JP5875021B2 - 燃料油加熱供給システム。 - Google Patents

Description

この発明は、ディーゼル機関の燃料油としてＣ重油を使用する場合は、適正粘度と適正性状でディーゼル機関に供給しなければならない、適正粘度と適正性状とするためにＣ重油を加熱する燃料油加熱供給システム。

推進機関はディーゼル機関が主流で、燃料油はＣ重油が多く使用され、Ｃ重油を使用するには適正な粘度と適正な性状で供給する条件が提示されいずれも、Ｃ重油を加熱して適正粘度に調整が必要である。

小型船舶では乗組員も少なく、省人化と省スペース化からＣ重油を加熱するには、発電機の容量を大きくして電気ヒータによる加熱方式が多く採用され、加熱に必要な電力量は、航海電力で大きな部分を占めている。内航船の代表船型である総トン数４９９トンではＣ重油加熱するために３３ｋＷの電力が消費されている。

従来の小型船舶における燃料油温度管理については、機関の種類、製造メーカで幾分異なるので、「内航船４サイクル主機関の燃料油及び潤滑油に関するガイドライン」に沿って、図１の低質油の温度管理の一例と、図２の概略系統により説明する。

図１では、従来の燃料油加熱システムの低質油の温度管理（Ｃ重油）について説明すると、縦軸▲１▼はＣ重油の加熱温度を、横軸▲２▼は加熱過程を示し、燃料油澄タンク▲３▼では設定温度６５℃、清浄機加熱器▲４▼では設定温度９５℃、燃料油常用タンク▲５▼では設定温度９０℃、燃料油加熱器▲６▼では１１０℃まで加熱し、機関入口▲７▼では１０５℃で設定され、燃料油澄タンク▲３▼から始まり機関入口▲７▼までと順次加熱され▲８▼，▲９▼は配管途中の放熱による温度低下を表している。

図２では、従来の燃料油加熱供給システムの概略系統図について説明する。

燃料油澄タンク２には、燃料油貯蔵タンク１０からのＣ重油は燃料油移送ポンプ１１の限界吸引粘度とされる約３５℃加熱した状態でディーゼル機関１で消費した量のＣ重油が補給され、該燃料油澄タンク２では澄タンク加熱器３（電気ヒータ７ｋＷ）により設定温度６５℃まで加熱される。

該燃料油澄タンク２からのＣ重油は、管４を通り清浄機供給ポンプ５から清浄機加熱器（電気ヒータ１０ｋＷ）６に供給され、設定温度９５℃まで加熱し、管７を経由して燃料油清浄機８に供給され、清浄処理したＣ重油は、管１３を通り燃料油常用タンク１４に供給する。

該燃料油常用タンク１４に供給されたＣ重油は、常用タンク加熱器（電気ヒータ４ｋＷ）１５により設定温度９０℃に加熱、保温され、該ディーゼル機関１での燃料消費量より多い場合には余剰Ｃ重はオバーフロ管１６を経由して該燃料油澄タンク２に戻る。

Ｃ重油は、燃料油供給ポンプ１７から管１８を経由して燃料油加熱器（電気ヒータ１２ｋＷ）１９により最適温度１１０℃まで加熱して該ディーゼル機関１に供給され、余剰したＣ重油は管２０を通りエアセパレータ２１を経由して管２２を通り該燃料油供給ポンプ１７に戻り、燃料消費した量のＣ重油は該燃料油常用タンク１４から管２３を通り管２２に接続し補給され、該燃料油供給ポンプ１７に戻る循環回路で構成されている。

実願 昭５７−１３６３３５ 燃料油の加熱装置 特開平０９−５８５９４ 船舶の燃料供給ユニット 特許出願２００６−１６８０９４ 燃料油供給装置 特開平０７−３１７６１４ 燃料油移送装置 登録実用新案 ３０１７３６６ 船舶の燃料供給ポンプ 特開２０１２−１５９０７４ 船舶のディーゼル機関排ガスを利用した熱交換器 特開２０１２−２３３４６７ 燃料油加熱供給システム

商船機関部設計マニュアル 配管系統 社団法人 日本舶用機関学会 研究委員会報告 Ｎｏ．８７、昭和５３年１２月 内航船４サイクル主機関の燃料油及び潤滑油に関する ガイドライン 社団法人 日本舶用工業会 平成２１年１月

ディーゼル機関で使用するＣ重油は、前記に述べたように適正な粘度と適正な性状とするには加熱装置する必要がある。Ｃ重油を加熱するには、蒸気エコノマイザー、排ガス熱媒油ボイラを使用した省エネ化システムはあるが、小型船舶では非常に狭くて省エネ化を犠牲にしてもＣ重油を加熱するために多くの機器や配管が減少する省スペース化を考えた加熱に必要な電力量をディーゼル機関駆動の発電機容量で賄っている電気ヒータ加熱方式が主流となっている。

