(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
船尾管シール装置に空気を供給する空気制御ユニットであって、
空気源から前記船尾管シール装置の空気室へ供給する空気流量を調整するラインとして常用ラインと予備ラインの二系統を備え、
前記常用ラインには電子制御フローコントローラが設けられ、
前記予備ラインには機械式フローコントローラが設けられる、
空気制御ユニット。
【請求項２】
前記常用ラインと前記予備ラインには、前記船尾管シール装置の前記空気室の空気室圧力より、前記船尾管シール装置の油室の油室圧力が高くなるように制御する圧力調整部が設けられ、
前記常用ラインに設けられる前記圧力調整部は電空レギュレータであり、
前記予備ラインに設けられる前記圧力調整部はエアリレーである、
請求項１に記載の空気制御ユニット。
【請求項３】
前記空気制御ユニットの動作を制御する端末装置をさらに備え、
前記端末装置は、前記船尾管シール装置の前記空気室圧力と前記油室圧力との差圧の目標値である目標差圧と、当該空気制御ユニットから前記船尾管シール装置の前記空気室へ供給される空気の前記空気流量の目標値である目標流量と、前記船尾管シール装置の軸心位置での船尾管圧力に関する情報と、を含む入力情報に基づき、前記目標流量を維持した場合に前記目標差圧を実現できるための前記電空レギュレータによる圧力補正量を算出するキャリブレーション部を有する、
請求項２に記載の空気制御ユニット。
【請求項４】
前記端末装置は、前記船尾管シール装置の各位置の圧力または流量を計測するセンサ群と通信可能に接続され、
前記端末装置は、前記船尾管シール装置の動作中に前記船尾管シール装置の各位置の圧力または流量に関する動作状態情報を前記センサ群から取得して、表示または記憶するモニタリング部をさらに有する、
請求項３に記載の空気制御ユニット。
【請求項５】
前記端末装置は、前記常用ラインと前記予備ラインのうち使用するラインを当該空気制御ユニットの動作状態に応じて自動的に切り替える使用ライン切替部をさらに有する、
請求項３または４に記載の空気制御ユニット。
【請求項６】
前記端末装置は、前記常用ラインの異常を検知する異常検知部をさらに有し、
前記使用ライン切替部は、前記異常検知部により前記常用ラインの異常が検知されたとき、使用するラインを前記常用ラインから前記予備ラインに切り替える、
請求項５に記載の空気制御ユニット。
【請求項７】
船尾管シール装置と、
前記船尾管シール装置に空気を供給する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の空気制御ユニットと、
を備える船尾管シールシステム。
【請求項８】
請求項７に記載の船尾管シールシステムを備える船舶。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、空気制御ユニット、船尾管シールシステム、及び船舶に関する。
【背景技術】
【０００２】
船舶に搭載される船尾管シール装置は、プロペラ軸の周囲に設置され、プロペラ軸の周囲に空気を供給することで船内への浸水を防止する。船尾管シール装置を有する船尾管シールシステムは、船尾管シール装置への空気の供給のために空気制御ユニットを備える（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第６４８３９３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、船舶の航行中に船尾管シール装置を作動させている間に、空気制御ユニットに例えば部品故障など何らかの異常が発生すると、空気制御ユニットから船尾管シール装置に適切な流量の空気が供給できなくなる。このような危機を回避して動作を継続させるためには、例えば空気制御ユニットが二つの系統を有し、一方の系統の異常発生時には他方の系統でカバーすることができるのが望ましい。【０００５】
しかしながら、従来の船尾管シールシステムでは、空気制御ユニットには例えばフローコントローラやエアリレーなどの機械式の要素が用いられている。機械式の要素はサイズが大きく、重量も重い傾向があるため、これらの要素を備える従来の空気制御ユニットもサイズが大きく、重くなる。このため、危機回避のために空気制御ユニットを二系統に増やすと、さらに大型化、重量化を招くことになり、サイズや重量に改善の余地がある。【０００６】
本開示は、動作継続性を担保でき、かつ、小型化、軽量化が可能な空気制御ユニットと、この空気制御ユニットを備える船尾管シールシステム、及び船舶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】
本発明の実施形態の一観点に係る空気制御ユニットは、船尾管シール装置に空気を供給する空気制御ユニットであって、空気源から前記船尾管シール装置の空気室へ供給する空気流量を調整するラインとして常用ラインと予備ラインの二系統を備え、前記常用ラインには電子制御フローコントローラが設けられ、前記予備ラインには機械式フローコントローラが設けられる。
【発明の効果】
【０００８】
