JP2009079071A - エマルジョン燃料製造システム及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料性状が安定した超微細なエマルジョン燃料を製造できること。
【解決手段】振動子１１を備えた混合槽１２と、この混合槽１２へＡ重油と腐食油と水からなる混合燃料を供給する混合燃料供給ライン１３とを有し、振動子１１により発生するキャビテーションの作用で、混合燃料供給ライン１３から混合槽１２に供給された混合燃料を混合してエマルジョン燃料を製造し、このエマルジョン燃料を、リザーブタンク１５を備えたエマルジョン燃料供給ライン１４を経てＤＧエンジン３９へ供給するよう構成されたものである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えばディーゼルエンジン用のエマルジョン燃料を製造するエマルジョン燃料製造システム及び方法に関する。

廃食油と燃料と水等を微細に混合し、低公害で経済的なエマルジョン燃料を製造する技術が特許文献１及び２に記載されている。特許文献１に記載の「エマルジョン燃料製造方法およびその装置」は、乳化剤の使用を前提として、燃料と水と乳化剤を混合槽内で機械的な衝突撹拌によって混合し、エマルジョン燃料を製造している。

また、特許文献２に記載の「エマルジョン燃料及びその製造方法、ならびにエマルジョン燃料駆動装置」では、燃料タンク内に撹拌翼を配して回転駆動することで、高粘性油に水を混合分散させて、水粒子が高粘性油膜で包まれた油包水粒子を含むエマルジョン母液に、軽油、重油、廃食油、灯油などの燃料を混合した混合油を混合して、エマルジヨン燃料を製造している。

また、従来、エマルジョン燃料を製造するための改質装置に回転ディスク型を採用したコージェネレーションシステムが提案されている。
特開２００２−２９４２６０号公報 特開２００１−３２３２８８号公報

ところが、特許文献１に記載のエマルジョン燃料製造方法及びその装置では、製造されるエマルジョン燃料の粒子径が数百μｍ程度と粗く、また、遠心力等の影響と比重差により偏りが生ずることで均一に混じりにくく、長時間安定した性状のエマルジョン燃料を製造できない恐れがあった。また、エマルジョン燃料の製造に際し、乳化剤を供給する乳化器が必要不可欠なシステムであり、コストが上昇してしまう。

また、特許文献２に記載のエマルジョン燃料及びその製造方法、並びにエマルジョン燃料駆動装置では、撹拌翼による機械的混合であるため、エマルジョン燃料の粒子径が数百μｍ程度と粗く、エマルジョン母液の製造段階において、粘性や性状が大きく異なる高粘性油と水を混合させるため、エマルジョン燃料の性状を長時間安定させることが難しく、経時変化が生じる恐れがある。

更に、従来のコージェネレーションシステムでは、製造されるエマルジョン燃料の粒子径が数十μｍと粗く、また、燃料への入熱が大きいので燃料特性に影響があり、エマルジョン燃料を最適燃焼条件で連続的して安定的に供給することが困難であった。

本発明の目的は、上述の事情を考慮してなされたものであり、燃料性状が安定した超微細なエマルジョン燃料を製造できるエマルジョン燃料製造システム及び方法を提供することにある。

本発明に係るエマルジョン燃料製造システムは、振動子を備えた混合槽と、当該混合槽へ燃料と水を供給する燃料等供給ラインとを有し、前記振動子により発生するキャビテーションの作用で、前記燃料等供給ラインから供給された燃料と水を混合してエマルジョン燃料を製造するよう構成されたことを特徴とするものである。

また、本発明に係るエマルジョン燃料製造方法は、燃料と水を混合槽内へ導き、この混合槽に具備された振動子に発生するキャビテーションの作用で、前記燃料と前記水を混合してエマルジョン燃料を製造することを特徴とするものである。

本発明に係るエマルジョン燃料製造システム及び方法によれば、振動子により発生するキャビテーションの作用で燃料と水を混合してエマルジョン燃料を製造するので、熱入力により燃料性状が劣化することがなく、燃料性状が安定した超微細なエマルジョン燃料を製造できる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面に基づき説明する。

［Ａ］第１の実施の形態（図１〜図６）
図１は、本発明に係るエマルジョン燃料製造システムの第１の実施の形態を示す系統構成図である。

エマルジョン燃料製造システム１０は、振動子１１を備えた混合槽１２と、この混合槽１２に接続され、この混合槽１２内へ燃料としてのＡ重油及び廃食油と、水とを混合状態で供給する燃料等供給ラインとしての混合燃料供給ライン１３と、混合槽１２に接続され、リザーブタンク１５を備えたエマルジョン燃料供給ライン１４とを有して構成される。

混合燃料供給ライン１３には、第１予混合装置１６及び第２予混合装置１７を有する予混合ユニット１８が接続されている。

第１予混合装置１６は、Ａ重油を貯溜する燃料タンクとしてのＡ重油タンク１９からのＡ重油が燃料供給ラインとしてのＡ重油供給ライン２０により導かれると共に、廃食油を貯溜する燃料タンクとしての廃食油タンク２１からの廃食油が燃料供給ラインとしての廃食油供給ライン２２により導かれ、これらのＡ重油と廃食油を、混合槽１２での混合前に予混合して混合油とする。このＡ重油供給ライン２０には、上流側から燃料供給ポンプとしてのＡ重油供給ポンプ２３、第１切替弁２４、逆止弁２５が順次配設される。また、廃食油供給ライン２２には、上流側から燃料供給ポンプとしての廃食油供給ポンプ２６、逆止弁２５が順次配設されている。

また、第２予混合装置１７は、第１予混合装置１６にて予混合された混合油が混合油供給ライン２７により導かれると共に、水タンク２８からの水が水供給ライン２９を経て導かれ、これらの混合油と水を、混合槽１２での混合前に予混合して混合燃料とする。混合油供給ライン２７には逆止弁２５が配設され、また、水供給ライン２９には、上流側から水供給ポンプ３０、逆止弁２５が順次配設されている。

