JP6927878B2 - 表面水を用いて流体を冷却する冷却装置 - Google Patents

Description

本開示は、一般的にファウリング防止(防汚)(anti-fouling)と呼ばれる、ファウリング(汚れ)(fouling)の防止のために適合される冷却装置に関する。本開示は、特に海用ボックスクーラ(sea box coolers)のファウリング防止に関する。

生物ファウリング(bio fouling)又は生物学的ファウリング(biological fouling)は、表面上の微生物、植物、藻、及び／又は動物の堆積である。生物ファウリング有機物中の多様性(variety)は、極めて多様(diverse)であり、フジツボ及び海草の付着(attachment)を遙かに超えて広がる。幾つかの推定によれば、４０００を超える有機物を含む１８００を超える種が、生物ファウリングに関与している。生物ファウリングは、生物膜形成(biofilm formation)及び細菌付着(bacterial adhesion)を含む微小ファウリング(micro fouling)と、より大きな有機物の付着(attachment)である大型ファウリング(macro fouling)とに分割される。何がそれらの定着を防止するかを決定する異なる化学的性質及び生物学の故に、有機物は硬いファウリング又は柔らかいファウリングの種類にも分類される。石灰質の（硬い）ファウリング有機物は、フジツボ、外殻形成苔虫、軟体動物、多毛類及び他の棲管虫、並びにゼブラ貝を含む。非石灰質の（柔らかい）ファウリング有機物の例は、海草、ヒドロ虫、藻、及び生物膜「スライム」である。全体的に、これらの有機物は、付着共同体(fouling community)を形成する。

幾つかの環境において、生物ファウリングは相当な問題を生む。機械類は作動を停止し、水入口は詰まり、熱交換器は性能低下を被る。故に、ファウリング防止の主題、即ち、生物ファウリングを除去するプロセス又は生物ファウリングの形成を防止するプロセスは周知である。工業的プロセスでは、生物分散剤を用いて生物ファウリングを制御し得る。より制御の少ない環境では、有機物が、殺生物剤を用いた被膜、熱処理、又はエネルギのパルスで殺され或いは撃退される。有機物が付着するのを防止する無毒性の機械的戦略は、滑りやすい表面を備える材料若しくは被膜を選択すること、又は不十分な定着地点をもたらすだけの鮫及びイルカの皮膚に類似したナノスケール表面トポロジーの創成を含む。

海水を介して船舶のエンジン流体を冷却する冷却ユニットのためのファウリング防止構成が従来技術において知られている。ＤＥ１０２００８０２９４６４は、規則的に反復可能な過熱を用いるファウリング防止システムを含む海用ボックスクーラに関する。チューブ上のファウリング増殖を最小にするために、熱湯が熱交換器チューブに別個に供給される。

ボックスクーラの生物ファウリングは幾つかの問題を引き起こす。主要な問題は、生物ファウリングの厚い層が効果的な断熱材であるときの、熱伝達能力の減少である。結果的に、船舶エンジンは、より一層低い速度で作動しなければならず、船舶自体の速度を落とし、或いは、オーバーヒートの故に、完全に停止さえする。

生物ファウリングに寄与する数多くの有機物がある。これは細菌及び藻のような極めて小さな有機部を含むが、甲殻類のような極めて大きなものも含む。環境、水の温度、及びシステムの目的が、ここでは役割を演じる。ボックスクーラの環境は、生物ファウリングに理想的に適する。即ち、冷却されるべき流体は中温まで温まり、水の一定の流れは、栄養及び新しい有機物をもたらす。

従って、ファウリング防止(防汚)(anti-fouling)のための方法及び装置が必要である。しかしながら、従来技術のシステムは、それらの使用において不十分なことがあり、規則的な保守を必要とすることがあり、殆どの場合、起こり得る有害な影響を伴って、海水へのイオン放出を引き起こす。

故に、付属の独立項に従った代替的なファウリング防止システムを備える船舶の機械類の冷却のための冷却装置を提供することが本発明の特徴である。従属項は、有利な実施態様を定める。

ここでは、光学的方法に基づく、具体的には、紫外光（ＵＶ）を用いるアプローチを提示する。「十分な」ＵＶ光で殆どの微生物が殺され、不活性にされ、或いは繁殖不能にされるように思われる。この効果はＵＶ光の総投与量によって主に管理される。特定の微生物の９０％を殺す典型的な投与量は、１平方メートル当たり１０ｍＷ−時間である。

船舶の機械類の冷却のための冷却装置は、船舶の船殻及び隔壁板によって定められるボックス内に配置されるのに適する。海水がボックス容積内に自由に入り、冷却装置の上を流れ、自然流を介して及び／又は船舶の運動の影響の下で出るよう、入口開口及び出口開口は船殻に設けられる。冷却装置は、冷却されるべき流体を伝え得るチューブの束と、チューブの外表面の上にファウリング防止光を発するためにチューブの傍に配置される、ファウリング防止光を生成する少なくとも１つの光源とを含む。

