JP5872329B2 - 船用燃料供給システム - Google Patents

Description

本発明は、船舶のエンジンに供給される液体燃料を冷却するための燃料冷却装置の構成に関する。

従来から、船用燃料は、Ａ重油、Ｃ重油など不純物が多い燃料が使用されている。しかし近年は、船用ディーゼル機関による環境汚染への対策の一環で、海域によってはＳＯｘ（硫黄酸化物）排出量の規制が強化されている。このような規制を背景に、低硫黄燃料であるマリンガスオイル（ＭＧＯ）を船用燃料として使用する動きがある。

ところで、エンジンに供給される燃料の粘度には許容範囲があり、この許容範囲から外れた粘度の燃料をエンジンに供給した場合には不具合が発生し得る。例えば、従来から使われているＣ重油は常温で粘度が高過ぎるため、エンジンに供給する前にヒーターで加熱して粘度を下げる必要があった。

一方、上記マリンガスオイルのように不純物が少ない燃料は、Ｃ重油などの従来の船用燃料と比べると粘度が低い。しかも、エンジン運転中は燃料の温度が徐々に上昇していくので、当該燃料の粘度は低下していく。仮に、エンジンに供給される燃料の粘度が低過ぎた場合、燃料噴射ポンプのプランジャとバレルの間に十分な油膜が発生せず、故障の原因となり得る。そこで、マリンガスオイルを燃料として利用する場合は、当該燃料の温度が上昇して粘度が下がり過ぎないようにするために、当該燃料を冷却する燃料クーラーが必要となる。

この種の燃料クーラーは、例えば、ＨＦＣ等の冷媒ガスを用いた熱交換器として構成することができる。ただし、冷媒にＨＦＣ等を用いる場合には、機械的駆動部（コンプレッサ、モータなど）が必要であるため、振動や騒音の原因になるとともに、定期的なメンテナンスが必要である。また、コンプレッサ等を有する燃料クーラーは構造が複雑であることから小型化が困難であり、小型のエンジンに対して採用することは難しい。更に、ＨＦＣのような温室効果ガスを用いることは、地球温暖化対策の面でも問題がある。

この点、船舶に搭載される燃料クーラーにおいては、海水を冷媒として利用するものが知られている。この種の燃料クーラーでは、海水を汲み上げて冷媒として利用し、利用した海水は再び海に放出すれば良い。この構成の燃料クーラーではコンプレッサ等が不要となり、温室効果ガスの利用による問題もない。しかし、この構成の燃料クーラーは、その冷却性能が海水温度に依存してしまうため、海水温が高い海域（熱帯の海など）では、十分な冷却性能を発揮することができない。また、海水を流す熱交換器をチタン等の耐食性材料によって構成しなくてはならず、製造コストが高くなってしまう。更に、熱交換器が故障したときには、燃料が海水に流出してしまうおそれがある。

一方で従来から、自動車用エンジンの分野において、気化燃料を冷却するための冷却装置にペルチエ素子を利用したものが提案されている。このような冷却装置は、例えば特許文献１又は２に記載されている。また特許文献３には、自動車用エンジンのキャニスタの吸着剤をペルチエ素子で冷却する構成が記載されている。ペルチエ素子を用いた冷却装置は、機械的駆動部がないため、振動や騒音がなくメンテナンスフリーであるという利点がある。しかも、冷媒を循環させる構成が必要ないことからコンパクトであり、装置全体をシンプルに構成することができる。

特開２００１−２７７８７０号公報 特開２０１０−８４５３５号公報 特開２００３−３１４３８４号公報 特開平８−１００７１７号公報

しかし、特許文献１の構成は、ガス中に含まれる燃料を液化分離する構成である。従って、特許文献１の構成は、液体燃料を冷却するための冷却装置にそのまま採用することはできない。また、特許文献２の構成は、熱交換器の直管状の燃料通路にペルチエユニットを取り付けただけであるから、燃料通路を流れる燃料を十分に冷却できるとは言いがたい。また特許文献３の構成は、蒸発燃料処理装置内の吸着剤を冷却するものである。従って、特許文献３の構成は、エンジンに供給する液体燃料を冷却するための冷却装置にそのまま採用することはできない。

この点、特許文献４は、液体を搬送するパイプを冷却するためのパイプ冷却装置を開示している。特許文献４は、流体を搬送するパイプの途中を複数の細管に分岐させ、細管の周囲を包囲するパイプに冷媒を封入して、当該パイプをペルチエ素子で冷却する構成である。特許文献４は、これにより、ペルチエ素子を多数取り付けて冷却作用を大にし、またペルチエ素子の取り付けを容易にすることができるとしている。

