JP4805086B2 - 重質油燃料供給装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えばＣ重油などの重質な油燃料を内燃機関に供給する重質油燃料供給装置に関する。

一般に、船舶等における内燃機関には、例えば特許文献１に記載されるような大出力のディーゼルエンジンが使用され、その燃料には、自動車用のディーゼルエンジンにおいて使用される軽油よりも安価な重油が使用される。ここで、重油は原油から各種石油製品を精製した後の残渣油であって、その動粘度の相違により１種（Ａ重油）〜３種（Ｃ重油）に分類される。これらのうち、Ａ重油は軽油９０％に少量の残渣油を混ぜたものであり、その動粘度は２０（ｍｍ^２／ｓ）以下と低粘度であることから、そのままで燃料噴射しても格別の支障はない。

これに対し、Ｃ重油は９０％以上が残渣油であることから、低コストではあるものの、その動粘度が５０（ｍｍ^２／ｓ）を超える高粘度であるため、燃料噴射する前に加熱して粘度を低下させたうえで、蒸気配管によって保温しながら常に循環させて固着を抑制する必要があった。そこで、こうしたＣ重油を燃料として使用する際には、上記特許文献１に記載されるように、ディーゼルエンジンに対して重質油燃料を供給する燃料供給装置に反応器を設け、その反応器においてＣ重油に超臨界水を反応させて燃料の軽質化を図る前処理工程を実行することが提案されている。
特開２００４−１１４７９号公報

ところで、上記した特許文献１に記載されたディーゼルエンジンの重質油燃料供給装置では、ディーゼルエンジンの始動時において、前処理工程に要する時間だけ、燃料供給が遅延するという問題があった。

こうした問題に対応するためには、機関始動時のみ補助的にＡ重油等の軽質油を供給することが考えられるが、補助燃料供給用の設備が別途必要となるために装置が複雑になるうえ、補助燃料の使用量が多くなるとコスト面でも不利となる。なお、機関始動時に限らず、前処理により改質されたＣ重油による運転時においても、一時的な負荷変動等によって前処理工程の処理能力が不足した場合には、補助燃料の供給が必要となる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、例えばＣ重油などの重質な油燃料を改質して内燃機関の運転に使用した場合において、Ａ重油などの軽質な補助燃料に頼ることなく、内燃機関を安定して運転させることのできる重質油燃料供給装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、内燃機関の燃料として使用される重質油と超臨界水とを反応させる反応装置と、重質油を前記反応装置に送出するための燃料送出ポンプと、超臨界水を前記反応装置に送出するための超臨界水送出ポンプと、前記燃料送出ポンプ及び前記超臨界水送出ポンプを制御するための制御部と、超臨界水と反応して改質された重質油を一時貯留させる貯留槽と、前記貯留槽内の燃料残量を検出するための液面センサと、前記改質された重質油を前記反応装置から前記貯留槽へ供給するための第１の燃料供給路と、前記貯留槽に一時貯留された重質油を内燃機関へ供給するための第２の燃料供給路とを備える。そして、前記第２の燃料供給路は、その上流端開口が前記貯留槽内において該貯留槽の底面より重量方向上側に位置しており、前記制御部は、前記液面センサの検出信号に基づき前記燃料送出ポンプ及び前記超臨界水送出ポンプを駆動し、前記貯留槽内の燃料液面位置が前記第２の燃料供給路の上流端開口位置を下まわらないように制御する。

このように構成される重質油燃料供給装置では、超臨界水と反応して改質された重質油を貯留槽において一時貯留させた後に内燃機関に供給することができる。すなわち、前処理を施されて改質された重質油を予め所定量貯め置きしておき、この貯め置きした改質済みの重質油を機関始動時及び負荷変動時に迅速かつ安定して内燃機関に供給することにより、遅延なく燃料供給を開始することができるとともに前処理工程の能力不足を補うことができる。したがって、補助燃料に頼ることなく、機関始動時及び負荷変動時にも安定して内燃機関を運転させることができる。また、負荷のピーク時に必要な燃料を貯留槽に貯め置きした燃料でまかなうことにより、反応装置の処理能力を過度に大きくすることなく、負荷変動に対応することが可能になる。
また、第２の燃料供給路の上流端開口が貯留槽の底面より重量方向上側に位置していることから、貯留槽の底部にごみ等の固形物や水などの不純物を沈殿させることで液体燃料である改質された重質油と分離することができる。
さらに、貯留槽内に貯め置きされる燃料が不足することがないように前処理工程を駆動制御することができるため、機関始動時及び負荷変動時にも安定して運転させることができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の重質油燃料供給装置において、前記第１の燃料供給路の途中に介在して前記反応装置における反応によって生成された気体成分と改質された重質油とを分離するための気液分離装置と、該気液分離装置によって分離された気体成分に含まれる可燃性ガスを内燃機関に供給するための可燃性ガス供給路とを更に備えたことを要旨とする。