図２で説明した船舶の例では、ディーゼル発電機で航海中消費電力量１３０ｋＷ．ｈで運転されている状況下、２５％にあたる３３ｋＷ．ｈがＣ重油加熱に費やしている。世界的に環境問題が重要課題としている時代に、時代に逆行するシステムでは良い方式として認められない。蒸気エコノマイザー、排ガス熱媒油ボイラを使用したシステムのように、多くの機器が増えるものでは、省エネ化システムを採用するには、貨物積載場所を犠牲にしなければならない状態では経済的にも成立しない。そこで、省エネ、省スペースを保ちながらＣ重油の加熱に対応できる燃料油加熱供給システムが課題である。

図３グラフに示すように１個の燃料油加熱器で加熱が可能か検討したグラフで、縦軸は燃料油加熱温度▲１▼に示し、横軸には加熱過程▲２▼に示し、
ディーゼル機関出口温度▲６▼に示すように１１５℃と仮定して、清浄機加熱器▲３▼を１０．ｋＷ、常用タンク加熱器▲４▼を４ｋＷ、澄タンク加熱器▲５▼を７ｋＷと電力量を横軸として、加熱燃料油を設定温度の清浄機加熱器設定温度９５℃▲７▼、常用タンク加熱器設定温度９０℃▲８▼及び澄タンク加熱器設定温度６５℃▲８▼を各設定温度が可能とする通過点を満足する降下線を描くと最終温度は７２℃となる。

それぞれ熱量が満足する流量を計算すると、
Ｈ＝２１ｋＷ／ｈ×３６００＝７５６００
Ｈ＝Ｑｆ×（（ｔ２−ｔ１）×ｓｇ×ｓｈ）
Ｑｆ：流量（ｍ３／ｈ）
ｔ２：燃料油加熱器出口温度（℃）（１１５．０℃）
ｔ１：燃料油加熱器入口温度（℃）（７２℃）
ｓｇ：比重（ｋｇ／ｍ３）（９８０ｋｇ／ｍ３）
ｓｈ：比熱（ｋＪ／ｋｇ．Ｋ）（１．８８４）
Ｑｆ＝Ｈ／（ｔ２−ｔ１）×ｓｇ×ｓｈ
＝７５６００／（１１５−７２）×９８０×１．８８４＝７５６００／７９３９２
＝０．９５２ｍ３／ｈ

検証してみると
清浄機加熱器では
Ｈ＝０．９５２×９８０×１．８８４×（１１５−９５）＝３５１５４ｋＪ／ｈ
ｋＷ＝９．８ｋＷ・ｈ≒１０ｋＷ
常用タンク加熱器では
Ｈ＝０．９５２×９８０×１．８８４×（９５−８７）＝１４０６２ｋＪ／ｈ
ｋＷ＝３．９ｋＷ／ｈ≒４ｋＷ
澄タンク加熱器では
Ｈ＝０．９５２×９８０×１．８８４×（８７−７２）＝２６３６５ｋＪ／ｈ
ｋＷ＝７．３ｋＷ≒７ｋｗの熱量が確保できる。
Ｃ重油を１１５℃で９５２Ｌ／ｈを確保出来れば１個の加熱器で賄うことが可能である。

省スペース、省エネの観点から考案されたものが、特許文献７案件があるが、燃料油加熱器の熱源は、電気式加熱器、蒸気式加熱器、熱媒油加熱器であっても、必要とするＣ重油の加熱温度と加熱量が処理できる容量とした１個の燃料油加熱器でもって加熱したＣ重油は、高い加熱温度を必要とする機器から順に混合、または、通過し、低い温度で良い機器を末端とする配管で、Ｃ重油を加熱処理する燃料油加熱供給システムである。

更に上記燃料油加熱供給システムと排ガス熱媒油ボイラを組み合わせることでシンプルなシステム且つ省エネ、省スペースな燃料油加熱供給システムが可能となる。

１個の燃料油加熱器でもって加熱したＣ重油は、高い加熱温度を必要とする機器から順に混合、または、通過し、低い温度で良い機器を末端とする従来実施例として燃料油加熱供給システムの系統図を図４に示す。