しかし、特許文献４の冷却装置は、封入された冷媒を介して間接的に流体を冷却する構成であるから、冷却効率が悪いという問題がある。特に、特許文献４のように冷媒を封入した構成では、冷媒の自然対流によって熱が伝えられるため、冷媒を強制対流させる構成に比べると熱伝達率が小さい。このため、燃料の熱をペルチエ素子に対して効率良く伝えることができず、結果としてペルチエ素子による冷却効果が低下し、燃料を十分に冷却できない懸念がある。

本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その目的は、船用エンジンに供給する液体燃料を冷却する冷却装置において、騒音や振動が少なく、メンテナンスが容易でかつ効率的な冷却を実現できる構成を提供することにある。

課題を解決するための手段及び効果

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。

本発明の第１の観点によれば、以下の構成の船用燃料供給システムが提供される。即ち、この船用燃料供給システムは、第１燃料タンクと、第２燃料タンクと、燃料ヒーターと、船用燃料冷却装置と、供給燃料切換部と、を備える。前記第１燃料タンクは、第１燃料を貯蓄する。前記第２燃料タンクは、前記第１燃料よりも粘度が低い第２燃料を貯蓄する。前記燃料ヒーターは、前記第１燃料を加熱してエンジンに供給する。前記船用燃料冷却装置は、前記第２燃料を冷却して前記エンジンに供給する。前記供給燃料切換部は、前記燃料ヒーターからの第１燃料と、前記船用燃料冷却装置からの第２燃料と、の何れか一方を前記エンジンに供給するように切り換える。この船用燃料冷却装置は、燃料通路と、空冷部と、ペルチエ素子と、伝熱部材と、を備える。前記燃料通路は、前記エンジンに供給される前記第１燃料又は前記第２燃料が流れる。前記空冷部は、周囲の空気に熱を放出する。前記ペルチエ素子は、前記燃料通路の外壁面に配置され、前記燃料通路の熱を前記空冷部に移動させる。前記伝熱部材は、前記燃料通路内に配置され、前記ペルチエ素子が配置されている壁面に接続される。また、前記の船用燃料供給システムにおいては、以下の構成とすることが更に好ましい。即ち、前記舶用燃料冷却装置は、船舶の機関室内に配置される。前記空冷部は、前記機関室の内部の空気に熱を放出する。

即ち、燃料通路内を流れる燃料の熱を、伝熱部材によって燃料通路の壁面まで移動させ、この壁面をペルチエ素子によって冷却するとともに、空冷部によって放熱する。この構成によれば、船舶のエンジンに供給される液体燃料を、冷媒を介すことなく効率良く冷却することができる。従って、ＨＦＣのような温室効果ガスを冷媒として利用する必要が無い。また、海水を冷媒として用いる場合のように、冷却効果が海水温度によって左右されることもなく、故障時の海水汚染の心配も無い。また冷媒を循環させるために必要となるコンプレッサやポンプなどが不要となり、構造の単純化、騒音の低減、装置の小型化を図ることができる。またペルチエ素子は機械的駆動部を持たないためメンテナンスフリーであり、電流制御により冷却効果を調整できるため制御も容易である。

上記の船用燃料供給システムは、以下のように構成されることが好ましい。即ち、前記伝熱部材は、金属製の棒状部材であり、その長手方向の両側の端部が前記燃料通路の壁面に接続される。前記ペルチエ素子は、前記伝熱部材の端部が接続されている壁面の外側にそれぞれ配置されている。

このように、棒状の伝熱部材の両端部を燃料通路の壁面に接続したことにより、燃料通路内を流れる燃料の熱を、燃料通路の壁面に効率良く移動させることができる。更に、伝熱部材が接続された両側の壁面にそれぞれペルチエ素子を設けたことにより、当該ペルチエ素子によって効率良く冷却することができる。

上記の船用燃料供給システムは、以下のように構成されることが好ましい。即ち、前記燃料通路は、当該燃料通路内を前記燃料が流れる方向に直交する断面における断面形状が略長方形状である。前記伝熱部材は、その長手方向が、前記燃料通路の前記断面形状の短辺に沿うように配置されている。

伝熱部材を、断面長方形状の燃料通路の短辺に沿うように配置するので、伝熱部材が熱を伝達しなければならない距離が短くなる結果、燃料の熱を燃料通路の壁面まで効率良く移動させることができる。また、伝熱部材の両端部は、断面長方形状の燃料通路の長辺に接続されることになる。従って、ペルチエ素子と燃料通路との接触面積を広くとることができ、放熱効果を向上させることができる。

上記の船用燃料供給システムは、以下のように構成されることが好ましい。即ち、前記燃料通路内を前記燃料が流れる方向に沿って配置された複数のフィンを、前記燃料通路内に備える。前記フィンは、前記伝熱部材に接続される。

