JP2000146152A - エマルジョン燃料生成供給装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 生成したエマルジョン燃料を燃焼装置に供給
する際の圧力変化を少なくすると共にエネルギー効率を
向上させる。 【解決手段】 通路１５４が充満するまで水を供給す
る。通路１５４が水で充満した後、水、灯油、界面活性
剤、及び空気を通路１５４に供給すると共に回転体１３
８を回転させる。これにより、水、灯油、界面活性剤、
及び空気が混合し、通路１５４の上部の回転体１３８に
設けられたピンにより攪拌されて、エマルジョン燃料が
生成される。生成されたエマルジョン燃料は、通路１５
４の最上部に接続するパイプ１３６を介して、エマルジ
ョン燃料燃焼装置に供給される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エマルジョン燃料
生成供給装置及び方法に係り、より詳しくは、石油系燃
料、水、及び界面活性剤を混合・攪拌してエマルジョン
燃料を生成し、生成したエマルジョン燃料をエマルジョ
ン燃料燃焼装置に供給するエマルジョン燃料生成供給装
置及び方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、灯油や軽油等の石油系燃料の
使用量を減少させると共に、ＮＯｘや煤煙スラッグ等を
減少させるために、石油系燃料に水と少量の界面活性剤
を添加混合してエマルジョン化したエマルジョン燃料
（水乳化燃料）を製造する方法や燃焼させる種々の方法
が提案されている。

【０００３】即ち、例えば、特開平７−３１３８５９号
公報には、油類と水とを１つの攪拌槽で攪拌することに
より、エマルジョン燃料を製造する方法について記載が
ある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来で
は、製造したエマルジョン燃料を一旦タンクに貯留し、
その後、貯留したエマルジョン燃料を圧縮し、圧縮され
たエマルジョン燃料を燃焼装置に供給するようにしてい
る。このように、貯留したエマルジョン燃料を圧縮する
と、圧力変化が激しいため、エマルジョン燃料が破壊さ
れる。このように破壊されたエマルジョン燃料は、燃焼
効率が悪いばかりか、燃焼装置に供給して燃焼させる
と、すすや黒煙が発生する。

【０００５】また、攪拌することにより製造されたエマ
ルジョン燃料は、攪拌により大きな運動エネルギーを有
する。しかし、この運動エネルギーは、エマルジョン燃
料がタンクに静止状態で貯留されることにより、消失す
る。その後、貯留されたエマルジョン燃料を圧縮し、圧
縮されたエマルジョン燃料を燃料装置に供給するので、
運動エネルギーを利用していない。よって、エネルギー
効率が悪い。

【０００６】本発明は、上記事実に鑑みてなされたもの
で、生成したエマルジョン燃料を燃焼装置に供給する際
の圧力変化を少なくすると共にエネルギー効率を向上さ
せたエマルジョン燃料生成供給装置及び方法を提供する
ことを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的達成のため請求
項１記載発明は、主軸を中心とし、上方に向かって径が
広がる広がり部を有する第１の部材と、前記第１の部材
を囲むように配置され、前記広がり部に対応する内面が
前記広がり部と間隙を有しかつ該内面の形状が前記広が
り部の形状に対応する第２の部材と、前記第１の部材及
び前記第２の部材の一方を、前記主軸を中心として回転
させる回転手段と、前記間隙における前記広がり部の先
端側に位置する第１の位置に石油系燃料、水、及び界面
活性剤を供給する供給手段と、前記間隙の最上部を含む
該最上部近傍に位置する第２の位置に一端が連結されか
つ他端がエマルジョン燃料燃焼装置に連結される管路
と、前記間隙を形成する前記第１の部材及び前記第２の
部材の少なくとも一方の面の前記第１の位置より上方で
かつ前記第２の位置より下方の領域内に設けられた複数
の突起部と、を備えている。

【０００８】請求項２記載の発明は、請求項１記載のエ
マルジョン燃料生成供給装置のエマルジョン燃料を生成
しかつ供給するエマルジョン燃料生成供給方法であっ
て、前記供給手段は、石油系燃料及び水の少なくとも一
方を、前記間隙が充満するまで供給し、前記間隙が石油
系燃料及び水の少なくとも一方で充満した後、前記回転
手段は、前記第１の部材及び前記第２の部材の一方を回
転させると共に、前記供給手段は、石油系燃料、水、及
び界面活性剤を供給して、エマルジョン燃料を生成しか
つ供給する。ここで、請求項１記載のエマルジョン燃料
生成供給装置において、前記第１の部材は、前記広がり
部の上方に連続して位置しかつ主軸を中心軸とする円筒
部を有するようにしてもよい。

【０００９】また、請求項１記載のエマルジョン燃料生
成供給装置では、上記第２の位置は、前記間隙の前記円
筒部に対応する位置に位置するようにしてもよい。

【００１０】更に、請求項１記載のエマルジョン燃料生
成供給装置では、前記管路には、前記間隙の前記第２の
位置より下方に接続される経路が更に形成されるように
してもよい。

【００１１】また、請求項１記載のエマルジョン燃料生
成供給装置では、前記間隙の前記広がり部の先端側に位
置しかつ前記供給手段により供給された石油系燃料、
水、及び界面活性剤を上昇させる上昇手段を更に備える
ようにしてもよい。

