JP2004082866A

JP2004082866A - 冷却水循環装置

Info

Publication number: JP2004082866A
Application number: JP2002246359A
Authority: JP
Inventors: Kiyonori Ii; 伊井　清則
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2002-08-27
Filing date: 2002-08-27
Publication date: 2004-03-18

Abstract

【課題】冷却水循環装置において、冷却水供給ポンプの停止時に循環経路に残留する冷却水の流動を抑制して冷却水補充作業の廃止及び冷却水供給ポンプの作動不良を防止する。
【解決手段】船体上部の居住区に空調装置１４，１５を設置し、空調装置１４，１５に船体下部の機関室まで延設された冷却清水循環通路１６を連結し、冷却清水循環通路１６に空調冷却清水ポンプ１７を装着すると共に、連通路１８及び連結通路１９を介して清水膨張タンク２０を連結し、冷却清水循環通路１６における空調冷却清水ポンプ１７の上流側に開閉弁２４を装着し、制御装置２５は、清水膨張タンク２０の停止に伴って開閉弁２４を閉止する。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、船体上部に設けられた空調装置に冷却水を循環供給するための冷却水循環装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
船舶においては、船底部付近に機関室が設けられ、この機関室にディーゼル機関や発電装置が配置されており、上部の居住区に空調装置や冷蔵・冷凍庫などが配置されている。近年、この居住区に配置された空調装置や冷蔵・冷凍庫を水冷式とすることが多くなってきており、この場合、ディーゼル機関を冷却するための冷却清水を冷却媒体として使用し、冷房時や暖房時の熱収支を適正にコントロールしている。
【０００３】
図２に従来の冷却水循環装置の概略構成を示す。従来の冷却水循環装置において、図２に示すように、船体下部の機関室にディーゼル機関１０１が設置されており、このディーゼル機関１０１に対して冷却清水循環通路１０２が設けられ、この冷却清水循環通路１０２に機関冷却清水ポンプ１０３が設けられている。一方、船体上部の居住区には空調装置１０４，１０５が設けられており、この空調装置１０４，１０５に対して冷却清水循環通路１０６が設けられ、この冷却清水循環通路１０６に空調冷却清水ポンプ１０７が設けられている。そして、この各冷却清水循環通路１０２，１０６とは連通路１０８により連通され、連通路１０８に連結通路１０９を介して清水膨張タンク１１０が連結され、清水膨張タンク１１０の連結通路１１１を介してオーバーフロータンク１１２が連結されている。なお、各冷却清水循環通路１０２，１０６または連通路１０８には図示しない熱交換器（冷却装置）が設けられている。
【０００４】
従って、機関冷却清水ポンプ１０３を駆動すると、冷却清水が冷却清水循環通路１０２を循環することで、ディーゼル機関１０１を冷却することができ、空調冷却清水ポンプ１０７を駆動すると、冷却清水が冷却清水循環通路１０６を循環することで、空調装置１０４，１０５に供給されて熱交換（空気冷却）することができる。そして、清水膨張タンク１１０はバッファタンクとして機能し、ディーゼル機関１０１や空調装置１０４，１０５に供給される冷却清水の循環量が一定となるように随時補充可能となっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、船舶の航行時、機関冷却清水ポンプ１０３や空調冷却清水ポンプ１０７は、船体に搭載している電源装置から電力の供給を受けるが、港湾に停泊しているときは、ディーゼル機関１０１などによる発電を行っていないため、港湾に設けられた電源装置から電力の供給を受ける。そのため、船舶が港湾に着くと、機関冷却清水ポンプ１０３や空調冷却清水ポンプ１０７などを一度停止し、船体の電源装置から港湾の電源装置に切り換えた後、この機関冷却清水ポンプ１０３と空調冷却清水ポンプ１０７を再起動させるようにしている。
