KR102040044B1

KR102040044B1 - 연료유 이송장치

Info

Publication number: KR102040044B1
Application number: KR1020170022307A
Authority: KR
Inventors: 다카야스 치지나미
Original assignee: 호쿠신 산교 가부시키가이샤
Priority date: 2016-12-16
Filing date: 2017-02-20
Publication date: 2019-11-04
Also published as: JP2018096350A; TWI657010B; KR20180070430A; CN108202843B; TW201823103A; CN108202843A; JP6443639B2

Abstract

본 발명은 대기 온도의 영향을 받아 연료유 저장 탱크로부터 취출되는 연료유가 점도를 상승시킨 상태가 되는 것을 방지하여 이송효율이 악화되는 것을 방지할 수 있는 연료유 이송장치를 제공하는 것을 과제로 한다.
그 해결수단으로서, 대기의 열을 받는 위치에 설치된 연료유 저장 탱크(2)와, 그 연료유 저장 탱크(2)로부터 흡입된 연료유를 가열하는 연료유 세틀링 탱크(3)와, 가열된 연료유를 연료유 저장 탱크(2)로 되돌리기 위하여 일시적으로 저류하는 연료유 서비스 탱크(4)를 구비하여 연료유를 순환시킬 수 있는 연료유 이송장치에 있어서, 연료유 저장 탱크(2)는, 세로방향으로 가장 깊은 위치의 바닥부를 향하여 개구하는 벨마우스(2B)를 가지는 흡입관(2C)과, 벨마우스(2B) 근방에서 쌍을 이루는 증기가열관(30)이 구비되어 있다.

Description

연료유 이송장치{A transfer device of fuel oil}

본 발명은, 연료유 이송장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 내연기관 등을 향하여 공급되는 연료유를 저장하기 위하여 이용되는 연료유 저장 탱크에 관한 것이다.

선박이나 발전기 등의 보일러에 이용되는 연료유는, 탱크 등의 저류부에 수용되며, 내연기관 등에 공급되어 소비된다.

선박에 이용되는 연료유의 저류부는, 예를 들어 화물선의 경우, 화물창고 하측에 설치되어 있는 이중바닥의 일부에 배치된 탱크가 이용된다.

하지만, 이 위치에서는, 좌초 등에 의하여 이중바닥의 일부가 파손되면 연료유의 저류부로부터 연료유가 유출될 위험이 있다.

그래서, 선체의 바닥부가 아니라, 예를 들어 상갑판 근방의 구석부와 같이, 바닥부보다 상위에 연료유 저장 탱크용 공간을 확보하고, 톱사이드 탱크를 형성하는 것이 제안되어 있다(예를 들어, 특허문헌 1).

연료유 저장 탱크는, 설치 장소에 따라서 내부에 저장되어 있는 연료유의 온도에 영향을 준다.

예를 들어, 해수 중에 가라앉는 선체의 내측에 연료유 저장 탱크가 위치한 경우에는, 해수 온도의 영향을 받는다. 해수 온도는 동결되지 않는 한, 0도 이상이다.

한편, 흘수선보다 높은 위치에서 대기와 접촉하는 선체의 내부에 연료유 저장 탱크가 위치한 경우에는, 대기 온도이 영향을 받는다. 대기 온도는 해수 온도보다 낮은 온도에 도달하는 경우가 있으며, 예를 들어 -10도나 -20도 등의 낮은 온도에 도달하는 경우가 있다.

대기 온도가 빙점하인 경우에는, 연료유 저장 탱크도 그 온도의 영향을 받아, 저장되어 있는 연료유의 점도가 증가하여, 이송효율이 악화될 우려가 있다.

