(57)【要約】  スチームタービン駆動のカーゴポンプシステムの代替に電気モーター駆動システムの使用によるカーゴオイル荷役によって、タンカー及び、又は鉱石／オイル運搬船はより良い燃料オイル消費を得ることができる。そのメリットは約２０％である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
オイルタンカー及び鉱石／オイル運搬、コモンカーゴオイルポンプシステムと３又は４種のグレードのカーゴオイル分別のためのハイブリッドカーゴ荷役方法であって、
１セットのカーゴオイルポンプは、可変周波数制御手段によって速度制御される電気モーターシステムによって駆動され、かつ、残りのカーゴオイルポンプはスチームタービン駆動システムによって駆動される方法。    
【請求項２】
以下のステップ：
（ｉ）スチームタービンシステムによって駆動されるカーゴオイルポンプを始動して補助ボイラーを最小負荷で生成されるスチームを排気するステップ；そして、
（ｉｉ）スチームタービン駆動システムによって駆動されるカーゴオイルポンプとガス連通するカーゴタンクの空隙を充填する排気ガスから浄化されるイナートガスが最小要求閾値を超えた後、電気モーターシステムによって駆動されるオイルポンプを運転し、前記電気モーターシステムによって駆動される前記オイルポンプは可変周波数制御手段によって、前記スチームタービンシステムとガス連通するカーゴタンクの空隙に割り当てられるイナートガスバランスの超過を消費するのに相当する負荷を超えないように、速度を制御するステップ、
を含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
３又は４種のグレードのカーゴオイルを分別するオイルタンカーと鉱石／オイル運搬コモンカーゴのオイルポンプシステムであって、可変周波数制御手段による速度制御電気モーターシステムによって駆動される１セットのカーゴオイルポンプを含み、残りのカーゴオイルポンプはスチームタービン駆動システムによって駆動されるオイルポンプシステム。
【請求項４】
オイルタンカーと鉱石／オイル運搬コモンカーゴのオイルポンプシステムは、３又は４種のグレードのカーゴオイルに分別され、電気モーターシステムによって駆動される１セットのカーゴオイルポンプに加えて、以下の：
スチームタービンシステムによって駆動される同一能力の残りのカーゴオイルポンプ；そして、
前記スチームタービンのためのスチームと、全グレード種のカーゴオイル分別タンクのために、スクラバの上部でイナートガスへ浄化される排気ガスを生成するための１又は複数の補助ボイラー；
をさらに含み、前記電気モーターシステムは、周波数変更制御装置を含み、ポンプ容量を残留イナートガスバランスと均衡させ、流路を通じて１又は複数の補助ボイラーとガス連通しているカーゴタンクの空隙に割り当てられたのちには、残余はカーゴの空隙を充填する請求項３記載のオイルタンカーと鉱石／オイル運搬コモンカーゴのオイルポンプシステム。
【請求項５】
以下の：
スチームタービンのためのスチームを生成する一又は複数の補助ボイラー；
一又は複数の前記補助ボイラーによって排気される排気ガスからイナートガスを浄化するスクラバ；
一又は複数の補助ボイラーを煙突スペースとガス連通するガス流路；
煙突スペースをスクラバとガス連通するガス流路；そして
前記スクラバをカーゴタンクとガス連通するガス流路；
をさらに含み、一又は複数の前記補助ボイラーは、すべてのポンプがスチームタービンシステムによって駆動されるとする合計のポンプ能力に相当する容量よりも小さい容量である請求項３又は４いずれか１項記載のオイルタンカーと鉱石／オイル運搬コモンカーゴのオイルポンプシステム。
【請求項６】
請求項１から３のうちいずれか１項記載の方法に使用のためのシステムであって、スチームタービンシステム用のポンプとガス連通しているタンクの空隙を充填するのに加えて、フルパフォーマンスオペレーションモードにおいて可変周波数制御手段による速度制御電気モーターシステム用のポンプとガス連通しているタンクの空隙を一又は複数の補助ボイラーが充填するに足りる容量を有する請求項３〜５のうちいずれか１項記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スチームタービン駆動のカーゴポンプシステムであって、商船用のコモンカーゴポンプを備える３以上に分別されるグレード別オイルタンカー、鉱石／オイル運搬船と製品オイルタンカーに適用可能であり、現存の高価なコスト市場下で燃料オイル消費を節約し大気汚染のために炭素酸化物を減少する発明である。
【背景技術】
【０００２】
カーゴポンプの原動機には長い間スチームタービン駆動方法が用いられてきたがこれは二つの考慮点による。ひとつは原動機のパワー需要であり、もうひとつは０から最大出力までのフルレンジでの回転制御の容易さとルールによって要求されるイナートガス需要である。
【０００３】
これらの要求水準をクリアするために、従来のシステムは、共同して上述のスチームとイナートガスの需要をカバーするカーゴポンプと補助ボイラーシステムを備えるフルセットのスチームタービンが用いられてきた。スチーム状態とスチームタービン製造状態によってカーゴオイルポンプの原動機のスチームタービンは大量のスチームを消費するので、スチームは補助ボイラーで生成されてフルセットのスチームタービンのフル需要をカバーする。補助ボイラーの運転中、イナートガスがこの補助ボイラーの排気ガスを用いて製造可能であり、このイナートガスは、カーゴオイルの荷役中やトッピングアップをしたりカーゴタンククリーニングされたりするような他の処理中にカーゴオイルタンク用のカーゴパイプの安全条件を遵守するための要求ルールにしたがいカーゴタンクエリアへ供給される。イナートガス自体を製造するための燃料オイル消費量が節約可能となる。他の独立したシステムによってイナートガスが生成されれば、それは燃料オイルを消費するであろう。
【０００４】
特許文献１は、カーゴポンプ主荷役システム用スチームの製造のための岸上の補助ボイラーシステムセットを開示するが、それは、オイルタンク内へ供給するためのイナートガスを製造するためのスクラバを岸上に含む。特許文献１に開示される発明は、通常航行中の燃料消費を節約するために補助ボイラーとスクラバをなくすという特定アプローチを採用しオイルタンカーの重量を軽減している。このような重量が軽減されたタンカーは性質上用途が限定されるであろう。したがって、我々はこのようなアプローチは採用しなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開１９９３−２２９６００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
燃料を節約するためにそしてその結果として炭素酸化物を減少させるために、３，４種のグレードの共通カーゴポンプ運転システムのうち一セットのカーゴポンプ運転システムは、スチームタービン駆動システムから電気モーター駆動システムへ変更されるべきあって、それによって補助ボイラーによるイナートガス供給量のバランスを考慮して、より高い効率的な方法を使用する。
【０００７】
しかも、電気モーター駆動システムは、カーゴオイル荷役要求に従いカーゴポンプのフルオペレーション範囲内でどのような回転数で運転されても性能を発揮しなければならない。この基本的なことをクリアするために、電気モーターには回転制御システムが必要とされる。この回転制御システムはどのようなものでも使用可能であるが、モーター回転制御とシステムの効率とを考量すれば、可変適用には、電源ラインへのパワーサイリスタ（ダイオード）による周波数制御が最も好適な手段である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、スチームタービン駆動カーゴポンプシステムに適用可能であり、コモンカーゴポンプシステムを備える、３及び、又は、それよりも多く分別されたグレードオイルタンカー、鉱石／オイル運搬船及び製品オイルタンカーを構成する。
【０００９】
＜請求項１に係る発明＞
１セットのスチームタービン駆動カーゴポンプは電気モーターカーゴポンプに変更されている。他のカーゴポンプは、スチームタービンによって駆動される。
【発明の効果】
【００１０】
カーゴポンプ主荷役システムのトータル熱効率はドラスティックに変更され、その結果、タンカーから陸への荷役降ろし一度あたり約１０−１５％の燃料オイルが節約されている。これは、燃料節約と大気への炭素酸化物排出量が従来システムよりも少ないことを意味する。発電の標準的知識によれば、スチームは他に比してキーとなる弱点がある。スチームシステムはボイラーのようなスチーム生成から成り、スチームは１又は２段のスチームタービンのようなスチームマシンで使用され、スチームタービンからの排気スチームは潜熱損失を伴って復水となる。
これらはトータルシステムとして大きなロスとなる。
動力源はスチームと電気の二種である。これは、カーゴ荷役の冗長度がよくなることを意味する。もしもスチームシステムに障害があれば、電子カーゴポンプが利用可能である。
電気モーター駆動ポンプは０からフル回転レンジまで容易に使用可能であり、カーゴ制御側からのみによって容易にストップとスタート可能である。原動機側のワークは必要ではない。
その上、このシステムは、２つのメリットがある。
１．このシステムはほとんど追加コストゼロで変更され得る。なぜなら、電気モーターシステムは補助ボイラー能力を減少可能であり、１セットのスチームタービンを削減できる。コンデンサーを含むすべての補助ボイラー水システムはより小型のサイズになりより小容量となる。
