JP2014001275A

JP2014001275A - 新燃料及び新燃料の製造方法

Info

Publication number: JP2014001275A
Application number: JP2012136179A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Kobayashi; 博小林; Masao Isono; 正夫磯野
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-06-15
Filing date: 2012-06-15
Publication date: 2014-01-09
Also published as: WO2013186936A1

Abstract

【課題】水と燃料油とを同化融合させて燃料量を増加し、燃焼性を良好にしてＣＯ_２や粒子状物質の排出量を低減し、完全燃焼により燃焼効率を向上させて燃費の向上を図った新燃料及び新燃料の製造方法を提供する。
【解決手段】水の分子結合を不安定な状態にし、この不安定な状態の水に酵素を加え、この酵素を加えた水と微粒子化した燃料油とを反応させ、水の分子状態を原子状態に分断し、水成分を含まない燃料としたことを特徴とし、また、水の分子結合を不安定な状態にするステップと、前記分子結合を不安定な状態にした水に酵素を加えるステップと、前記酵素を加えた水と微粒子化した燃料油とを反応させ、水の分子状態を原子状態に分断し、水成分を含まない燃料とするステップと、を有することを特徴とする。
【選択図】なし

Description

この発明は新燃料及び新燃料の製造方法に係り、特に、水を原料として燃料の増量を図り、燃焼性の向上を図った新燃料及び新燃料の製造方法に関する。

内燃機関や燃焼機に使用される燃料量の削減、燃焼効率の向上、排出されるＣＯ_２や粒子状物質等の削減を図るために、水と軽油などの燃料油とを混合した燃料の実用化がすすめられている。

水と燃料油とを混合した燃料としては、軽油などの液体燃料に水を加え、さらに再生油等を加えて混合物とし、この混合物を加圧して互いに交差する複数の螺旋状の溝に流し、溝の交差部において混合物を衝突させることでエマルジョン化したものがある。（特開２０１１−１１６９２３号公報）
また、水と燃料油とを混合した燃料には、水に超音波を放射してキャビテーション作用によりイオン化水とし、このイオン化水に超音波を放射してキャピラリー波を生成させてイオン化ミストとし、このイオン化ミストを燃料油や燃料ガスに対し２０〜４５％容量の範囲で混合させたものがある。（特開２０１２−８７２８１号公報）

特開２０１１−１１６９２３号公報特開２０１２−８７２８１号公報

ところが、従来の水と燃料油とを混合した燃料においては、水と燃料油との混合状態を安定して維持することが難しいため、長期間の品質保持が困難であった。このため、従来の水と燃料油とを混合した燃料は、製造後に直ちに使用しなければならなかった。また、長期間の保存で水と燃料油とに分離した燃料は、燃焼性が悪化してＣＯ_２や粒子状物質などの排出量が増加するだけでなく、不完全燃焼により燃焼効率が低下して燃費を悪化させる問題があった。
さらに、従来の水と燃料油とを混合した燃料は、長期間保存せず、製造直後でも不完全燃焼がおき、水の分離、残留で燃焼効率が悪化し、内燃機関や燃焼機の故障を惹起する問題があった。また、従来の水と燃料油とを混合した燃料は、燃料油に水を混合することで燃料油の使用量削減を図るものであったが、発熱量の増大による燃料の増量効果を得るものではなかった。

この発明は、水の性状を変化させて、その変化した水と燃料油とを同化融合させて燃料量を増加し、燃焼性を良好にしてＣＯ_２や粒子状物質の排出量を低減し、完全燃焼により燃焼効率を向上させて燃費の向上を図った新燃料及び新燃料の製造方法を提供することを目的とする。

この発明は、水の分子結合を不安定な状態にし、この不安定な状態の水に酵素を加え、この酵素を加えた水と微粒子化した燃料油とを反応させ、水の分子状態を原子状態に分断し、水成分を含まない燃料としたことを特徴とする。
また、この発明は、水の分子結合を不安定な状態にするステップと、前記分子結合を不安定な状態にした水に酵素を加えるステップと、前記酵素を加えた水と微粒子化した燃料油とを反応させ、水の分子状態を原子状態に分断し、水成分を含まない燃料とするステップと、を有することを特徴とする。

