JP2011038000A - 燃料製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】汎用性の低下、及び、装置の複雑化を解決し、微粒化及び状態が安定したエマルジョン燃料を製造する方法を提供すること。
【解決手段】燃料油に水を分散させたエマルジョン燃料を製造する方法であり、上記水と上記燃料油とを、それぞれ磁力が印加される領域を流通させて、当該磁力にて上記水の分子と上記燃料油の分子とをそれぞれ微粒化する第一工程と、上記水と上記燃料油とを混合する第二工程と、上記水と上記燃料油とが混合された混合燃料を攪拌して当該混合燃料の分子を微粒化する第三工程と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、燃料製造方法にかかり、特に、エマルジョン燃料を製造する方法に関する。

燃料を燃焼させて得た熱を水に伝え、水蒸気や温水に換えるボイラーなどの熱源機器では、その燃焼させる燃料として、燃料油に水と界面活性剤を添加し、攪拌して燃料油中に水を分散させたエマルジョン燃料が利用される。このエマルジョン燃料は、その燃焼に伴い発生する窒化酸化物（ＮＯｘ）や硫黄酸化物（ＳＯｘ）、粒子状物質（ＰＭ（particulate matter））等の発生を抑えることができ、排出ガスがもたらす環境負荷を軽減させる効果ある。このため、近年では、ますますエマルジョン燃料が注目されつつある。

そして、特許文献１には、ディーゼルエンジンに連結された燃料改質装置が開示されている。この燃料改質装置では、液体燃料と水との混合液に高周波振動を与えて、微粒化したエマルジョン燃料を生成している。そして、エンジン運転状態に応じて液体燃料供給量と水供給量とを制御することにより、燃料改質を行っている。

特開２００４−７６６０８号公報

しかしながら、上述した燃料改質装置は、車両積載型であり、運転状態の制御システムを組み合わせて構成されている。従って、汎用性が低く、低コストにて微粒化かつ安定したエマルジョン燃料を製造することが困難である、という問題が生じる。

このため、本発明の目的は、上述した課題である、汎用性の低下、及び、装置の複雑化を解決し、微粒化及び状態が安定した燃料を製造する方法を提供することにある。

かかる目的を達成するため本発明の一形態である燃料製造方法は、燃料油に水を分散させたエマルジョン燃料を製造する方法であり、
上記水と上記燃料油とを、それぞれ磁力が印加される領域を流通させて、当該磁力にて上記水の分子と上記燃料油の分子とをそれぞれ微粒化する第一工程と、
上記水と上記燃料油とを混合する第二工程と、
上記水と上記燃料油とが混合された混合燃料を攪拌して当該混合燃料の分子を微粒化する第三工程と、
を有する。

また、本発明の他の形態である燃料製造装置は、燃料油に水を分散させたエマルジョン燃料を製造する燃料製造装置であって、
上記水が流通する水用流通路と、上記乳化剤が添加された上記燃料油が流通する燃料油用流通路と、上記水用流通路を流通した上記水と上記燃料油用流通路を流通した上記燃料油とが混合された混合燃料が流通する混合燃料用流通路と、上記混合燃料用流通路を流通した上記混合燃料を攪拌する攪拌タンクと、を備え、
上記水用流通路と上記燃料油用流通路とのそれぞれの周囲に、当該各流通路内に磁力を印加する磁石をそれぞれ配置した、
という構成を採る。

本発明は、以上のように構成されることにより、簡易な装置にて、汎用性が高く、微粒化及び状態が安定した燃料を製造することができる。

実施形態１における燃料製造装置の構成を示す図である。 図１に開示した磁力部の構成を示す図である。 図１に開示した燃料製造装置による燃料製造方法を説明するための図である。

＜実施形態１＞
本発明の第１の実施形態を、図１乃至図３を参照して説明する。図１は、燃料製造装置の構成を示す図であり、図２は、その一部の構成を示す図である。図３は、燃料製造装置による燃料製造方法を説明するための図である。