本開示によれば、動作継続性を担保でき、かつ、小型化、軽量化が可能な空気制御ユニットと、この空気制御ユニットを備える船尾管シールシステム、及び船舶を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態に係る船尾管シールシステムの概略構成の一例を示す図
【図２】シールリングの構成と、緊迫力及び流路抵抗を説明する説明図
【図３】実施形態に係る空気制御ユニットの概略構成を示す図
【図４】端末装置の機能ブロック図
【図５】端末装置のハードウェア構成図
【図６】端末装置の画面と計測情報との対応を示す模式図
【図７】端末装置に表示されるキャリブレーション画面の一例を示す図
【図８】端末装置に表示されるモニタリング画面の一例を示す図
【図９】計測データ記憶部に記憶されるデータベースの一例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照しながら実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
【００１１】
［船尾管シールシステム２００の構成］
はじめに、図１、図２を参照して、実施形態に係る船尾管シールシステム２００について説明する。図１は、実施形態に係る船尾管シールシステムの概略構成の一例を示す図である。図２は、シールリング９の構成と、緊迫力及び流路抵抗を説明する説明図である。
【００１２】
図１に示すように、船尾管シールシステム２００は、船舶３００に搭載される。船尾管シールシステム２００は、船舶３００のプロペラ軸３の周囲に船尾管シール装置１０を有し、さらに船舶３００内に空気制御ユニット３０と、油タンクユニット６０と、油ポンプユニット７０と、ドレン回収ユニット８０とを主として有する。
【００１３】
船尾管１の内側には軸受２が備えてあり、軸受２を介してプロペラ軸３が回転可能に支持されており、プロペラ軸３の船尾側の先端においてプロペラ５が固定されている。
【００１４】
プロペラ軸３の周囲にはライナー４が嵌め込まれており、ライナー４の外周側において、ライナー４を同心円状に囲む筒状のハウジング７が配設され、ハウジング７は船尾管１にボルトにより固定されている。船尾管シール装置１０は、ハウジング７と、パッキンリング８と、４つのシールリング９（船尾側から順に、第１シールリング９Ａ、第２シールリング９Ｂ、第３シールリング９Ｃ、及び第４シールリング９Ｄ）を有する。
【００１５】
ハウジング７は、６つの分割ハウジング６により形成され、各分割ハウジング６はいずれも円筒状の部材であり、互いに嵌合してプロペラ軸３の軸方向に積層された状態で船尾管１に固定される。また、各分割ハウジング６は、それぞれ隣接する分割ハウジング６と嵌合した際に、図２に示すように環状溝６ａを形成し、シールリング９が環状溝６ａに保持される。尚、パッキンリング８は円環状の弾性部材から形成され、ライナー４に外嵌している。パッキンリング８は、ライナー４とともに回転してハウジング７に摺接し、漁網等の異物が船尾管シール装置１０及び船尾管１に侵入するのを防止する。
【００１６】
図２に示すように、シールリング９は、キー部９ａと、アーム部９ｂと、リップ部９ｃとを有する。キー部９ａは、シールリング９の外周側端部に形成され、環状溝６ａに嵌合して保持される。アーム部９ｂは、キー部９ａからライナー４側に向かって延出し、さらに屈曲して船尾側に延出するように形成されている。尚、図２には第２シールリング９Ｂを示していることからキー部９ａは船尾側に屈曲して延出するが、第３シールリング９Ｃと第４シールリング９Ｄの有するキー部９ａは逆に船首側に屈曲する。リップ部９ｃは、アーム部９ｂの内周側端部に形成され、その第１側面９ｃ１はライナー４に対向する。一方、リップ部９ｃにおいてライナー４と反対側の第２側面９ｃ２にはスプリング溝９ｃ３を有し、スプリング溝９ｃ３に嵌められている環状スプリング９ｄにより第２シールリング９Ｂはライナー４側に締め付けられている。
【００１７】
このように、環状のシールリング９による締付け力と、環状スプリング９ｄによる締付け力により、シールリング９にはライナー４側に向かう径方向の緊迫力Ｔが作用する。
【００１８】
一方、リップ部９ｃの第１側面９ｃ１とライナー４の間の僅かな隙間Ｇを一定流量Ｑの空気が船尾側に流れる際に、この空気には船首側に流路抵抗Ｆが作用する。
【００１９】
弾性部材であるシールリング９の成形材料として、ゴム材料や、ゴム以外の樹脂材料を挙げることができる。ゴム材料としては、ニトリルゴム（NBR）、フッ素ゴム（FR）、天然ゴム（NR）やイソブレンゴム（IR）、ブタジエンゴム（BR）、スチレン・ブタジエンゴム（SBR）等が挙げられる。一方、ゴム以外の樹脂材料としては、ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）やポリエーテルエーテルケトン（PEEK）、フッ素樹脂、ポリアミド（PA）などが挙げられる。
【００２０】
第１シールリング９Ａと第２シールリング９Ｂはリップ部を船尾側に向けて配設され、第３シールリング９Ｃと第４シールリング９Ｄはリップ部を船首側に向けて配設されている。そして、隣り合うシールリング９，９の間には環状室がそれぞれ形成されており、船尾側から順に、第１空気室２０Ａ，第２空気室２０Ｂ（いずれも空気室の一例）、第１油室２０Ｃ（油室の一例）が形成されている。尚、図示例の他にも、３つのシールリング９を有する船尾管シール装置であってもよく、この形態では、船尾側から１番目のシールリングはリップ部を船尾側に向けて配設され、２番目と３番目のシールリングはリップ部を船首側に向けて配設される。
