JP5606782B2 - 燃料の品質を監視するためのシステムおよび方法 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１および請求項８の前文にそれぞれ記載の、大型ディーゼルエンジンに供給される燃料の品質を監視するためのシステムおよび方法と、請求項１４の前文に記載のようなシステムを備える大型ディーゼルエンジンに燃料を供給するための燃料供給部とに関する。

大型ディーゼルエンジン用の、特に２ストローク式の大型ディーゼルエンジン用の経済的な燃料への関心が高まっている。大型ディーゼルエンジンは、例えば、船舶で、発電所でおよび類似の用途で使用される。このような用途で最も一般的に使用される燃料は、９７０ｋｇ／ｍ^３以上の密度を有する重油燃料（ＨＦＯ）および船舶用燃料（ＭＦＯ）である。ＨＦＯおよびＭＦＯは、主に、油生成物の蒸留からのまたはキャットクラッカープロセスとも呼ばれるビスブレーカーまたは接触分解プロセス（ｃａｔａｌｙｔｉｃ ｃｒａｃｋｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ）のような精油所における分解プロセスからの残渣からなる。周知のキャットクラッカープロセスは、いわゆる「ゼオライト」、すなわち合成アルミノシリケートを使用する。特に、２０μｍ未満のアルミノシリケートの小さな粒子は、分留塔に達することができ、それ故、分留塔の残渣に収集される。この残渣は、最も一般的なＨＦＯおよびＭＦＯの部分を形成する。

したがって、周知のＨＦＯおよびＭＦＯは固体粒子によって汚染される。これらの粒子、主に、アルミノシリケートまたはいわゆる「触媒微粒子（ｃａｔ ｆｉｎｅｓ）」は、大型ディーゼルエンジンの入口で１５ｐｐｍの指定された周知の制限を超えた場合、広範かつ複雑な問題であると考えられている。燃料油の不十分な処理により、燃料内の触媒微粒子の濃度が高くなることがあり、したがって、エンジン走行挙動の際に幾つかの構成要素、例えばシリンダライナ、ピストンリング、噴射制御ユニット等の摩耗率が上昇するというような有害な影響が生じることがある。

したがって、重要なことは、積み込まれたＨＦＯおよびＭＦＯがエンジンに入る前にそれらを処理しなければならないことである。実際の経験では、遠心分離器のような燃料分離器でＨＦＯおよびＭＦＯを適切に処理することにより、合計８０ｐｐｍ（８０ｍｇ／ｋｇ）のアルミニウムおよびシリコンを、許容することができると通常考えられる１５ｐｐｍ未満に低減することができることが分かっている。最も有害な触媒微粒子は１０μｍ〜２０μｍのサイズである。したがって、燃料分離器は、１０μｍよりも大きな実際に全ての粒子を除去可能であるべきである。最終的にエンジンに達する燃料は、１５ｐｐｍを超えるアルミニウムおよびシリコンを含んではならない。

同様に、沈殿物の形成をもたらすバナジウムまたはナトリウムのような他の汚染物質は、１００ｐｐｍおよび３０ｐｐｍの特定の限度をそれぞれ超えてはならない。

時には、燃料処理システムの１つ以上の構成要素、例えば、自動濾過ユニットまたは遠心分離器が不適切に機能して燃料の品質が低下し、これによって許容できない量の粒子が大型ディーゼルエンジンに場合がある。

本発明の目的は、大型ディーゼルエンジンに供給される燃料の品質を監視するためのシステムおよび方法、並びにこのようなシステムを有する大型ディーゼルエンジンに燃料を供給するための燃料供給部を提供することであり、この燃料供給部は、１５ｐｐｍ以下までの固体粒子濃度を有し、且つ１０μｍ以下までの固体粒子サイズを有するエンジン入口の前のＨＦＯおよびＭＦＯ内の固体粒子をリアルタイムで検出して測定する機能を有する。

この目的は、本発明によれば、請求項１に記載のシステムと、請求項８に記載の方法と、請求項１４に記載の燃料供給部とによって達成される。

大型ディーゼルエンジンに供給される燃料の品質を監視するための本発明によるシステムは、大型ディーゼルエンジンに燃料を供給するための供給管部を含む。システムは、供給管部に収容された燃料内に超音波を放射するための超音波送信機またはＸ線を放射するためのＸ線源である少なくとも１つの源と、燃料内の固体粒子の存在を示す信号を生成するための少なくとも１つの検出器であって、供給管部に収容された燃料内に放射された超音波またはＸ線をそれぞれを検出するための超音波受信機またはＸ線検出器である少なくとも１つの検出器と、燃料内の固体粒子の数および／またはサイズに関する信号を評価するための１つまたは複数の検出器に接続された粒子制御ユニットとをさらに含む。供給管部は、例えば、正方形断面または矩形断面あるいは対面する少なくとも２つの平行側面を有することができる。任意選択的に、１つまたは複数の源を粒子制御ユニットに接続することもできる。これにより、例えば、超音波送信機が使用されるときの時間遅延を決定することが可能である。

本明細書において、Ｘ線は、燃料内の固体粒子を検出するために具体的に言及される。しかし、同様に燃料内の固体粒子を検出するためにγ線を用いることができること、および適宜、１つまたは複数のＸ線源を１つまたは複数のγ線源に置き換えることができることを理解されたい。さらに、Ｘ線検出器は、通常、γ線でも動作する。したがって、以下において１つまたは複数のＸ線について言及されるときは、常に、その度毎に繰り返されないとしても１つまたは複数のγ線も意味することに留意されたい。