この発明の新燃料の製造方法は、分子結合を不安定な状態にした水に酵素を加え、この水と微粒子化した燃料油とを反応させ、水の分子状態を原子状態に分断し、水成分を含まない燃料とし、新燃料を製造している。
これにより、この発明の新燃料の製造方法は、水と燃料油とを同化融合させた水成分を含まない新燃料を製造することができ、燃料量を増加させることができる。製造された新燃料は、燃焼性を向上して発熱量を増大させることができ、燃費を向上することができる。また、この発明の新燃料の製造方法は、水分の分離、残留がない新燃料を製造できる。製造された新燃料は、燃焼性を良好にしてＣＯ_２や粒子状物質の排出量を低減でき、完全燃焼により燃焼効率を向上することができ。

図１は新燃料の製造装置を示すシステム構成図である。（実施例）図２は新燃料の製造方法を示す工程図である。（実施例）図３は新燃料の第１の成分分析比較表である。（実施例）図４は新燃料の第２の成分分析比較表である。（実施例）図５は新燃料の燃料消費量の計測結果表である。（実施例）図６は新燃料の燃料温度と燃費の比較表である。（実施例）

以下図面に基づいて、この発明の実施例を説明する。

図１、図２は、この発明の実施例を示すものである。図１において、１は新燃料の製造方法を実施する製造装置である。新燃料の製造装置１は、水の分子結合を不安定な状態にす行程を実施する水改質行程部Ａと、燃料油を微粒子化する行程を実施する油微粒子化行程部Ｂと、水と燃料油とを反応させる行程を実施する反応行程部Ｃとからなる。

前記水改質行程部Ａは、第１、第２の水用タンク２、３と、水用ナノミキサ４と、第１〜第３の水改質装置５〜７と、高周波照射装置８とを有している。第１の水用タンク２は、水用開閉弁９を有する水用注入通路１０を備えている。第１の水用タンク２と第２の水用タンク３とは、互いに並列な第１の水用通路１１と第２の水用通路１２とにより接続している。第１の水用通路１１には、第１の水用三方切換弁１３を備えている。第２の水用通路１２には、第２の水用三方切換弁１４を備えている。
第１の水用三方切換弁１３と第２の水用三方切換弁１４とは、第３の水用通路１５によって接続している。第３の水用通路１５には、第１の水用三方切換弁１３から第２の水用三方切換弁１４に向かって、前記水用ナノミキサ４と、第１〜第３の水改質装置５〜７と、高周波照射装置８とを順次に配置している。高周波照射装置８は、第３の水改質装置７に並設している。
前記第２の水用タンク３と第１の水用三方切換弁１３との間の第１の水用通路１１には、第３の水用三方切換弁１６を備えている。第３の水用三方切換弁１６には、第４の水用通路１７の一端側を接続している。第４の水用通路１７は、他端側を後述する反応行程部Ｃの撹拌タンク３１に接続している。

前記油微粒子化行程部Ｂは、第１、第２の燃料油用タンク１８、１９と、燃料油用ナノミキサ２０とを有している。第１の燃料油用タンク１８は、燃料油用開閉弁２１を有する燃料油用注入通路２２を備えている。第１の燃料油用タンク１８と第２の燃料油用タンク１９とは、互いに並列な第１の燃料油用通路２３と第２の燃料油用通路２４とにより接続している。第１の燃料油用通路２３には、第１の燃料油用三方切換弁２５を備えている。第２の燃料油用通路２４には、第２の燃料油用三方切換弁２６を備えている。第１の燃料油用三方切換弁２５と第２の燃料油用三方切換弁２６とは、第３の燃料油用通路２７によって接続している。第３の燃料油用通路２７には、前記燃料油用ナノミキサ２０を配置している。
前記第２の燃料油タンク１９と第１の燃料油用三方切換弁２５との間の第１の燃料油用通路２３には、第３の燃料油用三方切換弁２８を備えている。第３の燃料油用三方切換弁２８には、第４の燃料油用通路２９の一端側を接続している。第４の燃料油用通路２９は、他端側を後述する反応行程部Ｃの撹拌タンク３１に接続している。

前記反応行程部Ｃは、酵素タンク３０と、撹拌タンク３１と、反応用ナノミキサ３２とを有している。酵素タンク３０は、酵素注入通路３３で撹拌タンク３１に接続している。撹拌タンク３１には、前記水改質行程部Ａの第４の水用通路１７を接続し、また、前記油微粒子化行程部Ｂの第４の燃料油用通路２９を接続している。
前記撹拌タンク３１には、Ｕ字形状の反応用通路３４の上流端と下流端とを接続している。反応用通路３４には、前記反応用ナノミキサ３２を配置している。なお、この実施例においては、撹拌タンク３１に反応用通路３４を２つ接続し、各反応用通路３４にそれぞれ反応用ナノミキサ３２を配置している。

