JP2008019838A - 舶用ディーゼル機関の重油燃料用フィルターエレメント、フィルターおよび濾過装置 - Google Patents

Abstract

【課題】舶用ディーゼル機関の重油燃料中に混入するアルミナ、シリカ、残留炭素等の球状固形不純物を確実に捕捉することができることは勿論、不純物を捕捉する濾過孔の開口率を増大させることができ、この結果、濾過装置を小型化することができ、さらに、濾過孔の内面に形成されるクレーターをなくし、平滑にすることによって、残留炭素等の粘着性不純物の付着による濾過効率の低下を防止することができ、しかも、逆洗により濾過孔に捕捉されたアルミナ、シリカは勿論、粘着性のある残留炭素も確実に除去することができる。
【解決手段】ニッケル薄膜２に間隔をあけて複数個の濾過孔２Ａが形成されたものからなるフィルターエレメント３と、フィルターエレメント３の両面に接着された格子状補強部材４と、格子状補強部材４の両面に固定された枠部材５とから構成され、濾過孔２Ａは、開口率向上のために長孔に形成され、かつ、重油燃料の流入側から流出側に向かってラッパ状に広がっている。
【選択図】図１

Description

この発明は、舶用ディーゼル機関の重油燃料用フィルターエレメント、フィルターおよび濾過装置、特に、舶用ディーゼル機関の重油燃料中に混入するアルミナ、シリカ、残留炭素等の球状固形不純物を確実に捕捉することができることは勿論、不純物を捕捉する濾過孔の開口率を増大させることができ、この結果、濾過装置を小型化することが可能な舶用ディーゼル機関の重油燃料用フィルターエレメント、このフィルターエレメントを備えたフィルターおよびこのフィルターを備えた濾過装置に関するものである。

過去、舶用ディーゼル機関の燃料としては、原油を常圧で加熱して軽質分を取り出す常圧分留方式による石油精製時に生じた残渣油が使用されていた。一方、近年の世界的な軽質油の需要の増大に伴い、石油精製法のほとんどが、常圧分留方式による石油精製時に生じた残渣油に、アルミナ、シリカ等の添加剤を添加し、減圧下で加熱して、さらに軽質分を取り出す減圧分留方式が採用されている。

このため、減圧分留方式により分留された後に残る残渣油は、極めて粗悪なものとなる。この極めて粗悪な残渣油に、常圧分留された後の残渣油を混合して粘度を調整した残渣油は、そのほとんどがＮＯｘ、ＳＯｘ規制のない舶用ディーゼル機関の重油燃料として提供されている。

この重油燃料は、極めて粗悪な上に、減圧分留時に使用されたアルミナ、シリカ等の添加剤あるいは残留炭素が減圧分留後、十分に除去されずに、不純物として残留している場合がある。このように、アルミナ、シリカ、残留炭素等の不純物が混入した重油燃料を舶用ディーゼル機関に使用した場合、舶用ディーゼル機関に種々の悪影響を及ぼすことが報告されている。

そこで、舶用ディーゼル機関への重油燃料の供給側に、上記不純物を除去する濾過装置が重油燃料の前処理手段として設置されている。この濾過装置として、実用新案登録第２５７１４０２号公報には、下記のような濾過装置が開示されている。以下、この濾過装置を従来濾過装置といい、図面を参照しながら説明する。

図６は、従来濾過装置を示す概略断面図、図７は、従来濾過装置のフィルターを示す分解斜視図、図８は、従来濾過装置のフィルターエレメントを示す部分断面図である。

図６に示すように、従来濾過装置は、タンク６内に、図７に示すようなフィルター７を複数枚、積層して設置したものから構成されている。フィルター７は、フィルターエレメント８とこれを補強する枠部材９とから構成されている。フィルターエレメント８は、円形状濾過孔１０Ａが間隔をあけて多数、形成された薄膜１０から構成されている。

