セントラル清水冷却システム
【課題】冷却海水ポンプを必要最小限の動力で運転し得るようにして無駄なエネルギー消費の削減を図る。
【解決手段】船舶に搭載された被冷却機器群２を閉鎖回路１を循環する清水３で冷却し、該清水３を前記閉鎖回路１途中のセントラル清水冷却器６にて船外から取り込んだ海水５と熱交換させるようにしたセントラル清水冷却システムに関し、前記セントラル清水冷却器６に海水５を送り込む冷却海水ポンプ８の駆動用モータ７と、前記セントラル清水冷却器６から被冷却機器群２へ送り出される清水３の温度を計測する温度センサ１２と、該温度センサ１２による検出温度に基づき該検出温度が設定温度になるように前記冷却海水ポンプ８の駆動用モータ７の回転数制御を行う制御ユニット１３とを備える。
【解決手段】船舶に搭載された被冷却機器群２を閉鎖回路１を循環する清水３で冷却し、該清水３を前記閉鎖回路１途中のセントラル清水冷却器６にて船外から取り込んだ海水５と熱交換させるようにしたセントラル清水冷却システムに関し、前記セントラル清水冷却器６に海水５を送り込む冷却海水ポンプ８の駆動用モータ７と、前記セントラル清水冷却器６から被冷却機器群２へ送り出される清水３の温度を計測する温度センサ１２と、該温度センサ１２による検出温度に基づき該検出温度が設定温度になるように前記冷却海水ポンプ８の駆動用モータ７の回転数制御を行う制御ユニット１３とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船舶に装備された各種機器類を冷却するためのセントラル清水冷却システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、船舶に装備されたエンジン、発電機、エアコンプレッサ等といった各種機器類を冷却するに際しては、海から海水を取り込んで熱交換させ、熱を持った海水を海に返すシステムが採用されていたが、このようなシステムでは、万一、冷却管が破損した場合に油が冷却用海水に混入して船外に流失する虞れがあったため、近年においては、以下に詳述する如きセントラル清水冷却システムが採用されている。
【０００３】
即ち、セントラル清水冷却システムにおいては、各種機器類の冷却を閉鎖回路を循環する清水で行い、その清水を船外から取り込んだ海水で熱交換する仕組みとなっており、冷却管が破損したような場合でも、油が閉鎖された清水の回路内に留まって船外へ流失しないようになっている。
【０００４】
図２はセントラル清水冷却システムの一例を示すもので、図中１は冷却を行うべき被冷却機器群２を経由して清水３を循環せしめる閉鎖回路を示し、該閉鎖回路１内には、清水３を循環するための冷却清水ポンプ４と、昇温した清水３を船外から取り込んだ海水５と熱交換して再び冷やすためのセントラル清水冷却器６とが装備されている。
【０００５】
即ち、前記セントラル清水冷却器６には、モータ７駆動の冷却海水ポンプ８により船外の海から取り込んだ海水５が冷却海水ライン９を介して通水されるようになっており、ここで閉鎖回路１を循環する清水３と熱交換されて暖まった海水５は、そのまま冷却海水ライン９に導かれて船外へ排出されるようになっている。
【０００６】
一方、前記閉鎖回路１には、セントラル清水冷却器６を迂回して清水３を循環せしめるバイパスライン１０が設けられ、該バイパスライン１０の閉鎖回路１に対する合流箇所には、三方弁の機構を持つ温度調整弁１１が介装されており、前記被冷却機器群２入側の清水３の温度を検出する温度センサ１２からの検出信号１２ａに基づいて、被冷却機器群２に導入される清水３の温度が一定に維持されるように、セントラル清水冷却器６を経由して流れる清水３の配分が前記温度調整弁１１により制御されるようになっている。
【０００７】
尚、一般的な船舶の冷却設備に関連する先行技術文献情報としては、例えば下記の特許文献１等がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−２８４９７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、前述した如き従来のセントラル清水冷却システムにおいては、冷却海水ポンプ８により常に一定量の海水５を冷却海水ライン９に通水させ、閉鎖回路１内を循環する清水３を適宜にバイパスライン１０に振り分けてセントラル清水冷却器６を迂回させることで清水３の温度を一定に制御するようにしていたため、冷却海水ライン９の冷却海水ポンプ８は、被冷却機器群２の最大負荷及び夏場の海水温度から決まる一定の吐出量で十分な余裕を持って運転されており、殆どの状況で冷却海水ポンプ８の吐出量が必要量を上回る結果となってポンプ動力のエネルギー損失が大きいという問題があった。
【００１０】
