(57)【要約】      （修正有）【課題】冷却器及び加熱器の両機能を持った一体型のコンバイン型主機熱交換器の冷却器側の温調弁と加熱器側の温調弁の制御に関し、主機の冷却清水の冷却器側の温調弁制御を優先し、主機の要求冷却水温度以下では冷却を行わず、常に必要温度以上で前記加熱器側の温調弁を制御する一体型のコンバイン型主機熱交換器の提供。【解決手段】船舶の主機関を冷却する熱交換器で、前記主機を冷却する清水が循環する清水域と、当該清水域で熱交換する船外海水を取り込み循環させる冷却海水域及び船内装備熱源からの蒸気又は熱媒を取り込み循環させる蒸気又は熱媒域とからなり、前記清水域には、前記冷却海水域から延び当該清水域内で前記冷却海水と前記清水との間で熱交換を行う冷却海水熱交チューブ６ａ，６ｂ，６ｃ及び前記蒸気又は熱媒域から延び当該清水域内で前記蒸気又は熱媒と前記清水との間で熱交換を行う熱媒熱交換チューブ１０ａ，１０ｂ，１０ｃとを備えた。【選択図】図１
2018127120.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
船舶の主機関を冷却する熱交換器であって、
当該熱交換器は、前記主機を冷却する清水が循環する清水域と、当該清水域でそれぞれ熱交換する船外海水を取り込み循環させる冷却海水域及び船内装備熱源からの蒸気又は熱媒を取り込み循環させる蒸気又は熱媒域とからなり、
前記清水域には、前記冷却海水域から延び当該清水域内で前記冷却海水と前記清水との間で熱交換を行う複数本からなる冷却海水熱交換チューブ及び前記蒸気又は熱媒域から延び当該清水域内で前記蒸気又は熱媒と前記清水との間で熱交換を行う複数本からなる熱媒熱交換チューブとを備えたことを特徴とするコンバイン型主機熱交換器。
【請求項２】
前記清水域は、主機関を冷却する清水が主機冷却清水出口及び主機冷却清水入口を有し、前記冷却海水域は、船外の冷却用海水を取り込む冷却海水入口と冷却後の海水を船外に排出する冷却海水出口を有し、主機冷却後の清水を冷却し、前記蒸気又は熱媒域は、船内に装備された暖気手段からの蒸気又は熱を取り込む蒸気又は熱媒入口と加熱後の蒸気又は熱媒が前記暖気手段に排出される蒸気又は熱媒排出口を有し、船内装備暖気手段の蒸気又は熱媒を加熱する区域であることを特徴とする請求項１に記載のコンバイン型主機熱交換器。
【請求項３】
前記冷却海水入口及び前記冷却海水出口が船外に開口され、前記主機冷却清水出口及び前記主機冷却清水入口が主機冷却清水ラインに接続され、前記蒸気又は熱媒入口及び蒸気又は熱媒排出口が船内暖気手段に接続され、前記冷却海水入口近傍には、取り込む海水を前記冷却海水域方向又は前記冷却海水出口方向を変更する第一温調弁が、また、前記蒸気又は熱媒入口近傍には、取り込む蒸気又は熱媒の流れを開閉する第二温調弁が設けられたことを特徴とする請求項１に係るコンバイン型縮熱交換器が装備された船舶主機冷却交換システム。
【請求項４】
前記主機冷却清水ラインに船内で清水を生成する造水装置が接続されたことを特徴とする請求項３に記載の船舶主機冷却システム。
【請求項５】
前記第一温調弁及び前記第二温調弁の温度制御を単一の制御盤において切り替え可能に行われることを特徴とする請求項３に記載の船舶主機冷却交換システム。
【請求項６】
前記主機冷却清水ラインの前記主機冷却清水入口近傍に配置される温度センサーが前記主機の冷却清水温度が設定指令温度より下ったことを検知し、かつ、前記第二温調弁が開状態である場合には、前記第一温調弁が海水取り込みを停止する制御であることを特徴とする請求項５に記載の船舶主機冷却システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼル主機関を有するタンカー船・バルク船・自動車運搬船・一般貨物船等の船舶において、当該主機関を冷却すると共に主機冷態時において当該冷却水を温める等相反する機能を可能とするコンバイン型主機熱交換器及び船舶主機冷却システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の船舶主機の冷却に関するものとしては、例えば、特開２０１５−１３１６１３号公報に開示のものが知られている。
特開２０１５−１３１６１３号公報の開示は、発明名称「船舶の冷却システム」に係り、「船舶の主機関の負荷変動である負荷増加に追従して、冷却海水モータの回転数を制御できる船舶の冷却システムを提供すること」の発明解決課題において（同公報明細書段落番号０００６参照）、「冷却海水及び清水の間で熱交換して、前記清水を冷却する熱交換器と、前記熱交換器に前記冷却海水を供給する冷却海水ポンプと、前記冷却海水ポンプを駆動する冷却海水モータと、清水目標温度値を予め記憶し、前記冷却海水モータの回転数を制御するモータ制御装置と、前記熱交換器から船舶の主機関に送られる冷却清水、前記主機関から戻される戻り清水を前記熱交換器及び前記主機関の間で循環する清水循環管路と、前記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管路と、前記熱交換器から前記主機関に流す前記冷却清水の流量及び前記清水バイパス管路から前記主機関に流す前記戻し清水の流量を調整する清水流量調整弁と、前記清水流量調整弁から前記主機関に流れる送り清水の温度を検出し、清水温度検出値を前記モータ制御装置に出力する清水温度検出器と、前記清水温度検出器の前記清水温度検出値に基づき前記清水流量調整弁の弁開度を制御し、弁開度値を前記モータ制御装置に出力する調整弁制御装置と、前記主機関の負荷を検出し、負荷値を前記モータ制御装置に出力する負荷検出器と、を備え、前記モータ制御装置は、前記清水流量調整弁が前記冷却清水を前記熱交換器から前記主機関に流す弁開度値、及び前記清水温度検出値が前記清水目標温度値以上であると、前記冷却海水モータを起動して最大回転数未満の始動回転数にて制御し、前記負荷値に基づき単位時間の前記主機関の負荷変動を演算し、前記単位時間での前記負荷変動が増加すると、現在の回転数を増加する負荷回転数値を演算し、前記負荷回転数値にて前記冷却海水モータの回転数を制御する」構成をとることによって（同公報特許請求の範囲の請求項１の記載等参照）、「・・船舶の主機関の負荷変動である負荷増加に追従して、冷却海水モータの回転数を制御でき、冷却海水ポンプで熱交換器に供給する冷却海水の流量も主機関の負荷変動に追従できる。また、モータ制御装置は、清水流量調整弁が冷却清水を熱交換器から主機関に流す弁開度値、及び清水温度検出値が清水目標温度値以上であると、冷却海水モータを始動して最大回転数未満の始動回転数値で制御するので、熱交換器で清水を冷却する必要のない場合には、冷却海水ポンプの回転を停止できる。」等の効果を奏せしめるものである（同公報明細書段落番号００１１参照）。
【０００３】
図３は、特開２０１５−１３１６１３号公報に開示の発明に係る船舶の冷却システムを示す全体構成図であり、図３において、Ｚは、船舶冷却システム、Ｙは、船舶の主機関、Ａは、熱交換器、１０２は、冷却海水ポンプ、１０３は、冷却海水モータ、１１１は、清水循環管路、１１２は、清水バイパス管路、１１３は、清水流量調整弁、１５１は、負荷検出器、１５２は、清水温度検出器、１５３は、調整弁制御装置、１５４は、モータ制御装置である（なお、符号は、先行技術であることを明らかにするために、本願出願人において、３桁に変更して説明した。）。
【０００４】