종래, 연료유 저장 탱크에 저장되어 있는 연료유를, 연료유 저장 탱크 내에 설치되어 있는 가열부재에 의하여 가열함으로써 점도의 상승을 억제하는 방법이 제안되어 있다(예를 들어, 특허문헌 2). 연료유 저장 탱크에 저장되는 연료유의 온도를 높이기 위하여는, 가열부재의 열용량이나 발생열량을 크게 하지 않으면 안된다. 하지만, 가열된 연료유는 연료유 저장 탱크 내에서 대류하기 쉬워진다. 이 결과, 연료유 저장 탱크 내에서의 연료의 온도 분포가 불균일해져, 취출위치에 있는 연료유의 온도가 낮은 상태일 때에는 연료유의 점도가 높은 것이 원인이 되어 이송효율이 악화된다. 이송효율의 악화를 방지하게 위하여는, 광범위에 걸치는 열원의 설치가 필요해져 비용 상승의 원인이 된다.

특허문헌 1: 일본공개특허공보 2005-231528호 특허문헌 2: 일본특허공보 제4774270호

본 발명의 과제는, 대기 온도의 영향을 받아 연료유 저장 탱크로부터 취출되는 연료유가 점도를 상승시킨 상태가 되는 것을 방지하여 이송효율이 악화되는 것을 방지할 수 있는 연료유 이송장치를 제공하는 데에 있다.

이러한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 대기의 열을 받는 위치에 설치된 연료유 저장 탱크와, 그 연료유 저장 탱크로부터 흡입된 연료유를 가열하는 연료유 세틀링 탱크(settling tank)와, 가열된 연료유를 상기 연료유 저장 탱크로 되돌리기 위하여 일시적으로 저류하는 연료유 서비스 탱크를 구비하여 상기 연료유를 순환시킬 수 있는 연료유 이송장치에 있어서, 상기 연료유 저장 탱크는, 세로방향으로 가장 깊은 위치의 바닥부를 향하여 개구하는 벨마우스를 가지는 흡입관과, 그 벨마우스 근방에서 쌍을 이루는 증기가열관이 구비되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명에 따르면, 연료유 저장 탱크로부터 흡입되는 연료유를 가열하여 그 탱크로 되돌림으로써 탱크 내의 연료유를 가열할 수 있으므로, 연료유의 점도 상승을 방지하여 이송효율의 악화를 방지할 수 있다. 더불어, 대기 온도에 영향을 받는 경우에는, 쌍을 이루는 증기가열관을 이용하여 연료유의 온도 저하를 방지할 수 있으므로, 최소한의 부재를 이용하는 것만으로 연료유의 점도 상승을 억제하여 이송효율의 악화를 계속 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 연료유 이송장치의 구성을 나타내는 모식도이다.
도 2는 도 1에 도시한 연료유 이송장치의 연료유 저장 탱크의 설치장소를 설명하기 위한 선체의 모식도이다.
도 3은 도 1에 도시한 연료유 이송장치의 연료유 저장 탱크에 이용되는 박스형상 소구획의 원리구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 2에 도시한 설치장소에 설치되어 있는 연료유 저장 탱크의 구성을 설명하기 위한 부분적인 사시도이다.

이하에, 본 발명을 실시하기 위한 형태를 설명한다.

도 1은, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 따른 연료유 이송장치(1)의 구성을 나타내는 도면이다.

연료유 이송장치(1)는, 연료유 저장 탱크(2)에 연통하는 연료유 세틀링 탱크(3), 연료유 서비스 탱크(4)를 구비하고 있다.

연료유 세틀링 탱크(3)는, 연료유를 가열하기 위하여 이용되는 탱크이고, 도시하지 않은 히터에 의하여, 일례로서 70~80℃의 온도로 연료유가 가열된다.

연료유 저장 탱크(2)와 연료유 세틀링 탱크(3)는 이송관(5)에 의하여 연통되어 있고, 그 도중에는, 이송펌프(6), 온도센서(7) 및 압력센서(8)가 배치되어 있다.

온도센서(7)는, 예를 들어 이송펌프(6)의 연료유 입구측의 온도를 계측하고 있다.

