JP2009210241A - 燃料の攪拌装置及び加水燃料の製造システム - Google Patents

Abstract

【課題】攪拌体が、供給される燃料の攪拌を十分に行えると共に、攪拌体の運転が停止した際には、水及び乳化剤の供給を停止させ、燃料用油だけを供給することが出来、燃焼装置の燃焼を止めてしまうことのない燃料の攪拌装置及び加水燃料の製造システムを提供する。
【解決手段】燃料の攪拌装置には、攪拌体３０に対し、停止状態においても燃料導入管２３と燃料送出管２２とを、連通させる連通路３０Ｒが設けられている。この燃料の攪拌装置を備えた加水燃料の製造システムは、燃料の攪拌装置の作動時には供給手段による乳化剤入り水の燃料の攪拌装置への供給を行い、燃料の攪拌装置の停止時には乳化剤入り水の燃料の攪拌装置への供給を停止する。
【選択図】図７

Description

本発明は、燃焼装置へ燃料を供給する前に、燃料用油と水とを攪拌混合して加水燃料を生成する、若しくは燃料用油を単独で攪拌して燃焼効率が上がるように改質させる燃料の攪拌装置及びこれを備えた加水燃料の製造システムに係るものであり、特に攪拌装置の運転が停止されても燃料の燃焼装置への供給を継続できる手段に関するものである。

従来より、重油、灯油及び軽油等の燃料用油の使用量を減少させると共にＮＯ_X や煤煙スラッグ等を減少させるために、燃料用油に水と少量の乳化剤を添加混合してエマルジョン化した加水燃料を製造する装置や方法が存在する（例えば特許文献１、２及び３参照）。
一般には加水燃料を製造するにあたり、円筒状容器内に供給された燃料用油、水及び乳化剤を、攪拌羽根を有した攪拌体で攪拌混合することにより、エマルジョン化された加水燃料を生成する。

加水燃料の攪拌混合不足を防ぐには、攪拌体の攪拌力を向上させることが有効である。攪拌体の攪拌力を向上させるのには、攪拌体と燃料の接触量を増やすことが重要であり、この観点からは容器の内径とほぼ同一寸法の直径のものを使用するのが、攪拌漏れを防ぐため好ましい。

特開２００７−１５２２１４号公報 特許第３１００３７３号公報 特公平１−３２８７８号公報

しかしながら、燃料の攪拌装置の攪拌体を、容器の内径いっぱいの大きさのものとし、出来るだけ燃料との接触面積を増加させた場合には、攪拌体が燃料の流れの負荷となってしまう。このため攪拌体の形体に、燃料を充分に攪拌しながらも下流へ送り出す構成が必要とされる。更に装置の故障等の事情により、この攪拌体が停止してしまった場合に、燃焼装置の燃焼を止めないように燃料の供給を継続し得る構成も要求される。攪拌体が停止した状態では、加水燃料は生成できないため、燃料用油だけを供給し、水及び乳化剤は供給を停止する必要がある。

本発明は上記従来の問題点に着目して為されたものであり、燃料の攪拌装置の攪拌体が、供給される燃料の攪拌を十分に行えると共に、攪拌体の運転が停止した際には、水及び乳化剤の供給を停止させ、燃料用油だけを供給することが出来、燃焼装置の燃焼を止めてしまうことのない燃料の攪拌装置及び加水燃料の製造システムを提供することを、その目的とする。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、請求項１の発明は、中空の本体と、前記本体へ液状の燃料を導入する燃料導入管と、前記本体内で高速回転して前記導入された燃料を攪拌する攪拌体と、前記本体から前記攪拌された燃料を送出する燃料送出管とを有する燃料の攪拌装置において、
前記攪拌体には、停止状態においても燃料導入管と燃料送出管とを、連通させる連通路が設けられていることを特徴とする燃料の攪拌装置である。

請求項２の発明は、請求項１に記載した燃料の攪拌装置において、攪拌体は、本体の内径とほぼ同一寸法の直径を有しており、外周面に切欠き部を有し、この切欠き部が燃料導入管と燃料送出管とを連通させる連通路を形成していることを特徴とする燃料の攪拌装置である。

請求項３の発明は、請求項２に記載した燃料の攪拌装置において、攪拌体は、切欠き部を有する攪拌板が複数枚重ねられて形成されたものであることを特徴とする燃料の攪拌装置である。

