JP5046695B2 - サクションヒータおよび配管系 - Google Patents

Description

本発明は、Ｃ重油などの常温で高粘度ないし固形物となる流体を収容するタンクに設けられるサクションヒータおよびそのサクションヒータ及びタンクを含む配管系に関する。

図５は従来のＣ重油などの常温で高粘度ないし固定物となる流体を収容するタンクの一例を示している。このようなタンクは、重油を燃料とする舶用ディーゼルエンジンや舶用タービンのセットリングタンク、潤滑油のセットリングタンクあるいは屋内タンク貯蔵所の貯蔵タンクとして用いられる。図５のタンク１００では、常温では固化している低質油を６０〜８０℃まで加熱して流動化させるため、タンク１００の側壁の下部に電熱ヒータ１０１を設け、その下方の吐出口１０２にポンプＰと連結されたサクション用の配管１０３を連結している。なお、図５の符号１０４はドレンコック、１０５は戻り管、１０６は通気管である。

このようなタンク１００では、電熱のヒータ１０１でタンク内の低質油の全体を加熱して流動性を高め、下方の吐出口１０２から吐出することができる。しかし溶解の始めにはヒータ近辺が先に流動化して空洞ができ、空洞の上部の固形物が自重を支えきれずに崩れ落ち、そのときの衝撃でヒータが破損することがある。また、固形状態の低質油の重量がヒータに加わることにより、ヒータ１０１が変形することがある。さらに溶かし始めは対流が少ないため、低質油がヒータ１０１に焼き付き、加熱の妨げになることがある。また、一旦流動状態となった低質油が吐出口１０２近辺で再度固形化することもある。そのため、吐出口１０２近辺にヒータを別途設ける場合もある。

特許文献１には、図６に示すような、タンク内を固形アスファルトを投入する区域１１０と、吐出口１１１の近傍の区域１１２とを区画壁１１３で仕切り、吐出口１１１の近傍にヒータ１１４を設けたアスファルト溶解装置１１５が開示されている。なお、タンクの底面全体に別個の底部ヒータ１１６を設け、区画壁１１３の下部では投入側と吐出側とを連通させている。このものは固形アスファルトが投入されても区画壁１１３によって遮られ、固形アスファルトは吐出口の近傍のヒータ１１４に直接当たらないので、ヒータ１１４の破損を防止することができるとされている。しかしこの装置を低質油のタンクに用いる場合は、一旦運転を停止して再稼働するときに前述の溶解始めの崩落の問題があり、出口近辺で再度固形化する問題も解消されない。

特許文献２には、上方から蓄熱槽の内部に突出する加熱器と、その加熱器を取り囲むジャケットないし管路とを備え、ジャケットないし管路内に、熱媒体である油を上方から下方に向かって流すようにした蓄熱式熱供給装置が開示されている。このものは油を加熱器に沿って流動させながら加熱するので効率が高い。したがって低質油のタンクにも、このような流動加熱方法を採用することが望まれる。
特開２００４−２７５７７号公報 特開２００６−２６６６０５号公報

本発明はＣ重油などの低質油など、常温で高粘度ないし固形物となる流体を、効率的に加熱することができ、しかも溶解の始めの崩落からヒータを保護することができ、出口近辺で再固形化せず、対流が少ない溶かし始めでも焼き付きが生じにくいサクションヒータを提供することを技術課題としている。

本発明のサクションヒータ（請求項１）は、常温で高粘度ないし固形物になる流体を収容するタンク内に突出するように前記タンクの壁に取り付けられるサクションヒータであって、前記タンクの壁には、フランジを末端に有する取り付けパイプが１箇所のみ設けられ、前記サクションヒータは、配線用ソケットを側壁に備えたヒータ保持部材に、円板状のベースを介して取り付けられる電熱式の細長いヒータと、該ヒータを、前記円板状のベースを一端の第１フランジに固定して内部に納めており、先端がヒータの先端より突出した位置にあり、かつ先端側の下面が開放される保護パイプと、該保護パイプの前記一端より先端側へ寄った位置に設けた、前記流体の出口側の配管に接続される配管接続部とからなり、前記配管接続部より先端側の保護パイプ側部に備えた第２フランジと、前記取り付けパイプのフランジとを接続することで、前記ヒータをタンクに設置することを特徴としている。

