JP2007331670A - 船舶の燃料供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】機関室内に燃料油セットリングタンク等を追加することなく、複数の油種をディーゼル機関に供給することの出来る船舶の燃料供給装置を提供する。
【解決手段】高硫黄燃料油タンク１２と、燃料油セットリングタンク３と、高硫黄燃料油タンク１２と燃料油セットリングタンク３を連絡する移送管８と、燃料油セットリングタンク３から移送された燃料油を一時貯留してディーゼル機関１に供給する燃料油サービスタンク４を備える船舶の燃料油供給装置において、燃料油セットリングタンク３内の燃料油を排出して高硫黄燃料油タンク１２に帰還させる排出管１７及び帰還管１９を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、船舶の主機あるいは補機に燃料油を供給する燃料供給装置、特に、航行海域によって異なる油種を主機等に供給する燃料供給装置に関する。

一般に、船舶の主機あるいは補機の燃料は、外洋航行中は安価なＣ重油(JIS重油３種）を使用し、近海および港内にあっては環境負荷の小さいＡ重油(JIS重油１種）を使用している。そのため、船舶の燃料供給装置は、Ｃ重油供給系とＡ重油供給系の２系統を備えて、主機関等に供給する燃料の油種を切り換えている（例えば、特許文献１、非特許文献１）。なお、「Ａ重油」および「Ｃ重油」は日本国内で慣用されている呼称であり、国際的に通用するものではないが、本明細書では説明の便宜のために、「Ａ重油」あるいは「Ｃ重油」に相当する海外規格の燃料油を含めて、単に「Ａ重油」あるいは「Ｃ重油」と表記する。

図３は、従来の舶用ディーゼル機関プラントの例を示す図である。図３に示すように前記舶用ディーゼル機関プラントは、ディーゼル機関１、燃料油タンク２、燃料油セットリングタンク３、燃料油サービスタンク４、ディーゼル油タンク５及び切換弁６を備えている。

ディーゼル機関１は推進器７を駆動する主機である。燃料油タンク２はディーゼル機関１の常用燃料であるＣ重油を貯蔵するタンクであり、船舶の二重底等に配置される。燃料油貯蔵タンク２内のＣ重油は移送管８と送油ポンプ９によって燃料油セットリングタンク３に送油される。燃料油セットリングタンク３はＣ重油を一時的に貯留して、スラッジおよび水分を沈降させるタンクであり、沈降したスラッジおよび水分は図示しないビルジ分離タンクに排出される。スラッジおよび水分が沈降すると、燃料油サービスタンク４の上層の重油は加熱器１０を経て油清浄機１１に送られ、残存する不純物が分離される。燃料油サービスタンク４は油清浄機１１を通過したＣ重油を一時的に貯留するタンクである。ディーゼル油タンク５は、図示しないディーゼル油貯蔵タンクから汲み上げたＡ重油を一時的に貯留して、出入港時（つまり、港内航行時）にＡ重油をディーゼル機関１に供給するタンクである。なお、燃料油セットリングタンク３、燃料油サービスタンク４およびディーゼル油タンク５は機関室内に配置されている。

船級協会の規則によれば、燃料油サービスタンク４は８時間分の燃料消費に相当する容量が必要とされ、例えば１０，０００Kw級の推進プラントならば、１５ｍ^３程度の容積が必要とされる。なお、一般に商船においては常用燃料であるＣ重油を燃料油（Fuel Oil)、出入港時等の燃料であるＡ重油をディーゼル油（Diesel Oil)と呼び習わしている（汽船において、Ｃ重油を主ボイラの燃料、Ａ重油をディーゼル補機の燃料としていた時代の名残である）が、いずれもディーゼル機関１の燃料であることに変わりはない。

切換弁６は、ディーゼル機関１に供給する油種を選択する弁であり、出入港時はＡ重油を選択して、ディーゼル油タンク５からＡ重油をディーゼル機関１に供給し、外洋航海中はＣ重油を選択して燃料油サービスタンク４からＣ重油をディーゼル機関１に供給する。

このようにして、港内・近海においてはＡ重油を焚くことによりディーゼル機関１の排煙が陸上の環境に影響を与えることを防いでいたが、陸岸から遠く離れた船舶から排出された物質は海水に吸収され、陸上の環境には大きな影響を与えないと考えられていた（非特許文献２）ので、外洋で使用するＣ重油に由来する排出物についてはあまり関心が払われていなかった。

