JP5346420B1 - 舶用c重油改質装置及び舶用c重油改質材の製造方法 - Google Patents

舶用c重油改質装置及び舶用c重油改質材の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】C重油を燃料とするディーゼル機関の燃料消費量を低減できるC重油改質装置、C重油改質材、及びC重油改質材の製造方法を提供する。
【解決手段】C重油改質装置10は、タンク40内のC重油を吸い込んで下流側へと送出する第1のポンプP1と、タンク40と第1のポンプP1との間に接続され、第1のポンプP1によって送出されたC重油を改質する第1のC重油改質器30aと、タンク40内の前記C重油を吸い込んで下流側へと送出する第2のポンプP2と、第2のポンプP2によって送出されたC重油を加熱するヒータHTと、ヒータHTによって加熱されたC重油を濾過する第1のフィルタFIL1と、第1のフィルタFIL1を出たC重油を改質する第2のC重油改質器30bと、第2のC重油改質器30bを出たC重油を濾過する第2のフィルタFIL2と、を備える。
【選択図】図1

Description

本発明は、舶用C重油改質装置及舶用C重油改質材の製造方法に関する。
特許文献1には、自動車、船舶、汎用燃料機器、土木機械等に用いられる内燃機関や燃焼装置の液体燃料の分子集団を微粒子化することにより、完全燃焼化を促進して燃費の向上や有害ガスの低減が可能となる液体燃料微粒子化処理装置が開示されている。
特許文献2には、ガソリン、軽油、灯油、重油などの液体燃料を使用する内燃機関の燃焼効率を向上させ、液体燃料の消費量の低減を図る燃費向上装置が開示されている。
特許文献3には、液体燃料等の流体燃料改質器が開示されている。この流体燃料改質器は、放射性希土鉱石粉末を含有するセラミック焼成球状体及び電気石粉末を含有するセラミック焼成球状体とを、内燃機関に供給する前の液体燃料又は気体燃料の流体燃料供給路の途中に配設したチューブに充填することを特徴としている。
特許文献4には、ガソリン、軽油あるいは重油などの液体石油燃料の燃焼エネルギーを利用する内燃機関やボイラ−などの機関や装置において、燃焼性を活性化する技術が開示されている。
特許文献5には、液体石油燃料及びその燃焼用空気を活性化して、液体石油燃料の燃焼効率を向上する技術が開示されている。
特開2009−46980号公報 実用新案登録第3123513号公報 特開2007−113438号公報 特開2008−38884号公報 特開2009−74528号公報
ここで一般に、C重油を燃料とするディーゼル機関について、燃費向上が望まれている。
本発明は、C重油を燃料とするディーゼル機関の燃料消費量を低減できる舶用C重油改質装置及舶用C重油改質材の製造方法を提供することを目的とする。
前記目的に沿う第1の発明に係る舶用C重油改質装置は、タンク内のC重油を吸い込んで下流側へと送出する第1のポンプと、
前記タンクと前記第1のポンプとの間に接続され、前記第1のポンプによって送出されて前記タンクに戻る前記C重油を改質する第1のC重油改質器と、
前記タンク内の前記C重油を吸い込んで下流側へと送出する第2のポンプと、
前記第2のポンプによって送出された前記C重油を加熱するヒータと、
前記ヒータによって加熱された前記C重油を濾過する第1のフィルタと、
前記第1のフィルタを出た前記C重油を改質する第2のC重油改質器と、
前記第2のC重油改質器を出た前記C重油を濾過する第2のフィルタと、を備え、
前記第1及び第2のC重油改質器は、それぞれ、火山シラス、植物、及び鉱物を配合した釉薬を球状のセラミック体に塗布して焼成された複数のC重油改質材と、
前記複数のC重油改質材を収容する容器と、を有し、
前記植物は、針葉樹、常緑樹、及び薬用植物のうち、少なくとも1種類の植物である。
第1の発明に係る舶用C重油改質装置において、
