流体抵抗低減装置
【課題】排ガスと比較すると低温であり、従来利用が限られていた機関冷却材の熱を、船体が受ける摩擦抵抗を低減することに利用することで、熱機関の必要出力を減少させることができる流体抵抗低減装置を提供する。
【解決手段】流体抵抗低減装置１０は、船舶１に搭載される熱機関１１と、熱機関１１を冷却する機関冷却材と、機関冷却材の熱を船舶１の喫水下船体１２に導く経路手段１３と、経路手段１３を経て供給される熱を喫水下船体１２に放熱する熱交換手段１４とを備えたことを特徴とする。
【解決手段】流体抵抗低減装置１０は、船舶１に搭載される熱機関１１と、熱機関１１を冷却する機関冷却材と、機関冷却材の熱を船舶１の喫水下船体１２に導く経路手段１３と、経路手段１３を経て供給される熱を喫水下船体１２に放熱する熱交換手段１４とを備えたことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船舶に搭載される熱機関の排熱を利用して摩擦抵抗を低減させることができる流体抵抗低減装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な舶用機関は、燃料を燃やして動力に変換する熱機関であり、また、電気推進船にあっても、電力を得るための動力源は、発電機に接続された熱機関である。燃料の燃焼によって得られる熱エネルギーの内、動力に変換し得た割合のことを熱効率と呼ぶが、舶用の熱機関の熱効率は、高性能なものであっても４０〜５０%であり、燃焼によって発生するエネルギーの半分以上が動力に変換されず排熱として捨てられている。
この排熱の内でも排ガスについては有効利用する方策が従来から採られており、広く採用されているものとしては、排気タービン過給器（ターボチャージャー）や排ガスエコノマイザがある。
排ガスエコノマイザは、排ガスの熱により水を加熱し蒸気を得て、船内の様々の用途に使用できるようにする装置である（例えば特許文献１）。
なお、ガスタービンやエンジンから排出される高温の排ガスによって船体を加熱することで船体の受ける摩擦抵抗を減少させることが既に提案されている（特許文献２、段落番号（００２２）、特許文献３、段落番号（００８２））。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１４８７０１号公報
【特許文献２】特開２００３−２５２２８４号公報
【特許文献３】特開平１０−３１８２１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
排ガスエコノマイザにおける蒸気の主な用途の一つとしては、高粘性燃料であるＣ重油の加熱による低粘度化である。
しかし、Ｃ重油には硫黄（Ｓ）分が含まれており、ＳＯｘ規制等の問題から、硫黄を含有しないＡ重油（低粘度）への燃料転換がなされた場合、加熱が不要となり、得られる蒸気の使途が減少し、有効に利用されない熱エネルギーが今まで以上に増加する。
特許文献２では、排気管を主機関から下方に導いているため、排気熱ドラフト効果に逆らって排気を押し込む結果、排気抵抗が増し主機関の効率や排ガス特性に悪影響を及ぼしていた。また、排ガスを利用する場合には、排気管やダクトを大径、大断面積にする必要があり、大スペースが必要であった。更に、船が波の影響等で傾いた場合、排ガスのドラフト力により、管寄せ分で排ガスの偏在が生じ、船体外板の加熱にアンバランスを生じ、操縦性にも影響を及ぼしていた。
一方、熱機関は使用中に適切な冷却を行う必要があり、船用の熱機関では、主に水冷方式が採用されている。そして熱機関より熱を奪った冷却水は、船外から取り入れられた海水と熱交換を行うことで冷却している。すなわち、熱機関の冷却によって得られる熱は、有効利用されることなく船外に捨てることが多かった。加えて、冷却水の冷却用に用いられる海水は、船底に設けられたシーチェストから取水と排水が行われているため、船舶の抵抗に影響を及ぼしていると考えられる。
従って、有効利用が限られていた熱機関の冷却用の熱を回収し、かつ、船舶の抵抗を低減する用途に供することで、船舶の省エネルギー化を図ることができる。
【０００５】
そこで本発明は、排ガスと比較すると低温であり、従来利用が限られていた機関冷却材の熱を、船体が受ける摩擦抵抗を低減することに利用することで、熱機関の必要出力を減少させることができる流体抵抗低減装置を提供することを目的とする。
また本発明は、ウォータージェットダクトが受ける摩擦抵抗を低減し、船舶の推進力を高めることができる流体抵抗低減装置を提供することを目的とする。
また本発明は、ダクトプロペラ推進器のダクト部が受ける摩擦抵抗を低減し、船舶の推進力を高めることができる流体抵抗低減装置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】
【０００６】
請求項１記載に対応した流体抵抗低減装置においては、船舶に搭載される熱機関と、熱機関を冷却する機関冷却材と、機関冷却材の熱を船舶の喫水下船体に導く経路手段と、経路手段を経て供給される熱を喫水下船体に放熱する熱交換手段とを備えたことを特徴とする。請求項１に記載の本発明によれば、排ガスと比較すると低温であり、従来利用が限られていた機関冷却材の熱を、船体が受ける摩擦抵抗を低減することに利用することで、熱機関の必要出力を減少させ省エネルギーが達成できる。また、液体状態にある機関冷却材を用いるため、熱容量、熱伝達率が高く、経路手段、熱交換手段が小径、コンパクトに構成できる。また、熱交換手段への機関冷却材の供給を、船舶の熱機関に従来から設けられている配管やポンプ等の経路を利用することができる。また、排ガスの場合に生じる船体の傾き等による影響がなく、所望通りに船体を加熱することができる。
請求項２記載に対応した流体抵抗低減装置においては、船舶を推進するウォータージェット推進器と、船舶に搭載される熱機関と、熱機関の排熱をウォータージェット推進器のウォータージェットダクトに導く経路手段と、経路手段を経て供給される排熱をウォータージェットダクトの内壁に放熱する熱交換手段とを備えたことを特徴とする。請求項２に記載の本発明によれば、熱機関を冷却し廃棄処理していた排熱を、ウォータージェットダクトで熱交換させて放熱を行うことにより、ウォータージェットダクトの摩擦抵抗を低減させることができ、推進効率が向上できる。また、船体の加熱でなく、ウォータージェットダクトを加熱するため、船体の傾き時における操縦性への影響も無い。
請求項３記載に対応した流体抵抗低減装置においては、船舶を推進するダクトプロペラ推進器と、船舶に搭載される熱機関と、熱機関の排熱をダクトプロペラ推進器のダクト部に導く経路手段と、経路手段を経て供給される排熱をダクト部に放熱する熱交換手段とを備えたことを特徴とする。請求項３に記載の本発明によれば、熱機関を冷却し廃棄処理していた排熱を、ダクトプロペラ推進器のダクト部で熱交換させて放熱を行うことにより、ダクト部の摩擦抵抗を低減させることができ、推進効率が向上できる。また、船体の加熱でなく、ダクトプロペラ推進器のダクト部を加熱するため、船体の傾き時における操縦性への影響も無い。
請求項４記載の本発明は、請求項２又は請求項３に記載の流体抵抗低減装置において、排熱として、熱機関を冷却する機関冷却材による熱を用いたことを特徴とする。請求項４に記載の本発明によれば、排ガスと比較すると低温であり、従来利用が限られていた機関冷却材の熱を、船体が受ける摩擦抵抗を低減することに利用することで、熱機関の必要出力を減少させ省エネルギーが達成できる。
また、液体状態にある機関冷却材を用いるため、熱容量、熱伝達率が高く、経路手段、熱交換手段が小径、コンパクトに構成できる。また、熱交換手段への機関冷却材の供給を、船舶の熱機関に従来から設けられている配管やポンプ等の経路を利用することができる。
請求項５記載の本発明は、請求項１又は請求項４に記載の流体抵抗低減装置において、機関冷却材を熱交換手段に導くことを特徴とする。請求項５に記載の本発明によれば、機関冷却材が液体であるため熱交換効率が高く、また二次熱媒体を用いないために熱ロスやエネルギー消費を低減でき、間接熱交換のための熱交換器、タンク、ポンプ等を設ける必要が無いために、小型化でき設置スペースや価格の上で有利である。
請求項６記載の本発明は、請求項１、請求項４及び請求項５のいずれかに記載の流体抵抗低減装置において、熱機関の冷却を熱交換手段による放熱だけで処理することを特徴とする。請求項６に記載の本発明によれば、冷却用の海水を船底において取水及び排水しないため、船舶の抵抗に影響を及ぼすことがない。
請求項７記載の本発明は、請求項１、請求項４、請求項５、及び請求項６のいずれかに記載の流体抵抗低減装置において、熱機関の起動時には熱交換手段による放熱開始を遅延させ、及び／又は熱機関の停止時には熱交換手段による放熱停止を遅延させたことを特徴とする。請求項７に記載の本発明によれば、起動時の熱機関温度の上昇を早めることで熱機関の起動までの時間を短縮でき、及び／又は停止後の熱機関の異常温度上昇を防止できるとともに停止後の熱機関の余熱を適切に処理することができる。また、熱機関の排熱を利用して有効に摩擦抵抗低減が行えるときに放熱を行うため、無駄なエネルギー消費を無くすことができる。
請求項８記載の本発明は、請求項１、請求項４、請求項５、請求項６、及び請求項７のいずれかに記載の流体抵抗低減装置において、熱機関に流入する機関冷却材の温度を調整する温度調整手段を有したことを特徴とする。請求項８に記載の本発明によれば、熱機関の温度を所定温度に維持しつつ、余剰熱を摩擦抵抗低減に利用することができる。また、温度調整手段を利用して、起動時の温度上昇を早めたり、停止時の余熱管理を有効に行うことができる。
請求項９記載の本発明は、請求項８に記載の流体抵抗低減装置において、温度調整手段が冷却材加熱器であり、少なくとも熱機関の起動時において冷却材加熱器によって機関冷却材を加熱することを特徴とする。請求項９に記載の本発明によれば、熱機関の立ち上げ準備時間を短縮することができる。また、例えば温度調整弁の故障や極寒、氷海等でのオーバークールなどの予想外の事態が生じた場合に、加熱により熱機関を適正な温度に保つことができる。
請求項１０記載の本発明は、請求項１、請求項４、請求項５、請求項６、請求項７、請求項８、及び請求項９のいずれかに記載の流体抵抗低減装置において、機関冷却材を冷却水としたことを特徴とする。請求項１０に記載の本発明によれば、排ガスと比較すると低温であり、従来利用が限られていた冷却水の熱を、船体が受ける摩擦抵抗を低減することに利用することで、熱機関の必要出力を減少させることができる。
請求項１１記載の本発明は、請求項１、請求項４、請求項５、請求項６、請求項７、請求項８、及び請求項９のいずれかに記載の流体抵抗低減装置において、機関冷却材を潤滑油としたことを特徴とする。請求項１１に記載の本発明によれば、排ガスと比較すると低温であり、従来利用されていなかった潤滑油の熱を、船体が受ける摩擦抵抗を低減することに利用することで、熱機関の必要出力を減少させることができる。
請求項１２記載の本発明は、請求項２から請求項４のいずれかに記載の流体抵抗低減装置において、排熱として、熱機関の排ガスにより得られる熱を用いたことを特徴とする。請求項１２に記載の本発明によれば、排ガスにより得られる熱を利用することで熱機関の必要出力を更に減少させることができる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、排ガスと比較すると低温であり、従来利用が限られていた機関冷却材の熱を、船体が受ける摩擦抵抗を低減することに利用することで、熱機関の必要出力を減少させ省エネルギーが達成できる。また、液体状態にある機関冷却材を用いるため、熱容量、熱伝達率が高く、経路手段、熱交換手段が小径、コンパクトに構成できる。また、熱交換手段への機関冷却材の供給を、船舶の熱機関に従来から設けられている配管やポンプ等の経路を利用することができる。また、排ガスの場合に生じる船体の傾き等による影響がなく、所望通りに船体を加熱することができる。
また本発明によれば、熱機関を冷却し廃棄処理していた排熱を、ウォータージェットダクトで熱交換させて放熱を行うことにより、ウォータージェットダクトの摩擦抵抗を低減させることができ、推進効率が向上できる。また、船体の加熱でなく、ウォータージェットダクトを加熱するため、船体の傾き時における操縦性への影響も無い。
また本発明によれば、熱機関を冷却し廃棄処理していた排熱を、ダクトプロペラ推進器のダクト部で熱交換させて放熱を行うことにより、ダクト部の摩擦抵抗を低減させることができ、推進効率が向上できる。また、船体の加熱でなく、ダクトプロペラ推進器のダクト部を加熱するため、船体の傾き時における操縦性への影響も無い。
なお、ウォータージェットダクトの内壁に放熱する排熱として、熱機関を冷却する機関冷却材による熱を用いることで、排ガスと比較すると低温であり、従来利用が限られていた機関冷却材の熱を、船体が受ける摩擦抵抗を低減することに利用することで、熱機関の必要出力を減少させ省エネルギーが達成できる。また、液体状態にある機関冷却材を用いるため、熱容量、熱伝達率が高く、経路手段、熱交換手段が小径、コンパクトに構成できる。また、熱交換手段への機関冷却材の供給を、船舶の熱機関に従来から設けられている配管やポンプ等の経路を利用することができる。
また、ダクトプロペラ推進器のダクト部に放熱する排熱として、熱機関を冷却する機関冷却材による熱を用いることで、排ガスと比較すると低温であり、従来利用が限られていた機関冷却材の熱を、船体が受ける摩擦抵抗を低減することに利用することで、熱機関の必要出力を減少させ省エネルギーが達成できる。また、液体状態にある機関冷却材を用いるため、熱容量、熱伝達率が高く、経路手段、熱交換手段が小径、コンパクトに構成できる。また、熱交換手段への機関冷却材の供給を、船舶の熱機関に従来から設けられている配管やポンプ等の経路を利用することができる。
また、機関冷却材を熱交換手段に導くことで、機関冷却材が液体であるため熱交換効率が高く、また二次熱媒体を用いないために熱ロスやエネルギー消費を低減でき、間接熱交換のための熱交換器、タンク、ポンプ等を設ける必要が無いために、小型化でき設置スペースや価格の上で有利である。
また、熱機関の冷却を熱交換手段による放熱だけで処理することで、冷却用の海水を船底において取水及び排水しないため、船舶の抵抗に影響を及ぼすことがない。
また、熱機関の起動時には熱交換手段による放熱開始を遅延させ、起動時の熱機関温度の上昇を早めることで熱機関の起動までの時間を短縮できる。また、熱機関の排熱を利用して有効に摩擦抵抗低減が行えるときに放熱を行うため、無駄なエネルギー消費を無くすことができる。
また、熱機関の停止時には熱交換手段による放熱停止を遅延させることで、停止後の熱機関の異常温度上昇を防止できるとともに停止後の熱機関の余熱を適切に処理することができる。
また、熱機関に流入する機関冷却材の温度を調整する温度調整手段を有することで、熱機関の温度を所定温度に維持しつつ、余剰熱を摩擦抵抗低減に利用することができる。また、温度調整手段を利用して、起動時の温度上昇を早めたり、停止時の余熱管理を有効に行うことができる。
また、温度調整手段が冷却材加熱器であり、少なくとも熱機関の起動時において冷却材加熱器によって機関冷却材を加熱することで、熱機関の立ち上げ準備時間を短縮することができる。また、例えば温度調整弁の故障や極寒、氷海等でのオーバークールなどの予想外の事態が生じた場合に、加熱により熱機関を適正な温度に保つことができる。
また、機関冷却材を冷却水としたことで、排ガスと比較すると低温であり、従来利用が限られていた冷却水の熱を、船体が受ける摩擦抵抗を低減することに利用することで、熱機関の必要出力を減少させることができる。
