JP2005131530A - フューエルコンディショナー - Google Patents

Abstract

【課題】 長期間の使用であっても液漏れのないフューエルコンディショナーを提供する。
【解決手段】 ロータ２９を回転自在に軸支し、一方のシーティング２５、および他方のシーティング２７をそれぞれ挿通するシャフト３５と、このシャフト３５の軸端に嵌着され、内磁石３６ａを保持する内ロータ３６と、他方のシーティング２７に固定されて内ロータ３６を覆うシュラウド２６と、内ロータ３６の内磁石３６ａと対峙する位置に外磁石３８ａを保持した外ロータ３８とを備え、シュラウド２６は、内ロータ３６と外ロータ３８との間に隙間を有している。シーティング２５,２７には、ロータ２９を回転自在に軸支し、シャフト３５を嵌入するベアリング３３,３４が設けられている。
【選択図】 図３

Description

本発明は、主に廃油からなる燃料油を物理的に微細化および均質化する装置であって、燃料油がエマルジョン化（乳化）することによって、燃焼性能が向上して、スラッジの燃焼の無公害化、ＮＯｘ排出率の低減、スラッジ産出量の低減、および保守費用の軽減等を可能にするフューエルコンディショナーに関する。

従来、使い道のない廃油である残さ油（一般的にボトム油とも称されている）は、船舶用や火力発電所用の燃料油として使用されている。この残さ油を物理的に微細化および均質化して、エマルジョン化（乳化）された残さ油（以下、燃料油という）を船舶や火力発電所のエンジンやボイラーに供給することによって、大幅な燃焼効率の改善が行われている。そして、燃料油を微細化および均質化するミキサーとして、フューエルコンディショナーが知られている。
このフューエルコンディショナーは、燃料油の炭素およびアスファルテン等の粒子を５μ以下の大きさに粉砕させることから、従来のスラッジが激減して燃焼効率を向上させるとともに、窒素酸化物（ＮＯｘ）やスラッジ産出量が低減することから、地球環境にやさしい技術となっている（例えば、特許文献１参照）。

図５は、従来のフューエルコンディショナーを示す斜視図である。図６（ａ）は、図５に示したフューエルコンディショナー５０の平面図、図６（ｂ）は、その正面図である。
図５、図６を参照して説明する。図６（ａ）（ｂ）に示すように、フューエルコンディショナー５０は、軸継手５１によってモータ５２のモータ軸５３と連結されている。このモータ５２が回転することによって、軸継手５１には回転駆動力が伝達され、この軸継手５１に連結されたフューエルコンディショナー軸５４が回転する。これに伴って、図５に示すように、ポンプ５５から圧送された燃料油が、フューエルコンディショナー５０に供給され、フューエルコンディショナー５０の中で回転する後記のロータ６９（図７参照）から発生する超音波によって燃料油の粒子が所望の大きさに粉砕されて、燃料油は均質化される。

図５に示すように、このフューエルコンディショナー５０の近傍には、燃料油をフューエルコンディショナー５０に送油するポンプ５５と、このポンプ５５を駆動するモータ５６が配設されている。このモータ５６が回転することによって、ポンプ５５は燃料油をフューエルコンディショナー５０に圧送する。このポンプ５５に接続された配管５７が、フューエルコンディショナー５０のＩｎ側に備えられたフランジ５８に接続されている。これによって、ポンプ５５から圧送された均質化される前の燃料油がフューエルコンディショナー５０のＩｎ側からフューエルコンディショナー５０へ送り込まれる。フューエルコンディショナー５０を通過して微細化され均質化された後の燃料油は、フューエルコンディショナー５０のＯｕｔ側のフランジ５９に接続された配管６０を通って、燃焼効率の良い燃料油として船舶や火力発電所の図示しないエンジンやボイラーなどに供給される。