図４に示すように、Ｃ重油は、燃料油供給ポンプ２９より管３０を通り燃料油加熱器３１に供給され、最適粘度となる温度まで加熱し、管３２を経由してディーゼル機関２５に供給され、燃料消費された後の余剰油は管２６を通りエアセパレータ２７に供給され、該エアセパレータ２７から管２８を通り該燃料油供給ポンプ２９還流される密閉回路と、もう一方の回路は該管２６の途中から分岐した管３３を通り流量調整弁３６を通過し燃料油混合器３７に供給するＣ重油と、燃料油澄タンク３４から管３５を通り該燃料油混合器３７に供給されるＣ重油と混合し、管３９の途中に温度センサ３８を設け、該温度センサ３８の温度を検知して燃料油コントローラ４０により該温度センサ３８を通過するＣ重油の温度を設定温度に成るように該流量調整弁３６で流量を調整し、清浄機供給ポンプ４１で吸引され、管４２を通り清浄処理量が燃料油清浄機４３に供給され、該燃料油清浄機４３の出口に装備された弁４４により清浄処理量が調整され、余剰Ｃ重油は管４５を通り該燃料油澄タンク３４に還流され、清浄処理されたＣ重油は管４６を通り該燃料油常用タンク４７に供給される。

該燃料油常用タンク４７に供給されたＣ重油は、該ディーゼル機関２５で消費した燃料油量と流量調整弁３６を通過したＣ重油量との合計量が管４８を通り管２８の該密閉回路に供給され、清浄処理量から管４８から出るＣ重油量を差し引いた量のＣ重油はオバーフロ管４９を経由して該燃料油澄タンク３４へ流れ込む、該燃料油常用タンク４７の設定温度のＣ重油が該燃料油澄タンク３４のＣ重油と混合して温度が上昇する。

該燃料油澄タンク３４に装備した澄タンク加熱器（電気ヒータ４ｋＷ）２８と、温水加熱器５１により該燃料油澄タンク３４内のＣ重油を設定温度まで加熱され、高温冷却水は、該ディーゼル機関２５からの管５０を通り、該燃料油澄タンク内に装備した温水加熱器５１を通過し管５２を通り温水は温水主管５３に供給される。

説明した燃料油加熱供給システムの系統図の流量と温度について計測値は表１に示し、温度計番号は図４に示した場所での通過時の温度で、Ｃ重油流量はポンプの工場テスト値を基にして計算値である。

燃料油加熱器３１の加熱熱量Ｈは、
Ｈ＝Ｑｆ×（（ｔ２−ｔ１）×ｓｇ×ｓｈ）
Ｑｆ：流量（ｍ３／ｈ）（１．１０ｍ３／ｈ）
ｔ２：燃料油加熱器出口温度（℃）（１２８．８℃）
ｔ１：燃料油加熱器入口温度（℃）（１０１．４℃）
ｓｇ：比重（ｋｇ／ｍ３）（０．９８０ｋｔ／ｍ３）
ｓｈ：比熱（ｋＪ／ｋｇ．Ｋ）（１．８８４）
Ｈ＝１．１×９８０×１．８８４×（１２８．８−１０１．４）＝５５６４８ｋＪ／ｈ
ｋＷ換算 Ｗ＝５５６４８／３６００／０．８５＝１８．１９ｋＷ／ｈ

燃料油澄タンク３４の加熱必要量はＣ重油貯蔵タンクから補給される２００Ｌ／ｈ、３５℃のＣ重油を設定温度６０℃まで加熱する熱量Ｈは、
Ｈ＝０．２×９８０×１．８８４×（６０．００−３５）＝９２３２ｋＪ／ｈ
オバーフロ管６０からの流量１１Ｌ／ｈの熱量 Ｈ０は、
Ｈ０＝０．０１１×９８０×１．８８４×（９０−６０）＝６０９ｋＪ／ｈ
温水加熱器６４の能力は３００ｋｃａｌ／ｈは０．３５ｋＷで温水加熱器の熱量は、Ｈ１
Ｈ１＝０．３５×３６００＝１２６０ｋＪ／ｈ
澄タンク加熱器２８の必要熱量Ｈ２は、
Ｈ２＝９２３２−６０９−１２６０＝７３６３ｋＪ／ｈ
ｋＷ換算 Ｗ＝７３６３／３６００／０．８５＝２．４０ｋＷ／ｈの電気を使用している。

燃料油加熱供給システムでの総電力量はＴｋＷ＝１８．１９＋２．４０＝２０．５９ｋＷ／ｈとなる。
従来３３ｋＷ比２０．５９／３３＝０．６２であり、従来３３ｋＷの電力消費と比べると約３８％の省エネ効果となっている。

図６で示すシステムではＣ重油を加熱するＣ重油（熱媒体）は、該管３７を通過するＣ重油の熱量が図２の清浄機加熱器６、常用タンク加熱器１５、澄タンク加熱器の合計熱量に相当する。

Ｃ重油（熱媒体）は図６で示すシステムで説明するとディーゼル機関２５から管２６を通り、管３３と（エアセパレータ２７は省く）燃料油供給ポンプ２９へと分岐し、管３３へ流れる量の熱量が加熱に必要な熱量でＣ重油澄タンク３４からのＣ重油と、管３３を流れるＣ重油と混合して清浄機適正粘度となる温度まで混合して設定温度となる。

