JP6424401B2 - インテリジェント海水冷却システム - Google Patents

Description

（関連出願の相互参照）
本出願は、２０１４年８月２１日に出願した係属中の米国仮特許出願番号６２／０４０，０８９についての正規の出願であり、仮特許出願内容を本出願に組み込むものとする。
（技術分野）
本出願は、一般的には海水冷却システムの分野に関し、更に詳細には、熱的に淡水冷却ループと結合している海水冷却ループのポンプ回転速度を制御することにより、淡水冷却ループの温度を制御するシステム及び方法に関する。

大型航海船舶は一般に、例えば、ハイスピード巡航、港に近づいた時の低速動作、及び悪天候を避けるためのフルスピードでの動作のような、さまざまな運転状態で連続冷却を必要とする大型内燃機関エンジンにより動力供給がなされる。このような冷却を実現するための既存のシステムには、一般に、船舶に搭載された熱交換器に海水を引き込む１以上のポンプが含まれる。この熱交換器は、船舶のエンジン及び／又は船舶に搭載された他のさまざまな負荷（例えば、空調システム）に流れてそれらを冷却する、閉じた淡水冷却ループを冷やすために用いられる。

上述したような既存の海水冷却システムに関する欠点は、これらは一般に非効率であるという点である。特に、このようなシステムに海水を引き込むために採用されるポンプは、一般に、関連するエンジンを十分冷却するために必要な海水の量に構わず一定の速度で運転される。このように、エンジンがアイドル状態又は低速で運転しているときのように、多くの冷却を必要としない場合、又は、冷却システムに取り込まれる海水が非常に冷たい場合、冷却システムのポンプは十分な冷却をおこなうのに必要な量より多くの水を供給する可能性がある。このような場合、冷却システムは、淡水ループ中の淡水の一部を熱交換器の放出側に転流させ、残りの、熱交換器を通り熱交換器により冷却された淡水と混合させるように構成することができる。このようにして淡水ループの望ましい温度を実現する。しかしながら、システムは、しばしば、一定速度の海水ポンプにより全冷却能力を必要とする（従って、淡水ループ中の水を迂回させることを必要とする）ことはない。ポンプを駆動するために費やすエネルギーの一部がこのようにして浪費される。従って、水産業に用いられる熱交換システムに使う海水ポンプシステムの効率化が必要となる。

海水冷却ループ中での塩の結晶化を軽減するための海水冷却システムが開示される。システムには、冷却ループに動作可能に接続され、冷却ループに海水を汲み上げるよう構成されたポンプを含めることができる。温度センサを、冷却ループに動作可能に接続し、冷却ループ中の海水の温度を監視するように構成することができる。コントローラを温度センサとポンプとに動作可能に接続することができる。コントローラは、温度センサから受け取った信号から、海水の監視温度が所定の限界温度を越えたとコントローラが判断したとき、ポンプの速度を増大させるよう構成することができる。

海水冷却ループ中での塩の結晶化を軽減するための方法が開示される。この方法には、冷却ループ中の海水の温度を測定するステップ、海水の測定温度を所定の限界温度と比較するステップ、及び、海水の測定温度が所定の限界温度を越えたとき、冷却ループに海水を循環させるポンプの速度を増大させるステップとを含めることができる。

海水冷却ループ内での閉塞を監視し減少させるための海水冷却システムが開示される。システムには、冷却ループに動作可能に接続され、冷却ループ中の海水の流体圧力を測定するように構成された圧力センサを含めることができる。複数の弁を、冷却ループに接続し、通常動作での第１の方向と、バックフラッシュ動作での第２の方向との間で、冷却ループ内での海水の流れ方向を選択的に変更するよう構成することができる。コントローラを圧力センサと複数の弁とに動作可能に接続することができ、コントローラは、海水の圧力が所定の最大閉塞レベルと結びつく圧力レベルを超えたとき第１の方向から第２の方向へと流れを変えるために複数の弁を動作させるよう構成される。

海水冷却ループ内での閉塞を監視し減少させるための方法が開示される。この方法は、所定の速度で運転しているポンプを用いて冷却ループに海水を循環させるステップと、ポンプが所定の速度で運転している間に海水の圧力を測定するステップと、この測定圧力を所定の圧力と比較するステップであって、所定の圧力は冷却ループの基準値であることを特徴とするステップと、測定圧力が所定の量だけ所定の圧力を越えたとき冷却ループ中の海水の循環方向を反転させるステップとを具備することができる。

重複ポンプシステムが開示される。このシステムは、海水冷却ループに海水を循環させるための、海水冷却ループに接続された第１のポンプ及び第２のポンプと、第１のポンプ及び第２のポンプにそれぞれ動作可能に接続された第１のコントローラ及び第２のコントローラとを具備することができる。第１のコントローラ及び第２のコントローラは、第１のポンプと第２のポンプとの切り替え動作のためのハンドシェイク動作を行うよう構成することができる。このハンドシェイク動作には、第１のコントローラから第２のコントローラへ、第２のコントローラに第２のポンプの運転を開始させる要求信号を送るステップと、この要求信号を受け取ったら、第２のポンプが運転を開始することが可能なとき、第２のコントローラから第１のコントローラに確認信号を送るステップと、第１のコントローラでこの確認信号を受け取ったら、第１のコントローラは第１のポンプを停止するステップと、を含めることができる。

第１のポンプと第２のポンプとの重複運転を行う方法が開示される。この方法は、第１のポンプに接続された第１のコントローラから第２のポンプに接続された第２のコントローラは、第２のコントローラに第２のポンプの運転を開始させる要求信号を送るステップと、この要求を受け取ったら、第２のポンプが運転を開始することが可能なとき、第２のコントローラから第１のコントローラに確認信号を送るステップと、第１のコントローラでこの確認信号を受け取ったら、第１のポンプを停止するステップと、を具備することができる。

例示として、開示した装置の具体的に実施態様を添付図を参照して説明する。
例示的なインテリジェント海水冷却システムを示す概略図である。 本開示による図１に示すインテリジェント海水冷却システムを動作させるための例示的な方法を示すフローダイヤグラムである。 本開示による図１に示すインテリジェント海水冷却システムにおけるパラメータを定めるための例示的な方法を示すフローダイヤグラムである。 本開示による図１に示すインテリジェント海水冷却システムでポンプの使用を均等にするための例示的な方法を示すフローダイヤグラムである。 ポンプ回転速度を下げることによるエネルギーの節約を示すグラフである。 本開示によるシステムを１台のポンプで運転するか又は２台のポンプで運転するかを判断するための例示的な方法を示すグラフである。 本開示による図１に示すインテリジェント海水冷却システムにおいて、塩の結晶化を軽減するための例示的な方法を示すフローダイヤグラムである。 本開示による図１に示すインテリジェント海水冷却システムの海水冷却ループにおいて、監視のため及び閉塞を減少させるための例示的な方法を示すフローダイヤグラムである。 本開示による図１に示すインテリジェント海水冷却システムにおいて、第１のポンプ及び第２のポンプを重複して動作させるための例示的な方法を示すフローダイヤグラムである。

本開示によるインテリジェント海水冷却システム及び方法について、このシステム及び方法の好ましい実施態様を示した添付図を参照して以下にさらに詳しく説明する。開示したシステム及び方法は、しかしながら、多くの異なる形態で実施することができ、ここに述べた実施態様のみに限定するものと解釈してはならない。むしろ、これらの実施態様は、この開示を十分で完全なものとし、当業者に完全に本発明の技術的範囲を伝えるために提示するものである。図において、全体にわたって同様の番号は同様の構成要素を示す。

図１を参照すると、例示的なインテリジェント海水冷却システム１０（以降「システム１０」と称す）の概略的にあらわしたものが示されている。システム１０は、冷却を必要とする１以上のエンジン１１を有する、様々な形式の航海船舶又は沖合のプラットフォームに搭載することができる。１つのエンジン１１だけが図１に示されているが、このエンジン１１は、冷却システム１０に接続することのできる船舶又はプラットフォームに搭載された複数のエンジンその他の負荷を代表するものとみなすことができることは、当業者には理解できるであろう。