前記鉱物は、北投石、天降石、電気石、及びペグマタイトのうち、少なくとも1種類の鉱物とすることができる。
第1の発明に係る舶用C重油改質装置において、前記C重油改質材は、前記釉薬の部分が複数ヶ所剥離されていることが好ましい。
前記目的に沿う第2の発明に係る舶用C重油改質装置は、C重油を改質する第1のC重油改質器を有し、タンク内のC重油を循環させながら改質するC重油循環部と、
前記タンクから舶用ディーゼル機関に前記C重油を供給するための燃料系に設けられ、該C重油を改質する第2のC重油改質器と、を備え、
前記第1及び第2のC重油改質器は、それぞれ、火山シラス、植物、及び鉱物を配合した釉薬を球状のセラミック体に塗布して焼成された複数のC重油改質材と、
前記複数のC重油改質材を収容する容器と、を有し、
前記植物は、針葉樹、常緑樹、及び薬用植物のうち、少なくとも1種類の植物である。
前記目的に沿う第3の発明に係る舶用C重油改質装置は、常用タンク内のC重油を吸い込んで、第1のC重油改質器に供給して改質し前記常用タンクに戻す、循環改質用の第1のポンプと、
改質された前記常用タンク内のC重油を舶用ディーゼル機関に安定供給するための第2のポンプと、
前記第2のポンプによって送出された前記C重油を加熱するヒータと、
前記ヒータによって加熱された前記C重油を濾過する第1のフィルタと、
前記第1のフィルタを出た前記C重油を改質する第2のC重油改質器と、
前記第2のC重油改質器を出た前記C重油を濾過する第2のフィルタと、を備え、
前記第1及び第2のC重油改質器は、それぞれ、火山シラス、植物、及び鉱物を配合した釉薬を球状のセラミック体に塗布して焼成された複数のC重油改質材と、
前記複数のC重油改質材を収容する容器と、を有し、
前記植物は、針葉樹、常緑樹、及び薬用植物のうち、少なくとも1種類の植物である。
前記目的に沿う第の発明に係る舶用C重油改質材の製造方法は、火山シラス、植物、及び鉱物を配合した釉薬を調製する第1の工程と、
前記釉薬を球状のセラミック体の表面に塗布する第2の工程と、
前記釉薬が塗布された前記セラミック体を1300〜1400度にて焼成する第3の工程と、
前記第3の工程の後、前記釉薬の部分を複数箇所剥離させ、前記セラミック体を露出させる第4の工程と、を含む。
請求項1〜3記載の舶用C重油改質装置においては、第1のポンプ及び第1のC重油改質器により、改質されたC重油がタンクに戻されるので、C重油改質器がC重油を改質する効果が高まり、C重油を燃料とするディーゼル機関の燃料消費量が低減される。
請求項4記載の舶用C重油改質装置においては、タンク内のC重油を循環させながら改質するC重油循環部と、燃料系に設けられ、C重油を改質する第2のC重油改質器を備えているので、C重油を燃料とするディーゼル機関の燃料消費量が低減される。
請求項5記載の舶用C重油改質装置においては、C重油を燃料とするディーゼル機関の燃料消費量が低減される。
請求項記載の舶用C重油改質材の製造方法においては、C重油を改質するC重油改質材が製造される。
本発明の一実施の形態に係るC重油改質装置の構成図である。 同C重油改質装置が有するC重油改質器の説明図である。 同C重油改質装置が有するC重油改質器に収容されたC重油改質材の外観を示す写真である。 同C重油改質装置が有するC重油改質器の変形例を示す説明図である。
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。なお、各図において、説明に関連しない部分は図示を省略する場合がある。
本発明の一実施の形態に係るC重油改質装置10は、C重油を改質し、C重油を燃料とする舶用ディーゼル機関(ディーゼル機関の一例)20の燃料消費量を低減できる。
C重油改質装置10は、図1に示すように、第1のポンプP1と、第1のC重油改質器30aと、を有している。これら第1のポンプP1及び第1のC重油改質器30aは、常用タンク(タンクの一例)40内のC重油を循環させながら改質するC重油循環部を構成する。