また、機関冷却材を潤滑油としたことで、排ガスと比較すると低温であり、従来利用されていなかった潤滑油の熱を、船体が受ける摩擦抵抗を低減することに利用することで、熱機関の必要出力を減少させることができる。
また、熱機関の排ガスにより得られる排熱を利用又は併用することで、熱機関の必要出力を更に減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す流体抵抗低減装置の概略構成図
【図２】図１における喫水下船体を示す要部概略断面図
【図３】同流体抵抗低減装置の配管経路を示す図
【図４】本発明の第２の実施形態を示す流体抵抗低減装置の概略構成図
【図５】本発明の第３の実施形態を示す流体抵抗低減装置の概略構成図
【図６】本発明の第４の実施形態を示す流体抵抗低減装置の概略構成図
【図７】本発明の第５の実施形態を示す流体抵抗低減装置の概略構成図
【図８】本発明の第６の実施形態を示す流体抵抗低減装置の配管経路を示す図
【図９】同流体抵抗低減装置の第１の制御方法による制御ブロック図
【図１０】同流体抵抗低減装置の第２の制御方法による制御ブロック図
【図１１】本発明の第７の実施形態を示す流体抵抗低減装置の概略構成図
【図１２】同流体抵抗低減装置に用いる熱交換手段の概略断面図
【図１３】本発明の第８の実施形態を示す流体抵抗低減装置に用いる熱交換手段の概略断面図
【図１４】本発明の第９の実施形態を示す流体抵抗低減装置の概略構成図
【図１５】本発明の第１０の実施形態を示す流体抵抗低減装置の概略構成図
【図１６】同流体抵抗低減装置に用いる熱交換手段の概略断面図
【図１７】本発明の第１１の実施形態を示す流体抵抗低減装置の概略構成図
【図１８】本発明の第１２の実施形態を示す流体抵抗低減装置の概略構成図
【図１９】本発明の第１３の実施形態を示す流体抵抗低減装置の概略構成図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（第１の実施形態）
以下に、本発明の流体抵抗低減装置の一実施形態について説明する。
図１は本実施形態による流体抵抗低減装置の概略構成図、図２は図１における喫水下船体を示す要部概略断面図、図３は同流体抵抗低減装置の配管経路を示す図である。
【００１０】
図１に示すように、本実施形態による流体抵抗低減装置１０は、船舶１に搭載され、推進器２の動力源となる熱機関１１と、熱機関１１を冷却する機関冷却材の熱を船舶１の喫水下船体１２に導く経路手段１３と、経路手段１３を経て供給される熱を喫水下船体１２に放熱する熱交換手段１４とを備えている。本実施形態における機関冷却材は冷却水である。冷却水としては、純水の他、水に凍結防止剤などを添加した冷却液や液状の冷却剤を用いることができる。
経路手段１３は、熱機関１１で吸熱した機関冷却材を熱交換手段１４に導く往路経路手段１３ａと、熱交換手段１４で放熱した機関冷却材を熱機関１１に導く復路経路手段１３ｂと、往路経路手段１３ａを流れる機関冷却材の一部を復路経路手段１３ｂにバイパスするバイパス経路手段１３ｃと、バイパス経路手段１３ｃを流れる機関冷却材の流量比を調整する温度調整弁１３ｄとより構成されている。
熱機関１１から排出される排ガスは、排気経路３を通り、排ガスエコノマイザ４で排熱が回収された後に煙突５より大気に放出される。排ガスエコノマイザ４では、排ガスの排熱によって熱媒体にエネルギーを与えるが、通常は水を用いて蒸気を発生させる。
図２に示すように、熱交換手段１４は、喫水下船体１２内の船底骨部材１２ａの上部に蓋１２ｂを設けシールすることで機関冷却材が流れる流路１４ａを形成する。流路１４ａは、長手方向の船底中心線に対して左右対称に形成することが好ましい。また、機関冷却材を左右対称に流すことが好ましい。これらにより、船舶１の推進方向に対して摩擦抵抗の低減を左右等しくすることで、推進力及び推進方向を有効に得ることができる。
【００１１】
図３に示すように、流体抵抗低減装置１０は、経路手段１３に機関冷却材を流通させる冷却材ポンプ１５を備えており、冷却材ポンプ１５によって、機関冷却材は熱機関１１と熱交換手段１４との間を循環する。流体抵抗低減装置１０は、冷却材加熱器１６を備えており、冷却材加熱器１６によって少なくとも熱機関１１の起動時において機関冷却材を加熱する。冷却材加熱器１６は、開閉弁１６ａを有する導入配管と、開閉弁１６ｂを有する導出配管とを復路経路手段１３ｂに接続している。また、冷却材加熱器１６に機関冷却材を導くために、復路経路手段１３ｂには開閉弁１６ｃが設けられている。開閉弁１６ａ及び開閉弁１６ｂを開、開閉弁１６ｃを閉として、機関冷却材を冷却材加熱器１６に導入して加熱することで、熱機関１１の立ち上げ準備時間を短縮することができる。
また、図３に示すように、熱交換手段１４への機関冷却材の導入を阻止する開閉弁１４ｂを往路経路手段１３ａに、熱交換手段１４からの機関冷却材の導出を阻止する開閉弁１４ｃを往路経路手段１３ｂに設けることが好ましい。そして、熱機関１１の起動時からの所定時間は開閉弁１４ｂ及び開閉弁１４ｃを閉とすることで、熱交換手段１４による放熱開始を遅延させ、熱機関１１の起動までの時間を短縮することができる。また、熱機関１１の停止時からの所定時間は開閉弁１４ｂ及び開閉弁１４ｃを開放した状態で冷却材ポンプ１５を駆動して、熱交換手段１４による放熱停止を遅延させることで、停止後の熱機関１１の異常温度上昇を防止でき、停止後の熱機関の余熱を適切に処理することができる。
【００１２】
また、図３に示すように、流体抵抗低減装置１０は、熱機関１１の出口における機関冷却材の温度を検出する第１の温度検出器１７ａを往路経路手段１３ａに、熱機関１１の入口における機関冷却材の温度を検出する第２の温度検出器１７ｂを復路経路手段１３ｂに、温度調整弁１３ｄの出口における機関冷却材の温度を検出する第３の温度検出器１７ｃを復路経路手段１３ｂにそれぞれ設けている。第１の温度検出器１７ａ、第２の温度検出器１７ｂ、及び第３の温度検出器１７ｃで機関冷却材の温度を検出することで、温度調整手段を制御して熱機関１１に流入する機関冷却材の温度を調整することができる。温度調整弁１３ｄは、温度調整手段の一つである。温度調整弁１３ｄによってバイパス経路手段１３ｃを流れる機関冷却材の流量比を調整することで、温度調整弁１３ｄの出口における機関冷却材の温度を変更することができる。また本実施形態における開閉弁１４ｂ及び開閉弁１４ｃも温度調整手段の一つである。開閉弁１４ｂ及び開閉弁１４ｃの閉塞による熱交換手段１４での放熱停止によっても熱機関１１に流入する機関冷却材の温度を短時間で上昇させることができる。また本実施形態における冷却材加熱器１６での加熱制御も温度調整手段の一つである。
【００１３】
本実施形態によれば、排ガスと比較すると低温であり、従来利用が限られていた機関冷却材の熱を、船体が受ける摩擦抵抗を低減することに利用することで、熱機関１１の必要出力を減少させ省エネルギーが達成できる。また、液体状態にある機関冷却材を用いるため、熱容量、熱伝達率が高く、経路手段１３、熱交換手段１４が小径、コンパクトに構成できる。また、熱交換手段１４への機関冷却材の供給を、船舶１の熱機関１１に従来から設けられている配管やポンプ等の経路を利用することができる。また、排ガスの場合に生じる船体の傾き等による影響がなく、所望通りに船体を加熱することができる。
また本実施形態によれば、熱機関１１を冷却する機関冷却材を熱交換手段１４に導くことで、機関冷却材が例えば冷却水のような液体であるため熱交換効率が高く、また二次熱媒体を用いないために熱ロスやエネルギー消費を低減でき、間接熱交換のための熱交換器、タンク、ポンプ等を設ける必要が無いために、小型化でき設置スペースや価格の上で有利である。
また本実施形態によれば、熱機関１１の冷却を熱交換手段１４による放熱だけで処理することで、冷却用の海水を船底において取水及び排水しないため、シーチェストが無くせ船舶１の抵抗に影響を及ぼすことがない。
また本実施形態によれば、温度調整手段によって、熱機関１１に流入する機関冷却材の温度を調整することで、熱機関１１の温度を所定温度に維持しつつ、余剰熱を摩擦抵抗低減に利用することができる。また、温度調整手段を利用して、起動時の温度上昇を早め、又は停止時の余熱管理を有効に行うことができる。
【００１４】
（第２の実施形態）
以下に、本発明の流体抵抗低減装置の他の実施形態について説明する。
図４は本実施形態による流体抵抗低減装置の概略構成図である。なお、上記実施形態と同一機能の構成には同一符号を付して説明を省略する。また、図４は図１に対応する構成図であり、本実施形態においても図２及び図３にて説明した構成が適用される。
【００１５】
図４に示すように、本実施形態による流体抵抗低減装置１０は、喫水下船体１２に放熱する熱交換手段１４として、第１の熱交換手段１４ｄと、第２の熱交換手段１４ｅと、第３の熱交換手段１４ｆとを備えている。第１の熱交換手段１４ｄ、第２の熱交換手段１４ｅ、及び第３の熱交換手段１４ｆは、それぞれ熱交換経路として独立した構成となっている。本実施形態における第１の熱交換手段１４ｄは、第１の実施形態における熱交換手段１４に相当し、往路経路手段１３ａと復路経路手段１３ｂとが接続され、機関冷却材として冷却水が用いられる。
第２の熱交換手段１４ｅは、熱機関１１を冷却する機関冷却材として潤滑油を用いたもので、経路手段１３は、熱機関１１で吸熱した潤滑油を第２の熱交換手段１４ｅに導く往路経路手段１３ｅと、第２の熱交換手段１４ｅで放熱した潤滑油を熱機関１１に導く復路経路手段１３ｆと、往路経路手段１３ｅを流れる潤滑油の一部を復路経路手段１３ｆにバイパスするバイパス経路手段１３ｇと、バイパス経路手段１３ｇを流れる潤滑油の流量比を調整する温度調整弁１３ｈとより構成されている。
第３の熱交換手段１４ｆは、排ガスエコノマイザ４で生成される蒸気を用いたもので、経路手段１３は、排ガスエコノマイザ４で生成される蒸気を第３の熱交換手段１４ｆに導く往路経路手段４ａと、第３の熱交換手段１４ｆで放熱し液化した液体を排ガスエコノマイザ４に導く復路経路手段４ｂとより構成されている。
本実施形態によれば、排ガスと比較すると低温であり、従来利用が限られていた冷却水の熱を、第１の熱交換手段１４ｄによって船体が受ける摩擦抵抗を低減することに利用することができるとともに、第２の熱交換手段１４ｅを用いて潤滑油により得られる排熱を併用し、又は第３の熱交換手段１４ｆを用いて熱機関１１の排ガスにより得られる排熱を併用することができ、熱機関１１の必要出力を更に減少させることができる。
【００１６】
（第３の実施形態）
以下に、本発明の流体抵抗低減装置の他の実施形態について説明する。
図５は本実施形態による流体抵抗低減装置の概略構成図である。なお、上記実施形態と同一機能の構成には同一符号を付して説明を省略する。また、図５は図１に対応する構成図であり、本実施形態においても図２及び図３にて説明した構成が適用される。
【００１７】
図５に示すように、本実施形態による流体抵抗低減装置１０は、喫水下船体１２に放熱する熱交換手段１４は、第１の実施形態における熱交換手段１４と同様に、往路経路手段１３ａと復路経路手段１３ｂとが接続され、機関冷却材として冷却水が用いられる。
本実施形態では、往路経路手段１３ａに第１の二次熱交換器１８ａと第２の二次熱交換器１８ｂを備えている。第１の二次熱交換器１８ａは、熱機関１１で吸熱した潤滑油を導入する往路経路手段１３ｉと、放熱した潤滑油を熱機関１１に導出する復路経路手段１３ｊとが接続されている。熱機関１１を冷却する潤滑油（機関冷却材）の熱を第１の二次熱交換器１８ａに導く経路手段１３は、往路経路手段１３ｉと、復路経路手段１３ｊと、往路経路手段１３ｉを流れる潤滑油の一部を復路経路手段１３ｊにバイパスするバイパス経路手段１３ｋと、バイパス経路手段１３ｋを流れる潤滑油の流量比を調整する温度調整弁１３ｍとより構成されている。第２の二次熱交換器１８ｂは、排ガスエコノマイザ４で生成される蒸気を導入する経路手段１３としては往路経路手段４ｃと、放熱し液化した液体を排ガスエコノマイザ４に導出する復路経路手段４ｄとが接続され、往路経路手段４ｃと復路経路手段４ｄとは経路手段１３を構成している。
【００１８】
本実施形態によれば、排ガスと比較すると低温であり、従来利用が限られていた冷却水の熱を、熱交換手段１４によって船体が受ける摩擦抵抗を低減することに利用することができるとともに、第１の二次熱交換器１８ａを用いて潤滑油により得られる排熱を併用し、又は第２の二次熱交換器１８ｂを用いて熱機関１１の排ガスにより得られる排熱を併用することができ、熱機関１１の必要出力を更に減少させることができる。
本実施形態のように、第１の二次熱交換器１８ａと第２の二次熱交換器１８ｂとを用いて潤滑油及び蒸気の熱を往路経路手段１３ａに流れる冷却水に与えることで、熱交換手段１４を第２の実施形態のように分割する必要がなく、第１の実施形態と比較すると、熱交換手段１４での放熱量を増加させることができる。また、熱交換手段１４の機関冷却材が流れる流路が１種類で済み、熱交換手段１４の構成が簡素化できる。
なお、潤滑油の温度よりも蒸気温度が高いため、第１の二次熱交換器１８ａと第２の二次熱交換器１８ｂとを同時に利用する場合には、第１の二次熱交換器１８ａよりも第２の二次熱交換器１８ｂを往路経路手段１３ａの下流側に設けることが好ましいが、第１の二次熱交換器１８ａと第２の二次熱交換器１８ｂとを選択的に利用する場合には、第１の二次熱交換器１８ａを第２の二次熱交換器１８ｂよりも下流側に設けてもよい。
また、潤滑油の温度が冷却水の温度よりも低い場合は、復路経路手段１３ｂに第１の二次熱交換器１８ａを設けてもよい。また、排ガスエコノマイザ４で作られた蒸気を他の用途にも利用した後、液化した液体を導く場合も温度によっては、第２の二次熱交換器１８ｂを復路経路手段１３ｂに設けてもよい。
【００１９】
（第４の実施形態）
以下に、本発明の流体抵抗低減装置の他の実施形態について説明する。
図６は本実施形態による流体抵抗低減装置の概略構成図である。なお、上記実施形態と同一機能の構成には同一符号を付して説明を省略する。また、図６は図１に対応する構成図であり、本実施形態においても図２及び図３にて説明した構成が適用される。
【００２０】
図６に示すように、本実施形態による流体抵抗低減装置１０は、第２の実施形態と同様に、喫水下船体１２に放熱する熱交換手段１４として、第１の熱交換手段１４ｄと、第２の熱交換手段１４ｅと、第３の熱交換手段１４ｆとを備えている。第１の熱交換手段１４ｄ、第２の熱交換手段１４ｅ、及び第３の熱交換手段１４ｆは、それぞれ熱交換経路として独立した構成となっている。本実施形態における第１の熱交換手段１４ｄは、第１の実施形態における熱交換手段１４に相当し、往路経路手段１３ａと復路経路手段１３ｂとが接続され、機関冷却材として冷却水が用いられる。
第２の熱交換手段１４ｅは、熱機関１１を冷却する機関冷却材として潤滑油を用いたもので、経路手段１３は、熱機関１１で吸熱した潤滑油を第２の熱交換手段１４ｅに導く往路経路手段１３ｅと、第２の熱交換手段１４ｅで放熱した潤滑油を熱機関１１に導く復路経路手段１３ｆと、往路経路手段１３ｅを流れる潤滑油の一部を復路経路手段１３ｆにバイパスするバイパス経路手段１３ｇと、バイパス経路手段１３ｇを流れる潤滑油の流量比を調整する温度調整弁１３ｈとより構成されている。
第３の熱交換手段１４ｆは、熱機関１１から排出される排ガスの排熱を用いたもので、経路手段１３は、排気経路３からの経路分岐手段３ａと、経路分岐手段３ａから分岐させた排ガスを第３の熱交換手段１４ｆに導く往路経路手段３ｂと、第３の熱交換手段１４ｆで放熱した排ガスを煙突５に導く復路経路手段３ｃとより構成されている。
