JP2013202565A - 粉体又は顆粒体の溶解装置 - Google Patents

Abstract

【課題】粉体を完全にかつ短時間で溶解することができ、故障が少なくメンテナンスが容易であり、また、船舶において燃料油に助燃剤を溶解する際に用いて利便性が高い粉体又は顆粒体の溶解装置を提供する。
【解決手段】溶解装置は、矩形形状の横断面を有し底面が傾斜した、溶解液が収容される溶解タンク１０と、この溶解タンクの開口上に設置された粉体又は顆粒体収容部１２と弁部材１３と、溶解タンク内の開口近傍に設置され、斜め下方への噴射流を形成する複数の第１の噴射ノズル１５と、溶解タンク内の下部に設置され、少なくとも溶解タンクの底面に沿った噴射流を形成する複数の第２の噴射ノズル１６と、溶解タンク内の液体を加圧して複数の第１の噴射ノズル及び複数の第２の噴射ノズルに供給する循環加圧手段２０とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、粉体又は顆粒体を液体中に溶解させるための溶解装置に関し、特に船舶内において燃料油に粉状又は顆粒状の助燃剤を溶解させるための粉体又は顆粒体の溶解装置に関する。

船舶、特に大型船舶の機関においては、主要な燃料油として、Ｃ重油等の重質油が使用されている。Ｃ重油には、多くの場合、燃焼性及び燃焼効率を向上させるために助燃剤が添加される。助燃剤の添加は、現状では、船舶の大タンクへの燃料補給時に必要量の液体助燃剤を同時に大タンクに投入するか、燃料油の配管途中から燃料使用量に応じて必要量の液体助燃剤を注入することによって行われる。

陸上における場合と異なり、補給を随時行うことのできない船舶（海上）においては、船舶上に助燃剤をあらかじめ積載しておく必要があるが、近年、Ｃ重油の粗悪化が進んでおり助燃剤の使用量が増加しているため、多量の助燃剤の積載が必要となってきている。液体助燃剤は、通常、ドラム缶に収納して船内に積み込むが、大量の助燃剤を用意する場合は、ドラム缶の数が増大するので、多大な保管スペースが必要となってしまう。そこで、助燃剤を液体ではなく粉体又は顆粒体とすればその収容パッケージも小型となるので、省スペース化を図ることができる。また、小型化することによって、取り扱い及び輸送が容易となり、省コスト化も可能となる。

粉状又は顆粒状の助燃剤を用いる場合、この粉体又は顆粒体を燃料油中に溶解させる装置を船舶内に設置しておく必要がある。しかしながら、従来の溶解装置のごとく、回転翼を回転させて粉状又は顆粒状の助燃剤を燃料油内で攪拌する構造であると、助燃剤を燃料油に完全に溶解することが困難であり、また、従来の溶解装置はその外部形状が円筒形状であるため、船舶内においては設置場所の設定が難しい。

助燃剤を燃料油に溶解させるものではないが、消石灰等の粉体を水中に溶解させるための装置として、特許文献１には、溶解槽内の水を回転する攪拌翼によって攪拌することにより、消石灰等の粉体を溶解する装置が開示されている。この装置では、消石灰粉体を水中に挿入した排出管先端の広口部を介して水中に送り出すことにより、攪拌されている水と混合させて溶解する。

これも助燃剤を燃料油に溶解させるものではないが、特許文献２には、透析用粉体を水等の液体に溶解させるための装置が開示されている。この装置では、溶解槽内の液体を攪拌機によって攪拌すると共に、循環ポンプからの吐出口を粉溜まりし易い溶解槽底部の配管接続部に向けて設置することによって粉体の溶解性を上げている。

特開平０９−２７６６７４号公報 特開平１０−０００２３２号公報

しかしながら、特許文献１及び２に開示されているように、攪拌機の攪拌翼（プロペラ）を回転させて攪拌を行う場合、溶解槽内の液体全体が攪拌されにくいため、特に底部の隅部に不溶解の粉体が残り易い。また、特許文献２に開示されているように、ポンプ吐出口を単に粉溜まりし易い溶解槽底部に向けて設置したのみでは、粉体の溶解にかなりの時間を要するのみならず、完全には溶解せずに不溶解の部分が残るという問題がある。また、これら特許文献１及び２に開示されているように、攪拌機等の機械的回転機構を備えている場合、故障の発生率が高くなり、メンテナンスにかなりの労力及びコストが必要となる。

さらに、これら特許文献１及び２に開示されている溶解装置は、船舶上にて燃料油に助燃剤を溶解させるためのものではなく、燃料油に対する対策や船舶の揺れに対する対策、さらに、故障発生ができるだけ生じないようにする対策が全く考慮されておらず、従って、船舶上で燃料油に助燃剤を溶解することを目的として使用することはできなかった。

従って本発明の目的は、粉体を完全にかつ短時間で溶解することができる粉体又は顆粒体の溶解装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、故障が少なくメンテナンスが容易な粉体又は顆粒体の溶解装置を提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、船舶において燃料油に助燃剤を溶解する際に用いて利便性が高い粉体又は顆粒体の溶解装置を提供することにある。