２．タンカーとあるいは鉱石運搬船でサイドスラスター付きの場合には、より容易なシステム変更が利用可能である。なぜなら電力需要条件は船の操船の電力バランスを考慮すると適切だからである。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、スチームタービンの原動機と電気モーター駆動カーゴポンプシステムの組み合わせ適用の概念側面図である。
【図２】図２は、スチームタービンの原動機と電気モーター駆動カーゴポンプシステムの組み合わせ適用の概念平面図である。
【図３】図３は、スチームタービンの原動機と電気モーター駆動カーゴポンプシステムの他の実施形態に係る組み合わせ適用の概念側面図である。
【図４】図４は、スチームタービンの原動機と電気モーター駆動カーゴポンプシステムの他の実施形態に係る組み合わせ適用の概念平面図である。
【図５】図５は、運転時スタートモードの実施例に係るシステムの方法のステップを描く。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
＜実施形態１＞
本発明の一実施形態は、添付された図２に示されている。
図２は、オイルタンカーの一部として機関室エリアを示す。カーゴポンプ室の前側にはカーゴオイルタンク（１）とバラストタンク（１３）がある。カーゴポンプ室の後側には、
船のスターン側がある。機関室の上方には居住エリアと煙突エリアがある。
本発明に関連し、１セットの電気モーター（１１）駆動のカーゴポンプ（７−Ａ）と二セットのスチームタービン（１０）駆動のカーゴポンプ（７−Ｂ）が３種のカーゴオイルグレード、３つのオイルポンプの場合として、図２に示されている。電気モーターシステムは、コンダクタンス又はリアクタンスとともにパワーサイリスタインバーターシステム（１２）を要し、フルレンジのカーゴポンプ回転制御を可能とし、燃料オイル燃焼システムとともにスチーム駆動システムが補助ボイラー（９）システム並びに、コンデンサー、復水ポンプ、供給水ポンプ及び全ての復水、供給水、ＣＷＣ及びＦＷＣのようなボイラー水追加サプライのすべてのシステム制御システムから成る強制ファンシステムを有する。
カーゴポンプ原動機は、図１に示されるように、隔壁にマウントされたシールボックスを通る長い水平シャフトでカーゴポンプを駆動する。なぜなら、カーゴポンプはカーゴポンプ室内で安全に保たれているように、原動機は、機関室でアセンブルされるべきだからである。
【００１３】
＜実施形態２＞
本発明の他の実施形態が図３，４に示される。図３は、他の実施形態に係るシステム（１００）の概念模式側面図を描き、スチームタービンの原動機（１０１，１０２）の双方ともカーゴポンプシステム（１０４，１０５）を駆動し、電気モーターシステム（１０３）はカーゴポンプシステム（１０６）を駆動する。図４は、他の実施形態に係るシステム（１００）の概念模式平面図を描く。スチームタービンの原動機（１０１，１０２）の双方ともカーゴポンプシステム（１０４，１０５）を駆動し電気モーターシステム（１０３）はカーゴポンプシステム（１０６）を駆動する。図３，４の一部は透過で示され上部デッキ（１１０）の下の配置エレメントを示す。
【００１４】
図３，４は、ハイブリッドカーゴポンプ原動機システム（１００）の他の実施形態で、オイルタンカー（１０００）の一部としての機関室（１２０）エリア、カーゴポンプ室（１２１）を示す。カーゴポンプ室（１２１）に隣接して、カーゴオイルポンプ（１３０，１３１，１３２）とバラストタンク（１３３）がある。機関室（１２０）の後側には舩のスターン側がある。上述の機関室（１２０は居住区（１２２）と煙突区（１２３）である。
【００１５】
本発明に関連し、１セットの電気モーターシステム（１０３）駆動カーゴポンプシステム（１０６）と２セットのスチームタービンシステム（１０１，１０２）駆動カーゴポンプシステム（１０４，１０５）が３種のカーゴオイルグレード、３つのカーゴオイルポンプ（１０４，１０５，１０６）の場合として、図４に示されている。電気モーターシステム（１０３）は、コンダクタンス又はリアクタンスとともにパワーサイリスタインバーターシステム（１０７）を要し、フルレンジのカーゴポンプ回転制御を可能とし、燃料オイル燃焼システムとともにスチーム駆動システムが補助ボイラー（１６０）システム並びに、コンデンサー、復水ポンプ、供給水ポンプ及び全ての復水、供給水ポンプ、ＣＷＣ及びＦＷＣのようなボイラー追加サプライのすべてのシステム制御システムから成る強制ファンシステムを有する。
【００１６】
カーゴポンプ原動機は、図３に示されるように、隔壁にマウントされたシールボックスを通る長い水平シャフトでカーゴポンプ（１０４，１０５，１０６）を駆動する。なぜなら、カーゴポンプ（１０４，１０５，１０６）はカーゴポンプ室（１２１）内で安全に保たれているように、原動機（１０１，１０２，１０３）は、機関室（１２０）でアセンブルされるべきだからである。
【００１７】
発明の一実施形態である、オイルタンカーと鉱石／オイル運搬コモンカーゴのオイルポンプシステム（１００）は、３又は４種のグレードのカーゴオイルに分別し、３種又は４種のグレードカーゴオイルに分別するオイルタンカー（１０００）と鉱石／オイル運搬コモンカーゴオイルポンプシステム（１０３，１０４，１０６）、のように、図３−４に示されているように、例えば３つのオイルタンク（１３０，１３１，１３２）に分別され、可変周波数制御手段による速度制御電気モーターシステム（１０３）によって駆動される１セットのカーゴオイルポンプ（１０６）及びスチームタービン駆動システム（１０１，１０２）によって駆動される残りのカーゴオイルポンプ（１０４，１０５）を含む。
【００１８】
本発明の一実施形態（１００）がここに開示され、オイルタンカーと鉱石／オイル運搬コモンカーゴオイルポンプシステムは３又は４種のグレードにカーゴオイルを分別し、以下に記述される変形が可能である。
オイルタンカー（１０００）と鉱石／オイル運搬コモンカーゴのオイルポンプシステム（１０４，１０５，１０６）は、図３と４に示されるように、３又は４種のグレードカーゴオイル分別（１３０，１３１，１３２）を有し、電気モーターシステム（１０３）によって駆動される１セットのカーゴオイルポンプ（１０６）を含み、さらに以下の：
スチームタービンシステム（１０１，１０２）によって駆動される同一能力の残りのカーゴオイルポンプ（１０４，１０５）；そして、
前記スチームタービン（１０１，１０２）のためのスチームと、全種のグレードカーゴオイル分別タンク（１３０，１３１，１３２）のために、スクラバ（３０２）の上部でイナートガス（１６３）へ浄化される排気ガス（１６１）を生成するための１又は複数の補助ボイラー（１６０）；
を含み、前記電気モーターシステム（１０３）は、周波数変更制御装置（１０８）を含み、ポンプ容量を残留イナートガスバランスと均衡させ、流路（図３で１４７，１４８，１５０、そして図４で２９９，３０３，３１１，３１２，３１３）を通じて補助ボイラー（複数の場合もある）（１６０）とガス連通しているカーゴタンクの空きスペースに割り当てられたのちには、カーゴの空き（例えば、１３１）を充填する。
【００１９】
他の発明の実施形態では、上述のシステム（１００）によるシステムでは、３又は４種のグレードカーゴのオイル分別を備えるオイルタンカー、鉱石／オイル運搬コモンカーゴオイルポンプシステムは、以下の：
スチームタービン（１０１，１０２）のためのスチームを生成する一又は複数の補助ボイラー（１６０）；
一又は複数の前記補助ボイラー（１６０）によって排気される排気ガスからイナートガスを浄化するためのスクラバ（３０２）；
一又は複数の補助ボイラー（１６０）を煙突スペース（１２３）とガス連通するガス流路（１６１）；
煙突スペース（１２３）をスクラバ（３０２）とガス連通するガス流路（１４７，１４８）；そして
前記スクラバ（３０２）をカーゴタンク（１３０，１３１，１３２）とガス連通するガス流路（１３０，１３１，１３２）；
であって、一又は複数の前記補助ボイラー（１６０）は、スチームタービンシステム（１０１，１０２）よってすべてのポンプ（１０４，１０５，１０６）が駆動されるとする合計ポンプ能力に相当する容量よりも小さい容量であることを特徴とするシステムである。
【００２０】
イナートガスはスクラバ（３０２）で水シャワー（３０４）によって浄化され、シャワーノズル（３０３）を通じて生成され海水シャワー（Ｗ）サプライ（３０６）、それからスクラバ（３０２）の上部から出てオイルタンク（１３０，１３１，１３２）の上部へ流入し、ここでスクラバ（３０２）の下部に捕捉されているドレインはコンデンサーへ出される。
【００２１】
上述の、前記方法の使用のためのシステムであって、一又は複数の補助ボイラー（１６０）がタンク（例えば、１３０）の空きを充填するに足りる容量を有し、スチームタービンシステム（１０１，１０２）用のポンプ（１０４，１０５）とガス連通しているタンク（例えば、１３０，１３２）の空きを充填するのに加えて、フルパフォーマンスオペレーションモードでは可変周波数制御手段による速度制御機構を備える電気モーターシステム（１０３）用のポンプとガス連通しているタンクの空きを充填するに足りる容量を有し、ここで前記方法は、図５に示すように方法のステップチャートに示されている。
【００２２】
実施例３
