JP2017025133A - 化合物燃料製造システム - Google Patents

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【課題】化石燃料の使用量を削減して化石燃料の枯渇を遅らせることが可能な化合物燃料を作ることができる化合物燃料製造システムを提供する。【解決手段】化合物燃料製造システム10Aは、水源から給水された水を純水化する純水生成装置11と、ドラバイト多孔質セラミックを利用して純水に水素イオンを発生させて水素イオンが溶存した水素イオン水を生成する水素化処理装置12と、水素イオン水を電気分解して水素ガスを発生させて水素イオン水から高濃度水素イオン水を生成する水素ガス第1発生装置13と、高濃度水素イオン水に化石燃料を加えて高濃度水素イオン水と化石燃料とを攪拌混合し、高濃度水素イオン水と化石燃料とを電子結合させて化合物燃料を作る攪拌混合装置15とから形成されている。【選択図】図1

Description

本発明は、内燃機関に使用する化合物燃料を製造する化合物燃料製造システムに関する。
動植物油脂に由来する含酸素炭化水素化合物および含硫黄炭化水素化合物の混合油からなる原料油、または、混合油にさらに原油を精製して得られる石油系基材を混合してなる原料油を水素化処理することにより得られる燃料油基材が開示されている(特許文献1参照)。水素化処理には、水素の存在下、アルミニウム、ケイ素、ジルコニウム、ホウ素、チタンおよびマグネシウムから選ばれる2種以上の元素を含んだ多孔性無機酸化物からなる担体に周期表第6A族および第8族の元素から選ばれる1種以上の金属を担持した触媒が利用される。原料油は、水素圧力2〜13MPa、液空間速度0.1〜3.0h−1、水素/油比150〜1500NL/L、反応温度150〜480℃の条件で水素化処理される。前記特許文献1に開示の技術は、優れた燃焼性および酸化安定性を有し、カーボンニュートラル特性から優れたライフサイクル特性を持つ燃料油基材を提供することができる。
特開2010−121071号公報
ボイラーや発電機、エンジン等の内燃機関では、その燃料として軽油や灯油、重油等の化石燃料が使用され、空気と化石燃料との化学反応で化石燃料を燃焼させ、その燃焼エネルギーを内燃機関の動力源にしている。しかし、空気は窒素を約79%、酸素を約21%含有するが水素はほとんど含まれておらず、さらに、化石燃料の炭化水素は分子分解に時間を要するため、化石燃料の燃焼効率が35〜48%であり、燃焼効率が低いのみならず、化石燃料を使い続けることによるその枯渇も問題になっている。また、化石燃料の燃焼時に粉塵や煤、亜硫酸ガス、一酸化炭素等を含む多量の煤煙(大気汚染物質)が発生し、大気汚染の原因になるとともに、内燃機関における化石燃料の燃焼時に煤煙を除去するフィルターや触媒等の設備が必要となり、化石燃料の単位量あたりの単価を下げることができない。
本発明の目的は、化石燃料の燃焼効率を向上させることができ、化石燃料の使用量を削減して化石燃料の枯渇を遅らせることが可能な化合物燃料を作ることができる化合物燃料製造システムを提供することにある。本発明の他の目的は、煤煙(大気汚染物質)の発生を抑制することが可能な化合物燃料を作ることができ、大気汚染を防ぐことができる化合物燃料製造システムを提供することにある。さらに、単位量あたりの単価が低い化合物燃料を作ることができる化合物燃料製造システムを提供することにある。
前記課題を解決するための本発明の前提は、内燃機関に使用する化合物燃料を製造する化合物燃料製造システムである。
前記前提における本発明の特徴は、化合物燃料製造システムが、所定の水源から給水された水を純水化する純水生成装置と、マグネシウムを主成分とした鉱物を利用して純水生成装置によって純水化された純水に水素イオンを発生させる水素化処理を行い、水素イオンが溶存した水素イオン水を生成する水素化処理装置と、水素化処理装置によって生成された水素イオン水を電気分解して水素ガスを発生させ、水素イオン水から高濃度水素イオン水を生成する水素ガス第1発生装置と、水素ガス第1発生装置によって生成された高濃度水素イオン水に化石燃料を加えて高濃度水素イオン水と化石燃料とを攪拌混合し、高濃度水素イオン水と化石燃料とを電子結合させて化合物燃料を作る攪拌混合装置とから形成されていることにある。
