JP2013142154A - Apparatus for producing fuel mixed with microbubble of hho gas - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関や燃焼装置に供給する軽油、重油あるいはガソリン等の液体燃料にHHOガスの微細気泡を分散させた混合燃料を製造するHHOガス微細気泡混合燃料の製造装置に関する。 The present invention relates to an apparatus for producing an HHO gas fine bubble mixed fuel for producing a mixed fuel in which fine bubbles of HHO gas are dispersed in a liquid fuel such as light oil, heavy oil or gasoline supplied to an internal combustion engine or a combustion apparatus.
水素と酸素が2対1の混合比で混ざり合った状態の水素と酸素の混合ガスは、無公害エネルギーとして様々な分野で使用が検討されている。特に、自動車用のエンジンなどの内燃機関の燃料として注目されている。このような水素と酸素の混合ガスは、HHOガスあるいはブラウンガスと称されている。以下、本明細書では、このような混合ガスをHHOガスと称する。 A mixed gas of hydrogen and oxygen in which hydrogen and oxygen are mixed at a mixing ratio of 2 to 1 has been studied for use in various fields as pollution-free energy. In particular, it has attracted attention as a fuel for internal combustion engines such as automobile engines. Such a mixed gas of hydrogen and oxygen is called HHO gas or Brown gas. Hereinafter, in this specification, such a mixed gas is referred to as HHO gas.
HHOガスを発生する装置としては、プラズマを利用したHHOガス発生装置、あるいは、電気分解を利用したHHOガス発生装置が知られている。HHOガスは、可燃性のガスであることから、自動車エンジンなどの内燃機関やバーナーなどの燃焼装置の燃料として用いることが提案されている。例えば、特開平10−266900号公報(特許文献1)、特開平10−220237号公報(特許文献2)には、HHOガス発生装置によって生成されたHHOガスをエンジンに燃料として供給し、内燃機関を駆動する例が記載されている。 As an apparatus for generating HHO gas, an HHO gas generator using plasma or an HHO gas generator using electrolysis is known. Since HHO gas is a combustible gas, it has been proposed to use it as a fuel for combustion apparatuses such as internal combustion engines such as automobile engines and burners. For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-266900 (Patent Document 1) and Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-220237 (Patent Document 2), an HHO gas generated by an HHO gas generator is supplied as a fuel to an internal combustion engine. An example of driving is described.
しかしながら、HHOガスを自動車エンジン用の燃料として、一般に使用されているガソリンあるいは軽油などの代替燃料として使用するためには、大量のHHOガスが必要になる。このため、必然的に大型のHHOガス発生装置が必要になるが、大型のHHOガス発生装置を自動車に搭載することは困難であり、しかも、大きな電力を必要とするため、一般的な車載用のバッテリーでは容量が不足し、また、自動車の発電機から十分な電力が得られないなどの理由から、未だ実用化されていない。 However, a large amount of HHO gas is required in order to use HHO gas as a fuel for automobile engines and as an alternative fuel such as gasoline or light oil that is generally used. For this reason, a large HHO gas generator is inevitably required, but it is difficult to mount a large HHO gas generator in an automobile, and a large amount of power is required. This battery has not yet been put into practical use because it has insufficient capacity and cannot obtain sufficient power from a car generator.
このような背景から、本出願人は、特願2010−173234号(特許文献3)において、ガソリンあるいは軽油などの燃料により駆動される自動車用エンジンに、比較的少量のHHOガスを混合させて燃料の燃焼を加速または補助することで、完全燃焼を促進させることを提案した。このような、ハイブリッド型の燃焼システムにより、30%〜70%の著しい燃費の向上効果が得られ、しかも、一酸化炭素(CO)及び炭化水素(HC)の他、硫黄酸化物(SOx)、窒素酸化物(NOx)を大幅に削減することが確認され、現在、実用化されつつある。 Against this background, the applicant of the present application disclosed in Japanese Patent Application No. 2010-173234 (Patent Document 3) a fuel obtained by mixing a relatively small amount of HHO gas into an automobile engine driven by fuel such as gasoline or light oil. It was proposed to promote complete combustion by accelerating or assisting combustion. Such a hybrid combustion system provides a significant fuel efficiency improvement effect of 30% to 70%, and in addition to carbon monoxide (CO) and hydrocarbons (HC), sulfur oxide (SOx), Nitrogen oxide (NOx) has been confirmed to be greatly reduced, and is now being put into practical use.
しかしながら、上述したハイブリッド型の燃焼システムは、自動車用エンジンにHHOガスを混合させるために、例えば自動車用エンジンの吸気口を追加工するなどの改良を施し、HHOガス発生装置から送出されたHHOガスを流入するため、自動車用エンジンの改良には高度な技能が必要となる問題がある。一方、大型の船舶のエンジンの場合は、比較的大量のHHOガスが必要となるため、必然的にHHOガス発生装置が大型化することから、大きな設置スペースが必要になるとともに、設置費用が高額になる問題がある。 However, the above-described hybrid combustion system has been improved by, for example, modifying the intake port of the automobile engine to add HHO gas to the automobile engine, and the HHO gas delivered from the HHO gas generator. Therefore, there is a problem that advanced skills are required to improve the engine for automobiles. On the other hand, in the case of a large ship engine, a relatively large amount of HHO gas is required. Therefore, the HHO gas generator is inevitably enlarged, which requires a large installation space and a high installation cost. There is a problem to become.
本発明が解決しようとする課題は、燃料タンク内の燃料をHHOガスの微細気泡を分散させた混合燃料としてエンジンに供給することができ、この混合燃料を使用することにより、エンジンに追加工することなく燃焼効率が高く、しかも、燃費を向上させることができるHHOガス微細気泡混合燃料の製造装置を提供することにある。 The problem to be solved by the present invention is that the fuel in the fuel tank can be supplied to the engine as a mixed fuel in which fine bubbles of HHO gas are dispersed, and the engine is additionally processed by using this mixed fuel. An object of the present invention is to provide an apparatus for producing an HHO gas fine bubble mixed fuel that has high combustion efficiency and can improve fuel efficiency.