このようなサクションヒータにおいては、前記サクションヒータは、前記配管接続部の近傍の保護パイプに貫通して設けられる温度センサをさらに備えているものが好ましい（請求項２）。

本発明の配管系（請求項３）は、請求項２に記載のサクションヒータと、そのサクションヒータの前記配管接続部から延長される管の一部である戻り配管の接続のための接続部を、上部に有するタンクと、前記サクションヒータの前記配管接続部に接続される吐出管
と、前記吐出管の途中に接続されるポンプと、該ポンプの出口側の前記吐出管の途中に設けられ、一方の出口を流体を使用する設備に連結し、他方の出口を前記戻り配管に接続する三方弁である切り換えバルブとを備えていることを特徴としている。

本発明のサクションヒータ（請求項１）は、ヒータが保護パイプによって囲まれるので、固形状態の流体が崩れ落ちても保護パイプによって支持される。そのためヒータは破損しない。また、ヒータは主として保護パイプ内の流体を加熱し、加熱により流動化した流体はヒータによってさらに加熱されながらヒータに沿って先端から基端に向かって流れる。そのため、流体を効率的に加熱することができる。さらに保護パイプは、タンク内から外部に流出する出口案内管を兼ねているので、ヒータで加熱されて充分に流動化した流体はそのまま流れ出ていく。そのため、溶かし始めでもヒータに焼き付くことがなく、再固形化のおそれもない。
また前記保護パイプの一端から先端側にいくらか寄った位置に、タンクへの取り付け用のフランジが設けられており、保護パイプの一端に、ヒータ保持部材が固着されており、前記配管接続部が保護パイプのフランジと一端との間に設けられているので、タンクに形成する孔が一個所でよい。また、市販のヒータとヒータ保持部材がユニットになっているヒータユニットを使用しやすい。さらにヒータが保護パイプに対してしっかりと固定される。

このようなサクションヒータにおいて、前記サクションヒータは、前記配管接続部の近傍の保護パイプに貫通して設けられる温度センサをさらに備えている場合（請求項２）は、配管接続部の近傍の温度センサの出力に応じてヒータの発熱量を制御できる。

本発明の配管系は、切り換えバルブを備えている。その切り換えバルブの一方の出口は、ディーゼルエンジンなどの低質油を使用する設備に連結され、他方の出口は、タンクに連結されている。このため高粘度流体を使用する設備が稼働していないとき、あるいは稼働の準備のときに、高粘度流体を再びタンクに戻すことができる。

つぎに図面を参照しながら本発明のサクションヒータおよび配管系の実施の形態を説明する。図１は本発明のサクションヒータの一実施形態を示す一部切り欠き側面図、図２はそのサクションヒータの要部底面図、図３は図１のIII-III線断面図、図４はそのサクシ
ョンヒータの使用状態を示す配管系統図である。

図１に示すサクションヒータ１０は、サクション管を兼ねる保護パイプ１１と、その保護パイプの内部に収容されるヒータ１２と、保護パイプ１１の基端に取り付けられ、ヒータ１２の基部を保持するヒータ保持部材１３とを備えている。

保護パイプ１１の基端には、ヒータ保持部材１３を取り付けるための第１フランジ１５が設けられ、基端からいくらか先端側に寄った位置には、タンクへの取り付け用の第２フランジ１６が設けられている。この保護パイプ１１では、第１フランジ１５と第２フランジ１６の間の上面側に、加熱によって充分に流動化した流体を吐出する配管（吐出管）１７を接続するための小径筒状のソケット（配管接続部）１８が突出している。さらにそのソケット１８と第２フランジ１６との間に、温度センサ１９を取り付けるための小径のソケット２０が突出している。吐出管１７を接続するソケット１８を上側に設けているのは、エア抜きし易いようにするためである。