図８に示すように、濾過孔１０Ａは、ラッパ状に形成されていて、後述するように、重油燃料は、濾過孔１０Ａの小径側から大径側に向かって流れる。濾過孔１０Ａがラッパ状に形成されているので、不純物による目詰まりが生じにくく、しかも、後述するフィルター目詰まり時の逆洗も容易に行える。

円形状濾過孔１０Ａが形成されたフィルターエレメント８は、電気めっき法により製造することができる。すなわち、例えば、ニッケル薄膜に円形状濾過孔が形成されたフィルターエレメントを製造するには、図９の、フィルターエレメントを製造する電気めっき装置を示す概略断面図に示すように、硫酸ニッケルを含むめっき浴中に、ニッケル板１２と、濾過孔１０Ａに対応する非電導部が表面に予め形成されたロール１３とを浸漬し、陽極（＋）にニッケル板１２を、そして、陰極に（−）にロール１３を接続し、直流電源１４から電圧を印加する。これによって、ニッケルイオン（Ｎｉ²⁺）が陰極側に移動して、ロール１３の表面にニッケル皮膜がめっきされる。非電導部には、ニッケル皮膜がめっきされないので、ロール１３からめっき膜を剥離すれば、円形状濾過孔１０Ａが形成されたフィルターエレメント８が製造される。めっきにより形成される円形状濾過孔１０Ａは、平行孔にはならず、ラッパ状になる。

従来濾過装置によれば、以下のようにして、舶用ディーゼル機関の重油燃料中に混入している固形不純物が濾過される。

図６に示すように、アルミナ、シリカ、残留炭素等の不純物が混入した未処理重油燃料が三方弁１１を介してタンク６内に供給されると、未処理重油燃料中の不純物（Ｓ）は、フィルター７を通過する過程で、濾過孔１０Ａに捕捉される。このようにして、不純物（Ｓ）が濾過されたクリーンな処理後重油燃料は、タンク６外に排出され、舶用ディーゼル機関に供給される。タンク６内に溜まったスラッジ状の不純物（Ｓ）は、適宜、タンク６外に排出される。

濾過処理が進行するに伴い不純物が濾過孔１０Ａに捕捉されて濾過効率が低下するが、この場合には、三方弁１１を切り替えて、未処理重油燃料をタンク６内に逆流させる。このように未処理重油燃料を濾過孔１０Ａの大径側から小径側に流して、フィルターエレメント８を逆洗することによって、濾過孔１０Ａに捕捉された不純物が除去され、これにより不純物の濾過効率を復帰させることができる。

実用新案登録第２５７１４０２号公報

上述した従来濾過装置によれば、舶用ディーゼル機関の重油燃料中に混入するアルミナ、シリカ、残留炭素等の不純物を目標である９０％程度まで除去することができるが、以下のような問題があった。

（１）濾過孔１０Ａをラッパ状に形成する必要があることから、薄膜１０の単位面積当たりに形成する濾過孔５Ａの個数が制限され、フィルターエレメント８における濾過孔１０Ａの開口率は、約１％程度にとどまる。すなわち、開口率を低くせざるを得ない。従って、フィルターエレメント８を多量に使用せざるを得ず、濾過装置の大型化およびコスト高が避けられない。濾過装置が大型化すると、船舶内の限られたスペースへの設置ができず、上記従来濾過装置が舶用ディーゼル機関の重油燃料中に混入するアルミナ、シリカ、残留炭素等の不純物の除去に極めて有効であるにもかかわらず、その採用に至らないことがあった。

（２）薄膜１０を、例えば、上述した電気めっき法により製造した場合、その表面には、２〜３μｍ以下のクレーターが形成されることが避けられない。そして、重油燃料中に混入する不純物の内、特に粘着性の強い物がこのクレーターに入り込むことがある。この現象は起こりにくいが、一旦、不純物がクレーターに入り込むと、これに次の不純物が容易に接着するので、不純物は次第に成長してフィルター表面上に拡がり、特に流入側の孔径は、約２０μｍと極めて小さいので、拡がった不純物により流入孔が覆われて閉塞されてしまうことがある。しかも、クレーターに入り込んだ不純物の内、極めて強固にフィルターエレメントと密着する物があり、逆洗のみならず、開放して薬品による洗浄によっても除去することができず、フィルターエレメントを廃棄せざるを得ないこともある。

