れる清水をバイパスする清水バイパス配管６と、清水の温度を調整する清水温度調整弁７と、冷却清水循環配管５に介装された冷却清水循環ポンプ８とを備えた清水を用いた間接冷却設備が採用されている（例えば、特許文献１、２。）。
なお、図２は、特許文献１、２に記載の従来の船舶における冷却設備の主要部を抽出した概略構成図である。
【０００３】
図２に示す従来の船舶における冷却設備においては、一般的に熱交換器４、冷却海水移送ポンプ２等の設計条件は、海水温度が最大（３２℃）で、主機関１００が最大出力でその他の船内補機１１の一つである発電機エンジンも最大出力の条件で決められている。
しかしながら、実際の航行では海水温度は３２℃より低く、各機器の負荷も設計条件よりも低いのが実情である。
そこで、清水温度調整弁７により、清水バイパス配管６を通過する清水量を多くして、主機関１００、船内補機１１に流入する清水の水温が所定値（例えば、３８℃）になるように運転される。
【０００４】
そして、主機関１００関連の冷却器としては、潤滑油冷却器及び燃焼用のエンジン空気冷却器があるが、上記のごとく、双方共に所定値（例えば、３８℃）に温度調整された冷却清水により冷却されている。
主機関１００においては、燃焼用の空気の温度が低い方が、主機関１００の燃費が向上するという特性がある。
このように、従来の船舶における冷却設備においては、海水温度が低い海域で航行する際も、上記のごとく、潤滑油冷却器への冷却清水の温度のみならずエンジン空気冷却器への冷却清水の温度は、双方共に、海水温度の高い低いに係わらず一定の所定値に設定されているため、主機関１００の燃費を向上できないという問題がある。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−７９０３６号公報
【特許文献２】特開２００２−２７４４９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、簡素な構成で、主機関の燃費を向上できる舶用主機関冷却設備、冷却方法及び船舶における冷却システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の問題点に対し本発明は、以下の各手段を以って課題の解決を図る。
【０００８】
第１の手段の舶用主機関冷却設備は、
船舶内に配置され海水と清水との熱交換を行う熱交換器と、
前記熱交換器により冷却された清水を船内に循環させる冷却清水循環配管と、
前記冷却清水循環配管に接続され前記熱交換器をバイパスする清水バイパス配管と、
前記熱交換器にて冷却された清水と前記清水バイパス配管からの清水とを混合する清水温度調整弁とを備えた舶用主機関冷却設備において、
前記清水温度調整弁より下流側の前記冷却清水循環配管の清水供給ラインに接続され、主機関の潤滑油を冷却する主機関潤滑油冷却器と、
前記清水温度調整弁と前記熱交換器との間の前記冷却清水循環配管の低温清水供給ラインに接続され、前記主機関に供給される燃焼用の空気を冷却する主機関空気冷却器とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
第２の手段は、第１の手段の舶用主機関冷却設備において、
前記清水供給ラインに取り付けられた清水温度検出器と、
前記清水温度検出器にて検出された清水温度に基づき、前記清水供給ライン内の清水の温度が所定の温度になるように前記清水温度調整弁を制御する調整弁制御装置とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
第３の手段の船舶における冷却システムは、
第１又は２の手段の舶用主機関冷却設備と、
前記主機関潤滑油冷却器と並列して前記清水供給ラインに接続された船内補機とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
第４の手段の舶用主機関冷却方法は、
船舶内に配置され海水と清水との熱交換を行う熱交換器と、