［燃料製造装置］
はじめに、燃料製造装置の構成について、図１及び図２を参照して説明する。まず、本実施形態における燃料製造装置は、Ａ重油といった燃料油に、水と乳化剤を添加して、燃料油中に水を分散させたエマルジョン燃料を製造する装置である。このとき、Ａ重油と水との体積比率は、ほぼ５０％ずつであり、これに添加される乳化剤の体積比率は、最終的なエマルジョン燃料の製造量の０．５％である。そして、エマルジョン燃料の製法は、水を油で包み込むオイルインウォーター製法（Ｗ／Ｏ製法）となる。但し、各成分の割合は、上記値に限定されない。

なお、上記乳化剤は、いわゆる界面活性剤であり、分子内に親水基と親油基とを持つ物質の総称であり、燃料油と水とを分離させずに、当該燃料油中に均一に水を分散させるよう機能する。また、燃料油は、Ａ重油であることに限定されず、灯油や軽油など、他の燃料油であってもよい。

そして、図１に示すように、燃料製造装置は、水を流通させる配管である水用流通路１と、乳化剤が添加されたＡ重油を流通させる配管である燃料油用流通路２と、水とＡ重油とを混合した混合燃料を流通させる配管である混合燃料用流通路３と、を備えている。

また、燃料製造装置は、Ａ重油に乳化剤を添加して攪拌するタンクである燃料油用攪拌タンク２０（燃料油用攪拌装置）を備えている。この燃料油用攪拌タンク２０には、まずＡ重油が投入されると共に、当該Ａ重油に乳化剤が添加される。そして、この乳化剤が添加された状態のＡ重油を攪拌する。そして、この燃料油用攪拌タンク２０内のＡ重油は、燃料油用流通路２に流通する。なお、燃料油用攪拌タンク２０は、例えば、攪拌羽根を装備し、当該攪拌羽根が回転することでＡ重油と乳化剤を攪拌している。

また、上記水用流通路１の途中には、流通する水に磁力を印加する磁力部１１が設けられている。この磁力部１１は、図２に示すように、水用流通路１の周囲に磁石４を配置している。この例では、磁石４は、磁力が４１４０ガウスであり、水用流通路１を挟んで２列に、所定の間隔を開けて１２個配置されている。但し、磁石４の磁力や配置位置、個数などは上記に限定されない。これにより、磁石４に囲まれた水用流通路１内を矢印Ｆに示すように水を流通させることで、当該水に磁石４の磁力が印加され、水の分子を微粒化（クラスター化）することができる。例えば、上記磁力及び個数の磁石を用いることで、水の分子を５０μｍ以下に微粒化することができる。

また、上記燃料油用流通路２の途中にも、上述した水用流通路１と同様に、流通する乳化剤が添加されたＡ重油に磁力を印加する磁力部２１が設けられている。この磁力部２１は、上述した水用流通路１に設けられたもの（符号１１）と同様の構成を採っており、図２に示すように、燃料油用流通路２の周囲に磁石４を複数配置している。なお、磁石４の磁力や配置、個数などは、上記同様であってもよく、あるいは、異なっていてもよい。これにより、磁石４に囲まれた燃料油用流通路２内を矢印Ｆに示すようにＡ重油を流通させることで、当該Ａ重油に磁石４の磁力が印加され、Ａ重油の分子を微粒化（クラスター化）することができる。例えば、上記磁力及び個数の磁石を用いることで、Ａ重油の分子を５０μｍ以下に微粒化することができる。

そして、上記水用流通路１と燃料油用流通路２とは、上述した各磁力部１１，２１設置個所の下流側で連結し、混合燃料用流通路３に通じている。これにより、混合燃料用流通路３には、上述したように分子が微粒化された水とＡ重油とが混合された混合燃料が流通することとなる。このとき、水とＡ重油とが混合された混合燃料は、当該水とＡ重油とがそれぞれ微粒化されており、また、Ａ重油に添加されている乳化剤の作用により、分離せずに均一に混ざり合うこととなる。

