JP2018095164A - 船舶用海水冷却システム - Google Patents

Abstract

【課題】ＥＧＲを備えた船舶において、ポンプ容量を大きくすることなくＥＧＲに関連する設備の冷却が行える海水冷却システムを提供する。【解決手段】主機及び主機関連冷却クーラ１８、補機用冷却清水クーラ２０に海水を供給する主冷却海水ポンプ１４Ａを設ける。補機用冷却清水クーラ２０または主機ＥＧＲセントラルクーラ２４に海水を供給する補助冷却海水ポンプ１６を設ける。主冷却海水ポンプ１４Ａを駆動するとともに補助冷却海水ポンプ１６を停止する第１運転モードと、主冷却海水ポンプ１４Ａを駆動するとともに、補助冷却海水ポンプ１６を駆動して主機ＥＧＲセントラルクーラ２４に海水を供給する第２運転モードと、主冷却海水ポンプ１４Ａを停止するとともに、補助冷却海水ポンプ１６を駆動して補機用冷却清水クーラ２０および主機ＥＧＲセントラルクーラ２４に海水を供給する第３運転モードとの間で運転モードを切り換え可能とする。【選択図】図１

Description

本発明は、船舶に設置される機器の冷却に用いられる海水冷却システムに関する。

近年では、ＮＯｘなどの有害物質に関わるエンジンの排ガス規制が段階的に実施されており、２０１６年以降に起工される船舶に関しては、ＮＯｘ排出規制海域（ＥＣＡ）を運航する場合、ＮＯｘ３次規制（ＴｉｅｒＩＩＩ）に対応する必要がある。そのため同年以降に起工される船舶には、ＮＯｘ３次規制に対応するための排ガス再循環（ＥＧＲ）や選択式還元触媒（ＳＣＲ）等を用いた排ガス処理システムが設置されるとともに（特許文献１参照）、これらの機器に関連する補機類が設置される。

特開２０１４−１２９７９０号公報

ＥＧＲを搭載すると、ＥＧＲクーラや排ガス洗浄水の清浄を行う水処理装置の冷却を行う必要があり冷却容量が大幅に増大する。そのためこれらを間接的に冷却する冷却用海水の供給量も大幅に増大させる必要がある。しかし、ＮＯｘ３次規制の下で運航される海域は狭く、殆どの海域はＮＯｘ２次規制（ＴｉｅｒＩＩ）で運航されるため、冷却用海水を供給するためのポンプ容量を単純にＮＯｘ３次規制海域での運航に合わせて大きくすると、ＮＯｘ３次規制海域外の通常の運航や停泊時においても、ＥＧＲ関連の冷却のための容量を付加したポンプを駆動して冷却用海水を供給しなければならず、運用コストが増大する。

本発明は、ＥＧＲを備えた船舶において、ポンプ容量を大きくすることなくＥＧＲに関連する設備の冷却が行える海水冷却システムを提供することを目的としている。

本発明の船舶の第１の海水冷却システムは、主機および補機用冷却清水クーラに海水を供給する主冷却海水ポンプと、補機用冷却清水クーラまたは主機ＥＧＲ設備冷却システムに海水を供給する補助冷却海水ポンプとを備え、主冷却海水ポンプを駆動するとともに補助冷却海水ポンプを停止する第１運転モードと、主冷却海水ポンプを駆動するとともに補助冷却海水ポンプを駆動して前記主機ＥＧＲ設備冷却システムに海水を供給する第２運転モードと、主冷却海水ポンプを停止するとともに補助冷却海水ポンプを駆動して補機用冷却清水クーラに海水を供給する第３運転モードとの間で運転モードが切り換え可能であることを特徴としている。

海水冷却システムは、主冷却海水ポンプに並列に設けられるバックアップ用の副主冷却海水ポンプを更に備え、補助冷却海水ポンプが停止しているときに主冷却海水ポンプおよび副主冷却海水ポンプを駆動して主機および補機用冷却清水クーラと主機ＥＧＲ設備冷却システムとに海水を供給する第４運転モードに切り換え可能である。

