JP2009121448A - 重油燃料改質システム - Google Patents

Abstract

【課題】高い燃焼効率が得られる重油燃料改質システムを提供すること。
【解決手段】昇温された重油燃料を船舶の内燃機関の燃焼室に導く鋼製の燃料供給管路に対し、断面略コ字状の強磁性体製ケーシングの両側板にＮ極とＳ極が対面するように固定された一対の磁石と、両側板を連結する天板に固定された磁石とを備えた重油燃料改質装置が、昇温された重油燃料の流れに対し垂直方向の磁力線が形成されるように配置し、３つの磁石の燃料供給管路の外壁面と対向する面のそれぞれが、燃料供給管路の外壁面と一定の間隙を保って燃料供給管路に固定されている重油燃料改質システム。
【選択図】図３

Description

本発明は、船舶の内燃機関に用いられる重油燃料の燃焼効率の向上を図る重油燃料改質システムに関する。

平成１９年８月２８日の日経新聞によれば、国土交通省は２０１０年度を目途に、船舶の燃費を示す指標を導入する方針である。二酸化炭素の排出削減に向けて船舶も燃費向上が課題となっていた。京都議定書以後の地球温暖化防止策では、外航海運も二酸化炭素の排出削減対象に加わる見通しである。

磁気処理は、燃料油改質による燃料効率の改善に利用されている。
例えば、内燃機関に用いられる燃料に磁力を作用させることにより、燃料の燃焼効率を高める内燃機関等の燃焼用流体の改質方法が知られている（特許文献１を参照。）。特許文献１に記載の内燃機関等の燃焼用流体の改質方法は、燃焼用流体を磁界中に通過させることにより、燃焼用流体の分子の電位のバランスを崩してクラスタを小さくし、燃焼用流体の霧化を向上させるというものである。具体的には、Ｕ字状に形成された磁性材からなるフレーム部材の両端部に同極同志が対向するようにして固着した一対の磁石を内燃機関の燃焼室と燃料タンクとを結ぶ燃料供給管路の外周に密着するように取り付けるというものである。この方法によれば、同極同志の反発作用を受けて放射される磁力線のうち、燃焼用流体の流れの方向と交差する方向に延びる磁力線を再度磁力の反発作用を利用して上記流れの前後方向に導くようにできるので、磁界が流体の流れる前後方向に長く延びて流体への磁気曝射時間を長くでき、霧化を促進させることができる、というものである。

また、燃料油を磁気処理することにより、自動車等が排出する排気ガス中の一酸化炭素、炭化水素等の有害物質を減少させ、燃料消費率を向上させ、トルク、最高出力を向上させ得て、エンジン排気量を少なくすることが可能な排出ガスの有害物質処理装置も知られている（特許文献２を参照。）。特許文献２の有害物質処理装置は、燃料油の流れに対して垂直方向の磁界を形成する一対の磁石をＮ極とＳ極が対面するように磁性体の磁石保持ケースに収容し、この磁石保持ケースで燃料油が流動する非磁性体製の燃料ホースを挟み込み、それぞれの磁石保持ケースの内周壁部と磁石の側面とがなす空間部に非磁性材料性の充填材を充填する、というものである。

特開平９−１８４４５６号公報 特許第３３８０９９５号公報

内燃機関に用いられる燃料油に磁力を作用させることにより燃焼効率は向上する。
ところで、船舶の内燃機関に使用する重油燃料のうち残留炭素の多いＣ重油は動粘度が大きいため１２０〜１４０℃に昇温して動粘度をＡ重油に近い状態にまで低下させて使用する。また、船舶の内燃機関の燃焼室に導く燃料供給管路は、強度、コスト等の観点から鉄などの鋼製のパイプが用いられるのが一般的である。

Ｎ極とＳ極が対面するように一対の磁石をそれぞれ昇温された重油燃料を内燃機関の燃焼室に導く鋼製の燃料供給管路に密着させて取り付けることにより、重油燃料に磁力を作用させることができる。これにより、燃焼効率の向上はある程度は認められたが十分ではなかった。また、時間の経過とともに燃焼効率が低下してしまうという問題があった。さらに、作業中に、鋼製の燃料供給管路に磁石が吸引されてしまうと、磁石を取り外すことが極めて困難であり、実際に作業を行ってみると作業性が悪いといった問題もあることがわかった。

そこで、本発明の目的は、昇温された重油燃料を船舶の内燃機関の燃焼室に導く鋼製の燃料供給管路を流れる重油燃料に磁力を作用させた場合であっても、熱による磁石の劣化がなく、高い燃焼効率が得られる重油燃料改質システムを提供することである。本発明のその他の目的は、新しい重油燃料改質システムを提供することにより燃費の向上が期待でき、二酸化炭素の排出を削減し、もって地球温暖化防止に寄与することである。さらにその他の目的は作業性の改善された重油燃料改質システムを提供することである。

