JP2012097591A - Filtration device for heavy fuel oil for marine diesel engine - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、舶用ディーゼル機関の重油燃料用濾過装置、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、残留炭素等の固形不純物を確実に捕捉することができることは勿論、フィルターの製造の容易化を可能にすることによって、濾過装置の製造コストの低減を図ることができる、舶用ディーゼル機関の重油燃料用濾過装置に関するものである。 This invention can filter solid impurities such as alumina, silica, and residual carbon mixed in heavy oil fuel of marine diesel engines, in particular, solid fuel such as alumina, silica, residual carbon, etc. The present invention relates to a heavy oil fuel filtering device for a marine diesel engine, which can reduce the manufacturing cost of the filtering device.
従来、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。
Conventionally, as a fuel for marine diesel engines, residual oil produced during petroleum refining by an atmospheric pressure fractionation system in which crude oil is heated at atmospheric pressure to extract light components has been used. On the other hand, with the recent increase in global demand for light oils, most of the oil refining methods add additives such as alumina and silica to the residual oil produced during the oil refining by the atmospheric pressure fractionation method. A vacuum distillation method is employed in which the lighter components are further extracted by heating underneath.
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が舶用ディーゼル機関の重油燃料として提供されている。 For this reason, the residual oil remaining after fractional distillation by the vacuum fractionation method becomes extremely poor. Residual oil obtained by mixing residual oil after atmospheric pressure fractionation with this extremely poor residual oil and adjusting its viscosity is provided as a heavy oil fuel for marine diesel engines.
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。 This heavy oil fuel is extremely poor, and additives such as alumina and silica used at the time of distillation under reduced pressure or residual carbon may not be sufficiently removed after the pressure reduction distillation and may remain as impurities. . Thus, when heavy oil fuel mixed with impurities such as alumina, silica, and residual carbon is used in a marine diesel engine, it has been reported that the marine diesel engine has various adverse effects.
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、特許文献1(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。 Therefore, a filtration device for removing the impurities is installed as a pretreatment means for heavy oil fuel on the supply side of the heavy oil fuel to the marine diesel engine. As this filtration device, Patent Literature 1 (Utility Model Registration No. 2571402) discloses the following filtration device. Hereinafter, this filtration device is referred to as a conventional filtration device and will be described with reference to the drawings.
図7は、従来濾過装置を示す概略断面図、図8は、従来濾過装置のフィルターを示す分解斜視図、図9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。 FIG. 7 is a schematic sectional view showing a conventional filtration device, FIG. 8 is an exploded perspective view showing a filter of the conventional filtration device, and FIG. 9 is a partial sectional view showing a filter element of the conventional filtration device.
図7に示すように、従来濾過装置は、タンク26内に、図8に示すようなフィルター27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27は、フィルターエレメント28とこれを補強する枠部材29とから構成されている。フィルターエレメント28は、円形状濾過孔28Aが間隔をあけて多数、形成された、例えば、ニッケル薄膜から構成されている。
As shown in FIG. 7, the conventional filtration device is constituted by a plurality of
図9に示すように、濾過孔28A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28Aの小径側から大径側に向かって流れる。濾過孔28A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。
As shown in FIG. 9, the
円形状濾過孔28Aが形成されたフィルターエレメント28は、電気めっき法により製造することができる。すなわち、ニッケル薄膜に円形状濾過孔28Aが形成されたフィルターエレメント28を製造するには、図10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30と、濾過孔28Aに対応する非電導部が表面に予め形成されたロール31とを浸漬し、陽極(+)にニッケル板30を、そして、陰極に(-)にロール31を接続し、直流電源32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31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31からめっき皮膜を剥離すれば、円形状濾過孔38Aが形成されたフィルターエレメント38が製造される。めっきにより形成される円形状濾過孔38Aは、平行孔にはならず、ラッパ状になる。
The
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。 According to the conventional filtration device, solid impurities mixed in the heavy oil fuel of the marine diesel engine are filtered as follows.