主冷却海水ポンプと補機用冷却清水クーラとの間を連絡する配管に第１弁が設けられ、補助冷却海水ポンプと補機用冷却清水クーラとの間を連絡する配管に第２弁が設けられる。例えば補助冷却海水ポンプと主機ＥＧＲ設備冷却システムとの間を連絡する配管に第３弁が設けられる。また例えば、主機ＥＧＲ設備冷却システムと補機用冷却清水クーラが第２弁の下流に並列に接続され、第２弁と主機ＥＧＲ設備冷却システムとの間を連絡の配管に第３弁が設けられてもよい。

本発明の船舶の第２の海水冷却システムは、主機に海水を供給する主冷却海水ポンプと、補機用冷却清水クーラおよび／または主機用の主機ＥＧＲ設備冷却システムに海水を供給する補助冷却海水ポンプと、補助冷却海水ポンプに並列に設けられるバックアップ用の副補助冷却海水ポンプとを備え、主冷却海水ポンプを駆動するとともに補助冷却海水ポンプを駆動する第１運転モードと、主冷却海水ポンプを駆動するとともに補助冷却海水ポンプおよび副補助冷却海水ポンプを駆動して主機ＥＧＲ設備冷却システムに海水を供給する第２運転モードと、主冷却海水ポンプを停止するとともに補助冷却海水ポンプを駆動して補機用冷却清水クーラに海水を供給する第３運転モードとの間で運転モードが切り換え可能であることを特徴としている。

本発明の船舶は、上記海水冷却システムの何れかを備えたことを特徴としている。

本発明によれば、ＥＧＲを備えた船舶において、ポンプ容量を大きくすることなくＥＧＲに関連する設備の冷却が行える海水冷却システムを提供できる。

本発明の第１実施形態である海水冷却システムの構成を示すブロック図である。 主機ＥＧＲ設備冷却システムの構成を示すブロック図である。 第２実施形態の海水冷却システムの構成を示すブロック図である。 第３実施形態の海水冷却システムの構成を示すブロック図である。 第４実施形態の海水冷却システムの構成を示すブロック図である。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１実施形態である船舶に設けられる海水冷却システムの構成を示すブロック図である。

海水冷却システム１０では、シーチェスト１２から海水を取り入れられ、主冷却海水ポンプ１４Ａおよび／または補助冷却海水ポンプ１６を用いて各設備に供給される。また、海水冷却システム１０は、主冷却海水ポンプ１４Ａのバックアップとして利用される副主冷却海水ポンプ１４Ｂを備え、主冷却海水ポンプ１４Ａと並列に設けられる。

主冷却海水ポンプ１４Ａおよび／または副主冷却海水ポンプ１４Ｂの吐出口は、配管を通して主機及び主機関連設備の冷却を行うための主機及び主機関連冷却クーラ１８、補機の冷却を行う清水を冷却する補機用冷却清水クーラ２０やその他補機２２に並列に接続され、各設備１８、２０、２２に供給され冷却に使用された海水は船外に排出される。また、補助冷却海水ポンプ１６の吐出口は、配管を通して補機用冷却清水クーラ２０とその他補機２２に並列に接続されるとともに、主機ＥＧＲセントラルクーラ（主機ＥＧＲ設備冷却システム）２４に接続され、各設備２０、２２、２４に供給され冷却に使用された海水は船外に排出される。また、海水から清水を造水する造水装置を装備し、主機関が運転されるときに造水される場合は、造水用の海水は主冷却海水ポンプ１４Ａ及び副主冷却海水ポンプ１４Ｂで供給してもよい。なお、ここでその他補機２２には、例えば空調、冷凍装置などが含まれる。

主冷却海水ポンプ１４Ａ（副主冷却海水ポンプ１４Ｂ）と補機用冷却清水クーラ２０、その他補機２２との間の配管には弁（第１弁）２６が設けられる。これにより同じ配管を用いながらも主機及び主機関連冷却クーラ１８が補助冷却海水ポンプ１６から分離される。また、補助冷却海水ポンプ１６と補機用冷却清水クーラ２０、その他補機２２との間を結ぶ配管には弁（第２弁）２８が設けられ、補助冷却海水ポンプ１６と主機ＥＧＲセントラルクーラ２４との間には、弁（第３弁）３０が設けられる。弁３０を開閉することにより、後述するように選択される運転モードに対応することが可能である。

