JP2008074936A

JP2008074936A - 燃料油の改質方法および装置

Info

Publication number: JP2008074936A
Application number: JP2006254926A
Authority: JP
Inventors: Naoya Ichimura; 直也市村; Shigeru Morikawa; 茂森川
Original assignee: Kansai Research Institute KRI Inc
Current assignee: Kansai Research Institute KRI Inc
Priority date: 2006-09-20
Filing date: 2006-09-20
Publication date: 2008-04-03

Abstract

【課題】
既存装置や設備に適用でき、低温環境でも適用でき、経済的に燃費効率向上ができる重油・軽油などの燃料油の改質の方法および装置を提供する。
【解決手段】
ニッケル・酸化ニッケル、酸化マグネシウム、酸化チタン、銀ゼオライト、ゲルマニウム・酸化ゲルマニウムを少なくとも1種類を含む成分を金属シリコン（Ｎ型またはＰ型またはＮ型およびＰ型の混合物）および竹炭および珪酸ナトリウムに混練・焼成した焼成物にマイクロバブル発生器を用いて微細な泡を発生・内包させた軽油、灯油、重油などの燃料を接触させることにより、燃料の成分に含酸素化合物を生じさせ燃焼効率、燃費効率を向上させる方法および装置

【選択図】図１

Description

本発明は、燃費効率向上や燃焼排気の清浄化などに寄与する、重油・軽油などの燃料油の改質の方法および装置に関する。

地球温暖化の問題や、化石燃料資源の枯渇や、原油価格の高騰などの問題から、石油などの燃料を効率よく燃焼し利用することにより、環境負荷の低減を図り、資源の有効利用を図り、かつ、省エネルギーを行いながら経済的にメリットを得る燃料の利用法が求められている。

燃料の燃焼特性の改変には、燃料に添加剤を添加する方法が考案されている。

例えば、特表平１０−５００７１０号公報に開示されているように無鉛の乳化型燃料組成物に特定の有機マンガン化合物を添加する方法や、特開２００１-３５４９７９号公報に開示されているように鉄塩を成分とする改質剤を添加混合する方法であるが、金属の燃焼装置への悪影響が懸念され、かつ、排気成分に金属成分が含有する問題があり、また、添加成分のコスト高になるなど課題が多い。

燃料の燃焼特性を改善する方法として、燃料に酸素を含む成分である含酸素化合物を加える方法が知られている。

例えば、特許第３６６２１６５号公報には、ディーゼル機関等に使用される含酸素燃料の製造方法が開示されている。含酸素化合物を成分とした燃料による燃焼特性の向上を得るものであるが、一酸化炭素と水素の気体原料から液体燃料を製造する方法であり、製造するためのコストが高くなる課題がある。

燃料に含酸素成分を添加し燃焼特性を改善する方法として、燃料である軽油や重油などに水を添加する方法が従来から知られている。

水を燃料に均一に分散させるための方法として、界面活性成分などを添加し水を分散させ、エマルジョン化するものである。エマルジョン化するための添加剤は種々検討されており、例えば、特開平１−１８５９３４号や特開平１−２０３４９８号や特開平１−２４７４９２号の各公報などがある。

また、特開２００１−１３９９６４号公報に示されているように、超音波振動により分散性をあげる検討が行われている。また、特開２００４−６７９１３号公報に開示されているように、燃料に含有する水分の凍結防止のため、不凍液を水に混合してエマルジョン化する検討もある。

いずれの方法も、エマルジョン化の成分を添加して乳化工程を得て燃料を改質しているが、エマルジョン化のための添加成分のコストが高くなることや、燃料を一時保管や輸送する際にエマルジョンの均一性を確保することが難しいことや、エマルジョン化することによる燃料の粘性が上がり取り扱いが難しくなることや、低温条件での水分分離を抑制することが難しく、寒冷地での利用に制限があることなど、課題が多い。

また、燃焼装置やそのための配管や貯油槽などに関して、水分による金属材料の腐食などの防止対策も必要となる。

本発明は、燃料に乳化剤などの添加物を用いることなく、簡易な手段で、燃料の改質を行える方法と装置であって、含酸素成分を燃料に生じさせる方法および装置を提供することを目的とする。

特表平１０−５００７１０号公報特開２００１-３５４９７９号公報特許第３６６２１６５号公報特開平１−１８５９３４号公報特開平１−２０３４９８号公報特開平１−２４７４９２号公報特開２００１−１３９９６４号公報特開２００４−６７９１３号公報

