JP2010090233A

JP2010090233A - エマルジョン燃料の乳化促進装置及びその乳化促進方法

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Publication number: JP2010090233A
Application number: JP2008260583A
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Inventors: Toshiharu Fukai; 利春深井
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Priority date: 2008-10-07
Filing date: 2008-10-07
Publication date: 2010-04-22
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Abstract

【目的】タンク以外の必要スペースを従来のものと比べて大幅に小さくし、しかも構成部品を少なくして製造コストを大幅に低減したもので、エマルジョン燃料の再乳化とエマルジョン燃料の製造との両方を可能とするエマルジョン燃料の乳化促進装置及びその乳化促進方法を提供するものである。
【解決手段】タンク内の液面１８より下位に、前記タンク内の壁面に対して１０ｃｍ以内の距離で吐出口から液体を噴射させる混合用ノズル１４と、噴射口から噴射した液体を前記タンク内の液体に向けて噴射させて前記タンク内の液体を混合させるための攪拌用ノズル１６とを備え、タンク１０内の液体を高圧ポンプ３０で混合用ノズル１４と攪拌用ノズル１６に噴射する。混合用ノズル１４によるタンク１０内の液体の乳化と、攪拌用ノズル１６によるタンク１０内の液体の攪拌とを行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、分離したエマルジョン燃料を再乳化させることと、燃料と水と乳化剤とを最初から混合させてエマルジョン燃料を製造することとの両方を可能にしたエマルジョン燃料乳化装置その乳化促進方法に関するものである。

従来から、軽油，重油，灯油，ガソリン等の燃料と、水と、乳化剤とを混合して、各種エマルジョン燃料が作られることが広く知られている。エマルジョン燃料を製造する場合には、混合用タンク内に燃料と水と乳化剤と入れ、混合用タンク内の３種類の液体を、大型の攪拌装置（タンク外に備える駆動手段とその駆動手段によって回転させられるものであってタンク内に備える攪拌羽根とを有する）によって攪拌させる方法が一般に知られている（特許文献１）。

生成したエマルジョン燃料は、混合用タンクから大型の貯蔵用タンク内に移されて貯蔵される。しかし、エマルジョン燃料は分離し易いため、大型の攪拌装置（駆動手段と攪拌羽根とを有する）を用いて、タンク内に収容された分離したエマルジョン燃料を混合することによって、エマルジョン燃料の再乳化状態を行なっている。即ち、エマルジョン燃料を製造する場合にも、分離したエマルジョン燃料の再乳化を行う場合にも、それぞれ駆動手段と攪拌羽根とを有する大型の攪拌装置を使用していた。

一方、エマルジョン燃料を製造する場合に、駆動手段と攪拌羽根とを有する攪拌装置を使用しないエマルジョン燃料製造装置が知られている（特許文献２）。このエマルジョン燃料製造装置では、燃料と水と界面活性剤との３種類の液体を液体槽内に入れ、液体槽の内部から外部を通って再び液体槽の内部と連絡する循環経路を設け、ポンプで液体を液体槽と循環経路の間を循環移動させる。このエマルジョン燃料製造装置では更に、循環経路の途中に、ノズルとノズルから噴射される液体を衝突させるためのロータとの一対のものを直列的に複数個設けた液体攪拌装置を備えると共に、磁石によって液体に磁場を加える磁場印加装置を備えるものである。

このエマルジョン燃料製造装置では、ノズルから噴射する３種類の液体をロータに衝突させる行為を複数回繰り返す液体攪拌装置で水のクラスターを小さくし、水のクラスターを小さくすることで、３種類の液体の混合乳化を促進させる。更に、磁場印加装置の磁場や電場によって、水のクラスターをより微細化して、３種類の液体の混合乳化をより促進させる。このように、液体攪拌装置と磁場印加装置とで、水のクラスターを小さくすることで、３種類の液体の混合乳化を促進させてエマルジョン燃料を製造するものである。

特開２００１−３２３２８８特開２００１−３４８５８１

駆動手段と攪拌羽根とを有する大型の攪拌装置を使用してタンク内で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では、製造用タンクと貯蔵用タンクの２種類の大型タンクが必要なため、２個分のタンクのスペースを必要とした。更に、製造用タンクと貯蔵用タンクのそれぞれに駆動手段と攪拌羽根とを有する攪拌装置を備えなければならず、製造コストが高くつくものであった。また、水道水のような一般の水と界面活性剤と燃料とを攪拌して成るエマルジョン燃料を生成するには、多大な時間がかかるという不具合があった。

液体攪拌装置と磁場印加装置とで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では、液体槽の外部に備えられる循環経路の途中に、循環経路の液体を循環させるためのポンプと、液体攪拌装置の構成部材（複数個の一対のノズルとロータと、それらの複数個の一対のノズルとロータを収容する径大で長さの長いパイプ）と、磁場印加装置の構成部材（循環経路に沿って多数配置したＮ極とＳ極の磁石）とを備えなければならず、広いスペースを必要とした。また、液体攪拌装置と磁場印加装置は、多数の部品を必要とするため、製造コストが高くつくものであった。更に、循環経路を経た液体をタンクに導入する際に、タンク内の液面の上方から液体をタンクに投入するので、液面への落下によってエマルジョン燃料から泡が大量に発生し、泡がタンクから外部に大量に発生するという不具合があった。このエマルジョン燃料製造装置においても、エマルジョン燃料を生成するには、多大な時間がかかるという不具合があった。

本発明は、タンク以外の必要スペースを従来のものと比べて大幅に小さくし、しかも構成部品を少なくして製造コストを大幅に低減したもので、エマルジョン燃料の再乳化とエマルジョン燃料の製造との両方を可能とするエマルジョン燃料の乳化促進装置及びその乳化促進方法を提供することを目的とするものである。

