JP6190123B2 - 燃料油分析装置 - Google Patents

Description

本発明は、燃料油の簡易分析に適した燃料油分析装置に関する。

従来、燃料油に関しては規格によって分類されており、例えば、重油の場合は動粘度によりＡ重油、Ｂ重油、Ｃ重油に分類されている。また、Ａ重油はさらに硫黄分により１号及び２号に細分され、Ｃ重油は動粘度により１号、２号及び３号に細分されている。しかし、その細分化された燃料油であっても、精油の仕方や製造者によって混合物などが異なり、燃焼性が異なる燃料油が流通している。

そのため、例えば、船舶を例にすると、船舶は航海中に寄港地において燃料油を積み込むが、自船に適さない燃焼性の悪い燃料油もあり、燃料油に起因するトラブルが発生している。このトラブルとしては、例えば、着火性が悪く、連続した燃焼が難しいなどの燃焼トラブルや、燃料油中の混合物が機関に悪影響を及ぼす等のトラブルがある。

一方、例えば、船舶の場合は主機関の仕様によって使用可能な燃料油の動粘度が設定されているが、燃料油の適否は、主機の種類、大きさ等によって様々である。また、同一仕様の主機であっても、その個体差により燃料油の適否が異なる場合がある。そのため、同じ動粘度の燃料を使用する船舶であっても、ある船舶に適した燃料油が他の船舶に対して適した燃料油とは限らない。つまり、同じ分類の燃料油で同じ仕様であったとしても、全ての船舶に対して適した燃料油であるとは限らない。

燃料油の燃焼性としては、一般的に英国規格（IP541/06）に基づいた推定セタン価（Estimated Cetane Number：以下、「ＥＣＮ」ともいう）で表される。一般に、ＥＣＮが低いほど燃料油の難燃性の度合いが強くなる。そして、ＥＣＮが２０以下の場合は、燃焼トラブルを発生する可能性があるといわれている。

このようなことから、船舶の乗組員は、燃料油の積み込み時に燃料油業者から燃料油の仕様書を提出させると共に、確認のためにサンプルを採取して専門業者に分析を依頼している。

しかし、専門業者による分析結果を入手するには早くても３日〜５日程度を要するため、乗組員は、その分析結果がでるまでタンク内に積み込んだ燃料油を使わないという対応などで、トラブル防止に努めなければならない状況にある。

そのため、種々の燃料油の燃焼性を容易に且つ短時間で推定できる燃料油分析装置が切望されている。

例えば、この種の先行技術として、燃料油の１５℃における密度と５０℃における動粘度を使用してＣＣＡＩ値を算出することで、燃料油の着火性を判定しようとした品質分析装置がある（例えば、特許文献１参照）。この品質分析装置では、他に、燃料油に含まれる高分子成分の割合を分析、不溶解微粒子の割合を分析、硫黄の割合を分析することで、燃料油の品質が適したものか否かを判定するようにしている。

また、他の先行技術として、装置内をサンプルが燃焼しない温度に維持し、サンプルの重量変化から揮発性物質含有量を測定するようにした揮発性物質含有量を測定する装置や（例えば、特許文献２参照）、試料中のアスファルト成分を燃焼させて重量減少分でアスファルト含有量を算出するようにしたアスファルト含有量の測定装置などがある（例えば、特許文献３参照）。

特開２０１１−１１２３６２号公報 特開２０１１−７８０９号公報 特開２００２−７１５４１号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載された発明では、燃料油の密度を計測する密度測定部が必要であるとともに、５０℃に加熱した状態で動粘度を計測する粘度測定部が必要であり、装置の構成が複雑になるとともに大きくなる。

また、燃料油に含まれる高分子成分の割合を分析、不溶解微粒子の割合を分析、硫黄の割合を分析することで、燃料油の品質が適したものか否かを判定しようとしても、これらの分析を行うための装置は構成が複雑になる。しかも、燃料油に含まれる高分子成分の割合を分析するためには、低分子成分を燃焼させる温度管理が必要となる。さらに、不溶解微粒子の割合を分析するためには、トルエンなどの溶媒を添加した混合液を濾過して不溶解微粒子を得る必要がある。また、硫黄の割合を分析するためには、試料容器内にＸ線を照射して硫黄の重量割合と対応するＸ線量を測定する必要がある。そのため、これらを実現するためには装置の構成が複雑になるとともに、使用者が取扱い方法を熟知する必要があり、使用方法が難しい。