このようにフィンを設けることにより、燃料通路内を流れる燃料の熱を、伝熱部材に効率良く移動させることができる。

本発明の第１実施形態に係る船用燃料供給システムのブロック図。 燃料クーラーの正面断面図。 燃料クーラーの側面断面図。 変形例に係る燃料クーラーの正面断面図。 変形例に係る燃料クーラーの側面断面図。 第２実施形態の船用燃料供給システムのブロック図。

次に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る船用燃料供給システム１における燃料の流れを示すブロック図である。

この船用燃料供給システム１は、船舶のディーゼルエンジン２に対して燃料を供給することができるように構成されている。当該船舶は、ディーゼルエンジン２を収容する機関室を備えている。船用燃料供給システム１は、ディーゼルエンジン２と同じ機関室内に配置されている。

ディーゼルエンジン２は、船舶のスクリュープロペラ３３等を駆動するための駆動源である。また、ディーゼルエンジン２は、発電機３４を駆動するように構成されている。この発電機３４によって、船舶に搭載されている各種電気機器に電力を供給することができる。また、ディーゼルエンジン２から排出される高温の排気ガスは、排ガスエコノマイザ（排熱回収装置）３５に供給されるように構成されている。この排ガスエコノマイザ３５は、前記ディーゼルエンジン２の排熱を回収して有効利用するためのものである。具体的には、排ガスエコノマイザ３５は、前記排気ガスの熱によって、船内で利用される温水と水蒸気（スチーム）を発生させるように構成されている。

ディーゼルエンジン２は、燃料噴出ポンプ３を備えている。船用燃料供給システム１は、燃料噴出ポンプ３に対して第１燃料を供給する第１燃料供給路４と、前記燃料噴出ポンプ３に対して第２燃料を供給する第２燃料供給路５を備えている。また、第１燃料供給路４及び第２燃料供給路５と、燃料噴出ポンプ３との間には、供給燃料切換部６が配置されている。供給燃料切換部６は、燃料噴出ポンプ３に対して、第１燃料供給路４又は第２燃料供給路５の何れか一方を接続するように構成されている。これにより、ディーゼルエンジン２の燃料噴出ポンプ３に対して、第１燃料又は第２燃料の何れかを選択して供給することができる。

第１燃料は、不純物が多く粘度が高い燃料（本実施形態ではＣ重油）としている。また、第２燃料は、不純物が少なく粘度が低い燃料（本実施形態ではマリンガスオイル）としている。航行する海域の排出規制に応じて供給燃料切換部６を切り換えることにより、排出規制に応じた燃料をディーゼルエンジン２に供給することができる。即ち、硫黄酸化物の排出規制が厳しい海域では、低硫黄燃料である第２燃料（マリンガスオイル）を利用し、それ以外の海域では第１燃料（Ｃ重油）を利用して、ディーゼルエンジン２を駆動することができる。なお、供給燃料切換部６の切り換えは、オペレータの適宜の操作により行うことができる。

第１燃料供給路４は、第１燃料タンク７と、燃料ヒーター８と、を備えている。第１燃料タンク７には、ディーゼルエンジン２に供給するための第１燃料（Ｃ重油）が貯蓄されている。燃料ヒーター８は、第１燃料タンク７と供給燃料切換部６との間に配置されており、ディーゼルエンジン２に供給される第１燃料を加熱するように構成されている。即ち、第１燃料（Ｃ重油）は、機関室の室内温度（約４５℃）では粘度が高過ぎるので、そのままではディーゼルエンジン２の燃料噴出ポンプ３に供給することができない。そこで、燃料ヒーター８によって第１燃料を適切な温度（例えば１３０℃以上）まで加熱することにより、第１燃料の粘度が燃料噴出ポンプ３の許容範囲に収まるように調整したうえで、当該燃料噴出ポンプ３に供給するように構成されている。なお、本実施形態において、燃料ヒーター８は、排ガスエコノマイザ３５から供給される水蒸気の熱を利用して、第１燃料を加熱するように構成されている。もっとも、燃料ヒーター８の構成はこれに限らず、例えば電気ヒーターなど、公知の適宜の構成を採用することもできる。

第２燃料供給路５は、第２燃料タンク９と、燃料クーラー（船用燃料冷却装置）１０を備えている。第２燃料タンク９には、ディーゼルエンジン２に供給するための第２燃料（マリンガスオイル）が貯蓄されている。燃料クーラー１０は、第２燃料タンク９と供給燃料切換部６との間に配置されており、ディーゼルエンジン２に供給される第２燃料を冷却するように構成されている。即ち、ディーゼルエンジン２に供給される燃料は、一部が使われずに燃料タンクに戻る。このとき、燃料は、ディーゼルエンジン２の熱によって温度が上昇している。従って、第２燃料（マリンガスオイル）をこの環境で使用すると、温度の上昇により粘度が下がるため、当該第２燃料をそのままディーゼルエンジン２の燃料噴出ポンプ３に供給すると不具合の原因になり得る。そこで、燃料クーラー１０によって第２燃料を適切な温度（例えば４０℃以下）まで冷却することにより、第２燃料の粘度が燃料噴出ポンプ３の許容範囲に収まるように調整したうえで、当該燃料噴出ポンプ３に供給するように構成されている。なお、燃料クーラー１０の構成については後述する。