本発明によれば、粉体又は顆粒体の溶解装置は、頂面に開口を有しており、粉体又は顆粒体を溶解する液体が収容される溶解タンクと、この溶解タンクの開口上に設置されており、投入すべき粉体又は顆粒体が収容される粉体又は顆粒体収容部と、溶解タンクの開口を開閉して粉体又は顆粒体収容部と溶解タンクとを連通又は遮断する弁部材と、溶解タンク内の開口近傍に設置されており、斜め下方への噴射流を形成する複数の第１の噴射ノズルと、溶解タンク内の下部に設置されており、少なくとも溶解タンクの底面に沿った噴射流を形成する複数の第２の噴射ノズルと、溶解タンク内の液体を加圧して複数の第１の噴射ノズル及び複数の第２の噴射ノズルに供給する循環加圧手段とを備えている。溶解タンクは矩形形状の横断面を有していると共に開口を除いて外部から実質的に密閉されており、溶解タンクの底面は複数の第２の噴射ノズルの設置位置から上方に向けて傾斜している。

粉体又は顆粒体が投入される開口の近傍に設置された複数の第１の噴射ノズルによって、斜め下方への噴射流が形成されるため、粉体又は顆粒体は液体に短時間で溶解され易く、しかも、溶解タンク内の下部に設置された複数の第２の噴射ノズルによって、溶解タンクの上方に向けて傾斜した底面に沿った対流効果を有する噴射流が形成されるため、この対流効果によって最大限の溶解が可能となるのみならず、底面の最下部に沈殿され易い粉体又は顆粒体も容易にかつ完全に溶解され、残留物が残らない。また、上部の複数の第１の噴射ノズルによる旋回流と、下部の複数の第２の噴射ノズルによる対流との２段階による溶解であるため、相乗効果があり、短時間かつ完全な溶解が可能である。

複数の第１の噴射ノズル及び複数の第２の噴射ノズルからの噴流による溶解であり、溶解するための機械的な旋回運動や往復運動を行う動的な部品が存在しないため、故障が少なく、また、メンテナンスも容易であり、その分、運転コストの低減化を図ることができる。特に、メンテナンスが簡単で故障が少ないことは、長期間の航海がなされる船舶に載置される場合に大きな長所となる。

溶解タンクが矩形形状の横断面を有していることにより、その設置スペースに合わせた自由設計が可能である。例えば、船舶において、溶解タンクを略直方体形状とすることにより、例えば機関室の壁面コーナー部分への設置が可能であり、省スペース化を図ることができる。また、入口ドア部の寸法以内の形状に容易に設計可能であり、さらに、同容量の円筒形状溶解タンクに比して小型化が可能となるため、ハンドリングが容易となる。

さらに、溶解タンクが開口を除いて外部から実質的に密閉されており、この開口も弁部材によって遮断可能となっているため、例えば船舶において、装置が動揺しても内部の液体が漏洩することを防止でき、また、内部で発生する気体が外部に漏洩することも防止できる。特に、可燃性ガスの飛散がなくなり、隣接する発火源との遮断を容易に行うことができる。

開口を溶解タンク内部から覆い粉体又は顆粒体収容部から弁部材を介して投入された粉体又は顆粒体を受ける籠状ケージをさらに備えており、第１の噴射ノズルが籠状ケージ内に設置されていることが好ましい。

複数の第２の噴射ノズルが、溶解タンクの底面に沿った噴射流を形成する複数の噴射ノズルと、溶解タンクの下方に向かう噴射流を形成する複数の噴射ノズルとを備えていることも好ましい。

複数の第１の噴射ノズルの各々及び複数の第２の噴射ノズルの各々が、循環加圧手段から供給された加圧液体を液中で噴射すると共に噴射に伴って発生する負圧により側面の液体を吸い込んで噴射する液中噴射ノズルであることも好ましい。

粉体又は顆粒体の溶解装置が船舶内に載置された溶解装置であり、液体が燃料油であり、粉体又は顆粒体が粉状又は顆粒状の助燃剤であることも好ましい。この場合、燃料油がＡ重油であり、助燃剤がフェロセンを含む添加剤であることがより好ましい。

粉体又は顆粒体の溶解装置が船舶内に載置された溶解装置であり、液体がボイラ水であり、粉体又は顆粒体が粉状又は顆粒状の清缶剤であるかもしれない。

本発明によれば、次の効果が期待できる。
（１）粉体又は顆粒体が投入される開口の近傍に設置された複数の第１の噴射ノズルによって、斜め下方への噴射流が形成されるため、粉体又は顆粒体は液体に短時間で溶解され易く、しかも、溶解タンク内の下部に設置された複数の第２の噴射ノズルによって、溶解タンクの上方に向けて傾斜した底面に沿った対流効果を有する噴射流が形成されるため、この対流効果によって最大限の溶解が可能となるのみならず、底面の最下部に沈殿され易い粉体又は顆粒体も容易にかつ完全に溶解され、残留物が残らない。また、上部の複数の第１の噴射ノズルによる旋回流と、下部の複数の第２の噴射ノズルによる対流との２段階による溶解であるため、相乗効果があり、短時間かつ完全な溶解が可能である。
（２）複数の第１の噴射ノズル及び複数の第２の噴射ノズルからの噴流による溶解であり、溶解するための機械的な旋回運動や往復運動を行う動的な部品が存在しないため、故障が少なく、また、メンテナンスも容易であり、その分、運転コストの低減化を図ることができる。特に、メンテナンスが簡単で故障が少ないことは、長期間の航海がなされる船舶に載置される場合に大きな長所となる。
（３）溶解タンクが矩形形状の横断面を有していることにより、その設置スペースに合わせた自由設計が可能である。例えば、船舶において、溶解タンクを略直方体形状とすることにより、例えば機関室の壁面コーナー部分への設置が可能であり、省スペース化を図ることができる。また、入口ドア部の寸法以内の形状に容易に設計可能であり、さらに、同容量の円筒形状溶解タンクに比して小型化が可能となるため、ハンドリングが容易となる。
（４）溶解タンクが開口を除いて外部から実質的に密閉されており、この開口も弁部材によって遮断可能となっているため、例えば船舶において、装置が動揺しても内部の液体が漏洩することを防止でき、また、内部で発生する気体が外部に漏洩することも防止できる。特に、可燃性ガスの飛散がなくなり、隣接する発火源との遮断を容易に行うことができる。