なお、上記特許文献２，３に記載された発明では、サンプルの重量変化から揮発性物質含有量を測定したり、試料中のアスファルト成分を燃焼させて重量減少分でアスファルト含有量を算出するものであり、燃料油の燃焼性に関する分析ができるものではない。

そこで、本発明は、簡易な装置構成でもって燃料油の燃焼性を容易に且つ短時間で推定することができる燃料油分析装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、燃料油の試料を入れる試料容器と、前記試料容器を収容する内部空間を有する本体ケースと、前記本体ケース内で前記試料容器を加熱する加熱部と、前記本体ケース内の温度を所定温度範囲に制御する温度制御部と、前記本体ケース内の温度変化を測定する温度測定部と、前記試料容器内の燃料油の重量変化を測定する重量測定部と、前記温度測定部で測定した温度変化と前記重量測定部で測定した重量変化とを記録する記録部と、前記記録部に記録した温度変化と重量変化とから燃料油の燃焼性を推定する分析部と、を備えている。

この構成により、本体ケース内において試料容器内の燃料油を所定温度範囲で加熱することで燃料油の重量が徐々に減少するのを記録部に記録し、その重量変化と本体ケース内の温度変化との関係から燃料油の燃焼性を推定することができる。従って、船舶の場合には、乗組員は燃料油の積込み時に、その燃料油の燃焼性を容易に且つ短時間で推定することができ、その燃料油の使用適否を迅速に判断することができる。そのため、専門業者による分析結果を待つことなく、速やかに積込んだ燃料油の使用開始や、場合によっては積込みを拒否することが可能となる。

また、前記分析部は、前記記録部に記録した温度変化と重量変化とから燃料油の発火温度を推定し、該発火温度から燃料油の推定セタン価を推定するように構成されていてもよい。

このように構成すれば、燃料油の重量変化と本体ケース内の温度変化を基に推定した燃料油の発火温度から、その燃料油の推定セタン価を推定して燃焼性を推定することができる。

また、前記分析部は、前記記録部に記録した所定の温度域における重量変化に基づいて推定セタン価を推定するように構成されていてもよい。

このように構成すれば、本体ケース内における所定の温度域において、加熱した試料容器内の燃料油の重量変化から、燃料油の推定セタン価を推定して燃焼性を推定することができる。

また、前記分析部は、前記記録部に記録した温度変化と重量変化とから加熱温度に対する重量変化の曲線を燃料油の燃焼特性曲線として作成するように構成されていてもよい。

このように構成すれば、燃料油の重量変化と本体ケース内の温度変化とから燃料油の燃焼特性曲線を得ることができ、この燃焼特性曲線に基づいて燃料油の燃焼性を推定することができる。

また、前記記録部は、前記燃焼特性曲線を保存する保存部を有していてもよい。

このように構成すれば、燃焼特性曲線を保存部に保存し、必要に応じて過去の燃焼特性曲線を参照することが容易にできる。

また、前記分析部は、作成した燃焼特性曲線と過去の燃焼特性曲線とを比較する比較部を有していてもよい。

このように構成すれば、新たに作成した燃焼特性曲線と過去の燃焼特性曲線とを比較部で比較し、過去の燃焼特性曲線から新たに作成した燃焼特性曲線の燃料油の燃焼性が適しているか否かを推定することができる。

また、前記分析部は、過去の燃焼特性曲線を表示部に複数表示して比較することができるように構成されていてもよい。

このように構成すれば、過去の複数の燃焼特性曲線と新たに作成した燃焼特性曲線とを比較し、過去の燃焼性適否のデータから新たな燃料油の燃焼性が適しているか否かを推定することができる。

また、前記温度測定部は、前記試料容器の周囲の複数箇所で温度を測定するように構成されていてもよい。

このように構成すれば、本体ケース内の温度変化を複数箇所で測定し、燃料油に重量変化が生じる時の温度をより正確に測定することができる。

本発明によれば、簡易な装置構成でもって燃料油の燃焼性を容易に且つ短時間で推定することができるので、燃料油によるトラブルの発生を未然に回避することができ、燃料油の積込み可否などを迅速に判断することが可能となる。

