JP5057397B2 - 燃焼システム及び燃焼方法 - Google Patents

Description

本発明は、燃焼システム及び燃焼方法に関する。

船舶の運航にあっては、運行開始時には、高価（低粘度）なＡ重油が内燃機関（エンジン）に供給され、そして所定時間が経過してエンジンが安定運転し始めたならば、安価（高粘度）なＣ重油が内燃機関（エンジン）に供給されるようになっている。

ところで、これまで、低粘度のＡ重油から高粘度のＣ重油に切り替えた際、Ｃ重油が供給されず、機関停止の起きることが認められた。

従って、本発明が解決しようとする課題は、Ａ重油からＣ重油への切替・使用に際して、効率良く、かつ、確実にＣ重油を内燃機関に供給できる技術を提供することである。例えば、Ａ重油からＣ重油への切替に際して、内燃機関への重油供給の停止が起き無いようになし、かつ、そのようにする為の装置が大掛かりなものとはならず、低廉なコストで実施できるようにすることである。

さて、上記問題点についての検討が鋭意行なわれた結果、Ｃ重油は粘度が高いことから、切替時に、Ｃ重油タンクからＣ重油がポンプで引かれるよりも、エアセパレータに溜まっているＡ重油が先に引かれるようになり、この時にＡ重油から気化した水蒸気や空気がポンプで引かれてしまい、空運転となって、機関停止となるのであろうことが判って来た。

このような知見を基にして本発明が達成されたのである。
すなわち、前記の課題は、
Ａ燃料油が貯えられるＡタンクと、
前記Ａ燃料油よりも粘度が高いＣ燃料油が貯えられるＣタンクと、
ポンプと、
前記Ａタンク又は前記Ｃタンクから前記ポンプで導かれた燃料油を燃焼する燃焼機関と、
エアセパレータと、
前記Ａタンク及び前記Ｃタンクと前記ポンプとを接続する第１流路、前記ポンプと前記燃焼機関とを接続する第２流路、前記燃焼機関と前記エアセパレータとを接続する第３流路、前記エアセパレータと前記ポンプとを接続する第４流路、及び前記エアセパレータと前記Ｃタンク又は前記Ａタンクとを接続する第５流路と、
前記第４流路に設けられた一次圧力調整弁
とを具備することを特徴とする燃焼システムによって解決される。

又、Ａ燃料油が貯えられるＡタンクと、
前記Ａ燃料油よりも粘度が高いＣ燃料油が貯えられるＣタンクと、
ポンプと、
前記Ａタンク又は前記Ｃタンクから前記ポンプで導かれた燃料油を燃焼する燃焼機関と、
エアセパレータと、
前記Ａタンク及び前記Ｃタンクと前記ポンプとを接続する第１流路、前記ポンプと前記燃焼機関とを接続する第２流路、前記燃焼機関と前記エアセパレータとを接続する第３流路、前記エアセパレータと前記ポンプとを接続する第４流路、及び前記エアセパレータと前記Ｃタンク又は前記Ａタンクとを接続する第５流路と、
前記第４流路に設けられた一次圧力調整弁と、
前記第５流路に設けられた逆止弁
とを具備することを特徴とする燃焼システムによって解決される。

又、上記の燃焼システムであって、第３流路に設けられた一次圧力調整弁を更に具備することを特徴とする燃焼システムによって解決される。

又、上記の燃焼システムであって、第２流路に設けられた加熱装置を更に具備することを特徴とする燃焼システムによって解決される。

又、燃焼機関での燃焼量よりも過剰量のＡ燃料油をＡタンクから該燃焼機関に導く第１ステップと、
前記第１ステップで導かれた過剰量のＡ燃料油の中の未使用のＡ燃料油をエアセパレータに導く第２ステップと、
前記エアセパレータの燃料油を前記燃焼機関に導く第３ステップと、
前記Ａ燃料油よりも高粘度のＣ燃料油が貯えられているＣタンクに前記Ａタンクから流路を切り替え、前記Ｃタンクから前記Ｃ燃料油を前記燃焼機関に導く第４ステップとを具備してなり、
前記エアセパレータの下流側に設けられた一次圧力調整弁によって前記Ｃ燃料油を導く際の抵抗力よりも大きな抵抗力を前記エアセパレータに作用させることにより、前記エアセパレータからの燃料油よりも前記Ｃタンクから前記Ｃ燃料油を優先的に前記燃焼機関に導く
ことを特徴とする燃焼方法によって解決される。