【０００６】
この場合、前述したように、船体下部の機関室に機関冷却清水ポンプ１０３が設けられ、船体上部の居住区に空調装置１０４，１０５が設けられているため、空調冷却清水ポンプ１０７を停止すると、空調装置１０５と空調冷却清水ポンプ１０７との間の冷却清水循環通路１０６を流れる冷却清水は、その自重により落下する。冷却清水循環通路１０６を落下する冷却清水は、連通路１０８及び連結通路１０９を通って清水膨張タンク１１０に戻されることとなる。ところが、機関冷却清水ポンプ１０３と空調装置１０４，１０５との高度差が大きいときには、冷却清水が清水膨張タンク１１０から溢れ、連結通路１１１を介してオーバーフロータンク１１２に流れてしまう。すると、各冷却清水循環通路１０２，１０６を流れる冷却清水の絶対量が減少し、空調冷却清水ポンプ１０７等の再起動時に、冷却清水不足を発生してしまい、清水膨張タンク１１０への冷却清水の補充作業が頻繁に必要となってしまう。
【０００７】
また、空調冷却清水ポンプ１０７の停止時に、冷却清水が冷却清水循環通路１０６を落下するとき、この冷却清水循環通路１０６は負圧状態となり、エア抜き孔などから外部空気を取り込んでしまう。すると、空調冷却清水ポンプ１０７等の再起動時に、冷却清水循環通路１０６に取り込まれた空気が空調冷却清水ポンプ１０７に移送されて作動不良を起こしてしまう。このような問題の対策として、清水膨張タンク１１０を空調装置１０４，１０５よりも高い位置に配置することが考えられるが、この清水膨張タンク１１０を居住区にある空調装置１０４，１０５より高い位置に配置するのは構造上、スペース上困難である。また、清水膨張タンク１１０を高い位置に配置すると、ディーゼル機関の冷却水シール部から漏水し、機関に不具合が発生することになるため、この点からも高い位置に配置することはできない。
【０００８】
本発明はこのような問題を解決するものであって、冷却水供給ポンプの停止時に循環経路に残留する冷却水の流動を抑制することで、冷却水補充作業の廃止及び冷却水供給ポンプの作動不良を防止した冷却水循環装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するための請求項１の発明の冷却水循環装置は、冷却手段と、該冷却手段に対して冷却水を循環させる循環経路と、該循環経路に設けられた冷却水供給ポンプと、前記循環経路に連結経路を介して連結されたバッファタンクと、前記冷却水供給ポンプの停止時に前記循環経路に残留する冷却水の流動による前記バッファタンクからの冷却水の流出を防止する冷却水流出防止手段を具えたことを特徴とするものである。
【００１０】
請求項２の発明の冷却水循環装置では、冷却水流出防止手段は、前記冷却水供給ポンプの停止時に前記循環経路に残留する冷却水の前記バッファタンクへの流れ込みを防止する開閉弁であることを特徴としている。
【００１１】
請求項３の発明の冷却水循環装置では、前記冷却水流出防止手段は、前記循環系路と前記連結経路との連結部より上方に設けられたことを特徴としている。
【００１２】
請求項４の発明の冷却水循環装置では、前記連結経路は前記循環系路における前記冷却水供給ポンプの吸込側に連結され、前記冷却水流出防止手段は、前記連結経路と前記循環系路の連結部より上流側に設けられたことを特徴としている。
【００１３】
請求項５の発明の冷却水循環装置では、前記冷却水流出防止手段は、前記連結経路に設けられたことを特徴としている。
【００１４】