さらに、大型ディーゼルエンジンに供給される燃料の品質を監視するための上記システムの少なくとも１つの源は、供給管部に収容された燃料内にマイクロ波を放射するためのマイクロ波アンテナまたはカプラであってもよく、燃料内の固体粒子の存在を示す信号を生成するための少なくとも１つの検出器は、供給管部に収容された燃料内に放射されたマイクロ波を検出するためのマイクロ波検出器であってもよい。適用されるマイクロ波周波数は、通常、１０ＧＨｚ〜１００ＧＨｚの範囲にある。

有利な実施形態の変形例では、後方散乱モードとも呼ばれる反射モードで固体粒子を検出するために、少なくとも１つの源および／または少なくとも１つの検出器が供給管部の同一の側面に配置される。それ故、少なくとも１つの検出器を供給管部の同一の側面の少なくとも１つの源の側に配置することができる。あるいは超音波トランスデューサが使用される場合、例えば、送信機および受信機の機能を有する別個の端子をトランスデューサに設けることによって、または超音波を送信するために使用される周波数発生器と、超音波を受信するために使用される増幅器との間で交互にトランスデューサの端子を切り換えることによって、トランスデューサを超音波送信機として、且つ超音波受信機として使用することができる。

有利な実施形態の別の変形例では、透過モードまたは吸収モードで固体粒子を検出するために、少なくとも１つの源および少なくとも１つの検出器が供給管部の反対側にそれぞれ配置される。

１つ以上の源が、実質的に供給管部の断面全体を照射するように配置されることが有利である。典型的な実施形態の変形例では、１つ以上の源および／または１つ以上の検出器は、実質的に供給管部の断面の側面全体にわたって延在する。

本システムは２つのグループの源を含むことができ、この場合、第１のグループの源は供給管部の断面の片側面に配置され、第２のグループの源は断面の他の側に、特に隣接する側面に配置される。代替的にまたは追加的に、システムは２つのグループの検出器を含むことができ、この場合、第１のグループの検出器は供給管部の断面の片側に配置され、第２のグループの検出器は断面の他の側に、特に隣接する側面に配置される。

実施形態の別の変形例では、１つまたは複数の源および／または１つまたは複数の検出器は、供給管部の内部に、あるいは供給管部内の燃料と源または検出器との間に任意の窓またはカバーを有する供給管部の少なくとも１つの壁部にまたは該壁部の中に配置される。

１つまたは複数の検出器は、燃料内の５０μｍ未満または２０μｍ未満の直径を有する固体粒子を検出することができることが有利である。実施形態の別の変形例では、１つまたは複数の検出器は、５μｍ程度に小さいまたは２μｍ以下程度に小さい直径を有し、且つ燃料内で１５ｐｐｍ以下までの濃度の固体粒子を検出することができる。典型的な１つまたは複数の検出器は、５μｍ〜５０μｍの範囲の固体粒子を検出することができる。

超音波送信機および超音波受信機が使用される場合、カバーされる周波数範囲は、好ましくは２０ｋＨｚ〜１００ＭＨｚである。複数の超音波送信機および超音波受信機が通常必要であるが、その理由は、単一の送信機および単一の受信機で、または同様に単一のトランスデューサでは、２０ｋＨｚ〜１００ＭＨｚの周波数範囲のような所望の周波数範囲をカバーできないことがあり得るからである。燃料内の固体粒子の存在を示す信号を生成するために連続モードまたはパルスモードを使用することができる。周波数は、所望の周波数範囲内でスイープすることが有利である。

燃料の品質を監視するための本発明による方法は、供給管を通して大型ディーゼルエンジンに燃料を供給するステップを含む。さらに、この方法は、超音波送信機またはＸ線源である少なくとも１つの源によって、供給管部に収容された燃料内に超音波またはＸ線を放射するステップと、超音波を検出するための超音波受信機またはＸ線検出器である少なくとも１つの検出器によって、供給管部に収容された燃料内にそれぞれ放射された超音波またはＸ線を検出するステップと、少なくとも１つの検出器によって燃料内の固体粒子の存在を示す信号を生成するステップと、１つまたは複数の検出器に接続された粒子制御ユニットによって燃料内の固体粒子の数および／またはサイズに関する信号を評価するステップとを含む。任意選択的に、１つまたは複数の源を粒子制御ユニットに接続することもできる。これにより、例えば、超音波送信機が使用されるときの時間遅延を決定することが可能である。

少なくとも１つの源および／または少なくとも１つの検出器が供給管部の同一の側面に配置される場合に、後方散乱モードとも呼ばれる反射モードで固体粒子を検出することができる。それ故、少なくとも１つの検出器を供給管部の同一の側面の少なくとも１つの源の側に配置することができる。あるいは超音波トランスデューサが使用される場合、例えば、送信機および受信機の機能用の別個の端子をトランスデューサに設けることによって、または超音波を送信するために使用される周波数発生器と、超音波を受信するために使用される増幅器との間で、トランスデューサの端子を交互に切り換えることによって、トランスデューサを超音波送信機として、且つ超音波受信機として使用することができる。

さらに、少なくとも１つの源および少なくとも１つの検出器が供給管部の反対側にそれぞれ配置される場合に、透過モードまたは吸収モードで固体粒子を検出することができる。

通常、１つ以上の源は、実質的に供給管部の断面全体を照射し、通常、１つ以上の検出器が、実質的に供給管部の断面全体から超音波またはＸ線を検出する。

上記方法の有利な実施形態の変形例では、供給管部の断面に収容された燃料は２つのグループの源によって照射され、各グループはそれぞれある照射方向を有し、この場合、第１のグループの源の照射方向は第２のグループの照射方向とは異なる。

上記方法の有利な実施形態の別の変形例では、超音波またはＸ線は２つのグループの検出器によって検出され、各グループは、特定の方向を有する超音波またはＸ線を検出し、この場合、第１のグループの検出器によって検出された超音波またはＸ線の方向は、第２のグループによって検出された超音波またはＸ線の方向とは異なる。