燃料噴出ポンプ３への燃料の入口近傍には、当該燃料の温度を測定する温度センサ１１が配置されている。本実施形態の船用燃料供給システム１は、温度センサ１１が測定した燃料の温度に基づいて、当該燃料の加熱、又は冷却を行うように構成されている。このように、ディーゼルエンジン２へ供給される直前の燃料の温度に基づいて当該燃料の加熱又は冷却を行うので、ディーゼルエンジン２へ供給される燃料の粘度を、適切に制御することができる。

ディーゼルエンジン２で余った燃料は、第１燃料タンク７又は第２燃料タンク９に戻される。船用燃料供給システム１は、第１燃料タンク７と第２燃料タンク９の何れに燃料を戻すかを切り換える戻しタンク切換部１２を備えている。即ち、ディーゼルエンジン２で第１燃料を利用している場合は、当該燃料を第１燃料タンク７に戻し、第２燃料を利用している場合は、当該燃料を第２燃料タンク９に戻す。なお、戻しタンク切換部１２の切り換えは、オペレータの操作によって行っても良いし、供給燃料切換部６の切り換えと連動して自動的に行われても良い。

続いて、図２及び図３を参照して、本実施形態の燃料クーラー１０について説明する。この燃料クーラー１０は、燃料通路２０と、伝熱部材２１と、ペルチエ素子２２と、空冷部２３と、を備えている。

燃料通路２０は、その内部に燃料を流すことができるように構成されている。燃料通路２０は、第２燃料タンク９に連通する燃料入口２４と、供給燃料切換部６に連通する燃料出口２５を備えている。本実施形態において、燃料通路２０は、燃料入口２４と燃料出口２５を直線状に接続するように構成されている。第２燃料タンク９の第２燃料は、燃料入口２４から燃料通路２０に導入され、当該燃料通路２０内を流れた後、燃料出口２５から出て燃料噴出ポンプ３に供給される。

本実施形態において、燃料通路２０は、扁平状に構成されている。具体的には図３に示すように、燃料通路２０は、燃料が流れる方向に直交する平面で切断したときの流路形状が、略長方形状になるように構成されている。本実施形態の燃料クーラー１０では、流路の四方を金属板によって囲むことにより、断面長方形状の燃料通路２０を形成している。図３に示すように、長方形状の燃料通路２０の長辺に該当する壁面を構成している金属板を、天井板２６及び底板２７とする。また、長方形状の燃料通路２０の短辺に該当する壁面を構成する金属板を、側板２８，２９とする。天井板２６、底板２７、側板２８，２９はそれぞれ平板状の金属板とされており、当該金属板で囲まれた空間の内部を燃料が流れるように構成されている。なお、天井板、底板等というのは説明の便宜のための名称であり、燃料通路２０の上下の向きを限定するものではない。

燃料通路２０の内部には、複数の伝熱部材２１が配置されている。本実施形態において、伝熱部材２１は丸棒状の部材として構成されている。各伝熱部材２１は、伝熱部材２１同士の間を燃料が流れることができるように、互いに適宜の間隔を空けて配置されている。

各伝熱部材２１は、その長手方向が、燃料通路２０内を第２燃料が流れる方向（燃料入口２４から燃料出口２５へと向かう方向）に対して略直交するように配置されている。また本実施形態において、各伝熱部材２１は、その長手方向が、天井板２６及び底板２７に対して略直交するように配置されている。そして、各伝熱部材２１の一端は天井板２６に接続され、他端は底板２７に接続されている。この構成により、燃料通路２０内を流れる燃料の熱を、伝熱部材２１によって、燃料通路２０の壁面（具体的には天井板２６及び底板２７）まで伝えることができる。また、本実施形態の燃料クーラー１０では伝熱部材２１の両端を燃料通路２０の壁面に接続しているので、伝熱部材２１の一端のみを燃料通路２０の壁面に接続する場合と比べて、燃料通路２０内を流れる燃料の熱を燃料通路２０の壁面（天井板２６及び底板２７）まで効率的に伝えることができる。

伝熱部材２１の素材は特に限定されないが、銅のように熱伝導率が高い素材で構成することが好適である。ただし、燃料通路２０内を流れる第２燃料に腐食性がある場合など、伝熱部材２１に銅を利用することができない場合がある。本実施形態の燃料クーラー１０においては、伝熱部材２１は、第２燃料に対して耐食性を有する鉄合金製としている。