【００２１】
第２空気室２０Ｂには、空気制御ユニット３０から延設する空気供給路５１が通じており、空気源３８から提供される空気が空気制御ユニット３０を介し、空気供給路５１を介して第２空気室２０Ｂに供給される。そして、この供給された空気により、第２シールリング９Ｂと第１シールリング９Ａのリップ部が順次押し上げられ、海水中に空気を排出するようになっている。
【００２２】
一方、第１油室２０Ｃには、油供給路５６が通じており、油タンクユニット６０から供給される潤滑油が油供給路５５を介して油ポンプユニット７０に供給され、油ポンプユニット７０から油供給路５６を介して潤滑油が第１油室２０Ｃに供給される。
【００２３】
油ポンプユニット７０の二次側において油供給路５６は分岐しており、一方の油供給路５６を介して第１油室２０Ｃに潤滑油が供給され、他方の油供給路５６を介して第３油室２０Ｅに潤滑油が供給される。この潤滑油により、軸受２の滑りが良好になる。第３油室２０Ｅに提供された潤滑油は、軸受２の船尾側において第４シールリング９Ｄと軸受２の間に形成されている環状室である第２油室２０Ｄまで供給される。第３油室２０Ｅには油戻り路５４が通じており、油戻り路５４を介して油タンクユニット６０に潤滑油が回収される。
【００２４】
空気制御ユニット３０は、空気供給路５１を介して第２空気室２０Ｂに接続され、空気源３８から第２空気室２０Ｂに供給される空気（圧縮空気）の圧力および流量を制御する。また空気制御ユニット３０は、加圧路５２を介して油タンクユニット６０を構成する油タンク６１に接続されており、油タンク６１の室圧を制御する。空気制御ユニット３０の詳細な構成については後述する。
【００２５】
油タンクユニット６０は、油タンク６１と、油戻り路５４の途中に介在して平時開いているバルブ６２とを有する。加圧路５２を介して油タンク６１に提供される空気の圧力を利用して油タンク６１が加圧されることにより、第１油室２０Ｃ乃至第３油室２０Ｅにある潤滑油の油圧が、海水圧や第１空気室２０Ａ及び第２空気室２０Ｂの空気室圧力よりも常に一定圧高くなるように制御されている。第１油室２０Ｃの油室圧力が第２空気室２０Ｂの空気室圧力よりも常に一定圧高くなるように制御されていること、及び、第３シールリング９Ｃのリップ部が船首側に向いていることにより、第１油室２０Ｃの潤滑油は第３シールリング９Ｃのリップ部をライナー４に常時押し付けることができる。このことにより、第３シールリング９Ｃのリップ部はライナー４に常時摺接され、第１油室２０Ｃから第２空気室２０Ｂへの潤滑油の漏れが防止される。
【００２６】
油ポンプユニット７０は、油タンク６１側から順に、フィルター７１と、循環ポンプ７２と、クーラー７３と、クーラー７３から延設する油供給路５６が分岐した位置において平時開いているバルブ７４とを有する。油ポンプユニット７０は、油タンクユニット６０から供給される潤滑油を第１油室２０Ｃと第３油室２０Ｅに供給し、ライナー４と第３シールリング９Ｃ及び第４シールリング９Ｄの間の摺動面を介して第２油室２０Ｄにまで潤滑油を供給する。そして、第３油室２０Ｅより油戻り路５４を介して油タンクユニット６０に潤滑油を戻すことにより、潤滑油を常時循環させるようになっている。
【００２７】
ドレン回収ユニット８０は、第２空気室２０Ｂに海水や潤滑油が浸入した際に、これらの流体を排出するべく、第２空気室２０Ｂに通じるドレン路５７と、ドレン路５７の途中において平時開いているバルブ８３とを有する。ドレン回収ユニット８０はさらに、ドレン排出機８１（オートドレン）とニードル弁８２とを有し、ドレン排出機８１に海水や潤滑油等が回収され、一定量が溜まった段階で自動排出されるようになっている。
【００２８】
ドレン回収ユニット８０により、平時は、第２空気室２０Ｂから空気のみが放出される。しかしながら、第２空気室２０Ｂに海水や潤滑油が万一漏れてきた場合、常時開いているニードル弁８２を介して加圧空気を僅かに排出するとともに、漏れてきた海水や潤滑油をドレン回収ユニット８０にて回収する。
【００２９】
［空気制御ユニット３０の構成］
図３を参照して実施形態に係る空気制御ユニット３０の構成について説明する。図３は、実施形態に係る空気制御ユニット３０の概略構成を示す図である。
【００３０】
図３に示すように、空気制御ユニット３０は、空気源３８から船尾管シール装置１０の空気室（第２空気室２０Ｂ）へ供給する空気流量を調整するラインとして常用ライン４０と予備ライン９０の二系統を備える。図３では、常用ライン４０が太い実線で図示され、予備ライン９０が太い点線で図示されている。
【００３１】
常用ライン４０は、空気制御ユニット３０で主に使用されるラインであり、デジタル式の構成要素が適用されている。予備ライン９０は、空気制御ユニット３０で常用ライン４０に何らかの異常が発生したときに使用されるラインであり、機械式（アナログ）の構成要素が適用されている。
【００３２】
