JP6223842B2 - 対象物の温度維持方法、船舶の機関室内の対象物の温度維持方法、及び、船舶 - Google Patents

Description

本発明は、冷却装置などを特別に設ける必要がなく、対象物の温度を予め設定した温度範囲内に維持できる対象物の温度維持方法、船舶の機関室内の対象物の温度維持方法、及び、船舶に関する。

近年、船舶の喫水調整等に使用されるバラスト水の移動に伴う微生物などの海域間での移動を防止するために、バラスト水の放出時には、バラスト水に含まれていた微生物等を殺しておくために、バラスト水処理装置を船舶に備えることが要求されてきている。

このバラスト水処理装置の中に、次亜塩素酸ナトリウム、次亜塩素酸カルシウム等の塩素殺菌剤の薬品を使用するものがあり（例えば、特許文献１〜３参照）、この薬品の保管場所として、薬品を使用する機器まで、台車、クレーン、チェーンブロック等で容易に運搬することができる機関室内の場所が適している。

しかしながら、この薬品の保管時の温度管理では、薬品の分解を抑制するために上限温度（例えば、次亜塩素酸カルシウムでは、３５℃）が規定されているが、機関室内は、主機関や発電機など補機が発生する熱で機関室内の温度は上昇している。一般商船の機関室内の温度の上限は船級規則などでは４５℃とされており、機関室内の空気の温度は、薬品の保管の上限温度を超えている場合が多い。

そのため、機関室内で保管する場合は、例えば、バラスト水処理用の薬品を予め冷却しておき、貯留槽断熱装置を備えた貯留槽で貯留したり、冷媒として冷却水を用いた冷却熱交換器を用いたり（例えば、特許文献１参照。）、または、熱交換器及びチラーユニット等の冷却装置、及び加温装置等を用いたりする(例えば、特許文献２参照)ことが提案されている。しかしながら、これらの場合には、バラスト水処理用の薬品を保管するために、熱交換器などの新たな設備が必要になり、コストが増加するという問題がある。

一方、薬品の置き場所として、機関室の上方に配置されている上部構造内の居住区に保管することが考えられる。しかしながら、この場合には、スペース的に厳しい要求がある居住区画の一部を、薬品保管室に変更する必要があり、また、居住区の薬品保管室から機関室までの間には、荷役設備は通常設けられていないので、１ケースが２０Ｋｇ・ｆを超える重さとなる薬品容器を機関室まで人力で運搬することになるという問題がある。

特開２００７−１４４３９１号公報（段落〔００１９〕、〔００２０〕） 特開２０１３−３９５１６号公報（段落〔００２１〕、〔００４０〕） 特開２０１２−２１７９１４号公報（段落〔００１５〕）

本発明は、上記の状況を鑑みてなされたものであり、その目的は、冷却装置等を必要とせずに、機関室内の空気等の周囲のガス体からバラスト水処理用の薬品等の対象物への熱の移動を抑制して、対象物の温度を予め設定した温度範囲内に維持できる対象物の温度維持方法、船舶の機関室内の対象物の温度維持方法、及び、船舶を提供することにある。

上記のような目的を達成するための本発明の対象物の温度維持方法は、当該対象物の周囲の第１ガス体からの当該対象物への熱移動を抑制して当該対象物の温度を予め設定された温度範囲内に維持する対象物の温度維持方法において、前記第１ガス体の温度とは異なる温度で、かつ、当該対象物が維持する前記温度範囲内の温度の温度維持用ガス体を当該対象物の表面に流して、前記温度維持用ガス体で当該対象物を覆うことにより、前記第１ガス体と当該対象物との間の熱移動を抑制して、当該対象物の温度を維持することを特徴とする方法である。

この方法によれば、対象物が維持する温度範囲内の温度の温度維持用ガス体で対象物を覆うので、この温度維持用ガス体のシールド効果により、高温又は低温の第１ガス体と対象物との間の熱移動を抑制できるので対象物の温度が第１ガス体の温度に近づくことを防止でき、さらに、温度維持用ガス体との間の熱交換により対象物の温度を温度維持用ガス体の温度に近づけることができるので、対象物の温度を目標の温度範囲内に維持できる。

