JP2023544865A - 船舶用ボイラーおよび船舶用ボイラーを操作する方法 - Google Patents

Abstract

船上で蒸気を作り出すために、ボイラー水の形の媒体に排気ガスＥＧ１、ＥＧ２から熱を伝達するための船舶用ボイラーと船舶用ボイラーを操作する方法とが提供される。船舶用ボイラーは、容器、第１の排気ガス源４から排気ガスＥＧ１を受ける排気ガス入口、第１の排気ガス源からの排気ガスを排出する第１の排気ガス出口、および第１の排気ガス出口に排気ガスを運ぶための手段を備える。船舶用ボイラーはさらに、媒体を受ける媒体入口、排気ガスによる加熱後の媒体を格納するための容器の内側の蒸気空間Ｓ、媒体を排出するための媒体出口、媒体出口に媒体入口から媒体を運ぶための手段を備える。船舶用ボイラーは、電源５２から供給される電気による媒体を加熱するための電気ヒータ４４をさらに備え、電源５２は、第１の排気ガス源４とは別個であり、蒸気空間Ｓは、電気ヒータ４４による加熱後の媒体を格納するように配置されていることを特徴とする。

Description

本発明は、排気ガスから船上の媒体に熱を伝達するための船舶用ボイラー、およびその設計に関する。本発明はまた、このような船舶用ボイラーを操作する方法に関する。

ボイラーは、多くの異なる熱交換用途でよく知られており、使用されている。例えば、船舶用ボイラーは、エンジンによって生成される排気ガスから熱を回収するために、船を推進するための１つ以上のメインエンジン、および場合によっては１つ以上の補助エンジンの形で排気ガス源の後に船の上に配置されることがある。このような船舶用ボイラーはしばしば、熱回収船舶用ボイラーと呼ばれる。このような船舶用ボイラーでは、船舶用ボイラーを通して運ばれる媒体、典型的には水が、船舶用ボイラーを通して運ばれるエンジン排気ガスからの熱により加熱され、それにより、典型的には熱湯および蒸気が作り出される。船舶用ボイラーを出る熱湯および蒸気は、船上で種々の目的に使用される。

船が比較的高速で移動することがあり、メインエンジンが比較的高いエンジン負荷で操作されることのある外海では、船上で需要を満たすために十分な量の熱湯および蒸気が、エンジンによって生成される排気ガスにより作り出され得る。船が港にあるまたは慎重に扱うべき領域にある場合である可能性がある、船が比較的低速で移動するかまたは全く移動しないとき、メインエンジンは典型的には、比較的低いエンジン負荷で操作されるかまたは全く操作されない。その場合、不十分な量の熱湯および蒸気が、エンジンによって生成される排気ガスにより作り出されることがある。また、メインエンジンが低いまたはゼロのエンジン負荷で操作される場合に熱湯および蒸気の十分な製造を保証するために、船舶用ボイラーは、熱湯および蒸気の製造のための燃焼ガスを生成するために、油および／またはガスが供給されてこれらを燃焼するように構成されたバーナーを備えていてもよい。問題は、エンジンからの排気ガスとバーナーからの燃焼ガスが通例は汚染を含んでいることである。汚染は、環境に有害であり、港および慎重に扱うべき領域で特に望ましくない。

特許文献１は、冷たい環境で動作する船用のデッキ上の氷を取り除くための排熱回収タイプの氷システムを開示している。

特許文献２は、熱の最適な使用のための船舶用システムを開示しており、船舶用システムは発熱ユニットおよび熱消費ユニットを備えている。

特許文献３は、船廃熱利用のためのシステムを開示している。

特許文献４は、船の凝縮水および廃熱を再利用するためのデバイスを開示している。

韓国特許出願公開第２０１６－００７２４５２号明細書 国際公開第２０１２／１１８３８２号パンフレット 中国特許出願公開第１１１ ６０５ ６６７号明細書 中国特許出願公開第１１１ ５４７ ２１９号明細書

本発明の目的は、船舶用ボイラー、および上記問題を少なくとも部分的に解決する船舶用ボイラーを操作する方法を提供することである。本発明の基本的概念は、熱湯および蒸気の製造のために外部エネルギーを船舶用ボイラーに提供することである。船舶用ボイラー、および上記目的を達成するための方法は、添付の特許請求の範囲で定義され、以下に論じられる。

本発明による船舶用ボイラーは、船上で蒸気を作り出すために、ボイラー水の形の媒体に排気ガスまたは煙道ガスまたは燃焼ガスから熱を伝達するために構成されている。船舶用ボイラーは、容器と、容器内に第１の排気ガス源から排気ガスを受けるための排気ガス入口と、容器から前記第１の排気ガス源からの排気ガスを排出するための第１の排気ガス出口と、前記第１の排気ガス出口に前記排気ガス入口から第１の排気ガス源からの排気ガスを運ぶための手段と、を備えている。船舶用ボイラーはさらに、容器内に媒体を受けるための媒体入口、排気ガスによる加熱後の媒体を格納するための前記容器の内側にある蒸気空間、容器から媒体を排出するための媒体出口、および前記媒体入口から前記媒体出口に媒体を運ぶための手段を備えている。また、船舶用ボイラーは容器内に備えられた周壁を備え、その周壁内側またはその中で、第１の排気ガス源からの排気ガスおよび媒体は運ばれるように配置される。船舶用ボイラーは、電源から供給される電気によって前記媒体を加熱するための電気ヒータをさらに備えていることを特徴とする。電源は、前記第１の排気ガス源とは別個である。蒸気空間は、電気ヒータによる加熱後の媒体を格納するように配置されている。

