JP7028939B1 - 燃料清浄装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料の清浄化の終了を的確に判断することができ、清浄化の不足や無駄を省くことができる燃料清浄装置を提供する。【解決手段】タンク４１から吸い上げた燃料を清浄化してタンク４１に戻す燃料清浄装置１０であって、タンク４１から燃料を吸い上げるためのポンプ２０と、前記ポンプ２０によって吸い上げられた燃料を清浄化する清浄化手段２３と、燃料の濁度を測定するセンサ３３と、を備えるようにした。【選択図】図３

Description

この発明は、Ａ重油などの燃料を清浄化することができる燃料清浄装置に関し、例えば、備蓄用燃料に含まれるセジメントを除去することができる燃料清浄装置に関する。

非常用発電機の燃料は地下タンクに備蓄されることが一般的である。こうした燃料は災害等の非常事態が発生しなければ長期に渡り備蓄されることになるため、時間の経過とともにセジメントが生じる。特にＡ重油は、添加している残炭基材が分離してセジメントを生じる。こうしたセジメントは不完全燃焼の原因となるおそれがあるため、備蓄燃料は定期的に清浄化してセジメントを除去することが望ましい。

燃料を清浄化する装置としては、例えば特許文献１に、燃料を循環させてスラッジ（セジメント）を除去する装置が開示されている。この装置では、攪拌装置により旋回流を起こさせることでタンクの底にスラッジを堆積させ、堆積したスラッジを除去するようにしている。この特許文献１に記載の装置では、上記したようなスラッジ除去プロセスを２～３回程度行うとしている。

特開昭５４－９１８６３号公報

しかし、上記した特許文献１に記載された装置では、スラッジが除去されたか否かを判別する方法がなく、装置の作動時間で作業の終了を判断するしかなかった。このため、清浄化が不十分となるおそれや、無駄に装置を稼働させてしまうおそれがあった。
そこで、本発明は、燃料の清浄化の終了を的確に判断することができ、清浄化の不足や無駄を省くことができる燃料清浄装置を提供することを課題とする。

上記した課題を解決するため、本発明は、車両に搭載され、非常用発電の燃料が備蓄されたタンクの位置まで自走可能であり、前記タンクから吸い上げた燃料を清浄化して前記タンクに戻す燃料清浄装置であって、前記タンクから燃料を吸い上げるためのホースが着脱可能な吸い込み口と、前記タンクから燃料を吸い上げるためのポンプと、前記ポンプによって吸い上げられた燃料を遠心分離によってセジメントを除去した後に、フィルタにより更にセジメントを除去することにより清浄化する清浄化手段と、燃料の濁度を測定するセンサと、前記タンクに燃料を戻すためのホースが着脱可能な吐出口と、を備える。

本発明は上記の通りであり、燃料の濁度を測定するセンサを備えるため、燃料の清浄化の終了を的確に判断することができ、清浄化の不足や無駄を省くことができる。

燃料清浄装置の正面図である。 燃料清浄装置の平面図である。 燃料清浄装置（１号機）の構成を概略的に示すブロック図である。 燃料清浄装置（２号機）の構成を概略的に示すブロック図である。 センサの構造を説明する図である。 燃料清浄装置を車載した状態を示す図である。

本発明の実施形態について、図を参照しながら説明する。
本実施形態に係る燃料清浄装置１０は、タンク４１から吸い上げた燃料を清浄化してタンクに戻すものである。例えば、タンク４１に備蓄されたＡ重油に含まれるセジメントを除去することができるように構成されている。

本実施形態に係る燃料清浄装置１０は、図１および図２に示すように、１号機１２と２号機１３との２台の装置を連結して構成されており、これらの２台の装置がそれぞれ清浄化手段２３（後述）を備えている。このように清浄化手段２３を備えた２台の装置を連結することで、処理性能を倍化することができる。なお、本実施形態においては２台の装置（清浄化手段２３）を連結しているが、これに限らず、１台の装置で燃料清浄装置１０を構成してもよいし、３台以上の装置で燃料清浄装置１０を構成してもよい。