つまり、対象物よりも温度の高い第１ガス体によって対象物が温められたり、あるいは、対象物よりも低温の第１ガス体によって対象物が冷やされたりするのを防止でき、しかも、単に温度維持用ガス体で対象物を覆うだけなので、冷却装置等の複雑な装置が不要であり、非常に簡単な装置で、かつ、低コストで、対象物が加熱されたり冷却されたりするのを防止できる。

上記の対象物の温度維持方法において、前記第１ガス体が、船舶の機関室内の空気であり、前記温度維持用ガス体が、機関室の外から導入した外気、又は、空調があるエリアから導入する空気である場合には、通常、機関室には、主機関や補機のための燃焼用空気や冷却用の空気を外気から導入しているので、この導入される外気又は空調された空気を利用することで非常に簡単な機構で、機関室内に置かれた対象物の温度を維持目標の温度範囲内に維持することができる。

なお、この「機関室の外から導入した外気」は、船外から直接導入した外気のみでなく、船外から機関室とは別の船内エリアを経て導入した外気も含む。

つまり、機関室内の温度は主機関や補機等の運転により生じる熱のために上昇し、機関室内の空気の温度は４５℃度近くにもなるので、内部に置いた物はそのままでは４５℃近くの空気に晒された場合は、機関室内の空気と熱交換して、機関室内の空気に近い温度になるが、この機関室内の温度よりも低い外気又は空調された空気で対象物を覆うことで、対象物の温度を外気又は空調された空気の温度の近傍に維持することができる。

上記の対象物の温度維持方法において、当該対象物が、船舶のバラスト水を処理するバラスト水処理装置で使用する薬品を入れた薬品容器である場合には、この３５℃以下に維持する必要がある次亜塩素酸ナトリウムや次亜塩素酸カルシウムなどのバラスト水処理で使用する薬品の温度を、外気などの温度維持用ガス体の温度の近傍に維持することができる。

また、上記の目的を達成するための船舶の機関室内の対象物の温度維持方法は、船舶の機関室内に置かれた温度を予め設定された温度範囲内に維持する対象物に対して、前記機関室外からの外気、又は、空調があるエリアから導入する空気を導入して、導入した外気又は空気を前記対象物の表面に流して覆うことにより、前記対象物の温度を維持することを特徴とする方法である。

この方法によれば、冷却装置などを必要とせずに、単に外気又は空調された空気を対象物に流すという非常に簡単な方法で、船舶の機関室内に置かれた対象物の温度を外気又は空調された空気の温度の近傍に維持することができる。

また、上記の目的を達成するための船舶は、船舶の機関室内に、温度維持の対象物を置く対象物配置場所と、該対象物配置場所に配置された前記対象物の表面に前記機関室外から導入した外気、又は、空調があるエリアから導入する空気を流す外気導入機構を備えて構成される。

この構成によれば、空気が４５℃近くなる機関室内においても、対象物配置場所に置かれた対象物の温度を外気温度又は空調された空気の温度の近傍に維持することができる。

上記の船舶において、前記外気導入機構が、前記機関室内の機関を冷却するための外気導入ダクトからの外気を分岐して前記対象物配置場所の近傍に導く分岐ダクトと、該分岐ダクトに設けた、外気を前記対象物配置場所に放出する開口部を備えて構成されると、非常に簡単な機構で、対象物配置場所に置かれた対象物の温度を外気温度の近傍に維持することができる。

なお、この場合に、開口部を対象物配置場所の上方に設けると、外気の温度は、機関室内の空気の温度よりも低く、外気の密度は機関室内の空気の密度よりも大きく、外気は機関室内の空気よりも重いので、開口部を設けるだけで、下降流が生じ、特別な送風機構を設けることなく、外気を対象物配置場所に流すことができる。

上記の船舶において、前記対象物が、当該船舶のバラスト水を処理するバラスト水処理装置で使用する薬品である場合には、空気が４５℃近くなる機関室内においても、対象物配置場所に置かれたバラスト水処理装置用の薬品の温度を外気温度の近傍に維持することができ、高温に弱い薬品の品質を維持できる。