常用ライン４０は、空気源３８から第２空気室２０Ｂに向かって順に、フィルターレギュレータ４１と、ミストセパレータ４２と、マイクロミストセパレータ４３と、電子制御フローコントローラ４４と、逆止弁４５と、平時開いているバルブ４６と、を有する。そして、フィルターレギュレータ４１により、第２空気室２０Ｂに供給する空気（圧縮空気）の空気圧が高くなり過ぎない程度に圧力制御が実行される。
【００３３】
また、電子制御フローコントローラ４４により、海水圧の変動に対して、第２空気室２０Ｂが常に変動する海水圧との間で一定の差圧を保つことができるように流量が調整された一定量の空気が供給される。このような制御により、海水圧よりも第１空気室２０Ａ及び第２空気室２０Ｂの空気室圧力を常に一定圧高く保持し、最終的には空気を船尾側に吐出して海水の浸入を防止するようになっている。
【００３４】
なお、電子制御フローコントローラ４４は、例えば流量センサと流量調整弁とを有し、これらの要素が連動することによって空気流量を制御することができるが、具体的な制御手法は周知であるので説明を省略する。
【００３５】
また、常用ライン４０は、マイクロミストセパレータ４３よりも二次側から、加圧路５２を介して油タンクユニット６０を構成する油タンク６１に接続されている。常用ライン４０において、加圧路５２の途中には電空レギュレータ４７（圧力調整部）が設けられ、空気供給路５１における加圧路接続箇所よりも二次側から圧入力信号路５３が引き出され、電空レギュレータ４７に接続されている。電空レギュレータ４７により、空気供給路５１よりも油タンク６１の室圧が僅かに高くなるように制御され（言い換えると、第１油室２０Ｃの油室圧力が第２空気室２０Ｂの空気室圧力よりも僅かに高くなるように制御）、第１油室２０Ｃへの異物の混入が防止される。
【００３６】
一方、予備ライン９０は、空気源３８から第２空気室２０Ｂに向かって順に、フィルターレギュレータ４１と、ミストセパレータ４２と、マイクロミストセパレータ４３までは常用ライン４０と共用する。そして、マイクロミストセパレータ４３よりも二次側に設けられる切替弁９１から常用ライン４０から分岐して、機械式フローコントローラ９２を有し、逆止弁４５の一次側で再び常用ライン４０に合流する。
【００３７】
切替弁９１は、空気源３８から供給される空気が流れる方向を、常用ライン４０側と予備ライン９０側との間で切り替える。
【００３８】
機械式フローコントローラ９２は、常用ライン４０の電子制御フローコントローラ４４と同様の機能を有する。機械式フローコントローラ９２の具体的な構造については周知であるので説明を省略する。
【００３９】
また、予備ライン９０は、切替弁９１よりも二次側から、加圧路５２を介して油タンクユニット６０を構成する油タンク６１に接続されている。予備ライン９０において、加圧路５２の途中にはエアリレー９３（圧力調整部）が設けられ、空気供給路５１における加圧路接続箇所よりも二次側から圧入力信号路５３が引き出され、エアリレー９３に接続されている。
【００４０】
常用ライン４０には、電子制御フローコントローラ４４と電空レギュレータ４７とを含むデジタルエアコントロールモジュラー３１が配置される。一方、予備ライン９０には、機械式フローコントローラ９２とエアリレー９３とを含むアナログエアコントロールモジュラー３２が配置される。デジタルエアコントロールモジュラー３１の電子制御フローコントローラ４４と、アナログエアコントロールモジュラー３２の機械式フローコントローラ９２とが、同様の機能を有するデジタル要素およびアナログ要素として対応する。また、デジタルエアコントロールモジュラー３１の電空レギュレータ４７と、アナログエアコントロールモジュラー３２のエアリレー９３とが、同様の機能を有するデジタル要素およびアナログ要素として対応する。
【００４１】
デジタルエアコントロールモジュラー３１は、タブレットなどの端末装置１００と有線または無線によって通信可能に接続されており、端末装置１００に内蔵される管理アプリケーション１１０（図４参照）により動作やパラメータ調整が実施される。
【００４２】
空気供給路５１において、逆止弁４５とバルブ４６との間には圧力計５０が設けられ、空気制御ユニット３０の常用ライン４０または予備ライン９０において流量調整が行われた後の、船尾管シール装置１０の第２空気室２０Ｂに供給される空気の空気圧Ｇ２を計測する。なお、空気圧Ｇ２を計測する圧力計５０は、空気供給路５１の第２空気室２０Ｂの入口近傍などに設置される構成でもよいし、第２空気室２０Ｂの内部や第１空気室２０Ａの内部に設置される構成でもよい。
【００４３】
また、空気供給路５１の逆止弁４５とバルブ４６との間には水洗浄ユニット４８が接続される。
【００４４】
加圧路５２において、常用ライン４０の電空レギュレータ４７や、予備ライン９０のエアリレー９３よりも二次側には圧力計４９が設けられ、空気制御ユニット３０の常用ライン４０または予備ライン９０において加圧された後の、油タンクユニット６０の油タンク６１に供給される空気の空気圧Ｇ３を計測する。なお、空気圧Ｇ３を計測する圧力計４９は、加圧路５２の油タンク６１の入口近傍などに設置される構成でもよいし、油タンク６１の内部に設置される構成でもよい。
【００４５】
［端末装置１００の構成］