このように構成される重質油燃料供給装置では、反応装置における反応によって生成された気体成分と改質された重質油とを気液分離装置において分離することができるため、内燃機関の燃焼室内に噴射される液体燃料に気体が混入することを抑制することにより、内燃機関を安定して運転させることができる。また、可燃性ガスや硫黄分を含む気体成分が貯留槽内に滞留することを抑制することができる。また、分離された気体成分から硫黄分等を除いた可燃性ガスを内燃機関に供給して燃焼させることにより、内燃機関のエネルギー効率を向上させることができる。また、圧縮行程において自然発火しない程度に可燃性ガスを空気に混合させて送気することにより、送気ガス中の空気比を低くすることができるため、排気ガスとともに排出される煤や窒素酸化物の生成量を抑制することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の重質油燃料供給装置において、内燃機関に供給された重質油のうち、燃焼に供されなかった重質油を前記貯留槽に返送するための返送路を更に備え、該返送路の下流端開口と、前記第１の燃料供給ロの下流端開口と、前記第２の燃料供給口の上流端開口とは、前記貯留槽内において上下方向の位置が重ならないように互いにオフセットされていることを要旨とする。

このように構成される重質油燃料供給装置では、燃焼に供されなかった重質油を貯留槽に返送することができるため、改質済みＣ重油を無駄なく効率的に使用することができる。また、貯留槽内において、返送路の下流端開口と前記第２の燃料供給路の上流端開口とは離間するように配置されていることから、内燃機関内で高温になった重質油が直接再供給されることが抑制される。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図に従って説明する。
図１に示すように、本実施形態の船舶に用いられる内燃機関としてのディーゼルエンジン１１には、重質油燃料供給装置（以下、「燃料供給装置」と略称する。）１２によって燃料として使用される重質油としてのＣ重油が供給されるようになっている。なお、図１においては、主機または補機として４つのディーゼルエンジン１１を備えた場合を図示しているが、ディーゼルエンジン１１の数は４つに限定されるものではない。

さて、燃料供給装置１２において、改質前のＣ重油は、重質油送出ポンプとしての加圧ポンプ１３の駆動により加圧された状態で供給路１４に送出されるとともに、供給路１４の下流端にその流入口が接続された熱交換器１５に送られる。この熱交換器１５の流出口は供給路１６の上流端に接続されるとともに、供給路１６の下流端は反応装置１７の流入口に接続されている。

熱交換器１５によって加熱された改質前のＣ重油は、供給路１６を通じて反応装置１７に送られる。そして、この反応装置１７においてＣ重油を高温、高圧の超臨界水と反応させることにより、重質なＣ重油の軽質化を図る前処理が行われるようになっている。

この前処理に用いられる超臨界水は次のようにして生成される。まず、常温、常圧の水が超臨界水送出ポンプとしての加圧ポンプ１８の駆動により加圧された状態で供給路１９に送出され、さらに供給路１９の下流端にその流入口が接続された熱交換器２０に送られる。そして、加圧ポンプ１８で加圧された水が熱交換器２０で加熱されることで超臨界水が生成される。

この熱交換器２０の流出口は供給路２１の上流端に接続されるとともに、供給路２１の下流端は反応装置１７の流入口に接続されている。したがって、生成された超臨界水は、供給路２１を通じて反応装置１７に送られる。なお、本実施形態においては、供給路１６と供給路２１とは反応装置１７付近で合流された後、反応装置１７の上部に接続されるようになっているが、反応装置１７に２つの流入口を設け、供給路１６，２１を合流させずに各流入口に接続させるようにしてもよい。