この燃料清浄装置１０は、図１～４に示すように、制御盤１１と、吸い込み口１５と、吐出口１６と、循環経路１８と、濁度測定用管路１９と、吸い込みポンプ２０と、水分分離装置２１と、第１圧力計２２と、清浄化手段２３と、第２圧力計３１と、吐出流量計３２と、センサ３３と、センサ流量計３４と、センサ流量調整弁３５と、第１測定用弁３７と、第２測定用弁３８と、を備えて構成される。

制御盤１１は、燃料清浄装置１０の作動を制御および監視するためのものであり、燃料清浄装置１０を操作するための各種の入力手段（スイッチ、キー、入力端子など）や、燃料清浄装置１０の状態を表示するための各種の出力手段（ＬＥＤ等のランプ、メーター、出量端子など）を備えている。作業者は、この制御盤１１を操作することで、燃料清浄装置１０の作動を開始させたり、作動を停止させたりすることができる。また、作業者は、この制御盤１１の表示を参照することで、燃料清浄装置１０の状態を監視することができる。また、燃料清浄装置１０で異常が発生した場合には、この制御盤１１に内蔵された制御装置に信号が出力され、エラー表示や緊急停止などのエラー処理を自動的に実行するように構成されている。

本実施形態に係る制御盤１１には、後述するセンサ３３によって測定された燃料の濁度を表示する表示機器が配置されている。なお、この表示機器は必ずしも制御盤１１に配置されている必要はなく、他の箇所に配置されていてもよい。

吸い込み口１５は、燃料を燃料清浄装置１０の内部に取り込むための入口である。この吸い込み口１５は、逆止弁を備えており、燃料が燃料清浄装置１０の内部へのみ流れるようになっている。また、この吸い込み口１５には、タンク４１から燃料を吸い上げるためのホース（図示せず）を着脱可能となっている。具体的には、吸い込み口１５は、ホースを接続可能なジョイント部材（ワンタッチで着脱可能なカプラなど）を備えており、ホース端部を容易に着脱できるように構成されている。

吐出口１６は、燃料を燃料清浄装置１０の外部に排出するための出口である。この吐出口１６は、逆止弁を備えており、燃料が燃料清浄装置１０の外部へのみ流れるようになっている。また、この吐出口１６には、タンク４１に燃料を戻すためのホース（図示せず）を着脱可能となっている。具体的には、吐出口１６は、ホースを接続可能なジョイント部材（ワンタッチで着脱可能なカプラなど）を備えており、ホース端部を容易に着脱できるように構成されている。

上記した吸い込み口１５および吐出口１６に、タンク４１と導通したホースをそれぞれ接続することで、吸い込み口１５から燃料清浄装置１０の内部に燃料を取り込むとともに、この燃料を燃料清浄装置１０の内部を通過させ、吐出口１６から燃料清浄装置１０の外部へと燃料を排出することができるようになっている。言い換えると、タンク４１内の燃料が燃料清浄装置１０の内部を通過してタンク４１へと戻ることで、燃料が循環しつつ清浄化されるようになっている。

循環経路１８は、吸い込み口１５から吐出口１６へと至る燃料の流路である。この循環経路１８は、燃料清浄装置１０を構成する各種の装置を接続する管路であり、燃料が清浄化手段２３を通過できるように構成されている。

濁度測定用管路１９は、上記した燃料の循環経路１８から分岐して設けられた管路である。この濁度測定用管路１９は、後述するセンサ３３による測定を行うために設けられている。この濁度測定用管路１９は、循環経路１８よりも小さい流路面積で形成されており、循環経路１８を流れる燃料の一部が流れ込むように構成されている。

この濁度測定用管路１９は、２つの地点において循環経路１８から分岐するように構成されている。すなわち、図３に示すように、濁度測定用管路１９は、清浄化手段２３よりも上流の地点（第１分岐地点１９ａ）と、清浄化手段２３よりも下流の地点（第２分岐地点１９ｂ）とに接続されており、これら２つの地点において循環経路１８から分岐している。使用時には、これら２つの地点のうちのどちらから濁度測定用管路１９に燃料が引き込まれ、後述するセンサ３３によって燃料の濁度が測定される。なお、これら２つの地点のうちのどちらから濁度測定用管路１９に燃料を引き込むかは、作業者によって任意に切り替え可能となっている（詳細は後述する）。なお、このように分岐した濁度測定用管路１９は、合流地点１９ｃ（図３参照）において循環経路１８に再び合流するように構成されている。