第１のグループの源の照射方向と第２のグループの源の照射方向との間の角度、あるいは第１のグループの検出器によって検出された超音波またはＸ線の方向と、第２のグループの検出器によって検出された超音波またはＸ線の方向との間の角度は、６０°〜１２０°または８０°〜１１０°であるか、あるいは実質的に９０°に等しくてもよい。

上記方法は、燃料内の５０μｍ未満または２０μｍ未満の直径を有する固体粒子を検出するステップを含むことが有利である。有利な実施形態の別の変形例では、上記方法は、５μｍ程度に小さいまたは２μｍ以下程度に小さい直径を有し、且つ燃料内で１５ｐｐｍ以下までの濃度の固体粒子を検出するステップを含む。検出される粒子範囲は、通常、５μｍ〜５０μｍである。

主な物理現象は、超音波が粒子に衝突したときに生じる散乱効果、またはＸ線が粒子に衝突したときに生じる回折効果であると考えられる。超音波の場合、散乱は、周波数の関数であると共に１つまたは複数の粒子の距離、入射角および特性の関数であり、超音波の速度および減衰に影響を及ぼす。粒子の濃度およびサイズ分布に関する推定値は、元の信号の速度および／または時間および／または減衰を周波数の関数で測定することによって、また例えば高速フーリエ変換に基づいて数学的モデルを適用することによって決定することができる。Ｘ線の場合、回折は、回折パターンを発生して、Ｘ線の減衰に影響を及ぼす。粒子の濃度およびサイズ分布は、例えば、粒子の直接画像を生成する減衰を測定することによって決定することができる。

本発明は、大型ディーゼルエンジンに燃料を供給するための燃料供給部をさらに含み、燃料供給部は、燃料タンク、それに接続された燃料供給管を含み、また任意選択的に、燃料供給管が接続される大型ディーゼルエンジン、および／または燃料タンクから供給された燃料から不純物を除去するための燃料処理装置を含む。燃料供給部は、大型ディーゼルエンジンに供給される燃料の品質を監視するための上記の実施形態または実施形態の変形例の１つまたは複数によるシステムをさらに含む。

本発明によるシステムおよび方法および本発明による燃料供給部は、リアルタイムで固体粒子に関する燃料油の品質をオンラインで常時監視することを可能にし、したがって、燃料処理装置の修理のような適切な対策を適時に講じることを可能にし、および／または可能ならば、燃料供給部を代わりの燃料供給部に変更するかまたは代わりの燃料フィルタまたは分離器を作動させることを可能にするという利点を有する。本発明によるシステムおよび方法および本発明による燃料供給部は、供給管部の断面全体の固体粒子を検出することができる別の利点を有する。１つ以上の検出器が使用される場合、信号を暗騒音から、より明確に識別するために検出器からの信号を合計することができる。さらに、所定の時間間隔で固体粒子の移動を決定することによって供給管部内の燃料の速度を決定すること、および／または供給管部のある長さにわたって、すなわち、例えば１リットルまたは０．５リットルの所定の容積で、粒子の濃度およびサイズ分布に関する推定値を決定することができる。さらに、検出器、マルチプレクサおよび粒子制御ユニットの処理速度が限定されるとしても、供給管部を通して流れる全ての固体粒子を検出することができることが有利である。燃料内の固体粒子の存在を示す信号を生成するために超音波が使用される場合、異なるサイズの粒子を検出するために、異なる周波数範囲をカバーする複数の送信機および／または受信機および／またはトランスデューサを設けることができる。

実施形態および変形例の上記説明は単に一例として役立つに過ぎない。別の有利な実施形態は、従属請求項および図面から理解することができる。さらに、本発明の内容において、新たな実施形態を構成するために、説明または図示した実施形態からの、また説明または図示した変形例からの個々の特徴を組み合わせることができる。

以下において、特定の実施形態を参照し図面を参照しながら、本発明についてより詳細に説明する。

本発明による、燃料供給部の例示的な実施形態の図である。 本発明による、燃料の品質を監視するためのシステムの一実施形態の概略図である。 図２に示した実施形態の検出装置の詳細図である。 一実施形態の変形例の検出装置の詳細図である。 本発明の一実施形態の変形例による検出装置の断面図である。 本発明の一実施形態の別の変形例による検出装置の断面図である。

図１は、本発明による燃料供給部の例示的な実施形態の図面を示す。上記実施形態では、燃料供給部１は、燃料供給管２、２’、および任意選択的に以下の構成要素のうちの１つ以上、すなわち、図１に示していない１つ以上の燃料タンク、図１に示していない燃料処理装置、大型ディーゼルエンジン９、フィードポンプ５、サクションフィルタ４、ブースタポンプ６、端部ヒータ７、燃料フィルタ８、流量計１５のうちの１つ以上、並びに必要に応じて、追加の構成要素を含む。燃料供給管２、２’は、通常、一方の側で１つ以上の大型ディーゼルエンジンに接続され、他方の側で１つ以上の燃料タンクおよび／または燃料処理装置に接続され、この燃料処理装置は、例えば、１つ以上の遠心分離器および／または１つ以上の燃料濾過ユニットを含む。さらに、燃料供給管２、２’は、通常、給送されたＨＦＯおよびＭＦＯの粘度を低下させるための加熱・断熱体３を含む。