請求項４の発明は、請求項３に記載した燃料の攪拌装置において、隣り合う攪拌板の切欠き部の位置を所定角度ずつずらして配設したことを特徴とする燃料の攪拌装置である。

請求項５の発明は、請求項３または４に記載した燃料の攪拌装置において、攪拌板は、複数枚の羽根が形成されて成り、各羽根の間を切欠き部としていることを特徴とする燃料の攪拌装置である。

請求項６の発明は、請求項１から５のいずれかに記載した燃料の攪拌装置と、前記燃料の攪拌装置に乳化剤が混合された水を供給する乳化剤入り水の供給手段とを有する加水燃料の製造システムにおいて、
前記燃料の攪拌装置の作動時には前記供給手段による前記乳化剤入り水の前記燃料の攪拌装置への供給を行い、前記燃料の攪拌装置の停止時には前記供給手段による前記乳化剤入り水の前記燃料の攪拌装置への供給を停止する乳化剤入り水の供給管理手段を備えていることを特徴とする加水燃料の製造システムである。

攪拌体には、停止状態においても燃料導入管と燃料送出管とを、連通させる連通路が設けられているため、攪拌体が停止しても燃料を燃焼装置に供給でき、燃焼装置の燃焼が停止するのを防止することができる。

攪拌体は、本体の内径とほぼ同一寸法の直径を有するように構成した場合、供給される燃料に対する接触面積が大きく、すなわち攪拌能力に優れるものである。更に攪拌体の外周面に切欠き部を設け、この切欠き部が燃料導入管と燃料送出管とを連通させる連通路を形成する構成とした場合には、切欠き部は攪拌体の回転時には攪拌作用を有し、静止時には燃料の連通路として作用する。

攪拌体を、切欠き部を有する攪拌板を重ねて形成する場合には、燃料の種類などによって攪拌板の数の変更を行い、燃料に適応した攪拌力の調節を行うことができる。

隣り合う攪拌板の切欠き部の位置を所定角度ずつずらして配設するよう構成した場合には、ずらし角度の調節により、燃料に適応した攪拌力の調節を行うことができる。

複数枚の羽根が形成され、各羽根の間を切欠き部とした攪拌板の場合には、羽根によって燃料供給方向へ燃料を送出することができる。

乳化剤入り水の供給管理手段を備えた場合には、攪拌装置の停止時に、エマルジョン化がなされていない加水燃料が燃焼装置に供給されず、従って燃焼装置の不完全燃焼を生じさせない。

本発明の実施の形態に係る燃料の攪拌装置及びこれを備えた加水燃料の製造システムを図面にしたがって説明する。
説明にあたっては、まず燃焼装置Ｂについて説明し、次いで加水燃料の製造システム１について説明し、その後、加水燃料の製造システム１の一構成である燃料の攪拌装置２について詳細に説明する。

燃焼装置Ｂは、図１に示されるように、重油タンクＢ１と、噴射ノズルＢ２と、これらを連結する燃料管Ｂ３とを備えている。燃料管Ｂ３の途中には噴射ポンプＢ４が備えられ、その上流側に開閉弁Ｂ５が備えられている。この開閉弁Ｂ５は通常は閉じられている。噴射ノズルＢ２に臨んで燃焼状態を検出する火炎感知器Ｂ６が備えられ、この火炎感知器Ｂ６は制御手段Ｂ７に接続されて検出信号が制御手段Ｂ７に入力される。制御手段Ｂ７は噴射ポンプＢ４に接続されており、火災感知器Ｂ６から入力された検出信号に基づいて、噴射ポンプＢ４を制御する。従って、失火したような場合には燃料の供給が直ちに停止される。重油タンクＢ１内の燃料用油としては、例えばＣ重油、Ｂ重油、Ａ重油、軽油及び灯油等が用途に応じて適宜用いられる。

加水燃料の製造システム１は、図１に示されるように燃焼装置Ｂに付設されるものである。加水燃料の製造システム１は、燃料の攪拌装置２と、水と乳化剤との混合液である乳化剤入り水を供給する水供給装置３と、この水供給装置３と燃料の攪拌装置２との間に配管される水導入管６と、燃焼装置Ｂの燃料管Ｂ３の途中から分岐して水導入管６に接続される燃料用油導入管５とを主要構成として成る。

そして本発明の特徴として加水燃料の製造システム１は、燃料の攪拌装置２への乳化剤入り水の供給を調整する、乳化剤入り水の供給管理手段を備える。乳化剤入り水の供給管理手段は、制御手段４と、水導入管６に設けられるモノポンプ６ａ及び切換弁６ｂと、水戻し管７と、燃料用油導入管５に備えられる流量計５ａとによって構成されている。

