(57)【要約】【課題】流体の健全性の評価に寄与する流体健全性評価装置及びディーゼルエンジン燃料健全性制御システムを提供する。【解決手段】被計測流体である例えば燃料Ｆを収納する容器１２と、該容器１２中の被計測流体中に、所定間隔のギャップＤを有し、入射部１３と受光部１４とが相対向して設けられ、光源２１からの光の波長を可変させて受光部１４における光透過率を計測し、４００〜１１００ｎｍの範囲の少なくとも２箇所以上の波長又は２箇所以上の波長領域の光又は蛍光を受光センサ２２で計測し、その強度比から残炭素量（ＭＣＲ）を求める残炭素量計測部１５と、前記容器１２内に設けられ、前記被計測流体中の密度を計測する超音波速度計１６と、前記残炭素量計測部１５と、前記超音波速度計１６との間に設けられた障壁１７とを具備する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被計測流体を収納する容器と、
該容器中の被計測流体中に、入射部と受光部とが相対向して設けられ、前記受光部における光透過率を計測し、４００〜１１００ｎｍの範囲の少なくとも２箇所以上の波長又は２箇所以上の波長領域の光又は蛍光を受光センサで計測し、その強度比から残炭素量（ＭＣＲ）を求める残炭素量計測部と、
前記容器内に設けられ、前記被計測流体中の密度を計測する超音波速度計と、
前記残炭素量計測部と、前記超音波速度計との間に設けられた障壁とを具備することを特徴とする流体健全性評価装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記被計測流体の導入ライン及び排出ラインと、前記容器とを保温する保温手段を有することを特徴とする流体健全性評価装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記被計測流体が容器底部から導入され、容器上部側から排出されることを特徴とする流体健全性評価装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一つにおいて、
前記容器内に、被計測流体の導電率を計測する導電率センサ、又は被計測流体の誘電率を計測する誘電率センサを有することを特徴とする流体健全性評価装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一つにおいて、
所定間隔を有して入射部と相対向して設けられた受光部の径が、入射部の径よりも大きいことを特徴とする流体健全性評価装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一つにおいて、
前記相対向して設けられた入射部と受光部とを保持する保持部を有する容器に歪み計測手段を有することを特徴とする流体健全性評価装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一つにおいて、
前記受光センサが分光器又は複数のフォトダイオードの何れかであることを特徴とする流体健全性評価装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一つにおいて、
前記光源からの光を一部分岐し、その光量を計測する光源光量計測器を有することを特徴とする流体健全性評価装置。
【請求項９】
被計測流体である例えば燃料を収納する容器と、
該容器中の被計測流体中に、入射部と受光部とが相対向して設けられ、前記受光部における光透過率を計測し、４００〜１１００ｎｍの範囲の少なくとも２箇所以上の波長又は２箇所以上の波長領域の光又は蛍光を受光センサで計測し、その強度比から残炭素量（ＭＣＲ）を求める残炭素量計測部と、
前記容器内に設けられ、前記被計測流体中の密度を計測する超音波速度計と、
前記残炭素量計測部と、前記超音波速度計との間に設けられた障壁とを具備する流体健全性評価装置と、
燃料Ｆ中の密度及び残炭素量（ＭＣＲ）の値を求めた結果、予め求めた密度とＭＣＲとの特性マップの健全性の範囲外の場合に、ディーゼルエンジン運転モードを変更させる制御装置とを具備することを特徴とするディーゼルエンジン燃料健全性制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料等の被計測流体中の密度及び残炭素量（ＭＣＲ）を評価して流体の健全性の評価に寄与する流体健全性評価装置及びディーゼルエンジン燃料健全性制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンにて着火性・燃焼性が悪い燃料（いわゆる粗悪燃料）を受け入れてしまうことにより、燃焼室熱負荷増大による信頼性低下の問題が発生している。