前記熱交換器により冷却された清水を船内に循環させる冷却清水循環配管と、
前記冷却清水循環配管に接続され前記熱交換器をバイパスする清水バイパス配管と、
前記熱交換器にて冷却された清水と前記清水バイパス配管からの清水とを混合する清水温度調整弁とを備え、
主機関の潤滑油と燃焼用の空気とを冷却する舶用主機関冷却方法において、
前記潤滑油を前記清水温度調整弁からの清水により冷却し、
前記燃焼用の空気を前記熱交換器からの清水により冷却することを特徴とする。
【００１２】
第５の手段の舶用主機関冷却方法は、
船舶内に配置され海水と清水との熱交換を行う熱交換器と、
前記熱交換器により冷却された清水を船内に循環させる冷却清水循環配管と、
前記冷却清水循環配管に接続され前記熱交換器をバイパスする清水バイパス配管と、
前記熱交換器にて冷却された清水と前記清水バイパス配管からの清水とを混合する清水温度調整弁と、
前記清水温度調整弁より下流側の前記冷却清水循環配管の前記清水供給ラインに取り付けられた清水温度検出器と、
前記清水温度検出器にて検出された清水温度に基づき、前記清水供給ライン内の清水の温度が所定の温度になるように前記清水温度調整弁を制御する調整弁制御装置とを備え、
主機関の潤滑油と燃焼用の空気とを冷却する舶用主機関冷却方法において、
前記潤滑油を、前記清水供給ラインに接続された主機関潤滑油冷却器により冷却し、
前記燃焼用の空気を、前記清水温度調整弁と前記熱交換器との間の前記冷却清水循環配管の低温清水供給ラインに接続された主機関空気冷却器により冷却することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
特許請求の範囲に記載の各請求項に係る発明は、上記の各手段を採用しており、主機関に供給される燃焼用の空気は、清水温度調整弁により所定の温度になるように制御される前の低い温度の清水により冷却されるため、主機関の燃費を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図１に基づき本発明の実施の形態に係る舶用主機関冷却設備、冷却方法及び船舶における冷却システムにつき説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る船舶における冷却システムの全体構成図である。
【００１５】
図１に示すように、船舶の船底の船体外板には、シーチェストが設けられ、シーチェストには、冷却海水移送ポンプ２が介装された冷却海水配管１が接続されている。
冷却海水移送ポンプ２より下流側の冷却海水配管１の途中には、海水と清水との熱交換を行う熱交換器４が介装されている。
冷却海水配管１の下流端は、船体外板に穿設された排水孔に接続されている。
【００１６】
冷却海水移送ポンプ２で吸引された船外の海水は、シーチェストから冷却海水配管１を通り、熱交換器４に供給される。
熱交換器４で清水と熱交換された海水は、船外に排出される。
この冷却海水移送ポンプ２は、三相交流誘導かご型の冷却海水移送ポンプ駆動モータ３により駆動されるようになっている。
そして、冷却海水移送ポンプ駆動モータ３は、一定速度で、或いは可変速に制御される。
【００１７】
図示を省略しているが、冷却海水移送ポンプ２、冷却海水移送ポンプ駆動モータ３等は、冷却システムの２重化のために２組設けられている。
そして、通常航海時等にはどちらか一方のみが運転されており、運転中の冷却海水移送ポンプ２、冷却海水移送ポンプ駆動モータ３及び制御装置等にトラブルが発生した場合等には、直ちに、スタンバイ中の冷却海水移送ポンプ２及び冷却海水移送ポンプ駆動モータ３が起動し、切り換わるようになっている。
【００１８】
一方、熱交換器４の冷却清水側には、船内の各機器（船内補機１１、主機関空気冷却器１４、主機関潤滑油冷却器１７等）に冷却清水を供給するための冷却清水循環配管５が接続されている。
この冷却清水循環配管５において、熱交換器４の清水入口と船内の各機器との間の清水戻りライン５ａには、冷却清水循環ポンプ８が介装されている。