冷却装置の実施態様において、光源によって発せられるファウリング防止光は、約２２０ｎｍ〜約４２０ｎｍの、好ましくは、約２６０ｎｍのＵＶ又は青色波長範囲内にある。約２２０ｎｍ〜約４２０ｎｍの、具体的には、約３００ｎｍよりも短い波長で、例えば、ＵＶ−Ｃとして知られるものに対応する約２４０ｎｍ〜約２８０ｎｍで、適切なファウリング防止レベルに達する。５〜１０ｍＷ／ｍ２（平方メートル毎ミリワット）の範囲内のファウリング防止光強度を用い得る。より高い投与量のファウリング防止光も、より良好な結果でないとしても、同じ結果を達成することは明らかである。

光源は、冷却装置のある実施態様において、チューブ状の構造を有するランプであってよい。これらの光源に関して、それらは幾分大きいので、単一の光源からの光が大きな領域の上に生成される。従って、限定的な数の光源を用いて所望のレベルのファウリング防止を達成することが可能であり、それは解決策を幾分費用効率的にする。

ＵＶＣを生成するための極めて効率的な光源は、平均して入力ワットの３５％がＵＶＣワットに変換される、低圧水銀放電ランプである。放射線は、殆ど専ら２５４ｎｍで、即ち、最大殺菌効果の８５％で生成される。オゾン形成放射線を除去する特殊ガラスのエンベロープを有する低圧チューブ状蛍光紫外線（ＴＵＶ）ランプが知られている。

様々な殺菌ＴＵＶランプについて、電気特性及び機械特性は、可視光についてのそれらの照明等量(lighting equivalents)と同じである。これはそれらが同じ方法において、即ち、電子又は磁気安定器／始動器(ballast/starter)回路を用いて作動させられるのを可能にする。全ての低圧ランプと同様に、ランプ動作温度と出力との間には関係がある。例えば、低圧ランプにおいて、２５４ｎｍの共鳴線は、放電管内の特定の水銀蒸気圧で最強である。この圧力は動作温度によって決定され、約２５℃の周囲温度と対応する４０℃のチューブ壁で最適化する。ランプ出力は、ランプに亘る（強制又は自然）空気流、即ち、いわゆる風速冷却指数(chill factor)によって影響されることも認識されるべきである。読者は、幾つかのランプについて、空気流を増大させること及び／又は温度を減少させることが殺菌出力を増大させ得ることを留意すべきである。これは高出力（ＨＯ）ランプ、即ち、それらの線形寸法について普通であるよりも高いワット数のランプにおいて満足される。

第２の種類のＵＶ源は、より高い圧力がより多くのエネルギレベルを励起してより特殊な線及び連続体(continuum)(再結合放射線)(recombined radiation)をもたらす、中圧水銀ランプである。石英エンベロープは２４０ｎｍ未満を透過するので、オゾンが空気から形成され得ることを記さなければならない。中圧光源の利点は、以下の通りである。
・ 高い出力密度(power density)、
・ 同じ用途において用いられる低圧タイプよりも少ないランプをもたらす、高い出力(power)、及び
・ 環境温度に対するより少ない感受性(sensitivity)。

更に、誘電体バリア放電（ＤＢＤ）ランプを用い得る。これらのランプは、様々な波長及で並びに高い電気対光(electrical-to-optical)出力効率で極めて強力なＵＶ光をもたらし得る。

既存の低コストで低出力のＵＶ−ＬＥＤで所要の殺菌投与量を容易に達成し得る。一般的には比較的より小さなパッケージ内にＬＥＤを含めることができ、ＬＥＤは他のタイプの光源よりも少ない電力を消費する。様々な所望の波長の（ＵＶ）光を発するようにＬＥＤを製造することができ、それらの動作パラメータ、最も顕著には、出力電力を高度に制御し得る。

冷却装置の具体的な実施態様において、光源は、チューブの向きに対して実質的に垂直に配置される。従って、ランプによって生成されるファウリング防止光は、様々なパイプの上に散乱させられる。故に、光源により近い単一のパイプが大きな割合の光を受け取り且つ吸収し、他のパイプが第１のパイプの陰に留まるというリスクが、回避される。

冷却装置の更なる具体的な実施態様において、光源は互いに平行に配置される。よって、冷却装置全体の上での光の同等の分配が達成され、パイプ上の如何なる漏れスポットも回避され、よって、ファウリング防止効率が増大させられる。

冷却装置の更なる具体的な実施態様において、光源は冷却装置の全幅に沿って延在する。よって、全てのパイプに対する発せられるファウリング防止光の散乱が保証される。

本発明の実施態様において、冷却装置は、チューブの束を含み、チューブは、Ｕ形状であり、少なくとも１つの光源が、半円形のチューブ部分の内側の中央に配置される。

本発明の実施態様では、少なくとも１つの光源が、チューブの束の内側に向かって光を発するように配置され、少なくとも１つの光源が、チューブ束の外側に向かって光を発するように配置される。この構成は、チューブの内側及び外側の両方のファウリング防止を促進する。