【０００３】
ところで、ディーゼルエンジン、特に重質油を燃料として用いるディーゼルエンジンでは、燃料性状に起因する信頼性低下が問題となるが、燃料性状には多くのパラメータが存在するほか、燃料性状をオンラインでモニターする技術がなく、異常診断が困難であった。
【０００４】
従来では、ディーゼルエンジンの異常診断として、燃焼圧力を指標とする方法が存在するが、直接的に燃料性状を把握できないため、異常診断として、的確な把握をすることが困難であった。
【０００５】
また、重質油などの燃料性状では、ＭＣＲ（残炭素量）が重要なパラメータとなるが、従来の計測方法は、サンプルを採取して、計測するので、その計測結果が判明するまでには、時間がかかるほか、自動化が困難であり、燃料性状をオンラインでモニターすることができない、という問題がある。
【０００６】
従来のＭＣＲの計測は、ＪＩＳＫ２２７０に規定されている（非特許文献１）。
ここで、前記ＭＣＲ（残炭素量）とは、試料を空気流通の少ない状態で蒸発および熱分解させたときに生成されるコークス状炭化残留物を残留炭素といい、重量％で表している。この試験法には、ＪＩＳ  Ｋ２２７０で規定する「コンラドソン法」と「ミクロ法」とがある。
【０００７】
前記コンラドソン法は、規定のコンラドソン残留炭素分試験器を用い、試料３〜１０ｇをるつぼにはかり採り、規定の条件で予熱、発生した油蒸気の加熱、残留物の強熱、放冷後の秤量を行い、残留炭素分を求めるものである。
これに対し、「ミクロ法」は、規定のミクロ残留炭素分試験器を用いて、試料０．１５〜５ｇを試験容器にはかり採り、コーキング炉に入れてから炉内部を窒素雰囲気に置換した後、規定の条件で予熱、加熱、放冷後の秤量を行い、残留炭素分を求めるものである。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】ＪＩＳ  Ｋ２２７０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、ＪＩＳに規定する試験方法は、バッチ処理であると共に、自動化によるオンライン分析はできないのが現状である。
【００１０】
近年、比重のみを調整した粗悪燃料等は、受け入れ試験で比重試験に合格していれば、燃料の組成は不明のまま、大型船舶の燃料として受け入れてしまい、航行途中で、エンジンの着火性・燃料性に問題が発生する場合がある。
【００１１】
そこで、特に船舶用のディーゼルエンジンにて着火性・燃焼性が悪い燃料（いわゆる粗悪燃料）を受け入れてしまった場合においても、航行途中において、迅速に対応でき、燃焼室熱負荷増大による信頼性低下を未然に防ぎ、エンジンの信頼性を向上するための燃料である流体の健全性の評価に寄与する流体健全性評価装置の出現が求められている。
【００１２】
本発明は、前記問題に鑑み、流体の健全性の評価に寄与する流体健全性評価装置及びディーゼルエンジン燃料健全性制御システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、被計測流体を収納する容器と、該容器中の被計測流体中に、入射部と受光部とが相対向して設けられ、前記受光部における光透過率を計測し、４００〜１１００ｎｍの範囲の少なくとも２箇所以上の波長又は２箇所以上の波長領域の光又は蛍光を受光センサで計測し、その強度比から残炭素量（ＭＣＲ）を求める残炭素量計測部と、前記容器内に設けられ、前記被計測流体中の密度を計測する超音波速度計と、前記残炭素量計測部と、前記超音波速度計との間に設けられた障壁とを具備することを特徴とする流体健全性評価装置にある。
【００１４】
第２の発明は、第１の発明において、前記被計測流体の導入ライン及び排出ラインと、前記容器とを保温する保温手段を有することを特徴とする流体健全性評価装置にある。
【００１５】
第３の発明は、第１又は２の発明において、前記被計測流体が容器底部から導入され、容器上部側から排出されることを特徴とする流体健全性評価装置にある。
【００１６】
第４の発明は、第１乃至３のいずれか一つの発明において、前記容器内に、被計測流体の導電率を計測する導電率センサ、又は被計測流体の誘電率を計測する誘電率センサを有することを特徴とする流体健全性評価装置にある。
【００１７】
第５の発明は、第１乃至４のいずれか一つの発明において、所定間隔を有して入射部と相対向して設けられた受光部の径が、入射部の径よりも大きいことを特徴とする流体健全性評価装置にある。