管３３を流れる流量は清浄機供給ポンプ４１の容量をＱ０とするとＱ０は一定であり、管３３の流量Ｑ１、温度ｔ１と、Ｃ重油澄タンク３４からの流量Ｑ２、温度ｔ２及び清浄機設定温度ｔ０とすると、
流量調整弁を流れる流量Ｑ２とＣ重油澄タンクから供給量Ｑ１は式２で計算できる。

Ｃ重油（熱媒体）は、管３６を流れる流量Ｑ２は、清浄機供給ポンプ４１、燃料油清浄機４３、管４６、Ｃ重油常用タンク４７、管４８を通り、燃料油供給ポンプ２９から燃料油加熱器３１で加熱され、管３２を通りディーゼル機関２５に供給、通過して管２６から管３３に至る循環する回路を循環している。

次に表１に示した燃料油澄タンク３４出口のＣ重油温度が５４．５〜６３．０℃までの温度変化が大きく図５グラフに示すように同じパターンで繰り返されていることは、Ｃ重油貯蔵タンク（図なし）からの冷たいＣ重油がＣ重油澄タンク３４に補給された影響と考えられる。

Ｃ重油澄タンク３４内のＣ重油が６０〜６５℃付近では粘度が高く内部でＣ重油の対流が少なく温度変動が発生したと考えられ、加熱能力は平均５８．７５℃ではなく５４．５℃から９５℃まで加熱する能力が必要となる。その影響は、電力量に換算すると２．５ｋＷの変動幅となる変動幅が無くなれば、更に平均値で制御できれば電力量で約１ｋＷ／ｈ省エネが可能で、加熱能力の問題だけでなく、Ｃ重油の清浄品質まで影響が考えられる。

また、表１で示した温度計ｋ１からｋ２に至る管で温度低下９．７℃差が生じ、燃料油加熱器３１からディーゼル機関２５を経由して流量調整弁３６に至る間を流れるＣ重油の温度低下はヒートロスで、その熱量Ｈとすると、
流量はｋ２を流れる流量４０４Ｌ／ｈ
温度差は９．７℃とすると
Ｈ＝０．４０４×９８０×１．８８４×９．７＝７２３５（ｋＪ／ｈ）
ｋＷ換算 Ｗ＝７２３５／３６００／０．８５＝２．３６（ｋＷ／ｈ）ヒートロスが生じている。

また、特許文献７参照物件では小型船舶では出入港時にはディーゼル機関の燃料油Ａ重油を使用しているが、燃料油加熱器の熱源を１個としたことで、燃料油清浄作業をする為にＡ重油使用時は清浄機加熱器として電気ヒータが必要である。

ディーゼル機関の排熱を利用した燃料油加熱供給システムは、小型船舶では出入港時にはＡ重油運転を行い平常航海運転時にはＣ重油運転を行うのが一般であって、Ａ重油運転時はＣ重油澄タンク、Ｃ重油常用タンクの設定温度までの加熱とＣ重油の清浄作業の準備を行っている。しかし、従来の特許文献７案件では、１個の燃料油加熱器で燃料油を加熱する場合、Ｃ重油澄タンク、Ｃ重油常用タンクの設定温度までの加熱とＣ重油の清浄作業は電気加熱器が必要となる。

本発明は、このように従来の特許文献７の構成で有していた問題点を解決しようとするものであり、前記のしたように省エネ、操作性に改善点があり、これらの改善することで更に省エネ、操作性の向上を目指したディーゼル機関に供給するＣ重油を加熱する燃料油加熱供給システムとすることを目的とするものである。

この発明は上記目的を達成するために、ディーゼル機関に供給するＣ重油は、燃料油供給ポンプにてディーゼル機関に供給し、燃料消費した後の余剰Ｃ重油は該ディーゼル機関からエアセパレータに供給し、該エアセパレータと燃料油加熱器の間にＣ重油常用タンクからＣ重油を補給し、合流したＣ重油は該燃料油加熱器に供給し、最適粘度に成る温度まで加熱して該燃料油供給ポンプに供給循環する密閉回路と燃料油供給系統とする。

もう一方の回路は燃料油加熱器の下流で分岐し供給するＣ重油（熱媒体）と、Ｃ重油澄タンクから供給されるＣ重油との間で混合して清浄適温として、清浄機供給ポンプからＣ重油は分岐し、一方は清浄処理量を燃料油清浄機に供給し、燃料油清浄機で清浄したＣ重油はＣ重油常用タンクへ供給され、もう一方は、清浄機供給ポンプ容量から清浄処理量を差し引いた余剰Ｃ重油は該Ｃ重油澄タンクに戻し、該Ｃ重油常用タンクでオーバフローしたＣ重油は該Ｃ重油澄タンクに供給される回路とする燃料油清浄系統とする