請求項６の発明の冷却水循環装置では、前記冷却手段は空調装置であって船体上部の居住区に配設され、前記冷却水供給ポンプは前記船体下部の機関室に配設され、前記冷却水流出防止手段は、前記空調装置と前記冷却水供給ポンプとを連結する前記循環経路の下方側に設けられたことを特徴としている。
【００１５】
請求項７の発明の冷却水循環装置では、前記冷却水供給ポンプの停止時に前記冷却水流出防止手段の駆動を遅延させる遅延手段を設けたことを特徴としている。
【００１６】
請求項８の発明の冷却水循環装置では、前記冷却水供給ポンプの停止時に前記開閉弁の開度を徐々に小さくする開閉弁制御手段を設けたことを特徴としている。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１８】
図１に本発明の一実施形態に係る冷却水循環装置の概略構成を示す。
【００１９】
本実施形態の冷却水循環装置において、図１に示すように、図示しない船体下部に機関室が設けられ、この機関室にディーゼル機関１１が設置されている。このディーゼル機関１１に対して冷却清水循環通路１２が設けられ、この冷却清水循環通路１２に機関冷却清水ポンプ１３が設けられている。
【００２０】
一方、船体上部には居住区として操縦室、客室などが設けられ、各室にエアコンなどの空調装置（冷却手段）１４，１５が設置されている。この空調装置１４，１５に対して機関室まで延設された冷却清水循環通路１６が設けられ、この冷却清水循環通路１６に機関室に配設された空調冷却清水ポンプ１７が設けられている。そして、機関冷却清水ポンプ１３と空調冷却清水ポンプ１７は船体に搭載された図示しないの電源装置に接続されている。
【００２１】
各冷却清水循環通路１２，１６は機関室に設けられた連通路１８により連通され、この連通路１８に連結通路１９を介して清水膨張タンク（バッファタンク）２０が連結されている。この清水膨張タンク２０は機関室より高いが、空調装置１４，１５よりも低い位置に設置され、連結通路２１を介して機関室に設置されたオーバーフロータンク２２が連結されている。なお、各冷却清水循環通路１２，１６または連通路１８には図示しない熱交換器（冷却装置）が設けられている。
【００２２】
冷却清水循環通路１６にて、空調冷却清水ポンプ１７の下流側には逆止弁２３が装着され、空調装置１４からの冷却清水の逆流を防止しており、この逆止弁２３は空調冷却清水ポンプ１７の近い位置に設けることが望ましい。また、冷却清水循環通路１６にて、空調冷却清水ポンプ１７の上流側には開閉弁（冷却水流出防止手段）２４が装着され、制御装置２５によって開閉制御可能となっている。この開閉弁２４は、空調冷却清水ポンプ１７が停止したときに、冷却清水循環通路１６の上流側に残留する冷却清水の落下（流動）を防止するものである。そして、開閉弁２４は、冷却清水循環通路１６と連通路１８との連結部より上方、つまり、冷却清水の流動方向上流側に設けることが望ましく、且つ、空調冷却清水ポンプ１７の近い位置に設けることが望ましい。
【００２３】
制御装置２５には操作スイッチ２６とタイマ（遅延手段）２７が接続されており、この操作スイッチ２６の操作に応じて機関冷却清水ポンプ１３と空調冷却清水ポンプ１７とを駆動制御、つまり、起動と停止を行うことができると共に、前述したように、開閉弁２４を開閉制御できる。即ち、制御装置２５は、この操作スイッチ２６のＯＦＦ操作により機関冷却清水ポンプ１３及び空調冷却清水ポンプ１７を停止し、タイマ２７に設定された所定時間だけ遅れて開閉弁２４を閉止する。また、制御装置２５は、操作スイッチ２６のＯＮ操作により機関冷却清水ポンプ１３及び空調冷却清水ポンプ１７を起動し、ほぼ同時に開閉弁２４を開放する。
【００２４】