【００１２】更に、請求項１記載のエマルジョン燃料生
成供給装置では、前記上昇手段は、前記第１の部材及び
前記第２の部材の一方の回転方向と逆方向に対し０°よ
り大きくかつ９０°より小さい角度で配置された少なく
とも１つの羽根であるとしてもよい。

【００１３】また、請求項１記載のエマルジョン燃料生
成供給装置では、前記間隙を形成する前記第１の部材及
び前記第２の部材の少なくとも一方の面の前記第１の位
置より上方でかつ前記第２の位置より下方の位置に、少
なくとも１つの邪魔板を取り付けるようにしてもよい。

【００１４】更に、請求項１記載のエマルジョン燃料生
成供給装置では、前記回転手段は、前記間隙の厚さを変
更可能に構成してもよい。

【００１５】また、請求項１記載のエマルジョン燃料生
成供給装置では、前記突起部の断面を矩形形状としても
よい。

【００１６】ここで、第１の部材は、主軸を中心とし、
上方に向かって径が広がる広がり部を有する。第２の部
材は、第１の部材を囲むように配置される。第１の部材
の広がり部に対応する第２の部材の内面と、広がり部
と、の間には間隙を有する。この内面の形状は広がり部
に対応する。なお、間隙は密閉されている。

【００１７】供給手段は、上記間隙における上記広がり
部の先端側の第１の位置に、石油系燃料、水、及び界面
活性剤を供給する。一方、回転手段は、第１の部材及び
第２の部材の一方を、主軸を中心として回転する。ここ
で、供給手段は、石油系燃料及び水の少なくとも一方
を、上記間隙が充満するまで、供給する。これにより、
上記間隙内から空気がなくなる。そして、上記間隙が石
油系燃料及び水の少なくとも一方で充満した後、前記回
転手段は、前記第１の部材及び前記第２の部材の一方を
回転させると共に、前記供給手段は、石油系燃料、水、
及び界面活性剤を供給する。

【００１８】ところで、上記間隙は、石油系燃料、水、
及び界面活性剤の通路としての役割を有し、石油系燃
料、水、及び界面活性剤は、この間隙を上昇する。即
ち、供給手段により供給された石油系燃料、水、及び界
面活性剤は、この供給により上記間隙を上昇しながら、
第１の部材及び第２の部材の一方の回転に伴って石油系
燃料の粘性により回転する。このように回転すると、石
油系燃料、水、及び界面活性剤は混合されて、混合液と
なる。この混合液には、回転することにより、半径方向
の遠心力が作用する。

【００１９】この遠心力は、間隙の上昇方向とこの上昇
方向に垂直な方向に分解することができる。上昇方向に
垂直な方向に分解された力により摩擦力が混合液に作用
するものの、混合液は、間隙の上昇方向の力により更に
上昇する。

【００２０】ここで、第１の部材は、広がり部の上方に
連続して位置しかつ主軸を中心軸とする円筒部を有する
ようにしてもよい。

【００２１】また、この混合液が上昇する間隙には複数
の突起部が設けられている。なお、複数の突起部を、第
１の部材の広がり部、第２の部材の広がり部に対応する
内面、これらの広がり部及び内面の双方に設けるように
してもよく、第１の部材の円筒部、第２の部際の円筒部
に対応する内面、これらの円筒部及び内面の双方に設け
るようにしてもよい。

【００２２】混合液は、回転しながら、この複数の突起
部により攪拌され、エマルジョン燃料が製造される。こ
のエマルジョン燃料は、前述したように回転を続けるの
で、大きな運動エネルギーを有する。なお、上記のよう
に円筒部を備えた場合には、上記間隙の該円筒部に到達
したエマルジョン燃料は、最も大きな運動エネルギーを
有し、大きな運動エネルギーを有した状態でエマルジョ
ン燃料を回転させることができる。

【００２３】そして、管路の一端が接続された、上記間
隙の最上部を含む該最上部近傍に位置する第２の位置に
エマルジョン燃料が到達すると、エマルジョン燃料は、
管路に進入し、かつ、管路を介してエマルジョン燃料燃
焼装置に供給される。

【００２４】以上説明したように、製造されたエマルジ
ョン燃料を直ちにエマルジョン燃料燃焼装置に供給する
ので、生成したエマルジョン燃料をエマルジョン燃料燃
焼装置に供給する際のエマルジョン燃料に生ずる圧力変
化を少なくすることができる。

【００２５】よって、エマルジョン燃料の構成を維持し
た状態で燃焼させることができ、燃焼効率を向上させる
ことができる。更に、すすや黒煙等の発生を防止でき
る。

【００２６】また、圧送ポンプを作動させなくとも、製
造時にエマルジョン燃料が持つ運動エネルギーを利用し
て、エマルジョン燃料をエマルジョン燃料燃焼装置に供
給するので、エネルギー効率を向上させることができ
る。