압력센서(8)는, 이송펌프(6) 내에 흡입되는 연료유의 압력 변화를 감시하기 위하여 설치되어 있다. 압력 변화는, 연료유의 점도 변화에 따른 유동저항의 변화를 판단하기 위하여 이용된다. 특히, 점도가 높아져 유동저항이 증가한 경우에는, 이송펌프(6)의 입구측의 압력이 진공화 경향이 된다. 따라서, 진공화 경향의 압력 변화가 감지되면 연료유의 점도를 낮추기 위한 가열이 필요해진다.

연료유 세틀링 탱크(3)에는, 이송펌프(6)에 의하여 흡입된 연료유의 액면을 감지하기 위한 레벨센서(9)가 설치되어 있다.

레벨센서(9)는, 연료유 세틀링 탱크(3) 내에 연료유가 소정량 도입되었을 때의 액면을 감지할 수 있는 센서이다. 레벨센서(9)는, 연료유 세틀링 탱크(3) 내에 연료유가 소정량 도입된 것을 감지하면, 이송펌프(6)의 구동을 정지시키기 위하여 이용된다.

연료유 서비스 탱크(4)는, 가열된 연료유를 청정화한 후, 일시적으로 저류하고, 내연기관 등을 향하여 연료유를 공급하기 위하여 이용되는 탱크이다. 연료유 저장 탱크(2)와 연료유 서비스 탱크(4)는 흡입관(10)에 의하여 연통되어 있고, 그 도중에는, 유하(流下)펌프(11)가 배치되어 있다. 연료유 서비스 탱크(4)에 저류되어 있는 연료유의 일부는 유하펌프(11)에 의하여 연료유 저장 탱크(2)에 유하되어 연료유 저장 탱크(2) 내의 연료유의 온도를 높인다.

이 경우에 말하는 유하펌프(11)의 명칭은, 연료유 서비스 탱크(4)가 연료유 저장 탱크(2)보다 높은 위치에 배치되어 있는 구성을 전제로 하고 있는 것이 이유이다. 즉, 상위의 연료유 서비스 탱크(4)로부터, 이보다 하위의 연료유 저장 탱크(2)에 연료유를 흘려 떨어뜨리듯이 계속 유출하는 것을 의미하여 유하라는 표현으로 하고 있다.

도 1에 나타내는 구성에서는, 연료유 세틀링 탱크(3) 및 연료유 서비스 탱크(4)가 각각 흡입관(10)에 연통된 구성을 채용하고 있다. 따라서, 이들 양쪽의 탱크(3, 4) 또는 어느 한 쪽의 탱크로부터 연료유 저장 탱크(2)를 향한 연료유의 유로를 설정할 수 있도록 각 탱크(3, 4) 연료유의 출구의 유로에 밸브(12)가 설치되어 있다.

이상의 연료유 이송장치(1)는, 이송펌프(6)에 의하여 연료유 저장탱크(2)로부터 연료유 세틀링 탱크(3)에 흡입된 연료유가 가열되고, 가열된 연료유가 청정화된 후에 연료유 서비스 탱크(4)에 도입되며, 저류된 연료유가 내연기관 등으로의 공급에 대비된다.

연료유 세틀링 탱크(3) 및 또는 연료유 서비스 탱크(4)에 있어서 일시적으로 저류되어 있는 연료유의 일부는, 유하펌프(11)에 의하여 연료유 저장 탱크(2)로 되돌아간다. 이 결과, 연료유 저장 탱크(2) 내의 연료유는 가열된 연료유와 혼합됨으로써 부분적으로 36~40℃로 가열된다.