第１予混合装置１６及び第２予混合装置１７は、微細化のための前処理工程として、粘性や性状が近い燃料や油を数百μｍの粒子径に予混合し、混合槽１２において短時間の処理で確実に超微細化（数μｍ以下）を実現するための装置である。本実施形態では、第一段目の第１予混合装置１６で、Ａ重油タンク１９からのＡ重油と廃食油タンク２１からの廃食油とを混合して混合油とし、第二段目の第２予混合装置１７で上記混合油と水とを予混合し、第三段目の混合槽１２で本格的な混合を行い、エマルジョン燃料を製造するものである。

予混合装置１６及び１７は２液混合とし、３液以上混ぜ合わせる場合には、２液ずつの混合工程を順次多段階に行うことで、粒子径を確実に数百μｍ以下に微細化する。予混合装置１６及び１７は、混合槽１２に具備された振動子１１と同じもの、あるいは配管ルートに取り付けられ流体の流れを利用して混合する静的な機器インラインミキサ、または機械的な撹拌機器を有した混合装置などが用いられる。

前記第１切替弁２４は、Ａ重油タンク１９内のＡ重油を、第１予混合装置１６または燃料バイパスライン４９（後述）側へ択一に導く。また、逆止弁２５は、Ａ重油供給ライン２０を流れるＡ重油、廃食油供給ライン２２を流れる廃食油、混合油供給ライン２７を流れる混合油、水供給ライン２９を流れる水の逆流を防止するものであり、他のラインに設けられた逆止弁も同様に機能する。

更に、この混合燃料供給ライン１３には、予混合ユニット１８側から混合槽１２へ向かってエアチャンバ３１、ドレン弁３２、逆止弁２５、第２切替弁３３、圧力計３４、流量調整弁３５が順次配設されている。この混合燃料供給ライン１３により予混合ユニット１８にて生成された、Ａ重油と廃食油と水とが混合された混合燃料が混合槽１２へ供給される。

エアチャンバ３１は、配管系統のポンプ（Ａ重油供給ポンプ２３、廃食油供給ポンプ２６、水供給ポンプ３０等）や、系統負荷による流量または圧力の不安定を抑制して、配管系統における油や水の安定供給を図るものである。

また、ドレン弁３２は、混合燃料供給ライン１３からのドレン液を排出するものであり、通常は閉状態である。他の系統（ライン）に設けられたドレン弁３２についても同様である。これらのドレン弁３２は、図示以外の箇所に設けられてドレン液の排出を容易化してもよく、或いはドレン系統を一つにまとめてドレンタンクにドレン液を貯溜するようにしてもよい。

第２切替弁３３は、予混合ユニット１８（第１予混合装置１６及び第２予混合装置１７）からの混合燃料、または再循環ライン４６（後述）を流れるエマルジョン燃料を択一に混合槽１２へ導く。また、圧力計３４は、混合燃料供給ライン１３内の圧力を計測する。流量調整弁３５は、混合燃料供給ライン１３から混合槽１２へ供給される混合燃料の供給量を、混合槽１２の処理能力に応じて調整すると共に、混合燃料供給ライン１３内の負荷圧を調整するものである。

前記混合槽１２は、振動子１１、温度計３６及びドレン弁３２を有して構成される。振動子１１により発生するキャビテーションの作用で、混合燃料供給ライン１３から供給された混合燃料（Ａ重油、廃食油及び水）を更に混合してエマルジョン燃料を製造する。このエマルジョン燃料は、その粒子径が数μｍ以下の超微細化された燃料である。また、温度計３６は、混合槽１２内の燃料（エマルジョン燃料）の温度、混合槽１２本体及び振動子１１の温度を計測するものである。

前記エマルジョン燃料供給ライン１４は、混合槽１２にて製造されたエマルジョン燃料を、リザーブタンク１５を経て定置型発電装置３７へ供給するものである。この定置型発電装置３７は、ＤＧ燃料タンク３８、ＤＧエンジン（ディーゼルエンジン）３９及びＤＧ制御装置４０を有して構成され、エマルジョン燃料がＤＧエンジン３９にて燃焼される。尚、この定置型発電装置３７は、エマルジョン燃料供給システム１０の構成要素から除かれる。

エマルジョン燃料供給ライン１４には、混合槽１２側からリザーブタンク１５、ドレン弁３２、燃料バイパスライン４９の継手部、第３切替弁４１、ＤＧ燃料タンク３８及びＤＧエンジン３９が順次配設されている。また、ＤＧエンジン３９とリザーブタンク１５間には燃料戻りライン４２が接続され、ＤＧエンジン３９での余剰の燃料が燃料戻りライン４２を経てリザーブタンク１５内へ戻される。

リザーブタンク１５は、混合槽１２から供給されるエマルジョン燃料の供給量の変動、ＤＧエンジン３９から戻される余剰燃料の戻り量の変動、及びＤＧエンジン３９でのエマルジョン燃料消費量の変動を吸収して、ＤＧエンジン３９へエマルジョン燃料を安定して供給する。また、第３切替弁４１は、リザーブタンク１５内のエマルジョン燃料を、後述の再循環ライン４６または定置型発電装置３７へ択一に導く。

リザーブタンク１５には、当該リザーブタンク１５内に貯溜されたエマルジョン燃料の液位を計測するレベル計４３が設置されている。このレベル計４３により、リザーブタンク１５内の液位が所定液位（液位高）に到達したことが検出されたときに、後述の制御装置５０によって、Ａ重油供給ポンプ２３、廃食油供給ポンプ２６及び水ポンプ３０が停止されて、混合燃料供給ライン１３から混合槽１２へ供給される混合燃料が遮断される。これにより、リザーブタンク１５内へは、ＤＧエンジン３９からの余剰燃料のみが燃料戻りライン４２を経て導かれることになる。