他の実施態様は、オイルタンカー（１０００）及び鉱石／オイル運搬、コモンカーゴオイルポンプシステム（１０４，１０５，１０６）と３又は４種のグレードのカーゴオイル分別（例えば、１３０，１３１，１３２の分別タンクが示されている）のためのハイブリッドカーゴ荷役方法であって、１セットのカーゴオイルポンプ（１０６）は、制御ユニット（１０８）で使用される可変周波数制御手段によって速度制御される電気モーターシステム（１０３）によって駆動され、かつ、残りのカーゴオイルポンプ（１０４，１０５）はスチームタービン駆動システムによって駆動される方法である。
【００２３】
本発明がここで開示した方法、オイルタンカー及び鉱石／オイル運搬、コモンカーゴオイルポンプシステムと３又は４種のグレードのカーゴオイル隔離（例えば、１３０，１３１，１３２のタンク隔離が示されている）のためのハイブリッドカーゴ荷役方法は、図５に示されているように、以下の２つのステップは各々：
第１に、ステップ１：スチームタービンシステムポンプ始動ステップ（Ｓ１００）；そして
第２に、ステップ２：電気モーターシステムポンプオペレーションステップ（Ｓ２００）；
である。
この態様の本発明は、詳細には、上述の要素と組み合わせて使用され、当該方法（Ｓ１）は、以下のステップを含む：
（ｉ）スチームタービンシステム（１０１，１０２）によって駆動されるカーゴオイルポンプ（１０４，１０５）を起動して補助ボイラー（１６０）を最小負荷で生成されるスチームを排気するステップ（Ｓ１００）；そして、
（ｉｉ）スチームタービン駆動システム（１０１，１０２）によって駆動されるカーゴオイルポンプ（１０４，１０５）とガス連通するカーゴタンクの空隙（例えば、１３０，１３２）を充填する排気ガスから浄化されるイナートガスが最小要求閾値を超えた後、電気モーターシステム（１０３）によって駆動されるオイルポンプ（１０６）を運転し、電気モーターシステム（１０３）によって駆動されるオイルポンプ（１０６）は可変周波数制御手段によって、スチームタービンシステム（１０１，１０２）とガス連通するカーゴタンクの空隙（例えば、１３０，１３２）に割り当てられるイナートガスバランスの超過を消費するのに相当する負荷を超えないように、速度を制御するステップ（Ｓ２００）。
【００２４】
上記の発明の実施形態は、顕著な合計省熱結果を提供し、カーゴポンププライム荷役システムの効率を劇的な改善を実現し、その結果、一回のタンカーから陸への荷揚げあたり燃料消費量の約１０−１５％以上節減する結果となる。このことは、従来のシステムに比べ燃料費の節減と炭素酸化物の大気への排出量がより低減することを意味する。
【００２５】
同時に、オイルポンプオペレーションから生ずる空隙を充填するイナートガスサプライは、電気モーター駆動オイルポンプによって空隙の要求を満たすとしても、電気モーターシステム（１０３）によって駆動されるオイルポンプ（１０６）が可変周波数制御手段によってスチームタービンシステム（１０１，１０２）とガス連通するカーゴタンク（例えば、１３０，１３２）の空隙へ割り当てられたバランスの残余の超過イナートガス消費に相当する負荷を超過しないようにされている。これは以下の理由による。主荷役パフォーマンスに、電気モーターはスチームを消費せず、補助ボイラーオペレーション自体を必要としない。電気モーターが補助ボイラーを必要とするのは、ただイナートガスのためタンクの空隙のためである。したがって、電気モーターのパフォーマンスのために排気ガスを生成することは、スチームタービンの熱の利用という点でよいことである。電気モーターとスチームタービンの組み合わせは、モーター回転速度の可変周波数制御手段を使用し、所定の合計ポンプパフォーマンスと補助ボイラーによるイナートガス生成の観点で、スチームタービンシステム／電気モーターの適切な負荷バランスのソルバーによってシステムパフォーマンスを最大化するが、これらは補助ボイラー容量／最小負荷閾値に関係する。
【００２６】
本発明が、ここに記載された実施形態に描かれ、実施形態は、かなり詳細に記載されているが、出願人は、添付する特許請求の範囲をいかようにも制限、限定する意図はない。追加の利点や修正は、当業者に理解される。其の上、一つの実施形態に記載された要素は、他の実施形態にも採用可能である。したがって、発明は、広い面で、特定の詳細事項、開示され、記載されている各々の機器及び実施例に限定されない。したがって、出願人の一般的発明概念の精神とスコープから乖離しないで、これらの詳細から離れることもあり得る。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明は、スチームタービン駆動カーゴポンプシステム用に、３又は４種以上のグレードの隔離されたカーゴオイルタンカー、鉱石／オイル運搬及び製品オイルタンカーにコモンカーゴポンプシステムを備える、造船業、海運業において、適用可能である。  
【符号の説明】
【００２８】
１  カーゴオイルタンク
７−A  カーゴポンプ
７−B  カーゴポンプ
９  補助ボイラー
１０  スチームタービン
１１  電気モーター
１２  パワー・サイリスタ・インバーター・システム
１５  船殻
９９  鉱石／オイルカーゴタンク
１００  カーゴポンプ主荷役システム
１０１  スチームタービン原動機
１０２  スチームタービン原動機
１０３  電気モーターシステム
１０４  スチームタービンに係るカーゴポンプシステム
１０５  スチームタービンに係るカーゴポンプシステム
１０６  電気モーターに係るカーゴポンプシステム
１０７  パワーサイリスタインバータシステム
１０８  モーターパワー制御ユニット
１１０  上部甲板
１２０  機関室
１２１  カーゴポンプ室
１２２  居住区
１２３  煙突スペース
１３０  オイル分別タンク
１３１  オイル分別タンク
１３２  オイル分別タンク
１３３  バラストタンク
１４１  アウターシェル
１４７  ガス流路
１４８  ガス流路
１５０  ガス流路
１６０  補助ボイラー
１６１  ガス流路
１６２  煙突へ
１６３  イナートガス
２９９  ガス流路
３０２  スクラバ
３０３  ガス流路
３０４  シャワーノズル
３０５  ドレイン出口
３０６  海水サプライ
３１１  ガス流路
３１２  ガス流路
３１３  ガス流路
１０００  オイルタンカー
Ｓ１  方法ステップフローチャート
Ｓ１００  スチームタービンシステム始動ステップ
Ｓ２００  電気モーターシステムポンプ運転ステップ
Ｓ  ボイラーからのスチーム  アウトフロー
Ｓ'  スチームタービンへのスチームインフロー  
Ｇ  スクラバからのイナートガス  アウトフロー
Ｇ'  カーゴタンクへのイナートガス  インフロー
Ｗ  海水  インフロー
【図１】
2018507351.tif 000003
【図２】
2018507351.tif 000004
【図３】
2018507351.tif 000005
【図４】
2018507351.tif 000006
【図５】
2018507351.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成29年9月6日(2017.9.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オイルタンカーのハイブリッド荷役方法及びその方法に用いるカーゴポンプ原動機システムに関する。
本発明は、通常の商船に用いられている、スチームタービン駆動のカーゴポンプにおけるカーゴポンプを備え、３以上のグレードに分別されるカーゴオイルの貨油タンク及びその管系統を持つオイルタンカー、鉱石／オイル運搬船又は製品オイルタンカーなどのオイルタンカーに適用可能である。
本発明は、現存の高価な燃料コスト市場下で燃料オイル消費を節約し、大気汚染のために炭素酸化物を減少させるためのものである。
【背景技術】
【０００２】
カーゴポンプの原動機には、長い間、スチームタービン駆動方法が用いられてきたがこれは二つの考慮された側面に基づいている。ひとつの側面は原動機のパワー需要であり、他の側面は、０から最大出力までのフルレンジでの回転制御の容易さと、ルールによって要求されるイナートガスが必要とされるためである。
【０００３】
これらの要求水準をクリアするために、従来からのシステムにおいて、スチームとイナートガスの必要量をカバーするカーゴポンプと補助ボイラーシステムを備えるフルセットのスチームタービンが用いられてきた。
カーゴポンプの原動機のスチームタービンは大量のスチームを消費する。このスチームは補助ボイラーで生成され、補助ボイラーはスチームタービンのフル需要をカバーするになっている。
補助ボイラーの運転中、この補助ボイラーの排気ガスを用いてイナートガスを製造可能である。このイナートガスは、カーゴオイルの荷役中や、カーゴオイル分別タンクをクリーニングするような他の処理中に、カーゴオイルタンク用のカーゴパイプの安全条件を遵守するための要求ルールに従って、カーゴオイル分別タンク空隙スペースに供給される。
イナートガス自体を製造するために燃料オイルの消費がなされる。他の独立したシステムによってイナートガスが生成されれば、それは燃料オイルの消費量を低減するであろう。
【０００４】
特許文献１は、カーゴポンプ主荷役システム用スチームの製造のための岸上の補助ボイラーシステムセットを開示する。オイルタンク内へ供給するためのイナートガスを製造するためのスクラバを岸上に含む。
