JP2014009822A - 燃料供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】環境に優しく、燃焼効率を向上させて、燃焼装置で燃焼させることができる燃料供給装置を提供すること。
【解決手段】可燃性油Ｈと水Ｗとを混合させたエマルジョン燃料Ｅを、燃焼装置４２に供給して、燃焼させるための燃料供給装置１であり、計量装置１２、オゾン溶解装置４、及び、ミキシング装置１５を備える。計量装置１２は、可燃性油Ｈに対して混合させる水Ｗの容積の比率を、２０〜３０％の範囲内で計量する。オゾン溶解装置４は、オゾンＯを、水Ｗに対して１．０〜５．０ｍｇ／Ｌの比率で溶解させる。ミキシング装置１５は、オゾンＯを溶解させて計量された水と可燃性油との混合液Ｍにおける水及び油の液滴を、微細化してエマルジョン燃料Ｅを製造する。
【選択図】図１

Description

本発明は、重油や灯油等の可燃性油と水とを混合させたエマルジョン燃料を、ボイラやバーナ等の燃焼装置に供給して、燃焼させるための燃料供給装置であって、燃焼装置で燃焼させる際の燃焼効率を向上させて、使用する可燃性油の消費量を削減させる燃料供給装置に関する。

従来、重油等の可燃性油と水とを混合させたエマルジョン燃料は、可燃性油と水とを混合させ、さらに、気泡混じりとして、所定の混合器を通し、混合器の所定の混合エレメントの凹凸や溝を経て、膨張と圧縮とを繰り返し、微細な気泡混じりとして、製造していた（例えば、特許文献１参照）。

また、他のエマルジョン燃料としては、水と可燃性油とに、微量な乳化剤を添加し、狭いオリフィスに何回も繰り返して通過させて、製造するものもあった（例えば、特許文献２参照）。

特許第４５３３９６９号公報 特開２００８−８１４７０号公報

しかし、従来の特許文献１に記載の製造では、単に、可燃性油と水との液滴を微細化しているだけであり、燃焼効率の一層の向上に課題があった。

また、特許文献２に記載の乳化剤を使用する場合には、乳化剤の成分により、不要な酸化物が発生し、環境の低下を招く虞れがある。

本発明は、上述の課題を解決するものであり、環境に優しく、燃焼効率を向上させて、燃焼装置で燃焼させることができる燃料供給装置を提供することを目的とする。

＜請求項１の説明＞
本発明に係る燃料供給装置は、可燃性油と水とを混合させたエマルジョン燃料を、燃焼装置に供給して、燃焼させるための燃料供給装置であって、
前記可燃性油に対して混合させる前記水の容積の比率を、２０〜３０％の範囲内で計量する計量装置と、
オゾンを、水に対して１．０〜５．０ｍｇ／Ｌの比率で溶解させるオゾン溶解装置と、
オゾンを溶解させて計量された前記水と前記可燃性油との混合液における前記水及び前記可燃性油の液滴を、微細化して前記エマルジョン燃料を製造するミキシング装置と、
を備えて構成されていることを特徴とする。

本発明に係る燃料供給装置では、計量装置によって、可燃性油に対して混合させる水の容積の比率を、２０〜３０％の範囲内で計量されてなる混合液が形成されるとともに、その混合液は、オゾン溶解装置により、オゾンが、水に対して１．０〜５．０ｍｇ／Ｌの比率で溶解された状態としている。そしてその状態で、ミキシング装置によって、オゾンを溶解済みの混合液における水及び可燃性油の液滴が、微細化されて、エマルジョン燃料が製造されることとなる。

すなわち、水と可燃性油とを混合してなるエマルジョン燃料を製造する際におけるミキシング装置による水や油の液滴の微細化を図る前に、予め、オゾン溶解装置により、水と可燃性油との混合液に、酸化作用の強いオゾンを溶解させていることから、単に、水と可燃性油との混合液中における水及び可燃性油の液滴を微細化する場合に比べて、５〜１０％程度以上、燃焼効率を向上させることができる。

また、乳化剤を使用せずにエマルジョン燃料を製造していることから、無用な酸化物を生じさせずに、環境に影響を与えることを抑えて、エマルジョン燃料を燃焼装置で燃焼させることができる。

なお、オゾンは、その酸化作用により、可燃性油を低分子化できて、水滴を囲む油成分が水と分離し難くなり、ミキシング装置による液滴の微細化と相俟って、均一な水滴油中型（Ｗ／Ｏ）エマルジョンを製造できる。

さらに、オゾンは、水に溶解後に、約半分が反応性に富むＯＨラジカルに転化し、水素結合や二重結合等を分断化できて、水粒子の微細化とともに、油粒子の微細化を図る作用も、発揮する。