本発明の対象物の温度維持方法、船舶の機関室内の対象物の温度維持方法、及び、船舶によれば、対象物が維持すべき目標の温度範囲内の温度の温度維持用ガス体で対象物を覆うので、対象物よりも高温又は低温の第１ガス体と対象物との間の熱移動を抑制できると共に、目標の温度範囲内の温度の温度維持用ガス体との間で熱交換することができるので、対象物の温度を維持するべき目標の温度範囲内に維持できる。

この方法等では、対象物よりも高温の第１ガス体によって対象物が温められたり、あるいは、対象物よりも低温の第１ガス体によって対象物が冷やされたりするのを防止でき、しかも、単に、温度維持用ガス体で対象物を覆うだけなので、冷却装置等の複雑な装置が不要であり、非常に簡単な装置で、かつ、低コストで、対象物が周囲の第１ガス体により加熱されたり冷却されたりするのを防止できる。

言い換えれば、保管に際して温度条件が規定されている薬品等の対象物に対して、これを保管する場所の周囲が、この規定の上限温度以上の温度の空気で囲まれている、船舶の機関室内等の環境下で保管することを目的に、保管温度と同等若しくは上限温度以下の温度の温度維持用ガス体、例えば、外気を、保管場所のある環境の外部から保管場所に導入できる構成にして、この外気等の温度維持用ガス体を利用することで、環境温度が薬品容器などの対象物の規定温度以上であっても、薬品容器等の対象物の周囲の温度を保管温度と同等若しくは上限温度以下に保つことが可能であり、薬品容器等の対象物の保管の温度条件を満たすことが可能となる。

本発明の実施の形態の船舶における対象物配置場所と、外気導入機構を示す、機関室の模式的な側面断面図である。 本発明の実施の形態の船舶における対象物配置場所と、外気導入機構を示す、機関室の模式的な平面図である。 図２の対象物配置場所の近傍の拡大図である。

以下、本発明に係る実施の形態の対象物の温度維持方法、船舶の機関室内の対象物の温度維持方法、及び、船舶について、図面を参照しながら説明する。ここでは、船舶の機関室内に対象物を配置する保管場所を設ける場合を例にして、また、対象物としてバラスト水処理装置の薬品容器を例にして説明するが、本発明の対象物の温度維持方法は、必ずしも、船舶の機関室内に限定されず、適当な温度維持用ガス体であればよく、対象物も薬品容器に限らず、特定の温度範囲内に維持する必要のある物であればよく、本発明は、船舶の機関室内以外の他の環境や薬品容器以外の対象物にも適用できる。

最初に、本発明の対象物の温度維持方法、及び、船舶の機関室内の対象物の温度維持方法が実施される船舶について説明する。図１〜図３に示すように、本発明の実施の形態の船舶１は、機関室２、プロペラ３、舵４等を備えて構成され、この機関室２には、主機関５、ディーゼル発電機等の補機（図示しない）や各種機器（図示しない）が配置されている。

そして、本発明の船舶１では、バラスト水処理装置に使用する薬品容器（対象物）２０を機関室２内に保管して置く場所である、薬品保管場所（対象物配置場所）Ｓと、この薬品保管場所Ｓに配置された薬品容器２０に機関室２の外から導入した外気Ｇ２を流す外気導入機構１０を備えて構成される。なお、この「機関室の外から導入した外気」Ｇ２は、船外から機関室２内に直接導入した外気のみでなく、船外から機関室２とは別の船内エリア（例えば、舵取機室７）を経て導入した外気も含む。また、機関室２の外から導入した外気Ｇ２の替りに、空調があるエリア（例えば、居住区８や機関制御室等）から導入する空気を使用してもよい。

この薬品容器２０は、例えば、保管時は３５℃以下に維持する必要がある次亜塩素酸ナトリウムや次亜塩素酸カルシウム等のバラスト水処理で使用する薬品の容器である。 この薬品容器２０は、例えば、直径３２５ｍｍ、高さ４６０ｍｍ程度の大きさの２５ｋＬの缶等であり、６〜７個程度、薬品保管場所Ｓに、覆いなどせずに、そのままの状態で載置され保管される。