また、混合燃料用流通路３には、上述した水用流通路１と同様に、流通する混合燃料に磁力を印加する磁力部３１が設けられている。この磁力部３１は、上述した水用流通路１に設けられたもの（符号１１）と同様の構成を採っており、図２に示すように、混合燃料用流通路３の周囲に磁石４を複数配置している。なお、磁石４の磁力や配置、個数などは、上記同様であってもよく、あるいは、異なっていてもよい。これにより、磁石４に囲まれた混合燃料用流通路３内を矢印Ｆに示すように混合燃料を流通させることで、当該混合燃料の分子が磁石４の磁力が印加され、混合燃料をさらに微粒化（クラスター化）することができる。

また、混合燃料用流通路３の上記磁力部３１が配置された下流側には、混合燃料を送り出すポンプ３２や、圧力調整弁３３が設けられている。この圧力調整弁３３は、例えば、電子信号Ｓ１によってその動作が制御され、混合燃料を下流に送り出す圧力の調整が行われる。

そして、混合燃料用流通路３には、混合燃料を攪拌するタンクである攪拌タンク３４（攪拌装置）を備えている。この攪拌タンク３４は、電子信号Ｓ２によって攪拌速度、例えば、混合燃料を攪拌する攪拌羽根などの回転速度が制御される。例えば、攪拌することによって混合燃料の分子が３０μｍ以下に微粒化するよう攪拌速度が制御されている。

また、混合燃料用流通路３の上記攪拌タンク３４が配置された下流側には、混合燃料を送り出すポンプ３５や、混合燃料を蓄積するタンク３６が設けられている。そして、タンク３６に蓄積された混合燃料であるエマルジョン燃料は、例えば、ボイラーなどの熱源機器に供給され、当該熱源機器にて燃焼される。

［燃料製造方法］
次に、上述した構成の燃料製造装置を用いて、燃料油に水と乳化剤を添加したエマルジョン燃料を製造する方法を、図３を参照して説明する。

まず、燃料油用攪拌タンク２０にＡ重油を投入すると共に、乳化剤を添加する。そして、燃料油用攪拌タンク２０内で、乳化剤を添加したＡ重油を攪拌する。その後、Ａ重油を燃料油用流通路２に流通させる（矢印Ｙ１）。同時に、水用流通路１に、水を流通させる（矢印Ｙ２）。

そして、水用流通路１の途中に設けられた磁力部１１では、当該水用流通路１を流通している水に磁石４からの磁力を印加する。すると、この磁力にて、水の分子が微粒化（クラスター化）し、例えば、上述した上記磁力や配置の磁石４を用いることで、水が５０μｍ以下に微粒化される（矢印Ｙ２）。同様に、燃料油用流通路２の途中に設けられた磁力部２１では、当該燃料油用流通路２を流通している乳化剤が添加されたＡ重油に磁石４からの磁力を印加する。すると、この磁力にて、Ａ重油の分子が微粒化（クラスター化）し、例えば、上述した上記磁力や配置の磁石４を用いることで、Ａ重油が５０μｍ以下に微粒化される（矢印Ｙ１）。このように、水とＡ重油とは、混合される前にそれぞれ磁力によって微粒化される（第一工程）。

その後、上記水用流通路１を流通する水と、燃料油用流通路２を流通するＡ重油とは、混合燃料用流通路３で合流し、相互に混ざり合って混合燃料となり、当該混合燃料用流通路３内を流通する（矢印Ｙ３）。このとき、合流した水とＡ重油とはそれぞれ微粒化されており、また、Ａ重油に添加されている乳化剤の作用により、混合燃料は分離せずに均一に混ざり合うこととなる。そして、混合燃料用流通路３の途中に設けられた磁力部３１では、当該混合燃料用流通路３を流通している混合燃料に磁石４からの磁力を印加する。すると、この磁力にて、混合燃料が微粒化（クラスター化）する（第二工程）。