【００１８】
第６の発明は、第１乃至５のいずれか一つの発明において、前記相対向して設けられた入射部と受光部とを保持する保持部を有する容器に歪み計測手段を有することを特徴とする流体健全性評価装置にある。
【００１９】
第７の発明は、第１乃至６のいずれか一つの発明において、前記受光センサが分光器又は複数のフォトダイオードの何れかであることを特徴とする流体健全性評価装置にある。
【００２０】
第８の発明は、第１乃至７のいずれか一つの発明において、前記光源からの光を一部分岐し、その光量を計測する光源光量計測器を有することを特徴とする流体健全性評価装置にある。
【００２１】
第９の発明は、被計測流体である例えば燃料を収納する容器と、該容器中の被計測流体中に、入射部と受光部とが相対向して設けられ、前記受光部における光透過率を計測し、４００〜１１００ｎｍの範囲の少なくとも２箇所以上の波長又は２箇所以上の波長領域の光又は蛍光を受光センサで計測し、その強度比から残炭素量（ＭＣＲ）を求める残炭素量計測部と、前記容器内に設けられ、前記被計測流体中の密度を計測する超音波速度計と、前記残炭素量計測部と、前記超音波速度計との間に設けられた障壁とを具備する流体健全性評価装置と、燃料Ｆ中の密度及び残炭素量（ＭＣＲ）の値を求めた結果、予め求めた密度とＭＣＲとの特性マップの健全性の範囲外の場合に、ディーゼルエンジン運転モードを変更させる制御装置とを具備することを特徴とするディーゼルエンジン燃料健全性制御システムにある。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、密度を計測する超音波の計測の際に、超音波により対象の燃料油中に発生する疎密の影響を障壁により解消し、光学計測結果への影響が及ばないものとなり、安定した計測が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、実施例１に係る流体健全性評価装置の概略図である。
【図２−１】図２−１は本実施例にかかる入射部と受光部の概略図である。
【図２−２】図２−２は本実施例にかかる入射部と受光部の概略図である。
【図２−３】図２−３は比較例にかかる入射部と受光部の概略図である。
【図３】図３は、流体健全性評価装置の容器の一部概略図である。
【図４】図４は、各ＭＣＲの濃度相違（Ａ：ＭＣＲ＜０．０１ｗｔ％、Ｂ：ＭＣＲ＝０．０４ｗｔ％、Ｃ：ＭＣＲ＝０．３ｗｔ％、Ｄ：ＭＣＲ＝０．８７ｗｔ％）における波長４００〜１０００ｎｍにおける透過率比の計測結果図である。
【図５】図５は、ベンゼン（１環炭化水素）からペンタセン（５環炭化水素）までの波長帯と吸光度の計測結果図である。
【図６】図６は、予め求めた光透過率強度比とＭＣＲとの関係図である。
【図７】図７は、光透過率強度比から求めたＭＣＲと実測のＭＣＲとの関係図である。
【図８】図８は、各ＭＣＲの濃度相違（Ｅ：ＭＣＲ＜０．０１ｗｔ％、Ｆ：ＭＣＲ＝０．０４ｗｔ％、Ｇ：ＭＣＲ＝０．８７ｗｔ％）における波長４００〜１０００ｎｍにおける蛍光の強度比の計測結果図である。
【図９−１】図９−１は、超音波速度計の概略図である。
【図９−２】図９−２は、超音波速度の計測結果図である。
【図１０】図１０は、実施例１に係る他の流体健全性評価装置の概略図である。
【図１１】図１１は、ディーゼルエンジン燃料健全性制御システム図である。
【図１２】図１２は、予め求めた密度とＭＣＲとの特性マップである。
【図１３】図１３は、燃料健全性の評価の工程図である。
【図１４】図１４は、実施例２に係る流体健全性評価装置の概略図である。
【図１５】図１５は、実施例３に係る流体健全性評価装置の概略図である。
【図１６】図１６は、実施例３に係る他の流体健全性評価装置の概略図である。
【図１７】図１７は、実施例４に係る流体健全性評価装置の概略図である。
【図１８−１】図１８−１は、実施例５に係る流体健全性評価装置の概略図である。
【図１８−２】図１８−２は、誘電率センサの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
【実施例１】
【００２５】
本発明による実施例１に係る流体健全性評価装置について、図面を参照して説明する。図１は、流体健全性評価装置の概略図である。図２−１〜図２−３は入射部と受光部の概略図である。図３は、流体健全性評価装置の容器の一部概略図である。