そして、機関室２内の空気Ｇ１の温度Ｔａの上限は、船級規則などで４５℃とされており、機関室２内の空気Ｇ１は比較的高い温度Ｔａ（例えば３５℃〜４５℃）で維持されている。ここでは、この機関室２内の空気Ｇ１が第１ガス体となる。また、船舶１の場合には、海上（水上を含む）にあるため、外気Ｇ２の温度Ｔｂは、一般的に、−２０℃〜３５℃程度を想定して計画されるので、この外気Ｇ２を、薬品容器２０の温度Ｔｃを保管の上限温度（例えば３５℃）以下に維持するための温度維持用ガス体として使用することができる。

図１〜図３に示すように、外気導入機構１０は、機関室２内に外気Ｇ２を導入するための外気導入ダクト１１を分岐して薬品保管場所Ｓの近傍に導く分岐ダクト１２と、この分岐ダクト１２に設けた、外気Ｇ２を薬品保管場所Ｓに放出する開口部１３を備えて構成される。

この外気導入ダクト１１では、機関室通風用ファン１１ａを駆動することにより、機関室２の外部から外気Ｇ２を吸引して、主機関５と発電機等の補機に対して、燃焼用空気、及び、放熱の冷却用として供給している。この外気Ｇ２の温度Ｔｂは、機関室２内の空気Ｇ１の温度Ｔａよりも低く、また、薬品容器２０の温度Ｔｃを維持すべき温度範囲Ｒｔ（−２０℃〜３５℃)内の温度となっている。

この機関室通風用ファン１１ａは、主機関５が作動している間は、勿論のこと、補機が作動している間も作動しており、殆んど全時間作動している。そして、この機関室通風用ファン１１ａが停止するときは、主機関５が停止しているときであり、この主機関５の停止中は主機関５の発熱がなく、機関室２内の空気Ｇ１の温度Ｔａも高くならないので、機関室２内の空気Ｇ１から薬品容器２０への熱移動も無くなるので、特に問題は生じない。

また、外気Ｇ２は、機関室通風用ファン１１ａにより、分岐ダクト１２内では所定の流速で流れているので、開口部１３からはある程度の流速で外気Ｇ２が流出するので、開口部１３は、薬品保管場所Ｓの側方や底面に設けてもよいが、薬品保管場所Ｓの上方に設けることが好ましい。

なお、通常は開口部１３では、流量や流向を制御する必要がないので、特に、流速を制御する流れの絞り機構（絞り弁）や流向を制御する羽やフィンを設ける必要はないが、薬品容器２０の保管個数の変化が大きい場合や薬品保管場所Ｓが広い場合には、これら流れの絞り機構や羽やフィンを設けると、効率よくかつ確実に薬品容器２０の保管時の温度管理ができる。

外気Ｇ２の温度Ｔｂは、機関室２内の空気Ｇ１の温度Ｔａよりも低いので、外気Ｇ２の密度ρｂは機関室２内の空気Ｇ１の密度ρａよりも大きくなり、外気Ｇ２は機関室２内の空気Ｇ１よりも重い。そのため、開口部１３を上方に設けるだけで、下降流が生じ、特別な送風機構を設けることなく、外気Ｇ２を薬品保管場所Ｓに流すことができる。さらに開口部１３が上方にあると、薬品保管場所Ｓ全体に外気Ｇ２を均等に流すことが容易にできる。この開口部１３における外気Ｇ２の下降風速は２ｍ／ｓ〜１０ｍ／ｓ程度でよく、この薬品保管場所Ｓのための送風用ファンを特に必要としない。

なお、この導入された外気Ｇ２は、薬品保管場所Ｓに保管された薬品容器２０を覆った後、この薬品保管場所Ｓのある保管区域２ｃ、即ち、機関室２の隔壁２ａと、通気性があり、外から内部が見える金網などの仕切り２ｂとで区切られた空間（図１〜図３の構成では、第２甲板６に設けられたエンジンストア）２ｃ等から機関室２内全体に拡散していき、排気口により、機関室２の外部に放出される。

この構成によれば、空気が４５℃を超えるような機関室２内においても、従来機関室２に備えらえている外気導入ダクト１１に開口部１３を有する分岐ダクト１２を設けて構成した外気導入機構１０という非常にシンプルでかつ低コストの機構で、薬品保管場所Ｓに置かれた薬品容器２０の温度Ｔｃを外気Ｇ２の温度Ｔｂの近傍に維持することができる。