そして、混合燃料用流通路３を流通する混合燃料は、攪拌タンク３４内に流入し（矢印Ｙ４）、当該攪拌タンク内で攪拌される（第三工程）。すると、この攪拌により、混合燃料の分子がさらに微粒化する。例えば、攪拌速度を制御することにより、混合燃料の分子が３０μｍ以下に微粒化される。

その後、微粒化された混合燃料は、タンク３６に蓄積される（矢印Ｙ５）。そして、タンク３６に蓄積された混合燃料であるエマルジョン燃料は、例えば、ボイラーなどの燃焼装置に供給され、燃料される。

以上のようにすることで、３０μｍ以下と極めて微粒化されており、また、Ａ重油と水とが分離せず、当該Ａ重油に水が均一に分散するといった、状態が安定した高品質なエマルジョン燃料を製造することができる。そして、上記製造装置や製造方法は、磁石を用いるといった簡易な構成で実現でき、また、汎用性も高いため、極めて有益である。

ここで、上記では、混合燃料用流通路３に磁力部３１を設ける場合を説明したが、当該磁力部３１を混合燃料用流通路３に設けなくてもよい。つまり、水とＡ重油との混合燃料に対しては、必ずしも磁力を印加しなくてもよい。

また、上記では、水と混合する前のＡ重油に乳化剤を添加して攪拌したが、乳化剤を添加するタイミングは任意であり、これに伴い、燃料油用攪拌タンク２０を設けなくてもよい。但し、上述したように水を混合する前にＡ重油に乳化剤を添加することで、水とＡ重油との分離を抑制することができる。

＜実施形態２＞
次に、本発明の第２の実施形態を説明する。本実施形態では、上述した燃料製造方法及び燃料製造装置の構成の概略を説明する。

本発明の一形態である燃料製造方法は、燃料油に水を分散させたエマルジョン燃料を製造する方法であって、
上記水と上記燃料油とを、それぞれ磁力が印加される領域を流通させて、当該磁力にて上記水の分子と上記燃料油の分子とをそれぞれ微粒化する第一工程と、
上記水と上記燃料油とを混合する第二工程と、
上記水と上記燃料油とが混合された混合燃料を攪拌して当該混合燃料の分子を微粒化する第三工程と、
を有する。

そして、上記燃料製造方法では、上記第二工程は、上記混合燃料を磁力が印加される領域を流通させて、当該磁力にて上記混合燃料の分子を微粒化する、ことが望ましい。

また、上記燃料製造方法では、上記第一工程は、上記燃料油に乳化剤を添加して攪拌した後に、当該燃料油を磁力が印加される領域を流通させて当該燃料油の分子を微粒化する、ことが望ましい。

また、上記燃料製造方法では、上記第一工程は、上記水と上記燃料油とをそれぞれ流通させる各流通路の周囲に磁石を配置して、当該各流通路内をそれぞれ流通する上記水と上記燃料油とにそれぞれ磁力を印加する、ことが望ましい。同様に、上記第二工程は、上記混合燃料を流通させる流通路の周囲に磁石を配置して、当該流通路内を流通する上記混合燃料に磁力を印加する、ことが望ましい。

また、上記燃料製造方法では、上記第一工程は、上記水と上記燃料油との分子がそれぞれ５０μｍ以下に微粒化するよう上記水と上記燃料油とに、それぞれ所定の値の磁力を印加する、ことが望ましい。また、上記第三工程は、上記混合燃料の分子が３０μｍ以下に微粒化するよう当該混合燃料を攪拌する、ことが望ましい。

そして、上述した燃料製造方法を実現するための本発明の他の形態である燃料製造装置は、燃料油に水を分散させたエマルジョン燃料を製造する燃料製造装置であって、
上記水が流通する水用流通路と、上記乳化剤が添加された上記燃料油が流通する燃料油用流通路と、上記水用流通路を流通した上記水と上記燃料油用流通路を流通した上記燃料油とが混合された混合燃料が流通する混合燃料用流通路と、上記混合燃料用流通路を流通した上記混合燃料を攪拌する攪拌タンクと、を備え、
上記水用流通路と上記燃料油用流通路とのそれぞれの周囲に、当該各流通路内に磁力を印加する磁石をそれぞれ配置した、
という構成を採る。