しかしながら、このようなディーゼル主機関のシリンダーライナーやシリンダーカバー周辺を清水を用いて冷却している船舶の主機関冷却システムであっても、実際上は、主機冷態時に冷却水を暖気する手段として冷却水を温める装置（蒸気又は熱媒油を熱源とした、主機ジャケット冷却清水加熱器）も装備し、それぞれ相反する機能の装置を同配管系統内に装備している。また、特に、タンカー船等の水を多く使用する船においては、上記冷却水を温める装置である主機ジャケット冷却清水加熱器に、航海中の造水能力をアップさせる機能も追加され、前記シリンダーライナーの低温腐蝕対策として冷却水温度の制御が複雑になっているため、その機能に対応した温度制御を行なうこととされている。すなわち、従来の船舶のディーゼル主機関においては、主機関のシリンダーライナーやシリンダーカバー周辺を清水を用いて冷却するための清水冷却器（M/E jacket F.W. cooler）を装備する一方、主機冷態時の冷却水の暖気手段（例えば、清水域の蒸気又は熱媒ライン）の加熱源として、蒸気又は熱媒油を利用した加熱器（M/E jacket pre heater）を別途装備し、これらを制御装置及び温調弁等で制御して、前記主機関冷却及び暖気の両機能を可能としていた。また、加えて、タンカー船等にあっては、航海中に使用する清水に関し、その造水量をアップする必要があり、このため、前記主機冷却用の冷却器（M/E jacket cooling F.W. cooler）の装備及びこの冷却制御しつつも、前記造水用の加熱のための加熱器（M/E jacket pre heater）を装備し、これを加熱制御する必要があり、タンカー船等の場合には、主機冷却を含めて三種類の熱交換機能を実現する必要があった。
【０００５】
図４は、従来の船舶のディーゼル主機関の冷却を行うと共に暖気及び造水を行う全体概略を示す図である。
図４において、符号２０１は、ディーゼル主機関、２０２は、温度センサー、２０３は、制御盤、２０４は、主機リモコン、２０５ａ、２０５ｂは、主機ジャケット冷却清水ポンプ、２０６は、第一温調弁、２０７は、主機ジャケット清水冷却器、２０８は、前記船内暖気手段加熱のための主機ジャケットプレヒーター、２０９は、制御盤、２１０は、第二温調弁、２１１は、造水装置、２１２ａ、２１２ｂは、手動弁である。また、符号ａ、ｂは、海水ラインであり、そのうち、符号ａは、冷却海水入口、符号ｂは、冷却海水出口、符号ｃは、清水ライン、符号ｄ、ｅは、蒸気ラインであり、そのうち、符号ｄは、前記船内暖気手段からの蒸気入口、符号ｅは、同船内暖気手段への蒸気出口である。
【０００６】
図４に示す全体概略図において、前記主機ジャケット清水冷却器２０７は、船外から前記冷却海水入口ａ及び前記冷却海水出口ｂを介して冷却用海水を循環させ、前記清水ラインｃを循環する清水との間で熱交換を行うものであり、海水との間で熱交換による冷却された清水は、前記主機冷却清水の入口温度を前記温度センサー２０２で検知し、この検知に基づき、前記制御盤２０３にて指令の温度となるように前記第一温調弁２０６により制御する。すなわち、前記第一温調弁２０６は、三方弁構造であり、主機出口の冷却清水と前記主機ジャケット清水冷却器２０７を通過した冷却清水をミキシングすることにより指令温度に制御する。また、当該指令温度は、前記主機リモコン２０４により、前記主機２０１の負荷に応じて変化するように自動制御設定される。
【０００７】
また、前記造水装置２１１は、海水を蒸留して、船内の雑用清水を製造する装置である。この造水装置２１１は、装置内に海水を取り込み、一部を造水（蒸留）、他の一部を造水装置内の圧力を下げる機能（エダクター効果）を有するものであり、蒸留に関してより詳しく説明すれば、主機ジャケット冷却水からの８５℃〜９０℃の低温の熱源で海水を蒸発させ、この蒸気となった海水を冷却することにより蒸留水を製造する装置である。造水された水は、蒸留水でミネラル分がなく、一般的には飲料水としてよりも雑用清水として使用される。
そして、当該造水装置２１１では、前記主機の冷却を優先するために、主機冷却に悪影響を及ぼすような場合には、前記造水装置２１１そのものを使用しないようにする必要がある。このため、前記清水ラインｃとは、前記手動弁２１２ａ、２１２ｂで接続され、弁開閉が行われる。この弁を手動弁２１２ａ、２１２ｂとしたのは、上述の主機冷却への悪影響、すなわち、シリンダーライナー（図示外）の低温腐食対策のために、前記主機２０１の負荷出力５０％以下では、前記造水装置２１１への主機廃熱を供給しないようにするため手動操作開閉としたものである。
さらに、前記第二温調弁２１０は二方弁構成であり、前記主機２０１入口温度が前記制御盤２０９での指令温度となるように熱源である蒸気の供給停止を制御するようにしている。
【０００８】
しかしながら、このような構成からなる従来の船舶においては、冷却と加熱の相反する装置を装備して相反する制御を行う必要があり、また、タンカー船等にあっては、加熱媒として二つの加熱機能を装備しなければならず、効率が悪く、また、シリンダーライナーの低温腐蝕対策を行わなければならないため、冷却水温度の制御も複雑になり、特に、主機低負荷出力時（約５０％以下）では、前記造水装置２１１を使用することができず、その結果、造水することすら出来ないこととなる。加えて、タンカー船等にあっては多くの清水を使用するため、前記造水装置２１１としてはより多くの容量を造水が可能な造水装置を別途装備しなければならないこともあり、前記主機２０１からの冷却清水の廃熱量及び低温腐蝕対策による温度制御により、造水装置定格の造水量を確保することができない等の問題点があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１５−１３１６１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
そこで、本発明においては、冷却器（ M/E jacket F.W. cooler）及び加熱器（M/E jacket pre heater）の両方の機能を持った一体型のコンバイン型主機熱交換器を採用することとし、コンバイン型とした１つの熱交換器において主機熱交換器の冷却器側の温調弁と加熱器側の温調弁の制御をすることにより、主機の冷却清水の冷却器側の温調弁制御を優先し、主機の要求冷却水温度以下では、主機冷却制御を行わず、常に主機冷却必要温度以上で前記加熱器側の温調弁を制御するようにして、ジャケット水の温度をキープしつつ、造水装置のへの熱供給を可能とする一体型のコンバイン型主機熱交換器の提供をせんとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するために、本願請求項１に係る発明は、船舶の主機関を冷却する熱交換器であって、当該熱交換器は、前記主機を冷却する清水が循環する清水域と、当該清水域でそれぞれ熱交換する船外海水を取り込み循環させる冷却海水域及び船内装備熱源からの蒸気又は熱媒を取り込み循環させる蒸気又は熱媒域とからなり、前記清水域には、前記冷却海水域から延び当該清水域内で前記冷却海水と前記清水との間で熱交換を行う複数本からなる冷却海水熱交換チューブ及び前記蒸気又は熱媒域から延び当該清水域内で前記蒸気又は熱媒と前記清水との間で熱交換を行う複数本からなる熱媒熱交換チューブとを備えたコンバイン型主機熱交換器であることを特徴とする。
また、本願請求項２に係る発明は、前記請求項１に記載のコンバイン型主機熱交換器において、前記清水域は、主機関を冷却する清水が主機冷却清水出口及び主機冷却清水入口を有し、前記冷却海水域は、船外の冷却用海水を取り込む冷却海水入口と冷却後の海水を船外に排出する冷却海水出口を有し、主機冷却後の清水を冷却し、前記蒸気又は熱媒域は、船内に装備された暖気手段からの蒸気又は熱を取り込む蒸気又は熱媒入口と加熱後の蒸気又は熱媒が前記暖気手段に排出される蒸気又は熱媒排出口を有し、船内装備暖気手段の蒸気又は熱媒を加熱する区域であることを特徴とする。
