JP6443639B2 - 燃料油移送装置 - Google Patents

Description

本発明は、燃料油移送装置に関し、さらに詳しくは、内燃機関などに向け供給される燃料油を貯蔵するために用いられる燃料油貯蔵タンクに関する。

船舶や発電機などのボイラに用いられる燃料油は、タンクなどの貯留部に収容され、内燃機関等に供給されて消費される。
船舶に用いられる燃料油の貯留部は、例えば、貨物船の場合、貨物倉の下側に設けられている二重底の一部に配置されたタンクが用いられる。
しかしこの位置では、座礁などによって二重底の一部が破損すると燃料油の貯留部から燃料油が流れ出す危険がある。
そこで、船体の底部ではなく、例えば、上甲板近傍の隅部のように、底部よりも上位に燃料油貯蔵タンク用のスペースを確保して、トップサイドタンクを形成することが提案されている（例えば、特許文献１）。

燃料油貯蔵タンクは、設置場所によって内部に貯蔵されている燃料油の温度に影響を与える。
例えば、海水中に沈む船体の内側に燃料油貯蔵タンクが位置した場合には、海水温度の影響を受ける。海水温度は凍結しない限り、０度以上である。
一方、喫水線よりも高い位置で大気と接触する船体の内部に燃料油貯蔵タンクが位置した場合には、大気温度の影響を受ける。大気温度は海水温度よりも低い温度に達することがあり、例えば、−１０度や−２０度などの低い温度に達することがある。
大気温度が氷点下である場合には、燃料油貯蔵タンクもその温度の影響を受け、貯蔵している燃料油の粘度が増加し、移送効率が悪化する虞がある。

従来、燃料油貯蔵タンクに貯蔵されている燃料油を、燃料油貯蔵タンク内に設けられている加熱部材によって加熱することにより粘度の上昇を抑える方法が提案されている（例えば、特許文献２）。燃料油貯蔵タンクに貯蔵される燃料油の温度を高めるには、加熱部材の熱容量や発生熱量を大きくしなければならない。しかし、加熱された燃料油は燃料油貯蔵タンク内で対流しやすくなる。この結果、燃料油貯蔵タンク内での燃料の温度分布が不均一となり、取り出し位置にある燃料油の温度が低いままであるときには燃料油の粘度が高いことが原因して移送効率が悪化する。移送効率の悪化を防ぐには、広範囲に亘る熱源の設置が必要となりコスト上昇の原因となる。

特開２００５−２３１５２８号公報 特許第４７７４２７０号公報

本発明の課題は、大気温度の影響を受けて燃料油貯蔵タンクから取り出される燃料油が粘度を上昇させたままとなるのを防いで移送効率が悪化するのを防止できる燃料油移送装置を提供することにある。

この課題を解決するために本発明は、大気の熱を受ける位置に設けられた燃料油貯蔵タンクと、該燃料油貯蔵タンクから吸入された燃料油を加熱する燃料油澄タンクと、加熱された燃料油を前記燃料油貯蔵タンクに戻すために一時的に貯留する燃料油サービスタンクとを備えて前記燃料油を循環させることができる燃料油移送装置において、前記燃料油貯蔵タンクは、船舶の上甲板近傍の隅部に配置されて船首側から見た断面形状が三角形状のトップサイドタンクが用いられ、該トップサイドタンク内に設けられた小区画における最も深い位置に向け開口するベルマウスを有する吸入管と、該トップサイドタンクの最も深い位置の底部に配置された一往復の蒸気加熱管とを備え、前記燃料油澄タンクに吸入される燃料油の温度が凝結を招く温度である場合に前記蒸気加熱管のバルブ開閉制御により前記小区画内での前記ベルマウスに向けた、前記底部から吸入される燃料油を加熱することを特徴としている。

本発明によれば、燃料油貯蔵タンクから吸入される燃料油を加熱してそのタンクに戻すことによりタンク内の燃料油を加熱できるので、燃料油の粘度上昇を防いで移送効率の悪化を防止できる。加えて、大気温度に影響される場合には、対を成す蒸気加熱管を用いて燃料油の温度低下を防止できるので、最小限の部材を用いるだけで燃料油の粘度上昇を抑えて移送効率の悪化を防止し続けることができる。