保護パイプ１１の先端は全体が壁体２１によって閉じられている（図３参照）。ただし、壁体２１に、固形物を吸い込まずに流体のみを吸い込む複数個の連通孔２１ａを形成してもよい。その場合、壁体２１をパンチングメタルで構成するのが好ましい。また、たとえば上部だけを塞ぐなど、一部を塞ぐようにしてもよく、全体を開放してもよい。さらにこの保護パイプ１１では、先端からいくらか基端側に寄った位置から第２フランジ１６のいくらか手前まで、すなわちタンク内に入る部分の全体の下面に、略矩形状の開口２２が形成されている（図２、図３参照）。この下面の開口２２は流体の吸い込み口となる。下面の開口２２は保護パイプ１１の先端側だけに設けてもよい。保護パイプ１１の先端に壁２１を設けずに開放している場合は、先端の開口も吸い込み口となる。先端の開口は加熱途中で崩れ落ちた固形物で塞がれるおそれがあるが、下面の開口２２はそのおそれが少ない。さらに下面の開口２２は保護パイプ１１内に吸い込んだ比較的小さい固形物を逃がす作用も奏する。保護パイプ１１の材質は流体の種類によって適切なものが選択されるが、たとえば鋼、ステンレス鋼など、強度が高く、流体によって浸食されないものを選択する。

ヒータ１２は、たとえばＵ字状に折り曲げた金属管と、その金属管内に収容したニクロム線など、従来公知の電熱式のヒータを使用することができる。金属管の材質は、流体の種類によって選択する。この実施形態では、縦向きに配置される第１ヒータ１２ａと、この第１ヒータ１２ａより短く横向きに配置される第２ヒータ１２ｂとを組み合わせている（図３参照）。ヒータ１２の本数は１本でもよく、３本あるいは４本以上でもよい。ヒータ１２全体の発熱量は、周囲の温度や流体の流動性が増加して圧送し易くなる温度に応じて選択する。温度センサや粘度センサの出力に応じて発熱量を制御するのが好ましい。

ヒータ１２とヒータ保持部材１３とは、一体となったヒータユニットとして市販されているものを採用することができる。この実施形態では、ヒータ保持部材１３はケース２３と、そのケース内に収容される接続端子と、ケース２３の一端を閉じるカバー２４とから構成されている。ケース２３は、円板状のベース２５と、円筒状の側壁２６とからなる。ベース２５には前述のヒータ１２の基部が固定されており、ベース２５の周縁近辺には、保護パイプ１１の第１フランジ１５とボルトナット結合するボルト穴が設けられている。第１フランジ１５とベース２５との間にはシートパッキン２７が介在される。側壁２６には、配線用ソケット２８が突出している。

上記のように構成されるサクションヒータ１０は、たとえば図４に示すセットリングタンク３０の側壁の下側に取り付けられる。下側に取り付けるのは、Ｃ重油などの低質油（流体）のヘッド（水頭）をその吐出に利用するため、および液面が下がったときにサクションヒータが露出しないようにするためである。セットリングタンク３０は略直方体状であり、その側壁の中央からいくらか下方に取り付けパイプ３１が突出している。取り付けパイプ３１にはフランジ３２が設けられている。セットリングタンク３０の下端にはドレンコック３３が設けられ、上面には戻り配管３４が連結されている。符号３５は通気管である。

図１に示すように、サクションヒータ１０は、その取り付けパイプ３１に保護パイプ１１を挿入し、第２フランジ１６を取り付けパイプ３１のフランジ３２に取り付けることにより、セットリングタンク３０に取り付けることができる。第２フランジ１６は、シートパッキンを介して取り付けパイプのフランジ１６に取り付けて、ボルトで締結する。保護パイプ１１には吐出管１７が連結されている。図４の符号Ｐｔは測温抵抗体である。

図４に示すように、吐出管１７はポンプＰを介してモータＭで駆動される切り換えバルブＶに連結されている。ポンプＰとしてはギヤポンプなどが採用される。切り換えバルブＶの一方の出口は、ディーゼルエンジンなどの低質油を使用する設備に連結されている。切り換えバルブＶの他方の出口は、高粘度流体を使用する設備が稼働していないとき、あるいは稼働の準備のために、再びセットリングタンク３０に戻される。

このようなヒータ付きのセットリングタンク３０では、低質油が固形化している状態で運転を開始すると、まず保護パイプ１１内の低質油が加熱される。そしてある程度、保護パイプ１１内の低質油が流動化すると、他の部位が固形状態であっても、ポンプＰを稼働して吐出管１７から低質油を吐出していくことができる。そして保護パイプ１１の周囲の低質油が流出して空洞化しても、その上部の固形状態の低質油の重量を保護パイプ１１が支持する。そのため、ヒータ１２が破損することはない。