そして、本願請求項３に係る発明は、前記請求項１に係るコンバイン型主機熱交換器が装備された船舶主機冷却交換システムにおいて、前記冷却海水入口及び前記冷却海水出口が船外に開口され、前記主機冷却清水出口及び前記主機冷却清水入口が主機冷却清水ラインに接続され、前記蒸気又は熱媒入口及び蒸気又は熱媒排出口が船内暖気手段に接続され、前記冷却海水入口近傍には、取り込む海水を前記冷却海水域方向又は前記冷却海水出口方向を変更する第一温調弁が、また、前記蒸気又は熱媒入口近傍には、取り込む蒸気又は熱媒の流れを開閉する第二温調弁が設けられたことを特徴とする。
また、本願請求項４に係る発明は、前記請求項３に記載の船舶主機冷却システムにおいて、前記主機冷却清水ラインに船内で清水を生成する造水装置が接続されたことを特徴とする。
さらに、本願請求項５に係る発明は、前記請求項３に記載の船舶主機冷却交換システムにおいて、前記第一温調弁及び前記第二温調弁の温度制御を単一の制御盤において切り替え可能に行われることを特徴とする。
そして、本願請求項６に係る発明は、前記請求項５に記載の船舶主機冷却システムにおいて、前記主機冷却清水ラインの前記主機冷却清水入口近傍に配置される温度センサーが前記主機の冷却清水温度が設定指令温度より下ったことを検知し、かつ、前記第二温調弁が開状態である場合には、前記第一温調弁が海水取り込みを停止する制御であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
上記のような構成としたので、冷却器と加熱器の両機能を備える熱交換器を一台にして装備することができ、これは、二台又は三台の熱交換器から一台の熱交換器の設置スペースのみで充分であり、機器装置の装備スペースの削減を図ることができ、機関室内の有効利用を図ることができる。また、２箇所での個別制御から一箇所での集中制御が可能となり、制御操作が容易となると共に、一箇所のみの制御を行えば良いのであるから、自動制御も可能となり、一箇所での集約自動制御による主機負荷に関わらず造水装置の連続運転（連続造水）が可能となる。すなわち、冷却器と加熱器を各々装備し、各々で制御すると、相反する機能のため、それぞれの温度制御が複雑であり、困難となるため、一つの熱交換器で主機ジャケット冷却水を制御するようにして、主機ジャケット冷却水の必要温度をキープしつつ、かつ、造水装置も常時使用することができることとなるのである。
【００１３】
そして、このような構成としたので、主機航海中に発生する余剰蒸気を利用して、主機冷却清水の温度を保持することにより、主機低負荷出力時においても、造水が可能となる。また、同制御により、タンカー船においては、余剰蒸気等を利用することにより、航海中に造水量をアップすることが可能となる。すなわち、タンカー船では、清水を多く使用するため造水装置としては大容量のものを装備しなければならず、従来までの主機ジャケット熱量では必要とする定格の造水はできない場合が多く、また、主機ジャケットが低負荷の際の熱量では更に熱量が下がるため、造水が全く出来ないケースもあるため、船内で発生する余剰蒸気の熱源を利用するようにして、ジャケット水温度のキープを可能としつつ、さらに、造水量アップを可能としたものである。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明に係るコンバイン型主機熱交換器１の一実施例である実施例１に係るコンバイン型主機熱交換器１を示す図である。
【図２】図２は、本実施例１に係るコンバイン型主機熱交換器１を利用してディーゼル主機２０１を冷却すると共に、蒸気等の熱媒の冷却及び造水装置２１１を用いた造水の概略を示す全体概略図であり、図４に示した前記主機ジャケット清水冷却器２０７に替えて本実施例１に係るコンバイン型主機熱交換器１を装備した全体図を示すものである。
【図３】図３は、特開２０１５−１３１６１３号公報に開示の発明に係る船舶の冷却システムを示す全体構成図である。
【図４】図４は、従来の船舶のディーゼル主機関の冷却を行うと共に暖気及び造水を行う全体概略を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明に係るコンバイン型主機熱交換器を実施するための形態として一実施例を図面に基づき詳細に説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１は、本発明に係るコンバイン型主機熱交換器１の一実施例である実施例１に係るコンバイン型主機熱交換器１を示す図である。
図１において、符号１は、本実施例１に係るコンバイン型主機熱交換器であり、２は、その胴体、３は、冷却海水入口、４は、冷却海水出口、５は、仕切板、６ａ、６ｂ、６ｃは、冷却海水熱交換チューブ、７は、主機冷却清水出口、８は、主機冷却清水入口、９は、蒸気又は熱媒入口、１０ａ、１０ｂ、１０ｃは、蒸気又は熱媒熱交換チューブ、１１は、蒸気または熱媒出口、１２は、仕切板である。本実施例１に係るコンバイン型主機熱交換器１は、図１に示されるように、内部で大きく冷却海水域Ａ、清水域Ｂ、蒸気または熱媒域Ｃに区分けされ、冷却海水域Ａには、船外からの海水が前記冷却海水入口３を通って前記海水領域Ａに取り込まれ、前記冷却海水熱交換チューブ６ａ、６ｂ、６ｃを通って前記冷却海水出口４から船外に排出される。
【００１７】
また、前記清水域Ｂは、主機（図１では図示外）を冷却する主機冷却用清水で満たされ、主機冷却清水は前記主機冷却清水出口７から出て主機を冷却した後、前記主機冷却清水入口８から帰還され、このとき、前記冷却海水熱交換チューブ６ａ、６ｂ、６ｃにより、冷却海水との間で熱交換される。
一方、前記蒸気または熱媒域Ｃには、前記蒸気又は熱媒入口９から蒸気又は熱媒が取り込まれ、前記清水域Ｂ内に延設される前記蒸気又は熱媒熱交換チューブ１０ａ、１０ｂ、１０ｃを通る間、清水との間で熱交換され、前記蒸気または熱媒出口１１から排出される。
【００１８】
なお、本実施例１に係るコンバイン型主機熱交換器１は、装着する船型・主機関の出力等によって種々変わりうるものであるが、一例として、例えば、ＤＷＴ３５０００トン級の船舶においては、主機との熱交換能力が約１０００ｋＷ程度の熱交換のものを使用して、取り込む冷却海水としては、約１３０ｍ３／ｈの取り込み能力のものを想定し、さらには、造水装置又は主機暖気に必要な熱交換能力を約６００ｋＷ程度の熱交換を想定し、取り込む蒸気量としては約１０００ｋｇ／ｈ（０．６９ＭＰａの蒸気にて）の取り込みを能力のものを想定するとすれば、上述するような一つの熱交換器で主機ジャケット冷却水を制御することにより、主機ジャケット冷却水の必要温度をキープしつつ、かつ、造水装置も常時使用することができることとなる。
【００１９】
図２は、本実施例１に係るコンバイン型主機熱交換器１を利用してディーゼル主機２０１を冷却すると共に、蒸気等の熱媒の冷却及び造水装置２１１を用いた造水の概略を示す全体概略図であり、図４に示した前記主機ジャケット清水冷却器２０７に替えて本実施例１に係るコンバイン型主機熱交換器１を装備した全体図を示すものである。
【００２０】
図２において、符号１は、本実施例１に係るコンバイン型主機熱交換器１であり、その余の符号は、図４に示す同じ部材は同じ符号で示した。