そして、その結果、良好なエマルジョン燃料の燃焼状態、すなわち、微細化された低沸点の水粒子が気化・蒸発し、その際、水粒子を取り囲んでいた油が飛散し、酸素と接する面積を大きくするような、より細かい径の粒子となることから、局部的な不完全燃焼が少なくなる。さらに、燃焼装置内では、微細化された粒子状の水が潜熱の損失を抑えて容易にガス化されて、無駄な熱エネルギーの消費が抑制される。そのため、少ない可燃性油で高い熱量を発生できて、燃料効率を高めることができることとなる。さらに、完全燃焼となり易いことから、煤塵の発生を抑制でき、また、水の含有の影響により、燃焼温度の著しい上昇を抑制できることから、窒素酸化物の発生も抑制できる。

したがって、本発明に係る燃料供給装置では、製造したエマルジョン燃料を、環境に優しく、燃焼効率を向上させて、燃焼装置で燃焼させることができる。

なお、可燃性油に対する水の容積比率が、２０％未満とすれば、均一な水滴油中型（Ｗ／Ｏ）エマルジョンとなり難く、良好な燃焼効率を得られず、３０％を超えれば、水の比率が高くなって、燃焼温度を低下させることとなり、完全燃焼を阻害したり、あるいは、燃焼装置に水が溜まって、錆の発生を招くことから、望ましくない。

また、オゾンの水に対する溶解量（添加量）は、１．０ｍｇ／Ｌ未満では、溶解する意義が無く、５．０ｍｇ／Ｌを越える量を溶解させる場合では、効果の向上に比べて、装置のコストが多大となって、コストパフォーマンスが悪く、これまた、燃焼効率の向上に伴なって燃料コストを下げる効果、を阻害することから、望ましくない。

＜請求項２の作用＞
本発明に係る燃料供給装置では、
前記ミキシング装置が、
前記計量装置で計量された前記オゾンを溶解済みの前記水と前記可燃性油との前記混合液、を収容するバッチ式のミキシング槽と、
該ミキシング槽内の前記混合液を、前記ミキシング槽内から吸引して、前記ミキシング槽に戻す循環機構と、
を備え、
前記循環機構が、
ギヤポンプと、
前記ミキシング槽の下部側に開口して、前記ギヤポンプの吸引側に連結される前記混合液の吸引流路と、
前記ミキシング槽の上部側に開口して、前記ギヤポンプの吐出側に連結される前記混合液の吐出流路と、
前記吐出流路の先端に配置されて、前記ギヤポンプから吐出される前記混合液を前記ミキシング槽内に噴射する噴射ノズルと、
を備えて構成されることが望ましい。

このような構成では、ミキシング槽に連なる循環機構が、ギヤポンプを備えており、ギヤポンプで吸引して吐出する際、ギヤポンプのギアにより、水や可燃性油の液滴が、剪断されるように微細化され、さらに、循環すれば、一層、微細化される。

さらに、ミキシング槽に戻るように吐出される際に、噴射ノズルから噴射される混合液が、液面に衝突することから、ミキシング槽側の混合液や、噴射ノズルから噴射される側の混合液も、その衝突によって、混合液中の水や可燃性油の液滴がさらに微細化される。

その結果、ミキシング槽内の混合液を、吸引して戻すだけの簡便な循環機構の構成としていても、円滑かつ効率的に、水や可燃性油の液滴を微細化でき、オゾンの酸化作用によって、水粒子の周囲を分離しない状態で油が取り囲んだ状態の液滴が、均一に微細化されて、上記の構成では、一層、好適なエマルジョン燃料を製造することができる。

＜請求項３の説明＞
本発明に係る燃料供給装置では、
前記ギヤポンプが、吐出圧を０．１〜０．３Ｍｐａの範囲内の設定とし、
前記噴射ノズルが、開口径を０．０５〜２ｍｍの範囲内として、配設することが望ましい。

このような構成では、汎用のギヤポンプを使用しても、小さな開口径の噴射ノズルからの混合液の噴射により、ギヤポンプ自体による水や可燃性油の液滴の剪断と相俟って、円滑に、水や可燃性油の液滴を微細化できて、好適なエマルジョン燃料を製造できる。

なお、噴射ノズルの開口径が２ｍｍを越える場合には、微細化を図れるような流速で混合液Ｍを噴射し難く、電力消費量の大きな大型のモータ等を使用することとなって、ランニングコストやイニシャルコストを増大させることから好ましくない。

また、噴射ノズルの開口径が０．０５ｍｍ未満としては、異物の詰まり等が発生しやすくなり、好ましくない。

＜請求項４の説明＞
本発明に係る燃料供給装置では、
前記燃焼装置と前記ミキシング装置との間に、前記ミキシング装置からの前記エマルジョン燃料を貯留し、かつ、前記燃焼装置に供給可能なバッファ装置が配設され、
該バッファ装置が、
前記ミキシング装置からの前記エマルジョン燃料を貯留するバッファタンクと、
前記バッファタンクに貯留した前記エマルジョン燃料を、撹拌するように流動させておく流動流路と、
該流動流路から分岐して、前記エマルジョン燃料を前記燃焼装置に供給可能で、かつ、余剰の前記エマルジョン燃料を前記燃焼装置側から前記バッファタンク側に戻す供給流路と、
該供給流路に連通して、前記燃焼装置に前記可燃性油を供給可能な着火用流路と、
を備えて構成されることが望ましい。