ここで、超臨界水とは、水が液体から気体、または気体から液体という物性変化の境界線がなくなる温度３７４℃、圧力２２．１ＭＰａという臨界点を超えた状態に至ることにより、液体と気体の中間の性質を持った、極めて反応性の高い状態になったものをいう。すなわち、常温、常圧の状態では油と混ざりにくい水が、溶質を溶解させる高密度な液体としての性質と、大きな運動エネルギーを持つ拡散性の高い気体としての性質を兼ね備えた超臨界状態となることにより、油分子の結合を分解して分子レベルで混ざり合うことが可能となる。そして、超臨界水が油分子の結合を分解することにより、重質油の油分子が低分子化されて軽質な油に改質される。

本実施形態においては、加圧ポンプ１８によって２５ＭＰａに加圧した水を熱交換器２０によって４８０℃以上に加熱することで超臨界水を生成させる。また、速やかに反応を進めるため、超臨界水と反応させるＣ重油も、加圧ポンプ１３によって２５ＭＰａに加圧されるとともに、熱交換器によって熱分解が進行しない２００℃程度に加熱された後に反応装置１７に供給される。

反応装置１７の上部から改質前Ｃ重油及び超臨界水を注入して所定時間、例えば１０分程度反応させると、Ｃ重油の油分子が低分子化されて粘度が低下した液体燃料が生成される。なお、反応装置１７における超臨界水及びＣ重油の温度、圧力、反応時間などの反応条件については、反応装置１７の規模や必要な処理量等に応じて適宜変更することが可能である。

反応装置１７における反応によって生成された液体燃料は、低分子化された改質済みＣ重油と水とが混ざり合って乳液状になったものである。また、この反応に伴ってＣ重油の一部が熱分解されてメタン等の可燃性ガスや硫化水素等の硫黄分を含んだ気体成分が生じるとともに、Ｃ重油の油分子分解に伴って分離された重金属等が濃縮されたタール等の残渣が生じる。反応装置１７の底部には漏斗形状のトラップ１７ａが設けられており、反応に伴って生じた残渣は沈殿してトラップ１７ａ内に溜められる。

反応装置１７の流出口は反応装置１７の上部に設けられるとともに、供給路２２の上流端に接続されている。すなわち、生成された液体燃料は反応装置１７上部から取り出されるように構成されているため、トラップ１７ａに沈殿した残渣と液体燃料とを分離することが可能となる。

供給路２２の途中には供給弁２３が介設されるとともに、供給路２２の下流端は気液分離装置２４の流入口に接続されている。そしてこの気液分離装置２４において、反応装置１７において生じた気体成分が液体燃料から分離される。

気液分離装置２４には２つの流出口が設けられており、その一方は送気路２５の上流端に接続されている。送気路２５の途中には弁２６が介設されるとともに、送気路２５の下流端は脱硫装置２７の流入口に接続されている。気液分離装置２４において分離された気体成分は送気路２５を通じて脱硫装置２７に送られ、脱硫装置２７において硫化水素等の硫黄分を除く脱硫処理が施される。

脱硫装置２７の流出口は送気路２８の上流端に接続されるとともに、送気路２８の下流端は大気中の空気を吸入する吸気路２９の下流端及びディーゼルエンジン１１に空気を送るための送気路３０の上流端とベンチュリなどのガスミキサ３１を介して接続されている。

また、送気路３０は下流側においてディーゼルエンジン１１と同数に分岐されるとともに、分岐された各送気路３０の下流端は各々対応するディーゼルエンジン１１に接続されている。したがって、吸気路２９の上流端から取り入れられた空気及び脱硫装置２７において脱硫処理が施された可燃性ガスは、送気路３０の下流端に接続されたディーゼルエンジン１１の吸気力によって送気され、各ディーゼルエンジン１１に供給される。本実施形態においては、送気路２８，３０により可燃性ガス供給路が構成されている。

なお、送気路３０を通じてディーゼルエンジン１１に供給される気体は、ガスミキサ３１により、空気と可燃性ガスを最適な混合比で混合することが可能となっている。
また、気液分離装置２４の他方の流出口には供給路３３の上流端が接続されるとともに、供給路３３の下流端は減圧冷却装置３４の流入口に接続されている。気液分離装置２４において気体成分と分離された高温、高圧状態の液体燃料は、供給路３３を通じて減圧冷却装置３４に送られ、常温、常圧の状態に戻される。なお、反応装置１７において生成された液体燃料は、Ｃ重油の油分子が低分子化されているため、減圧冷却装置３４において常温、常圧の状態に戻されても改質前のように固着することはない。