吸い込みポンプ２０は、タンク４１から燃料を吸い上げるためのものである。燃料清浄装置１０が作動を開始すると、この吸い込みポンプ２０が燃料を吸い上げることにより、燃料清浄装置１０の内部に燃料が導入される。

水分分離装置２１は、燃料中の水分を分離するための装置である。燃料清浄装置１０の内部に導入された燃料は、まずこの水分分離装置２１によって水分を除去される。除去された水分は、図示しないドレンに蓄積して廃棄される。

第１圧力計２２は、水分分離装置２１での目詰まりを監視するためのものである。この第１圧力計２２は、水分分離装置２１の下流側に配置され、循環経路１８を流れる燃料の圧力を常時監視している。本実施形態においては、この第１圧力計２２が計測した圧力が予め定められた所定の閾値よりも低い場合には、目詰まりが発生していると判断し、燃料清浄装置１０が自動的に緊急停止するようになっている。

清浄化手段２３は、吸い込みポンプ２０によって吸い上げられた燃料を清浄化するためのものである。本実施形態に係る清浄化手段２３は、遠心分離によってセジメントを除去する遠心分離式除去装置２４と、ろ過によってセジメントを除去するフィルタ２５と、送液ポンプ２６と、を備えている。

遠心分離式除去装置２４は、モータ等によって高速で回転する有底筒状の回転体容器を備える。この回転体容器の内部に燃料を導入していくと、比重の大きいセジメントが遠心力によって回転体の内壁に付着する一方、比重の小さい燃料は回転体容器の上縁からあふれ出すように構成されている。回転体容器からあふれ出した燃料（すなわちセジメントを除去された燃料）は、遠心分離式除去装置２４の内部に貯留される。

送液ポンプ２６は、遠心分離式除去装置２４の内部に貯留された燃料を下流側に送出するためのものである。遠心分離式除去装置２４の内部に貯留された燃料は、この送液ポンプ２６によって吸い上げられ、フィルタ２５へと送られる。

フィルタ２５は、遠心分離式除去装置２４によってセジメントを除去した後に更にセジメントを除去するためのものである。具体的には、燃料がフィルタ２５を通過することで、遠心分離式除去装置２４によって捕捉されなかった５μｍ以下の微細なスラッジを補足するできるようになっている。

第２圧力計３１は、フィルタ２５での目詰まりを監視するためのものである。この第２圧力計３１は、フィルタ２５の下流側に配置され、循環経路１８を流れる燃料の圧力を常時監視している。本実施形態においては、この第２圧力計３１が計測した圧力が予め定められた所定の閾値よりも低い場合には、目詰まりが発生していると判断し、燃料清浄装置１０が自動的に緊急停止するようになっている。

吐出流量計３２は、セジメントを除去済みの燃料の流量を監視するためのものである。この吐出流量計３２は、吐出口１６の直前位置に配置され、循環経路１８を流れる燃料の圧力を常時監視している。本実施形態においては、この吐出流量計３２が計測した圧力が予め定められた所定の閾値よりも低い場合には、配管からの液漏れ等の異常が発生していると判断し、燃料清浄装置１０が自動的に緊急停止するようになっている。

センサ３３は、燃料の濁度を測定するためのものである。本実施形態に係るセンサ３３は、図５に示すように、光源３３ａから液体に向けて光を照射し、この光を受光素子３３ｂによって測定することで光の通過率を計測するものである。このセンサ３３による計測の結果、光の透過率が高ければ燃料の濁度が低いと判断することができ、光の透過率が低ければ燃料の濁度が高いと判断することができる。

なお、センサ３３によって測定した光の通過率を、セジメント除去率に変換して表示するようにしてもよい。センサ３３の計測結果をセジメント除去率に変換することで、ユーザに分かりやすい値として表示することができる。例えば、セジメント除去率を制御盤１１等に設けた表示機器で表示するようにしてもよい。