冷却清水循環ポンプ８は、三相交流誘導かご型の冷却清水循環ポンプ駆動モータ９により駆動されるようになっている。
【００１９】
冷却清水循環ポンプ８及び冷却清水循環ポンプ駆動モータ９も、冷却システムの２重化のために２組設けられている。
そして、通常航海時等にはどちらか一方のみが運転されており、運転中の冷却清水循環ポンプ８、冷却清水循環ポンプ駆動モータ９或いは制御装置等にトラブルが発生した場合には、直ちに、スタンバイ中の冷却清水循環ポンプ８及び冷却清水循環ポンプ駆動モータ９が起動し、切り換わるようになっている。
【００２０】
冷却清水循環配管５において、熱交換器４の清水出口には、低温清水供給ライン５ｂが接続され、低温清水供給ライン５ｂの下流端には、三方弁型の清水温度調整弁７の一方の入口Ａが接続されている。
更に、熱交換器４と冷却清水循環ポンプ８との間の清水戻りライン５ａと、清水温度調整弁７の他方の入口Ｂとは、熱交換器４をバイパスする清水バイパス配管６により接続されている。
【００２１】
この清水温度調整弁７は、三方弁型に限定されるものではなく、低温清水供給ライン５ｂと清水バイパス配管６との合流部より上流側の低温清水供給ライン５ｂ（熱交換器４側）、及び清水バイパス配管６に各々流量調整弁を設け、低温清水供給ライン５ｂの分岐点（後記）より下流側を流れる清水の流量と清水バイパス配管６を流れる清水の流量とを調整するようにしたものとしてもよい。
また、清水温度調整弁７は、図示略の弁体を駆動する駆動モータと、弁体の入口Ａ側（熱交換器４側）の弁開度を調整弁制御装置２１に発信する弁開度発信器とを備えている。
【００２２】
清水温度調整弁７と船内補機１１及び主機関潤滑油冷却器１７との間（清水温度調整弁７の下流側）の清水供給ライン５ｃには、清水供給ライン５ｃ内を流れる清水の水温を計測する清水温度検出器２０が取り付けられている。
そして、清水温度検出器２０にて検出された清水の温度計測値は、調整弁制御装置２１に送信される。
【００２３】
調整弁制御装置２１では、清水温度検出器２０から送信された清水の温度計測値に基づき、清水の水温が予め設定された所定の温度の範囲内（例えば、３８℃±α、α：許容温度差）に納まるように、遠隔開閉制御式の清水温度調整弁７の入口Ａ、入口Ｂの開度を制御するようになっている。
このようにして、熱交換器４において、海水により冷却された低温の清水と熱交換器４をパイバスした清水バイパス配管６からの清水とを調整弁制御装置２１で混合させることにより、船内補機１１及び主機関潤滑油冷却器１７に供給する清水供給ライン５ｃにおける冷却清水は、温度調整されて所定値（例えば、３８℃±α）に保たれるようになっている。
【００２４】
一方、主機関空気冷却器１４には、低温清水供給ライン５ｂから分岐した燃焼空気用（専用）冷却清水ライン１３が接続されている。
そして、主機関に供給される燃焼用の空気は、海水により冷却された低温の（清水温度調整弁７により温度調整される前）清水により、主機関空気冷却器１４を介して冷却されるようになっている。
このように、燃焼用の空気は、所定値（例えば、３８℃±α）に温度調整された清水ではなく、より低温の清水により冷却されるため、主機関の燃費は航行する海水の温度に応じて向上する。
特に海水温度が低い海域を航行する際には、主機関の燃費の向上は顕著になる。
【００２５】
次に、船内の各機器における清水量の制御につき説明する。
図１に図示の例では、冷却清水循環配管５の温度調整された清水供給ライン５ｃと清水戻りライン５ａとの間には、船内補機１１、主機関潤滑油冷却器１７等の船内の各機器が、並列して接続されている。
【００２６】
この船内補機１１の例としては、ほぼ連続して通水される発電機エンジン、断続的に通水される空気圧縮機、造水装置、季節に応じて通水される船内空調設備等があり、これらの船内補機１１は、温度調整された清水供給ライン５ｃと清水戻りライン５ａとの間に全て並列して接続されている。