本発明に係るエマルジョン燃料の乳化促進装置は、内部にエマルジョン化する液体を収容するためのタンクと、前記タンクの液体内に備えられるものであって前記タンク内の壁面に対して１０ｃｍ以内の距離で吐出口から液体を噴射させて液体を乳化させるための混合用ノズルと、前記タンクの液体内に備えられるものであって噴射口から噴射した液体を前記タンク内の液体に向けて噴射させて前記タンク内の液体を混合させるための攪拌用ノズルと、一端を前記タンク内と連絡すると共に他端を前記混合用ノズル並びに前記攪拌用ノズルと連絡する循環通路と、前記循環通路の途中に備えられるものであって前記空間内の液体を前記混合用ノズル及び前記攪拌用ノズルに向けて移動させるための移送手段と、を有することを特徴とするものである。本発明は、前記混合用ノズルの前記吐出口と前記タンクの前記壁面との距離を０．７ｃｍ〜５ｃｍとしたことを特徴とするものである。本発明は、前記混合用ノズルが、ハウジングと、前記ハウジングに内に形成されるものであって前記吐出口と連絡する混合用空間と、前記循環通路からの液体を導入するためのものであって前記ハウジングに形成される導入空間と、前記導入空間に導入された液体を前記混合用空間に噴射するための噴射口と、前記ハウジングに形成されるものであって前記混合用空間と前記ハウジングの外部とを連絡する外部連絡口と、を有することを特徴とするものである。本発明は、前記攪拌用ノズルが、基部と、前記循環通路からの液体を導入するためのものであって前記基部に形成される導入空間と、前記導入空間に導入された液体を前記タンク内の液体に向けて噴射するための噴射口と、前記基部と間隔を開けて備えられるものであって前記噴射口から噴射される液体を内部空間に導くための誘導筒と、前記噴射口と前記誘導筒の前記内部空間との間に形成するものであって前記基部や前記誘導筒の外部と連絡する液体導入空間とを有することを特徴とするものである。本発明は、前記循環通路が、一端を前記タンク内と連絡するものであって途中に前記ポンプを備えた主循環通路と、前記主循環通路の他端に備えられる分岐手段と、一端を前記分岐手段と連絡し他端を前記混合用ノズルと連絡する第１分岐循環通路と、一端を前記分岐手段と連絡し他端を前記攪拌用ノズルと連絡する第２分岐循環通路とから成ることを特徴とするものである。本発明は、前記タンクの内部に上部を開口した小タンクを備え、その小タンク内に前記混合用ノズルを備え、前記小タンクの内壁を前記タンク内の前記壁面とすることを特徴とするものである。本発明は、タンクの外部に、燃料を収容するための燃料タンクと、加工水を収容するための水タンクと、植物油を収容するための植物油タンクとを備え、前記燃料タンクは途中に燃料用開閉弁を備えた燃料供給通路と連絡し、前記水タンクは途中に水用開閉弁を備えた水供給通路と連絡し、前記植物油タンクは途中に植物油用開閉弁を備えた植物油供給通路と連絡し、前記水供給通路と前記燃料供給通路と前記植物油供給通路とに一端を連絡し他端を前記混合用ノズルの前記外部連絡口と連絡する外部連絡通路を設けたことを特徴とするものである。本発明は、前記植物油をひまし油とひまわり油と菜種油と米油のうちの少なくとも１つからなることを特徴とするものである。本発明は、前記加工水がクラスターを小さく処理した水であることを特徴とするものである。本発明は、前記加工水が溶存酸素か活性水素のうちの少なくとも１つを含ませるよう処理した水であることを特徴とするものである。

本発明は、前記加工水がイオン交換樹脂とトルマリンと火成岩のうち二酸化珪素を多く含む岩石との順に通過させて成る水か、イオン交換樹脂と火成岩のうち二酸化珪素を多く含む岩石とトルマリンとのを通過させて成る水かのいずれかの水としたことを特徴とするものである。本発明は、前記加工水を、火成岩のうち二酸化珪素を多く含む岩石に循環通過させた水としたことを特徴とする請求項１１記載のエマルジョン燃料の乳化促進装置。本発明は、前記タンクに前記タンク内の液体の液面を検知する下限センサと上限センサとを取付けた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の燃料乳化方法は、タンク内にエマルジョン化する液体を入れ、前記タンク内の液面下において前記タンク内の壁面に対して１０ｃｍ以内の距離に吐出口を対向させて混合用ノズルを備えると共に、前記タンク内の液面下に攪拌用ノズルを備え、前記混合用ノズルへは前記タンクの外部を循環する循環通路を経由した液体を移送手段の圧力で導入し、前記混合用ノズルの前記吐出口から前記タンク内の壁面に向けて噴射される液体を前記吐出口と前記壁面との間に存在する液体と衝突させることで互いに衝突する液体同士を乳化させると共に、前記攪拌用ノズルへは前記タンクの外部を循環する循環通路を経由した液体を移送手段の圧力で導入し、前記攪拌用ノズルから噴射される液体で前記タンク内の液体を攪拌することを特徴とするものである。本発明は、前記混合用ノズルの前記吐出口と前記タンクの前記壁面との距離を０．７ｃｍ〜５ｃｍとしたことを特徴とするものである。本発明は、前記混合用ノズルが、ハウジングと、前記ハウジングに内に形成されるものであって前記吐出口と連絡する混合用空間と、前記循環通路からの液体を導入するためのものであって前記ハウジングに形成される導入空間と、前記導入空間に導入された液体を前記混合用空間に噴射するための噴射口と、前記ハウジングに形成されるものであって前記混合用空間と前記ハウジングの外部とを連絡する外部連絡口とを有することを特徴とするものである。本発明は、前記攪拌用ノズルが、基部と、前記循環通路からの液体を導入するためのものであって前記基部に形成される導入空間と、前記導入空間に導入された液体を前記タンク内の液体に向けて噴射するための噴射口と、前記基部と間隔を開けて備えられるものであって前記噴射口から噴射される液体を内部空間に導くための誘導筒と、前記噴射口と前記誘導筒の前記内部空間との間に形成するものであって前記基部や前記誘導筒の外部と連絡する液体導入空間とを有することを特徴とするものである。本発明は、前記タンクの内部に上部に開口部を形成した小タンクを備え、その小タンク内に前記混合用ノズルを備え、前記小タンクの内壁を前記タンク内の前記壁面とすることを特徴とするものである。本発明は、燃料を収容した燃料タンクと、加工水を収容するための水タンクと、植物油を収容するための植物油タンクとを備え、タンク内の液体が減少した際に、前記混合用ノズルの前記外部連絡口に、燃料と加工水と植物油とを導入することを特徴とするものである。本発明は、前記植物油をひまし油とひまわり油と菜種油と米油のうちの少なくとも１つからなることを特徴とするものである。本発明は、前記加工水がクラスターを小さく処理した水であることを特徴とするものである。本発明は、前記加工水が溶存酸素か活性水素のうちの少なくとも１つを含ませるよう処理した水であることを特徴とするものである。本発明は、前記加工水が、イオン交換樹脂とトルマリンと火成岩のうち二酸化珪素を多く含む岩石との順に通過させて成る水か、イオン交換樹脂と火成岩のうち二酸化珪素を多く含む岩石とトルマリンとのを通過させて成る水かのいずれかの水としたことを特徴とするものである。本発明は、前記加工水を、火成岩のうち二酸化珪素を多く含む岩石に循環通過させた水とした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乳化装置によれば、タンクの外部に備えるものは循環通路とポンプのみであり、タンク以外には殆どスペースを必要とせず、省スペース化を達成することができる。このため、限られた狭い空間に設置することが可能となる。また、本発明では、タンクと、ポンプと、循環通路と、２個のノズルのみでエマルジョン燃料の乳化及び再乳化を可能とするもので、従来既知の特許文献１で必要とした駆動手段と攪拌羽根とを有する大型の攪拌装置や、特許文献２で必要とした液体攪拌装置と磁場印加装置等の特殊設備を必要としないので、エマルジョン燃料乳化装置を格段に安価に製造することができる。本発明は１つの装置で、分離したエマルジョン燃料の再乳化と、３種類の液体を混合して最初からエマルジョン燃料を製造することとの両方に適用することができ、経済性が高い装置である。