さらに、燃料供給部１は、大型ディーゼルエンジン９に供給される燃料の品質を監視するための本発明によるシステム１０を含む。本発明によるシステムは、大型ディーゼルエンジンに燃料を供給するための供給管部１２を含む。さらに、システム１０は、供給管部１２に収容された燃料内に超音波を放射するための超音波送信機またはＸ線を放射するためのＸ線源である少なくとも１つの源１３と、燃料内の固体粒子の存在を示す信号を生成するための少なくとも１つの検出器１４であって、供給管部に収容された燃料内に放射された超音波を検出するための超音波受信機またはＸ線を検出するためのＸ線検出器である少なくとも１つの検出器１４と、該少なくとも１つの検出器１４に接続された粒子制御ユニット１１であって、燃料内の固体粒子の数および／またはサイズに関する信号を評価するための粒子制御ユニット１１とを含む。任意選択的に、１つまたは複数の源１３を粒子制御ユニット１１に接続することもできる。供給管部１２は、例えば、正方形断面または矩形断面、あるいは対面する少なくとも２つの平行側面を有することができ、断面は、通常、隣接する燃料供給管２の断面にほぼ等しいか、あるいはそれよりも僅かに大きいかまたは小さい。さらに、システム１０は、任意選択的に、例えば粒子制御ユニット１１に接続された超音波ドップラー流量計のような流量計１５を含むことができる。

本明細書において、Ｘ線は、燃料内の固体粒子を検出するために具体的に言及される。しかし、同様に燃料内の固体粒子を検出するためにγ線を用いることができること、および適宜、１つまたは複数のＸ線源を１つまたは複数のγ線源に置き換えることができることを理解されたい。その上、Ｘ線検出器は、通常、γ線でも動作する。したがって、以下において１つまたは複数のＸ線について言及されるときは、常に、その度毎に繰り返されないとしても１つまたは複数のγ線も意味することに留意されたい。

図２は、本発明のある実施形態による燃料の品質を監視するためのシステム１０の概略図を示す。図２に示した実施形態によるシステム１０は、大型ディーゼルエンジンに燃料を供給するための供給管部１２を含む。さらに、システム１０は、供給管部１２に収容された燃料内に超音波を放射するための超音波送信機、または供給管部１２に収容された燃料内にＸ線を放射するためのＸ線源である少なくとも１つの源１３ａ_１、１３ａ_２、１３ｂと、燃料内の固体粒子の存在を示す信号を生成するための少なくとも１つの検出器１４ａ_１、１４ａ_２であって、供給管部に収容された燃料内に放射された超音波を検出するための超音波受信機または供給管部に収容された燃料内に放射されたＸ線を検出するためのＸ線検出器である少なくとも１つの検出器１４ａ_１、１４ａ_２とを含む。さらに、システム１０は、燃料内の固体粒子の数および／またはサイズに関する信号を評価するために１つまたは複数の検出器１４ａ_１、１４ａ_２に接続された粒子制御ユニット１１を含む。供給管部１２は、例えば、正方形断面または矩形断面、あるいは対面する少なくとも２つの平行側面を有することができる。任意選択的に、１つまたは複数の源１３ａ_１、１３ａ_２を粒子制御ユニット１１に接続することもできる。これにより、例えば、超音波送信機が使用されるときの時間遅延を決定することが可能である。

図３Ａに示した有利な実施形態の変形例では、少なくとも１つの源１３ａ_１、１３ａ_２、１３ｂおよび／または少なくとも１つの検出器１４ａ_１、１４ａ_２が、反射モードで固体粒子を検出するために供給管部１２の同一の側面に配置される。図２および図３に示した有利な実施形態の別の変形例では、少なくとも１つの源１３ａ_１、１３ａ_２、１３ｂおよび少なくとも１つの検出器１４ａ_１、１４ａ_２が、透過モードまたは吸収モードで固体粒子を検出するために供給管部１２の反対側にそれぞれ配置される。

１つまたは複数の源１３ａ_１、１３ａ_２、１３ｂは、実質的に供給管部１２の断面全体を照射するように配置されることが有利である。典型的な実施形態の変形例では、１つまたは複数の源１３ａ_１、１３ａ_２、１３ｂおよび／または１つまたは複数の検出器１４ａ_１、１４ａ_２は、実質的に供給管部１２の断面の側面全体にわたって延在する。

正方形断面を有する供給管部では、側面は、通常、１０ｃｍ〜１５ｃｍの長さを有する。したがって、特に源１３ａ_１、１３ａ_２、１３ｂおよび／または１つ以上の検出器１４ａ_１、１４ａ_２が、実質的に断面の側面全体にわたって延在する場合、複数の源および／または複数の検出器を使用することが有利であり得る。例えば、源および／または検出器を２片、３片、４片またはそれ以上の片の列にそれぞれ配置することができる。さらに、必要に応じて、２つ以上の列を片側に配置することができる。

システムは、図２に示したように、２つのグループの源１３ａ_ｉ、１３ｂを含むことができ、この場合、第１のグループの源１３ａ_ｉは供給管部１２の断面の片側に配置され、第２のグループの源１３ｂは断面の他の側に、特に隣接する側面に配置される。代替的にまたは追加的に、システムは２つのグループの検出器を含むことができ、この場合、第１のグループの検出器は供給管部の断面の片側に配置され、第２のグループの検出器は断面の他の側に、特に隣接する側面に配置される。

１つまたは複数の検出器１４ａ_１、１４ａ_２は、燃料内の５０μｍ未満または２０μｍ未満の直径を有する固体粒子を検出することができることが有利である。ある実施形態の別の変形例では、１つまたは複数の検出器は、５μｍ程度に小さいまたは２μｍ以下程度に小さい直径を有し、且つ燃料内で１５ｐｐｍ以下までの濃度の固体粒子を検出することができる。

有利な実施形態の変形例では、１つまたは複数の検出器１４ａ_１、１４ａ_２は、供給管部１２の内部に、あるいは供給管部内の燃料と１つまたは複数の検出器との間に任意の窓またはカバーを有する供給管部の壁部内にまたはその壁部に配置される。