本発明の粉体又は顆粒体の溶解装置の一実施形態として、助燃剤の燃料油への溶解装置の配管及び配線構成を概略的に示す図である。 図１の実施形態における溶解装置の平面図である。 図１の実施形態における溶解装置の正面図である。 図１の実施形態における溶解装置の左側面図である。 図１の実施形態における溶解装置の右側面図である。 図１の実施形態における表示板の構成を概略的に示す図である。 図１の実施形態における溶解装置の操作及び動作を説明するフローチャートである。

図１は本発明の粉体又は顆粒体の溶解装置の一実施形態として、助燃剤の溶解装置の配管及び配線構成を概略的に示しており、図２、図３、図４及び図５はこの溶解装置の平面、正面、左側面及び右側面の構成をそれぞれ示しており、図６はこの溶解装置の表示板の構成を概略的に示している。なお、図３の正面図では、制御盤が省略されている。

本実施形態は、粉体又は顆粒体である助燃剤をＡ重油中に溶解させて３％の助燃剤溶液を作成し、燃料油であるＣ重油のセットリングタンクに供給するための粉体又は顆粒体の溶解装置に係り、例えば、本船機関室の清浄機室内に設置される。

図１〜図５において、１０は溶解タンク、１１は溶解タンク１０の頂面１０ａに設けられた開口、１２はこの開口１１上にバタフライ弁（本発明の弁部材に対応する）１３を介して設置された助燃剤投入ホッパ（本発明の粉体又は顆粒体収容部に対応する）、１４は溶解タンク１０内に設けられており、開口１１を覆うように構成された籠状ケージ、１５は籠状ケージ１４内の開口１１の近傍に設けられており、軸中心へ向かう斜め下方への噴射流を形成する複数の溶解用ノズル（本発明の第１の噴射ノズルに対応する）、１６は溶解タンク１０内の下部に設置されており溶解タンク１０の底面１０ｂに沿った噴射流を形成する複数の攪拌用ノズル（本発明の第２の噴射ノズルに対応する）をそれぞれ示している。

溶解タンク１０の下部には取出口１７が設けられており、この取出口１７は玉型弁である出口弁１８及び配管１９を介して溶解・攪拌用ポンプ２０の吸入口に連結されている。配管１９の途中には、ストレーナ２１が設けられている。溶解・攪拌用ポンプ２０の吐出口は、配管２２及び２３を介して複数の溶解用ノズル１５に連結されており、配管２２及び２４を介して複数の攪拌用ノズル１６に連結されている。配管１９には、ストレーナ２１の下流側において、配管２５が連結されており、この配管２５は移送用ポンプ２６の吸入口に連結されている。移送用ポンプ２６の吐出口は、配管２７を介して、図示しないＣ重油セットリングタンク（Ｃ重油の沈殿・澄ましタンク）に連結されている。

配管１９のストレーナ２１の上流側には溶解・攪拌用ポンプ吸入口弁２８が設けられており、配管２２にはフラップ型の逆止弁である溶解・攪拌用ポンプ吐出口弁２９が設けられている。配管２３には溶解用ノズル入口弁３０が設けられている。配管２４には圧力調整用のニードル弁３１及び玉型弁である攪拌用ノズル入口弁３２が設けられている。配管２５には電磁弁である移送用ポンプ吸入口弁（ＳＶ３）３３が設けられている。配管２７にはフラップ型の逆止弁である移送用ポンプ吐出口弁３４が設けられている。

溶解・攪拌用ポンプ２０の吸入口側の配管２５には圧力計（連成計）３５が、吐出口側の配管２２には圧力計３６がそれぞれ設けられており、移送用ポンプ２６の吐出口側の配管２７には圧力計３７が設けられている。これら圧力計３５〜３７の検出圧力値は、計器盤３８に出力されて表示される。

配管３９の一端は図示しないＡ重油供給タンクに連結されており、他端は溶解タンク１０の頂面１０ａに設けられた図示しないＡ重油接続フランジを介して連結されている。この配管３９の途中には、玉型弁４０及び４１並びに電磁弁（ＳＶ２）４２及び電磁弁（ＳＶ１）４３が直列に設けられている。溶解タンク１０の上部には、図示しない接続フランジを介して空気管４４が連結されている。

溶解タンク１０内には、その液面が低位レベル（ＬＬ)となったか否かを検出する低位レベルセンサ４５と、その液面が高位レベル（ＨＬ)となったか否かを検出する高位レベルセンサ４６と、その液面がさらに高い緊急の高高位レベル（ＨＨＬ)となったか否かを検出する高高位レベルセンサ４７とがそれぞれ設けられている。

溶解タンク１０は４つのタンク脚柱４８によって支えられており、これらタンク脚柱４８及び溶解・攪拌用ポンプ２０は、据付台を兼用すると共に漏れた溶液を受容する台盤（コーミング）４９上に設置されている。この台盤４９には漏洩検知センサ５０が設けられている。漏洩して台盤４９内に溜まった溶液は、図示しないドレンタンクへ送ることができるように構成されている。

低位レベルセンサ４５、高位レベルセンサ４６、高高位レベルセンサ４７、漏洩検知センサ５０、溶解・攪拌用ポンプ２０、移送用ポンプ２６、電磁弁である移送用ポンプ吸入口弁（ＳＶ３）３３、並びに電磁弁（ＳＶ２）４２及び電磁弁（ＳＶ１）４３は電気制御盤５１に電気的に接続されている。