図１は本発明の一実施形態に係る燃料油分析装置を示す縦断面図である。 図２は図１に示す燃料油分析装置の制御装置における機能を示すブロック図である。 図３は図１に示す燃料油分析装置によってＡ重油の温度変化と重量変化とを測定した結果を示すグラフである。 図４は図１に示す燃料油分析装置によってＣ重油（１８０ｃＳｔ）の温度変化と重量変化とを測定した結果を示すグラフである。 図５は図１に示す燃料油分析装置によってＣ重油（３８０ｃＳｔ）の温度変化と重量変化とを測定した結果を示すグラフである。 図６は図１に示す燃料油分析装置によってＣ重油（５００ｃＳｔ）の温度変化と重量変化とを測定した結果を示すグラフである。 図７は燃料油のＥＣＮと燃料油分析装置において発火した時の発火温度との関係を示すグラフである。 図８は燃料油のＥＣＮと発火温度との関係を粘度ごとの傾向で示すグラフである。 図９は図３〜図６に示す温度変化と重量変化とを測定した結果の一部を所定の温度域における重量変化の関係で示すグラフである。 図１０は重量減少値からＥＣＮ推定式を用いて算出したＥＣＮ推定値と実際のＥＣＮとの関係をプロットして傾向を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。以下の実施形態では、船舶の燃料油である重油を分析する燃料油分析装置を例に説明する。

図１に示すように、この実施形態の燃料油分析装置１は、燃料油の試料を入れる試料容器２０と、この試料容器２０を内部に収容する本体ケース２と、本体ケース２内で試料容器２０を加熱する加熱部たるヒータ３と、本体ケース２内の温度を測定する温度測定部たる複数の温度センサ５〜８と、本体ケース２内の温度を所定温度範囲に制御する温度制御部９と、試料容器２０内の燃料油の重量変化を測定する重量測定部たる秤１５とを備えている。

上記試料容器２０は、中央に凹部２２が形成された皿状の容器であり、周囲に鍔部２１が設けられている。凹部２２は、所定量の燃料油試料２５を入れる容量を有している。

上記本体ケース２は、上記試料容器２０を内部に配置する内部空間１２を有している。本体ケース２は、縦型として内部空間１２を円柱状とすることにより、試料容器２０の周囲で均等に温度上昇するようにしている。

本体ケース２の上部には、開閉可能な蓋体１０が設けられている。この蓋体１０は、本体ケース２の上面に密着させることができるようになっているが、図では密着前の少し隙間を空けた状態を示している。

試料容器２０は、重量測定部たる秤１５に支持された支持部材１６の上部に載せられ、この時の重量を「ゼロ」に設定することで、その後の燃料油の重量変化のみを秤１５で測定することができるようになっている。

さらに、蓋体１０の中央部には、本体ケース２の中央部分に形成された内部空間１２の空気を逃がす排気口１３を有する筒状部１４が設けられている。

上記ヒータ３は、上記試料容器２０を配置する内部空間１２を全周から加熱するように周囲に設けられている。ヒータ３は、そのヒータ線が相互に接触しないように断熱材４に埋設されている。このヒータ３は、温度制御部９によって制御されており、本体ケース２の内部を所定温度で加熱できるようになっている。

上記温度センサ５〜８は、本体ケース２の内部空間１２の上下位置に複数個が設けられている。この実施形態では、試料容器２０の上方に設けられた温度センサ５，７と、試料容器２０の下方に設けられた温度センサ６，８によって、本体ケース２の内部空間１２における温度変化を測定している。試料容器２０の上方と下方位置に比較的近接して温度センサ５，６が設けられ、離れた位置に温度センサ７，８が設けられている。温度センサ５〜８は、少なくとも試料容器２０の上下に設けられている温度センサ５，６があればよいが、本体ケース２内の温度を正確に測定するために温度センサ７，８を設けている。これらの温度センサ５〜８は、熱電対を用いることができる。

上記温度制御部９は、上記ヒータ３の温度を制御するように構成されている。この温度制御部９により、上記内部空間１２の温度を所定温度範囲に制御するようにヒータ３の加熱温度が制御される。

上記秤１５は、この実施形態では、上記試料容器２０を載置する支持部材１６を下方から支持する構造となっている。この秤１５により、燃料油の試料２５を入れた試料容器２０の重量減少変化を測定するようになっている。

また、この実施形態では、上記内部空間１２に外部から空気を供給する空気ポンプ１７が設けられている。この空気ポンプ１７は、モータ１８によって駆動されている。この空気ポンプ１７により、配管１９を介して内部空間１２に空気を送っている。この空気ポンプ１７は、必要に応じて設けられる。

この実施形態では、上記したように本体ケース２を縦型とし、内部空間１２を円柱状とすることで、空気ポンプ１７によって内部空間１２に供給された空気が試料容器２０の周囲で均等な対流を生じさせながら蓋体１０の排気口１３に流れるようになっている。

