JP2010071598A - エマルジョン燃料製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 燃料油に水と乳化剤を加え、燃料油中に水滴が分散したエマルジョン燃料の製造方法において、燃料油中に微細な水滴を均一に分散させ、しかも、分散液が長時間維持できることが重要な課題である。
【解決手段】 水を電気分解する電解タンクと、この電解タンクで生成した電解水と、乳化剤と燃料油とを混合するためのオイルミキサーを備えた、オイルタンクとから成り、水を電気分解して得た、クラスタの小さな電解水の微細水滴を均一に燃料油中に分散しその品質を低下させることないエマルジョン燃料を、製造できるようにした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、水と乳化剤を燃料油に混合させて、油中に微細な液滴が均一に分散したエマルジョン燃料を製造する手段に関するものである。

燃料油に水と乳化剤を加え、燃料油中に水滴が分散したエマルジョン燃料を燃焼装置の炉内に噴霧して燃焼させることは広く行われている。噴霧されたエマルジョン燃料滴の中には、微細な水滴が多数存在しており、この水滴が炉内において急速加熱されて爆発(ミクロ爆発)することにより、エマルジョン燃料滴は微粒化する、このミクロ爆発により、蒸発、混合の促進や噴霧推力の増大に伴う空気誘引量の増加といった物理作用等で、燃焼効率が向上すると共に、ＮＯxやススの生成が抑制される、エマルジョン燃料を燃焼させて良好な燃焼特性を得るためには、燃料油中に微細な水滴を均一に分散させ、しかも、分散液が長時間維持できることが重要である。
特開２００６−３２９４３８号公報 特開２００８−０４５０２２号公報

かかる従来の特許文献１においては、水と燃料油と乳化剤はまずスタティックミキサーにより１次混合され、スタティックミキサーにより１次混合された混合液はマグネットカスケードポンプに送られてさらに２次混合され、微細水滴が分散した分散液を生成させるが、機械的混合のみのため微細水滴が均一に分散した分散液が長時間維持できず油水分離を早期に起こし、所期の目的を達成する事が難しい課題があった。
従来の特許文献２においては、たとえ微細水滴を均一に分散したエマルジョン燃料が得られたとしても、乳化剤を用いていないため、時間の経過に伴い、水滴同士が凝集して水滴径の分散が不均一となり、燃焼装置に供給して燃焼させると、燃焼効率が悪化してススや黒煙が発生してしまう課題があった。

本発明は、水を電気分解する電解タンクと、この電解タンクで生成した電解水と、乳化剤と燃料油とを混合するためのオイルミキサーを備えた、オイルタンクとから成り、水を電気分解して得た、クラスタの小さな電解水の微細水滴を均一に燃料油中に分散し、品質を低下させることの少ない、エマルジョン燃料を、製造するための製造装置を得ることを目的としている。

本発明は、水を電気分解する手段を有する電解タンクと、この電解タンクで生成した電解水と、乳化剤と燃料油とを混合するためのオイルミキサー又は、ラインミキサーを備えて、微細水滴が均一に油中に細かく分散した分散液（エマルジョン燃料）となり、エマルジョン燃料に含まれる水分量が、燃料油と水の体積比率で最大６：４まで含有されても、時間の経過に伴い、水滴同士が凝集して水滴径の分散が不均一となり難い、エマルジョン燃料を安定的に製造し、燃焼効率の向上、およびＮＯxやスス排出量の低減を実現することができる効果がある。

本発明の実施形態を図面を参照しながら詳細に説明する、図1には、エマルジョン燃料製造装置の模式の断面図が示されている。

１は板金製の本体ケースで下部に脚３３と前面に制御回路（図示無し）を内蔵し表面に電源スイッチやスタートボタン２９及び表示パネル３２を有する操作盤27を配置し、内部には、水を電気分解する手段を有する電解タンク２と、乳化剤容器５０と乳化剤４９と燃料油３１とを混合するためのオイルミキサー２１を備えたオイルタンク３５とから成る。先ず電解タンク２の構成から説明すると、上面にタンク蓋５と下面に濾斗状の底板５３を有する円筒状の電解タンク２の底板の中央に出口１８を開口し二方に分岐する電解水パイプ４６を接続している、この電解水パイプ４６の一端にはポンプ２０と電解カートリッジ１５を接続して帰還管１９に接続して上面にタンク蓋５の導入口１０より電解タンク１２内に至る帰還水路が形成されている、この電解カートリッジ１５の構成は図２でも示すように円筒状の容器５４内に設置された、アルミニウム又はアルミニウム合金を使用した表面に多数の小孔６６を形成した筒状の陰極電極１６を絶縁物６５を介してマグネシウム又はマグネシウム合金を使用した表面に多数の小孔６４を形成した筒状の陽極電極１７で、この陰極電極１６を囲繞するよう筒状に形成している、この陰極電極１６と陽極電極１７間には直流電圧２４V電源６１が印加できるよう制御回路中に組み込まれている。
１４は水道水を導入するための投入口でソレノイドバルブ１３を経てバルブ１１から、さらに上面にタンク蓋５の導入口１０より電解タンク２内に至る。
７は非磁力製の細いパイプで作られタンク蓋５に取り付けられた水位計であり、水位検出位置に応じパイプ内に何個かのリードスイッチ６を固定し、パイプの外周に磁石１０を固定した摺動するフロート９を遊嵌している。４はこの蓋５に設置された圧力逃がし弁で電解タンク２内の異常圧力上昇時の保護となる、なお３は電解タンク２内の水位線である。

