JP2914396B2 - 大型過給内燃機関及びその吸気を冷却する冷却器の運転方法 - Google Patents
大型過給内燃機関及びその吸気を冷却する冷却器の運転方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、給気及び掃気をエンジン・シリンダに供給
するコンプレッサと、該コンプレッサからの空気を冷却
する冷却器とを備える、船舶の主機のような大型の過給
内燃機関に関する。
するコンプレッサと、該コンプレッサからの空気を冷却
する冷却器とを備える、船舶の主機のような大型の過給
内燃機関に関する。
コンプレッサ内で吸気を圧縮する結果、空気温度が上
昇する。この空気は、シリンダに供給される前に、冷却
器内で冷却され、望ましい余剰空気量にて燃焼過程が行
われるようにするのに十分な多量の空気がシリンダを充
填し得るようにする。
昇する。この空気は、シリンダに供給される前に、冷却
器内で冷却され、望ましい余剰空気量にて燃焼過程が行
われるようにするのに十分な多量の空気がシリンダを充
填し得るようにする。
英国特許第1 496 548号には、コンプレッサとエンジ
ン・シリンダとの間に配置されたベンチュリー・ノズル
を吸気が通り得るようにした、小型のディーゼル・エン
ジンが記載されている。このベンチュリーノズルは、水
タンクから水を吸い上げ、水の蒸発によって空気が冷却
されるようにする。この英国特許は、出力が150馬力以
下のエンジン、即ち極めて小型のディーゼル・エンジン
にて、この冷却方法が適用可能であると述べている。蒸
発により得られる冷却効果は、比較的限定されており、
良好な運転経済性を得るためには、可能な限り最良の燃
焼状態を実現することが極めて重要である大型のディー
ゼル・エンジンにおいて、全く不足している。飽和空気
の水分量は、空気温度の上昇と共に、漸進的に著しく増
加する。蒸発冷却後の空気温度は、依然として相対的に
高温である結果、空気は燃焼室への入口にて多量の水分
を含み、このことは、燃焼に不利に作用し、このため、
水の消費量が極めて大きくなり、大型エンジンにて全く
許容し得ない程の値となる。
ン・シリンダとの間に配置されたベンチュリー・ノズル
を吸気が通り得るようにした、小型のディーゼル・エン
ジンが記載されている。このベンチュリーノズルは、水
タンクから水を吸い上げ、水の蒸発によって空気が冷却
されるようにする。この英国特許は、出力が150馬力以
下のエンジン、即ち極めて小型のディーゼル・エンジン
にて、この冷却方法が適用可能であると述べている。蒸
発により得られる冷却効果は、比較的限定されており、
良好な運転経済性を得るためには、可能な限り最良の燃
焼状態を実現することが極めて重要である大型のディー
ゼル・エンジンにおいて、全く不足している。飽和空気
の水分量は、空気温度の上昇と共に、漸進的に著しく増
加する。蒸発冷却後の空気温度は、依然として相対的に
高温である結果、空気は燃焼室への入口にて多量の水分
を含み、このことは、燃焼に不利に作用し、このため、
水の消費量が極めて大きくなり、大型エンジンにて全く
許容し得ない程の値となる。
長年に亙り、大型の２ストロークエンジンにおいて、
冷却器は、パイプ・フィン冷却器として設計されてお
り、この冷却器において、冷却水は、パイプを通って流
れ、空気は、パイプの外側に狭い間隔で取り付けられた
フィンを経て流動する。このパイプ・フィン冷却器の使
用は、従来、冷却器が吸気側に大きい表面積を有するこ
と、及びこの型式の冷却器は、大型の２ストロークエン
ジン内にて、吸気を例えば３バール以上の圧力まで圧縮
して形成された極めて多量の熱を運び去ることから、妥
当であるとされていた。
冷却器は、パイプ・フィン冷却器として設計されてお
り、この冷却器において、冷却水は、パイプを通って流
れ、空気は、パイプの外側に狭い間隔で取り付けられた
フィンを経て流動する。このパイプ・フィン冷却器の使
用は、従来、冷却器が吸気側に大きい表面積を有するこ
と、及びこの型式の冷却器は、大型の２ストロークエン
ジン内にて、吸気を例えば３バール以上の圧力まで圧縮
して形成された極めて多量の熱を運び去ることから、妥
当であるとされていた。
フィンが空気中の汚染物質を取り込むこと、冷却器が
海水を使用する結果、パイプの内面に析出物及び酸化物
が形成されること、また、特に、硫化物及びアンモニア
のような銅合金に対して強力な腐食作用のある汚染物質
を冷却水が含むとき、その水はパイプに対して腐食作用
があることを理由として、パイプ・フィン冷却器は、頻
発な保守を必要とする。パイプ及びフィンの付着物は、
断熱作用があり、このため、空気の冷却効果を妨げる。
このように、定期的な間隔にて冷却器を洗浄して析出物
を除去し、また、その状態を点検することが必要であ
り、このためには、作業が必要となり、また、コストが
かかる。パイプ及びフィンの腐食による浸食の結果、パ
イプ・フィン冷却器の寿命は、エンジンの寿命よりも著
しく短くなり、通常、エンジンの寿命中に交換しなけれ
ばならない。こうした不利な点は、発電機を駆動するた
めに大型の内燃機関が使用される船の船主や固定の発電
プラントにとって長年に亙って止むを得ないものとされ
てきた。
海水を使用する結果、パイプの内面に析出物及び酸化物
が形成されること、また、特に、硫化物及びアンモニア
のような銅合金に対して強力な腐食作用のある汚染物質
を冷却水が含むとき、その水はパイプに対して腐食作用
があることを理由として、パイプ・フィン冷却器は、頻
発な保守を必要とする。パイプ及びフィンの付着物は、
断熱作用があり、このため、空気の冷却効果を妨げる。
このように、定期的な間隔にて冷却器を洗浄して析出物
を除去し、また、その状態を点検することが必要であ
り、このためには、作業が必要となり、また、コストが
かかる。パイプ及びフィンの腐食による浸食の結果、パ
イプ・フィン冷却器の寿命は、エンジンの寿命よりも著
しく短くなり、通常、エンジンの寿命中に交換しなけれ
ばならない。こうした不利な点は、発電機を駆動するた
めに大型の内燃機関が使用される船の船主や固定の発電
プラントにとって長年に亙って止むを得ないものとされ
てきた。
本発明の目的は、冷却性能が大きく、効率良く機能
し、また、作動上の信頼性が高く、しかも保守が僅かで
済む、大型エンジンの吸気装置に対する冷却器を提供す
ることである。
し、また、作動上の信頼性が高く、しかも保守が僅かで
済む、大型エンジンの吸気装置に対する冷却器を提供す
ることである。
この目的に鑑みて、本発明によるエンジンは、水を空
気中に圧力噴霧することにより掃気及び給気と冷却水と
を直接、接触させ得るような冷却器の設計であること、
及び冷却器が連続する噴霧器部分を多数有すること、及
びその少なくとも二つの噴霧器部分の間に、水滴を空気
から分離する液滴捕集領域が設けられることを特徴とし
ている。
気中に圧力噴霧することにより掃気及び給気と冷却水と
を直接、接触させ得るような冷却器の設計であること、
及び冷却器が連続する噴霧器部分を多数有すること、及
びその少なくとも二つの噴霧器部分の間に、水滴を空気
から分離する液滴捕集領域が設けられることを特徴とし
ている。
該冷却器は、全体として、水の圧力噴霧による冷却作