特に、上記の燃焼システムにおいて、
燃焼機関での燃焼量よりも過剰量のＡ燃料油をＡタンクから該燃焼機関に導く第１ステップと、
前記第１ステップで導かれた過剰量のＡ燃料油の中の未使用のＡ燃料油をエアセパレータに導く第２ステップと、
前記エアセパレータの燃料油を前記燃焼機関に導く第３ステップと、
前記Ａ燃料油よりも高粘度のＣ燃料油が貯えられているＣタンクに前記Ａタンクから流路を切り替え、前記Ｃタンクから前記Ｃ燃料油を前記燃焼機関に導く第４ステップとを具備してなり、
前記エアセパレータの下流側に設けられた一次圧力調整弁によって前記Ｃ燃料油を導く際の抵抗力よりも大きな抵抗力を前記エアセパレータに作用させることにより、前記エアセパレータからの燃料油よりも前記Ｃタンクから前記Ｃ燃料油を優先的に前記燃焼機関に導く
ことを特徴とする燃焼方法によって解決される。

Ａ重油よりも低廉なＣ重油への切替・使用に際して、効率良く、かつ、確実にＣ重油が内燃機関に供給される。例えば、従来においては、低粘度のＡ重油から高粘度のＣ重油に途中で切り替えた際、エアセパレータに残存していた低粘度なＡ重油が高粘度なＣ重油よりも優先的に吸引され、Ａ重油中から気化した水蒸気や空気がＣ重油よりも優先的に吸引されるようになり、その結果、内燃機関の停止と言った不測の事態が起きることも有ったが、本発明の如くにすることによって、確実にＣ重油が吸引されるようになった。

しかも、一次圧力調整弁をエアセパレータとポンプとの間に設ける簡単なものであるから、コストも低廉である。

本発明は燃焼システムである。この燃焼システムは、Ａ燃料油（例えば、Ａ重油）が貯えられるＡタンクを有する。又、前記Ａ燃料油よりも粘度が高いＣ燃料油（例えば、Ｃ重油：Ａ重油よりも安価）が貯えられるＣタンクを有する。又、燃料油（例えば、Ａ重油やＣ重油）供給用のポンプを有する。又、前記Ａタンク又はＣタンクから導かれた燃料油を燃焼する燃焼機関（例えば、内燃機関：エンジン）を有する。又、エアセパレータを有する。又、前記Ａタンク及び前記Ｃタンクと前記ポンプとを接続する第１流路を有する。又、前記ポンプと前記燃焼機関とを接続する第２流路を有する。又、前記燃焼機関と前記エアセパレータとを接続する第３流路を有する。又、前記エアセパレータと前記ポンプとを接続する第４流路を有する。又、前記エアセパレータと前記Ｃタンク又は前記Ａタンクとを接続する第５流路を有する。そして、前記第４流路に設けられた一次圧力調整弁を有する。又、好ましくは、前記第５流路に設けられた逆止弁を有する。又、好ましくは、第３流路に設けられた一次圧力調整弁を有する。又、好ましくは、第２流路に設けられた加熱装置を有する。