本発明の更なる実施態様では、各チューブ層が、Ｕ形状のチューブを形成するために２つの直線のチューブ部分と１つの半円形の部分とを有する複数のヘアピン型のチューブを含むよう、チューブの束が、その幅に沿って平行に配置されるチューブ層を含み、チューブは、Ｕ形状のチューブ部分が同心状に構成され且つ直線のチューブ部分が平行に構成されるように配置されることで、最内側のＵ形状のチューブ部分は、比較的小さな半径を有し、最外側のＵ形状のチューブ部分は、比較的大きな半径を有し、残余の中間のＵ形状のチューブ部分は、それらの間に配置される進行的に漸増する曲率半径を有する。

上述の実施態様の更なる特徴では、少なくとも１つの光源が、最内側の半円形のチューブ部分の内側中央に配置される。従って、ファウリング防止光は、Ｕの丸くなっている底の内側でより効率的に散乱させられる。

本発明の実施態様において、チューブ束は、底端で長方形のプリズム部分に接続される半シリンダ形状を備える長方形のプリズム形状と一致し、光源のうちの１つは、シリンダの軸線上に又は軸線と平行に位置するように配置される。

本発明の実施態様において、チューブの束は、底端でシリンダ部分に接続される半球形の形状を備える細長いシリンダ形状と一致し、光源のうちの１つは、シリンダの軸線上に又は軸線と平行に位置するように配置される

本発明の実施態様では、少なくとも１つの光源が、各チューブの間に配置される。実施態様において、冷却装置は、互いに長手方向に離間した関係に配置され、且つ、貫通して延びる直線のチューブ部分を有することにより、チューブをそれらの長さを通じて互いに一定の離間した関係に維持する、チューブ束上の複数の横方向の薄板を含む。また、薄板がチューブと接触していると仮定すると、薄板はチューブからの熱伝達に寄与することがあるので、より少ないチューブで類似の量の熱伝達を達成することができ、よって、他のチューブの中のチューブによって放たれる陰の量が最小にされ、それにより、ファウリング防止効率を増大させる。薄板は任意の適切な形状であってよく、例えば、板のような形状でよい。薄板が２つの種類の孔、即ち、チューブが通過するのを可能にする１つの種類の孔、チューブに沿う水のような冷却媒体の流れが薄板の存在によって最小の程度まで妨げられるに過ぎないことを実現する他の種類の孔を備えることが、更に可能である。他のオプションによれば、熱伝達への薄板のより一層大きな寄与を達成するために、薄板は、チューブと連通して、冷却されるべき流体を輸送し得るよう、中空であってよい。更に他のオプションによれば、薄板の各々は、薄板を通じて延びるチューブ分の多数の区画と一体的な全体(integral whole)として形成されてよい。このオプションは、冷却装置の製造プロセスの観点において有利なことがある。何故ならば、この実施態様によれば、薄板をチューブに対して所定の場所に置くことは、薄板を積み重ねて、チューブ部分の区画を相互接続することを要求するに過ぎないからである。

実施態様において、冷却装置は、２つのチューブ部分の間に延びる又はチューブ部分と光源との間に延びるチューブ束上の複数の長手の薄板を含む。従って、上の実施態様と同様に、増大させられた熱伝達及びファウリング防止が達成される。

上の実施態様の更なる変形(version)において、光源は、中央に位置付けられ、チューブは、光源の回りに円筒形の構成において位置付けられ、薄板は、各チューブ部分から中央の光源に向かって延びる。この実施態様において、冷却装置は、実際には、円形スタイルの熱交換器であり、光源は、直線のチューブ部分と平行に位置するよう、熱交換器の中央に配置される。

冷却装置の実施態様において、光源は、各チューブの間に少なくとも１つの光源が存在するように配置される。従って、チューブが互いの上に陰を放つというリスクが緩和され、所望のレベルのファウリング防止が達成される。

冷却装置の実施態様において、チューブ及び／又は薄板は、光反射被膜で少なくとも部分的に被覆される。有利には、光がチューブの上により効果的に分散させられるよう、光反射被膜は、ファウリング防止光を拡散的な方法において反射させるように構成される。

冷却装置の実施態様において、光源は、外側の影響から光源を保護するようスリーブ内に配置される。

冷却装置の実施態様において、冷却装置は、チューブが取り付けられるチューブ板を含み、流体ヘッダが、チューブ板に接続され、流体ヘッダは、チューブへの流体の進入及びチューブからの流体の排出のために、１つの入口スタブ及び１つの出口スタブをそれぞれ含む。この実施態様の変形では、スリーブの一端が、流体ヘッダに取り付けられる。従って、最終使用場所に据え付けられるとき、光源は、冷却装置を据付け位置から取り外すことを必要とせずに外側から並びに入口スタブ及び出口スタブからアクセス可能である。