したがって、本発明によると、特定の媒体容量は、第１の排気ガス源または電気ヒータからの排気ガスによって、またはその組合せによって加熱される。したがって、本発明による船舶用ボイラーでは、電気ヒータは、別の供給水システム、別の安全弁、メイン蒸気システム、水レベル制御システムなどを必要としないように、ボイラーの残りと一体化される。

加熱される媒体は、ボイラー水、すなわち特定程度の不純物を含む水である。媒体は相を変化し、すなわち、船舶用ボイラーを通して部分的にまたは完全に、液相から気相になる。より詳細には、媒体入口は、液相で、すなわち液体水の形で少なくとも部分的に媒体を受けるように配置され、媒体出口は、気相で、すなわち蒸気の形で少なくとも部分的に媒体を排出するように配置されている。

蒸気空間は、少なくとも部分的に、典型的には主に気相である、加熱されたボイラー水を格納するように配置された、典型的には容器の上部内の容量である。いくつかの別の蒸気空間の代わりに１つの共通の蒸気空間が、排気ガス、電気ヒータ、またはその組合せによって加熱されたボイラー水を受けるように配置されるので、船舶用ボイラーは比較的小さな設置面積で比較的小さくすることができる。

上記の通り、本発明による船舶用ボイラーでは、特定の媒体容量は、第１の排気ガス源または電気ヒータからの排気ガスによって、またはその組合せによって加熱される。媒体は、天然循環によって、循環ポンプを必要とすることなく、船舶用ボイラーを通して押し出される。本明細書では、「入口から出口まで運ぶ」という表現および同様のものは、「入口から出口までの方向に運ぶ」ことを意味し、必ずしも入口からの全ておよび出口までの全てを意味するものではない。したがって、排気ガスを運ぶための前記手段および媒体を運ぶための前記手段は、必ずしもそうとは限らないが、それぞれの入口と出口との間全てにわたってもよい。

周壁は、円形、楕円形、多角形、矩形などの断面を備えた管の形などの任意の適切な形状を有することができる。周壁はさらに、中実または中空などの任意の適切な設計を有してもよい、および／または均一もしくは不均一の厚さを有してもよい。例として、周壁は、中実壁部分により接続される多数の平行管を備えたいわゆるパネル壁であってもよい。冷却媒体は、船舶用ボイラーを通して運ばれる排気ガスを冷却するためにこれらの管を通して供給されてもよい。

船舶用ボイラーの構成部品は、任意の適切な材料、例えば、炭素鋼、ステンレス鋼またはアルミニウムで作ることができる。

電気ヒータは、任意の適切な設計を有してもよい。例として、電気ヒータは電極ヒータであってもよい。船舶用ボイラーは、場合によって前記電源から供給される電気により、前記媒体を加熱するための１つ以上の追加の電気ヒータを備えていてもよい。

電気ヒータに電気を供給するための電源は、任意の適切な設計であってもよい。例として、電源は、任意の適切な燃料、太陽光電力、風力、水力、原子力、またはその任意の組合せから作り出される電気を供給するように構成されていてもよい。

電源が第１の排気ガス源と別個である点において、蒸気および熱湯の十分な製造を可能にするように、第１の排気ガス源が動作していないときでも電気ヒータに電気が供給されてもよい。電源は、典型的には、船が港湾または慎重に扱うべき領域にある場合に起こる、電気ヒータの動作がほとんどまたは全く汚染の放出をしないような、「クリーン」な電源であってもよい。

電源は、船舶に搭載される、メインまたは補助エンジンなどのどの排気ガス源からも別個であってよい。したがって、電源は排気ガスを排出しないことがある。

電気ヒータに電気を供給するための電源は、船上に配置することができる。しかし、本発明の一実施形態によると、前記電源は船と別個である、例えば陸上にある。このような実施形態は、船の中間近傍で電気ヒータの動作によって生じる汚染を最小限に抑えることを可能にする。

第１の排気ガス源は、補助エンジン、バーナーまたはタービンなどの任意の適切なタイプであってよい。しかし、一実施形態によると、第１の排気ガス源は、船を推進するための、エンジン、例えば、ディーゼルまたはデュアル燃料メインエンジンを備えている。このような実施形態は、船が推進される場合に、蒸気および熱湯の自動生成を可能にし得る。

船舶用ボイラーは、前記排気ガス入口から前記第１の排気ガス出口まで排気ガスを運ぶための前記手段が第１の束の管を備え、前記媒体入口から前記媒体出口まで媒体を運ぶための前記手段が前記第１の束の管を囲む船舶用ボイラーの前記周壁を備えているように構成されていてもよい。

管および周壁は、船舶用ボイラーの動作中に基本的に同じ温度に到達するように同じ材料で作ることができ、船舶用ボイラー内の比較的低い熱応力を可能にしてもよい。

管は、直線、曲線またはコイルまたは螺旋形状などの任意の適切な設計を有してもよく、円形または楕円形または多角形断面を有してもよく、管は同様であってもまたは互いに異なっていてもよい。管は、螺旋状フィン、プレートフィン、または任意の他の適切な設計のフィンなどの表面拡大要素を備えていてもよい。

管の数は２つ以上であってもよく、互いに沿って、場合によっては加えて平行に延びてもよい。電気ヒータの長手中心軸は、管と平行または垂直に延びてもよい。

本実施形態によると、排気ガスは船舶用ボイラーの前記周壁によって囲まれた加熱される媒体によって囲まれる管内に船舶用ボイラーを通して供給され、排気ガスと媒体の間の熱交換は管の壁面を通して起こる。このような船舶用ボイラーは、煙管船舶用ボイラーと呼ばれてもよい。