また、リザーブタンク１５には逆火防止装置４４が設置されている。この逆火防止装置４４によりリザーブタンク１５が大気に開放されることで、混合槽１２からリザーブタンク１５内へエマルジョン燃料と共に供給されたガス成分（例えば可燃性ガス）が大気中へ放出されると共に、リザーブタンク１５内の圧力が解放される。

エマルジョン燃料供給ライン１４のリザーブタンク１５下流側と混合燃料供給ライン１３の流量調整弁３５上流側には、それぞれ第３切替弁４１、第２切替弁３３を介して、再循環ポンプ４５が配設された再循環ライン４６が接続されている。この再循環ライン１６は、エマルジョン燃料製造システム１０の起動時に動作して、リザーブタンク１５内のエマルジョン燃料を混合槽１２に導き、この混合槽１２内で再度混合するものである。

この再循環ライン４６は、第３切替弁４１、再循環ポンプ４５、後述の第４切替弁４７、第２切替弁３３、圧力計３４、流量調整弁３５、混合槽１２、リザーブタンク１５、ドレン弁３２、燃料バイパスライン４９の継手部及び第３切替弁４１を結ぶ閉ループに構成されている。この再循環ライン４６は、第３切替弁４１が再循環ライン４６側へ切り替えられ、再循環ポンプ４５が起動することにより作動する。

上記再循環ライン４６の再循環ポンプ４５下流側には、第４切替弁４７を介してリザーブタンク１５に接続される燃料撹拌ライン４８が接続されている。第４切替弁４７は、再循環ライン４６内のエマルジョン燃料を混合燃料供給ライン１３（混合槽１２）またはリザーブタンク１５へ択一に導く。この燃料撹拌ライン４８は、エマルジョン燃料製造システム１０の起動時または通常運転時に、リザーブタンク１５内のエマルジョン燃料を再循環ライン４６及び燃料撹拌ライン４８を経てリザーブタンク１５内へ戻し、このリザーブタンク１５内のエマルジョン燃料を撹拌する。

更に、エマルジョン燃料供給ライン１４には、リザーブタンク１５と第３切替弁４１との間に燃料バイパスライン４９の下端が接続され、この燃料バイパスライン４９の一端は、第１切替弁２４を介してＡ重油供給ライン２０に接続されている。この燃料バイパスライン４９に逆止弁２５が配設される。この燃料バイパスライン４９は、エマルジョン燃料製造システム１０の停止時に、第１切替弁２４が燃料バイパスライン４９側に切り替えられると共にＡ重油供給ポンプ２３が動作して、Ａ重油タンク１９内の純水なＡ重油を燃料バイパスライン４９を経て定置型発電装置３７及び燃料戻りライン４２へ導き、その後、第３切替弁４１を定置型発電装置３７側から再循環ライン４６側へ切り替えて、混合槽１２及びリザーブタンク１５へ導く。これにより、定置型発電装置３７の特にＤＧエンジン３９周り、混合槽１２及びリザーブタンク１５周りが純水なＡ重油で満たされて、ＤＧエンジン３９へ不安定な性状のエマルジョン燃料が供給されることを防止し、例えばＤＧエンジン３９の燃料系に油脂が付着することを回避して、安定したＤＧエンジンの運転を実現する。

混合槽１２の振動子１１の動作、Ａ重油供給ポンプ２３、廃食油供給ポンプ２６、水供給ポンプ３０及び再循環ポンプ４５の起動・停止、流量調整弁３５の開度、第１切替弁２４、第２切替弁３３、第３切替弁４１及び第４切替弁４７の流路切替、並びにＤＧ制御装置４０が制御装置５０によって遠隔制御される。この制御装置５０に電源部５２が接続されている。

つまり、振動子１１は、ａ１系統で振動子制御装置５１により、設定した条件に基づいて作動が制御され、ａ２系統で制御装置５０によりＯＮ、ＯＦＦ制御や作動状態の監視がなされる。制御装置５０は、ａ１系統及びａ２系統を用いて制御及び給電を実施する。尚、制御装置５０と振動子制御装置５１は一体に構成されてもよい。

また、レベル計４３はｂ系統で、温度計３６はｃ系統で、流量制御弁３５はｄ系統で、ＤＧ制御装置４０はｅ系統でそれぞれ制御装置５０に接続されている。特に、温度計３６からの温度情報に基づき、制御装置５０は、振動子１１の動作や、流量調整弁３５の開度を制御する。また、レベル計４３からの信号により、制御装置５０は、例えばＡ重油供給ポンプ２３、廃食油供給ポンプ２６及び水供給ポンプ３０の起動・停止を制御する。

再循環ポンプ４５はｆ系統で、Ａ重油供給ポンプ２３はｇ系統で、廃食油供給ポンプ２６はｈ系統で、水供給ポンプ３０はｉ系統で、それぞれ制御装置５０に接続されている。また、第３切替弁４１はｊ系統で、第２切替弁３３はｋ系統で、第４切替弁４７はｌ系統で、第１切替弁２４はｍ系統でそれぞれ制御装置５０に接続されている。制御装置５０は、Ａ重油供給ポンプ２３、廃食油供給ポンプ２６、水供給ポンプ３０及び再循環ポンプ４５の起動・停止並びに流量設定変更を制御し、更に、第１切替弁２４、第２切替弁３３、第３切替弁４１及び第４切替弁４７の流路切替動作を制御する。