用が為されるにも拘わらず、水消費量がそれ程、多くは
ない。これは、加湿後、空気は、冷却水の温度付近の温
度まで冷却され、このため、空気中の水分量が極めて少
量のレベルまで減少し、また、噴霧化された水は、空気
中から回収されるからである。
用が為されるにも拘わらず、水消費量がそれ程、多くは
ない。これは、加湿後、空気は、冷却水の温度付近の温
度まで冷却され、このため、空気中の水分量が極めて少
量のレベルまで減少し、また、噴霧化された水は、空気
中から回収されるからである。
水を空気中に直接、噴射することにより、水と空気と
の間の熱伝達係数（熱伝達量）が極めて高く（大きく）
なり、このため、効率良く且つ迅速な冷却効果が達成さ
れる。水と空気とが直接、接触する結果、フィン及びパ
イプ壁を通じて熱を伝達しなければならないパイプフィ
ン冷却の場合の熱伝達係数に比して50乃至100％も優れ
た熱伝達率が実現されることが試験で確認されている。
熱伝達係数（率）が大きいことは、冷却水の量を少なく
することを可能にし、その結果、パイプ系統及びポンプ
はより小さい寸法とすることが出来るから、水を圧送す
るエネルギ消費量が少なくて済む。冷却器は、内部冷却
パイプを使用しないから、その保守コストは、当然、不
要となる。
の間の熱伝達係数（熱伝達量）が極めて高く（大きく）
なり、このため、効率良く且つ迅速な冷却効果が達成さ
れる。水と空気とが直接、接触する結果、フィン及びパ
イプ壁を通じて熱を伝達しなければならないパイプフィ
ン冷却の場合の熱伝達係数に比して50乃至100％も優れ
た熱伝達率が実現されることが試験で確認されている。
熱伝達係数（率）が大きいことは、冷却水の量を少なく
することを可能にし、その結果、パイプ系統及びポンプ
はより小さい寸法とすることが出来るから、水を圧送す
るエネルギ消費量が少なくて済む。冷却器は、内部冷却
パイプを使用しないから、その保守コストは、当然、不
要となる。
冷却器の材料を選択するとき、材料の熱伝達特性を考
慮する必要がないため、公知のパイプ・フィン冷却器と
は異なり、空気及び冷却水の腐食作用に耐え得る性質と
いったその他の因子を考慮して材料を選択することが出
来、このため、冷却器は、長時間で且つ略保守不要の寿
命を持つことになる。
慮する必要がないため、公知のパイプ・フィン冷却器と
は異なり、空気及び冷却水の腐食作用に耐え得る性質と
いったその他の因子を考慮して材料を選択することが出
来、このため、冷却器は、長時間で且つ略保守不要の寿
命を持つことになる。
空気中に水を圧力噴霧することにより、極めて多量の
水を空気中に噴射し、水の蒸発により、また、空気と水
との直接的な熱伝達により、冷却効果を得ることが可能
となる。空気の加湿に必要とされる水量よりも何倍もの
多量の水を噴射する結果、空気を非常に満足し得る程度
に冷却することが出来る。即ち、公知のパイプ・フィン
冷却器により得られる冷却効果に匹敵し、又はそれ以上
の冷却効果が得られる。圧力噴霧により、空気中に微細
な水滴が生じ、このため、水と空気との接触面積が大き
くなる。水噴霧手段は、冷却器内に占めるスペースが極
く小さくて済むため、冷却器における空気の圧力低下
は、公知のパイプ・フィン冷却器よりも著しく小さくな
り、このことは、エンジンの効率を改善することに寄与
する。
水を空気中に噴射し、水の蒸発により、また、空気と水
との直接的な熱伝達により、冷却効果を得ることが可能
となる。空気の加湿に必要とされる水量よりも何倍もの
多量の水を噴射する結果、空気を非常に満足し得る程度
に冷却することが出来る。即ち、公知のパイプ・フィン
冷却器により得られる冷却効果に匹敵し、又はそれ以上
の冷却効果が得られる。圧力噴霧により、空気中に微細
な水滴が生じ、このため、水と空気との接触面積が大き
くなる。水噴霧手段は、冷却器内に占めるスペースが極
く小さくて済むため、冷却器における空気の圧力低下
は、公知のパイプ・フィン冷却器よりも著しく小さくな
り、このことは、エンジンの効率を改善することに寄与
する。
冷却器の噴霧器領域の各々にて、空気は急激に冷却さ
れ、幾つかの段における冷却の結果、冷却水の供給温度
よりも数度高い温度まで冷却することが可能となる。第
一の冷却段において、100％相対湿度までの空気の加湿
は、冷却と同時に自動的に行われる。飽和湿度の空気中
における水分量は、温度の上昇と共に著しく増大し、こ
のため、加湿後の段で冷却すれば、空気から淡水が凝縮
される。
れ、幾つかの段における冷却の結果、冷却水の供給温度
よりも数度高い温度まで冷却することが可能となる。第
一の冷却段において、100％相対湿度までの空気の加湿
は、冷却と同時に自動的に行われる。飽和湿度の空気中
における水分量は、温度の上昇と共に著しく増大し、こ
のため、加湿後の段で冷却すれば、空気から淡水が凝縮
される。
噴霧器領域の後方に液滴捕集領域を使用することは、
液滴補修器によって運び去られた水の冷却が回避される
から、その後の噴霧器領域内で効率的に冷却することに
寄与する。空気が露点以下の温度まで冷却される噴霧器
領域において、空気中の全ての粒子は、水滴の核形成剤
又は水滴開始剤として機能し、この場合、粒子は、水滴
中に取り込まれ、後続の液滴捕集領域において、その粒
子は、水滴と共に除去され、このため、空気は浄化され
る。水の噴霧は、空気からその他の不純物を除去し得る
更なるスクラバー効果（scrubber effect）を提供し、
空気は第一の凝縮領域にて浄化される。
液滴補修器によって運び去られた水の冷却が回避される
から、その後の噴霧器領域内で効率的に冷却することに
寄与する。空気が露点以下の温度まで冷却される噴霧器
領域において、空気中の全ての粒子は、水滴の核形成剤
又は水滴開始剤として機能し、この場合、粒子は、水滴
中に取り込まれ、後続の液滴捕集領域において、その粒
子は、水滴と共に除去され、このため、空気は浄化され
る。水の噴霧は、空気からその他の不純物を除去し得る
更なるスクラバー効果（scrubber effect）を提供し、
空気は第一の凝縮領域にて浄化される。
空気浄化領域の後に、更に別の噴霧領域があるなら
ば、この領域にて空気を冷却すれば、良質の淡水が凝縮
される。このように、船舶において、該冷却器は、船上
で使用される淡水を製造することが出来る。これに伴
い、エンジンからの排熱を蒸発に利用することの出来る
ような低圧にて水を蒸発する通常の淡水発生器が不要で
あるという更なる利点がある。何れにせよ、吸気は冷却
しなければならず、この冷却効果に伴って淡水を分離す
ることにより、淡水の製造に一次的熱源を利用すること
が出来、このことは、淡水を製造するための二次的な圧
送装置及び二次的なエネルギ消費装置が不要となるた
め、発電プラントの全体的な効率を改善する。更に、エ
ンジン装置における部品数を削減する点でコスト及び保
守に関して明確な利点がある。
ば、この領域にて空気を冷却すれば、良質の淡水が凝縮
される。このように、船舶において、該冷却器は、船上
で使用される淡水を製造することが出来る。これに伴
い、エンジンからの排熱を蒸発に利用することの出来る
ような低圧にて水を蒸発する通常の淡水発生器が不要で
あるという更なる利点がある。何れにせよ、吸気は冷却