特許文献１に開示される発明は、通常航行中の燃料消費を節約するために補助ボイラーとスクラバをなくすという特定アプローチを採用しオイルタンカーの重量を軽減している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開１９９３−２２９６００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような重量が軽減されたオイルタンカーは性質上用途が限定されるであろう。
したがって、本発明は、このようなアプローチは採用しないで、燃料オイル消費を節約し、大気汚染のために炭素酸化物を減少させる方法及びシステムを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に従って、燃料を節約するためにそしてその結果として炭素酸化物を減少させるために、３種又は４種のグレードのカーゴオイルタンクに対する、カーゴポンプ運転システムのうち、一セットのカーゴポンプ運転システムは、スチームタービン駆動システムから電気モーター駆動システムへ変更される。それによって補助ボイラーによるイナートガス供給量のバランスを考慮して、より高い効率的な荷役方法を提供できる。
電気モーター駆動システムは、カーゴオイル荷役要求に従いカーゴポンプのフルオペレーション範囲内でどのような回転数で運転されても性能を発揮しなければならない。
このために、電気モーターには回転制御システムが使用される。この回転制御システムはどのようなものでも使用可能であるが、モーター回転制御とシステムの効率とを考慮すれば、回転数制御には、電源ラインへのパワーサイリスタ（ダイオード）による周波数制御が最も好適な手段である。
【０００８】
本発明は、スチームタービン駆動カーゴポンプに適用可能であり、電気モーター駆動のカーゴポンプを備える。
【０００９】
１セットのスチームタービン駆動カーゴポンプは電気モーターカーゴポンプに変更されている。他のカーゴポンプは、スチームタービンによって駆動される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、カーゴポンプ主荷役システムのトータル熱効率はドラスティックに変更される。その結果、タンカーから陸への荷役降ろし一回あたり、約１０−１５％の燃料オイルが節約される。これは、燃料節約と大気への炭素酸化物排出量が従来システムよりも少ないことを意味する。
原動機の標準的知識によれば、スチームタービン駆動システムは他に比してキーとなる弱点がある。スチームタービン駆動システムはボイラーによりスチームを生成し、生成したスチームは１又は２段のスチームタービンのようなスチームマシンで使用され、スチームタービンからの排気スチームは潜熱損失を伴って復水となる。これらはトータルシステムとして大きなロスとなる。
本発明における動力源はスチームと電気の二種である。これは、カーゴ荷役の自由度が高まることを意味する。もしもスチームタービン駆動システムに障害があれば、電動カーゴポンプが利用可能である。
電気モーター駆動ポンプは０からフル回転レンジまで容易に使用可能であり、カーゴポンプの制御系からのみによって容易にストップとスタート可能である。原動機側のワークは必要ではない。
その上、このシステムは、次の２つのメリットがある。
（１）このシステムはほとんど追加コストゼロで変更できる。なぜなら、電気モーター駆動システムは補助ボイラー能力を減少可能でき、１セットのスチームタービンを削減できる。凝縮器を含むすべての補助ボイラー水システムはより小型のサイズになりより小容量となる。
（２）タンカーあるいは鉱石兼用運搬船でサイドスラスターを装備している場合には、より容易なシステム変更が利用可能である。なぜなら電力需要条件は、サイドスラスターによる操船に伴う電力バランスを考慮すると、適切のシステムを構築できるからである。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】スチームタービンの原動機と電気モーター駆動カーゴポンプの組み合わせ適用の概念側面図である。
【図２】スチームタービンの原動機と電気モーター駆動カーゴポンプの組み合わせ適用の概念平面図である。
【図３】スチームタービンの原動機と電気モーター駆動カーゴポンプの他の実施形態に係る組み合わせ適用の概念側面図である。
【図４】スチームタービンの原動機と電気モーター駆動カーゴポンプの他の実施形態に係る組み合わせ適用の概念平面図である。
【図５】運転時スタートモードの実施例に係るシステムの方法のステップを描いたものである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
＜実施形態１＞
本発明の一実施形態は、添付された図面に示されている。
図２は概念図であり、オイルタンカーの一部として機関室（１２０）及びその周辺のエリアを示す。カーゴポンプ室の前側にはカーゴオイルタンク（１３０，１３１，１３２）とバラストタンク（１３３）がある。カーゴポンプ室の後側は、船のスターン側である。機関室（１２０）の上方には居住エリアと煙突エリアがある。
本発明例においては、１セットの電気モーター駆動システム（１１）駆動のカーゴポンプ（７−Ａ）と、２セットのスチームタービン（１０）駆動のカーゴポンプ（７−Ｂ）（７−Ｂ）が設けられている。
すなわち、３種のグレードのカーゴオイルを収容するカーゴオイル分別タンク（１３０，１３１，１３２）に対して、３つのカーゴポンプ（７−Ａ）（７−Ｂ）（７−Ｂ）を有する形態である。
電気モーター駆動システム（１１）は、コンダクタンス又はリアクタンスとともにパワーサイリスタインバーターシステム（１２）を有しており、フルレンジのカーゴポンプ回転制御が可能となっている。
さらに、燃料オイル燃焼システムと、スチーム駆動システム、補助ボイラー（１６）システム、コンデンサー、復水ポンプ、供給水ポンプのほか、復水、供給水、ＣＷＣ及びＦＷＣのようなボイラー水の追加サプライシステムを有する。
カーゴポンプの原動機は、図１に示されるように、隔壁上にマウントされたシールボックスを通る長い垂直シャフトを介してカーゴポンプを駆動するになっている。カーゴポンプはカーゴポンプ室（１２１）内で安全に保たれ、原動機は機関室（１２０）内にアセンブルされるべきだからである。
【００１３】
＜実施形態２＞
本発明のやや具体的な実施形態が図３，４に示されている。図３は、システム（１００）の概念模式側面図である。図４は、システム（１００）の概念模式平面図である。図３及び図４は、上部デッキ（１１０）の下の配置エレメントを示している。スチームタービンの原動機（１０１，１０２）の両者は、カーゴポンプ（１０４，１０５）を駆動し、電気モーターシステム（１０３）はカーゴポンプ（１０６）を駆動する。
【００１４】
図３，４に示されるオイルタンカーは、機関室（１２０）及びカーゴポンプ室（１２１）を有している。カーゴポンプ室（１２１）に隣接して、カーゴオイル分別タンク（１３０，１３１，１３２）とバラストタンク（１３３）を有している。機関室（１２０）の後側には舩のスターン側がある。機関室（１２０）の隣に居住区（１２２）及び煙突区（１２３）を有している。（１１０）は上部甲板である。
【００１５】
本発明に関連し、１セットの電気モーターシステム（１０３）と、これにより駆動されるカーゴポンプ（１０６）と、２セットのスチームタービン原動機（１０１，１０２）と、これにより駆動されるカーゴポンプ（１０４，１０５）とが示されている。
【００１６】
カーゴポンプ原動機は、図３に示されるように、隔壁にマウントされたシールボックスを通る長い垂直シャフトを介してカーゴポンプ（１０４，１０５，１０６）を駆動するになっている。
【００１７】
本発明の一実施形態である、オイルタンカー又は鉱石／オイル運搬船のカーゴのオイルポンプシステム（１００）は、３種又は４種のグレードのカーゴオイルに分別して運搬するオイルタンカー、鉱石／オイル運搬船に対して適用される。
【００１８】
実施の形態のオイルポンプシステム（１００）は、以下に記述される変形が可能である。
オイルタンカー又は鉱石／オイル運搬船のカーゴポンプ（１０４，１０５，１０６）のシステムは、図３及び図４に示されるように、３又は４種のグレードカーゴオイル分別タンク（１３０，１３１，１３２）を有し、電気モーターシステム（１０３）によって駆動される１セットのカーゴオイルポンプ（１０６）を含み；さらに、
スチームタービン原動機（１０１，１０２）によって駆動される残りのカーゴオイルポンプ（１０４，１０５）；そして、
前記スチームタービン原動機（１０１，１０２）のためのスチームと、オイルのグレード別のカーゴオイル分別タンク（１３０，１３１，１３２）空隙スペースに送るために、スクラバ（３０２）の上部でイナートガス（１６３）に浄化される、排気ガス（１６１）を生成するための１又は複数の補助ボイラー（１６０）；
を含み、
前記電気モーターシステム（１０３）は、周波数変換制御装置（１０８）を含み、ポンプ容量を残留イナートガスバランスと均衡させ、
補助ボイラー（１６０）からのガスは、流路（１４７，１４８，１５０）、流路（２９９，３０３，３１１，３１２，３１３）を通じて、カーゴオイル分別タンクの空隙スペースに送られる。
【００１９】
他の発明の実施形態では、上述のシステム（１００）によるシステムでは、３種又は４種のグレードカーゴのオイル分別を備えるオイルタンカー、鉱石／オイル運搬船のカーゴポンプシステムは：
スチームタービン原動機（１０１，１０２）のためのスチームを生成する一又は複数の補助ボイラー（１６０）；
一又は複数の前記補助ボイラー（１６０）によって排気される排気ガスからイナートガスを浄化するためのスクラバ（３０２）；