本実施形態によれば、排ガスと比較すると低温であり、従来利用が限られていた冷却水の熱を、第１の熱交換手段１４ｄによって船体が受ける摩擦抵抗を低減することに利用することができるとともに、第２の熱交換手段１４ｅを用いて潤滑油により得られる排熱を併用し、又は第３の熱交換手段１４ｆを用いて熱機関１１の排ガスの熱を併用することができ、熱機関１１の必要出力を更に減少させることができる。
なお、熱機関１１から排出される排ガスは下方に導かれるが、その全量でなく分岐させた排ガスの一部が導かれる結果、排気抵抗や主機関の効率、排ガス特性に悪影響を及ぼさない範囲での制御が可能となっている。
【００２１】
（第５の実施形態）
以下に、本発明の流体抵抗低減装置の他の実施形態について説明する。
図７は本実施形態による流体抵抗低減装置の概略構成図である。なお、上記実施形態と同一機能の構成には同一符号を付して説明を省略する。また、図７は図１に対応する構成図であり、本実施形態においても図２及び図３にて説明した構成が適用される。
【００２２】
図７に示すように、本実施形態による流体抵抗低減装置１０は、喫水下船体１２に放熱する熱交換手段１４は、第１及び第３の実施形態における熱交換手段１４と同様に、往路経路手段１３ａと復路経路手段１３ｂとが接続され、機関冷却材として冷却水が用いられる。
本実施形態では、往路経路手段１３ａに第１の二次熱交換器１８ａと第３の二次熱交換器１８ｃを備えている。第１の二次熱交換器１８ａは、第３の実施形態と同様に、熱機関１１で吸熱した潤滑油（機関冷却材）を導入する往路経路手段１３ｉと、放熱した潤滑油を熱機関１１に導出する復路経路手段１３ｊとが接続されている。熱機関１１の潤滑油の熱を第１の二次熱交換器１８ａに導く経路手段１３は、往路経路手段１３ｉと、復路経路手段１３ｊと、往路経路手段１３ｉを流れる潤滑油の一部を復路経路手段１３ｊにバイパスするバイパス経路手段１３ｋと、バイパス経路手段１３ｋを流れる潤滑油の流量比を調整する温度調整弁１３ｍとより構成されている。
第３の二次熱交換器１８ｃは、熱機関１１から排出される排ガスの排熱を用いたもので、経路手段１３は、排気経路３からの経路分岐手段３ａと、経路分岐手段３ａから分岐させた排ガスを第３の二次熱交換器１８ｃに導く往路経路手段３ｂと、第３の二次熱交換器１８ｃで放熱した排ガスを煙突５に導く復路経路手段３ｃとより構成されている。
【００２３】
本実施形態によれば、排ガスと比較すると低温であり、従来利用が限られていた冷却水の熱を、熱交換手段１４によって船体が受ける摩擦抵抗を低減することに利用することができるとともに、第１の二次熱交換器１８ａを用いて潤滑油により得られる排熱を併用し、又は第３の二次熱交換器１８ｃを用いて熱機関１１の排ガスにより得られる排熱を併用することができ、熱機関１１の必要出力を更に減少させることができる。
本実施形態のように、第１の二次熱交換器１８ａと第３の二次熱交換器１８ｃとを用いて潤滑油及び排ガスの熱を往路経路手段１３ａに流れる冷却水に与えることで、熱交換手段１４を第２の実施形態のように分割する必要がなく、第１の実施形態と比較すると、熱交換手段１４での放熱量を増加させることができる。
なお、潤滑油の温度よりも排ガス温度が高いため、第１の二次熱交換器１８ａと第３の二次熱交換器１８ｃとを同時に利用する場合には、第１の二次熱交換器１８ａよりも第３の二次熱交換器１８ｃを往路経路手段１３ａの下流側に設けることが好ましいが、第１の二次熱交換器１８ａと第３の二次熱交換器１８ｃとを選択的に利用する場合には、第１の二次熱交換器１８ａを第３の二次熱交換器１８ｃよりも下流側に設けてもよい。
また、潤滑油の温度が冷却水の温度よりも低い場合は、復路経路手段１３ｂに第１の二次熱交換器１８ａを設けてもよい。
【００２４】
（第６の実施形態）
以下に、本発明の流体抵抗低減装置の他の実施形態について説明する。
図８は本実施形態による流体抵抗低減装置の配管経路を示す図である。なお、上記実施形態と同一機能の構成には同一符号を付して説明を省略する。また、図８は図３に対応する構成図であり、本実施形態は、第１の実施形態から第５の実施形態に適用できる。
【００２５】
図８に示すように、流体抵抗低減装置１０は、熱交換手段１４に並列に予備冷却器６を備えている。予備冷却器６には、熱機関１１で吸熱した機関冷却材を導入する往路経路手段６ａと、放熱した機関冷却材を復路経路手段１３ｂに導出する復路経路手段６ｂとが接続されている。往路経路手段６ａは、開閉弁６ｃを介して往路経路手段１３ａに接続され、復路経路手段６ｂは、開閉弁６ｄを介して温度調整弁１３ｄの流出側の復路経路手段１３ｂに接続されている。バイパス経路手段６ｅは、往路経路手段６ａを流れる機関冷却材の一部を復路経路手段６ｂにバイパスし、温度調整弁６ｆはバイパス経路手段６ｅを流れる機関冷却材の流量比を調整する。
予備冷却器６は、海水ポンプ６ｇによって、取水シーチェスト６ｈから海水を導入し、熱交換後に海水を導出する。予備冷却器６から導出された海水は、排水シーチェスト６ｉから排出される。
本実施形態のように、熱機関１１で吸熱した機関冷却材の熱をすべて熱交換手段１４に用いることなく、機関冷却材の熱の一部を予備冷却器６によって排出してもよい。
【００２６】
以下に、本発明の実施形態における流体抵抗低減装置の制御方法について説明する。
図９は同流体抵抗低減装置の第１の制御方法による制御ブロック図である。
図９に示す制御ブロック図は図３に示す構成を機能実現手段として備えており、同一機能の構成には同一符号を付して説明を省略する。
【００２７】
流体抵抗低減装置１０は、運転設定器１０ａによって第１の温度検出器１７ａ、第２の温度検出器１７ｂ、及び第３の温度検出器１７ｃでの設定温度と、検出温度による制御を設定する。運転設定器１０ａは、状態表示器１０ｂを備えている。
まず、運転設定器１０ａによって、主機関１１及び流体抵抗低減装置１０の運転開始が設定され、この設定に基づいて主機関１１及び流体抵抗低減装置１０が始動する。
第１の温度検出器１７ａが第１の設定温度（例えば６０℃ ）より低いことを検出することで、冷却材加熱器１６を運転する。冷却材加熱器１６の運転によって、早期に主機関１１を始動温度に到達させることができる。
第１の温度検出器１７ａの検出温度が第１の設定温度より低い運転開始前初期状態では、開閉弁１６ａ、開閉弁１６ｂ、及び開閉弁１６ｃで構成される経路切替弁は、冷却材加熱器１６を通過させる経路を選択しており、冷却材ポンプ１５も運転を開始する。温度調整弁１３ｄはバイパス経路手段１３ｃだけに機関冷却材（冷却水、潤滑油等）が流れるように設定される。
第１の温度検出器１７ａで検出される温度が第１の設定温度（例えば６０℃）に達したら、主機関１１を実始動する。
第２の温度検出器１７ｂの温度が設定温度（例えば７５℃）に達したら、経路切替弁１６ａ、１６ｂ、１６ｃの切り替えによって冷却材加熱器１６への機関冷却材の流入を停止し、冷却材ポンプ１５から直接熱機関１１に機関冷却材を流入させる。このとき冷却材加熱器１６の運転も停止する。
第３の温度検出器１７ｃで検出される温度が設定温度（例えば８０℃）に達したら、温度調整弁１３ｄを調整して熱交換手段１４にも機関冷却材を流しはじめる。
第３の温度検出器１７ｃで検出される温度が設定温度（例えば８０℃ ）を維持できるように、温度調整弁１３ｄで往路経路手段１３ａとバイパス経路手段１３ｃの流量比を調整する。
航行中は主機関１１の負荷により変わる排熱量を温度調整弁１３ｄで流量比を調整して第３の温度検出器１７ｃの設定温度（例えば８０℃ ）に維持しつつ放熱することができる。
また、運転設定器１０ａによって、主機関１１及び流体抵抗低減装置１０の運転停止が設定され、この設定に基づいて主機関１１及び流体抵抗低減装置１０が停止する。
第３の温度検出器１７ｃで検出される温度は徐々に低下し、これに伴い温度調整弁１３ｄが徐々に往路経路手段１３ａを絞るとともにバイパス経路手段１３ｃを徐々に開放し、最後は往路経路手段１３ａを閉塞することで熱交換手段１４での放熱を停止する。
第１の温度検出器１７ａで検出される温度が、第２の設定温度（例えば５０℃）以下になったら冷却材ポンプ１５を停止することで予熱対策を行うことができる。
なお、冷却材ポンプ１５を停止する前に経路切替弁１６ａ、１６ｂ、１６ｃは冷却材加熱器１６を機関冷却材が流れるように切り替えを行うが、冷却材加熱器１６の運転は行わない。
自然冷却によって機関冷却材が冷却され、経路切替弁１６ａ、１６ｂ、１６ｃが冷却材加熱器１６側の経路選択を維持し、温度調整弁１３ｄがバイパス経路手段１３ｃの選択を維持し、次の始動に備える。
【００２８】
図１０は同流体抵抗低減装置の第２の制御方法による制御ブロック図である。同一機能の構成には同一符号を付して説明を省略する。
本実施形態は、図９の機能実現手段と比較して第３の温度検出器１７ｃを備えていない。従って、温度調整弁１３ｄは、第１の温度検出器１７ａと第２の温度検出器１７ｂによる検出温度によって制御される。
【００２９】
まず、運転設定器１０ａによって、主機関１１及び流体抵抗低減装置１０の運転開始が設定され、この設定に基づいて主機関１１及び流体抵抗低減装置１０が始動する。
第１の温度検出器１７ａが第１の設定温度（例えば６０℃ ）より低いことを検出することで、冷却材加熱器１６を運転する。冷却材加熱器１６の運転によって、早期に主機関１１を始動温度に到達させることができる。
第１の温度検出器１７ａの検出温度が第１の設定温度より低い運転開始前初期状態では、開閉弁１６ａ、開閉弁１６ｂ、及び開閉弁１６ｃで構成される経路切替弁は、冷却材加熱器１６を通過させる経路を選択しており、冷却材ポンプ１５も運転を開始する。温度調整弁１３ｄはバイパス経路手段１３ｃだけに機関冷却材（冷却水、潤滑油等）が流れるように設定される。
第１の温度検出器１７ａで検出される温度が第１の設定温度（例えば６０℃）に達したら、主機関１１を実始動する。
第２の温度検出器１７ｂの温度が第１の設定温度（例えば７５℃）に達したら、経路切替弁１６ａ、１６ｂ、１６ｃの切り替えによって冷却材加熱器１６への機関冷却材の流入を停止し、冷却材ポンプ１５から直接熱機関１１に機関冷却材を流入させる。このとき冷却材加熱器１６の運転も停止する。
第２の温度検出器１７ｂで検出される温度が第２の設定温度（例えば８０℃）に達したら、温度調整弁１３ｄを調整して熱交換手段１４にも機関冷却材を流しはじめる。
第２の温度検出器１７ｂで検出される温度が第２の設定温度を維持できるように、温度調整弁１３ｄで往路経路手段１３ａとバイパス経路手段１３ｃの流量比を調整する。
主機関１１の負荷が増し、第１の温度検出器１７ａで検出される温度が第２の設定温度（例えば８０℃）を越える状況が所定時間以上続く場合は、冷却材ポンプ１５での出力を増加させることで機関冷却材の流量を増加する。負荷が下がり、第１の温度検出器１７ａで検出される温度が第２の設定温度を下回ったら、冷却材ポンプ１５での出力を減少させることで機関冷却材の流量を減少する。
航行中は主機関１１の負荷により変わる排熱量を温度調整弁１３ｄで流量比を調整して第２の温度検出器１７ｂの検出温度が第２の設定温度（例えば８０℃ ）を維持して放熱することができる。
また、運転設定器１０ａによって、主機関１１及び流体抵抗低減装置１０の運転停止が設定され、この設定に基づいて主機関１１及び流体抵抗低減装置１０が停止する。
第２の温度検出器１７ｂで検出される温度は徐々に低下し、これに伴い温度調整弁１３ｄが徐々に往路経路手段１３ａを絞るとともにバイパス経路手段１３ｃを徐々に開放し、最後は往路経路手段１３ａを閉塞することで熱交換手段１４での放熱を停止する。
第１の温度検出器１７ａで検出される温度が、第２の設定温度（例えば５０℃）以下になったら冷却材ポンプ１５を停止することで予熱対策を行うことができる。
なお、冷却材ポンプ１５を停止する前に経路切替弁１６ａ、１６ｂ、１６ｃは冷却材加熱器１６を機関冷却材が流れるように切り替えを行うが、冷却材加熱器１６の運転は行わない。
自然冷却によって機関冷却材が冷却され、経路切替弁１６ａ、１６ｂ、１６ｃが冷却材加熱器１６側の経路選択を維持し、温度調整弁１３ｄがバイパス経路手段１３ｃの選択を維持し、次の始動に備える。
【００３０】
（第７の実施形態）
以下に、本発明の流体抵抗低減装置を、ウォータージェット推進器に適用した場合の実施形態について説明する。
図１１は本実施形態による流体抵抗低減装置の概略構成図、図１２は同流体抵抗低減装置に用いる熱交換手段の概略断面図である。なお、上記実施形態と同一機能の構成には同一符号を付して説明を省略する。また、図１１は図１に対応する構成図であり、本実施形態においても図３にて説明した構成が適用される。
【００３１】
図１１に示すように、本実施形態による流体抵抗低減装置１０は、船舶１を推進するウォータージェット推進器２０と、船舶１に搭載される熱機関１１と、熱機関１１の排熱をウォータージェット推進器２０のウォータージェットダクト２１に導く経路手段１３と、経路手段１３を経て供給される排熱をウォータージェットダクト２１の内壁に放熱する熱交換手段２４とを備えている。本実施形態における熱機関１１の排熱には、例えば冷却水のような機関冷却材を用いている。冷却水としては、純水の他、水に凍結防止剤などを添加した冷却液や液状の冷却剤を用いることができる。また、機関冷却材として潤滑油を用いてもよい。
経路手段１３は、熱機関１１で吸熱した機関冷却材を熱交換手段２４に導く往路経路手段１３ａと、熱交換手段２４で放熱した機関冷却材を熱機関１１に導く復路経路手段１３ｂと、往路経路手段１３ａを流れる機関冷却材の一部を復路経路手段１３ｂにバイパスするバイパス経路手段１３ｃと、バイパス経路手段１３ｃを流れる機関冷却材の流量比を調整する温度調整弁１３ｄとより構成されている。
ウォータージェット推進器２０は、ウォータージェットダクト２１内にインペラ２２を備えている。ウォータージェットダクト２１は、海水を導入する上流側ダクト部と、インペラ２２が配置されるインペラダクト部と、海水を噴出する下流側ダクト部とより構成され、熱交換手段２４は、上流側ダクト部と下流側ダクト部とに分割して配置されている。従って、バイパス経路手段１３ｃよりも下流側に配置される往路経路手段１３ａと、バイパス経路手段１３ｃよりも上流側に配置される復路経路手段１３ｂとは、それぞれ２系統に分岐しており、上流側ダクト部と下流側ダクト部とに分割された熱交換手段２４に接続
されている。
熱機関１１から排出される排ガスは、排気経路３を通り、排ガスエコノマイザ４で排熱が回収された後に煙突５より大気に放出される。
【００３２】
図１２に示すように、熱交換手段２４はウォータージェットダクト２１の上流側ダクト部及び下流側ダクト部の外周に同心円状に筒状部材を配置することで二重管構造をしている。なお、熱交換手段２４はウォータージェットダクト２１に対する放熱量を増加させるために、外周面は断熱材で覆われていることが好ましい。
本実施形態によれば、熱機関１１を冷却し廃棄処理していた排熱を、ウォータージェットダクト２１で熱交換させて放熱を行うことにより、ウォータージェットダクト２１の摩擦抵抗を低減させることができ、推進効率が向上できる。また、船体の加熱でなく、ウォータージェットダクト２１を加熱するため、船体の傾き時における操縦性への影響も無い。
【００３３】
（第８の実施形態）
以下に、本実施形態による流体抵抗低減装置の他の形態について説明する。
図１３は同流体抵抗低減装置に用いる熱交換手段の概略断面図である。なお、本実施形態は、第７の実施形態における熱交換手段の他の形態であり、本実施形態においては図１１にて説明した構成が適用される。