システム１０には、以下に詳述するように熱交換器１５により相互に熱的に接続された海水冷却ループ１２及び淡水冷却ループ１４を含めることができる。１つの熱交換器１５だけが図１に示されているが、このシステム１０には、海水冷却ループ１２と淡水冷却ループ１４との間で多量の熱伝達を行うために、原開示から逸脱することなく、代替的に２以上の熱交換器を含めることができる。

システム１０の海水冷却ループ１２には、主ポンプ１６、二次ポンプ１８、及びバックアップポンプ２０を含めることができる。ポンプ１６〜２０は、それぞれ可変周波数駆動装置２２、２４、及び２６（以降「ＶＦＤ２２、２４、及び２６」と称す）により駆動することができる。ポンプ１６〜２０は遠心ポンプとすることができるが、システム１０には、ギアポンプ、一軸ねじポンプ、多軸スクリューポンプ、又は、他の容積式ポンプ又は他の容積式でないポンプを含むがこれらに限定されない種々の他の形式のポンプを代替的に又は付加的に含めることができると考えられる。

ＶＦＤ２２〜２６は、通信リンク４０、４２、及び４４を介して、それぞれ主、二次、及びバックアップコントローラ２８、３０、及び３２に動作可能に接続することができる。振動センサ、圧力センサ、ベアリング温度センサ、漏液センサ、その他考えられるセンサを含むがこれらに限定されない種々のセンサ及び監視装置３５、３７、及び３９は、ポンプ１６、１８、及び２０に動作可能に取り付けることができ、通信リンク３４、３６、及び３８を介して、対応するコントローラ２８、３０及び３２に接続することができる。これらのセンサは、さらに以下に説明するように、ポンプ１６、１８、及び２０の健全性を監視するために取り付けることができる。

コントローラ２８〜３２は、さらに、通信リンク４６により相互に接続することができる。通信リンク４６は、通信能力を監視することを条件として、他のネットワークに対して透過的とすることができる。コントローラ２８〜３２は、ＶＦＤ２２〜２６の動作（そしてその後の、ポンプ１６〜２０の動作）を制御して、以下に説明するように、熱交換器１５に流れ込む海水の流量を調整するように構成することができる。コントローラ２８〜３２は、比例・積分・微分（ＰＩＤ）コントローラ及び／又はプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）を含むがこれらに限定されない適切なあらゆる形式のコントローラとすることができる。コントローラ２８〜３２には、コントローラとシステム１０との間でデータの通信を行うため、及び、以下に説明するように、本開示の方法のステップを実行するためのソフトウェア命令を保存し実行するために、冷却システム１０中の種々のセンサから提供されるデータを受け取り保存するよう構成することのできる、それぞれのメモリユニット及びプロセッサ（不図示）を含めることができる。

オペレータは、コントローラ２８、ＶＦＤ２２、その他のユーザインターフェースで複数のポンプパラメータを定めることができる。このようなポンプパラメータには、基準速度、基準効率、基準流量、基準ヘッド、基準圧力、制限速度、吸込圧力制限、吐出圧力制限、ベアリング温度制限、及び振動制限を含むことができるがこれらに限定されない。これらのパラメータは、ポンプ製造業者から（リファレンスマニュアル中に示されるものとして）提供されることがあり、コントローラ２８、ＶＦＤ２２、その他のユーザインターフェースにオペレータにより、又は通信リンク４６を介して外部の監視装置により、入力することができる。代替的に、コントローラ２８、ＶＦＤ２２、その他のユーザインターフェースは、商業的に入手可能な複数の異なる形式のポンプのポンプパラメータをプログラムすることができ、オペレータは、単に、システム１０が現在使っているポンプの形式を特定するだけで対応する一連のパラメータを取り込むことができると考えられる。さらに、コントローラ２８又はＶＦＤ２２は、システム１０に接続されたポンプの形式を自動的に判断し、オペレータが入力しなくても対応する一連のパラメータを取り込むよう構成することができると考えられる。

オペレータはまた、コントローラ２８、ＶＦＤ２２、その他のユーザインターフェースで複数のシステムパラメータを定めることができる。そのようなパラメータには、淡水温度範囲、ＶＦＤモータ速度範囲、最低圧力レベル、淡水流量、水の熱容量係数、熱交換器表面積、熱伝達係数、３方弁の存在、及び周囲温度限界を含めることができるがこれらに限定されない。

コントローラ２８又はＶＦＤ２２で定められたポンプパラメータ及びシステムパラメータは、通信リンク４６を通して対応するデータを伝送することで、他のコントローラ３０及び３２及び／又は他のＶＦＤ２４及び２６に複製することができる。このようなパラメータの複製は、自動的に、又は、コントローラ２８、ＶＦＤ２２、又は他のユーザインターフェースでオペレータによる適切な指令を入力することにより、行うことができる。従って、オペレータは、例えば他のポンプシステムでは、各コントローラ２８〜３２及び／又はＶＦＤ２２〜２６にてパラメータを入力することを必要とせず、１つのインターフェースで一度だけパラメータの入力を必要とするだけとなる。

通信リンク３４〜４６、及び、以下に説明する通信リンク８１、１０４、及び１０８は、有線接続として示されている。しかしながら、システム１０の通信リンク３４〜４６、９１、１０４及び１０８は、様々な無線接続又は有線接続のいずれでも実施できることが理解できるであろう。例えば、通信リンク３４〜４６、９１、１０４、及び１０８は、Ｗｉ−Ｆｉ、ブルートゥース（登録商標）、ＰＳＴＮ（公衆交換電話網）、衛星ネットワークシステム、例えば、ＳＭＳ及びパケット音声通信のためのＧＳＭ（登録商標）（汎欧州デジタル移動電話方式）ネットワーク、パケットデータ及び音声通信のための汎用パケット無線システム（ＧＰＲＳ）ネットワークのようなセルラーネットワーク、又は、例えば、ＴＣＰ／ＩＰ、ＶｏＩＰ通信、等のためのイーサネット（登録商標）／インターネットのような有線データネットワーク、等を用いて実施することができる。

海水冷却ループ１２には、さらに以下に説明するように、ポンプ１６〜２０を通して海７２から水を引き込み、熱交換器１５の海水側を含む海水冷却ループ１２を通して海水を循環させるために、種々の配管及び配管システムコンポーネント（配管）５０、５２、５４、５６、５８、６０、６２、６４、６６、６８、６９、７０、１０９、１１０、１１１、１１２、１１３、１１４を含めることができる。配管５０〜７０及び１０９〜１１４、並びに、淡水冷却ループ１４の配管８４、８６、８８、９０、９２、９４、９５、９７、９９及び１０１、及び、以下に説明する別のシステム１０３、１０５、及び１０７は、海水を移送するのに適したあらゆる形式の、固定又はフレキシブルコンジット、配管、チューブ、又は、ダクトとすることができ、特定の分野に適したような船舶又はプラットフォームに搭載するのに適したあらゆる構成とすることができる。

海水冷却ループ１２にはさらに、コンジット６９と７０との中間におかれ、通信リンク９１を介して主コントローラ２８に接続された放出弁８９を含めることができる。二次コントローラ３０及び／又はバックアップコントローラ３２は自動的に接続されている放出弁８９を特定し、この放出弁８９の接続と関連する情報を通信リンク４６を介して相互に自動的に送ることができるので、放出弁８９は、これらのコントローラに接続することができると考えられる。放出弁８９は、以下にさらに説明するように、ポンプ１６〜２０の動作特性（例えば、圧力）を変化させるために開閉の調整を行うことができる。非限定的な例示的な実施態様において、放出弁８９はスロットル弁である。

海水冷却ループ１２にはさらに、それぞれコンジット６６と１０９との間、１１０と６８との間、１１１と１１２との間、及び１１３と１１４との間に設置された流量調整弁１１５、１１６、１１７、１１８を含めることができる。流量調整弁１１５〜１１８は、これらの弁の動作を制御するために、（図１に示すような）通信リンク９１及び／又は１以上の別の通信リンクを介して主コントローラ２８と接続することができる。流量調整弁１１５〜１１８はまた、二次コントローラ３０及び／又はバックアップコントローラ３２と接続することができ、これらのコントローラは、接続された放出弁８９を自動的に特定し、通信リンク４６を介して放出弁８９の接続に関する情報を自動的に相互に配布することができると考えられる。流量調整弁１１５〜１１８は、海水が熱交換器１５を通って循環する方向を変化させるために選択的に開閉することができる。特に、システム１０の通常動作において、以下にさらに説明するように、流量調整弁１１５、１１６を開き、流量調整弁１１７、１１８を閉じることで、淡水冷却ループ１４中の淡水を冷やすための第１の方向に熱交換器１５を通って海水を循環させることができる。