冷却装置の実施態様において、冷却装置はチューブの外部の浸水させられる部分の実質的に全体で陰を回避するよう配置されるので、この部分はファウリングから守られる。

上述の実施態様の変形において、陰は、チューブに対して光源を位置付けることによって回避される。陰は、光源をチューブの向きに対して実質的に垂直に位置付けることによって回避され、且つ／或いは、チューブがＵ形状であるときには、チューブの丸められている底の内側の中央に配置される光源によって回避されることがある。代替的に、陰は、例えば、光の反射を増大させることによって、光の減衰を減少させることによっても回避されることがある。

本発明は、更に、少なくとも１つの光源の据付け前の状況における、前述のような冷却装置、即ち、それらの内部で流体を収容し且つ移動させるチューブの束であって、チューブの外部は、チューブを冷却し、それにより、流体も冷却するよう、動作中に水中に少なくとも部分的に浸水させられる、チューブの束と、チューブが取り付けられ且つチューブが接続される、チューブ板と、チューブへの流体の進入及びチューブからの流体の排出のために、入口スタブと出口スタブとをそれぞれ含む、流体ヘッダとを含む、冷却装置であって、当該冷却装置は、チューブの外部の上にファウリング防止光を放つことによってファウリングを妨げる光をもたらす少なくとも１つの光源を受けるように構成され、好ましくは、その構成は、光源を収容するスリーブを含み、スリーブは、光源が外側からアクセス可能であるようスリーブ内に配置されるのを可能にするように、流体ヘッダに取り付けられる、冷却装置に関する。

本発明は、上述のような冷却装置を含む船舶も提供する。そのような実施態様において、冷却装置が配置されるボックスの内表面は、光反射被膜で少なくとも部分的に被覆されてよい。上の実施態様と同様に、この特定の実施態様の結果として、光がチューブの上でより効果的に分散させられるよう、ファウリング防止光を拡散的な方法において反射させ得る。その上、そのような実施態様において、光源は、任意の適切な方法においてボックスの内表面と関連付けられてよく、具体的には、ボックスの内表面の部分であってよく、ボックスの内表面に接続されてよく、或いはボックスの内表面に取り付けられてよい。

「実質的に平行」又は「実質的に垂直」におけるような、本明細書中の「実質的に」という用語は、当業者によって理解されるであろう。「実質的に」という用語は、「全体的に」、「完全に」、「全て」等を伴う実施態様も含むことがある。故に、実施態様において、実質的にという形容詞は、取り除かれてもよい。適用可能な場合、「実質的に」という用語は、９５％以上のような、９０％以上、具体的には、９９％以上、より一層具体的には、１００％を含む、９９．５％以上に関してもよい。「含む」という用語は、「含む」という用語が「〜成る」を意味する実施態様も含む。「含む」という用語は、ある実施態様では、「〜成る」を指すことがあるが、他の実施態様では、「少なくとも所定の種を含むが、任意的に、１つ又はそれよりも多くの他の種を含む」ことを指すこともある。

そのように用いられる用語は、適切な環境の下で交換可能であること、並びに、本明細書中に記載される発明の実施態様は、本明細書中に記載され或いは例示される以外の順序において作動し得ることが理解されるべきである。

上述の実施態様は本発明を限定するよりもむしろ例示するものであること、並びに当業者は付属の請求項の範囲から逸脱せずに多くの代替的な実施態様を設計し得ることが、留意されなければならない。請求項において、括弧内に置かれるあらゆる参照符号は、請求項を限定するものとして理解されてならない。ある要素に先行する不定冠詞は、そのような要素が複数存在することを排除しない。特定の手段が相互に異なる従属項において引用されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせを有利に用い得ないことを示さない。

本発明は、本記述中に記載され且つ／或いは添付の図面中に示される特徴的な構成のうちの１つ又はそれよりも多くを含むデバイスに更に当て嵌まる。

追加的な利点をもたらすために、この特許において議論する様々な特徴を組み合わせ得る。その上、構成の一部は、１つ又はそれよりも多くの分割出願の基礎を形成し得る。

次に、添付の概略的な図面を参照して、本発明の実施態様をほんの一例として記載する。図面において、対応する参照記号は、対応する部分を示す。

冷却装置の実施態様の概略図である。 冷却装置の他の実施態様の概略図である。 冷却装置の実施態様の概略的な垂直断面図である。 冷却装置の他の実施態様の概略的な垂直断面図である。 冷却装置の更に他の実施態様の概略的な水平断面図である。 図２に示す冷却装置の実施態様の概略的な水平断面図である。 本明細書中に記載するような冷却装置の代替的な実施態様の概略的な水平断面図である。 本明細書中に記載するような冷却装置の更に他の代替的な実施態様の概略図である。 本明細書中に記載するような冷却装置の更に他の代替的な実施態様の概略図である。 本明細書中に記載するような冷却装置の更なる実施態様の部分の概略図である。 本明細書中に記載するような冷却装置の更なる実施態様の部分の概略図である。 図１０及び図１１に示すような冷却装置の実施態様の部分の概略的な垂直断面図である。