本発明の一例として、化合物燃料製造システムでは、少なくとも2台以上の水素化処理装置が上流側と下流側とに配置された状態で連結され、少なくとも2台以上の水素ガス第1発生装置が上流側と下流側とに配置された状態で連結されている。
本発明の他の一例としては、鉱物がドラバイト多孔質セラミックであり、水素化処理装置では、複数個のドラバイト多孔質セラミックが収容され、純水がそれらドラバイト多孔質セラミックを通流することで、水素イオンが溶存した水素イオン水が生成される。
本発明の他の一例としては、水素ガス第1発生装置がチタン合金から作られた所定面積を有するメッシュ状の複数の電極と酸化イリジウム合金から作られた所定面積を有するメッシュ状の複数の電極とカーボンナノチューブから作られた所定面積を有するメッシュ状の複数の電極とのうちのいずれかを利用し、水素化処理装置によって生成された水素イオン水をそれら電極によって電気分解する。
本発明の他の一例としては、化合物燃料製造システムが水素ガス第1発生装置の下流側に設置されて水素ガス第1発生装置によって生成された高濃度水素イオン水の一部を抽出し、高濃度水素イオン水の一部を電気分解して水素ガスを発生させるとともにミスト状の高濃度水素イオン水を生成する水素ガス第2発生装置を含み、化合物燃料製造システムでは、水素ガス第2発生装置によって生成されたミスト状の高濃度水素イオン水を純水に供給する。
本発明の他の一例としては、水素ガス第2発生装置がチタン合金から作られた所定面積を有するメッシュ状の複数の電極と酸化イリジウム合金から作られた所定面積を有するメッシュ状の複数の電極とカーボンナノチューブから作られた所定面積を有するメッシュ状の複数の電極とのうちのいずれかを利用し、水素ガス第1発生装置によって生成された高濃度水素イオン水をそれら電極によって電気分解する。
本発明の他の一例としては、化合物燃料製造システムが、水素ガス第1発生装置の下流側に設置されて永久磁石の磁力によって高濃度水素イオン水に溶存する酸素イオンを除去する磁気処理を行い、酸素イオンが除去された高濃度水素イオン水を生成する磁気処理装置と、水素ガス第1発生装置の下流側に設置されて高濃度水素イオン水に溶存する酸素イオンを除去するイオン交換フィルターを有し、酸素イオンが除去された高濃度水素イオン水を生成するイオン交換フィルター装置とのうちの少なくとも一方を含む。
本発明の他の一例として、化合物燃料製造システムでは、少なくとも2台以上の磁気処理装置が上流側と下流側とに配置された状態で連結され、少なくとも2台以上のイオン交換フィルター装置が上流側と下流側とに配置された状態で連結されている。
本発明の他の一例としては、化合物燃料製造システムが磁気処理装置またはイオン交換フィルター装置の下流側に設置されて磁気処理装置またはイオン交換フィルター装置から流出する高濃度水素イオン水の一部を抽出し、高濃度水素イオン水の一部を電気分解して水素ガスを発生させるとともにミスト状の高濃度水素イオン水を生成する水素ガス第2発生装置を含み、化合物燃料製造システムでは、水素ガス第2発生装置によって生成されたミスト状の高濃度水素イオン水を純水に供給する。
本発明の他の一例としては、水素ガス第2発生装置がチタン合金から作られた所定面積を有するメッシュ状の複数の電極と酸化イリジウム合金から作られた所定面積を有するメッシュ状の複数の電極とカーボンナノチューブから作られた所定面積を有するメッシュ状の複数の電極とのうちのいずれかを利用し、磁気処理装置またはイオン交換フィルター装置から抽出した高濃度水素イオン水をそれら電極によって電気分解する。
本発明の他の一例として、攪拌混合装置では、高濃度水素イオン水と化石燃料とを所定の気圧に加圧した状態で攪拌混合する。
本発明の他の一例としては、高濃度水素イオン水の酸化還元電位が−750mv以下である。
本発明の他の一例としては、化石燃料が軽油であり、攪拌混合装置に投入する軽油の割合が攪拌混合装置に流入する高濃度水素イオン水100重量%に対して60〜70重量%の範囲にある。
本発明の他の一例としては、化石燃料が灯油であり、攪拌混合装置に投入する灯油の割合が攪拌混合装置に流入する高濃度水素イオン水100重量%に対して50〜70重量%の範囲にある。