また、C重油改質装置10は、第2のポンプP2と、ヒータHTと、第1のフィルタFIL1と、第2のC重油改質器30bと、第2のフィルタFIL2と、を有している。
図1に示す常用タンク40には、C重油が、例えば70〜90℃の温度に維持されて貯留されている。なお、常用タンク40とは、船内で清浄したC重油を貯留しているタンクである。
第1のポンプP1は、常用タンク40内のC重油を吸い込んで下流側へと送出できる。なお、常用タンク40から流出したC重油の残りは、後述する第2のポンプP2によって送出される。第1のポンプP1は、例えば30〜120分間で、常用タンク40の内部にあるC重油を入れ替えることができる容量であることが好ましい。
なお、舶用ディーゼル機関20が停止している場合であっても、第1のポンプP1は稼働し、常用タンク40内のC重油が循環する。
第1のC重油改質器30aは、常用タンク40と第1のポンプP1との間にて、C重油を常用タンク40に送る配管201に接続される。第1のC重油改質器30aは、循環改質用の第1のポンプP1によって送出されたC重油の粘度を低下させることができる。すなわち、第1のC重油改質器30aは、C重油を改質できる。
第1のC重油改質器30aは、図2に示すように、複数のC重油改質材SBと、これら複数のC重油改質材SBを収容する容器302と、を有している。
図3に示すC重油改質材SBは、火山シラス(南九州一帯に厚い地層として分布する白っぽい砂)、植物から抽出された成分、及び鉱物を配合した釉薬を、セラミック体(素焼きの玉)に塗布して焼成された球状体である。ノギスを用いて計測したC重油改質材SBの平均粒径は、10〜20mmであることが好ましい。
C重油改質材SBの製造方法は、以下の通りである。
(第1の工程)
火山シラス、植物から抽出された成分、及び鉱物を配合した釉薬を調製する。
使用される火山シラスは、自然水の作用で極めて永い年月にわたって淘汰された微粒子粉末状のシラスであり、特にその粒径分布が2〜200μmであることが好ましい。この火山シラスは、例えば宮崎県えびの市にて採取される火山シラス(えびのシラス)である。えびのシラスの組成を表1に示す。
火山シラスの割合は、例えば、15〜25重量%である。
植物は、例えば、自然界に広く分布する針葉樹、常緑樹、及び薬用植物である。釉薬には、これら植物のうち、少なくとも1種類の植物の成分が配合される。
鉱物は、例えば、岩盤浴用の鉱石として知られる、北投石、天降石、電気石、及びペグマタイト(花崗岩質の鬼御影石)である。釉薬にはこれら鉱物のうち、少なくとも1種類の鉱物が配合される。
(第2の工程)
釉薬を球状のセラミック体の表面に塗布する。
(第3の工程)
釉薬が塗布されたセラミック体を1300〜1400℃にて焼成する。
(第4の工程)
セラミック体の表面の釉薬の部分を複数ヶ所剥離させ、セラミック体を露出させる。
第1〜第4の工程を経て製造されたC重油改質材SBは、遠赤外線の放射効果及びイオン効果を有し、C重油の微粒子化及び活性化を引き起こすと考えられ、C重油の粘度を低下させることができる。
なお、第4の工程にて、釉薬の部分を複数ヶ所剥離させることで、C重油改質材SBの表面が凹むので、C重油改質材SBに接触するC重油の流れが乱れる。その結果、C重油がよりC重油改質材SBに接触し、C重油を改質する効果が高まることが期待される。
容器302は、図2に示すように、筒体304と、筒体304の両端側にそれぞれ設けられた接続部306とを有しており、C重油を送るための配管201(図1参照)に容易に取り付けられる。
筒体304は、円筒状である。筒体304の長さLは例えば700〜1000mmである。筒体304の直径φは、第1のC重油改質器30aが接続される配管201の直径の2.5〜3.5倍に設定されることが好ましい。このように筒体304の直径を設定することで、C重油がC重油改質器30aを通過することによる圧力降下が無視できる程度に低減される。