なお、図３及び図４において、５２は溶解タンク２０の内部点検及び清掃用のマンホールを示している。また、図１及び図４において、５３はドレンプラグを示している。さらに、図１〜図３において、５４は平形ガラスによる目盛付液面計を示している。

溶解タンク１０、電気制御盤５１及び台盤４９は互いに分割可能であり、これにより、清浄機室の入口ドア部（横幅７００ｍｍ）より搬入可能となっている。

溶解タンク１０は、その横断面（水平断面）が矩形形状となる角形形状を有している。即ち、溶解タンク１０は、底面１０ｂがその最下部に平坦な部分を若干残しつつその大部分が一方向（図１及び図３において左肩上がりの方向）に傾斜していることを除いてほぼ直方体形状を有している。単なる一例であるが、例えば、幅が約８００ｍｍ、奥行きが約６００ｍｍ、高さが約９００〜１１００ｍｍ程度の寸法を有している。この溶解タンク１０は、有効容積が約４００リットルであり、これは大型コンテナ船における３日分の助燃剤溶液に対応する。なお、溶解タンク１０の形状は、この実施形態において述べた形状に限定されるものではなく、横断面が矩形形状となる角形形状であり、底面１０ｂの少なくとも一部が傾斜していれば、いかなる形状であっても良い。溶解タンク１０の寸法も同様にこの実施形態において述べた寸法に限定されない。

この溶解タンク１０は、開口１１を除いて外部から実質的に密閉されている。この開口１１も、助燃剤投入時を除き、バタフライ弁１３によって閉成されている。実質的に密閉とは、空気管４４を介して空気抜き可能なように外部と連通しているためである。

この溶解タンク１０の頂面１０ａには、バタフライ弁１３によって開閉される開口１１と、配管３９に連結されているＡ重油接続フランジと、空気管４４に連結されている接続フランジとが設けられている。バタフライ弁１３上には助燃剤投入ホッパ１２が取り付けられている。溶解タンク１０の前面には前述したマンホール５２が、底面１０ｂにはドレンプラグ５３がそれぞれ設けられている。溶解タンク１０の側面には、出口弁１８及び配管１９に連結されている取出口１７と、配管２２から分岐して配管２４及び攪拌用ノズル入口弁３２に連結されている攪拌用ノズル入口とが設けられている。溶解タンク１０の頂面１０ａに設置される前述の開口１１には、同じく配管２２から分岐して配管２３及び溶解用ノズル入口弁３０に連結されている溶解用ノズル入口が設けられている。

溶解タンク１０の内部には、前述した籠状ケージ１４と、複数の溶解用ノズル１５と、複数の攪拌用ノズル１６と、低位レベルセンサ４５と、高位レベルセンサ４６と、高高位レベルセンサ４７とが設けられている。

籠状ケージ１４は、溶解タンク１０の上部において、その上端開口が溶解タンク１０の開口１１を覆うように構成された円筒状のステンレス製のゴーズワイヤー（薄い金網）であり、この開口１１及びバタフライ弁１３を介して助燃剤投入ホッパ１２に連結されている。単なる一例であるが、この籠状ケージ１４は径が約３３０ｍｍ、高さが約５００ｍｍに形成されており、全体の内部容積が約４２リットル、溶解タンク１０に助燃剤溶液が規定量満たされた際の内部容積が約２４リットルに設定されている。籠状ケージ１４の形状もこの実施形態において述べた形状に限定されるものではなく、例えば角筒形状又はその他の形状であっても良い。籠状ケージ１４の寸法も同様にこの実施形態において述べた寸法に限定されない。

複数の溶解用ノズル１５は、籠状ケージ１４の内部の開口１１の近傍に、斜め下方の軸中心方向に向けて互いにほぼ等角度に離れて設けられた本実施形態では４つのステンレス又はポリプロピレン製の液中噴射ノズルである。各液中噴射ノズルは、溶解・攪拌用ポンプ２０によって加圧された助燃剤溶液を溶液中で噴射すると共に噴射に伴って発生する負圧により側面の溶液を吸い込んで噴射するものであり、例えば、株式会社いけうちから、液中噴射ノズルＥＪＸシリーズとして市販されている。溶解すべき助燃剤の粉体量に応じて、噴射量の異なる液中噴射ノズルを選択又は変更することができる。各溶解用ノズル１５の噴射方向は、適宜調整することが可能である。また、溶解用ノズル１５の数は、４つが望ましいが、これに限定されるものではなく、２〜３つ又は５つ以上であっても良い。溶解用ノズル１５として他の種類の噴射ノズルを用いても良いことはもちろんである。

複数の攪拌用ノズル１６は、溶解タンク１０内の底面１０ｂの最下部の近傍に設けられた、本実施形態では４つのステンレス又はポリプロピレン製の液中噴射ノズルである。そのうちの２つの液中噴射ノズルは、傾斜部に沿った斜め上方向（図１及び図３において左肩上がりの方向）に向けて互いに並べて設けられており、残りの２つの液中噴射ノズルは、下方に向けて互いに並べて設けられている。各液中噴射ノズルは、溶解・攪拌用ポンプ２０によって加圧された助燃剤溶液を溶液中で噴射すると共に噴射に伴って発生する負圧により側面の溶液を吸い込んで噴射するものであり、例えば、株式会社いけうちから、液中噴射ノズルＥＪＸシリーズとして市販されている。各攪拌用ノズル１６の噴射方向は、適宜調整することが可能である。また、攪拌用ノズル１６の数は、４つが望ましいが、これに限定されるものではなく、２〜３つ又は５つ以上であっても良い。攪拌用ノズル１６として他の種類の噴射ノズルを用いても良いことはもちろんである。