本発明の実施形態に係る燃料油移送装置の構成を示す模式図である。 図１に示した燃料油移送装置の燃料油貯蔵タンクの設置場所を説明するための船体の模式図である。 図１に示した燃料油移送装置の燃料油貯蔵タンクに用いられるボックス状小区画の原理構造を説明するための図である。 図２に示した設置場所に設けられている燃料油貯蔵タンクの構成を説明するための部分的な斜視図である。

以下に、本発明を実施するための形態を説明する。
図１は、本発明を実施するための形態に係る燃料油移送装置１の構成を示す図である。
燃料油移送装置１は、燃料油貯蔵タンク２に連通する燃料油澄タンク３，燃料油サービスタンク４を備えている。
燃料油澄タンク３は、燃料油を加熱するために用いられるタンクであり、図示しないヒータにより、一例として７０〜８０℃の温度に燃料油が加熱される。

燃料油貯蔵タンク２と燃料油澄タンク３とは移送管５によって連通されており、その途中には、移送ポンプ６、温度センサ７および圧力センサ８が配置されている。
温度センサ７は、例えば、移送ポンプ６の燃料油入り口側の温度を計測している。
圧力センサ８は、移送ポンプ６内に吸入される燃料油の圧力変化を監視するために設けられている。圧力変化は、燃料油の粘度変化に応じた流動抵抗の変化を判断するために用いられる。特に、粘度が高くなり流動抵抗が増加した場合には、移送ポンプ６の入り口側の圧力が真空化傾向となる。従って、真空化傾向の圧力変化が検知されると燃料油の粘度を下げるための加熱が必要となる。
燃料油澄タンク３には、移送ポンプ６によって吸入された燃料油の液面を検知するためのレベルセンサ９が設けられている。
レベルセンサ９は、燃料油澄タンク３内に燃料油が所定量導入されたときの液面を検知できるセンサである。レベルセンサ９は、燃料油澄タンク３内に燃料油が所定量導入されたことを検知すると、移送ポンプ６の駆動を停止させるために用いられる。

燃料油サービスタンク４は、加熱された燃料油を清浄化した後、一時的に貯留し、内燃機関等に向け燃料油を供給するために用いられるタンクである。燃料油貯蔵タンク２と燃料油サービスタンク４とは吸入管１０により連通されており、その途中には、流下ポンプ１１が配置されている。燃料油サービスタンク４に貯留されている燃料油の一部は流下ポンプ１１によって燃料油貯蔵タンク２に流下されて燃料油貯蔵タンク２内の燃料油の温度を高める。
この場合にいう流下ポンプ１１の名称は、燃料油サービスタンク４が燃料油貯蔵タンク２よりも高い位置に配置されている構成を前提としていることが理由である。つまり、上位の燃料油サービスタンク４から、これよりも下位の燃料油貯蔵タンク２に燃料油を流れ落とすように繰り出すことを意味させて流下という表現としている。

図１に示す構成では、燃料油澄タンク３および燃料油サービスタンク４がそれぞれ吸入管１０に連通された構成を採用している。従って、これら両方のタンク３，４あるいは何れかのタンクから燃料油貯蔵タンク２に向けた燃料油の流路が設定できるように各タンク３，４燃料油の出口の流路に弁１２が設けられている。

以上の燃料油移送装置１は、移送ポンプ６によって燃料油貯蔵タンク２から燃料油澄タンク３に吸入された燃料油が加熱され、加熱された燃料油が清浄化されたうえで燃料油サービスタンク４に導入され、貯留された燃料油が内燃機関等への供給に備えられる。
燃料油澄タンク３およびまたは燃料油サービスタンク４において一時的に貯留されている燃料油の一部は、流下ポンプ１１によって燃料油貯蔵タンク２に戻される。この結果、燃料油貯蔵タンク２内の燃料油は加熱された燃料油と混合されることにより部分的に３６〜４０℃に加熱される。

本実施形態においては、ポンプ同士の稼働時間として、例えば、移送ポンプ６が１５分程度そして流下ポンプ１１が４５分程度を選択されて交互に稼働される。この時間のうちで移送ポンプ６の稼働時間は、例えば、前述した燃料油澄タンク３内のレベルセンサ９によって燃料油の液面が検知されるまでの時間に対応させることができる。つまり、移送ポンプ６の回転数、駆動電流等の定格に基づいた流量で燃料油を流したときの稼働時間内に燃料油の液面がレベルセンサ９によって検知されると燃料油の流動抵抗を生じない燃料油の粘度であると判断でき、この稼働時間を超える場合には燃料油の粘度が高く流動性が悪いと判断できる。また、レベルセンサ９は、燃料油澄タンク３内に導入される燃料油が所定量に達したことを検知すると、移送ポンプ６の稼働を停止させて燃料油が溢れるのを防止する。
なお、停泊中などのように燃料油の消費がないときは、移送ポンプ６の稼働時間が短く、レベルセンサ９が作動するまでの時間が例えば６分程度となる。