一又は複数の補助ボイラー（１６０）を煙突スペース（１２３）とガス連通するガス流路（１６１）；
煙突スペース（１２３）をスクラバ（３０２）とガス連通するガス流路（１４７，１４８）；そして
前記スクラバ（３０２）をカーゴオイル分別タンク（１３０，１３１，１３２）とガス連通するガス流路（３１１，３１２，３１３）；
を含み、一又は複数の前記補助ボイラー（１６０）は、スチームタービン原動機（１０１，１０２）よって、すべてのポンプ（１０４，１０５，１０６）が駆動される場合の合計ポンプ能力に相当する容量、よりも小さい容量である、
ことを特徴とするシステムである。
【００２０】
スクラバ（３０２）において、排気ガス（１６１）は、海水（Ｗ）のシャワーサプライ（３０６）からの供給される海水が、シャワーノズル（３０４）によって散布されることによりイナートガス（１６３）として浄化される。生成されたイナートガス（１６３）は、スクラバ（３０２）の上部から出てオイルタンク（１３０，１３１，１３２）の上部へ流入し、ここでスクラバ（３０２）の下部に捕捉されているドレインは船外へ排出される。
【００２１】
上述の、前記方法の使用のためのシステムであって、一又は複数の補助ボイラー（１６０）のイナートガスが、カーゴオイル分別タンク（例えば、１３０）の空隙スペースを充填するに足りる容量を有し、スチームタービン原動機（１０１，１０２）に駆動されるカーゴポンプ（１０４，１０５）と、ガス連通しているタンク（例えば、１３０，１３２）の空隙スペースを充填するのに加えて、フルパフォーマンスオペレーションモードでは周波数変換制御装置置による速度制御機構を備える電気モーターシステム（１０３）により駆動されるカーゴポンプ（１０６）とガス連通しているカーゴオイル分別タンクの空きスペースを充填するに足りる容量を有している。
この方法は、図５にステップチャートとして示されている。
【００２２】
＜実施形態３＞
他の実施態様は、オイルタンカー及び鉱石／オイル運搬船オイルポンプシステム（１０４，１０５，１０６）と３又は４種のグレードのカーゴオイル分別タンク（１３０，１３１，１３２）のためのハイブリッドカーゴ荷役方法であって、
１セットのカーゴオイルポンプ（１０６）は、周波数変換制御装置（１０８）によって速度制御される電気モーターシステム（１０３）によって駆動され、かつ、残りのカーゴオイルポンプ（１０４，１０５）はスチームタービン駆動システムによって駆動される方法である。
【００２３】
本発明がここで開示した方法、オイルタンカー及び鉱石／オイル運搬船イルポンプシステムと３又は４種のグレードのカーゴオイル分別タンク（１３０，１３１，１３２）のためのハイブリッドカーゴ荷役方法は、図５に示されている。
以下の２つのステップは各々：
第１に、ステップ１：スチームタービンの原動機ポンプ始動ステップ（Ｓ１００）；そして
第２に、ステップ２：電気モーターシステムポンプオペレーションステップ（Ｓ２００）；である。
この態様の本発明は、詳細には、上述の要素と組み合わせて使用され、当該ステップ（Ｓ１）は、以下のステップを含む：
（ｉ）スチームタービン原動機（１０１，１０２）によって駆動されるカーゴオイルポンプ（１０４，１０５）を起動して、補助ボイラー（１６０）を最小負荷で生成されるスチームを排気するステップ（Ｓ１００）；そして、
（ｉｉ）スチームタービン原動機（１０１，１０２）によって駆動されるカーゴオイルポンプ（１０４，１０５）とガス連通するカーゴオイル分別タンクの空隙スペース（例えば、１３０，１３２）を充填する、
排気ガスから浄化されるイナートガスが最小要求閾値を超えた後、電気モーターシステム（１０３）によって駆動されるオイルポンプ（１０６）を運転し、
電気モーターシステム（１０３）によって駆動されるオイルポンプ（１０６）は周波数変換制御装置によって、スチームタービン原動機（１０１，１０２）とガス連通するカーゴオイル分別タンクの空隙スペース（例えば、１３０，１３２）に割り当てられるイナートガスバランスの超過を消費するのに相当する負荷を超えないように、速度を制御するステップ（Ｓ２００）。
【００２４】
上記の発明の実施形態は、顕著な合計省エネルギー結果を示し、カーゴポンププライム荷役システムの効率を劇的な改善を実現し、その結果、一回のタンカーから陸への荷揚げあたり燃料消費量の約１０−１５％以上節減する結果となる。このことは、従来のシステムに比べ燃料費の節減と炭素酸化物の大気への排出量がより低減することを意味する。
【００２５】
同時に、オイルポンプオペレーションから生ずる、カーゴオイル分別タンクの空隙スペースを充填するためのイナートガスのサプライは、電気モーター駆動オイルポンプ（１０６）によって空隙スペースの要求を満たすとしても、
電気モーターシステム（１０３）によって駆動されるオイルポンプ（１０６）が周波数変換制御装置によって、
スチームタービン原動機（１０１，１０２）とガス連通するカーゴオイル分別タンク（例えば、１３０，１３２）の空隙スペースへ割り当てられたバランスの残余の超過イナートガス消費に相当する負荷を超過しないようにされている。
これは以下の理由による。主荷役パフォーマンスに、電気モーターはスチームを消費せず、補助ボイラーオペレーション自体を必要としない。
電気モーターが補助ボイラーを必要とするのは、ただイナートガスのためタンクの空隙スペースを充填するためである。したがって、電気モーターのパフォーマンスのために排気ガスを生成することは、スチームタービンの熱の利用という点でよいことである。
電気モーターとスチームタービンの組み合わせは、モーター回転速度の周波数変換制御装置を使用し、所定の合計ポンプパフォーマンスと補助ボイラーによるイナートガス生成の観点で、スチームタービンの原動機／電気モーターの適切な負荷バランスの最適化によってシステムパフォーマンスを最大化するが、これらは補助ボイラー容量／最小負荷閾値に関係する。
【００２６】
本発明が、ここに記載された実施形態に描かれ、実施形態は、かなり詳細に記載されているが、出願人は、添付する特許請求の範囲をいかようにも制限、限定する意図はない。追加の利点や修正は、当業者に理解される。その上、一つの実施形態に記載された要素は、他の実施形態にも採用可能である。したがって、発明は、広い面で、特定の詳細事項、開示され、記載されている各々の機器及び実施例に限定されない。したがって、出願人の一般的発明概念の精神とスコープから乖離しないで、これらの詳細から離れることもあり得る。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明は、スチームタービン駆動カーゴポンプ用に、３又は４種以上のグレードの隔離されたカーゴオイルタンカー、鉱石／オイル運搬及び製品オイルタンカーに、カーゴポンプを備える、造船業、海運業において、適用可能である。  
【符号の説明】
【００２８】
７−A  カーゴポンプ
７−B  カーゴポンプ
１０  スチームタービン
１１  電気モーター
１２  パワーサイリスタインバーターシステム
１５  
１６  補助ボイラー
９９  鉱石／オイルカーゴオイル分別タンク
１００  カーゴポンプ主荷役システム
１０１  スチームタービンの原動機
１０２  スチームタービンの原動機
１０３  電気モーターシステム
１０４  スチームタービン駆動によるカーゴポンプ
１０５  スチームタービン駆動によるカーゴポンプ
１０６  電気モーター駆動によるカーゴポンプ
１０８  周波数変換制御装置
１１０  上部デッキ
１２０  機関室
１２１  カーゴポンプ室
１２２  居住区
１２３  煙突スペース
１３０  カーゴオイル分別タンク
１３１  カーゴオイル分別タンク
１３２  カーゴオイル分別タンク
１３３  バラストタンク
１４７  ガス流路
１４８  ガス流路
１５０  ガス流路
１６０  補助ボイラー
１６１  ガス流路
１６２  煙突へ
１６３  イナートガス
２９９  ガス流路
３０２  スクラバ
３０４  シャワーノズル
３０６  海水サプライ
３１１  ガス流路
３１２  ガス流路
３１３  ガス流路
Ｓ１００  スチームタービンの原動機始動ステップ
Ｓ２００  電気モーターシステムポンプ運転ステップ
Ｓ  ボイラーからのスチーム
Ｇ  スクラバからのイナートガス
Ｗ  海水
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３種又は４種のグレードのカーゴオイルを分別して運搬するためのオイルタンカーにおけるハイブリッドカーゴ荷役方法であって、
複数セットのカーゴオイルポンプシステムを有し、
前記１セットのシステムにおけるカーゴオイルポンプは、周波数変換制御装置によって速度制御される電気モーターシステムによって駆動され、
残りのセットのシステムにおけるカーゴオイルポンプは、スチームタービン駆動システムによって駆動される、
ことを特徴とするハイブリッドカーゴ荷役方法。    
【請求項２】
以下のステップ：
（ｉ）スチームタービンの原動機により駆動されるカーゴオイルポンプを作動するとともに、補助ボイラーによりスチームを排気ガスを排気するステップ；そして、
（ｉｉ）前記スチームタービンの原動機により駆動されるカーゴオイルポンプとガスが連通するカーゴオイル分別タンクの空隙スペースを充填する、前記排気ガスから浄化されたイナートガスの、最少要求閾値を超えたとき、電気モーターシステムによって駆動されるカーゴオイルポンプを運転し、