光の通過率をセジメント除去率に変換する方法としては、例えば、センサ３３の計測結果とセジメント除去率との関係を予め実験で求めておき、これを基に変換テーブルを作成してもよい。この変換テーブルを制御装置の不揮発性メモリに記憶させておき、センサ３３の測定結果を変換テーブルに代入すると、セジメント除去率が算出されるようにしてもよい。

ところで、本実施形態に係るセンサ３３は、循環経路１８から分岐して設けられた濁度測定用管路１９を通過する燃料の濁度を測定するようになっている。このように分岐させた管路を使用することで、燃料の循環を妨げずに効率よく燃料の濁度を測定することができる。なお、濁度測定用管路１９は、必ずしも全体が透明である必要はないが、センサ３３による測定範囲（図５参照）においては光を透過するように形成されている。

なお、本実施形態においては、光学式のセンサ３３によって燃料の濁度を測定するようにしているが、これに限らず、他の種類のセンサ、例えば導電率を測定するセンサや超音波式のセンサなどを使用してもよい。

センサ流量計３４は、濁度測定用管路１９を通過する燃料の流量を監視するためのものである。センサ３３による測定結果を適切なものとするため、濁度測定用管路１９を流れる燃料は適正な流量値に調整する必要がある。このため、このセンサ流量計３４を参照して、濁度測定用管路１９を流れる燃料の流量値が、自動または手動で調整されるようになっている。

センサ流量調整弁３５は、濁度測定用管路１９に流入する燃料の流量を調整するためのものである。上記したセンサ流量計３４の測定結果に基づき、このセンサ流量調整弁３５が操作され、燃料の流量が変化するようになっている。なお、このセンサ流量調整弁３５は、制御装置により自動的に流量を変化させるものであってもよいし、作業者による手動で流量を変化させるものであってもよい。

第１測定用弁３７および第２測定用弁３８は、第１分岐地点１９ａと第２分岐地点１９ｂとのいずれから燃料を引き込むかを切り替えるための仕切弁である。第１測定用弁３７は、第１分岐地点１９ａとセンサ３３との間の濁度測定用管路１９に設けられている。第２測定用弁３８は、第２分岐地点１９ｂとセンサ３３との間の濁度測定用管路１９に設けられている。このため、第１測定用弁３７を「開」とし、第２測定用弁３８を「閉」とすれば、第１分岐地点１９ａから濁度測定用管路１９に燃料を引き込むことができる。一方、第１測定用弁３７を「閉」とし、第２測定用弁３８を「開」とすれば、第２分岐地点１９ｂから濁度測定用管路１９に燃料を引き込むことができる。

上記したように燃料を引き込む位置を変えれば、センサ３３による計測対象を切り替えることができる。すなわち、第１分岐地点１９ａから濁度測定用管路１９に燃料を引き込むようにすれば、清浄化手段２３によって清浄化される前の燃料の濁度をセンサ３３によって計測することができる。一方、第２分岐地点１９ｂから濁度測定用管路１９に燃料を引き込むようにすれば、清浄化手段２３によって清浄化された後の燃料の濁度をセンサ３３によって計測することができる。

（清浄化のプロセス）
上記した燃料清浄装置１０は、以下のようなプロセスに基づいて燃料を清浄化する。
なお、図３は１号機１２の構造を示す説明図である。また、図４は２号機１３の構造を示す説明図である。燃料清浄装置１０は、１号機１２のみで構成してもよいが、本実施形態においては、処理性能を向上させるために１号機１２と２号機１３とを並列に接続している。

まず１号機１２を示す図３に基づいて、循環経路１８の流れに沿って、燃料が清浄化されるプロセスについて説明する。
燃料清浄装置１０が作動を開始すると、吸い込みポンプ２０がタンク４１から燃料を吸い上げ、吸い込み口１５から循環経路１８に燃料が流入する。循環経路１８に流入した燃料は、まず水分分離装置２１に流れ込み、水分が除去される。水分が除去された燃料は、第１圧力計２２で圧力を計測された後、清浄化手段２３に送り込まれる。