前記製造装置１は、図示しない制御手段によって、制御対象である水用ナノミキサ４、第１〜第３の水改質装置５〜７、高周波照射装置８、水用開閉弁９、第１、第２の水用三方切換弁１３、１４、第３の水用三方切換弁１６、燃料油用ナノミキサ２０、燃料油用開閉弁２１、第１、第２の燃料油用三方切換弁２５、２６、第３の燃料油用三方切換弁２８、３１、反応用ナノミキサ３２を動作制御して、新燃料を製造する。

製造装置１の水改質行程部Ａにおいては、水用注入通路１０の水用開閉弁９を開き、図示しない水の供給源から第１の水用タンク２に水を注入する。水用開閉弁９は、第１の水用タンク２に注入される水が設定量に達すると閉じられる。第１の水用タンク２の水は、図示しない移送手段によって、第１の水用通路１１、第１の水用三方切換弁１３、第３の水用通路１５、第２の水用三方切換弁１４、第２の水用通路１２を経て、第２の水用タンク３に移送される。第２の水用タンク３に移送される水は、第３の水用通路１５において、水用ナノミキサ４により微粒子化し、第１〜第３の水改質装置５〜７により鉱石や磁石を当ててイオン化し、高周波照射装置８により高周波を照射して分子結合を不安定な状態にする。
また、前記水改質行程部Ａにおいては、第１の水用タンク２の水が全て第２の水用タンク３に移送されると、第１、第２、第３の水用三方切換弁１３、１４、１６を切り替えて、第２の水用タンク３に溜められた水を、第１の水用通路１１、第３の水用三方切換弁１６、第１の水用三方切換弁１３、第３の水用通路１５、第２の水用三方切換弁１４、第２の水用通路１２を経て、第１の水用タンク２へ移送する。第１の水用タンク２に移送される水は、第３の水用通路１５において、水用ナノミキサ４により微粒子化し、第１〜第３の水改質装置５〜７によりイオン化し、高周波照射装置８により分子結合を不安定な状態にする。
前記水改質行程部Ａにおいては、この行程を１回として所定回数繰り返すことで、水の分子結合を不安定な状態にする。

前記油微粒子化行程部Ｂにおいては、燃料油用注入通路２２の燃料油用開閉弁２１を開き、図示しない燃料油の供給源から第１の燃料油用タンク１８に燃料油（例えば、軽油、重油など）を注入する。燃料油用開閉弁２１は、第１の燃料油用タンク１８に注入される燃料油が設定量に達すると閉じられる。第１の燃料油用タンク１８の燃料油は、図示しない移送手段によって、第１の燃料油用通路２３、第１の燃料油用三方切換弁２５、第３の燃料油用通路２７、第２の燃料油用三方切換弁２６、第２の燃料油用通路２４を経て、第２の燃料油用タンク１９に移送される。第２の燃料油用タンク１９に移送される水は、第３の燃料油用通路２７において、燃料油用ナノミキサ２０により微粒子化する。
また、前記油微粒子化行程部Ｂにおいては、第１の燃料油用タンク１８の燃料油が全て第２の燃料油用タンク１９に移送されると、第１、第２、第３の燃料油用三方切換弁２５、２６、２８を切り替えて、第２の燃料油用タンク１９に溜められた燃料油を、第１の燃料油用通路２３、第３の燃料油用三方切換弁２８、第１の燃料油用三方切換弁２５、第３の燃料油用通路２７、第２の燃料油用三方切換弁２６、第２の燃料油用通路２４を経て、第１の燃料油用タンク１８へ移送する。第１の燃料油用タンク１８に移送される燃料油は、第３の燃料油用通路２７において、燃料油用ナノミキサ２０により微粒子化する。
前記油微粒子化行程部Ｂにおいては、この行程を１回として所定回数繰り返すことで、燃料油を微粒子化する。