制御装置５０には、更に緊急停止スイッチ及び自動・手動切替スイッチ（共に不図示）が内蔵されている。緊急停止スイッチは、異常事態発生時に操作されて、エマルジョン燃料製造システム１０の全ての機器を停止するものであり、後述の緊急停止モード実行時に操作される。また、自動・手動切替スイッチは、自動側に切り替えられることで、エマルジョン燃料製造システム１０が後述の自動運転モードとなり、エマルジョン燃料製造システム１０の構成機器の制御装置５０による自動運転が実施され、また、手動側に切り替えられることで、後述の手動運転モードとなって、エマルジョン燃料製造システム１０の構成機器の手動操作が実施可能となる。

次に、エマルジョン燃料製造システム１０の運転制御モードについて説明する。この運転制御モードは［Ｉ］自動運転モード、［ＩＩ］緊急停止モード、［ＩＩＩ］手動操作モード、［ＩＶ］調整試験モードからなる。

［Ｉ］自動運転モード
自動運転モードは自動運転時に用いられるモードであり、（ａ）起動時（暖気運転）、（ｂ）通常運転時（燃料供給運転時）、（ｃ）リザーブタンク液位高運転時、（ｄ）リザーブタンク撹拌運転時、（ｅ）停止時（系統保護動作時）からなり、 （ａ）〜（ｅ）の各運転に自動的に切り替わる。また、（ａ）起動時（暖気運転）と（ｄ）リザーブタンク撹拌運転時をサブモード毎に動作させることもできる。

（ａ）起動時（暖気運転）
この起動時は、図２及び図３に示すように、エマルジョン燃料製造システム１０を通常に起動させる場合に用いる。この自動起動時の動作は、タイマーによる設定時刻での起動、遠隔指令による起動などに対応することが出来る。

この起動時（暖気運転）では、まず、第３切替弁４１及び第２切替弁３３の再循環ライン４６側への切替え状態を確認し、第４切替弁４７の混合燃料供給ライン１３側への切替状態を確認する。次に、振動子１１を起動し、再循環ポンプ４５を起動し、リザーブタンク１５内のエマルジョン燃料を再循環ライン４６を経て混合槽１２へ導き、この混合槽１２にてエマルジョン燃料を再混合し、この再混合したエマルジョン燃料をリザーブタンク１５へ導く。

この再混合の終了後に、図３に示すように、第２切替弁３３を混合燃料供給ライン１３側へ切り替え、第４切替弁４７をリザーブタンク１５側へ切り替え、ポンプ（Ａ重油供給ポンプ２３、廃食油供給ポンプ２６及び水供給ポンプ３０）を起動する。これにより、混合燃料供給ライン１３から第２切替弁３３を経て混合槽１２へ混合燃料を供給すると共に、リザーブタンク１５内のエマルジョン燃料を、再循環ライン４６及び第４切替弁４７を経てリザーブタンク１５内へ戻し、このリザーブタンク１５内でエマルジョン燃料を撹拌して、起動を完了する。この起動完了後に、再循環ポンプ４５を停止して次の通常運転へ移行する。

（ｂ）通常運転時（燃料供給運転時）
この通常運転時は、図４に示すように、通常に起動後、連続運転をする場合に用いる。通常運転時（燃料供給運転時）では、第３切替弁４１を再循環ライン４６側から定置型発電装置３７側へ切り替え、再循環ポンプ４５を停止し、リザーブタンク１５内のエマルジョン燃料を定置型発電装置３７のＤＧエンジン３９へ供給する。そして、このＤＧエンジン３９からの余剰燃料を燃料戻りライン４２を経てリザーブタンク１５へ戻し、ＤＧエンジン３９へ連続的に燃料を供給する。

（ｃ）リザーブタンク液位高運転時
このリザーブタンク液位高運転時は、図５に示すように、リザーブタンク１５の液位が所定液位（高レベル）に至ったときに、リザーブタンク１５の液位を通常運用レベルまで低下させるために用いる。

このリザーブタンク１５の液位高運転時では、リザーブタンク１５の液位高（Ｈ）がレベル計４３にて検出されたときに、ポンプ（Ａ重油供給ポンプ２３、廃食油供給ポンプ２６及び水供給ポンプ３０）を停止し、且つ振動子１１を停止する。このとき、ＤＧエンジン３９からの余剰燃料のみが燃料戻りライン４２を経てリザーブタンク１５へ戻される。リザーブタンク１５の液位が低下して再運転位置に至ったことをレベル計４３が検知したときに、振動子１１を起動させ、ポンプ（Ａ重油供給ポンプ２３、廃食油供給ポンプ２６及び水供給ポンプ３０）を起動させて、通常運転時に戻る。

（ｄ）リザーブタンク撹拌運転時
このリザーブタンク撹拌運転時は、図３の起動時撹拌運転時と同様であり、リザーブタンク１５内のエマルジョン燃料を撹拌して燃料の分離を防止し、エマルジョン状態を維持するために用いる。

このリザーブタンク撹拌動作時では、第４切替弁４７をリザーブタンク１５側へ切り替え、第３切替弁４１を再循環ライン４６側へ切り替え、再循環ポンプ４５起動して、リザーブタンク１５内のエマルジョン燃料を撹拌する。撹拌完了後に再循環ポンプ４５を停止し、第４切替弁４７を混合燃料供給ライン１３側へ切り替え、第３切替弁４１を定置型発電装置３７側へ切り替えて元に戻る。

（ｅ）停止時（系統保護動作時）
この停止時は、図６に示すように、エマルジョン燃料製造システム１０の運転を通常に終了させるために用いる。

この停止時（系統保護動作時）では、第１切替弁２４を燃料パイパスライン４９側へ切り替え、Ａ重油供給ホンプ２３のみを動作させ他のポンプ（廃食油供給ポンプ２６及び水供給ポンプ３０）を停止して、定置型発電装置３７へ、及び燃料戻りライン４２を経てリザーブタンク１５へＡ重油を供給する。