【００２７】そして、上記第２の位置を、上記間隙の該
円筒部に対応する位置に位置させれば、大きな運動エネ
ルギーを利用してエマルジョン燃料を燃焼装置に供給す
ることができ、エマルジョン燃料を勢いよく燃焼装置に
供給することができる。特に、他端がエマルジョン燃料
燃焼装置に連結された管路の一端が、上記間隙の最上部
を含む該最上部近傍に位置するので、上記間隙の最上部
近辺に留まりがちな空気を管路を介して外に排出するこ
とができる。これにより、上記間隙の最上部近辺に留ま
った空気により上記回転が妨げられることを防止するこ
とができる。また、石油系燃料及び水の少なくとも一方
を、間隙が充満するまで供給し、間隙が石油系燃料及び
水の少なくとも一方で充満した後、前記第１の部材及び
前記第２の部材の一方を回転させると共に、石油系燃
料、水、及び界面活性剤を供給してエマルジョン燃料を
生成しかつ供給するので、間隙内から空気を排出した後
にエマルジョン燃料を生成することができる。

【００２８】また、管路に、上記間隙の第２の位置より
下方に接続される経路を更に形成してもよい。これによ
り、エマルジョン燃料燃焼装置が作動していない場合、
エマルジョン燃料が再度上記間隙に戻される。上記間隙
に戻されたエマルジョン燃料は、上記回転により、運動
エネルギーが付与される。よって、エマルジョン燃料
を、運動エネルギーが維持された状態で貯留することが
できる。従って、燃焼装置が作動すると、直ちにエマル
ジョン燃料をエマルジョン燃料燃焼装置に供給すること
ができる。

【００２９】また、上記間隙の広がり部の先端側に位置
する上昇手段により、供給手段により供給された石油系
燃料、水、及び界面活性剤を上昇させてもよい。これに
より、石油系燃料、水、及び界面活性剤を、勢いよくか
つスムーズに上記間隙に送出することができる。

【００３０】なお、上昇手段を、第１の部材及び第２の
部材の一方の回転方向と逆方向に対し０°より大きくか
つ９０°より小さい角度で配置された少なくとも１つの
羽根で構成するようにしてもよい。

【００３１】ところで上記間隙には空気が供給された
り、水から空気が発泡したり、すると、間隙内に空気層
が形成されるおそれがある。なお、間隙内に空気層が形
成されると、混合液の上昇を妨げることになる。そこ
で、上記間隙を形成する第１の部材及び第２の部材の少
なくとも一方の面の第１の位置より上方でかつ第２の位
置より下方の位置に、少なくとも１つの邪魔板を取り付
けるようにすれば、空気層を破壊することができ、エマ
ルジョン燃料に対する抵抗を少なくすることができる。

【００３２】また、石油系燃料は、その種類により粘性
が異なり、上記間隙の厚さが一定であると、石油系燃料
により大きな抵抗が発生する場合がある。しかしなが
ら、上記間隙の厚さを変更可能に回転手段を構成すれ
ば、使用する石油系燃料の種類により定まる粘性により
上記間隙の厚さを調整することができ、上記抵抗を少な
くすることができる。

【００３３】なお、上記突起部の断面を矩形形状にすれ
ば、カルマン渦の発生を防止することができる。よっ
て、カルマン渦による突起部の損傷を防止することがで
きる。

【００３４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して詳細に説明する。

【００３５】図１には、エマルジョン燃料供給燃焼シス
テムが示されている。エマルジョン燃料供給燃焼システ
ムは、エマルジョン燃料を生成しかつ供給するエマルジ
ョン燃料生成供給装置（ミキサーフィーダー）１００
と、エマルジョン燃料生成供給装置１００により供給さ
れたエマルジョン燃料を燃焼するエマルジョン燃料燃焼
装置４０と、を備えている。

【００３６】エマルジョン燃料生成供給装置１００に
は、水供給パイプ１１２を介して水タンク１０４と、灯
油供給パイプ１０８を介して灯油タンク１０２と、界面
活性剤供給パイプ１１４を介して界面活性剤タンク１０
６と、空気供給パイプ１１５（図４参照）を介してが図
示しない空気タンクと、が接続されている。

【００３７】水供給パイプ１１２、灯油供給パイプ１０
８、界面活性剤供給パイプ１１４、及び空気供給パイプ
１１５には、制御弁１１３及び流量計（ＦＭ）１１６、
が取り付けられている。水供給パイプ１１２及び灯油供
給パイプ１０８には、温度計１１８が取り付けられてい
る。更に灯油供給パイプ１０８には、ヒータ１１０が取
り付けられている。

【００３８】また、エマルジョン燃料生成供給装置１０
０には、エマルジョン燃料供給パイプ１２６、三方コッ
ク１３０、及び燃料供給パイプ２５を介して、エマルジ
ョン燃料燃焼装置４０が接続されている。三方コック１
３０には、エマルジョン燃料戻しパイプ１２８を介し
て、エマルジョン燃料生成供給装置１００が接続されて
いる。エマルジョン燃料供給パイプ１２６には、温度計
１１８、流量計１１６が取り付けられている。燃料供給
パイプ２５には、圧力計１２０が取り付けられている。