そこで、本発明によるHHOガス微細気泡混合燃料の製造装置は、水を主成分とする電解液からHHOガスを発生させるHHOガス発生装置と、内燃機関や燃焼装置に供給するための軽油、重油あるいはガソリン等の液体燃料を貯留する燃料タンクと、マイクロまたはナノバブルの微細気泡を発生する微細気泡発生装置と、この微細気泡発生装置と前記燃料タンクとを連通させる燃料流路とを備え、前記微細気泡発生装置に前記HHOガス発生装置のHHOガスと、前記燃料タンクの液体燃料を導入して、前記液体燃料中に前記HHOガスの微細気泡を分散させた混合燃料を生成させ、前記燃料流路を介して前記混合燃料を前記燃料タンクに導入するとともに、前記燃料タンク内の液体燃料を微細気泡発生装置に導入する循環流路を形成している。 Therefore, an apparatus for producing HHO gas fine bubble mixed fuel according to the present invention includes an HHO gas generator for generating HHO gas from an electrolyte mainly composed of water, and light oil, heavy oil for supplying to an internal combustion engine or a combustion apparatus, or A fuel tank that stores liquid fuel such as gasoline; a microbubble generator that generates microbubbles of micro or nano bubbles; and a fuel flow path that communicates the microbubble generator with the fuel tank. The HHO gas of the HHO gas generator and the liquid fuel of the fuel tank are introduced into the generator to generate a mixed fuel in which fine bubbles of the HHO gas are dispersed in the liquid fuel, and the fuel flow path Through which the mixed fuel is introduced into the fuel tank and the liquid fuel in the fuel tank is introduced into the microbubble generator. That.
また、前記HHOガス発生装置は、水を主成分とする電解液を貯留する電解槽と、陽極及び陰極で構成される複数組の電極と、前記電解槽の上端を密閉する密閉蓋とを有し、電源装置を用いて前記複数組の各陽極及び陰極間に電流を流すことにより電気分解してHHOガスを発生させる電気分解装置と、前記各電極における陽極及び陰極との間に流す電流を所定の電流値に制御する電流制御装置を備え、密閉蓋の設けた吐出口から微細気泡発生装置に前記HHOガスを導入するようにしている。 The HHO gas generator includes an electrolytic cell that stores an electrolytic solution mainly composed of water, a plurality of sets of electrodes including an anode and a cathode, and a sealing lid that seals an upper end of the electrolytic cell. An electrolysis device that generates HHO gas by electrolysis by flowing current between the plurality of sets of anodes and cathodes using a power supply device, and a current that flows between the anode and cathode of each electrode. A current control device for controlling to a predetermined current value is provided, and the HHO gas is introduced into the fine bubble generating device from a discharge port provided with a sealing lid.
さらに、内燃機関や燃焼装置は、前記微細気泡発生装置と前記燃料タンクとを連通させる前記燃料流路の一端に連結された燃料供給路から前記混合燃料を供給するようにしている。 Furthermore, the internal combustion engine and the combustion apparatus are configured to supply the mixed fuel from a fuel supply path connected to one end of the fuel flow path that allows the fine bubble generating device and the fuel tank to communicate with each other.
内燃機関や燃焼装置は、前記燃料流路のうち、前記微細気泡発生装置の吐出側及び前記燃料タンクから前記混合燃料を供給するようにしている。 The internal combustion engine and the combustion apparatus supply the mixed fuel from the discharge side of the fine bubble generator and the fuel tank in the fuel flow path.
本発明によれば、HHOガス発生装置から発生させたHHOガスを微細気泡発生装置によって、マイクロまたはナノバブルのHHOガスの微細気泡を発生させて、燃料タンク内の液体燃料をHHOガスの微細気泡を分散させた混合燃料に生成する循環流路を形成しているので、燃料タンク内の液体燃料を混合燃料の状態にすることができる。この混合燃料を自動車や船舶のエンジンなどの内燃機関或いはバーナーなどの燃焼装置の燃料とすることにより、内燃機関或いは燃焼装置の燃焼を微細気泡となったHHOガスが、液体燃料の燃焼を加速または補助することで、完全燃焼を促進させるので、著しい燃費の向上効果を得ることができる。しかも、一酸化炭素(CO)及び炭化水素(HC)の他、硫黄酸化物(SOx)、窒素酸化物(NOx)を大幅に削減することが可能となる。 According to the present invention, the HHO gas generated from the HHO gas generator generates microbubbles of micro or nanobubble HHO gas by the microbubble generator, and the liquid fuel in the fuel tank is changed to HHO gas microbubbles. Since the circulation flow path generated in the dispersed mixed fuel is formed, the liquid fuel in the fuel tank can be brought into the mixed fuel state. By using this mixed fuel as a fuel for an internal combustion engine such as an automobile or marine engine or a combustion device such as a burner, the HHO gas that has become fine bubbles in the combustion of the internal combustion engine or the combustion device accelerates the combustion of the liquid fuel or By assisting, complete combustion is promoted, so that a remarkable fuel efficiency improvement effect can be obtained. In addition to carbon monoxide (CO) and hydrocarbons (HC), sulfur oxides (SOx) and nitrogen oxides (NOx) can be greatly reduced.