次に、第３切替弁４１及び第２切替弁３３を共に再循環ライン４６側へ切り替え、再循環ポンプ４５を起動して、再循環ライン４６から混合槽１２を経て、エマルジョン供給ライン１４及びリザーブタンク１５をＡ重油にて満たし系統を保護する。その後、第１切替弁２４を第１予混合装置１６側へ切り替え、Ａ重油供給ホンプ２３と再循環ポンプ４５を停止する。この停止時の動作は、制御装置５０からのタイマ設定や停止操作指令により行うことが可能となる。

［ＩＩ］緊急停止モード
この緊急停止モードは、異常事態発生時に制御装置５０内の緊急停止スイッチ（不図示）を操作して、全ての機器を停止させることにより実行する。再起動させる場合には、当該緊急停止スイッチをリセット操作することにより、この緊急停止モードを解除する。この再起動時には、自動運転モードの起動時（暖気運転）の運転を経た後に、通常運転時の運転に復帰させることになる。

［ＩＩＩ］手動操作モード
この手動操作モードは、制御装置５０内の自動・手動切替スイッチ（不図示）を手動側に切り替えて、構成機器を単独で手動操作して行うものであり、構成機器の個々の機能の確認や保守、ドレン操作、移送のために用いる。

［ＩＶ］調整試験モード
この調整試験モードは、定置型発電装置３７との連係を外し、エマルジョン燃料製造システム１０を単独で、図３に示す起動時撹拌運転の系統構成として行うものであり、振動子１１、ポンプ（Ａ重油供給ポンプ２３、廃食油供給ポンプ２６及び水供給ポンプ３０）、流量調整弁３５の切替え動作等、各種機器・系統の機能の確認を行う。

従って、本実施の形態によれば、次の効果（１）〜（５）を奏する。

（１）機械的な混合と異なり、混合槽１２内で振動子１１を用い狭い領域でキャビティションを発生させ、Ａ重油、廃食油及び水を微細化して混合することから、急激な熱入力による燃料性状の劣化が少なく、燃料性状が安定した超微細なエマルジン燃料を連続して製造し、定置型発電装置３７のＤＧエンジン３９へ供給することができる。

（２）Ａ重油、廃食油及び水の混合には、予混合装置１６及び１７を用い、粘性など性状の近い特性のものから、粒子径が数百μｍ程度になるまで予混合を実施し、その後、混合槽１２にて更に混合するステップを踏むことから、粒子径が数μｍから数百ナノ程度まで微細化したエマルジン燃料を製造できる。

（３）混合槽１２と定置型発電装置３７のＤＧエンジン３９との間にリザーブタンク１５を設け、このリザーブタンク１５が、混合槽１２からの供給燃料（エマルジン燃料）の変動と、ＤＧエンジン３９からの戻り燃料の変動と、ＤＧエンジン３９での燃料消費量の変動とを吸収することから、このリザーブタンク１５を用いてエマルジョン燃料をＤＧエンジン３９へ安定して供給することができる。

（４）エマルジョン燃料製造システム１０の起動時には、再循環ライン４６により、リザーブタンク１５内のエマルジョン燃料を混合槽１２にて再度混合させるので、エマルジョン状態を良好に保持したエマルジョン燃料をＤＧエンジン３９へ供給することができる。

（５）エマルジョン燃料製造システム１０の停止時には、純粋な燃料（Ａ重油）をＡ重油タンク１９から、燃料バイパスライン４９及び再循環ライン４６を経て定置型発電装置３７、混合槽１２及びリザーブタンク１５へ導くことから、ＤＧエンジン３９周り、並びに混合槽１２及びリザーブタンク１５周りの系統をＡ重油で満たすことができる。このため、不安定な性状のエマルジョン燃料がＤＧエンジン３９へ供給されることを防止でき、安定したＤＧエンジン３９の運転を実現できる。

［Ｂ］第２の実施の形態（図７）
図７は、本発明に係るエマルジョン燃料製造システムの第２の実施の形態を示す系統構成図である。この第２の実施の形態において、前記第１の実施の形態と同様な部分は、同一の符号を付して説明を簡略化し、または省略する。

本実施の形態のエマルジョン燃料製造システム６０が前記第１の実施の形態のエマルジョン燃料製造システム１０と異なる点は、複数の切替弁（第１切替弁２４、第２切替弁３３、第３切替弁４１及び第４切替弁４７）の切替動作と、複数のポンプ（Ａ重油供給ポンプ２３、廃食油供給ポンプ２６、水供給ポンプ３０及び再循環ポンプ４５）の流量設定変更を制御装置５０によらず手動とし、これらのポンプ（Ａ重油供給ポンプ２３、廃食油供給ポンプ２６、水供給ポンプ３０及び再循環ポンプ４５）の起動及び停止が、ＯＮ／ＯＦＦスイッチ回路６１を経て制御装置５０により制御されるよう構成された点である。

従って、本実施の形態によれば、前記第１の実施の形態の効果（１）〜（５）と同様な効果を奏するほか、次の効果（６）を奏する。

（６）各種ポンプ（Ａ重油供給ポンプ２３、廃食油供給ポンプ２６、水ポンプ３０及び再循環ポンプ４５）の流量設定変更や各種切替弁（第１切替弁２４、第２切替弁３３、第３切替弁４１及び第４切替弁４７）の切替動作が人手によりなされることで、制御装置５０等の構成が簡素化されて、コストを低減できる。

［Ｃ］第３の実施の形態（図８）
図８は、本発明に係るエマルジョン燃料製造システムの第３の実施の形態を示す系統構成図である。この第３の実施の形態において、前記第１の実施の形態と同様な部分は、同一の符号を付して説明を簡略化し、または省略する。