従って、この発明の目的は、舶用ディーゼル機関の重油燃料中に混入するアルミナ、シリカ、残留炭素等の球状固形不純物を確実に捕捉することができることは勿論、不純物を捕捉する濾過孔の開口率を増大させることができる結果、濾過装置を小型化することができ、さらに、フィルターエレメントの表面に形成されるクレーターを無くして平滑にすることによって、粘着性不純物の付着による濾過効率の低下を防止することができ、しかも、濾過孔の内面を平滑にすることによって、逆洗により濾過孔に捕捉されたアルミナ、シリカは勿論、粘着性のある残留炭素も確実に除去することができる、舶用ディーゼル機関の重油燃料用フィルターエレメント、このフィルターエレメントを備えたフィルターおよびこのフィルターを備えた濾過装置を提供することにある。

本発明者等は、上述した問題を解決すべく鋭意研究を重ねた。その結果、舶用ディーゼル機関の重油燃料中に混入するアルミナ、シリカ、残留炭素等の固形不純物は、球状であることから、薄膜に形成する濾過孔を、従来の円形から長孔にしても、不純物の捕捉効果は変わらず、長孔にした分、円形の場合に比べて、濾過孔の開口率を大幅に向上させることができ、この結果、濾過装置を小型化することができるといった知見を得た。

この発明は、上記知見に基づきなされたものであり、下記を特徴とするものである。

請求項１記載の発明は、ニッケル薄膜に間隔をあけて複数個の濾過孔が形成されたものからなり、前記濾過孔は、長孔に形成され、重油燃料の流入側から流出側に向かってラッパ状に広がっていることに特徴を有するものである。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記流入側の前記濾過孔の寸法は、幅が１５〜２５μｍ、長さが２００〜１０００μｍであることに特徴を有するものである。

請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明は、チタンまたはクロムメッキが施されていることに特徴を有するものである。

請求項４記載の発明は、請求項１から３の何れか１つに記載の発明において、前記濾過孔は、前記ニッケル薄膜に千鳥状に配列されていることに特徴を有するものである。

請求項５記載の発明は、請求項１から４の何れか１つのフィルターエレメントと、フィルターエレメントの両面に配される格子状補強部材と、前記補強部材の両面に配される枠部材とからなることに特徴を有するものである。

請求項６記載の発明は、請求項５記載の発明は、前記格子状補強部材は、ステンレス製であることに特徴を有するものである。

請求項７記載の発明は、請求項５または６記載の発明において、前記格子状補強部材の格子の寸法は、縦、横がそれぞれ５〜２０ｍｍ、高さが２００〜５００μｍであることに特徴を有するものである。

請求項８記載の発明は、複数枚、積層された請求項５から７の何れか１つに記載のフィルターと、前記フィルターが収容されるタンクとを備え、前記タンク内に供給された、舶用ディーゼル機関の重油燃料中に混入する粒径約１０μｍ以上の球状固形不純物は、前記フィルターにより濾過されることに特徴を有するものである。

この発明によれば、舶用ディーゼル機関の重油燃料中に混入するアルミナ、シリカ、残留炭素等の球状固形不純物を確実に捕捉することができることは勿論、不純物を捕捉する濾過孔の開口率を増大させることができ、この結果、濾過装置を小型化することができ、さらに、濾過孔の内面に形成されるクレーターをなくし、平滑にすることによって、残留炭素等の粘着性不純物の付着による濾過効率の低下を防止することができ、しかも、濾過孔の内面を平滑にすることによって、逆洗により濾過孔２Ａに捕捉されたアルミナ、シリカは勿論、粘着性のある残留炭素も確実に除去することができる。