図面は必ずしも寸法通りでない。

本開示は図面及び前述の記述中に詳細に例示され且つ記載されているが、そのような例示及び記述は、例示的又は例証的であると考えられるべきであり、限定的であると考えられるべきでない。本開示は開示の実施態様に限定されない。図面は概略的であり、必ずしも原寸通りでないこと、並びに、本発明を理解するために必要とされない詳細は省略されていることがあることを更に記す。「内側」、「外側」、「沿う」、「長手」、「底」という用語、及び同等の表現は、その他のことが特定されていない限り、図面中で方向付けられているような実施態様に関する。更に、少なくとも実質的に同一である要素又は少なくとも実質的に同一の機能を果たす要素は、同じ番号によって指し示されている。

図１は、基本的な実施態様として、船舶の船殻３及び隔壁板４，５によって定められるボックス内に配置される、船舶のエンジンの冷却のための冷却装置１の概略図を示しており、海水がボックス容積に自由に入り、冷却装置１の上を流れ、自然流を介して出ることができるよう、入口開口６及び出口開口７が船殻３に設けられ、冷却装置１は、冷却されるべき流体を伝え得るチューブ８の束と、チューブ８の上にファウリング防止光(防汚光)(anti-fouling light)を発するようチューブ８の傍に配置される、ファウリング防止光を生成する少なくとも１つの光源９とを含む。熱湯が上からチューブ８に入り、あまねく伝えられ、再び出て、今や上側から冷却される。その間に、海水が入口開口６からボックスに入り、チューブ８の上を流れ、チューブ８から、よって、内側で伝えられる流体から熱を受け取る。チューブ８から熱を取ることで、海水は温まり、上昇する。次に、海水は、船殻３上のより高い地点に位置する出口開口７からボックスを出る。この冷却プロセスの間に、海水中に出るあらゆる生物有機物はチューブ８に付着しがちであり、チューブは温かく、有機物が生息するのに適した環境、即ち、ファウリング(汚れ)(fouling)と呼ばれる現象をもたらす。そのような付着を回避するために、少なくとも１つの光源９がチューブ８の傍に配置される。光源９はチューブ８の外表面にファウリング防止光を発する。従って、ファウリング形成は回避される。図１に例示するように、１つ又はそれよりも多くのチューブ状のランプを光源９として用いて、本発明の目的を実現し得る。

図１に示すように、本発明の実施態様において、光源９は、チューブ８の向きに対して実質的に垂直に配置される。

図３及び図４は、光源９からの光が両方のチューブ部分１８，２８，３８，１１８，２２８，３３８に向かって放たれるよう、少なくとも１つの光源９が少なくとも２つのチューブ部分１８，２８，３８，１１８，２２８，３３８の間に介装された、冷却装置１の代替的な実施態様を示している。更に、光源９は、互いに平行に配置されている。

図３は、光源９がチューブ束の内側に向かって光を発するように配置され、少なくとも１つの光源９がチューブ束の外側に向かって光を発するように配置された、実施態様を示している。

実施態様において、冷却装置は、その幅に沿って平行に配置されたチューブ層を含むチューブ束を含む。各チューブ層は、２つの直線のチューブ部分１８，２８と１つの半円形のチューブ部分３８とを含む複数のヘアピン型のチューブ８を含む。チューブ８は、それらの半円形の部分３８が同心状に構成され且つそれらの直線の部分１８，２８が平行に構成された状態で配置されているので、最内側の半円形のチューブ部分３８は、比較的小さな半径を有し、最外側の半円形のチューブ部分３８は、比較的大きな半径を有し、残余の中間の半円形のチューブ部分３８は、それらの間に配置される進行的に漸増する曲率半径を有する。

上の実施態様の１つの変形(variation)において、チューブ束は、図１に示すように、底端で長方形のプリズム部分に接続される半シリンダ形状を備える、長方形のプリズム形状と一致する。

実施態様において、冷却装置１は、熱伝達を増大させるためにチューブ８と少なくとも部分的に接触する少なくとも１つの薄板１６(lamella)を更に備える。適切な場合には、特に複数のチューブ８がチューブ層内に存在する場合には、光源９からの光を、さもなければ陰になったままであるチューブ部分１８，２８，３８，１１８，２２８，３３８の側に向かって方向付けるよう、薄板１６が位置付けられるのが好ましい。

図７に示すような上の実施態様の変形(version)において、冷却装置１は、複数の垂直な板形状の薄板１６を備える。薄板１６は、多数のチューブ８が２つの薄板１６の間に配置されるように位置付けられ、光源９が、チューブ８及び薄板１６の両方に対して垂直な方向において薄板１６の両側に位置付けられる。