本実施形態における溶解・攪拌用ポンプ２０はＡ重油に助燃剤を溶解した助燃剤溶液を加圧する油用ポンプであり、例えば日本オイルポンプ株式会社のトロコイドポンプ（登録商標）である。単なる一例であるが、例えば、動力が約１．５ｋＷ、吐出圧が約０．３ＭＰａ、吐出量が約９３．６Ｌ／ｍｉｎ程度の油用ポンプである。溶解・攪拌用ポンプ２０として、他の種類のポンプを用いても良いことはもちろんである。

本実施形態における移送用ポンプ２６も助燃剤溶液を加圧する油用ポンプであり、例えば日本オイルポンプ株式会社のトロコイドポンプ（登録商標）である。単なる一例であるが、例えば、動力が約０．２ｋＷ、吐出圧が約０．５ＭＰａ、吐出量が約２．７Ｌ／ｍｉｎ程度の油用ポンプである。この移送用ポンプ２６は、本船の図示しないＣ重油移送ポンプの自動起動に連動する電気制御盤５１からの信号で起動し、約１５〜２０分間、溶解タンク１０内の所要量の助燃剤溶液をＣ重油セットリングタンクへ移送するように構成されている。移送用ポンプ２６として、他の種類のポンプを用いても良いことはもちろんである。

低位レベルセンサ４５は、溶解タンク１０内の助燃剤溶液の液面が低位レベル（ＬＬ)となったか否かを検出し、電気制御盤５１にその検出信号を送るように構成されている。高位レベルセンサ４６は、溶解タンク１０内の助燃剤溶液の液面が高位レベル（ＨＬ)となったか否かを検出し、電気制御盤５１にその検出信号を送るように構成されている。高高位レベルセンサ４７は、溶解タンク１０内の助燃剤溶液の液面が高位レベル（ＨＬ)よりさらに高い緊急の高高位レベル（ＨＨＬ)となったか否かを検出し、電気制御盤５１にその検出信号を送るように構成されている。漏洩検知センサ５０は、台盤４９上に助燃剤溶液が漏れたか否かを検出し、電気制御盤５１にその検出信号を送るように構成されている。これらセンサの種類、位置及び個数は、単なる一例であり、種々の変更態様が可能である。

電気制御盤５１は、本船から、例えばＡＣ４４０Ｖ、６０Ｈｚの電源が供給されており、この制御盤５１の表面に設けられた図示しない操作盤を介して与えられる操作指示に応じて、並びに本船からの信号、低位レベルセンサ４５からの検出信号、高位レベルセンサ４６からの検出信号、高高位レベルセンサ４７からの検出信号、及び漏洩検知センサ５０からの検出信号に応じて、溶解・攪拌用ポンプ２０、移送用ポンプ２６、電磁弁である移送用ポンプ吸入口弁（ＳＶ３）３３、並びに電磁弁（ＳＶ２）４２及び電磁弁（ＳＶ１）４３の作動を制御したり、その表面に設けられた図６に示すような表示板６０に表示したり、タイマを作動させたり、警報を発したり、本船側へ信号を送る動作を行う。

図７は本実施形態における溶解装置の操作及び動作を説明しており、以下、同図をも参照して本実施形態における粉体又は顆粒体の溶解装置の動作を説明する。まず、初期使用又は溶解タンク１０の清掃等により、この溶解タンク１０が空の状態である場合について説明する。

オペレータが、電気制御盤５１の操作盤を制御して電源スイッチ（図示なし）をオンにする（ステップＳ１）。これにより、表示板６０上の電源オンを示す表示ＬＥＤ６１が点灯する。この場合、溶解タンク１０内が空であるため、高位レベルセンサ４６及び高高位レベルセンサ４７からはその検出レベルとはなっていない旨の検出信号（以下、オフ信号）が出力される。従って、表示板６０上のこれらセンサ４６及び４７に対応する表示ＬＥＤ６３及び６４は、非点灯状態となっている。なお、低位レベルセンサ４５は、この場合、アラームを発し、表示ＬＥＤ６２は点灯状態となり、強制的にリセットしても、その表示ＬＥＤ６２は点灯状態を保つ。

高位レベルセンサ４６及び高高位レベルセンサ４７からオフ信号が出されているため、電磁弁（ＳＶ１）４３及び電磁弁（ＳＶ２）４２は開成されている。これにより、これら電磁弁４３及び４２に対応する表示ＬＥＤ６５及び６６は、それぞれ非点灯状態及び点灯状態となる。

この状態で、オペレータが２つの玉型弁４０及び４１を手動開成すると、Ａ重油供給タンクから配管３９を介して溶解タンク１０へのＡ重油の供給が開始される（ステップＳ２）。

溶解タンク１０に所定量（例えば、約４００リットル）のＡ重油が充填されると、高位レベルセンサ４６がこれを検知して検出レベルとなった旨の検出信号（以下、オン信号）が出力される。これにより、表示ＬＥＤ６３が点灯し、アラームブザー警報が発生すると共に一方の電磁弁（ＳＶ２）４２が閉成される（ステップＳ３）。これに対応して、表示ＬＥＤ６６が非点灯状態となる。ただし、アラームブザー警報を遅延させるために、タイマを使用するように構成しても良い。なお、溶解タンク１０が空の状態からのＡ重油充填量は、約４５０リットルとなる。