水戻し管７の一端は水導入管６と切換弁６ｂを介して接続されており、他端は水供給装置３に接続されており、切換弁６ｂの切り換えにより水供給装置３からの乳化剤入り水を、燃料の攪拌装置２へ供給するか、水供給装置３へ再度戻すかを選択できるようにされている。
制御手段４は、流量計５ａと、切換弁６ｂと、モノポンプ６ａと、燃料の攪拌装置２内に備えられている後述の駆動モータ２８に接続されている。
流量計５ａは燃料用油導入管５内の流量を監視しており、制御手段４は、流量計５ａから入力された検出信号に基づいて、切換弁６ｂとモノポンプ６ａと燃料の攪拌装置２内に備えられている後述の駆動モータ２８を制御する。
なお、上記したように燃焼用油導入管５には水導入管６との接続部位より下流側は燃焼用油と乳化剤入り水とが混ざり合ったものが流れるので燃料導入管２３とする。

次に燃料の攪拌装置２について説明する。
燃料の攪拌装置２は、図２、３に示されるように、中空の本体２１と、本体２１へ燃料用油及び乳化剤入り水を導入する燃料導入管２３と、本体２１内で高速回転して導入された燃料用油及び乳化剤入り水を攪拌混合する攪拌体３０と、攪拌体３０を回転駆動するインバータ制御の可変速式の駆動モータ２８と、攪拌混合されエマルジョン化された加水燃料を送出する燃料送出管２２とを主要構成として成る。

以下、燃料の攪拌装置２の具体的な構造について詳細に説明する。
本体２１は、図２に示されるように円筒状をしており、前端面中央に燃料送出管２２が接続される。燃料導入管２３は途中で二つに分岐して本体２１の周側面の対向する二箇所にそれぞれ接続される。燃料導入管２３は分岐部位より下流側は上下方向に延びており、その上端部は水導入管６との接続部位を超えて上方に延びている。上端の管口にはネジ栓２３ａが設けられており、エア抜き管の役割を果たす。燃料の攪拌装置２を休止後、再び始動させる際には、この燃料導入管２３の上部のネジ栓２３ａを外して、図示しないカップを取り付けて燃料用油を注入することにより本体２１内のエア抜きを行う。

本体２１の底面と上面には管接続口が開口され、これら管接続口に、図２に示されるように循環パイプ２４が接続される。この循環パイプ２４は本体２１内の加水燃料の排圧が高くなった場合に、加水燃料中の粒子の大きなものを底面の管接続口から排出し、この循環パイプ２４を経由して再度上面の管接続口から本体２１内に戻し入れて更に粒子が細かくなるよう攪拌するものである。循環パイプ２４にはドレン管２５が接続され、運転停止時においてコック２５ａを開くことにより、本体２１内の燃料を排出できる。本体２１の上面側で、循環パイプ２４はエア抜き管となっている。燃料の攪拌装置２を休止後、再び始動させる際には、この循環パイプ２４のネジ栓２４ａを外して燃料用油を注入することにより本体２１内のエア抜きを行う。

本体２１の中心には図３に示されるように回転軸２６が配設され、これに本体２１の内径とほぼ同一寸法の直径を有する略円柱形の攪拌体３０が設けられる。回転軸２６は軸受ケーシング２７の前後方向に設けられた軸受２７ａによって回転自在に支持されるものであり、この回転軸２６はインバータ制御式の可変速式の駆動モータ２８によって高速回転される。

本発明の特徴的部材である攪拌体３０について詳細に説明する。
攪拌体３０は、図５、６に示されるように切欠き部３３を有する略円形の攪拌板３１が複数枚重ねられて形成されたものである。攪拌板３１は、切欠き部３３により複数枚の羽根３２が中心から渦巻状に形成されて成る。この羽根３２は鷲のくちばしのように形成されている。図６に示すように隣り合う攪拌板３１の切欠き部３３の位置を所定角度ずつずらして配設し、固定ネジ２９にて固定されている。図７に示されるように切欠き部３３によって攪拌体３０の停止時にも燃料導入管２３と燃料送出管２２とを連通させる連通路３０Ｒを形成している。