なお、本実施形態の燃料クーラー１０では、伝熱部材２１を鉄合金製としているので、当該伝熱部材２１によって熱を伝える効率が必ずしも良好であるとは言えない。そこで本実施形態の燃料クーラー１０では、伝熱部材２１によって熱を伝える距離が短くなるように構成している。具体的には以下のとおりである。即ち、前述のように本実施形態では、燃料通路２０を扁平状に（流路断面を長方形状に）形成している。そして、各伝熱部材２１の長手方向を、長方形状の流路断面の短辺に沿わせるように配置されている。これにより、伝熱部材２１の長さを短くすることができるので、当該伝熱部材２１の長手方向での温度勾配が急峻になる。この結果、鉄合金のように熱伝導率が低い素材で伝熱部材２１を構成した場合であっても、燃料通路２０内を流れる燃料の熱を、天井板２６又は底板２７まで効率良く伝えることができる。

前記ペルチエ素子２２は、平板状に形成されている。なお、このように平板状に形成されたペルチエ素子は一般的なものなので、市販のペルチエ素子を利用することができる。このペルチエ素子２２は、通電することにより、一側の面の熱を奪って冷却するとともに、当該奪った熱を他側の面に移動させる公知の構成である。図２等に示すように、ペルチエ素子２２は、燃料通路２０の壁面の外側に貼り付けられている。具体的には、ペルチエ素子２２は、天井板２６の外側の面と、底板２７の外側の面と、にそれぞれ貼り付けられている。

天井板２６と底板２７は平板状に形成されているので、例えば燃料通路２０の壁面が湾曲している場合に比べて、燃料通路２０の壁面（天井板２６及び底板２７）とペルチエ素子２２との接触面積を大きくとることができる。また、天井板２６及び底板２７は断面長方形状の燃料通路２０の長辺を構成しているので、燃料通路２０の短辺を構成している側板２８，２９に比べて面積が大きい。従って、ペルチエ素子２２を側板２８，２９に貼り付ける場合に比べて、燃料通路２０の壁面（天井板２６及び底板２７）とペルチエ素子２２との接触面積を大きくとることができる。

ペルチエ素子２２は、燃料通路２０側を向く面（内側の面）が冷却面、他側の面（外側の面）が放熱面となっており、当該ペルチエ素子２２に通電することにより、燃料通路２０の壁面（天井板２６及び底板２７）を冷却するように構成されている。前述のように、天井板２６及び底板２７には伝熱部材２１の端部が接続されている。従って、ペルチエ素子２２によって天井板２６及び底板２７を冷却することにより、伝熱部材２１を冷却することができる。以上の構成により、燃料通路２０内を流れる燃料を冷却することができる。

なお、本実施形態において、ペルチエ素子２２を駆動するための電力は、ディーゼルエンジン２の発電機３４から供給されている。従って、燃料クーラー１０を駆動するための専用の電源などを設ける必要はない。

ペルチエ素子２２の放熱面には、空冷部２３が配置されている。空冷部２３は、ヒートシンク３０と送風ファン３１とを備えている。ヒートシンク３０は、ペルチエ素子２２の放熱面に貼り付けられる。これにより、ペルチエ素子２２の放熱面の熱を、ヒートシンク３０によって周囲の空気に放出することができる。このとき、送風ファン３１によってヒートシンク３０に対して送風することにより、当該ヒートシンク３０からの放熱を効率的に行うことができる。なお、空冷部２３は、天井板２６側のペルチエ素子２２と、底板２７側のペルチエ素子２２にそれぞれ対応して設けられている。即ち、空冷部２３は、断面長方形状の燃料通路２０を、短辺方向から挟み込むように配置されている。これにより、燃料通路２０の熱を効率的に放熱することができる。

以上の構成により、燃料通路２０を流れる燃料の熱は、伝熱部材２１を介して天井板２６及び底板２７に伝えられる。天井板２６及び底板２７の熱は、ペルチエ素子２２によってヒートシンク３０へと移動させられ、当該ヒートシンク３０から周囲の空気へと放出される。このように構成された燃料クーラー１０により、第２燃料を効率良く冷却して、ディーゼルエンジン２に供給することができる。

以上のように、本実施形態の船用燃料供給システム１においては、燃料クーラー１０にペルチエ素子２２を採用している。これにより、冷媒ガスや海水などの冷媒を用いることなく、燃料を冷却することができる。従って、コンプレッサ等の機械的駆動部が無いため、騒音や振動が発生しないとともにメンテナンスフリーである。また、海水のような機関室の外部の冷媒を取り込む必要がないため、機関室内で独立したシステムとすることが可能であり、万が一燃料クーラーが破損した場合であっても燃料が海水に漏れ出す心配はない。しかも、冷媒を循環させるための機構が不要になるので、燃料クーラー１０をコンパクトかつシンプルに構成することができる。