移送ポンプ６を用いて燃料油貯蔵タンク２から燃料油澄タンク３に向けて燃料油を吸入するルートは、図１において符号Ｆ１〜Ｆ５で示されている。流下ポンプ１１を用いて燃料油サービスタンク４から燃料油貯蔵タンク２に向け燃料油を流下させるルートは、図１において矢印Ｆ１０〜Ｆ１２で示されている。
このような構成を用いる燃料油移送装置１は、その主要部の構成が本出願人の先願である特開２０１２−１７１２３号公報に開示されている。

以上の構成を備えた本実施形態による燃料油移送装置１の特徴は、燃料油貯蔵タンク２の構造にある。
すなわち、船舶における喫水線の上位で大気温度の影響を受ける位置に燃料油貯蔵タンク２が設置されている場合、燃料油貯蔵タンク２の内部に燃料油の温度低下を防ぐ加熱機構が備えられている点が特徴である。特に、加熱機構に用いられる、対を成す蒸気加熱管が燃料油の吸入に用いられるベルマウスの近傍で、燃料油貯蔵タンクにおける縦方向の最も深い位置に配置されていることが特徴となる。

上記特徴を説明する前に、本実施形態に係る燃料油移送装置１に用いられる燃料油貯蔵タンク２について説明する。
本実施形態による燃料油移送装置１は、図２に示すように、燃料油貯蔵タンク２が、船舶１００に備えられている上甲板１０１の下方隅部に配置されてトップサイドタンクとして用いられる。
トップサイドタンクとして用いられる燃料油貯蔵タンク２は、喫水線ＷＬよりも上位に配置されており、断面形状が三角形状をなし、縦方向での深さが一様でない。

一方、本実施形態にかかる燃料油移送装置１は、燃料油貯蔵タンク２の内部に貯蔵されている燃料の一部を対象として加熱するために、ボックス状小区画２０を備えている。このボックス状小区画２０は、燃料油貯蔵タンク２から燃料油澄タンク３に向けて吸入される燃料油の移送効率を下げないために設けられている。
図３は、ボックス状小区画２０の原理構造を説明するための図である。燃料油貯蔵タンク２に戻される加熱済み燃料油は、貯蔵されている燃料油に比べて比重が小さく、上昇して拡散しやすいが、ボックス状小区画２０内に加熱済み燃料油を止めることによって拡散が防がれる。この結果、燃料油貯蔵タンク２内から吸入される位置に溜まっている燃料油は、温度低下を抑えられて流動抵抗が増加しないままに維持されるので移送効率が悪化することがない。

図３において燃料油貯蔵タンク２に設けられるボックス状小区画２０は、底部近傍に向けた開口を持つベルマウス２Ｂに連通する吸入主管２Ｃを備えている。
吸入主管２Ｃは、ボックス状小区画２０によって覆われている。ボックス状小区画２０は、空間を仕切る任意の一側が底面側から上方に向けて切除された切り込み部２０Ａを有し、切り込み部２０Ａを用いて燃料油貯蔵タンク２の内部とボックス状小区画２０の内部とが連通されている。

ボックス状小区画２０は、ベルマウス２Ｂから燃料油貯蔵タンク２内に戻された加熱済み燃料油が、ベルマウス２Ｂの位置から上昇して離れた位置に向けて流れるのを防ぐ。つまり、ベルマウス２Ｂを出た燃料油は、上昇するとボックス状小区画２０の天井２０Ｂに衝突して跳ね返る。この結果、燃料油はボックス状小区画２０内で乱流を起こしてボックス状小区画２０の内部に止まれる。

一方、加熱済み燃料油の流れをベルマウス２Ｂの周辺に集約させるための構成として、断面形状がＴ字状の衝立２１を切り込み部２０Ａの近傍に配置する構成が用いられている。
加熱済み燃料油は、ボックス状小区画２０の天井２０Ｂに加えて衝立２１の水平片２１Ａに衝突して乱流となり、ボックス状小区画２０内での燃料油との混合性が高められる。この結果、ベルマウス２Ｂに吸入される燃料油と加熱済み燃料油との混合率が高められて燃料油の加熱効率が高められる。