次いで、オペレータが２つの玉型弁４０及び４１を手動閉成して充填作業が終了する。

高位レベルセンサ４６又は電磁弁（ＳＶ２）４２に何らかの不都合があり、所定量（例えば、約４００リットル）のＡ重油が充填されても充填が終了しない場合、高高位レベルセンサ４７がこれを検知してオン信号が出力される。これにより、表示ＬＥＤ６４が点灯し、アラームブザー警報が発生すると共に他方の電磁弁（ＳＶ１）４３が閉成され、Ａ重油の供給が強制終了される。これに対応して、表示ＬＥＤ６５が点灯状態となる。この過充填許容量は、約３０リットルである。

その後、粉末状又は顆粒状の助燃剤の投入を行う。本実施形態における助燃剤は、主成分としてフェロセン、リン脂質及び有機バリウムを含み、結晶片で２〜５ｍｍの鱗片不定形状を有する粉体又は顆粒体である。単なる一例であるが、例えば株式会社タイホーコーザイのタイクラッシュＨＤをこの助燃剤として用いることができる。

助燃剤の投入の前に、オペレータは、溶解タンク１０の頂面の開口１１を覆うバタフライ弁１３が閉成されていることを確認する。次いで、オペレータがこのバタフライ弁１３の上に連結されている助燃剤投入ホッパ１２の蝶ネジ留具を弛め、そのホッパ蓋を開放する。次いで、助燃剤を助燃剤投入ホッパ１２内に投入する。この場合、Ａ重油の充填量１００リットルに対して、助燃剤を２．５ｋｇ投入する。即ち、初期のＡ重油４００リットルに対して、１０．０ｋｇ投入する。これは、２．０ｋｇ／パックのパック入り助燃剤について、５パック分投入することを意味する。助燃剤投入量は、早見表を見ることによって容易に知ることができる。次いで、オペレータは、ホッパ蓋を閉成し、蝶ネジ留具を締め付ける。その後、バタフライ弁１３を開成し、助燃剤を全て、溶解タンク１０の籠状ケージ１４内に落とし込んだ後、このバタフライ弁１３を閉成する（ステップＳ４）。この作業手順によれば、バタフライ弁１３の上の助燃剤投入ホッパ１２にはＡ重油は侵入せず、従って、溶解タンク１０内を除いて、助燃剤とＡ重油とは互いに隔離された状態に保たれる。

攪拌溶解処理の前に、オペレータは、各弁の開閉状態を確認する。即ち、取出口１７に連結された出口弁１８、溶解・攪拌用ポンプ吸入口弁２８、溶解・攪拌用ポンプ吐出口弁２９、溶解用ノズル入口弁３０、攪拌用ノズル入口弁３２及び移送用ポンプ吐出口弁３４が全開状態にあることを確認し、圧力調整用のニードル弁３１を運転時の配管圧力が０．２ＭＰａとなるように調整し、電磁弁である移送用ポンプ吸入口弁（ＳＶ３）３３が全閉状態にあることを確認する（ステップＳ５）。

次いで、オペレータが電気制御盤５１の操作盤の攪拌／移送切換スイッチ（図示なし）を攪拌側に切り換える。これにより、表示板６０上の攪拌選択の表示ＬＥＤ６７が点灯したことを確認する。次いで、操作盤のスイッチ（図示なし）をオペレータが操作して溶解・攪拌用ポンプ２０を起動する（ステップＳ６）。これにより、表示板６０上の溶解・攪拌用ポンプ作動の表示ＬＥＤ６８が点灯状態となる。

溶解・攪拌用ポンプ２０が作動すると、Ａ重油又は助燃剤を溶解した助燃剤溶液が加圧され、配管２２及び２３を介して４つの溶解用ノズル１５から籠状ケージ１４の内部の斜め下方の軸中心方向に噴射流として噴出される。この噴出されたＡ重油又は助燃剤溶液により、溶解又は微細化された助燃剤粉末が籠状ケージ１４の側面及び底面のメッシュ部を通過して溶解タンク１０内に落とし込まれ、溶解が促進される。一方、加圧されたＡ重油又は助燃剤を溶解した助燃剤溶液が、配管２２及び２４を介して２つの攪拌用ノズル１６から溶解タンク１０の底面１０ｂの傾斜部に沿った斜め上方向（図１及び図３において左肩上がりの方向）に向けて噴射流として噴出され、さらに、２つの攪拌用ノズル１６から下方に向けて噴射流として噴出される。これにより、底面１０ｂの最下部に溜まりやすい助燃剤粉末が舞い上がり、溶解タンク１０全体を循環するので、Ａ重油と助燃剤との攪拌が効率よくかつ効果的に行われ、不溶解分が残らなくなる。なお、溶解・攪拌用ポンプ２０が過負荷状態となった場合は、表示ＬＥＤ６９が点灯し、アラームブザー警報が発生すると共にこの溶解・攪拌用ポンプ２０は緊急停止される。

溶解・攪拌用ポンプ２０は、起動から可変の所定時間（例えば、１時間）後に、タイマによって自動停止するように設定されている（ステップＳ７）。溶解・攪拌用ポンプ２０が停止すると、表示板６０上の溶解・攪拌用ポンプ作動の表示ＬＥＤ６８が非点灯状態となる。

その後、オペレータが電気制御盤５１の操作盤の攪拌／移送切換スイッチ（図示なし）を移送側に切り換える。これにより、電磁弁（ＳＶ３）３３が開成され、表示板６０上の移送選択の表示ＬＥＤ７０及び電磁弁３３に対応する表示ＬＥＤ７１が点灯したことを確認する（攪拌選択の表示ＬＥＤ６７は非点灯状態となる）。そして、この状態で待機する。