前記反応行程部Ｃにおいては、前記水改質行程部Ａの第３の水用三方切換弁１６を切り替えて、第２の水用タンク３に溜められた分子結合が不安定な状態の水を第４の水用通路１７により撹拌タンク３１に移送する。水が移送された撹拌タンク３１には、酵素タンク３０から必要量の酵素（例えば、水に対して１容量％のカタラーゼなど）を酵素注入通路３３により注入し、不安定な状態の水と酵素を所定時間（例えば、３分から７分程度）撹拌する。
また、前記反応行程部Ｃにおいては、前記油微粒子化行程部Ｂの第３の燃料油用三方切換弁２８を切り替えて、第２の燃料油用タンク１９に溜められた微粒子化が完了した必要量の燃料油（例えば、水に対して５０容量％、あるいはそれ以上の軽油、重油など）を第４の水用通路１７により撹拌タンク３１に移送し、分子結合を不安定な状態にして酵素を加えた水に微粒子化した燃料油を混合して撹拌する。水と酵素と燃料油とは、反応用通路３４により撹拌タンク３１と反応用ナノミキサ３２との間を循環される間に、撹拌タンク３１で撹拌され、反応用ナノミキサ３２で反応して水成分を含まない燃料となる。
前記反応行程部Ｃにおいては、この行程を所定条件（例えば、温度３５℃〜４０℃、圧力０．４ｈＰａ以上）の下で所定時間（例えば、２０分以上）行い、水成分を含まない燃料として新燃料を製造する。

次に、新燃料の製造方法を説明する。
混合燃料の製造方法においては、図２に示すように、先ず、水の粒子を水用ナノミキサ４により微粒子化し、第１〜第３の水改質装置５〜７でイオン化した後に、高周波照射装置８により高周波を照射して水の分子結合を不安定な状態にする（ステップ０１）。高周波照射装置８は、例えば、３０００〜７０００Ｈｚの高周波を、１回の照射時間を１分とし、５回以上繰り返して照射する。前記水の分子結合を不安定な状態にする処理（ステップ１）は、第１の水用タンク２から第２の水用タンク３に水を移送した後に、第２の水用タンク３から第１の水用タンク２に水を移送する行程を１回として、所定回数に達するまで（ステップ０２：ＹＥＳ）、繰り返し行われる。
一方、燃料油は、燃料油用ナノミキサ２０を通すことで微粒子化する（ステップ０３）。燃料油を微粒子化する処理（ステップ０３）は、第１の燃料油用タンク１８から第２の燃料油タンク１９に水を移送した後に、第２の燃料油用タンク１９から第１の燃料油用タンク１８に水を移送する行程を１回として、所定回数に達するまで（ステップ０４：ＹＥＳ）、繰り返し行われる。

前記分子結合を不安定な状態にする処理（ステップ０１）が所定回数に達すると（ステップ０２：ＹＥＳ）、第２の水用タンク３から分子結合を不安定な状態にした水を撹拌タンク３１に移送し、この水に酵素タンク３０から必要量の酵素を加えて撹拌する（ステップ０５）。この撹拌（ステップ０５）は、所定時間に達するまで（ステップ０６：ＹＥＳ）、行われる。
前記水に酵素を撹拌する処理（ステップ０５）が所定時間に達すると（ステップ０６：ＹＥＳ）、第２の燃料用タンク１９から撹拌タンク３１に微粒子化した必要量の燃料油を移送して、水と酵素と燃料油とを撹拌タンク３１で撹拌し、反応用ナノミキサ３２で反応させる（ステップ０７）。
この反応の処理（ステップ０７）においては、水の分子状態を原子状態に分断し、水成分を含まない燃料とし、新燃料を製造する。すなわち、分子結合を不安定な状態にした水の粒子を酵素の力によりＨ_２Ｏ→Ｈ＋ＯＨラジカルに分離し、また、分子結合を不安定な状態にした水の粒子を酵素の力によりＨ、Ｈ、Ｏの原始に分断する。そして、分離したＯＨラジカルにより燃料油中の炭素の鎖を分断し、分断された炭素にＨとＯＨラジカルを結合し、また、分離したＨ、Ｈ、Ｏの原始をＨ_２、Ｏ_２の分子に結合するとともに燃料油中の炭素に結合する。
この処理（ステップ０７）を、所定条件の下で所定時間に達するまで（ステップ０８：ＹＥＳ）行い、水成分を含まない燃料として新燃料を製造する。

上記の製造方法により新燃料を製造し、燃焼実験を行った。製造においては、２０リットルの水に２００ｃｃの酵素、２０リットルの燃料油（軽油）を加えて、４０リットルの新燃料を製造した。燃焼実験では、製造された新燃料から２リットルを取りだし、２リットルの新燃料と２リットルの燃料油（軽油）とをそれぞれ８００℃の温度になるように燃焼させ、燃焼時間を計測した。その結果、燃料油（軽油）の燃焼時間は約７分、新燃料の燃焼時間は約１４分であり、新燃料は元の燃料油（軽油）に対し約２倍の燃焼時間が得られた。
新燃料は、燃料油の炭素と水の分離したＨ、ＯＨラジカルとを結合して燃焼させ、また、水の分断した酸素（Ｏ）で水素（Ｈ）の燃焼を補助し、水素を燃焼させることで、燃焼性を向上して発熱量を増大させることができた。これより、水と燃料油（軽油）とを同化融合させた新燃料を使用することで、燃料油（軽油）の使用量を削減でき、燃費を向上することができた。