図１に示すように、本実施例に係る流体健全性評価装置１０Ａは、被計測流体である例えば燃料Ｆを収納する容器１２と、該容器１２中の被計測流体中に、所定間隔のギャップＤを有し、入射部１３と受光部１４とが相対向して設けられ、光源２１からの光の波長を可変させて受光部１４における光透過率を計測し、４００〜１１００ｎｍの範囲の少なくとも２箇所以上の波長又は２箇所以上の波長領域の光又は蛍光を受光センサ２２で計測し、その強度比から残炭素量（ＭＣＲ）を求める残炭素量計測部１５と、前記容器１２内に設けられ、前記被計測流体中の密度を計測する超音波速度計１６と、前記残炭素量計測部１５と、前記超音波速度計１６との間に設けられた障壁１７とを具備するものである。
【００２６】
ここで、図１中、符号Ｄは入射部１３の入射用光ファイバの端面と、受光部１４の受光用光ファイバの端面とのギャップである。このギャップＤとしては、数ｍｍ以下、好ましくは１ｍｍ以下、より好ましくは０．５〜１ｍｍとするのがよい。これはギャップＤの間隔が開きすぎると、受光が不可能となるからである。
【００２７】
また、本実施例では、図２−１に示すように、入射部１３側の入射用ファイバの径ｄ1を２００μｍとし、受光部１４側の受光用光ファイバの径ｄ2を３００μｍとしている。
これは、被計測流体の散乱が大きい場合、同サイズの光源側、受光側のファイバでは、図２−３に示すように、受光できない光が多くなり、計測が不安定となるからである。よって、入射部１３の入射用ファイバの径ｄ1よりも、照射光を受光する受光部１４側の受光用光ファイバの径ｄ2を大きくする（ｄ2＞ｄ1）ことで、散乱・吸収の大きな計測対象の場合でも、光の受光量を確保することができ、安定な透過特性計測が可能となる。
【００２８】
また、光ファイバの径を異なるようにする代わりに、図２−２に示すように、入射部１３と受光部１４との間に、集光レンズ１８を設けるようにしてもよい。
前記集光レンズ１８の集光作用により、散乱・吸収の大きな計測対象の場合でも、光の受光量を確保することができ、安定な透過特性計測が可能となる。
【００２９】
また、図３に示すように、入射部１３と受光部１４とを各々保持する保持部１２ａ、１２ｂに、歪み計測手段１９を設け、材料の伸び等を検知するようにしてもよい。
そして、材料の伸び／縮みをモニターして信号処理部２３に出力し、計測値の補正等を行うようにしてもよい。
これは、前記入射部１３の入射用光ファイバの端面と、受光部１４の受光用光ファイバの端面とのギャップＤは、極めて小さいので、光学計測系の送光・受光間隔に変動があった場合でも、歪み計測手段１９を計測することで、間隔Ｄと透過特性の関係のデータをもとに補正できるため、安定した計測を可能とするためである。
【００３０】
本実施例では、入射する光は波長可変としているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばハロゲンランプ等のような広い波長域（４００〜１１００ｎｍ）を有する光を入射し、受光センサ２２の分光器で波長分解する方法や、受光センサ２２の前のフィルタを配置して、波長域を限定する方法等を用いることができる。
【００３１】
ここで、本発明のＭＣＲ（micro carbon residue）の計測について説明する。
図４は燃料におけるＭＣＲの濃度相違（Ａ：ＭＣＲ＜０．０１ｗｔ％、Ｂ：ＭＣＲ＝０．０４ｗｔ％、Ｃ：ＭＣＲ＝０．３ｗｔ％、Ｄ：ＭＣＲ＝０．８７ｗｔ％、）における波長４００〜１０００ｎｍにおける分光器での透過率比の計測結果を示す。
図４に示すように、ＭＣＲの値が低い燃料ほど、低波長側に吸収ピークが存在する割合が多いものとなる。
【００３２】
このように、ＭＣＲが変化すると透過率曲線において変化があるのは、芳香族環の大きさに起因することによる。図５は、ベンゼン（１環炭化水素）からペンタセン（５環炭化水素）までまでの波長帯と吸光度の計測結果図である。図５に示すように、徐々にその吸収波長域は長波長域に変化している。よって、燃料の燃焼性が良好な環が少ない物質の割合が多い場合には、低波長側となるので、図５のような挙動を呈することとなる。
【００３３】
ここで、ＭＣＲの算出の仕方の一例を示す。
残炭素量（ＭＣＲ：micro carbon residue）は、燃料の光透過率の強度比より求める。この強度比は、少なくとも２箇所以上の所定波長域の透過率の強度を積算し、これらを対比する。
図４においては、強度１としては、波長７２５〜７７５ｎｍの間の強度を積算すると共に、強度２としては、波長９５０〜１１００ｎｍの間の強度を積算している。