図２に示すように、上記燃料油分析装置１には、上記温度センサ（温度測定部）５〜８で測定した温度と、上記秤（重量測定部）１５で測定した重量とが、入力部３１を介して記録される温度・重量記録部（記録部）３２と、この温度・重量記録部３２に記録された温度変化と重量変化とから燃料油の燃焼性を推定する分析部３３とを有する制御装置３０が設けられている。

上記分析部３３は、後述するように上記温度・重量記録部３２に記録した温度変化と重量変化とから燃料油のＥＣＮを推定し、その燃焼性を推定できるよう構成されている。この分析部３３は、例えば、数値計算ができるＣＰＵなどである。

また、温度・重量記録部３２は、この燃焼特性曲線を保存する保存部３６を有している。この保存部３６は、作成した燃焼特性曲線を保存しておくことにより、その燃焼特性曲線を過去の燃焼特性曲線として容易に参照することができるようになっている。そして、この実施形態の分析部３３は比較部３４を有し、後述するように、得られた燃料油の燃焼特性曲線を過去の燃焼特性曲線と比較することができるようになっている。

また、この実施形態では、分析部３３で分析した結果を表示する表示部３５が設けられている。この表示部３５としては、モニタなどである。この表示部３５には、例えば、図７、図８に示すグラフや後述するＥＣＮの推定式から得られるＥＣＮの推定値や後述する図３〜６に示すような燃焼特性曲線を表示するようにしてもよい。

この実施形態では、温度・重量記録部（記録部）３２を１つの構成で示しているが、温度記録部と重量記録部とを別々な構成としてもよい。また、上記温度・重量記録部３２及び分析部３３は、例えば、パーソナルコンピュータとしてもよい。この場合、パーソナルコンピュータに温度及び重量の測定結果を送り、パーソナルコンピュータで分析して結果を表示するように構成すればよい。

以上のように構成された燃料油分析装置１によれば、以下のようにして燃料油の燃焼性を分析することができる。

まず、所定量の燃料油試料２５を試料容器２０に入れ、その試料容器２０を秤１５の支持部材１６に載置し、蓋体１０を閉じる。

次に、ヒータ３に通電し、本体ケース２の内部空間１２が加熱される。この加熱によって本体ケース２の内部温度が変化すると、その温度変化は温度測定部である温度センサ５〜８によって測定される。この測定された温度は、入力部３１を介して温度・重量記録部３２にそれぞれ記録される。

また、本体ケース２の内部温度上昇によって試料容器２０に入れらた燃料油試料２５が蒸発又は発火することで重量が減少すると、この重量減少は重量測定部である秤１５によって測定される。この測定された重量減少は、入力部３１を介して温度・重量記録部３２に記録される。

そして、本体ケース２の内部温度を所定の温度まで上昇させることで得られた温度変化と、その温度変化の過程で得られた燃料油の重量変化から、分析部３３によって以下に述べる通り燃料油試料２５の燃焼性が推定される。

まず、上記分析部３３において、燃料油の重量が大きく減少し、本体ケース２の内部温度が大きく上昇した温度が、その燃料油の発火温度と推定し、その発火温度から燃料油のＥＣＮを推定することで、その燃料油の燃焼性を推定してもよい。この推定としては、ＥＣＮが、例えば、２０を超えるか否かを同時に表示して推定できるようにしてもよい。

さらに、上記分析部３３において、本体ケース２の内部温度変化と、その温度域における燃料油の重量減少量とを測定する。そして、その重量減少量から後述するＥＣＮ推定式を用いてその燃料油のＥＣＮを推定することで、その燃料油の燃焼性を推定してもよい。この推定としても、ＥＣＮが、例えば、２０を超えるか否かを同時に表示して推定できるようにしてもよい。

また、上記分析部３３において、温度・重量記録部３２に記録した温度変化と重量変化とから、加熱温度に対する重量変化の曲線を燃料油の燃焼特性曲線として作成し、その燃焼特性曲線から燃料油の燃焼性を推定してもよい。この推定としては、例えば、良い燃料油は低い温度から重量が減少するが、悪い燃料油は緩やかに重量が減少し、高い温度で一気に重量が減少する、というような過去の経験などに基づく推定ができる。