上記の結合反応を証明するテストデータ及び現象を、以下に列記する。
１．日本海事検定協会での新燃料の分析データと燃料油との比較（図３参照）では、燃料油をＡ重油、軽油とした新燃料のテストを行った場合、新燃料中には水分の残留はほとんど無かった（Ａ重油：０．０２７％、軽油：０．０００５７％）。
２．燃料油を軽油とした新燃料の発熱量と軽油の発熱量との比較（図３参照）では、新燃料の発熱量（４５８７０Ｊ／ｇ）が軽油の発熱量（３８２００Ｊ／ｇ）と比較して２０％ほど増加している。
３．燃料油を軽油とした新燃料の蒸留還元テスト（図４参照）では、３５０度９５％までテストを行っても、還元された新燃料の成分には水分は一切見うけられなかった。
４．燃料油を軽油とした新燃料のセタン価（図４参照）は、ＪＩＳ規格（４５以上）を充分クリア（５４．９）している。
５．燃料油を軽油とした新燃料の場合、内燃機関（ディーゼル内燃機関）を使用しての燃費のテスト（図５参照）では、発熱量の増量分による消費燃料の低減（１．１７Ｌ→０．９３Ｌ、１．６４Ｌ→１．４２Ｌ）により燃費改善が確認できた。
６．燃焼温度と燃費の比較（図６参照）では、燃料油を軽油とした新燃料の場合も、燃料油をＡ重油とした新燃料の場合も、共にバーナーでの燃焼テストではほとんど空気を使用しない（空気取り入れ口を９０％以上閉塞した状態）で燃焼が行われ、その燃焼温度も２０％ほど高い温度で燃焼（軽油の例で、８４４℃→１０４３℃）した。これを燃焼効率に置き換えると、約２倍の燃焼効率（軽油の例で、０６：１６→１３：２５）になる結果が得られた。

このように、新燃料の製造方法では、分子結合を不安定な状態にした水に酵素を加え、この水と微粒子化した燃料油とを反応させ、水の分子状態を原子状態に分断し、水成分を含まない燃料とし、新燃料を製造している。
これにより、この新燃料の製造方法は、水と燃料油とを同化融合させた新燃料を製造することができ、燃料量を増加させることができる。製造された新燃料は、燃焼性を向上して発熱量を増大させることができ、燃費を向上することができる。また、この発明の新燃料の製造方法は、水分の分離、残留がない新燃料を製造することができる。製造された新燃料は、燃焼性を良好にしてＣＯ_２や粒子状物質の排出量を低減でき、完全燃焼により燃焼効率を向上することができ。
なお、上述実施例においては、酵素としてカタラーゼを例示したが、水を原始状態に分断する作用を奏する酵素であれば良く、カタラーゼに限定されるものではない。また、上述実施例においては、水に対する酵素の割合として１容量％を例示したが、この割合は水の性状に応じて変更することができる。

この発明により製造された新燃料は、ディーゼル内燃機関や温水用ボイラーなどの燃焼機の燃料として利用することができる。

１製造装置
２第１の水用タンク
３第１の水用タンク
４水用ナノミキサ
５第１の水改質装置
６第２の水改質装置
７第３の水改質装置
８高周波照射装置
９水用開閉弁
１３第１の水用三方切換弁
１４第２の水用三方切換弁
１６第３の水用三方切換弁
１８第１の燃料油用タンク
１９第１の燃料油用タンク
２０燃料油用ナノミキサ
２１燃料油用開閉弁
２５第１の燃料油用三方切換弁
２６第２の燃料油用三方切換弁
２８第３の燃料油用三方切換弁
３０酵素タンク
３１撹拌タンク
３２反応用ナノミキサ

Claims

水の分子結合を不安定な状態にし、この不安定な状態の水に酵素を加え、この酵素を加えた水と微粒子化した燃料油とを反応させ、水の分子状態を原子状態に分断し、水成分を含まない燃料としたことを特徴とする新燃料。
水の分子結合を不安定な状態にするステップと、前記分子結合を不安定な状態にした水に酵素を加えるステップと、前記酵素を加えた水と微粒子化した燃料油とを反応させ、水の分子状態を原子状態に分断し、水成分を含まない燃料とするステップと、を有することを特徴とする新燃料の製造方法。