そして、予め（強度２）／（強度１）とＭＣＲとの関係を求めておき、前記測定した（強度２）／（強度１）の結果から、ＭＣＲを求める。
なお、透過率の絶対値には影響を受けるものではない。
【００３４】
図６は、予め求めた光透過率強度比とＭＣＲとの関係図である。
このように、予め、（強度２）／（強度１）とＭＣＲとの関係を求めておき、測定した（強度２）／（強度１）からＭＣＲを算出することとなる。
ここで、強度１は７２５ｎｍ〜７７５ｎｍの範囲とし、強度２は９５０ｎｍ〜１０５０ｎｍの範囲とし、下記式（１）からＭＣＲを求めることができる。
ＭＣＲ＝α（強度２／強度１−γ）β…（１）
ここで、αは比例係数であり（α＝０．１４）、βは線形補正係数であり（β＝０．７）であり、γは零点補正係数（γ＝１．９５）である。
【００３５】
また、２ヶ所の波長領域以外にも、以下のような計算も可能である。
強度１を５５０ｎｍ〜６５０ｎｍの範囲とし、強度２を７５０ｎｍ〜８５０ｎｍｎ範囲とし、強度３を９５０ｎｍ〜１０５０ｎｍの範囲とし、下記式（２）からＭＣＲを求めることができる。なお、係数は前記と同様である。
ＭＣＲ＝α1 （強度２／強度１-γ1）β1 ＋ α2（強度３／強度１-γ1）β2…（２）
【００３６】
ここで、波長の選定は一例であり、２箇所の場合には、４００〜８００ｎｍの低波長側の所定範囲の強度比の積算を強度１とし、５００〜１１００ｎｍの長波長側の所定範囲の強度比の積算を強度２とするようにすればよい。
【００３７】
また、３箇所の場合には、４００〜７００ｎｍの低波長側の所定範囲の強度比の積算を強度１とし、７００〜９００ｎｍの中波長側の所定範囲の強度比の積算を強度２とし、９００〜１１００ｎｍの長波長側の所定範囲の強度比の積算を強度３とし、
（強度２／強度１）＋（強度３／強度１）とするようにすればよい。
【００３８】
また、所定波長の領域とせずに、特定の２箇所以上の波長同士（例えば強度１を７２５ｎｍの値とし、強度２を９５０ｎｍの値とする等。）を比較して残炭素量（ＭＣＲ）を求めるようにしてもよい。
【００３９】
図７は光透過率強度比から求めたＭＣＲと実測のＭＣＲとの関係図であるが、良好な相関関係を呈している。
【００４０】
また、図８に示すように、光強度の代わりに蛍光強度からもＭＣＲを求めるようにしてもよい（Ｅ：ＭＣＲ＜０．０１ｗｔ％、Ｆ：ＭＣＲ＝０．０４ｗｔ％、Ｇ：ＭＣＲ＝０．８７ｗｔ％）。
【００４１】
本発明におけるＭＣＲの計測対象流体としては、重油、軽油、潤滑油、燃料オイル等を例示することができるが、流体の健全性を評価するものであればいずれでもよい。
【００４２】
本実施例では、前記容器１２は、被計測流体の燃料Ｆを流通または必要に応じて停止させて、容器１２内に燃料Ｆを充満させることの出来るものであればいずれでもよい。
本実施例では、図１に示すように、この容器１２内には、前記ＭＣＲ計測器１５と共に、超音波速度計１６とが障壁１７に隔てられて配設されている。
【００４３】
ここで、図９−１は被計測流体の密度を計測する超音波速度計の構成図である。図９−２は、超音波速度計を用いた計測結果図である。
前記超音波速度計１６は、図９−１に示すように、超音波の発振部１６ａと反射部１６ｂと、反射された超音波を受信する受信部１６ｃから構成されている。
図９−２は、超音波速度計１６により求めた、超音波計測結果である。図９−２に示すように、発振ピークと受信ピークとの時間を超音波速度（ｔ）として求め、予め求めている超音波速度と密度との検量線から、密度を求めることができる。
【００４４】
この超音波速度計１６はその計測の際に発生する超音波により、被計測対象の燃料Ｆ中に疎密が生じ、光の屈折率を変化させ光学計測結果に影響を及ぼすおそれがあるが、本実施例では前記障壁１７を設けているので、光学計測系の計測位置において超音波の影響が及ばないようにしている。
前記障壁１７の材質は超音波に共鳴しないような材質（例えば金属、樹脂等）であればいずれでもよい。
【００４５】
この結果、容器１２内に超音波計測系と光学計測系とを設置した場合でも、計測対象（燃料油等）の密度、および残炭素量をオンラインでモニターすることが可能となる。この結果、別々の容器にＭＣＲ計測器１５と共に超音波速度計１６とを設けることなく、同一の容器１２内にＭＣＲ計測器１５と共に超音波速度計１６とをコンパクトに設置できると共に、光学計測系に超音波の影響が及ばないような障壁１７構造とすることにより、超音波系、光学系ともに安定した計測が可能とした簡易な構成の流体健全性評価装置１０Ａとすることができる。