なお、筒体304の端部には、筒体304と各接続部306との間を仕切る仕切部材(不図示)が設けられている。仕切り部材には、C重油改質材SBが通過することができない程度の大きさの孔又はスリットが形成され、C重油改質材SBは、筒体304の内部にのみ充填されている。
ここで、筒体304には、図4に示すように、一方の端部にC重油改質材SBの供給口310が、他方の端部にC重油改質材SBの排出口312が設けられていてもよい。供給口310及び排出口312は、それぞれ、筒体304から突出して設けられ、筒体304の側に向かうに従って、徐々に孔の面積が大きくなっている。
供給口310からC重油改質材SBを供給すると共に、排出口312からC重油改質材SBを排出することによって、配管201から取り外すことなく筒体304の内部のC重油改質材SBを入れ替えることができ、メンテナンスが容易となる。
図2に示す各接続部306は、筒体304の端部に固定され、先端に向かうに従って径が小さくなっている。各接続部306の内部は中空である。各接続部306の先端部は、配管201に接続される。
第2のポンプP2は、図1に示すように、第1のポンプP1と並列に接続され、常用タンク40内のC重油を吸い込んで下流側へと送出できる。第2のポンプP2は、改質された常用タンク40内のC重油をディーゼル機関20に安定供給するためのポンプである。
ヒータHTは、第2のポンプP2によって送出されたC重油を加熱できる。ヒータHTによって、C重油は、例えば110〜130℃に加熱される。
第1のフィルタFIL1は、ヒータHTの下流側に接続されている。第1のフィルタFIL1は、C重油を濾過して、C重油に混ざった夾雑物を除去できる。
第2のC重油改質器30bは、第1のフィルタFIL1の下流側に接続されている。第2のC重油改質器30bは、ヒータHTの下流側に接続されているので、第2のC重油改質器30bの内部を加熱されたC重油が通過する。そのため、C重油を改質する効果が高まる。
第2のC重油改質器30bの構造は、第1のC重油改質器30aと実質的に同一であるので、その説明は省略する。
第2のフィルタFIL2は、C重油を濾過して、第1のフィルタFIL1にて除去されなかった、より小さな夾雑物を取り除くことができる。
第2のフィルタFIL2は、第2のC重油改質器30bの下流側、かつ舶用ディーゼル機関20の上流側に接続されている。第2のC重油改質器30bの下流側、かつ舶用ディーゼル機関20の上流側に、第2のフィルタFIL2が接続されているので、C重油改質材SBが何らかの要因で破損した場合であっても、その破片が舶用ディーゼル機関20を損傷する可能性が低減される。
次に、C重油改質装置10の動作について説明する。
常用タンク40内のC重油は、第1のポンプP1により吸い込まれ、下流側へと送出される。その後、C重油は、第1のC重油改質器30aを通って改質され、常用タンク40に戻る。つまり、常用タンク40内のC重油は第1のC重油改質器30aを複数回通過して循環する。
第1のポンプP1及び第1のC重油改質器30aにより、C重油がC重油改質材SBに接触する回数が増大するので、C重油を改質する効果が向上する。また、第1のポンプP1が、30〜120分間で常用タンク40の内部にあるC重油を入れ替えることができる容量とすることにより、C重油の改質効果が維持される。
一方、常用タンク40内のC重油は、第2のポンプP2により吸い込まれ、下流側へと送出され、ヒータHTにて110〜130℃に加熱される。ヒータHTによって、C重油が加熱されるため、下流側に接続される第2のC重油改質器30bの遠赤外線の放射効果及びイオン効果がより引き出されて、C重油の油分子の活性化を促進する。つまり、ヒータHTにより、第2のC重油改質器30bがC重油を改質する効果が高まる。
加熱されたC重油は、第1のフィルタFIL1を通って濾過され、第2のC重油改質器30bを通って、改質される。