本発明に係るエマルジョン燃料乳化装置では、タンク内の液面下に混合用ノズルと攪拌用ノズルの２種類のノズルを配置し、循環通路を循環してきた液体を混合用ノズルと攪拌用ノズルからタンク内の液体に噴射する。混合用ノズルから噴射する液体をタンク内の混合用ノズルの吐出口と壁面との間の所定の位置に存在する液体に強力な噴射力によって摩擦衝突させることによって所定の位置に存在する液体の乳化を促進させ、それと共に攪拌用ノズルによってタンク内全体の液体を攪拌させる。このように、混合用ノズルと攪拌用ノズルとでタンク内の液体の乳化促進と攪拌とを行なうことで、エマルジョン化させる液体の再乳化や乳化を達成することができる。また、タンクの外部と内部とを経由する液体の循環通路は、閉鎖状態で液体を移動させる（通路途中で空気中に露出しない）ので、エマルジョン燃料による泡の発生とその泡のタンクからの溢れ出しを防止することができる。

本発明に係るエマルジョン燃料乳化方法によれば、混合用ノズルから噴射する液体を混合用ノズルとタンク内の壁面との間の液体に向けて噴射させることでタンク内の液体を強い力で混合させて乳化や再乳化を促進すると共に、攪拌用ノズルからの液体の噴射でタンク内の液体を攪拌させるものである。このように、一方の混合用ノズルによるタンク内の液体の乳化や再乳化を促進すると共に、他方の攪拌用ノズルによるタンク内の液体の攪拌を行なうことで、タンク内の液体の乳化や再乳化を２個のノズルを使用して簡単にしかも短時間で行なうことができる。本発明では、乳化剤に界面活性剤ではなくて植物油を使用することで、短時間で乳化を促進して簡単にエマルジョン燃料を製造することができる。乳化剤に植物油を使用すると、界面活性剤を使用する場合のようなダイオキシンを燃焼時に発生することがないので、環境を阻害することがない燃料として使用することができる。更に、加工水（クラスターを小さく処理した水、あるいは溶存酸素か活性水素のうちの少なくとも１つを含ませるよう処理した水）と植物油（ひまし油とひまわり油と菜種油と米油のうちの少なくとも１つ）と燃料と、を混合することで、短時間でエマルジョン燃料を生成することができる。

本発明のエマルジョン燃料の乳化促進装置及びその乳化促進方法は、安価で小スペース化を達成するもので、でエマルジョン燃料の再乳化とエマルジョン燃料の製造とを短時間で可能にするものである。

次に、本発明を図面に基づいて説明する。図１は本発明に係るエマルジョン燃料乳化装置の実施例１を示す構成図、図２は図１で使用する混合用ノズルの断面図、図３は図１で使用する攪拌用ノズルの断面図である。本発明に係るエマルジョン燃料乳化装置は、タンク１０と、そのタンク１０内の空間１２に備えられる液体混合手段としての混合用ノズル１４（図２）と、液体攪拌手段としての攪拌用ノズル１６（図３）とを有する。それら混合用ノズル１４及び攪拌用ノズル１６は、タンク１０内に収容される液体の液面１８より下位に備えられる。ここで、タンク１０内に投入されるものは、分離した状態のエマルジョン燃料や、エマルジョン燃料の原材料である燃料と水と乳化剤であるため、時間の経過と共にタンク内のエマルジョン化させる液体の状態が徐々に変化する。そのため、タンク１０に収容されているものや後述する循環通路を移動するものを「液体」として説明する。但し、エマルジョン燃料として明確な場合には、「エマルジョン燃料」として説明する。