図７は、図６（ｂ）のＣ―Ｃ線の断面を示す平面断面図である。図７に示すように、フューエルコンディショナー５０は、吸入口６１と吐出口６２とを備えた円筒状のボディ６３と、このボディ６３の左サイドを覆い左クエンチハウジング６４を保持するリング状の左シーティング６５と、ボディ６３の右サイドを覆い右クエンチハウジング６６を保持するリング状の右シーティング６７と、前記ボディ６３の内周に嵌合されて、外周にロータ溝６８が形成されて燃料油を微細化するロータ６９と、ロータ溝６８と対峙してボディ６３の内周に形成されたボディ溝６３ａとを備えて構成されている。ロータ６９は、シャフト７５に固定されている。また、このシャフト７５は、前記左シーティング６５、右シーティング６７、左クエンチハウジング６４、右クエンチハウジング６６を挿通している。このシャフト７５には、各シーティング６５,６７から突出したシャフト７５の軸端に冷却ファン７１、７２が装着され、そして、両軸端はベアリング７３、７４によって軸支されている。また、シャフト７５には、ボディ６３の内部からの液漏れを防止するためのメカニカルシール７８，７８，７９，７９を備えている。

このような構成において、フューエルコンディショナー５０のシャフト７５が所定の方向に回転することによって、固定されたボディ６３の内周に形成されたボディ溝６３ａと、回転するロータ６９のロータ溝６８との間のわずかな隙間を燃料油が通過することになる。このようにして、燃料油の粒子は細かく粉砕される。すなわち、燃料油は、ロータ６９に備えられた次第に狭くなるボディ溝６３ａ、ロータ溝６８の内部を矢印に示すように通過して燃料油の粒子が細かく剪断されて、ロータ溝６８から押し出される。これによって、ロータ６９を通過した後の燃料油は、微細化および均質化され、エマルジョン化（乳化）される。このように、燃料油の炭素およびアスファルテン等の粒子の大きさを物理的に微細化し均質化すると、燃料油は、燃料噴射ノズルから、微細な噴霧粒となってエンジンに噴射される。
特開２００３−２２５５５３号公報（第１〜４頁、図１〜７）

しかしながら、このフューエルコンディショナー５０では、液漏れ防止用にメカニカルシール７８,７９がシャフト７５に嵌着されており、このメカニカルシール７８,７９の損傷によって、液漏れが発生するという問題があった。また、メカニカルシール７８,７９のシール部のゴムの消耗および劣化による液漏れを完全に防ぐことは困難であるという問題があった。

そこで、本発明はこのような問題を解決するために創案されたものであり、長期間の使用であっても液漏れのないフューエルコンディショナーを提供することを課題とする。

請求項１に記載されたフューエルコンディショナーの発明は、円筒の上面・下面を開口し、前記開口した上面と下面とを一方と他方として備えた円筒状のボディと、前記一方の開口を覆う一方のシーティングと、前記他方の開口を覆う他方のシーティングと、前記ボディの内周に嵌合して、外周にロータ溝が形成されたロータと、前記ロータ溝と対峙して前記ボディの内周に形成されたボディ溝と、前記ロータを回転自在に軸支し、前記一方のシーティング、および前記他方のシーティングをそれぞれ挿通するシャフトとを備えたフューエルコンディショナーであって、前記他方のシーティングの外側にあって、前記シャフトの軸端に嵌着され、内磁石を保持する内ロータと、前記他方のシーティングの外側にあって、一端が閉鎖されてハット状に形成され、他端が前記他方のシーティングに固定されて前記内ロータを覆うシュラウドと、前記シュラウドの外側にあって、前記シャフトと軸心を同一にして配置されたモータ軸の軸端に嵌着されて、前記内ロータの内磁石と対峙する位置に外磁石を保持した外ロータとを備え、前記シュラウドは、前記内ロータと前記外ロータとの間に隙間を有していることを特徴とする。

請求項１に記載された発明によれば、フューエルコンディショナーは、右シーティングである他方のシーティングに固定されたシュラウドによって完全に閉鎖されているために、長期間の使用であっても全く液漏れがない。また、モータの駆動力は、モータ軸の軸端に固定された外ロータの外磁石と、シャフトの軸端に嵌入された内磁石を保持する内ロータとの間で磁力が支障なく伝達されることにより、フューエルコンディショナーのロータを高速に回転することができる。また、モータはインバータ駆動することにより磁石の脱調を防止している。これにより、脱調を生じることなくロータを高速に回転することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記シーティングには、前記ロータを回転自在に軸支し、前記シャフトを嵌入するベアリングが設けられていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明によれば、シーティングには、ロータを回転自在に軸支し、シャフトを嵌入するベアリングが設けられているため、回転軸の位置精度を高く維持することができる。このため、シュラウドを挟持する外ロータと内ロータとの隙間をさらに小さく設定することができ、磁力を効率的に伝達することができる。