しかも、この燃焼特性曲線による燃焼性の推定として、上記分析部３３の比較部３４において、今試験をした燃料油の燃焼特性曲線と過去の同一分類の燃料油における燃焼特性曲線とを表示部３５に表示させ、それらの燃焼特性曲線を比較して燃焼性を推定するようにしてもよい。この燃焼性の推定としては、例えば、今試験をした燃料油の燃焼特性曲線と、過去に問題がなかった燃料油と、問題があった燃焼特性曲線と、を同時に表示部３５に表示させる。そして、今試験をした燃料油の燃焼特性曲線が過去のどちらの燃焼特性曲線に近似しているかを比較することで、今試験をした燃料油の燃焼性を推定する。

次に、上記燃料油分析装置１による燃料油の燃焼性を推定する方法をそれぞれ詳細に説明する。

まず、図３〜図６に基づいて、上記燃料油分析装置１で測定した燃料油の温度変化と重量変化とを示すグラフについて説明する。以下の例のグラフでは、Ａ重油とＣ重油の動粘度の異なる各３種類の試料について、温度変化と重量変化との関係の燃焼特性曲線を示している。Ａ重油の各試料には数字１〜３を付し、Ｃ重油の試料には動粘度と数字１〜３を付して説明する。なお、図３〜図６では、各線の差が見えるようにそれぞれ３種類の燃料油について示すが、更に多くの種類を示すようにしてもよい。

図３〜図６のグラフは、あらかじめ燃焼性が判っている２６種類の燃料油に対して上記燃料油分析装置で実施した試験結果に基づいて作成されている。この試験では、Ａ重油が３種類（Ａ−１〜Ａ−３）、Ｃ重油（１８０ｃＳｔ）が９種類（１８０−１〜１８０−９）、Ｃ重油（３８０ｃＳｔ）が８種類（３８０−１〜３８０−８）、Ｃ重油（５００ｃＳｔ）が６種類（５００−１〜５００−６）の合計２６種類を試験しているが、更に種類を増やせばそれだけ推定の精度が向上する。

試験に用いた２６種類の燃料油のＥＣＮは、専用の測定機器によって実測されており、、後述するようにして得られたＥＣＮの推定値と比較できる。また、上記燃料油分析装置１によって試験をした結果の発火温度と蒸発又は発火による重量減少量も実測されている。

図３は、上記燃料油分析装置１で測定したＡ重油の温度変化と重量変化とを示すグラフである。図４に示すように、二点鎖線で示す燃焼特性曲線Ａ−１の燃料油、破線で示す燃焼特性曲線Ａ−２の燃料油、実線で示す燃焼特性曲線Ａ−３の燃料油共に、成分が異なっていてもほぼ同じ燃焼特性曲線となり、温度上昇に伴って約３９０℃付近まで徐々に重量が減少した後は、温度上昇に伴って緩やかに重量が減少している。

図４は、上記燃料油分析装置１で測定したＣ重油（１８０ｃＳｔ）の温度変化と重量変化とを示すグラフである。図４に示すように、二点鎖線で示す燃焼特性曲線１８０−１の燃料油、破線で示す燃焼特性曲線１８０−５の燃料油の場合、成分が異なることで少し異なった曲線となっているが、温度上昇にともなって除々に重量が減少し、約４００℃を超えた付近から少し大きく重量が減少して約５００℃付近で大きく重量が減少した後は、温度上昇に伴って緩やかに重量が減少している。一方、実線で示す燃焼特性曲線１８０−９の燃料油の場合、温度上昇にともなって約５００℃付近まで除々に重量が減少し、約５００℃を超えた温度で大きく重量が減少した後は、温度上昇に伴って緩やかに重量が減少している。

図５は、上記燃料油分析装置１で測定したＣ重油（３８０ｃＳｔ）の温度変化と重量変化とを示すグラフである。図５に示すように、二点鎖線で示す燃焼特性曲線３８０−１の燃料油の場合、温度上昇にともなって除々に重量が減少し、約４００℃を超えた付近から少し大きく重量が減少して約５００℃付近で大きく重量が減少した後は、温度上昇に伴って緩やかに重量が減少している。また、破線で示す燃焼特性曲線３８０−４の燃料油の場合、温度上昇にともなって約５００℃付近まで除々に重量が減少し、約５００℃において大きく重量が減少を生じた後は、温度上昇に伴って緩やかに重量が減少している。一方、実線で示す燃焼特性曲線３８０−８の燃料油の場合、温度上昇に伴って他の燃料油に比べて大きく重量が減少し、約５００℃を超えたところで大きく重量が減少した後は、、温度上昇に伴って緩やかに重量が減少している。