上記目的を達成するための本発明の重油燃料改質システムは、船舶の内燃機関に用いられる重油燃料に磁力を作用させることにより重油燃料の燃焼効率の向上を図る重油燃料改質システムであって、昇温された重油燃料を内燃機関の燃焼室に導く鋼製の燃料供給管路に対し、対向する一対の強磁性体製の側板と該両側板を互いに一体連結する強磁性体製の第３の板とを有し断面略コ字状のケーシングの該両側板の内面側に異極面が互いに対面するように固定された一対の磁石と、該第３の板の内面側に固定された第３の磁石とを備えた重油燃料改質装置が、前記昇温された重油燃料の流れに対し垂直方向の磁力線が形成されるように配置されると共に、前記三つの磁石の前記燃料供給管路の外壁面と対向する面のそれぞれが、該燃料供給管路の外壁面と一定の間隙を保って該燃料供給管路に固定されていることを特徴とするものである。

本発明によれば、熱による磁石の劣化がないので長期にわたり重油燃料の高い燃焼効率が得られ燃費が向上した。すなわち、本発明の重油燃料改質装置は、異極面が互いに対面する一対の磁石に加え第３の磁石を用いているので、磁気回路を形成する一対の磁石と第３の磁石により強磁性体ないしは常磁性体の鋼製の燃料供給管路が磁気飽和を起こし、磁力線が重油燃料の流れに対し垂直に働くようになり、より効率よく重油燃料が改質されて燃焼効率を高めることができた。また、３つの磁石は強磁性体のケーシングに固定されているため、いわゆる磁気回路を形成しているので磁力線が激減することがないので、重油燃料を改質させる効率を上げることができた。また、それぞれの磁石が燃料供給管路の外壁面と一定の間隙を保つように強磁性体のケーシングが燃料供給管路に固定されているので、燃料供給管路から磁石に伝わる熱は強磁性体のケーシングから周囲に放熱されるので、磁石の熱による劣化が抑えられ、長期にわたり重油燃料を改質させることができた。

本発明の重油燃料改質システムは、船舶の内燃機関に用いられる重油燃料に磁力を作用させることにより重油燃料を改質して燃焼効率の向上を図るものである。本発明の重油燃料改質システムを適用できる船舶としては、ディーゼルエンジンを搭載した船舶全般を対象とする。

以下、図面を参照しながら本発明の重油燃料改質システムについて説明する。

図１は本発明の重油燃料改質システムを説明するための斜視図である。符号１は本発明に係る重油燃料改質装置であり、符号１０は鋼製の燃料供給管路である。重油燃料は図の矢印（→）の方向に流れているものとする。図面向かって右側（矢印の方向）に図示しない内燃機関の燃焼室がある。また、図面向かって左側は図示しない燃料タンクにつながっている。

便宜上図１では、重油燃料改質装置１のケーシングは両側板とこの両側板を互いに一体連結する第３の板から構成されたものを図示しているが、重油燃料改質装置１を燃料供給管路１０に固定した後から、燃料供給管路１０を囲うように前記第３の板と対向する側に蓋を設けることができる。

燃料供給管路１０は鋼製のパイプにより作られている。本発明において、鋼とは強磁性体ないしは常磁性体の鉄及び鉄を含む合金の総称をいう。

本発明の重油燃料改質システムに適用できる重油燃料は船舶の燃料として使用できる燃料であればどのような種類の燃料であってもよいが、特に、Ｃ重油を使用する場合に威力を発揮する。Ｃ重油は残留炭素が多く動粘度が大きいため、通常は１２０〜１４０℃に昇温して動粘度をＡ重油に近い状態にまで低下させて使用する。このため、熱による磁石の劣化が問題となるが、本発明の重油燃料改質システムはこの点について配慮した構造になっているので、特に昇温される環境において使用されるＣ重油に対して適している。

重油燃料改質装置１のケーシングは、側板２、３と、この側板２、３を互いに一体連結する第３の板４から構成されている。側板２と第３の板４と側板３は、１枚の板をコ字状に折り曲げて作製しても良いし、３枚の板を接合しても良い。側板２、３と第３の板４は、鉄、ニッケル、コバルト、又はこれらの元素の合金等の強磁性体性の物質であれば任意のものを用いることができる。ケーシングの内面側に固定されている磁石５、６、７が昇温された重油燃料による熱の影響をできるだけ回避するため熱伝導が良く放熱性の高いものが好ましく、また、価格、強度等も考慮することは重要であり、本発明の重油燃料改質システムにおいては鉄が好ましい。

図１には図示していないが、重油燃料改質装置１を燃料供給管路１０である鋼製のパイプに固定する際の作業性（重油燃料改質装置１を燃料供給管路１０である鋼製のパイプに固定する作業については後記する。）を考慮すると、３つの磁石５、６、７の前面を覆うように内径が概ねパイプ径の断面Ｕ字状の前板を設けることにより、作業中に燃料供給管路１０である強磁性体ないしは常磁性体の鋼製のパイプに磁石５、６、７が吸着することを回避することができる。また、磁石５、６、７と燃料供給管路１０の間隙を一定に保つ役割も担うことができる。

磁石５、６、７としては、酸化鉄を主成分とするフェライト磁石、アルミニウム・ニッケル・コバルト・鉄を主成分とするアルニコ磁石、サマリウム・コバルト・鉄を主成分とするサマコバ磁石、ネオジム・鉄・ボロンを主成分とするネオジム磁石等任意の磁石を用いることができる。本発明においては、磁気特性、温度特性の観点からネオジム磁石が好ましい。