移送用ポンプ２６は、本船の図示しないＣ重油移送ポンプの自動起動に連動して自動起動し、約１５〜２０分間、タイマで作動した後、自動停止する。移送用ポンプ２６が起動すると、表示板６０上の移送用ポンプ作動の表示ＬＥＤ７２が点灯状態となり、停止すると非点灯状態となる。移送用ポンプ２６のこの作動により、溶解タンク１０内の所要量の助燃剤溶液がＣ重油セットリングタンクに移送され、その後、Ｃ重油と混合される（ステップＳ８）。なお、移送用ポンプ２６が過負荷状態となった場合は、表示ＬＥＤ７３が点灯し、アラームブザー警報が発生すると共にこの移送用ポンプ２６は緊急停止される。

次に、溶解タンク１０が空ではない状態からＡ重油及び助燃剤を補給する場合について、粉体又は顆粒体の溶解装置の動作を説明する。

Ａ重油の供給開始及び供給停止については、前述したステップＳ２及びＳ３の動作と同じである。しかしながら、この補給時においては、ステップＳ４における助燃剤の投入量が異なる。即ち、目盛付液面計５４からＡ重油補給直前の目盛を読み取った後にＡ重油を補給し、溶解タンク１０内の全量が４００リットルとなるようにする。これにより、補給されたＡ重油の量Ｘが求められるため、助燃剤補給量（ｋｇ）＝Ｘ／（１００／２．５）＝Ｘ／４０から求められる。助燃剤投入量は、早見表を見ることによって容易に知ることができる。この補給量の助燃剤を助燃剤投入ホッパ１２内に投入する。他の操作は溶解タンク１０が空である状態の場合と全く同じである。

粉体又は顆粒体の溶解装置を運転している間に、台盤４９上にＡ重油や助燃剤溶液が漏れた場合は、漏洩検知センサ５０がこれを検知してオン信号が出力される。これにより、表示板６０の表示ＬＥＤ７４が点灯し、アラームブザー警報が発生すると共に溶解・攪拌用ポンプ２０及び移送用ポンプ２６が緊急停止し、電磁弁（ＳＶ２）４２が閉成されてＡ重油の供給が強制終了される。

以上詳細に説明したように、本実施形態によれば、溶解タンク１０内において、粉状又は顆粒状の助燃剤が投入される開口１１の近傍に設置された４つの溶解用ノズル１５によって、籠状ケージ１４の内部の斜め下方の軸中心方向への噴射流が形成され、しかも、この噴射流によって溶解又は微細化された助燃剤粉末が籠状ケージ１４の側面及び底面のメッシュ部を通過して溶解タンク１０内に落とし込まれて溶解が促進されるので、粉状又は顆粒状の助燃剤は、Ａ重油に短時間で溶解され易い。さらに、溶解タンク１０内の下部に設置された２つの攪拌用ノズル１６から溶解タンク１０の底面１０ｂの傾斜部に沿った斜め上方向（図１及び図３において左肩上がりの方向）に向けて対流効果を有する噴射流として噴出され、さらに、２つの攪拌用ノズル１６から下方に向けて対流効果を有する噴射流として噴出されるので、底面１０ｂの最下部に溜まりやすい助燃剤粉末が舞い上がり、溶解タンク１０全体を対流して循環するので、Ａ重油と助燃剤との攪拌が効率よくかつ効果的に行われ、不溶解分が残らなくなる。また、上部の溶解用ノズル１５による旋回流と、下部の攪拌用ノズル１６による対流との２段階による溶解であるため、相乗効果があり、短時間かつ完全な溶解が可能である。

さらに、本実施形態によれば、溶解用ノズル１５及び攪拌用ノズル１６からの噴流による溶解であり、溶解するための機械的な旋回運動や往復運動を行う動的な部品が存在しないため、故障が少なく、また、メンテナンスも容易であり、その分、運転コストの低減化を図ることができる。特に、メンテナンスが簡単で故障が少ないことは、長期間の航海がなされる船舶に載置される際に大きな長所となる。例えば、週毎や月毎の点検は基本的に不要となる。点検としては、溶解・攪拌用ポンプ２０の吸入圧力の真空度が高くなった場合にストレーナ２１の清掃を行ったり、年に１回程度の頻度でマンホール５２を開け、溶解用ノズル１５及び攪拌用ノズル１６の状態点検を行う程度で充分である。

またさらに、本実施形態によれば、溶解タンク１０がその横断面（水平断面）が矩形形状となる角形形状を有していることにより、その設置スペースに合わせた自由設計が可能である。例えば、船舶において、溶解タンク１０を略直方体形状とすることにより、例えば機関室の壁面コーナー部分への設置が可能であり、省スペース化を図ることができる。また、例えば機関室の入口ドア部の寸法以内の形状に容易に設計可能であり、さらに、同容量の円筒形状溶解タンクに比して小型化が可能となるため、ハンドリングが容易となる。

さらに、本実施形態によれば、溶解タンク１０が開口１１を除いて外部から実質的に密閉されておりこの開口１１もバタフライ弁１３によって遮断可能となっているため、また、溶解及び攪拌のための配管系統並びに移送のための配管系統も密閉化されているため、例えば船舶において、装置が動揺しても内部の液体が漏洩することを防止でき、また、内部で発生する気体が外部に漏洩することも防止できる。特に、可燃性ガスの飛散がなくなり、隣接する発火源との遮断を容易に行うことができる。