図６は、上記燃料油分析装置１で測定したＣ重油（５００ｃＳｔ）の温度変化と重量変化とを示すグラフである。図６に示すように、二点鎖線で示す燃焼特性曲線５００−１の燃料油の場合、温度上昇にともなって除々に重量が減少し、約４００℃を超えた付近から少し大きく重量が減少し、約５００℃付近を越えると温度上昇に伴って緩やかに重量が減少している。また、破線で示す燃焼特性曲線５００−３の燃料油の場合、温度上昇にともなって約５００℃付近まで除々に重量が減少し、約５００℃付近を越えると温度上昇に伴って緩やかに重量が減少している。一方、実線で示す燃焼特性曲線５００−６の燃料油の場合、約５００℃を超える温度まで緩やかに重量が減少し、約５００℃を超えて大きく重量が減少した後は、温度上昇に伴って緩やかに重量が減少している。

このように、上記燃料油分析装置１によれば、図３〜図６に示されるように、同じ分類に細分された燃料油であっても、異なる供給元によって異なる燃料油の温度変化と重量変化の関係を示す燃焼特性曲線を得ることができる。

この温度上昇に伴う試料油重量の変化である燃焼特性曲線は、Ａ重油とＣ重油とで明らかに特性が異なる。

Ａ重油では４００℃に至るまでに試料油の全てが蒸発する。一方、Ｃ重油の場合は、ＥＣＮの値が比較的大きい燃焼性の良い燃料と、ＥＣＮの値が比較的小さい燃焼性の悪い燃料とで、燃焼特性曲線が異なってくる。燃焼性の良い燃料であるほど４００℃付近から急勾配で燃料が蒸発し始め、そのまま蒸発し続けるか、あるいは約４８０℃〜５２０℃の範囲で発火が生じている。発火が生じた場合、発熱の影響により、試料油重量は急激に減少している。

１８０ｃＳｔと３８０ｃＳｔのＣ重油の場合、燃焼性が悪い試料油（実線で示す）は、３００℃程度のかなり早い段階から目立った蒸発が生じ、蒸発曲線の勾配が緩い状態で発火となる。逆に、燃焼性の良い試料油の蒸発曲線は、それまで緩やかだったものが、４００℃付近から急に勾配が大きくなり、発火となっている。

５００ｃＳｔのＣ重油の場合、燃焼性が悪い試料油（実線で示す）は全般的に蒸発曲線の勾配が緩く、燃焼性の良い試料油（発火しない試料油）は４００℃付近から急勾配となっている。

以上のような分析・知見を基に使用対象（分析対象）の燃料油の燃焼性を燃焼特性曲線から推定することができる。

また、このようにして得られた燃料油の燃焼特性曲線は、例えば、制御装置３０の保存部３６に「寄港地」、「名称」、「業者」等の情報とともに記録してデータベースとして保存しておくことが容易にできる。この燃焼特性曲線をデータベースとして保存しておくことにより、後に他の燃料油の燃焼特性曲線と比較して燃料油の良否を推定する試料として利用することができる。この利用方法としては、表示部３５に表示する燃焼特性曲線として、過去のデータベースから同じ分類の燃料油における燃焼特性曲線を選択的に表示し、今試験をした燃料油の燃焼特性曲線と比較することで、今試験をした燃料油の燃焼性適否を推定することができる。例えば、表示部３５に、過去に問題のあった燃料油の燃焼特性曲線と、全く問題のなかった燃料油の燃焼特性曲線を表示する。そして、今試験をした燃料油の燃焼特性曲線がどちらの燃焼特性曲線に近似しているかを確認する。これにより、今試験をした燃料油の燃焼特性曲線が、過去に問題があった燃料油の燃焼特性曲線に近似していれば問題があり、問題がなかった燃料油の燃焼特性曲線に近似していれば問題はないだろう、と今試験をした燃料油の燃焼性について推定することができる。

図７は、上記燃料油分析装置１で実施の試験結果から得られた発火温度とＥＣＮとの関係を示すグラフである。このグラフから、発火温度とＥＣＮとの関係を実線で示す線形５０の関係に推定することができる。

従って、図７に示すような関係を予め導き出しておけば、この例ではＣ重油について上記燃料油分析装置１によって試料２５を加熱し、その温度変化と重量変化とから発火温度を推定することにより、その発火温度から図７の関係に基づいて、その燃料油のＥＣＮを容易に推定することが可能となる。このＥＣＮの推定は、上述した図２に示す分析部３３によって行われ、表示部３５に表示させることができる。