図２は、図１の主機ＥＧＲ設備冷却システムの構成を示すブロック図である。

主機ＥＧＲセントラルクーラ２４は、主機ＥＧＲクーラ３４Ａ及び主機ＥＧＲ水処理装置３４Ｂの冷却用の清水の冷却を行い、冷却清水は主機ＥＧＲ冷却清水ポンプ３６により循環される。主機ＥＧＲ冷却清水ポンプ３６により循環される清水は、主機３４の主機ＥＧＲクーラ３４Ａおよび主機ＥＧＲ水処理装置３４Ｂに供給され、両設備の冷却を行う。なお主機ＥＧＲクーラ３４Ａは、主機３４のＥＧＲにおいて再循環される排ガスの冷却を行う。

次に図１を参照して、海水冷却システム１０の運転モードについて説明する。本実施形態の海水冷却システム１０は、次の３つの運転モードで運転可能である。

第１運転モードは、ＮＯｘ３次規制海域外での航行中に主機関がＮＯｘ２次規制モード（ＴｉｅｒＩＩ ｍｏｄｅ）で運転される場合に用いられるモードである。主機関がＮＯｘ２次規制モード（ＴｉｅｒＩＩ ｍｏｄｅ）で運転され、第１運転モードが選択される運航では、主機ＥＧＲは利用されないので、補助冷却海水ポンプ１６は停止され、海水は主冷却海水ポンプ１４Ａを用いて主機及び主機関連冷却クーラ１８、補機用冷却清水クーラ２０、その他補機２２に供給される。

第２運転モードは、ＮＯｘ３次規制海域で用いられるモードである。第２運転モードが選択される海域の運航では、主機ＥＧＲが利用され、主機ＥＧＲセントラルクーラ２４に冷却海水を供給する必要がある。そのため本実施形態では、弁２８を閉弁、弁３０を開弁し、補助冷却海水ポンプ１６を駆動して冷却海水を主機ＥＧＲセントラルクーラ２４に供給する。なお、第２運転モードは、第１運転モードと同様に、主機及び主機関連冷却クーラ１８、補機用冷却清水クーラ２０、その他補機２２には、主冷却海水ポンプ１４Ａを用いて冷却海水を供給する。

第３運転モードは、船舶が停泊しているときに選択されるモードである。停泊時、主機及び主機関連設備の冷却、および主機ＥＧＲセントラルクーラ２４の冷却は必要ないので、主冷却海水ポンプ１４Ａが停止される。一方で補機類は停泊中も使用されるので、これらへの冷却海水を供給する必要がある。そのため本実施形態では、弁２８は開弁し、弁２６及び弁３０は閉弁し、補助冷却海水ポンプ１６を駆動して、冷却水を補機用冷却清水クーラ２０、その他補機２２に冷却水を供給する。なお、弁２６、２８、３０における流れの向きはポンプから機器へ向けた一方向であり、例えば逆止弁を用いてもよく、その場合、弁の開閉操作を一部省略することができる。

以上のように、第１実施形態の海水冷却システムによれば、補助冷却海水ポンプを兼用にして使い分けることにより、ＥＧＲ設備を備えていない従来の海水冷却システムの主冷却海水ポンプや補助冷却海水ポンプの構成で、ＥＧＲに関連する設備の冷却が行え、運用コストを抑えることができる。

次に、図３を参照して、本発明の第２実施形態の海水冷却システム４０について説明する。なお、第２実施形態において第１実施形態と同様の構成に関しては同一の参照符号を用いその説明を省略する。