上の実施態様の他の変形において、チューブ束は、底端で円筒形の部分３８に接続された半球状の形状を備える、細長い円筒形の形状と一致する。従って、より多くのチューブ８が、中央の層内に設けられ、中央の層より上及び下の層は、図２に示すように、漸進的に減少する数のチューブ８を有する。従って、最外側のＵ形状のチューブ部分３８は、概ね半球状の形状を共同で定める。

実施態様において、チューブ束は、互いに対して長手方向に離間して配置され、且つ、図２及び図６に示すように、それらの間を通じて延びる直線のチューブ部分１８，２８，１１８，２２８を有し、それにより、チューブ８をそれらの長さを通じて互いに一定の離間した関係に維持する、複数の横方向の板形状の薄板１６を備える。薄板１６は、直線のチューブ部分１８，２８，１１８，２２８が貫通するための孔を備える。

実施態様において、図２に示すような冷却装置１は、チューブ８が取り付けられるチューブ板１０と、チューブ板１０に接続される流体ヘッダ１１とを含み、流体ヘッダ１１は、チューブ８への流体の進入及びチューブ８からの流体の排出のために、少なくとも１つの入口スタブ１２及び１つの出口スタブ１３をそれぞれ含む。この実施態様において、冷却装置１は、スリーブ１４を更に含み、外側効果から光源９を保護するために、光源９がスリーブ内に配置される。有用度(serviceability)の目的のためのアクセスの容易さをもたらすように、スリーブ１４の１つの端が、流体ヘッダ１１に取り付けられる。具体的には、最終使用場所内に据え付けられるとき、光源９は、冷却装置１を据付け位置から取り外すことを必要とせずに、外側から並びに入口スタブ１２及び１つの出口スタブ１３からアクセス可能である。

図８及び図９は、保護スリーブ１４の内側で流体ヘッダ１１から垂直方向に下に延びる、１つの中央に位置付けられる光源９を用いる、冷却装置１の実施態様に関する。この実施態様において、冷却装置１は、互いに長手方向に離間した関係において配置され、且つ、貫通して延びる直線のチューブ部分１８，２８を有する、複数の横方向の板形状の薄板１６を更に備える。薄板１６は、様々な機能を有する。第１に、薄板１６は、チューブ８をそれらの長さを通じて一定の離間した関係に維持するのに役立つ。その目的を達成するために、薄板１６は、直線のチューブ部分１８，２８が貫通するための孔を備える。第２に、薄板１６は、チューブ８から海水への熱伝達を強化するのに役立つ。その目的を達成するために、薄板１６は、チューブ８と少なくとも部分的に接触する。好ましくは、チューブ８及び薄板１６の両方は、優れた熱伝導率を有する材料を含む。第３に、薄板１６は、光源９からの光をチューブ部分１８，２８に向かって方向付けるように位置付けられ、それは薄板１６がファウリング防止光反射被膜で少なくとも部分的に被覆されるときに特に当て嵌まる。チューブ８は、そのような被膜で少なくとも部分的に被覆されてもよい。

図２に示す横方向の薄板１６と比較すると、図８及び９に示すような冷却装置１の隣接する横方向のラメラ１６は、互いに対して比較的短い距離で配置される。冷却装置１を通じる海水の流れが過度に妨げられないために、薄板１６は、チューブ８及び光源９を収容するスリーブ１４が貫通するのを許容する孔を備えるのみならず、海水が通過するのを許容する孔も備える。

図８及び図９に示すような冷却装置１の構成において、チューブ８、光源９、及び薄板１６は、冷却装置１において最小の陰の影響(shadow effects)を有するような方法において互いに対して位置付けられ、それは光源９からの光が殆どあらゆる表面に達し得ることを意味する。光は鋭角の下で薄板１６に衝突することがあるが、光の一部が薄板１６の外側の隅、即ち、チューブ８付近の薄板１６の領域に達することを依然として保証する。故に、薄板１６も、光源９の影響の下で生物ファウリングのない状態に維持される。

光源９及び保護スリーブ１４のアセンブリは、流体ヘッダ１１を通じて延びる。図示の実施例において、保護スリーブ１４は、円形の外周を有する。流体ヘッダ１１内に存在するような保護スリーブ１４の部分を流体ヘッダ１１の内部構造１１１内に組み込むことができ、それはチューブ８に供給されるべき比較的高温の流体をチューブ８から排出される比較的冷たい流体から分離するのに役立つ。具体的には、そのような構造１１１は、例示のために流体ヘッダ１１を開放側で示す図８に見ることができるように、保護スリーブ１４の部分を構成するシリンダ形状の部分１１２を有してよい。冷却装置１から光源９を取り外すのが必要なときには、流体ヘッダ１１から光源９を取り除き、次に、光源９を上向きの垂直方向に引き抜くことによって、そのようにすることが可能であり、冷却装置１を更に分解する必要はなく、それは光源９を収容するスリーブ１４の構成(arrangement)の重要な利点であり、それに従って、スリーブ１４が流体ヘッダ１１を通じて延びる間に並びに様々なチューブ８の間を延びる間に、スリーブ１４は垂直に向けられる。また、光源９が取り外された後に光源９を所定の場所に戻すことは、容易に遂行し得るプロセスである。本発明の枠組内で、スリーブ１４が冷却装置１内に取り外し可能に配置されることも可能である。そのような場合には、流体ヘッダ１１の内部構造１１１のシリンダ形状の部分１１２が流体ヘッダ１１の内側に存在するようなスリーブ１４の部分を取り囲むように構成されるならば有利である。