改質されたC重油は、更に第2のフィルタFIL2を通って濾過され、舶用ディーゼル機関20へ供給される。
次に、出力6,000馬力の舶用ディーゼル機関20を有する2,000トンのローロー船にC重油改質装置10を組み込んだ実施例を示し、C重油改質装置10について更に説明する。
一般に、C重油改質装置10のうち、第2のポンプP2、ヒータHT、第1のフィルタFIL1及び第2のフィルタFIL2は、配管202を介して、順に直列に接続され、舶用ディーゼル機関20にC重油を供給するための燃料系として既にローロー船に設置されている。
そこで、C重油改質装置10をローロー船に設置するため、第1のポンプP1及び第1のC重油改質器30aを容量3,500Lの常用タンク40に接続した。第1のポンプP1は、30分で常用タンク40内のC重油を入れ替えることができる容量である。
また、燃料系を構成する第1のフィルタFIL1と第2のフィルタFIL2との間に、第2のC重油改質器30bを直列に接続した。
C重油改質材SBの直径は約15mmである。
第1のC重油改質器30aの筒体304の径φは125mm、長さLは、700mmである。
第2のC重油改質器30bの筒体の径φは、配管202の直径の3倍となる150mmである。その結果、第2のC重油改質器30bの上流側と下流側における圧力降下は0.01MPaに抑えられた。第2のC重油改質器30bの長さLは、1,000mmである。
ヒータHTの加熱温度は120℃である。
C重油改質装置10の動作後、燃料系統の圧力が0.1MPa下がり、C重油の粘度が低下したことが確認された。つまり、C重油が改質されたことが確認された。
また、舶用ディーゼル機関20の排気には殆ど黒煙が観察されず、C重油の燃焼状態が良好であることが確認された。
表2は、細島から泉北へ向かう航路A、泉北から東播磨へ向かう航路B、東播磨から宮崎へ向かう航路C、及び宮崎から細島へ向かう航路Dについて、C重油改質装置10を組み込む前後のC重油の消費量を比較したデータである。表3は、泉北から細島へ向かう航路E、泉北から宮崎へ向かう航路F、及び宮崎から細島へ向かう航路Gについて、C重油改質装置10を組み込む前後のC重油の消費量を比較したデータである。表2及び表3中、改質油とは、C重油改質装置10を組み込んだ後のC重油を示している。通常油とは、C重油改質装置10を組み込む前のC重油を示している。
表2及び表3から明らかな通り、各航路の通常油の消費量は、合計で165,340リットルであった。一方、各航路の改質油の消費量は、合計で159,350リットルであった。
従って、改質油の消費量は、通常油の消費量の96.4%であり、3.6%の燃料削減率となった。
C重油改質装置10によれば、第1及び第2のC重油改質器30a、30bにて、C重油とC重油改質材SBとを接触させることで、C重油の粘度を低下させることができる。その結果、舶用ディーゼル機関20のノズルの噴霧状態が良好となり、排気ガスの遊離炭素による黒煙が低減されて燃焼効率が向上するものと推測される。
なお、第1及び第2のC重油改質器30a、30bの効果は、少なくとも6ヶ月間は維持されることが確認された。
以上説明したように、C重油改質装置10によれば、舶用ディーゼル機関20の燃料消費量が低減される。
本発明は、前述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲での変更は可能である。例えば、前述の実施の形態や変形例の一部又は全部を組み合わせて発明を構成する場合も本発明の技術的範囲に含まれる。
10:C重油改質装置、20:舶用ディーゼル機関、30a:第1のC重油改質器、30b:第2のC重油改質器、40:常用タンク、201、202:配管、302:容器、304:筒体、306:接続部、310:供給口、312:排出口、FIL1:第1のフィルタ、FIL2:第2のフィルタ、HT:ヒータ、P1:第1のポンプ、P2:第2のポンプ、SB:C重油改質材