本発明は燃焼方法である。この燃焼方法は、燃焼機関での燃焼量よりも過剰量のＡ燃料油（例えば、Ａ重油）をＡタンクから該燃焼機関に供給する第１ステップを有する。そして、第１ステップで供給された過剰量のＡ燃料油の中の未使用のＡ燃料油をエアセパレータに還流する第２ステップを有する。そして、エアセパレータに存する燃料油を燃焼機関に供給する第３ステップを有する。更に、Ａ燃料油よりも高粘度のＣ燃料油（例えば、Ｃ重油）が貯えられているＣタンクにＡタンクから流路を切り替え、ＣタンクからＣ燃料油を燃焼機関に供給する第４ステップを有する。そして、エアセパレータの下流側に設けられた一次圧力調整弁によってＣ燃料油を導く際の抵抗力よりも大きな抵抗力をエアセパレータに作用させ、エアセパレータからの燃料油よりもＣタンクからＣ燃料油が優先的に燃焼機関に供給されるようにする。
以下、更に具体的に説明する。

図１は、本発明の燃焼システムの要部のブロック図である。

図１中、１は、比較的粘度が低い（高価な）Ａ重油が貯えられているＡ重油タンクである。２は、比較的粘度が高い（安価な）Ｃ重油が貯えられているＣ重油タンクである。３は、Ａ重油タンク１からのＡ重油やＣ重油タンク２からのＣ重油を燃焼する内燃機関（エンジン）である。尚、内燃機関３での消費量の２〜２．５倍量のＡ重油が、ポンプ４の力によって、Ａ重油タンク１から引かれ、内燃機関３に供給されるようになっている。５はエアセパレータである。

６は、Ａ重油タンク１やＣ重油タンク２とポンプ４との間を接続する第１配管である。７は、ポンプ４と内燃機関３との間を接続する第２配管である。８は、内燃機関３とエアセパレータ５との間を接続する第３配管である。９は、エアセパレータ５とポンプ４との間を接続する第４配管である。１０は、エアセパレータ５とＣ重油タンク２（又は、Ａ重油タンク１：本実施形態ではＣ重油タンク２）との間を接続する第５配管である。

１１は、第１配管６に設けられた流量計である。この流量計１１によってＡ重油タンク１からのＡ重油の流量（或いは、Ｃ重油タンク２からのＣ重油の流量）が計測され、燃料消費量が表示されるようになっている。１２は、第１配管６に設けられた三方弁である。そして、三方弁１２の切替によって、Ｃ重油タンク２から内燃機関３にＣ重油が供給されたり、Ａ重油タンク１から内燃機関３にＡ重油が供給されるようになっている。すなわち、内燃機関３の作動初期時にあっては、高価なものの低粘度なＡ重油が内燃機関３に供給され、内燃機関３の作動開始から所定時間が経過して安定運転状態になると、安価なものの高粘度なＣ重油が内燃機関３に供給されるように三方弁１２が切替・制御される。

１３は、第４配管９に設けられた一次圧力調整弁である。この一次圧力調整弁１３によって、エアセパレータ５には所定の圧力が掛かっている。すなわち、三方弁１２の切替によって、Ｃ重油タンク２からＣ重油がポンプ４で引かれるようになった場合、それまでは、Ａ重油タンク１からＡ重油が引かれていたものの、Ｃ重油はＡ重油に比べて粘度が高いことから、中々、Ｃ重油が引かれ難い。従って、一次圧力調整弁１３が第４配管９に設けられていないと、エアセパレータ５に還流・残存しているＡ重油がＣ重油よりも優先的に引かれるようになる。しかしながら、ここで、エアセパレータ５に対して、一次圧力調整弁１３によって所定の圧力が掛かっていると、即ち、Ｃ重油タンク２からＣ重油が引かれるに際しての抵抗よりも大きな抵抗（例えば、２〜３ｋｇ／ｃｍ^２程度）がエアセパレータ５に対して作用していると、エアセパレータ５に還流・残存しているＡ重油よりも、Ｃ重油タンク２からＣ重油がポンプ４で引かれるようになる。従って、この時、エアセパレータ５に残存している水蒸気や空気がポンプ４で引かれて内燃機関３に送り込まれることによるエンジントラブルは起きることが無い。