図８に示すグラフは、上記図７に示す発火温度とＥＣＮとの関係を、Ｃ重油の動粘度ごとにデータ整理したものである。このグラフは、Ｃ重油の動粘度ごとにプロットした結果を示しており、Ｃ重油（１８０ｃＳｔ）については「○」で示し、その線形を実線５１で示している。Ｃ重油（３８０ｃＳｔ）については「□」で示し、その線形を破線５２で示している。Ｃ重油（５００ｃＳｔ）については「△」で示し、その線形を二点鎖線５３で示している。

このように、Ｃ重油の動粘度ごとにデータを整理することで、Ｃ重油について上記燃料油分析装置１によって試料２５を加熱し、その温度変化と重量変化とから発火温度を推定すれば、その発火温度から図８の関係に基づいて、動粘度ごとにその燃料油のＥＣＮをより正確に推定することが可能となる。このＥＣＮの推定は、上述した図２に示す分析部３３によって行われ、表示部３５に表示させることができる。

以上は、燃料油が試験中に発火した場合に、その発火温度から燃料油のＥＣＮを推定するものである。しかし、燃料油によっては蒸発のみで発火しない場合もある。

次に、発火せずに蒸発のみで重量が変化した場合にも適用できる、蒸発特性を用いた燃料油のＥＣＮを推定する燃料油分析装置について説明する。この燃料油分析装置は、燃料油の燃焼性は、その燃料油に固有の蒸発特性から求めることができると考えられるが、燃料油が発火する場合もあれば、発火しない場合もあり、この発火しない場合に用いることができる。

図９は、蒸発特性を得るために、燃料油の重量変化から燃焼性パラメータを定めるための所定の温度域を設定している。所定の温度域としては、Ｔ１〜Ｔ２の低温域と、Ｔ２〜Ｔ３の高温域とを設定している。この所定の温度域は、蒸発又は発火によって重量変化の大きい部分に設定しており、低温域における重量減少量をＷ１、高温域における重量減少量をＷ２、としている。

この設定の場合、燃料油が発火したとしても、Ｔ３においては発火後の重量カーブは蒸発のみのときのカーブとほぼ一致すると考えられるので、発火の影響を無視することができる。Ｗ１は、燃料が主燃焼となる前の蒸発量を示すものである。呼び水的な効果により、この数値が大きいほど一般に燃焼性が良い。Ｗ２は主燃焼による燃料の減少に対応する。

そして、上記Ｃ重油はすべてＥＣＮが実測値として得られているので、そのＥＣＮ実測値を基に上記Ｗ１及びＷ２をパラメータとする重回帰分析を燃料油の動粘度ごとに行い、ＥＣＮの推定式を作成することができる。

重回帰分析はＥＣＮ推定の精度を向上させるため燃料油の動粘度ごとに行い、動粘度ごとのＥＣＮ推定式を作成する。ＥＣＮ推定式は、例えば、「ＥＣＮ（推定値）=Ａ＋Ｂ×Ｗ１＋Ｃ×Ｗ２」のような形となる。ここで、Ａ，Ｂ．Ｃは重回帰分析によって算出された係数を示す。

図１０はＥＣＮ実測値と上記ＥＣＮ推定式によるＥＣＮ推定値との関係を動粘度ごとに示したものである。この図から、ＥＣＮ実測値とＥＣＮ推定値との間には、線形６０のような関係があると考えることができる。そして、この方法でＥＣＮを推定したときの相関係数を算出してみると、発火温度によるＥＣＮ推定とほぼ同じ推定精度となっていることがわかった。

このように、上記燃料油分析装置１によれば、燃料油の所定の温度域における重量減少量を計測し、その重量減少量からＥＣＮ推定式を用いて計算すれば、試料の燃料油のＥＣＮを推定することが可能となる。

以上のように、上記燃料油分析装置１によれば、所定量の燃料油を試料容器２０に入れ、その試料容器２０を本体ケース２の内部空間１２で所定温度まで加熱して、その内部空間１２の温度変化と、その温度変化の過程で得られた燃料油の重量低減変化とを測定し、それらの測定結果を分析することで、燃焼特性曲線を作成する。そして、その燃焼特性曲線から、既に燃焼性の評価がなされている燃料の燃焼特性曲線と比較することで燃料油の燃焼性を推定することができる。