図４の全体概略図に示した例によれば、本実施例１に係るコンバイン型主機熱交換器１を用いて主機２０１の冷却、前記清水域の蒸気又は熱媒ライン側の加熱、さらには、前記２１１造水装置への加熱制御は、次のような第一温調弁２０６及び第二温調弁２１０の制御となる。
【００２１】
（ａ）前記第一温調弁２０６の制御を優先する。
前記第一温調弁２０６で制御できる範囲においては、前記第二温調弁２１０は制御しない（閉弁とする）。具体的には、冷却清水の温度を前記温度センサー２０２により検知し、その検知結果が、予め設定した設定温度より高い場合には、前記主機ジャケット清水冷却器２への冷却海水の流量が多くなるように前記第一温調弁２０６を制御し（このとき、蒸気が主機ジャケット清水冷却器２に流入しないように前記第２温調弁２１０は閉とする制御を行う。）し、冷却清水の温度を下げるように制御を行う。
また、逆の場合、つまり、冷却清水の温度を前記温度センサー２０２により検知し、予め設定した設定温度より低い場合は、前記主機ジャケット清水冷却器２に蒸気が流入するように前記第二温調弁２１０を開とする制御を行い（このとき、主機ジャケット清水冷却器２への冷却海水の流量が少なくなるように前記第一温調弁２０６を制御する。）、冷却清水の温度を上げるように制御を行う。
これは、前記第一温調弁２０６は、３方弁制御による冷却海水の流量制御であるので、前記第一温調弁２０６の制御のみで前記主機２０１の冷却清水の温度制御が可能であり、それだけで足りるからである。ただし、冷却器内の海水が滞留することにより海水塩分が内部で固形化することを防ぐため、冷却海水の一部は常に本実施例１に係るコンバイン型主機熱交換器１に供給するようにする。
【００２２】
（ｂ）主機２０１の低出力時や前記造水装置２１１での造水量をアップさせる場合で、かつ、主機冷却清水温度が指令温度より下がる場合（前記第一温調弁２０６がフルバイパス状態でも指令温度より冷却清水温度が下がる場合）、前記第二温調弁２１０を次のように制御する。
すなわち、船内装備の暖気手段が加熱を要する場合には、船内で生成される主機２０１の廃熱（余剰蒸気）を利用するようにする。したがって、前記第二温調弁２１０が制御状態（加熱を必要とする状態）にある場合には、前記第一温調弁２０６は制御しない（閉弁：海水取り込みをしない）。
【００２３】
つまり、主機負荷が低下して造水装置を通常通り運転させると、主機ジャケット冷却清水の温度がキープできなくなる。また、冷却器と加熱器を個別で制御する場合、操作・制御が複雑（常に乗組員にて操作・監視が必要）なため、造水を中止しなければならないことになる。
そこで、１つの熱交換器において、上記のように第一、第二の温調弁の開閉制御を可能とすることにより、主機負荷に関わらず、造水装置での造水量をキープしたままの運航が可能となる。なお、上記説明においては、「造水量の増加」なる用語で説明したが、これは、厳密には、造水量が増加するというのではなく、これまで減少又は停止していたものが通常運航状態又は造水装置定格造水量確保ができるということを意味することをいう。
【００２４】
（ｃ）上記（ａ）（ｂ）の制御において、前記制御盤２０３は前記第一温調弁２０６及び前記第二温調弁２１０の双方に接続され、単一の制御盤２０３が共用されるので、一箇所で上記（ａ）（ｂ）の集中制御ができることとなる。また、これらの共用される両制御は、その切替も容易であるので、所定の要求に応じた（例えば、主機低負荷出力時（約５０％以下）の際には、前記造水装置２１１の使用を停止する等）を自動で行わしめる、いわゆる自動制御が可能となる。
【００２５】
なお、本実施例１に係るコンバイン型主機熱交換器１を使用する船舶においては、上記の構成としたので、前記主機２０１の負荷や前記造水装置２１１の造水量に拘わらず、本実施例１に係るコンバイン型主機熱交換器１における主機冷却及び／又は暖気手段又は造水装置２１１の加熱を自動化できる。このため、前記造水装置２１１への冷却清水供給用前記手動弁２１２ａ、２１２ｂは、常時開弁で運行することが可能となる。また、これらの冷却・加熱の制御は、上述するように、主機冷却清水の温度検知には前記温度センサー２０２の検知結果が前記制御盤２０３で設定した温度に前記第二温調弁２１０を開閉することにより行う。また、前記第二温調弁２１０は電動又は空気作動式により、前記制御盤２０３からの指令通りの温度になるように開度を調整制御する。
【００２６】
上述したように、本実施例１に係るコンバイン型主機熱交換器１を用いて主機２０１の冷却、前記暖気手段（例えば清水域の蒸気・熱媒ライン）の蒸気又は熱媒の加熱、さらには、前記造水装置２１１への加熱制御を可能としたので、前記主機２０１の負荷や前記造水装置２１１の造水量に関わらず、本実施例１に係るコンバイン型主機熱交換器１だけで船内における冷却/加熱を自動で制御することができる。例えば、前記造水装置２１１への冷却清水供給用の手動弁２１２ａ、２１２ｂに関していえば、ジャケット水温度がキープでき、造水装置２１１の造水量の調整や停止をする必要がないため、常時開弁にて運行が可能であり、この点からも冷却/加熱の制御操作が容易となる。
【００２７】
また、上記のように構成したので、船舶のディーゼル主機関２０１の冷却用の冷却器と船内の他の装備品用の加熱器に対する冷却と加熱の両機能を備える熱交換器を一体型として一台のみを装備することにより、他に必要とされる加熱用の熱交換器二台又は三台の熱交換器を一台の熱交換器設置スペースのみとすることができ、機器装置の装備スペースの削減を図ることができ、機関室内の有効利用を図ることができる。
【００２８】
また、従来まで必要とされていた２箇所での冷却／加熱の熱交換に関する制御について、それぞれの場所での個別制御から冷却／加熱の制御を一箇所での集中制御が可能となり、その分の制御操作が容易となると共に、一箇所でのみの制御に関して、これを適宜切り替えて行う制御も容易となり、さらには、これらの切替も含めた自動切替制御も可能となり、一箇所での集約自動制御により、主機の負荷如何に拘わらず造水装置の連続運転（連続造水）が可能となる等の効果を奏する。
【００２９】
そして、このような構成としたので、航海中に発生する主機２０１からの余熱（余剰蒸気）を利用して、主機冷却清水の温度を保持する一方、主機低負荷出力時においても、造水が可能となり、また、タンカー船においても、航海中に造水量をアップが可能となる等の効果を奏する。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明は、ディーゼル主機関を使用する船舶の主機関冷却及び船内加熱機器の冷却・加熱に利用される。
【符号の説明】
【００３１】
１ コンバイン型主機熱交換器
２ コンバイン型主機熱交換器胴体
３ 冷却海水入口
４ 冷却海水出口
５ 仕切り板
６ａ、６ｂ、６ｃ   冷却海水熱交換チューブ
７ 主機冷却清水出口
８ 主機冷却清水入口
９ 蒸気又は熱媒入口
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ   熱媒熱交換チューブ
１１ 蒸気又は熱媒出口
１２ 仕切り板
１０２ 冷却海水ポンプ
１０３ 冷却海水モータ
１１１ 清水循環管路
１１２ 清水バイパス管路
１１３ 清水流量調整弁
１５１ 負荷検出器
１５２ 清水温度検出器
１５３ 調整弁制御装置
１５４ モータ制御装置
２０１ ディーゼル主機関（主機）
２０２ 温度センサー
２０３ 制御盤
２０４ 主機リモコン
２０５ａ、２０５ｂ 主機ジャケット冷却清水ポンプ
２０６ 第一温調弁