本発明に係るエマルジョン燃料乳化装置は更に、一端をタンク１０内の下位と連絡する主循環通路２０と、その主循環通路２０の他端の分岐手段２２と、一端を分岐手段２２と連絡し他端を混合用ノズル１４と連絡する第１分岐循環通路２４と、一端を分岐手段２２と連絡し他端を攪拌用ノズル１６と連絡する第２分岐循環通路２６と、から成る循環通路２８を備える。主循環通路２０の途中に、タンク１０内の液体を循環通路２８を経由して混合用ノズル１４（図２）と攪拌用ノズル１６とに向けて送り出すための移送手段としてのポンプ３０を備える。ポンプ３０は高圧ポンプを使用するが、そのポンプ圧はタンク１０の容量が大きい程、より高圧とする。小容量のタンク１０の場合でも、例えば５気圧／ｃｍ２以上のポンプ圧とすることが望ましい。タンク１０には、生成したエマルジョン燃料を外部に取出すための取出し通路３２が連絡されており、その取出し通路３２の途中には開閉弁３４が備えられている。タンク１０には、タンク１０内の液体の液面１８が下降できる下限を検知するための下限センサ３６と、上限を検知するための上限センサ３８とを備える。液面１８が下限センサ３６の位置を越えて下降した場合や、液面１８が上限センサ３８を越えて上昇した場合には、図示しないアラームがなるように設定する。

分岐手段２２は、ポンプ３０によって主循環通路２０から送り出される液体の流量を、第１分岐循環通路２４への流量と第２分岐循環通路２６への流量とに分配するためのものである。主循環通路２０を通って分岐手段２２に至る液体の流量を１００％とすると、第１分岐循環通路２４を経由して流量混合用ノズル１４に至る液体の流量は例えば６０〜９０％（５０％以上)とするのが望ましい。なお、分岐手段２２は、分岐管であっても良いし、混合用ノズル１４と攪拌用ノズル１６への分配率を可変できるものであっても良い。

混合用ノズル１４を図２に基づいて説明する。混合用ノズル１４には、例えば二流体ノズルが用いられる。混合用ノズル１４は、ハウジング４０と、ハウジング４０内に形成されるものであって第１分岐循環通路２４からの液体を導入するための導入空間４２と、ハウジング４０内に形成される混合用空間４４と、導入空間４２から導入される液体を混合用空間４４内に噴射するための噴射口４６と、ハウジング４０に形成されるものであって混合用空間４４とハウジング４０の外部（タンク１０の空間１２）とを連絡するための外部連絡口４８と、前記ハウジング４０に形成されるものであって混合用空間４４内の液体を混合用ノズル１４の外部（タンク１０の空間１２）に噴射する吐出口５０と、が形成されている。ハウジング４０は、強度を要するため例えばステールの素材である。例えば内径が３５ｃｍで、深さが３５ｃｍのタンク１０を使用する場合に、混合用ノズル１４のハウジング４０の寸法は、例えば全長が約４ｃｍ、外径が約３ｃｍのものを使用する。噴射口４６の直径は約３ｍｍであり、吐出口５０の直径は約４ｍｍである。混合用ノズル１４のこれらの寸法は限定的なものではなく、タンク１０の大きさに応じて異なる寸法とする。また、吐出口５０の大きさは、約４ｍｍの直径のものより充分大きいものにしても良い。混合用ノズル１４は、外部連絡口４８から混合用空間４４内に空気が導入されると吐出口５０からの液体の噴射力が弱まる。このため、混合用ノズル１４が液面１８より上位にならないようにするために、混合用ノズル１４はタンク１０内の下位に配置する。

第１分岐循環通路２４を通過する液体は、混合用ノズル１４の導入空間４２を経て噴射口４６から混合用空間４４内に噴射される。ポンプ３０の圧力が高圧であることから、噴射口４６から混合用空間４４内に噴射される液体は高圧高速で混合用空間４４内に噴射され、その高圧高速の液体の液体によって、混合用空間４４内に負圧が発生する。その負圧によって、外部連絡口４８から混合用空間４４内に混合用ノズル１４の外部（混合用ノズル１４付近の外部）の液体が導入され、噴射口４６からの液体と外部連絡口４８からの液体との両方が混合用空間４４内で混合され、その混合された液体が吐出口５０から混合用ノズル１４の外部に向けて高圧高速で噴射される。

タンク１０内の下位に配置される混合用ノズル１４は、吐出口５０を形成した端面５１をタンク１０の壁面（内壁）に近い位置に対面させ、吐出口５０から噴射する液体を壁面に向けて噴射させる。混合用ノズル１４の吐出口５０（端面５１）と対面する壁面は、タンク１０内の底面であってもタンク１０内の下位の側面であっても良い。吐出口５０（端面５１）とタンク１０の壁面との距離は、１０ｃｍ以下とする。最適距離は、０．７ｃｍ〜５ｃｍ（両端を含む）である。吐出口５０（端面５１）とタンク１０の壁面との距離を１０ｃｍ以内とすることで、混合用ノズル１４の吐出口５０（端面５１）とその吐出口５０（端面５１）に対向するタンク１０内の壁面との間に液体が存在していても、混合用ノズル１４の吐出口５０から噴射する液体をタンク１０の壁面に向けて衝突（壁面に到達）させることができる。

混合用ノズル１４の吐出口５０から噴射される液体は高速高圧であるので、吐出口５０から噴射される液体は吐出口５０（端面５１）とタンク１０内の壁面との間に存在する液体と摩擦衝突を生じながら混合し、その摩擦衝突した液体の乳化が促進される。即ち、タンク１０の液体が分離されたエマルジョン燃料の場合には、再乳化が促進され、タンク１０の液体が燃料と水と乳化剤の３種類の液体である場合には、それら３種類の液体の混合乳化が促進される。

混合用ノズル１４の吐出口５０とその吐出口５０に対向するタンク１０内の壁面との間の距離が１０ｃｍ以上になると、混合用ノズル１４の吐出口５０から噴射された液体が、その吐出口５０と壁面との間に存在する液体によって壁面に到達しにくくなり、摩擦による混合する力が小さくなり、乳化が促進されにくくなる。その場合には、ポンプ３０を長時間作動させなければならず、経済効率が悪くなる。

混合用ノズル１４の吐出口５０とタンク１０の壁面との距離が０．７ｃｍ〜５ｃｍ（両端を含む）であれば、吐出口５０から噴射される液体と吐出口５０からタンク１０の壁面との間に存在する液体との摩擦による混合が最適な状態で行われ、乳化が促進される。吐出口５０とタンク１０の壁面との距離が０．７ｃｍ以下であると、吐出口５０と壁面の間の距離が狭くなって、吐出口５０からの液体の吐出の障害となる。その結果、壁面に向かって噴射される液体の量が少なくなって、最適な状態と比べて乳化効率が落ちる。