前記電気モーターシステムによって駆動されるカーゴオイルポンプは、周波数変換制御装置によって、前記スチームタービンの原動機とガス連通するカーゴオイル分別タンクの空隙スペースに割り当てられるイナートガスバランスの超過を消費するのに相当する負荷を超えないように、
速度を制御するステップ、
を含む請求項１に記載のハイブリッドカーゴ荷役方法。
【請求項３】
３種又は４種のグレードのカーゴオイルを分別して運搬するためのオイルタンカーにおけるハイブリッドカーゴシステムであって、
複数セットのカーゴオイルポンプシステムを有し、
前記１セットのシステムにおけるカーゴオイルポンプは、周波数変換制御装置によって速度制御される電気モーターシステムによって駆動され、
残りのセットのシステムにおけるカーゴオイルポンプは、スチームタービン駆動システムによって駆動される、
ことを特徴とするハイブリッドカーゴシステム。    
【請求項４】
オイルタンカーオイルポンプシステムは、３種又は４種のグレードのカーゴオイルに分別され、電気モーターシステムによって駆動される１セットのカーゴオイルポンプに加えて：
スチームタービンの原動機によって駆動されるカーゴオイルポンプ； 
前記スチームタービンのためのスチームと、全グレード種のカーゴオイル分別タンクのために、スクラバの上部でイナートガスへ浄化される排気ガスを生成するための１又は複数の補助ボイラー；
をさらに含み、
前記電気モーターシステムは、周波数変更制御装置を含み、ポンプ容量を残留イナートガスバランスと均衡させ、流路を通じて１又は複数の補助ボイラーとガス連通しているカーゴオイル分別タンクの空隙スペースに割り当てられるとともに、残余はカーゴの空隙スペースを充填するになっている
請求項３記載のハイブリッドカーゴシステム。
【請求項５】
スチームタービンのためのスチームを生成する一又は複数の補助ボイラー；
一又は複数の前記補助ボイラーによって排気される排気ガスからイナートガスを浄化するスクラバ；
一又は複数の補助ボイラーを煙突スペースとガス連通するガス流路；
煙突スペースをスクラバとガス連通するガス流路；そして
前記スクラバをカーゴオイル分別タンクとガス連通するガス流路；
をさらに含み、
一又は複数の前記補助ボイラーは、すべてのポンプがスチームタービンの原動機によって駆動される場合における合計のポンプ能力に相当する容量よりも小さい容量である請求項３又は４記載のハイブリッドカーゴシステム。
【請求項６】
請求項１から２のうちいずれか１項記載の方法に使用のためのシステムであって、
スチームタービンの原動機により駆動されるカーゴポンプとガス連通しているタンクの空隙スペースを充填するのに加えて、
フルパフォーマンスオペレーションモードにおいて周波数変換制御装置による速度制御電気モーターシステム用のポンプとガス連通しているタンクの空隙スペースを一又は複数の補助ボイラーが充填するに足りる容量を有する
請求項３〜５のうちいずれか１項記載のハイブリッドカーゴシステム。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2018507351.tif 000008
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2018507351.tif 000009
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2018507351.tif 000010
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2018507351.tif 000011
【手続補正７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
2018507351.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成29年9月14日(2017.9.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オイルタンカーのハイブリッド荷役方法及びその方法に用いるカーゴポンプ原動機システムに関する。
本発明は、通常の商船に用いられている、スチームタービン駆動のカーゴポンプにおけるカーゴポンプを備え、３以上のグレードに分別されるカーゴオイルの貨油タンク及びその管系統を持つオイルタンカー、鉱石／オイル運搬船又は製品オイルタンカーなどのオイルタンカーに適用可能である。
本発明は、現存の高価な燃料コスト市場下で燃料オイル消費を節約し、大気汚染のために炭素酸化物を減少させるためのものである。
【背景技術】
【０００２】
カーゴポンプの原動機には、長い間、スチームタービン駆動方法が用いられてきたがこれは二つの考慮された側面に基づいている。ひとつの側面は原動機のパワー需要であり、他の側面は、０から最大出力までのフルレンジでの回転制御の容易さと、ルールによって要求されるイナートガスが必要とされるためである。
【０００３】
これらの要求水準をクリアするために、従来からのシステムにおいて、スチームとイナートガスの必要量をカバーするカーゴポンプと補助ボイラーシステムを備えるフルセットのスチームタービンが用いられてきた。
カーゴポンプの原動機のスチームタービンは大量のスチームを消費する。このスチームは補助ボイラーで生成され、補助ボイラーはスチームタービンのフル需要をカバーするになっている。
補助ボイラーの運転中、この補助ボイラーの排気ガスを用いてイナートガスを製造可能である。このイナートガスは、カーゴオイルの荷役中や、カーゴオイル分別タンクをクリーニングするような他の処理中に、カーゴオイルタンク用のカーゴパイプの安全条件を遵守するための要求ルールに従って、カーゴオイル分別タンク空隙スペースに供給される。
イナートガス自体を製造するために燃料オイルの消費がなされる。他の独立したシステムによってイナートガスが生成されれば、それは燃料オイルの消費量を低減するであろう。
【０００４】
特許文献１は、カーゴポンプ主荷役システム用スチームの製造のための岸上の補助ボイラーシステムセットを開示する。オイルタンク内へ供給するためのイナートガスを製造するためのスクラバを岸上に含む。
特許文献１に開示される発明は、通常航行中の燃料消費を節約するために補助ボイラーとスクラバをなくすという特定アプローチを採用しオイルタンカーの重量を軽減している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開１９９３−２２９６００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような重量が軽減されたオイルタンカーは性質上用途が限定されるであろう。
したがって、本発明は、このようなアプローチは採用しないで、燃料オイル消費を節約し、大気汚染のために炭素酸化物を減少させる方法及びシステムを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に従って、燃料を節約するためにそしてその結果として炭素酸化物を減少させるために、３以上のグレードに分別されるカーゴオイルタンク、とりわけ３種又は４種のグレードのカーゴオイルタンクに対する、カーゴポンプ運転システムのうち、一セットのカーゴポンプ運転システムは、スチームタービン駆動システムから電気モーター駆動システムへ変更される。それによって補助ボイラーによるイナートガス供給量のバランスを考慮して、より高い効率的な荷役方法を提供できる。
電気モーター駆動システムは、カーゴオイル荷役要求に従いカーゴポンプのフルオペレーション範囲内でどのような回転数で運転されても性能を発揮しなければならない。
このために、電気モーターには回転制御システムが使用される。この回転制御システムはどのようなものでも使用可能であるが、モーター回転制御とシステムの効率とを考慮すれば、回転数制御には、電源ラインへのパワーサイリスタ（ダイオード）による周波数制御が最も好適な手段である。
【０００８】
本発明は、スチームタービン駆動カーゴポンプに適用可能であり、電気モーター駆動のカーゴポンプを備える。
【０００９】
１セットのスチームタービン駆動カーゴポンプは電気モーターカーゴポンプに変更されている。他のカーゴポンプは、スチームタービンによって駆動される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、カーゴポンプ主荷役システムのトータル熱効率はドラスティックに変更される。その結果、タンカーから陸への荷役降ろし一回あたり、約１０−１５％の燃料オイルが節約される。これは、燃料節約と大気への炭素酸化物排出量が従来システムよりも少ないことを意味する。
原動機の標準的知識によれば、スチームタービン駆動システムは他に比してキーとなる弱点がある。スチームタービン駆動システムはボイラーによりスチームを生成し、生成したスチームは１又は２段のスチームタービンのようなスチームマシンで使用され、スチームタービンからの排気スチームは潜熱損失を伴って復水となる。これらはトータルシステムとして大きなロスとなる。
本発明における動力源はスチームと電気の二種である。これは、カーゴ荷役の自由度が高まることを意味する。もしもスチームタービン駆動システムに障害があれば、電動カーゴポンプが利用可能である。
電気モーター駆動ポンプは０からフル回転レンジまで容易に使用可能であり、カーゴポンプの制御系からのみによって容易にストップとスタート可能である。原動機側のワークは必要ではない。
その上、このシステムは、次の２つのメリットがある。