本発明の他の一例としては、化石燃料が重油であり、攪拌混合装置に投入する重油の割合が攪拌混合装置に流入する高濃度水素イオン水100重量%に対して50〜70重量%の範囲にある。
本発明の他の一例としては、水源が井戸、雨、河川、湖、溜池のうちの少なくとも1つであり、水が井戸水、雨の貯蔵水、河川水、湖水、池水のうちの少なくとも1つである。
本発明にかかる化合物燃料製造システムによれば、所定の水源から給水された水を純水化し、マグネシウムを主成分とした鉱物を利用して純水に水素イオンを発生させて水素イオンが溶存した水素イオン水を生成し、水素イオン水を電気分解して水素ガスを発生させて水素イオン水から高濃度水素イオン水を生成するとともに、高濃度水素イオン水に化石燃料を加えて高濃度水素イオン水と化石燃料とを攪拌混合し、高濃度水素イオン水と化石燃料とを電子結合させて化合物燃料を作り、その化合物燃料に水素イオンが多量に溶存し、その燃焼時に化石燃料とともに水素が燃焼するから、化石燃料のみを燃焼させる場合と比較し、燃焼効率を大幅に向上させることが可能な化合物燃料を作ることができる。化合物燃料製造システムは、それによって製造された化合物燃料が化石燃料と高濃度水素イオン水とを電子結合させたものであるから、化石燃料が含まれるものの化石燃料のみを利用する場合と比較し、化石燃料の使用量を削減することができ、化石燃料の枯渇を遅らせることができる。化合物燃料製造システムは、化石燃料とともに煤煙が発生しない水素が燃焼するから、化石燃料のみを燃焼させる場合と比較し、煤煙の発生が大幅に抑制された化合物燃料を作ることができ、燃焼時の大気汚染を防ぐことが可能な化合物燃料を作ることができる。化合物燃料製造システムは、煤煙の発生を抑制する化合物燃料を作ることができるから、ボイラーや発電機、エンジン等の内燃機関における燃焼時に煤煙を除去するフィルターや触媒等の設備を必要とせず、単価が低い化合物燃料を作ることができる。
少なくとも2台以上の水素化処理装置が上流側と下流側とに配置された状態で連結され、少なくとも2台以上の水素ガス第1発生装置が上流側と下流側とに配置された状態で連結されている化合物燃料製造システムは、少なくとも2台以上の水素化処理装置を利用することで、鉱物による水素化処理において純水に確実に水素イオンを発生させ、多量の水素イオンが溶存した水素イオン水を作ることができ、少なくとも2台以上の水素ガス第1発生装置を利用することで、水素イオン水から多量の水素ガスを発生させることができ、多量の水素イオンが溶存する高濃度水素イオン水を確実に生成することができる。化合物燃料製造システムは、化石燃料とともに燃焼する水素イオンが多量に含まれた化合物燃料を作ることができ、燃焼効率を大幅に向上させることが可能な化合物燃料を作ることができる。
鉱物がドラバイト多孔質セラミックであり、複数個のドラバイト多孔質セラミックが水素化処理装置に収容され、純水がそれらドラバイト多孔質セラミックを通流することで水素イオンが溶存した水素イオン水が生成される化合物燃料製造システムは、ドラバイト多孔質セラミックの優れた水素イオン発生機能を利用し、それら鉱物を利用した水素化処理において純水に水素イオンを確実に発生させることができ、多量の水素イオンが溶存した水素イオン水を作ることができるとともに、多量の水素イオンを含む化合物燃料を作ることができる。
水素ガス第1発生装置がチタン合金から作られた所定面積を有するメッシュ状の複数の電極と酸化イリジウム合金から作られた所定面積を有するメッシュ状の複数の電極とカーボンナノチューブから作られた所定面積を有するメッシュ状の複数の電極とのうちのいずれかを利用し、水素化処理装置によって生成された水素イオン水を電気分解する化合物燃料製造システムは、水素ガス第1発生装置の電気分解能力を向上させることが可能なそれら電極のうちのいずれかを利用することにより、水素化処理装置によって生成された水素イオン水を確実に電気分解して多量の水素ガスを発生させることができ、多量の水素イオンが溶存した高濃度水素イオン水を作ることができるとともに、多量の水素イオンを含む化合物燃料を作ることができる。