尚、一次圧力調整弁１３の代わりにオリフィスを用いた場合には、本発明が奏する特長は得られなかった。その理由は次の通りである。オリフィスを用いても、エアセパレータ５に対して負荷は掛かる。ところが、Ｃ重油タンク２中のＣ重油は、常に、一定の粘度であると言うものでも無い。すなわち、Ｃ重油と一口で言っても、その品質には、バラツキが認められる。又、Ｃ重油タンク２中のＣ重油は所定温度に加熱されているのであるが、この時の温度も、しばしば、変わっている。従って、オリフィスを設けてエアセパレータ５に対して負荷を掛けていても、Ｃ重油タンクからＣ重油を吸引する時の抵抗よりも小さな抵抗しか掛かっていない場合も認められた。このような時には、オリフィスを交換しなければならないが、このような交換は、事実上、不可能である。つまり、オリフィスは、第４配管９の口径を第１配管６の口径よりも小さくしたと言うに過ぎず、一次圧力調整弁の機能を奏することが出来ない。従って、本発明の一次圧力調整弁の代わりにオリフィスを用いた場合には、本発明が奏する特長は得られなかったのである。

１４は、第２配管７に設けられたヒーターである。すなわち、Ｃ重油は粘度が高いことから、ヒーター１４の作用によって、Ｃ重油の粘度を低くする為のものである。１５は、第２配管７に設けられた粘度センサーである。すなわち、第２配管７を流れる重油の粘度を検出し、この検出信号が制御手段１６に送られる。そして、この制御手段１６で第２配管７を流れる重油の流量が適正範疇のものであるか否かを判断し、ヒーター１４の温度が制御されるように構成されている。尚、１７はコントロールバルブである。

１８は、第３配管８に設けられた一次圧力調整弁である。この一次圧力調整弁１８によって、第３配管８を還流する未燃焼重油の流れが安定化するようになっている。

１９は、第５配管１０に設けられた逆止弁（空気逆止弁）である。この逆止弁１９の作用によって、内燃機関３から還流して来てエアセパレータ５に残存している未燃焼重油からの水蒸気や空気が排出され、Ｃ重油タンク２の空間に排出されるようになっている。勿論、Ｃ重油タンク２側から水蒸気や空気がエアセパレータ５に侵入して来るのは阻止される。尚、２０はデガスバルブである。

次に、上記システムの作用について簡単に述べる。
先ず、内燃機関３の運転開始に際しては、三方弁１２をＡ重油タンク１側に切り替えておき、高価ではあるものの、低粘度なＡ重油が内燃機関３に供給されるようにしておく。尚、この時、バルブＦＶ1，ＦＶ2，ＦＶ6，ＦＶ7，ＦＶ10，ＦＶ11，ＦＶ14，ＦＶ15，ＦＶ17，ＦＶ18，ＦＶ19，ＳＶ1，ＳＶ2は開放されており、ＦＶ3，ＦＶ5，ＦＶ8，ＦＶ9，ＦＶ12，ＦＶ13，ＦＶ16，ＳＶ3は閉鎖されている。そして、ポンプ４を起動し、内燃機関３での燃料使用量を越える量のＡ重油がポンプ４で供給されるようにする。尚、過剰量のＡ重油が供給されている訳であるから、未燃焼のＡ重油はエアセパレータ５に還流させられる。さて、Ａ重油は、Ｃ重油に比べたならば、気化し易い成分を多く含んでいる。かつ、内燃機関３によって加熱されている。従って、エアセパレータ５に還流して来たＡ重油からは水蒸気や空気が気化し、エアセパレータ５中には気体が溜まっている。勿論、溜まった気体は、基本的には、逆止弁１９を介してＣ重油タンク２内に導かれる。又、エアセパレータ５中に溜まっているＡ重油は、ポンプ４によって、内燃機関３に供給されている。