煙管船舶用ボイラーとして設計される代わりに、船舶用ボイラーは、前記媒体入口から前記媒体出口まで媒体を運ぶための前記手段は１つ以上の管を備えているように構成されていてもよい。さらに、前記排気ガス入口から前記第１の排気ガス出口まで排気ガスを運ぶための前記手段は、前記１つ以上の管を囲む船舶用ボイラーの前記周壁を備えていてもよい。

また、このような１つ以上の管は、直線、曲線またはコイルまたは螺旋形状などの任意の適切な設計を有してもよく、円形または楕円形または多角形断面を有してもよく、同様または互いに異なって、互いに沿って、場合によっては加えて互いに平行に延び、任意の適切な設計の表面拡大要素を備えていてもよい。またここでは、電気ヒータの長手中心軸は、管と平行にまたは垂直に延びていてもよい。

本実施形態によると、加熱される媒体は第１の排気ガス源からの排気ガスによって囲まれた管内で船舶用ボイラーを通して供給され、排気ガスは船舶用ボイラーの前記周壁によって囲まれ、排気ガスと媒体の間の熱交換は管の壁面を通して起こっている。媒体が水である場合、このような船舶用ボイラーは水管船舶用ボイラーと呼ばれてもよい。

船舶用ボイラーの設計は、電気ヒータが前記周壁の内側に配置されている、または前記周壁によって囲まれているようになっていてもよい。この設計は、小型で部品効率的な船舶用ボイラーを可能にし得る。

別の方法では、船舶用ボイラーの設計は、電気ヒータが前記周壁の外側に配置された容器内に配置されているようになっていてもよい。さらに、容器は、容器と前記媒体入口から前記媒体出口まで媒体を運ぶための前記手段の間の前記媒体の移動を可能にするために、前記媒体入口から前記媒体出口まで媒体を運ぶための前記手段と連通していてもよい。例として、容器および前記媒体入口から前記媒体出口まで媒体を運ぶための前記手段は、容器と前記媒体入口から前記媒体出口まで媒体を運ぶための前記手段の間に延びる１つ以上のパイプ、例えば、前記手段から容器に媒体を供給するための１つのパイプおよび容器から前記手段に媒体を供給するための別のパイプにより連通してもよい。船舶用ボイラーが２つ以上の電気ヒータを備えている場合、それらは、共通の容器内に配置されても、または１つの容器内にそれぞれ配置されてもよい。このような複数の容器は、並列または直列に接続されてもよい。

本明細書で使用する場合、「連通している」および同様のことは、「直接または間接的に連通している」ことを意味する。

船上で蒸気を作り出すためにボイラー水の形の媒体に排気ガスから熱を伝達するように船舶用ボイラーを操作する本発明の方法は、船舶用ボイラーの排気ガス入口を通して容器内に第１の排気ガス源から排気ガスを受けるステップと、排気ガス入口から船舶用ボイラーの第１の排気ガス出口まで第１の排気ガス源からの排気ガスを運ぶステップと、容器から第１の排気ガス出口を通して第１の排気ガス源からの排気ガスを排出するステップと、船舶用ボイラーの媒体入口を通して容器内に媒体を受けるステップとを含む。本発明の方法はさらに、船舶用ボイラーの蒸気空間を介して船舶用ボイラーの媒体出口まで媒体入口から媒体を運ぶステップを含み、蒸気空間は排気ガスによる加熱後の媒体を格納するように配置されている。船舶用ボイラーは容器内に備えられた周壁を備え、周壁の内側では第１の排気ガス源からの排気ガスおよび媒体が運ばれるように配置される。方法はさらに、前記第１の排気ガス源と別個の電源から電気を電気ヒータに供給するステップと、前記電気ヒータにより前記媒体を加熱するステップと、蒸気空間内に、電気ヒータによる加熱後の媒体を受けるステップとを含んでいることを特徴とする。

電気ヒータは、第１の排気ガス源が場合によっては低い負荷のみで動作している場合、または第１の排気ガス源がアイドルである、すなわち動作していない場合のみに、電気が供給されてもよい。

方法は、前記電源が船上でどの排気ガス源とも別個に設けられるようになっていてもよい。

方法は、前記電源が船と別個で、例えば陸上に設けられるようになっていてもよい。

方法は、船を推進するためのエンジンが前記第１の排気ガス源として設けられるようになっていてもよい。

電気ヒータは前記周壁の内側に設けられていてもよい。

別の方法では、電気ヒータは前記周壁の外側に配置された容器内に設けられてもよく、容器は前記媒体入口から前記媒体出口に媒体を運ぶための前記手段と連通して設けられていてもよい。

本発明による船舶用ボイラーの異なる実施形態の上に論じた利点は、本発明による方法の異なる実施形態に自然に移行可能である。

本発明のさらに他の目的、特性、態様および利点は、以下の詳細な説明と図面で分かるであろう。

本発明を次に、添付の略図を参照してより詳細に説明する。

第１の実施形態による、部分的に長手断面で、エンジン、船舶用ボイラーおよび外部電源を示した略図である。 第１の実施形態による、船舶用ボイラーの略上面図である。 第２の実施形態による、部分的に長手断面で、エンジン、船舶用ボイラーおよび外部電源を示した略図である。 第３の実施形態による、部分的に長手断面で、エンジン、船舶用ボイラーおよび外部電源を示した略図である。 第３の実施形態による、船舶用ボイラーの図３ａの線Ａ－Ａに沿った略横断面図である。 第４の実施形態による、部分的に長手断面で、エンジン、船舶用ボイラーおよび外部電源を示した略図である。 第４の実施形態による、船舶用ボイラーの図４ａの線Ｂ－Ｂに沿った略横断面図である。 第５の実施形態による、部分的に長手断面で、エンジン、船舶用ボイラーおよび外部電源を示した略図である。 第６の実施形態による、部分的に長手断面で、エンジン、船舶用ボイラーおよび外部電源を示した略図である。 第７の実施形態による、部分的に長手断面で、エンジン、船舶用ボイラーおよび外部電源を示した略図である。