従って、機関冷却清水ポンプ１３を駆動すると、冷却清水が冷却清水循環通路１２を循環することで、ディーゼル機関１１を冷却することができる。また、空調冷却清水ポンプ１７を駆動すると、冷却清水が冷却清水循環通路１６を循環することで、空調装置１４，１５に供給されて熱交換（空気冷却）することができ、客室等を冷却することができる。そして、清水膨張タンク２０には所定量の冷却清水が貯留されており、冷却清水循環通路１２，１６を循環する冷却清水の量が減少したら、この清水膨張タンク２０から補充されることで、ディーゼル機関１１や空調装置１４，１５に供給される冷却清水の循環量が一定に維持されている。
【００２５】
そして、船舶の航行時は、上述した機関冷却清水ポンプ１３や空調冷却清水ポンプ１７は、船体に搭載した電源装置から電力の供給を受けるが、港湾に停泊したときには、この港湾に設けられた電源装置に切り換えて電力の供給を受ける。即ち、船舶が港湾に着くと、操作者は、操作スイッチ２６をＯＦＦ操作する。すると、制御装置２５は、操作スイッチ２６からのＯＦＦ信号の入力に対して機関冷却清水ポンプ１３及び空調冷却清水ポンプ１７を停止し、タイマ２７に設定された所定時間だけ遅れて開閉弁２４を閉止する。
【００２６】
このとき、空調冷却清水ポンプ１７を停止すると、空調装置１５と空調冷却清水ポンプ１７との間の冷却清水循環通路１６に残留する冷却清水が、その自重により落下しようとする。ところが、空調冷却清水ポンプ１７の停止に伴って開閉弁２４が閉止するため、冷却清水循環通路１６の冷却清水は落下せずにその位置に留まることとなる。そのため、大量の冷却清水が連通路１８及び連結通路１９を介して清水膨張タンク２０に流れ込むことはなく、冷却清水が清水膨張タンク２０から溢れてオーバーフロータンク１１２に流れることもない。従って、空調冷却清水ポンプ１７の起動時に、冷却清水循環通路１２，１６を流れる冷却清水が不足することはなく、冷却清水不足による清水膨張タンク２０への冷却清水の補充作業も不要となる。
【００２７】
また、この空調冷却清水ポンプ１７の停止時に、冷却清水は冷却清水循環通路１６をほとんど落下したいため、この冷却清水循環通路１６が負圧状態になることもなく、冷却清水循環通路１６への外部空気の混入による空調冷却清水ポンプ１７の作動不良を防止することができる。
【００２８】
更に、制御装置２５は、操作スイッチ２６のＯＦＦ操作に対して、機関冷却清水ポンプ１３及び空調冷却清水ポンプ１７を停止してから、所定時間遅れて開閉弁２４を閉止することで、開閉弁２４の閉止時にこの開閉弁２４に作用する冷却清水の圧力を軽減し、開閉弁２４の損傷を防止することができる。
【００２９】
なお、制御装置２５は、操作スイッチ２６からのＯＦＦ信号を受けたとき、機関冷却清水ポンプ１３及び空調冷却清水ポンプ１７を停止した後、所定時間だけ遅れて開閉弁２４を閉止するが、このとき、開閉弁２４の開度を徐々に小さくするように制御するとよい。即ち、開閉弁２４の開度を徐々に小さくして冷却清水循環通路１６を流れる冷却清水量を減少させることで、開閉弁２４の閉止時にこの開閉弁２４に作用する冷却清水の圧力を更に軽減することができる。
【００３０】
このように本実施形態の冷却水循環装置にあっては、船体上部の居住区に空調装置１４，１５を設置し、空調装置１４，１５に船体下部の機関室まで延設された冷却清水循環通路１６を連結し、冷却清水循環通路１６に空調冷却清水ポンプ１７を装着すると共に、連通路１８及び連結通路１９を介して清水膨張タンク２０を連結し、冷却清水循環通路１６における空調冷却清水ポンプ１７の上流側に開閉弁２４を装着し、制御装置２５は、清水膨張タンク２０の停止に伴って開閉弁２４を閉止するようにしている。
【００３１】
従って、空調冷却清水ポンプ１７の停止に伴って開閉弁２４が閉止するため、冷却清水循環通路１６の冷却清水は落下せずにその位置に留まり、連通路１８及び連結通路１９を介して清水膨張タンク２０に流れ込むことはなく、冷却清水が清水膨張タンク２０から溢れてオーバーフロータンク１１２に流れることもなく、冷却清水循環通路１２，１６を流れる冷却清水不足の発生が防止されると共に、清水膨張タンク２０への冷却清水の補充作業も不要となる。また、冷却清水循環通路１６への外部空気の混入による空調冷却清水ポンプ１７の作動不良も防止することができる。