前述したように、薄板１６はチューブ８が貫通するのを許容する孔を有してよいが、代替として、薄板１６が薄板１６を通じて延びる直線のチューブ部分１８，２８の区画と一体的な全体(integral whole)として形成されることが可能であることを記す。以下、その全体(whole)を薄板要素と呼ぶ。その場合、冷却装置１の組立中、チューブ８は、多数の薄板要素を流体ヘッダ１１から下に延びるチューブ８の部分に接続することによって実現され、第１の薄板要素が、既述のようなチューブ８の部分に取り付けられ、第２の薄板要素が、第１の薄板要素に取り付けられ、第３の薄板要素が、第２の薄板要素に取り付けられる等である。チューブ８のＵ形状の部分３９が、チューブ８を完成するために、そのようにして得られる薄板要素の積重ねの最後の薄板要素に取り付けられる。故に、既述のような薄板要素が適用されるとき、チューブ８のセグメント化された外観が得られる。薄板要素の適用は、冷却装置１の製造プロセスの促進に寄与することがある。

図１０、１１及び１２は、代替として中空の薄板１６が冷却装置１において用いられてよい事実を例示するのに役立つ。その場合、中空の薄板１６の内部空間１１６は、チューブ８と直接的に連通する。よって、冷却装置１の動作中、冷却されるべき流体は、チューブ８を通じて運ばれるのみならず、薄板１６を通じても運ばれる。そのようにして、海水への極めて効果的な熱の伝達が得られ、それは、例えば、減少した数のチューブを備える冷却装置１の設計を可能にし、それは、光源９の動作中に光源から光る光が進む経路内に存在する障害物がより少ないという事実の故に、光源９のファウリング防止効果にとって有益なことがある。完全性のために、中空の薄板１６は光源９及びスリーブ１４のアセンブリが通過するのを可能にする中央孔１１７を備えることを記す。

図１０は、多数の中空の薄板１６、薄板１６が配置される冷却装置１の領域内に存在するようなチューブ８の部分、光源９及びスリーブ１４のアセンブリの部分の、斜視図を示している。図１１は、薄板１６の内部空間１１６がチューブ８に対して開放されているという事実を例示するために１つの側での断面を備える、類似の図面を示している。また、図１０の表現では視野から隠されている構造線は、図１１の表現では点線を用いて指し示されている。図１２は、薄板１６の断面図を示しており、図１０及び図１１に示されるようなチューブ８の部分並びに光源９及びスリーブ１４のアセンブリの部分を更に示している。薄板１６及び直線のチューブ部分１８，２８の区画との組み合わせを含む薄板要素１１５を積み重ね、それらの薄板要素１１５を相互接続することによって、薄板１６を有する冷却装置１の部分を組み立て得るよう、中空の薄板１６が、薄板１６を通じて延びる直線のチューブ部分１８，２８の区画と一体的な全体として形成されるのが実用的である。

図５は、冷却装置１の他の実施態様を示している。この実施態様において、冷却装置１は、熱伝達及び／又は光源９のファウリング防止効果を増大させるために、２つのチューブ部分１８，２８の間に延びる或いはチューブ部分１８，２８，１１８，２２８と光源９との間に延びる長手の薄板１６を含む。

この実施態様の好適な変形において、光源９は、中央に位置付けられ、チューブ８は、光源９の周りに円筒形の構成において位置付けられ、薄板１６は、図５に示すように、各チューブ部分１８，２８，１１８，２２８から中央の光源９に向かって延びている。

明示的に他のことが述べられていない限り、特定の実施態様のために或いは特定の実施態様に関して議論した要素及び特徴は、他の実施態様の要素及び特徴と適切に組み合わせられてよい。好適な実施態様を参照して、本発明を記載した。前述の詳細な記述を判読し且つ理解した後、変更及び変形が他の者の心に思い浮かぶことがある。本発明は、そのような変更及び変形が付属の請求項及びそれらの均等物の範囲内にある限り、全てのそのような変更及び変形を含むものとして解釈されるべきであることが意図される。ファウリングは、川若しくは湖又は冷却装置が水と接触するあらゆる他の領域においても起こることがあるので、本発明はあらゆる種類の表面水(surface water)を用いた冷却に概ね適用可能である。

Claims (15)