減圧冷却装置３４の流出口は供給路３５の上流端に接続されている。また、供給路３５の途中には供給弁３６が介設されるとともに、供給路３５の下流端は油水分離装置３７に接続されている。減圧冷却装置３４において常温、常圧の状態に戻された液体燃料は、供給路３５を通じて油水分離装置３７に送られ、油水分離装置３７において改質済みＣ重油と水とが分離される。

油水分離装置３７には２つの流出口が設けられており、一方の流出口は分離された水が流出される送水路３８の上流端と接続されている。また、他方の流出口は改質済みＣ重油が流出される供給路３９の上流端と接続されている。送水路３８を通じて流出された水は、フィルタによって濾過した後、超臨界水生成用に再利用することもできる。

なお、本実施形態において、重質なＣ重油を軽質化させる反応は反応装置１７において行われているが、その後の気液分離装置２４、減圧冷却装置３４及び油水分離装置３７等における一連の処理を含めて前処理工程が構成されている。

油水分離装置３７から改質済みＣ重油を流出させる供給路３９の途中には供給弁４０が介設されるとともに、供給路３９の下流端は貯留槽４１内に導入されている。油水分離装置３７において水と分離された改質済みＣ重油は、供給路３９を通じて貯留槽４１に送られて一時貯留される。前処理が施されていない重質なＣ重油の場合、常温で貯め置くと固着してしまうので流動性を確保した状態で貯留することはできなかったが、本実施形態においては、Ｃ重油を超臨界水と反応させて軽質化させているため、常温、常圧の状態で良好な流動性を確保しつつ貯留することができる。

貯留槽４１の下部からは、排出路４２が導出されるとともに、その排出路４２の途中には排出弁４３が設けられている。そして、反応装置１７のトラップ１７ａで分離しきれなかった固形物や油水分離装置３７で分離しきれなかった水などの不純物が貯留槽４１内で沈殿した場合には、この排出弁４３を開弁状態として排出路４２を通じて外部に排出されるようになっている。

貯留槽４１の内部には、貯留された改質済みＣ重油の残量を検出するための液面センサ４４が設けられるとともに、この液面センサ４４の検出信号は、回路４５を通じて燃料供給装置１２全体の稼働状態を制御する制御部４６に送られるようになっている。そして制御部４６は、液面センサ４４の検出信号に基づいて回路４７を通じて加圧ポンプ１３，１８を駆動制御するようになっている。

また、貯留槽４１の下部において排出路４２の導出位置とは異なる位置からは、貯留槽４１に一時貯留された改質済みＣ重油をディーゼルエンジン１１側に供給するための供給路４８が導出されている。この供給路４８の途中には燃料ポンプ４９が介設されるとともに、燃料ポンプ４９の下流側にはフィルタ５０が設けられている。このフィルタ５０によって、改質済みＣ重油から微細な不純物等が除去されるようになっている。

そして、フィルタ５０の下流側において、供給路４８はディーゼルエンジン１１と同数に分岐されるとともに、分岐された各供給路４８の下流端は各々対応するディーゼルエンジン１１に接続されている。そして、供給路４８を通じて燃料ポンプ４９によって圧送された改質済みＣ重油が各ディーゼルエンジン１１に供給されるようになっている。

なお、本実施形態においては、供給路２２，３３，３５，３９により第１の燃料供給路が構成されるとともに、供給路４８により第２の燃料供給路が構成されている。
各ディーゼルエンジン１１には、燃焼室（図示略）内に噴射されなかった余剰油としての改質済みＣ重油を貯留槽４１に返送するための返送路５１の上流端が接続されている。また、返送路５１の下流端は、貯留槽４１の上部において供給路３９の導入位置とは異なる位置から貯留槽４１内に導入されている。したがって、各ディーゼルエンジン１１に供給路４８を介して供給されたものの燃焼に供されなかった改質済みＣ重油は、返送路５１を通じて貯留槽４１内に返送されるようになっている。

また、各ディーゼルエンジン１１における改質済みＣ重油及び可燃性ガスの燃焼によって生じた排気ガスは、各ディーゼルエンジン１１の排気口に上流端が接続された排気路５２を通じて排出されるようになっている。この排気路５２は、その下流側が熱交換器１５及び熱交換器２０まで延設されている。そして、熱交換器１５，２０において排気ガスの熱が水及び改質前Ｃ重油の加熱に利用されるとともに、熱交換によって冷却された排気ガスが外部に排出される。