本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、冷却海水ポンプを必要最小限の動力で運転し得るようにして無駄なエネルギー消費の削減を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、船舶に搭載された被冷却機器群を閉鎖回路を循環する清水で冷却し、該清水を前記閉鎖回路途中のセントラル清水冷却器にて船外から取り込んだ海水と熱交換させるようにしたセントラル清水冷却システムにおいて、前記セントラル清水冷却器に海水を送り込む冷却海水ポンプの駆動用モータと、前記セントラル清水冷却器から被冷却機器群へ送り出される清水の温度を計測する温度センサと、該温度センサによる検出温度に基づき該検出温度が設定温度になるように前記冷却海水ポンプの駆動用モータの回転数制御を行う制御ユニットとを備えたことを特徴とするものである。
【００１２】
而して、このようにすれば、セントラル清水冷却器から被冷却機器群へ送り出される清水の温度が温度センサにより計測され、その検出温度に基づき該検出温度が設定温度になるように冷却海水ポンプの駆動用モータが制御ユニットにより回転数制御されるので、被冷却機器群の負荷や海水温度により変化する海水の必要量に応じて冷却海水ポンプの吐出量を調整し、該冷却海水ポンプの動力を必要最小限に抑えることが可能となる。
【００１３】
また、本発明をより具体的に実施するに際しては、温度センサからの検出信号を入力して冷却海水ポンプの回転数を算出する制御器と、該制御器での算出値に基づき前記冷却海水ポンプの駆動用モータに与える電源周波数を変更するインバータとにより制御ユニットを構成することが可能である。
【発明の効果】
【００１４】
上記した本発明のセントラル清水冷却システムによれば、下記の如き種々の優れた効果を奏し得る。
【００１５】
（Ｉ）被冷却機器群の負荷や海水温度により変化する海水の必要量に応じて冷却海水ポンプの吐出量を調整し、該冷却海水ポンプの動力を必要最小限に抑えることができるので、ポンプ動力にかかる無駄なエネルギー消費を極力回避することができ、これによって、船舶内の電力を賄う発電機エンジンの燃料コスト及びＣＯ2の発生量を大幅に削減することができる。
【００１６】
（ＩＩ）従来のセントラル清水冷却システムと比較して、温度調整弁やバイパスラインを不要とすることができ、船内配管系を著しく簡素化することができるので、船内配管系により制約を受けていた各種機器類のレイアウトの自由度を従来より大幅に向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明を実施する形態の一例を示す概略図である。
【図２】従来例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【００１９】
図１は本発明を実施する形態の一例を示すもので、図２と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。
【００２０】
ここに図示している通り、本形態例においては、先に説明した図２のセントラル清水冷却システムから温度調整弁１１とバイパスライン１０とを省略し、セントラル清水冷却器６から被冷却機器群２へ送り出される清水３の温度を計測する既存の温度センサ１２をそのまま利用する一方、該温度センサ１２による検出温度に基づき該検出温度が設定温度になるように冷却海水ポンプ８のモータ７（駆動用モータ）の回転数制御を行う制御ユニット１３を備えている。
【００２１】
より具体的には、温度センサ１２からの検出信号１２ａを入力して冷却海水ポンプ８の回転数を算出する制御器１４と、該制御器１４での算出値に基づき前記冷却海水ポンプ８のモータ７に与える電源周波数を変更するインバータ１５とにより制御ユニット１３を構成するようにしている。
【００２２】
ここで、冷却海水ポンプ８の回転数を制御器１４で算出するにあたっては、例えば、清水３の温度から回転数を一義的に決定するテーブルを制御器１４内に備えておき、該テーブルから温度センサ１２により計測される清水３の温度に基づいて最適な回転数を読み出すようにすれば良く、更には、これに加えて海水温度と交換熱量（主機及び発電機原動機負荷）に関する過去のデータ及びその時の決定回転数・実電力を蓄積しつつ過去のデータにて最低となった回転数を選択して回転数を決定するような手法を採用しても良い。
【００２３】
また、ファジー理論を組合せた曖昧制御を用いて随時回転数を可変制御しながら最低電力値を追求してゆく手法を採用することも可能であり、更には、このような手法を前述の過去のデータに照らして回転数を決定する手法と組み合わせて行うようにしても良い。
【００２４】