２０７ 主機ジャケット清水冷却器
２０８ 主機ジャケットプレヒーター
２０９ 制御盤
２１０ 第二温調弁
２１１ 造水装置
２１２ａ、２１２ｂ 手動弁
Ａ 冷却海水域
Ｂ 清水域
Ｃ 熱媒域
ａ 冷却海水入口
ｂ 冷却海水出口
ｃ 清水ライン
ｄ 蒸気入口
ｅ 蒸気出口
【図１】
2018127120.tif 000003
【図２】
2018127120.tif 000004
【図３】
2018127120.tif 000005
【図４】
2018127120.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成30年1月26日(2018.1.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
船舶の主機関を冷却する熱交換器であって、
当該熱交換器は、前記主機関を冷却する清水が循環する清水域と、当該清水域でそれぞれ熱交換する船外海水を取り込み冷却海水を循環させる冷却海水域及び船内装備熱源からの蒸気又は熱媒を取り込み循環させる蒸気又は熱媒域とからなり、
前記清水域は、主機関を冷却する清水が主機冷却清水出口及び主機冷却清水入口を有し、
前記冷却海水域は、船外の冷却用海水を取り込む冷却海水入口と冷却後の海水を船外に排出する冷却海水出口を有し、主機冷却後の清水を冷却し、
前記蒸気又は熱媒域は、船内に装備された暖気手段からの蒸気又は熱を取り込む蒸気又は熱媒入口と加熱後の蒸気又は熱媒が前記暖気手段に排出される蒸気又は熱媒排出口を有する船内装備暖気手段の蒸気又は熱媒を加熱する区域であって、  前記清水域には、前記冷却海水域から延び当該清水域内で前記冷却海水と前記清水との間で熱交換を行う複数本からなる冷却海水熱交換チューブ及び前記蒸気又は熱媒域から延び当該清水域内で前記蒸気又は熱媒と前記清水との間で熱交換を行う複数本からなる熱媒熱交換チューブとを備えたことを特徴とするコンバイン一体型主機熱交換器。
【請求項２】
前記冷却海水入口及び前記冷却海水出口が船外に開口され、前記主機冷却清水出口及び前記主機冷却清水入口が主機冷却清水ラインに接続され、前記蒸気又は熱媒入口及び蒸気又は熱媒排出口が船内暖気手段に接続され、前記冷却海水入口近傍には、取り込む海水を前記冷却海水域方向又は前記冷却海水出口方向を変更する第一温調弁が、また、前記蒸気又は熱媒入口近傍には、取り込む蒸気又は熱媒の流れを開閉する第二温調弁が設けられたことを特徴とする請求項１に係るコンバイン一体型主機熱交換器が装備された船舶主機冷却交換システム。
【請求項３】
前記主機冷却清水ラインに船内で清水を生成する造水装置が接続されたことを特徴とする請求項２に記載の船舶主機冷却システム。
【請求項４】
前記第一温調弁及び前記第二温調弁の温度制御を単一の制御盤において切り替え可能に行われることを特徴とする請求項３に記載の船舶主機冷却交換システム。
【請求項５】
前記主機冷却清水ラインの前記主機冷却清水入口近傍に配置される温度センサーが前記主機の冷却清水温度が設定指令温度より下ったことを検知し、かつ、前記第二温調弁が開状態である場合には、前記第一温調弁が海水取り込みを停止する制御であることを特徴とする請求項４に記載の船舶主機冷却システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼル主機関を有するタンカー船・バルク船・自動車運搬船・一般貨物船等の船舶において、当該主機関を冷却すると共に主機冷態時において当該冷却水を温める等相反する機能を可能とするコンバイン一体型主機熱交換器及び船舶主機冷却システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の船舶主機の冷却に関するものとしては、例えば、特開２０１５−１３１６１３号公報に開示のものが知られている。
特開２０１５−１３１６１３号公報の開示は、発明名称「船舶の冷却システム」に係り、「船舶の主機関の負荷変動である負荷増加に追従して、冷却海水モータの回転数を制御できる船舶の冷却システムを提供すること」の発明解決課題において（同公報明細書段落番号０００６参照）、「冷却海水及び清水の間で熱交換して、前記清水を冷却する熱交換器と、前記熱交換器に前記冷却海水を供給する冷却海水ポンプと、前記冷却海水ポンプを駆動する冷却海水モータと、清水目標温度値を予め記憶し、前記冷却海水モータの回転数を制御するモータ制御装置と、前記熱交換器から船舶の主機関に送られる冷却清水、前記主機関から戻される戻り清水を前記熱交換器及び前記主機関の間で循環する清水循環管路と、前記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管路と、前記熱交換器から前記主機関に流す前記冷却清水の流量及び前記清水バイパス管路から前記主機関に流す前記戻し清水の流量を調整する清水流量調整弁と、前記清水流量調整弁から前記主機関に流れる送り清水の温度を検出し、清水温度検出値を前記モータ制御装置に出力する清水温度検出器と、前記清水温度検出器の前記清水温度検出値に基づき前記清水流量調整弁の弁開度を制御し、弁開度値を前記モータ制御装置に出力する調整弁制御装置と、前記主機関の負荷を検出し、負荷値を前記モータ制御装置に出力する負荷検出器と、を備え、前記モータ制御装置は、前記清水流量調整弁が前記冷却清水を前記熱交換器から前記主機関に流す弁開度値、及び前記清水温度検出値が前記清水目標温度値以上であると、前記冷却海水モータを起動して最大回転数未満の始動回転数にて制御し、前記負荷値に基づき単位時間の前記主機関の負荷変動を演算し、前記単位時間での前記負荷変動が増加すると、現在の回転数を増加する負荷回転数値を演算し、前記負荷回転数値にて前記冷却海水モータの回転数を制御する」構成をとることによって（同公報特許請求の範囲の請求項１の記載等参照）、「・・船舶の主機関の負荷変動である負荷増加に追従して、冷却海水モータの回転数を制御でき、冷却海水ポンプで熱交換器に供給する冷却海水の流量も主機関の負荷変動に追従できる。また、モータ制御装置は、清水流量調整弁が冷却清水を熱交換器から主機関に流す弁開度値、及び清水温度検出値が清水目標温度値以上であると、冷却海水モータを始動して最大回転数未満の始動回転数値で制御するので、熱交換器で清水を冷却する必要のない場合には、冷却海水ポンプの回転を停止できる。」等の効果を奏せしめるものである（同公報明細書段落番号００１１参照）。
【０００３】
図３は、特開２０１５−１３１６１３号公報に開示の発明に係る船舶の冷却システムを示す全体構成図であり、図３において、Ｚは、船舶冷却システム、Ｙは、船舶の主機関、Ａは、熱交換器、１０２は、冷却海水ポンプ、１０３は、冷却海水モータ、１１１は、清水循環管路、１１２は、清水バイパス管路、１１３は、清水流量調整弁、１５１は、負荷検出器、１５２は、清水温度検出器、１５３は、調整弁制御装置、１５４は、モータ制御装置である（なお、符号は、先行技術であることを明らかにするために、本願出願人において、３桁に変更して説明した。）。
【０００４】