본 실시형태에 있어서는, 펌프끼리의 가동시간으로서, 예를 들어 이송펌프(6)가 15분 정도, 그리고 유하펌프(11)가 45분 정도를 선택되어 교대로 가동된다. 이 시간 중에 이송펌프(6)의 가동시간은, 예를 들어 상술한 연료유 세틀링 탱크(3) 내의 레벨센서(9)에 의하여 연료유의 액면이 감지될 때까지의 시간에 대응시킬 수 있다. 즉, 이송펌프(6)의 회전수, 구동전류 등의 정격에 근거한 유량으로 연료유를 유출하였을 때의 가동시간 내에 연료유의 액면이 레벨센서(9)에 의하여 감지되면 연료유의 유동저항을 발생시키지 않는 연료유의 점도라고 판단할 수 있고, 이 가동시간을 넘을 경우에는 연료유의 점도가 높아 유동성이 나쁘다고 판단할 수 있다. 또한, 레벨센서(9)는, 연료유 세틀링 탱크(3) 내에 도입되는 연료유가 소정량에 도달한 것을 감지하면, 이송펌프(6)의 가동을 정지시켜 연료유가 흘러 넘치는 것을 방지한다.

한편, 정박 중 등과 같이 연료유의 소비가 없을 때에는, 이송펌프(6)의 가동시간이 짧고, 레벨센서(9)가 작동할 때까지의 시간이 예를 들어 6분 정도이다.

이송펌프(6)를 이용하여 연료유 저장 탱크(2)로부터 연료유 세틀링 탱크(3)를 향하여 연료유를 흡입하는 루트는, 도 1에 있어서 부호 F1~F5로 나타나고 있다. 유하펌프(11)를 이용하여 연료유 서비스 탱크(4)로부터 연료유 저장 탱크(2)를 향하여 연료유를 유하시키는 루트는, 도 1에 있어서 화살표 F10~F12로 나타나고 있다.

이와 같은 구성을 이용하는 연료유 이송장치(1)는, 그 주요부의 구성이 본 출원인의 선출원인 일본공개특허공보 2012-17123호에 개시되어 있다.

이상의 구성을 구비한 본 실시형태에 따른 연료유 이송장치(1)의 특징은, 연료유 저장 탱크(2)의 구조에 있다.

즉, 선박에 있어서의 흘수선의 상위로 대기 온도의 영향을 받는 위치에 연료유 저장 탱크(2)가 설치되어 있는 경우, 연료유 저장 탱크(2)의 내부에 연료유의 온도 저하를 방지하는 가열기구가 구비되어 있는 점이 특징이다. 특히, 가열기구에 이용되는 쌍을 이루는 증기가열관이 연료유의 흡입에 이용되는 벨마우스의 근방에서, 연료유 저장 탱크에 있어서의 세로방향의 가장 깊은 위치에 배치되어 있는 것이 특징이 된다.

상기 특징을 설명하기 전에, 본 실시형태에 따른 연료유 이송장치(1)에 이용되는 연료유 저장 탱크(2)에 대하여 설명한다.

본 실시형태에 따른 연료유 이송장치(1)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 연료유 저장 탱크(2)가, 선박(100)에 구비되어 있는 상갑판(101)의 하방 구석부에 배치되어 톱사이드 탱크로서 이용된다.

톱사이드 탱크로서 이용되는 연료유 저장 탱크(2)는, 흘수선(WL)보다 상위에 배치되어 있고, 단면 형상이 삼각형상을 이루며, 세로방향에서의 깊이가 일정하지 않다.

한편, 본 실시형태에 따른 연료유 이송장치(1)는, 연료유 저장 탱크(2)의 내부에 저장되어 있는 연료의 일부를 대상으로 하여 가열하기 위하여, 박스형상 소구획(20)을 구비하고 있다. 이러한 박스형상 소구획(20)은, 연료유 저장 탱크(2)로부터 연료유 세틀링 탱크(3)를 향하여 흡입되는 연료유의 이송효율을 낮추지 않기 위하여 설치되어 있다.