本発明によれば、右シーティングに固定されたシュラウドにより完全に閉鎖されているために、長期間の使用であっても液漏れのないフューエルコンディショナーを提供することができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
図１は、フューエルコンディショナー１０を示す斜視図である。図２（ａ）は、図１に示したフューエルコンディショナー１０の平面図、図２（ｂ）は、その正面図である。図１、図２に示すように、フューエルコンディショナー１０は、モータ１２と連結されている。このモータ１２が所定の方向に回転することによって、フューエルコンディショナー１０の後記するシャフト３５（図３参照）が、所定の機能を発揮するように回転駆動する。フューエルコンディショナー１０の近傍には、燃料油をフューエルコンディショナー１０に圧送するポンプ１５と、このポンプ１５を駆動するモータ１６が配設されている。フューエルコンディショナー１０のＩｎ側には、フランジ１８が備えられている。このフランジ１８には、配管１７が接続されており、モータ１６によって回転駆動されたポンプ１５から、均質化する前の燃料油が配管１７を通って、フューエルコンディショナー１０へ圧送される。フューエルコンディショナー１０のＯｕｔ側には、フランジ１９が備えられている。このフランジ１９には、配管２０が接続されており、モータ１２によって回転駆動されたフューエルコンディショナー１０から均質化された後の燃料油が配管２０を通って、船舶や火力発電所などの図示しないエンジンやボイラーへ供給される。

図３は、図２（ｂ）に示したＡ―Ａ線の平面断面図である。図３に示すように、フューエルコンディショナー１０は、吸入口２１と吐出口２２を備えた円筒状のボディ２３と、このボディ２３の左サイドを覆い左カバー２４を保持するリング状の左シーティング２５と、ボディ２３の右サイドを覆いシュラウド２６を保持するリング状の右シーティング２７と、ボディ２３の内周に嵌合し、外周にロータ溝２８が形成されたロータ２９と、ロータ溝２８と対峙してボディ２３の内周に形成されたボディ溝２３ａとを備えて構成されている。燃料油がロータ溝２８を通過する際に、燃料油は、固定されたボディ２３の内周のボディ溝２３ａと、高速回転するロータ２９のロータ溝２８との間に発生する超音波によってミクロンオーダーの大きさに微細化される。

シュラウド２６は、ロータ２９を内蔵したボディ２３の図中右側面を密閉する容器である。また、シャフト３５が、左シーティング２５、右シーティング２７を挿通している。シャフト３５は、各シーティング２５,２７に設けられたベアリング３３,３４によって回転自在に軸支されている。シャフト３５の右シーティング２７側の軸端３５ａには、内ロータ３６が設けられている。この内ロータ３６は、シャフト３５にキー３７によって固着され、シャフト３５と一体に回転可能になっている。また、内ロータ３６の外周には、内磁石３６ａが内ロータ３６の外周に接合されている。この内ロータ３６に対峙して外ロータ３８が配置されている。外ロータ３８の一端３８ｃは、モータ軸１３と嵌合して一体になっている。外ロータ３８の他端３８ｂは、内ロータ３６などを受け入れ可能に開口している。そして、外ロータ３８の内周には、外磁石３８ａが外ロータ３８の内周に円周状に配設されている。また、外磁石３８ａと内磁石３６ａとは、間隔を有して対峙して配置されている。そして、これらの外磁石３８ａと内磁石３６ａとの間には、互いに接触しないような隙間を有して、シュラウド２６が配置されている。