燃料に乳化剤などの添加物を用いることなく、簡易な手段で、燃焼効率を向上させるための燃料の改質を行える方法と装置を提供する。

本発明は、図１のように、ニッケル・酸化ニッケル、酸化マグネシウム、酸化チタン（ルチルまたはアナターゼ）、銀ゼオライト、ゲルマニウム・酸化ゲルマニウムを少なくとも1種類を含む成分を金属シリコン（Ｎ型またはＰ型またはＮ型およびＰ型の混合物）および竹炭および珪酸ナトリウムに混練・焼成した球状焼成物１を入れた筒２を燃料タンク３に内装し、液体ポンプ４を用いて燃料タンク内の燃料５を配管６を経由して、燃料タンク３から引き抜き、その引き抜いた燃料５を液体ポンプ４から配管７を経由して、燃料タンク３に内装したマイクロバブル発生器８に送液し、同時に、マイクロバブル発生器に、配管９および気体流量制御バルブ１０を経由した空気などの気体成分を吸引させ、微細気泡を燃料中に発生させるとともに、その微細気泡を含む燃料を筒２内に送液することから構成される。

燃料タンク内の燃料は、重油でもよく、軽油でもよく、合成された燃料油や、石炭から製造された液体燃料でもよく、バイオディーゼルであってもよい。

マイクロバブル発生器に供給する気体は、空気でもよく、酸素でもよく、また、オゾンでもよい。

焼成体の組成の酸化チタンは、ルチルでもよく、アナターゼでもよい。

焼成体の形状は、球状であっても、小板状でも、ハニカム多孔状でも、フレーク状であってもよく、焼成体は、図１のように燃料循環の配管に直結する筒の中に充填してもよく、燃料タンク内に充填してもよい。

マイクロバブル発生器は、直径１００マイクロメーター（μｍ）以下の微細な泡を発生させ、特に、直径２０マイクロメーター（μｍ）以下の微細な泡を発生させることにより、燃料に気体成分を接触させ、また、焼成体と気体成分とを接触させる。

液体ポンプによりマイクロバブル発生器に注入された液体は、微細な泡を含みながらマイクロバブル発生器から排出され、微細な泡を含む燃料を焼成体に接触され、燃料中の成分を部分酸化し、含酸素化合物とする。

マイクロバブル発生器に接続するポンプは、低圧液体ポンプでよいが、高圧の液体ポンプであってもかまわない。

マイクロバブル発生器は、高速旋回流方式やベンチェリー管方式やキャビテーション方式などいずれのマイクロバブル発生の機構を持つ発生器であってもよい。

マイクロバブル発生器および焼成体は、燃料の送液菅内や循環管内に設置してもよい。

本発明の装置構成は、発電所や工場の自家発電設備や工場・事業所・商業施設住宅・集合ビル、および住宅の電気給湯設備やコージェネレーション設備に適用することができ、また、トラック、自動車、鉄道機関車、航空機など内燃機関を利用した輸送機に適用することができる。

本発明によれば、簡略な装置構成により含酸素化合物を燃料に含ませて、燃料を改質し、燃費効率を向上できる。

乳化剤などの特別な化合物を添加する必要がなく、また、水も添加する必要もないので、既存の装置に適用でき、ランニングコストも低廉である。

本発明によれば、含酸素化合物を燃料に含ませることができ、燃焼排ガス中のススなどの環境汚染成分を抑制することができる。

本発明によれば、定置型の内燃機関の燃費改善および移動型の内燃機関の燃費改善をおこなうことができ、経済的な効果があるばかりでなく、環境負荷を低減することに効果がある。

以下実施例により本発明を更に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

図１は、本発明の一実施形態を示す概略構成図である。ここに例示した装置では、球状焼成物１を入れた筒２を燃料タンク３に内装し、液体ポンプ４を用いて燃料タンク内の燃料５を配管６を経由して、燃料タンク３から引き抜き、その引き抜いた燃料５を液体ポンプ４から配管７を経由して、燃料タンク３に内装したマイクロバブル発生器８に送液し、同時に、マイクロバブル発生器に、配管９および気体流量制御バルブ１０を経由した空気などの気体成分を吸引させ、微細気泡を燃料中に発生させるとともに、その微細気泡を含む燃料を筒２内に送液する。