Ｘ線源が使用される場合、実質的に供給管部の断面全体を照射するために、通常、供給管部１２から０．１ｍ以上の距離に１つの源を設けることで十分である。典型的なＸ線源は、陰極と陽極とを有する真空管であるＸ線管を含む。加熱された陰極からの電子は、陽極に向かって加速され、そこで、通常、タングステン、モリブデン、銅または同様の金属を含有する陽極ターゲットと衝突する。電子のエネルギーの一部はＸ線として陽極ターゲットから出射される。Ｘ線源の代わりに、アメリシウム２４１源のようなγ線源を使用してもよい。このようなγ線源は、通常、連続使用時間の定格を４０年間とされており、一方、Ｘ線源は、通常、３〜６年の連続使用後に交換しなければならない。

有利な実施形態の変形例では、２インチ×３インチ（５１ｍｍ×７６ｍｍ）またはそれよりも大きなサイズが入手可能なＣＣＤチップまたはＣＭＯＳチップのようなＸ線またはγ線エリアの検出器が使用される。ＣＭＯＳチップはＸ線またはγ線を直接変換することができ、一方、ＣＣＤチップの場合はシンチレータを配置する必要がある。シンチレータの使用は、例えばシンチレータと検出器チップとの間に光ファイバのような光学装置を使用することにより、損傷を与えるＸ線またはγ線ビームの範囲外に検出器チップを配置することができるという利点を有する。

システム１０は、任意選択的に、例えば粒子制御ユニット１１に接続された超音波ドップラー流量計のような流量計１５を含むことができる。図２に示した実施形態では、流量計１５は、供給管２に挿入された供給管部の片側に互いに離れて配置された２つの超音波トランシーバ１６．１、１６．２を含む。トランシーバの一方は超音波を放射し、これらの超音波は供給管部の反対壁部で反射され、反射された超音波は第２のトランシーバによって検出される。第２のトランシーバによって検出された超音波の周波数は、供給管部の内部に流れる燃料の速度に関係する。

さらに、システム１０および／または粒子制御ユニット１１は、図２に示していない以下の構成要素、すなわち、異なる源１３ａ_１、１３ａ_２、１３ｂおよび／または検出器１４ａ_１、１４ａ_２の間で切り換えるためのマルチプレクサまたはスイッチングユニット、超音波送信機用の１つまたは複数の信号を発生するためのパルス発生器またはスイープ発生器のような周波数発生器、超音波受信機からの信号を増幅するための増幅器、デジタル−アナログ変換器、あるいはアナログ−デジタル変換器の１つまたは複数を含むことができる。

図３は、図２に示した実施形態の検出装置の斜視図を示す。１つ以上の検出器は、例えば正方形断面または矩形断面を有することができる供給管部１２へ又はその中に配置される。図３に示した実施形態の変形例では、透過モードまたは吸収モードで固体粒子を検出するために、少なくとも１つの源１３ａ、１３ｂおよび少なくとも１つの検出器１４ａ、１４ｂが供給管部１２の反対側にそれぞれ配置される。

１つまたは複数の源１３ａ、１３ｂは、実質的に供給管部１２の断面全体を照射するように配置されることが有利である。典型的な実施形態の変形例では、１つまたは複数の源１３ａ、１３ｂおよび／または１つまたは複数の検出器１４ａ、１４ｂは、実質的に供給管部１２の断面の側面全体にわたって延在する。

図３に示した実施形態では、供給管部１２の断面の側面は、通常、８ｃｍ〜１５ｃｍの長さを有する。したがって、特に、源１３ａ、１３ｂおよび／または検出器１４ａ、１４ｂが、実質的に断面の側面全体にわたって延在する場合、複数の源および／または複数の検出器を使用することが有利であり得る。例えば、源および／または検出器を２片、３片、４片またはそれ以上の片の列にそれぞれ配置することができる。さらに、必要に応じて、片側に２つ以上の列を配置することができる。

図３に示した装置は２つのグループの源１３ａ、１３ｂを含み、この場合、第１のグループの源１３ａは供給管部１２の断面の片側に配置され、第２のグループの源１３ｂは断面の他の側に、特に隣接する側面に配置される。代替的にまたは追加的に、システムは２つのグループの検出器１４ａ、１４ｂを含むことができ、この場合、第１のグループの検出器１４ａは供給管部の断面の片側に配置され、第２のグループの検出器１４ｂは断面の他の側に、特に隣接する側面に配置される。

有利な実施形態の変形例では、１つまたは複数の検出器１４ａ、１４ｂは、供給管部１２の内部に、あるいは供給管部内の燃料と１つまたは複数の検出器との間に１つ以上の任意の窓またはカバーを有する供給管部の壁部にまたは該壁部内に配置される。

図３Ａは、ある実施形態の変形例の源および検出装置の斜視図を示す。１つ以上の源１３ａ_１〜１３ａ_４、１３ｂ_１〜１３ｂ_４および１つ以上の検出器１４ａ_１〜１４ａ_４、１４ｂ_１〜１４ｂ_４は、反射モードまたは後方散乱モードで固体粒子を検出するために供給管部１２の片側１２ａに配置される。供給管部１２は例えば正方形断面または矩形断面を有することができる。

１つまたは複数の源１３ａ_１〜１３ａ_４、１３ｂ_１〜１３ｂ_４は、実質的に供給管部１２の断面全体を照射するように配置されることが有利である。典型的な実施形態の変形例では、１つまたは複数の源１３ａ_１〜１３ａ_４、１３ｂ_１〜１３ｂ_４および／または１つまたは複数の検出器１４ａ_１〜１４ａ_４、１４ｂ_１〜１４ｂ_４は、実質的に側面１２ａの全幅にわたって延在する。