（１）このシステムはほとんど追加コストゼロで変更できる。なぜなら、電気モーター駆動システムは補助ボイラー能力を減少可能にでき、１セットのスチームタービンを削減できる。凝縮器を含むすべての補助ボイラー水システムはより小型のサイズになりより小容量となる。
（２）タンカーあるいは鉱石兼用運搬船でサイドスラスターを装備している場合には、より容易なシステム変更が利用可能である。なぜなら電力需要条件は、サイドスラスターによる操船に伴う電力バランスを考慮すると、適切のシステムを構築できるからである。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】スチームタービンの原動機と電気モーター駆動カーゴポンプの組み合わせ適用の概念側面図である。
【図２】スチームタービンの原動機と電気モーター駆動カーゴポンプの組み合わせ適用の概念平面図である。
【図３】スチームタービンの原動機と電気モーター駆動カーゴポンプの他の実施形態に係る組み合わせ適用の概念側面図である。
【図４】スチームタービンの原動機と電気モーター駆動カーゴポンプの他の実施形態に係る組み合わせ適用の概念平面図である。
【図５】運転時スタートモードの実施例に係るシステムの方法のステップを描いたものである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
＜実施形態１＞
本発明の一実施形態は、添付された図面に示されている。
図２は概念図であり、オイルタンカーの一部としてボトムシェル（１５）上の機関室（１２０）及びその周辺のエリアを示す。カーゴポンプ室の前側にはカーゴオイルタンク（１３０，１３１，１３２）とバラストタンク（１３３）がある。カーゴポンプ室の後側は、船のスターン側である。機関室（１２０）の上方には居住エリアと煙突エリアがある。
本発明例においては、１セットの電気モーター駆動システム（１１）駆動のカーゴポンプ（７−Ａ）と、２セットのスチームタービン（１０）駆動のカーゴポンプ（７−Ｂ）（７−Ｂ）が設けられている。
すなわち、３種のグレードのカーゴオイルを収容するカーゴオイル分別タンク（１３０，１３１，１３２）に対して、３つのカーゴポンプ（７−Ａ）（７−Ｂ）（７−Ｂ）を有する形態である。
電気モーター駆動システム（１１）は、コンダクタンス又はリアクタンスとともにパワーサイリスタインバーターシステム（１２）を有しており、フルレンジのカーゴポンプ回転制御が可能となっている。
さらに、燃料オイル燃焼システムと、スチーム駆動システム、補助ボイラー（１６）システム、コンデンサー、復水ポンプ、供給水ポンプのほか、復水、供給水、ＣＷＣ及びＦＷＣのようなボイラー水の追加サプライシステムを有する。
カーゴポンプの原動機は、図１に示されるように、隔壁上にマウントされたシールボックスを通る長い垂直シャフトを介してカーゴポンプを駆動するになっている。カーゴポンプはカーゴポンプ室（１２１）内で安全に保たれ、原動機は機関室（１２０）内にアセンブルされるべきだからである。
【００１３】
＜実施形態２＞
本発明のやや具体的な実施形態が図３，４に示されている。図３は、システム（１００）の概念模式側面図である。図４は、システム（１００）の概念模式平面図である。図３及び図４は、上部デッキ（１１０）の下の配置エレメントを示している。スチームタービンの原動機（１０１，１０２）の両者は、カーゴポンプ（１０４，１０５）を駆動し、電気モーターシステム（１０３）はカーゴポンプ（１０６）を駆動する。
【００１４】
図３，４に示されるオイルタンカーは、機関室（１２０）及びカーゴポンプ室（１２１）を有している。カーゴポンプ室（１２１）に隣接して、カーゴオイル分別タンク（１３０，１３１，１３２）とバラストタンク（１３３）を有している。機関室（１２０）の後側には舩のスターン側がある。機関室（１２０）の隣に居住区（１２２）及び煙突区（１２３）を有している。（１１０）は上部甲板である。
【００１５】
本発明に関連し、１セットの電気モーターシステム（１０３）と、これにより駆動されるカーゴポンプ（１０６）と、２セットのスチームタービン原動機（１０１，１０２）と、これにより駆動されるカーゴポンプ（１０４，１０５）とが示されている。
【００１６】
カーゴポンプ原動機は、図３に示されるように、隔壁にマウントされたシールボックスを通る長い垂直シャフトを介してカーゴポンプ（１０４，１０５，１０６）を駆動するになっている。
【００１７】
本発明の一実施形態である、オイルタンカー又は鉱石／オイル運搬船のカーゴのオイルポンプシステム（１００）は、３種又は４種のグレードのカーゴオイルに分別して運搬するオイルタンカー、鉱石／オイル運搬船に対して適用される。
【００１８】
実施の形態のオイルポンプシステム（１００）は、以下に記述される変形が可能である。
オイルタンカー又は鉱石／オイル運搬船のカーゴポンプ（１０４，１０５，１０６）のシステムは、図３及び図４に示されるように、３又は４種のグレードカーゴオイル分別タンク（１３０，１３１，１３２）を有し、電気モーターシステム（１０３）によって駆動される１セットのカーゴオイルポンプ（１０６）を含み；さらに、
スチームタービン原動機（１０１，１０２）によって駆動される残りのカーゴオイルポンプ（１０４，１０５）；そして、
前記スチームタービン原動機（１０１，１０２）のためのスチームと、オイルのグレード別のカーゴオイル分別タンク（１３０，１３１，１３２）空隙スペースに送るために、スクラバ（３０２）の上部でイナートガス（１６３）に浄化される、排気ガスを生成するための１又は複数の補助ボイラー（１６０）；を含み、
前記電気モーターシステム（１０３）は、周波数変換制御装置（１０８）を含み、ポンプ容量を残留イナートガスバランスと均衡させ、
補助ボイラー（１６０）からのガスは、流路（１４７，１４８，１５０）、流路（２９９，３０３，３１１，３１２，３１３）を通じて、カーゴオイル分別タンクの空隙スペースに送られる。
【００１９】
他の発明の実施形態では、上述のシステム（１００）によるシステムでは、３種又は４種のグレードカーゴのオイル分別を備えるオイルタンカー、鉱石／オイル運搬船のカーゴポンプシステムは：
スチームタービン原動機（１０１，１０２）のためのスチームを生成する一又は複数の補助ボイラー（１６０）；
一又は複数の前記補助ボイラー（１６０）によって排気される排気ガスからイナートガスに浄化するためのスクラバ（３０２）；
一又は複数の補助ボイラー（１６０）を煙突スペース（１２３）とガス連通する拝気ガス流路（１６１）；
拝気ガス流路（１６１）をスクラバ（３０２）とガス連通させるガス流路（１４７，１４８）；そして
前記スクラバ（３０２）をカーゴオイル分別タンク（１３０，１３１，１３２）とガス連通するガス流路（３１１，３１２，３１３）；
を含み、一又は複数の前記補助ボイラー（１６０）は、スチームタービン原動機（１０１，１０２）よって、すべてのポンプ（１０４，１０５，１０６）が駆動される場合の合計ポンプ能力に相当する容量、よりも小さい容量である、
ことを特徴とするシステムである。
【００２０】
スクラバ（３０２）において、排気ガスは、海水（Ｗ）のシャワーサプライ（３０６）からの供給される海水が、シャワーノズル（３０４）によって散布されることによりイナートガス（１６３）として浄化される。生成されたイナートガス（１６３）は、スクラバ（３０２）の上部から出てオイルタンク（１３０，１３１，１３２）の上部へ流入し、ここでスクラバ（３０２）の下部に捕捉されているドレインは船外へ排出される。
【００２１】
上述の、前記方法の使用のためのシステムであって、一又は複数の補助ボイラー（１６０）のイナートガスが、カーゴオイル分別タンク（例えば、１３０）の空隙スペースを充填するに足りる容量を有し、スチームタービン原動機（１０１，１０２）に駆動されるカーゴポンプ（１０４，１０５）と、ガス連通しているタンク（例えば、１３０，１３２）の空隙スペースを充填するのに加えて、フルパフォーマンスオペレーションモードでは周波数変換制御装置置による速度制御機構を備える電気モーターシステム（１０３）により駆動されるカーゴポンプ（１０６）とガス連通しているカーゴオイル分別タンクの空きスペースを充填するに足りる容量を有している。
この方法は、図５にステップチャートとして示されている。
【００２２】
＜実施形態３＞
他の実施態様は、オイルタンカー及び鉱石／オイル運搬船オイルポンプシステム（１０４，１０５，１０６）と３又は４種のグレードのカーゴオイル分別タンク（１３０，１３１，１３２）のためのハイブリッドカーゴ荷役方法であって、
１セットのカーゴオイルポンプ（１０６）は、周波数変換制御装置（１０８）によって速度制御される電気モーターシステム（１０３）によって駆動され、かつ、残りのカーゴオイルポンプ（１０４，１０５）はスチームタービン駆動システムによって駆動される方法である。
【００２３】
本発明がここで開示した方法、オイルタンカー及び鉱石／オイル運搬船イルポンプシステムと３又は４種のグレードのカーゴオイル分別タンク（１３０，１３１，１３２）のためのハイブリッドカーゴ荷役方法は、図５に示されている。
以下の２つのステップは各々：
第１に、ステップ１：スチームタービンの原動機ポンプ始動ステップ（Ｓ１００）；そして
第２に、ステップ２：電気モーターシステムポンプオペレーションステップ（Ｓ２００）；である。
この態様の本発明は、詳細には、上述の要素と組み合わせて使用され、当該ステップ（Ｓ１）は、以下のステップを含む：