図１ａおよび図１ｂに、煙管タイプの船舶用ボイラー２が図示されている。船舶用ボイラー２は、船（図示せず）上に配置され、ダクト６によって船のディーゼルエンジン４ａの形の第１の排気ガス源４に接続され、エンジン４ａは船を推進するように構成されている。ディーゼルエンジン４ａによって生成される排気ガスＥＧ１は、排気ガス熱回収のために船舶用ボイラー２にダクト６を通して供給される。船舶用ボイラー２は、炭素鋼容器８を備え、容器は垂直長手方向に連続して配置された下側チャンバまたはヘッダ１０、ハウジング１２、および上側チャンバまたはヘッダ１４を備えている。下側チャンバ１０およびハウジング１２は両方とも、円筒形を有し、同様の断面を有し同心状に配置されるように一体的に形成されている。上側チャンバ１４は、部分的に円筒形の形状と、下側チャンバ１０およびハウジング１２よりも小さい断面とを有する。

船舶用ボイラー２はさらに、炭素鋼の下側管プレート２２と上側管プレート２４の間で容器８内側に延びる第１の束の炭素鋼管１８の形の排気ガス運搬手段１６を備え、プレートは、ハウジング１２を下側および上側チャンバ１０、１４から隔てるハウジング１２の下側および上側壁面を形成する。基本的に同様の管１８は直線であり、円形断面を有し、互いにおよびハウジング１２の長手中心軸ｃに対して平行に延びている。管１８は容器８を通して排気ガスＥＧ１を運ぶように配置されており、排気ガスＥＧ１は下側チャンバ１０内に延びる排気ガス入口２６を通して船舶用ボイラー２によって受けられ、上側チャンバ１４から延びる第１の排気ガス出口２８を通して船舶用ボイラー２によって排出される。ディーゼルエンジン４ａが運転しているとき、排気ガスＥＧ１は、排気ガス入口２６を通して下側チャンバ１０内に、管１８を通して上側チャンバ１４内に、および第１の排気ガス出口２８を通して供給される。

さらに、船舶用ボイラー２は、容器８内に配置された炉３０、および炉３０と船舶用ボイラーの上側管プレート２４の間でハウジング１２内側に延びる第２の束の炭素鋼管３４を備えている。基本的に同様の管３４は、直線であり、円形断面を有し、互いにおよびハウジング１２の長手中心軸ｃに対して平行に延びている。管３４は、排気ガスＥＧ２が上側管プレート２４に配置された第２の排気ガス出口３６を通して船舶用ボイラー２を出る前に、ハウジング１２を通して炉３０内側に配置された油を燃料としたバーナー（図示せず）の形の第２の排気ガス源から排気ガスＥＧ２を運ぶように配置されている。

船舶用ボイラー２のハウジング１２は、媒体入口３８を通してハウジング１２内に供給される、媒体、ここではボイラー水（本明細書では、単に水とも呼ばれる）が充填される。ボイラー水は異なる特徴を有してもよく、ＥＮボイラー基準による以下の要件を満たしてもよい。

ハウジング１２はレベルＬまでボイラー水が充填され、蒸気空間Ｓが、レベルＬとハウジング１２の上側壁面の間で水容量の上に形成される。エンジン４の動作中、排気ガスＥＧ１は管１８を通して供給される。さらに、油を燃料としたバーナーが運転しているとき、排気ガスＥＧ２は管３４を通して供給される。水は、管１８、管３４および炉３０を囲み、これらの周りを流れ、水は排気ガスＥＧ１およびＥＧ２より冷たいので、熱は媒体出口４０を通して船舶用ボイラー２を出る前に、加熱され、蒸気空間Ｓ内に収集された蒸気に変換される水に管の壁面および炉を通して排気ガスから移動される。もちろん、蒸気の速度により、蒸気空間Ｓ内にあり、媒体出口４０を通して船舶用ボイラー２を出る少量の液体水もあり、液体水は蒸気と混合される。したがって、その周壁４２を含むハウジング１２は、媒体入口３８から媒体出口４０まで媒体を運ぶための手段３２として働く。ハウジング１２、管１８および管３４は同じ材料で作られ、全て共通の水容量に曝されるので、その温度は比較的僅かに異なり、船舶用ボイラー内に比較的限られた熱応力を生じさせる。

船舶用ボイラー２はさらに、電極ヒータの形の電気ヒータ４４、円筒形容器４６、入口パイプ４８および出口パイプ５０を備え、パイプはハウジング１２と容器４６の間に延び、これらを流体接続する。電気ヒータ４４は円筒形容器４６内に延び、電気ヒータ４４の長手中心軸はハウジング１２の長手中心軸ｃおよび容器４６の長手中心軸と基本的に平行に延びている。電気ヒータ４４は、陸上に、例えば港湾内に配置された外部電源５２に接続されるように配置され、船が移動しておらず、エンジン４ａが動作していないかまたは低い負荷で動作しているときに電気が供給される。

円筒形容器４６は水が充填され、水は入口パイプ４８を通してハウジング１２から容器４６内に供給される。電気ヒータ４４の動作中には、電気ヒータ４４から、加熱されて出口パイプ５０を通して水および蒸気の混合物の形で容器４６からハウジング１２内の蒸気空間Ｓに供給される水に、熱が移動される。加熱された水は媒体出口４０を通して船舶用ボイラー２を出る。ハウジング１２からの水は、自然循環によって容器４６を通して供給される。