図２は、本発明の一実施形態を示す概略構成図である。ここに例示した装置では、
燃料タンク１７から配管２１を経て、ポンプ２２により燃料を引き抜き、マイクロバブル発生器に送液し、同時に、マイクロバブル発生器に、気体流量制御バルブ２５および配管２６を経由した空気などの気体成分を吸引させ、配管２３を経由して、球状焼成物１５を入れた筒１６に燃料を送液して、筒１６から、配管２４を経由して、燃料タンクに燃料を戻す。

本発明の方法により処理された軽油について、燃料中の酸素を含有する化合物の生成を確認するための分析を行った。

本発明の方法により処理された軽油にチオバルビツール酸を混合し、酢酸により酸性条件として、沸騰浴中で６０分間反応させた。

また、未処理の軽油にチオバルビツール酸を混合し、トリクロロ酢酸により酸性条件として、沸騰浴中で正確に６０分間反応させ、対照とした。

対照の未処理の軽油の反応試料は、透明なままであったが、本発明の方法により処理された軽油の反応試料は、赤色を呈色し、軽油中に含酸素化合物である過酸化物あるいはアルデヒドが生成していることが示された。

本発明の装置は、既存の装置・設備に適用でき、簡略な装置構成により燃料を改質し、燃焼利用効率の向上ができる。

本発明によれば、定置型の内燃機関の燃費改善をおこなうことができるので、定置型としては、火力発電所や工場の自家発電設備や工場・事業所・商業施設住宅・集合ビルおよび住宅の電気給湯設備やコージェネレーション設備に適用することができる。

本発明によれば、移動型の内燃機関の燃費改善をおこなうことができるので、トラック、船舶、自動車、鉄道機関車、航空機など内燃機関を利用した輸送機に適用することができる。

特に、本発明による燃料の改質では、水を燃料に含ませることがないため、寒冷地などの低温環境でも利用可能である。

焼成物とマイクロバブル発生器を用いた燃料の改質装置を示した説明図である。（実施例１）焼成物とマイクロバブル発生器を用いた燃料の改質装置を示した説明図である。（実施例２）

符号の説明

１球状焼成物
２筒
３燃料タンク
４液体ポンプ
５燃料
６配管
７配管
８マイクロバブル発生器
９配管
１０気体流量制御バルブ
１１燃料タンクからの燃料の引き抜き配管
１２燃料タンクへの燃料の送液配管
１３バルブ
１４送液の方向
１５球状焼成物
１６筒
１７燃料タンク
１８液体ポンプ
１９マイクロバブル発生器
２０燃料
２１配管
２２配管
２３配管
２４配管
２５気体流量制御バルブ
２６配管
２７燃料タンクからの燃料の引き抜き配管
２８燃料タンクへの燃料の送液配管
２９バルブ
３０送液の方向

Claims

ニッケル・酸化ニッケル、酸化マグネシウム、酸化チタン、銀ゼオライト、ゲルマニウム・酸化ゲルマニウムを少なくとも1種類を含む成分を金属シリコン（Ｎ型またはＰ型またはＮ型およびＰ型の混合物）および竹炭および珪酸ナトリウムに混練・焼成した焼成物にマイクロバブル発生器を用いて微細な泡を発生・内包させた軽油、灯油、重油などの燃料を接触させることを特徴とする燃焼効率を向上させるための燃料油改質の方法および装置
請求項１の方法および装置であって、燃料中に含酸素化合物を生じさせることを特徴とする方法および装置
請求項１の方法および装置であって、微細な泡が直径０．１マイクロメーターから１００マイクロメーターであることを特徴とする方法および装置
請求項１の方法および装置であって、焼成物が、金属シリコン（Ｎ型またはＰ型またはＮ型およびＰ型の混合物）と竹炭と珪酸ナトリウムを重量比率として６対１対２の比率で混合した金属シリコン混合試料に対して、重量比率として１０対９以下でニッケル・酸化ニッケルを、金属シリコン混合試料に対して重量比率として１０対９以下で酸化マグネシウムを、金属シリコン混合試料に対して重量比率として１０対４以下で酸化チタンを、金属シリコン混合試料に対して重量比率として１０対７以下で銀ゼオライトを、金属シリコン混合試料に対して重量比率として１０対３以下でゲルマニウム・酸化ゲルマニウムを、混練し焼成したものであることを特徴とする方法および装置