さて、一定時間が経過して、内燃機関３が安定運転し始めると、高価なＡ重油を用いるよりも安価なＣ重油を用いる方が経済的である。従って、三方弁１２をＣ重油タンク２側に切り替える。従って、基本的には、これからは、Ａ重油の代わりにＣ重油が内燃機関３に供給される。ところが、一次圧力調整弁１３が設けられて無いと、基本的に、Ａ重油はＣ重油よりも低粘度であるから、即ち、Ａ重油は吸引抵抗力が小さい（流動性が高い）から、エアセパレータ５中に溜まっているＡ重油がＣ重油タンク２に溜まっているＣ重油よりも優先的に吸引されるようになる。そして、エアセパレータ５中に溜まっているＡ重油が吸引された後は、エアセパレータ５中に残存している水蒸気や空気がポンプ４に吸引されるようになる。ところが、一次圧力調整弁１３が設けられていることから、即ち、Ｃ重油タンク２に溜まっているＣ重油を吸引する時の抵抗力よりも大きな力を、一次圧力調整弁１３がエアセパレータ５に作用させていることから、ポンプ４によって吸引した際、エアセパレータ５中に溜まっているＡ重油が吸引されるよりもＣ重油タンク２に溜まっているＣ重油が優先的に吸引され、内燃機関３に供給されるようになる。その結果、Ａ重油からＣ重油への切替がスムーズに行なわれ、機関停止も起きないようになる。

本発明の燃焼システムのブロック図

符号の説明

１ Ａ重油タンク
２ Ｃ重油タンク
３ 内燃機関（エンジン）
４ ポンプ
５ エアセパレータ
６ 第１配管
７ 第２配管
８ 第３配管
９ 第４配管
１０ 第５配管
１２ 三方弁
１３ 一次圧力調整弁
１４ ヒーター
１８ 一次圧力調整弁
１９ 逆止弁

代 理 人 宇 高 克 己

Claims (5)

1. Ａ燃料油が貯えられるＡタンクと、
   前記Ａ燃料油よりも粘度が高いＣ燃料油が貯えられるＣタンクと、
   ポンプと、
   前記Ａタンク又は前記Ｃタンクから前記ポンプで導かれた燃料油を燃焼する燃焼機関と、
   エアセパレータと、
   前記Ａタンク及び前記Ｃタンクと前記ポンプとを接続する第１流路、前記ポンプと前記燃焼機関とを接続する第２流路、前記燃焼機関と前記エアセパレータとを接続する第３流路、前記エアセパレータと前記ポンプとを接続する第４流路、及び前記エアセパレータと前記Ｃタンク又は前記Ａタンクとを接続する第５流路と、
   前記第４流路に設けられた一次圧力調整弁
   とを具備することを特徴とする燃焼システム。
2. 第５流路に設けられた逆止弁を更に具備する
   ことを特徴とする請求項１の燃焼システム。
3. 第３流路に設けられた一次圧力調整弁を更に具備する
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２の燃焼システム。
4. 第２流路に設けられた加熱装置を更に具備する
   ことを特徴とする請求項１〜請求項３いずれかの燃焼システム。
5. 燃焼機関での燃焼量よりも過剰量のＡ燃料油をＡタンクから該燃焼機関に導く第１ステップと、
   前記第１ステップで導かれた過剰量のＡ燃料油の中の未使用のＡ燃料油をエアセパレータに導く第２ステップと、
   前記エアセパレータの燃料油を前記燃焼機関に導く第３ステップと、
   前記Ａ燃料油よりも高粘度のＣ燃料油が貯えられているＣタンクに前記Ａタンクから流路を切り替え、前記Ｃタンクから前記Ｃ燃料油を前記燃焼機関に導く第４ステップとを具備してなり、
   前記エアセパレータの下流側に設けられた一次圧力調整弁によって前記Ｃ燃料油を導く際の抵抗力よりも大きな抵抗力を前記エアセパレータに作用させることにより、前記エアセパレータからの燃料油よりも前記Ｃタンクから前記Ｃ燃料油を優先的に前記燃焼機関に導く
   ことを特徴とする燃焼方法。
   

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