而して、このようにセントラル清水冷却システムを構成すれば、セントラル清水冷却器６から被冷却機器群２へ送り出される清水３の温度が温度センサ１２により計測され、その検出温度に基づき該検出温度が設定温度になるように冷却海水ポンプ８のモータ７が制御ユニット１３により回転数制御されるので、被冷却機器群２の負荷や海水温度により変化する海水の必要量に応じて冷却海水ポンプ８の吐出量を調整し、該冷却海水ポンプ８の動力を必要最小限に抑えることが可能となる。
【００２５】
従って、上記形態例によれば、被冷却機器群２の負荷や海水温度により変化する海水の必要量に応じて冷却海水ポンプ８の吐出量を調整し、該冷却海水ポンプ８の動力を必要最小限に抑えることができるので、ポンプ動力にかかる無駄なエネルギー消費を極力回避することができ、これによって、船舶内の電力を賄う発電機エンジンの燃料コスト及びＣＯ2の発生量を大幅に削減することができる。
【００２６】
また、従来のセントラル清水冷却システムと比較して、温度調整弁１１やバイパスライン１０（図２参照）を不要とすることができ、船内配管系を著しく簡素化することができるので、船内配管系により制約を受けていた各種機器類のレイアウトの自由度を従来より大幅に向上することができる。
【００２７】
尚、本発明のセントラル清水冷却システムは、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００２８】
１ 閉鎖回路
２ 被冷却機器群
３ 清水
５ 海水
６ セントラル清水冷却器
７ モータ（駆動用モータ）
８ 冷却海水ポンプ
１２ 温度センサ
１２ａ 検出信号
１３ 制御ユニット
１４ 制御器
１５ インバータ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船舶に装備された各種機器類を冷却するためのセントラル清水冷却システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、船舶に装備されたエンジン、発電機、エアコンプレッサ等といった各種機器類を冷却するに際しては、海から海水を取り込んで熱交換させ、熱を持った海水を海に返すシステムが採用されていたが、このようなシステムでは、万一、冷却管が破損した場合に油が冷却用海水に混入して船外に流失する虞れがあったため、近年においては、以下に詳述する如きセントラル清水冷却システムが採用されている。
【０００３】
即ち、セントラル清水冷却システムにおいては、各種機器類の冷却を閉鎖回路を循環する清水で行い、その清水を船外から取り込んだ海水で熱交換する仕組みとなっており、冷却管が破損したような場合でも、油が閉鎖された清水の回路内に留まって船外へ流失しないようになっている。
【０００４】
図２はセントラル清水冷却システムの一例を示すもので、図中１は冷却を行うべき被冷却機器群２を経由して清水３を循環せしめる閉鎖回路を示し、該閉鎖回路１内には、清水３を循環するための冷却清水ポンプ４と、昇温した清水３を船外から取り込んだ海水５と熱交換して再び冷やすためのセントラル清水冷却器６とが装備されている。
【０００５】
即ち、前記セントラル清水冷却器６には、モータ７駆動の冷却海水ポンプ８により船外の海から取り込んだ海水５が冷却海水ライン９を介して通水されるようになっており、ここで閉鎖回路１を循環する清水３と熱交換されて暖まった海水５は、そのまま冷却海水ライン９に導かれて船外へ排出されるようになっている。
【０００６】
一方、前記閉鎖回路１には、セントラル清水冷却器６を迂回して清水３を循環せしめるバイパスライン１０が設けられ、該バイパスライン１０の閉鎖回路１に対する合流箇所には、三方弁の機構を持つ温度調整弁１１が介装されており、前記被冷却機器群２入側の清水３の温度を検出する温度センサ１２からの検出信号１２ａに基づいて、被冷却機器群２に導入される清水３の温度が一定に維持されるように、セントラル清水冷却器６を経由して流れる清水３の配分が前記温度調整弁１１により制御されるようになっている。
【０００７】
尚、一般的な船舶の冷却設備に関連する先行技術文献情報としては、例えば下記の特許文献１等がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−２８４９７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、前述した如き従来のセントラル清水冷却システムにおいては、冷却海水ポンプ８により常に一定量の海水５を冷却海水ライン９に通水させ、閉鎖回路１内を循環する清水３を適宜にバイパスライン１０に振り分けてセントラル清水冷却器６を迂回させることで清水３の温度を一定に制御するようにしていたため、冷却海水ライン９の冷却海水ポンプ８は、被冷却機器群２の最大負荷及び夏場の海水温度から決まる一定の吐出量で十分な余裕を持って運転されており、殆どの状況で冷却海水ポンプ８の吐出量が必要量を上回る結果となってポンプ動力のエネルギー損失が大きいという問題があった。