図２に示したトップサイドタンクを成す燃料油貯蔵タンク２は、図４に示すように、駆体の三角形状断面の底面に対向してボックス状小区画２０が設けられている。
同図において符号２Ａ０は、ボックス状小区画２０を構成するために用いられる駆体の既存構造部品である区切り用骨材を、符号２Ａ１は通路用穴をそれぞれ示している。また、符号２Ｄは、ボックス状小区画２０内に溜まったエアを抜くエア抜き穴である。加熱済み燃料油がボックス状小区画２０内に入り込むときに小区画２０の内部に溜まっているエアが押し出されて加熱済み燃料油の流れ込みが許容される。

ボックス状小区画２０の断面形状である三角形状において縦方向で最も深い位置の底部に向け開口するベルマウス２Ｂ近傍には、対を成して一往復する蒸気加熱管３０が配置されている。蒸気加熱管３０は、複数連続してボックス状小区画２０が形成されている場合には、全ての小区画２０を対象として延長されている。一往復させる理由は上記の供給側と回収側とが連通するためである。

蒸気加熱管３０は、粘度上昇を招いて流動抵抗が増加する燃料油の温度である場合に加熱する機能を持っている。
粘度上昇を招く燃料油の温度は、大気温度の影響を受けた結果で現れる。このため、燃料油の温度は、図１に示した移送ポンプ６に至る流路に設けられている温度センサ７によって検知され、図示しないが、蒸気加熱管３０用のバルブが開閉制御されて蒸気を用いた加熱が実行される。
特に、大気温度が氷点下に達している場合には、燃料油の温度も凝結を招きやすい温度に変化しているので、この温度を高めるように加熱が行われる。
燃料油の温度が高められて粘度が低下することにより燃料油の移送効率が改善される。

以上の構成による燃料油移送装置１は、加熱済み燃料油を燃料油貯蔵タンク内の燃料の加熱に用いると共に、蒸気加熱管３０を併せた燃料油の加熱が行えるので、蒸気加熱管３０の熱容量を極端に大きく設定する必要がない。これにより、迅速な温度補正が可能となると共に、温度補正に用いられる蒸気加熱管３０を多数設置する必要がなく、コスト上昇を抑えることができる。
なお、本実施形態として挙げた例は、三角形の断面形状部にボックス状小区画２０を設けた構成を対象としているが、ボックス状小区画２０を設けない場合を対象として蒸気加熱管３０を設けることも可能である。

本発明は、加熱済み燃料油による貯蔵燃料油の加熱ができることにより、燃料油の温度維持のための構成が簡単になる。さらに加えて、大気温度の影響により燃料油の凝結が起こるような場合には、補助的に蒸気加熱管を用いることで燃料油の温度維持が可能となる。しかも補助的に用いる蒸気加熱管は、加熱済み燃料油と相乗させて燃料油の加熱を行うので、必要最小限の構成で済むことから利用可能性が高いといえる。

１ 燃料油移送装置
２ 燃料油貯蔵タンク
２Ｂ ベルマウス
２Ｃ 吸入主管
２０ 小区画
３ 燃料油澄タンク
４ 燃料油サービスタンク
５ 移送管
６ 移送ポンプ
３０ 蒸気加熱管

Claims (1)

1. 大気の熱を受ける位置に設けられた燃料油貯蔵タンクと、該燃料油貯蔵タンクから吸入 された燃料油を加熱する燃料油澄タンクと、加熱された燃料油を前記燃料油貯蔵タンクに戻すために一時的に貯留する燃料油サービスタンクとを備えて前記燃料油を循環させることができる燃料油移送装置において、
   前記燃料油貯蔵タンクは、船舶の上甲板近傍の隅部に配置されて船首側から見た断面形状が三角形状のトップサイドタンクが用いられ、該トップサイドタンク内に設けられた小区画における最も深い位置に向け開口するベルマウスを有する吸入管と、該トップサイドタンクの最も深い位置の底部に配置された一往復の蒸気加熱管とを備え、
   前記燃料油澄タンクに吸入される燃料油の温度が凝結を招く温度である場合に前記蒸気加熱管のバルブ開閉制御により前記小区画内での前記ベルマウスに向けた、前記底部から吸入される燃料油を加熱することを特徴とする燃料油輸送装置。

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