清浄化手段２３においては、まず遠心分離式除去装置２４によって、比較的粒径の大きい（例えば５μｍ以上）セジメントが除去される。遠心分離式除去装置２４によってセジメントが除去された燃料は、送液ポンプ２６によって下流に送出され、フィルタ２５を通過する。このフィルタ２５によって、比較的粒径の小さい（例えば５μｍ以下）セジメントが除去される。このようにセジメントが除去された燃料は、第２圧力計３１で圧力を計測された後、下流へ流れる。

処理を終えた燃料は、吐出流量計３２を通過して、吐出口１６から循環経路１８の外部に排出される。すなわち、清浄化された燃料はタンク４１に戻される。タンク４１に戻された燃料は、タンク４１内の燃料と混ぜ合わされて拡散する。

燃料清浄装置１０が作動している限りは、燃料はタンク４１と燃料清浄装置１０との間を循環して、徐々にセジメントが除去されていく。セジメントが十分に除去されたと判断されれば、燃料清浄装置１０を停止する。セジメントが十分に除去されたか否かの判断は、センサ３３の検出結果に基づき判断することができる。

なお、燃料清浄装置１０の停止判断は、作業者の目視より行ってもよいし、制御装置が自動的に判断するようにしてもよい。前者の場合、作業者がセンサ３３の検出結果に基づく情報（表示されたセジメント除去率など）を参照し、手動で燃料清浄装置１０を停止させる。後者の場合、センサ３３の検出結果が予め定められた所定の条件に達した場合に、制御装置が自動的に燃料清浄装置１０を停止させる。

（２号機１３について）
次に、２号機１３を示す図４に基づいて、燃料が清浄化されるプロセスについて説明する。
燃料清浄装置１０が作動を開始すると、吸い込みポンプ２０がタンク４１から燃料を吸い上げる。この燃料は、１号機１２と共通に設けられた吸い込み口１５から導入され、循環経路１８に流入する。循環経路１８に流入した燃料は、まず水分分離装置２１に流れ込み、水分が除去される。水分が除去された燃料は、第１圧力計２２で圧力を計測された後、清浄化手段２３に送り込まれる。

清浄化手段２３においては、まず遠心分離式除去装置２４によって、比較的粒径の大きい（例えば５μｍ以上）セジメントが除去される。遠心分離式除去装置２４によってセジメントが除去された燃料は、送液ポンプ２６によって下流に送出され、フィルタ２５を通過する。このフィルタ２５によって、比較的粒径の小さい（例えば５μｍ以下）セジメントが除去される。このようにセジメントが除去された燃料は、第２圧力計３１で圧力を計測された後、１号機１２の循環経路１８に合流する。

このように、２号機１３を設けることで、清浄化手段２３を多重化することができ、処理性能を上げることができる。すなわち、短時間で燃料を清浄化することができる。

（濁度測定の切り替えについて）
上記したように、本実施形態に係る燃料清浄装置は、燃料を引き込む位置を変えることで、センサ３３による計測対象を切り替えることができるようになっている。

すなわち、図３に示す第１測定用弁３７を「閉」とし、第２測定用弁３８を「開」とすることで、第２分岐地点１９ｂから濁度測定用管路１９に燃料を引き込むようにし、この状態で燃料清浄装置１０を作動させれば、清浄化手段２３を通過した燃料の濁度（セジメント除去率）をセンサ３３によって検出することができる。

また、図３に示す第１測定用弁３７を「開」とし、第２測定用弁３８を「閉」とすることで、第１分岐地点１９ａから濁度測定用管路１９に燃料を引き込むようにし、この状態で燃料清浄装置１０を作動させれば、清浄化手段２３を通過する前（タンク４１が吸い上げた直後）の燃料の濁度をセンサ３３によって検出することができる。

このような切り替えを可能とすることで、清浄化手段２３を通過した燃料の濁度と、タンク４１内の燃料の濁度との２つを参照して、清浄の終了判定をすることができる。例えば、清浄化手段２３を通過した燃料の濁度と、タンク４１内の燃料の濁度とが、それぞれ予め設定した目標値に達したときに、燃料清浄装置１０を停止するような制御も実現可能である。

（まとめ）
以上説明したように、本実施形態によれば、燃料の濁度を測定するセンサ３３を備えるため、燃料の清浄化の終了を的確に判断することができ、清浄化の不足や無駄を省くことができる。