よって、本実施例１の流体健全性評価装置１０Ａを用いることで、例えばディーゼルエンジンの運転時に粗悪燃料によるトラブルを未然に防ぐことが可能となる。
【００４６】
また、超音波速度計１６での超音波の発振後、所定時間経過し、超音波の残響が解消した時点で、ＭＣＲ計測器１５で光学計測を行うようにしてもよい。
【００４７】
また、図１０に示すように、前記光源２１からの光を一部分岐し、その光量を計測する光源光量計測器２４を有し、該光源光量計測器２４によりその光源２１の光量をモニターして、その変動状況を信号処理部２３へ出力し、計測値の補正、または光源の光量調整を行うようにしてもよい。
これにより、光源２１の出力が変動した場合でも、受光センサ２２における受光量に対する影響を抑えられるため、安定した計測が可能となる。
【００４８】
また、受光センサ２２においては、前述したような分光器以外に、複数のフォトダイオード等とし、各々にフィルタ等を設けて、計測波長帯を分離して、計測対象を透過した各計測波長帯の光の信号量変化（透過率）を計測するようにしてもよい。
前記受光センサ２２を複数のフォトダイオードとすることで、分光器を用いる場合よりも装置構成を安価にすることが可能となる。
【００４９】
次に、本実施例の流体健全性評価装置１０Ａを用いて、燃料の健全性を評価するディーゼルエンジン燃料健全性制御システムについて説明する。
図１１は、実施例に係るディーゼルエンジン燃料健全性制御システム図である。
図１１に示すように、ディーゼルエンジン燃料健全性制御システム２０は、図１に示す流体健全性評価装置１０Ａを、燃料ラインＬ1から分岐した計測用分岐燃料ラインＬ2に介装してなり、燃料Ｆ中の密度及び残炭素量（ＭＣＲ）の値を求めた結果、予め求めた密度とＭＣＲとの特性マップの健全性の範囲外の場合に、ディーゼルエンジン運転モードを変更させる制御装置（ＣＰＵ）２５とを具備するものである。
ここで、図１１中、符号２６は燃料タンク、２７はディーゼルエンジン（Ｄ／Ｅ）、２８は浄化手段を各々図示する。
【００５０】
図１２は、ディーゼル燃料の密度とＭＣＲとの特性マップであり、これは予め求めておく。
そして、前述した流体健全性評価装置１０Ａを用いて、燃料（例えばディーゼル燃料）Ｆ中の密度及び残炭素量（ＭＣＲ）の値を求めた結果を、図１２に示す予め求めた密度とＭＣＲとの特性マップに当てはめて、健全性の範囲内（図１２中、白抜き部分）の場合には、燃料が健全であると判断する。
これに対して、健全性の範囲外（図１２中、網掛け部分）の場合には、燃料の健全性が低下していると判断する。
なお、健全性の範囲外において、密度９９０（ｋｇ／ｃｍ3）以上、ＭＣＲ２２（ｗｔ％）以上の場合（図中、斜線部分）には、規格外燃料である。
【００５１】
この判断の結果に応じて、ディーゼルエンジン運転モードを制御装置２５により変更するようにしている。
前記健全性の範囲として密度（Ｄ）＝３．８Ｘ１×ＭＣＲ−Ｘ２±Ｘ３と規定している。
ここでＸ１は比例係数（Ｘ１＝３．８）、Ｘ２は密度係数（Ｘ２＝９２５）、Ｘ３は燃料の許容範囲係数（Ｘ３＝１２）である。
なお、Ｘ３の燃料の許容範囲係数を増減することで、規制範囲を厳しくしたり緩和したりすることができる。
このように、健全性の範囲として、密度とＭＣＲとを求め、図１２に示すようにＤ＝３．８×ＭＣＲ−９２５±１２から求めるようにしている。
ここで、図１２において、領域Ａは規定燃料（良好な燃料）の領域を示す。また、領域Ｂは要注意燃料の領域を示す。さらに、領域Ｃは規定外燃料を示す。
【００５２】
ここで、前記ディーゼルエンジン運転モードの変更としては、エンジンの運転モードを変更する（例えば負荷をかけない運転とする）、注油率（潤滑油注入量）の増加、燃料タンクからの燃料を浄化させる、燃料の混合比率を変更させることの少なくとも一つである。
燃料中の密度及び残炭素量が変化すると、エンジン内の燃焼状態が変化し、例えば火炎がシリンダー内壁に接触あるいは近接することによりシリンダー内部の潤滑油が枯渇してピストンリングとの焼きつきを起こす。よって、燃料中の密度及び残炭素量のリアルタイム計測結果を基に、規定燃料以外の燃料が導入された場合に負荷低減、注油率の増加を行うことで、焼きつきなどを未然に防止することが可能となる。
さらに、複数種の組成の異なる燃料を有する場合においては、その燃料同士の配合割合を変更等するようにしてもよい。
【００５３】
本発明に係る燃料健全性の評価の工程について図１３を用いて説明する。
図１３に示すように、第１の工程では、燃料中の残炭素量（ＭＣＲ）及び密度をリアルタイムで計測する（Ｓ１）。