当然のことながら、動作中にチューブ及び／又はプレートの間に溜まった有機物及び／又は他の堆積物を除去するために熱交換器１５を周期的にバックフラッシュすることが望ましい。従って、以下に説明するように、開示したシステムは、自動的に及び／又は人為的にそれ自身がバックフラッシュモードに入るようにすることができる。バックフラッシュ動作中、流量調整弁１１５、１１６は閉じられ、流量調整弁１１７、１１８は開かれて、熱交換器１５を通る海水を第１の方向とは逆の第２の方向に循環させ、それにより、図８を参照してさらに以下に説明するような、バックフラッシュ及び熱交換器１５のバックフラッシュ及びクリーニングを行う。

海水冷却ループ１２にはさらに、放出弁８９の上流のコンジット６８と６９との間に動作可能に接続された抵抗温度検知器１１９（以降「ＲＴＤ１１９」と称す）又は他の温度測定装置を含めることができる。ＲＴＤ１１９は、通信リンク９１を介して及び／又は１以上の別の通信リンクを介して主コントローラ２８に接続することができる。第二コントローラ３０及びバックアップコントローラ３２は、接続されたＲＴＤ１１９を自動的に特定し、通信リンク４６を介してＲＴＤ１１９の接続に関する情報を自動的に相互に配布することができるので、ＲＴＤ１１９はまた、第二コントローラ３０及び／又はバックアップコントローラ３２に接続することもできると考えられる。ＲＴＤ１１９は、海水中の塩が結晶化する温度に近づいているかどうかを判断するなどのために、海水冷却ループ１２中の海水の温度を監視するために用いることができる。海水がそのような温度に近づいていると判断される場合は、主コントローラ２８は、図７を参照してさらに以下に説明するように、塩の結晶化を防止するために、ポンプ１６〜２０のうちの１以上を運転することができる。

システム１０の淡水冷却ループ１４は、さらに以下に説明するように、エンジン１１を冷却するため、熱交換器１５及びエンジン１１に連続的に淡水を送り込むための、流体用ポンプ８０及び、種々の配管及びコンポーネント８４、８６、８８、９０、９２、及び９４を含む閉じた流体ループとなる。この淡水冷却ループ１４には、さらに以下に説明するように、淡水冷却ループ１４の水を制御可能に所定の量だけ熱交換器１５をバイパスさせることができるよう通信リンク１０４を介して主コントローラ２８に接続された３方弁１０２をさらに含めることができる。

淡水冷却ループ１４の温度は、冷却システム１０の種々の制御動作を容易にするために主コントローラ２８により測定し監視することができる。このような温度測定は、淡水冷却ループ１４にに動作可能に接続された抵抗温度検知器１１９（以降「ＲＴＤ１０６」と称す）又は他の温度測定装置により行うことができる。ＲＴＤ１０６は、エンジン１１の入口側における淡水冷却ループ１４の温度を測定するものとして図１に示されているが、代替的に又は付加的にエンジン１１の出口側における淡水冷却ループ１４の温度を測定することも考えられる。ＲＴＤ１０６は通信リンク１０８を介して主コントローラ２８に接続することができ、あるいは、主コントローラ２８と一体化したオンボードコンポーネントとすることもできる。ＲＴＤ１０６は、二次コントローラ３０及び／又はバックアップコントローラ３２にも接続することができ、これらのコントローラは接続されたＲＴＤ１０６を自動的に識別し、ＲＴＤ１０６との接続に関する情報を相互に通信リンク４６を介して自動的に配信することができる。

海水冷却ループ１２は、付加的に、船舶又はプラットフォームの種々の他のシステムに海水を供給し、このようなシステムの動作を円滑にすることができる。例えば、海水冷却ループ１２からの海水を、必要に応じ、消火システム１０３、バラスト制御システム１０５、及び／又は海水操舵システム１０７の１以上に提供することができる。図示されていないが、同様に海水冷却ループ１２から海水を受け入れる海水動作システムには、汚水排出、デッキ洗浄、空調、及び淡水製造を含めることができるが、これらに限定されるものではない。

図１に示した例示的なシステム１０において、例えば、配管６６で海水冷却ループ１２に接続することのできる、配管９５、９７、９９、及び１０１を介してシステム１０３〜１０７に海水が供給される。好ましい方法で海水の流れをシステム１０３〜１０７に導くための、種々の手動弁又は自動制御弁（不図示）を配管９５〜１０１に取り付けることができる。もちろん、海水がシステム１０３〜１０７に供給される場合、熱交換器１５を通る海水の流量は減少し、ポンプ１６〜２０の動作を変更しない限り淡水冷却ループ１４の温度を上げることになることは理解されるであろう。従って、ポンプ１６〜２０は、詳細を以下に説明するように、システム１０３〜１０７で使われる海水の量を埋め合わせるように制御することができる。

システム１０は、ポンプ１６〜２０の各々について動作時間の総量を監視することができ、ポンプ１６〜２０の動作時間を均一にする、又は均一になるよう意図するような方法でポンプ１６〜２０の動作を配分することができると考えられる。例えば、主ポンプ１６が１００時間の動作を記録し、二次ポンプ１８が５０時間の動作を記録し、そして、バックアップポンプが５時間の動作しか記録していない場合、システム１０は、一次ポンプ１６にバックアップポンプとしての動作を再割り当てし、バックアップポンプ２０に一次ポンプ１としての動作を再割り当てすることができると考えられる。ポンプ１８及び２０は、これによりポンプ１６が実質的に使われていない間に動作時間を積み上げてゆくことができる。このようにポンプ１６〜２０の動作時間を等しくすることにより、ポンプ１６〜２０は実質的に均一に消耗することになり、従って、一定のスケジュールで保守又は交換を行うことができる。

上述の均一化手順は、あらかじめ定めたスケジュールに従い、自動的に行うことができる。例えば、ポンプ１６〜２０のうちの１つが、再割り当てされてからの動作時間が所定の（例えば、オペレータが設定した）時間まで蓄積されたとき、均一化手順が実行され、均等な使用となるようポンプ１６〜２０に役割を再割り当てすることができる。この均一化手順はまた、オペレータインターフェースにおいて適当なコマンドを入力することなどにより、オペレータの裁量で手動で開始することもできる。

システム１０は、オペレータインターフェース（不図示）を介して選択することができるような、オペレータ選択可能な種々の異なるモードで動作することができ、各動作モードではシステム１０で保持される特定の最小システム圧力を表示することができる。例えば、第１の運転モードは「限界なし」又は同様に指定されたモードとすることができ、このモードが選択された場合、所定の最小システム圧力又は指定した最小システム圧力を考慮しないで、システム１０はポンプ１６〜２０を運転することができる。すなわち、システム１０は、エンジン１１の冷却要請にのみ基づいてポンプ１６〜２０を運転する。例えば、何らかの海水動作システム（例えば、バラスト制御システム１０５）により海水冷却ループ１２から海水が抜き取られている場合、熱交換器１５を通る海水の流量は減少し、従って淡水冷却ループ１４の冷却量も減少する。淡水冷却ループ１４中の水の温度はこれにより上昇する可能性がある。上述の通り、次いで、主コントローラ２８が淡水の監視温度があらかじめ定めた温度レベルを超えるかまたは超えそうかを判断することができ、主コントローラ２８はＶＦＤ２２の速度を増加させることで応答することができ、例えば、二次コントローラ３０にＶＦＤ２４の速度をＶＦＤ２２の速度まで増加させる指令を出すことができる。対応する主及び／又は二次ポンプ１６及び１８はそれにより回転数が上昇し、海水冷却ループ１２を通る海水の流量が増大する。これにより熱交換器１５での冷却能力が大きくなり、淡水冷却ループ１４での温度も結果的に下降する。このように、十分な量の海水がエンジン１１を冷却するため、及び、純粋に「要求に応じる」態様で供給され、同時的な必要性を満足させるために必要なだけポンプ１６〜２０を駆動させることで、システム１０の効率を最適化する。これは、最小システム圧力（すなわち、船の海水動作システムのすべて又はいくつかを動作させるのに必要であると判断された最小海水圧力）を、その時のシステムからの要求とは無関係に保持する、従来の海水冷却システムとは対照的である。