次に、本発明の実施の形態の対象物の温度維持方法について説明する。上記の薬品容器２０の温度維持方法は、薬品容器２０の周囲の空気Ｇ１からの薬品容器２０への熱移動を抑制して薬品容器２０の温度Ｔｃを予め設定された温度範囲Ｒｔ内に維持する薬品容器２０の温度維持方法であり、空気Ｇ１の温度Ｔａとは異なる温度Ｔｂで、かつ、薬品容器２０が維持する温度範囲Ｒｔ内の温度Ｔｂの外気Ｇ２を薬品容器２０の表面に流して、外気Ｇ２で薬品容器２０の表面を覆うことにより、空気Ｇ１と薬品容器２０との間の熱移動を抑制して、薬品容器２０の温度を維持する方法である。

ここで、船舶１の機関室２内の空気Ｇ１を第１ガス体Ｇ１とし、機関室２の外から導入した外気Ｇ２を温度維持用ガス体Ｇ２とし、船舶１のバラスト水を処理するバラスト水処理装置で使用する薬品の薬品容器２０を対象物２０として置き換えて表現すると次のようになる。

この対象物２０の温度維持方法は、対象物２０の周囲の第１ガス体Ｇ１からの対象物２０への熱移動を抑制して対象物２０の温度Ｔｃを予め設定された温度範囲Ｒｔ内に維持する対象物２０の温度維持方法であり、第１ガス体Ｇ１の温度Ｔａとは異なる温度Ｔｂで、かつ、対象物２０が維持する温度範囲Ｒｔ内の温度Ｔｂの温度維持用ガス体Ｇ２を対象物２０の表面に流して、温度維持用ガス体Ｇ２で対象物２０の表面を覆うことにより、第１ガス体Ｇ１と対象物２０との間の熱移動を抑制して、対象物２０の温度を維持する方法である。

この方法によれば、薬品容器２０が維持する温度範囲Ｒｔ内の温度Ｔｂの外気Ｇ２で薬品容器２０を覆うので、高温の空気Ｇ１と薬品容器２０との間の熱移動を抑制できると共に、外気Ｇ２と薬品容器２０の間の熱交換により薬品容器２０の温度Ｔｃを維持するべき目標の温度範囲Ｒｔ内に維持することができる。

つまり、機関室２内の空気Ｇ１の温度Ｔａは主機関５や補機等の運転により発熱を受けて上昇し、４５℃度近くにもなる。そのため、機関室２の内部に置いた薬品容器２０はそのままでは４５℃近くの空気に晒されるので、機関室２内の空気Ｇ１と熱交換して、機関室２内の空気Ｇ１に近い温度になるが、外気Ｇ２で薬品容器２０を覆うことで、容易に薬品容器２０の温度Ｔｃを外気Ｇ２の温度Ｔｂの近傍に維持することができる。

その結果、高温の空気Ｇ１によって薬品容器２０が温められるのを防止でき、しかも、単に外気Ｇ２で薬品容器２０を常時覆うだけなので、冷却装置等の複雑な装置が不要であり、非常に簡単な装置で、かつ、低コストで、薬品容器２０が加熱されるのを防止できる。

なお、この温度維持方法は、薬品容器２０内の薬品Ｌを熱交換などにより外気Ｇ２で冷却する方法ではなく、薬品容器２０の温度Ｔｃよりも高い温度Ｔａの機関室２内の空気Ｇ１が薬品容器２０と直接接触して、この空気Ｇ１と薬品容器２０との間で熱移動が生じるのを、外気Ｇ２で薬品容器２０を覆うことで、熱伝導率の低い外気Ｇ２のシールド効果を利用して抑制する方法である。

そのため、薬品容器２０が機関室２内に搬送された当初や、万一、外気Ｇ２の導入が一時停止した場合等で、薬品容器２０の温度Ｔｃが外気Ｇ２の温度Ｔｂよりも高い状態になった場合でも、機関室通風用ファン１１aの駆動後には、薬品保管場所Ｓでは、外気Ｇ２が薬品容器２０と直接接触している状態になるので、外気Ｇ２の量が少ない量であっても、この外気Ｇ２と薬品容器２０との間で常時熱移動が生じていることになるので、薬品容器２０の温度Ｔｃ及び薬品Ｌの温度Ｔｄは徐々に外気Ｇ２の温度Ｔｂと同じかその近傍の温度になり、薬品Ｌの温度Ｔｄを保管時に維持すべき温度範囲Ｒｔ内に維持することができる。