ポンプ３０は高圧ポンプを用いるので、混合用ノズル１４の噴射口４６から噴射される液体の速度は高速となる。混合用ノズル１４の吐出口５０や端面５１とタンク１０の壁面との距離を１０ｃｍ以下（最適距離は０．７ｃｍ〜５ｃｍ）とすることで、混合用ノズル１４の吐出口５０や端面５１とタンク１０の壁面との間に存在する液体に、混合用ノズル１４の吐出口５０からタンク１０の壁面に向けて液体が高速で噴射されることによって、その衝突摩擦力にとよって両方の液体が混合され乳化される。

次に、攪拌用ノズル１６を図３に基づいて説明する。攪拌用ノズル１６は、基部５２と、基部５２内に形成されるものであって第２分岐循環通路２６からの液体を導入するための導入空間５４と、その導入空間５４に導入された液体をタンク内１０の液体に向けて噴射するための噴射口５６と、噴射口５６から噴射された液体を所定の方向に導くための誘導筒５８とを有する。誘導筒５８は基部５２と間隔を開けて備えられるものであって、その間隔を保つために誘導筒５８と基部５２とは複数の連結腕６０で連結されている。誘導筒５８は、噴射口５６から噴射された液体を導くための内部空間６２を有している。複数の連結腕６０に囲まれる箇所は一方を噴射口５６と連絡し他方を誘導筒５８の内部空間６２と連絡する空間６４となっている。この空間６４は、基部５２や誘導筒５８の外部（攪拌用ノズル１６付近の外部）とも連絡している。基部５２と誘導筒５８と連結腕６０とは、例えば合成樹脂で一体に形成されるのが望ましい。この攪拌用ノズル１６は、例えば長さが約４ｃｍで、外径が約１．６ｃｍ程度のものであり、非常に安価なものである。

噴射口５６の中心軸と誘導筒５８の内部空間６２中心軸とは一致しており、噴射口５６から噴射される液体は空間６４を経て誘導筒５８の内部空間６２に向けて高速で噴射される。噴射口５６から誘導筒５８の内部空間６２に向けて噴射される液体によって負圧が発生し、その負圧によって攪拌用ノズル１６の外部（攪拌用ノズル１６付近の外部）に存在する液体が空間６４に吸引されて、誘導筒５８の内部空間６２に導入される。誘導筒５８からは、噴射口５６から噴射された液体と攪拌用ノズル１６の外部から空間６４に吸引された液体とが、攪拌用ノズル１６の外部のタンク１０内の液体に向けて噴射される。即ち、攪拌用ノズル１６から噴射される液体によって、タンク１０内の液体が攪拌される。

ここで、タンク１０内に分離した状態のエマルジョン燃料を投入する場合について説明する。タンク１０内に投入した分離した状態のエマルジョン燃料は、タンク１０内に投入された場合、液面１８に近い位置では分離した燃料の混合比率が高く、底面に近い位置では分離した水の混合比率が高い。分離したエマルジョン燃料をタンク１０内の所定の上限位置まで投入した後、ポンプ３０を作動させる。ポンプ３０の作動によって、タンク１０内の下方のエマルジョン燃料（分離した水の混合比率の高いエマルジョン燃料）は、主循環通路２０を通過し、主循環通路２０を通過した半分以上の流量の液体を第１分岐循環通路２４を通って混合用ノズル１４に導入する。主循環通路２０を通過した半分以下の流量の液体を第２分岐循環通路２６を通って攪拌用ノズル１６に導入する。

攪拌用ノズル１６では、第２分岐循環通路２６から導入されたエマルジョン燃料を噴射口５６からタンク１０内のエマルジョン燃料に向けて噴射する。その際に噴射口５６から噴射する液体によって、攪拌用ノズル１６付近のエマルジョン燃料を空間６４に吸引して誘導筒５８の内部空間６２内に導入し、噴射口５６から噴射するエマルジョン燃料と共にタンク１０内のエマルジョン燃料に向けて噴射する。この攪拌用ノズル１６によるエマルジョン燃料の噴射によって、タンク１０内のエマルジョン燃料は均一に混合される。

混合用ノズル１４では、混合用空間４４において、噴射口から噴射されるエマルジョン燃料と、導入空間４２から導入される混合用ノズル１４の外部のエマルジョン燃料とが混合され、その混合されたエマルジョン燃料が吐出口５０からタンク１０の壁面に向けて噴射され、吐出口５０の外部に存在するエマルジョン燃料と強い摩擦力によって混合され、分離されたエマルジョン燃料の再乳化を行う。導入空間４２から混合用空間４４内に導入される混合用ノズル１４の外部のエマルジョン燃料は、最初は分離した水の混合比率が高いもの（混合用ノズル１４はタンク１０内の下位に配置される）であるが、攪拌用ノズル１６によってタンク１０内のエマルジョン燃料が徐々に攪拌されて均一になりつつあるので、徐々に燃料の混合比率が高いものとなる。よって、混合用ノズル１４の吐出口５０からタンク１０の壁面に向けて噴射されるエマルジョン燃料は、水の混合比率が高いものから水と燃料が均一に混合されたものに徐々に変ってゆき、再乳化が促進される。

以上説明したように、本発明の装置や方法を用いると、一旦乳化した後で分離したどのような種類のエマルジョン燃料を用いても、再乳化することができるものである。本発明では、混合用ノズル１４と攪拌用ノズル１６との２種類のノズルを使用しているが、混合用ノズル１４と攪拌用ノズル１６とのどちらか１種類を用いただけでは、分離したエマルジョン燃料の再乳化を行うことができないか、あるいは乳化や再乳化ができたとしても多大の時間がかかって実用には適しない。