【００３９】エマルジョン燃料生成供給装置１００は、
図２に示すように、筐体１３２内に、エマルジョン燃料
生成部１３４を備えている。このエマルジョン燃料生成
部１３４は、主軸１４４を中心として回転可能な回転体
１３８と、内面の形状が回転体１３８の形状に対応する
固定体１３６と、を含んで構成されている。回転体１３
８は、主軸１４４を中心とし、上方に向かって径が円錐
状に広がる広がり部１４０と、該広がり部１４０の基端
側に位置しかつ主軸１４４を中心軸とすると共に周面
に、断面が矩形（四角形）の複数の突起部（ピン）１４
８を備えた円筒部１４２と、からなる。

【００４０】広がり部１４０の面の水平面に対する傾斜
角度は６０°（６０°に限定されない）とされている。
広がり部１４０の外面には、複数の邪魔板１４１が取り
付けられている。固定体１３６の上部には天井１４６が
形成され、固定体１３６は回転体１３８を内部収容して
密閉状態となっている。

【００４１】なお、回転体１３８は、主軸１４４を中心
として回転可能に支持されている。即ち、この状態で
は、広がり部１４０の外面と固定体１３６の該外面に対
応する内面とが対向かつ所定距離離間している。よっ
て、回転体１３８の外面と固定体１３６の内面との間に
は通路１５４が形成される。

【００４２】エマルジョン燃料生成部１３４の下部に
は、供給部１５２が形成され、上部には、回転支持部１
５０が形成されている。

【００４３】供給部１５２には、図３乃至図５に示すよ
うに、前述した通路１５４に連続し、かつ、広がり部１
４０の先端側に、密閉部材１６２により密閉された、空
間１７３が形成されている。なお、密閉部材１６２は、
筐体１３２の下部に設けられた取り付け板１６０に固定
されている。

【００４４】空間１７３内には、主軸１４４に連結され
ている連結部材１７６が位置する。また、連結部材１７
６は、その回りに配置されたルーロン１６８により回転
可能に支持されている。また、空間１７３には、空気供
給パイプ１１５、水供給パイプ１１２、灯油供給パイプ
１０８、及び界面活性剤供給パイプ１１４が接続された
接続部が設けられている。なお、図３には、水供給パイ
プ１１２、及び灯油供給パイプ１０８が接続される接続
部１６４、１６６のみが示されている。そして、この空
間１７３には、空気供給パイプ１１５、水供給パイプ１
１２、灯油供給パイプ１０８、及び界面活性剤供給パイ
プ１１４を介して、空気、水、灯油、及び界面活性剤が
供給される。

【００４５】連結部材１７６には、このように供給され
た空気、石油系燃料、水、及び界面活性剤を上昇させる
４本（なお、４本に限定されず、少なくとも１本以上で
よい）の羽根１８０が、ボルト１７８によって連結され
ている。なお、羽根１８０は、回転体１３８の回転方向
と逆方向に対し、所定角度（０°より大きくかつ９０°
より小さい角度（例えば、３０°）で、主軸１４４方向
と交差するように配置されている。

【００４６】広がり部１４０は、ボルト１５８、及びピ
ン１５６により主軸１４４に連結されている。

【００４７】回転支持部１５０は、図６に示すように、
主軸１４４に、ピン２０２により連結され、固定体１３
６及び筐体１３２を貫通する連結部材２０４を備えてい
る。連結部材２０４の上部には、回転部材２１４が連結
され、下部は円筒部１４２に到達し、円筒部１４２にボ
ルトにより連結されている。回転部材２１４には、図示
しないモータに巻きか掛けられたベルトが巻き掛けられ
ている。連結部材２０４は、ルーロン２１６を介して回
転可能に支持されている。

【００４８】連結部材２０４には、回転体１３８と固定
体１３６との距離、即ち、通路１５４の厚さを、使用す
る石油系燃料の種類により定まる粘性に応じて、調整す
るための、主軸方向に所定間隔で３つの穴が設けられて
いる。なお、本実施の形態では、石油系燃料として灯油
を使用し、図６では、通路１５４の厚さを、灯油の粘性
に応じた厚さとなるように、ピン２１１を１つの穴に貫
通させた例が示されている。

【００４９】前述したモータの駆動による回転部材２１
４の回転に伴って、回転体１３８の広がり部１４０の外
面と固定体１３６の該外面に対応する内面とが対向し、
上記粘性に応じて定まる距離離離間した状態で、連結部
材２０４、主軸１４４、回転体１３８、連結部材１７
６、及び羽根１８０が回転することになる。

【００５０】図７に示すように、上記通路１５４の最上
部を含む該最上部近傍の位置、即ち、例えば、固定体１
３６の、円筒部１４２に対応する内面の最上部（天井１
４６）に接するように第１の穴２２４が、該内面下部に
は第２の穴２２５が設けられている。

【００５１】第１の穴２２４には、接続パイプ２２０の
一端が接続され、他端の接続部２２６には、エマルジョ
ン燃料供給パイプ１２６が接続されている。接続パイプ
２２０は、第１の穴２２４の位置における固定体１３６
の内面の接線方向でかつ回転体１３８の回転方向に伸び
ている。