水素ガス第1発生装置の下流側に設置されて水素ガス第1発生装置によって生成された高濃度水素イオン水の一部を抽出し、高濃度水素イオン水の一部を電気分解して水素ガスを発生させるとともにミスト状の高濃度水素イオン水を生成する水素ガス第2発生装置を含み、水素ガス第2発生装置によって生成されたミスト状の高濃度水素イオン水を純水に供給する化合物燃料製造システムは、水素ガス第2発生装置によって高濃度水素イオン水の一部をさらに電気分解したミスト状の高濃度水素イオン水を純水に供給することで、水素化処理装置における水素化処理を促進することができるから、水素化処理装置においてその純水に水素イオンを確実に発生させることができ、多量の水素イオンが溶存した水素イオン水を作ることができるとともに、多量の水素イオンを含む化合物燃料を作ることができる。
水素ガス第2発生装置がチタン合金から作られた所定面積を有するメッシュ状の複数の電極と酸化イリジウム合金から作られた所定面積を有するメッシュ状の複数の電極とカーボンナノチューブから作られた所定面積を有するメッシュ状の複数の電極とのうちのいずれかを利用し、水素ガス第1発生装置によって生成された高濃度水素イオン水を電気分解する化合物燃料製造システムは、水素ガス第2発生装置の電気分解能力を向上させることが可能なそれら電極のうちのいずれかを利用することにより、水素ガス第1発生装置から抽出した高濃度水素イオン水の一部をさらに電気分解したミスト状の高濃度水素イオン水を作ることができ、その高濃度水素イオン水を純水に供給することで、水素化処理装置における水素化処理を促進することができるから、水素化処理装置においてその純水に水素イオンを確実に発生させることができ、多量の水素イオンが溶存した水素イオン水を作ることができるとともに、多量の水素イオンを含む化合物燃料を作ることができる。
水素ガス第1発生装置の下流側に設置されて永久磁石の磁力によって高濃度水素イオン水に溶存する酸素イオンを除去する磁気処理を行う磁気処理装置と水素ガス第1発生装置の下流側に設置されて高濃度水素イオン水に溶存する酸素イオンを除去するイオン交換フィルターを有するイオン交換フィルター装置とのうちの少なくとも一方を含む化合物燃料製造システムは、磁気処理装置によって高濃度水素イオン水に磁気処理を施すことで、酸素イオン(溶存酸素)が除去された高濃度水素イオン水を作ることができるから、酸素イオンを除去した多量の水素イオンが溶存する高濃度水素イオン水を作ることができ、多量の水素イオンを含む化合物燃料を作ることができる。化合物燃料製造システムは、イオン交換フィルター装置によって酸素イオン(溶存酸素)が除去された高濃度水素イオン水を作ることができるから、酸素イオンを除去した多量の水素イオンが溶存する高濃度水素イオン水を作ることができ、多量の水素イオンを含む化合物燃料を作ることができる。
少なくとも2台以上の磁気処理装置が上流側と下流側とに配置された状態で連結され、少なくとも2台以上のイオン交換フィルター装置が上流側と下流側とに配置された状態で連結されている化合物燃料製造システムは、少なくとも2台以上の磁気処理装置を利用して高濃度水素イオン水に磁気処理を施すことで、高濃度水素イオン水に含まれる酸素イオン(溶存酸素)を確実に除去することができるから、酸素イオンを除去した多量の水素イオンが溶存した高濃度水素イオン水を作ることができ、多量の水素イオンを含む化合物燃料を作ることができる。化合物燃料製造システムは、少なくとも2台以上のイオン交換フィルター装置を利用して酸素イオン(溶存酸素)が除去された高濃度水素イオン水を作ることができるから、酸素イオンを除去した多量の水素イオンが溶存する高濃度水素イオン水を作ることができ、多量の水素イオンを含む化合物燃料を作ることができる。
磁気処理装置またはイオン交換フィルター装置の下流側に設置されて磁気処理装置またはイオン交換フィルター装置から流出する高濃度水素イオン水の一部を抽出し、高濃度水素イオン水の一部を電気分解して水素ガスを発生させるとともにミスト状の高濃度水素イオン水を生成する水素ガス第2発生装置を含み、水素ガス第2発生装置によって生成されたミスト状の高濃度水素イオン水を純水に供給する化合物燃料製造システムは、水素ガス第2発生装置によって高濃度水素イオン水の一部をさらに電気分解したミスト状の高濃度水素イオン水を純水に供給することで、水素化処理装置における水素化処理を促進することができるから、水素化処理装置においてその純水に水素イオンを確実に発生させることができ、多量の水素イオンが溶存した水素イオン水を作ることができるとともに、多量の水素イオンを含む化合物燃料を作ることができる。