燃料油供給系統と燃料油清浄系統で構成し、タンクの加熱は、Ｃ重油常用タンクの設定温度はＣ重油の通過による成行温度とし、Ｃ重油澄タンクの設定温度は清浄機供給ポンプの容量から清浄処理量を差引いた量を燃料消費量の０．７倍以上をＣ重油澄タンクに供給し、混合加熱することを特徴とする。

また、第２の課題解決手段は燃料油清浄系統におけるＣ重油澄タンク出口にディーゼル機関から排出される高温冷却水を使用する温水熱交換器を該Ｃ重油澄タンクの外部に設け、Ｃ重油澄タンク出口から出るＣ重油を高温冷却水との間で熱交換し、Ｃ重油を一定の安定した温度とすることを特徴とする。

また、第３の課題解決手段は、燃料油供給系統の該エアセパレータ出口からのＣ重油と該Ｃ重油常用タンク出口から補給するＣ重油が合流する上流に三方弁を設け、該三方弁の１方から該燃料油供給ポンプ入口に至る間にバイパス管を設け、該ディーゼル機関でＣ重油を使用中は該三方弁により該エアセパレータ出口から燃料油加熱器側に流れ、バイバス管の流れは停止し、該燃料油供給系統になり、該ディーゼル機関でＡ重油を使用中には該三方弁は、燃料油加熱器への流れは停止し、該エアセパレータ出口からバイバス管を通るように切替、Ａ重油は該燃料油供給ポンプに流れ、該該燃料油供給ポンプ上流にＡ重油常用タンクからＡ重油を補給し、燃料油清浄系統は独立した回路として作動可能としたことを特徴とする。

この燃料油加熱供給システムでは、従来は燃料油加熱器で加熱し、ディーゼル機関に供給し、該ディーゼル機関の下流で分岐し供給するＣ重油（熱媒体）として使用していたが、前記で改善点として示したように、燃料油加熱器出口温度から熱媒体と使用するＣ重油温度が該ディーゼル機関を通過する間に温度低下が例では１２８．８℃から１１９．１℃と低下しているこれは単なるヒートロスで損失である。

このヒートロスをなくするために燃料油加熱器の下流直ぐの位置から熱媒体としてＣ重油を使用する事で１１９℃で使用していた温度が１２５℃で使用可能となりその効果は電力量にして２．３６ｋＷの改善が図れる、更に、従来の熱媒体として使用していたＣ重油は燃料油加熱器から該ディーゼル機関を経由して清浄機供給ポンプから燃料油清浄機、Ｃ重油常用タンクから燃料油供給ポンプを経由して燃料油加熱器までの間を循環していたことになり、４００Ｌ／ｈのＣ重油量が多く循環することで管径が大きくなり、その放熱量も大きい、本発明では燃料油加熱器から清浄機供給ポンプから燃料油清浄機、Ｃ重油常用タンクから燃料油加熱器までの間を循環する経路も短くなり、Ｃ重油常用タンクではヒートロスがタンクの加熱に作用する事になり実質ヒートロスも削減が出来るという効果がある。

図６は従来の熱媒体としてのＣ重油の流れを示し、図７は本発明の熱媒体としてのＣ重油の流れを示している。（太線が熱媒体として流れる経路を示す）
燃料油加熱器３１の加熱熱量Ｈは、
Ｈ＝Ｑｆ×（（ｔ２−ｔ１）×ｓｇ×ｓｈ）
Ｑｆ：流量（ｍ３／ｈ）（０．８９ｍ３／ｈ）
ｔ２：燃料油加熱器出口温度（℃）（１２８．８℃）
ｔ１：燃料油加熱器入口温度（℃）（ ９５．０℃）
ｓｇ：比重（ｋｇ／ｍ３）（０．９８０ｋｔ／ｍ３）
ｓｈ：比熱（ｋＪ／ｋｇ．Ｋ）（１．８８４）
Ｈ＝０．８９×９８０×１．８８４×（１２８．０−９５）＝５４２２６
ｋＷ換算 ｋＷ＝５４２２６／３６００／０．８５＝１７．７２ｋＷ
削減福は従来は２０．５９ｋＷで本発明では１７．７２ｋＷで１４％の削減で、従来の３３Ｋｗ電気ヒータシステムと比較すると５４％である。