本実施の形態のエマルジョン燃料製造システム７０が前記第１の実施の形態のエマルジョン燃料製造システム１０と異なる点は、流量調整弁３５の開度制御と、燃料タンク７１内にＡ重油及び廃食油が混合して貯溜された点と、燃料タンク７１及び水タンク２８が温度管理された点である。

つまり、混合燃料供給ライン１３内の混合燃料を混合槽１２へ供給する供給量を調整する流量調整弁３５は、圧力計３４により計測された混合燃料供給ライン１３内の圧力情報と、流量計７２により計測された、エマルジョン燃料供給ライン１４を流れるエマルジョン燃料の流量情報との少なくとも一つ（本実施の形態では両者）に基づき、制御装置５０によってその開度が制御される。前記流量計７２は、エマルジョン燃料供給ライン１４に接続されている。

圧力計３４は、ｐ系統で制御装置５０と接続され、混合燃料供給ライン１３の圧力情報を制御装置５０へ送信する。流量計７２は、ｕ系統で制御装置５０と接続され、エマルジョン燃料供給ライン１４の流量情報を制御装置５０へ送信する。

流量調整弁３５は、圧力計３４からの混合燃料供給ライン１３の圧力情報と、流量計７２のエマルジョン燃料供給ライン１４の流量情報を基に、最適な開度となるように制御装置５０からの指令で調整される。これにより、混合燃料供給ライン１３からの混合燃料を、混合槽１２にて安定して混合するための流量管理が実現される。

前記燃料タンク７１は、Ａ重油と廃食油とが事前に混合された燃料が供給されて貯溜される。従って、本実施の形態のエマルジョン燃料供給システム７０では、混合ユニット７３は、燃料タンク７１内の燃料と水タンク２８内の水とを予混合する第２予混合装置１７の一段のみで足りる。燃料タンク７１からの燃料は、燃料供給ライン７９を経て第２予混合装置１７へ導かれ、この第２予混合装置１７内で、水タンク２８からの水と予混合される。

燃料供給ライン７９には、燃料タンク７１側から燃料供給ポンプ７９Ａ、第１切替弁２４、圧力開放弁７８（後述）、及び逆止弁２５が配設されている。燃料供給ポンプ７９Ａは、制御装置５０によりＡ重油供給ポンプ２３と同様に制御される。

燃料タンク７１及び水タンク２８の温度管理については、混合槽１２の温度、燃料タンク７１内の燃料温度、水タンク２８内の水温度、エマルジョン燃料製造システム７０の雰囲気温度、燃料タンク７１及び水タンク２８からリザーブタンク１５へ流れる流体（燃料、水、混合燃料、エマルジョン燃料）の温度低下、混合槽１２内での振動子１１による温度上昇の少なくとも一つ（本実施の形態では全て）が考慮されて、燃料タンク７１内の燃料及び水タンク２８内の水が、温度調整手段としてのヒータ７４により温度調整される。

燃料タンク７１には温度計７５が、水タンク２８には温度計７６がそれぞれ取り付けられ、燃料タンク７１の燃料の温度情報と水タンク２８内の水の温度情報を、ｑ系統で制御装置５０へ送信する。

ヒータ７４は、燃料タンク７１と水タンク２８を、個別あるいは同じ設定温度に加熱するための制御及び給電が、制御装置５０からｒ系統で行われる。また、本エマルジョン燃料製造システム７０には雰囲気温度計７７が設置される。この雰囲気温度計７７は、エマルジョン燃料製造システム７０の雰囲気温度情報を、ｓ系統で制御装置５０へ送信する。

混合燃料供給ライン１３からの混合燃料を混合槽１２内で安定的に混合するためには、混合燃料の温度管理を行い、混合燃料の粘性を一定に保ち、混合槽１２へ供給される燃料の流量を安定化する必要がある。

そこで、制御装置５０は、温度計３６からの混合槽１２の温度情報、温度計７５からの燃料（Ａ重油＋廃食油）の温度情報、温度計７６からの水の温度情報、雰囲気温度計７７からのシステム７０の雰囲気温度情報を入手し、これらの温度情報と、燃料タンク７１及び水タンク２８からリザーブタンク１５に至るまでの流体（燃料、水、混合燃料、エマルジョン燃料）の温度低下（予め測定）と、混合槽１２の振動子１１による温度上昇（予め測定）との温度条件データを考慮して、燃料タンク７１内の燃料及び水タンク２８内の水を最適に加熱するためにヒータ７４を制御する。尚、夏場等には、ヒータ７４を電子冷却素子に置き換えて、燃料タンク７１内の燃料及び水タンク２８内の水を冷却することも可能である。

尚、図８に示す圧力開放弁７８は、配管系統に過大な圧力が加わった際に開弁し、配管系統の圧力を下げて系統を保護するものである。この圧力開放弁７８から排出した燃料、水は、混合前はタンク（燃料タンク７１、水タンク２８）へ戻し、混合後は図示しないドレンラインへ導く。

従って、本実施の形態によれば、前記第１の実施の形態の効果（１）〜（５）と同様な効果を奏するほか、次の効果（７）を奏する。

（７）燃料タンク７１内の燃料及び水タンク２８内の水を、ヒータ７４または電子冷却素子によって温度管理することから、混合燃料供給ライン１３内の混合燃料の粘性を一定に保つことができる。このため、安定した燃料性状と流量で混合燃料を混合燃料供給ライン１３から混合槽１２へ供給することができるので、最適な混合比率のエマルジョン燃料を製造することができる。

［Ｄ］第４の実施の形態（図９）
図９は、本発明に係るエマルジョン燃料製造システムの第４の実施の形態を示す系統構成図である。この第４の実施の形態において、前記第１及び第３の実施の形態と同様な部分は、同一の符号を付して説明を簡略化し、または省略する。