また、HHOガス発生装置は、複数組の電極を有しているため、多量のHHOガスを安定的に発生させることが可能となる。しかも、各各電極における陽極及び陰極との間に流す電流を所定の電流値に制御する電流制御装置を備えているので、各電極における電流値を適正に制御することから、必要以上に電流が流れることによる電解液の温度上昇を未然に防止することが可能となる。このHHOガス発生装置から安定的に発生するHHOガスを微細気泡発生装置に導入することにより、マイクロまたはナノバブルのHHOガスの微細気泡を安定的に発生させるので、燃料タンク内の液体燃料を常に混合燃料の状態にすることが可能となる。 Moreover, since the HHO gas generator has a plurality of sets of electrodes, a large amount of HHO gas can be stably generated. Moreover, since a current control device that controls the current flowing between the anode and the cathode in each electrode to a predetermined current value is provided, the current value in each electrode is appropriately controlled. It is possible to prevent an increase in the temperature of the electrolytic solution due to flowing. By introducing the HHO gas generated stably from this HHO gas generator into the microbubble generator, microbubbles of micro or nanobubble HHO gas are stably generated, so liquid fuel in the fuel tank is always mixed It becomes possible to make the fuel state.
さらに、内燃機関や燃焼装置を、微細気泡発生装置と燃料タンクとを連通させる燃料流路の一端に連結された燃料供給路から混合燃料を供給することにより、燃料タンク内の液体燃料をHHOガスの微細気泡を分散させた混合燃料にすることに並行して、内燃機関や燃焼装置に混合燃料を供給することができる。このため、万一、HHOガス発生装置あるいは微細気泡発生装置の少なくとも一方が故障した場合であっても、燃料タンク内の液体燃料を内燃機関や燃焼装置に供給できるので、いかなる場合にも内燃機関や燃焼装置を運転させることが可能となる。 Further, the internal combustion engine and the combustion device supply liquid fuel in the fuel tank to the HHO gas by supplying mixed fuel from a fuel supply path connected to one end of a fuel flow path that connects the fine bubble generating device and the fuel tank. In parallel with the mixed fuel in which the fine bubbles are dispersed, the mixed fuel can be supplied to the internal combustion engine and the combustion apparatus. For this reason, even if at least one of the HHO gas generator and the fine bubble generator fails, the liquid fuel in the fuel tank can be supplied to the internal combustion engine and the combustion device. And the combustion apparatus can be operated.
さらにまた、内燃機関や燃焼装置を、燃料流路のうち、微細気泡発生装置の吐出側及び燃料タンクから混合燃料を供給することにより、内燃機関や燃焼装置を始動するときに、例え燃料タンク内の液体燃料にHHOガスの微細気泡の残量が少ない場合であっても、微細気泡発生装置から速やかに混合燃料を供給するので、始動時から燃費の向上効果を得ることが可能となる。 Furthermore, when the internal combustion engine or the combustion apparatus is started by supplying the mixed fuel from the discharge side of the fine bubble generator and the fuel tank in the fuel flow path, for example, in the fuel tank. Even when the remaining amount of the fine bubbles of the HHO gas is small in the liquid fuel, the mixed fuel is supplied promptly from the fine bubble generating device, so that it is possible to obtain an improvement in fuel consumption from the start.
HHOガス微細気泡混合燃料の製造装置は、水を主成分とする電解液からHHOガスを発生させるHHOガス発生装置と、内燃機関や燃焼装置に供給するための軽油、重油あるいはガソリン等の液体燃料を貯留する燃料タンクと、マイクロまたはナノバブルの微細気泡を発生する微細気泡発生装置と、この微細気泡発生装置と燃料タンクとを連通させる循環流路を備えている。微細気泡発生装置には、HHOガス発生装置により発生させたHHOガスと、燃料タンクの液体燃料を導入し、液体燃料中にHHOガスの微細気泡を分散させた混合燃料を生成させる。そして、燃料タンクと微細気泡発生装置との間には循環流路を形成し、燃料タンク内の液体燃料を微細気泡発生装置に導入した後、微細気泡発生装置によって生成させた混合燃料を燃料タンクに導入し、再び微細気泡発生装置に導入するように循環させている。 The HHO gas microbubble mixed fuel manufacturing apparatus includes an HHO gas generator that generates HHO gas from an electrolyte mainly composed of water, and a liquid fuel such as light oil, heavy oil, or gasoline to be supplied to an internal combustion engine or a combustion apparatus. A fuel tank for storing the microbubbles, a microbubble generator for generating microbubbles or nanobubbles, and a circulation flow path for communicating the microbubble generator with the fuel tank. The fine bubble generator introduces the HHO gas generated by the HHO gas generator and the liquid fuel in the fuel tank, and generates a mixed fuel in which the fine bubbles of the HHO gas are dispersed in the liquid fuel. A circulation channel is formed between the fuel tank and the fine bubble generating device, and after the liquid fuel in the fuel tank is introduced into the fine bubble generating device, the mixed fuel generated by the fine bubble generating device is supplied to the fuel tank. It is circulated so as to be introduced again into the microbubble generator.
以下、図面に基づいて本発明の実施例を詳細に説明する。図1は、HHOガス微細気泡混合燃料の製造装置を、内燃機関として例えばディーゼルエンジンに適用した例を示している。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows an example in which an apparatus for producing HHO gas fine bubble mixed fuel is applied to, for example, a diesel engine as an internal combustion engine.
