(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
船本体上に、旋回台により旋回可能な旋回体を備え、当該旋回台上に搭載された作業機を冷却器で冷却するようにし、更に、前記船本体上に前記冷却器に供給される冷却水がタンクから冷却水ポンプを介して前記冷却器に至り、当該冷却器からタンクに戻る冷却水循環路を備えた作業船において、
前記冷却水循環路が、
前記旋回体の旋回中心に配置された、前記冷却器に冷却水を輸送する冷却水供給路と、
前記旋回体の下方側に向けて開放し、前記旋回体の旋回に伴って前記旋回中心の周りを旋回する、前記冷却器を通過した冷却水を排出する排出口と、
前記旋回体の下方で前記旋回中心の周りに配置され、前記排出口と対向する開口部を介して前記排出口から排出された冷却水を収容する受け容器と、
前記受け容器に収容された冷却水を前記タンクへ輸送する冷却水戻し路と、
前記冷却水戻し路に配置された発電機と、
を備えたことを特徴とする作業船。
【請求項２】
前記冷却水戻し路が、前記受け容器の下面から鉛直方向に沿って延びる配管を有し、当該配管に前記発電機が配置される、請求項１に記載の作業船。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水冷式の冷却器を有する、起重機装置等の作業機を備える作業船に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、桟橋、橋脚などの海上構造物の建設作業や浚渫作業に、起重機装置（クレーン）等を備える作業船が広く使用されている。このような作業船として、例えば、旋回体であるクレーンを水平方向に旋回可能な状態で船本体上に設けた構成が知られている。このクレーンの旋回や各部の動作は油圧駆動により実現されており、当該油圧駆動のための油圧ポンプや当該油圧ポンプを駆動するエンジンがクレーン内に配置されている。このような油圧ポンプやエンジンを備えるクレーンでは、クレーンの動作中に、油圧駆動のための作動油（オイル）やエンジン（エンジン冷却水）を冷却する必要があり、当該冷却のためにラジエータやオイルクーラ等の冷却器が設けられている。
【０００３】
作業船の作業場所は、海上、湖水、河川等の水上であるため、水を容易に得ることができる。そのため、水冷式の冷却器を採用することができる（例えば、特許文献１等）。上述のような、作業機内に油圧ポンプおよび当該油圧ポンプを駆動するエンジン等を配置した作業船に水冷式の冷却器を採用する場合は、船本体側から冷却水を供給し、ラジエータやオイルクーラにおいて温度が上昇した冷却水を船本体側において冷却する構成を採用することができる。また、作業船では、船本体に、大量の冷却水を収容するタンクを設置することが比較的容易であるため、塩分を含む海水ではなく、タンク内に収容した清水（淡水）を冷却水として供給することも可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−８８１１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のような水冷式の冷却器は、大型の作業機を備える作業船においても採用されている。大型の作業機を備える作業船では冷却器も大型になり、使用される冷却水も大量（例えば、毎分２ｍ３）になる。このような大量の冷却水は、冷却器における熱交換により温度が上昇すると、船本体において、例えば、海水等との熱交換により冷却された後、繰り返し冷却器へ輸送される。すなわち、単に、冷却器において熱交換することのみに使用されているだけであり、何ら有効利用されていなかった。
【０００６】
本発明はこのような従来技術の課題を鑑みてなされたものであって、船本体から作業機の冷却器へ輸送される冷却水を有効利用することにより、エネルギー効率を向上させた作業船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】
上述の目的を達成するために、本発明は以下の技術的手段を採用している。すなわち、本発明に係る水冷式の冷却器を有する作業機を備える作業船は、船本体と、当該船本体の上に設けられた作業機と、船本体に設けられた冷却水を収容するタンクとを備える。また、当該タンク内に収容された冷却水を作業機の冷却器へ輸送するとともに、当該冷却器を通過した冷却水をタンクへ輸送する冷却水循環路を備える。なお、冷却水循環路中における冷却水の循環は、冷却水循環路に介在された冷却水ポンプによりなされる。そして、本発明に係る作業船は、冷却器を通過後、かつタンクに到達するまでの間の冷却水循環路に介在され、当該冷却水循環路内を流れる水流により発電する発電機を備える。当該発電機により発電された電力は、例えば、照明等の電気機器に使用することができる。