しかしながら、このようなディーゼル主機関のシリンダーライナーやシリンダーカバー周辺を清水を用いて冷却している船舶の主機関冷却システムであっても、実際上は、主機冷態時に冷却水を暖気する手段として冷却水を温める装置（蒸気又は熱媒油を熱源とした、主機ジャケット冷却清水加熱器）も装備し、それぞれ相反する機能の装置を同配管系統内に装備している。また、特に、タンカー船等の水を多く使用する船においては、上記冷却水を温める装置である主機ジャケット冷却清水加熱器に、航海中の造水能力をアップさせる機能も追加され、前記シリンダーライナーの低温腐蝕対策として冷却水温度の制御が複雑になっているため、その機能に対応した温度制御を行なうこととされている。すなわち、従来の船舶のディーゼル主機関においては、主機関のシリンダーライナーやシリンダーカバー周辺を清水を用いて冷却するための清水冷却器（M/E jacket F.W. cooler）を装備する一方、主機冷態時の冷却水の暖気手段（例えば、清水域の蒸気又は熱媒ライン）の加熱源として、蒸気又は熱媒油を利用した加熱器（M/E jacket pre heater）を別途装備し、これらを制御装置及び温調弁等で制御して、前記主機関冷却及び暖気の両機能を可能としていた。また、加えて、タンカー船等にあっては、航海中に使用する清水に関し、その造水量をアップする必要があり、このため、前記主機冷却用の冷却器（M/E jacket cooling F.W. cooler）の装備及びこの冷却制御しつつも、前記造水用の加熱のための加熱器（M/E jacket pre heater）を装備し、これを加熱制御する必要があり、タンカー船等の場合には、主機冷却を含めて三種類の熱交換機能を実現する必要があった。
【０００５】
図４は、従来の船舶のディーゼル主機関の冷却を行うと共に暖気及び造水を行う全体概略を示す図である。
図４において、符号２０１は、ディーゼル主機関、２０２は、温度センサー、２０３は、制御盤、２０４は、主機リモコン、２０５ａ、２０５ｂは、主機ジャケット冷却清水ポンプ、２０６は、第一温調弁、２０７は、主機ジャケット清水冷却器、２０８は、前記船内暖気手段加熱のための主機ジャケットプレヒーター、２０９は、制御盤、２１０は、第二温調弁、２１１は、造水装置、２１２ａ、２１２ｂは、手動弁である。また、符号ａ、ｂは、海水ラインであり、そのうち、符号ａは、冷却海水入口、符号ｂは、冷却海水出口、符号ｃは、清水ライン、符号ｄ、ｅは、蒸気ラインであり、そのうち、符号ｄは、前記船内暖気手段からの蒸気入口、符号ｅは、同船内暖気手段への蒸気出口である。
【０００６】
図４に示す全体概略図において、前記主機ジャケット清水冷却器２０７は、船外から前記冷却海水入口ａ及び前記冷却海水出口ｂを介して冷却用海水を循環させ、前記清水ラインｃを循環する清水との間で熱交換を行うものであり、海水との間で熱交換による冷却された清水は、前記主機冷却清水の入口温度を前記温度センサー２０２で検知し、この検知に基づき、前記制御盤２０３にて指令の温度となるように前記第一温調弁２０６により制御する。すなわち、前記第一温調弁２０６は、三方弁構造であり、主機出口の冷却清水と前記主機ジャケット清水冷却器２０７を通過した冷却清水をミキシングすることにより指令温度に制御する。また、当該指令温度は、前記主機リモコン２０４により、前記主機２０１の負荷に応じて変化するように自動制御設定される。
【０００７】
また、前記造水装置２１１は、海水を蒸留して、船内の雑用清水を製造する装置である。この造水装置２１１は、装置内に海水を取り込み、一部を造水（蒸留）、他の一部を造水装置内の圧力を下げる機能（エダクター効果）を有するものであり、蒸留に関してより詳しく説明すれば、主機ジャケット冷却水からの８５℃〜９０℃の低温の熱源で海水を蒸発させ、この蒸気となった海水を冷却することにより蒸留水を製造する装置である。造水された水は、蒸留水でミネラル分がなく、一般的には飲料水としてよりも雑用清水として使用される。
そして、当該造水装置２１１では、前記主機の冷却を優先するために、主機冷却に悪影響を及ぼすような場合には、前記造水装置２１１そのものを使用しないようにする必要がある。このため、前記清水ラインｃとは、前記手動弁２１２ａ、２１２ｂで接続され、弁開閉が行われる。この弁を手動弁２１２ａ、２１２ｂとしたのは、上述の主機冷却への悪影響、すなわち、シリンダーライナー（図示外）の低温腐食対策のために、前記主機２０１の負荷出力５０％以下では、前記造水装置２１１への主機廃熱を供給しないようにするため手動操作開閉としたものである。
さらに、前記第二温調弁２１０は二方弁構成であり、前記主機２０１入口温度が前記制御盤２０９での指令温度となるように熱源である蒸気の供給停止を制御するようにしている。
【０００８】
しかしながら、このような構成からなる従来の船舶においては、冷却と加熱の相反する装置を装備して相反する制御を行う必要があり、また、タンカー船等にあっては、加熱媒体として二つの加熱機能を装備しなければならず、効率が悪く、また、シリンダーライナーの低温腐蝕対策を行わなければならないため、冷却水温度の制御も複雑になり、特に、主機低負荷出力時（約５０％以下）では、前記造水装置２１１を使用することができず、その結果、造水することすら出来ないこととなる。加えて、タンカー船等にあっては多くの清水を使用するため、前記造水装置２１１としてはより多くの容量を造水が可能な造水装置を別途装備しなければならないこともあり、前記主機２０１からの冷却清水の廃熱量及び低温腐蝕対策による温度制御により、造水装置定格の造水量を確保することができない等の問題点があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１５−１３１６１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
そこで、本発明においては、冷却器（ M/E jacket F.W. cooler）及び加熱器（M/E jacket pre heater）の両方の機能を持った一体型のコンバイン一体型主機熱交換器を採用することとし、コンバイン型とした１つの一体型熱交換器において主機熱交換器の冷却器側の温調弁と加熱器側の温調弁の制御をすることにより、主機の冷却清水の冷却器側の温調弁制御を優先し、主機の要求冷却水温度以下では、主機冷却制御を行わず、常に主機の要求冷却水温度以上で前記加熱器側の温調弁を制御するようにして、主機ジャケット水の温度をキープしつつ、造水装置のへの熱供給を可能とする一体型のコンバイン一体型主機熱交換器の提供をせんとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するために、本願請求項１に係る発明は、船舶の主機関を冷却する熱交換器であって、当該熱交換器は、前記主機関を冷却する清水が循環する清水域と、当該清水域でそれぞれ熱交換する船外海水を取り込み冷却海水を循環させる冷却海水域及び船内装備熱源からの蒸気又は熱媒を取り込み循環させる蒸気又は熱媒域とからなり、前記清水域は、主機関を冷却する清水が主機冷却清水出口及び主機冷却清水入口を有し、前記冷却海水域は、船外の冷却用海水を取り込む冷却海水入口と冷却後の海水を船外に排出する冷却海水出口を有し、主機冷却後の清水を冷却し、前記蒸気又は熱媒域は、船内に装備された暖気手段からの蒸気又は熱を取り込む蒸気又は熱媒入口と加熱後の蒸気又は熱媒が前記暖気手段に排出される蒸気又は熱媒排出口を有する船内装備暖気手段の蒸気又は熱媒を加熱する区域であって、前記清水域には、前記冷却海水域から延び当該清水域内で前記冷却海水と前記清水との間で熱交換を行う複数本からなる冷却海水熱交換チューブ及び前記蒸気又は熱媒域から延び当該清水域内で前記蒸気又は熱媒と前記清水との間で熱交換を行う複数本からなる熱媒熱交換チューブとを備えたコンバイン一体型主機熱交換器であることを特徴とする。