まず、HHOガス微細気泡混合燃料の製造装置について説明する。HHOガス微細気泡混合燃料の製造装置は、HHOガスを発生させるHHOガス発生装置1と、内燃機関や燃焼装置に供給するための液体燃料を貯留する燃料タンク2と、マイクロまたはナノバブルの微細気泡を発生する微細気泡発生装置3と、この微細気泡発生装置3と燃料タンク2とを連通させる燃料流路4を備えている。燃料タンク2は、自動車や船舶などの内燃機関の場合は、エンジンに供給するガソリン、軽油などを貯留するために自動車や船舶などに備えられた燃料タンクであり、また、バーナーなどの燃焼装置であれば、燃料となる重油などを貯留するために燃焼装置などに備えられた燃料タンクである。この燃料タンク2には、燃料を入れる給油口2aが設けられる他、後述する混合燃料から滲出する微量のHHOガスを排出する通気口2bが設けられている。なお、この通気口2bは、通常の液体燃料から気化した気体を外部に排出するために設けた一般的なものであっても良い。 First, the manufacturing apparatus of the HHO gas fine bubble mixed fuel will be described. The HHO gas microbubble mixed fuel manufacturing apparatus includes an
HHOガスを発生させるHHOガス発生装置1は、図2に示すように、電気分解装置100と、電気分解装置100の各電極における陽極と陰極との間に流す電流が所定の電流値となるように制御を行う電流制御装置110と、直流電源としての電源装置120を有している。 As shown in FIG. 2, the
電気分解装置100は、内部に水(純水)を主成分とする電解液を貯留する電解槽101と、電解槽101の上端開口部を密閉する密閉蓋102と、それぞれの組が陽極及び陰極で構成される例えば3組からなる複数組の電極(図2においては、電極103のみを示し、他の2組の電極は図示しない)のそれぞれに電力を供給するための陽極側電極端子104a、104b、104c及び陰極側電極端子105a、105b、105cと、電気分解によって生成されたHHOガスを排出するHHOガス排出ノズル106とを備えている。なお、図示しないが、密閉蓋102には、電解液107を電解槽101内に供給するための電解液供給口が設けられる。また、必要に応じて、標高の違いなどによる気圧変化に対応して電解槽101内の圧力を調整する圧力調整部が備えられる。この圧力調整部は、標高の違いだけではなく、電解槽101内の圧力が何らかの原因で高くなった場合にも、電解槽101内の圧力を逃がすように作動することにより、電解槽101内の圧力を適正な圧力に保持する機能も有している。 The
電解槽101は、強化合成樹脂により形成され、また、密閉蓋102は、電解槽101よりも強度的に低い合成樹脂によって構成されている。このように、密閉蓋102を電解槽101よりも強度的に低い合成樹胎としたのは、仮に、電解槽101の内部の圧力が何らかの原因で異常に高くなって電解槽101が破裂するような場合を想定したときに、電解槽101よりも強度的に低い密閉蓋102のみが破壊されるので、破壊による電解液の流出も阻止され、損失を最小限に抑えることができる。 The
また、隣接する2つの電極の間には、合成樹脂などによる板状部材によって形成された仕切り板108が備えられている。この仕切り板108は、その下端辺が電解槽101の内部底面に密接し、かつ、両側の側端辺が電解槽101の内部側面に密接した状態で電解槽101内に設置される。また、仕切り板108の上端辺の高さは、電極103の高さよりも若干高く設定され、仕切り板180の上端辺と密閉蓋102の内面との間は連通している。このように、電極の間にそれぞれ仕切り板108を設けることにより、電解槽101が多少傾いた場合においても、電解液101が各仕切り部屋ごとに水平となり、特定の電極が電解液101の液面から露出することを防止することができる。 In addition, a
電極103における陽極及び陰極は、1枚の陽極板103aと2枚の陰極板103bとで構成されており、1枚の陽極板103aの両面に2枚の陰極板103bが一定間隔を置いて挟むように対向配置されている。これらの陽極板103aと2枚の陰極板103bは、下端側が電解槽101の内部底面に動きが規制された状態で支持されている。また、1枚の陽極板103aは、上端部が陽極板吊り下げ金具109aに取り付けられ、2枚の陰極板103bは、陰極板吊り下げ金具109bに取り付けられることにより固定されている。上記陽極板吊り下げ金具109aは、陽極側電極端子104aに電気的に接続され、陰極板吊り下げ金具109bは、陰極側電極端子105aに電気的に接続されている。この陽極板吊り下げ金具109aおよび陰極板吊り下げ金具109bによる取り付けは、電極103を含めた3組の電極においても同一構成としている。 The anode and the cathode of the
なお、電極103の陽極板103aは、基材としてチタン材が用いられ、チタン材にイリジウム皮膜が塗布法、めっき法又は溶着法によって形成されている。一方、陰極板103bも基材としてはチタンが用いられ、チタン材にプラチナ皮膜が塗布法、めっき法又は溶着法によって形成されている。このように陽極板103a及び陰極板103bを構成とすることにより、耐電蝕性に優れた電極とすることができるので、電蝕によって劣化することを抑制でき、長期間の使用にも耐え得る電極とすることができる。 The anode plate 103a of the
次に、電流制御装置110は、3組の電極のそれぞれに対応した3個の電流流制御部111、112、113を有している。電流制御部111の正(+)側端子は電気分解装置100に設けられている陽極側電極端子104aに接続され、電流制御部110の負(−)側端子は、電気分解装置100に設けられている負極側電極端子105aに接続されている。また、電流制御部112の正(+)側端子は電気分解装置100に設けられている陽極側電極端子104bに接続され、電流制御部112の負(−)側端子は電気分解装置100に設けられている負極側電極端子105bに接続されている。また、電流制御部113の正(+)側端子は電気分解装置100に設けられている陽極側電極端子104cに接続され、電流制御部113の負(−)側端子は電気分解装置100に設けられている負極側電極端子105cに接続されている。 Next, the
上記電解槽101に貯留する電解液107は、水(純水)を主成分とするが、HHOガス発生装置1における電解液107は、蒸留水に所定量の炭酸ナトリウムを重量比で0.1%から20%、好ましくは、5%程度溶解した炭酸ナトリウム水溶液を用いている。このような成分の電解液107によって、電気分解を促進することができる。なお、電解液としては、安価かつ安全性を得られるならば、他の物質を溶解しても良い。また、この電解液107を寒冷地において使用可能とする場合には、凍結防止剤として、例えば、エチレングリコールなどを使用場所の気温に応じて適量だけ混入することが好ましい。 The