次に、図２に従って貯留槽４１の具体的構成について説明する。
図２に示すように、貯留槽４１は、下方に凸の偏心円錐形状をなす底壁部４１ａと、該底壁部４１ａの周縁から立ち上がる円筒状の側壁部４１ｂと、側壁部４１ｂの上側開口を塞ぐ蓋部４１ｃとから構成されている。

貯留槽４１内には、供給路３９の下流側端部が蓋部４１ｃを貫通するような態様で、蓋部４１ｃの内面から鉛直下方に向けて延設されている。そして、この供給路３９の下流側端部における開口３９ａが貯留槽４１内への流入口となって供給路３９と貯留槽４１内とが連通されている。

また、貯留槽４１の蓋部４１ｃにおいて供給路３９の導入位置から側方へ離間した位置には、返送路５１の下流側端部が蓋部４１ｃを貫通するような態様で、蓋部４１ｃの内面から鉛直下方に向けて延設されている。そして、この返送路５１の下流側端部における開口５１ａが貯留槽４１内への流入口となって返送路５１と貯留槽４１内とが連通されている。

また、貯留槽４１の底壁部４１ａにおいて最下部となる位置には、排出路４２における上流側端部の開口４２ａが配設されると共に、該開口４２ａの開口位置よりも高い位置には、供給路４８の上流側端部が底壁部４１ａを貫通するような態様で、貯留槽４１の内底面から鉛直上方に向けて延設されている。この供給路４８の貯留槽４１内に延設された部分は、その上端部が側壁部４１ｂの下端位置よりも高くなるような長さとなっている。そして、この供給路４８における上流側端部の開口４８ａが貯留槽４１内からの流出口となって供給路４８と貯留槽４１内とが連通されている。すなわち、本実施形態では、供給路４８の上流端開口４８ａが貯留槽４１の底面より重量方向上側に位置するようになっている。

なお、貯留槽４１内における供給路３９の開口３９ａの位置及び返送路５１の開口５１ａの位置は、排出路４２の上流端開口４２ａの位置及び供給路４８の上流端開口４８ａの位置と上下方向の位置が重ならないようにオフセットされている。また、図２において供給路３９、返送路５１、排出路４２及び供給路４８は同一平面上に並んでいるように断面を組み合わせて模式的に表現されているが、各開口３９ａ，５１ａ，４２ａ，４８ａの位置が水平方向にも離間するように分散配置されることが望ましい。

また、貯留槽４１内に各々延設されてなる供給路３９の下流側端部及び返送路５１の下流側端部と供給路４８の上流側端部とは、それらが互いに離間するような長さで延設されているため、供給路３９の下流端開口３９ａ、返送路５１の下流端開口５１ａ、及び供給路４８の上流端開口４８ａは互いに離間するように配置されている。

なお、本実施形態においては、貯留槽４１において少なくとも供給路４８の上流端開口４８ａの位置を燃料液面が下まわらない所定貯留量を示す最低液面位置を設定し、制御部４６は液面位置が供給路４８の上流端開口４８ａの位置を下まわらないように液面センサ４４の検出信号に基づいて加圧ポンプ１３，１８を駆動するようになっている。また、貯留槽４１において少なくとも供給路３９及び返送路５１から改質済みＣ重油が流出することがない所定貯留量を示す最高液面位置を設定し、制御部４６は供給路３９及び返送路５１から改質済みＣ重油が流出することがないように、液面センサ４４の検出信号に基づいて加圧ポンプ１３，１８の駆動を停止するようになっている。

次に、以上のように構成された燃料供給装置１２の作用について説明する。
燃料供給装置１２においては、ディーゼルエンジン１１の始動に先だって、燃料供給装置１２が稼働され、重質なＣ重油を改質させる前処理が実行される。

さて、燃料供給装置１２の稼働が開始されると、まず、制御部４６は加圧ポンプ１３，１８を駆動させる。すると、水が供給路１４を通じて圧送されるとともに、熱交換器１５によって加熱されることで超臨界水とされた後、反応装置１７に送られる。また、改質前Ｃ重油は供給路１９を通じて圧送されて熱交換器１５によって加熱された後、反応装置１７に送られる。なお、ディーゼルエンジン１１の始動前においては、排気ガスの熱を熱交換に利用できないため、熱交換器１５，２０に加熱器を併設しておいてもよい。