しなければならず、この冷却効果に伴って淡水を分離す
ることにより、淡水の製造に一次的熱源を利用すること
が出来、このことは、淡水を製造するための二次的な圧
送装置及び二次的なエネルギ消費装置が不要となるた
め、発電プラントの全体的な効率を改善する。更に、エ
ンジン装置における部品数を削減する点でコスト及び保
守に関して明確な利点がある。
冷却器の最後の噴霧領域の後に液滴捕集領域が配置さ
れるならば、この液滴捕集器は、噴霧領域の下流にて吸
気装置内に水が蓄積するのを防止し、また空気中の水分
量をエンジンの作用に有利な影響しか与えない程度に少
なくする。シリンダの内側に大きい液滴が付着すると、
シリンダ壁に薄い潤滑性油膜を保つことが難しくなるか
ら、燃焼室内に流動する気体中に大きい液滴が存在する
ことを防止することが特に有利である。
れるならば、この液滴捕集器は、噴霧領域の下流にて吸
気装置内に水が蓄積するのを防止し、また空気中の水分
量をエンジンの作用に有利な影響しか与えない程度に少
なくする。シリンダの内側に大きい液滴が付着すると、
シリンダ壁に薄い潤滑性油膜を保つことが難しくなるか
ら、燃焼室内に流動する気体中に大きい液滴が存在する
ことを防止することが特に有利である。
特に、空気中の微細な水滴の除去を容易にするため、
冷却器は、噴霧領域と液滴捕集領域との間に液滴発生領
域を適宜に備えることが出来、この液滴発生領域にて、
空気中の微細な液滴が適合して、より大きい液滴とな
り、液滴捕集領域にて除去することが容易となる。この
液滴発生領域のため、冷却器における空気の圧力低下の
程度が増す一方、液滴の除去は極めて効率的となり、冷
却器は、有利な程に小さい外形寸法にて製造することが
可能となる。
冷却器は、噴霧領域と液滴捕集領域との間に液滴発生領
域を適宜に備えることが出来、この液滴発生領域にて、
空気中の微細な液滴が適合して、より大きい液滴とな
り、液滴捕集領域にて除去することが容易となる。この
液滴発生領域のため、冷却器における空気の圧力低下の
程度が増す一方、液滴の除去は極めて効率的となり、冷
却器は、有利な程に小さい外形寸法にて製造することが
可能となる。
格別に簡単で且つコンパクトな実施例において、冷却
器は、噴霧領域に多数のノズルを有しており、これらの
ノズルは、気体の流動方向と反対方向に噴霧水を噴射
し、また、ノズルの側部又はその直前にて、気体の流動
方向に対して傾斜させた面の形態による液滴捕集器が配
置される。流れと反対方向に噴霧水を噴射する結果、水
は、空気中に急速に且つ微細に分散されると同時に、噴
霧領域は、気体の流動方向への長さが短くなる。噴霧水
と空気との間の熱伝達率が極めて大きい結果、空気流が
噴霧ノズルに達したとき、冷却作用の殆ど大部分は既に
行われている。このため、液滴捕集器は、ノズルの側部
に、又はノズルの直前に配置することが出来、このた
め、流動方向への冷却器の長さを更に短くすることが出
来る。気体の流動方向に傾斜させた表面は、空気流の方
向を変更する。水滴は、空気よりも密度が著しく大き
く、また、その慣性力のために、その方向を変更する程
度が小さく、このため、水滴は、その傾斜面にぶつかり
且つ飛び散らず、これらの傾斜面が、捕集された水を運
び去る。
器は、噴霧領域に多数のノズルを有しており、これらの
ノズルは、気体の流動方向と反対方向に噴霧水を噴射
し、また、ノズルの側部又はその直前にて、気体の流動
方向に対して傾斜させた面の形態による液滴捕集器が配
置される。流れと反対方向に噴霧水を噴射する結果、水
は、空気中に急速に且つ微細に分散されると同時に、噴
霧領域は、気体の流動方向への長さが短くなる。噴霧水
と空気との間の熱伝達率が極めて大きい結果、空気流が
噴霧ノズルに達したとき、冷却作用の殆ど大部分は既に
行われている。このため、液滴捕集器は、ノズルの側部
に、又はノズルの直前に配置することが出来、このた
め、流動方向への冷却器の長さを更に短くすることが出
来る。気体の流動方向に傾斜させた表面は、空気流の方
向を変更する。水滴は、空気よりも密度が著しく大き
く、また、その慣性力のために、その方向を変更する程
度が小さく、このため、水滴は、その傾斜面にぶつかり
且つ飛び散らず、これらの傾斜面が、捕集された水を運
び去る。
一つの好適な実施例において、吐出ポンプは、冷却器
内の噴霧領域に淡水を供給し、冷却器の少なくとも一つ
の液滴捕集領域が、淡水を貯蔵タンクに供給し、この貯
蔵タンクは、冷却器内の空気圧力に略等しい圧力まで加
圧される。適正な噴霧を実現するためには、噴霧器への
供給パイプ内の圧力は、噴霧ノズルの設計値だけ、冷却
器内の空気圧よりも高圧であることを要する。液滴捕集
領域から水を除去することを考慮するならば、貯蔵タン
ク内の圧力は、冷却器の空気圧力よりも僅かに低圧でな
ければならない。このタンクを加圧することは、吐出ポ
ンプが水を噴霧するのに適した程度に冷却水の圧力を上
昇させればよく、また、このポンプは、水を冷却器内の
空気圧に等しい高さまで圧送する仕事から解放されると
いう有利が点がある。
内の噴霧領域に淡水を供給し、冷却器の少なくとも一つ
の液滴捕集領域が、淡水を貯蔵タンクに供給し、この貯
蔵タンクは、冷却器内の空気圧力に略等しい圧力まで加
圧される。適正な噴霧を実現するためには、噴霧器への
供給パイプ内の圧力は、噴霧ノズルの設計値だけ、冷却
器内の空気圧よりも高圧であることを要する。液滴捕集
領域から水を除去することを考慮するならば、貯蔵タン
ク内の圧力は、冷却器の空気圧力よりも僅かに低圧でな
ければならない。このタンクを加圧することは、吐出ポ
ンプが水を噴霧するのに適した程度に冷却水の圧力を上
昇させればよく、また、このポンプは、水を冷却器内の
空気圧に等しい高さまで圧送する仕事から解放されると
いう有利が点がある。
また、本発明は、空気がコンプレッサから出た後で、
且つ空気がエンジンの燃焼室に供給される前において、
噴霧水により、過給内燃機関の吸気を冷却し得るよう
に、冷却器を運転する方法にも関する。この方法は、水
を圧力噴霧することにより空気が多数の段にて冷却さ
れ、自由に利用可能な品質の水が冷却器の第一の段にて
噴霧され、その結果、水滴が空気から除去され、また、
その後続の段にて淡水が空気中に噴霧され、その結果、
水滴は空気から除去されるようにしたことを特徴とす
る。
且つ空気がエンジンの燃焼室に供給される前において、
噴霧水により、過給内燃機関の吸気を冷却し得るよう
に、冷却器を運転する方法にも関する。この方法は、水
を圧力噴霧することにより空気が多数の段にて冷却さ
れ、自由に利用可能な品質の水が冷却器の第一の段にて
噴霧され、その結果、水滴が空気から除去され、また、
その後続の段にて淡水が空気中に噴霧され、その結果、
水滴は空気から除去されるようにしたことを特徴とす
る。
冷却水と空気とを直接、接触させる上述の利点に加え
て、該方法は、また、必ずしも純粋でない淡水である水
を利用して、第一の段にて空気の加湿及び冷却を行うこ
とを可能にする。低品質の水、即ち、海水又は湖からの
浄化前の表面水、又は工業用に使用されたその他の水の
ような非飲用水が適量、エンジンプラントの付近に存在
するならば、冷却器内での蒸発及び凝縮過程の結果、こ
の水は浄化され、またその後続の段にて噴霧された淡水