このような構成では、バッファ装置が、バッファタンク内のエマルジョン燃料を、流動流路における供給流路の分岐点まで、流し、そして、バッファタンク内に戻しており、その際、燃焼装置が作動中であれば、分岐点から供給流路を経て、燃焼装置まで流す。また、燃焼装置が作動中でなければ、バッファ装置は、分岐点を通過させて、バッファタンク内のエマルジョン燃料を、撹拌するように流動させることとなる。

その結果、バッファ装置が、エマルジョン燃料を撹拌するように流動させておくことができることから、水と可燃性油とを分離させずに、微細化した液滴状態として、準備しておくことができ、燃焼効率の良好な状態で、燃焼装置を作動させることができる。

また、上記の構成では、燃焼装置に向かうエマルジョン燃料が、余る状態となっても、供給流路を経て、バッファタンクに戻すことができ、効率的に使用できる。

さらに、供給流路には、燃焼装置に可燃性油を供給可能な着火用流路が連結されており、エマルジョン燃料だけで着火が円滑に行われない場合には、着火用流路を利用して、可燃性油を燃焼装置に供給できることから、まず、可燃性油により着火させ、その後、着火用流路を塞いで、供給流路からエマルジョン燃料を燃焼装置に供給すれば、円滑に、エマルジョン燃料の燃焼に、移行させることができる。

＜請求項５の説明＞
本発明に係る燃料供給装置では、前記計量装置は、前記可燃性油に対して混合させる前記水の容積の比率を、２２〜２３％の範囲内として、計量することが望ましい。

このような構成では、燃料効率を２５〜２８％程度以上、向上させることができる。

本発明における実施形態の燃料供給装置の概略図である。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明すると、実施形態の燃料供給装置１は、図１に示すように、水道水等の水を貯留した水タンク２、オゾン溶解装置としてのオゾン水製造装置４、可燃性油としての重油（Ａ重油）Ｈを貯留した重油タンク８、計量装置１２、ミキシング装置１５、バッファ装置３０、及び、燃焼装置としてのバーナ４２、を備えて構成されている。

オゾン溶解装置としてのオゾン水製造装置４は、水タンク２からの水Ｗを、管路３を経て流入させ、水ＷにオゾンＯの気泡を吹き込んだり、多孔質の隔壁を介在させて水ＷとオゾンＯとを流したり、あるいは、上下から対向するように水ＷとオゾンＯとを流して、水Ｗに対してオゾンＯを溶解させて、製造する。このオゾン水製造装置４では、水Ｗに対してオゾンＯを１．０〜５．０ｍｇ／Ｌの範囲内の比率、実施形態の場合には、２．０±０．５ｍｇ／Ｌの比率で、溶解させている。

オゾン水製造装置４と重油タンク８とは、それぞれ、開閉弁６，１０を設けた管路５，９を介在させて、計量装置１２に接続されている。計量装置１２は、可燃性油として重油Ｈに対して混合させる水Ｗの容積の比率を、２０〜３０％の範囲内、実施形態では、２２〜２３％として、計量して、ミキシング装置１５のミキシング槽１８内に、流下させている。

なお、計量装置１２は、重油Ｈと水Ｗとをそれぞれフロートを内蔵させた所定の計量ます内に流入させて、対応する比率の容積となったならば、開閉弁６，１０を閉弁させ、そして、ミキシング槽１８内に流下させている。

ミキシング装置１５は、オゾンＯを溶解させた水Ｗと重油Ｈとの混合液Ｍにおける水Ｗ及び重油Ｈの液滴を、微細化するものであり、バッチ式のミキシング槽１８と、ミキシング槽１８内の混合液Ｍを、ミキシング槽１８内から吸引して、ミキシング槽１８に戻す循環機構２０と、を備えて構成されている。

ミキシング槽１８は、１サイクル当たり、混合液Ｍの水Ｗや重油Ｈの液滴を微細化して、２２．５Ｌ（リットル）分のエマルジョン燃料Ｅを製造できる容量を設けて構成されている。

循環機構２０は、ギヤポンプ２３、吸引流路２１、吐出流路２２、及び、噴射ノズル２４と、を備えて構成されている。

ギヤポンプ２３は、実施形態の場合、外接歯車ポンプであり、電動モータ２３ｂを駆動源として、ポンプ本体２３ａ内の噛合する一対の歯車を回転駆動させる構成としている。このギヤポンプ２３は、吐出圧を０．１〜０．３Ｍｐａ、吐出量を３７Ｌ／minとしている。

吸引流路２１は、ミキシング槽１８の下部１８ｂ側に開口して、ギヤポンプ２３の吸引側に連結され、吐出流路２２は、ミキシング槽１８の上部１８ａ側に開口して、ギヤポンプ２３の吐出側に連結されている。

噴射ノズル２４は、吐出流路２２の先端に配置されて、ギヤポンプ２３から吐出される混合液Ｍを、ミキシング槽１８内の液面に、上方から直交するように、上方から下向きに噴射する構成としている。噴射ノズル２４は、開口径を０．０５〜２ｍｍの範囲内として、配設されている。実施形態の場合、噴射ノズル２４の開口径は、１．０ｍｍとしている。