また、本願請求項２に係る発明は、前記請求項１に係るコンバイン一体型主機熱交換器が装備された船舶主機冷却交換システムにおいて、前記冷却海水入口及び前記冷却海水出口が船外に開口され、前記主機冷却清水出口及び前記主機冷却清水入口が主機冷却清水ラインに接続され、前記蒸気又は熱媒入口及び蒸気又は熱媒排出口が船内暖気手段に接続され、前記冷却海水入口近傍には、取り込む海水を前記冷却海水域方向又は前記冷却海水出口方向を変更する第一温調弁が、また、前記蒸気又は熱媒入口近傍には、取り込む蒸気又は熱媒の流れを開閉する第二温調弁が設けられたことを特徴とする。
また、本願請求項３に係る発明は、前記請求項２に記載の船舶主機冷却システムにおいて、前記主機冷却清水ラインに船内で清水を生成する造水装置が接続されたことを特徴とする。
さらに、本願請求項４に係る発明は、前記請求項３に記載の船舶主機冷却交換システムにおいて、前記第一温調弁及び前記第二温調弁の温度制御を単一の制御盤において切り替え可能に行われることを特徴とする。
そして、本願請求項５に係る発明は、前記請求項４に記載の船舶主機冷却システムにおいて、前記主機冷却清水ラインの前記主機冷却清水入口近傍に配置される温度センサーが前記主機の冷却清水温度が設定指令温度より下ったことを検知し、かつ、前記第二温調弁が開状態である場合には、前記第一温調弁が海水取り込みを停止する制御であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
上記のような構成としたので、冷却器と加熱器の両機能を備える熱交換器を一台にして装備することができ、これは、二台又は三台の熱交換器から一台の熱交換器の設置スペースのみで充分であり、機器装置の装備スペースの削減を図ることができ、機関室内の有効利用を図ることができる。また、２箇所での個別制御から一箇所での集中制御が可能となり、制御操作が容易となると共に、一箇所のみの制御を行えば良いのであるから、自動制御も可能となり、一箇所での集約自動制御による主機負荷に関わらず造水装置の連続運転（連続造水）が可能となる。すなわち、冷却器と加熱器を各々装備し、各々で制御すると、相反する機能のため、それぞれの温度制御が複雑であり、困難となるため、一つの熱交換器で主機ジャケット冷却水を制御するようにして、主機ジャケット冷却水の主機要求冷却水温度をキープしつつ、かつ、造水装置も常時使用することができることとなるのである。
【００１３】
そして、このような構成としたので、主機航海中に発生する余剰蒸気を利用して、主機冷却清水の温度を保持することにより、主機低負荷出力時においても、造水が可能となる。また、同制御により、タンカー船においては、余剰蒸気等を利用することにより、航海中に造水量をアップすることが可能となる。すなわち、タンカー船では、清水を多く使用するため造水装置としては大容量のものを装備しなければならず、従来までの主機ジャケット熱量では必要とする定格の造水はできない場合が多く、また、主機ジャケットが低負荷の際の熱量では更に熱量が下がるため、造水が全く出来ないケースもあるため、船内で発生する余剰蒸気の熱源を利用するようにして、ジャケット水温度のキープを可能としつつ、さらに、造水量アップを可能としたものである。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明に係るコンバイン一体型主機熱交換器１の一実施例である実施例１に係るコンバイン一体型主機熱交換器１を示す図である。
【図２】図２は、本実施例１に係るコンバイン一体型主機熱交換器１を利用してディーゼル主機２０１を冷却すると共に、蒸気等の熱媒の冷却及び造水装置２１１を用いた造水の概略を示す全体概略図であり、図４に示した前記主機ジャケット清水冷却器２０７に替えて本実施例１に係るコンバイン一体型主機熱交換器１を装備した全体図を示すものである。
【図３】図３は、特開２０１５−１３１６１３号公報に開示の発明に係る船舶の冷却システムを示す全体構成図である。
【図４】図４は、従来の船舶のディーゼル主機関の冷却を行うと共に暖気及び造水を行う全体概略を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明に係るコンバイン一体型主機熱交換器を実施するための形態として一実施例を図面に基づき詳細に説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１は、本発明に係るコンバイン一体型主機熱交換器１の一実施例である実施例１に係るコンバイン一体型主機熱交換器１を示す図である。
図１において、符号１は、本実施例１に係るコンバイン一体型主機熱交換器であり、２は、その胴体、３は、冷却海水入口、４は、冷却海水出口、５は、仕切板、６ａ、６ｂ、６ｃは、冷却海水熱交換チューブ、７は、主機冷却清水出口、８は、主機冷却清水入口、９は、蒸気又は熱媒入口、１０ａ、１０ｂ、１０ｃは、蒸気又は熱媒熱交換チューブ、１１は、蒸気または熱媒出口、１２は、仕切板である。本実施例１に係るコンバイン一体型主機熱交換器１は、図１に示されるように、内部で大きく冷却海水域Ａ、清水域Ｂ、蒸気または熱媒域Ｃに区分けされ、冷却海水域Ａには、船外からの海水が前記冷却海水入口３を通って前記海水領域Ａに取り込まれ、前記冷却海水熱交換チューブ６ａ、６ｂ、６ｃを通って前記冷却海水出口４から船外に排出される。
【００１７】
また、前記清水域Ｂは、主機（図１では図示外）を冷却する主機冷却用清水で満たされ、主機冷却清水は前記主機冷却清水出口７から出て主機を冷却した後、前記主機冷却清水入口８から帰還され、このとき、前記冷却海水熱交換チューブ６ａ、６ｂ、６ｃにより、冷却海水との間で熱交換される。
一方、前記蒸気または熱媒域Ｃには、前記蒸気又は熱媒入口９から蒸気又は熱媒が取り込まれ、前記清水域Ｂ内に延設される前記蒸気又は熱媒熱交換チューブ１０ａ、１０ｂ、１０ｃを通る間、清水との間で熱交換され、前記蒸気または熱媒出口１１から排出される。
【００１８】
なお、本実施例１に係るコンバイン一体型主機熱交換器１は、装着する船型・主機関の出力等によって種々変わりうるものであるが、一例として、例えば、ＤＷＴ３５０００トン級の船舶においては、主機との熱交換能力が約１０００ｋＷ程度の熱交換のものを使用して、取り込む冷却海水としては、約１３０ｍ３／ｈの取り込み能力のものを想定し、さらには、造水装置又は主機暖気に必要な熱交換能力を約６００ｋＷ程度の熱交換を想定し、取り込む蒸気量としては約１０００ｋｇ／ｈ（０．６９ＭＰａの蒸気にて）の取り込みを能力のものを想定するとすれば、上述するような一つの熱交換器で主機ジャケット冷却水を制御することにより、主機ジャケット冷却水の温度をキープしつつ、かつ、造水装置も常時使用することができることとなる。
【００１９】
図２は、本実施例１に係るコンバイン一体型主機熱交換器１を利用してディーゼル主機２０１を冷却すると共に、蒸気等の熱媒の冷却及び造水装置２１１を用いた造水の概略を示す全体概略図であり、図４に示した前記主機ジャケット清水冷却器２０７に替えて本実施例１に係るコンバイン一体型主機熱交換器１を装備した全体図を示すものである。
【００２０】
図２において、符号１は、本実施例１に係るコンバイン一体型主機熱交換器１であり、その余の符号は、図４に示す同じ部材は同じ符号で示した。
図４の全体概略図に示した例によれば、本実施例１に係るコンバイン一体型主機熱交換器１を用いて主機２０１の冷却、前記清水域の蒸気又は熱媒ライン側の加熱、さらには、前記造水装置２１１への加熱制御は、次のような第一温調弁２０６及び第二温調弁２１０の制御となる。
【００２１】
（ａ）前記第一温調弁２０６の制御を優先する。