すなわち、外磁石３８ａ、シュラウド２６および内磁石３６ａは、シャフト３５を中心にして、外側から順に略等間隔を有して内側へ向かって配置されている。これによって、外磁石３８ａと内磁石３６ａとは、シュラウド２６の外側と内側において、それぞれ回転可能に配置されている。このとき、モータ軸１３が回転することによって、モータ軸１３に固定された円筒状の外ロータ３８が回転する。外ロータ３８が回転することによって、外ロータ３８の内周に固着された外磁石３８ａが回転し、外磁石３８ａの磁力が、内磁石３６ａを磁気吸引し、内ロータ３６が外ロータ３８の回転に従動して、外ロータ３８と同方向に回転する。右カバー４０は、モータ１２のフランジ１２ａ（図２（ａ）参照）に固定され、外ロータ３８と内ロータ３６とを保護するようにその周囲を覆って配置されている。このように、右カバー４０を組み付けることによって、モータ１２の軸心及び取付位置と、フューエルコンディショナー１０のシャフト３５の軸心及び取付位置とを容易に合わせ込むことができる。また、シャフト３５は、内ロータ３６の両端に撹拌用のファン３１、３２を備えている。また、モータ１２（図１参照）をインバータ駆動することにより磁石の脱調を防止している。これにより、脱調を生じることなく内ロータ３６を高速に回転させることができる。

次に、本実施の形態に係るフューエルコンディショナーの動作を説明する。
図１に示すように、ポンプ１５用のモータ１６が回転することによって、ポンプ１５は燃料油をフューエルコンディショナー１０へ圧送する。このポンプ１５に接続された配管１７が、フューエルコンディショナー１０のＩｎ側に備えられたフランジ１８に接続されているため、ポンプ１５から圧送された燃料油がフューエルコンディショナー１０のＩｎ側からフューエルコンディショナー１０へ送り込まれる。

このとき、図３に示すように、モータ軸１３が回転することによって、モータ軸１３に固定された円筒状の外ロータ３８が回転する。外ロータ３８が回転することによって、外ロータ３８の内周に固着された外磁石３８ａが回転し、外磁石３８ａの磁力が、内磁石３６ａを磁気吸引して、内ロータ３６が外ロータ３８の回転に従動して、外ロータ３８と同方向に回転する。また、内ロータ３６の両端に設けられた撹拌用のファン３１、３２によって、燃料油が撹拌され、燃料油の固化を防止することができる。

図４は、図２（ｂ）に示したＢ―Ｂ線の側面断面図である。図４に示すように、外磁石３８ａは、シュラウド２６を介して内磁石３６ａと対峙しており、かつ、互いに隙間を有しているため、駆動側である外ロータ３８の矢印方向への回転に伴って、内ロータ３６がシャフト３５を中心にして同じ矢印方向へ外ロータ３８に従動して回転する。

図３に示すように、ロータ２９の外周には、複数のロータ溝２８が軸方向の溝と角度を有して形成されているため、燃料油が供給された状態でロータ２９が回転を開始すると、ポンプ１５によって圧送された燃料油がロータ２９内に圧入され、さらに燃料油には遠心力が作用し、燃料油はロータ２９に形成されたロータ溝２８から噴出して、ボディ２３のボディ溝２３ａと、ロータ２９のロータ溝２８との間に浸入する。ボディ２３のボディ溝２３ａは回転せずに固定されていることから、ロータ２９が回転を開始すると、ボディ２３のボディ溝２３ａと、ロータ２９のロータ溝２８との隙間に存在する燃料油には渦流れが発生する。また、ロータ２９とボディ２３との隙間に浸入した燃料油にはロータ２９の回転速度に応じた剪断力が作用する。このため、燃料油は、これら渦流れや剪断作用から発生する超音波によってミクロンオーダーの大きさに粉砕されて均質化される。

このように、内ロータ３６が回転することによって、フューエルコンディショナー１０のシャフト３５が回転する。シャフト３５の回転によって、ロータ２９（図３参照）が回転する。このとき、図３に示すように、吸入口２１を通って圧送された燃料油が、フューエルコンディショナー１０に供給され、このフューエルコンディショナー１０の内部では、高速に回転するロータ２９によって燃料油の粒子が所望の大きさに粉砕されて微細化され、燃料油は均質化される。このとき、フューエルコンディショナー１０のボディ２３の内部は、シャフト３５とは非接触のシュラウド２６によって完全に密閉されているため、燃料油はその長期間の使用であっても、油漏れを防止することができる。