第２の選択可能な動作モードとして、「最小限界」又は同様な指定を行うモードとすることができ、そのモードを選択した場合、オペレータは最小限界値を手動で入力することができ、しかる後、システム１０に、手動で設定した限界値以上にシステム圧力を保持するようにポンプが動作するようにさせる。最小限界値は、（上述した）最小システム圧力以下ではあるが、船のシステムに一定の海水圧力を保持するような値とすることができる。船のシステム圧力は、船に組み込まれていてシステム１０とは独立したセンサにより監視することができ、通信リンク４６のような通信リンクを介してシステム１０と通信を行うことができる。「最小限界」モードは、単なる要求に応じてシステム１０を運転する方法（上述した「限界なし」モードのような）にシステムオペレータは満足できず、最小システム圧力を一定に保つ従来の海水冷却システムより大きなレベルのシステム効率を達成することを望む状況に適している。システムオペレータが要求に応じるシステム１０の能力に満足したのち、オペレータは、最小限界値を下げるかまたは完全に削除することができる。このような柔軟性があるので、システムオペレータは自分たちの用途に適した選択を行うことができる。

第３の選択可能な動作モードとして、「最小システム圧力」又は同様な指定を行うモードとすることができ、そのモードを選択した場合、船の設定した（例えば、あらかじめ計算しておいた）最小システム圧力を超える船のシステム圧力を保持するような方法で、システム１０に、ポンプ１６〜２０を動作させる。上述の通り、最小システム圧力は、船の海水動作システムのすべて又はいくつかを動作させるのに必要であると判断された最小海水圧力とすることができる。また、船のシステム圧力は、船に組み込まれていてシステム１０とは独立したセンサにより監視することができ、通信リンクを介してシステム１０と通信を行うことができる。「最小システム圧力」モードは、単なる要求に応じてシステム１０を運転すること（上述した「限界なし」モードのような）に、又は、（上述した「最小限界」モードのような）最小システム圧力より低いシステム圧力に保持することに、システムオペレータが満足できない状況に適している。

上述の動作モードにより、システム１０は、導入する前にシステムコンポーネントの再構成を必要とせず種々のシステムオペレータの好みに適応する柔軟性を有することが理解できよう。加えて、オペレータが最初は最小システム圧力以下でシステム１０を動作させることを躊躇していた場合のように、オペレータの好みが時間の経過とともに変化した場合、オペレータは、途切れなく動作モードを切り替えて、自分の満足レベルが上昇するとともに純粋に要求に応じる動作にすることができる。

図２を参照して、本開示によるシステム１０を動作させるための例示的な方法を概略的に示すフローダイヤグラムである。この方法は、図１に示すシステム１０の図式表現と併せて説明する。特記なき場合は、記載の方法は、プロセッサにより種々のソフトウェアアルゴリズムを実行することにより、コントローラ２８〜３２によりすべて又は部分的に実行することができる。

ステップ２００にて、システム１０のオペレータインターフェース（不図示）で適切な選択を行うことによるなどして、システム１０が起動する。起動すると、オペレータは、システム１０により保持される最小システム圧力を指示することのできる動作モードを選択することを促されることになろう。例えば、オペレータは、上述の「限界なし」動作モード、「最小限界」動作モード又は「最小システム圧力」動作モードのうちの１つを選択するよう促されることになろう。

システム１０が一旦起動し、動作モードが特定されると、例示的な方法のステップ２１０にて、主及び二次コントローラ２８及び３０は、ＶＦＤ２２及び２４に指令を出し、ポンプ１６及び１８のうちの少なくとも１台を駆動させる。ポンプ１６及び１８は、海７２から海水をくみ上げ、配管５２及び５４を通り、ポンプ１６及び１８を通り、配管５８〜６６を通り、熱交換器１５を通り、最後に配管６８及び７０を通って海７２に戻る。海水は、熱交換器１５を流れるとき、熱交換器１５を流れる淡水冷却ループ１４の淡水も冷却することができる。冷却された淡水はさらにエンジン１１を通って流れ、エンジン１１を冷却する。

例示的な方法のステップ２２０にて、主コントローラ２８は、ＲＴＤ１０６を介して淡水冷却ループ１４中の淡水の温度を監視することができる。主コントローラ２８は、これにより、例えば、監視温度をあらかじめ定めた温度レベル及びあらかじめ定めた温度許容変動範囲と比較することで、淡水がエンジン１１を適切に冷却するために好ましい温度であるかどうかを判断することができる。例えば、熱交換器からの排出点での淡水の好ましい温度レベルは、摂氏３５度とすることができ、あらかじめ定めた温度許容変動範囲は、摂氏+／-３とすることができる。

ステップ２２０にて、淡水の監視温度があらかじめ定めた温度レベルを超えるかまたは超えそうであると主コントローラ２８が判断した場合、主コントローラ２８は、例示的な方法のステップ２３０にて、例えば、ＶＦＤ２２の速度を上げ、二次コントローラ３０にＶＦＤ２４の速度をＶＦＤ２２の速度にまで上昇させるような指令を出すことができる。対応する主及び／又は二次ポンプ１６及び１８はこれにより駆動速度が上がり、海水冷却ループ１２を流れる海水量が増大する。これにより多くの冷却水が熱交換器１５に供給され、淡水冷却ループ１４内の温度が結果的に下降する。

逆に、ステップ２２０にて、淡水の監視温度があらかじめ定めた温度レベルを下回るかまたは下回りそうであると主コントローラ２８が判断した場合、主コントローラ２８は、例示的な方法のステップ２４０にて、例えば、ＶＦＤ２２の速度を下げ、二次コントローラ３０にＶＦＤ２４の速度をＶＦＤ２２の速度にまで下降させるような指令を出すことができる。対応する主及び／又は二次ポンプ１６及び１８はこれにより駆動速度が下がり、海水冷却ループ１２を流れる海水量が減少する。これにより熱交換器１５に供給される冷却水が少なくなり、淡水冷却ループ１４内の温度が結果的に上昇する。淡水温度がそれでも低すぎ（例えば、好ましい温度レベルを下回るか、又は、あらかじめ定めた温度範囲の最低値を下回り）、且つ、最小システム圧力及び／又は最小ポンプ回転速度を保持する必要があるため、それ以上ポンプ回転速度を下げることができない場合、主コントローラ２８は、３方弁１０２に付加的な指令を出し位置を調整することで、淡水のさらなる冷却を軽減させるため、淡水冷却ループ１４中の淡水のいくらかまたは全部が熱交換器１５を迂回するようにさせることができる。

エンジン１１が必要とする冷却量がどれだけ少なくても、「最小限界」モード又は「最小システム圧力」モードが上記のステップ２００で選択されていた場合、ポンプ１６及び１８は、それぞれ、監視している船のシステム圧力が（上述した）あらかじめ定めた最小システム圧力又は最小限界値より下降するのを許容するような速度で駆動されることはない。従って、海水を海水動作システムにいつも供給できるように、海水圧力の最低レベルは、船のシステム中で保持することができる。

ステップ２００にて「限界なし」モードが選択されている場合、システム１０は、所定の又は指定した最小システム圧力に従って運転せず、上述したように、要求に応じて十分な海水を汲み上げエンジンを冷却し海水動作システムに提供することを確保するために、エンジン１１の冷却要求に応答するだけの運転を行う。

システム１０が特に冷たい水で運転している場合及び／又はエンジン１１がアイドリングしている場合、ポンプ１６及び１８に安定した動作を維持させながら、ポンプ回転速度の下降により達成できる流量以下にまで海水冷却ループ１２中の海水流量を減少させることが好ましいことがある。つまり、海水冷却ループ１２中の必要流量がどれだけ少なくても、例えば、ポンプ１６及び１８のキャビテーション又は損傷を避けるための最低動作速度でポンプ１６及び１８を駆動することが必要となることがある。主コントローラ２８がこのような低流量の海水が好ましいと判断した場合、主コントローラ２８は、ステップ２５０にて、主ポンプ１６を最低安全動作速度又はそれに近い速度で駆動させるためにＶＦＤ２２の速度を減少させることができ、二次ポンプ１８を最低安全動作速度又はそれに近い速度で駆動（又はシャットダウン）させるためにＶＦＤ２４速度を減少させるよう二次コントローラに指令することができ、さらに、必要な最低システム排出圧力を維持するために、放出弁８９を部分的に閉めるよう指令することができる。このように、放出弁８９を部分的に閉めることにより、海水冷却ループ１２中の流量を、ポンプ１６及び１８の運転速度をさらに下げることなく、制限／減少させることができる。ポンプ１６及び１８は、海水冷却ループの好ましい低流量を維持しながら、安全な最低動作速度以上で運転することができる。放出弁８９は、同様に、（即ち、「最小システム圧力」モード又は「指定圧力」モードがステップ２００にて選択された場合）、船のシステム圧力を所定の又は指定したシステム圧力を維持するよう制御することができる。