次に、本発明の装置や方法を用いて、各種燃料（重油や軽油や灯油やガソリンや廃油等）と特殊な加工水（後述する）と植物油（後述する）との３種類の液体をタンク１０内に投入して、ポンプ３０を作動させると、短時間でエマルジョン燃料を製造することができる。

本発明で使用する加工水としては、幾つかの種類のいずれかの水を用いることができる。先ず第１に、クラスターを小さくした水が加工水として考えられる。水のクラスターを小さくすることによって、水そのものに界面活性力を持たせることができる。例えば、磁石等によって形成した磁界の中に水を通したり、電磁波の中に水を通過させたり、水に超音波を当てたり、水に紫外線を照射したり、水に遠赤外線を照射したりすることで、水のクラスターを小さくすることができる。水のクラスターを小さくする方法としては、これらの方法に限るものではない。第２に、溶存酸素を多く含む（例えば飽和状態(８．４mg/l)に近い値）よう処理した水や、活性水素を多く含む（例えば飽和状態(吸光度３．０)に近い値）よう処理した水が考えられる。溶存酸素と活性水素の両方を多く含む方が望ましいが、少なくとも一方を含んでいることで、乳化を良好に行わせることができる。第３に、イオン交換樹脂とトルマリンと火成岩のうち二酸化珪素を多く含む岩石との順に通過させて成る水か、イオン交換樹脂と火成岩のうち二酸化珪素を多く含む岩石とトルマリンとのを通過させて成る水かのいずれかの水が加工水として考えられる。第４に、第３の水のいずれかの水を、火成岩のうち二酸化珪素を多く含む岩石に循環通過させた水が加工水として考えられる。特に、第３や第４の水を加工水とした場合に、乳化保持期間が長い。更に、第４の加工水の場合には、水のクラスターが小さくかつ溶存酸素を多く含んでいる。

植物油としては、ひまし油とひまわり油と菜種油と米油のうちの少なくとも１つから成る植物油を使用する。この植物油を使用することによって、エマルジョン燃料の再乳化や、燃料と加工水と植物油とを混合することによる乳化を促進させると共に、乳化時間をより安定させることができる。

燃料と加工水と植物油との３種類の液体を、合計で例えば約２０リットル（タンク１０の容積の６〜８割程度）をタンク１０内に入れ、本発明の装置を作動させると、３分〜５分でエマルジョン燃料を製造することができる。燃料と加工水の混合比率を５０％ずつとして、加工水を第１の加工水や第２の加工水とした場合、乳化状態が１週間以上を保つことができるが、第３の加工水や第４の加工水では、乳化状態が３週間以上を保つことができる。

次に、本発明に係るエマルジョン燃料乳化装置の実施例２を図４に基づいて説明する。図４において、図１と同一符号は同一部材を示す。実施例１では、混合用ノズル１４の吐出口５０からの液体を衝突させる壁面は、タンク１０の底面または側面としたが、図4に示す実施例２では、タンク１０にタンク１０とは別の小タンク６６を備える。開口部を上方に向けた状態で、小タンク６６をタンク１０内に収容する。その後、小タンク６６の内壁の底面か内壁の側面に向けて、混合用ノズル１４の吐出口５０からの液体を噴射する。混合用ノズル１４の吐出口５０と小タンク６６の内壁底面か内壁側面との距離は、１０ｃｍ以下（最適では０．７ｃｍ〜４ｃｍ）とする。実施例１と同様、ポンプ３０（図１）の圧力は５気圧以上とする。なお、この実施例２においても、実施例１と同様に、攪拌用ノズル１６（図示せず）を備える。

この実施例２では、小タンク６６の内壁に向けて混合用ノズル１４の吐出口５０からの液体を噴射させる。小タンク６６の内部の液体はタンク１０内と比べて移動が制限されており、その移動が制限されている分だけ、混合用ノズル１４の吐出口５０から液体と小タンク６６の内部の液体との摩擦混合が激しく、それら液体同士の摩擦混合によって、液体の再乳化や乳化が促進される。また、混合用ノズル１４の吐出口５０からの液体の噴射によって、壁面が損傷する場合があるので、小タンク６６が損傷しても、小タンク６６のみを交換すれば良いので経済的である。

次に、本発明に係るエマルジョン燃料乳化装置の実施例３を図５及び図６に基づいて説明する。図５及び図６において、図１や図４と同一符号は同一部材を示す。この実施例３では、タンク１０内にエマルジョン燃料を生成するための３種類の液体を自動的に供給できるようにしたものである。図５に示す実施例３では、図１に示す実施例１の全ての構成部材を備える。図５に示す実施例３では更に、燃料（例えば、重油，軽油，灯油、ガソリン、廃油等の燃料）を収容する燃料タンク６８と、加工水を収容する水タンク７０と、植物油を収容する植物油タンク７２とを有する。

燃料タンク６８に一端を連結する燃料供給通路７４と、その燃料供給通路７４を開閉する燃料用開閉弁７６と、水タンク７０に一端を連絡する水供給通路７８と、その水供給通路７８を開閉する水用開閉弁８０と、植物油タンク７２に一端を連絡する植物油供給通路８２と、その植物油供給通路８２を開閉する植物油用開閉弁８４とを備えている。燃料供給通路７４の他端と、水タンク７０の他端と、植物油供給通路８２の他端はそれぞれ、同一の外部連絡通路８６の一端と連絡している。外部連絡通路８６へは、原則として、燃料と加工水と植物油とが単独で導入されるように、開閉弁７６，８０，８２が操作される。外部連絡通路８６の他端は、図６に示すように、混合用ノズル１４の外部連絡口４４と連絡している（図６）。タンク１０には、下限センサ３６と上限センサ３８とが備えられる。