도 3은 박스형상 소구획(20)의 원리구조를 설명하기 위한 도면이다. 연료유 저장 탱크(2)로 되돌아오는 가열이 완료된 연료유는, 저장되어 있는 연료유에 비하여 비중이 작고, 상승하여 확산되기 쉬운데, 박스형상 소구획(20) 내에 가열이 완료된 연료유를 머물게 함으로써 확산이 방지된다. 이 결과, 연료유 저장 탱크(2) 내로부터 흡입되는 위치에 모여 있는 연료유는, 온도 저하가 억제되어 유동저항이 증가하지 않은 상태로 유지되므로 이송효율이 악화되는 일이 없다.

도 3에 있어서 연료유 저장 탱크(2)에 설치되는 박스형상 소구획(20)은, 바닥부 근방을 향한 개구를 가지는 벨마우스(2B)에 연통되는 흡입 메인관(2C)을 구비하고 있다.

흡입 메인관(2C)은, 박스형상 소구획(20)에 의하여 덮여 있다. 박스형상 소구획(20)은, 공간을 구획하는 임의의 일측이 바닥면측으로부터 상방을 향하여 절제된 절삭부(20A)를 가지고, 절삭부(20A)를 이용하여 연료유 저장 탱크(2)의 내부와 박스형상 소구획(20)의 내부가 연통되어 있다.

박스형상 소구획(20)은, 벨마우스(2B)로부터 연료유 저장 탱크(2) 내로 되돌아간 가열이 완료된 연료유가, 벨마우스(2B)의 위치에서 상승하여 떨어진 위치를 향하여 흐르는 것을 방지한다. 즉, 벨마우스(2B)를 나온 연료유는, 상승하면 박스형상 소구획(20)의 천장(20B)에 충돌하여 튀어 되돌아돈다. 이 결과, 연료유는 박스형상 소구획(20) 내에서 난류를 일으켜 박스형상 소구획(20)의 내부에 머문다.

한편, 가열이 완료된 연료유의 흐름을 벨마우스(2B)의 주변에 집약시키기 위한 구성으로서, 단면 형상이 T자 형상인 칸막이(21)를 절삭부(20A)의 근방에 배치하는 구성이 이용되고 있다.

가열이 완료된 연료유는, 박스형상 소구획(20)의 천장(20B)에 더하여 칸막이(21)의 수평판(21A)에 충돌하여 난류가 되어, 박스형상 소구획(20) 내에서의 연료유와의 혼합성이 높아진다. 이 결과, 벨마우스(2B)에 흡입되는 연료유와 가열이 완료된 연료유와의 혼합률이 높아져 연료유의 가열효율이 높아진다.

도 2에 도시한 톱사이드 탱크를 이루는 연료유 저장 탱크(2)는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 구체(驅體)의 삼각형상 단면의 바닥면에 대향하여 박스형상 소구획(20)이 설치되어 있다.

도 2에 있어서 부호 2A0는, 박스형상 소구획(20)을 구성하기 위하여 이용되는 구체의 기존 구조부품인 구획용 골재를, 부호 2A1은 통로용 구멍을 각각 나타내고 있다. 또한, 부호 2D는 박스형상 소구획(20) 내에 모인 에어를 배출하는 에어배출구멍이다. 가열이 완료된 연료유가 박스형상 소구획(20) 내에 들어갈 때, 소구획(20)의 내부에 모여 있는 에어가 밀려 나와 가열이 완료된 연료유의 유입이 허용된다.

박스형상 소구획(20)의 단면 형상인 삼각형상에 있어서 세로방향으로 가장 깊은 위치의 바닥부를 향하여 개구하는 벨마우스(2B) 근방에는, 쌍을 이루어 한번 왕복하는 증기가열관(30)이 배치되어 있다. 증기가열관(30)은, 복수 연속하여 박스형상 소구획(20)이 형성되어 있는 경우에는, 모든 소구획(20)을 대상으로 하여 연장되어 있다. 한번 왕복시키는 이유는 상기한 공급측과 회수측이 연통하기 때문이다.

증기가열관(30)은, 점도 상승을 초래하여 유동저항이 증가하는 연료유의 온도인 경우에 가열하는 기능을 가지고 있다.