本実施の形態のエマルジョン燃料製造システム８０が前記第１の実施の形態のエマルジョン燃料製造システム１０と異なる点は、混合槽１２の振動子１１の動作が監視センサ８１により監視される点と、エマルジョン燃料を製造する際に乳化剤が使用される点である。

つまり、監視センサ８１は、振動子１１の動作状態を監視するためのセンサであり、振動、音、電流、熱などの少なくとも一つを検知して、ｔ系統で制御装置５０へ送信する。制御装置５０は、記憶された動作データベースと検知結果とを一定のサンプリング周期で比較し、異常を判定したときに、振動子制御装置５１へ停止指令を出力するか、振動子１１への電源供給を遮断して振動子１１を停止すると共に、本システム８０の運転を停止させる。

乳化剤は、乳化剤タンク８２に貯溜され、乳化剤ポンプ８３及び逆止弁２５を備えた乳化剤ライン８４により第１予混合装置１６へ導かれる。乳化剤ポンプ８３は、制御装置５０により廃食油供給ポンプ２６と同様に制御される。乳化剤タンク８２には、乳化剤が単独で貯溜されてもよいが、後述の油タンク８５内の油を含有したものが貯溜されて、第１予混合装置１６において油タンク８５内の油との混合が容易化されるようにしてもよい。

油タンク８５には、Ａ重油、またはＡ重油と廃食油が混合された燃料などの油が貯溜される。この油タンク８５内の油は、油供給ポンプ８６、第１切替弁２４及び逆止弁２５が順次配設された油供給ライン８７を経て第１予混合装置１６へ導かれ、この第１予混合装置１６内で乳化剤と混合される。油供給ポンプ８６は、制御装置５０によりＡ重油供給ポンプ２３と同様に制御される。

油タンク８５、乳化剤タンク８２及び水タンク２８は、ヒータ８８により一括してまたは独立して加熱され、または電子冷却素子により冷却される。本実施の形態では、ヒータ８３の場合のみを示す。

油タンク８５には温度計７５が、乳化剤タンク８２には温度計８９が、水タンク２８には温度計７６が設置されて、それぞれ油、乳化剤、水の温度がｑ系統を経て制御装置５０へ送信される。制御装置５０は、温度計７５、８９、７６からの温度情報に基づいてヒータ８８を制御し、特に乳化剤が性能を発揮するに最適な温度となるように、ヒータ８８により乳化剤タンク８２内の乳化剤の温度を調整する。

従って、本実施の形態によれば、前記第１の実施の形態の効果（１）〜（５）と同様な効果を奏するほか、次の効果（８）及び（９）を奏する。

（８）混合槽１２の振動子１１の動作状態を監視センサ８１が監視することで、混合槽１２内で、混合燃料供給ライン１３からの混合燃料を安定して混合してエマルジョン燃料を製造することができ、また、振動子１１の異常を検知して、この振動子１１を速やかに停止できるなど優れた効果を奏する。

（９）乳化剤の種類によっては、最適温度が油タンク８５内の油と異なる性状のものがあるが、ヒータ８８等により、乳化剤タンク８２内の乳化剤を独立して温度管理することで、乳化剤の性能を発揮するのに最適な条件で油と混合することができる。

以上、本発明を上記実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、Ａ重油の代わりに、軽油や灯油あるいは航空燃料などの代替え燃料を用いてもよい。また、混合槽１２を複数台設置し、製造能力が向上したエマルジョン燃料製造システムとしてもよい。更に、再循環ライン４６は、第４切替弁４７を無くし、混合槽１２経由の構成のみであってもよい。

更に、図９に破線で示すように、油タンク８５、乳化剤タンク８２及び水タンク２８周りの系統を定置型発電装置３７近傍に配置し、ＤＧエンジン３９の排熱を利用して上記各タンクを加熱し、ヒータ８８の容量を低下させるように構成してもよい。

本発明に係るエマルジョン燃料製造システムの第１の実施の形態を示す系統構成図。 図１のエマルジョン燃料製造システムのシステム起動時における再混合動作を示す系統図。 図１のエマルジョン燃料製造システムのシステム起動時における撹拌動作を示す系統図。 図１のエマルジョン燃料製造システムの通常運転時における混合燃料供給時の動作を示す系統図。 図１のエマルジョン燃料製造システムの通常運転時におけるリザーブタンク液高時の動作を示す系統図。 図１のエマルジョン燃料製造システムにおけるシステム停止時の動作を示す系統図。 本発明に係るエマルジョン燃料製造システムの第２の実施の形態を示す系統構成図。 本発明に係るエマルジョン燃料製造システムの第３の実施の形態を示す系統構成図。 本発明に係るエマルジョン燃料製造システムの第４の実施の形態を示す系統構成図。

符号の説明

１０ エマルジョン燃料製造システム
１１ 振動子
１２ 混合槽
１３ 混合燃料供給ライン（燃料等供給ライン）
１４ エマルジョン燃料供給ライン
１５ リザーブタンク
１３ 第１予混合装置
１７ 第２予混合装置
１９ Ａ重油タンク（燃料タンク）
２０ Ａ重油供給ライン（燃料供給ライン）
２１ 廃食油タンク（燃料タンク）
２２ 廃食油供給ライン（燃料供給ライン）
２３ Ａ重油供給ポンプ（燃料供給ポンプ）
２４ 第１切替弁
２６ 廃食油供給ポンプ（燃料供給ポンプ）
２８ 水タンク
２９ 水供給ライン
３０ 水供給ポンプ
３３ 第２切替弁
４１ 第３切替弁
４２ 燃料戻りライン
４３ レベル計
４５ 再循環ポンプ
４６ 再循環ライン
４７ 第４切替弁
４８ 燃料撹拌ライン
４９ 燃料バイパスライン
５０ 制御装置
６０ エマルジョン燃料製造システム
６１ ＯＮ／ＯＦＦスイッチ回路
７０ エマルジョン燃料製造システム
７１ 燃料タンク
７２ 流量計
７４ ヒータ（温度調整手段）
８０ エマルジョン燃料製造システム
８１ 監視センサ
８２ 乳化剤タンク
８８ ヒータ