上述したように、淡水冷却ループ１４の温度を連続的に監視し、海水冷却ループ１２中のポンプ回転速度及び流量を調整することで、ポンプ１６及び１８は、熱交換器１５で必要な冷却量を供給するために、及び／又は、所定の又は指定した最小システム圧力を維持するために必要な速度で駆動するだけでよくなる。従って、システム１０はるかに効率的に運転することができ、温度変化にかかわらず海水ポンプが一定の速度で駆動される従来の海水冷却システムと比べて、顕著な燃料の節約をもたらすことができる。このような効率の改善を図５のグラフに示す。当業者に知られている通り、ポンプ動力「Ｐ」はポンプ回転速度「ｎ」の三乗に比例し、流量「Ｑ」はポンプ回転速度「ｎ」に比例する。従って、エンジンからの冷却要求が少ないため、ポンプを最大速度で駆動したまま単に過剰な流体量を船外に又は再循環に分流させる代わりに、開示したシステム１０を少量のＱで運転するとき、顕著な動力の節約を成し遂げることができる。例えば、Ｑが海水の定格流量Ｑｏｐｔの５０％である場合、ポンプ１６、１８は、Ｑｏｐｔの５０％を供給するために、定格速度の５０％の速度を必要とするだけである。このように、速度を下げることで、動力「Ｐ」は、ポンプ１６、１８が一定の最大速度（又は定格速度）で運転している従来のシステムと比較したとき、８７．５％に減少する結果となる。

例示的な方法のステップ２６０にて、好ましい効率とさらなるエネルギーの節約を達成するために、主コントローラ２８は、システム１０は１台ポンプモード又は２台ポンプモードのどちらで運転すべきかを判断することができる。すなわち、ポンプ１６又は１８のいずれか１つのみを駆動し他を駆動しないことが、状況によっては（例えば、冷却量が最小となる場合）、より効率的になることがある。あるいは、ポンプ１６及び１８の両方を低い速度で駆動することが、より効率的及び／又は必要となることがある。主コントローラ２８は、ポンプ１６及び１８の動作速度をあらかじめ定めた「スイッチポイント」と比較することにより、このような判断を行うことができる。「スイッチポイント」は、１台ポンプ運転又は２台ポンプ運転のＱ／Ｑｏｐｔの比率により判断し、これによりより効率的なシステムをもたらすことが可能となる。例えば、システム１０が２台ポンプモードで動作していて、ポンプ１６及び１８の両方が所定の効率より低い点で駆動されている場合、主コントローラ２８は、二次ポンプ１８を停止し主ポンプ１６だけを運転することができる。１台ポンプ運転を行っている間、効率Ｑ／Ｑｏｐｔは増大し、結果として２台ポンプ運転より効率的なシステムとなる。逆に、システム１０が１台ポンプ運転モード（例えば、主ポンプ１６のみが運転している）で動作していて、主ポンプ１６が所定の効率より高い点で運転している場合、主コントローラ２８は二次ポンプ１８を起動することができる。

図６に示すように、システム１０中の実際の流量「Ｑ」と最適流量範囲「Ｑｏｐｔ」との比較に基づいて、（１台のポンプ運転と２台のポンプ運転との間の）スイッチポイントを決定することができる。例示的な曲線に従えば、１台のポンプ運転においてＱ／Ｑｏｐｔが１２７％を超えたとき、システムは２台のポンプ運転に切り替え最も効率的な運転を行うようにすることができる。同様に、２台のポンプ運転においてＱ／Ｑｏｐｔが７４％を下回ったとき、システムは１台のポンプ運転に切り替えることができる。同時に、必要とされる最低システム排出圧力を常に維持するために放出弁を制御する。

例示的な方法のステップ２７０にて、主、二次、及びバックアップコントローラ２８、３０、及び３２は、通信リンク４６などを介して、データパケットを周期的に相互に伝送することができる。このようなデータパケットには、それぞれのポンプ１６〜２０及びＶＦＤ２２〜２６を含むコントローラ２８〜３２の各々の、臨界的な運転状況、又は、「健全度」に関する情報を含めることができる。コントローラ２８〜３２のうちの１つ又はそれぞれのポンプが適切に動作しなくなっている場合、又は、遅かれ早かれ故障が生じることを示している場合、又は、通信リンクが誤動作または動作していない場合、そのコントローラの機能を他の１つのコントローラに再移譲することができる。例えば、二次コントローラ３０が適切に動作していないと判断された場合、二次コントローラ３０の機能をバックアップコントローラ３２に再移譲することができる。代替的に、主コントローラ２８が適切に運転を停止したと判断される場合、主コントローラ２８の機能を二次コントローラ３０に再移譲することができ、続いて二次コントローラ３０の機能をバックアップコントローラ３２に再移譲することができる。このようにして、コンポーネントに故障が生じた後でもシステム１０が通常動作を続けることができる自動的冗長性がシステム１０に与えられる。この停止した又は不審なコントローラ修理され及び／又は使用可能な状態になり、動作状態に復帰した場合、情報が通信リンクを介して他のコントローラに一斉通報され、バックアップコントローラはポンプについて自らの動作を自動的に停止し、将来的なバックアップの役割を果たすためにスタンバイモードになる。

図３を参照すると、本開示によるシステム１０に動作パラメータを入力するための例示的な方法を示すフローダイヤグラムが示されている。

例示的な方法の第１のステップ３００にて、オペレータは、コントローラ２８、ＶＦＤ２２、又はその他のユーザインターフェースにおいて、複数のポンプパラメータを定めることができる。上述したように、このようなポンプパラメータには、基準速度、基準効率、基準流量、基準ヘッド、基準圧力、制限速度、吸込圧力制限、吐出圧力制限、ベアリング温度制限、及び振動制限を含めることができるがこれらに限定されるものではない。これらのパラメータは、ポンプ製造業者から（リファレンスマニュアルとして）提供され、ステップ３１０ａにて、オペレータ又は通信リンク４６を介して外部の監視装置により、コントローラ２８、ＶＦＤ２２、又はその他のユーザインターフェースに手動で入力することができる。代替的に、コントローラ２８、ＶＦＤ２２、又はその他のユーザインターフェースは、商業的に入手可能な複数の異なる形式のポンプのポンプパラメータをプログラムすることができ、オペレータは、ステップ３１０ｂにて、単に、システム１０が現在使っているポンプの形式を指定するだけで対応する一連のパラメータを取り込むことができると考えられる。他の考えられる実施態様において、コントローラ２８又はＶＦＤ２２は、ステップ３１０ｃに示したように、システム１０に接続されたポンプの形式を自動的に判断し、オペレータが入力しなくても対応する一連のパラメータを取り込むよう構成することができる。

例示的な方法のステップ３２０にて、オペレータは、コントローラ２８、ＶＦＤ２２、又はその他のユーザインターフェースにおいて、複数のシステムパラメータを定めることができる。このようなパラメータには、淡水温度範囲、ＶＦＤモータ速度範囲、最低圧力レベル、淡水流量、水の熱容量係数、熱交換器の表面積、熱伝達係数、３方弁の存在、及び周囲温度の限界を含めることができるがこれらに限定されるものではない。

例示的な方法のステップ３３０にて、先のステップで定められたポンプパラメータ及びシステムパラメータは、通信リンク４６を通って対応するデータを伝送することなどにより、他のコントローラ３０及び３２、及び／又は、他のＶＦＤ２４及び２６で複製することができる。このようなパラメータの複製は、自動的に、又は、コントローラ２８でのオペレータによる適切な指令の入力により行うことができる。これによりオペレータは、各コントローラ２８〜３２及び／又は他のポンプシステムのためのＶＦＤ２２〜２６にてパラメータを入力する代わりに、単一のインターフェースでパラメータを一度入力する必要があるだけとなる。