また、電源装置120としては、自動車に搭載されている12ボルトまたは24ボルトの蓄電池を使用することが好ましい。この蓄電池から電流制御部111、112、113に電力を供給して、3つの電極103などにおける陽極板と陰極板との間に流す電流を所定の電流値となるように制御する。このように、電流制御部111、112、113によって、電流値を制御することにより、HHOガス発生装置1から最適量のHHOガスを発生させるとともに、3つの電極103などの発熱を抑制して室温程度に抑えることができる。 Moreover, as the
以上のように構成したHHOガス発生装置1からHHOガスを発生させるには、まず電流制御部111、112、113に電源装置120から電力を印加する。電流制御部111、112、113により、各電極103などにおける陽極板と陰極板との間に制御された所定の電流値の電流を流すことにより、電解液107が電気分解されて泡状のHHOガスが発生する。このHHOガスは、電解槽101の電解液107の上部に蓄積された後にHHOガス排出ノズル106から排出され、所定のパイプを通って、微細気泡発生装置3に供給される。 In order to generate HHO gas from the
図3は、微細気泡発生装置3の一実施例を示している。ここでは、エジェクター式の微細流体発生装置3を実施例として説明する。微細流体発生装置3は、図1に示すように、後述する内燃機関や燃焼装置に供給するための軽油、重油あるいはガソリン等の液体燃料を貯留する燃料タンク2との間にパイプ5を接続した液送ポンプ6で加圧された液体燃料を導入する液体燃料流路31と、HHOガス発生装置1から供給されるHHOガスを導入する混入流体導入孔32aを備えた混入流体導入流路32と、液体燃料中にHHOガスを微細化し分散させる微細流体発生空間33aおよび微細流体混合室33を有する。 FIG. 3 shows an embodiment of the
液体燃料流入孔31aと微細流体発生空間33aとは、複数本(この場合は3本)の液体燃料流路31で連通しており、微細流体発生空間33aは、液体燃料流路31に交わる形で設けられた液体燃料誘導溝31cを有している。液体燃料誘導溝31cを設けることにより、液体燃料誘導溝31cの微細流体発生空間33a側に設けた液体燃料流出孔から微細流体発生空間33aに吐出された液体燃料は、混入流体導入孔32aを有する吐出面にキャビテーションを伴う剥離域が発生することで、導入したHHOガスを均一かつ微細化することができ、これにより、微細流体混合室33には、液体燃料にHHOガスのマイクロまたはナノバブルの微細気泡を分散させた混合燃料が生成される。 The liquid fuel inflow hole 31 a and the fine
混入流体導入孔32aと、微細流体発生装置3の側面に接続される混入流体導入管34は、微細流体発生装置3内に設けられる混入流体導入流路32によって連通している。なお、HHOガスの導入量を調整する場合には、混入流体導入管34に調整弁を設けて調整するようにしても良い。 The mixed
このように構成したエジェクター式の微細流体発生装置3は、加圧液体燃料を微細流体発生空間に高速で噴出させ、その出口付近に生じるキャビテーションを伴う剥離域の乱流作用により、混入したHHOガスが10μm以下の微細気泡(マイクロバブルからナノバブル)に微細化することができる。 The ejector-
なお、微細流体発生装置3は、エジェクター式の微細気泡発生方法に限らず、キャビテーション方式、旋回方式、あるいは、加圧溶解方式のいずれかの微細気泡発生方法を選択できる。液体燃料として、水のように粘度が低い液体はいずれの微細気泡発生方法も採用できるが、軽油や重油のように、粘度が高い燃料は、上述したエジェクター式の微細気泡発生方法が好ましい。 The
このように、微細流体発生装置3によって液体燃料中にHHOガスのマイクロまたはナノバブルの微細気泡を分散させた混合燃料は、配管7を経由して燃料タンク2に導入して貯留する。そして、混合燃料が混合された液体燃料は、前述したように、液送ポンプ6で加圧されて再び微細流体発生装置3によりHHOガスの微細気泡を分散させた混合燃料を生成させ、配管7を経由して燃料タンク2に導入して貯留する。すなわち、燃料タンク2と微細気泡発生装置3との間には循環流路4が形成され、燃料タンク2内の液体燃料は、次第にHHOガスの微細気泡の量が所定量に達した混合燃料に変化する。 In this way, the mixed fuel in which the microbubbles of HHO gas or the microbubbles of nanobubbles are dispersed in the liquid fuel by the
この混合燃料におけるHHOガスのマイクロまたはナノバブルの微細気泡の容量比率は、液体燃料の容量に対して、1/500〜1/50000程度であり、好ましくは、1/3000〜1/7000の少量で良い。HHOガスの微細気泡の比率が大きい場合は、後述する内燃機関において、HHOガスの燃焼が優位になることから、点火時期を再調整する必要があるため好ましくない。そこで、混合燃料におけるHHOガスの微細気泡の比率を所定の容量比率にするために、微細流体発生装置3へのHHOガスの導入量を調整弁によって調整する手段、HHOガス発生装置1の運転をHHOガスの微細気泡の比率に応じて稼働と停止を間欠的に行う手段、もしくは、微細流体発生装置3へ導入するHHOガスに空気を混合してHHOガスの比率を調整する手段などにより調整することが望ましい。 The volume ratio of microbubbles of HHO gas in this mixed fuel is about 1/500 to 1 / 50,000 with respect to the volume of liquid fuel, preferably in a small amount of 1/3000 to 1/7000. good. When the ratio of fine bubbles of HHO gas is large, combustion of HHO gas is dominant in an internal combustion engine to be described later, which is not preferable because it is necessary to readjust the ignition timing. Therefore, in order to make the ratio of the fine bubbles of the HHO gas in the mixed fuel a predetermined volume ratio, the means for adjusting the introduction amount of the HHO gas to the
