JP2003155487A - O/w型エマルジョン燃料の製造方法 - Google Patents

O/w型エマルジョン燃料の製造方法

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JP2003155487A
JP2003155487A JP2002099945A JP2002099945A JP2003155487A JP 2003155487 A JP2003155487 A JP 2003155487A JP 2002099945 A JP2002099945 A JP 2002099945A JP 2002099945 A JP2002099945 A JP 2002099945A JP 2003155487 A JP2003155487 A JP 2003155487A
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Yutaka Kato
豊 加藤
Kenzo Hori
謙三 堀
Kunio Horiai
邦雄 堀合
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Abstract

(57)【要約】 本発明の課題は、長期に亘って分離を生じないO/W型
エマルジョン燃料を製造することの可能な、O/W型エ
マルジョン燃料の製造方法を提供することにある。本発
明に関わるO/W型エマルジョン燃料の製造方法は、所
定量の燃料油Oと所定量の界面活性剤Fとの混合液体M
を作成する工程と、混合液体Mと所定量の水Wとを乳化
器14に供給し、該乳化器14において燃料油Oと水W
とをエマルジョン化する工程とを含み、乳化器14への
水Wの供給流量qを、乳化器14への混合液体Mの供給
流量Qに対して、q>0.5Qの条件を満足する供給流
量に設定している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料油と水と界面
活性剤とを混合して成るO/W型エマルジョン燃料の製
造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】例えば、水と油のように互いに溶解し合
わない2つの二つの液体を、界面活性剤により混合して
成るエマルジョンの使用態様の1つに、水と燃料油とを
界面活性剤によりエマルジョン化して製造されるエマル
ジョン燃料がある。
【0003】このエマルジョン燃料は、ディーゼルエン
ジンやボイラー等の燃料として使用され、ディーゼルエ
ンジンをエマルジョン燃料により運転した場合には、N
Ox(窒素酸化物)やパーティクルマター(煤)の発生量が
大幅に低減することが知られている。
【0004】また、エマルジョン燃料には、水中に燃料
油の粒子が分散しているO/W(Oilin Water)型と、燃
料油中に水の粒子が分散しているW/O(Water in Oil)
型とがあり、何れの型のエマルジョン燃料においても、
重油や軽油等の燃料油と、水と、これら燃料油と水とを
エマルジョン化するための界面活性剤とを、製造装置の
乳化器に供給して混合・攪拌することによって製造され
ている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したエ
マルジョン燃料の製造においては、燃料油と水と界面活
性剤との混合順序が、エマルジョン燃料の分離(燃料油
と水とに分かれること)に影響を及ぼすことが知られて
いる。
【0006】そこで、O/W型エマルジョン燃料を製造
する際には、分離の発生を抑えるべく、常識として先ず
燃料油に対して界面活性剤を加えて攪拌し、次いで燃料
油と界面活性剤との混合液体に水を加えて攪拌すること
で、燃料油と水とを界面活性剤によってエマルジョン化
する手順が採用されている。
【0007】しかしながら、上述した従来の製造方法に
よって製造されたO/W型エマルジョン燃料は、短期間
において分離の発生を抑え得るものの、例えば数週間レ
ベルでの長期に亘って分離を抑えることは難しかった。
【0008】本発明の目的は上記実状に鑑みて、長期に
亘って分離を生じないO/W型エマルジョン燃料を製造
することの可能な、O/W型エマルジョン燃料の製造方
法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段および効果】上記目的を達
成するべく、請求項1の発明に関わるO/W型エマルジ
ョン燃料の製造方法は、所定量の燃料油と所定量の界面
活性剤との混合液体を作成する工程と、前記混合液体と
所定量の水とを乳化器に供給し、該乳化器において前記
燃料油と前記水とをエマルジョン化する工程とを含み、
前記乳化器への前記水の供給流量qを、前記乳化器への