従って、薬品容器２０においても冷却を促進するための冷却フィン等は不要であり、薬品容器２０の形状も特に工夫する必要はなく、既存の形状でよい。また、冷却用ではないので、開口部１３から放出される外気Ｇ２の流量も少なくてよく、外気Ｇ２の流速も高くする必要はない。

本発明の、対象物の温度維持方法、船舶の機関室内の対象物の温度維持方法、及び、船舶によれば、対象物が維持するべき目標の温度範囲内の温度の温度維持用ガス体で対象物を覆うので、対象物の温度よりも高温又は低温の第１ガス体と対象物との間の熱移動を抑制できると共に、目標の温度範囲内の温度の温度維持用ガス体との間の熱交換により対象物の温度を目標の温度範囲内に維持できるので、バラスト水処理装置に使用する薬品等を機関室内に保管する船舶に利用することができる。

１ 船舶
２ 機関室
２ａ 隔壁
２ｂ 仕切り
２ｃ 区画（エンジンストア）
３ プロペラ
４ 舵
５ 主機関
６ 第２甲板
７ 舵取機室
８ 居住区
１０ 外気導入機構
１１ 外気導入ダクト
１１ａ 機関室通風用ファン
１２ 分岐ダクト
１３ 開口部
２０ 薬品容器（対象物）
Ｇ１ 機関室内の空気（第１ガス体）
Ｇ２ 外気（温度維持用ガス体）
Ｌ 薬品
Ｒｔ 維持すべき温度範囲
Ｓ 薬品保管場所（対象物配置場所）
Ｔａ 機関室内の空気の温度
Ｔｂ 外気の温度
Ｔｃ 薬品容器の温度
Ｔｄ 薬品の温度

Claims (7)

1. 当該対象物の周囲の第１ガス体からの当該対象物への熱移動を抑制して当該対象物の温度を予め設定された温度範囲内に維持する対象物の温度維持方法において、前記第１ガス体の温度とは異なる温度で、かつ、当該対象物が維持する前記温度範囲内の温度の温度維持用ガス体を当該対象物の表面に流して、前記温度維持用ガス体で当該対象物を覆うことにより、前記第１ガス体と当該対象物との間の熱移動を抑制して、当該対象物の温度を前記温度範囲内に維持することを特徴とする対象物の温度維持方法。
2. 前記第１ガス体が、船舶の機関室内の空気であり、前記温度維持用ガス体が、機関室の外から導入した外気、又は、空調があるエリアから導入する空気であることを特徴とする請求項１に記載の対象物の温度維持方法。
3. 当該対象物が、船舶のバラスト水を処理するバラスト水処理装置で使用する薬品を入れた薬品容器であることを特徴とする請求項１又は２に記載の対象物の温度維持方法。
4. 船舶の機関室内に置かれた温度を予め設定された温度範囲内に維持する対象物に対して、前記機関室外からの外気、又は、空調があるエリアから導入する空気を導入して、導入した外気又は空気を前記対象物の表面に流して覆うことにより、前記対象物の温度を維持することを特徴とする船舶の機関室内の対象物の温度維持方法。
5. 船舶の機関室内に、温度維持の対象物を置く対象物配置場所と、該対象物配置場所に配置された前記対象物の表面に前記機関室外から導入した外気、又は、空調があるエリアから導入する空気を流す外気導入機構を備えたことを特徴とする船舶。
6. 前記外気導入機構が、前記機関室内の機関を冷却するための外気導入ダクトからの外気を分岐して前記対象物配置場所の近傍に導く分岐ダクトと、該分岐ダクトに設けた、外気を前記対象物配置場所に放出する開口部を備えて構成されることを特徴とする請求項５に記載の船舶。
7. 前記対象物が、当該船舶のバラスト水を処理するバラスト水処理装置で使用する薬品であることを特徴とする請求項５又は６に記載の船舶。

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