Claims (6)

  1. タンク内のC重油を吸い込んで下流側へと送出する第1のポンプと、
    前記タンクと前記第1のポンプとの間に接続され、前記第1のポンプによって送出されて前記タンクに戻る前記C重油を改質する第1のC重油改質器と、
    前記タンク内の前記C重油を吸い込んで下流側へと送出する第2のポンプと、
    前記第2のポンプによって送出された前記C重油を加熱するヒータと、
    前記ヒータによって加熱された前記C重油を濾過する第1のフィルタと、
    前記第1のフィルタを出た前記C重油を改質する第2のC重油改質器と、
    前記第2のC重油改質器を出た前記C重油を濾過する第2のフィルタと、を備え、
    前記第1及び第2のC重油改質器は、それぞれ、火山シラス、植物、及び鉱物を配合した釉薬を球状のセラミック体に塗布して焼成された複数のC重油改質材と、
    前記複数のC重油改質材を収容する容器と、を有し、
    前記植物は、針葉樹、常緑樹、及び薬用植物のうち、少なくとも1種類の植物である舶用C重油改質装置。
  2. 請求項1記載のC重油改質装置において、
    前記鉱物は、北投石、天降石、電気石、及びペグマタイトのうち、少なくとも1種類の鉱物である舶用C重油改質装置。
  3. 請求項1又は2記載のC重油改質装置において、
    前記C重油改質材は、前記釉薬の部分が複数ヶ所剥離されている舶用C重油改質装置。
  4. C重油を改質する第1のC重油改質器を有し、タンク内のC重油を循環させながら改質するC重油循環部と、
    前記タンクから舶用ディーゼル機関に前記C重油を供給するための燃料系に設けられ、該C重油を改質する第2のC重油改質器と、を備え、
    前記第1及び第2のC重油改質器は、それぞれ、火山シラス、植物、及び鉱物を配合した釉薬を球状のセラミック体に塗布して焼成された複数のC重油改質材と、
    前記複数のC重油改質材を収容する容器と、を有し、
    前記植物は、針葉樹、常緑樹、及び薬用植物のうち、少なくとも1種類の植物である舶用C重油改質装置。
  5. 常用タンク内のC重油を吸い込んで、第1のC重油改質器に供給して改質し前記常用タンクに戻す、循環改質用の第1のポンプと、
    改質された前記常用タンク内のC重油を舶用ディーゼル機関に安定供給するための第2のポンプと、
    前記第2のポンプによって送出された前記C重油を加熱するヒータと、
    前記ヒータによって加熱された前記C重油を濾過する第1のフィルタと、
    前記第1のフィルタを出た前記C重油を改質する第2のC重油改質器と、
    前記第2のC重油改質器を出た前記C重油を濾過する第2のフィルタと、を備え、
    前記第1及び第2のC重油改質器は、それぞれ、火山シラス、植物、及び鉱物を配合した釉薬を球状のセラミック体に塗布して焼成された複数のC重油改質材と、
    前記複数のC重油改質材を収容する容器と、を有し、
    前記植物は、針葉樹、常緑樹、及び薬用植物のうち、少なくとも1種類の植物である舶用C重油改質装置。
  6. 火山シラス、植物、及び鉱物を配合した釉薬を調製する第1の工程と、
    前記釉薬を球状のセラミック体の表面に塗布する第2の工程と、
    前記釉薬が塗布された前記セラミック体を1300〜1400度にて焼成する第3の工程と、
    前記第3の工程の後、前記釉薬の部分を複数箇所剥離させ、前記セラミック体を露出させる第4の工程と、を含む舶用C重油改質材の製造方法。
JP2012211189A 2012-09-25 2012-09-25 舶用c重油改質装置及び舶用c重油改質材の製造方法 Expired - Fee Related JP5346420B1 (ja)

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