攪拌板３１の枚数の変更及び隣り合う攪拌板３１の切欠き部３３のずらし角度により、攪拌作用の強弱を調節できる。例えば攪拌板３１の枚数を多くするに従い攪拌作用は強くなる。また、隣り合う攪拌板３１の切欠き部３３のずらし角度を大きくするに従い攪拌作用は強くなる。従って使用する燃料用油の種類等に応じて、上述した攪拌板３１の枚数及び隣り合う攪拌板３１の切欠き部３３のずらし角度を調節して最適の攪拌力を得ることができるものである。
攪拌板３１の周端面には、歯３４が形成されており、重油に含まれる固形物を粉砕し、且つ高い攪拌能力が発揮できるようになっている。

燃料の攪拌装置２及びこれを備えた加水燃料の製造システム１は一例として以上のように構成されるもので、以下にこの作動態様について説明する。
（１）燃料の攪拌装置２の攪拌運転時
まず燃料の攪拌装置２の攪拌運転時の状態について説明する。
重油タンクＢ１からは燃料用油が燃料管Ｂ３より送出され、開閉弁Ｂ５が閉じているため、その送出された燃料用油は燃料の攪拌装置２側に供給される。燃料用油の供給量は流量計５ａにより逐次計測される。

一方、水供給装置３からは、乳化剤入り水が水導入管６より送出され、燃料の攪拌装置２に供給される。燃料用油と乳化剤入り水は、燃料の攪拌装置２の燃料導入管２３に供給されて本体２１内へ送り込まれる。

本体２１内に送り込まれた燃料用油と乳化剤入り水は、攪拌体３０によって攪拌される。その際、特に鷲のくちばし状の羽根３２によって掻き込まれるように撹拌される。そして、乳化剤の働きによりエマルジョン化され、加水燃料として燃料送出管２２から吐出される。攪拌体３０が本体２１の内径とほぼ同一の直径を有しており、隣り合う攪拌板３１の切欠き部３３の位置を所定角度ずつずらして配設しているため、燃料用油と乳化剤入り水は、攪拌板３１と十分に当接する。

攪拌体３０の攪拌作用は、燃料用油と乳化剤入り水を全体的に渦状に攪拌する作用の他に、各攪拌板３１によって燃料用油と乳化剤入り水を細かく切ったり、歯３４でかじり取ったりする作用や、切欠き部３３のポケット内で激しく振動するように回転方向前後の羽根３２に衝突させて攪拌する作用も有している。従って本体２１及び攪拌体３０がコンパクトであるにも拘わらず攪拌混合がよく行われるとともに、燃料用油に含まれる固形物もよく粉砕される。

攪拌板３１の渦巻き状の羽根３２の形状により加水燃料の吸引作用も働くので、噴射ポンプＢ４の省力化に寄与する。燃料送出管２２から吐出された加水燃料は噴射ノズルＢ２から噴射され、燃焼される。

（２）燃料の攪拌装置２の運転停止時
次に燃料の攪拌装置２の運転が停止される場合の作動態様について説明する。
本発明の特徴として、燃焼装置Ｂ自体が故障ではない場合には、燃料の攪拌装置２の運転が停止されても燃焼を継続させることを特徴としている。そして燃焼を継続するにあたっては、乳化剤入り水の供給管理手段によって、水供給装置３からの乳化剤入り水の供給を停止するとともに、燃料用油のみを燃料の攪拌装置２を通過させて噴射ノズルＢ２に供給するものである。

一例として流量計５ａによる計測量が２００Ｌ／ｈ以上の場合に、燃料の攪拌装置２は稼動するものであり、２００Ｌ／ｈ未満となった場合には、燃料の攪拌装置２は運転が停止されるよう設定されているとすると、流量計５ａの計測値が２００Ｌ／ｈ未満となった場合には、制御手段４から、燃料の攪拌装置２の駆動モータ２８に対して駆動の停止信号を出力して攪拌を停止する。また、制御手段４から切換弁６ｂに対し切り換え信号を出力し流路を切り換えると共に、モノポンプ６ａを駆動させて、供給される乳化剤入り水を水戻し管６を経て乳化剤入り水供給装置３へ戻すようにする。

以上のようにして燃料の攪拌装置２の攪拌体３０が停止した状態では、燃料用油のみが本体２１内へ供給されるが、燃料用油はそこで供給が停止されることがない。すなわち、停止時にも攪拌体３０の連通路３０Ｒは閉じられないので、図７に示されるように燃料用油は連通路３０Ｒを通って燃料送出管２２から排出され、燃焼装置Ｂの噴射ノズルＢ２へ供給される。
攪拌体３０の作動・停止の如何を問わず、常に十分な大きさの連通路３０Ｒが形成されているので、噴射ポンプＢ４により吸引される燃料用油に対し、ほとんど圧力損失を生じさせることはない。従って、燃料導入管２３の前後にポンプを接続しなくとも、燃料用油と乳化剤入り水はスムーズに燃料導入管２３を通過していく。そのため、噴射ポンプＢ４による吸引で、水供給装置３から乳化剤入り水が供給されると共に重油タンクＢ１から燃料用油が供給され、それらのエマルジョン化されたものが加水燃料として噴射ノズルＢ２からスムーズに噴射されることになる。