次に、実施例３の働きについて説明する。タンク１０内から取出し通路３２を経てエマルジョン燃料を取り出した場合に、エマルジョン燃料の液面１８が下降する。エマルジョン燃料の液面１８の下降の下限を下限センサ３６で検知すると、開閉弁３４を閉じてタンク１０（取出し通路３２）からのエマルジョン燃料の取り出しを停止する。その後、燃料用開閉弁７６と水用開閉弁８０と植物油用開閉弁８４とを適宜操作して、燃料と加工水と植物油とを外部連絡通路８６を経由して、順次混合用ノズル１４の混合用空間４４に導入する。それと共にポンプ３０を作動して、タンク１０内のエマルジョン燃料を主循環通路２０と第１分岐循環通路２４を経由して混合用ノズル１４の混合用空間４４に噴射口４２から噴射する。混合用ノズル１４の混合用空間４４では、噴射口４２から噴射されるエマルジョン燃料と外部連絡通路８６から導入される液体とが混合され、その混合されたものは吐出口５０からタンク１０内の壁面に向けて噴射される。

混合用ノズル１４からタンク１０内の壁面に向けて混合用空間４４で混合された液体を噴射すると共に、攪拌用ノズル１６でタンク１０内の液体を混合することで、混合用ノズル１４の混合用空間４４内に導入される燃料と加工水と植物油との乳化が徐々に促進される。混合用ノズル１４の混合用空間４４内に燃料と加工水と植物油とが順次導入されることで、タンク１０内のエマルジョン燃料の液面１８が上昇する。タンク１０内のエマルジョン燃料の液面１８が上昇して、上限センサ５６で液面１８の上限を検知すると、タンク１０への燃料と加工水と植物油の供給を停止する。その後も、ポンプ３０の作動を継続することで、タンク１０内に供給された燃料と加工水と植物油とが乳化される。

以上のように、実施例３においては、タンク内のエマルジョン燃料を使用して、液面１８が所定の高さまで下降した際に、燃料と加工水と植物油を自動的に供給することにより、エマルジョン燃料の新規製造とエマルジョン燃料の使用とを繰り返して行なうことができる。この実施例３においては、実施例１に、各液体用タンク６８，７０，７２と、各液体の供給通路７４，７８，８２と、各供給通路７４，７８，８２に備えた各電磁弁７６，８０，８４と、一端を各液体の供給通路７４，７８，８２と連絡し他端を混合用ノズル１４の混合用空間４４と連絡する外部連絡通路８６と、を追加するだけで良く、自動的にエマルジョン燃料を製造する場合でも安価な装置とすることができる。この実施例３においては、３種類の液体（燃料と加工水と植物油）から短時間でエマルジョン燃料を製造することができるので、直ちにエマルジョンン燃料の使用が望まれる状況のものに適応することができる。

本発明に係るエマルジョン燃料の乳化促進装置の実施例１を示す構成図である。図１のエマルジョン燃料の乳化促進装置に使用する混合用ノズルの断面図である。図１のエマルジョン燃料の乳化促進装置に使用する攪拌用ノズルの断面図である。本発明に係るエマルジョン燃料の乳化促進装置の実施例２を示す要部断面図である。本発明に係るエマルジョン燃料の乳化促進装置の実施例３を示す構成図である。図５に示す実施例３の要部断面図である。

符号の説明

１０タンク
１４混合用ノズル
１６攪拌用ノズル
１８液面
２０主循環通路
２２分岐手段
２４第１分岐循環通路
２６第２分岐循環通路
２８循環通路
３０ポンプ
３６下限センサ
３８上限センサ
４０ハウジング
４２導入空間
４４混合用空間
４６噴射口
４８外部連絡口
５０吐出口
５２基部
５４導入空間
５６噴射口
５８誘導筒
６２内部空間
６４空間
６６小タンク
６８燃料タンク
７０水タンク
７２植物油タンク
７４燃料供給通路
７６燃料用開閉弁
７８水供給通路
８０水用開閉弁
８２植物油供給通路
８４植物油用開閉弁
８６外部連絡通路