反応装置１７において改質前Ｃ重油を超臨界水と反応させた後、改質済みＣ重油は気液分離、減圧冷却及び油水分離の各処理を施されて貯留槽４１に一時貯留される。そして、液面センサ４４により液面位置が最高液面位置を上まわったことが検出されると、検出信号が制御部４６に送られ、制御部４６はこの検出信号を受けて加圧ポンプ１３，１８を駆動停止する。

以上の準備作業により、貯留槽４１に所定量の改質済みＣ重油が貯留されるので、準備作業以後において、ディーゼルエンジン１１の始動時には貯留槽４１に貯め置きされた改質済みＣ重油を速やかに供給することができる。

また、ディーゼルエンジン１１の始動後、貯留槽４１に貯留された改質済みＣ重油が使用されて減少し、その液面位置が最低液面位置を下まわったことが液面センサ４４により検出されると、再度制御部４６は加圧ポンプ１３，１８を駆動させて一連の前処理を実行させる。なお、液面位置が最低液面位置を下まわらない場合においても、減少した改質済みＣ重油を補うために前処理工程を実行するようにしてもよい。

以上のように、ディーゼルエンジン１１の運転時、すなわち前処理を行いながらディーゼルエンジン１１に改質済みＣ重油を供給している間においても、常に貯留槽４１内に所定量の改質済みＣ重油が溜め置かれた状態となっている。そのため、例えば船舶の運航スピードを上げる場合など、一時的に高出力が必要となった場合には、貯留槽４１に貯留された分を追加してディーゼルエンジン１１に供給することで、安定して所望の出力を得ることができる。

従って、本実施形態によれば、以下に示す効果を得ることができる。
（１）反応装置１７において超臨界水と反応して改質されたＣ重油を一時貯留させる貯留槽４１を備えたことにより、前処理を施されて改質されたＣ重油を予め所定量貯め置きしておくことができる。そのため、この貯め置きした改質済みのＣ重油をディーゼルエンジン１１の始動時に速やかに供給することができる。また、一時的に高出力が必要となる場合などの負荷変動時に貯め置きした改質済みのＣ重油を追加供給することで、安定して燃料を供給することができる。すなわち、遅延なく燃料供給を開始することができるとともに前処理工程の能力不足を補うことができる。したがって、補助燃料に頼ることなく、機関始動時及び負荷変動時にも安定して内燃機関を運転させることができる。また、負荷のピーク時に必要な燃料を貯留槽４１に貯め置きした燃料でまかなうことにより、反応装置１７の処理能力を過度に大きくすることなく、負荷変動に対応することが可能になる。

（２）反応装置１７における反応によって生成された気体成分と改質されたＣ重油とを分離するための気液分離装置２４を設けたため、ディーゼルエンジン１１の燃焼室内に噴射される改質済みＣ重油に気体が混入することを抑制し、ディーゼルエンジン１１を安定して運転させることができる。また、可燃性ガスや硫黄分を含む気体成分が貯留槽４１内に滞留することを抑制することができる。また、分離された気体成分に含まれる可燃性ガスをディーゼルエンジン１１に供給するための送気路２８及び送気路３０を備え、脱硫処理を施した可燃性ガスを内燃機関に供給して燃焼させることにより、ディーゼルエンジン１１のエネルギー効率を向上させることができる。さらに、ディーゼルエンジン１１の圧縮行程において自然発火しない程度に可燃性ガスを空気に混合させて送気することにより、送気ガス中の空気比を低くすることができるため、排気ガスとともに排出される煤や窒素酸化物の生成量を抑制することができる。

（３）供給路４８の上流端開口４８ａが貯留槽４１の底面より重量方向上側に位置するようになっている。そのため、貯留槽４１における下方に凸の偏心円錐形状をなす底壁部４１ａにごみ等の固形物や水などの不純物を沈殿させることで液体燃料である改質されたＣ重油と分離することができる。また、貯留槽４１の底壁部４１ａに排出路４２及び排出弁４３を設けて沈殿物を排出することが可能になるため、簡易な構成でごみ等の不純物を取り除くことができる。