また、保護パイプ１１内の低質油は流れているので滞留しない。そのため、他の部分では流動性が低くても、ヒータ１２に低質油が焼き付くことがない。さらに流動化した低質油はそのまま配管１７によって流れ出ていくので、再固形化することがない。また、低質油はヒータ１２に沿って強制的に流されながら加熱されるので、加熱の効率が高い。

図４の前記実施形態ではサクションヒータ１０は水平方向に配置されているが、垂直方向など、他の向きに取り付けることもできる。また、サクションヒータ１０が採用されるタンクとしては、船舶用の燃料のためのセットリングタンクのほか、燃料油や潤滑油の貯蔵タンク、ディーゼルエンジンの下部に設ける使用済みの潤滑油を受けるサンプタンクなど、種々のタンクがあげられる。

前記実施形態ではヒータ１２とヒータ保持部材１３を一体化したヒータユニットと保護パイプ１１とを組み合わせたものをタンクに取り付けているが、保護パイプ１１をあらかじめタンクに溶接などで取り付けておき、その保護パイプ１１にヒータユニットを取り付けるようにしてもよい。その場合は取り付けパイプ（図１の符号３１参照）を省略できる。

本発明のサクションヒータの一実施形態を示す一部切り欠き側面図である。 そのサクションヒータの要部底面図である。 図１のIII-III線断面図である。 そのサクションヒータの使用状態を示す配管系統図である。 従来のサクションヒータを備えたタンクの一例を示す配管系統図である。 従来のヒータ付きタンクの他の例を示す概略構成図である。

符号の説明

１０ サクションヒータ
１１ 保護パイプ
１２、１２ａ、１２ｂ ヒータ
１３ ヒータ保持部材
１５ 第１フランジ
１６ 第２フランジ
１７ 吐出管
１８ ソケット
１９ 温度センサ
２０ 小径のソケット
２１ 開口（先端）
２２ 開口（下面）
２３ ケース
２４ カバー
２５ ベース
２６ 側壁
２７ シートパッキン
２８ 配線用ソケット
３０ セットリングタンク
３１ 取り付けパイプ
３２ フランジ
３３ ドレンコック
３４ 戻り配管
３５ 通気管
Ｐｔ 測温抵抗体
Ｐ ポンプ
Ｍ モータ
Ｖ 切り換えバルブ

Claims (3)

1. 常温で高粘度ないし固形物になる流体を収容するタンク内に突出するように前記タンクの壁に取り付けられるサクションヒータであって、
   前記タンクの壁には、フランジを末端に有する取り付けパイプが１箇所のみ設けられ、
   前記サクションヒータは、
   配線用ソケットを側壁に備えたヒータ保持部材に、円板状のベースを介して取り付けられる電熱式の細長いヒータと、
   該ヒータを、前記円板状のベースを一端の第１フランジに固定して内部に納めており、先端がヒータの先端より突出した位置にあり、かつ先端側の下面が開放される保護パイプと、
   該保護パイプの前記一端より先端側へ寄った位置に設けた、前記流体の出口側の配管に接続される配管接続部とからなり、
   前記配管接続部より先端側の保護パイプ側部に備えた第２フランジと、前記取り付けパイプのフランジとを接続することで、前記ヒータをタンクに設置することを特徴とする、サクションヒータ。
2. 前記サクションヒータは、前記配管接続部の近傍の保護パイプに貫通して設けられる温度センサをさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載のサクションヒータ。
3. 請求項２に記載のサクションヒータと、
   そのサクションヒータの前記配管接続部から延長される管の一部である戻り配管の接続のための接続部を、上部に有するタンクと、
   前記サクションヒータの前記配管接続部に接続される吐出管と、
   前記吐出管の途中に接続されるポンプと、
   該ポンプの出口側の前記吐出管の途中に設けられ、一方の出口を流体を使用する設備に連結し、他方の出口を前記戻り配管に接続する三方弁である切り換えバルブとを備えている配管系。