図１３に示すように、熱交換手段２４の内部にはウォータージェットダクト２１の長手方向に仕切部２４ａを複数設けることで、機関冷却材の流通路を複数に分割している。仕切部２４ａは、ウォータージェットダクト２１の外周面に等間隔に放射状に設けている。なお、図示の仕切部２４ａは、各通路を完全に分割しているが、ウォータージェットダクト２１の外周面に接合され、外筒には接合されていないフィンによって構成してもよい。
本実施形態のように仕切部２４ａを設けることで、ウォータージェットダクト２１での放熱量を増加させることができるとともに、熱交換手段２４の強度を高めることができる。
【００３４】
（第９の実施形態）
以下に、本発明の流体抵抗低減装置を、ウォータージェット推進器に適用した場合の他の実施形態について説明する。
図１４は本実施形態による流体抵抗低減装置の概略構成図である。なお、上記実施形態と同一機能の構成には同一符号を付して説明を省略する。また、本実施形態においても図１２又は図１３にて説明した構成が適用される。
【００３５】
図１４に示すように、本実施形態による流体抵抗低減装置１０は、船舶１を推進するウォータージェット推進器２０と、船舶１に搭載される熱機関１１と、熱機関１１の排熱（排ガス）をウォータージェット推進器２０のウォータージェットダクト２１に導く経路手段と、経路手段１３を経て供給される排熱をウォータージェットダクト２１の内壁に放熱する熱交換手段２４とを備えている。
経路手段１３は、排気経路３からの経路分岐手段３ａと、経路分岐手段３ａから分岐させた排ガスを熱交換手段２４に導く往路経路手段３ｂと、熱交換手段２４で放熱した排ガスを海水中に排出する排出経路手段３ｄとより構成されている。
ウォータージェット推進器２０は、ウォータージェットダクト２１内にインペラ２２を備えている。ウォータージェットダクト２１は、海水を導入する上流側ダクト部と、インペラ２２が配置されるインペラダクト部と、海水を噴出する下流側ダクト部とより構成され、熱交換手段２４は、上流側ダクト部と下流側ダクト部とに分割して配置されている。従って、往路経路手段３ｂと排出経路手段３ｄとは、それぞれ２系統に分岐しており、上流側ダクト部と下流側ダクト部とに分割された熱交換手段２４に接続されている。
本実施形態によれば、熱機関１１から排出される排ガスの熱を、ウォータージェットダクト２１で熱交換させて放熱を行うことにより、ウォータージェットダクト２１の摩擦抵抗を低減させることができ、推進効率が向上できる。また、船体の加熱でなく、ウォータージェットダクト２１を加熱するため、船体の傾き時における操縦性への影響も無い。
なお、ウォータージェット推進器を用いた船舶は、比較的小型の船舶であり、排ガスを直接海中に放出する形式のウォータージェット推進器もあるところから、排ガスの全量をウォータージェットダクトに導いても、排気抵抗や主機関の効率、排ガス特性に悪影響を及ぼさない。
【００３６】
（第１０の実施形態）
以下に、本発明の流体抵抗低減装置を、ダクトプロペラ推進器に適用した場合の実施形態について説明する。
図１５は本実施形態による流体抵抗低減装置の概略構成図、図１６は同流体抵抗低減装置に用いる熱交換手段の概略断面図である。なお、図１５では、船舶に搭載される熱機関、熱機関の排熱をダクトプロペラ推進器のダクト部に導く経路手段、排気経路、排ガスエコノマイザ、煙突などの構成についての説明を省略するが、これらの構成については、図１及び図３の構成が適用される。
【００３７】
図１５に示すように、本実施形態による流体抵抗低減装置は、船舶１を推進するダクトプロペラ推進器３０と、船舶１に搭載される熱機関（図示せず）と、熱機関の排熱をダクトプロペラ推進器３０のダクト部３１に導く経路手段１３と、経路手段１３を経て供給される排熱をダクト部３１に放熱する熱交換手段３４とを備えている。本実施形態における熱機関の排熱には、例えば冷却水のような機関冷却材を用いている。冷却水としては、純水の他、水に凍結防止剤などを添加した冷却液や液状の冷却剤を用いることができる。また、機関冷却材として潤滑油を用いてもよい。
経路手段１３は、熱機関で吸熱した機関冷却材を熱交換器３４に導く往路経路手段１３ａと、熱交換器３４で放熱した機関冷却材を熱機関に導く復路経路手段１３ｂと、往路経路手段１３ａを流れる機関冷却材の一部を復路経路手段１３ｂにバイパスするバイパス経路手段（図示せず）と、バイパス経路手段を流れる機関冷却材の流量比を調整する温度調整弁（図示せず）とより構成されている。
ダクトプロペラ推進器３０は、ダクト部３１と、ダクト部３１内に配置されるプロペラ３２と、ダクト部３１を船体に接続する柱部３３とを備えている。ダクト部３１は、筒状部材によって構成され、熱交換手段３４はこの筒状部材の内周側に配置されている。また、往路経路手段１３ａと復路経路手段１３ｂとは、柱部３３内に配置されている。
図１６に示すように、熱交換手段３４は、ダクト部３１の内周側に配置され、内部にリング状フィンを形成している。
本実施形態によれば、熱機関を冷却し廃棄処理していた排熱を、ダクトプロペラ推進器３０のダクト部３１で熱交換させて放熱を行うことにより、ダクト部３１の摩擦抵抗を低減させることができ、推進効率が向上できる。また、船体の加熱でなく、ダクトプロペラ推進器３０のダクト部３１を加熱するため、船体の傾き時における操縦性への影響も無い。なお、リング状フィンは螺旋状フィンとして構成してもよい。
【００３８】
（第１１の実施形態）
以下に、本発明の流体抵抗低減装置を、ダクトプロペラ推進器に適用した場合の他の実施形態について説明する。
図１７は本実施形態による流体抵抗低減装置の概略構成図である。なお、図１７では、船舶に搭載される熱機関、熱機関の排熱をダクトプロペラ推進器のダクト部に導く経路手段、排気経路、排ガスエコノマイザ、煙突などの構成についての説明を省略するが、これらの構成については、図１及び図３の構成が適用される。また、熱交換手段については図１６の構成が適用される。
【００３９】
図１７に示すように、本実施形態による流体抵抗低減装置は、船舶１を推進するダクトプロペラ推進器３０と、船舶１に搭載される熱機関（図示せず）と、熱機関の排熱をダクトプロペラ推進器３０のダクト部３１に導く経路手段１３と、経路手段１３を経て供給される排熱をダクト部３１に放熱する熱交換手段３４とを備えている。本実施形態における熱機関の排熱には、例えば冷却水のような機関冷却材を用いている。冷却水としては、純水の他、水に凍結防止剤などを添加した冷却液や液状の冷却剤を用いることができる。また、機関冷却材として潤滑油を用いてもよい。
経路手段１３は、熱機関で吸熱した機関冷却材を熱交換器３４に導く往路経路手段１３ａと、熱交換器３４で放熱した機関冷却材を熱機関に導く復路経路手段１３ｂと、往路経路手段１３ａを流れる機関冷却材の一部を復路経路手段１３ｂにバイパスするバイパス経路手段（図示せず）と、バイパス経路手段を流れる機関冷却材の流量比を調整する温度調整弁（図示せず）とより構成されている。
ダクトプロペラ推進器３０は、ダクト部３１と、ダクト部３１内に配置されるプロペラ３２とを備え、ダクト部３１は船舶１の船体に接続されている。ダクト部３１は、筒状部材によって構成され、熱交換手段３４はこの筒状部材の内周側に配置されている。
本実施形態によれば、熱機関を冷却し廃棄処理していた排熱を、ダクトプロペラ推進器３０のダクト部３１で熱交換させて放熱を行うことにより、ダクト部３１の摩擦抵抗を低減させることができ、推進効率が向上できる。また、船体の加熱でなく、ダクトプロペラ推進器３０のダクト部３１を加熱するため、船体の傾き時における操縦性への影響も無い。
【００４０】
（第１２の実施形態）
以下に、本発明の流体抵抗低減装置を、ダクトプロペラ推進器に適用した場合の他の実施形態について説明する。
図１８は本実施形態による流体抵抗低減装置の概略構成図である。なお、図１８では、船舶に搭載される熱機関、熱機関の排熱をダクトプロペラ推進器のダクト部に導く経路手段、排ガスエコノマイザ、煙突などの構成についての説明を省略するが、これらの構成については、図１の構成が適用される。また、熱交換手段については図１６の構成が適用される。
【００４１】
図１８に示すように、本実施形態による流体抵抗低減装置は、船舶１を推進するダクトプロペラ推進器３０と、船舶１に搭載される熱機関（図示せず）と、熱機関の排熱をダクトプロペラ推進器３０のダクト部３１に導く経路手段１３と、経路手段１３を経て供給される排熱をダクト部３１に放熱する熱交換手段３４とを備えている。本実施形態における熱機関の排熱には、熱機関の排ガスを用いている。
経路手段１３は、排気経路からの経路分岐手段（図示せず）と、経路分岐手段から分岐させた排ガスを熱交換手段３４に導く往路経路手段３ｂと、熱交換手段３４で放熱した排ガスを煙突（図示せず）に導く復路経路手段３ｃとより構成されている。
ダクトプロペラ推進器３０は、ダクト部３１と、ダクト部３１内に配置されるプロペラ３２とを備え、ダクト部３１は船舶１の船体に接続されている。ダクト部３１は、筒状部材によって構成され、熱交換手段３４はこの筒状部材の内周側に配置されている。
本実施形態によれば、熱機関から排出される排ガスの熱を、ダクトプロペラ推進器３０のダクト部３１で熱交換させて放熱を行うことにより、ダクト部３１の摩擦抵抗を低減させることができ、推進効率が向上できる。また、船体の加熱でなく、ダクトプロペラ推進器３０のダクト部３１を加熱するため、船体の傾き時における操縦性への影響も無い。
なお、ダクトプロペラ推進器を用いた船舶は、比較的小型の船舶であり、排ガスのドラフト効果も少ないところから、例え排ガスの全量をウォータージェットダクトに導いても、排気抵抗や主機関の効率、排ガス特性に悪影響を及ぼさない。
【００４２】
（第１３の実施形態）
以下に、本発明の流体抵抗低減装置を、ダクトプロペラ推進器に適用した場合の他の実施形態について説明する。
図１９は本実施形態による流体抵抗低減装置の概略構成図である。なお、図１９では、船舶に搭載される熱機関、熱機関の排熱をダクトプロペラ推進器のダクト部に導く経路手段、排ガスエコノマイザ、煙突などの構成についての説明を省略するが、これらの構成については、図１の構成が適用される。また、熱交換手段については基本的に図１６の構成が適用される。
【００４３】
図１９に示すように、本実施形態による流体抵抗低減装置は、船舶１を推進するダクトプロペラ推進器３０と、船舶１に搭載される熱機関（図示せず）と、熱機関の排熱をダクトプロペラ推進器３０のダクト部３１に導く経路手段１３と、経路手段１３を経て供給される排熱をダクト部３１に放熱する熱交換手段３４とを備えている。本実施形態における熱機関の排熱には、熱機関の排ガスを用いている。
経路手段１３は、排気経路からの経路分岐手段（図示せず）と、経路分岐手段から分岐させた排ガスを熱交換手段３４に導く往路経路手段３ｂと、熱交換手段３４で放熱した排ガスを海水中に排出する排出経路手段３ｄとより構成されている。
ダクトプロペラ推進器３０は、ダクト部３１と、ダクト部３１内に配置されるプロペラ３２とを備え、ダクト部３１は船舶１の船体に接続されている。ダクト部３１は、筒状部材によって構成され、熱交換手段３４はこの筒状部材の内周側に配置されている。
本実施形態によれば、熱機関から排出される排ガスの熱を、ダクトプロペラ推進器３０のダクト部３１で熱交換させて放熱を行うことにより、ダクト部３１の摩擦抵抗を低減させることができ、推進効率が向上できる。また、船体の加熱でなく、ダクトプロペラ推進器３０のダクト部３１を加熱するため、船体の傾き時における操縦性への影響も無い。
【００４４】
以上の各実施形態における熱機関１１としては、ディーゼルエンジンのような内燃機関があるが、ボイラーでの燃焼による蒸気を利用する蒸気タービンがある。熱機関１１の排ガスは、内燃機関の場合には燃焼によって生じる排ガスであるが、蒸気タービンの場合にはボイラーでの燃焼によって生じる排ガスとタービン通過後の蒸気ガスである。従って、蒸気タービンの場合には、タービン通過後の蒸気ガスを利用することもできる。一般的には、蒸気タービン船では、タービン通過後の蒸気ガスは復水器で海水により冷却されるため、この復水器の代わりに各実施の形態における熱交換器を用いることができる。
また、熱機関の排熱として熱機関に過給機を用いる場合、この過給機の圧縮空気の排熱も含むものとする。この場合の、機関冷却材としては空気あるいはインタークーラー等を介し空気と熱交換される各種熱媒体が相当する。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、船体が受ける摩擦抵抗の低減に利用でき、特に熱機関の排熱を海水に放出している船舶に適している。
【符号の説明】
【００４６】
１０ 流体抵抗低減装置
１１ 熱機関
１２ 喫水下船体
１３ 経路手段
１４ 熱交換手段
１６ 冷却材加熱器
２０ ウォータージェット推進器
２１ ウォータージェットダクト
２４ 熱交換手段
３０ ダクトプロペラ推進器
３１ ダクト部
３４ 熱交換手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船舶に搭載される熱機関の排熱を利用して摩擦抵抗を低減させることができる流体抵抗低減装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な舶用機関は、燃料を燃やして動力に変換する熱機関であり、また、電気推進船にあっても、電力を得るための動力源は、発電機に接続された熱機関である。燃料の燃焼によって得られる熱エネルギーの内、動力に変換し得た割合のことを熱効率と呼ぶが、舶用の熱機関の熱効率は、高性能なものであっても４０〜５０%であり、燃焼によって発生するエネルギーの半分以上が動力に変換されず排熱として捨てられている。
この排熱の内でも排ガスについては有効利用する方策が従来から採られており、広く採用されているものとしては、排気タービン過給器（ターボチャージャー）や排ガスエコノマイザがある。
排ガスエコノマイザは、排ガスの熱により水を加熱し蒸気を得て、船内の様々の用途に使用できるようにする装置である（例えば特許文献１）。
なお、ガスタービンやエンジンから排出される高温の排ガスによって船体を加熱することで船体の受ける摩擦抵抗を減少させることが既に提案されている（特許文献２、段落番号（００２２）、特許文献３、段落番号（００８２））。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１４８７０１号公報
【特許文献２】特開２００３−２５２２８４号公報
【特許文献３】特開平１０−３１８２１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
排ガスエコノマイザにおける蒸気の主な用途の一つとしては、高粘性燃料であるＣ重油の加熱による低粘度化である。
しかし、Ｃ重油には硫黄（Ｓ）分が含まれており、ＳＯｘ規制等の問題から、硫黄を含有しないＡ重油（低粘度）への燃料転換がなされた場合、加熱が不要となり、得られる蒸気の使途が減少し、有効に利用されない熱エネルギーが今まで以上に増加する。
特許文献２では、排気管を主機関から下方に導いているため、排気熱ドラフト効果に逆らって排気を押し込む結果、排気抵抗が増し主機関の効率や排ガス特性に悪影響を及ぼしていた。また、排ガスを利用する場合には、排気管やダクトを大径、大断面積にする必要があり、大スペースが必要であった。更に、船が波の影響等で傾いた場合、排ガスのドラフト力により、管寄せ分で排ガスの偏在が生じ、船体外板の加熱にアンバランスを生じ、操縦性にも影響を及ぼしていた。
一方、熱機関は使用中に適切な冷却を行う必要があり、船用の熱機関では、主に水冷方式が採用されている。そして熱機関より熱を奪った冷却水は、船外から取り入れられた海水と熱交換を行うことで冷却している。すなわち、熱機関の冷却によって得られる熱は、有効利用されることなく船外に捨てることが多かった。加えて、冷却水の冷却用に用いられる海水は、船底に設けられたシーチェストから取水と排水が行われているため、船舶の抵抗に影響を及ぼしていると考えられる。