図３Ａに示した実施形態では、側面１２ａは、通常、８ｃｍ〜１５ｃｍの幅を有する。したがって、特に、源１３ａ_１〜１３ａ_４、１３ｂ_１〜１３ｂ_４および／または検出器１４ａ_１〜１４ａ_４、１４ｂ_１〜１４ｂ_４が実質的に側面１２ａ全体にわたって延在する場合、複数の源および／または複数の検出器を使用することが有利であり得る。例えば、源および／または検出器を２片、３片、４片またはそれ以上の片の列にそれぞれ配置することができる。さらに、必要に応じて、２つ以上の列を配置することができる。

図４は、本発明のある実施形態の変形例による検出装置の断面図を示す。１つ以上の検出器１４ａ、１４ｂは、正方形断面または矩形断面を有することができる供給管部に又はその中に配置される。図４に示した実施形態の変形例では、少なくとも１つの源１３ａ、１３ｂおよび少なくとも１つの検出器１４ａ、１４ｂは、透過モードまたは吸収モードで固体粒子を検出するために供給管部の反対側にそれぞれ配置される。

１つまたは複数の源１３ａ、１３ｂは、実質的に供給管部１２の断面全体を照射するように配置されることが有利である。典型的な実施形態の変形例では、１つまたは複数の源１３ａ、１３ｂおよび／または１つまたは複数の検出器１４ａ、１４ｂは、実質的に供給管部の断面の側面全体にわたって延在する。１つまたは複数のＸ線源が使用される場合、供給管部から離れた位置にに１つまたは複数の源１３ａ、１３ｂを配置することが有利であり得る。

図４に示した実施形態では、供給管部１２の断面の側面は、通常、８ｃｍ〜１５ｃｍの長さを有する。したがって、特に、源１３ａ、１３ｂおよび／または検出器１４ａ、１４ｂが実質的に断面の側面全体にわたって延在する場合、複数の源および／または複数の検出器を使用することが有利であり得る。例えば、源および／または検出器を２片、３片、４片またはそれ以上の片の列にそれぞれ配置することができる。

図４に示した装置は２つのグループの源１３ａ、１３ｂを含み、この場合、第１のグループの源１３ａは供給管部１２の断面の片側に配置され、第２のグループの源１３ｂは断面の他の側に、特に隣接する側面に配置される。代替的にまたは追加的に、システムは２つのグループの検出器１４ａ、１４ｂを含むことができ、この場合、第１のグループの検出器１４ａは供給管部の断面の片側に配置され、第２のグループの検出器１４ｂは断面の他の側に、特に隣接する側面に配置される。

有利な実施形態の変形例では、１つまたは複数の検出器１４ａ、１４ｂは、供給管部の内部に、あるいは供給管部内の燃料と１つまたは複数の検出器との間に１つ以上の任意の窓またはカバーを有する供給管部の壁部にまたは該壁部内に配置される。

図５は、本発明のある実施形態の別の変形例による検出装置の断面図を示す。１つ以上の検出器１４．１〜１４．４は、対面する２つの平行側面を有する断面を有する供給管部１２に又は該供給管部の中に配置される。図５に示した実施形態の変形例では、少なくとも１つの源１３．１〜１３．４および少なくとも１つの検出器１４．１〜１４．４は、透過モードまたは吸収モードで固体粒子を検出するために供給管部の反対側にそれぞれ配置される。

１つまたは複数の源１３．１〜１３．４は、実質的に供給管部１２の断面全体を照射するように配置されることが有利である。典型的な実施形態の変形例では、１つまたは複数の源１３．１〜１３．４および／または１つまたは複数の検出器１４．１〜１４．４は、実質的に供給管部の断面の側面全体にわたって延在する。１つまたは複数のＸ線源が使用される場合、供給管部から離れた位置に１つまたは複数の源を配置することが有利であり得る。

図５に示した実施形態では、供給管部１２の断面の側面は、通常、８ｃｍ〜１５ｃｍの長さを有する。したがって、特に、源１３．１〜１３．４および／または検出器１４．１〜１４．４が実質的に断面の側面全体にわたって延在する場合、複数の源および／または複数の検出器を使用することが有利であり得る。例えば、源および／または検出器を２片、３片、４片またはそれ以上の片の列にそれぞれ配置することができる。

有利な実施形態の変形例では、１つまたは複数の検出器１４．１〜１４．４は、供給管部の内部に、あるいは供給管部内の燃料と１つまたは複数の検出器との間に任意の窓またはカバーを有する供給管部の壁部にまたは該壁部の中に配置される。

図１〜図５を参照して、大型ディーゼルエンジンに供給される燃料の品質を監視するための本発明による方法のある実施形態について以下に説明する。この方法は、供給管２、２’を通して大型ディーゼルエンジン９に燃料を供給するステップを含む。さらに、上記方法は、それぞれ超音波送信機またはＸ線源である少なくとも１つの源１３、１３ａ、１３ｂによって、供給管部１２に収容された燃料内に超音波またはＸ線を放射するステップと、供給管部１２に収容された燃料内に放射された超音波またはＸ線を、超音波を検出するための超音波受信機またはＸ線検出器である少なくとも１つの検出器１４、１４ａ、１４ｂによって検出するステップと、少なくとも１つの検出器によって、燃料内の固体粒子の存在を示す信号を生成するステップと、１つまたは複数の検出器１４、１４ａ、１４ｂに接続された粒子制御ユニット１１によって、燃料内の固体粒子の数および／またはサイズに関する信号を評価するステップとを含む。任意選択的に、１つまたは複数の源１３、１３ａ、１３ｂを粒子制御ユニット１１に接続することもできる。