は、空気中からあらゆる不純物を除去するから、第一の
段においてこの水を使用することが可能となる。このよ
うにして、空気の加湿に使用される量と同等の淡水の節
約が可能となる。
て、該方法は、また、必ずしも純粋でない淡水である水
を利用して、第一の段にて空気の加湿及び冷却を行うこ
とを可能にする。低品質の水、即ち、海水又は湖からの
浄化前の表面水、又は工業用に使用されたその他の水の
ような非飲用水が適量、エンジンプラントの付近に存在
するならば、冷却器内での蒸発及び凝縮過程の結果、こ
の水は浄化され、またその後続の段にて噴霧された淡水
は、空気中からあらゆる不純物を除去するから、第一の
段においてこの水を使用することが可能となる。このよ
うにして、空気の加湿に使用される量と同等の淡水の節
約が可能となる。
淡水は、二つの連続する段にて空気中に適宜に噴霧す
ることが出来、最後の淡水段にて空気から除去された水
は、貯蔵タンクに供給出来る。上述のように、第一又は
第二の淡水段にて冷却する結果、純粋の淡水が実際に製
造され、この淡水は、貯蔵タンク内に集められる。この
方法において、冷却器は淡水を自己充足するのみなら
ず、余分に製造された量の水を貯蔵タンクから出して、
その水をその他の目的に使用することが可能となる。
ることが出来、最後の淡水段にて空気から除去された水
は、貯蔵タンクに供給出来る。上述のように、第一又は
第二の淡水段にて冷却する結果、純粋の淡水が実際に製
造され、この淡水は、貯蔵タンク内に集められる。この
方法において、冷却器は淡水を自己充足するのみなら
ず、余分に製造された量の水を貯蔵タンクから出して、
その水をその他の目的に使用することが可能となる。
該エンジンが船舶の機関、又は沿岸の発電所の機関で
ある場合に、第一の段は大量に利用可能である海水を適
宜に使用することが可能である。上述のように、冷却器
は、海水の大部分を淡水に変換する。ディーゼル作動の
固定発電所は、淡水が不足する地域で使用されることが
多い。製造された淡水は、例えば、農地の潅漑のため、
直接、使用することが出来る。
ある場合に、第一の段は大量に利用可能である海水を適
宜に使用することが可能である。上述のように、冷却器
は、海水の大部分を淡水に変換する。ディーゼル作動の
固定発電所は、淡水が不足する地域で使用されることが
多い。製造された淡水は、例えば、農地の潅漑のため、
直接、使用することが出来る。
第二の噴霧段から除去した水を冷却器の第一の段にて
空気中に噴霧される水と混合することによって、エンジ
ンプラントのエネルギ消費量は、適宜に減少させること
が出来る。第二の噴霧段から除去された水は、当該段に
おける空気圧と略等しい圧力であり、この水を第一の段
に戻すことによって、大気から第一の段の空気圧まで水
を加圧するのに必要とされるポンプの仕事量が軽減され
る。
空気中に噴霧される水と混合することによって、エンジ
ンプラントのエネルギ消費量は、適宜に減少させること
が出来る。第二の噴霧段から除去された水は、当該段に
おける空気圧と略等しい圧力であり、この水を第一の段
に戻すことによって、大気から第一の段の空気圧まで水
を加圧するのに必要とされるポンプの仕事量が軽減され
る。
大量の淡水を製造するのに適した方法において、第一
の段から排出されるときに、空気は、その露点以下の温
度まで実質的に冷却されないように第一の段における水
量は、吸気の温度、量及び水分量に適合させる。このた
め、第一の段における空気は、最大量の水により加湿さ
れ、この水は、第二の段にて浄化後に、第三又はその後
続の段にて凝縮させることが出来る。
の段から排出されるときに、空気は、その露点以下の温
度まで実質的に冷却されないように第一の段における水
量は、吸気の温度、量及び水分量に適合させる。このた
め、第一の段における空気は、最大量の水により加湿さ
れ、この水は、第二の段にて浄化後に、第三又はその後
続の段にて凝縮させることが出来る。
概略図を参照しつつ、本発明の方法の実施例について
以下に更に詳細に説明する。添付図面において、 図１は、本発明による内燃機関の吸気及び排気装置の
一実施例の線図、 図２は、冷却器内の一つの段の概要の横断面図、 図３又は図４は、冷却器の噴霧器及び冷却器の液滴捕
集領域の第二及び第三の実施例を示す図、 図５は、三段式冷却器との接続部分の線図である。
以下に更に詳細に説明する。添付図面において、 図１は、本発明による内燃機関の吸気及び排気装置の
一実施例の線図、 図２は、冷却器内の一つの段の概要の横断面図、 図３又は図４は、冷却器の噴霧器及び冷却器の液滴捕
集領域の第二及び第三の実施例を示す図、 図５は、三段式冷却器との接続部分の線図である。
図１には、大型の内燃機関が全体として参照符号１で
示されており、該内燃機関は、掃気及び給気室２及び排
気室３とを有している。この大型の内燃機関は、出力10
0kW以上のエンジンであると理解する。該内燃機関は定
圧充填又は間欠充填型でよい。符号４は、内燃機関の燃
焼室と関係付けられた排気弁を示す。吸気の冷却は、通
常、中型及び大型の２ストローク及び４ストロークエン
ジンにて行われ、本発明は、例えば、5000乃至75000kW
といった極めて大きい出力を発生させるクロスヘッド型
の大型の２ストロークディーゼルエンジンに特に適用可
能である。これらのエンジンは、コンプレッサでの圧力
比が1:4.5となるような高圧の充填圧力を必要とするか
ら、燃焼室に供給する前に吸気を冷却することが特に重
要である。簡略化のために、掃気及び給気は、以後、給
気と称する。
示されており、該内燃機関は、掃気及び給気室２及び排
気室３とを有している。この大型の内燃機関は、出力10
0kW以上のエンジンであると理解する。該内燃機関は定
圧充填又は間欠充填型でよい。符号４は、内燃機関の燃
焼室と関係付けられた排気弁を示す。吸気の冷却は、通
常、中型及び大型の２ストローク及び４ストロークエン
ジンにて行われ、本発明は、例えば、5000乃至75000kW
といった極めて大きい出力を発生させるクロスヘッド型
の大型の２ストロークディーゼルエンジンに特に適用可
能である。これらのエンジンは、コンプレッサでの圧力
比が1:4.5となるような高圧の充填圧力を必要とするか
ら、燃焼室に供給する前に吸気を冷却することが特に重
要である。簡略化のために、掃気及び給気は、以後、給
気と称する。
この給気は、給気室から個々のシリンダの掃気ポート
まで流れる。排気弁４が開けば、排気ガスは、排気導管
を通って流動し、排気室３に入り、従来の排気導管５を
通って外方に流れ、過給機のタービン６に入り、このタ
ービンから排気体は、排気導管７を通って流れ出る。タ
ービン６は、シャフト８を介して、コンプレッサ９を駆
動し、このコンプレッサ９には、空気入口10を介して給
気が為される。コンプレッサ９は、その加圧された給気
を給気室２に達する給気導管11に供給する。
まで流れる。排気弁４が開けば、排気ガスは、排気導管
を通って流動し、排気室３に入り、従来の排気導管５を
通って外方に流れ、過給機のタービン６に入り、このタ
ービンから排気体は、排気導管７を通って流れ出る。タ
ービン６は、シャフト８を介して、コンプレッサ９を駆
動し、このコンプレッサ９には、空気入口10を介して給