従って、有効利用が限られていた熱機関の冷却用の熱を回収し、かつ、船舶の抵抗を低減する用途に供することで、船舶の省エネルギー化を図ることができる。
【０００５】
そこで本発明は、排ガスと比較すると低温であり、従来利用が限られていた機関冷却材の熱を、船体が受ける摩擦抵抗を低減することに利用することで、熱機関の必要出力を減少させることができる流体抵抗低減装置を提供することを目的とする。
また本発明は、ウォータージェットダクトが受ける摩擦抵抗を低減し、船舶の推進力を高めることができる流体抵抗低減装置を提供することを目的とする。
また本発明は、ダクトプロペラ推進器のダクト部が受ける摩擦抵抗を低減し、船舶の推進力を高めることができる流体抵抗低減装置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】
【０００６】
請求項１記載に対応した流体抵抗低減装置においては、船舶に搭載される熱機関と、熱機関を冷却する機関冷却材と、機関冷却材の熱を船舶の喫水下船体に導く経路手段と、経路手段を経て供給される熱を喫水下船体に放熱する熱交換手段とを備えたことを特徴とする。請求項１に記載の本発明によれば、排ガスと比較すると低温であり、従来利用が限られていた機関冷却材の熱を、船体が受ける摩擦抵抗を低減することに利用することで、熱機関の必要出力を減少させ省エネルギーが達成できる。また、液体状態にある機関冷却材を用いるため、熱容量、熱伝達率が高く、経路手段、熱交換手段が小径、コンパクトに構成できる。また、熱交換手段への機関冷却材の供給を、船舶の熱機関に従来から設けられている配管やポンプ等の経路を利用することができる。また、排ガスの場合に生じる船体の傾き等による影響がなく、所望通りに船体を加熱することができる。
請求項２記載に対応した流体抵抗低減装置においては、船舶を推進するウォータージェット推進器と、船舶に搭載される熱機関と、熱機関の排熱をウォータージェット推進器のウォータージェットダクトに導く経路手段と、経路手段を経て供給される排熱をウォータージェットダクトの内壁に放熱する熱交換手段とを備えたことを特徴とする。請求項２に記載の本発明によれば、熱機関を冷却し廃棄処理していた排熱を、ウォータージェットダクトで熱交換させて放熱を行うことにより、ウォータージェットダクトの摩擦抵抗を低減させることができ、推進効率が向上できる。また、船体の加熱でなく、ウォータージェットダクトを加熱するため、船体の傾き時における操縦性への影響も無い。
請求項３記載に対応した流体抵抗低減装置においては、船舶を推進するダクトプロペラ推進器と、船舶に搭載される熱機関と、熱機関の排熱をダクトプロペラ推進器のダクト部に導く経路手段と、経路手段を経て供給される排熱をダクト部に放熱する熱交換手段とを備えたことを特徴とする。請求項３に記載の本発明によれば、熱機関を冷却し廃棄処理していた排熱を、ダクトプロペラ推進器のダクト部で熱交換させて放熱を行うことにより、ダクト部の摩擦抵抗を低減させることができ、推進効率が向上できる。また、船体の加熱でなく、ダクトプロペラ推進器のダクト部を加熱するため、船体の傾き時における操縦性への影響も無い。
請求項４記載の本発明は、請求項２又は請求項３に記載の流体抵抗低減装置において、排熱として、熱機関を冷却する機関冷却材による熱を用いたことを特徴とする。請求項４に記載の本発明によれば、排ガスと比較すると低温であり、従来利用が限られていた機関冷却材の熱を、船体が受ける摩擦抵抗を低減することに利用することで、熱機関の必要出力を減少させ省エネルギーが達成できる。
また、液体状態にある機関冷却材を用いるため、熱容量、熱伝達率が高く、経路手段、熱交換手段が小径、コンパクトに構成できる。また、熱交換手段への機関冷却材の供給を、船舶の熱機関に従来から設けられている配管やポンプ等の経路を利用することができる。
請求項５記載の本発明は、請求項１又は請求項４に記載の流体抵抗低減装置において、機関冷却材を熱交換手段に導くことを特徴とする。請求項５に記載の本発明によれば、機関冷却材が液体であるため熱交換効率が高く、また二次熱媒体を用いないために熱ロスやエネルギー消費を低減でき、間接熱交換のための熱交換器、タンク、ポンプ等を設ける必要が無いために、小型化でき設置スペースや価格の上で有利である。
請求項６記載の本発明は、請求項１、請求項４及び請求項５のいずれかに記載の流体抵抗低減装置において、熱機関の冷却を熱交換手段による放熱だけで処理することを特徴とする。請求項６に記載の本発明によれば、冷却用の海水を船底において取水及び排水しないため、船舶の抵抗に影響を及ぼすことがない。
請求項７記載の本発明は、請求項１、請求項４、請求項５、及び請求項６のいずれかに記載の流体抵抗低減装置において、熱機関の起動時には熱交換手段による放熱開始を遅延させ、及び／又は熱機関の停止時には熱交換手段による放熱停止を遅延させたことを特徴とする。請求項７に記載の本発明によれば、起動時の熱機関温度の上昇を早めることで熱機関の起動までの時間を短縮でき、及び／又は停止後の熱機関の異常温度上昇を防止できるとともに停止後の熱機関の余熱を適切に処理することができる。また、熱機関の排熱を利用して有効に摩擦抵抗低減が行えるときに放熱を行うため、無駄なエネルギー消費を無くすことができる。
請求項８記載の本発明は、請求項１、請求項４、請求項５、請求項６、及び請求項７のいずれかに記載の流体抵抗低減装置において、熱機関に流入する機関冷却材の温度を調整する温度調整手段を有したことを特徴とする。請求項８に記載の本発明によれば、熱機関の温度を所定温度に維持しつつ、余剰熱を摩擦抵抗低減に利用することができる。また、温度調整手段を利用して、起動時の温度上昇を早めたり、停止時の余熱管理を有効に行うことができる。
請求項９記載の本発明は、請求項８に記載の流体抵抗低減装置において、温度調整手段が冷却材加熱器であり、少なくとも熱機関の起動時において冷却材加熱器によって機関冷却材を加熱することを特徴とする。請求項９に記載の本発明によれば、熱機関の立ち上げ準備時間を短縮することができる。また、例えば温度調整弁の故障や極寒、氷海等でのオーバークールなどの予想外の事態が生じた場合に、加熱により熱機関を適正な温度に保つことができる。
請求項１０記載の本発明は、請求項１、請求項４、請求項５、請求項６、請求項７、請求項８、及び請求項９のいずれかに記載の流体抵抗低減装置において、機関冷却材を冷却水としたことを特徴とする。請求項１０に記載の本発明によれば、排ガスと比較すると低温であり、従来利用が限られていた冷却水の熱を、船体が受ける摩擦抵抗を低減することに利用することで、熱機関の必要出力を減少させることができる。
請求項１１記載の本発明は、請求項１、請求項４、請求項５、請求項６、請求項７、請求項８、及び請求項９のいずれかに記載の流体抵抗低減装置において、機関冷却材を潤滑油としたことを特徴とする。請求項１１に記載の本発明によれば、排ガスと比較すると低温であり、従来利用されていなかった潤滑油の熱を、船体が受ける摩擦抵抗を低減することに利用することで、熱機関の必要出力を減少させることができる。
請求項１２記載の本発明は、請求項２から請求項４のいずれかに記載の流体抵抗低減装置において、排熱として、熱機関の排ガスにより得られる熱を用いたことを特徴とする。請求項１２に記載の本発明によれば、排ガスにより得られる熱を利用することで熱機関の必要出力を更に減少させることができる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、排ガスと比較すると低温であり、従来利用が限られていた機関冷却材の熱を、船体が受ける摩擦抵抗を低減することに利用することで、熱機関の必要出力を減少させ省エネルギーが達成できる。また、液体状態にある機関冷却材を用いるため、熱容量、熱伝達率が高く、経路手段、熱交換手段が小径、コンパクトに構成できる。また、熱交換手段への機関冷却材の供給を、船舶の熱機関に従来から設けられている配管やポンプ等の経路を利用することができる。また、排ガスの場合に生じる船体の傾き等による影響がなく、所望通りに船体を加熱することができる。
また本発明によれば、熱機関を冷却し廃棄処理していた排熱を、ウォータージェットダクトで熱交換させて放熱を行うことにより、ウォータージェットダクトの摩擦抵抗を低減させることができ、推進効率が向上できる。また、船体の加熱でなく、ウォータージェットダクトを加熱するため、船体の傾き時における操縦性への影響も無い。
また本発明によれば、熱機関を冷却し廃棄処理していた排熱を、ダクトプロペラ推進器のダクト部で熱交換させて放熱を行うことにより、ダクト部の摩擦抵抗を低減させることができ、推進効率が向上できる。また、船体の加熱でなく、ダクトプロペラ推進器のダクト部を加熱するため、船体の傾き時における操縦性への影響も無い。
なお、ウォータージェットダクトの内壁に放熱する排熱として、熱機関を冷却する機関冷却材による熱を用いることで、排ガスと比較すると低温であり、従来利用が限られていた機関冷却材の熱を、船体が受ける摩擦抵抗を低減することに利用することで、熱機関の必要出力を減少させ省エネルギーが達成できる。また、液体状態にある機関冷却材を用いるため、熱容量、熱伝達率が高く、経路手段、熱交換手段が小径、コンパクトに構成できる。また、熱交換手段への機関冷却材の供給を、船舶の熱機関に従来から設けられている配管やポンプ等の経路を利用することができる。
また、ダクトプロペラ推進器のダクト部に放熱する排熱として、熱機関を冷却する機関冷却材による熱を用いることで、排ガスと比較すると低温であり、従来利用が限られていた機関冷却材の熱を、船体が受ける摩擦抵抗を低減することに利用することで、熱機関の必要出力を減少させ省エネルギーが達成できる。また、液体状態にある機関冷却材を用いるため、熱容量、熱伝達率が高く、経路手段、熱交換手段が小径、コンパクトに構成できる。また、熱交換手段への機関冷却材の供給を、船舶の熱機関に従来から設けられている配管やポンプ等の経路を利用することができる。
また、機関冷却材を熱交換手段に導くことで、機関冷却材が液体であるため熱交換効率が高く、また二次熱媒体を用いないために熱ロスやエネルギー消費を低減でき、間接熱交換のための熱交換器、タンク、ポンプ等を設ける必要が無いために、小型化でき設置スペースや価格の上で有利である。
また、熱機関の冷却を熱交換手段による放熱だけで処理することで、冷却用の海水を船底において取水及び排水しないため、船舶の抵抗に影響を及ぼすことがない。
また、熱機関の起動時には熱交換手段による放熱開始を遅延させ、起動時の熱機関温度の上昇を早めることで熱機関の起動までの時間を短縮できる。また、熱機関の排熱を利用して有効に摩擦抵抗低減が行えるときに放熱を行うため、無駄なエネルギー消費を無くすことができる。
また、熱機関の停止時には熱交換手段による放熱停止を遅延させることで、停止後の熱機関の異常温度上昇を防止できるとともに停止後の熱機関の余熱を適切に処理することができる。
また、熱機関に流入する機関冷却材の温度を調整する温度調整手段を有することで、熱機関の温度を所定温度に維持しつつ、余剰熱を摩擦抵抗低減に利用することができる。また、温度調整手段を利用して、起動時の温度上昇を早めたり、停止時の余熱管理を有効に行うことができる。
また、温度調整手段が冷却材加熱器であり、少なくとも熱機関の起動時において冷却材加熱器によって機関冷却材を加熱することで、熱機関の立ち上げ準備時間を短縮することができる。また、例えば温度調整弁の故障や極寒、氷海等でのオーバークールなどの予想外の事態が生じた場合に、加熱により熱機関を適正な温度に保つことができる。
また、機関冷却材を冷却水としたことで、排ガスと比較すると低温であり、従来利用が限られていた冷却水の熱を、船体が受ける摩擦抵抗を低減することに利用することで、熱機関の必要出力を減少させることができる。
また、機関冷却材を潤滑油としたことで、排ガスと比較すると低温であり、従来利用されていなかった潤滑油の熱を、船体が受ける摩擦抵抗を低減することに利用することで、熱機関の必要出力を減少させることができる。
また、熱機関の排ガスにより得られる排熱を利用又は併用することで、熱機関の必要出力を更に減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す流体抵抗低減装置の概略構成図
【図２】図１における喫水下船体を示す要部概略断面図
【図３】同流体抵抗低減装置の配管経路を示す図
【図４】本発明の第２の実施形態を示す流体抵抗低減装置の概略構成図
【図５】本発明の第３の実施形態を示す流体抵抗低減装置の概略構成図
【図６】本発明の第４の実施形態を示す流体抵抗低減装置の概略構成図
【図７】本発明の第５の実施形態を示す流体抵抗低減装置の概略構成図
【図８】本発明の第６の実施形態を示す流体抵抗低減装置の配管経路を示す図
【図９】同流体抵抗低減装置の第１の制御方法による制御ブロック図
【図１０】同流体抵抗低減装置の第２の制御方法による制御ブロック図
【図１１】本発明の第７の実施形態を示す流体抵抗低減装置の概略構成図
【図１２】同流体抵抗低減装置に用いる熱交換手段の概略断面図
【図１３】本発明の第８の実施形態を示す流体抵抗低減装置に用いる熱交換手段の概略断面図
【図１４】本発明の第９の実施形態を示す流体抵抗低減装置の概略構成図
【図１５】本発明の第１０の実施形態を示す流体抵抗低減装置の概略構成図
【図１６】同流体抵抗低減装置に用いる熱交換手段の概略断面図
【図１７】本発明の第１１の実施形態を示す流体抵抗低減装置の概略構成図
【図１８】本発明の第１２の実施形態を示す流体抵抗低減装置の概略構成図
【図１９】本発明の第１３の実施形態を示す流体抵抗低減装置の概略構成図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（第１の実施形態）
以下に、本発明の流体抵抗低減装置の一実施形態について説明する。
図１は本実施形態による流体抵抗低減装置の概略構成図、図２は図１における喫水下船体を示す要部概略断面図、図３は同流体抵抗低減装置の配管経路を示す図である。
【００１０】
図１に示すように、本実施形態による流体抵抗低減装置１０は、船舶１に搭載され、推進器２の動力源となる熱機関１１と、熱機関１１を冷却する機関冷却材の熱を船舶１の喫水下船体１２に導く経路手段１３と、経路手段１３を経て供給される熱を喫水下船体１２に放熱する熱交換手段１４とを備えている。本実施形態における機関冷却材は冷却水である。冷却水としては、純水の他、水に凍結防止剤などを添加した冷却液や液状の冷却剤を用いることができる。
経路手段１３は、熱機関１１で吸熱した機関冷却材を熱交換手段１４に導く往路経路手段１３ａと、熱交換手段１４で放熱した機関冷却材を熱機関１１に導く復路経路手段１３ｂと、往路経路手段１３ａを流れる機関冷却材の一部を復路経路手段１３ｂにバイパスするバイパス経路手段１３ｃと、バイパス経路手段１３ｃを流れる機関冷却材の流量比を調整する温度調整弁１３ｄとより構成されている。
熱機関１１から排出される排ガスは、排気経路３を通り、排ガスエコノマイザ４で排熱が回収された後に煙突５より大気に放出される。排ガスエコノマイザ４では、排ガスの排熱によって熱媒体にエネルギーを与えるが、通常は水を用いて蒸気を発生させる。
図２に示すように、熱交換手段１４は、喫水下船体１２内の船底骨部材１２ａの上部に蓋１２ｂを設けシールすることで機関冷却材が流れる流路１４ａを形成する。流路１４ａは、長手方向の船底中心線に対して左右対称に形成することが好ましい。また、機関冷却材を左右対称に流すことが好ましい。これらにより、船舶１の推進方向に対して摩擦抵抗の低減を左右等しくすることで、推進力及び推進方向を有効に得ることができる。