図４を参照すると、本開示によるシステム１０のポンプ１６〜２０を均等に使用するための例示的な方法を示すフローダイヤグラムが示されている。

例示的な方法のステップ４００にて、システム１０は、各ポンプ１６〜２０の運転時間の総量を監視することができる。ステップ４１０にて、システム１０は、ポンプ１６〜２０のうちの１つが、他のポンプ１６〜２０のうちの少なくとも１つより所定の時間だけ長く運転されたか否かを判断することができる。ステップ４２０にて、システム１０は、ポンプ１６〜２０の運転時間を均等にするため又は均等にすることを試みるためにポンプ１６〜２０の動作の再配分を行うことができる。例えば、主ポンプ１６は１００時間の動作が記録され、二次ポンプ１８は５０時間の動作が記録され、バックアップポンプは５時間の動作しか記録されていない場合、システム１０は、一次ポンプ１６にバックアップポンプとしての動作を割り当て、バックアップポンプ２０を一次ポンプとしての動作を割り当てることができる。ポンプ１６が実質的に使用されていない状態であるのに対して、ポンプ１６及び２０はこれにより著しく動作時間を積み上げることができる。このように、ポンプ１６〜２０の動作時間を均等にすることにより、ポンプ１６〜２０は、実質的に同じ速さで摩耗し、従って、同じスケジュールで保守又は交換を行うことができる。

上述の均等化手続きは、例えば、あらかじめ定めたスケジュールで自動的に行うことができる。例えば、ポンプ１６〜２０のうちの１つが、最後に割り振られてから、所定の動作時間量（例えば、オペレータ定めた量）に到達したとき、この均等化手続きが実行され、ポンプ１６〜２０が均等に用いられるように動作を再分配することができる。この均等化手続きは、オペレータインターフェースにて適切な指令を入力するなどして、オペレータの自由裁量により手動で起動することもできる。

ここで、図７を参照すると、冷却システム内で塩の結晶化を軽減するための方法が記載されている。熱交換器１５内の海水温度が限界温度を越えたとき、塩が冷却システム内で結晶化する可能性があることが知られている。時間の経過とともに、このような塩の結晶が大量に集積した場合、システム配管やコンポーネントのみならず結果的に熱交換器の思わぬ閉塞が生じる可能性がある。

一般に（ＲＴＤ１１９のような、図１参照）温度センサは、ネットワーク化されたコントローラ２８、３０、３２のうちの１つで海水温度を監視することができるように熱交換器１５からの海水の排出側に取り付けることができる。いくつかの実施態様では、この情報は、ネットワーク中のコントローラ間で共有することができる。警報の設定値は、海水温度がこの警報設定値を下回る所定の量（例えば、摂氏５度）以上に上昇した場合、警告が発せられ、システム中で運転中のすべてのポンプ１６、１８、２０が定格速度の運転となり、海水温度を下げ塩の結晶化を防止する。いくつかの実施態様では、この機能は通常の淡水温度制御機能に優先する。

海水温度が警報設定値を超えた場合、警報も発せられる。一旦システムがこの「海水温度低減モード」に入り、その後海水温度が警告レベル以下に下がった（例えば、警報設定値より摂氏５度下回る）場合、システムは「通常」動作に戻り、淡水温度制御及び最小システム圧力制御により、ポンプ１６、１８、２０の運転速度が決まる。

記載した「海水温度低減モード」により、海水の塩の結晶化し冷却システムコンポーネント中に堆積することの自動的な防止が容易になる。これにより、監視し、ネットワーク化されたポンプ１６、２８、２０で共有すべき温度入力を１つだけにすることが可能となる。ポンプの運転を個別化せず、１つのシステムとして動くようにする。

図７は、海水の温度を監視するための非限定的な例示的な方法示すフローダイヤグラムであり、システム１０の海水冷却ループ１２中で塩の結晶化が生じるのを防止することが示されている。

ステップ７００にて、コントローラ２８、ＶＦＤ２２、又は他のユーザインターフェースにてオペレータは警報温度を入力することができる。この警報温度は、海水冷却ループ１２中で塩が結晶化し、結果的にシステム１０を詰まらせる可能性のある温度とすることができる。

ステップ７１０にて、システム１０は海水冷却ループ１２中の海水の温度を監視することができる。例えば、主コントローラ２８は、ＲＴＤ１１９から温度計測値を受け取ることができる。海水温度の計測値が警報温度よりも低い（例えば、警報設定値より摂氏５度下回る）が、警報温度を超えない所定の限界温度を超えると判断した場合、ステップ７２０にて、システム１０は、システムオペレータにそのような状態であることを知らせるために警告を発することができ、海水冷却ループ１２中の海水の温度を下げ、それにより、塩の結晶化及び閉塞を避け又は軽減するために、エンジン１１からの冷却要求がなくても、起動中のポンプ１６〜２０に最大の定格速度で運転するような指令をさらに出すことができる。加えて、海水温度の計測値が警報温度を超えたと判断された場合は、ステップ７３０にて、システム１０は、システムオペレータに警報を出し、この警報温度においてシステム１０内で塩の結晶化及び閉塞を防止し、軽減し、及び／又は修復するためにもっと抜本的な対策をとることができる。

塩の結晶化を防止又は軽減する温度にまで海水を冷却するために、運転中のポンプ１６〜２０を定格速度で運転した結果、淡水冷却ループ１４中の淡水が、エンジン１１を好ましい安全な運転温度に維持するために必要な温度以下に冷却してしまう可能性がある。このような場合、主コントローラ２８は、３方弁１０２にさらなる指令を出し、淡水の冷却を軽減させるために、淡水冷却ループにおける全て又は一部の淡水を転流させる位置を調整し、熱交換器１５をバイパスさせることができる。

海水冷却ループ１２中の海水の温度が限界温度以下に下がった後、ステップ７４０にて通常運転に戻り、ポンプ１６〜２０は、先に説明した方法で、エンジン１１の冷却要求に応じて全部又は一部が動く。図７に例示的な方法を述べたので、このようにして、海水冷却ループ１２に入力された１つの温度だけを用いて、塩の結晶化及びシステム１０内に結果として閉塞が生じることの自動的な防止又は軽減をおこなうことが容易になる。

ここで図８を参照すると、熱交換器１５及び関連するコンポーネントの閉塞を軽減する方法が記載されている。一般に、これは冷却システムの当初のシステム抵抗を確認することで達成される。例えば、新たに導入した後又は主要なシステムを整備した後、オペレータは、主コントローラ２８の初期設定動作を開始することができる。次に、主コントローラ２８は、通信リンク４６を通じてコントローラ３０及び３２にこの指令を一斉通報することができる。そして、ネットワーク中のすべてのポンプ１６〜２０があらかじめ定めた速度（例えば、定格速度）で、あらかじめ定めた時間だけ動作する。次いで、システム圧力がコントローラ２８、３０、及び３２に記録される。

その後、ユーザが設定可能な時間スケジュール又はマニュアル動作により要求に応じて、冷却システムの閉塞抵抗（「閉塞レベル」）を監視することができる。このような監視の間、ネットワーク中のすべてのポンプは、あらかじめ定めた時間の（上述の）初期セットアップ動作の期間中、同じ速度で運転することができ、システム圧力は、コントローラ２８、３０、及び３２に記録することができる。記録されたシステム圧力は、次いで、初期セットアップ動作の期間中に記録された初期システム抵抗レベルと比較することができる。システム圧力が冷却器の閉塞警告／警報レベルを超えた場合、自動的なバックフラッシング処理を行うことにより、又は要求に応じて手動でバックフラッシング処理を行うことにより、冷却システムを清掃すべきであることをユーザに知らせるために、警告／警報を発することができる。

測定した初期閉塞レベルは、上述の設定動作の後の、様々な理由で好ましいと考えられるような一定の時間内にオペレータにより手動で修正することができると考えられる。例えば、システム中の種々の弁の状態が時間とともに変化する場合、又は、初期設定動作中システム内の特定の負荷が存在しないか又は考慮されなかった場合、閉塞レベルを手動で修正することが望ましいであろう。