【００５２】第２の穴２２５には、接続パイプ２２２の
一端が接続され、他端の接続部２２８には、エマルジョ
ン燃料戻しパイプ１２８が接続されている。接続パイプ
２２２は、第２の穴２２５の位置における固定体１３６
の内面の接線方向でかつ回転体１３８の回転方向と逆方
向に伸びている。

【００５３】一方、エマルジョン燃料燃焼装置４０に
は、燃焼ガスの原料であるＬＰＧが貯留された図示しな
いＬＰＧボンベがＬＰＧ供給パイプ３０を介して接続さ
れている。

【００５４】エマルジョン燃料燃焼装置４０は、図８及
び図９に示すように、セラミックスや金属で形成された
円筒状のフレームホルダ４２を備えている。フレームホ
ルダ４２は、外径６０ｍｍ、長さ１３５ｍｍ程度の大き
さである。このフレームホルダ４２の外周には、ガード
ホルダ４１（図１参照）が取り付けられている。

【００５５】フレームホルダ４２の基端側の内部には、
ＬＰＧと空気とを混合した燃焼ガスをフレームホルダ４
２の内部の中心付近の点Ｏに向けて噴射するガス噴射装
置４４が、フィン４６を介して取り付けられている。こ
のガス噴射装置４４は、鋳物等によって、外径５０ｍ
ｍ、中心孔の径１５ｍｍ、高さ２０ｍｍ程度の大きさの
略円環状に形成されている。ガス噴射装置４４の底面４
４ＡにはＬＰＧ供給パイプ３４の一端が貫通しており、
このガス噴射装置４４は、底面４４Ａがフレームホルダ
４２の基端から１５ｍｍ程度の位置に位置するようにフ
レームホルダ４２に取り付けられている。底面４４Ａか
ら貫通したＬＰＧ供給パイプ３４の他端は、空気取入口
を備え、かつ供給されたＬＰＧと空気取入口から取り入
れた空気とを混合する空気取入部３２を介して、ＬＰＧ
ボンベ２８に接続されたＬＰＧ供給パイプ３０と連通さ
れている。

【００５６】ガス噴射装置４４の上面４４Ｂは、ガス噴
射装置４４の中心に向かって下るように傾斜しており、
この上面４４Ｂには、ガス噴射方向が上面４４Ｂと略垂
直な複数個（本実施の形態では８個）のガス噴射口４４
Ｃが形成されている。従って、各ガス噴射口４４Ｃから
噴射された燃焼ガスは、フレームホルダ４２の内部中心
付近の点Ｏに収束する。フレームホルダ４２の軸線Ｃと
噴射された燃焼ガスの成す角θは、２０度〜２３度程度
が適当である。

【００５７】このガス噴射口４４Ｃは、図９に示すよう
に、ガス噴射装置４４の上面から突出した円錐台状に形
成されており、図１０に示すように、内部にはガス噴射
側に位置する大径の円筒状孔４４Ｄとガス噴射装置４４
の内部側に位置する小径の円筒状孔４４Ｅとが連通する
ように穿設されている。このガス噴射口４４Ｃの円錐台
状部分の高さは２〜３ｍｍ、上面の外径は４〜５ｍｍ、
大径の円筒状孔４４Ｄの内径は２．５ｍｍ、小径の円筒
状孔４４Ｅの内径は１ｍｍ程度の大きさである。

【００５８】また、図８に示すように、ガス噴射装置４
４の中心孔には、ガス噴射装置４４の軸心方向に移動可
能に、円筒状のエマルジョン燃料噴射ノズル５０の先端
部分が挿入されている。エマルジョン燃料噴射ノズル５
０の側面にはラック５０Ａが形成され、このラック５０
Ａには図示しないモータによって回転されるピニオン５
０Ｂが齒合されている。従って、このピニオン５０Ｂを
回転させることにより、エマルジョン燃料噴射ノズル５
０がガス噴射装置４４の軸心方向に移動される。なお、
エマルジョン燃料噴射ノズル５０には、燃料供給パイプ
２５が接続され、エマルジョン燃料が供給される。

【００５９】フレームホルダ４２の先端側内周面には、
燃焼しているエマルジョン燃料の炎の温度を検出する温
度センサ５４が取付けられ、フレームホルダ４２の内部
のガス噴射装置４４の前方部分には、ＬＰＧを燃焼させ
ることによって形成された火種の温度を検出する温度セ
ンサ５６が取付けられている。

【００６０】次に本実施の形態の作用を説明する。ま
ず、エマルジョン燃料は、例えば、全体の重量を７５０
ｇとすると、以下の割合で生成することができる。この
場合の灯油対水の重量比は２：１である。

【００６１】 灯油 ４９４ｇ 水 ２４７ｇ モノオイレン酸ソルビタン ４．５ｇ ポリオキシエチレンソルビタントリオレアート ４．５ｇ エチレングリコール 少量 上記説明した流量計１１６は、図示しない制御回路に接
続されている。制御回路は、空気供給パイプ１１５、水
供給パイプ１１２、灯油供給パイプ１０８、及び界面活
性剤供給パイプ１１４に設けられた制御弁１１３を制御
する。本実施の形態では、最初に、灯油及び水の少なく
とも一方、例えば、水を、上記通路１５４内が充満する
まで、供給する。なお、通路１５４の体積及び単位時間
当たりの供給水量は予め分かるので、通路１５４内が水
で充満されるまでに要する時間も予め分かる。そこで、
水を供給し始めてから、通路１５４内が水で充満される
までに要する時間が経過した後に、制御回路は、各流量
計１１６により検出された流量に基づいて、空気、水、
灯油、界面活性剤が所定の割合で、エマルジョン燃料生
成供給装置１００に供給されるように、空気供給パイプ
１１５、水供給パイプ１１２、灯油供給パイプ１０８、
及び界面活性剤供給パイプ１１４に設けられた制御弁１
１３を制御する。