また、燃料油の発火温度からＥＣＮを推定することで、その推定したＥＣＮから燃料油の燃焼性を容易に推定することができる。

さらに、加熱した燃料油の重量減少量からＥＣＮを推定し、その推定したＥＣＮから燃料油の燃焼性を容易に推定することができる。

このように、いずれかの手法で燃料油の燃焼性を容易に且つ短時間で推定することが可能であるが、更に、これらの手法を組み合わせれば、推定精度が向上できる。

そのため、船舶の乗組員などは、燃料油サンプルを専門業者に送って分析結果を待つことなく、速やかに積込んだ燃料油の使用開始や、場合によっては積込みを拒否することが可能となる。

なお、上記実施形態の燃料油分析装置１は一例であり、本体ケース２に分析部（パーソナルコンピュータ等）３３を備えた構成であってもよく、燃料油分析装置１の形態は上記実施形態に限定されるものではない。

また、上記実施形態では、燃料油として主にＣ重油を例に説明したが、同様に燃焼性を推定する必要がある燃料油であれば分析することはでき、燃料油はＣ重油に限定されるものではない。

さらに、上述した実施形態は一例を示しており、本発明の要旨を損なわない範囲での種々の変更は可能であり、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。

本発明に係る燃料油分析装置は、重油などの燃料油について、適した燃焼性を有している燃料油か否かを容易に且つ短時間で分析したい簡易的な燃料油分析装置として使用できる。

１ 燃料油分析装置
２ 本体ケース
３ ヒータ（加熱部）
４ 断熱材
５ 温度センサ（温度測定部）
６ 温度センサ（温度測定部）
７ 温度センサ（温度測定部）
８ 温度センサ（温度測定部）
９ 温度制御部
１０ 蓋体
１２ 内部空間
１３ 排気口
１４ 筒状部
１５ 秤（重量測定部）
１６ 支持部材
１７ 空気ポンプ
１８ モータ
１９ 配管
２０ 試料容器
２１ 鍔部
２２ 凹部
２５ 燃料油試料
３０ 制御装置
３１ 入力部
３２ 温度・重量制御部
３３ 分析部
３４ 比較部
３５ 表示部
３６ 保存部
５０ 線形
５１ 線形
５２ 線形
５３ 線形
６０ 線形
Ａ−１〜Ａ−３ 燃焼特性曲線
１８０−１ 燃焼特性曲線
１８０−５ 燃焼特性曲線
１８０−９ 燃焼特性曲線
３８０−１ 燃焼特性曲線
３８０−４ 燃焼特性曲線
３８０−８ 燃焼特性曲線
５００−１ 燃焼特性曲線
５００−３ 燃焼特性曲線
５００−６ 燃焼特性曲線

Claims (3)

1. 燃料油の試料を入れる試料容器と、
   前記試料容器を収容する内部空間を有する本体ケースと、
   前記本体ケース内で前記試料容器を加熱する加熱部と、
   前記本体ケース内の温度を所定温度範囲に制御する温度制御部と、
   前記本体ケース内の温度変化を測定する温度測定部と、
   前記試料容器内の燃料油の重量変化を測定する重量測定部と、
   前記温度測定部で測定した温度変化と前記重量測定部で測定した重量変化とを記録する記録部と、
   前記記録部に記録した温度変化と重量変化とから燃料油の燃焼性を推定する分析部と、を備え、
   前記分析部は、前記記録部に記録した温度変化と重量変化とから燃料油の発火温度を推定し、該発火温度から動粘度ごとに整理された燃料油の発火温度と推定セタン価との関係に基づいて燃料油の推定セタン価を推定するように構成されている燃料油分析装置。
2. 燃料油の試料を入れる試料容器と、
   前記試料容器を収容する内部空間を有する本体ケースと、
   前記本体ケース内で前記試料容器を加熱する加熱部と、
   前記本体ケース内の温度を所定温度範囲に制御する温度制御部と、
   前記本体ケース内の温度変化を測定する温度測定部と、
   前記試料容器内の燃料油の重量変化を測定する重量測定部と、
   前記温度測定部で測定した温度変化と前記重量測定部で測定した重量変化とを記録する記録部と、
   前記記録部に記録した温度変化と重量変化とから燃料油の燃焼性を推定する分析部と、を備え、
   前記分析部は、前記記録部に記録した所定の温度域における重量変化に基づいて推定セタン価を推定するように構成されている燃料油分析装置。
3. 前記温度測定部は、前記試料容器の周囲の複数箇所で温度を測定するように構成されている請求項１又は２に記載の燃料油分析装置。

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