JP5581369B2 - 空気潤滑装置及び船舶 - Google Patents
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Description
本発明は、船舶に搭載されて、当該船舶の船底から空気を噴出して、当該船舶が水から受ける摩擦抵抗を軽減する空気潤滑装置、および該空気潤滑装置を備える船舶に関する。
船舶、特に大型船が航行中に水から受ける船体抵抗の大部分は、船底部における外水の相対流によって生じる摩擦抵抗で占められている。そのため、船底部から空気を噴出して気泡を発生させて、該気泡を船底部に沿って流す空気潤滑による摩擦抵抗の低減は、船舶の燃料消費の低減と二酸化炭素の排出抑制に大きな効果がある。また、空気潤滑によって摩擦抵抗の軽減を図る装置、及び該装置を備える船舶に関する発明は、既に多数出願されている（例えば、特許文献１，２）。
また、船舶の主機関を空気源とする空気潤滑装置も知られている。例えば、特許文献３には、主機関と、主機関の排気によって駆動されて主機関に加圧気体を送気する過給機を備える船舶において、過給機から送気される加圧気体の一部と主機関の排気の一部を抽気して、空気潤滑装置に供給することが開示されている。また、特許文献３の装置では、圧縮機とインタークーラーの間と、主機関の直前にある掃気レシーバーで加圧気体を抽気している。
特許文献２の発明によれば、空気潤滑装置から噴出させる高圧空気を生成するための動力を別途用意する必要がないので、省エネ効果が高い。しかしながら、掃気レシーバー中の加圧気体には、主機関から逆流するガスやミストが含まれる可能性があるので、掃気レシーバーから抽気した加圧気体を海中に放出すると、該ガス・ミストに含まれる物質で海洋を汚染する危険がある。圧縮機とインタークーラーの間にある加圧気体に主機関からガスやミストが含まれる危険は小さいが、圧縮機を出た加圧空気は高温になっていて、インタークーラーを通過する前は約２００℃程度である。このような高温の気体を配管に通せば、配管の塗装を痛めるし、火災や火傷の危険もある。また、配管内で凝縮水が発生して、配管中の機器や計器へ悪影響を与えるという問題がある。
本発明は、このような背景の下でなされたものであって、主機関の過給機を空気源とする空気潤滑装置であって、排気ガスの混入がない清浄な空気を噴出できる空気潤滑装置を提供することを目的とする。また、かかる空気潤滑装置を備える船舶を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明に係る空気潤滑装置は、圧縮機から送出された圧縮空気を冷却するインタークーラーと、前記インタークーラーを通過した圧縮空気から水分を分離するミストキャッチャーと、前記ミストキャッチャーを通過した圧縮空気を一時貯留する掃気レシーバーとを有する過給機から圧縮空気を抽気して、該圧縮空気を船体の外表面に噴出させて気泡を生成する空気潤滑装置において、前記インタークーラーと前記ミストキャッチャーの中間の流路から圧縮空気を抽気して、該圧縮空気を船体の外表面に噴出させて気泡を生成するとともに、前記過給機から、前記船体の外表面に形成された噴出口に至る圧縮空気の供給管路の途中に、該圧縮空気からドレンを除去するドレン除去手段を備えるものである。
前記過給機から供給される圧縮空気を更に昇圧して前記噴出口に供給する昇圧手段を備え、前記ドレン除去手段は前記過給機と前記昇圧手段の間に配置されてもよい。
前記ドレン除去手段は、立ち上がり管と、前記立ち上がり管の下方に形成されたドレン溜まりと、前記ドレン溜まりからドレンを排出するドレントラップとから構成されてもよい。
複数個の前記ドレン除去手段が直列に配置されていてもよい。
本発明に係る船舶は、前記いずれかの空気潤滑装置を備えるものである。
本発明によれば、過給機のインタークーラーとミストキャッチャーの中間の流路から圧縮空気を抽気して、圧縮空気に排気ガスが混入する可能性をなくして、海洋汚染を予防することができる。また過給機から空気潤滑装置に到る管路にドレン除去手段を備えれば、圧縮空気中の水分が凝結して管路を詰まらせる危険を除去できるので、空気潤滑装置の信頼性が向上する。
図１は、本発明に係る空気潤滑装置１を備える船舶２の概念的な構成図である。図１に示すように船舶２はプロペラ３を駆動する主機関４を備え、主機関４は過給機５を備える。主機関４は２サイクル低速ディーゼル機関であり、過給機５は主機関４の排気ガスでタービンを駆動して、該タービンでコンプレッサを駆動して大気を圧縮して高圧空気を発生させるターボチャージャーである。