船が海上にあるとき、エンジン４ａは通例動作しており、エンジン４ａからの排気ガスＥＧ１によって蒸気が生成される。十分でない量の蒸気がエンジン４ａから排気ガスＥＧ１により生成される場合には、油を燃料とするバーナーも、油を燃料とするバーナーからの排気ガスＥＧ２による追加の蒸気生成のために動作されてもよい。しかし、船が例えば港湾内でアイドルであるときには、船の推進が起こらないので、エンジン４ａは動作しないことがある。さらに、油を燃料とするバーナーは港湾内の有害な汚染の放出を最小限に抑えるように動作しなくてもよい。それにも関わらず、蒸気がさらに必要であることがあり、蒸気製造が船上でさらに必要であることがある。その後、電気ヒータ４４は、電気ヒータ４４により、港湾内の汚染の最小限の放出で所要の蒸気を作り出すために、外部電源５２に接続されていてもよい。

したがって、船舶用ボイラー２では、熱湯および蒸気は、ディーゼルエンジンからの排気ガス、油を燃料とするバーナーからの排気ガス、および電気ヒータにより生成することができる。電気ヒータは、別の供給水システム、蒸気空間、蒸気パイプまたは別の安全弁を必要としないように、ボイラーの残りと一体化される。電気ヒータのために別の蒸気空間が必要とされないので、それは比較的小さな設置面積で比較的小さくすることができる。これは、小型および費用効率的な船舶用ボイラーを可能にする。

図２には、煙管タイプの別の船舶用ボイラー５４が図示されている。船舶用ボイラー５４は、図１ａおよび図１ｂの船舶用ボイラー２とごく似ており、これ以降、船舶用ボイラー５４の特徴的な機構に焦点を当てる。船舶用ボイラー５４は、円筒形容器４６内に配置された複数、ここでは３つの電気ヒータ４４を備えている。電気ヒータ４４は円筒形容器４６内に延び、電気ヒータ４４のそれぞれの長手中心軸はハウジング１２の長手中心軸ｃと基本的に垂直に、容器４６の長手中心軸と基本的に平行に延びている。電気ヒータ４４は、電気が供給されるように、陸上に配置された外部電源５２に接続されるように構成されている。

図３ａおよび図３ｂには、煙管タイプの別の船舶用ボイラー５６が図示されている。船舶用ボイラー５６は、図１ａおよび図１ｂの船舶用ボイラー２とごく似ており、これ以降、船舶用ボイラー５６の特徴的な機構に焦点を当てる。船舶用ボイラー５６は複数、ここでは２つの電気ヒータ４４を備えているが、円筒形容器４６、入口パイプ４８および出口パイプ５０がない。代わりに、電気ヒータ４４は周壁４２によって囲まれるようにハウジング１２内に延び、電気ヒータ４４の長手中心軸はハウジング１２の長手中心軸ｃと基本的に平行に延びている。電気ヒータ４４は、電気が供給されるように、陸上に配置された外部電源５２に接続されるように構成されている。したがって、電気ヒータ４４は、管１８および３４と同じ水容量によって囲まれ、電気ヒータ４４の動作中に熱が水容量に移動される。

図４ａおよび図４ｂには、煙管タイプの別の船舶用ボイラー５８が図示されている。船舶用ボイラー５８は、図３ａおよび図３ｂの船舶用ボイラー５６とごく似ており、これ以降、船舶用ボイラー５８の特徴的な機構に焦点を当てる。電気ヒータ４４はハウジング１２内に延び、電気ヒータ４４のそれぞれの長手中心軸はハウジング１２の長手中心軸ｃと基本的に垂直に延びている。

図５には、煙管タイプの別の船舶用ボイラー６０が図示されている。船舶用ボイラー６０は、図２の船舶用ボイラー５４とごく似ており、これ以降、船舶用ボイラー６０の特徴的な機構に焦点を当てる。船舶用ボイラー６０は、それぞれ中間パイプ６６を介して流体直列接続されるそれぞれの円筒形容器６２および６４内に配置された複数、ここでは２つの電気ヒータ４４を備えている。入口パイプ４８はハウジング１２および容器６２を流体接続し、出口パイプ５０は容器６４およびハウジング１２を流体接続する。電気ヒータ４４はそれぞれの円筒形容器６２および６４を延ばし、電気ヒータ４４のそれぞれの長手中心軸はハウジング１２の長手中心軸ｃと基本的に垂直に、および容器６２および６４のそれぞれの長手中心軸と基本的に平行にそれぞれ延びている。

図６には、煙管タイプの別の船舶用ボイラー６８が図示されている。船舶用ボイラー６８は、図５の船舶用ボイラー６０とごく似ており、これ以降、船舶用ボイラー６８の特徴的な機構に焦点を当てる。船舶用ボイラー６８は、円筒形容器６２および６４の両方に接続するように分岐する、入口パイプ７０および出口パイプ７２を介して流体並列接続されるそれぞれの円筒形容器６２および６４内に配置された複数、ここでは２つの電気ヒータ４４を備えている。入口パイプ７０はハウジング１２および容器６２、６４を流体接続し、出口パイプ７２は容器６２、６４およびハウジング１２を流体接続する。

図７には、水管タイプの船舶用ボイラー７４が図示されている。船舶用ボイラー７４は、船（図示せず）上に配置され、ダクト７６によって船のディーゼルエンジン４ａの形の第１の排気ガス源に接続され、エンジン４ａは船を推進するように構成されている。ディーゼルエンジン４ａによって生成される排気ガスＥＧ１は、排気ガス熱回収のために船舶用ボイラー７４にダクト７６を通して供給される。船舶用ボイラー７４は、炭素鋼容器７８を備え、容器は垂直長手方向に連続して配置された下側チャンバまたはヘッダ８０、ハウジング８２、および上側チャンバまたはヘッダ８４を備えている。ここでは蒸気空間Ｓとしても働く、下側チャンバ８０、ハウジング８２および上側チャンバ８４は全て、円筒形を有し、同様の断面を有し、同心状に配置されるように一体的に形成されている。