なお、エンジンに供給する第２燃料（マリンガスオイル）の適正温度は、例えば４０℃以下である。従って、この船用燃料供給システム１において、ディーゼルエンジン２に第２燃料を供給する場合は、例えば以下のような制御を行えばよい。即ち、ディーゼルエンジン２に第２燃料を供給しているときに、当該第２燃料の温度が４０℃以上になったことが温度センサ１１によって検出されると、図略の制御装置がペルチエ素子２２への通電を開始して燃料クーラー１０を駆動し、第２燃料の冷却を開始する。そして、第２燃料の温度が所定の設定温度（４０℃未満）になったことが温度センサ１１によって検出されると、図略の制御装置がペルチエ素子２２への通電を遮断して、燃料クーラー１０による第２燃料の冷却を停止する。このように、温度センサ１１の検出結果に基づいてペルチエ素子２２への電流を制御することにより、ディーゼルエンジン２に供給する第２燃料の温度を、簡単かつ正確に調整することができる。従って、ディーゼルエンジン２に供給される第２燃料の粘度を、適切に制御することができる。

ところで、本実施形態の燃料クーラー１０は、空冷部２３によって熱を逃がす構成であるから、当該空冷部２３の周囲の空気の温度はなるべく低い方が望ましい。しかし、燃料クーラー１０等が配置される機関室の室内温度（約４５℃）は、マリンガスオイル（第２燃料）の適正温度（４０℃以下）よりも高温である。空冷部２３に対して、機関室の外の冷たい空気を当てるように構成することも考えられるが、この場合、機関室外に通じる送風ダクト等を配設する必要があり、装置が大掛りになってしまうという問題がある。以上の点を鑑みれば、船舶用の燃料クーラーの熱を空冷式で放熱することは難しいと考えるのが当業者の判断と言える。

しかし本願発明者は、機関室内のように比較的高温（４５℃前後）の環境下であっても、本実施形態の構成の燃料クーラー１０であればマリンガスオイル（第２燃料）を適正温度（４０℃以下）まで十分に冷却可能であることを見出した。そこで本実施形態の燃料クーラー１０は、機関室の室内の空気に対して放熱するように構成されている。即ち、本実施形態の燃料クーラー１０は、第２燃料の熱を、伝熱部材２１及びペルチエ素子２２によって空冷部２３へと効率よく移動させることができるので、前記空冷部２３から効率よく放熱することができる。従って、本実施形態の燃料クーラー１０は、比較的高温な機関室内においても、十分な冷却性能を発揮することができるのである。このように、燃料クーラー１０が機関室内で完結している（機関室の外の空気を当てたりする必要がない）ので、当該燃料クーラー１０をコンパクトかつ簡単に構成することができる。

以上で説明したように、本実施形態の燃料クーラー１０は、燃料通路２０と、空冷部２３と、ペルチエ素子２２と、伝熱部材２１と、を備えている。燃料通路２０には、ディーゼルエンジン２に供給される液体の第２燃料が流れる。空冷部２３は、燃料通路２０の外側に配置され、周囲の空気に熱を放出する。ペルチエ素子２２は、燃料通路２０の外壁面に配置され、燃料通路２０の熱を空冷部２３に移動させる。伝熱部材２１は、燃料通路２０内に配置され、ペルチエ素子２２が配置されている壁面に接続される。

即ち、燃料通路２０内を流れる燃料の熱を、伝熱部材２１によって燃料通路２０の壁面まで移動させ、この壁面をペルチエ素子２２によって冷却するとともに、空冷部２３によって放熱する。この構成によれば、船舶のディーゼルエンジン２に供給される第２燃料を、冷媒を介すことなく効率良く冷却することができる。従って、ＨＦＣのような温室効果ガスを冷媒として利用する必要が無い。また、海水を冷媒として用いる場合のように、冷却効果が海水温度によって左右されることもなく、故障時の海水汚染の心配も無い。また冷媒を循環させるために必要となるコンプレッサやポンプなどが不要となり、構造の単純化、騒音の低減、装置の小型化を図ることができる。またペルチエ素子２２は機械的駆動部を持たないためメンテナンスフリーであり、電流制御により冷却効果を調整できるため制御も容易である。

また、本実施形態の燃料クーラー１０は、以下のように構成されている。即ち、伝熱部材２１は、金属製の棒状部材であり、その長手方向の両側の端部が燃料通路２０の壁面（天井板２６及び底板２７）に接続される。ペルチエ素子２２は、伝熱部材２１の端部が接続されている壁面（天井板２６及び底板２７）の外側にそれぞれ配置されている。