空気潤滑装置１は、船舶２の船首側の船底部に開口する複数の噴出口６と、噴出口６の上方のブロワ室７の内部に配置されたブロワ８、及び過給機５から燃焼用空気の一部を抽気してブロワ８を経由して噴出口６に供給する管路９を備える。過給機５から抽気された燃焼用空気は、ブロワ８で昇圧されて、噴出口６を通って噴出されて、船舶２の船底の外表面において気泡を生成する。つまり、本実施形態において、過給機５に気泡生成用の空気を供給する空気源として機能する。
図２に示すように、過給機５はタービン５１と圧縮機５２を備える。タービン５１は主機関４の排気ガスで駆動され、圧縮機５２はタービン５１で駆動される。圧縮機５２には大気が導入されて、圧縮機５２で高圧にされた空気は、上部トランク５３に送出される。上部トランク５３の下方にはインタークーラー５４があって、圧縮機５２で断熱圧縮されて高温になった空気を冷却する。インタークーラー５４を通過した空気は下部トランク５５に送出され、さらに、掃気レシーバー５６に送出される。掃気レシーバー５６は主機関４の図示しない各気筒に接続されて、掃気レシーバー５６に送出された高圧の空気は、前記各気筒を掃気する。
また、下部トランク５５の内部にはミストキャッチャー５７が配置され、下部トランク５５と掃気レシーバー５６の間にはフラップ５８が配置されている。なお、ミストキャッチャー５７は、例えばルーバー状の邪魔板を多数備えて、ミスト状になって下部トランク５５を通過する空気中に漂う水分を補足する装置である。フラップ５８は、掃気レシーバー５６から下部トランク５５への逆流を防ぐ蓋であって、掃気レシーバー５６と下部トランク５５杯だの仕切り板にヒンジされていて、下部トランク５５から掃気レシーバー５６に向かう方向に圧力が加わると開き、逆方向に圧力が加わると閉じる。
過給機５は以上のように構成されていて、管路９はミストキャッチャー５７の上流において、下部トランク５５に接続されている。つまり、圧縮機５２で圧縮された高圧空気はインタークーラー５４とミストキャッチャー５７の間で抽気されて、空気潤滑装置１に供給される。この抽気位置と掃気レシーバー５６の間には、フラップ５８とミストキャッチャー５７があるので、主機関４からガスやミストが掃気レシーバー５６に逆流したとしても、該ガス・ミスト中の汚染物質はフラップ５８とミストキャッチャー５７で遮られる。そのため、管路９を通って空気潤滑装置１の噴出口６に供給される空気に汚染されることを効果的に防止することができる。
また、管路９は、図３に示すように構成されている。すなわち、管路９は過給機５から空気潤滑装置１に向かって、第１の水平管９１、第１の立ち上がり管９２、第２の水平管９３、第２の立ち上がり管９４、第３の水平管９５、第３の立ち上がり管９６を有している。また、第１〜３の立ち上がり管９２，９４，９６の下方にはドレン溜まり１０を備え、ドレン溜まり１０にはドレントラップ１１が接続されている。
管路９はミストキャッチャー５７の上流において、下部トランク５５に接続されているから、過給機５から管路９に流入する空気には相当量の水分がミストとなって含まれているので、放置すると管路９内にドレンが溜まり、空気の流れが妨げられる。そこで、前述したように、ドレン溜まり１０とドレントラップ１１の組を３組配置してドレンを除去している。つまり、ドレン溜まり１０とドレントラップ１１の組はドレン除去手段として機能する。
図４を参照して、ドレン溜まり１０とドレントラップ１１の組、つまりドレン除去手段の作用を説明する。図４に示すように、第１の水平管９１から第１の立ち上がり管９２に流入した空気は第１の立ち上がり管９２の内壁９７に当たって、内壁９７には該空気に含まれるミストが付着する。内壁９７に付着したミストはドレンになって内壁９７を流れ落ち、ドレン溜まり１０に溜まる。ドレン溜まり１０に溜ったドレンの水位が所定のレベルを超えると、ドレントラップ１１が作動してドレンを排出する。排出されたドレンは、図示しないドレンタンクに送られる。
このように、、第１の水平管９１から吹き出す空気を内壁９７に当てるようにしたので、ミストを効率良く補足して、ドレンを生成することができる。また、ドレンがドレントラップ１１に向かって流れやすいように、ドレン溜まり１０の底に傾斜を設けてもよい。