気が為される。コンプレッサ９は、その加圧された給気
を給気室２に達する給気導管11に供給する。
導管11内の吸気は、図示した実施例において、四つの
噴霧段13乃至16を有する冷却器12を通って流れる。第一
の段13において、海水のような一般に利用可能な品質の
水は、気体を加湿、冷却及び浄化し得る量にてパイプ17
を通って流れて噴霧ノズルに入る。塩分、又はその他の
不純物のような粒子が水から気体中に析出されないよう
に、適度に余剰な量の水が供給される。第一の段から排
出されると、空気は露点付近の温度にまで略冷却され
る。第二の段14において、パイプ18を通じて供給される
淡水は、気体中に噴霧され、これにより、更に冷却し
て、その結果、気体中のあらゆる粒子に水が凝縮する。
第三の段15において、パイプ19を通じて供給された淡水
は、空気中に噴霧され、この空気は、この場合、従来の
パイプ・フィン冷却器からの空気の排出温度に等しい温
度にまで冷却される。第四の段16において、パイプ20を
通じて供給された水は、気体中に噴霧され、該気体は、
冷却水の温度よりも数度高い温度まで冷却され、比較的
少量の淡水の凝縮が続けられる。各段から、凝縮された
余剰な水は、排液口又は排液パイプ21乃至24を通じて排
出される。冷却器における段の数はより少なくてもよ
い。この段数は、特に、エンジン出力、及び淡水の必要
な製造量に適合したものとする。吸気が不純物を含む場
合、これらの不純物は、冷却器の第一の段にて洗浄さ
れ、更に、第二の段にて洗浄することも可能であり、こ
のため、その汚染物質の種類に依存して、パイプ21、22
を通じて排出された水を浄化することが必要となる。第
一の段に供給された水が不純物を含むならば、パイプ22
を通じて排出された水もまた、不純であると考えられ
る。パイプ23、24を通じて排出された水は、通常、良質
の淡水である。冷却器の第一の段により、吸気が十分に
効率良く浄化されるならば、冷却器は、加湿、浄化及び
冷却を行う段一の段と、淡水の製造及び冷却を行う第二
の段という二つの段のみを備える設計とすることも可能
である。
噴霧段13乃至16を有する冷却器12を通って流れる。第一
の段13において、海水のような一般に利用可能な品質の
水は、気体を加湿、冷却及び浄化し得る量にてパイプ17
を通って流れて噴霧ノズルに入る。塩分、又はその他の
不純物のような粒子が水から気体中に析出されないよう
に、適度に余剰な量の水が供給される。第一の段から排
出されると、空気は露点付近の温度にまで略冷却され
る。第二の段14において、パイプ18を通じて供給される
淡水は、気体中に噴霧され、これにより、更に冷却し
て、その結果、気体中のあらゆる粒子に水が凝縮する。
第三の段15において、パイプ19を通じて供給された淡水
は、空気中に噴霧され、この空気は、この場合、従来の
パイプ・フィン冷却器からの空気の排出温度に等しい温
度にまで冷却される。第四の段16において、パイプ20を
通じて供給された水は、気体中に噴霧され、該気体は、
冷却水の温度よりも数度高い温度まで冷却され、比較的
少量の淡水の凝縮が続けられる。各段から、凝縮された
余剰な水は、排液口又は排液パイプ21乃至24を通じて排
出される。冷却器における段の数はより少なくてもよ
い。この段数は、特に、エンジン出力、及び淡水の必要
な製造量に適合したものとする。吸気が不純物を含む場
合、これらの不純物は、冷却器の第一の段にて洗浄さ
れ、更に、第二の段にて洗浄することも可能であり、こ
のため、その汚染物質の種類に依存して、パイプ21、22
を通じて排出された水を浄化することが必要となる。第
一の段に供給された水が不純物を含むならば、パイプ22
を通じて排出された水もまた、不純であると考えられ
る。パイプ23、24を通じて排出された水は、通常、良質
の淡水である。冷却器の第一の段により、吸気が十分に
効率良く浄化されるならば、冷却器は、加湿、浄化及び
冷却を行う段一の段と、淡水の製造及び冷却を行う第二
の段という二つの段のみを備える設計とすることも可能
である。
図４には、冷却器内の一つの段の設計の一例が示され
ている。冷却器のハウジング26は、フランジ27により、
給気導管11に、又は隣接の冷却器段25に接続することが
出来る。気体の流動方向は矢印28で示してある。例え
ば、淡水又は海水用の供給パイプ29は、その各々が気体
中に水を圧力噴霧する多数のノズル31を有する分配管30
に水を流動させる。図示した実施例において、これらの
ノズルは、気体の流動方向と反対方向に水を噴霧し、こ
のため、良好な蒸発及び浄化効果が得られるが、空気の
流動方向と同一方向に噴霧するノズルを使用することも
勿論、可能である。気体は、これらのノズルを通った後
に、気体の流動方向に関して角度を付けた大きい表面を
有する液滴発生器32を通って流動する。この液滴発生器
の材料は、例えば、非常に多孔質の発泡材、金網又は鋼
ウールで形成することが出来る。液滴発生器において、
気体中の小さい液滴は互いに結合してより大きい液滴と
なり、このことは、その後に液滴捕集領域33内にて液滴
を気体から除去することを容易にし、また、該液滴捕集
領域33は、図示するように、細長の板部分34を有してお
り、これらの板部分は、気体の流動方向に関して傾斜し
ており、このため、これらの板を通った直後に気体は、
強制的にその方向が変更される。これらの液滴の慣性力
の結果、これらの液滴は、気体自体よりもその方向を変
更する速度が遅く、このため、液滴は、板34に溜まり、
これらの板に沿って摺動し、折り重ねた端部分35に達
し、ここで、液滴は集められ且つ捕集通路に進み、凝縮
液及び除去した液体は排出パイプ36に排出される。一定
の抵抗力の原因となる液滴発生器32を省略することが可
能であることが多い。冷却器が連続する多数の段を有す
る場合、その段の各々は、一つの液滴捕集領域を有し、
その後続の段が液滴捕集領域にて除去された量の液体を
冷却する必要がないようにする。冷却器は、流動抵抗が
小さく、保守が実質的に不要であり、しかも、低廉に製
造される。
ている。冷却器のハウジング26は、フランジ27により、
給気導管11に、又は隣接の冷却器段25に接続することが
出来る。気体の流動方向は矢印28で示してある。例え
ば、淡水又は海水用の供給パイプ29は、その各々が気体
中に水を圧力噴霧する多数のノズル31を有する分配管30
に水を流動させる。図示した実施例において、これらの
ノズルは、気体の流動方向と反対方向に水を噴霧し、こ
のため、良好な蒸発及び浄化効果が得られるが、空気の
流動方向と同一方向に噴霧するノズルを使用することも
勿論、可能である。気体は、これらのノズルを通った後
に、気体の流動方向に関して角度を付けた大きい表面を
有する液滴発生器32を通って流動する。この液滴発生器
の材料は、例えば、非常に多孔質の発泡材、金網又は鋼
ウールで形成することが出来る。液滴発生器において、
気体中の小さい液滴は互いに結合してより大きい液滴と
なり、このことは、その後に液滴捕集領域33内にて液滴
を気体から除去することを容易にし、また、該液滴捕集
領域33は、図示するように、細長の板部分34を有してお
り、これらの板部分は、気体の流動方向に関して傾斜し
ており、このため、これらの板を通った直後に気体は、