【００１０】
本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、冷却海水ポンプを必要最小限の動力で運転し得るようにして無駄なエネルギー消費の削減を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、船舶に搭載された被冷却機器群を閉鎖回路を循環する清水で冷却し、該清水を前記閉鎖回路途中のセントラル清水冷却器にて船外から取り込んだ海水と熱交換させるようにしたセントラル清水冷却システムにおいて、前記セントラル清水冷却器に海水を送り込む冷却海水ポンプの駆動用モータと、前記セントラル清水冷却器から被冷却機器群へ送り出される清水の温度を計測する温度センサと、該温度センサによる検出温度に基づき該検出温度が設定温度になるように前記冷却海水ポンプの駆動用モータの回転数制御を行う制御ユニットとを備えたことを特徴とするものである。
【００１２】
而して、このようにすれば、セントラル清水冷却器から被冷却機器群へ送り出される清水の温度が温度センサにより計測され、その検出温度に基づき該検出温度が設定温度になるように冷却海水ポンプの駆動用モータが制御ユニットにより回転数制御されるので、被冷却機器群の負荷や海水温度により変化する海水の必要量に応じて冷却海水ポンプの吐出量を調整し、該冷却海水ポンプの動力を必要最小限に抑えることが可能となる。
【００１３】
また、本発明をより具体的に実施するに際しては、温度センサからの検出信号を入力して冷却海水ポンプの回転数を算出する制御器と、該制御器での算出値に基づき前記冷却海水ポンプの駆動用モータに与える電源周波数を変更するインバータとにより制御ユニットを構成することが可能である。
【発明の効果】
【００１４】
上記した本発明のセントラル清水冷却システムによれば、下記の如き種々の優れた効果を奏し得る。
【００１５】
（Ｉ）被冷却機器群の負荷や海水温度により変化する海水の必要量に応じて冷却海水ポンプの吐出量を調整し、該冷却海水ポンプの動力を必要最小限に抑えることができるので、ポンプ動力にかかる無駄なエネルギー消費を極力回避することができ、これによって、船舶内の電力を賄う発電機エンジンの燃料コスト及びＣＯ2の発生量を大幅に削減することができる。
【００１６】
（ＩＩ）従来のセントラル清水冷却システムと比較して、温度調整弁やバイパスラインを不要とすることができ、船内配管系を著しく簡素化することができるので、船内配管系により制約を受けていた各種機器類のレイアウトの自由度を従来より大幅に向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明を実施する形態の一例を示す概略図である。
【図２】従来例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【００１９】
図１は本発明を実施する形態の一例を示すもので、図２と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。
【００２０】
ここに図示している通り、本形態例においては、先に説明した図２のセントラル清水冷却システムから温度調整弁１１とバイパスライン１０とを省略し、セントラル清水冷却器６から被冷却機器群２へ送り出される清水３の温度を計測する既存の温度センサ１２をそのまま利用する一方、該温度センサ１２による検出温度に基づき該検出温度が設定温度になるように冷却海水ポンプ８のモータ７（駆動用モータ）の回転数制御を行う制御ユニット１３を備えている。
【００２１】
より具体的には、温度センサ１２からの検出信号１２ａを入力して冷却海水ポンプ８の回転数を算出する制御器１４と、該制御器１４での算出値に基づき前記冷却海水ポンプ８のモータ７に与える電源周波数を変更するインバータ１５とにより制御ユニット１３を構成するようにしている。
【００２２】
ここで、冷却海水ポンプ８の回転数を制御器１４で算出するにあたっては、例えば、清水３の温度から回転数を一義的に決定するテーブルを制御器１４内に備えておき、該テーブルから温度センサ１２により計測される清水３の温度に基づいて最適な回転数を読み出すようにすれば良く、更には、これに加えて海水温度と交換熱量（主機及び発電機原動機負荷）に関する過去のデータ及びその時の決定回転数・実電力を蓄積しつつ過去のデータにて最低となった回転数を選択して回転数を決定するような手法を採用しても良い。
【００２３】
また、ファジー理論を組合せた曖昧制御を用いて随時回転数を可変制御しながら最低電力値を追求してゆく手法を採用することも可能であり、更には、このような手法を前述の過去のデータに照らして回転数を決定する手法と組み合わせて行うようにしても良い。