このように、棒状の伝熱部材２１の両端部を燃料通路２０の壁面に接続したことにより、燃料通路２０内を流れる燃料の熱を、燃料通路２０の壁面に効率良く移動させることができる。更に、伝熱部材２１が接続された両側の壁面にそれぞれペルチエ素子２２を設けたことにより、当該ペルチエ素子２２によって効率良く冷却することができる。

また、本実施形態の燃料クーラー１０は、以下のように構成されている。即ち、燃料通路２０は、当該燃料通路２０内を燃料が流れる方向に直交する断面における断面形状が略長方形状となっている。伝熱部材２１は、その長手方向が、燃料通路２０の断面形状の短辺に沿うように配置されている。

伝熱部材２１を、断面長方形状の燃料通路２０の短辺に沿うように配置するので、伝熱部材２１が熱を伝達しなければならない距離が短くなる結果、第２燃料の熱を燃料通路２０の壁面まで効率良く移動させることができる。また、伝熱部材２１の両端部は、断面長方形状の燃料通路の長辺に接続されることになる。従って、ペルチエ素子２２と燃料通路２０との接触面積を広くとることができ、放熱効果を向上させることができる。

次に、上記実施形態の変形例について、図４及び図５を参照して説明する。なお、上記実施形態と共通又は類似する構成については、上記実施形態と同一の符号を図面に付して説明を省略する。

この変形例の燃料クーラー１１０は、燃料通路２０内に複数のフィン４０を備えた構成である。各フィン４０は薄板状の金属板として構成されており、燃料通路２０内の燃料が流れる方向に沿って配置されている。従って、燃料通路２０内の燃料の流れが、フィン４０によって遮られることはない。また、各フィン４０は、伝熱部材２１の長手方向に直交するように配置され、かつ、伝熱部材２１の長手方向で適宜の間隔を空けて積層して配置されている。各伝熱部材２１は、各フィンを貫通するように配置されている。そして、伝熱部材２１とフィンは、溶接などの適宜の方法により接続されている。

以上のように、燃料通路２０内にフィン４０を設けることで、燃料通路２０内を流れる第２燃料の熱を、より効率的に伝熱部材２１へと伝えることができる。

次に、本発明の第２実施形態について、図６を参照して説明する。なお、上記第１実施形態と共通又は類似する構成については、上記実施形態と同一の符号を図面に付して説明を省略する。

前述のように、第１燃料は、ディーゼルエンジン２に供給される際に、燃料ヒーター８によって所定の温度（例えば１３０℃前後）まで加熱されている。従って、エンジンから戻される第１燃料は、機関室の室温（４５℃前後）に対して十分に高温である。

この点に着目し、第２実施形態の船用燃料供給システム１０１では、ディーゼルエンジン２で第１燃料を利用しているときには、高温の第１燃料を第１燃料タンク７に戻す際に、燃料クーラー１０を通過させて発電するように構成している。即ち、室温に対して十分に高温の第１燃料を燃料クーラー１０に流すことにより、ペルチエ素子２２の冷却面と放熱面の間に温度差を発生させる。このようにペルチエ素子２２の両側に温度差を発生させることで、当該ペルチエ素子２２で発電することができる。なお、ディーゼルエンジン２で第１燃料を利用しているときには、燃料クーラー１０は第２燃料を冷却するためには利用されておらず、当該燃料クーラー１０には第２燃料が流れていない状態であるから、上記のように燃料クーラー１０に第１燃料を流して発電に利用できる。

なお、一般的な船舶では、排ガスエコノマイザ３５で生成される水蒸気は船内に豊富にあるので、当該水蒸気を利用して第１燃料を加熱する燃料ヒーター８においては熱エネルギーが余っている状態である。本実施形態は、一旦加熱した第１燃料の熱量をペルチエ素子２２で奪って発電する構成であるため、第１燃料の加熱という観点では必ずしも効率の良いものではないが、上記のように燃料ヒーター８では熱エネルギーが余っているので、第１燃料の加熱効率が多少低下したとしても問題にはならない。むしろ、上記のような構成とすることにより、従来は利用しにくかった余剰の水蒸気の熱エネルギーを、ペルチエ素子２２によって電気エネルギーとして回収できるので、船用燃料供給システム１０１の全体としてはエネルギー効率を向上させることができるのである。

以上のように、第２実施形態の船用燃料供給システム１０１は、余った第１燃料の熱を、電力として回収するように構成されている。これにより、船用燃料供給システム１０１の効率を向上させることができる。しかも、本実施形態の構成においては、第１燃料の熱から電力を得る機能と、第２燃料を冷却する機能と、を燃料クーラー１０が兼ねているので、第１実施形態と比べても追加の投資はほとんど必要ない。従って、低コストで高効率な船用燃料供給システム１０１を実現することができる。