強制的にその方向が変更される。これらの液滴の慣性力
の結果、これらの液滴は、気体自体よりもその方向を変
更する速度が遅く、このため、液滴は、板34に溜まり、
これらの板に沿って摺動し、折り重ねた端部分35に達
し、ここで、液滴は集められ且つ捕集通路に進み、凝縮
液及び除去した液体は排出パイプ36に排出される。一定
の抵抗力の原因となる液滴発生器32を省略することが可
能であることが多い。冷却器が連続する多数の段を有す
る場合、その段の各々は、一つの液滴捕集領域を有し、
その後続の段が液滴捕集領域にて除去された量の液体を
冷却する必要がないようにする。冷却器は、流動抵抗が
小さく、保守が実質的に不要であり、しかも、低廉に製
造される。
この冷却器は、通常、矢印28で示したその流動方向が
略水平となるように取り付けられており、この場合、板
34は、冷却器の高さ方向（図２の面から外方）に伸長す
るから、液滴捕集領域33内にて液滴を除去することが容
易である。次に、絞りとして機能する端部分に取り込ま
れた水は、それ自身の重力の作用により捕集通路内まで
下方に流れることが出来る。これと代替的に、斜め上
方、下方又は垂直方向への流動方向となるように冷却器
を取り付けてもよい。
略水平となるように取り付けられており、この場合、板
34は、冷却器の高さ方向（図２の面から外方）に伸長す
るから、液滴捕集領域33内にて液滴を除去することが容
易である。次に、絞りとして機能する端部分に取り込ま
れた水は、それ自身の重力の作用により捕集通路内まで
下方に流れることが出来る。これと代替的に、斜め上
方、下方又は垂直方向への流動方向となるように冷却器
を取り付けてもよい。
図示するように、これらのノズル31は、純水用ノズル
でよいが、特に、海水が供給される第一の段13の場合、
二種類の流体用ノズルを使用し、このノズルに、導管11
から分岐した給気が供給され、及びノズル内の空気中に
流れ込み且つ該空気中に噴霧された海水が供給されるよ
うにすることが有利である。不純物により汚れたり、詰
まる可能性のある小さいノズル孔を有する圧力ノズルの
使用が不要となるから、長時間、運転した後でさえも、
かかる噴霧により均一寸法の極めて微細な液滴を得るこ
とが可能となる。
でよいが、特に、海水が供給される第一の段13の場合、
二種類の流体用ノズルを使用し、このノズルに、導管11
から分岐した給気が供給され、及びノズル内の空気中に
流れ込み且つ該空気中に噴霧された海水が供給されるよ
うにすることが有利である。不純物により汚れたり、詰
まる可能性のある小さいノズル孔を有する圧力ノズルの
使用が不要となるから、長時間、運転した後でさえも、
かかる噴霧により均一寸法の極めて微細な液滴を得るこ
とが可能となる。
該冷却器は、また液滴捕集領域と共に形成された三つ
の噴霧領域を有し、該冷却器の長さが短いように、図３
に外形図で示した設計とすることも出来る。これらの領
域の各々にて、冷却水の供給パイプ37は、円錐形型とす
ることの出来る噴霧ノズル39、即ち、噴霧水を円錐形ミ
スト状に噴射するノズルを支持する幾つかの分配パイプ
38と連通している。液滴捕集器の案内板40は、分配パイ
プ38に対して平行に伸長しており、また、案内板は、噴
霧ノズルの直ぐ下流の位置又は該噴霧ノズルと同一の高
さで流動方向に配置されており、案内板の絞り41がノズ
ルの下流側部に配置され、案内板の略平坦部分が円錐形
角度に等しい角度にてノズルの前面で斜め方向に突出す
るようにすることが好ましい。余剰水及び凝縮液はパイ
プ42を通じて運ばれる。空気を特に効率良く冷却するこ
とが望まれる場合、三つの噴霧領域は、加湿及び浄化が
行われる領域の下流の位置に配置することが出来る。
の噴霧領域を有し、該冷却器の長さが短いように、図３
に外形図で示した設計とすることも出来る。これらの領
域の各々にて、冷却水の供給パイプ37は、円錐形型とす
ることの出来る噴霧ノズル39、即ち、噴霧水を円錐形ミ
スト状に噴射するノズルを支持する幾つかの分配パイプ
38と連通している。液滴捕集器の案内板40は、分配パイ
プ38に対して平行に伸長しており、また、案内板は、噴
霧ノズルの直ぐ下流の位置又は該噴霧ノズルと同一の高
さで流動方向に配置されており、案内板の絞り41がノズ
ルの下流側部に配置され、案内板の略平坦部分が円錐形
角度に等しい角度にてノズルの前面で斜め方向に突出す
るようにすることが好ましい。余剰水及び凝縮液はパイ
プ42を通じて運ばれる。空気を特に効率良く冷却するこ
とが望まれる場合、三つの噴霧領域は、加湿及び浄化が
行われる領域の下流の位置に配置することが出来る。
図４に示した噴霧段の実施例は冷却器を通る空気の流
動に対する抵抗が殆どない。これは、扇状の形状の噴霧
ノズル43を使用することが実現され、該ノズルの各々
は、噴霧水の扇状の形状のミストが向けられるノズルの
側に配置された単一の案内板44と協働する。案内板の全
てが同一方向に伸長するから、液滴捕集領域における圧
力低下の程度は小さい。該噴霧領域には、パイプ45を通
じて水が供給され、液滴捕集領域からの水は、パイプ46
を通じて運ばれる。
動に対する抵抗が殆どない。これは、扇状の形状の噴霧
ノズル43を使用することが実現され、該ノズルの各々
は、噴霧水の扇状の形状のミストが向けられるノズルの
側に配置された単一の案内板44と協働する。案内板の全
てが同一方向に伸長するから、液滴捕集領域における圧
力低下の程度は小さい。該噴霧領域には、パイプ45を通
じて水が供給され、液滴捕集領域からの水は、パイプ46
を通じて運ばれる。
図５には、三段式冷却器への接続状態の線図が示して
ある。上述のように、図１の冷却器は、三つの段しか備
えないようにすることが出来、簡略化のために、図５で
は、図１の第一の冷却器の三つの段を示す参照符号と同
一の符号が使用されている。該冷却器は、舶用機関に使
用され、また、第一の噴霧段への供給パイプ17には、海
水弁48を通じて、吐出ポンプ47により海水が供給され
る。第一の液滴捕集領域からの余剰な水は、パイプ21を
通じて上方に運ばれる。
ある。上述のように、図１の冷却器は、三つの段しか備
えないようにすることが出来、簡略化のために、図５で
は、図１の第一の冷却器の三つの段を示す参照符号と同
一の符号が使用されている。該冷却器は、舶用機関に使
用され、また、第一の噴霧段への供給パイプ17には、海
水弁48を通じて、吐出ポンプ47により海水が供給され
る。第一の液滴捕集領域からの余剰な水は、パイプ21を
通じて上方に運ばれる。
吐出ポンプ49が貯蔵タンク50から淡水を吸引し、その
水をプレート冷却器51を通じて送り、該冷却器におい
て、淡水は、海水弁52を通じて吸引するポンプ53により
冷却器を通じて流れる海水により冷却される。淡水は、
排出パイプ54を通じて、第二の噴霧段の供給パイプ18及
び第三の噴霧段の供給パイプ19に分配される。第二の液
滴捕集段からの余剰な水及び凝縮液はパイプ22を通じて
運ばれる。パイプ22内の弁55は、一つの位置において、
水を冷却装置から流し、また、別の位置にあるときは、
パイプ56を介して、パイプ22を第一の噴霧領域の供給パ
イプ17に接続する。該パイプ56は、小型のポンプ57を備