乳化剤タンク５０に溜められている乳化剤（一般的には界面活性剤の例えばアルキルベンゼン硫酸ナトリウム）は、乳化剤供給配管４５、体積計量式ポンプ４７、を通じてオイルタンク３５に所定量の乳化剤が送られる。乳化剤の供給量は、燃料との体積比率で１：２００〜１：１０００とする。

次に、オイルタンク３５の構成につき説明すると、上面にタンク蓋５５と下面に濾斗状の底板５６を有する円筒状のオイルタンク３５で、底板５６の中央に出口５８を開口し、吐出バルブ３７を経て吐出口３６が本体ケース１の下面に露出している、２１はオイルミキサーでインバーターモータ２１の出力軸に固定されたシャフト３９とこのシャフトに取り付けられた４枚の撹拌翼３８とオイルタンク３５の内壁に取り付けられた４枚の固定翼５７、３４とから成る、３０は本体ケース１の外部に置いた燃料油３１を収容しているドラム缶等のタンクで、燃料導入管２４の管路内に設置された、汲み上げポンプ２５にて、この燃料油３１を油投入口２３からオイルタンク３５内に必要量だけ導入される。なお、４０はオイルタンク３５内に導入された燃料油３１の油面を示す、４８は、二方に分岐する電解水パイプ４６の他端に接続している流量計を備えた電解水コントロールバルプで、電解水を必要な量だけ電解水導入口４３よりオイルタンク３５内に導入される。

つぎに、この実施形態１の作用を説明すると、操作盤27の電源スイッチとスタートボタン（図示無し）を投入すると、ソレノイドバルブ１３が開放して、水道水を水入り口１４から、バルブ１１へ、さらに上面にタンク蓋５の導入口１０より電解タンク２内に注入する、水位線３の上昇に伴ってフロート９も上昇すると、磁石８がリードスイッチ５をONさせて制御回路（図示無し）に信号を送り、必要な水量が電解タンク２内に確保されたら
ソレノイドバルブ１３を閉成して水道水の導入を止める、次に、ポンプ２０へONの信号が制御回路より送られ、ポンプ２０が、駆動開始し電解タンク２内の水道水は図１の矢印Rの方向に流れ、帰還管１９を通り電解カートリッジ１５から水の入り口１２をへて
再び電解タンク２内に戻るが、この電解カートリッジ１５内の水道水は直流電圧２４Vが印加された陰極電極１６と陽極電極１７間で電気分解が起こり、水素と酸素の微泡が発生すると共にクラスタ（分子の鎖）の短い電解水が生成され分子運動が活発化される、この水素と酸素の微泡はまた、内径の比較的細い電解カートリッジ１５内の陰極電極１６と陽極電極１７の表面やこの表面に多数の小孔６４，６６からも発生して電解水と乳化剤との混合の促進にも役立つ、この水素と酸素は再結合されずに電解タンク２内から蓋５に設置された圧力逃がし弁４より外部に放出される、この水素と酸素の微泡の放出で、電解タンク２内の電解水はアルカリ性を呈しPHメータ（図示しない）がPH９以上になったらポンプ２０の駆動を停止することで電解水が得られるのである。