一方、微細気泡発生装置3によって生成させた混合燃料は、上述したように、燃料タンク2に導入して貯留するとともに、図1に示すような、自動車、船舶等のディーゼルエンジンの燃料として供給される。図1は、一例として、一般的に使用されているコモンレール式ディーゼルエンジンの燃料供給システムを示している。この図1において、燃料となる混合燃料は、微細流体発生装置3から供給される。微細流体発生装置3からエンジンの燃焼室20までの燃料供給路には、サプライポンプ201、コモンレール202、インジェクタ203が設けられている。なお、必要に応じて、微細流体発生装置3とサプライポンプ201の間にフィルタが設けられる On the other hand, as described above, the mixed fuel generated by the
なお、インジェクタ203の数は、燃焼室20の数と同数設けられる。図1では4気筒エンジンを例に挙げているので四個のインジェクタ203を備えているが、例えば6気筒エンジンの場合には6個となる。 Note that the number of injectors 203 is the same as the number of
この燃料供給システムは、サプライポンプ201により微細流体発生装置3から混合燃料を受けて高圧にした後、コモンレール202内に蓄積させておき、このコモンレール202内の高圧となった混合燃料を、各インジェクタ203を介してエンジンの燃焼室20内に噴射するように構成している。 In this fuel supply system, after the mixed fuel is received from the
なお、サプライポンプ201に送られながらコモンレール202に圧送されなかった混合燃料は、燃料リターン通路(図示しない)を介して、また、コモンレール202に送られながらインジェクタ203へ圧送されなかった混合燃料は、燃料リターン通路204を介して、さらに、インジェクタ203に圧送されながら燃焼室20へ噴射されずに余った燃料は、燃料リターン通路205を介して、それぞれ燃料タンク2へ戻されるようになっている。 The mixed fuel that has been sent to the
なお、サプライポンプ201からの燃料リターン通路に対し、コモンレール202からの燃料リターン通路204およびインジェクタ203からの燃料リターン通路205が合流するように接続されている。これらのリターン燃料のうち、特にインジェクタ203からのリターン燃料は、例えば百数十℃もの高温になっている関係から、この高温のリターン燃料がそのまま燃料タンク2内に戻されると、燃料タンク2内の燃料の温度上昇をもたらすので好ましくない。そこで、通常の場合は、インジェクタ203から燃料タンク2への燃料リターン通路205の上流側に、その内部を流れる燃料を冷却するための冷却手段が設けられる。 The
また、これらのリターン燃料が燃料リターン通路204および燃料リターン通路205が合流して燃料タンク2へ戻されるとき、前述した循環流路4に合流する。リターン燃料がサプライポンプ201により直接コモンレール202内へ流入させないように、サプライポンプ201及び微細流体発生装置3と燃料タンク2の間には、逆止弁8が設けられている。 In addition, when these return fuels join the
このようなディーゼルエンジンには、発電機206(またはダイナモ)が連結されていて、この発電機206は、前述した電流制御装置110の電源装置120としての蓄電池に接続されている。そして、ディーゼルエンジンが回転駆動したときに、発電機206から発電された電力が電源装置120としての蓄電池に蓄電され、電流制御装置110の電源としている。 A generator 206 (or dynamo) is connected to such a diesel engine, and the
図1に示すコモンレール式ディーゼルエンジンに対し、通常の軽油の代わりに、軽油の中にHHOガスの微細気泡を分散させた混合燃料を使用して、ディーゼルエンジンを備えた自動車により実験した。実験車Aは、排気量が2650ccの軽油を燃料とするディーゼル車を使用した。一般の軽油を燃料として、一般道を約200Km走行したときの燃費は、8.3Km/リットルであった。次に、HHOガスの微細気泡を分散させた混合燃料を燃料として、同一条件で走行したときの燃費は、12.2Km/リットルであった。この結果、混合燃料を燃料とした場合には、45%の燃費が向上した。また、ディーゼルエンジン車に求められる黒煙の排出量を測定したところ、通常の軽油を使用した場合は15%であったが、混合燃料を使用した場合は、8%に減少し、約50%改善することが確認された。さらに、排気ガスについても、47%が削減された。このように、燃費、黒煙排出量、排気ガス量のいずれについても、著しく改善されることが確認できた。 The common rail type diesel engine shown in FIG. 1 was tested by an automobile equipped with a diesel engine using a mixed fuel in which fine bubbles of HHO gas were dispersed in light oil instead of ordinary light oil. The test vehicle A used a diesel vehicle that uses light oil with a displacement of 2650 cc as fuel. The fuel efficiency when running on a general road for about 200 km using ordinary light oil as fuel was 8.3 km / liter. Next, the fuel consumption when running under the same conditions using the mixed fuel in which fine bubbles of HHO gas were dispersed as the fuel was 12.2 Km / liter. As a result, when the mixed fuel was used as fuel, the fuel efficiency was improved by 45%. Also, when measuring the amount of black smoke required for diesel engine vehicles, it was 15% when using normal diesel oil, but when using mixed fuel, it decreased to 8%, about 50%. It was confirmed to improve. In addition, the exhaust gas was reduced by 47%. As described above, it was confirmed that the fuel efficiency, the black smoke emission amount, and the exhaust gas amount were significantly improved.