また、本実施形態に係る清浄化手段２３は、遠心分離によってセジメントを除去した後に、フィルタ２５により更にセジメントを除去するようになっている。このように２段階でセジメントを除去できるため、フィルタ２５の詰まりを防止することができ、効果的に燃料を清浄化することができる。

また、燃料の循環経路１８から分岐して設けられた濁度測定用管路１９を備え、センサ３３は、濁度測定用管路１９を通過する燃料の濁度を測定するようにしている。このような構成によれば、燃料の循環を妨げずに燃料の濁度を測定することができるので、処理性能が低下しない。

また、濁度測定用管路１９は、清浄化手段２３よりも上流の地点と、清浄化手段２３よりも下流の地点と、に接続されており、上流の地点と下流の地点とのいずれから燃料を引き込むかを切り替え可能となっている。このような構成によれば、１つのセンサによって、清浄化の前後の燃料の状態を測定することができる。すなわち、清浄化手段２３によって清浄化された後の燃料の状態を確認することもできるし、清浄化手段２３によって清浄化される前の燃料の状態（タンク４１内の燃料の状態）を確認することもできる

なお、この燃料清浄装置１０は、図６に示すように、車両４０に搭載されていてもよい。このように燃料清浄装置１０を車両４０に搭載すれば、タンク４１位置まで自走可能となるため、使い勝手が良い。例えば、地下タンクのある場所まで車両４０を移動させるだけで、特別なセッティング作業をしなくても燃料清浄装置１０を使用することができる。

１０ 燃料清浄装置
１１ 制御盤
１２ １号機
１３ ２号機
１５ 吸い込み口
１６ 吐出口
１８ 循環経路
１９ 濁度測定用管路
１９ａ 第１分岐地点
１９ｂ 第２分岐地点
１９ｃ 合流地点
２０ 吸い込みポンプ
２１ 水分分離装置
２２ 第１圧力計
２３ 清浄化手段
２４ 遠心分離式除去装置
２５ フィルタ
２６ 送液ポンプ
３１ 第２圧力計
３２ 吐出流量計
３３ センサ
３３ａ 光源
３３ｂ 受光素子
３４ センサ流量計
３５ センサ流量調整弁
３７ 第１測定用弁
３８ 第２測定用弁
４０ 車両
４１ タンク

Claims (6)

1. 車両に搭載され、非常用発電の燃料が備蓄されたタンクの位置まで自走可能であり、前記タンクから吸い上げた燃料を清浄化して前記タンクに戻す燃料清浄装置であって、
   前記タンクから燃料を吸い上げるためのホースが着脱可能な吸い込み口と、
   前記タンクから燃料を吸い上げるためのポンプと、
   前記ポンプによって吸い上げられた燃料を遠心分離によってセジメントを除去した後に、フィルタにより更にセジメントを除去することにより清浄化する清浄化手段と、
   燃料の濁度を測定するセンサと、
   前記タンクに燃料を戻すためのホースが着脱可能な吐出口と、
   を備える、燃料清浄装置。
2. 前記ポンプは、前記タンクから燃料を吸い上げるための吸い込みポンプであり、
   前記清浄化手段は、遠心分離によってセジメントを除去する遠心分離式除去装置の内部に貯留された燃料を前記フィルタに送る送液ポンプを備えている、請求項１に記載の燃料清浄装置。
3. 燃料の循環経路から分岐して設けられた濁度測定用管路を備え、
   前記センサは、前記濁度測定用管路を通過する燃料の濁度を測定する、請求項１または２のいずれか１項に記載の燃料清浄装置。
4. 前記濁度測定用管路は、前記清浄化手段よりも上流の地点と、前記清浄化手段よりも下流の地点と、に接続されており、前記上流の地点と前記下流の地点とのいずれから燃料を引き込むかを切り替え可能である、請求項３に記載の燃料清浄装置。
5. 前記センサの検出結果に基づき燃料の清浄化を停止する、請求項１～４のいずれか１項に記載の燃料清浄装置。
6. 複数の前記清浄化手段が並列に接続されている、請求項１～５のいずれか１項に記載の燃料清浄装置。

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