少なくとも１つの源１３、１３ａ、１３ｂおよび／または少なくとも１つの検出器１４、１４ａ、１４ｂが、供給管部１２の同一の側面に配置される場合には、固体粒子を反射モードで検出することができる。また、少なくとも１つの源１３、１３ａ、１３ｂおよび少なくとも１つの検出器１４、１４ａ、１４ｂが、供給管部１２の反対側にそれぞれ配置される場合には、固体粒子を透過モードまたは吸収モードで検出することができる。

通常、１つまたは複数の源１３、１３ａ、１３ｂは、実質的に供給管部１２の断面全体を照射し、通常、１つまたは複数の検出器１４、１４ａ、１４ｂは、実質的に供給管部の断面全体から超音波またはＸ線を検出する。

複数の源を使用して、個々の源によって送信される波の位相を制御することによって、２次元超音波または２次元マイクロ波および／または一定の方向を有する波を送信することができる。さらに、複数の検出器を使用して、一定方向から超音波またはマイクロ波を受信することができる。

上記方法の有利な実施形態の変形例では、供給管部１２の断面に収容された燃料は２つのグループの源１３ａ、１３ｂによって照射され、各グループは、ある照射方向を有し、この場合、第１のグループの照射方向は第２のグループの照射方向とは異なる。

上記方法の有利な実施形態の別の変形例では、超音波またはＸ線は２つのグループの検出器１４ａ、１４ｂによって検出され、各グループは、特定の方向を有する超音波またはＸ線を検出し、この場合、第１のグループによって検出された超音波またはＸ線の方向は、第２のグループによって検出された超音波またはＸ線の方向とは異なる。

第１のグループの源１３ａの照射方向と第２のグループの源１３ｂの照射方向との間の角度、あるいは第１のグループの検出器１４ａによって検出された超音波またはＸ線の方向と、第２のグループの検出器１４ｂによって検出された超音波またはＸ線の方向との間の角度は、６０°〜１２０°または８０°〜１１０°であるか、あるいは実質的に９０°に等しくてもよい。

上記方法は、燃料内の５０μｍ未満または２０μｍ未満の直径を有する固体粒子を検出するステップを含むことが有利である。有利な実施形態の別の変形例では、上記方法は、５μｍ程度に小さいまたは２μｍ以下程度に小さい直径を有し、且つ燃料内で１５ｐｐｍ以下までの濃度の固体粒子を検出するステップを含む。

大型ディーゼルエンジンに供給される燃料の品質を監視するための本発明によるシステムおよび方法、並びにこのようなシステムを含む燃料供給部は、ディーゼルエンジンの運転中に固体粒子に関する燃料油の品質をオンラインで且つ現場で常時監視することを可能にする。有利には、実質的に供給管部の断面全体で固体粒子が監視される。したがって、供給された燃料内の粒子数が指定された限度を超えた場合、適時に対策を講じることができる。したがって、本発明によるシステム、方法および燃料供給部は、大型ディーゼルエンジンの耐用年数を積極的に延ばす。

１ 燃料供給部
２，２’ 燃料供給管
３ 断熱体
４ サクションフィルタ
５ フィードポンプ
６ ブースタポンプ
７ 端部ヒータ
８ 燃料フィルタ
９ 大型ディーゼルエンジン
１０ システム
１１ 粒子制御ユニット
１２ 供給管部
１３ａ_１、１３ａ_２、１３ｂ 源
１４ａ_１、１４ａ_２ 検出器
１５ 流量計
１６．１、１６．２ 超音波トランシーバ

Claims (15)