Claims (16)

1. 振動子を備えた混合槽と、当該混合槽へ燃料と水を供給する燃料等供給ラインとを有し、
   前記振動子により発生するキャビテーションの作用で、前記燃料等供給ラインから供給された燃料と水を混合してエマルジョン燃料を製造するよう構成されたことを特徴とするエマルジョン燃料製造システム。
2. 前記燃料等供給ラインには、燃料タンクから燃料供給ラインを経て導かれる燃料と、水タンクから水供給ラインを経て導かれる水とを予め混合する予混合装置が接続されたことを特徴とする請求項１に記載のエマルジョン燃料製造システム。
3. 前記混合槽には、リザーブタンクを備えたエマルジョン燃料供給ラインが接続され、前記混合槽にて製造されたエマルジョン燃料が前記リザーブタンクを経てエンジンへ供給されると共に、このエンジンから余剰の燃料が燃料戻りラインを経て前記リザーブタンクへ導かれるよう構成されたことを特徴とする請求項１に記載のエマルジョン燃料製造システム。
4. 前記リザーブタンク下流側のエマルジョン燃料供給ラインと燃料等供給ラインには、それぞれ切替弁を介して、再循環ポンプを備えた再循環ラインが接続され、システム起動時に、前記リザーブタンク内のエマルジョン燃料が、再循環ラインを経て混合槽へ導かれて再混合されるよう構成されたことを特徴とする請求項１に記載のエマルジョン燃料製造システム。
5. 前記燃料タンクに接続された燃料供給ラインに、切替弁を介して燃料バイパスラインが接続されると共に、この燃料バイパスラインの他端がリザーブタンク下流側のエマルジョン燃料供給ラインに接続され、システム停止時に、前記燃料タンク内の燃料が、前記燃料バイパスライン及び再循環ラインを経てエンジン、混合槽及び前記リザーブタンクへ導かれるよう構成されたことを特徴とする請求項４に記載のエマルジョン燃料製造システム。
6. 前記リザーブタンクには、当該リザーブタンク内の液位を計測するレベル計が設置され、リザーブタンク内の液位が所定液位に至ったときに、燃料供給ライン、水供給ラインにそれぞれ配設された燃料供給ポンプ及び水供給ポンプを停止して、エンジンから余剰の燃料が燃料戻りラインを経て前記リザーブタンクへ導かれるよう構成されたことを特徴とする請求項３に記載のエマルジョン燃料製造システム。
7. 前記再循環ラインの再循環ポンプ下流側には、切替弁を介してリザーブタンクへ至る燃料撹拌ラインが接続され、前記再循環ライン内を流れるエマルジョン燃料を前記リザーブタンクへ導いて当該リザーブタンク内を撹拌するよう構成されたことを特徴とする請求項４に記載のエマルジョン燃料製造システム。
8. 前記混合槽の振動子、燃料供給ラインの燃料供給ポンプ、水供給ラインの水供給ポンプ、再循環ラインの再循環ポンプ及び複数の切替弁の動作が、制御装置により遠隔制御されるよう構成されたことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のエマルジョン燃料製造システム。
9. 前記複数の切替弁の切替動作と、燃料供給ポンプ、水供給ポンプ及び再循環ポンプの流量設定変更を手動とし、前記各ポンプの起動及び停止が、ＯＮ／ＯＦＦスイッチ回路を介して制御装置により制御されるよう構成されたことを特徴とする請求項８に記載のエマルジョン燃料製造システム。
10. 前記燃料等供給ラインに配設され、当該燃料等供給ラインから混合槽へ供給される燃料及び水の供給量を調整する流量制御弁が、前記燃料等供給ラインの圧力情報と、前記混合槽に接続されたエマルジョン燃料供給ラインの流量情報との少なくとも一方に基づき制御されるよう構成されたことを特徴とする請求項１に記載のエマルジョン燃料製造システム。
11. 前記混合槽の温度、燃料タンク内の燃料温度、水タンク内の水温度、雰囲気温度、各種ラインを流れる燃料または水の温度低下、前記混合槽の振動子による温度上昇の少なくとも一方が考慮されて、前記燃料タンク内の燃料及び前記水タンク内の水が、温度調整手段により温度調整されるよう構成されたことを特徴とする請求項１または２に記載のエマルジョン燃料製造システム。
12. 前記温度調整手段が、燃料及び水を加熱するヒータ、燃料及び水を冷却する電子冷却素子であることを特徴とする請求項１１に記載のエマルジョン燃料製造システム。
13. 前記振動子の動作状態が監視センサにより監視され、当該振動子の振動、音、電流、熱の少なくとも一つが検出されて異常と判定されたときに、当該振動子を停止するよう構成されたことを特徴とする請求項１に記載のエマルジョン燃料製造システム。
14. 前記燃料と水のほかに、乳化剤が混合されてエマルジョン燃料が製造される場合には、前記乳化剤の性能を発揮するのに最適な温度となるように当該乳化剤の温度が調整されるよう構成されたことを特徴とする請求項１に記載のエマルジョン燃料製造システム。
15. 燃料と水を混合槽内へ導き、この混合槽に具備された振動子に発生するキャビテーションの作用で、前記燃料と前記水を混合してエマルジョン燃料を製造することを特徴とするエマルジョン燃料製造方法。
16. 前記混合槽内へ導く燃料と水を、予混合槽内において予め混合しておくことを特徴とする請求項１５に記載のエマルジョン燃料製造方法。

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