第２の工程では、燃料中の残炭素量（ＭＣＲ）及び密度の値を求め、その結果、健全性の範囲（Ｄ＝３．８×ＭＣＲ−９２５±１２）の基準値内か否かを判定する（Ｓ２）。
【００５４】
基準値内（図１２中、領域Ａ）である場合には、燃料は良好であるとして、現状の通常運転を継続する（Ｓ３）。
これに対し、基準値外（図１２中、領域Ｂ及びＣ）である場合には、燃料の健全性が良好ではないと判断し、警告を発する（Ｓ４）。この警告に引き続き、運転モードの変更を行う（Ｓ５）。
【００５５】
ディーゼルエンジン運転モードを変更させる一例としては、図１１に示すように、図示しない燃料切替手段により燃料ＦをバイパスラインＬ3へ変更する。
そして、バイパスラインＬ3に介装された浄化手段（例えば燃料ピュアリファイア又はフィルタ等）２８を通過させ、燃料Ｆを浄化させるようにしている。
ここで、燃料ピュアリファイアとしては、精密多孔板エレメントを高速回転させて、低質粗悪重油中の軟質スラッジの粉砕、分散、ホモジナイズ等を行うと共に、精密濾過洗浄を行う手段であり、比重差のある硬質不純物やカーボンは濾過されずに、ドレンとして排出するものである。このピュアリファイアを通過させた後、さらに濾過をフィルタで行うことにより、燃料を浄化させて、燃料組成を変更するようにしている。
【００５６】
このように、本発明によれば、燃料供給配管中の所定の箇所において、燃料性状（密度及びＭＣＲ）をオンラインで計測し、この計測結果に基づいて、燃料の健全性の評価を行い、健全性が悪い場合には、運転モードを変更させることで、例えば船舶の航行中においても、オンラインでその燃料性状に応じたディーゼルエンジン運転モードの変更を行うことができ、燃焼室熱負荷増大による信頼性低下を未然に防ぎ、エンジンの信頼性を向上することができる。なお、燃料は船舶用燃料に限定されず、陸用燃料に用いるようにしてもよい。
よって、オンライン計測ができない従来のような、手探り状態での運転を行うことが回避され、安定した航行が可能となる。
【実施例２】
【００５７】
次に、本発明による実施例２に係る流体健全性評価装置について、図面を参照して説明する。図１４は、流体健全性評価装置の概略図である。なお、実施例１に係る流体健全性評価装置１０Ａと同一部材については、同一符号を付してその説明は省略する。
図１４に示すように、本実施例に係る流体健全性評価装置１０Ｂは、前記被計測流体の導入ライン及び排出ラインと、前記容器１２とを保温する保温手段３０を有するものである。前記保温手段３０には、図示しない断熱手段及び加温手段が設けられている。
【００５８】
被計測流体である燃料Ｆは通常粘性を有しており、その供給の際には加温されている。よって、加熱された燃料Ｆを計測できるよう、容器、配管等を加熱・保温できる構造としている。そして、容器１２内を計測する温度計３１を有し、該温度計３１の出力を信号処理部２３に送り、温調、計測信号補正等に使用できるようにしている。
【００５９】
特に、例えば１００℃以上でないと流動性を持たないような油等を計測する際には計測容器１２内のセンサ領域も高温を保持する必要があるが、本実施例の計測装置により対応が可能となる。
また、温度毎に密度、残留炭素分と計測信号の対応を与えるテーブルを予め取得しておき、付設の温度計３１の出力と比較することで、計測時の温度に影響を受けない計測が可能となる。
【００６０】
本実施例の流体健全性評価装置を用いることで、計測時の温度に影響を受けない計測が可能となる。よって、本実施例の流体健全性評価装置を用いることで、ディーゼルエンジン燃料健全性制御システムにおける計測が良好なものとなる。
【実施例３】
【００６１】
次に、本発明による実施例３に係る流体健全性評価装置について、図面を参照して説明する。図１５は、流体健全性評価装置の概略図である。なお、実施例１に係る流体健全性評価装置１０Ａと同一部材については、同一符号を付してその説明は省略する。
図１５に示すように、本実施例に係る流体健全性評価装置１０Ｃは、被計測流体である燃料Ｆが容器底部１２ａから導入され、容器上部１２ｂ側から排出されるようにしている。
【００６２】
流体の計測中に気泡が存在する場合、超音波計測や光学計測結果に影響するため、燃料の供給を容器底部１２ａから計測対象を導入し、容器上部１２ｂから排出する構造としている。
【００６３】
この結果、燃料Ｆ中に気泡が存在する場合にも速やかに、上部に移動し、料油中に気泡が存在すると、超音波の進行、光の透過・屈折に影響を及ぼし、