（４）ディーゼルエンジン１１に供給された改質済みのＣ重油のうち、燃焼に供されなかった改質済みＣ重油、すなわち余剰油を貯留槽４１に返送するための返送路５１を備えたため、改質済みＣ重油を無駄なく効率的に使用することができる。また、返送路５１の下流端開口５１ａは貯留槽４１内において供給路４８の上流端開口４８ａとオフセットされた位置で離間するように配置されていることから、ディーゼルエンジン１１に高温の余剰油が直接再供給されることが抑制される。

（５）制御部４６は、液面センサ４４の検出信号に基づいて、貯留槽４１内の燃料液面位置が供給路４８の上流端開口４８ａの位置を下まわらないように加圧ポンプ１３，１８を駆動制御するため、貯留槽４１内に貯め置きされる改質済みＣ重油が不足することがないように前処理工程を駆動制御することができる。そのため、始動時及び負荷変動時にも安定してディーゼルエンジン１１を運転させることができる。

（６）貯留槽４１内において、流入口となる供給路３９の下流端開口３９ａ及び返送路５１の下流端開口５１ａの位置は、排出路４２の上流端開口４２ａの位置と上下方向の位置が重ならないようにオフセットされている。そのため、流入口となる各開口３９ａ，５１ａから貯留槽４１内に流入した流入油が底壁部４１ａにおいて最下部となる排出路４２の上流端開口４２ａ付近に沈殿した不純物等を拡散させてしまうことを抑制することができる。

（７）流入口となる供給路３９の下流端開口３９ａの位置は、供給路４８の上流端開口４８ａの位置と上下方向の位置が重ならないようにオフセットされているため、新しく生成された改質済みＣ重油が直接ディーゼルエンジン１１に供給されることが抑制され、貯留槽４１内に既に貯留されている改質済みＣ重油と混合される。すなわち、貯留槽４１内に貯留される改質済みＣ重油の温度や粘度等の性状を均一に保持することが可能となる。

（８）反応装置１７の底部にトラップ１７ａを設けているので、簡易な構成で残渣を分離除去することができる。
（９）貯留槽４１において設定された最高液面位置を液面センサ４４によって検出し、この検出信号に基づいて制御部４６が加圧ポンプ１３，１８の駆動を停止するようにしたため、供給路３９及び返送路５１から改質済みＣ重油が逆流することが回避される。

なお、上記実施形態は以下のような別の実施形態に変更してもよい。
・上記実施形態において、送気路２８の途中に可燃性ガスを貯留するためのガス貯留タンクを設けてもよい。このように構成すれば、準備作業におけるＣ重油の改質時に生成される可燃性ガスを貯留したり、ディーゼルエンジン１１に供給する空気に可燃性ガスを混合させる割合を調整したりすることができる。したがって、可燃性ガスの過剰供給に起因するノッキングの回避や、低空気比燃焼による煤や窒素酸化物の生成量の抑制、あるいはエネルギー効率の向上など、必要に応じて燃焼条件を最適化することができる。

・上記実施形態において、熱交換器１５，２０の代わりに加熱器を設けてもよい。
・上記実施形態において、反応装置１７に保温器を備えてもよい。また、反応装置１７内で加圧及び加熱する構成としてもよい。

・上記実施形態において、制御部４６によって供給弁２３，３６，４０、弁２６、ガスミキサ３１、燃料ポンプ４９、反応装置１７、気液分離装置２４、減圧冷却装置３４、油水分離装置３７、脱硫装置２７、熱交換器１５，２０等を制御するようにしてもよいし、別途設けた制御部によって制御するようにしてもよい。

・上記実施形態において、気液分離装置２４、油水分離装置３７、脱硫装置２７を設けない構成としてもよい。また、これら各装置による処理順序を変更してもよく、例えば減圧冷却装置３４の下流側に気液分離装置２４を配置するようにしてもよい。

・上記実施形態において、供給路３９、返送路５１、排出路４２及び供給路４８は上下方向の位置が互いに重ならない位置にオフセットされて配置されているが、オフセットさせずに、各端部が互いに離間するような長さで延設されるようにしてもよい。この構成においても、貯留槽４１内において流入口（開口３９ａ，５１ａ）と流出口（開口４２ａ，４８ａ）との間が離間されていれば、温度差や粘度差に起因する対流等によって、貯留槽４１内の改質済みＣ重油を混合させることができ、流入された改質済みＣ重油が直接流出されることが抑制される。