そして、実施形態の場合、このミキシング装置１５の作動時には、１サイクルを６分として、２２．５Ｌのエマルジョン燃料Ｅを製造している。すなわち、計量装置１２が所定の比率で重油Ｈと水Ｗとを計量するのに、１分かかり、その後、ミキシング槽１８内の混合液Ｍを、ギヤポンプ２３の作動によって、循環機構２０で循環させて、エマルジョン燃料Ｅを製造するまでに、５分かかっている。

なお、５分以上循環させても、例えば、８分間循環させても、燃料効率の向上に繋がらず、また、５分未満では、燃料効率向上の効果が少なく、結局、実施形態では、５分間の循環が最も効率的に燃焼効率を向上させることができた。

換言すれば、ギヤポンプ２３の吐出量が、３７Ｌ／minであり、５分間では、３７×５＝１８５Ｌの流量となり、そして、ミキシング槽１８の容積が２２．５Ｌとしており、１８５÷２２．５＝８．２２回となり、本装置１では、ミキシング槽１８内の混合液Ｍを、約８〜９回、ギヤポンプ２３と噴射ノズル２４とを備えてなる循環機構２０で循環させていることとなる。

バッファ装置３０は、燃焼装置としてのバーナ４２とミキシング装置１５との間に、配設されて、ミキシング装置１５からのエマルジョン燃料Ｅを、貯留し、かつ、バーナ４２に供給可能に構成されている。

バッファ装置３０は、バッファタンク３１、流動流路３２、供給流路３６、及び、着火用流路４０、を備えて構成されている。

バッファタンク３１は、開閉弁２６を設けた移送管路２５によって、ミキシング装置１５のミキシング槽１８と接続されており、開閉弁２６の開弁操作により、製造したミキシング槽１８内のエマルジョン燃料Ｅを、移送させて貯留させるように、構成されている。

なお、実施形態の場合、バッファタンク３１は、ミキシング装置１５で製造する２サイクル分のエマルジョン燃料Ｅを貯留可能なように、４８Ｌの容量としている。

流動流路３２は、油と水との分離を防止するために、バッファタンク３１に貯留したエマルジョン燃料Ｅを、撹拌するように流動させておくものであり、ギヤポンプ等からなる送給ポンプ３３により、バッファタンク３１の下部３１ｂ側からエマルジョン燃料Ｅを引き出し、そして、バッファタンク３１の上部３１ａから流下させて、バッファタンク３１に戻すように構成されている。

供給流路３６は、流動流路３２から分岐して、エマルジョン燃料Ｅをバーナ４２に供給可能で、かつ、余剰のエマルジョン燃料Ｅをバーナ４２側からバッファタンク３１側に戻すように配設されている。流動流路３２との分岐点３５には、切替弁３４が配設されている。

着火用流路４０は、バーナ４２に重油Ｈを供給可能に、供給流路３６におけるバーナ４２の上流側に、接続されている。

そして、実施形態の燃料供給装置１では、図示しない始動スイッチをONすれば、所定のシーケンサ等の制御手段により、開閉弁６，１０、計量装置１２、ギヤポンプ２３の電動モータ２３ｂが適宜作動され、既述したように、１サイクルの６分間の駆動時間で、ミキシング装置１５が２２．５Ｌのエマルジョン燃料Ｅを製造する。そして、１サイクル分のエマルジョン燃料Ｅが製造されたならば、既述の制御手段により、開閉弁２６が開弁操作されて、ミキシング槽１８内のエマルジョン燃料Ｅが、移送管路２５を経て、バッファタンク３１内に移送され、さらに、送給ポンプ３３が作動されて、バッファタンク３１内のエマルジョン燃料Ｅが、撹拌されるように、流動流路３２を循環する。

そして、バーナ４２の使用時には、既述の制御手段が、切替弁３４を操作して、流動流路３２から供給流路３６を経て、エマルジョン燃料Ｅが、バーナ４２に供給されて、燃焼されることとなる。

なお、バーナ４２の着火時、エマルジョン燃料Ｅが着火しがたい場合には、着火用流路４０の所定の開閉弁を開弁させて、重油タンク８からの重油Ｈをバーナ４２に供給して、バーナ４２を着火させ、そして、エマルジョン燃料Ｅを燃焼させるようにすればよい。

また、既述の制御手段は、バーナ４２の使用時、例えば、バッファタンク３１内のエマルジョン燃料Ｅが半分以下の容量になった際に、ミキシング装置１５を自動的に作動させて、順次、ミキシング装置１５で製造されたエマルジョン燃料Ｅをバッファタンク３１に移送するように、制御する。

そして、実施形態の燃料供給装置１では、計量装置１２によって、可燃性油としての重油Ｈに対して混合させる水Ｗの容積の比率を、２０〜３０％の範囲内の２２〜２３％に計量されてなる混合液Ｍが形成されるとともに、その混合液Ｍは、オゾン溶解装置としてのオゾン水製造装置４により、オゾンＯが、水Ｗに対して１．０〜５．０ｍｇ／Ｌの範囲内の２．０±０．５ｍｇ／Ｌの比率で溶解された状態としている。そしてその状態で、ミキシング装置１５によって、オゾンＯを溶解済みの混合液Ｍにおける水及び油の液滴が、微細化されて、エマルジョン燃料Ｅが製造されることとなる。