図４は、端末装置１００の機能ブロック図である。端末装置１００は、例えば図３に図示するようなタッチパネル１５０を備えるタブレットである。端末装置１００は、船尾管シール装置１０及び船尾管シールシステム２００全体の動作の制御や管理を行う。また、端末装置１００は、船尾管シール装置の各位置の圧力または流量を計測するセンサ群と通信可能に接続され、これらのセンサ群から取得した情報を表示または記憶する。端末装置１００は、これらの機能を実装するための管理アプリケーション１１０を備える。管理アプリケーション１１０は、上記の機能に関する機能ブロックとして、キャリブレーション部１１１と、モニタリング部１１２と、計測データ記憶部１１３と、使用ライン切替部１１４と、異常検知部１１５と、を有する。
【００４６】
キャリブレーション部１１１は、空気制御ユニット３０の目標流量を維持した場合に、第１油室２０Ｃと第２空気室２０Ｂとの間の目標差圧を実現できるための電空レギュレータ４７による圧力補正量（後述する（１４）式のｄｎ）を算出する。補正量算出の詳細については図７などを参照して後述する。
【００４７】
モニタリング部１１２は、船尾管シール装置１０の動作中に船尾管シール装置１０の各位置の圧力または流量に関する動作状態情報をセンサ群から取得する。モニタリング部１１２は、取得した情報を端末装置１００の表示部（タッチパネル１５０）に表示することができる。または、取得した情報を計測データ記憶部１１３に記憶することもできる。
【００４８】
計測データ記憶部１１３は、モニタリング部１１２により取得された動作状態情報を記憶する。
【００４９】
使用ライン切替部１１４は、常用ライン４０と予備ライン９０のうち使用するラインを空気制御ユニット３０の動作状態に応じて自動的に切り替える。使用ライン切替部１１４は、例えば切替弁９１を作動させることによって、空気源３８から供給される空気が流れるラインを常用ライン４０または予備ライン９０のいずれか一方に切り替えることができる。
【００５０】
異常検知部１１５は、常用ライン４０の異常を検知する。異常検知部１１５は、センサ類から取得する情報に基づき、例えば常用ライン４０から出力される空気の流量が所定の目標流量と所定の格差をとる状態が所定時間継続したとき、などの条件を満たすときに、常用ライン４０が正常に作動しておらず、何らかの異常が発生しているものと判断できる。使用ライン切替部１１４は、異常検知部１１５により常用ライン４０の異常が検知されたとき、使用するラインを常用ライン４０から予備ライン９０に切り替える。
【００５１】
なお、端末装置１００は、上記の各機能１１１〜１１５のうち一部のみを備える構成でもよい。例えば、キャリブレーション部１１１と、モニタリング部１１２と、計測データ記憶部１１３とを備える構成でもよい。
【００５２】
図５は、端末装置１００のハードウェア構成図である。図５に示すように、端末装置１００は、物理的には、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）１０１、主記憶装置であるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）１０２およびＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）１０３、入力デバイスであるキーボード及びマウス等の入力装置１０４、ディスプレイ等の出力装置１０５、ネットワークカード等のデータ送受信デバイスである通信モジュール１０６、補助記憶装置１０７、などを含むコンピュータシステムとして構成することができる。
【００５３】
図４に示す端末装置１００の各機能は、ＣＰＵ１０１、ＲＡＭ１０２等のハードウェア上に所定のコンピュータソフトウェアを読み込ませることにより、ＣＰＵ１０１の制御のもとで通信モジュール１０６、入力装置１０４、出力装置１０５を動作させるとともに、ＲＡＭ１０２や補助記憶装置１０７におけるデータの読み出し及び書き込みを行うことで実現される。
【００５４】
［端末装置１００の画面例］
図６〜図８を参照して端末装置１００のタッチパネル１５０（表示部）に表示される画面例を説明する。船尾管シールシステム２００の整備員や船舶３００の乗員は、例えば図７、図８に示すような端末装置１００の画面を介して、船尾管シールシステム２００の動作に関する情報の入出力を行うことができる。
【００５５】
まず図６を参照して、船尾管シールシステム２００の管理に用いることができる各種情報を説明する。図６は、図７及び図８の参考としての端末装置１００の画面と計測情報との対応を示す模式図である。図６では、後述するキャリブレーション画面１２０（図７参照）や、モニタリング画面１３０（図８参照）の基準となる画面構成が示されている。図６の基準画面には、図１を参照して説明した船尾管シールシステム２００の各要素との対応付けを容易にできるように、図１の各要素に対応する箇所に同一符号が付されている。
【００５６】
符号Ｇ２、Ｇ３で示される情報は、図３を参照して説明したように、船尾管シール装置１０の第２空気室２０Ｂに供給される空気の空気圧Ｇ２［ＭＰａ］と、油タンクユニット６０の油タンク６１に供給される空気の空気圧Ｇ３［ＭＰａ］である。
【００５７】
符号Ｑ１で示される情報は、船尾管シール装置１０の第２空気室２０Ｂに供給される空気の空気流量Ｑ１［ＮＬ／ｍｉｎ］である。