しかし、ＥＵ諸国における陸上発生源に由来する硫黄酸化物の排出量は１９９０年を基準にすると、２０００年には約６０％減少し、２０１０年までには約８０％削減されると見積もられているのに対し、船舶に由来する硫黄酸化物の排出量は２０００年までに約３０％増加し、２０１０年までには約４０％まで増加すると見積もられている。特にバルト海、北海、イギリス海峡に面する多くの沿岸地域では、すでに酸性度の臨界負荷量を５０％以上も超過していると言われている。

そこで、国際海事機関（IMO）の海洋汚染防止条約（MARPOL73／78条約）の「船舶からの大気汚染に関するMARPOL条約附属書VI」において、船舶の重油燃料中の硫黄含有率について世界一律な上限値を４．５％と規定するとともに、さらにバルト海及び北海／イギリス海峡を航行する船舶が焚く燃料中の硫黄含有率を１．５％以下とする地域規制が定められ、２００５年の５月に発効した。

この地域規制を遵守するためには、例えば、ニューヨークからユーロポートに向かう船舶は、全航程で硫黄含有率１．５％以下のＣ重油（以下、低硫黄燃料油と呼ぶ）を使用するか、大西洋にあっては（比較的に安価な）硫黄含有率４．５％のＣ重油（以下、高硫黄燃料油と呼ぶ）を焚いて航行し、イギリス海峡に入域する前に、主機関の使用燃料を低硫黄燃料油に切り換えなければならない。

低硫黄燃料油は高硫黄燃料油に比べて高価であり、全航程で低硫黄燃料油を使用すると燃料費が嵩むので、海域によって低硫黄燃料油と高硫黄燃料油を使い分けることが好まれる。そのため、図３に示したディーゼル機関プラントにおいて、燃料油タンク２、燃料油セットリングタンク３及び燃料油サービスタンク４を２組備えて、高硫黄燃料油、低硫黄燃料油及びＡ重油の３油種を切換弁６で切換えてディーゼル機関１に供給する必要がある。
特開平１１−２００９７３号公報 今村弘人，「船舶工学全書 舶用ディーゼル機関 燃焼・潤滑・損傷」，山海堂 １９９５年１月，Ｐ６３，図２．１７ 淡井信幸 他，「陸舶中・大型ディーゼル機関用燃料油」，山海堂，１９９４年４月，Ｐ２０８−Ｐ２３３

元来、燃料油タンク２は複数の区画に区分されているから、一部の区画に低硫黄燃料油を貯蔵し、他の区画に高硫黄燃料油を貯蔵することができる。しかしながら、燃料油セットリングタンク３及び燃料油サービスタンク４を２組備えることは建造コストの上昇を招くので、歓迎されない。また、一般に商船の機関室は船尾部の痩せた（横断面積の小さい）部分に配置されているので、２組の燃料油セットリングタンク３及び燃料油サービスタンク４を機関室に配置することは困難である。また、機関室長さを延長することによって、この問題を解決しようとすれば、船倉の長さが短くなるので、商船としての機能が損なわれるという問題がある。

本発明はこのような背景の下、機関室内に燃料油セットリングタンク等を追加することなく、複数の油種をディーゼル機関に供給することの出来る船舶の燃料供給装置を提供することを目的とする。

本発明による船舶の燃料供給装置の第１の構成は、燃料油貯蔵タンクと、燃料油セットリングタンクと、前記燃料油貯蔵タンクと前記燃料油セットリングタンクを連絡する移送管と、前記燃料油セットリングタンクから移送された燃料油を一時貯留して機関に供給する燃料油サービスタンクを備える船舶の燃料供給装置において、前記燃料油セットリングタンク内の燃料油を排出して前記燃料油貯蔵タンクに帰還させる帰還手段を備えることを特徴とする。

この構成によれば、燃料油セットリングタンク内の燃料油を排出して燃料油貯蔵タンクに帰還させる帰還手段を備えるので、燃料油セットリングタンク内の燃料油を別の油種に切り替えて、燃料油サービスタンク内の燃料油を消費した後で、燃料油セットリングタンク内の燃料油を燃料油サービスタンクに移送すれば、機関の運転中に油種を切り替えることができる。船舶の速度と機関の時間当たりの燃料消費量が解っていれば、特定の油種の使用が義務づけられる特定海域に入域する時刻Ｘと、燃料油サービスタンク内の燃料油を消費するのに要する時間Ｙを推定することができるから、時刻Ｘ−Ｙに燃料油セットリングタンク内の燃料油を前記特定の油種に切り替えれば、前記特定海域に入域する時には、前記特定の油種が機関に供給される。