いくつかの実施態様では、現在のシステム閉塞レベルが警告又は警報閉塞レベルに到達又はそのレベルを超えたとき、システムは、システムをフラッシュするために、熱交換器１５での流れを（通常の運転での冷却における流れとは）反対の方向に流すために、しかるべき弁を開／閉することで、所定のバックフラッシング動作を自動的に開始することができる。このバックフラッシング動作は、いくつかの実施態様では、所定の時間行うことができる。代替的に、人為的に定めた時間だけ行うこともできる。

バックフラッシング動作が完了した後、システムの現在の閉塞レベルが警告／警報レベルより低い好ましいレベルにあることを確認するために、閉塞監視動作を再度行うことができる。バックフラッシングの最初の試みの後、現在の閉塞レベルが十分な量だけ減少しなかった場合、現在の閉塞レベルを好ましい値にまで減少させるため１回又は数回のさらなるバックフラッシング動作を行うことができる。この機能は、手動又は自動で行うことができる。バックフラッシング動作を数回試みた後、現在の閉塞レベルがそれでも好ましいレベルより高い場合、最終警報を作動させ、ユーザに冷却システムの清掃が必要であるとの注意を喚起することができる。

ここに開示した機構では、冷却システムの閉塞レベルの完全な自動監視が提供される。バックフラッシング動作を組み込むことにより、冷却システム清掃保守を最低限にまで（即ち、冷却システムがユーザの注意を実際に必要とするときまで）減少させることができる。これは、バックフラッシング動作が周期的に及び／又は船舶が入港中に自動的に行われ、不必要な清掃を行うこと又は望ましくない清掃の遅れが生じる結果となる、従来のシステムに比べて利点がある。

図８は、システム１０の冷却器閉塞レベルを監視するための例示的な方法を示すフローダイヤグラムである。この方法は、通常の運転レベルに比べて、システム１０の海水冷却ループ１２が（例えば、塩、がれき、有機物、等により）閉塞状態になっている割合を判断するために、採用される。測定した閉塞のレベルは、閉塞を軽減又は修復するためにマニュアルでの及び／又は自動でのステップを取るべきか否かの判断に用いることができる。

ステップ８００にて、システム１０中のすべてのポンプ１６〜２０を定格速度で稼働し、システム圧力センサで海水冷却ループ１２中のシステム圧力を測定するなどの方法で、システム１０の初期抵抗レベル、又は、「初期閉塞レベル」を定めることができる。この測定は、システム１０を構築する時又はそのすぐ後のようなときに、システム１０の初期設定の一部として行うことができる。ステップ８１０にて、測定した閉塞のレベルは、主コントローラ２８、二次コントローラ３０、及び、バックアップコントローラ３２によるなどして、メモリに保存することができる。この初期閉塞レベルは、システム１０の閉塞レベルの将来の測定値に対する相対的な基準値をもたらすことができる。

ステップ８２０にて、主コントローラ２８は、最大閉塞レベルを定めるためにこの初期閉塞レベルを用いることができる。この最大閉塞レベルは、単に、初期閉塞レベルの値より所定の量だけ大きな圧力値とすることができる。代替的に、オペレータが手動で最大閉塞レベルを入力することも考えられる。いずれの場合も、最大閉塞レベルはメモリに保存することができる。

ステップ８３０にて、システム１０の初期閉塞レベルを測定した後しばらくして、その時のシステム１０の閉塞レベルを判断するために、閉塞レベルテストを行うことができる。閉塞レベルテストには、初期閉塞レベルを定めたときと実質的に同じ方法で、システム１０中のすべてのポンプ１６〜２０を定格速度で稼働させるステップと、海水冷却ループ１２中の流体圧力を測定するステップとを含めることができる。閉塞レベルテストには、あらかじめ定めたスケジュール（例えば、毎週、毎月、等）に従うなどして、自動的に行うことができる。代替的に、この閉塞レベルテストは、オペレータインターフェースにて適当な指令を入力するなどして、オペレータの裁量で手動で開始することができる。

ステップ８４０にて、その時の閉塞レベルを主コントローラ２８などにより、最大閉塞レベルと比較することができる。その時の閉塞レベルが最大閉塞レベルを超えていると判断された場合、システム１０はステップ８５０にて、このような状態であることをシステムオペレータに告知するために警告を発することができ、さらに、（上述した）バックフラッシング動作を自動的に開始させることができ、これにより、海水冷却ループ１２の流量調整弁１１５、１１６を閉じ、流量調整弁１１７、１１８を開けて熱交換器１５を通る海水の流れを逆転させることができる。このバックフラッシングによりシステム１０の閉塞を減少又は防止することができる。

バックフラッシング動作の後、システム１０はステップ８６０にて、新たにその時の閉塞レベルを定めるために閉塞レベルテストを繰り返す。ステップ８７０にて、新たなその時の閉塞レベルを最大閉塞レベルと比較することができる。その時の閉塞レベルが最大閉塞レベルをなお超えていると判断された場合、システム１０ステップ８８０にて、バックフラッシング手順を繰り返すことができる。このテスト及びバックフラッシングのサイクルは、所定の回数繰り返すことができ、それでもその時の閉塞レベルが最大閉塞レベルを超えている場合は、システムはステップ８９０にて、システム１０は手動で清掃すべきであること、又はこの閉塞を減少させるための他の手段をとるべきこと、を知らせる警報をシステム１０のオペレータに出すことができる。

当然のことながら、例示的な方法により自動的な監視及びシステム１０における閉塞の軽減が容易になり、これにより、システム１０の運転及び維持に必要な監視及び介入の量を減らすことになる。

ここで図９を参照すると、ポンプ１６、１８、２０の重複動作を切り替えることによる、ポンプの調整についての方法が記載されている。システムが（スケジュールによる切り替え、警報、又は、次に繋げるためのいずれかの場合に）１つのポンプから他のポンプに切り替えるとき、切り替えの間の時間差により、圧力は、変動、主として減少することがある。これにより、関連するポンプの運転を一時的に停止させ、ついには、システム圧力低警報を生じさせる。

このような警報を最小限又は無くすため、この動作の間、（例えば、様々なシステムの通常の運転により、又は、シャットダウン警報により）動作中のポンプ１６、２８、２０の１つをシャットダウンしなければならない場合、そのポンプは、バックアップポンプに要求信号を送出する。バックアップポンプがシステムの動作に加わるよう要求信号を受け取った場合、バックアップポンプは動作を開始する。同時に、バックアップポンプの運転開始が成功した場合、バックアップポンプは認知「ａｃｋ」信号を元のポンプに返送する。一旦元のポンプがバックアップポンプから「ａｃｋ」信号を受け取ると、元のポンプは、自ら停止する準備に入ることができる。

元のポンプが自ら動作を停止する時間遅れをユーザが設定可能な、又は、バックアップポンプの起動に至るまでの時間とともに停止に至るまでの時間を制御することのできるこの方法により、システム圧力を最大限安定にし、及び／又は流れの持続性を維持することができる。

いくつかの実施態様では、元のポンプが（例えば、通信リンク４６からの通信が失われたために）バックアップポンプから「ａｃｋ」信号を受け取らなかった場合、重大なシャットダウン警報がなければ、元のポンプは運転を続ける。通信リンク４６が良好な状態である場合、元のコントローラはバックアップコントローラから「ａｃｋ」信号を受け取り、動作に加わることに成功したか、又は自らのシャットダウン状況により動作に加わることができないかのどちらかを表示する。どちらの状況においても、これにより元のポンプはシャットダウンする。

開示された機構により、元のポンプとバックアップポンプとの切り替え動作を協調させるため、冷却ポンプの適切な動作を確保するために、及び、システム内で適切な流量を確保するために、相互にハンドシェイクすることが可能になる。ポンプの切り替え動作により、切り替え時にギャップを生じさせないで、圧力の安定性又は流量の安定性を最適にするよう構成することができる。ネットワーク化されたポンプ内で情報を共有することができ、ポンプの運転は独立したものではなく、全体のシステムに応じて動く。

図９を参照すると、システム１０におけるポンプを重複して運転させるための例示的な方法を示すフローダイヤグラムが示されている。この方法は、上述のようなポンプの故障又は定期的なポンプの切り替えの結果生じることがあるような、１つのポンプが他の１つのポンプの運転を引き継いだとき、急なポンプの停止及び起動の結果生じるシステム圧力の変動を防止するために採用することができる。