1. 表面水を用いて流体を冷却する冷却装置であって、
   − その内部で前記流体を収容し且つ移動させる少なくとも１つのチューブであって、チューブを冷却し、それにより、前記流体も冷却するよう、チューブの外部は、動作中に前記表面水中に少なくとも部分的に浸水させられる、チューブと、
   − ファウリングを妨げる光をもたらす少なくとも１つの光源と、
   − 前記チューブと少なくとも部分的に接触する少なくとも１つの薄板とを含み、
   − 該少なくとも１つの光源は、前記チューブの外部の上にファウリング防止光を放つように、前記チューブに対して寸法取られ且つ位置付けられ、
   前記薄板は中空であり、前記薄板の内部空間は、前記チューブと直接的に連通することを特徴とする、
   冷却装置。
2. 前記光源からの光が２つのチューブ部分に向かって放たれるよう、少なくとも１つの光源が少なくとも２つのチューブ部分の間に置かれる、請求項１に記載の冷却装置。
3. 前記光源は、チューブ状のランプである、請求項１又は２に記載の冷却装置。
4. 少なくとも１つの光源が、前記チューブの向きに対して実質的に平行に配置される、請求項１乃至３のうちのいずれか１項に記載の冷却装置。
5. 前記光源は、互いに実質的に平行に配置される、請求項４に記載の冷却装置。
6. チューブの束を含み、少なくとも１つの光源が、前記チューブの束の内側に向かって光を発するように配置され、少なくとも１つの光源が、前記チューブの束の外側に向かって光を発するように配置される、請求項１乃至５のうちのいずれか１項に記載の冷却装置。
7. 前記チューブは、Ｕ形状であり、少なくとも１つの光源が、半円形のチューブ部分の内側の中央に配置される、請求項１乃至６のうちのいずれか１項に記載の冷却装置。
8. 各チューブ層が、Ｕ形状のチューブを形成するために２つの直線のチューブ部分と１つの半円形の部分とを有する複数のヘアピン型のチューブを含むよう、チューブの束が、その幅に沿って平行に配置されるチューブ層を含み、前記チューブは、Ｕ形状のチューブ部分が同心状に構成され且つ直線のチューブ部分が平行に構成されるように配置されることで、最内側のＵ形状のチューブ部分は、比較的小さな半径を有し、最外側のＵ形状のチューブ部分は、比較的大きな半径を有し、残余の中間のＵ形状のチューブ部分は、それらの間に配置される進行的に漸増する曲率半径を有し、少なくとも１つの光源が、前記最内側の半円形のチューブ部分の内側の中央に配置される、請求項６又は７に記載の冷却装置。
9. 前記チューブの束は、底端でシリンダ部分に接続される半球形の形状を備える細長いシリンダ形状と一致し、前記光源のうちの１つ光源は、前記シリンダ部分の軸線上に又は前記シリンダ部分の軸線と平行に位置するように配置される、請求項６乃至８のうちのいずれか１項に記載の冷却装置。
10. 前記チューブ及び／又は前記薄板は、ファウリング防止光反射被膜で少なくとも部分的に被覆される、請求項１乃至９のうちのいずれか１項に記載の冷却装置。
11. 請求項１乃至１０のうちのいずれか１項に記載の冷却装置であって、
    前記光源は、外部の影響から前記光源を保護するためにスリーブ内に配置され、
    当該冷却装置は、前記チューブが取り付けられ且つ前記チューブが接続される、チューブ板と、該チューブ板に取り付けられて、該チューブへの前記流体の進入及び該チューブからの前記流体の排出のために、入口スタブと出口スタブとをそれぞれ含む、流体ヘッダとを含み、前記スリーブは、前記光源が外側からアクセス可能であるよう前記スリーブ内に配置されるのを可能にするように、前記流体ヘッダに取り付けられる、
    冷却装置。
12. 前記薄板は、チューブ部分の多数の区画と一体的な全体として形成される、請求項１乃至１１のうちのいずれか１項に記載の冷却装置。
13. 船舶であって、当該船舶の機械類の冷却のために請求項１乃至１２のうちのいずれか１項に記載の冷却装置を含む、船舶。
14. 前記冷却装置は、当該船舶の船殻及び隔壁板によって定められるボックス内に配置されることで、海水が前記ボックスの容積に自由に入り、前記冷却装置の上を流れ、自然流を介して出ることができるよう、入口開口及び出口開口が前記船殻に設けられ、前記冷却装置が配置される前記ボックスの内表面は、ファウリング防止光反射被膜で少なくとも部分的に被覆される、請求項１３に記載の船舶。
15. 請求項１乃至１２のうちのいずれかの１項に記載の冷却装置を含む船舶であって、前記冷却装置は、当該船舶の船殻及び隔壁板によって定められるボックス内に配置されることで、海水が前記ボックスの容積に入り、前記冷却装置の上を流れ、前記ボックスから出ることができるよう、入口開口及び出口開口が前記船殻に設けられ、前記光源は、前記ボックスの内表面の部分であり、前記ボックスの内表面に接続され、或いは前記ボックスの内表面に取り付けられる、船舶。

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