【００２４】
而して、このようにセントラル清水冷却システムを構成すれば、セントラル清水冷却器６から被冷却機器群２へ送り出される清水３の温度が温度センサ１２により計測され、その検出温度に基づき該検出温度が設定温度になるように冷却海水ポンプ８のモータ７が制御ユニット１３により回転数制御されるので、被冷却機器群２の負荷や海水温度により変化する海水の必要量に応じて冷却海水ポンプ８の吐出量を調整し、該冷却海水ポンプ８の動力を必要最小限に抑えることが可能となる。
【００２５】
従って、上記形態例によれば、被冷却機器群２の負荷や海水温度により変化する海水の必要量に応じて冷却海水ポンプ８の吐出量を調整し、該冷却海水ポンプ８の動力を必要最小限に抑えることができるので、ポンプ動力にかかる無駄なエネルギー消費を極力回避することができ、これによって、船舶内の電力を賄う発電機エンジンの燃料コスト及びＣＯ2の発生量を大幅に削減することができる。
【００２６】
また、従来のセントラル清水冷却システムと比較して、温度調整弁１１やバイパスライン１０（図２参照）を不要とすることができ、船内配管系を著しく簡素化することができるので、船内配管系により制約を受けていた各種機器類のレイアウトの自由度を従来より大幅に向上することができる。
【００２７】
尚、本発明のセントラル清水冷却システムは、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００２８】
１ 閉鎖回路
２ 被冷却機器群
３ 清水
５ 海水
６ セントラル清水冷却器
７ モータ（駆動用モータ）
８ 冷却海水ポンプ
１２ 温度センサ
１２ａ 検出信号
１３ 制御ユニット
１４ 制御器
１５ インバータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
船舶に搭載された被冷却機器群を閉鎖回路を循環する清水で冷却し、該清水を前記閉鎖回路途中のセントラル清水冷却器にて船外から取り込んだ海水と熱交換させるようにしたセントラル清水冷却システムにおいて、前記セントラル清水冷却器に海水を送り込む冷却海水ポンプの駆動用モータと、前記セントラル清水冷却器から被冷却機器群へ送り出される清水の温度を計測する温度センサと、該温度センサによる検出温度に基づき該検出温度が設定温度になるように前記冷却海水ポンプの駆動用モータの回転数制御を行う制御ユニットとを備えたことを特徴とするセントラル清水冷却システム。
【請求項２】
温度センサからの検出信号を入力して冷却海水ポンプの回転数を算出する制御器と、該制御器での算出値に基づき前記冷却海水ポンプの駆動用モータに与える電源周波数を変更するインバータとにより制御ユニットを構成したことを特徴とする請求項１に記載のセントラル清水冷却システム。
【請求項１】
船舶に搭載された被冷却機器群を閉鎖回路を循環する清水で冷却し、該清水を前記閉鎖回路途中のセントラル清水冷却器にて船外から取り込んだ海水と熱交換させるようにしたセントラル清水冷却システムにおいて、前記セントラル清水冷却器に海水を送り込む冷却海水ポンプの駆動用モータと、前記セントラル清水冷却器から被冷却機器群へ送り出される清水の温度を計測する温度センサと、該温度センサによる検出温度に基づき該検出温度が設定温度になるように前記冷却海水ポンプの駆動用モータの回転数制御を行う制御ユニットとを備えたことを特徴とするセントラル清水冷却システム。
【請求項２】
温度センサからの検出信号を入力して冷却海水ポンプの回転数を算出する制御器と、該制御器での算出値に基づき前記冷却海水ポンプの駆動用モータに与える電源周波数を変更するインバータとにより制御ユニットを構成したことを特徴とする請求項１に記載のセントラル清水冷却システム。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１０−２６９６４１（Ｐ２０１０−２６９６４１Ａ）
【公開日】平成２２年１２月２日（２０１０．１２．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１２１５８７（Ｐ２００９−１２１５８７）
【出願日】平成２１年５月２０日（２００９．５．２０）
【出願人】（５０２４２２３５１）株式会社アイ・エイチ・アイ マリンユナイテッド (159)
【公開日】平成２２年１２月２日（２０１０．１２．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年５月２０日（２００９．５．２０）
【出願人】（５０２４２２３５１）株式会社アイ・エイチ・アイ マリンユナイテッド (159)
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