【００６２】なお、この制御回路は、更に、温度計１１
８により検出された灯油温度に基づいて、灯油が所定の
温度となるようにヒータ１１０を制御する。

【００６３】また、この制御回路は、通路１５４内が水
で充満された後に、前述したモータを回転させ、回転部
材２１４を回転させることにより、回転体１３８を主軸
１４４と共に主軸１４４を中心として回転させる。

【００６４】そして、上記所定の割合で、空気供給パイ
プ１１５、水供給パイプ１１２、灯油供給パイプ１０
８、及び界面活性剤供給パイプ１１４から、空間１７３
に供給された空気、水、灯油、及び界面活性剤は、水タ
ンク１０４、灯油タンク１０２、界面活性剤タンク１０
６、及び空気タンクからの供給圧力と、主軸１４４の回
転と共に回転する羽根１８０による上昇力と、により、
通路１５４を伝って次々に混合しながら上昇する。な
お、この上昇に伴い、最初に供給された水が通路１５４
から排出される。なお、主軸１４４の回転と共に回転す
る羽根１８０を設けているので、空気、水、灯油、及び
界面活性剤をスムーズかつ勢いよく通路１５４に送出す
ることができ、通路１５４を伝って上昇する上昇力を増
大させることができる。

【００６５】空気、水、灯油、及び界面活性剤の混合液
は、通路１５４を伝って次々に混合しながら上昇する
と、回転体１３８の広がり部１４０の外面の回転に伴っ
て、灯油の粘性により円周方向に、回転体１３８の回転
速度より遅い速度で回転する。円周方向に回転すると、
混合液に半径方向の遠心力が作用する。この遠心力をベ
クトルに分解すると、通路１５４に沿った方向と通路１
５４に垂直な方向に分解される。このように、混合液に
対して通路１５４に沿った方向に力が作用するため、通
路１５４に垂直な方向の力による摩擦力はあるものの、
混合液は更に混合しながら上昇する。このように上昇を
続けると、広がり部１４０は、主軸１４４上方向になる
に従って広がる形状であるので、水平断面の円周が長く
なり、速度が増すことになる。

【００６６】ところで、前述したように空気も供給され
たり、水から空気が発泡されたり、されるので、通路１
５４に空気の層が形成されるおそれもあるが、広がり部
１４０及び固定体１３６の広がり部１４０に対応する内
面の少なくとも一方（本実施の形態では広がり部１４
０）に邪魔板１４１が設けられているので、空気層を破
壊することができる。

【００６７】そして、混合液が広がり部１４０の基端部
に到達すると、その運動エネルギーが最大となる。

【００６８】混合液が広がり部１４０の基端部に到達し
ても後続して混合液が次々に上昇するので、円筒部１４
２位置の通路１５４を更に上昇する。一方、円筒部１４
２には、複数のピン１４８が半径方向に伸びているの
で、混合液がこの複数のピン１４８により攪拌され、エ
マルジョン燃料が生成される。なお、複数のピン１４８
の断面は矩形形状としているので、カルマン渦の発生を
防止することができる。これにより、ピン１４８が損傷
することを防止することができる。

【００６９】そして、固定体１３６の円筒部１４２に対
応する内面の上部に設けられた第１の穴２２４の位置に
到達したエマルジョン燃料は、接続パイプ２２０、エマ
ルジョン燃料供給パイプ１２６を介してエマルジョン燃
料燃焼装置４０に供給される。なお、接続パイプ２２０
は、第１の穴２２４の位置における固定体１３６の内面
の接線方向でかつ回転方向に伸びているので、第１の穴
２２４に到達したエマルジョン燃料は、そのままの勢い
で接続パイプ２２０に進入する。よって、エマルジョン
燃料の持つ運動エネルギーを大きく減少させず、運動エ
ネルギーを利用して、エマルジョン燃料をエマルジョン
燃料燃焼装置４０に供給することができる。

【００７０】一方、ＬＰＧボンベ２８からＬＰＧを供給
すると、空気取入部３２でＬＰＧと空気とが混合されて
燃焼ガスが生成され、ガス噴射装置４４のガス噴射口４
４Ｃからフレームホルダ４２の内部中心付近の点Ｏに収
束するように燃焼ガスが噴射される。この燃焼ガスを、
図示しない電気式点火装置により、点火すると、火種が
生成される。温度センサ５６でこの火種の温度を検出
し、火種の温度がエマルジョン燃料の発火点以上の温
度、例えば、４００°Ｃ以上の温度に保持されるよう
に、ＬＰＧの供給量及び吸入空気量の少なくとも一方を
調整する。火種の温度を４００°Ｃ程度に保持する場
合、ＬＰＧの使用量は１２〜１５ｇ／時間程度である。