すなわち、水Ｗと重油Ｈとを混合してなるエマルジョン燃料Ｅを製造する際におけるミキシング装置１５による水や油の液滴の微細化を図る前に、予め、オゾン水製造装置４により、水Ｗと重油Ｈとの混合液Ｍに、酸化作用の強いオゾンＯを溶解させていることから、単に、水と重油との混合液中における水及び油の液滴を微細化する場合に比べて、５〜１０％程度以上、燃焼効率を向上させることができる。

また、乳化剤を使用せずにエマルジョン燃料Ｅを製造していることから、無用な酸化物を生じさせずに、環境に影響を与えることを抑えて、エマルジョン燃料Ｅをバーナ４２で燃焼させることができる。

なお、オゾンＯは、その酸化作用により、重油Ｈを低分子化できて、水滴を囲む油成分が水と分離し難くなり、ミキシング装置１５による液滴の微細化と相俟って、均一な水滴油中型（Ｗ／Ｏ）エマルジョンを製造できる。

さらに、オゾンＯは、水Ｗに溶解後に、約半分が反応性に富むＯＨラジカルに転化し、水素結合や二重結合等を分断化できて、水粒子の微細化とともに、油粒子の微細化を図る作用も、発揮する。

そして、その結果、良好なエマルジョン燃料Ｅの燃焼状態、すなわち、微細化された低沸点の水粒子が気化・蒸発し、その際、水粒子を取り囲んでいた油が飛散し、酸素と接する面積を大きくするような、より細かい径の粒子となることから、局部的な不完全燃焼が少なくなる。さらに、燃焼装置としてのバーナ４２内では、微細化された粒子状の水Ｗが潜熱の損失を抑えて容易にガス化されて、無駄な熱エネルギーの消費が抑制される。そのため、少ない可燃性油で高い熱量を発生できて、燃料効率を高めることができることとなる。さらに、完全燃焼となり易いことから、煤塵の発生を抑制でき、また、水の含有の影響により、燃焼温度の著しい上昇を抑制できることから、窒素酸化物の発生も抑制できる。

したがって、実施形態の燃料供給装置１では、製造したエマルジョン燃料Ｅを、環境に優しく、燃焼効率を向上させて、バーナ４２で燃焼させることができる。

なお、重油Ｈに対する水Ｗの容積比率が、２０％未満とすれば、均一な水滴油中型（Ｗ／Ｏ）エマルジョンとなり難く、良好な燃焼効率を得られず、３０％を超えれば、水Ｗの比率が高くなって、燃焼温度を低下させることとなり、完全燃焼を阻害したり、あるいは、バーナ４２に水Ｗが溜まって、錆の発生を招くことから、望ましくない。

また、オゾンＯの水Ｗに対する溶解量（添加量）は、１．０ｍｇ／Ｌ未満では、溶解する意義が無く、５．０ｍｇ／Ｌを越える量を溶解させる場合では、効果の向上に比べて、装置のコストが多大となって、コストパフォーマンスが悪く、これまた、燃焼効率の向上に伴なって燃料コストを下げる効果、を阻害することから、望ましくない。

さらに、実施形態の燃料供給装置１では、ミキシング装置１５が、計量装置１２で計量されたオゾンＯを溶解済みの水Ｗと重油Ｈとの混合液Ｍ、を収容するバッチ式のミキシング槽１８と、ミキシング槽１８内の混合液Ｍを、ミキシング槽１８内から吸引して、ミキシング槽１８に戻す循環機構２０と、を備えて構成されている。さらに、循環機構２０が、ギヤポンプ２３と、ミキシング槽１８の下部１８ｂ側に開口して、ギヤポンプ２３の吸引側に連結される混合液Ｍの吸引流路２１と、ミキシング槽１８の上部１８ａ側に開口して、ギヤポンプ２３の吐出側に連結される混合液Ｍの吐出流路２２と、吐出流路２２の先端に配置されて、ギヤポンプ２３から吐出される混合液Ｍをミキシング槽１８内に噴射する噴射ノズル２４と、を備えて構成されている。

そのため、実施形態の燃料供給装置１では、ミキシング槽１８に連なる循環機構２０が、ギヤポンプ２３を備えており、ギヤポンプ２３で吸引して吐出する際、ギヤポンプ２３のギアにより、水Ｗや重油Ｈの液滴が、剪断されるように微細化され、さらに、循環すれば、一層、微細化される。

さらに、ミキシング槽１８に戻るように吐出される際に、噴射ノズル２４から噴射される混合液Ｍが、液面に衝突することから、ミキシング槽１８側の混合液Ｍや、噴射ノズル２４から噴射される側の混合液Ｍも、その衝突によって、混合液Ｍ中の水Ｗや重油Ｈの液滴がさらに微細化される。