図7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33を介してタンク26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27を通過する過程で、濾過孔28A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26外に排出され、舶用ディーゼル機関に供給される。タンク26内に溜まったスラッジ状の不純物(S)は、適宜、タンク26外に排出される。
As shown in FIG. 7, when untreated heavy oil fuel mixed with impurities such as alumina, silica, and residual carbon is supplied into the
濾過処理が進行するに伴い不純物が濾過孔28A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33を切り替えて、未処理重油燃料をタンク26内に逆流させる。このように未処理重油燃料を濾過孔28Aの大径側から小径側に流して、フィルターエレメント28を逆洗することによって、濾過孔28A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。
As the filtration process proceeds, impurities are trapped in the
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、濾過孔28Aをラッパ状に形成する必要があることから、ニッケル薄膜の単位面積当たりに形成する濾過孔28Aの個数が制限され、フィルターエレメント28における濾過孔28A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。
According to the conventional filtration device described above, impurities such as alumina, silica, and residual carbon mixed in heavy oil fuel of a marine diesel engine can be removed to a target of about 90%, but the
従って、フィルターエレメント28を多数枚、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。
Therefore, a large number of
そこで、上記問題点を解決することを目的としたフィルターが特許文献2(特開2008−019838号公報)に開示されている。以下、このフィルターを従来フィルターという。 Therefore, a filter aimed at solving the above problems is disclosed in Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 2008-019838). Hereinafter, this filter is referred to as a conventional filter.
従来フィルター34は、図11の従来フィルターを示す斜視図、および、従来フィルターの部分拡大斜視図を示す図12に示すように、両面に格子状補強部材36が配されたフィルターエレメント35を枠部材37に取り付けたものから構成されている。フィルターエレメント35は、長孔の濾過孔35Aが間隔をあけて多数、形成された、例えば、ニッケル薄膜から構成され、濾過孔35Aは、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。流入側の濾過孔35Aの寸法は、例えば、幅が15〜25μm、長さが200〜1000μmである。
As shown in FIG. 12 showing a perspective view of the conventional filter of FIG. 11 and a partially enlarged perspective view of the conventional filter, the
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、フィルターエレメント35に形成する濾過孔35Aを、従来濾過装置のように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。
Since solid impurities such as alumina, silica, and residual carbon mixed in heavy oil fuel of marine diesel engines are spherical, the
上述したように構成されている従来フィルター34を上記従来濾過装置に適用すれば、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る。
When the
しかし、従来フィルター34の製造に多大な時間と手間を要するために、濾過装置の価格の低減を図ることができなかった。すなわち、濾過に際して、フィルターエレメント35には高圧が作用するので、両面を格子状補強部材36により補強されたニッケル薄膜の全周を溶接等により枠部材37に強固かつ確実に固定する必要があるが、ニッケル薄膜と枠部材37との溶接が簡単に行えず、一部でも不完全な固定箇所があると、ニッケル薄膜の剥離事故が生じ、濾過効率が著しく低下するといった問題があった。
However, since it takes a lot of time and labor to manufacture the
このように、従来フィルター34の製造に多大な時間と手間を要するために、濾過装置の価格の低減を図ることができなかった。
As described above, since it takes a lot of time and labor to manufacture the
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、フィルターの製造の容易化を可能にすることによって、濾過装置の製造コストの低減を図ることができる、舶用ディーゼル機関の重油燃料用濾過装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to enable easy capture of a filter as well as to surely capture spherical solid impurities such as alumina, silica and residual carbon mixed in heavy oil fuel of a marine diesel engine. Accordingly, an object of the present invention is to provide a heavy oil fuel filtering device for marine diesel engines, which can reduce the manufacturing cost of the filtering device.
この発明は、上記目的を達成するためになされたものであり、下記を特徴とするものである。 The present invention has been made to achieve the above object, and is characterized by the following.