점도 상승을 초래하는 연료유의 온도는, 대기 온도의 영향을 받은 결과로 나타난다. 이 때문에, 연료유의 온도는, 도 1에 나타낸 이송펌프(6)에 이르는 유로에 설치되어 있는 온도센서(7)에 의하여 감지되며, 도시하지 않지만, 증기가열관(30)용의 밸브가 개폐 제어되어 증기를 이용한 가열이 실행된다.

특히, 대기 온도가 빙점하에 도달한 경우에는, 연료유의 온도도 응결을 초래하기 쉬운 온도로 변하므로, 이 온도를 높이도록 가열이 행하여진다.

연료유의 온도가 높여져 점도가 저하함으로써 연료유의 이송효율이 개선된다.

이상의 구성에 따른 연료유 이송장치(1)는, 가열이 완료된 연료유를 연료유 저장 탱크 내의 연료의 가열에 이용하는 동시에, 증기가열관(30)을 포함한 연료유의 가열을 행할 수 있으므로, 증기가열관(30)의 열용량을 극단적으로 크게 설정할 필요가 없다. 이에 따라, 신속한 온도 보정이 가능해지는 동시에, 온도 보정에 이용되는 증기가열관(30)을 다수 설치할 필요가 없어, 비용 상승을 억제할 수 있다.

한편, 본 실시형태로서 예시한 예는, 삼각형의 단면 형상부에 박스형상 소구획(20)을 설치한 구성을 대상으로 하고 있지만, 박스형상 소구획(20)을 설치하지 않은 경우를 대상으로 하여 증기가열관(30)을 설치하는 것도 가능하다.

본 발명은, 가열이 완료된 연료유에 따른 저장 연료유의 가열이 가능한 것에 의하여, 연료유의 온도유지를 위한 구성이 간단해진다. 더욱이, 대기 온도의 영향에 의하여 연료유의 응결이 일어나는 경우에는, 보조적으로 증기가열관을 이용함으로써 연료유의 온도 유지가 가능해진다. 더욱이, 보조적으로 이용하는 증기가열관은, 가열이 완료된 연료유와 상승(相乘)시켜 연료유의 가열을 행하므로, 필요최소한의 구성이면 되므로, 이용가능성이 높다고 할 수 있다.

1: 연료유 이송장치
2: 연료유 저장 탱크
2B: 벨마우스
2C: 흡입 메인관
20: 소구획
3: 연료유 세틀링 탱크
4: 연료유 서비스 탱크
5: 이송관
6: 이송펌프
30: 증기가열관

Claims

대기의 열을 받는 위치에 설치된 연료유 저장 탱크와, 그 연료유 저장 탱크로부터 흡입된 연료유를 가열하는 연료유 세틀링 탱크와, 가열된 연료유를 상기 연료유 저장 탱크에 되돌리기 위하여 일시적으로 저류하는 연료유 서비스 탱크를 구비하여 상기 연료유를 순환시킬 수 있는 연료유 이송장치에 있어서,
상기 연료유 저장 탱크는, 선박의 상갑판 근방의 구석부에 배치되어 선수측에서 본 단면 형상이 삼각형상인 톱사이드 탱크가 이용되고, 그 톱사이드 탱크 내에 설치된 소구획에 있어서의 가장 깊은 위치를 향하여 개구하는 벨마우스를 가지는 흡입관과, 그 톱사이드 탱크의 가장 깊은 위치의 바닥부에 배치된 한 번 왕복의 증기가열관을 구비하며,
상기 연료유 세틀링 탱크에 흡입되는 연료유의 온도가 응결을 초래하는 온도인 경우에 상기 증기가열관의 밸브 개폐 제어에 의하여 상기 소구획 내에서의 가장 깊은 위치에 모여 벨마우스를 향하여 상기 바닥부로부터 흡입되기 전의 연료유를 가열하는 것을 특징으로 하는 연료유 이송장치.
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