計測結果の誤差要因となることを回避することができる。
本実施例により、気泡の影響を排除し、安定・高信頼性の計測結果出力が可能となる。
【００６４】
また、図１６に示す流体健全性評価装置１０Ｄのように、容器１２内部の上方部分に空間３３を設けるように、流体を排出するようにし、その空間３３内部を真空ポンプ３４により脱気することで、燃料Ｆ中に存在する微細な気泡を積極的に排除するようにしてもよい。
【００６５】
本実施例の流体健全性評価装置を用いることで、計測の際における燃料中の気泡の影響を排除した計測が可能となる。よって、本実施例の流体健全性評価装置を用いることで、ディーゼルエンジン燃料健全性制御システムにおける計測が良好なものとなる。
【実施例４】
【００６６】
次に、本発明による実施例４に係る流体健全性評価装置について、図面を参照して説明する。図１７は、流体健全性評価装置の概略図である。なお、実施例１に係る流体健全性評価装置１０Ａと同一部材については、同一符号を付してその説明は省略する。
図１７に示すように、本実施例に係る流体健全性評価装置１０Ｅは、容器１２内に、被計測流体である燃料Ｆの導電率を計測する導電率センサ３５を有するものである。
【００６７】
超音波速度計１６による計測に併せて、更に導電率センサ３５により燃料Ｆの導電率を計測することにより燃料Ｆの密度の評価の信頼性を向上させている。
【００６８】
本実施例の流体健全性評価装置を用いることで、導電率を考慮して計測が可能となる。よって、本実施例の流体健全性評価装置を用いることで、ディーゼルエンジン燃料健全性制御システムにおける計測が良好なものとなる。
【実施例５】
【００６９】
次に、本発明による実施例５に係る流体健全性評価装置について、図面を参照して説明する。図１８−１は、流体健全性評価装置の概略図及び図１８−２は、誘電率センサの概略図である。なお、実施例１に係る流体健全性評価装置１０Ａと同一部材については、同一符号を付してその説明は省略する。
図１８−１に示すように、本実施例に係る流体健全性評価装置１０Ｆは、容器１２内に、被計測流体である燃料Ｆの導電率を計測する導電率センサ３５と、燃料Ｆの誘電率を計測する誘電率センサ３６とを有するものである。
誘電率センサ３６は、図１８−２に示すように、一対の検出電極３６ａとアース電極３６ｂとから構成される。
そして、光学計測系に併せて誘電率計測系の出力により燃料の残留炭素分を評価することにより、より高信頼の計測が可能となる。
【００７０】
本実施例の流体健全性評価装置を用いることで、導電率及び誘電率を考慮した計測が可能となる。よって、本実施例の流体健全性評価装置を用いることで、ディーゼルエンジン燃料健全性制御システムにおける計測が良好なものとなる。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
以上のように、本発明によれば、密度を計測する超音波の計測の際に超音波により対象の燃料油中に発生する疎密の影響を障壁により解消し、光学計測結果への影響がなく、その結果に応じた例えばディーゼルエンジン運転モードの変更を行うことで、燃焼室熱負荷増大による信頼性低下を未然に防ぎ、エンジンの信頼性を向上することができる。
【符号の説明】
【００７２】
１０Ａ〜１０Ｆ  流体健全性評価装置
１２  容器
１３  入射部
１４  受光部
１６  超音波速度計
１７  障壁
２１  光源
２２  受光センサ
２３  信号処理部
【図１】
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【図２−１】
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【図２−２】
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【図２−３】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９−１】
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【図９−２】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８−１】
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【図１８−２】
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