請求項1に記載の発明は、上部に開閉弁付き燃料流入口が形成され、下部に開閉弁付きドレン油排出口および濾過後の燃料排出口が形成されたタンク本体と、前記タンク本体内に垂直に設けられた複数本のフィルターとからなり、前記フィルターは、円筒形状の補強用枠体と、前記補強用枠体の外側に嵌め込まれた円筒形状のフィルターエレメントとを備え、前記フィルターエレメントは、円筒形状のシームレス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、前記フィルターエレメントの外側から内側に向ってラッパ状に広がっており、濾過に際しては、前記燃料流入口の開閉弁を開き、前記ドレン油排出口の開閉弁を閉じた状態で、前記燃料流入口から前記タンク本体内に燃料を供給し、燃料が前記フィルターエレメントの外側から内側に向って流入する過程で、燃料に混入する固形不純物を前記濾過孔に捕捉させて濾過し、濾過後の燃料は、前記燃料排出口から前記タンク本体外に排出し、フィルターの逆洗に際しては、前記燃料流入口の開閉弁を閉じ、前記ドレン油排出口の開閉弁を開いた状態で、前記燃料排出口から前記フィルター内に燃料を流入させ、燃料を前記フィルターエレメントの内側から外側に向って逆流させることによって、前記濾過孔に捕捉された前記固形不純物を除去し、前記固形不純物を除去したドレン油は、前記ドレン油排出口から前記タンク本体外に排出することに特徴を有するものである。 According to the first aspect of the present invention, there is provided a tank body in which a fuel inlet with an on-off valve is formed in the upper part, a drain oil outlet with an on-off valve and a fuel outlet after filtration formed in the lower part, and the tank body The filter comprises a plurality of filters provided vertically, and the filter includes a cylindrical reinforcing frame and a cylindrical filter element fitted on the outside of the reinforcing frame, and the filter element The cylindrical seamless nickel thin film has a plurality of filtration holes formed at intervals, and the filtration holes extend in a trumpet shape from the outside to the inside of the filter element. The fuel inlet is opened, the drain oil outlet opening / closing valve is closed, and fuel is supplied from the fuel inlet into the tank body. In the process of flowing in from the outside to the inside of the filter element, the solid impurities mixed in the fuel are captured by the filtration hole and filtered, and the filtered fuel is discharged out of the tank body from the fuel discharge port, When the filter is backwashed, the on-off valve at the fuel inlet is closed, the on-off valve at the drain oil outlet is opened, fuel is flowed into the filter from the fuel outlet, and the fuel is supplied to the filter element. The solid impurities trapped in the filtration hole are removed by flowing backward from the inside to the outside, and the drain oil from which the solid impurities have been removed is discharged out of the tank body from the drain oil discharge port. It has the characteristics.
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15〜50μm、長さが200〜1000μmであることに特徴を有するものである。
The invention described in
請求項3記載の発明は、請求項1または2記載において、前記フィルターエレメントは、精密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。 A third aspect of the invention is characterized in that, in the first or second aspect, the filter element is subjected to precision chrome plating.
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、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。
The invention described in
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、残留炭素等の固形不純物を確実に捕捉することができることは勿論、フィルターの製造の容易化を可能にすることによって、濾過装置の製造コストの低減を図ることができる。また、1つのタンク本体内に複数個のフィルターを設置したものを複数台、設置することにより、濾過装置を分散化を容易に図ることができる。 According to the present invention, solid impurities such as alumina, silica, and residual carbon mixed in heavy oil fuel of a marine diesel engine can be surely captured. The manufacturing cost of the filtration device can be reduced. Further, by disposing a plurality of filters in which a plurality of filters are installed in one tank body, it is possible to easily disperse the filtering device.
以下、この発明の、舶用ディーゼル機関の重油燃料用濾過装置の一実施態様を、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, an embodiment of a filtration device for heavy oil fuel of a marine diesel engine according to the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、この発明の、舶用ディーゼル機関の重油燃料用濾過装置を示す断面図、図2は、 図1のA−A線断面図、図3は、この発明の、舶用ディーゼル機関の重油燃料用濾過装置の補強用枠体を示す正面図、図4は、この発明の、舶用ディーゼル機関の重油燃料用濾過装置の補強用枠体を示す平面図、図5は、この発明の、舶用ディーゼル機関の重油燃料用濾過装置のフィルターエレメントを示す斜視図である。 FIG. 1 is a sectional view showing a heavy oil fuel filtering device for a marine diesel engine according to the present invention, FIG. 2 is a sectional view taken along line AA of FIG. 1, and FIG. 3 is a heavy oil fuel for a marine diesel engine according to the present invention. FIG. 4 is a plan view showing a reinforcing frame of a heavy oil fuel filtering device for a marine diesel engine according to the present invention, and FIG. 5 is a marine diesel according to the present invention. It is a perspective view which shows the filter element of the filtration apparatus for heavy oil fuels of an engine.