なお、ここで機関とは、推進器を駆動する主機、発電機等を駆動する補機等をいうが、内燃機関に限られるものではない。タービン主機に蒸気を供給する主ボイラ、雑用蒸気を供給する補助ボイラ等も、広義の機関として、ここでいう機関の範疇に含まれる。

本発明による船舶の燃料供給装置の第２の構成は、前記第１の構成において、前記移送管に介装されて燃料油を前記燃料油貯蔵タンクから前記燃料油セットリングタンクに圧送する圧送手段を備えるとともに、前記帰還手段は前記燃料油セットリングタンクと、前記移送管の前記圧送手段の上流側を連絡する排出管と、前記移送管の前記圧送手段の下流側と、前記燃料油貯蔵タンクを連絡する帰還管と、前記排出管に介装されて前記排出管を開閉する排出弁と、前記帰還管に介装されて前記帰還管を開閉する帰還弁と、前記移送管と前記帰還管の分岐より下流側の前記移送管に介装されて、前記移送管を開閉する移送弁とからなることを特徴とする

この構成によれば、排出弁、帰還弁および移送弁の開閉によって、燃料油貯蔵タンクから燃料油セットリングタンクへ燃料油の圧送と、燃料油セットリングタンクから燃料油貯蔵タンクへの燃料油の帰還を１台の圧送手段で行うので、装置を簡易化・小形化できる。また、燃料油を圧送手段で加圧して燃料油貯蔵タンクへの燃料油を帰還させるので、重力で落下させる装置に比べて、より速やかな帰還操作が可能になる。

本発明による船舶の燃料供給装置の第３の構成は、前記第１又は第２の構成において、第１の燃料油貯蔵タンクと第２の燃料油貯蔵タンクを備えるともに、前記移送管は前記第１の燃料油貯蔵タンクと前記第２の燃料油貯蔵タンクからそれぞれ立ち上がるとともに、前記移送管と前記排出管の合流部の上流で互いに合流する移送枝管；及び前記各移送枝管を個別に開閉する移送枝管開閉弁を有し、前記帰還管は前記帰還弁の下流で互いに分岐して、前記第１の燃料油貯蔵タンクと前記第２の燃料油貯蔵タンクのそれぞれと連絡する帰還枝管；及び前記各帰還枝管を個別に開閉する帰還枝管開閉弁を有することを特徴とする。

この構成によれば、移送管及び帰還管が途中で分岐して第１および第２の燃料油貯蔵タンクにつながるので、第１および第２の燃料油貯蔵タンクが移送管及び帰還管の大部分を共有できる。そのため、配管スペース及び配管重量を小さくできる。

本発明による船舶の燃料供給装置の第４の構成は、前記第３の構成において、前記第１の燃料油貯蔵タンクあるいは前記第２の燃料油貯蔵タンクの一方は高硫黄燃料油を貯蔵する高硫黄燃料油タンクであり、他方は低硫黄燃料油を貯蔵する低硫黄燃料油タンクであることを特徴とする。

この構成によれば、高硫黄燃料油タンクと低硫黄燃料油タンクを備えるので、低硫黄燃料油の使用が義務づけられる特定海域に入域する前に、高硫黄燃料油を高硫黄燃料油タンクに戻して空になった燃料油セットリングタンクに、低硫黄燃料油タンクから低硫黄燃料油を移送することができる。

以上説明したように、本発明の船舶の燃料供給装置は、燃料油セットリングタンク内の燃料油を燃料油貯蔵タンクに帰還させて、別の油種と入れ替えるので、複数の油種を切り替えて機関に供給する燃料供給装置を１組の燃料油セットリングタンクと燃料油サービスタンクの組み合わせで実現できるので、機関室の容積を小さくすることができる。そのため、船舶の船倉容積を損なうことがない。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。