次に、実験車Bについても同様の実験を行った。実験車Bは、排気量が2660ccの軽油を燃料とするディーゼル車を使用した。走行する条件は実験車Aと同じである。その結果、一般の軽油を燃料としたときの燃費は、6.7Km/リットルであったが、HHOガスの微細気泡を分散させた混合燃料を燃料としたときの燃費は、11.0Km/リットルとなり、64%の燃費向上が確認された。また、実験車Bにおいても、黒煙の排出量を測定したところ、通常の軽油を使用した場合は18%であったが、混合燃料を使用した場合は7%に減少し、さらに、排気ガスについても、61%削減される結果となった。 Next, a similar experiment was performed on the test vehicle B. The experimental vehicle B used a diesel vehicle that uses diesel oil with a displacement of 2660 cc as fuel. The traveling condition is the same as that of the experimental vehicle A. As a result, the fuel efficiency when using ordinary light oil as fuel was 6.7 Km / liter, but the fuel efficiency when using mixed fuel in which fine bubbles of HHO gas were dispersed was 11.0 Km / liter. Thus, a fuel efficiency improvement of 64% was confirmed. In addition, when the amount of black smoke was measured in the experimental vehicle B, it was 18% when using ordinary light oil, but it decreased to 7% when using mixed fuel, and further, exhaust gas. As a result, it was reduced by 61%.
実験車Aと実験車Bについて、燃費、黒煙排出量、排気ガス量に差が生じた原因は究明中であるが、車種によるディーゼルエンジンの型式の相違によるものと考えられる。ただし、いずれの車種においても、少なくとも燃費が40%以上向上することは確かである。 The cause of the difference in fuel consumption, black smoke emission, and exhaust gas amount between the experimental vehicle A and the experimental vehicle B is under investigation, but is thought to be due to the difference in the type of diesel engine depending on the vehicle type. However, in any vehicle type, it is certain that the fuel efficiency is improved by at least 40%.
一方、船舶などの重油を燃料としたエンジンの場合は、初期の実験の結果では、燃費が約55%向上することが確認された。重油の場合は、粘度が高いため、HHOガスの微細気泡を分散させた混合燃料を生成することが比較的困難であるが、HHOガスの微細気泡の容量比率が、重油の容量に対して、1/500〜1/50000程度と比較的微量で良いことから、粘度が高くても重油内に所定比率のHHOガスの微細気泡を分散させることができる。この重油の場合は、粘度が高いことから、分散されたHHOガスの微細気泡の浮上速度が遅くなり、特にナノバブル化したHHOガスの場合は、24時間経過後も所定の容量比率を保持することから、前述したHHOガス微細気泡混合燃料の製造装置により製造した混合燃料をタンクに貯蔵しておき、必要なときに船舶などの燃料タンクに注入して使用することもできる。 On the other hand, in the case of an engine using heavy oil as a fuel, such as a ship, it has been confirmed from an initial experiment result that the fuel efficiency is improved by about 55%. In the case of heavy oil, since the viscosity is high, it is relatively difficult to produce a mixed fuel in which fine bubbles of HHO gas are dispersed. However, the volume ratio of fine bubbles of HHO gas is smaller than the volume of heavy oil. Since a relatively small amount of about 1/500 to 1 / 50,000 is sufficient, fine bubbles of HHO gas at a predetermined ratio can be dispersed in heavy oil even if the viscosity is high. In the case of this heavy oil, since the viscosity is high, the floating speed of the fine bubbles of the dispersed HHO gas is slowed down. In particular, in the case of the nano-bubbled HHO gas, the predetermined volume ratio is maintained even after 24 hours. Therefore, the mixed fuel manufactured by the above-described HHO gas fine bubble mixed fuel manufacturing apparatus can be stored in a tank and injected into a fuel tank such as a ship when necessary.
図4は、図1と同様に、コモンレール式ディーゼルエンジンの燃料供給システムを示しているが、図1と相違する点は、燃料となる混合燃料を燃料タンク2から供給するようにしたことである。なお、図4において図1と同符号は同一の構成を示し、その詳細な説明は省略する。図4に示すHHOガス微細気泡混合燃料の製造装置は、図1と同様であり、微細流体発生装置3によって液体燃料中にHHOガスの微細気泡を分散させた混合燃料を、配管7を経由して燃料タンク2に導入して貯留し、この混合燃料が混合された液体燃料を液送ポンプ6で加圧されて再び微細流体発生装置3によりHHOガスのマイクロまたはナノバブルの微細気泡を分散させた混合燃料を生成させた後、配管7を経由して燃料タンク2に導入して貯留する循環流路4を形成し、燃料タンク2内の液体燃料を次第に混合燃料に変化させている。 FIG. 4 shows a fuel supply system for a common rail type diesel engine as in FIG. 1, but the point different from FIG. 1 is that a mixed fuel as a fuel is supplied from the
図4に示すコモンレール式ディーゼルエンジンの燃料供給システムにおいては、燃料タンク2内に貯留された混合燃料を、燃料供給路を介して燃焼室20に供給している。この例の場合でも、軽油の中に所定量のHHOガスの微細気泡を分散させた混合燃料を使用しているので、燃費、黒煙排出量、排気ガス量を著しく改善させることができる。 In the fuel supply system of the common rail diesel engine shown in FIG. 4, the mixed fuel stored in the
上述した各実施例に示したHHOガス微細気泡混合燃料の製造装置は、場合によっては故障することも想定される。この装置の故障により、自動車または船舶が運行不能に至ることは、損失の原因となる。このため、本発明によるHHOガス微細気泡混合燃料の製造装置においては、故障した場合であっても、通常の運行状態に復帰できるように配慮されている。 The apparatus for producing the HHO gas fine bubble mixed fuel shown in each of the above-described embodiments may be expected to fail depending on circumstances. It becomes a cause of a loss that a car or a ship becomes inoperable due to the failure of this apparatus. For this reason, in the manufacturing apparatus of the HHO gas fine bubble mixed fuel by this invention, even if it is a failure, it has considered so that it can return to a normal driving | running state.