【００５８】
符号Ｇ１３で示される情報は、第３油室２０Ｅより油戻り路５４を介して油タンクユニット６０に戻される潤滑油の油圧Ｇ１３［ＭＰａ］である。油圧Ｇ１３は、例えば油戻り路５４に設けれる圧力計９４により計測される。
【００５９】
符号Ｈ１３で示される情報は、油圧Ｇ１３を計測する圧力計９４の設置高さＨ１３［ｍ］である。設置高さＨ１３は、プロペラ軸３の軸心の位置と、圧力計９４が油圧を計測する油戻り路５４の計測位置との間の高さ方向の距離である。
【００６０】
符号Ｑ３で示される情報は、油ポンプユニット７０から第１油室２０Ｃに供給される潤滑油の流量Ｑ３［Ｌ／Ｈｒ］である。流量Ｑ３は、例えば油供給路５６に設けられる流量計９５により計測される。
【００６１】
符号Ｇ１０で示される情報は、第２空気室２０Ｂからドレン路５７を介してドレン回収ユニット８０に戻ってくる空気圧Ｇ１０［ＭＰａ］である。圧力Ｇ１０は、例えばドレン路５７に設けられる圧力計９６により計測される。なお、シールが損傷した場合などのトラブル時には、ドレン路５７に海水や潤滑油が流れる場合があり、この場合にはＧ１０には海水や潤滑油の圧力も含まれる。
【００６２】
符号Ｐ０１で示される情報は、第１空気室２０Ａの空気圧Ｐ０１［ＭＰａ］である。
符号Ｐ１２で示される情報は、第２空気室２０Ｂの空気圧Ｐ１２［ＭＰａ］である。
符号Ｐ２３で示される情報は、第１油室２０Ｃの油圧Ｐ２３［ＭＰａ］である。
符号Ｐｓｔで示される情報は、第３油室２０Ｅの油圧Ｐｓｔ［ＭＰａ］である。
符号Ｐｓｗで示される情報は、船舶３００の航行中の海水圧［ＭＰａ］である。
【００６３】
符号Ｄｒａｆｔ＠ＳＣＬで示される情報は、プロペラ軸３の軸心からの喫水［ｍ］である。喫水Ｄｒａｆｔ＠ＳＣＬは、例えば下記の（１）式により算出できる。
Ｄｒａｆｔ＠ＳＣＬ＝Ｐｓｗ／（ρｓｗ×ｇ）    ・・・（１）
ここで、ρｓｗは海水の密度、ｇは重力加速度を示す。
【００６４】
符号ΔＰ０で示される情報は、第１空気室２０Ａの空気圧Ｐ０１と海水圧Ｐｓｗとの差圧ΔＰ０［ＭＰａ］である。差圧ΔＰ０は、例えば下記の（２）式により算出できる。
ΔＰ０＝Ｐ０１−Ｐｓｗ    ・・・（２）
【００６５】
符号ΔＰ１で示される情報は、第２空気室２０Ｂの空気圧Ｐ１２と、第１空気室２０Ａの空気圧Ｐ０１との差圧ΔＰ１［ＭＰａ］である。差圧ΔＰ１は、例えば下記の（３）式により算出できる。
ΔＰ１＝Ｐ１２−Ｐ０１    ・・・（３）
【００６６】
符号ΔＰ２で示される情報は、第１油室２０Ｃの油圧Ｐ２３と、第２空気室２０Ｂの空気圧Ｐ１２との差圧ΔＰ２［ＭＰａ］である。差圧ΔＰ２は、例えば下記の（４）式により算出できる。
ΔＰ２＝Ｐ２３−Ｐ１２    ・・・（４）
【００６７】
符号ΔＰ３で示される情報は、第３油室２０Ｅの油圧Ｐｓｔと、第１油室２０Ｃの油圧Ｐ２３との差圧ΔＰ３［ＭＰａ］である。差圧ΔＰ３は、例えば下記の（５）式により算出できる。
ΔＰ３＝Ｐ２３−Ｐｓｔ    ・・・（５）
【００６８】
図７を参照して、キャリブレーション部１１１によるキャリブレーション処理について説明する。図７は、端末装置１００に表示されるキャリブレーション画面１２０の一例を示す図である。キャリブレーション画面１２０には、図６に示した船尾管シールシステム２００の全体の概略構成の模式図が表示されている。そして、この模式図において、キャリブレーションに必要な情報の数値を入力する入力ウインドウ１２１、１２２、１２３、１２４が表示されている。
【００６９】
入力ウインドウ１２１には、船尾管シール装置１０の第２空気室２０Ｂの空気室圧力Ｐ１２と、第１油室２０Ｃの油室圧力Ｐ２３との差圧ΔＰ２の目標値である目標差圧（ΔＰ２設定値）の数値が入力される。入力ウインドウ１２２には、空気制御ユニット３０から船尾管シール装置１０の空気室２０Ｂへ供給される空気の空気流量Ｑ１の目標値である目標流量の数値が入力される。入力ウインドウ１２３、１２４には、船尾管シール装置１０の軸心位置での船尾管圧力Ｐｓｔに関する情報として、油タンク６１の戻り配管５４の油圧Ｇ１３と、油圧Ｇ１３の計測位置の設置高さＨ１３とが入力される。
【００７０】
なお、端末装置１００と圧力計９４とが通信可能に接続されている場合には、油圧Ｇ１３の情報は入力せずに、圧力計９４から端末装置１００へ直接送信される構成でもよい。また、船尾管シール装置１０の軸心位置での船尾管圧力Ｐｓｔを導出できる情報としては、油圧Ｇ１３及び設置高さＨ１３以外の情報を用いてもよい。
【００７１】
キャリブレーション部１１１は、図７の画面１２０で入力された各情報１２１〜１２４に基づき、目標流量Ｑ１を維持した場合に目標差圧ΔＰ２を実現できるための電空レギュレータ４７による圧力補正量（下記の（１４）のｄｎ）を算出する。この算出処理は例えば以下の手順で行われる。
【００７２】
手順１：前提として、第２空気室２０Ｂへの空気流量Ｑ１を一定とすることで、第２空気室２０Ｂの空気圧Ｇ２は海水圧Ｐｓｗに追従する。油タンク６１に供給される空気の空気圧Ｇ３はＧ２＋ｄ０（一定値）となるように制御される。つまり初期状態の空気圧Ｇ３は下記の（６）式のように表される。
Ｇ３＝Ｇ２＋ｄ０（一定値）    ・・・（６）
【００７３】