次に、オイルタンク３５への燃料油３１（この場合は灯油）の注入は汲み上げポンプ２５
をONされることで始まる、ドラム缶３０内の燃料油３１は、ホース２６、燃料導入管２４から油投入口２３を経てオイルタンク３５内に必要量だけ導入される、油量計（図示しない）の認識で、オイルミキサー２１に制御回路から駆動指示が出ると、毎分３０００回転でこのオイルミキサー２１は駆動を始め、４枚の撹拌翼３８もシャフト３９を中心に回転を始める、次に、電解水コントロールバルブ４８で、前記で生成した電解水を必要な量だけ（体積比で電解水４０％灯油６０％）電解水導入口４３よりオイルタンク３５内に導入されると共に乳化剤タンク５０に溜められている乳化剤は、乳化剤供給配管４５、体積計量式ポンプ４７、を通じてオイルタンク３５内に燃料との体積比率で１：２００〜１：１０００で投入される、オイルミキサー２１は約６０分間駆動して電解水と灯油と乳化剤がまんべんなく撹拌され、更に固定翼３４，５７周辺で発生するキャビテーション効果も相俟って直径５〜２０μｍの電解水と燃料油の分散液が長時間維持できるエマルジョン燃料が製造される。
製造された製品は吐出バルブ３７を開放して製品取り出し口３６より本体ケース１の外へ取り出す事が出来る。

次に、実施形態２を図３に依り要点のみ説明すると、オイルタンク３５にある底板５６の中央に出口５８を開口し、吐出バルブ３７を経て吐出口３６が本体ケース１の下面に露出している、この吐出バルブ３７に分岐してオイル帰還管７２の一端を接続し他端はオイルタンク３５の円筒部５７を貫通してオイルタンク３５内に臨んでいる、オイル帰還管７２の流路内には圧力ポンプ７３とラインミキサー７５とを直列に接続している、このラインミキサーの構成は、円筒６９の内壁に頭部６８と軸部６７を有する、きのこ状の多数のカレントカッターを植設し、更に螺旋翼７０と７１を固定している。
乳化剤タンク５０に溜められている乳化剤は、乳化剤供給配管４５、体積計量式ポンプ４７、を通じて電解タンク２内に所定量の乳化剤が送られる。乳化剤の供給量は、燃料との体積比率で１：２００〜１：５００とする。

次に、実施形態２の作用を要点のみ説明すると、電解タンク２内に溜められている乳化剤と水道水はポンプ２０の駆動に依り電解カートリッジ１５に移送され、そこで電気分解されて電解水となり再び電解タンク２内に戻る循環が行われる、次に、この電解水は、電解水コントロールバルプ４８で、電解水を必要な量だけ電解水導入口４３よりオイルタンク３５内に導入されオイル帰還管７２の流路内には圧力ポンプ７３の投入に依り加圧された電解水は螺旋翼７０と７１により旋回流となり多数のカレントカッター６８に衝突してキャビテーション効果と相俟っての電解水と燃料油の微粒子が生成されて再びオイルタンク３５内に戻る循環が行われる、この循環を数回繰り返すことにより直径５〜２０μｍの電解水と燃料油の分散液が長時間維持できるエマルジョン燃料が製造される。
製造された製品は吐出バルブ３７を開放して製品取り出し口３６より本体ケース１の外へ取り出す事が出来る。

本発明に係るエマルジョン燃料製造装置の実施形態１を示す模式の断面図 図１においての電解カートリッジの模式の断面図 本発明に係るエマルジョン燃料製造装置の実施形態２を示す模式の断面図 図３においてのラインミキサーの模式の断面図

符号の説明

２…電解タンク
１５…電解カートリッジ
１６…陰極電極
１７…陽極電極
１９…帰還管
２１…オイルミキサー
３５…オイルタンク
７２…オイル帰還管
７３…圧力ポンプ
７５…ラインミキサー

Claims (5)

1. 水を電気分解する手段を有する電解タンクと、この電解タンクで生成した電解水と、乳化剤と燃料油とを混合するためのオイルミキサーを備えた、オイルタンクとから成ることを特徴とするエマルジョン燃料製造装置。
2. 前記、電解タンクには、水の入り口と出口とを連結した帰還管を設け、この帰還管内に、ポンプと水を電気分解するための陽極電極及び陰極電極を、配設したことを特徴とする請求項１に係わるエマルジョン燃料製造装置。
3. 前記、陰極電極は筒状に形成し、陽極電極は絶縁物を介してこの陰極電極を囲繞するよう筒状に形成した、請求項２に係わるエマルジョン燃料製造装置。
4. 前記、陰極電極及び陽極電極は、いずれか１方又は、両極ともその表面に多数の小孔を形成した請求項２及び請求項３に係わるエマルジョン燃料製造装置。
5. 水を電気分解して電解水を生成する手段と、この電解水と乳化剤とを混合するための電解タンクを備え、この電解タンクで生成した電解水と乳化剤との混合物に、燃料油とを混合するためのラインミキサーを備えたことを特徴とするエマルジョン燃料製造装置。