また、燃料油清浄系統におけるＣ重油澄タンク出口から出るＣ重油の温度は実例で示したように変動が大きく、温度制御が困難で、燃料油清浄機に安定した温度で供給できないことは清浄の品質にも及ぶものであり、ディーゼル機関から排出される高温冷却水は７０℃〜７５℃程度で使用可能で温水熱交換器をＣ重油を使用しても７５℃以上にも高くならない、逆にＣ温度が低いと加熱効果は高くなり温度上昇が見込める事で高温冷却水を使用してＣ重油澄タンク出口から出るＣ重油をほぼ一定の温度にコントロール出来る高温冷却水との間で熱交換し、例題で示したようにＣ重油を一定の安定した温度とする事でほぼ１ｋＷ／ｈの省エネ効果と清浄の品質を上げる効果がある。

また、従来は燃料油加熱器は燃料油供給ポンプの下流に設置していたがバイパス回路を生成するにはＣ重油加熱器を燃料油供給ポンプの上流に設置することで、バイパス回路が設ける事が可能となり、燃料油供給系統を密閉回路としたことで可能となり、該ディーゼル機関でＡ重油を使用中には該三方弁により該エアセパレータ出口からのＡ重油はバイバス管を通り該燃料油供給ポンプに供給され、該該燃料油供給ポンプ上流にＡ重油常用タンクからＡ重油の補給し、その間は該三方から燃料油加熱器間の流れは停止し、燃料油清浄系統は独立してＣ重油常用タンクから燃料油加熱器で加熱したＣ重油は、Ｃ重油常用タンクからのＣ重油と混合し清浄機供給ポンプにより燃料油清浄機に供給し燃料油清浄系統は作動可能とすることでＡ重油運転中に清浄機加熱器、常用タンク加熱器、澄タンク加熱器、常用タンク加熱器の設備も必要なく、しかもその間電気ヒータを使用するとその間電力が必要となり、設備の減少と省エネ効果がある。

ディーゼル機関で使用するＣ重油を加熱する燃料油加熱供給システムでは、出入港時のＡ重油使用時においても、Ｃ重油清浄作業が可能となり、ディーゼル機関から出る高温冷却水を利用して温水加熱器でＣ重油澄タンクから出るＣ重油を加熱することでほぼ一定の温度に保つことが出来ることで、システム温度管理が安定した管理が可能でとなり、１個の燃料油加熱器でシステム全体の温度管理が可能となる共に加熱器、付属機器が減少する、従来ではスペースがなく排ガス熱媒油ボイラが使用出来ないこともあり、省スペースとなることで排ガス熱媒油ボイラの併用も可能となる。

この燃料油加熱供給システムでは、出入港のＡ重油運転時には、Ｃ重油清浄作業も可能となるとともにディーゼル機関の高温冷却水の排熱を通し熱交換が行われ温水熱交換器を使用することで、Ｃ重油澄タンクから出たＣ重油の温度は、安定することでシステム全体が安定し、燃料油温度管理も容易となり操作性の向上につながる。また、１個の燃料油加熱器で全体のＣ重油の加熱を行うことで設備が少なくてよく、無駄なヒートロスを減少して省エネ効果も多く、メンテナンスが簡単で、操作も容易で、排ガス熱媒油ボイラと併用することでその効果は更に大きなものとなり、熱媒油配管も排ガス熱媒油ボイラと燃料油加熱器の間の配管のみとなりシンプルで安全かつ、省エネ、省スペースなシステムが提供できる。

従来の小型船舶における燃料油の温度管理図である。 従来の小型船舶における燃料油加熱供給システムの概略系統図である １個の燃料油加熱器で加熱が可能か検討したグラフである。 従来の実施例として１個の燃料油加熱器採用した概略系統図である。 従来の実施例のＣ重油澄タンク出口から出るＣ重油の実測温度をグラフ化したものである。 従来の実施例で熱媒体として働いたＣ重油の流れ図である。 本発明の実施形態に係る燃料油加熱供給システムの概略系統図である。 本発明の実施形態に係る熱媒体として働いたＣ重油の流れ図である。 本発明の実施形態に係るＣ重油澄タンク加熱経路の模式図である。

本発明の燃料油加熱供給システムのポイントは、従来はディーゼル機関前に装備していた燃料油加熱器、清浄機加熱器、Ｃ重油澄タンク、Ｃ重油常用タンクを個別に電気ヒータにより加熱していたものを、１個の燃料油加熱器でもって、燃料油供給系統と燃料清浄系統のＣ重油を適正温度で加熱を行い、出入港のディーゼル機関にＡ重油を供給運転中は燃料供給ポンプでバイパス管を通る燃料油供給系統として、作動し、その間は清浄機供給ポンプにより燃料油清浄系統が作動し、Ｃ重油澄タンク内Ｃ重油の加熱、Ｃ重油常用タンク内Ｃ重油を加熱すると共にＣ重油清浄作業を可能とした。