船舶用ボイラー７４はさらに、下側管プレート８８と上側管プレート９０の間に延びる束の管８６を備え、プレートは、ハウジング８２を下側および上側チャンバ８０、８４から隔てるハウジング８２の下側および上側壁面を形成する。管８６は、ハウジング８２を通して媒体、ここでは水および蒸気を運ぶための手段９２を形成し、水は下側チャンバ８０内に延びる媒体入口９４を通して船舶用ボイラー７４によって受けられ、蒸気および熱湯は、上側チャンバ８４から延びる媒体出口９６を通して船舶用ボイラー７４から排出される前に、蒸気空間Ｓ内に収集される。

ハウジング８２は船舶用ボイラー７４を通して排気ガスＥＧ１を運ぶように配置されており、排気ガスＥＧ１はハウジング８２の下側部分内に延びる排気ガス入口９８を通して船舶用ボイラー７４によって受けられ、ハウジング８２の上側部分から延びる排気ガス出口１００を通して船舶用ボイラー７４から排出される。ハウジング８２の周壁１０２は、排気ガス入口９８から排気ガス出口１００まで排気ガスＥＧ１を運ぶための手段１０４として働く。

ディーゼルエンジン４ａおよび船舶用ボイラー７４の動作中、排気ガスＥＧ１はハウジング８２を通して供給される。ハウジング８２の内側で、排気ガスＥＧ１は管８６を囲み、その周りを流れる。さらに、水は媒体入口９４から管８６内に供給され、水は排気ガスＥＧ１より冷たいので、加熱されて蒸気空間Ｓを介して媒体出口９６を通して蒸気または水および蒸気の混合物の形で船舶用ボイラー７４を出る管８６内の水に、管８６の壁面を通して排気ガスＥＧ１から熱が移動される。

船舶用ボイラー７４はさらに、電極ヒータの形の３つの電気ヒータ４４、円筒形容器４６、入口パイプ１０６および出口パイプ１０８を備え、パイプはハウジング８２および容器４６の間に延び、これらを流体接続する。電気ヒータ４４は円筒形容器４６内に延び、電気ヒータ４４のそれぞれの長手中心軸はハウジング８２の長手中心軸ｃと基本的に垂直に、容器４６の長手中心軸と基本的に平行に延びている。電気ヒータ４４は、陸上に、例えば港湾内に配置された外部電源５２に接続されるように構成され、船が移動しておらずエンジン４ａが動作していないかまたは低い負荷で動作しているときに電気が供給される。

円筒形容器４６は水が充填され、水は入口パイプ１０６を通してハウジング８２から容器４６内に供給される。電気ヒータ４４の動作中、加熱されて出口パイプ１０８を通して水および蒸気の混合物の形でハウジング８２に容器４６から供給される水に、電気ヒータ４４から熱が移動される。加熱された水は、媒体出口９６を通して船舶用ボイラー７４を出る前に、蒸気空間Ｓ内に収集される。ハウジング８２からの水は、天然循環によって容器４６を通して供給される。

船が海上にあるとき、エンジン４ａは通例動作しており、エンジン４ａからの排気ガスＥＧ１により蒸気が生成される。しかし、船が例えば港湾内でアイドルであるときには、船の推進が起こらないので、エンジン４ａは動作しないことがある。それにも関わらず、蒸気がさらに必要であることがあり、蒸気製造が船上でさらに必要であることがある。その後、電気ヒータ４４は、電気ヒータ４４により港湾内の汚染の最小限の放出で、所要の蒸気および熱湯を作り出すために、外部電源５２に接続されていてもよい。

本発明の上記実施形態は、例としてのみ見られるべきである。当業者は、論じた実施形態を本発明の概念から逸脱することなく、多数の方法で変更するおよび組み合わせることができることが分かる。

例えば、本発明によるボイラーは、任意の数の電気ヒータ、すなわち、１つ、２つ、３つまたはそれより多くを備えることができる。２つ以上の電気ヒータの場合、電気ヒータは同じタイプまたは異なるタイプであってもよい。

ボイラーの電気ヒータは、ハウジング内またはボイラーのハウジングの外側、すなわち外部容器内に配置することができる。複数の電気ヒータの場合、組合せが可能である、すなわちそれらの１つ以上をハウジング内に配置し、残りをハウジングの外側に配置することができる。

さらに、複数の電気ヒータの場合、それらの全てまたはいくつかを共通の外部容器内またはそれぞれの外部容器内に配置することができる。

複数の外部容器の場合、これらは並列、直列、またはボイラーのハウジングとは別に流体接続させることができる。その任意の組合せも可能である。

ボイラーの電気ヒータは、任意の適切な方向に、例えばボイラーのハウジングの長手中心軸ｃと平行または垂直に長手方向に延びることができる。複数の電気ヒータの場合、組合せも可能である、すなわちそれらの１つ以上はハウジングの長手中心軸ｃと平行に長手方向に延び、残りはハウジングの長手中心軸ｃと垂直に長手方向に延びることができる。

１つ以上の電気ヒータの格納のために１つ以上の外部容器を備えたボイラーの場合、これらの１つ以上の外部容器は任意の適切な方向に、およびボイラーのハウジングの長手中心軸ｃと平行または垂直などの同じ方向または異なる方向に長手方向に延びることができる。