Claims

内部にエマルジョン化する液体を収容するためのタンクと、前記タンクの液体内に備えられるものであって前記タンク内の壁面に対して１０ｃｍ以内の距離で吐出口から液体を噴射させて液体を乳化させるための混合用ノズルと、前記タンクの液体内に備えられるものであって噴射口から噴射した液体を前記タンク内の液体に向けて噴射させて前記タンク内の液体を混合させるための攪拌用ノズルと、一端を前記タンク内と連絡すると共に他端を前記混合用ノズル並びに前記攪拌用ノズルと連絡する循環通路と、前記循環通路の途中に備えられるものであって前記空間内の液体を前記混合用ノズル及び前記攪拌用ノズルに向けて移動させるための移送手段と、を有することを特徴とするエマルジョン燃料の乳化促進装置。
前記混合用ノズルの前記吐出口と前記タンクの前記壁面との距離を０．７ｃｍ〜５ｃｍとしたことを特徴とする請求項１記載のエマルジョン燃料の乳化促進装置。
前記混合用ノズルが、ハウジングと、前記ハウジングに内に形成されるものであって前記吐出口と連絡する混合用空間と、前記循環通路からの液体を導入するためのものであって前記ハウジングに形成される導入空間と、前記導入空間に導入された液体を前記混合用空間に噴射するための噴射口と、前記ハウジングに形成されるものであって前記混合用空間と前記ハウジングの外部とを連絡する外部連絡口と、を有することを特徴とする請求項１または２記載のエマルジョン燃料の乳化促進装置。
前記攪拌用ノズルが、基部と、前記循環通路からの液体を導入するためのものであって前記基部に形成される導入空間と、前記導入空間に導入された液体を前記タンク内の液体に向けて噴射するための噴射口と、前記基部と間隔を開けて備えられるものであって前記噴射口から噴射される液体を内部空間に導くための誘導筒と、前記噴射口と前記誘導筒の前記内部空間との間に形成するものであって前記基部や前記誘導筒の外部と連絡する液体導入空間とを有することを特徴とする請求項１または２記載のエマルジョン燃料の乳化促進装置。
前記循環通路が、一端を前記タンク内と連絡するものであって途中に前記ポンプを備えた主循環通路と、前記主循環通路の他端に備えられる分岐手段と、一端を前記分岐手段と連絡し他端を前記混合用ノズルと連絡する第１分岐循環通路と、一端を前記分岐手段と連絡し他端を前記攪拌用ノズルと連絡する第２分岐循環通路とから成ることを特徴とする請求項３または４記載のエマルジョン燃料の乳化促進装置。
前記タンクの内部に上部を開口した小タンクを備え、その小タンク内に前記混合用ノズルを備え、前記小タンクの内壁を前記タンク内の前記壁面とすることを特徴とする請求項５記載のエマルジョン燃料の乳化促進装置。
タンクの外部に、燃料を収容するための燃料タンクと、加工水を収容するための水タンクと、植物油を収容するための植物油タンクとを備え、前記燃料タンクは途中に燃料用開閉弁を備えた燃料供給通路と連絡し、前記水タンクは途中に水用開閉弁を備えた水供給通路と連絡し、前記植物油タンクは途中に植物油用開閉弁を備えた植物油供給通路と連絡し、前記水供給通路と前記燃料供給通路と前記植物油供給通路とに一端を連絡し他端を前記混合用ノズルの前記外部連絡口と連絡する外部連絡通路を設けたことを特徴とする請求項３または４記載のエマルジョン燃料の乳化促進装置。
前記植物油をひまし油とひまわり油と菜種油と米油のうちの少なくとも１つからなることを特徴とする請求項７記載のエマルジョン燃料の乳化促進装置。
前記加工水がクラスターを小さく処理した水であることを特徴とする請求項７または８記載のエマルジョン燃料の乳化促進装置。
前記加工水が溶存酸素か活性水素のうちの少なくとも１つを含ませるよう処理した水であることを特徴とする請求項７または８記載のエマルジョン燃料の乳化促進装置。
前記加工水がイオン交換樹脂とトルマリンと火成岩のうち二酸化珪素を多く含む岩石との順に通過させて成る水か、イオン交換樹脂と火成岩のうち二酸化珪素を多く含む岩石とトルマリンとのを通過させて成る水かのいずれかの水としたことを特徴とする請求項７または８記載のエマルジョン燃料の乳化促進装置。
前記加工水を、火成岩のうち二酸化珪素を多く含む岩石に循環通過させた水としたことを特徴とする請求項１１記載のエマルジョン燃料の乳化促進装置。
前記タンクに前記タンク内の液体の液面を検知する下限センサと上限センサとを取付けたことを特徴とする請求項７記載のエマルジョン燃料の乳化促進装置。
タンク内にエマルジョン化する液体を入れ、前記タンク内の液面下において前記タンク内の壁面に対して１０ｃｍ以内の距離に吐出口を対向させて混合用ノズルを備えると共に、前記タンク内の液面下に攪拌用ノズルを備え、前記混合用ノズルへは前記タンクの外部を循環する循環通路を経由した液体を移送手段の圧力で導入し、前記混合用ノズルの前記吐出口から前記タンク内の壁面に向けて噴射される液体を前記吐出口と前記壁面との間に存在する液体と衝突させることで互いに衝突する液体同士を乳化させると共に、前記攪拌用ノズルへは前記タンクの外部を循環する循環通路を経由した液体を移送手段の圧力で導入し、前記攪拌用ノズルから噴射される液体で前記タンク内の液体を攪拌することを特徴とするエマルジョン燃料の乳化促進方法。
前記混合用ノズルの前記吐出口と前記タンクの前記壁面との距離を０．７ｃｍ〜５ｃｍとしたことを特徴とする請求項１４記載のエマルジョン燃料の乳化促進方法。
前記混合用ノズルが、ハウジングと、前記ハウジングに内に形成されるものであって前記吐出口と連絡する混合用空間と、前記循環通路からの液体を導入するためのものであって前記ハウジングに形成される導入空間と、前記導入空間に導入された液体を前記混合用空間に噴射するための噴射口と、前記ハウジングに形成されるものであって前記混合用空間と前記ハウジングの外部とを連絡する外部連絡口とを有することを特徴とする請求項１４または１５記載のエマルジョン燃料の乳化促進方法。
前記攪拌用ノズルが、基部と、前記循環通路からの液体を導入するためのものであって前記基部に形成される導入空間と、前記導入空間に導入された液体を前記タンク内の液体に向けて噴射するための噴射口と、前記基部と間隔を開けて備えられるものであって前記噴射口から噴射される液体を内部空間に導くための誘導筒と、前記噴射口と前記誘導筒の前記内部空間との間に形成するものであって前記基部や前記誘導筒の外部と連絡する液体導入空間とを有することを特徴とする請求項１４または１５記載のエマルジョン燃料の乳化促進装置。
前記タンクの内部に上部に開口部を形成した小タンクを備え、その小タンク内に前記混合用ノズルを備え、前記小タンクの内壁を前記タンク内の前記壁面とすることを特徴とする請求項１６または１７記載のエマルジョン燃料の乳化促進方法。
燃料を収容した燃料タンクと、加工水を収容するための水タンクと、植物油を収容するための植物油タンクとを備え、タンク内の液体が減少した際に、前記混合用ノズルの前記外部連絡口に、燃料と加工水と植物油とを導入することを特徴とする請求項１６記載のエマルジョン燃料の乳化促進方法。
前記植物油をひまし油とひまわり油と菜種油と米油のうちの少なくとも１つからなることを特徴とする請求項１９記載のエマルジョン燃料の乳化促進方法。
前記加工水がクラスターを小さく処理した水であることを特徴とする請求項１９または２０記載のエマルジョン燃料の乳化促進方法。
前記加工水が溶存酸素か活性水素のうちの少なくとも１つを含ませるよう処理した水であることを特徴とする請求項１９または２０記載のエマルジョン燃料の乳化促進方法。
前記加工水が、イオン交換樹脂とトルマリンと火成岩のうち二酸化珪素を多く含む岩石との順に通過させて成る水か、イオン交換樹脂と火成岩のうち二酸化珪素を多く含む岩石とトルマリンとのを通過させて成る水かのいずれかの水としたことを特徴とする請求項１９または２０記載のエマルジョン燃料の乳化促進方法。
前記加工水を、火成岩のうち二酸化珪素を多く含む岩石に循環通過させた水としたことを特徴とする請求項２３記載のエマルジョン燃料の乳化促進方法。