図1に示したHHOガス微細気泡混合燃料の製造装置において、万一、HHOガス発生装置1が故障した場合、微細流体発生装置3へHHOガスが供給されなくなる。このとき、エジェクター式の微細流体発生装置3は、液体燃料誘導溝31cを設けていることから、例えHHOガス発生装置1からHHOガスが供給されなくなっても、液体燃料が流通することができる。そのため、内燃機関の燃焼室には、通常の場合と同様の液体燃料が供給されることになるため、通常の運行状態に復帰できる。また、図4に示したHHOガス微細気泡混合燃料の製造装置においては、燃料となる混合燃料を燃料タンク2から供給しているので、例え循環流路4におけるHHOガス発生装置1、微細流体発生装置3、もしくは液送ポンプ6の少なくとも一つが故障したときでも、燃料が燃料タンク2から供給されるので、何らの支障なく通常の運行状態に復帰できる。 In the HHO gas fine bubble mixed fuel manufacturing apparatus shown in FIG. 1, if the
一方、自動車または船舶の内燃機関(エンジン)を始動するときは、HHOガス発生装置1及び微細流体発生装置3も同時に始動するため、燃料タンク2内の液体燃料にHHOガスの微細気泡が存在しないか、あるいは、微細気泡の残量が少なくなっている。この場合であっても、微細気泡発生装置3から速やかに混合燃料を供給するので、始動時から燃費の向上効果を得ることが可能となる。 On the other hand, when the internal combustion engine (engine) of an automobile or ship is started, the
図5は、HHOガス微細気泡混合燃料の製造装置を燃焼装置に適用した実施例を示している。図5において図1と同符号は同一の構成を示し、その詳細な説明は省略する。図5に示すHHOガス微細気泡混合燃料の製造装置は、図1と同様であり、微細流体発生装置3によって液体燃料中にHHOガスの微細気泡を分散させた混合燃料を、配管7を経由して燃料タンク2に導入して貯留し、この混合燃料が混合された液体燃料を液送ポンプ6で加圧されて再び微細流体発生装置3によりHHOガスのマイクロまたはナノバブルの微細気泡を分散させた混合燃料を生成させた後、配管7を経由して燃料タンク2に導入して貯留する循環流路4を形成し、燃料タンク2内の液体燃料を次第に混合燃料に変化させている。 FIG. 5 shows an embodiment in which an apparatus for producing HHO gas fine bubble mixed fuel is applied to a combustion apparatus. 5, the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same components, and a detailed description thereof will be omitted. The apparatus for producing the HHO gas fine bubble mixed fuel shown in FIG. 5 is the same as that shown in FIG. 1, and the mixed fuel in which the fine bubbles of HHO gas are dispersed in the liquid fuel by the
図5に示す燃焼装置は、一例としてバーナー30を示し、多くはA重油を燃料としている一般に多用されているものである。このバーナー30に供給する燃料は、燃料タンク2内に貯留された混合燃料をバーナー30に供給している。この例の場合でも、例えばA重油の中に所定量のHHOガスの微細気泡を分散させた混合燃料を使用しているので、燃費、黒煙排出量、排気ガス量を著しく改善させることができる。 The combustion apparatus shown in FIG. 5 shows a
以上、本発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能であることは言うまでもない。前述した各実施例において、内燃機関や燃焼装置の液体燃料として、軽油、重油を例示したが、その他、ガソリン、バイオエタノール、バイオガソリン、潤滑油や食用油などの各種廃油等であっても、HHOガスの微細気泡を分散させた混合燃料とすることができる。また、内燃機関や燃焼装置としては、自動車、船舶のエンジンの他、エンジン付発電機、トラクター、耕耘機、田植機、稲刈り機、刈払い機等の各種農業用機械、航空機のエンジン、あるいは、建設・建築機械用のエンジンにも適用可能である。 Although the present invention has been specifically described above based on the embodiments, it is needless to say that the present invention is not limited to the above embodiments and can be variously modified without departing from the gist thereof. In each of the embodiments described above, light oil and heavy oil are exemplified as liquid fuels for internal combustion engines and combustion devices, but in addition, various waste oils such as gasoline, bioethanol, biogasoline, lubricating oil and edible oil, etc. A mixed fuel in which fine bubbles of HHO gas are dispersed can be obtained. Moreover, as an internal combustion engine and a combustion device, in addition to automobile and ship engines, various agricultural machines such as generators with engines, tractors, tillers, rice transplanters, rice harvesters, brush cutters, aircraft engines, or It can also be applied to engines for construction and construction machinery.
1 HHOガス発生装置
2 燃料タンク
3 微細気泡発生装置
4 燃料流路
8 逆止弁
20 エンジンの燃焼室
100 電気分解装置
101 電解槽
102 密閉蓋
103 電極
106 HHOガス排出ノズル
107 電解液
108 仕切り板
110 電流制御装置
111、112、113 電流制御部DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記微細気泡発生装置に前記HHOガス発生装置のHHOガスと、前記燃料タンクの液体燃料を導入して、前記液体燃料中に前記HHOガスの微細気泡を分散させた混合燃料を生成させ、
前記燃料流路を介して前記混合燃料を前記燃料タンクに導入するとともに、前記燃料タンク内の液体燃料を微細気泡発生装置に導入する循環流路を形成したことを特徴とするHHOガス微細気泡混合燃料の製造装置。A HHO gas generator that generates HHO gas from an electrolyte mainly composed of water, a fuel tank that stores liquid fuel such as light oil, heavy oil, or gasoline to be supplied to an internal combustion engine or a combustion device, and a micro or nano bubble A fine bubble generating device for generating fine bubbles, and a fuel flow path for communicating the fine bubble generating device and the fuel tank,
Introducing the HHO gas of the HHO gas generator and the liquid fuel of the fuel tank into the fine bubble generator to produce a mixed fuel in which the fine bubbles of the HHO gas are dispersed in the liquid fuel,
HHO gas fine bubble mixing characterized in that the mixed fuel is introduced into the fuel tank through the fuel flow passage, and a circulation flow passage for introducing liquid fuel in the fuel tank into the fine bubble generating device is formed. Fuel production equipment.
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