【００７１】この状態で、エマルジョン燃料生成供給装
置１００からのエマルジョン燃料を、エマルジョン燃料
噴射ノズル５０から噴射させる。これにより噴射された
エマルジョン燃料が火種によって点火され、燃焼され
る。そして、温度センサ５４により、燃焼しているエマ
ルジョン燃料の火炎の温度を検出し、圧送ポンプ２６に
よるエマルジョン燃料の圧送量を調整して、エマルジョ
ン燃料噴射ノズル５０の出し入れ量を調整し、火炎の温
度が目的の温度になるように調整する。

【００７２】なお、エマルジョン燃料燃焼装置４０が作
動していない場合には、エマルジョン燃料は、エマルジ
ョン燃料戻しパイプ１２８、接続パイプ２２２、及び固
定体１３６の円筒部１４２に対応する内面の下部の穴２
２５を介して、上記通路１５４に戻される。よって、エ
マルジョン燃料を静止状態で貯留し、圧縮等することな
く、再度エマルジョン燃料燃焼装置４０供給することが
できる。よって、エネルギー効率を向上させることがで
きる。なお、固定体１３６の広がり部１４０に戻すよう
にしてもよい。

【００７３】以上説明したように、生成されたエマルジ
ョン燃料を直ちにエマルジョン燃料燃焼装置４０に供給
するので、生成したエマルジョン燃料をエマルジョン燃
料燃焼装置に供給する際の圧力変化を少なくすることが
できる。

【００７４】よって、エマルジョン燃料の構成を維持し
た状態、即ち、界面活性剤が分離していない状態で、燃
焼することができるので、燃焼効率を向上させることが
できると共に、すすや黒煙等の発生を防止することがで
きる。

【００７５】また、圧送ポンプ等を作動させずに、エマ
ルジョン燃料を、エマルジョン燃料燃焼装置に送出する
ことができるので、エマルジョン燃料のもつ運動エネル
ギーを、エマルジョン燃料燃焼装置４０への送出及び噴
射のエネルギーとして利用している。よって、エネルギ
ー効率を向上させることができる。特に、第１の穴２２
４は、通路１５４の最上部に接する位置にあるので、通
路１５４の最上部近辺に空気が留まることを防止するこ
とができる。即ち、通路１５４の最上部近辺に空気が留
まることにより、上記回転が妨げられることを防止する
ことができる。なお、第１の穴２２４を天井１４６に設
けるようにしてもよい。また、水を、通路１５４が充満
するまで供給し、通路１５４が水で充満した後、上記回
転、及び石油系燃料、水、及び界面活性剤を供給するの
で、間隙内から空気を排出した後にエマルジョン燃料を
生成することができる。

【００７６】なお、石油系燃料の種類により定まる粘性
に応じて、連結部材２０４に主軸方向に所定間隔で設け
られた３つの穴の何れかを選択して、ピン２１１を貫通
させ、支持部材２０８により支持し、回転体１３８と固
定体１３６との距離を調整して、抵抗を少なくしてい
る。よって、エネルギー損失を少なくすることができ
る。

【００７７】なお、使用する石油系燃料に対応して定ま
る３つの穴の何れかにピンを挿入し、支持部材により支
持することにより、回転体の広がり部の外面と固定体の
該外面に対応する内面とを、上記使用する石油系燃料に
より定まる粘性に応じて定まる距離離離間させている
が、本発明はこれに限定されるものでなく、ラックアン
ドピニオン等の移動手段により回転体を移動して調整す
るようにしてもよい。

【００７８】また、上記では、回転体が広がり部を備え
ているが、本発明はこれに限定されるものでなく、上方
に向かって径が広がる形状であればよい。また、上記で
は、回転体が広がり部と円筒部とを有し、広がり部に複
数のピンを設けた例について説明したが、本発明はこれ
に限定されるものでなく、回転体から円筒部を省略し、
回転体及び固定体の少なくとも一方に突起部を設けるよ
うにしてもよい。なお、この場合、エマルジョン燃料供
給パイプは広がり部上部に接続すると共に、エマルジョ
ン燃料戻しパイプは、エマルジョン燃料供給パイプが接
続された位置より下部の位置に接続する。

【００７９】更に、灯油、水、及び界面活性剤を、別々
の経路で、上記空間に供給しているが、本発明はこれに
限定されるものでなく、灯油及び界面活性剤、水及び界
面活性剤を混合した状態で、上記空間に供給してもよ
く、灯油、水、及び界面活性剤を混合した状態で、上記
空間に供給してもよい。

【００８０】加えて、広がり部を有する回転体を回転さ
せ、固定体を固定しているが、本発明はこれに限定され
るものでなく、固定体を回転させ、回転体を固定するよ
うにしてもよい。