【０００８】
この作業船では、従来、単に、冷却器の冷却に使用されていた冷却水の水流によって発電する発電機を備えるため、従来利用されていなかった冷却水の有効利用が可能となる。その結果、作業船全体のエネルギー効率を向上させることができる。また、この作業船では、冷却水は、冷却水ポンプにより、位置エネルギーの低い船本体側から位置エネルギーの高い旋回体側へ輸送されることになる。しかしながら、本発明では、発電機は、冷却器を通過後、かつタンクに到達するまでの間の冷却水循環路、すなわち、位置エネルギーの高い旋回体側から位置エネルギーの低い船本体側へ輸送される経路に介在されているため、冷却水ポンプに新たな負荷が加わることが抑制される。
【０００９】
この作業船において、作業機は、船本体の上に設けられた旋回台により旋回可能な旋回体を備える構成とすることができる。この場合、冷却水循環路は、冷却水供給路、受け容器および冷却水戻し路を備える。冷却水供給路は、旋回体の旋回中心に配置され、上述の冷却器に冷却水を輸送する。受け容器は、旋回体の下方で上記旋回中心の周りに配置され、旋回体に設けられた排出口と対向する開口部を介して排出口から排出された冷却水を収容する。ここで、排出口は、冷却器を通過した冷却水が排出される開口であり、旋回体の下方側に向けて開放し、旋回体の旋回に伴って旋回中心の周りを旋回する。冷却水戻し路は、受け容器に収容された冷却水をタンクへ輸送する。そして、この構成では、上記発電機が冷却水戻し路に配置することができる。特に、冷却水戻し路が、受け容器の下面から鉛直方向に沿って延びる配管を有し、当該配管に発電機が配置される構成とすれば、自然流下する冷却水の位置エネルギーを電力として効率的に取り出すことができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、従来利用されていなかった冷却水の有効利用が可能となり、作業船全体のエネルギー効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態における作業船の全体構成を示す概略構成図
【図２】本発明の一実施形態における作業船の冷却系の構成を示す概略図
【図３】本発明の一実施形態における作業船の要部を拡大して示す概略図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながらより詳細に説明する。以下では、船本体上に旋回台を介して旋回体であるクレーンを水平方向に旋回可能に設けた作業船として本発明を具体化する。
【００１３】
図１は本実施形態における作業船１の全体構成を示す概略構成図である。図１（ａ）は、作業船１の概略構成を示す側面図であり、図１（ｂ）は、作業船１の概略構成を示す平面図である。図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、作業船１は、水平方向に全旋回可能なクレーン３を搭載するクレーン船である。作業船１は、平面視略矩形状の船本体２上に、平面視円形状の旋回台４を備える。旋回台４は、旋回体であるクレーン３を水平面内で旋回自在に支持する。クレーン３は、旋回台４に支持される本体部５と、本体部５の一端部に起伏可能に支持されたジブ６とを備える。ジブ６の先端にはガイドローラ７が支持されており、フック１０が本体部５に搭載されたウインチ８からガイドローラ７を経て繰り出されたワイヤロープ９により吊り下げられている。なお、作業船１では、クレーン３の操作は、クレーン３の本体部５に設けられた運転台（図示せず）においてなされ、船本体２の航行等の操作は船本体に設けられた操舵室１５においてなされる。
【００１４】
クレーン３の旋回、ジブ６の起伏、ウインチ８によるフック１０の昇降等のクレーン３の動作は、本体部５に各部に対応して設けられた油圧アクチュエータ（図示せず）を駆動することで実現される。また、本体部５は、当該油圧アクチュエータに圧油を供給する油圧ポンプ（図示せず）および当該油圧ポンプを駆動するエンジン（図示せず）を備え、当該エンジンやオイルを冷却するラジエータやオイルクーラ等の冷却器１１を備える。後述するように冷却器１１は水冷式であり、船本体２側から輸送される冷却水により冷却される。なお、図１（ａ）および図１（ｂ）に示す冷却水排出管２５は、以下で詳述するように、船本体２側から供給されて冷却器１１を通過した冷却水を船本体２側へ戻す経路として機能する。