えており、該ポンプ57は、戻し水の圧力をポンプ47から
の吐出圧力のレベルに上昇させることが出来る。パイプ
56内に設けられた非復帰弁58は、パイプ17からの水がパ
イプ56内に流入するのを防止する。
水をプレート冷却器51を通じて送り、該冷却器におい
て、淡水は、海水弁52を通じて吸引するポンプ53により
冷却器を通じて流れる海水により冷却される。淡水は、
排出パイプ54を通じて、第二の噴霧段の供給パイプ18及
び第三の噴霧段の供給パイプ19に分配される。第二の液
滴捕集段からの余剰な水及び凝縮液はパイプ22を通じて
運ばれる。パイプ22内の弁55は、一つの位置において、
水を冷却装置から流し、また、別の位置にあるときは、
パイプ56を介して、パイプ22を第一の噴霧領域の供給パ
イプ17に接続する。該パイプ56は、小型のポンプ57を備
えており、該ポンプ57は、戻し水の圧力をポンプ47から
の吐出圧力のレベルに上昇させることが出来る。パイプ
56内に設けられた非復帰弁58は、パイプ17からの水がパ
イプ56内に流入するのを防止する。
第三の液滴捕集領域からの排液パイプ23は、淡水を貯
蔵タンク50に供給する。該貯蔵タンクには、液位スイッ
チ59が設けられ、該液位スイッチは、タンクに設けられ
た排出パイプ65内の弁60を作動させ、冷却器の余剰に製
造された量の淡水がパイプ65を通じて周期的な間隔で運
ばれ、船の他の箇所で使用し得るようにする。この淡水
は、飲料水として使用し得るように処理することが出来
るが、洗浄、水洗い又はフラッシング用の水として直
接、使用することも可能である。圧力センサ61は、冷却
器の上流にて導管11内の圧力を測定し、もう一つの圧力
センサ62は、貯蔵タンク内の圧力を測定する。貯蔵タン
クに接続された加圧空気パイプ64内の調節弁63は、貯蔵
タンクの圧力が導管11の圧力よりも適度に低いレベルに
保たれ、パイプ23からの水が貯蔵タンクに妨害されずに
流動するように、センサ61、62により発生される信号に
基づいて制御される。貯蔵タンクを加圧するため、ポン
プ49の仕事量が軽減される。該タンクは、導管11内の給
気の圧力が低下したときに作動される、図示しない圧力
放出装置を更に備えている。これと代替的に、タンク
は、導管11から除去され且つ絞りスロットを通じてタン
ク50に供給される。貫流する空気により加圧することも
可能である。
蔵タンク50に供給する。該貯蔵タンクには、液位スイッ
チ59が設けられ、該液位スイッチは、タンクに設けられ
た排出パイプ65内の弁60を作動させ、冷却器の余剰に製
造された量の淡水がパイプ65を通じて周期的な間隔で運
ばれ、船の他の箇所で使用し得るようにする。この淡水
は、飲料水として使用し得るように処理することが出来
るが、洗浄、水洗い又はフラッシング用の水として直
接、使用することも可能である。圧力センサ61は、冷却
器の上流にて導管11内の圧力を測定し、もう一つの圧力
センサ62は、貯蔵タンク内の圧力を測定する。貯蔵タン
クに接続された加圧空気パイプ64内の調節弁63は、貯蔵
タンクの圧力が導管11の圧力よりも適度に低いレベルに
保たれ、パイプ23からの水が貯蔵タンクに妨害されずに
流動するように、センサ61、62により発生される信号に
基づいて制御される。貯蔵タンクを加圧するため、ポン
プ49の仕事量が軽減される。該タンクは、導管11内の給
気の圧力が低下したときに作動される、図示しない圧力
放出装置を更に備えている。これと代替的に、タンク
は、導管11から除去され且つ絞りスロットを通じてタン
ク50に供給される。貫流する空気により加圧することも
可能である。
二つの段にて給気が冷却される、本発明による冷却器
の運転方法の実施例について、以下に説明する。簡略化
のため、これらの実験例は、全負荷時出力10000kW、公
称掃気圧力3.55バールの内燃機関におけるものとする。
より高出力のエンジンの場合、これらの実験例に記載し
た流量は、その出力に比例して増すことが出来る。
の運転方法の実施例について、以下に説明する。簡略化
のため、これらの実験例は、全負荷時出力10000kW、公
称掃気圧力3.55バールの内燃機関におけるものとする。
より高出力のエンジンの場合、これらの実験例に記載し
た流量は、その出力に比例して増すことが出来る。
実験例１ エンジンは、100％の負荷にて運転され、大気温度は2
5℃、相対湿度は30％であり、このことは吸気が空気1kg
当たり約6gの水分を含むことを意味する。エンジンの空
気消費量は約22kg/秒である。コンプレッサ９の下流に
おける空気温度はTL＝185℃である。
5℃、相対湿度は30％であり、このことは吸気が空気1kg
当たり約6gの水分を含むことを意味する。エンジンの空
気消費量は約22kg/秒である。コンプレッサ９の下流に
おける空気温度はTL＝185℃である。
第一の噴霧段において、ノズルには、2.6l/秒の量に
て海水が供給され、これにより、空気は蒸発により約TL
＝70℃の温度まで冷却され、これと同時に、空気は100
％の相対湿度まで加湿され、その結果、空気1kg当たり6
0gの水分量となる。第一の液滴捕集領域において、略1.
3l/秒の量の水が除去される。冷却器の第一の段から排
出されるとき、空気は、全ての塩分が略除去される。
て海水が供給され、これにより、空気は蒸発により約TL
＝70℃の温度まで冷却され、これと同時に、空気は100
％の相対湿度まで加湿され、その結果、空気1kg当たり6
0gの水分量となる。第一の液滴捕集領域において、略1.
3l/秒の量の水が除去される。冷却器の第一の段から排
出されるとき、空気は、全ての塩分が略除去される。
第二の噴霧段において、35l/秒の量の淡水が約TV＝25
℃の水温度にて噴霧ノズルから噴霧される。これは、空
気を約TL＝35℃の温度まで冷却し、この場合、100％の
湿度に飽和された空気は、空気1kg当たり約9gの水分を
含む。第二の液滴捕集領域において、約36.1l/秒の量の
水が分離され、これにより、冷却器の第二の段は、1.1
／秒の量にて淡水を製造し、これは、日当たり約95ト
ンの量に相当する。所望であれば、給気は、冷却器の第
三の段にて、また選択随意的に、冷却器の第四の段にて
冷却水の温度よりも数度高い温度まで冷却することが出
来、その結果、淡水を更に製造すると同時に、給気の温
度が極めて低い結果、エンジンの比燃料消費量が改善さ
れて約1g/hphとなる。
℃の水温度にて噴霧ノズルから噴霧される。これは、空
気を約TL＝35℃の温度まで冷却し、この場合、100％の
湿度に飽和された空気は、空気1kg当たり約9gの水分を
含む。第二の液滴捕集領域において、約36.1l/秒の量の
水が分離され、これにより、冷却器の第二の段は、1.1
／秒の量にて淡水を製造し、これは、日当たり約95ト
ンの量に相当する。所望であれば、給気は、冷却器の第
三の段にて、また選択随意的に、冷却器の第四の段にて
冷却水の温度よりも数度高い温度まで冷却することが出
来、その結果、淡水を更に製造すると同時に、給気の温
度が極めて低い結果、エンジンの比燃料消費量が改善さ
れて約1g/hphとなる。
実験例２ 上述の大気条件と同一条件で、エンジン負荷が75％の
場合、第一の噴霧段におけるノズルには、少なくとも1.