これらの各船内補機１１は、各機器の稼動・不稼動に応じて、各船内補機用清水ライン１０に介装された各閉鎖弁１２を開（オン）／閉（オフ）制御することにより、各々独自に通水（オン）／遮断（オフ）が制御される。
この各閉鎖弁１２は、機器の稼動状況により自動的に開閉するものでも、手動で開閉するものでも良い。
【００２７】
また、船内補機１１と並列して、温度調整された清水供給ライン５ｃと清水戻りライン５ａとの間に接続された潤滑油用冷却清水ライン１６には、潤滑油冷却器用流量調整弁１８及び主機関潤滑油冷却器１７が介装されている。
【００２８】
一方、主機関空気冷却器１４は、船内補機１１、主機関潤滑油冷却器１７等の船内の各機器とは独立して、低温清水供給ライン５ｂと清水戻りライン５ａとの間に接続されている。
即ち、低温清水供給ライン５ｂと清水戻りライン５ａとの間に接続された燃焼空気用冷却清水ライン１３には、空気冷却器用流量調整弁１５及び主機関空気冷却器１４が介装されている。
主機関空気冷却器１４の場合は、冷却用清水の通水量を被冷却側であるエンジンの掃気温度が一定となるように、空気冷却器用温度制御装置２２により空気冷却器用流量調整弁１５の開度（通水量）を制御することも可能である。
【００２９】
以上詳述のごとく、本発明の実施の形態に係る舶用主機関冷却設備、冷却方法及び船舶における冷却システムによれば、主機関の潤滑油と燃焼用の空気とを冷却する舶用主機関冷却方法において、主機関の潤滑油を、清水温度調整弁７により所定の温度になるように制御された清水（即ち、海水の温度の高低に係わらず一定の温度に制御された清水）により冷却し、主機関の燃焼用の空気を、清水温度調整弁７により所定の温度になるように制御される前の清水（即ち、海水の温度に応じた低い温度の清水）により冷却するにしたので、主機関に供給される燃焼用の空気を海水の温度に応じて低くし、空気密度を高くすることができるため、主機関の燃費を向上させることができる。
【００３０】
以上、本発明の各実施の形態について説明したが、本発明は上記の各実施の形態に限定されず、本発明の範囲内で種々の変更を加えてよいことは言うまでもない。
例えば、冷却清水循環ポンプ８は、清水戻りライン５ａではなく、低温清水供給ライン５ｂにおける燃焼空気用冷却清水ライン１３との分岐点より上流側に設けてもよい。
また、舶用主機関とは、推進用のプロペラを（直接、或いは減速機、増速機を介して）駆動するディーゼルエンジンに限定されるものではなく、例えば、電動機推進船における主発電機を駆動するディーゼルエンジンの場合も含むものである。
さらに、主機関の形式も、ディーゼルエンジンに限定されるものではなく、ガスタービン機関等、燃焼用空気と潤滑油とを冷却する必要のあるその他の原動機の場合も含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施の形態に係る船舶の冷却設備の全体構成図である。
【図２】従来の船舶における冷却設備の主要部を抽出した概略構成図である。
【符号の説明】
【００３２】
１      冷却海水配管
２      冷却海水移送ポンプ
３      冷却海水移送ポンプ駆動モータ
４      熱交換器
５      冷却清水循環配管
５ａ    清水戻りライン
５ｂ    低温清水供給ライン
５ｃ    温度調整された清水供給ライン
６      清水バイパス配管
７      清水温度調整弁
８      冷却清水循環ポンプ
９      冷却清水循環ポンプ駆動モータ
１０    船内補機用清水ライン
１１    船内補機
１２    閉鎖弁
１３    燃焼空気用冷却清水ライン
１４    主機関空気冷却器
１５    空気冷却器用流量調整弁
１６    潤滑油用冷却清水ライン
１７    主機関潤滑油冷却器
１８    潤滑油冷却器用流量調整弁
２０    清水温度検出器
２１    調整弁制御装置
２２    空気冷却器用温度制御装置
【図１】
2010065612.tif 000003
【図２】
2010065612.tif 000004