以上に本発明の好適な実施の形態及び変形例を説明したが、上記の構成は例えば以下のように変更することができる。

スクリュープロペラ３３はディーゼルエンジン２によって駆動されるものとしたが、これに限らず、スクリュープロペラ３３を電動モーターによって駆動するように構成してもよい。この場合、ディーゼルエンジン２は発電機３４の駆動源としてのみ機能し、当該発電機３４が発電した電力を前記電動モーターに供給して、スクリュープロペラ３３を駆動する。

上記実施形態では、第１燃料供給路４と第２燃料供給路５を切り換えることができる構成としたが、第１燃料供給路４、供給燃料切換部６、及び戻しタンク切換部１２は省略しても良い。即ち、１種類の燃料のみをエンジンに供給する船用燃料供給システムにも、本願発明の燃料クーラーを採用することができる。もっとも、船用燃料供給システムは、３種類以上の燃料をエンジンに供給できるように構成されていても良い。

上記実施形態では、伝熱部材２１は棒状の部材であるとしたが、これに限らず適宜の形状とすることができる。

上記実施形態では、燃料通路２０は断面長方形状としたが、これに限らず、燃料通路２０の形状は適宜変更することができる。その他、燃料クーラー１０の形状等は図示したものに限定されず、適宜変更することができる。

ヒートシンク３０と送風ファン３１は、燃料クーラー１０の冷却能力に応じて設ければ良く、必須ではない。例えば、ヒートシンク３０だけで十分な冷却効果が得られるならば、送風ファン３１は省略しても良い。また、ヒートシンク３０と送風ファン３１の両方を省略しても良い。この場合は、ペルチエ素子２２の放熱面から直接的に周囲の空気へ熱が放出されるので、ペルチエ素子２２の放熱面自体を空冷部であるとみなすことができる。

天井板２６及び底板２７に貼り付けるペルチエ素子２２の大きさや枚数は、図面に示したものに限定されない。また、天井板２６及び底板２７に加えて側板２８，２９の外側の面にペルチエ素子を貼り付けても良い。

１ 船用燃料供給システム
２ ディーゼルエンジン
４ 第１燃料供給路
５ 第２燃料供給路
８ 燃料ヒーター
９ 燃料クーラー（船用燃料冷却装置）
２０ 燃料通路
２１ 伝熱部材
２２ ペルチエ素子
２３ 空冷部

Claims (5)

1. 第１燃料を貯蓄する第１燃料タンクと、
   前記第１燃料よりも粘度が低い第２燃料を貯蓄する第２燃料タンクと、
   前記第１燃料を加熱してエンジンに供給する燃料ヒーターと、
   前記第２燃料を冷却して前記エンジンに供給する船用燃料冷却装置と、
   前記燃料ヒーターからの第１燃料と、前記船用燃料冷却装置からの第２燃料と、の何れか一方を前記エンジンに供給するように切り換える供給燃料切換部と、
   を備え、
   前記船用燃料冷却装置は、
   前記エンジンに供給される前記第１燃料又は前記第２燃料が流れる燃料通路と、
   周囲の空気に熱を放出する空冷部と、
   前記燃料通路の外壁面に配置され、前記燃料通路の熱を前記空冷部に移動させるペルチエ素子と、
   前記燃料通路内に配置され、前記ペルチエ素子が配置されている壁面に接続される伝熱部材と、
   を備えることを特徴とする船用燃料供給システム。
2. 請求項１に記載の船用燃料供給システムであって、
   前記舶用燃料冷却装置は、船舶の機関室内に配置され、
   前記空冷部は、前記機関室の内部の空気に熱を放出することを特徴とする船用燃料供給システム。
3. 請求項１又は２に記載の船用燃料供給システムであって、
   前記伝熱部材は、金属製の棒状部材であり、その長手方向の両側の端部が前記燃料通路の壁面に接続され、
   前記ペルチエ素子は、前記伝熱部材の端部が接続されている壁面の外側にそれぞれ配置されていることを特徴とする船用燃料供給システム。
4. 請求項３に記載の船用燃料供給システムであって、
   前記燃料通路は、当該燃料通路内を前記燃料が流れる方向に直交する断面における断面形状が略長方形状であり、
   前記伝熱部材は、その長手方向が、前記燃料通路の前記断面形状の短辺に沿うように配置されていることを特徴とする船用燃料供給システム。
5. 請求項１から４までの何れか一項に記載の船用燃料供給システムであって、
   前記燃料通路内を前記燃料が流れる方向に沿って配置された複数のフィンを、前記燃料通路内に備え、
   前記フィンは、前記伝熱部材に接続されていることを特徴とする船用燃料供給システム。

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