フューエルコンディショナー１０で加工された燃料油は、フューエルコンディショナー１０のＯｕｔ側のフランジ１９に接続された配管２０を通って、燃料油として船舶や火力発電所などの図示しないエンジンやボイラーなどに供給される。

また、ロータ２９を通過した後の燃料油は、微細化および均質化され、エマルジョン化（乳化）される。このように、燃料油の炭素およびアスファルテン等の粒子の大きさを物理的に微細化し均質化すると、燃料油は、燃料噴射ノズルから、微細な噴霧粒となってエンジンに噴射される。すなわち、同一体積の燃料油は、微細化されて均質化されることによって、個々の粒子が広い表面積を占めることになり、蒸発性が向上する。これにより、燃料油が、より優れた拡散を伴いつつ、シリンダの内部により深く浸透することになり、燃料効率が向上する。また、スラッジなど析出炭素量が少なくなり保守費用を削減することができる。さらに、粒径の小さくなったアスファルテンは、研磨性が減少し、燃料噴射ノズルの摩耗量も軽減される。

なお、本発明はその技術思想の範囲内で種々の改造、変更が可能である。例えば、燃料油に代えて他の油、例えば、食用油、鉱油であってもよいし、油に限らず他の液体であっても構わない。また、内磁石および外磁石は、永久磁石同士、または永久磁石と電磁石との組み合わせなどでも構わない。また、シュラウド材は、密封性が良く、かつ磁気吸引性がないか、弱いものであれば特に限定するものではない。

本実施の形態に係るフューエルコンディショナーを示す斜視図である。 （ａ）は、図１に示したフューエルコンディショナーの平面図、（ｂ）は、正面図である。 図２（ｂ）に示したＡ―Ａ線の平面断面図である。 図２（ｂ）に示したＢ―Ｂ線の側面断面図である。 従来のフューエルコンディショナーを示す斜視図である。 （ａ）は、図５に示したフューエルコンディショナーの平面図、（ｂ）は、正面図である。 図６（ｂ）に示したＣ―Ｃ線の平面断面図である。

符号の説明

１０ フューエルコンディショナー
１２ モータ（フューエルコンディショナー用）
１３ モータ軸
１５ ポンプ
１６ モータ（ポンプ用）
１７ 配管
１８、１９ フランジ
２０ 配管
２１ 吸入口（Ｉｎ側）
２２ 吐出口（Ｏｕｔ側）
２３ ボディ
２３ａ ボディ溝
２４ 左カバー
２５ 左シーティング
２６ シュラウド
２７ 右シーティング
２８ ロータ溝
２９ ロータ
３１、３２ ファン
３３、３４ ベアリング
３５ シャフト
３６ 内ロータ
３６ａ 内磁石
３８ 外ロータ
３８ａ 外磁石
４０ 右カバー

Claims (2)

1. 円筒の上面・下面を開口し、前記開口した上面と下面とを一方と他方として備えた円筒状のボディと、
   前記一方の開口を覆う一方のシーティングと、
   前記他方の開口を覆う他方のシーティングと、
   前記ボディの内周に嵌合して、外周にロータ溝が形成されたロータと、
   前記ロータ溝と対峙して前記ボディの内周に形成されたボディ溝と、
   前記ロータを回転自在に軸支し、前記一方のシーティング、および前記他方のシーティングをそれぞれ挿通するシャフトと
   を備えたフューエルコンディショナーであって、
   前記他方のシーティングの外側にあって、前記シャフトの軸端に嵌着され、内磁石を保持する内ロータと、
   前記他方のシーティングの外側にあって、一端が閉鎖されてハット状に形成され、他端が前記他方のシーティングに固定されて前記内ロータを覆うシュラウドと、
   前記シュラウドの外側にあって、前記シャフトと軸心を同一にして配置されたモータ軸の軸端に嵌着されて、前記内ロータの内磁石と対峙する位置に外磁石を保持した外ロータと
   を備え、
   前記シュラウドは、前記内ロータと前記外ロータとの間に隙間を有していることを特徴とするフューエルコンディショナー。
2. 前記シーティングには、前記ロータを回転自在に軸支し、前記シャフトを嵌入するベアリングが設けられていることを特徴とする請求項１に記載のフューエルコンディショナー。

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