以上、本発明の実施の形態について詳述してきたが、具体的構成は、この実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計の変更などがあっても発明に含まれる。
例えば、前述した実施の形態では、燃料用油と水とを混合して加水燃料を生成するにあたり、乳化剤を用いたが、必ずしも乳化剤を用いて実施する必要はない。更に燃料の攪拌装置２は、混合して加水燃料を生成するのに用いるだけではなく、燃料用油の固形物を粉砕したり、粒子を細かくして燃焼効率が上がるように改質することのみに用いるようにしても構わない。

本発明の燃料の攪拌装置及び加水燃料の製造システムは、ボイラー、ガスタービン、及び暖房機等の各種燃焼装置の燃料の供給に使用することが可能である。

本発明の実施の形態に係る加水燃料の製造システムを示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係る燃料の攪拌装置を示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る燃料の攪拌装置を一部縦断して示す側面図である。 図３のＡ−Ａ断面図である。 攪拌体部分を拡大して示す斜視図である。 攪拌体の分解斜視図である。 燃料の攪拌装置の停止時において、燃料が攪拌体の連通路を流れる様子を示す説明図である。

符号の説明

１…加水燃料の製造システム ２…燃料の攪拌装置 ３…水供給装置
４…制御手段 ５…燃料用油導入管 ５ａ…流量計
６…水導入管 ６ａ…モノポンプ ６ｂ…切換弁
７…水戻し管
２１…本体 ２２…燃料送出管 ２３…燃料導入管
２３ａ…ネジ栓 ２４…循環パイプ ２４ａ…ネジ栓
２５…ドレン管 ２５ａ…コック ２６…回転軸
２７…軸受ケーシング ２７ａ…軸受 ２８…駆動モータ
２９…固定ネジ ３０…攪拌体 ３０Ｒ…連通路
３１…攪拌板 ３２…羽根 ３３…切欠き部
３４…歯
Ｂ…燃焼装置 Ｂ１…重油タンク Ｂ２…噴射ノズル
Ｂ３…燃料管 Ｂ４…噴射ポンプ Ｂ５…開閉弁
Ｂ６…火炎感知器 Ｂ７…制御手段

Claims (6)

1. 中空の本体と、前記本体へ液状の燃料を導入する燃料導入管と、前記本体内で高速回転して前記導入された燃料を攪拌する攪拌体と、前記本体から前記攪拌された燃料を送出する燃料送出管とを有する燃料の攪拌装置において、
   前記攪拌体には、停止状態においても燃料導入管と燃料送出管とを、連通させる連通路が設けられていることを特徴とする燃料の攪拌装置。
2. 請求項１に記載した燃料の攪拌装置において、攪拌体は、本体の内径とほぼ同一寸法の直径を有しており、外周面に切欠き部を有し、この切欠き部が燃料導入管と燃料送出管とを連通させる連通路を形成していることを特徴とする燃料の攪拌装置。
3. 請求項２に記載した燃料の攪拌装置において、攪拌体は、切欠き部を有する攪拌板が複数枚重ねられて形成されたものであることを特徴とする燃料の攪拌装置。
4. 請求項３に記載した燃料の攪拌装置において、隣り合う攪拌板の切欠き部の位置を所定角度ずつずらして配設したことを特徴とする燃料の攪拌装置。
5. 請求項３または４に記載した燃料の攪拌装置において、攪拌板は、複数枚の羽根が形成されて成り、各羽根の間を切欠き部としていることを特徴とする燃料の攪拌装置。
6. 請求項１から５のいずれかに記載した燃料の攪拌装置と、前記燃料の攪拌装置に乳化剤が混合された水を供給する乳化剤入り水の供給手段とを有する加水燃料の製造システムにおいて、
   前記燃料の攪拌装置の作動時には前記供給手段による前記乳化剤入り水の前記燃料の攪拌装置への供給を行い、前記燃料の攪拌装置の停止時には前記供給手段による前記乳化剤入り水の前記燃料の攪拌装置への供給を停止する乳化剤入り水の供給管理手段を備えていることを特徴とする加水燃料の製造システム。

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