図１は本発明の実施例を示す舶用ディーゼル機関プラントの構成図である。従来の舶用ディーゼル機関プラントと共通する構成要素には同一の符号を付与しているので説明を省略する。本発明の実施例の舶用ディーゼル機関プラントは、高硫黄燃料油タンク１２、低硫黄燃料油タンク１３、高硫黄燃料油選択弁１４、低硫黄燃料油選択弁１５、燃料移送弁１６、排出管１７、排出弁１８、帰還管１９、帰還弁２０、高硫黄燃料油帰還弁２１及び低硫黄燃料油帰還弁２２を備える点で従来の舶用ディーゼル機関プラントと異なる。

高硫黄燃料油タンク１２は高硫黄燃料油を貯蔵する燃料油タンク、低硫黄燃料油タンク１３は特定の海域で使用する低硫黄燃料油を貯蔵する燃料油タンクであり、いずれも二重底内に配置される。また、高硫黄燃料油タンク１２及び低硫黄燃料油タンク１３からは、移送管８の枝管８ａ，８ｂが立ち上がり、枝管８ａ，８ｂにはそれぞれ高硫黄燃料油選択弁１４及び低硫黄燃料油選択弁１５が介装されている。枝管８ａ，８ｂは高硫黄燃料油選択弁１４及び低硫黄燃料油選択弁１５の下流側で合流して１本の移送管８にまとめられる。燃料移送弁１６は送油ポンプ９の下流側、つまり送油ポンプ９と燃料油セットリングタンク３の間で移送管８に介装されている。

特定の海域以外の外洋を航行する場合は、高硫黄燃料油選択弁１４と燃料移送弁１６を開放すると共に、低硫黄燃料油選択弁１５を閉鎖して、高硫黄燃料油タンク１２内の高硫黄燃料油を送油ポンプ９で燃料油セットリングタンク３に圧送する。特定海域を航行する場合は、高硫黄燃料油選択弁１４を閉鎖すると共に低硫黄燃料油選択弁１５を開放して、低硫黄燃料油タンク１３内の低硫黄燃料油を送油ポンプ９で燃料油セットリングタンク３に圧送する。

排出管１７は燃料油セットリングタンク３の底部を出発して、送油ポンプ９の上流側で移送管８に合流している。排出弁１８は排出管１７に介装されて、排出管１７の管路を開閉する。帰還管１９は移送管８の送油ポンプ９の下流側から出発して、途中で、高硫黄燃料油タンク１２及び低硫黄燃料油タンク１３に連絡する枝管１９ａ，１９ｂに分岐している。帰還弁２０は枝管１９ａ，１９ｂの分岐より上流で帰還管１９の管路を開閉する。また、高硫黄燃料油帰還弁２１は枝管１９ａの管路を開閉し、低硫黄燃料油帰還弁２２は枝管１９ｂの管路を開閉する。

図２は、この燃料供給装置による燃料油種の切換の手順を示すフローチャートである。以下、このフローチャートに示したステップ番号を引用して切換手順を説明する。特定海域（例えば、英仏海峡）に入域する８時間前（燃料油サービスタンク４内の燃料油を消費するのに要する時間）になると、まず、排出弁１８、帰還弁２０及び高硫黄燃料油帰還弁２１を開放する（ステップ１）。次に、高硫黄燃料油選択弁１４、燃料移送弁１６を閉鎖する（ステップ２）。この状態で、送油ポンプ９を運転すると燃料油セットリングタンク３内にあった高硫黄燃料油は排出管１７、送油ポンプ９及び帰還管１９を通って高硫黄燃料油タンク１２に帰還する（ステップ３）。燃料油セットリングタンク３が空になったら送油ポンプ９を停止する（ステップ４）。排出弁１８、帰還弁２０及び高硫黄燃料油帰還弁２１を閉鎖する（ステップ５）。次に、低硫黄燃料油選択弁１５、燃料移送弁１６を開放する（ステップ６）。この状態で、送油ポンプ９を運転すると低硫黄燃料油タンク１３内に貯蔵された低硫黄燃料油が燃料油セットリングタンク３に送油される（ステップ７）。８時間が経過して、特定海域に入域する時には、燃料油サービスタンク４内の高硫黄燃料油はディーゼル機関１で消費されて燃料油サービスタンク４は空になるので、その後、燃料油セットリングタンク３内の低硫黄燃料油を燃料油サービスタンク４に移送すると、以後、低硫黄燃料油がディーゼル機関１に供給される。