1. 大型ディーゼルエンジン（９）に供給される燃料の品質を監視するためのシステムであって、前記大型ディーゼルエンジンに燃料を供給するための供給管部（１２）を含み、前記システム（１０）が、供給管部（１２）に収容された燃料内に超音波を放射するための超音波送信機またはＸ線を放射するためのＸ線源である少なくとも１つの源（１３、１３ａ、１３ｂ）と、燃料内の固体粒子の存在を示す信号を生成するための少なくとも１つの検出器（１４、１４ａ、１４ｂ）であって、供給管部（１２）に収容された燃料内に放射された超音波またはＸ線を検出する超音波受信機またはＸ線検出器である少なくとも１つの検出器（１４、１４ａ、１４ｂ）と、該少なくとも１つの検出器（１４、１４ａ、１４ｂ）に接続された粒子制御ユニット（１１）であって、前記燃料内の固体粒子の数および／またはサイズに関する信号を評価するための粒子制御ユニット（１１）とをさらに含み、前記少なくとも１つの源（１３、１３ａ、１３ｂ）が、前記供給管部（１２）の断面全体を照射することを特徴とするシステム。
2. 前記供給管部（１２）が、正方形断面または矩形断面、あるいは対面する少なくとも２つの平行側面を有する、請求項１に記載のシステム。
3. 前記少なくとも１つの源（１３、１３ａ、１３ｂ）および／または前記少なくとも１つの検出器（１４、１４ａ、１４ｂ）が、反射モードで固体粒子を検出するために前記供給管部（１２）の同一の側面に配置されるか、あるいは前記少なくとも１つの源（１３、１３ａ、１３ｂ）および前記少なくとも１つの検出器（１４、１４ａ、１４ｂ）が、透過モードまたは吸収モードで固体粒子を検出するために前記供給管部（１２）の反対側にそれぞれ配置される、請求項１または２に記載のシステム。
4. １つ以上の源（１３、１３ａ、１３ｂ）および／または１つ以上の検出器（１４、１４ａ、１４ｂ）が、前記供給管部（１２）の断面の１側面の全体にわたって延在し、および／または１つ以上の源（１３、１３ａ、１３ｂ）が、前記供給管部（１２）の断面全体を照射する、請求項３に記載のシステム。
5. ２つのグループの源（１３ａ、１３ｂ）を含む、前記請求項のいずれか１項に記載のシステムであって、第１のグループの源が前記供給管部（１２）の断面の片側に配置され、第２のグループの源が断面の他の側に、特に隣接する側面に配置され、および／または前記システムが２つのグループの検出器（１４ａ、１４ｂ）を含み、第１のグループの検出器が前記供給管部（１２）の断面の片側に配置され、第２のグループの検出器が断面の他の側に、特に隣接する側面に配置されるシステム。
6. １つまたは複数の源１３、１３ａ、１３ｂおよび／または１つまたは複数の検出器１４、１４ａ、１４ｂが、前記供給管部１２の内部に、あるいは前記供給管部内の前記燃料と前記源または検出器との間に窓またはカバーを特に有する前記供給管部の少なくとも１つの壁部内にまたは該壁部に配置される、前記請求項のいずれか１項に記載のシステム。
7. 前記１つまたは複数の検出器（１４、１４ａ、１４ｂ）が、前記燃料内の５０μｍ未満または２０μｍ未満の直径を有する固体粒子を検出することができ、および／または前記１つまたは複数の検出器（１４、１４ａ、１４ｂ）が、５μｍ程度に小さいまたは２μｍ以下の小さい直径を有し、且つ燃料内で１５ｐｐｍ以下までの濃度の固体粒子を検出することができる、前記請求項のいずれか１項に記載システム。
8. 燃料の品質を監視するための方法であって、供給管（２、２’）を通して大型ディーゼルエンジン（９）に燃料を供給するステップを含み、前記方法が、超音波送信機またはＸ線源である少なくとも１つの源（１３、１３ａ、１３ｂ）によって、供給管部（１２）に収容された燃料内に超音波またはＸ線を放射するステップと、超音波を検出するための超音波受信機またはＸ線検出器である少なくとも１つの検出器（１４、１４ａ、１４ｂ）によって、前記供給管部（１２）に収容された燃料内に放射された超音波またはＸ線を検出するステップと、前記少なくとも１つの検出器（１４、１４ａ、１４ｂ）によって、前記燃料内の固体粒子の存在を示す信号を生成するステップと、前記１つまたは複数の検出器（１４、１４ａ、１４ｂ）に接続された粒子制御ユニット（１１）によって、前記燃料内の前記固体粒子の数および／またはサイズに関する信号を評価するステップとをさらに含み、前記少なくとも１つの源（１３、１３ａ、１３ｂ）が、前記供給管部（１２）の断面全体を照射することを特徴とする方法。
9. 前記少なくとも１つの源（１３、１３ａ、１３ｂ）および／または前記少なくとも１つの検出器（１４、１４ａ、１４ｂ）が、前記供給管部（１２）の前記同一の側面に配置される場合には、前記固体粒子が反射モードで検出され、前記少なくとも１つの源（１３、１３ａ、１３ｂ）および前記少なくとも１つの検出器（１４、１４ａ、１４ｂ）が、前記供給管部（１２）の反対側にそれぞれ配置される場合には、前記固体粒子が透過モードまたは吸収モードで検出される、請求項８に記載の方法。
10. １つ以上の源（１３、１３ａ、１３ｂ）が、前記供給管部（１２）の断面全体を照射し、および／または１つ以上の検出器（１４、１４ａ、１４ｂ）が、前記供給管部（１２）の断面全体から超音波またはＸ線を検出する、請求項８または９に記載の方法。
11. 前記方法が、２つのグループの源（１３ａ、１３ｂ）によって、前記供給管部（１２）の断面に収容された燃料を照射するステップを含み、各グループがある照射方向を有し、前記第１のグループの源の照射方向が前記第２のグループの源の照射方向とは異なり、および／または前記方法が、２つのグループの検出器（１４ａ、１４ｂ）によって超音波またはＸ線を検出するステップを含み、各グループが、特定の方向を有する超音波またはＸ線を検出し、前記第１のグループの検出器によって検出された超音波またはＸ線の方向が、前記第２のグループの検出器によって検出された超音波またはＸ線の方向とは異なる、請求項８〜１０のいずれか１項に記載の方法。
12. 前記第１のグループの源の照射方向と前記第２のグループの源の照射方向との間の角度、および／または前記第１のグループの検出器によって検出された超音波またはＸ線の方向と、前記第２のグループの検出器によって検出された超音波またはＸ線の方向との間の角度が、６０°〜１２０°または８０°〜１１０°であるか、あるいは９０°に等しい、請求項１１に記載の方法。
13. 前記方法が、燃料内の５０μｍ未満または２０μｍ未満の直径を有する固体粒子を検出するステップを含み、および／または前記方法が、５μｍ程度に小さいまたは２μｍ以下程度に小さい直径を有し、且つ前記燃料内で１５ｐｐｍ以下までの濃度の固体粒子を検出するステップを含む、請求項８〜１２のいずれか１項に記載の方法。
14. 燃料タンクと、前記燃料タンクに接続された燃料供給管（２、２’）とを含む大型ディーゼルエンジン（９）に燃料を供給するための燃料供給部（１）であって、前記燃料供給部（１）が、前記大型ディーゼルエンジンに供給される燃料の品質を監視するための、請求項１〜７のいずれか１項に記載のシステム（１０）をさらに含む燃料供給部（１）。
15. 前記燃料供給管（２、２’）が接続される大型ディーゼルエンジン（９）および／または前記燃料タンクから供給された燃料から不純物を除去するための燃料処理装置をさらに含む、請求項１４に記載の燃料供給部。

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