【００３２】
なお、上述した実施形態において、冷却水流出防止手段としての開閉弁２４を、冷却清水循環通路１６における空調冷却清水ポンプ１７より上流側であって、連通路１８との連結部より上流側に設けたが、本発明の冷却水流出防止手段は、空調冷却清水供給ポンプ１７の停止時に冷却清水循環通路１６に残留する冷却清水の流動による清水膨張タンク２０からの冷却清水の流出を防止するものであればよく、装着位置はここに限定されるものではない。例えば、連通路１８における空調冷却清水ポンプ１７と連結通路１９との間、またはこの連結通路１９に設けてもよい。
【００３３】
また、上述した実施形態では、空調冷却清水ポンプ１７の停止時に、冷却水流出防止手段としての開閉弁２４の閉止動作を遅延させる遅延手段としてタイマ２７を設けたが、タイマ２７に限らず、制御装置２５に遅延回路を設定していもよい。その他、空調冷却清水ポンプ１７の駆動状態を検出するセンサを設け、このセンサが空調冷却清水ポンプ１７の停止を検出したら開閉弁２４の閉止したり、冷却清水循環通路１６にて、空調冷却清水ポンプ１７より上流側の冷却清水の流速、流量、圧力などを検出し、通常時に対して変化が生じたら開閉弁２４の閉止するようにしてもよい。
【００３４】
更に、冷却水流出防止手段として空調冷却清水循環通路１６に開閉弁２４を設けたが、オーバーフロータンク２２への連結通路２１に開閉弁を設け、空調冷却清水ポンプ１７の停止時に、この開閉弁を閉止すると共に、清水膨張タンク２０のエア抜き孔を閉止することで、清水膨張タンク２０からの冷却清水の流出を防止してもよい。但し、この場合、清水膨張タンク２０が空調装置１４，１５の専用のものとして設け、且つ、清水膨張タンク２０を大型化して空調装置１５と空調冷却清水ポンプ１７との間の空調冷却清水循環通路１６に残留する冷却清水を全量貯留できるすることが必要である。
【００３５】
また、上述した実施形態では、本発明の冷却水循環装置を船舶の空調装置（冷却清水）に適用して説明したが、適用分野は船舶に限らず、車両、建築物の冷却装置（冷却水）であってもよい。
【００３６】
【発明の効果】
以上、実施形態において詳細に説明したように請求項１の発明の冷却水循環装置によれば、冷却手段に対して冷却水を循環させる循環経路を設けて冷却水供給ポンプを設けると共に、循環経路に連結経路を介してバッファタンクを設け、冷却水供給ポンプの停止時に循環経路に残留する冷却水の流動によるバッファタンクからの冷却水の流出を防止する冷却水流出防止手段を設けたので、冷却水流出防止手段により冷却水ポンプの停止時にバッファタンクから冷却水の流出が防止されることとなり、冷却水ポンプの起動時における冷却水不足の発生を防止することができると共に、バッファタンクへの冷却水の補充作業を不要とすることができ、また、冷却水への空気の混入による冷却水ポンプの作動不良を防止することができる。
【００３７】
請求項２の発明の冷却水循環装置によれば、冷却水流出防止手段を、冷却水供給ポンプの停止時に循環経路に残留する冷却水のバッファタンクへの流れ込みを防止する開閉弁としたので、簡単な構成で循環経路に残留する冷却水の流動によるバッファタンクからの冷却水の流出を容易に防止することができる。
【００３８】
請求項３の発明の冷却水循環装置によれば、冷却水流出防止手段を、循環系路と連結経路との連結部より上方に設けたので、循環系路のみを改良するだけで容易に冷却水の流出を防止することができる。
【００３９】
請求項４の発明の冷却水循環装置によれば、連結経路を循環系路における冷却水供給ポンプの吸込側に連結し、冷却水流出防止手段を連結経路と循環系路の連結部より上流側に設けたので、循環経路に残留する冷却水のバッファタンクへの流れ込みを効率的に防止することができる。