手順２：油戻り路５４の油圧Ｇ１３と設置高さＨ１３から、下記の（７）式により軸心位置での船尾管圧力Ｐｓｔを求める。
Ｐｓｔ＝Ｇ１３＋Ｈ１３×ρｏｉｌ×ｇ    ・・・（７）
ここで、ρｏｉｌは潤滑油の密度、ｇは重力加速度を示す。
【００７４】
手順３：下記の（８）式により船尾管圧力Ｐｓｔから第１油室２０Ｃの油圧Ｐ２３を求める。
Ｐ２３＝Ｐｓｔ＋ΔＰ３    ・・・（８）
なお、ΔＰ３はシールリング緊迫力のため既知である。
【００７５】
手順４：ΔＰ２実測値を求め、ΔＰ２設定値となるように調整する。詳細には下記の手順４−１〜４−４を繰り返し実行する。
【００７６】
手順４−１：下記の（９）式によりΔＰ２実測値を算出する。
ΔＰ２実測値＝Ｐ２３−Ｐ１２    ・・・（９）
ここでＰ１２＝Ｇ２より、（９）式は次の（１０）式に変換できる。
ΔＰ２実測値＝Ｐ２３−Ｇ２    ・・・（１０）
【００７７】
手順４−２：下記の（１１）式により、ΔＰ２の実測値と設定値の差Δｄを求める。
Δｄ ＝ΔＰ２設定値−ΔＰ２実測値    ・・・（１１）
【００７８】
手順４−３：上記の（６）式に示したＧ３とＧ２の制御式の右辺第２項のｄ値を、下記の（１２）式のとおりｄ０からΔｄだけ大きくしｄ１とする。
ｄ１＝ｄ０＋Δｄ    ・・・（１２）
【００７９】
手順４−４：空気圧Ｇ３を更新する。更新後の空気圧Ｇ３は下記の（１３）式で表される
Ｇ３＝Ｇ２＋ｄ１    ・・・（１３）
【００８０】
手順５：ΔＰ２実測値がΔＰ２設定値となるまで、上記手順４の処理を繰り返し（例えばｎ回繰り返し）、上記の（６）式、（１３）式に示したＧ３とＧ２の制御式について、右辺第２項のｄ値をｎ回更新したｄｎを得て、油タンク６１に供給される空気の空気Ｇ３をＧ２＋ｄｎに制御する。つまり、キャリブレーション部１１１によるキャリブレーション処理の結果、電空レギュレータ４７が出力し油タンク６１に供給される空気の空気圧Ｇ３は、下記の（１４）式のように調整される。
Ｇ３＝Ｇ２＋ｄｎ    ・・・（１４）
【００８１】
キャリブレーション部１１１は、上記の手順で導出した結果に基づき、電空レギュレータ４７が出力する、油タンクユニット６０を構成する油タンク６１へ供給する空気の圧力Ｇ３がＧ２＋ｄｎとなるように、電空レギュレータ４７に指令値を送信する。つまり、上記の（１４）式の右辺第２項のｄｎが、「空気制御ユニット３０の目標流量を維持した場合に、第１油室２０Ｃと第２空気室２０Ｂとの間の目標差圧を実現できるための電空レギュレータ４７による圧力補正量」に相当する。
【００８２】
図８を参照して、モニタリング部１１２によるモニタリング処理について説明する。図８は、端末装置１００に表示されるモニタリング画面１３０の一例を示す図である。モニタリング画面１３０には、船尾管シール装置１０の全体の概略構成の模式図が表示されている。そして、この模式図において、モニタリングされている各部の圧力や流量に関する動作状態情報が表示されている。
【００８３】
図８の例では、モニタリング画面１３０には、図６を参照して説明した各種情報のうち、空気圧Ｇ２［ＭＰａ］、空気圧Ｇ３［ＭＰａ］、空気流量Ｑ１［ＮＬ／ｍｉｎ］、油圧Ｇ１３［ＭＰａ］、流量Ｑ３［Ｌ／Ｈｒ］、圧力Ｇ１０［ＭＰａ］、空気圧Ｐ０１［ＭＰａ］、空気圧Ｐ１２［ＭＰａ］、油圧Ｐ２３［ＭＰａ］、油圧Ｐｓｔ［ＭＰａ］、差圧ΔＰ２［ＭＰａ］、喫水Ｄｒａｆｔ＠ＳＣＬ［ｍ］の計測値または算出値が動作状態情報として表示されている。
【００８４】
船尾管シール装置１０の管理者は、端末装置１００のモニタリング画面１３０を見れば、船尾管シール装置１０の各部の動作状況を一括して把握することができ、管理作業を容易にできる。
【００８５】
なお、モニタリング画面１３０に表示される動作状態情報の種類は、例えば船舶３００の乗員や船尾管シールシステム２００の作業員などが端末装置１００を介して適宜選択し変更することができる。
【００８６】
図９は、計測データ記憶部１１３に記憶されるデータベース１４０の一例を示す図である。図９に示すように、キャリブレーション部１１１が取得した船尾管シール装置１０の各部の動作状態情報からなるデータセット１４１を、計測データ記憶部１１３のデータベース１４０に保存することもできる。例えば図９に示すように、日付（Ｄａｔｅ）や時刻（Ｔｉｍｅ）ごとに複数の計測情報を紐づけて一組のデータセット１４１を作成して、このデータセット１４１を例えば所定時間ごとにデータベース１４０に保存する。図９の例では、図８のモニタリング画面１３０に表示されている動作状態情報がデータセット１４１に記録されている。
【００８７】
このように保存されたデータベース１４０を参照することで、船尾管シール装置１０の管理者は、船尾管シール装置１０の動作状態情報の時間推移を分析、把握することができる。
【００８８】
本実施形態に係る空気制御ユニット３０は、空気源３８から船尾管シール装置１０の空気室２０Ｂへ供給する空気流量を調整するラインとして常用ライン４０と予備ライン９０の二系統を備える。常用ラインは、電子制御フローコントローラ４４及び電空レギュレータ４７を含むデジタル要素が適用されたライン（デジタルライン）である。一方、予備ライン９０は、機械式フローコントローラ９２及びエアリレー９３を含むアナログ要素が適用されたライン（アナログライン）である。