以下、本発明の実施の形態として、一実施例を図７〜図９に基づいて説明する

燃料油加熱供給システムの概略系統図を図７に基づいて説明する。
Ｃ重油は燃料油供給ポンプ５５より管５６を通りディーゼル機関５７に供給し、燃料消費した後の余剰Ｃ重油は管５８を経由してエアセパレータ５９に供給し、該エアセパレータ５９と燃料油加熱器６０を繋ぐ管６１に、Ｃ重油常用タンク６２からＣ重油を補給する管６３を接続し、合流したＣ重油は該燃料油加熱器６０に供給し、最適粘度に成る温度まで加熱し、管６４でもって該燃料油供給ポンプ５５に供給循環する密閉回路とする燃料油供給系統と、

もう一方の回路は燃料油加熱器６０の下流で該管６４から分岐した管６５を経由して流量調整弁６６を通り、燃料油混合器６７に供給するＣ重油（熱媒体）と、Ｃ重油澄タンク６８から管６９を通り該燃料油混合器６７に供給され混合し管７０に設けた温度センサ７１により流れるＣ重油の温度を検知し燃料油コントローラ７２で流量調整弁６６の流量を調整し清浄適温として、清浄機供給ポンプ７３で吸引され、該燃料油清浄機７５の出口に設けた弁７７により清浄処理量が調整され、該清浄機供給ポンプ７３から管７４にて清浄処理量を燃料油清浄機７５に供給し、該燃料油清浄機７５で清浄したＣ重油は管７６を通り該Ｃ重油常用タンク６２へ供給され、もう一方は、清浄機供給ポンプ７３容量から該清浄処理量を差し引いた余剰Ｃ重油は該Ｃ重油澄タンク６８に管７９を通り還流され、該Ｃ重油常用タンク６２で余剰したＣ重油はオーバフロ管８０を通り該Ｃ重油澄タンク６８に戻る回路とする燃料油清浄系統と、

該エアセパレータ５９からの管６１と該Ｃ重油常用タンク６２から補給する管６３と合流する上流に三方弁８１を設け、該三方弁の口ａ、口ｂ、口ｃとすると口ａを該エアセパレータ５９出口管６１と接続し、口ｂを該燃料油加熱器入口側の管と接続し、口ｃを燃料油供給ポンプ５５入口に接続するバイパス管８２と接続し、Ｃ重油使用時は該三方弁８１の流れは口ａから口ｂにつながり口ｃは閉鎖し、Ａ重油使用時は該三方弁８１を切り替えて流れは口ａから口ｃにつながり、口ｃは閉鎖する。

該ディーゼル機関でＡ重油を使用時の、燃料油供給系統は、Ａ重油常用タンク８９のＡ重油は管９０に設けた弁９１を開き管６４に補給され、該燃料油供給ポンフ５５により管５６を通り該ディーゼル機関５７に供給され、燃料消費されたＡ重油は管５８を通り、該エアセパレータ５９を経由して該三方弁８１で口ａから口ｃに流れ、該バイパス管８２を通り、該燃料油供給ポンプ５５を循環する密閉回路と、一方、燃料油清浄系統は、該Ｃ重油常用タンク６２のＣ重油は管６３を通り、該燃料油加熱器６０に供給し管６４に設けた弁８４は閉鎖し、加熱されたＣ重油は管６４から管６５と流れ該流量調整弁６６を通り、該燃料油混合器６７に供給し、該Ｃ重油澄タンク６８からのＣ重油は管６９から温水加熱器８５を経由して該燃料油混合器６７に供給され、混合加熱したＣ重油は清浄機供給ポンプ７３で吸引され、以後のながれは前記燃料油清浄系統に同じ経路で流れる。

Ｃ重油を使用中は該三方弁８１のａからｂに流すことで、燃料油供給系統と燃料油清浄系統は前記Ｃ重油使用時と同じ流れとなり、燃料油供給系統と燃料油清浄系統しは該三方弁８１で独立して作動可能としたことを特徴とする。

ディーゼル機関５７から出る高温冷却水を管８６で温水熱交換器８５に供給し、該Ｃ重油澄タンク６８からのＣ重油と熱交換し、高温冷却水は管８７を通り、管８８に戻され、Ｃ重油を一定の安定した温度とすることを特徴とする。

ディーゼル機関から排出される高温冷却水は７０℃〜７５℃が使用が可能でＣ重油澄タンクから出るＣ重油温度は図５に示したように上下温度の変動が激しく６５℃〜７０℃であっても９８℃を超えない範囲で安定し変動幅が少ない方が良い、