第２実施形態の海水冷却システム４０では、主冷却海水ポンプ１４Ａ（副主冷却海水ポンプ１４Ｂ）の吐出口側を主機ＥＧＲセントラルクーラ２４へとバイパスするバイパス配管４２が設けられる。またバイパス配管４２には弁４４が設けられる。弁４４は通常は閉じられており、バイパス配管４２が使用されることはない。バイパス配管４２は、例えばＮＯｘ３次規制海域の運航中に補助冷却海水ポンプ１６が故障した場合に利用される。すなわち補助冷却海水ポンプ１６が故障して主機ＥＧＲセントラルクーラ２４への冷却海水の供給が出来なくなったときに、弁４４を開弁するとともに、主冷却海水ポンプ１４Ａおよび副主冷却海水ポンプ１４Ｂを同時に運転する。

以上の構成により、第２実施形態においても第１実施形態と同様の効果が得られるとともに、ＮＯｘ３次規制海域の運航において、副主冷却海水ポンプを補助冷却海水ポンプのバックアップとして利用することができる。

次に図４を参照して本発明の第３実施形態の海水冷却システム５０について説明する。なお、第３実施形態において第１実施形態と同様の構成に関しては同一の参照符号を用いその説明を省略する。

第３実施形態では、補助冷却海水ポンプ１６の吐出側の弁２８の下流において、主機ＥＧＲセントラルクーラ２４が補機用冷却海水クーラ２０およびその他補機２２と並列に接続される。そして弁２８と主機ＥＧＲセントラルクーラ２４とを連絡する配管に、弁（第３弁）４５が設けられ、これを操作して各運転モードに対応する。すなわち、第１運転モード及び第３運転モードでは弁４５を閉弁し、第２運転モードでは弁４５を開弁する。各運転モードでの冷却海水ポンプの運転は第１実施形態と同様である。なお、本実施形態は、主機ＥＧＲセントラルクーラ２４、補機用冷却海水クーラ２０およびその他補機２２が要求するポンプの揚程が同程度である場合に適用可能である。

以上のように、第３実施形態においても、第１実施形態と同様の効果が得られる。

次に図５を参照して本発明の第４実施形態の海水冷却システム６０について説明する。なお、第４実施形態において第１実施形態と同様の構成に関しては同一の参照符号を用いその説明を省略する。

第４実施形態の海水冷却システム６０は、第１〜第３実施形態とは異なり、主冷却海水ポンプ１４Ａに対してバックアップ用の副主冷却海水ポンプ１４Ｂが設けられるだけではなく、補助冷却海水ポンプ１６Ａに対してもバックアップ用の副補助冷却海水ポンプ１６Ｂが設けられる。また、主冷却海水系統と補助冷却海水系統が完全に分離されており、主冷却海水ポンプ１４Ａ（副主冷却海水ポンプ１４Ｂ）によりシーチェスト１２から汲み上げられた海水は、主機及び主機関連冷却クーラ１８へと供給され、これに対して補助冷却海水ポンプ１６Ａ（副補助冷却海水ポンプ１６Ｂ）により汲み上げられた海水は、補機用冷却清水クーラ２０とその他補機２２へ、弁３０を通して主機ＥＧＲセントラルクーラ２４へと供給可能である。すなわち、主機ＥＧＲセントラルクーラ２４が補機用冷却清水クーラ２０およびその他補機２２と並列に接続される。補助冷却海水ポンプ１６Ａ（副補助冷却海水ポンプ１６Ｂ）と主機ＥＧＲセントラルクーラ２４とを連絡する配管に、弁３０が設けられ、これを操作して各運転モードに対応する。

第１運転モードでは、主冷却海水ポンプ１４Ａを運転して、海水を主機及び主機関連冷却クーラ１８に供給し、また、補助冷却海水ポンプ１６Ａ（もしくは副補助冷却海水ポンプ１６Ｂ）を運転するとともに弁３０を閉弁して、補機用冷却清水クーラ２０及びその他補機２２に海水を供給する。第２運転モードでは、主冷却海水ポンプ１４Ａを運転して、海水を主機及び主機関連冷却クーラ１８に供給し、また、補助冷却海水ポンプ１６Ａ及び副補助冷却海水ポンプ１６Ｂを運転するとともに弁３０を開弁して、補機用冷却清水クーラ２０、その他補機２２及び主機ＥＧＲセントラルクーラ２４に海水を供給する。また、第３運転モードでは、主冷却海水ポンプ１４Ａを停止するとともに補助冷却海水ポンプ１６Ａ（もしくは副補助冷却海水ポンプ１６Ｂ）を運転し、弁３０を閉弁して、補機用冷却清水クーラ２０及びその他補機２２に海水を供給する。