もちろん、粉状又は顆粒状の助燃剤を用いているため、保管容器の小型化及び重量の軽減化を図ることができる。このような粉状又は顆粒状の助燃剤は、コンパクトであることから、大量に供給しても輸送及び積載コストを低減化でき、少人数によるハンドリングが容易である。さらに、狭い船舶内に大量にかつ容易に保管することが可能であるため、スペースの有効利用を図ることができる。また、使用後の容器処理として、焼却できるため、処理が容易である。さらに、この粉状又は顆粒状の助燃剤の溶媒としてＡ重油を用いているため、船上で容易に入手可能、粉状又は顆粒状の助燃剤を溶解させても性状が安定である、Ｃ重油との混合性が良好である、常温で粉状又は顆粒状の助燃剤を溶解可能であるから蒸発気体の発生を極力防止できる、粉状又は顆粒状の助燃剤を完全溶解させ易い等の利点を得ることができる。

なお、上述した実施形態は、船舶内に設置される粉体又は顆粒体の溶解装置として、Ａ重油に粉状又は顆粒状の助燃剤、特にフェロセンを含む添加剤を溶解する装置の場合であるが、本発明は、船舶内に設置される粉体又は顆粒体の溶解装置として、ボイラ水に粉状又は顆粒状の清缶剤を溶解する装置についても同様に適用可能である。

以上述べた実施形態は全て本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は他の種々の変形態様及び変更態様で実施することができる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均等範囲によってのみ規定されるものである。

１０ 溶解タンク
１０ａ 頂面
１０ｂ 底面
１１ 開口
１２ 助燃剤投入ホッパ
１３ バタフライ弁
１４ 籠状ケージ
１５ 溶解用ノズル
１６ 攪拌用ノズル
１７ 取出口
１８ 出口弁
１９、２２、２３、２４、２５、２７、３９ 配管
２０ 溶解・攪拌用ポンプ
２１ ストレーナ
２６ 移送用ポンプ
２８ 溶解・攪拌用ポンプ吸入口弁
２９ 溶解・攪拌用ポンプ吐出口弁
３０ 溶解用ノズル入口弁
３１ ニードル弁
３２ 攪拌用ノズル入口弁
３３ 移送用ポンプ吸入口弁（ＳＶ３）
３４ 移送用ポンプ吐出口弁
３５ 圧力計（連成計）
３６、３７ 圧力計
３８ 計器盤
４０、４１ 玉型弁
４２ 電磁弁（ＳＶ２）
４３ 電磁弁（ＳＶ１）
４４ 空気管
４５ 低位レベルセンサ
４６ 高位レベルセンサ
４７ 高高位レベルセンサ
４８ タンク脚柱
４９ 台盤（コーミング）
５０ 漏洩検知センサ
５１ 電気制御盤
５２ マンホール
５３ ドレンプラグ
５４ 目盛付液面計
６０、６１、６２、６３、６４、６５、６６、６７、６８、６９、７０、７１、７２、７３、７４ 表示ＬＥＤ

Claims (7)

1. 頂面に開口を有しており、粉体又は顆粒体を溶解する液体が収容される溶解タンクと、該溶解タンクの前記開口上に設置されており、投入すべき粉体又は顆粒体が収容される粉体又は顆粒体収容部と、前記溶解タンクの前記開口を開閉して前記粉体又は顆粒体収容部と前記溶解タンクとを連通又は遮断する弁部材と、前記溶解タンク内の前記開口近傍に設置されており、斜め下方への噴射流を形成する複数の第１の噴射ノズルと、該溶解タンク内の下部に設置されており、少なくとも該溶解タンクの底面に沿った噴射流を形成する複数の第２の噴射ノズルと、前記溶解タンク内の液体を加圧して前記複数の第１の噴射ノズル及び前記複数の第２の噴射ノズルに供給する循環加圧手段とを備えており、前記溶解タンクは矩形形状の横断面を有していると共に前記開口を除いて外部から実質的に密閉されており、該溶解タンクの前記底面は前記複数の第２の噴射ノズルの設置位置から上方に向けて傾斜していることを特徴とする粉体又は顆粒体の溶解装置。
2. 前記開口を前記溶解タンク内部から覆い前記粉体又は顆粒体収容部から前記弁部材を介して投入された粉体又は顆粒体を受ける籠状ケージをさらに備えており、前記第１の噴射ノズルが該籠状ケージ内に設置されていることを特徴とする請求項１に記載の粉体又は顆粒体の溶解装置。
3. 前記複数の第２の噴射ノズルが、該溶解タンクの底面に沿った噴射流を形成する複数の噴射ノズルと、該溶解タンクの下方に向かう噴射流を形成する複数の噴射ノズルとを備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の粉体又は顆粒体の溶解装置。
4. 前記複数の第１の噴射ノズルの各々及び前記複数の第２の噴射ノズルの各々が、前記循環加圧手段から供給された加圧液体を液中で噴射すると共に該噴射に伴って発生する負圧により側面の液体を吸い込んで噴射する液中噴射ノズルであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の粉体又は顆粒体の溶解装置。
5. 当該粉体又は顆粒体の溶解装置が船舶内に載置された溶解装置であり、前記液体が燃料油であり、前記粉体又は顆粒体が粉状又は顆粒状の助燃剤であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の粉体又は顆粒体の溶解装置。
6. 前記燃料油がＡ重油であり、前記助燃剤がフェロセンを含む添加剤であることを特徴とする請求項５に記載の粉体又は顆粒体の溶解装置。
7. 当該粉体又は顆粒体の溶解装置が船舶内に載置された溶解装置であり、前記液体がボイラ水であり、前記粉体又は顆粒体が粉状又は顆粒状の清缶剤であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の粉体又は顆粒体の溶解装置。

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