【００４０】
請求項５の発明の冷却水循環装置によれば、冷却水流出防止手段を連結経路に設けたので、循環系路を現状のままとして連結経路だけを改良するだけで容易に冷却水の流出を防止することができる。
【００４１】
請求項６の発明の冷却水循環装置によれば、冷却手段を空調装置として船体上部の居住区に配設し、冷却水供給ポンプを船体下部の機関室に配設し、冷却水流出防止手段を空調装置と冷却水供給ポンプとを連結する循環経路の下方側に設けたので、船舶の冷却水の循環制御を効率的に行い、港湾での電源切り換え時の不具合を確実に防止することができる。
【００４２】
請求項７の発明の冷却水循環装置によれば、冷却水供給ポンプの停止時に冷却水流出防止手段の駆動を遅延させる遅延手段を設けたので、冷却水ポンプの停止から所定時間遅れて冷却水流出防止手段が駆動することで、冷却水流出防止手段に作用する冷却水の圧力を軽減して冷却水流出防止手段の作動不良を防止することができる。
【００４３】
請求項８の発明の冷却水循環装置によれば、冷却水供給ポンプの停止時に開閉弁の開度を徐々に小さくする開閉弁制御手段を設けたので、冷却水ポンプの停止時に開閉弁が徐々に閉止することとなり、開閉弁に作用する冷却水の圧力を軽減し、開閉弁の損傷を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る冷却水循環装置の概略構成図である。
【図２】従来の冷却水循環装置の概略構成図である。
【符号の説明】
１１　ディーゼル機関
１２　冷却清水循環通路
１３　機関冷却清水ポンプ
１４，１５空調装置（冷却手段）
１６　冷却清水循環通路
１７　空調冷却清水ポンプ
１８　連通路
１９　連結通路
２０　清水膨張タンク（バッファタンク）
２３　逆止弁
２４　開閉弁（冷却水流出防止手段）
２５　制御装置
２６　操作スイッチ
２７　タイマ（遅延手段）

Claims

冷却手段と、該冷却手段に対して冷却水を循環させる循環経路と、該循環経路に設けられた冷却水供給ポンプと、前記循環経路に連結経路を介して連結されたバッファタンクと、前記冷却水供給ポンプの停止時に前記循環経路に残留する冷却水の流動による前記バッファタンクからの冷却水の流出を防止する冷却水流出防止手段を具えたことを特徴とする冷却水循環装置。
請求項１記載の冷却水循環装置において、冷却水流出防止手段は、前記冷却水供給ポンプの停止時に前記循環経路に残留する冷却水の前記バッファタンクへの流れ込みを防止する開閉弁であることを特徴とする冷却水循環装置。
請求項１または２記載の冷却水循環装置において、前記冷却水流出防止手段は、前記循環系路と前記連結経路との連結部より上方に設けられたことを特徴とする冷却水循環装置。
請求項３記載の冷却水循環装置において、前記連結経路は前記循環系路における前記冷却水供給ポンプの吸込側に連結され、前記冷却水流出防止手段は、前記連結経路と前記循環系路の連結部より上流側に設けられたことを特徴とする冷却水循環装置。
請求項１または２記載の冷却水循環装置において、前記冷却水流出防止手段は、前記連結経路に設けられたことを特徴とする冷却水循環装置。
請求項１記載の冷却水循環装置において、前記冷却手段は空調装置であって船体上部の居住区に配設され、前記冷却水供給ポンプは前記船体下部の機関室に配設され、前記冷却水流出防止手段は、前記空調装置と前記冷却水供給ポンプとを連結する前記循環経路の下方側に設けられたことを特徴とする冷却水循環装置。
請求項１または２記載の冷却水循環装置において、前記冷却水供給ポンプの停止時に前記冷却水流出防止手段の駆動を遅延させる遅延手段を設けたことを特徴とする冷却水循環装置。
請求項２記載の冷却水循環装置において、前記冷却水供給ポンプの停止時に前記開閉弁の開度を徐々に小さくする開閉弁制御手段を設けたことを特徴とする冷却水循環装置。