【００１１】
図３に示すように、流体抵抗低減装置１０は、経路手段１３に機関冷却材を流通させる冷却材ポンプ１５を備えており、冷却材ポンプ１５によって、機関冷却材は熱機関１１と熱交換手段１４との間を循環する。流体抵抗低減装置１０は、冷却材加熱器１６を備えており、冷却材加熱器１６によって少なくとも熱機関１１の起動時において機関冷却材を加熱する。冷却材加熱器１６は、開閉弁１６ａを有する導入配管と、開閉弁１６ｂを有する導出配管とを復路経路手段１３ｂに接続している。また、冷却材加熱器１６に機関冷却材を導くために、復路経路手段１３ｂには開閉弁１６ｃが設けられている。開閉弁１６ａ及び開閉弁１６ｂを開、開閉弁１６ｃを閉として、機関冷却材を冷却材加熱器１６に導入して加熱することで、熱機関１１の立ち上げ準備時間を短縮することができる。
また、図３に示すように、熱交換手段１４への機関冷却材の導入を阻止する開閉弁１４ｂを往路経路手段１３ａに、熱交換手段１４からの機関冷却材の導出を阻止する開閉弁１４ｃを往路経路手段１３ｂに設けることが好ましい。そして、熱機関１１の起動時からの所定時間は開閉弁１４ｂ及び開閉弁１４ｃを閉とすることで、熱交換手段１４による放熱開始を遅延させ、熱機関１１の起動までの時間を短縮することができる。また、熱機関１１の停止時からの所定時間は開閉弁１４ｂ及び開閉弁１４ｃを開放した状態で冷却材ポンプ１５を駆動して、熱交換手段１４による放熱停止を遅延させることで、停止後の熱機関１１の異常温度上昇を防止でき、停止後の熱機関の余熱を適切に処理することができる。
【００１２】
また、図３に示すように、流体抵抗低減装置１０は、熱機関１１の出口における機関冷却材の温度を検出する第１の温度検出器１７ａを往路経路手段１３ａに、熱機関１１の入口における機関冷却材の温度を検出する第２の温度検出器１７ｂを復路経路手段１３ｂに、温度調整弁１３ｄの出口における機関冷却材の温度を検出する第３の温度検出器１７ｃを復路経路手段１３ｂにそれぞれ設けている。第１の温度検出器１７ａ、第２の温度検出器１７ｂ、及び第３の温度検出器１７ｃで機関冷却材の温度を検出することで、温度調整手段を制御して熱機関１１に流入する機関冷却材の温度を調整することができる。温度調整弁１３ｄは、温度調整手段の一つである。温度調整弁１３ｄによってバイパス経路手段１３ｃを流れる機関冷却材の流量比を調整することで、温度調整弁１３ｄの出口における機関冷却材の温度を変更することができる。また本実施形態における開閉弁１４ｂ及び開閉弁１４ｃも温度調整手段の一つである。開閉弁１４ｂ及び開閉弁１４ｃの閉塞による熱交換手段１４での放熱停止によっても熱機関１１に流入する機関冷却材の温度を短時間で上昇させることができる。また本実施形態における冷却材加熱器１６での加熱制御も温度調整手段の一つである。
【００１３】
本実施形態によれば、排ガスと比較すると低温であり、従来利用が限られていた機関冷却材の熱を、船体が受ける摩擦抵抗を低減することに利用することで、熱機関１１の必要出力を減少させ省エネルギーが達成できる。また、液体状態にある機関冷却材を用いるため、熱容量、熱伝達率が高く、経路手段１３、熱交換手段１４が小径、コンパクトに構成できる。また、熱交換手段１４への機関冷却材の供給を、船舶１の熱機関１１に従来から設けられている配管やポンプ等の経路を利用することができる。また、排ガスの場合に生じる船体の傾き等による影響がなく、所望通りに船体を加熱することができる。
また本実施形態によれば、熱機関１１を冷却する機関冷却材を熱交換手段１４に導くことで、機関冷却材が例えば冷却水のような液体であるため熱交換効率が高く、また二次熱媒体を用いないために熱ロスやエネルギー消費を低減でき、間接熱交換のための熱交換器、タンク、ポンプ等を設ける必要が無いために、小型化でき設置スペースや価格の上で有利である。
また本実施形態によれば、熱機関１１の冷却を熱交換手段１４による放熱だけで処理することで、冷却用の海水を船底において取水及び排水しないため、シーチェストが無くせ船舶１の抵抗に影響を及ぼすことがない。
また本実施形態によれば、温度調整手段によって、熱機関１１に流入する機関冷却材の温度を調整することで、熱機関１１の温度を所定温度に維持しつつ、余剰熱を摩擦抵抗低減に利用することができる。また、温度調整手段を利用して、起動時の温度上昇を早め、又は停止時の余熱管理を有効に行うことができる。
【００１４】
（第２の実施形態）
以下に、本発明の流体抵抗低減装置の他の実施形態について説明する。
図４は本実施形態による流体抵抗低減装置の概略構成図である。なお、上記実施形態と同一機能の構成には同一符号を付して説明を省略する。また、図４は図１に対応する構成図であり、本実施形態においても図２及び図３にて説明した構成が適用される。
【００１５】
図４に示すように、本実施形態による流体抵抗低減装置１０は、喫水下船体１２に放熱する熱交換手段１４として、第１の熱交換手段１４ｄと、第２の熱交換手段１４ｅと、第３の熱交換手段１４ｆとを備えている。第１の熱交換手段１４ｄ、第２の熱交換手段１４ｅ、及び第３の熱交換手段１４ｆは、それぞれ熱交換経路として独立した構成となっている。本実施形態における第１の熱交換手段１４ｄは、第１の実施形態における熱交換手段１４に相当し、往路経路手段１３ａと復路経路手段１３ｂとが接続され、機関冷却材として冷却水が用いられる。
第２の熱交換手段１４ｅは、熱機関１１を冷却する機関冷却材として潤滑油を用いたもので、経路手段１３は、熱機関１１で吸熱した潤滑油を第２の熱交換手段１４ｅに導く往路経路手段１３ｅと、第２の熱交換手段１４ｅで放熱した潤滑油を熱機関１１に導く復路経路手段１３ｆと、往路経路手段１３ｅを流れる潤滑油の一部を復路経路手段１３ｆにバイパスするバイパス経路手段１３ｇと、バイパス経路手段１３ｇを流れる潤滑油の流量比を調整する温度調整弁１３ｈとより構成されている。
第３の熱交換手段１４ｆは、排ガスエコノマイザ４で生成される蒸気を用いたもので、経路手段１３は、排ガスエコノマイザ４で生成される蒸気を第３の熱交換手段１４ｆに導く往路経路手段４ａと、第３の熱交換手段１４ｆで放熱し液化した液体を排ガスエコノマイザ４に導く復路経路手段４ｂとより構成されている。
本実施形態によれば、排ガスと比較すると低温であり、従来利用が限られていた冷却水の熱を、第１の熱交換手段１４ｄによって船体が受ける摩擦抵抗を低減することに利用することができるとともに、第２の熱交換手段１４ｅを用いて潤滑油により得られる排熱を併用し、又は第３の熱交換手段１４ｆを用いて熱機関１１の排ガスにより得られる排熱を併用することができ、熱機関１１の必要出力を更に減少させることができる。
【００１６】
（第３の実施形態）
以下に、本発明の流体抵抗低減装置の他の実施形態について説明する。
図５は本実施形態による流体抵抗低減装置の概略構成図である。なお、上記実施形態と同一機能の構成には同一符号を付して説明を省略する。また、図５は図１に対応する構成図であり、本実施形態においても図２及び図３にて説明した構成が適用される。
【００１７】
図５に示すように、本実施形態による流体抵抗低減装置１０は、喫水下船体１２に放熱する熱交換手段１４は、第１の実施形態における熱交換手段１４と同様に、往路経路手段１３ａと復路経路手段１３ｂとが接続され、機関冷却材として冷却水が用いられる。
本実施形態では、往路経路手段１３ａに第１の二次熱交換器１８ａと第２の二次熱交換器１８ｂを備えている。第１の二次熱交換器１８ａは、熱機関１１で吸熱した潤滑油を導入する往路経路手段１３ｉと、放熱した潤滑油を熱機関１１に導出する復路経路手段１３ｊとが接続されている。熱機関１１を冷却する潤滑油（機関冷却材）の熱を第１の二次熱交換器１８ａに導く経路手段１３は、往路経路手段１３ｉと、復路経路手段１３ｊと、往路経路手段１３ｉを流れる潤滑油の一部を復路経路手段１３ｊにバイパスするバイパス経路手段１３ｋと、バイパス経路手段１３ｋを流れる潤滑油の流量比を調整する温度調整弁１３ｍとより構成されている。第２の二次熱交換器１８ｂは、排ガスエコノマイザ４で生成される蒸気を導入する経路手段１３としては往路経路手段４ｃと、放熱し液化した液体を排ガスエコノマイザ４に導出する復路経路手段４ｄとが接続され、往路経路手段４ｃと復路経路手段４ｄとは経路手段１３を構成している。
【００１８】
本実施形態によれば、排ガスと比較すると低温であり、従来利用が限られていた冷却水の熱を、熱交換手段１４によって船体が受ける摩擦抵抗を低減することに利用することができるとともに、第１の二次熱交換器１８ａを用いて潤滑油により得られる排熱を併用し、又は第２の二次熱交換器１８ｂを用いて熱機関１１の排ガスにより得られる排熱を併用することができ、熱機関１１の必要出力を更に減少させることができる。
本実施形態のように、第１の二次熱交換器１８ａと第２の二次熱交換器１８ｂとを用いて潤滑油及び蒸気の熱を往路経路手段１３ａに流れる冷却水に与えることで、熱交換手段１４を第２の実施形態のように分割する必要がなく、第１の実施形態と比較すると、熱交換手段１４での放熱量を増加させることができる。また、熱交換手段１４の機関冷却材が流れる流路が１種類で済み、熱交換手段１４の構成が簡素化できる。
なお、潤滑油の温度よりも蒸気温度が高いため、第１の二次熱交換器１８ａと第２の二次熱交換器１８ｂとを同時に利用する場合には、第１の二次熱交換器１８ａよりも第２の二次熱交換器１８ｂを往路経路手段１３ａの下流側に設けることが好ましいが、第１の二次熱交換器１８ａと第２の二次熱交換器１８ｂとを選択的に利用する場合には、第１の二次熱交換器１８ａを第２の二次熱交換器１８ｂよりも下流側に設けてもよい。
また、潤滑油の温度が冷却水の温度よりも低い場合は、復路経路手段１３ｂに第１の二次熱交換器１８ａを設けてもよい。また、排ガスエコノマイザ４で作られた蒸気を他の用途にも利用した後、液化した液体を導く場合も温度によっては、第２の二次熱交換器１８ｂを復路経路手段１３ｂに設けてもよい。
【００１９】
（第４の実施形態）
以下に、本発明の流体抵抗低減装置の他の実施形態について説明する。
図６は本実施形態による流体抵抗低減装置の概略構成図である。なお、上記実施形態と同一機能の構成には同一符号を付して説明を省略する。また、図６は図１に対応する構成図であり、本実施形態においても図２及び図３にて説明した構成が適用される。
【００２０】
図６に示すように、本実施形態による流体抵抗低減装置１０は、第２の実施形態と同様に、喫水下船体１２に放熱する熱交換手段１４として、第１の熱交換手段１４ｄと、第２の熱交換手段１４ｅと、第３の熱交換手段１４ｆとを備えている。第１の熱交換手段１４ｄ、第２の熱交換手段１４ｅ、及び第３の熱交換手段１４ｆは、それぞれ熱交換経路として独立した構成となっている。本実施形態における第１の熱交換手段１４ｄは、第１の実施形態における熱交換手段１４に相当し、往路経路手段１３ａと復路経路手段１３ｂとが接続され、機関冷却材として冷却水が用いられる。
第２の熱交換手段１４ｅは、熱機関１１を冷却する機関冷却材として潤滑油を用いたもので、経路手段１３は、熱機関１１で吸熱した潤滑油を第２の熱交換手段１４ｅに導く往路経路手段１３ｅと、第２の熱交換手段１４ｅで放熱した潤滑油を熱機関１１に導く復路経路手段１３ｆと、往路経路手段１３ｅを流れる潤滑油の一部を復路経路手段１３ｆにバイパスするバイパス経路手段１３ｇと、バイパス経路手段１３ｇを流れる潤滑油の流量比を調整する温度調整弁１３ｈとより構成されている。
第３の熱交換手段１４ｆは、熱機関１１から排出される排ガスの排熱を用いたもので、経路手段１３は、排気経路３からの経路分岐手段３ａと、経路分岐手段３ａから分岐させた排ガスを第３の熱交換手段１４ｆに導く往路経路手段３ｂと、第３の熱交換手段１４ｆで放熱した排ガスを煙突５に導く復路経路手段３ｃとより構成されている。
本実施形態によれば、排ガスと比較すると低温であり、従来利用が限られていた冷却水の熱を、第１の熱交換手段１４ｄによって船体が受ける摩擦抵抗を低減することに利用することができるとともに、第２の熱交換手段１４ｅを用いて潤滑油により得られる排熱を併用し、又は第３の熱交換手段１４ｆを用いて熱機関１１の排ガスの熱を併用することができ、熱機関１１の必要出力を更に減少させることができる。
なお、熱機関１１から排出される排ガスは下方に導かれるが、その全量でなく分岐させた排ガスの一部が導かれる結果、排気抵抗や主機関の効率、排ガス特性に悪影響を及ぼさない範囲での制御が可能となっている。
【００２１】
（第５の実施形態）
以下に、本発明の流体抵抗低減装置の他の実施形態について説明する。
図７は本実施形態による流体抵抗低減装置の概略構成図である。なお、上記実施形態と同一機能の構成には同一符号を付して説明を省略する。また、図７は図１に対応する構成図であり、本実施形態においても図２及び図３にて説明した構成が適用される。
【００２２】
図７に示すように、本実施形態による流体抵抗低減装置１０は、喫水下船体１２に放熱する熱交換手段１４は、第１及び第３の実施形態における熱交換手段１４と同様に、往路経路手段１３ａと復路経路手段１３ｂとが接続され、機関冷却材として冷却水が用いられる。
本実施形態では、往路経路手段１３ａに第１の二次熱交換器１８ａと第３の二次熱交換器１８ｃを備えている。第１の二次熱交換器１８ａは、第３の実施形態と同様に、熱機関１１で吸熱した潤滑油（機関冷却材）を導入する往路経路手段１３ｉと、放熱した潤滑油を熱機関１１に導出する復路経路手段１３ｊとが接続されている。熱機関１１の潤滑油の熱を第１の二次熱交換器１８ａに導く経路手段１３は、往路経路手段１３ｉと、復路経路手段１３ｊと、往路経路手段１３ｉを流れる潤滑油の一部を復路経路手段１３ｊにバイパスするバイパス経路手段１３ｋと、バイパス経路手段１３ｋを流れる潤滑油の流量比を調整する温度調整弁１３ｍとより構成されている。
第３の二次熱交換器１８ｃは、熱機関１１から排出される排ガスの排熱を用いたもので、経路手段１３は、排気経路３からの経路分岐手段３ａと、経路分岐手段３ａから分岐させた排ガスを第３の二次熱交換器１８ｃに導く往路経路手段３ｂと、第３の二次熱交換器１８ｃで放熱した排ガスを煙突５に導く復路経路手段３ｃとより構成されている。
【００２３】
本実施形態によれば、排ガスと比較すると低温であり、従来利用が限られていた冷却水の熱を、熱交換手段１４によって船体が受ける摩擦抵抗を低減することに利用することができるとともに、第１の二次熱交換器１８ａを用いて潤滑油により得られる排熱を併用し、又は第３の二次熱交換器１８ｃを用いて熱機関１１の排ガスにより得られる排熱を併用することができ、熱機関１１の必要出力を更に減少させることができる。
本実施形態のように、第１の二次熱交換器１８ａと第３の二次熱交換器１８ｃとを用いて潤滑油及び排ガスの熱を往路経路手段１３ａに流れる冷却水に与えることで、熱交換手段１４を第２の実施形態のように分割する必要がなく、第１の実施形態と比較すると、熱交換手段１４での放熱量を増加させることができる。
なお、潤滑油の温度よりも排ガス温度が高いため、第１の二次熱交換器１８ａと第３の二次熱交換器１８ｃとを同時に利用する場合には、第１の二次熱交換器１８ａよりも第３の二次熱交換器１８ｃを往路経路手段１３ａの下流側に設けることが好ましいが、第１の二次熱交換器１８ａと第３の二次熱交換器１８ｃとを選択的に利用する場合には、第１の二次熱交換器１８ａを第３の二次熱交換器１８ｃよりも下流側に設けてもよい。
また、潤滑油の温度が冷却水の温度よりも低い場合は、復路経路手段１３ｂに第１の二次熱交換器１８ａを設けてもよい。
【００２４】
（第６の実施形態）