【００１５】
図２は、作業船１の冷却系を模式的に示す図である。この冷却系は、船本体２に設けられたタンク２４に収容された冷却水を、クレーン３の本体部５に設けられた冷却器１１に供給する。冷却器１１とタンク２４とは冷却水循環路２０により接続されている。本実施形態では、冷却水循環路２０は、冷却水供給路２１、冷却水排出管２５、受け容器２７、冷却水戻し路２２により構成されている。冷却水循環路２０中における冷却水の循環は、冷却水循環路２０に介在された冷却水ポンプ２３によりなされる。
【００１６】
冷却水供給路２１は、タンク２４に収容された冷却水を冷却器１１に輸送するための経路として機能する。特に限定されないが、本実施形態では、冷却水ポンプ２３が冷却水供給路２１に介在されている。また、冷却水ポンプ２３と冷却器１１との間には冷却水冷却器３０が配置されており、冷却水ポンプ２３によりタンク２４から引き出され、冷却器１１へ送出される冷却水が冷却水冷却器３０において冷却される。冷却水冷却器３０の構成は特に限定されず、公知の空冷式や水冷式等の熱交換機能を有する冷却器を適宜使用することができる。ここでは、冷却水冷却器３０は水冷式の熱交換器であり、内部を冷却器１１へ輸送される冷却水が流れる伝熱管の外表面に、冷却水冷却用の熱媒を接触させる構成になっている。当該熱媒は、例えば、作業船１の周囲の水面下に開口端が配置された取水管３２を通じて取水ポンプ３１により汲み上げられた海水等の水であり、冷却水冷却器３０において冷却水の冷却に使用された熱媒は排出管３３を通じて作業船１の外部に放出される構成になっている。
【００１７】
冷却器１１を通過した冷却水は、冷却水排出管２５、受け容器２７および冷却水戻し路２２を経てタンク２４へ輸送される。なお、船本体２とクレーン３との境界、すなわち、旋回面は、図２に示すように、冷却水冷却器３０と冷却器１１との間の冷却水供給路２１の途中、および冷却水排出管２５の途中に位置している。
【００１８】
以下で詳述するが、本実施形態では、冷却水排出管２５と受け容器２７との間では、冷却水が大気中を落下する構成になっており、受け容器２７に落下した冷却水は冷却水戻し路２２中を自然流下によりタンク２４まで輸送される。そして、本実施形態では、冷却水戻し路２２に、当該冷却水戻し路２２内を流れる冷却水の水流により発電する発電機２８が設けられている。なお、この例では、発電機２８により生成された電力はバッテリ２９に蓄積され、バッテリ２９に蓄積された電力が照明等の電気機器で使用される。
【００１９】
図３は、本発明の一実施形態における作業船１の要部である、旋回台４の内部構成を拡大して示す概略図である。図３（ａ）は、図３（ｂ）に示すＡ−Ａ線に沿う断面図であり、図３（ｂ）は、本体部５の記載を省略した平面図である。なお、図３（ｂ）における下方が操舵室１５の方向に対応する。また、図３（ａ）では、クレーン３の旋回中心４１を一点鎖線で示している。
【００２０】
図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、冷却水冷却器３０を通過した冷却水が輸送される冷却水供給路２１（図２参照）は、クレーン３の旋回中心４１に配置されている。旋回中心４１においてクレーン３と船本体２との間にはスイベルジョイント４２が介在されており、冷却水供給路２１は当該スイベルジョイント４２を通じて船本体２とクレーン３とにわたって配置されている。冷却水供給路２１のクレーン３側の端部は、上述のように冷却器１１に接続されている。
【００２１】
当該構成により、クレーン３の旋回に伴って冷却水供給路２１が旋回中心４１周りに回転することができ、クレーン３の旋回位置にかかわらず、冷却器１１に冷却水を供給することができる。なお、クレーン３の旋回位置にかかわらず、冷却器１１に冷却水を供給可能とする構成には任意の構成を採用することができる。例えば、スイベルジョイントに代えてロータリジョイントを使用することも可能である。
【００２２】
冷却器１１を通過した冷却水は、上述のように、一端が冷却器１１に接続された冷却水排出管２５を通じて船本体２側へ戻される。図１（ｂ）、図３（ａ）、図３（ｂ）に示すように、本実施形態では、冷却水排出管２５はクレーン３の本体部５の両側にそれぞれ配置されている。冷却水排出管２５の他端は、クレーン３の下方側に向けて開放された排出口２６になっている。したがって、排出口２６は、クレーン３の旋回に伴って旋回中心４１の周りを旋回する（図３（ｂ）参照）。
【００２３】