さらに、１つ以上の電気ヒータの格納のために１つ以上の外部容器を備えたボイラーの場合、これらの１つ以上の外部容器は、任意の適切な設計、および同じ設計または異なる設計を有することができる。したがって、外部容器は円筒形である必要はないが、多角形断面などの任意の適切な断面を有することができる。

当然のことながら、ボイラーの他の構成部品も、図面に示す以外の代替設計を有することができる。

ボイラーの構成部品は、炭素鋼で作られている必要はなく、アルミニウムまたはステンレス鋼などの他の材料で作ることができる。

上記設計代替の組合せが可能である。

電気ヒータに電気を供給するための電源は、港湾に配置する必要はなく、陸上であるか否かに関わらず別の場所に配置することができる。例として、電源は「クリーン」な電源、例えば船上に配置された太陽光電源であることができる。

煙管タイプの船舶用ボイラーは、炉、および炉の内側に配置されたバーナーから排気ガスを運ぶために炉から延びる管を備えている必要はない。さらに、煙管タイプの船舶用ボイラーは、エンジンから排気ガスを受けるように配置されている必要はない。例として、船舶用ボイラーは、バーナーの形で第１の排気ガス源から排気ガスを受けるように配置することができ、バーナーは場合によっては炉の内側に配置し、その後、船舶用ボイラーの容器の内側に配置することができる。図１を参照すると、そのような船舶用ボイラーは、排気ガス入口２６、下側チャンバ１０、管１８、上側チャンバ１４および排気ガス出口２８がない。

本発明に関連しない詳細の記載は省略し、図は単に略図であり、等尺で描かれていないことを強調すべきである。また、図のいくつかはその他より単純化されていると言われる。したがって、いくつかの構成部品が１つの図に図示されているが、別の図では省略されていてもよい。最後に、本明細書で使用する場合、「第１の」、「第２の」、「上部」、「底部」、「上側」、「下側」、「水平」、「垂直」などの接頭辞は、異なる構成部品を区別するためだけに使用され、相対的位置または配向に関する要件を課すものではない。

２ 船舶用ボイラー
４ 第１の排気ガス源
４ａ ディーゼルエンジン
６ ダクト
８ 炭素鋼容器
１０ 下側チャンバまたはヘッダ
１２ ハウジング
１４ 上側チャンバまたはヘッダ
１６ 排気ガス運搬手段
１８ 炭素鋼管
２２ 下側管プレート
２４ 上側管プレート
２６ 排気ガス入口
２８ 第１の排気ガス出口
３０ 炉
３４ 炭素鋼管
３６ 第２の排気ガス出口
３８ 媒体入口
４０ 媒体出口
４２ 周壁
４４ 電気ヒータ
４６ 円筒形容器
４８ 入口パイプ
５０ 出口パイプ
５２ 外部電源
５４ 船舶用ボイラー
５６ 船舶用ボイラー
５８ 船舶用ボイラー
６０ 船舶用ボイラー
６２ 円筒形容器
６４ 円筒形容器
６６ 中間パイプ
６８ 船舶用ボイラー
７０ 入口パイプ
７２ 出口パイプ
７４ 船舶用ボイラー
７６ ダクト
７８ 炭素鋼容器
８０ 下側チャンバまたはヘッダ
８２ ハウジング
８４ 上側チャンバまたはヘッド
８６ 管
８８ 下側管プレート
９０ 上側管プレート
９２ 手段
９４ 媒体入口
９６ 媒体出口
９８ 排気ガス入口
１００ 排気ガス出口
１０２ 周壁
１０４ 手段
１０６ 入口パイプ
１０８ 出口パイプ
ＥＧ１ 排気ガス
ＥＧ２ 排気ガス
Ｓ 蒸気空間

Claims (15)