また、特定海域から外洋に出る場合は、排出弁１８、帰還弁２０及び低硫黄燃料油帰還弁２２を開放して、燃料油セットリングタンク３内の低硫黄燃料油を低硫黄燃料油タンク１３に帰還させ、その後、高硫黄燃料油タンク１２内の高硫黄燃料油を燃料油セットリングタンク３に送油する。

なお、燃料油セットリングタンク３内の燃料油を燃料油サービスタンク４に移送しないで、燃料油サービスタンク４内の燃料油を消費させている間は、燃料油サービスタンク４内に８時間分の燃料油を準備することができないが、ディーゼル油タンク５に８時間分のＡ重油を貯留できるようにしておけば、Ｃ重油供給系に故障が生じてもディーゼル油タンク５内のＡ重油で８時間の航行が保証されるので、規則上の問題は生じない。

本発明の実施例を示す舶用ディーゼル機関プラントの構成図である。 前記舶用ディーゼル機関プラントにおける燃料油種の切換の手順を示すフローチャートである。 従来技術の例を示す舶用ディーゼル機関プラントの構成図である。

符号の説明

１ ディーゼル機関
２ 燃料油タンク
３ 燃料油セットリングタンク
４ 燃料油サービスタンク
５ ディーゼル油タンク
６ 切換弁
７ 推進器
８ 移送管
８ａ，８ｂ 枝管
９ 送油ポンプ
１０ 加熱器
１１ 油清浄機
１２ 高硫黄燃料油タンク
１３ 低硫黄燃料油タンク
１４ 高硫黄燃料油選択弁
１５ 低硫黄燃料油選択弁
１６ 燃料移送弁
１７ 排出管
１８ 排出弁
１９ 帰還管
１９ａ，１９ｂ 枝管
２０ 帰還弁
２１ 高硫黄燃料油帰還弁
２２ 低硫黄燃料油帰還弁

Claims (4)

1. 燃料油貯蔵タンクと、
   燃料油セットリングタンクと、
   前記燃料油貯蔵タンクと前記燃料油セットリングタンクを連絡する移送管と、
   前記燃料油セットリングタンクから移送された燃料油を一時貯留して機関に供給する燃料油サービスタンクと
   を備える船舶の燃料供給装置において、
   前記燃料油セットリングタンク内の燃料油を排出して前記燃料油貯蔵タンクに帰還させる帰還手段を備えることを特徴とする船舶の燃料供給装置。
2. 前記移送管に介装されて燃料油を前記燃料油貯蔵タンクから前記燃料油セットリングタンクに圧送する圧送手段を備えるとともに、
   前記帰還手段は、
   前記燃料油セットリングタンクと前記移送管の前記圧送手段の上流側を連絡する排出管；
   前記移送管の前記圧送手段の下流側と、前記燃料油貯蔵タンクを連絡する帰還管；
   前記排出管に介装されて前記排出管を開閉する排出弁；
   前記帰還管に介装されて前記帰還管を開閉する帰還弁；
   及び前記移送管と前記帰還管の分岐より下流側の前記移送管に介装されて前記移送管を開閉する移送弁；
   からなることを特徴とする請求項１に記載の船舶の燃料供給装置。
3. 第１の燃料油貯蔵タンクと第２の燃料油貯蔵タンクを備えるともに、
   前記移送管は、
   前記第１の燃料油貯蔵タンクと前記第２の燃料油貯蔵タンクからそれぞれ立ち上がるとともに、前記移送管と前記排出管の合流部の上流で互いに合流する移送枝管；
   及び前記各移送枝管を個別に開閉する移送枝管開閉弁を有し、
   前記帰還管は、
   前記帰還弁の下流で互いに分岐して、前記第１の燃料油貯蔵タンクと前記第２の燃料油貯蔵タンクのそれぞれと連絡する帰還枝管；
   及び前記各帰還枝管を個別に開閉する帰還枝管開閉弁を有することを特徴とする請求項１または２に記載の船舶の燃料供給装置。
4. 前記第１の燃料油貯蔵タンクあるいは前記第２の燃料油貯蔵タンクの一方は高硫黄燃料油を貯蔵する高硫黄燃料油タンクであり、
   他方は低硫黄燃料油を貯蔵する低硫黄燃料油タンクであることを特徴とする請求項３に記載の船舶の燃料供給装置。
   
   
   

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