以下、この発明の一実施態様を、図面を参照しながら説明する。

図１は、この発明の、舶用ディーゼル機関の重油燃料用フィルターを燃料流入側から見た斜視図、図２は、図１の部分拡大図、図３は、この発明の、舶用ディーゼル機関の重油燃料用フィルターを燃料流出側から見た斜視図、図４は、図３の部分拡大図、図５は、この発明の、舶用ディーゼル機関の重油燃料用フィルターエレメントを燃料流入側から見た拡大正面図である。

図１から図４において、１は、この発明の、舶用ディーゼル機関の重油燃料用フィルターである。フィルター１は、複数個の濾過孔２Ａが形成されたニッケル薄膜２からなるフィルターエレメント３と、フィルターエレメント３の両面に接着された格子状補強部材４と、補強部材４の両面に固定された鉄製の枠部材５とからなっている。

濾過孔２Ａは、ニッケル薄膜２に千鳥状に配列されている。濾過孔２Ａは、長孔に形成され、重油燃料の流入側から流出側に向かってラッパ状に広がっている。濾過孔２Ａがラッパ状に広がっていることにより、不純物による目詰まりが生じにくく、しかも、後述するフィルター目詰まり時の逆洗も容易に行える。ラッパ状に広がった濾過孔２Ａは、フィルターエレメント３を、上述した図９の電気めっき法によって製造することにより形成される。濾過孔２Ａを長孔に形成することによって、円形孔の場合に比べて開口率が大幅に向上する。不純物（Ｓ）は、球状であるので、濾過孔２Ａが長孔であっても、濾過孔２Ａが円形孔の場合と同様に濾過孔２Ａに捕捉される。

濾過孔２Ａの流入側の寸法は、幅が１５〜２５μｍ、好ましくは、２０μｍ、長さが２００〜１０００μｍ、好ましくは、５００μｍ、厚さは、５０〜１００μｍである。濾過孔２Ａの流出側の寸法は、流入側の寸法に比べて数十μｍ広がっている。このような濾過孔２Ａが形成されたニッケル薄膜２の表面には、チタンまたはクロムメッキが施されている。これによって、濾過孔２Ａの内面は、平滑に形成されるので、残留炭素等の粘着性不純物の付着による濾過効率の低下を防止することができる。

図５に、濾過孔２Ａの寸法および配列の一例を、その平面図で示す。図示のように、この例の濾過孔２Ａは、幅が約２０μｍ、長さが約４００μｍで、これが千鳥状に配列されている。濾過孔２Ａの長手方向の間隔は、約１５０μｍ、幅方向の間隔は、約１５０μｍである。

格子状補強部材４は、板厚約１ｍｍのステンレス製で、格子の寸法は、縦、横がそれぞれ５〜２０ｍｍ、好ましくは、１０ｍｍ、高さが２００〜５００μｍ、好ましくは、３００μｍである。

以上のように構成されている、この発明のフィルター１を、図６に示すように、複数枚、積層し、これを未処理重油燃料が濾過孔２Ａの大径側から小径側に流れるように、タンク６に設置することによって、この発明の濾過装置が構成される。

この発明の濾過装置によれば、アルミナ、シリカ、残留炭素等の不純物が混入した未処理重油燃料が三方弁１１を介してタンク６内に供給されると、未処理重油燃料中の不純物（Ｓ）は、フィルターエレメント３を通過する過程で、濾過孔２Ａに捕捉される。このようにして、不純物（Ｓ）が濾過されたクリーンな処理後重油燃料は、タンク６外に排出され、舶用ディーゼル機関に供給される。タンク６内に溜まったスラッジ状の不純物（Ｓ）は、適宜、タンク６外に排出される。