【００８１】なお、上記では、ガスを燃焼させて生成し
た種火にエマルジョン燃料を噴射する例について説明し
たが、本発明はこれに限定されるものではなく、エマル
ジョン燃料の発火点以上の温度に加熱させたヒータ等の
ターゲットにエマルジョン燃料を噴射して、または内周
面にコイル状のヒータを配置した円筒部材に噴射したエ
マルジョン燃料を貫通させて燃焼させるようにしてもよ
い。また、上記ではＬＰＧを使用して火種を生成する例
について説明したが、都市ガス等のガスを使用するよう
にしてもよい。さらに、ガス噴射口を円周上に８個設け
る例について説明したが、各々対称に２〜７個、または
９個以上設けるようにしてもよく、ガス噴射口をノズル
によって構成してもよい。また、上記では横型のエマル
ジョン燃料燃焼装置を例に説明したが、縦型のエマルジ
ョン燃料燃焼装置にも本発明を適用することができる。

【００８２】また、上記では、親油性の界面活性剤とし
てモノオイレン酸ソルビタンを使用し、親水性の界面活
性剤としてポリオキシエチレンソルビタントリオレアー
トを使用した例について説明したが、他の親油性の界面
活性剤及び親水性の界面活性剤を用いてもよく、石油系
燃料及び水の一方に界面活性剤を添加してもよく、エチ
レングリコールに代えてポリエチレングリコールを使用
してもよい。

【００８３】上記では、エマルジョンの原料としては灯
油を用いた例について説明したが、重油（Ａ重油、Ｂ重
油、Ｃ重油）やガソリン等の石油系燃料を用いることも
できる。

【００８４】

【発明の効果】以上説明したように請求項１記載の発明
は、他端がエマルジョン燃料燃焼装置に連結された管路
の一端が、上記間隙の最上部を含む該最上部近傍に位置
するので、上記間隙の最上部近辺に留まりがちな空気を
管路を介して外に排出することができる。これにより、
上記間隙の最上部近辺に留まった空気により上記回転が
妨げられることを防止することができる、という効果を
有する。請求項２記載の発明は、石油系燃料及び水の少
なくとも一方を、間隙が充満するまで供給し、間隙が石
油系燃料及び水の少なくとも一方で充満した後、前記第
１の部材及び前記第２の部材の一方を回転させると共
に、石油系燃料、水、及び界面活性剤を供給してエマル
ジョン燃料を生成しかつ供給するので、間隙内から空気
を排出した後にエマルジョン燃料を生成することができ
る、という効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】エマルジョン燃料生成燃焼システムの構成図で
ある。

【図２】本実施の形態に係るエマルジョン燃料生成供給
装置の断面図である。

【図３】エマルジョン燃料生成供給装置の供給部の垂直
断面図である。

【図４】主軸の広がり部の先端の空間の水平断面図であ
る。

【図５】空気、水、灯油、及び界面活性剤が供給される
空間を示す図である。

【図６】エマルジョン燃料生成供給装置の回転支持部の
断面図である。

【図７】（１）は、固定部の円筒部に対応する内面の様
子を示し、（２）は、（１）のＡ−Ａ断面図である。

【図８】エマルジョン燃料燃焼装置の断面図である。

【図９】本実施の形態のエマルジョン燃料燃焼装置の側
面図である。

【図１０】本実施の形態のエマルジョン燃料燃焼装置の
ガス噴射口の断面図である。

【符号の説明】

２５ エマルジョン燃料供給パイプ（管路） １３８ 回転体（第１の部材） １３６ 固定体（第２の部材） １０２ 灯油タンク（供給手段） １０４ 水タンク（供給手段） １０６ 界面活性剤タンク（供給手段） １２６ エマルジョン燃料供給パイプ（管路） １３０ 三方コック（管路） １４１ 邪魔板 １４８ ピン（突起部） １８０ 羽根（上昇手段） ２１４ 回転部材（回転手段）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主軸を中心とし、上方に向かって径が広
   がる広がり部を有する第１の部材と、 前記第１の部材を囲むように配置され、前記広がり部に
   対応する内面が前記広がり部と間隙を有しかつ該内面の
   形状が前記広がり部の形状に対応する第２の部材と、 前記第１の部材及び前記第２の部材の一方を、前記主軸
   を中心として回転させる回転手段と、 前記間隙における前記広がり部の先端側に位置する第１
   の位置に石油系燃料、水、及び界面活性剤を供給する供
   給手段と、 前記間隙の最上部を含む該最上部近傍に位置する第２の
   位置に一端が連結されかつ他端がエマルジョン燃料燃焼
   装置に連結される管路と、 前記間隙を形成する前記第１の部材及び前記第２の部材
   の少なくとも一方の面の前記第１の位置より上方でかつ
   前記第２の位置より下方の領域内に設けられた複数の突
   起部と、 を備えたエマルジョン燃料生成供給装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のエマルジョン燃料生成供
   給装置のエマルジョン燃料を生成しかつ供給するエマル
   ジョン燃料生成供給方法であって、 前記供給手段は、石油系燃料及び水の少なくとも一方
   を、前記間隙が充満するまで供給し、 前記間隙が石油系燃料及び水の少なくとも一方で充満し
   た後、前記回転手段は、前記第１の部材及び前記第２の
   部材の一方を回転させると共に、前記供給手段は、石油
   系燃料、水、及び界面活性剤を供給して、 エマルジョン燃料を生成しかつ供給するエマルジョン燃
   料生成供給方法。