磁石５、６、７の形状としては、燃料供給管路１０であるパイプに沿った曲面をもったセグメント型を用いることもできるが、本発明の重油燃料改質システムにおいては平板状の磁石が好ましい。

図２は図１の断面図であり、燃料供給管路１０と重油燃料改質装置１の配置関係を説明する図である。一対の磁石５、６は異極面が互いに対面するようにケーシングの両側板２、３の内面側に固定されている。磁石５のＳ極面が側板２に固着され、磁石６のＮ極面が側板３に固着されており、磁石５のＮ極面と磁石６のＳ極面が対面するように配置されている。第３の磁石７は、Ｎ極を磁石５側にＳ極を磁石６側になるように第３の板４に固定されている。磁石をケーシングに固定するには、ケーシング自体が鉄などの強磁性体で構成されているので磁石の磁性力で固定することもできるが、接着剤を併用することが好ましい。接着剤としては、例えば、エポキシ樹脂を主剤としポリアミドアミンを硬化剤とした二成分タイプの接着剤を使用することができる。

本発明の重油燃料改質装置１は一対の磁石５、６と第３の磁石７の三つの磁石が固定されてなるものであるが、磁石７では、図示するような磁力線がＮ極から出てＳ極に向い、対面する一対の磁石５、６では、まっすぐな磁力線が磁石５から磁石６に向かっている。

本発明の重油燃料改質システムにおいては、第３の磁石７の存在は重要である。磁石７は、図示するような磁力線がＮ極から出てＳ極に向っているので、この磁力線の途中にある燃料供給管路１０である鋼製のパイプが磁化される。すなわち、第３の磁石７は燃料供給管路１０を磁気飽和させる作用を有する。燃料供給管路１０は磁気飽和しているので、対面する一対の磁石５、６では、磁石５からまっすぐな磁力線が鋼製のパイプを貫き磁石６に向かっていくことができる。すなわち、対面する一対の磁石５、６は主として燃料供給管路１０を流れる重油燃料の流れに対し垂直方向に磁力線が働き、いわゆるローレンツ力及びファラデーの法則により重油燃料の改質に寄与しているものと考えられる。

本発明の重油燃料改質システムにおいては、図２に示すように重油燃料改質装置１は、燃料供給管路１０を３つの磁石５、６、７で３方向を囲むように配置し、且つ、３つの磁石５、６、７の全ては燃料供給管路１０の外周面に接触しないように一定の間隙を保って、燃料供給管路１０に固定されている。本発明においては、一定の間隙としては１〜２ｍｍ程度である。

図３は、本発明の重油燃料改質装置１を燃料供給管路１０に固定する手順を説明する概念図である。図３では重油燃料改質装置１には断面Ｕ字状の前板８を設けている。図３（１）は、ボルトＢが締め込まれた重油燃料改質装置１を燃料供給管路１０にセットした状態を示す図である。図３には図示していないが、重油燃料改質装置１には燃料供給管路１０に平行して２本のボルトＢが締め込まれている。図３（２）は、２本のボルトＢを均等に緩めることにより、徐々に重油燃料改質装置１が燃料供給管路１０に近づいている状態を表している。図３（３）は、ボルトが完全に重油燃料改質装置１から抜かれて、燃料供給管路１０に固定された状態を示している。図３には図示していないが、ボルトを全部抜ききったら蓋を取り付けて、Ｕボルトを装着して燃料供給管路１０である鉄製のパイプを締め付けて固定する。また、抜き取ったボルトの穴は短いボルトで塞いでもよい。

本発明の重油燃料改質システムを説明するための斜視図である。 図１の断面図であり、燃料供給管路１０と重油燃料改質装置１の配置関係を説明する図である。 本発明の重油燃料改質装置１を燃料供給管路１０に固定する手順を説明する概念図である。

符号の説明

１ 重油燃料改質装置
２、３ 側板
４ 第３の板
５、６、７ 磁石
８ 断面Ｕ字状の前板
１０ 燃料供給管路
Ｂ ボルト

Claims (1)

1. 船舶の内燃機関に用いられる重油燃料に磁力を作用させることにより重油燃料の燃焼効率の向上を図る重油燃料改質システムであって、
   昇温された重油燃料を内燃機関の燃焼室に導く鋼製の燃料供給管路に対し、
   対向する一対の強磁性体製の側板と該両側板を互いに一体連結する強磁性体製の第３の板とを有し断面略コ字状のケーシングの該両側板の内面側に異極面が互いに対面するように固定された一対の磁石と、該第３の板の内面側に固定された第３の磁石とを備えた重油燃料改質装置が、
   前記昇温された重油燃料の流れに対し垂直方向の磁力線が形成されるように配置されると共に、前記三つの磁石の前記燃料供給管路の外壁面と対向する面のそれぞれが、該燃料供給管路の外壁面と一定の間隙を保って該燃料供給管路に固定されていることを特徴とする重油燃料改質システム。

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