前記混合液体の供給流量Qに対して、q>0.5Qの条
件を満足する供給流量に設定している。
【0010】上述した製造方法によって製造されたO/
W型エマルジョン燃料は、製造直後に分離することな
く、放置した状態で数週間に亘って分離の兆候も観られ
ないことが、実験によって確認されている。
【0011】もって、本発明に関わるO/W型エマルジ
ョン燃料の製造方法によれば、長期に亘って分離を生じ
ないO/W型エマルジョン燃料を製造することができ
る。
【0012】また、上記目的を成するべく、請求項2の
発明に関わるO/W型エマルジョン燃料の製造方法は、
製造装置に所定量の燃料油を供給する燃料油供給工程
と、前記燃料油供給工程の途中に所定量の前記界面活性
剤を供給して前記燃料油と前記界面活性剤との混合液体
を作成する界面活性剤供給工程と、前記燃料油供給工程
の終了と同時に前記混合液体に対する所定量の前記水の
供給を開始する水供給工程と、前記燃料油供給工程の終
了と同時に前記混合液体と前記水とを乳化器に供給して
該乳化器において前記燃料油と前記水とのエマルジョン
化を開始するエマルジョン化工程とを含み、前記乳化器
への前記水の供給流量qを、前記乳化器への前記混合液
体の供給流量Qに対して、q>0.5Qの条件を満足す
る供給流量に設定している。
【0013】上述した製造方法によって製造されたO/
W型エマルジョン燃料は、製造直後に分離することな
く、放置した状態で数週間に亘って分離の兆候も観られ
ないことが、実験によって確認されている。
【0014】もって、本発明に関わるO/W型エマルジ
ョン燃料の製造方法によれば、長期に亘って分離を生じ
ないO/W型エマルジョン燃料を製造することができ
る。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、実施例を示す図面に基づい
て、本発明を詳細に説明する。図1は、非常用電源を必
要とする工場や港湾施設、あるいは工事現場等における
発電システムを示しており、この発電システム1は、水
タンク2w、燃料油タンク2o、および界面活性剤タン
ク2sと、O/W型エマルジョン燃料を製造するエマル
ジョン燃料製造装置10と、O/W型エマルジョン燃料
によって運転される定置型発電機3とを具備している。
【0016】上記水タンク2w、燃料油タンク2o、お
よび界面活性剤タンク2sからは、それぞれエマルジョ
ン燃料製造装置10に向けて、水供給配管Pw、燃料油
供給配管Po、および界面活性剤供給配管Psが延びて
いる。
【0017】上記定置型発電機3は、ジェネレータ(発
電機)3Gと、該ジェネレータ3Gを駆動するためのデ
ィーゼルエンジン3Eとを具備しており、該ディーゼル
エンジン3Eには、エマルジョン燃料製造装置10から
延びる燃料送給配管Pfが接続されている。
【0018】図2に示す如く、上記エマルジョン燃料製
造装置10は、水供給配管Pw、燃料油供給配管Po、
および界面活性剤供給配管Psを介して、矢印w、o、
sで示す如く投入される、水W、燃料油O、および界面
活性剤Sを受容する貯留タンク11を具備している。
【0019】ここで、上記水供給配管Pw、燃料油供給
配管Po、および界面活性剤供給配管Psには、各々電
磁開閉弁から構成された水供給弁Vw、燃料油供給弁V
o、および界面活性剤供給弁Vsが介装されている。
【0020】エマルジョン燃料製造装置10は、上記水
供給弁Vw、燃料油供給弁Vo、および界面活性剤供給
弁Vsを開閉させて、水W、燃料油O、および界面活性
剤Sの投入時期や投入量を制御するコントローラ(制御
装置)Cを備えている。
【0021】また、上記貯留タンク11の側部には、所
定個数のレベル(液面)センサLa、Lb、Lcが設置さ
れており、これらセンサLa、Lb、Lcからの信号
は、コントローラCに送られて、上記水供給弁Vw、燃
料油供給弁Vo、および界面活性剤供給弁Vsの動作制
御に用いられる。
【0022】上記貯留タンク11の底部からは、循環用
配管12が延設されており、この循環用配管12には、
モータ13Mによって駆動される定容量型の供給ポンプ
13と、複数の攪拌室を有するスタティック型のミキサ
ー(乳化器)14と、電磁開閉弁から成る循環弁15とが
介装されている。
【0023】上記供給ポンプ13が稼働すると、貯留タ
ンク11内の液体は、矢印hの如く循環用配管12に導
入され、供給ポンプ13の能力に基づく供給流量Qでミ
キサー14に導入されて攪拌された後、矢印i、jで示
す如く開成した循環弁15を通過して、矢印kで示す如
く再び貯留タンク11に投入される。
【0024】上記循環用配管12には、ミキサー14の
下流側に燃料送給配管Pfが分岐して延設されており、
該燃料送給配管Pfには電磁開閉弁から成る排出弁16
が介装されている。