・上記実施形態において、貯留槽４１の底壁部４１ａは下方に凸の偏心しない円錐形状としてもよい。
・上記実施形態において、貯留槽４１に貯留した改質済みＣ重油を撹拌させるための撹拌器を備えるようにしてもよい。

・上記実施形態において、供給路３９及び返送路５１は貯留槽４１内に下流側端部を延設されることなく、蓋部４１ｃの内面に各下流端開口３９ａ，５１ａが開口形成されるようにしてもよい。

・上記実施形態において、供給路４８は、その上流側端部が側壁部４１ｂを貫通して貯留槽４１内に延設されるようにしてもよい。また供給路４８は、その上流側端部が貯留槽４１内に延設されることなく、側壁部４１ｂの内面にその上流端開口４８ａが開口するようにしてもよい。また供給路４８は、その上流端開口４８ａが底壁部４１ａにおいて排出路４２の開口４２ａの位置よりも高い位置の内底面に、延設されることなく開口するようにしてもよい。これらの構成においても、供給路４８の開口４８ａの位置は排出路４２の開口４２ａの位置よりも重力方向上側に位置するので、不純物の分離を行うことができる。

・上記実施形態において、余剰油を貯留槽４１に返送しないようにしてもよい。
・上記実施形態において、可燃性ガスをディーゼルエンジン１１に供給しないようにしてもよい。

・上記実施形態において、Ａ重油等の軽質油を内燃機関に供給するための補助燃料供給装置を備えてもよい。この場合においても、補助燃料の使用量を抑制することができるため、装置が小型化でき、コスト面での負荷も抑制される。

さらに、上記実施形態より把握できる技術的思想について以下に記載する。
（１）各請求項のいずれかに記載の重質油燃料供給装置を備えた内燃機関。

この構成によれば、上記（１）〜（５）のいずれかに記載の効果を得ることができる。

実施形態における重質油燃料供給装置を概略的に示すシステム図。 実施形態における貯留槽の模式図。

符号の説明

１１…内燃機関としてのディーゼルエンジン、１２…重質油燃料供給装置、１３…燃料送出ポンプとしての加圧ポンプ、１７…反応装置、１８…超臨界水送出ポンプとしての加圧ポンプ、２２，２３，３５，３９…第１の燃料供給路としての供給路、２４…気液分離装置、２８，３０…可燃性ガス供給路としての送気路、４１…貯留槽、４４…液面センサ、４６…制御部、４８…第２の燃料供給路としての供給路、５１…返送路。

Claims (3)

1. 内燃機関の燃料として使用される重質油と超臨界水とを反応させる反応装置と、
   重質油を前記反応装置に送出するための燃料送出ポンプと、
   超臨界水を前記反応装置に送出するための超臨界水送出ポンプと、
   前記燃料送出ポンプ及び前記超臨界水送出ポンプを制御するための制御部と、
   超臨界水と反応して改質された重質油を一時貯留させる貯留槽と、
   前記貯留槽内の燃料残量を検出するための液面センサと、
   前記改質された重質油を前記反応装置から前記貯留槽へ供給するための第１の燃料供給路と、
   前記貯留槽に一時貯留された重質油を内燃機関へ供給するための第２の燃料供給路とを備え、
   前記第２の燃料供給路は、その上流端開口が前記貯留槽内において該貯留槽の底面より重量方向上側に位置しており、
   前記制御部は、前記液面センサの検出信号に基づき前記燃料送出ポンプ及び前記超臨界水送出ポンプを駆動し、前記貯留槽内の燃料液面位置が前記第２の燃料供給路の上流端開口位置を下まわらないように制御することを特徴とする重質油燃料供給装置。
2. 前記第１の燃料供給路の途中に介在して前記反応装置における反応によって生成された気体成分と改質された重質油とを分離するための気液分離装置と、
   該気液分離装置によって分離された気体成分に含まれる可燃性ガスを内燃機関に供給するための可燃性ガス供給路と
   を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の重質油燃料供給装置。
3. 内燃機関に供給された重質油のうち、燃焼に供されなかった重質油を前記貯留槽に返送するための返送路を更に備え、
   該返送路の下流端開口と、前記第１の燃料供給ロの下流端開口と、前記第２の燃料供給口の上流端開口とは、前記貯留槽内において上下方向の位置が重ならないように互いにオフセットされていることを特徴とする請求項１又は２に記載の重質油燃料供給装置。

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