なお、ドレントラップ１１は、例えば、ドレンの水位の変動にしたがって動作するフロート付レバーで開閉される弁を備えて、ドレンの水位が所定のレベルを超えると該弁を開き、水位が前記レベルに戻ると該弁を閉じる公知の装置である。なお、ドレントラップ１１において、空気の流路は、ドレンによって常に水封されているから、管路９を流れる高圧空気がドレントラップ１１から漏れる事はない。
以上説明したように、本発明によれば、過給機のインタークーラーとミストキャッチャーの中間の流路において圧縮空気を抽気するので、主機関から掃気レシーバーを通って逆流するガスやミストによって、空気潤滑装置に流れる空気が汚染されることがない。そのため、海洋汚染の危険がない空気潤滑装置を提供することができる。
なお、上記実施形態は本発明の例示であって、本発明の技術的範囲は上記実施形態によっては限定されない。本発明は特許請求の範囲に示された技術的思想の限りにおいて、自由に応用、変形あるいは改良して実施することができる。
例えば、ブロワは本発明の空気潤滑装置において必須の構成要素ではない。ブロワなしで、空気潤滑装置を構成することもできる。あるいは、過給機とブロワを空気潤滑装置の、独立した空気源として並列に配置することもできる。つまり、一部の噴出口からは過給機に由来する空気が噴出され、他の噴出口からはブロワに由来する空気が噴出されるように構成することもできる。
また、図３に示した管路の構成や配置が例示であることは言うまでもない。ドレン除去手段の数量は３組に限定されない。必要に応じて適宜増減することができる。ドレン除去手段はドレン溜まりとドレントラップの組み合わせには限定されない。例えば、ドレントラップに替えて、手動で操作されるコックを備えて、ドレン溜まりに溜まったドレンを必要に応じて排出するようにしても良い。あるいは水位計と電動弁をドレン溜まりに取りつけて、ドレン溜まりの水位が所定の水準を超えた時に電動弁を開くようにしても良い。
１ 空気潤滑装置
２ 船舶
３ プロペラ
４ 主機関
５ 過給機
６ 噴出口
７ ブロワ室
８ ブロワ
９ 管路
１０ ドレン溜まり
１１ ドレントラップ
５１ タービン
５２ 圧縮機
５３ 上部トランク
５４ インタークーラー
５５ 下部トランク
５６ 掃気レシーバー
５７ ミストキャッチャー
５８ フラップ
９１ 第１の水平管
９２ 第１の立ち上がり管
９３ 第２の水平管
９４ 第２の立ち上がり管
９５ 第３の水平管
９６ 第３の立ち上がり管
９７ 内壁
２ 船舶
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４ 主機関
５ 過給機
６ 噴出口
７ ブロワ室
８ ブロワ
９ 管路
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１１ ドレントラップ
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９６ 第３の立ち上がり管
９７ 内壁
Claims (5)
- 圧縮機から送出された圧縮空気を冷却するインタークーラーと、前記インタークーラーを通過した圧縮空気から水分を分離するミストキャッチャーと、前記ミストキャッチャーを通過した圧縮空気を一時貯留する掃気レシーバーとを有する過給機から圧縮空気を抽気して、該圧縮空気を船体の外表面に噴出させて気泡を生成する空気潤滑装置において、
前記インタークーラーと前記ミストキャッチャーの中間の流路から圧縮空気を抽気して、該圧縮空気を船体の外表面に噴出させて気泡を生成するとともに、
前記過給機から、前記船体の外表面に形成された噴出口に至る圧縮空気の供給管路の途中に、該圧縮空気からドレンを除去するドレン除去手段を備える
空気潤滑装置。 - 前記過給機から供給される圧縮空気を更に昇圧して前記噴出口に供給する昇圧手段を備え、
前記ドレン除去手段は前記過給機と前記昇圧手段の間に配置されている
ことを特徴とする請求項１に記載の空気潤滑装置。 - 前記ドレン除去手段は、立ち上がり管と、前記立ち上がり管の下方に形成されたドレン溜まりと、前記ドレン溜まりからドレンを排出するドレントラップとから構成される
ことを特徴とする請求項１に記載の空気潤滑装置。 - 複数個の前記ドレン除去手段が直列に配置されている
ことを特徴とする請求項１に記載の空気潤滑装置。 - 請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の空気潤滑装置を備える船舶。
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