以上のように第４実施形態においても、第１〜第３実施形態と同様に、ＥＧＲ関連設備冷却のためにポンプ容量を新たに追加しなくとも、副ポンプを利用することでＥＧＲに関連する設備の冷却が行える。

１０、４０、５０、６０ 海水冷却システム
１４Ａ 主冷却海水ポンプ
１４Ｂ 副主冷却海水ポンプ
１６、１６Ａ 補助冷却海水ポンプ
１６Ｂ 副補助冷却海水ポンプ
１８ 主機及び主機関連冷却クーラ
２０ 補機用冷却清水クーラ
２２ その他補機
２４ 主機ＥＧＲセントラルクーラ（主機ＥＧＲ設備冷却システム）

Claims (7)

1. 主機および補機用冷却清水クーラに海水を供給する主冷却海水ポンプと、
   前記補機用冷却清水クーラまたは前記主機用の主機ＥＧＲ設備冷却システムに海水を供給する補助冷却海水ポンプとを備え、
   前記主冷却海水ポンプを駆動するとともに前記補助冷却海水ポンプを停止する第１運転モードと、前記主冷却海水ポンプを駆動するとともに前記補助冷却海水ポンプを駆動して前記主機ＥＧＲ設備冷却システムに海水を供給する第２運転モードと、前記主冷却海水ポンプを停止するとともに前記補助冷却海水ポンプを駆動して前記補機用冷却清水クーラに海水を供給する第３運転モードとの間で運転モードが切り換え可能である
   ことを特徴とする船舶の海水冷却システム。
2. 前記主冷却海水ポンプに並列に設けられるバックアップ用の副主冷却海水ポンプを更に備え、前記補助冷却海水ポンプが停止しているときに前記主冷却海水ポンプおよび前記副主冷却海水ポンプを駆動して前記主機および補機用冷却清水クーラと前記主機ＥＧＲ設備冷却システムとに海水を供給する第４運転モードに切り換え可能であることを特徴とする請求項１に記載の海水冷却システム。
3. 前記主冷却海水ポンプと前記補機用冷却清水クーラとの間を連絡する配管に第１弁が設けられ、前記補助冷却海水ポンプと前記補機用冷却清水クーラとの間を連絡する配管に第２弁が設けられることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の海水冷却システム。
4. 前記補助冷却海水ポンプと前記主機ＥＧＲ設備冷却システムとの間を連絡する配管に第３弁が設けられることを特徴とする請求項３に記載の海水冷却システム。
5. 前記主機ＥＧＲ設備冷却システムと前記補機用冷却清水クーラが前記第２弁の下流に並列に接続され、前記第２弁と前記主機ＥＧＲ設備冷却システムとの間を連絡の配管に第３弁が設けられることを特徴とする請求項３に記載の海水冷却システム。
6. 主機に海水を供給する主冷却海水ポンプと、
   補機用冷却清水クーラおよび／または前記主機用の主機ＥＧＲ設備冷却システムに海水を供給する補助冷却海水ポンプと、前記補助冷却海水ポンプに並列に設けられるバックアップ用の副補助冷却海水ポンプとを備え、
   前記主冷却海水ポンプを駆動するとともに前記補助冷却海水ポンプを駆動する第１運転モードと、前記主冷却海水ポンプを駆動するとともに前記補助冷却海水ポンプおよび副補助冷却海水ポンプを駆動して前記主機ＥＧＲ設備冷却システムに海水を供給する第２運転モードと、前記主冷却海水ポンプを停止するとともに前記補助冷却海水ポンプを駆動して前記補機用冷却清水クーラに海水を供給する第３運転モードとの間で運転モードが切り換え可能である
   ことを特徴とする船舶の海水冷却システム。
7. 請求項１〜６の何れか一項に記載の海水冷却システムを備えたことを特徴とする船舶。

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