図1および図2において、1は、垂直に設置された円筒形状のタンク本体である。タンク本体1の上蓋1Aには、開閉弁Aが取り付けられた燃料流入口2が形成され、タンク本体1の下蓋1Bには、開閉弁Bが取り付けられたドレン油排出口3が形成され、タンク本体1の下部の後述する下部室9には、濾過後の燃料排出口4が形成されている。
1 and 2, reference numeral 1 denotes a cylindrical tank body installed vertically. A
5は、タンク本体1内に収容された複数個(この例では5個)の円筒形状をなすフィルターである。フィルター5の具体的な構成は、後述する。フィルター5は、上部固定板6と下部固定板7との間に垂直に固定されている。上部固定板6は、複数本(この例では5本)の連結ボルト8を介して下部固定板7と間隔をあけて連結されている。上部固定板6は、リング状に形成され、上部固定板6とタンク本体1の内周面との間には、隙間(S)が形成されている。後述するように、燃料は、上部固定板6の中央部の開口6Aおよび前記隙間(S)からタンク本体1内に流れ込む。
フィルター5の上端は、上部固定板6により閉塞されている。下部固定板7は、タンク本体1の下蓋1Bの上方に固定されている。このように、下部固定板7によりタンク本体1を仕切ることによって、タンク本体1の下部に下部室9が形成されている。下部固定板7の中央部には、開口7Aが形成され、開口7Aにドレン油排出口3が接続されている。フィルター5の下端は、下部固定板7を貫通して下部室9に開口している。
The upper end of the
フィルター5は、図3から図5に示すように、円筒形状の補強用枠体10と、補強用枠体10の外側に嵌め込まれた円筒形状のフィルターエレメント11とからなっている。上述したように、フィルター5の上端は、上部固定板6により閉鎖され、下端は、下部固定板7を貫通し、下部室9に開口している。
As shown in FIGS. 3 to 5, the
補強用枠体10は、複数個の金属製リング12と、リング12を間隔をあけて連結する金属製棒材13と、リング12の外側に被せられた金属製網14とから構成されている。
The reinforcing
フィルターエレメント11は、精密クロムメッキが施された円筒形状のシームレスニッケル薄膜に、間隔をあけて千鳥状に配された複数個の濾過孔11Aが形成されたものからなり、網14の外側に嵌め込まれている。濾過孔11Aは、幅が15〜50μm、長さが200〜1000μmの大きさを有し、フィルターエレメント11の外側から内側に向ってラッパ状に広がっている。なお、濾過孔11Aの形状は、長四角以外の形状であっても良い。
The
上述のように、フィルターエレメント11は、濾過孔11Aが形成された円筒形状のシームレスニッケル薄膜により構成されているので、従来濾過装置のように、枠部材との溶接が不要となる。これによって、フィルター5の製造の容易化が可能になるので、濾過装置の製造コストの低減を図ることができる。
As described above, since the
しかも、1つのタンク本体1内に複数個のフィルター5を設置したものを複数台、設置することにより、濾過装置を分散化を容易に図ることができる。
Moreover, by disposing a plurality of filters in which a plurality of
さらに、フィルターエレメント11は、円筒形でしかもシームレスであるので、濾過時の内圧は、フィルターエレメント11に均等に作用する。従って、フィルターエレメント11の内圧に対する強度を十分に高めることができる。一方、外圧に対しては、補強用枠体10により補強されるので、フィルターエレメント11の外圧に対する強度を十分に高めることができる。
Furthermore, since the
以上のように構成されている、この発明の、舶用ディーゼル機関の重油燃料用濾過装置による重油燃料(以下、単に燃料という。)の濾過方法を、図6に示すように、濾過装置が5台(No.1からNo.5)、設置されている場合を例にとって説明する。 As shown in FIG. 6, the filtration method of heavy oil fuel (hereinafter simply referred to as fuel) by the heavy oil fuel filtration device of the marine diesel engine according to the present invention configured as described above is provided with five filtration devices. (No. 1 to No. 5), the case where it is installed will be described as an example.