1. 船上で蒸気を作り出すために、ボイラー水の形の媒体に排気ガス（ＥＧ１、ＥＧ２）から熱を伝達するための船舶用ボイラー（２、５４、５６、５８、６０、６８、７４）であって、
   前記船舶用ボイラー（２、５４、５６、５８、６０、６８、７４）は、
   容器（８、７８）と、
   前記容器（８、７８）内に第１の排気ガス源（４）から排気ガス（ＥＧ１）を受けるための排気ガス入口（２６、９８）と、
   前記容器（８、７８）から前記第１の排気ガス源（４）からの排気ガス（ＥＧ１）を排出するための第１の排気ガス出口（２８、１００）と、
   前記排気ガス入口（２６、９８）から前記第１の排気ガス出口（２８、１００）に前記第１の排気ガス源（４）からの排気ガス（ＥＧ１）を運ぶための手段（１６、１０４）と、
   前記容器（８、７８）内に前記媒体を受けるための媒体入口（３８、９４）と、
   前記排気ガス（ＥＧ１、ＥＧ２）による加熱後に前記媒体を格納するための前記容器（８、７８）の内側にある蒸気空間（Ｓ）と、
   前記容器（８、７８）から前記媒体を排出するための媒体出口（４０、９６）と、
   前記媒体入口（３８、９４）から前記媒体出口（４０、９６）に前記媒体を運ぶための手段（３２、９２）と、
   前記容器（８、７８）内に備えられた周壁（４２、１０２）であって、前記周壁（４２、１０２）の内側では、前記第１の排気ガス源（４）からの排気ガス（ＥＧ１）および前記媒体が運ばれるように配置される、周壁（４２、１０２）と、
   を備えており、
   電源（５２）から供給される電気によって前記媒体を加熱するための電気ヒータ（４４）をさらに備え、前記電源（５２）は、前記第１の排気ガス源（４）と別個であり、前記蒸気空間（Ｓ）は、前記電気ヒータ（４４）による加熱後の前記媒体を格納するように配置されていることを特徴とする、船舶用ボイラー。
2. 前記電源（５２）は前記船上のどの排気ガス源とも別個である、請求項１に記載の船舶用ボイラー（２、５４、５６、５８、６０、６８、７４）。
3. 前記電源（５２）は前記船と別個である、請求項１または２に記載の船舶用ボイラー（２、５４、５６、５８、６０、６８、７４）。
4. 前記電源（５２）は陸上に配置されている、請求項１から３のいずれか一項に記載の船舶用ボイラー（２、５４、５６、５８、６０、６８、７４）。
5. 前記第１の排気ガス源（４）は前記船を推進するためのエンジン（４ａ）を備えている、請求項１から４のいずれか一項に記載の船舶用ボイラー（２、５４、５６、５８、６０、６８、７４）。
6. 前記排気ガス入口（２６）から前記第１の排気ガス出口（２８）まで排気ガス（ＥＧ１）を運ぶための前記手段（１６）が第１の束の管（１８）を備え、前記媒体入口（３８）から前記媒体出口（４０）まで前記媒体を運ぶための前記手段（３２）が、前記第１の束の管（１８）を囲む前記船舶用ボイラー（２、５４、５６、５８、６０、６８）の前記周壁（４２）を備えている、請求項１から５のいずれか一項に記載の船舶用ボイラー（２、５４、５６、５８、６０、６８）。
7. 前記媒体入口（９４）から前記媒体出口（９６）に前記媒体を運ぶための前記手段（９２）は１つ以上の管（８６）を備え、前記排気ガス入口（９８）から前記第１の排気ガス出口（１００）に排気ガス（ＥＧ１）を運ぶための前記手段（１０４）は、前記１つ以上の管（８６）を囲む前記船舶用ボイラー（７４）の前記周壁（１０２）を備えている、請求項１から５のいずれか一項に記載の船舶用ボイラー（７４）。
8. 前記電気ヒータ（４４）は前記周壁（４２）の内側に配置されている、請求項１から７のいずれか一項に記載の船舶用ボイラー（５６、５８）。
9. 前記電気ヒータ（４４）は前記周壁（４２、１０２）の外側に配置された容器（４６、６２、６４）内に配置され、前記容器（４６、６２、６４）は、前記媒体入口（３８、９４）から前記媒体出口（４０、９６）に前記媒体を運ぶための前記手段（１６、１０４）と連通している、請求項１から７のいずれか一項に記載の船舶用ボイラー（２、５４、６０、６８、７４）。
10. 船上で蒸気を作り出すためにボイラー水の形の媒体に排気ガス（ＥＧ１、ＥＧ２）から熱を伝達するように船舶用ボイラー（２、５４、５６、５８、６０、６８、７４）を操作する方法であって、
    前記船舶用ボイラー（２、５４、５６、５８、６０、６８、７４）の排気ガス入口（２６、９８）を通して容器（８、７８）内に第１の排気ガス源（４）から排気ガス（ＥＧ１）を受けるステップと、
    前記排気ガス入口（２６、９８）から前記船舶用ボイラー（２、５４、５６、５８、６０、６８、７４）の第１の排気ガス出口（２８、１００）まで前記第１の排気ガス源（４）からの排気ガス（ＥＧ１）を運ぶステップと、
    前記容器（８、７８）から前記第１の排気ガス出口（２８、１００）を通して前記第１の排気ガス源（４）からの排気ガス（ＥＧ１）を排出するステップと、
    前記船舶用ボイラー（２、５４、５６、５８、６０、６８、７４）の媒体入口（３８、９４）を通して前記容器（８、７８）内に前記媒体を受けるステップと、
    前記船舶用ボイラー（２、５４、５６、５８、６０、６８、７４）の蒸気空間（Ｓ）を介して前記媒体入口（３８、９４）から前記船舶用ボイラー（２、５４、５６、５８、６０、６８、７４）の媒体出口（４０、９６）まで前記媒体を運ぶステップであって、前記蒸気空間（Ｓ）は前記排気ガス（ＥＧ１、ＥＧ２）による加熱後に前記媒体を格納するように配置され、前記船舶用ボイラー（２、５４、５６、５８、６０、６８、７４）は前記容器（８、７８）内に備えられた周壁（４２、１０２）を備え、前記周壁（４２、１０２）の内側では前記第１の排気ガス源（４）からの排気ガス（ＥＧ１）および前記媒体が運ばれるように配置される、ステップと、
    を含む方法であって、
    前記第１の排気ガス源（４）とは別個の電源（５２）から電気を電気ヒータ（４４）に供給するステップと、前記電気ヒータ（４４）により前記媒体を加熱するステップと、前記蒸気空間（Ｓ）内に、前記電気ヒータ（４４）による加熱後の前記媒体を受けるステップとをさらに含んでいることを特徴とする、方法。
11. 前記電源（５２）を前記船上にどの排気ガス源とも別個に設けるステップを含む、請求項１０に記載の方法。
12. 前記電源（５２）を陸上に設けるステップを含む、請求項１０または１１に記載の方法。
13. 前記第１の排気ガス源（４）として前記船を推進するためのエンジン（４ａ）を設けるステップを含む、請求項１０から１２のいずれか一項に記載の方法。
14. 前記周壁（４２、１０２）の内側に前記電気ヒータ（４４）を設けるステップを含む、請求項１０から１３のいずれか一項に記載の方法。
15. 前記電気ヒータ（４４）を前記周壁（４２、１０２）の外側に配置された容器（４６、６２、６４）内に設けるステップ、および前記容器（４６、６２、６４）を前記媒体入口（３８、９４）から前記媒体出口（４０、９６）に前記媒体を運ぶための手段（１６、１０４）と連通して設けるステップを含む、請求項１０から１３のいずれか一項に記載の方法。

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