【0025】ここで、製造されたO/W型エマルジョン
燃料Fを定置型発電機3に送給する際には、循環弁15
を閉成するとともに排出弁16を開成し、矢印l、mで
示す如く排出弁16を介してO/W型エマルジョン燃料
Fを排出させることは勿論である。
【0026】また、上記エマルジョン燃料製造装置10
は、貯留タンク11内のO/W型エマルジョン燃料Fが
比重差によって分離することを防ぐための攪拌手段17
を備えており、この攪拌手段17は、貯留タンク11に
挿入された攪拌用のインペラ17Iと、該インペラ17
Iを回転させる駆動用のモータ17Mとから構成されて
いる。
【0027】なお、上述したエマルジョン燃料製造装置
10の構成は、既存する従来からのエマルジョン燃料製
造装置と基本的に変わるところはない。
【0028】以下では、上述したエマルジョン燃料製造
装置10を用いて、請求項1の発明に関わる、O/W型
エマルジョン燃料を製造する方法の一実施例を、図1〜
図3を参照しつつ詳細に説明する。なお、本実施例にお
いては、水Wと燃料油(A重油)Oとの体積比を50:5
0とし、水Wと燃料油Oとの全体量に対して界面活性剤
Sを体積比で 1/100 加えて、O/W型エマルジョン燃
料Fを製造するものとする。
【0029】先ず、図3(a)に示す如く、貯留タンク1
1に所定量の燃料油Oを投入し、次いで、図3(b)に示
す如く、貯留タンク11に所定量の界面活性剤Sを投入
し、供給ポンプ13の稼働によって燃料油Oと界面活性
剤Sとをミキサー14に供給し、該ミキサー14で攪拌
・混合することによって混合液体Mを作成する。
【0030】上述の如く作成された燃料油Oと界面活性
剤Sとの混合液体Mは、供給ポンプ13の稼働によっ
て、貯留タンク11と循環用配管12との間を循環し、
上記供給ポンプ13の能力に基づく供給流量Qで、ミキ
サー14に導入されるとともに、循環用配管12から貯
留タンク11に投入されることとなる。
【0031】次いで、図3(c)に示す如く、貯留タンク
11に所定量の水Wを投入し、供給ポンプ13の稼働に
よって混合液体Mと水Wとをミキサー14に供給し、該
ミキサー14において攪拌・混合することにより、燃料
油Oと水Wとをエマルジョン化してO/W型エマルジョ
ン燃料Fを製造する。
【0032】ここで、貯留タンク11に対する水Wの供
給流量q、すなわちミキサー14に対する水Wの供給流
量qは、上記ミキサー14への混合液体Mの供給流量Q
に対して、q>0.5Qの条件を満足する供給流量に設
定されている。言い換えれば、なるべく短時間で燃料油
Oと水Wとをエマルジョン化させるよう、水Wの供給流
量qが設定されているものである。
【0033】いま、Q=12(l/min)に対して、q=3
(l/min)と設定した場合、すなわちq>0.5Qの条件
を満足していない場合、製造されたO/W型エマルジョ
ン燃料Fは、製造直後に分離してしまうことが実験によ
って確認されている。
【0034】一方、Q=12(l/min)に対して、q=6
(l/min)と設定した場合、すなわちq>0.5Qの条件
を満足している場合、製造されたO/W型エマルジョン
燃料Fは、製造直後に分離することもなく、放置した状
態にあっても数週間レベルの長期に亘って分離の兆候も
認められないことが実験により確認されている。
【0035】図4は、混合液体Mの供給流量Qと水Wの
供給流量qとの比率を変えて、数種類のO/W型エマル
ジョン燃料を製造し、それぞれのO/W型エマルジョン
燃料における分離の有無を調べた実験結果を示すグラフ
である。
【0036】図4のグラフから、q=0.5Qのライン
Hを境として、q>0.5Qの条件を満足していない場
合、製造されたO/W型エマルジョン燃料は分離を生じ
るのに対して、q>0.5Qの条件を満足している場合
には、製造されたO/W型エマルジョン燃料Fに分離が
生じないことを、明確な実験結果として確認することが
できる。
【0037】上述したように、本発明に関わるO/W型
エマルジョン燃料の製造方法によれば、長期に亘って分
離を生じないO/W型エマルジョン燃料を製造すること
が可能となる。
【0038】また、本発明に関わるO/W型エマルジョ
ン燃料の製造方法によれば、長期に亘って分離を生じな
いO/W型エマルジョン燃料を、既存の製造装置を用い
て製造することが可能なので、新規の製造装置を構築す
ることよる製造コストの増大を招くことなく、安価にO
/W型エマルジョン燃料を製造することができる。
【0039】図5は、請求項2の発明に関わるO/W型
エマルジョン燃料の製造方法における製造工程を示すタ
イミングチャートであり、以下では、先に詳述したエマ
ルジョン燃料製造装置10を用いて、請求項2の発明に
関わるO/W型エマルジョン燃料を製造する方法の一実
施例を、図5に併せて図1、図2を参照しつつ詳細に説