以下に、本発明の流体抵抗低減装置の他の実施形態について説明する。
図８は本実施形態による流体抵抗低減装置の配管経路を示す図である。なお、上記実施形態と同一機能の構成には同一符号を付して説明を省略する。また、図８は図３に対応する構成図であり、本実施形態は、第１の実施形態から第５の実施形態に適用できる。
【００２５】
図８に示すように、流体抵抗低減装置１０は、熱交換手段１４に並列に予備冷却器６を備えている。予備冷却器６には、熱機関１１で吸熱した機関冷却材を導入する往路経路手段６ａと、放熱した機関冷却材を復路経路手段１３ｂに導出する復路経路手段６ｂとが接続されている。往路経路手段６ａは、開閉弁６ｃを介して往路経路手段１３ａに接続され、復路経路手段６ｂは、開閉弁６ｄを介して温度調整弁１３ｄの流出側の復路経路手段１３ｂに接続されている。バイパス経路手段６ｅは、往路経路手段６ａを流れる機関冷却材の一部を復路経路手段６ｂにバイパスし、温度調整弁６ｆはバイパス経路手段６ｅを流れる機関冷却材の流量比を調整する。
予備冷却器６は、海水ポンプ６ｇによって、取水シーチェスト６ｈから海水を導入し、熱交換後に海水を導出する。予備冷却器６から導出された海水は、排水シーチェスト６ｉから排出される。
本実施形態のように、熱機関１１で吸熱した機関冷却材の熱をすべて熱交換手段１４に用いることなく、機関冷却材の熱の一部を予備冷却器６によって排出してもよい。
【００２６】
以下に、本発明の実施形態における流体抵抗低減装置の制御方法について説明する。
図９は同流体抵抗低減装置の第１の制御方法による制御ブロック図である。
図９に示す制御ブロック図は図３に示す構成を機能実現手段として備えており、同一機能の構成には同一符号を付して説明を省略する。
【００２７】
流体抵抗低減装置１０は、運転設定器１０ａによって第１の温度検出器１７ａ、第２の温度検出器１７ｂ、及び第３の温度検出器１７ｃでの設定温度と、検出温度による制御を設定する。運転設定器１０ａは、状態表示器１０ｂを備えている。
まず、運転設定器１０ａによって、主機関１１及び流体抵抗低減装置１０の運転開始が設定され、この設定に基づいて主機関１１及び流体抵抗低減装置１０が始動する。
第１の温度検出器１７ａが第１の設定温度（例えば６０℃ ）より低いことを検出することで、冷却材加熱器１６を運転する。冷却材加熱器１６の運転によって、早期に主機関１１を始動温度に到達させることができる。
第１の温度検出器１７ａの検出温度が第１の設定温度より低い運転開始前初期状態では、開閉弁１６ａ、開閉弁１６ｂ、及び開閉弁１６ｃで構成される経路切替弁は、冷却材加熱器１６を通過させる経路を選択しており、冷却材ポンプ１５も運転を開始する。温度調整弁１３ｄはバイパス経路手段１３ｃだけに機関冷却材（冷却水、潤滑油等）が流れるように設定される。
第１の温度検出器１７ａで検出される温度が第１の設定温度（例えば６０℃）に達したら、主機関１１を実始動する。
第２の温度検出器１７ｂの温度が設定温度（例えば７５℃）に達したら、経路切替弁１６ａ、１６ｂ、１６ｃの切り替えによって冷却材加熱器１６への機関冷却材の流入を停止し、冷却材ポンプ１５から直接熱機関１１に機関冷却材を流入させる。このとき冷却材加熱器１６の運転も停止する。
第３の温度検出器１７ｃで検出される温度が設定温度（例えば８０℃）に達したら、温度調整弁１３ｄを調整して熱交換手段１４にも機関冷却材を流しはじめる。
第３の温度検出器１７ｃで検出される温度が設定温度（例えば８０℃ ）を維持できるように、温度調整弁１３ｄで往路経路手段１３ａとバイパス経路手段１３ｃの流量比を調整する。
航行中は主機関１１の負荷により変わる排熱量を温度調整弁１３ｄで流量比を調整して第３の温度検出器１７ｃの設定温度（例えば８０℃ ）に維持しつつ放熱することができる。
また、運転設定器１０ａによって、主機関１１及び流体抵抗低減装置１０の運転停止が設定され、この設定に基づいて主機関１１及び流体抵抗低減装置１０が停止する。
第３の温度検出器１７ｃで検出される温度は徐々に低下し、これに伴い温度調整弁１３ｄが徐々に往路経路手段１３ａを絞るとともにバイパス経路手段１３ｃを徐々に開放し、最後は往路経路手段１３ａを閉塞することで熱交換手段１４での放熱を停止する。
第１の温度検出器１７ａで検出される温度が、第２の設定温度（例えば５０℃）以下になったら冷却材ポンプ１５を停止することで予熱対策を行うことができる。
なお、冷却材ポンプ１５を停止する前に経路切替弁１６ａ、１６ｂ、１６ｃは冷却材加熱器１６を機関冷却材が流れるように切り替えを行うが、冷却材加熱器１６の運転は行わない。
自然冷却によって機関冷却材が冷却され、経路切替弁１６ａ、１６ｂ、１６ｃが冷却材加熱器１６側の経路選択を維持し、温度調整弁１３ｄがバイパス経路手段１３ｃの選択を維持し、次の始動に備える。
【００２８】
図１０は同流体抵抗低減装置の第２の制御方法による制御ブロック図である。同一機能の構成には同一符号を付して説明を省略する。
本実施形態は、図９の機能実現手段と比較して第３の温度検出器１７ｃを備えていない。従って、温度調整弁１３ｄは、第１の温度検出器１７ａと第２の温度検出器１７ｂによる検出温度によって制御される。
【００２９】
まず、運転設定器１０ａによって、主機関１１及び流体抵抗低減装置１０の運転開始が設定され、この設定に基づいて主機関１１及び流体抵抗低減装置１０が始動する。
第１の温度検出器１７ａが第１の設定温度（例えば６０℃ ）より低いことを検出することで、冷却材加熱器１６を運転する。冷却材加熱器１６の運転によって、早期に主機関１１を始動温度に到達させることができる。
第１の温度検出器１７ａの検出温度が第１の設定温度より低い運転開始前初期状態では、開閉弁１６ａ、開閉弁１６ｂ、及び開閉弁１６ｃで構成される経路切替弁は、冷却材加熱器１６を通過させる経路を選択しており、冷却材ポンプ１５も運転を開始する。温度調整弁１３ｄはバイパス経路手段１３ｃだけに機関冷却材（冷却水、潤滑油等）が流れるように設定される。
第１の温度検出器１７ａで検出される温度が第１の設定温度（例えば６０℃）に達したら、主機関１１を実始動する。
第２の温度検出器１７ｂの温度が第１の設定温度（例えば７５℃）に達したら、経路切替弁１６ａ、１６ｂ、１６ｃの切り替えによって冷却材加熱器１６への機関冷却材の流入を停止し、冷却材ポンプ１５から直接熱機関１１に機関冷却材を流入させる。このとき冷却材加熱器１６の運転も停止する。
第２の温度検出器１７ｂで検出される温度が第２の設定温度（例えば８０℃）に達したら、温度調整弁１３ｄを調整して熱交換手段１４にも機関冷却材を流しはじめる。
第２の温度検出器１７ｂで検出される温度が第２の設定温度を維持できるように、温度調整弁１３ｄで往路経路手段１３ａとバイパス経路手段１３ｃの流量比を調整する。
主機関１１の負荷が増し、第１の温度検出器１７ａで検出される温度が第２の設定温度（例えば８０℃）を越える状況が所定時間以上続く場合は、冷却材ポンプ１５での出力を増加させることで機関冷却材の流量を増加する。負荷が下がり、第１の温度検出器１７ａで検出される温度が第２の設定温度を下回ったら、冷却材ポンプ１５での出力を減少させることで機関冷却材の流量を減少する。
航行中は主機関１１の負荷により変わる排熱量を温度調整弁１３ｄで流量比を調整して第２の温度検出器１７ｂの検出温度が第２の設定温度（例えば８０℃ ）を維持して放熱することができる。
また、運転設定器１０ａによって、主機関１１及び流体抵抗低減装置１０の運転停止が設定され、この設定に基づいて主機関１１及び流体抵抗低減装置１０が停止する。
第２の温度検出器１７ｂで検出される温度は徐々に低下し、これに伴い温度調整弁１３ｄが徐々に往路経路手段１３ａを絞るとともにバイパス経路手段１３ｃを徐々に開放し、最後は往路経路手段１３ａを閉塞することで熱交換手段１４での放熱を停止する。
第１の温度検出器１７ａで検出される温度が、第２の設定温度（例えば５０℃）以下になったら冷却材ポンプ１５を停止することで予熱対策を行うことができる。
なお、冷却材ポンプ１５を停止する前に経路切替弁１６ａ、１６ｂ、１６ｃは冷却材加熱器１６を機関冷却材が流れるように切り替えを行うが、冷却材加熱器１６の運転は行わない。
自然冷却によって機関冷却材が冷却され、経路切替弁１６ａ、１６ｂ、１６ｃが冷却材加熱器１６側の経路選択を維持し、温度調整弁１３ｄがバイパス経路手段１３ｃの選択を維持し、次の始動に備える。
【００３０】
（第７の実施形態）
以下に、本発明の流体抵抗低減装置を、ウォータージェット推進器に適用した場合の実施形態について説明する。
図１１は本実施形態による流体抵抗低減装置の概略構成図、図１２は同流体抵抗低減装置に用いる熱交換手段の概略断面図である。なお、上記実施形態と同一機能の構成には同一符号を付して説明を省略する。また、図１１は図１に対応する構成図であり、本実施形態においても図３にて説明した構成が適用される。
【００３１】
図１１に示すように、本実施形態による流体抵抗低減装置１０は、船舶１を推進するウォータージェット推進器２０と、船舶１に搭載される熱機関１１と、熱機関１１の排熱をウォータージェット推進器２０のウォータージェットダクト２１に導く経路手段１３と、経路手段１３を経て供給される排熱をウォータージェットダクト２１の内壁に放熱する熱交換手段２４とを備えている。本実施形態における熱機関１１の排熱には、例えば冷却水のような機関冷却材を用いている。冷却水としては、純水の他、水に凍結防止剤などを添加した冷却液や液状の冷却剤を用いることができる。また、機関冷却材として潤滑油を用いてもよい。
経路手段１３は、熱機関１１で吸熱した機関冷却材を熱交換手段２４に導く往路経路手段１３ａと、熱交換手段２４で放熱した機関冷却材を熱機関１１に導く復路経路手段１３ｂと、往路経路手段１３ａを流れる機関冷却材の一部を復路経路手段１３ｂにバイパスするバイパス経路手段１３ｃと、バイパス経路手段１３ｃを流れる機関冷却材の流量比を調整する温度調整弁１３ｄとより構成されている。
ウォータージェット推進器２０は、ウォータージェットダクト２１内にインペラ２２を備えている。ウォータージェットダクト２１は、海水を導入する上流側ダクト部と、インペラ２２が配置されるインペラダクト部と、海水を噴出する下流側ダクト部とより構成され、熱交換手段２４は、上流側ダクト部と下流側ダクト部とに分割して配置されている。従って、バイパス経路手段１３ｃよりも下流側に配置される往路経路手段１３ａと、バイパス経路手段１３ｃよりも上流側に配置される復路経路手段１３ｂとは、それぞれ２系統に分岐しており、上流側ダクト部と下流側ダクト部とに分割された熱交換手段２４に接続
されている。
熱機関１１から排出される排ガスは、排気経路３を通り、排ガスエコノマイザ４で排熱が回収された後に煙突５より大気に放出される。
【００３２】
図１２に示すように、熱交換手段２４はウォータージェットダクト２１の上流側ダクト部及び下流側ダクト部の外周に同心円状に筒状部材を配置することで二重管構造をしている。なお、熱交換手段２４はウォータージェットダクト２１に対する放熱量を増加させるために、外周面は断熱材で覆われていることが好ましい。
本実施形態によれば、熱機関１１を冷却し廃棄処理していた排熱を、ウォータージェットダクト２１で熱交換させて放熱を行うことにより、ウォータージェットダクト２１の摩擦抵抗を低減させることができ、推進効率が向上できる。また、船体の加熱でなく、ウォータージェットダクト２１を加熱するため、船体の傾き時における操縦性への影響も無い。
【００３３】
（第８の実施形態）
以下に、本実施形態による流体抵抗低減装置の他の形態について説明する。
図１３は同流体抵抗低減装置に用いる熱交換手段の概略断面図である。なお、本実施形態は、第７の実施形態における熱交換手段の他の形態であり、本実施形態においては図１１にて説明した構成が適用される。
図１３に示すように、熱交換手段２４の内部にはウォータージェットダクト２１の長手方向に仕切部２４ａを複数設けることで、機関冷却材の流通路を複数に分割している。仕切部２４ａは、ウォータージェットダクト２１の外周面に等間隔に放射状に設けている。なお、図示の仕切部２４ａは、各通路を完全に分割しているが、ウォータージェットダクト２１の外周面に接合され、外筒には接合されていないフィンによって構成してもよい。
本実施形態のように仕切部２４ａを設けることで、ウォータージェットダクト２１での放熱量を増加させることができるとともに、熱交換手段２４の強度を高めることができる。
【００３４】
（第９の実施形態）
以下に、本発明の流体抵抗低減装置を、ウォータージェット推進器に適用した場合の他の実施形態について説明する。
図１４は本実施形態による流体抵抗低減装置の概略構成図である。なお、上記実施形態と同一機能の構成には同一符号を付して説明を省略する。また、本実施形態においても図１２又は図１３にて説明した構成が適用される。
【００３５】
図１４に示すように、本実施形態による流体抵抗低減装置１０は、船舶１を推進するウォータージェット推進器２０と、船舶１に搭載される熱機関１１と、熱機関１１の排熱（排ガス）をウォータージェット推進器２０のウォータージェットダクト２１に導く経路手段と、経路手段１３を経て供給される排熱をウォータージェットダクト２１の内壁に放熱する熱交換手段２４とを備えている。
経路手段１３は、排気経路３からの経路分岐手段３ａと、経路分岐手段３ａから分岐させた排ガスを熱交換手段２４に導く往路経路手段３ｂと、熱交換手段２４で放熱した排ガスを海水中に排出する排出経路手段３ｄとより構成されている。
ウォータージェット推進器２０は、ウォータージェットダクト２１内にインペラ２２を備えている。ウォータージェットダクト２１は、海水を導入する上流側ダクト部と、インペラ２２が配置されるインペラダクト部と、海水を噴出する下流側ダクト部とより構成され、熱交換手段２４は、上流側ダクト部と下流側ダクト部とに分割して配置されている。従って、往路経路手段３ｂと排出経路手段３ｄとは、それぞれ２系統に分岐しており、上流側ダクト部と下流側ダクト部とに分割された熱交換手段２４に接続されている。
本実施形態によれば、熱機関１１から排出される排ガスの熱を、ウォータージェットダクト２１で熱交換させて放熱を行うことにより、ウォータージェットダクト２１の摩擦抵抗を低減させることができ、推進効率が向上できる。また、船体の加熱でなく、ウォータージェットダクト２１を加熱するため、船体の傾き時における操縦性への影響も無い。
なお、ウォータージェット推進器を用いた船舶は、比較的小型の船舶であり、排ガスを直接海中に放出する形式のウォータージェット推進器もあるところから、排ガスの全量をウォータージェットダクトに導いても、排気抵抗や主機関の効率、排ガス特性に悪影響を及ぼさない。
【００３６】
（第１０の実施形態）
以下に、本発明の流体抵抗低減装置を、ダクトプロペラ推進器に適用した場合の実施形態について説明する。
図１５は本実施形態による流体抵抗低減装置の概略構成図、図１６は同流体抵抗低減装置に用いる熱交換手段の概略断面図である。なお、図１５では、船舶に搭載される熱機関、熱機関の排熱をダクトプロペラ推進器のダクト部に導く経路手段、排気経路、排ガスエコノマイザ、煙突などの構成についての説明を省略するが、これらの構成については、図１及び図３の構成が適用される。
【００３７】
図１５に示すように、本実施形態による流体抵抗低減装置は、船舶１を推進するダクトプロペラ推進器３０と、船舶１に搭載される熱機関（図示せず）と、熱機関の排熱をダクトプロペラ推進器３０のダクト部３１に導く経路手段１３と、経路手段１３を経て供給される排熱をダクト部３１に放熱する熱交換手段３４とを備えている。本実施形態における熱機関の排熱には、例えば冷却水のような機関冷却材を用いている。冷却水としては、純水の他、水に凍結防止剤などを添加した冷却液や液状の冷却剤を用いることができる。また、機関冷却材として潤滑油を用いてもよい。