その結果、ミキシング槽１８内の混合液Ｍを、吸引して戻すだけの簡便な循環機構２０の構成としていても、円滑かつ効率的に、水Ｗや重油Ｈの液滴を微細化でき、オゾンＯの酸化作用によって、水粒子の周囲を分離しない状態で油が取り囲んだ状態の液滴が、均一に微細化されて、上記の構成では、一層、好適なエマルジョン燃料Ｅを製造することができる。

さらに、実施形態の燃料供給装置１では、ギヤポンプ２３が、吐出圧を０．１〜０．３Ｍｐａの範囲内の設定とし、噴射ノズル２４が、開口径を０．０５〜２ｍｍの範囲内の１．０ｍｍとして、配設されている。

このような構成では、汎用のギヤポンプ２３を使用しても、小さな開口径の噴射ノズル２４からの混合液Ｍの噴射により、ギヤポンプ２３自体による水Ｗや重油Ｈの液滴の剪断と相俟って、円滑に、水Ｗや重油Ｈの液滴を微細化できて、好適なエマルジョン燃料Ｅを製造できる。

なお、噴射ノズル２４の開口径が２ｍｍを越える場合には、微細化を図れるような流速で混合液Ｍを噴射し難く、電力消費量の大きな大型のモータ等を使用することとなって、ランニングコストやイニシャルコストを増大させることから好ましくない。

また、噴射ノズル２４の開口径が０．０５ｍｍ未満としては、異物の詰まり等が発生しやすくなり、好ましくない。

さらに、実施形態の燃料供給装置では、バーナ４２とミキシング装置１５との間に、ミキシング装置１５からのエマルジョン燃料Ｅを貯留し、かつ、バーナ４２に供給可能なバッファ装置３０が配設されている。バッファ装置３０は、ミキシング装置１５からのエマルジョン燃料Ｅを貯留するバッファタンク３１と、バッファタンク３１に貯留したエマルジョン燃料Ｅを、撹拌するように流動させておく流動流路３２と、流動流路３２から分岐して、エマルジョン燃料Ｅをバーナ４２に供給可能で、かつ、余剰のエマルジョン燃料Ｅをバーナ４２側からバッファタンク３１側に戻す供給流路３６と、供給流路３６に連通して、バーナ４２に重油Ｈを供給可能な着火用流路４０と、を備えて構成されている。

そのため、実施形態の燃料供給装置１では、バッファ装置３０が、送給ポンプ３３を作動させて、バッファタンク３１内のエマルジョン燃料Ｅを、流動流路３２における供給流路３６の分岐点３５まで、流し、そして、バッファタンク３１内に戻しており、その際、バーナ４２が作動中であれば、分岐点３５の切替弁３４の操作により、供給流路３６を経て、バーナ４２まで流す。また、バーナ４２が作動中でなければ、バッファ装置３０は、切替弁３４を操作して、分岐点３５を通過させて、バッファタンク３１内のエマルジョン燃料Ｅを、撹拌するように流動させることとなる。

その結果、バッファ装置３０が、エマルジョン燃料Ｅを撹拌するように流動させておくことができることから、水Ｗと重油Ｈとを分離させずに、微細化した液滴状態として、準備しておくことができ、燃焼効率の良好な状態で、バーナ４２を作動させることができる。

また、上記の構成では、バーナ４２に向かうエマルジョン燃料Ｅが、余る状態となっても、供給流路３６を経て、バッファタンク３１に戻すことができ、効率的に使用できる。

さらに、供給流路３６には、バーナ４２に重油Ｈを供給可能な着火用流路４０が連結されており、エマルジョン燃料Ｅだけで着火が円滑に行われない場合には、着火用流路４０を利用して、重油Ｈをバーナ４２に供給できることから、まず、重油Ｈにより着火させ、その後、着火用流路４０を塞いで、供給流路３６からエマルジョン燃料Ｅをバーナ４２に供給すれば、円滑に、エマルジョン燃料Ｅの燃焼に、移行させることができる。

さらにまた、実施形態の燃料供給装置１では、混合液Ｍが、重油Ｈに対して混合させる水Ｗの容積の比率を、２２〜２３％の範囲内として、形成されている。そのため、このような構成では、燃料効率を２５〜２８％程度以上、向上させることができる。

（１）試験例
なお、おからの乾燥用に使用するバーナに対して、つぎのＩ．II．III．の三種類の燃料を使用して、重油の消費量を調べてみた。

Ｉ．燃料に、重油だけを使用する、
II．燃料に、オゾンを溶解しない水を重油に対して２５％の容積の比率で混合させて、実施形態の燃料供給装置１を使用して製造したエマルジョン燃料、を使用する、
III．２．０±０．５ｍｇ／Ｌのオゾンを溶解させた水を、重油に対して２５％の容積の比率で混合させて、実施形態の燃料供給装置１を使用して製造したエマルジョン燃料、を使用する。

上記三種類の燃料使用時、重油の単位時間当たりの使用量は、
Ｉ．では、３３．０６Ｌ／時間であったが、
II．では、２９．７６Ｌ／時間の使用となって、
（１−２９．７５÷３３．０６）×１００＝１０．０％
の重油の削減量となり、さらに、
III．では、２４．５３Ｌ／時間の使用となって、
（１−２４．５３÷３３．０６）×１００＝２５．８％
の重油Ｈの削減量となり、実施形態の燃料供給装置１では、燃料効率を向上させて、使用する重油の消費量を大きく削減できた。