明する。
【0040】なお、本実施例においても先の実施例と同
じく、水Wと燃料油(A重油)Oとの体積比を50:50
とし、水Wと燃料油Oとの全体量に対して界面活性剤S
を体積比で 1/100 加えて、O/W型エマルジョン燃料
Fを製造するものとする。
【0041】先ず、エマルジョン燃料製造装置10の供
給ポンプ13を停止させた状態で、図5におけるタイム
チャートToのON領域toにおいて、上記エマルジョ
ン燃料製造装置10の貯留タンク11に、所定量の燃料
油Oを投入する(燃料油供給工程)。
【0042】次いで、図5におけるタイムチャートTs
のON領域tsにおいて、貯留タンク11に所定量の燃
料油Oを投入している燃料油供給工程の途中で、上記貯
留タンク11に所定量の界面活性剤Sを投入する(界面
活性剤供給工程)。
【0043】ここで、貯留タンク11に所定量の燃料油
Oと界面活性剤Sとが投入されることにより、上記貯留
タンク11の内部で燃料油Oと界面活性剤Sとの混合液
体Mが作成されることとなる。
【0044】なお、上述した界面活性剤供給工程、すな
わち貯留タンク11に界面活性剤Sを投入する時期は、
貯留タンク11に燃料油Oを投入する燃料油供給工程の
途中であれば、如何なる時期であっても良いことは言う
までもない。
【0045】また、上述した燃料油供給工程の間、言い
換えれば貯留タンク11の内部で混合液体Mを作成する
工程では、貯留タンク11に臨んで設けられた攪拌手段
17を動作させ、燃料油Oと界面活性剤Sとを攪拌して
混合させることが、後のエマルジョン化工程で良好な結
果を得る上において有効である。
【0046】上述した燃料油供給工程の後、詳しくは、
図5におけるタイムチャートTwのON領域twにおい
て、上述した燃料油供給工程の終了と同時に貯留タンク
11に対する水Wの投入を開始し、こののち所定量の水
Wを上記貯留タンク11に投入する(水供給工程)。
【0047】同じく、上述した燃料油供給工程の後、詳
しくは、図5におけるタイムチャートTeのON領域t
eにおいて、上述した燃料油供給工程の終了と同時に供
給ポンプ13を動作させ、上記混合液体Mと水Wとをミ
キサー(乳化器)14に供給して燃料油Oと水Wとのエマ
ルジョン化を開始し、次いで所定の時間、上記ミキサー
14において燃料油Oと水Wとのエマルジョン化を続行
する(エマルジョン化工程)。
【0048】なお、図5のタイムチャートTwおよびタ
イムチャートTeから明らかなように、水供給工程とエ
マルジョン化工程とは共に燃料油供給工程の終了と同時
に開始されるものの、エマルジョン化工程は水供給工程
の終了後、所定の時間を経過した後に終了する。
【0049】上述の如く、供給ポンプ13の稼働に基づ
いて混合液体Mと水Wとをミキサー14に供給し、該ミ
キサー14において攪拌・混合することによって、燃料
油Oと水Wとがエマルジョン化したO/W型エマルジョ
ン燃料Fが製造されることとなる。
【0050】ここで、供給ポンプ13の稼動に基づい
て、燃料油Oと界面活性剤Sとの混合液体Mは、上記供
給ポンプ13の能力に基づく供給流量Qで、上記ミキサ
ー14へ導入される一方、貯留タンク11に対する水W
の供給流量q、すなわちミキサー14に対する水Wの供
給流量qは、上記ミキサー14への混合液体Mの供給流
量Qに対して、q>0.5Qの条件を満足する供給流量
に設定されている。
【0051】このように、q>0.5Qの条件を満足し
ている場合には、製造されたO/W型エマルジョン燃料
Fは、製造直後に分離することもなく、放置した状態に
あっても数週間レベルの長期に亘って分離の兆候も認め
られないことが実験により確認されている。なお、その
実験結果は、先に詳述した図4のグラフと同様の傾向を
示すことは言うまでもない。
【0052】上述したエマルジョン化工程が終了した
後、図5におけるタイムチャートTtのON領域ttに
おいて、上述の如く製造されたO/W型エマルジョン燃
料Fを定置型発電機3に送給する(送液工程)。なお、上
記定置型発電機3へは、バッファタンク(図示せず)を介
してO/W型エマルジョン燃料Fを供給することが好ま
しい。
【0053】ここで、上述した送液工程が終了した後、
燃料油供給工程の開始から送液工程の終了までを1サイ
クル(1バッチ)Aとして、上述した各工程を繰り返し実
施することにより、O/W型エマルジョン燃料Fがバッ
チ生産されることとなる。
【0054】上述したように、本発明に関わるO/W型
エマルジョン燃料の製造方法によれば、長期に亘って分
離を生じないO/W型エマルジョン燃料を製造すること
が可能となる。
【0055】また、本発明に関わるO/W型エマルジョ
ン燃料の製造方法によれば、長期に亘って分離を生じな
いO/W型エマルジョン燃料を、既存の製造装置を用い