（ｉ）スチームタービン原動機（１０１，１０２）によって駆動されるカーゴオイルポンプ（１０４，１０５）を起動して、補助ボイラー（１６０）を最小負荷で生成されるスチームを排気するステップ（Ｓ１００）；そして、
（ｉｉ）スチームタービン原動機（１０１，１０２）によって駆動されるカーゴオイルポンプ（１０４，１０５）とガス連通するカーゴオイル分別タンクの空隙スペース（例えば、１３０，１３２）をイナートガスにより充填する、
排気ガスから浄化されるイナートガスが最小要求閾値を超えた後、電気モーターシステム（１０３）によって駆動されるオイルポンプ（１０６）を運転し、
電気モーターシステム（１０３）によって駆動されるオイルポンプ（１０６）は周波数変換制御装置によって、スチームタービン原動機（１０１，１０２）とガス連通するカーゴオイル分別タンクの空隙スペース（例えば、１３０，１３２）に割り当てられるイナートガスバランスの超過を消費するのに相当する負荷を超えないように、速度を制御するステップ（Ｓ２００）。
【００２４】
上記の発明の実施形態は、顕著な合計省エネルギー結果を示し、カーゴポンププライム荷役システムの効率を劇的な改善を実現し、その結果、一回のタンカーから陸への荷揚げあたり燃料消費量の約１０−１５％以上節減する結果となる。このことは、従来のシステムに比べ燃料費の節減と炭素酸化物の大気への排出量がより低減することを意味する。
【００２５】
同時に、オイルポンプオペレーションから生ずる、カーゴオイル分別タンクの空隙スペースを充填するためのイナートガスのサプライは、電気モーター駆動オイルポンプ（１０６）によって空隙スペースの要求を満たすとしても、
電気モーターシステム（１０３）によって駆動されるオイルポンプ（１０６）が周波数変換制御装置によって、
スチームタービン原動機（１０１，１０２）とガス連通するカーゴオイル分別タンク（例えば、１３０，１３２）の空隙スペースへ割り当てられたバランスの残余の超過イナートガス消費に相当する負荷を超過しないようにされている。
これは以下の理由による。主荷役パフォーマンスに、電気モーターはスチームを消費せず、補助ボイラーオペレーション自体を必要としない。
電気モーターが補助ボイラーを必要とするのは、ただイナートガスのためタンクの空隙スペースを充填するためである。したがって、電気モーターのパフォーマンスのために排気ガスを生成することは、スチームタービンの熱の利用という点でよいことである。
電気モーターとスチームタービンの組み合わせは、モーター回転速度の周波数変換制御装置を使用し、所定の合計ポンプパフォーマンスと補助ボイラーによるイナートガス生成の観点で、スチームタービンの原動機／電気モーターの適切な負荷バランスの最適化によってシステムパフォーマンスを最大化するが、これらは補助ボイラー容量／最小負荷閾値に関係する。
【００２６】
本発明が、ここに記載された実施形態に描かれ、実施形態は、かなり詳細に記載されているが、出願人は、添付する特許請求の範囲をいかようにも制限、限定する意図はない。追加の利点や修正は、当業者に理解される。その上、一つの実施形態に記載された要素は、他の実施形態にも採用可能である。したがって、発明は、広い面で、特定の詳細事項、開示され、記載されている各々の機器及び実施例に限定されない。したがって、出願人の一般的発明概念の精神とスコープから乖離しないで、これらの詳細から離れることもあり得る。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明は、スチームタービン駆動カーゴポンプ用に、３又は４種以上のグレードの隔離されたカーゴオイルタンカー、鉱石／オイル運搬及び製品オイルタンカーに、カーゴポンプを備える、造船業、海運業において、適用可能である。  
【符号の説明】
【００２８】
７−A  カーゴポンプ
７−B  カーゴポンプ
１０  スチームタービン
１１  電気モーター
１２  パワーサイリスタインバーターシステム
１５  ボトムシェル
１６  補助ボイラー
９９  鉱石／オイルカーゴオイル分別タンク
１００  カーゴポンプ主荷役システム
１０１  スチームタービンの原動機
１０２  スチームタービンの原動機
１０３  電気モーターシステム
１０４  スチームタービン駆動によるカーゴポンプ
１０５  スチームタービン駆動によるカーゴポンプ
１０６  電気モーター駆動によるカーゴポンプ
１０８  周波数変換制御装置
１１０  上部デッキ
１２０  機関室
１２１  カーゴポンプ室
１２２  居住区
１２３  煙突スペース
１３０  カーゴオイル分別タンク
１３１  カーゴオイル分別タンク
１３２  カーゴオイル分別タンク
１３３  バラストタンク
１４７  ガス流路
１４８  ガス流路
１５０  ガス流路
１６０  補助ボイラー
１６１  排気ガス流路
１６２  煙突へ
１６３  イナートガス
２９９  ガス流路
３０２  スクラバ
３０４  シャワーノズル
３０６  海水サプライ
３１１  ガス流路
３１２  ガス流路
３１３  ガス流路
Ｓ１００  スチームタービンの原動機始動ステップ
Ｓ２００  電気モーターシステムポンプ運転ステップ
Ｓ  ボイラーからのスチーム
Ｇ  スクラバからのイナートガス
Ｗ  海水
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも３種のグレードのカーゴオイルを分別して運搬するためのオイルタンカー又は鉱石／オイル運搬船におけるハイブリッドカーゴ荷役方法であって、
複数セットのカーゴオイルポンプシステムを有し、
前記１セットのシステムにおけるカーゴオイルポンプは、周波数変換制御装置によって速度制御される電気モーターシステムによって駆動され、
残りのセットのシステムにおけるカーゴオイルポンプは、スチームタービン駆動システムによって駆動される、
ことを特徴とするハイブリッドカーゴ荷役方法。    
【請求項２】
以下のステップ：
（ｉ）スチームタービンの原動機により駆動されるカーゴオイルポンプを作動するとともに、前記スチームタービンにスチームを供給する補助ボイラーからの排気ガスを排気するステップ；そして、
（ｉｉ）前記スチームタービンの原動機により駆動されるカーゴオイルポンプとガスが連通するカーゴオイル分別タンクの空隙スペースを、前記排気ガスから浄化されたイナートガスにより充填するとともに、前記イナートガスの最少要求閾値を超えたとき、電気モーターシステムによって駆動されるカーゴオイルポンプを運転し、
前記電気モーターシステムによって駆動されるカーゴオイルポンプは、周波数変換制御装置によって、前記スチームタービンの原動機とガス連通するカーゴオイル分別タンクの空隙スペースに割り当てられるイナートガスのバランスの超過を消費するのに相当する負荷を超えないように、速度を制御するステップ、
を含む請求項１に記載のハイブリッドカーゴ荷役方法。
【請求項３】
少なくとも３種のグレードのカーゴオイルを分別して運搬するためのオイルタンカー又は鉱石／オイル運搬船におけるハイブリッドカーゴシステムであって、
複数セットのカーゴオイルポンプシステムを有し、
前記１セットのシステムにおけるカーゴオイルポンプは、周波数変換制御装置によって速度制御される電気モーターシステムによって駆動され、
残りのセットのシステムにおけるカーゴオイルポンプは、スチームタービン駆動システムによって駆動される、
ことを特徴とするハイブリッドカーゴシステム。    
【請求項４】
オイルタンカーと鉱石／オイル運搬船のオイルポンプシステムは、少なくとも３種のグレードのカーゴオイルに分別され、電気モーターシステムによって駆動される１セットのカーゴオイルポンプに加えて：
スチームタービンの原動機によって駆動されるカーゴオイルポンプ； 
前記スチームタービンのためのスチームと、全グレード種のカーゴオイル分別タンクのために、スクラバによりイナートガスへ浄化される排気ガスを生成するための１又は複数の補助ボイラー；
をさらに含み、
前記電気モーターシステムは、周波数変換制御装置を含み、ポンプ容量を残留イナートガスバランスと均衡させ、流路を通じて１又は複数の補助ボイラーとガス連通しているカーゴオイル分別タンクの空隙スペースにイナートガスが割り当てられるとともに、残余のイナートガスはカーゴの空隙スペースを充填するようになっている
請求項３記載のハイブリッドカーゴシステム。
【請求項５】
スチームタービンのためのスチームを生成する一又は複数の補助ボイラー；
一又は複数の前記補助ボイラーによって排気される排気ガスからイナートガスを浄化するスクラバ；
一又は複数の補助ボイラーの排気ガス流路；
拝気ガス流路とスクラバとをガス連通させるガス流路；そして
前記スクラバをカーゴオイル分別タンクとガス連通するガス流路；
をさらに含み、
一又は複数の前記補助ボイラーは、すべてのポンプがスチームタービンの原動機によって駆動される場合における合計のポンプ能力に相当する容量よりも小さい容量である
請求項４記載のハイブリッドカーゴシステム。
【請求項６】
スチームタービンの原動機により駆動されるカーゴポンプが、これとガス連通しているタンクの空隙スペースを前記イナートガスが充填するのに加えて、
フルパフォーマンスオペレーションモードにおいて周波数変換制御装置による速度制御電気モーターシステム用のポンプが、これとガス連通しているタンクの空隙スペースを一又は複数の補助ボイラーからのイナートガスにより充填するに足りる容量を有する
請求項３記載のハイブリッドカーゴシステム。
【国際調査報告】
2018507351.tif 000013
2018507351.tif 000014