（２）試験例
さらに、ミニトマトを栽培するビニールハウス内を昇温させるためのボイラ用のバーナの燃料にも使用し、前年度の同時期（２月１０日〜３月１５日）で、かつ、外気温が同等となった日の重油の使用量と比較してみた。

使用する燃料は、２．０±０．５ｍｇ／Ｌのオゾンを溶解させた水を、重油に対して２２〜２３％（約２２．５％）の容積の比率で混合させて、実施形態の燃料供給装置１を使用して製造したエマルジョン燃料、を使用した。

その結果、重油だけの燃料を使用した前年度と比べると、４８．０３％の著しい削減量となった。但し、実施形態で製造したエマルジョン燃料Ｅが、燃焼時に水粒子を気化・蒸発させ、その際、水粒子を取り囲んでいた油を飛散させる等の作用を奏することから、実施形態の燃料供給装置１の使用時、前年度までボイラ内に堆積させていたカーボン等を除去して、ボイラの熱交換効率を向上させた要因もあると推定されることから、それらの要因等を考慮すれば、オゾンを溶解させた水を重油に対して２２〜２３％の容積比で混合させた混合液を使用した場合、安定して４０％を超えるとは言い難いものの、実質的に、２５〜２８％程度以上の削減量は確保できる、と思われる。

したがって、オゾンを溶解させた水を重油に対して混合する容積比は、２０〜３０％が望ましく、さらに、試験例（１），（２）を考慮すれば、２０〜２５％が好ましくは、さらに望ましくは、２２〜２３％が好ましいと、判断できる。

なお、本発明の燃料供給装置で使用する可燃性油としては、重油、軽油、灯油等の鉱物油に限らず、植物油を使用してもよい。

１…燃料供給装置、４…（オゾン溶解装置）オゾン水製造装置、１２…計量装置、１５…ミキシング装置、１８…ミキシング槽、１８ａ…上部、１８ｂ…下部、２０…循環機構、２１…吸引流路、２２…吐出流路、２３…ギヤポンプ、２４…噴射ノズル、３０…バッファ装置、３１…バッファタンク、３２…流動流路、３６…供給流路、４０…着火用流路、４２…（燃焼装置）バーナ、
Ｗ…水、Ｏ…オゾン、Ｈ…（可燃性油）重油、Ｍ…混合液、Ｅ…エマルジョン燃料。

＜請求項１の説明＞
本発明に係る燃料供給装置は、可燃性油と水とを混合させたエマルジョン燃料を、燃焼装置に供給して、燃焼させるための燃料供給装置であって、
前記可燃性油に対して混合させる前記水の容積の比率を、２０〜３０％の範囲内で計量する計量装置と、
オゾンを、水に対して１．０〜５．０ｍｇ／Ｌの比率で溶解させるオゾン溶解装置と、
オゾンを溶解させて計量された前記水と前記可燃性油との混合液における前記水及び前記可燃性油の液滴を、微細化して前記エマルジョン燃料を製造するミキシング装置と、
を備えて構成され、
前記ミキシング装置が、
前記計量装置で計量された前記オゾンを溶解済みの前記水と前記可燃性油との前記混合液、を収容するバッチ式のミキシング槽と、
該ミキシング槽内の前記混合液を、前記ミキシング槽内から吸引して、前記ミキシング槽に戻す循環機構と、
を備え、
前記循環機構が、
ギヤポンプと、
前記ミキシング槽の下部側に開口して、前記ギヤポンプの吸引側に連結される前記混合液の吸引流路と、
前記ミキシング槽の上部側に開口して、前記ギヤポンプの吐出側に連結される前記混合液の吐出流路と、
前記吐出流路の先端に配置されて、前記ギヤポンプから吐出される前記混合液を前記ミキシング槽内に噴射する噴射ノズルと、
を備えて構成され、
前記燃焼装置と前記ミキシング装置との間に、前記ミキシング装置からの前記エマルジョン燃料を貯留し、かつ、前記燃焼装置に供給可能なバッファ装置が配設され、
該バッファ装置が、
前記ミキシング装置からの前記エマルジョン燃料を貯留するバッファタンクと、
前記バッファタンクに貯留した前記エマルジョン燃料を、撹拌するように流動させておく流動流路と、
該流動流路から分岐して、前記エマルジョン燃料を前記燃焼装置に供給可能で、かつ、余剰の前記エマルジョン燃料を前記燃焼装置側から前記バッファタンク側に戻す供給流路と、
該供給流路に連通して、前記燃焼装置に前記可燃性油を供給可能な着火用流路と、
を備えて構成されていることを特徴とする。

また、本発明では、ミキシング槽に連なる循環機構が、ギヤポンプを備えており、ギヤポンプで吸引して吐出する際、ギヤポンプのギアにより、水や可燃性油の液滴が、剪断されるように微細化され、さらに、循環すれば、一層、微細化される。