経路手段１３は、熱機関で吸熱した機関冷却材を熱交換器３４に導く往路経路手段１３ａと、熱交換器３４で放熱した機関冷却材を熱機関に導く復路経路手段１３ｂと、往路経路手段１３ａを流れる機関冷却材の一部を復路経路手段１３ｂにバイパスするバイパス経路手段（図示せず）と、バイパス経路手段を流れる機関冷却材の流量比を調整する温度調整弁（図示せず）とより構成されている。
ダクトプロペラ推進器３０は、ダクト部３１と、ダクト部３１内に配置されるプロペラ３２と、ダクト部３１を船体に接続する柱部３３とを備えている。ダクト部３１は、筒状部材によって構成され、熱交換手段３４はこの筒状部材の内周側に配置されている。また、往路経路手段１３ａと復路経路手段１３ｂとは、柱部３３内に配置されている。
図１６に示すように、熱交換手段３４は、ダクト部３１の内周側に配置され、内部にリング状フィンを形成している。
本実施形態によれば、熱機関を冷却し廃棄処理していた排熱を、ダクトプロペラ推進器３０のダクト部３１で熱交換させて放熱を行うことにより、ダクト部３１の摩擦抵抗を低減させることができ、推進効率が向上できる。また、船体の加熱でなく、ダクトプロペラ推進器３０のダクト部３１を加熱するため、船体の傾き時における操縦性への影響も無い。なお、リング状フィンは螺旋状フィンとして構成してもよい。
【００３８】
（第１１の実施形態）
以下に、本発明の流体抵抗低減装置を、ダクトプロペラ推進器に適用した場合の他の実施形態について説明する。
図１７は本実施形態による流体抵抗低減装置の概略構成図である。なお、図１７では、船舶に搭載される熱機関、熱機関の排熱をダクトプロペラ推進器のダクト部に導く経路手段、排気経路、排ガスエコノマイザ、煙突などの構成についての説明を省略するが、これらの構成については、図１及び図３の構成が適用される。また、熱交換手段については図１６の構成が適用される。
【００３９】
図１７に示すように、本実施形態による流体抵抗低減装置は、船舶１を推進するダクトプロペラ推進器３０と、船舶１に搭載される熱機関（図示せず）と、熱機関の排熱をダクトプロペラ推進器３０のダクト部３１に導く経路手段１３と、経路手段１３を経て供給される排熱をダクト部３１に放熱する熱交換手段３４とを備えている。本実施形態における熱機関の排熱には、例えば冷却水のような機関冷却材を用いている。冷却水としては、純水の他、水に凍結防止剤などを添加した冷却液や液状の冷却剤を用いることができる。また、機関冷却材として潤滑油を用いてもよい。
経路手段１３は、熱機関で吸熱した機関冷却材を熱交換器３４に導く往路経路手段１３ａと、熱交換器３４で放熱した機関冷却材を熱機関に導く復路経路手段１３ｂと、往路経路手段１３ａを流れる機関冷却材の一部を復路経路手段１３ｂにバイパスするバイパス経路手段（図示せず）と、バイパス経路手段を流れる機関冷却材の流量比を調整する温度調整弁（図示せず）とより構成されている。
ダクトプロペラ推進器３０は、ダクト部３１と、ダクト部３１内に配置されるプロペラ３２とを備え、ダクト部３１は船舶１の船体に接続されている。ダクト部３１は、筒状部材によって構成され、熱交換手段３４はこの筒状部材の内周側に配置されている。
本実施形態によれば、熱機関を冷却し廃棄処理していた排熱を、ダクトプロペラ推進器３０のダクト部３１で熱交換させて放熱を行うことにより、ダクト部３１の摩擦抵抗を低減させることができ、推進効率が向上できる。また、船体の加熱でなく、ダクトプロペラ推進器３０のダクト部３１を加熱するため、船体の傾き時における操縦性への影響も無い。
【００４０】
（第１２の実施形態）
以下に、本発明の流体抵抗低減装置を、ダクトプロペラ推進器に適用した場合の他の実施形態について説明する。
図１８は本実施形態による流体抵抗低減装置の概略構成図である。なお、図１８では、船舶に搭載される熱機関、熱機関の排熱をダクトプロペラ推進器のダクト部に導く経路手段、排ガスエコノマイザ、煙突などの構成についての説明を省略するが、これらの構成については、図１の構成が適用される。また、熱交換手段については図１６の構成が適用される。
【００４１】
図１８に示すように、本実施形態による流体抵抗低減装置は、船舶１を推進するダクトプロペラ推進器３０と、船舶１に搭載される熱機関（図示せず）と、熱機関の排熱をダクトプロペラ推進器３０のダクト部３１に導く経路手段１３と、経路手段１３を経て供給される排熱をダクト部３１に放熱する熱交換手段３４とを備えている。本実施形態における熱機関の排熱には、熱機関の排ガスを用いている。
経路手段１３は、排気経路からの経路分岐手段（図示せず）と、経路分岐手段から分岐させた排ガスを熱交換手段３４に導く往路経路手段３ｂと、熱交換手段３４で放熱した排ガスを煙突（図示せず）に導く復路経路手段３ｃとより構成されている。
ダクトプロペラ推進器３０は、ダクト部３１と、ダクト部３１内に配置されるプロペラ３２とを備え、ダクト部３１は船舶１の船体に接続されている。ダクト部３１は、筒状部材によって構成され、熱交換手段３４はこの筒状部材の内周側に配置されている。
本実施形態によれば、熱機関から排出される排ガスの熱を、ダクトプロペラ推進器３０のダクト部３１で熱交換させて放熱を行うことにより、ダクト部３１の摩擦抵抗を低減させることができ、推進効率が向上できる。また、船体の加熱でなく、ダクトプロペラ推進器３０のダクト部３１を加熱するため、船体の傾き時における操縦性への影響も無い。
なお、ダクトプロペラ推進器を用いた船舶は、比較的小型の船舶であり、排ガスのドラフト効果も少ないところから、例え排ガスの全量をウォータージェットダクトに導いても、排気抵抗や主機関の効率、排ガス特性に悪影響を及ぼさない。
【００４２】
（第１３の実施形態）
以下に、本発明の流体抵抗低減装置を、ダクトプロペラ推進器に適用した場合の他の実施形態について説明する。
図１９は本実施形態による流体抵抗低減装置の概略構成図である。なお、図１９では、船舶に搭載される熱機関、熱機関の排熱をダクトプロペラ推進器のダクト部に導く経路手段、排ガスエコノマイザ、煙突などの構成についての説明を省略するが、これらの構成については、図１の構成が適用される。また、熱交換手段については基本的に図１６の構成が適用される。
【００４３】
図１９に示すように、本実施形態による流体抵抗低減装置は、船舶１を推進するダクトプロペラ推進器３０と、船舶１に搭載される熱機関（図示せず）と、熱機関の排熱をダクトプロペラ推進器３０のダクト部３１に導く経路手段１３と、経路手段１３を経て供給される排熱をダクト部３１に放熱する熱交換手段３４とを備えている。本実施形態における熱機関の排熱には、熱機関の排ガスを用いている。
経路手段１３は、排気経路からの経路分岐手段（図示せず）と、経路分岐手段から分岐させた排ガスを熱交換手段３４に導く往路経路手段３ｂと、熱交換手段３４で放熱した排ガスを海水中に排出する排出経路手段３ｄとより構成されている。
ダクトプロペラ推進器３０は、ダクト部３１と、ダクト部３１内に配置されるプロペラ３２とを備え、ダクト部３１は船舶１の船体に接続されている。ダクト部３１は、筒状部材によって構成され、熱交換手段３４はこの筒状部材の内周側に配置されている。
本実施形態によれば、熱機関から排出される排ガスの熱を、ダクトプロペラ推進器３０のダクト部３１で熱交換させて放熱を行うことにより、ダクト部３１の摩擦抵抗を低減させることができ、推進効率が向上できる。また、船体の加熱でなく、ダクトプロペラ推進器３０のダクト部３１を加熱するため、船体の傾き時における操縦性への影響も無い。
【００４４】
以上の各実施形態における熱機関１１としては、ディーゼルエンジンのような内燃機関があるが、ボイラーでの燃焼による蒸気を利用する蒸気タービンがある。熱機関１１の排ガスは、内燃機関の場合には燃焼によって生じる排ガスであるが、蒸気タービンの場合にはボイラーでの燃焼によって生じる排ガスとタービン通過後の蒸気ガスである。従って、蒸気タービンの場合には、タービン通過後の蒸気ガスを利用することもできる。一般的には、蒸気タービン船では、タービン通過後の蒸気ガスは復水器で海水により冷却されるため、この復水器の代わりに各実施の形態における熱交換器を用いることができる。
また、熱機関の排熱として熱機関に過給機を用いる場合、この過給機の圧縮空気の排熱も含むものとする。この場合の、機関冷却材としては空気あるいはインタークーラー等を介し空気と熱交換される各種熱媒体が相当する。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、船体が受ける摩擦抵抗の低減に利用でき、特に熱機関の排熱を海水に放出している船舶に適している。
【符号の説明】
【００４６】
１０ 流体抵抗低減装置
１１ 熱機関
１２ 喫水下船体
１３ 経路手段
１４ 熱交換手段
１６ 冷却材加熱器
２０ ウォータージェット推進器
２１ ウォータージェットダクト
２４ 熱交換手段
３０ ダクトプロペラ推進器
３１ ダクト部
３４ 熱交換手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
船舶に搭載される熱機関と、前記熱機関を冷却する機関冷却材と、前記機関冷却材の熱を前記船舶の喫水下船体に導く経路手段と、前記経路手段を経て供給される前記熱を前記喫水下船体に放熱する熱交換手段とを備えたことを特徴とする流体抵抗低減装置。
【請求項２】
船舶を推進するウォータージェット推進器と、前記船舶に搭載される熱機関と、前記熱機関の排熱を前記ウォータージェット推進器のウォータージェットダクトに導く経路手段と、前記経路手段を経て供給される前記排熱を前記ウォータージェットダクトの内壁に放熱する熱交換手段とを備えたことを特徴とする流体抵抗低減装置。
【請求項３】
船舶を推進するダクトプロペラ推進器と、前記船舶に搭載される熱機関と、前記熱機関の排熱を前記ダクトプロペラ推進器のダクト部に導く経路手段と、前記経路手段を経て供給される前記排熱を前記ダクト部に放熱する熱交換手段とを備えたことを特徴とする流体抵抗低減装置。
【請求項４】
前記排熱として、前記熱機関を冷却する機関冷却材による熱を用いたことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の流体抵抗低減装置。
【請求項５】
前記機関冷却材を前記熱交換手段に導くことを特徴とする請求項１又は請求項４に記載の流体抵抗低減装置。
【請求項６】
前記熱機関の冷却を前記熱交換手段による放熱だけで処理することを特徴とする請求項１、請求項４、及び請求項５のいずれかに記載の流体抵抗低減装置。
【請求項７】
前記熱機関の起動時には前記熱交換手段による放熱開始を遅延させ、及び／又は前記熱機関の停止時には前記熱交換手段による放熱停止を遅延させたことを特徴とする請求項１、請求項４、請求項５、及び請求項６のいずれかに記載の流体抵抗低減装置。
【請求項８】
前記熱機関に流入する前記機関冷却材の温度を調整する温度調整手段を有したことを特徴とする請求項１、請求項４、請求項５、請求項６、及び請求項７のいずれかに記載の流体抵抗低減装置。
【請求項９】
前記温度調整手段が冷却材加熱器であり、少なくとも前記熱機関の起動時において前記冷却材加熱器によって前記機関冷却材を加熱することを特徴とする請求項８に記載の流体抵抗低減装置。
【請求項１０】
前記機関冷却材を冷却水としたことを特徴とする請求項１、請求項４、請求項５、請求項６、請求項７、請求項８、及び請求項９のいずれかに記載の流体抵抗低減装置。
【請求項１１】
前記機関冷却材を潤滑油としたことを特徴とする請求項１、請求項４、請求項５、請求項６、請求項７、請求項８、及び請求項９のいずれかに記載の流体抵抗低減装置。
【請求項１２】
前記排熱として、前記熱機関の排ガスにより得られる熱を用いたことを特徴とする請求項２から請求項４のいずれかに記載の流体抵抗低減装置。
【請求項１】
船舶に搭載される熱機関と、前記熱機関を冷却する機関冷却材と、前記機関冷却材の熱を前記船舶の喫水下船体に導く経路手段と、前記経路手段を経て供給される前記熱を前記喫水下船体に放熱する熱交換手段とを備えたことを特徴とする流体抵抗低減装置。
【請求項２】
船舶を推進するウォータージェット推進器と、前記船舶に搭載される熱機関と、前記熱機関の排熱を前記ウォータージェット推進器のウォータージェットダクトに導く経路手段と、前記経路手段を経て供給される前記排熱を前記ウォータージェットダクトの内壁に放熱する熱交換手段とを備えたことを特徴とする流体抵抗低減装置。
【請求項３】
船舶を推進するダクトプロペラ推進器と、前記船舶に搭載される熱機関と、前記熱機関の排熱を前記ダクトプロペラ推進器のダクト部に導く経路手段と、前記経路手段を経て供給される前記排熱を前記ダクト部に放熱する熱交換手段とを備えたことを特徴とする流体抵抗低減装置。
【請求項４】
前記排熱として、前記熱機関を冷却する機関冷却材による熱を用いたことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の流体抵抗低減装置。
【請求項５】
前記機関冷却材を前記熱交換手段に導くことを特徴とする請求項１又は請求項４に記載の流体抵抗低減装置。
【請求項６】
前記熱機関の冷却を前記熱交換手段による放熱だけで処理することを特徴とする請求項１、請求項４、及び請求項５のいずれかに記載の流体抵抗低減装置。
【請求項７】
前記熱機関の起動時には前記熱交換手段による放熱開始を遅延させ、及び／又は前記熱機関の停止時には前記熱交換手段による放熱停止を遅延させたことを特徴とする請求項１、請求項４、請求項５、及び請求項６のいずれかに記載の流体抵抗低減装置。
【請求項８】
前記熱機関に流入する前記機関冷却材の温度を調整する温度調整手段を有したことを特徴とする請求項１、請求項４、請求項５、請求項６、及び請求項７のいずれかに記載の流体抵抗低減装置。
【請求項９】
前記温度調整手段が冷却材加熱器であり、少なくとも前記熱機関の起動時において前記冷却材加熱器によって前記機関冷却材を加熱することを特徴とする請求項８に記載の流体抵抗低減装置。
【請求項１０】
前記機関冷却材を冷却水としたことを特徴とする請求項１、請求項４、請求項５、請求項６、請求項７、請求項８、及び請求項９のいずれかに記載の流体抵抗低減装置。
【請求項１１】
前記機関冷却材を潤滑油としたことを特徴とする請求項１、請求項４、請求項５、請求項６、請求項７、請求項８、及び請求項９のいずれかに記載の流体抵抗低減装置。
【請求項１２】
前記排熱として、前記熱機関の排ガスにより得られる熱を用いたことを特徴とする請求項２から請求項４のいずれかに記載の流体抵抗低減装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２０１１−６３１６６（Ｐ２０１１−６３１６６Ａ）
【公開日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２１７０８８（Ｐ２００９−２１７０８８）
【出願日】平成２１年９月１８日（２００９．９．１８）
【出願人】（５０１２０４５２５）独立行政法人海上技術安全研究所 (185)
【出願人】（５０２０９８１７８）社団法人日本中小型造船工業会 (3)
【公開日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月１８日（２００９．９．１８）
【出願人】（５０１２０４５２５）独立行政法人海上技術安全研究所 (185)
【出願人】（５０２０９８１７８）社団法人日本中小型造船工業会 (3)
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