前記第一温調弁２０６で制御できる範囲においては、前記第二温調弁２１０は制御しない（閉弁とする）。具体的には、冷却清水の温度を前記温度センサー２０２により検知し、その検知結果が、予め設定した指令温度より高い場合には、前記主機ジャケット清水冷却器２への冷却海水の流量が多くなるように前記第一温調弁２０６を制御し（このとき、蒸気が主機ジャケット清水冷却器２に流入しないように前記第２温調弁２１０は閉とする制御を行う。）し、冷却清水の温度を下げるように制御を行う。
また、逆の場合、つまり、冷却清水の温度を前記温度センサー２０２により検知し、予め設定した指令温度より低い場合は、前記主機ジャケット清水冷却器２に蒸気が流入するように前記第二温調弁２１０を開とする制御を行い（このとき、主機ジャケット清水冷却器２への冷却海水の流量が少なくなるように前記第一温調弁２０６を制御する。）、冷却清水の温度を上げるように制御を行う。
これは、前記第一温調弁２０６は、３方弁制御による冷却海水の流量制御であるので、前記第一温調弁２０６の制御のみで前記主機２０１の冷却清水の温度制御が可能であり、それだけで足りるからである。ただし、冷却器内の海水が滞留することにより海水塩分が内部で固形化することを防ぐため、冷却海水の一部は常に本実施例１に係るコンバイン一体型主機熱交換器１に供給するようにする。
【００２２】
（ｂ）主機２０１の低出力時や前記造水装置２１１での造水量をアップさせる場合で、かつ、主機冷却清水温度が指令温度より下がる場合（前記第一温調弁２０６がフルバイパス状態でも指令温度より冷却清水温度が下がる場合）、前記第二温調弁２１０を次のように制御する。
すなわち、船内装備の暖気手段が加熱を要する場合には、船内で生成される主機２０１の廃熱（余剰蒸気）を利用するようにする。したがって、前記第二温調弁２１０が制御状態（加熱を必要とする状態）にある場合には、前記第一温調弁２０６は制御しない（閉弁：海水取り込みをしない）。
【００２３】
つまり、主機負荷が低下して造水装置を通常通り運転させると、主機ジャケット冷却清水の温度がキープできなくなる。また、冷却器と加熱器を個別で制御する場合、操作・制御が複雑（常に乗組員にて操作・監視が必要）なため、造水を中止しなければならないことになる。
そこで、１つの熱交換器において、上記のように第一、第二の温調弁の開閉制御を可能とすることにより、主機負荷に関わらず、造水装置での造水量をキープしたままの運航が可能となる。なお、上記説明においては、「造水量の増加」なる用語で説明したが、これは、厳密には、造水量が増加するというのではなく、これまで減少又は停止していたものが通常運航状態又は造水装置定格造水量確保ができるということを意味することをいう。
【００２４】
（ｃ）上記（ａ）（ｂ）の制御において、前記制御盤２０３は前記第一温調弁２０６及び前記第二温調弁２１０の双方に接続され、単一の制御盤２０３が共用されるので、一箇所で上記（ａ）（ｂ）の集中制御ができることとなる。また、これらの共用される両制御は、その切替も容易であるので、所定の要求に応じた（例えば、主機低負荷出力時（約５０％以下）の際には、前記造水装置２１１の使用を停止する等）を自動で行わしめる、いわゆる自動制御が可能となる。
【００２５】
なお、本実施例１に係るコンバイン一体型主機熱交換器１を使用する船舶においては、上記の構成としたので、前記主機２０１の負荷や前記造水装置２１１の造水量に拘わらず、本実施例１に係るコンバイン一体型主機熱交換器１における主機冷却及び／又は暖気手段又は造水装置２１１の加熱を自動化できる。このため、前記造水装置２１１への冷却清水供給用手動弁２１２ａ、２１２ｂは、常時開弁で運行することが可能となる。また、これらの冷却・加熱の制御は、上述するように、主機冷却清水の温度検知には前記温度センサー２０２の検知結果が前記制御盤２０３で設定した指令温度に前記第二温調弁２１０を開閉することにより行う。また、前記第二温調弁２１０は電動又は空気作動式により、前記制御盤２０３からの指令通りの温度になるように開度を調整制御する。
【００２６】
上述したように、本実施例１に係るコンバイン一体型主機熱交換器１を用いて主機２０１の冷却、前記暖気手段（例えば清水域の蒸気・熱媒ライン）の蒸気又は熱媒の加熱、さらには、前記造水装置２１１への加熱制御を可能としたので、前記主機２０１の負荷や前記造水装置２１１の造水量に関わらず、本実施例１に係るコンバイン一体型主機熱交換器１だけで船内における冷却/加熱を自動で制御することができる。例えば、前記造水装置２１１への冷却清水供給用の手動弁２１２ａ、２１２ｂに関していえば、ジャケット水温度がキープでき、造水装置２１１の造水量の調整や停止をする必要がないため、常時開弁にて運行が可能であり、この点からも冷却/加熱の制御操作が容易となる。
【００２７】
また、上記のように構成したので、船舶のディーゼル主機関２０１の冷却用の冷却器と船内の他の装備品用の加熱器に対する冷却と加熱の両機能を備える熱交換器を一体型として一台のみを装備することにより、他に必要とされる加熱用の熱交換器二台又は三台の熱交換器を一台の熱交換器設置スペースのみとすることができ、機器装置の装備スペースの削減を図ることができ、機関室内の有効利用を図ることができる。
【００２８】
また、従来まで必要とされていた２箇所での冷却／加熱の熱交換に関する制御について、それぞれの場所での個別制御から冷却／加熱の制御を一箇所での集中制御が可能となり、その分の制御操作が容易となると共に、一箇所でのみの制御に関して、これを適宜切り替えて行う制御も容易となり、さらには、これらの切替も含めた自動切替制御も可能となり、一箇所での集約自動制御により、主機の負荷如何に拘わらず造水装置の連続運転（連続造水）が可能となる等の効果を奏する。
【００２９】
そして、このような構成としたので、航海中に発生する主機２０１からの余熱（余剰蒸気）を利用して、主機冷却清水の温度を保持する一方、主機低負荷出力時においても、造水が可能となり、また、タンカー船においても、航海中に造水量のアップが可能となる等の効果を奏する。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明は、ディーゼル主機関を使用する船舶の主機関冷却及び船内加熱機器の冷却・加熱に利用される。
【符号の説明】
【００３１】
１ コンバイン一体型主機熱交換器
２ コンバイン一体型主機熱交換器胴体
３ 冷却海水入口
４ 冷却海水出口
５ 仕切り板
６ａ、６ｂ、６ｃ   冷却海水熱交換チューブ
７ 主機冷却清水出口
８ 主機冷却清水入口
９ 蒸気又は熱媒入口
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ   熱媒熱交換チューブ
１１ 蒸気又は熱媒出口
１２ 仕切り板
１０２ 冷却海水ポンプ
１０３ 冷却海水モータ
１１１ 清水循環管路
１１２ 清水バイパス管路
１１３ 清水流量調整弁
１５１ 負荷検出器
１５２ 清水温度検出器
１５３ 調整弁制御装置
１５４ モータ制御装置
２０１ ディーゼル主機関（主機）
２０２ 温度センサー
２０３ 制御盤
２０４ 主機リモコン
２０５ａ、２０５ｂ 主機ジャケット冷却清水ポンプ
２０６ 第一温調弁
２０７ 主機ジャケット清水冷却器
２０８ 主機ジャケットプレヒーター
２０９ 制御盤
２１０ 第二温調弁
２１１ 造水装置
２１２ａ、２１２ｂ 手動弁
Ａ 冷却海水域
Ｂ 清水域
Ｃ 熱媒域
ａ 冷却海水入口
ｂ 冷却海水出口
ｃ 清水ライン
ｄ 蒸気入口
ｅ 蒸気出口