その結果、ミキシング槽内の混合液を、吸引して戻すだけの簡便な循環機構の構成としていても、円滑かつ効率的に、水や可燃性油の液滴を微細化でき、オゾンの酸化作用によって、水粒子の周囲を分離しない状態で油が取り囲んだ状態の液滴が、均一に微細化されて、上記の構成では、一層、好適なエマルジョン燃料を製造することができる。
さらに、本発明では、バッファ装置が、バッファタンク内のエマルジョン燃料を、流動流路における供給流路の分岐点まで、流し、そして、バッファタンク内に戻しており、その際、燃焼装置が作動中であれば、分岐点から供給流路を経て、燃焼装置まで流す。また、燃焼装置が作動中でなければ、バッファ装置は、分岐点を通過させて、バッファタンク内のエマルジョン燃料を、撹拌するように流動させることとなる。
その結果、バッファ装置が、エマルジョン燃料を撹拌するように流動させておくことができることから、水と可燃性油とを分離させずに、微細化した液滴状態として、準備しておくことができ、燃焼効率の良好な状態で、燃焼装置を作動させることができる。
また、上記の構成では、燃焼装置に向かうエマルジョン燃料が、余る状態となっても、供給流路を経て、バッファタンクに戻すことができ、効率的に使用できる。
さらに、供給流路には、燃焼装置に可燃性油を供給可能な着火用流路が連結されており、エマルジョン燃料だけで着火が円滑に行われない場合には、着火用流路を利用して、可燃性油を燃焼装置に供給できることから、まず、可燃性油により着火させ、その後、着火用流路を塞いで、供給流路からエマルジョン燃料を燃焼装置に供給すれば、円滑に、エマルジョン燃料の燃焼に、移行させることができる。

＜請求項２の説明＞
本発明に係る燃料供給装置では、
前記ギヤポンプが、吐出圧を０．１〜０．３Ｍｐａの範囲内の設定とし、
前記噴射ノズルが、開口径を０．０５〜２ｍｍの範囲内として、配設することが望ましい。

＜請求項３の説明＞
本発明に係る燃料供給装置では、前記計量装置は、前記可燃性油に対して混合させる前記水の容積の比率を、２２〜２３％の範囲内として、計量することが望ましい。

Claims (5)

1. 可燃性油と水とを混合させたエマルジョン燃料を、燃焼装置に供給して、燃焼させるための燃料供給装置であって、
   前記可燃性油に対して混合させる前記水の容積の比率を、２０〜３０％の範囲内で計量する計量装置と、
   オゾンを、水に対して１．０〜５．０ｍｇ／Ｌの比率で溶解させるオゾン溶解装置と、
   オゾンを溶解させて計量された前記水と前記可燃性油との混合液における前記水及び前記可燃性油の液滴を、微細化して前記エマルジョン燃料を製造するミキシング装置と、
   を備えて構成されていることを特徴とする燃料供給装置。
2. 前記ミキシング装置が、
   前記計量装置で計量された前記オゾンを溶解済みの前記水と前記可燃性油との前記混合液、を収容するバッチ式のミキシング槽と、
   該ミキシング槽内の前記混合液を、前記ミキシング槽内から吸引して、前記ミキシング槽に戻す循環機構と、
   を備え、
   前記循環機構が、
   ギヤポンプと、
   前記ミキシング槽の下部側に開口して、前記ギヤポンプの吸引側に連結される前記混合液の吸引流路と、
   前記ミキシング槽の上部側に開口して、前記ギヤポンプの吐出側に連結される前記混合液の吐出流路と、
   前記吐出流路の先端に配置されて、前記ギヤポンプから吐出される前記混合液を前記ミキシング槽内に噴射する噴射ノズルと、
   を備えて構成されていることを特徴とする請求項１に記載の燃料供給装置。
3. 前記ギヤポンプが、吐出圧を０．１〜０．３Ｍｐａの範囲内の設定とし、
   前記噴射ノズルが、開口径を０．０５〜２ｍｍの範囲内として、配設されていることを特徴とする請求項２に記載の燃料供給装置。
4. 前記燃焼装置と前記ミキシング装置との間に、前記ミキシング装置からの前記エマルジョン燃料を貯留し、かつ、前記燃焼装置に供給可能なバッファ装置が配設され、
   該バッファ装置が、
   前記ミキシング装置からの前記エマルジョン燃料を貯留するバッファタンクと、
   前記バッファタンクに貯留した前記エマルジョン燃料を、撹拌するように流動させておく流動流路と、
   該流動流路から分岐して、前記エマルジョン燃料を前記燃焼装置に供給可能で、かつ、余剰の前記エマルジョン燃料を前記燃焼装置側から前記バッファタンク側に戻す供給流路と、
   該供給流路に連通して、前記燃焼装置に前記可燃性油を供給可能な着火用流路と、
   を備えて構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の燃料供給装置。
5. 前記計量装置が、前記可燃性油に対して混合させる前記水の容積の比率を、２２〜２３％の範囲内として、計量する構成としていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の燃料供給装置。

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