【００８９】
このように本実施形態の空気制御ユニット３０では、デジタルラインとアナログラインの二系統を備える構成がとられる。常用ライン４０をデジタル化することによって、常用ライン４０の構成要素を小型化、軽量化できるので、空気制御ユニット３０の全体の小型化や軽量化を図れる。
【００９０】
また、本実施形態では、デジタルラインとしての常用ライン４０と、アナログラインとしての予備ライン９０という、異なる種類の空気供給系統を備える。この構成により、デジタルライン又はアナログラインの一方に何らかの異常が発生して動作しない状況となっても、他方はこれらの異常の影響を受けずに動作できるので、ラインを切り替えることで空気制御ユニット３０の動作を継続でき、危機回避能力を向上できる。例えばデジタル部品は停電や落雷などで電力供給が止まると動作できない状況になりやすいが、アナログ部品は電力を使用しないものならば停電や落雷の影響を受けることなく動作可能である。したがって、本実施形態の空気制御ユニット３０は、動作継続性を担保でき、かつ、小型化、軽量化が可能となる。
【００９１】
また、本実施形態の空気制御ユニット３０では、上述のように常用ライン４０をデジタルラインとすることによって、船尾管シールシステム２００の初期調整を格段に容易にできる。具体的には、図７を参照して説明したように、端末装置１００のキャリブレーション画面１２０上で、差圧ΔＰ２の目標値（ΔＰ２設定値）と、目標流量Ｑ１と、油圧Ｇ１３と、設置高さＨ１３の情報を入力するだけで、差圧ΔＰ２を目標値の範囲内とできる、電空レギュレータ４７による圧力補正量（（１４）式のｄｎ）が、キャリブレーション部１１１によって自動的に算出される。
【００９２】
従来の機械式の空気制御ユニットの場合、船尾管シール装置１０との間で空気や油が移動する複数の箇所で流量や圧力を個別に調整して（特に圧力調整部としてのエアリレー９３の出力を微調整して）、調整後の各位置の流量や圧力を測定し、測定値を用いて差圧ΔＰ２を再計算する、という作業を、ΔＰ２の計算値が設定値の範囲に収まるまで繰り返し行う必要があった。しかし本実施形態では常用ライン４０には圧力調整部としてデジタル部品の電空レギュレータ４７が適用されるので、補正量を計算のみで導出することが可能となり、このような繰り返しの作業が不要となる。したがって、本実施形態の空気制御ユニット３０では、船尾管シールシステム２００の初期調整を格段に容易にできる。
【００９３】
また、本実施形態では、端末装置１００のモニタリング部１１２によって、船尾管シール装置１０の動作中に船尾管シール装置１０の各位置の圧力または流量に関する動作状態情報をセンサ群から取得して、図８に示したようなモニタリング画面１３０に表示したり、計測データ記憶部１１３に記憶したりできる。これにより、船尾管シール装置１０が正常に機能しているかの確認を容易にできる。
【００９４】
以上、具体例を参照しつつ本実施形態について説明した。しかし、本開示はこれらの具体例に限定されるものではない。これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、条件、形状などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。
【００９５】
上記実施形態では、常用ライン４０がデジタル式の装置として電子制御フローコントローラ４４と電空レギュレータ４７の２つの要素を有する構成を例示したが、常用ライン４０は少なくともデジタルエアコントロールモジュラー３１を構成する要素を含めばよく、デジタル要素としては電子制御フローコントローラ４４のみを備え、電空レギュレータ４７を同様の機能を発揮する他の要素に置き換える構成でもよい。同様に、予備ライン９０は、アナログエアコントロールモジュラー３２を構成する要素として機械式フローコントローラ９２のみを備え、エアリレー９３を同様の機能を発揮する他の要素に置き換える構成でもよい。
【符号の説明】
【００９６】
１０    船尾管シール装置
２０Ｂ    第２空気室
２０Ｃ    第１油室
３０    空気制御ユニット
４０    常用ライン
４４    電子制御フローコントローラ
４７    電空レギュレータ（圧力調整部）
９０    予備ライン
９２    機械式フローコントローラ
９３    エアリレー（圧力調整部）
１００    端末装置
１１１    キャリブレーション部
１１２    モニタリング部
１１３    計測データ記憶部
１１４    使用ライン切替部
１１５    異常検知部
２００    船尾管シールシステム
３００    船舶
【要約】
船尾管シール装置に用いられる空気制御ユニットであって、空気源から前記船尾管シール装置の空気室へ供給する空気流量を調整するラインとして常用ラインと予備ラインの二系統を備え、前記常用ラインには電子制御フローコントローラが設けられ、前記予備ラインには機械式フローコントローラが設けられる。【図１】
0006887584.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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