No.1からNo.5濾過装置の開閉弁A1からA5を開放すると共に、開閉弁B1からB5を閉鎖する。これによって、燃料タンクからの燃料は、分配弁15を介して各濾過装置のタンク本体1内に供給される。すなわち、燃料は、図1中、実線で示すように、燃料流入口2から上部固定板6の開口6Aおよび隙間(S)を通ってタンク本体1内に流入する。タンク本体1内に流入した燃料は、円筒形状の各フィルター5の外側から内側に向かって流れ、この過程で、燃料に混入する球状固形不純物がフィルターエレメント11の濾過孔11Aに捕捉される。球状固形不純物が捕捉されてクリーンになった燃料は、下部室9内に流入し、エンジン(図示せず)に供給される。
No. 1 to No. 5 Open / close valves A1 to A5 of the filtration device are opened, and open / close valves B1 to B5 are closed. As a result, the fuel from the fuel tank is supplied into the tank body 1 of each filtration device via the
一方、濾過孔11Aに捕捉された球状固形不純物を除去するために、例えば、No.1濾過装置のフィルター5を逆洗するには、No.1濾過装置の開閉弁A1を閉鎖すると共に、開閉弁B1を開放する。このようにすると、他の濾過装置No.2からNo.5には、燃料が高圧で供給されているので、その圧力で、燃料は、図1中、一点鎖線で示すように、No.1濾過装置の燃料排出口4から下部室9を経て円筒形状のフィルター5の内側から外側に向かって逆流する。これにより、No.1濾過装置のフィルターエレメント11の濾過孔11Aに捕捉された球状固形不純物は、濾過孔11Aから除去される。逆洗後の燃料は、ドレン油となって下部固定板7の開口7Aを通ってドレン油排出口3からドレンタンク(図示せず)に送られる。
On the other hand, in order to remove the spherical solid impurities trapped in the
以上の操作をNo.2からNo.5濾過装置に対して行うことによって、全ての濾過装置を逆洗することができる。 The above operation is repeated with No. 2 to No. By carrying out with respect to 5 filtration apparatuses, all the filtration apparatuses can be backwashed.
以上説明したように、この発明の、舶用ディーゼル機関の重油燃料用濾過装置によれば、フィルターエレメント11を円筒形状のシームレスニッケル薄膜により構成することによって、従来濾過装置のように、枠部材との溶接等の作業が不要となるので、フィルター5の製造の容易化が可能となる。この結果、濾過装置の製造コストの低減を図ることができる。
As described above, according to the heavy oil fuel filtering device of the marine diesel engine of the present invention, the
しかも、1つのタンク本体1内に複数個のフィルター5を設置したものを複数台、設置することにより、濾過装置を分散化を容易に図ることができる。
Moreover, by disposing a plurality of filters in which a plurality of
さらに、フィルターエレメント11は、円筒形でしかもシームレスであるので、濾過時の内圧は、フィルターエレメント11に均等に作用する。従って、フィルターエレメント11の内圧に対する強度を十分に高めることができる。一方、外圧に対しては、補強用枠体10により補強されるので、フィルターエレメント11の外圧に対する強度を十分に高めることができる。
Furthermore, since the
1:タンク本体
1A:上蓋
1B:下蓋
2:燃料流入口
3:ドレン油排出口
4:燃料排出口
5:フィルター
6:上部固定板
6A:開口
7:下部固定板
7A:開口
8:連結ボルト
9:下部室
10:補強用枠体
11:フィルターエレメント
11A:濾過孔
12:リング
13:棒材
14:網
15:分配弁
26:タンク
27:フィルター
28:フィルターエレメント
29:枠部材
30:ニッケル板
31:ロール
32:直流電源
33:三方弁
34:従来フィルター
35:フィルターエレメント
35A:濾過孔
36:補強部材
37:枠部材
1:
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