濾過処理が進行するに伴い不純物が濾過孔２Ａに捕捉されて濾過効率が低下するが、この場合には、三方弁１１を切り替えて、未処理重油燃料をタンク６内に逆流させる。このように未処理重油燃料を濾過孔２Ａの大径側から小径側に流して、フィルターエレメント３を逆洗することによって、濾過孔２Ａに捕捉された不純物が除去され、これにより不純物の濾過効率を復帰させることができる。なお、濾過孔２Ａの表面は、チタンまたはクロムメッキが施され、平滑になっているので、逆洗により濾過孔２Ａに捕捉されたアルミナ、シリカは勿論、粘着性のある残留炭素も確実に除去することができる。

以上のように、この発明によれば、濾過孔２Ａを長孔に形成することによって、円形孔の場合に比べて、開口率を大幅に向上させることができるので、濾過装置を小型化することができる。さらに、ニッケル薄膜２にチタンまたはクロムメッキを施して、濾過孔２Ａの内面に形成されるクレーターをなくし、平滑にすることによって、残留炭素等の粘着性不純物の付着による濾過効率の低下を防止することができる。しかも、このように濾過孔２Ａの表面を平滑にすることによって、逆洗により濾過孔２Ａに捕捉されたアルミナ、シリカは勿論、粘着性のある残留炭素も確実に除去することができる。

この発明の、舶用ディーゼル機関の重油燃料用フィルターを燃料流入側から見た斜視図である。 図１の部分拡大図である。 この発明の、舶用ディーゼル機関の重油燃料用フィルターを燃料流出側から見た斜視図である。 図３の部分拡大図である。 この発明の、舶用ディーゼル機関の重油燃料用フィルターエレメントを燃料流入側から見た拡大正面図である。 従来濾過装置を示す概略断面図である。 従来濾過装置のフィルターを示す分解斜視図である。 従来濾過装置のフィルターエレメントを示す部分断面図である。 フィルターエレメントを製造する電気めっき装置を示す概略断面図である。

符号の説明

１：フィルター
２：薄膜
２Ａ：濾過孔
３：フィルターエレメント
４：補強部材
５：枠部材
６：タンク
７：フィルター
８：フィルターエレメント
９：枠部材
１０：薄膜
１０Ａ：濾過孔
１１：三方弁
１２：ニッケル板
１３：ロール
１４：直流電源

Claims (8)

1. ニッケル薄膜に間隔をあけて複数個の濾過孔が形成されたものからなり、前記濾過孔は、長孔に形成され、重油燃料の流入側から流出側に向かってラッパ状に広がっていることを特徴とする、舶用ディーゼル機関の重油燃料用フィルターエレメント。
2. 前記流入側の前記濾過孔の寸法は、幅が１５〜２５μｍ、長さが２００〜１０００μｍであることを特徴とする、請求項１記載の舶用ディーゼル機関の重油燃料用フィルターエレメント。
3. チタンまたはクロムメッキが施されていることを特徴とする、請求項１または２記載の舶用ディーゼル機関の重油燃料用フィルターエレメント。
4. 前記濾過孔は、前記ニッケル薄膜に千鳥状に配列されていることを特徴とする、請求項１から３の何れか１つに記載の舶用ディーゼル機関の重油燃料用フィルターエレメント。
5. 請求項１から４の何れか１つのフィルターエレメントと、フィルターエレメントの両面に配される格子状補強部材と、前記補強部材の両面に配される枠部材とからなることを特徴とする、舶用ディーゼル機関の重油燃料用フィルター。
6. 前記格子状補強部材は、ステンレス製であることを特徴とする、請求項５記載の、舶用ディーゼル機関の重油燃料用フィルター。
7. 前記格子状補強部材の格子の寸法は、縦、横がそれぞれ５〜２０ｍｍ、高さが２００〜５００μｍであることを特徴とする、請求項５または６記載の、舶用ディーゼル機関の重油燃料用フィルター。
8. 複数枚、積層された請求項５から７の何れか１つに記載のフィルターと、前記フィルターが収容されるタンクとを備え、前記タンク内に供給された、舶用ディーゼル機関の重油燃料中に混入する粒径約１０μｍ以上の球状固形不純物は、前記フィルターにより濾過されることを特徴とする濾過装置。

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