また、上記燃料製造装置では、上記乳化剤が添加された上記燃料油を攪拌する燃料油用攪拌装置を備え、上記燃料油用流通路は、上記燃料油用攪拌装置にて攪拌された上記燃料油を流通させる、ことが望ましい。

本発明は、ボイラーなどの熱源機器に供給して燃焼されるエマルジョン燃料を製造するために利用することができ、産業上の利用可能性を有する。

１ 水用流通路
２ 燃料油用流通路
３ 混合燃料用流通路
４ 磁石
１１，２１，３１ 磁力部
２０ 燃料油用攪拌タンク
３２，３５ ポンプ
３３ 圧力調整弁
３４ 攪拌タンク
３６ タンク

Claims (9)

1. 燃料油に水を分散させたエマルジョン燃料を製造する燃料製造方法であって、
   前記水と前記燃料油とを、それぞれ磁力が印加される領域を流通させて、当該磁力にて前記水の分子と前記燃料油の分子とをそれぞれ微粒化する第一工程と、
   前記水と前記燃料油とを混合する第二工程と、
   前記水と前記燃料油とが混合された混合燃料を攪拌して当該混合燃料の分子を微粒化する第三工程と、
   を有する燃料製造方法。
2. 請求項１に記載の燃料製造方法であって、
   前記第二工程は、前記混合燃料を磁力が印加される領域を流通させて、当該磁力にて前記混合燃料の分子を微粒化する、
   を有する燃料製造方法。
3. 請求項１又は２に記載の燃料製造方法であって、
   前記第一工程は、前記燃料油に乳化剤を添加して攪拌した後に、当該燃料油を磁力が印加される領域を流通させて当該燃料油の分子を微粒化する、
   燃料製造方法。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載の燃料製造方法であって、
   前記第一工程は、前記水と前記燃料油とをそれぞれ流通させる各流通路の周囲に磁石を配置して、当該各流通路内をそれぞれ流通する前記水と前記燃料油とにそれぞれ磁力を印加する、
   燃料製造方法。
5. 請求項２に記載の燃料製造方法であって、
   前記第二工程は、前記混合燃料を流通させる流通路の周囲に磁石を配置して、当該流通路内を流通する前記混合燃料に磁力を印加する、
   燃料製造方法。
6. 請求項１乃至５のいずれか一項に記載の燃料製造方法であって、
   前記第一工程は、前記水と前記燃料油との分子がそれぞれ５０μｍ以下に微粒化するよう前記水と前記燃料油とに、それぞれ所定の値の磁力を印加する、
   燃料製造方法。
7. 請求項１乃至６のいずれか一項に記載の燃料製造方法であって、
   前記第三工程は、前記混合燃料の分子が３０μｍ以下に微粒化するよう当該混合燃料を攪拌する、
   燃料製造方法。
8. 燃料油に水を分散させたエマルジョン燃料を製造する燃料製造装置であって、
   前記水が流通する水用流通路と、前記乳化剤が添加された前記燃料油が流通する燃料油用流通路と、前記水用流通路を流通した前記水と前記燃料油用流通路を流通した前記燃料油とが混合された混合燃料が流通する混合燃料用流通路と、前記混合燃料用流通路を流通した前記混合燃料を攪拌する攪拌タンクと、を備え、
   前記水用流通路と前記燃料油用流通路とのそれぞれの周囲に、当該各流通路内に磁力を印加する磁石をそれぞれ配置した、
   燃料製造装置。
9. 請求項８に記載の燃料製造装置であって、
   前記乳化剤が添加された前記燃料油を攪拌する燃料油用攪拌装置を備え、
   前記燃料油用流通路は、前記燃料油用攪拌装置にて攪拌された前記燃料油を流通させる、
   燃料製造装置。
   

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