8l/秒の量の海水を供給しなければならず、このため、
空気は、約TL＝60℃まで冷却され且つ100％相対湿度ま
で加湿され、この場合、空気1kg当たり約45gの水分を含
む。
場合、第一の噴霧段におけるノズルには、少なくとも1.
8l/秒の量の海水を供給しなければならず、このため、
空気は、約TL＝60℃まで冷却され且つ100％相対湿度ま
で加湿され、この場合、空気1kg当たり約45gの水分を含
む。
第二の噴霧段にて、35l/秒の量の水が約TV＝25℃の温
度にて供給され、これにより、給気は約TL＝35℃ まで
冷却され、この場合、100％飽和空気中の水分量は、空
気1kg当たり約12gである。該第二の段は、約0.5l/秒の
量にて淡水を製造し、これは、日当たり43トンの量に相
当する。
度にて供給され、これにより、給気は約TL＝35℃ まで
冷却され、この場合、100％飽和空気中の水分量は、空
気1kg当たり約12gである。該第二の段は、約0.5l/秒の
量にて淡水を製造し、これは、日当たり43トンの量に相
当する。
実験例３ 100％のエンジン負荷にて且つ熱帯の大気状態にて空
気温度がTL＝45℃、空気の水分量が空気1kg当たり38gの
とき、第一の噴霧部分には、4l/秒の海水が供給され、
これにより、給気は約TL＝90℃の温度まで冷却され、そ
の水分量は、空気1kg当たり約100gである。
気温度がTL＝45℃、空気の水分量が空気1kg当たり38gの
とき、第一の噴霧部分には、4l/秒の海水が供給され、
これにより、給気は約TL＝90℃の温度まで冷却され、そ
の水分量は、空気1kg当たり約100gである。
スクラバーの第二の段において、35l/秒の量にて淡水
が供給され、気体は約TL＝45℃まで冷却され、この場合
の水分量は、空気1kg当たり約17gである。このため、約
1.7l/秒の量にて淡水が製造され、これは、日当たり146
トンの量に相当する。
が供給され、気体は約TL＝45℃まで冷却され、この場合
の水分量は、空気1kg当たり約17gである。このため、約
1.7l/秒の量にて淡水が製造され、これは、日当たり146
トンの量に相当する。
図１に示したエンジンは、過給式である。本発明は、
例えば、機械的に駆動され又は電気モータにより駆動さ
れるコンプレッサを有するエンジンのようなその他の型
式の過給内燃機関にも使用可能であるのは、勿論であ
る。
例えば、機械的に駆動され又は電気モータにより駆動さ
れるコンプレッサを有するエンジンのようなその他の型
式の過給内燃機関にも使用可能であるのは、勿論であ
る。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F02B 29/04
Claims (8)
- 【請求項１】給気及び掃気をエンジンシリンダに供給す
るコンプレッサ（９）と、該コンプレッサからの空気を
冷却する冷却器（12）とを備える、船舶の主機のような
大型の過給内燃機関（１）にして、前記冷却器（12）
が、空気中に水を圧力噴霧することにより、掃気及び給
気と冷却水とを直接接触させ得るように設計され、 前記冷却器（12）が、連続的な多数の噴霧領域を備え、 少なくとも二つの噴霧領域の間には、空気から水滴を分
離する液滴捕集領域（33）が設けられることを特徴とす
る内燃機関。 - 【請求項２】請求の範囲第１項に記載の内燃機関にし
て、前記冷却器（12）が、前記噴霧領域と前記液滴捕集
領域（33）との間に設けられた液滴発生領域（32）を備
えることを特徴とする内燃機関。 - 【請求項３】請求の範囲第１項又は第２項に記載の内燃
機関にして、前記噴霧領域にて、前記冷却器が、噴霧水
を気体の流動方向（28）の方向と反対方向に噴射する多
数のノズル（39）を備え、該ノズルの脇に又は該ノズル
の真正面に、気体の流動方向に関して傾斜させた面（4
0）の形態による液滴捕集器が配置されることを特徴と
する内燃機関。 - 【請求項４】請求の範囲第１項乃至第３項の何れかの項
に記載の内燃機関にして、吐出ポンプ（49）が、前記冷
却器内の噴霧領域に淡水を供給し、該冷却器の液滴捕集
領域の少なくとも一つが貯蔵タンク（50）に淡水を供給
し、該貯蔵タンクが冷却器内の圧力と略等しい圧力まで
加圧されることを特徴とする内燃機関。 - 【請求項５】空気がコンプレッサ（９）から去った後
で、空気がエンジンの燃焼室に供給される前に、過給内
燃機関（１）の吸気を噴霧水で冷却すべく冷却器（12）
を運転する方法にして、 水を圧力噴霧することにより、該空気が多数の段（13乃
至16）内で冷却され、自由に利用可能な品質の水が冷却
器の第一の段（13）内で空気中に噴霧され、その後、液
滴が空気から除去され、その後続の少なくとも一つの段
（14乃至16）内で淡水が空気中に噴霧され、その後、水
滴が空気から除去されるようにしたことを特徴とする方
法。 - 【請求項６】請求の範囲第５項に記載の方法にして、淡
水が連続的な二つの段（14、15）内で空気中に噴霧さ
れ、淡水が噴霧される最後の段（15）内にて空気から除
去された水が貯蔵タンクに供給されることを特徴とする
方法。 - 【請求項７】請求の範囲第６項に記載の方法にして、前
記第二の噴霧段（14）から除去された水が冷却器の前記
第一の段（13）にて空気中に噴霧すべき水と混合される
ことを特徴とする方法。 - 【請求項８】請求の範囲第５項乃至第７項の何れかの項
に記載の方法にして、第一の段（13）から排出されたと
き、空気がその露点よりも著しく低い温度まで冷却され
ないように、前記第一の段（13）における水量が、吸気
の温度、その量、及びその水分量に適合し得るようにさ
れることを特徴とする方法。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DK064993A DK170217B1 (da) | 1993-06-04 | 1993-06-04 | Stor trykladet forbrændingsmotor og fremgangsmåde til drift af en køler til afkøling af en sådan motors indsugningsluft. |
| DK0649/93 | 1993-06-04 | ||
| PCT/DK1993/000399 WO1994029579A1 (en) | 1993-06-04 | 1993-12-02 | A large supercharged internal combustion engine and a method of operating a cooler for cooling the intake air of such an engine |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08512376A JPH08512376A (ja) | 1996-12-24 |
| JP2914396B2 true JP2914396B2 (ja) | 1999-06-28 |
Family
ID=8095980
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6523601A Expired - Lifetime JP2914396B2 (ja) | 1993-06-04 | 1993-12-02 | 大型過給内燃機関及びその吸気を冷却する冷却器の運転方法 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5809981A (ja) |
| EP (1) | EP0701655B1 (ja) |
| JP (1) | JP2914396B2 (ja) |
| KR (1) | KR100291821B1 (ja) |
| DE (1) | DE69308163T2 (ja) |
| DK (1) | DK170217B1 (ja) |
| FI (1) | FI106881B (ja) |
| WO (1) | WO1994029579A1 (ja) |
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1995
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