て製造することが可能なので、新規の製造装置を構築す
ることよる製造コストの増大を招くことなく、安価にO
/W型エマルジョン燃料を製造することができる。
【0056】なお、上述した各実施例においては、水W
と燃料油Oとの体積比を50:50とし、水Wと燃料油
Oとの全体量に対して界面活性剤Sを体積比で 1/100
加え、O/W型エマルジョン燃料Fを製造した例を示し
たが、水W、燃料油O、および界面活性剤Sの比率は、
O/W型エマルジョン燃料を構成する範疇であれば、任
意に設定し得ることは言うまでもない。
【0057】また、上述した各実施例においては、定置
型発電機等と組み合わされて発電システムを構築するエ
マルジョン燃料製造装置に、本発明に関わるO/W型エ
マルジョン燃料の製造方法を適用しているが、本発明は
様々な産業分野において使用されるエマルジョン燃料製
造装置に対しても、極めて有効に適用し得るものである
ことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に関わるO/W型エマルジョン燃料の製
造方法を適用したエマルジョン燃料製造装置を定置型発
電機と組み合わせた発電システムを示す概念図。
【図2】本発明に関わるO/W型エマルジョン燃料の製
造方法を適用したエマルジョン燃料製造装置を示す概念
図。
【図3】本発明に関わるO/W型エマルジョン燃料の製
造方法を示す概念図。
【図4】乳化器に対する燃料油および界面活性剤の混合
液体と水との供給流量比と、O/W型エマルジョン燃料
における分離の有無との関係を示すグラフ。
【図5】請求項2の発明に関わるO/W型エマルジョン
燃料の製造方法における製造工程を示すタイミングチャ
ート。
【符号の説明】
1…発電システム、 2w…水タンク、 2o…燃料油タンク、 2s…界面活性剤タンク、 3…定置型発電機、 3G…ジェネレータ、 3E…ディーゼルエンジン、 10…エマルジョン燃料製造装置、 11…貯留タンク、 12…循環用配管、 13…供給ポンプ、 14…ミキサー(乳化器)、 O…燃料油、 W…水、 S…界面活性剤、 M…混合液体、 F…O/W型エマルジョン燃料。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 堀合 邦雄 神奈川県平塚市万田1200 株式会社小松製 作所研究所内 Fターム(参考) 4H013 DC07

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 燃料油と水と界面活性剤とを混合して成
    るO/W型エマルジョン燃料の製造方法であって、 所定量の燃料油と所定量の界面活性剤との混合液体を作
    成する工程と、 前記混合液体と所定量の水とを乳化器に供給し、該乳化
    器において前記燃料油と前記水とをエマルジョン化する
    工程とを含み、 前記乳化器への前記水の供給流量qを、前記乳化器への
    前記混合液体の供給流量Qに対して、q>0.5Qの条
    件を満足する供給流量に設定したことを特徴とするエマ
    ルジョン燃料の製造方法。
  2. 【請求項2】 燃料油と水と界面活性剤とを混合して成
    るO/W型エマルジョン燃料の製造方法であって、 製造装置に所定量の前記燃料油を供給する燃料油供給工
    程と、 前記燃料油供給工程の途中に所定量の前記界面活性剤を
    供給して、前記燃料油と前記界面活性剤との混合液体を
    作成する界面活性剤供給工程と、 前記燃料油供給工程の終了と同時に、前記混合液体に対
    する所定量の前記水の供給を開始する水供給工程と、 前記燃料油供給工程の終了と同時に、前記混合液体と前
    記水とを乳化器に供給して、該乳化器において前記燃料
    油と前記水とのエマルジョン化を開始するエマルジョン
    化工程とを含み、 前記乳化器への前記水の供給流量qを、前記乳化器への
    前記混合液体の供給流量Qに対して、q>0.5Qの条
    件を満足する供給流量に設定したことを特徴とするエマ
    ルジョン燃料の製造方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008169250A (ja) * 2007-01-09 2008-07-24 Aura Tec:Kk 微細流体混入液体燃料の製造装置

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JP2008169250A (ja) * 2007-01-09 2008-07-24 Aura Tec:Kk 微細流体混入液体燃料の製造装置

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