このようにクレーン３の旋回に伴って旋回する排出口２６に対向して、船本体２の上面に受け容器２７が設けられている。受け容器２７は、クレーン３の下方で、排出口２６の全移動範囲に対向する開口２７ａを有し、排出口２６から放出されて落下する冷却水を収容する。特に限定されないが、本実施形態では、排出口２６は、受け容器２７の上端より下方、すなわち、受け容器２７の内部に挿入された状態で配置されており、受け容器２７の上端は、冷却水排出管２５方向へ延出された鍔部２７ｂを備えている。これにより、冷却水が受け容器２７の外部に飛び散ることが防止される。なお、図３（ｂ）では、当該鍔部２７ｂにハッチングを付している。
【００２４】
受け容器２７の底部には、冷却水戻し路２２が接続されている。なお、受け容器２７の底部は、冷却水戻し路２２の接続部に向かってなだらかに傾斜しており、受け容器２７内の冷却水が冷却水戻し路２２に排出されるように構成されている。特に限定されないが、本実施形態では、冷却水戻し路２２は、図３（ｂ）に示すように、受け容器２７の両側（船本体２の側面側）にそれぞれ設けられている。
【００２５】
この例では、図３（ａ）に示すように、冷却水戻し路２２は、受け容器２７の下面から鉛直方向に沿って延びる配管と、当該配管の下端からタンク２４へ向けてなだらかに傾斜する配管とにより構成されている。そして、発電機２８は各冷却水戻し路２２において鉛直方向に沿って延びる配管の下端近傍に設けられている。発電機２８は、冷却水戻し路２２内を流れる冷却水の水流により発電する構成であればよく、水車の形状等は特に限定されない。例えば、上述の各発電機２８において、冷却水の流量が１２０ｍ３／ｈ、有効落差が４ｍであるとすると、３００Ｗ程度の電力の発電が可能となる。
【００２６】
なお、本実施形態の作業船１では、タンク２４は、船本体２の両側にそれぞれ配置されており、上述の各冷却水戻し路２２がそれぞれ接続されている。また、冷却水ポンプ２３は両タンク２４に接続されており、両タンク２４から引き出した冷却水を、冷却水供給路２１を通じて冷却器１１へ送出する。
【００２７】
以上説明したように、作業船１では、冷却器１１の冷却に使用される冷却水の水流によって発電する発電機２８を備えるため、従来利用されていなかった冷却水の有効利用が可能となる。その結果、作業船１全体のエネルギー効率を向上させることができる。
【００２８】
また、上述の構成では、冷却水は、冷却水ポンプ２３により、位置エネルギーの低い船本体２側から位置エネルギーの高いクレーン３側へ輸送される。しかしながら、発電機２８が、冷却器１１を通過後、かつタンク２４に到達するまでの間の冷却水戻し路２２、すなわち、位置エネルギーの高いクレーン３側から位置エネルギーの低い船本体２側へ輸送される経路に介在されているため、冷却水ポンプ２３に新たな負荷が加わることを抑制できる。
【００２９】
さらに、上述の構成では、受け容器２７の直下で鉛直方向に延びる配管の下端近傍に発電機２８が配置されているため、自然流下する冷却水の位置エネルギーを電力として効率的に取り出すことができる。
【００３０】
なお、上述した各実施形態は本発明の技術的範囲を制限するものではなく、既に記載したもの以外でも、本発明の範囲内で種々の変形や応用が可能である。例えば、上記実施形態では、水平方向に旋回可能な作業機を備える作業船について説明したが、本発明は、旋回することのない作業機を備える作業船にも適用可能である。
【００３１】
また、上述の実施形態では、船本体に設けたタンクに収容した冷却水を使用して作業機の冷却器を冷却する構成について説明したが、冷却水として、作業船の周囲に存在する水を汲み上げる構成であっても、同様の効果を得ることができる。
【００３２】
さらに、上記では、冷却水冷却器を備える構成を説明したが、当該冷却水冷却器を水冷式とする場合には、当該冷却水冷却器を冷却するための冷却水の輸送経路に発電機を設けることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明によれば、作業船全体のエネルギー効率を向上させることができ、作業船として有用である。
【符号の説明】
【００３４】
１  作業船
２  船本体
３  クレーン（旋回体）
４  旋回台
５  本体部
１１  冷却器
２０  冷却水循環路
２１  冷却水供給路
２２  冷却水戻し路
２３  冷却水ポンプ
２４  タンク
２５  冷却水排出管
２６  排出口
２７  受け容器
２８  発電機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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