ステップ９００にて、シャットダウンすることになっていた、ポンプ１６〜２０のうちの第１のポンプは、第１のポンプの運転を引き継ぐことになっている、ポンプ１６〜２０のうちの第２のポンプに要求信号を送る。通信リンク４６が良好な状態であり第２のポンプがこの要求信号を受け取り首尾よく起動することができる場合、第２のポンプは、ステップ９１０にて、第１のポンプに認知信号を返送する。続いて、通信リンク４６がなお良好な動作状態であり、第１のポンプが第２のポンプから認知信号を受け取った場合、第１のポンプは、ステップ９２０にて、シャットダウンの準備を行う。しかしながら、通信リンク４６が良好な動作状態ではなく、所定の時間内に第１のポンプが第２のポンプから認知信号を受け取らなかった場合、ステップ９３０にて、第１のポンプは、重大なシャットダウン警報がなければ運転を続ける。

上述した、第１のポンプから第２のポンプへの「ハンドオフ」動作は、第２のポンプから認知信号を受け取った後第１のポンプはその時の速度で所定の時間運転を続けるという、単純な、時限動作で行うことができる。代替的に、ハンドオフは、第１のポンプの速度が減少又は徐々に下がってゆく一方、第２のポンプ速度が同時に増大又は同じ割合で徐々に上がってゆく、漸進的方法で行うこともできる。後者のハンドオフ方法は、第１のポンプから第２のポンプの移行においてシステム圧力をより安定させることができる。

図９で説明した例示的な方法により、システムの動作を中断させる可能性のあるシステム圧力の急減を防止又は少なくとも軽減させるような方法で、システム１０内のポンプ１６〜２０同士での円滑なそして自動的な運転移行を容易に行うことができる。

ここで使われた用語「コンピュータ」には、マイクロコントローラ、縮小命令セットコンピュータ（ＲＩＳＣ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、論理回路、及び、ここに記載した機能を実行することができるその他の回路又はプロセッサを用いたシステムを含む、プロセッサベースの又はマイクロプロセッサベースのシステムを含めることができる。上記の例は例示としてのみ示し、従って、用語「コンピュータ」の定義及び／又は意味をいかなる意味においても限定することを意図するものではない。

コンピュータシステムは、入力データを処理するために、１以上の記憶要素に保存された一連の命令を実行する。記憶要素は要求された又は必要とされたデータ又はその他の情報も保存することができる。記憶要素は、処理機械内で情報源又は物理的メモリ要素の形とすることができる。

一連の命令には、本発明の種々の実施態様の方法及び処理のような、特有の動作を行う処理機械としてのコンピュータを指令する種々の命令を含めることができる。一連の命令は、ソフトウェアプログラムの形式とすることができる。ソフトウェアは、システムソフトウェア又はアプリケーションソフトウェアのような種々の形式にすることができる。さらに、ソフトウェアは、別々のプログラムの集合、大きなプログラム内のプログラムモジュール、又はプログラムモジュールの一部の集合の形式にすることができる。ソフトウェアにはまた、オブジェクト指向プログラミングの形式でのモジュールプログラミングを含めることもできる。処理機械での入力処理は、ユーザの指令に応答して、又は先の処理の結果に応じて、又は他の処理機械からなされた要求に応答してなされる。

ここで用いられているように、用語「ソフトウェア」には、コンピュータにより実行するためのメモリに保存されたコンピュータプログラムが含まれ、そのようなメモリには、ＲＡＭメモリ、ＲＯＭメモリ、ＥＰＲＯＭメモリ、ＥＥＰＲＯＭメモリ、及び不揮発性ＲＡＭ（ＮＶＲＡＭ）メモリが含まれる。上記メモリの形式は単に例示であり、従って、コンピュータプログラムの保存に用いることのできるメモリの形式を限定するものではない。

Claims (16)

1. 海水冷却ループ中での塩の結晶化を軽減するのに適した海水冷却システムであって、前記システムは、
   前記冷却ループに動作可能に接続され、熱交換器に循環させるために前記冷却ループに海水を汲み上げるよう構成されたポンプと、
   前記冷却ループの前記熱交換器の排出側に動作可能に接続され、前記冷却ループ中の海水の温度を監視するように構成された温度センサと、
   前記温度センサと前記ポンプとに動作可能に接続されたコントローラであって、前記コントローラは、前記温度センサから受け取った信号から、前記海水の監視温度が、前記冷却ループ内で塩の結晶化が生じることを示す警報温度以下の所定の限界温度を越えたと前記コントローラが判断したとき、前記ポンプの速度を増大させるよう構成されていることを特徴とするコントローラと、
   を具備することを特徴とする海水冷却システム。
2. 前記コントローラは、前記海水の前記監視温度が前記所定の限界温度を越えたと前記コントローラが判断したとき、警告を発するよう構成されていることを特徴とする請求項１に記載の海水冷却システム。
3. 前記コントローラは、前記海水の前記監視温度が前記所定の限界温度を所定の量だけ越えるような前記警報温度を、前記海水の前記監視温度が越えたと前記コントローラが判断したとき、警報を発するよう構成されていることを特徴とする請求項１に記載の海水冷却システム。
4. 前記所定の量は摂氏５度以下であることを特徴とする請求項３に記載の海水冷却システム。
5. 前記コントローラは、前記温度センサから受け取った信号から前記海水の前記監視温度が前記所定の限界温度より低いと前記コントローラが判断したとき、前記ポンプの速度を減少させることを特徴とする請求項１に記載の海水冷却システム。
6. 前記ポンプは、前記冷却ループと動作可能に接続され、前記冷却ループに海水を汲み上げるよう構成された複数のポンプを具備し、前記コントローラは、前記複数のポンプのそれぞれと動作可能に接続された複数のコントローラを具備し、前記温度センサは、前記複数のコントローラのうちの少なくとも１つに動作可能に接続されて前記冷却ループ中の海水の温度を表す信号を提供することを特徴とする請求項１に記載の海水冷却システム。
7. 前記複数のコントローラは、前記温度センサから受け取った信号に応じて前記複数のポンプのそれぞれの運転速度を調整するよう構成されていることを特徴とする請求項６に記載の海水冷却システム。
8. 海水冷却ループ中での塩の結晶化を軽減するための方法であって、
   熱交換器に循環させるために前記冷却ループに海水をポンプにより汲み上げるステップと、
   前記冷却ループ中の海水の温度を、前記冷却ループの前記熱交換器の排出側に動作可能に接続された温度センサにより測定するステップと、
   前記海水の測定温度を所定の限界温度と比較するステップと、
   前記海水の前記測定温度が、前記冷却ループ内で塩の結晶化が生じることを示す警報温度以下の前記所定の限界温度を越えたとき、前記冷却ループに前記海水を循環させるポンプの速度を増大させるステップと、
   を具備することを特徴とする方法。
9. 前記海水の前記測定温度が前記所定の限界温度を超えたとき警告を発するステップをさらに具備することを特徴とする請求項８に記載の方法。
10. 前記海水の前記測定温度が前記所定の限界温度を所定の量だけ越えるような警報温度を越えたとき警報を発するステップをさらに具備することを特徴とする請求項８に記載の方法。
11. 前記所定の量は摂氏５度以下であることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
12. 前記海水の前記測定温度が前記所定の限界温度より低いとき、前記ポンプの速度を減少させるステップをさらに具備することを特徴とする請求項８に記載の方法。
13. 前記ポンプの速度を増大させる前記ステップは、動作可能に前記冷却ループに接続され前記冷却ループに海水を汲み上げるよう構成された複数のポンプの速度を増大させるステップを具備することを特徴とする請求項８に記載の方法。
14. 前記複数のポンプの前記速度は、前記海水の前記測定温度に基づき調整されるよう構成されていることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
15. 発せられた前記警告に応答して、前記コントローラは、エンジンからの冷却要求がなくても最大の定格速度で前記ポンプを運転するような指令を出すよう構成されていることを特徴とする請求項２に記載の海水冷却システム。
16. エンジンからの冷却要求がなくても最大の定格速度で前記ポンプを運転するような指令を前記コントローラから出すステップをさらに具備することを特徴とする請求項９に記載の方法。

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