図６に示したように、熱媒体として使用されたＣ重油はほぼ全域に回流している事になり、熱媒体として必要なのは管３３から燃料油常用タンク４７から出る管４８までである。

図９に示すように、Ｃ重油澄タンク６８の設定温度ｔ０とした時、管７９を流れ込む清浄機の余剰Ｃ重油量 Ｖ１で温度ｔ１で、燃料油貯蔵タンク９１が補給されるＣ重油量Ｖ３と温度ｔ３とすると、
Ｖ１×（９５−２５）＝３５×Ｖ１
Ｖ３×（６０−３５）＝２５×Ｖ３
６０℃でバランスすることはＶ１×３５＝Ｖ３×２５でＶ３は燃料消費量であるから
Ｖ１＝Ｖ３×２５／３５ Ｖ１＝Ｖ３×０．７１４、
Ｃ重油澄タンク６８が６０℃の温でバランスすることはＶ３×０．７１４必要となる。
清浄機供給ポンプ７３を選択時、清浄処理量に燃料油消費量の０．７１４の容量加えた容量とすることで、Ｃ重油澄タンク６８内のＣ重油温度は設定温度６０℃を保つことが出来る。

請求項１の清浄機供給ポンプの容量は清浄処理量＋燃料消費量の０．７倍以上必要とする。
設定温度を６０℃より高くすれば０．７１４以上になる。

表１での実績値から見ると燃料油清浄機出口ｋ４温度９９．９℃からＣ重油常用タンク出口温度ｋ６では９５℃でその差は４．９℃では設定温度９０℃に対して５℃高くなっている。
燃料油清浄機温度が９５℃出会ってもほぼ９０℃となり、Ｃ重油常用タンク温度が設定温度が低くなっても燃料油加熱器の容量に大きく作用することはない。

５５ 燃料油供給ポンプ
５６、５８、６１、６３、６４、６５、６９、７０、７４、７６、７９、８０、８２、８６、８７、８８、９０ 管
５７ ディーゼル機関
５９ エアセパレータ
６０ 燃料油加熱器
６２ Ｃ重油常用タンク
６６ 流量調整弁、
６７ 燃料油混合器
６８ Ｃ重油澄タンク
７１ 温度センサ
７２ 燃料油コントローラ
７３ 清浄機供給ボンプ
７５ 燃料油清浄機
７７，８３，８４ 弁
８１ 三方弁
８５ 温水加熱器
８９ Ａ重油常用タンク

Claims (3)

1. ディーゼル機関に供給するＣ重油は、燃料油供給ポンプにてディーゼル機関に供給し、燃料消費した後の余剰Ｃ重油は該ディーゼル機関からエアセパレータに供給し、該エアセパレータと燃料油加熱器の間にＣ重油常用タンクからＣ重油を補給し、合流したＣ重油は該燃料油加熱器に供給し、最適粘度に成る温度まで加熱して該燃料油供給ポンプに供給循環する密閉回路とする燃料油供給系統と、
   もう一方の回路は該燃料油加熱器の下流で分岐し供給するＣ重油（熱媒体）と、Ｃ重油澄タンクから供給されるＣ重油との間で混合して清浄適温として、清浄機供給ポンプからＣ重油は分岐し、一方は清浄処理量を燃料油清浄機に供給し、該燃料油清浄機で清浄したＣ重油は該Ｃ重油常用タンクへ供給され、もう一方は、清浄機供給ポンプの容量から該清浄処理量を差し引いたＣ重油は該Ｃ重油澄タンクに戻し、該Ｃ重油常用タンクでオーバフローしたＣ重油は該Ｃ重油澄タンクに供給される回路とする燃料油清浄系統で構成し、
   該清浄機供給ポンプの容量は、該清浄処理量に該ディーゼル機関の燃料消費量の０．７倍以上を加えた容量とすることを特徴とする燃料油加熱供給システム。
2. 前記Ｃ重油澄タンク出口に、ディーゼル機関から排出される高温冷却水を供給する温水熱交換器を該Ｃ重油澄タンク外部に設け、Ｃ重油澄タンクから出るＣ重油を高温冷却水との間で熱交換し、Ｃ重油を一定の安定した温度とすることを特徴とする請求項１記載の燃料油加熱供給システム。
3. 前記燃料油供給系統の該エアセパレータ出口からのＣ重油と該Ｃ重油常用タンク出口から補給するＣ重油が合流する上流に三方弁を設け、該三方弁の１方から該燃料油供給ポンプ入口に至る間にバイパス管を設け、該ディーゼル機関でＣ重油を使用中は該三方弁により該エアセパレータ出口から燃料油加熱器側に流れ、バイバス管の流れは停止し、該燃料油供給系統になり、該ディーゼル機関でＡ重油を使用中には該三方弁は、燃料油加熱器への流れは停止し、該エアセパレータ出口からバイバス管を通るように切替、Ａ重油は該燃料油供給ポンプに流れ、該該燃料油供給ポンプ上流にＡ重油常用タンクからＡ重油を補給し、燃料油清浄系統は独立した回路として作動可能としたことを特徴とする請求項１記載の燃料油加熱供給システム。