水素ガス第2発生装置がチタン合金から作られた所定面積を有するメッシュ状の複数の電極と酸化イリジウム合金から作られた所定面積を有するメッシュ状の複数の電極とカーボンナノチューブから作られた所定面積を有するメッシュ状の複数の電極とのうちのいずれかを利用し、磁気処理装置またはイオン交換フィルター装置から抽出した高濃度水素イオン水を電気分解する化合物燃料製造システムは、水素ガス第2発生装置の電気分解能力を向上させることが可能なそれら電極のうちのいずれかを利用することにより、磁気処理装置またはイオン交換フィルター装置から抽出した高濃度水素イオン水の一部をさらに電気分解したミスト状の高濃度水素イオン水を作ることができ、その高濃度水素イオン水を純水に供給することで、水素化処理装置における水素化処理を促進することができるから、水素化処理装置においてその純水に水素イオンを確実に発生させることができ、多量の水素イオンが溶存した水素イオン水を作ることができるとともに、多量の水素イオンを含む化合物燃料を作ることができる。
攪拌混合装置において、高濃度水素イオン水と化石燃料とを所定の気圧に加圧した状態で攪拌混合する化合物燃料製造システムは、高濃度水素イオン水と化石燃料とを攪拌混合装置において所定の圧力を加えた加圧下に攪拌混合することで、高濃度水素イオン水と化石燃料とを迅速かつ確実に電子結合させることができ、水素イオンを多量に含む化合物燃料を作ることができる。
高濃度水素イオン水の酸化還元電位が−750mv以下である化合物燃料製造システムは、前記酸化還元電位を有する高濃度水素イオン水と化石燃料とを攪拌混合装置において攪拌混合することで、高濃度水素イオン水と化石燃料とを確実に電子結合させることができ、水素イオンを多量に含む化合物燃料を作ることができる。
化石燃料が軽油であり、攪拌混合装置に投入する軽油の割合が攪拌混合装置に流入する高濃度水素イオン水100重量%に対して60〜70重量%の範囲にある化合物燃料製造システムは、軽油の重量割合が高濃度水素イオン水100重量%に対して60〜70重量%の範囲にあるから、軽油を燃料とする内燃機関において軽油のみを燃焼させる場合と比較し、軽油の使用量を大幅に削減(約3〜4割削減)することができ、軽油の原料となる化石燃料の枯渇を確実に遅らせることができる。化合物燃料製造システムは、軽油とともに煤煙が発生しない水素が燃焼するから、軽油のみを燃焼させる場合と比較し、煤煙の発生が大幅に抑制された化合物燃料を作ることができ、燃焼時の大気汚染を防ぐことが可能な化合物燃料を作ることができる。
化石燃料が灯油であり、攪拌混合装置に投入する灯油の割合が攪拌混合装置に流入する高濃度水素イオン水100重量%に対して50〜70重量%の範囲にある化合物燃料製造システムは、灯油の重量割合が高濃度水素イオン水100重量%に対して50〜70重量%の範囲にあるから、灯油を燃料とする内燃機関において灯油のみを燃焼させる場合と比較し、灯油の使用量を大幅に削減(約3〜5割削減)することができ、灯油の原料となる化石燃料の枯渇を確実に遅らせることができる。化合物燃料製造システムは、灯油とともに煤煙が発生しない水素が燃焼するから、灯油のみを燃焼させる場合と比較し、煤煙の発生が大幅に抑制された化合物燃料を作ることができ、燃焼時の大気汚染を防ぐことが可能な化合物燃料を作ることができる。
化石燃料が重油であり、攪拌混合装置に投入する重油の割合が攪拌混合装置に流入する高濃度水素イオン水100重量%に対して50〜70重量%の範囲にある化合物燃料製造システムは、重油の重量割合が高濃度水素イオン水100重量%に対して50〜70重量%の範囲にあるから、重油を燃料とする内燃機関において重油のみを燃焼させる場合と比較し、重油の使用量を大幅に削減(約3〜5割削減)することができ、重油の原料となる化石燃料の枯渇を確実に遅らせることができる。化合物燃料製造システムは、重油とともに煤煙が発生しない水素が燃焼するから、重油のみを燃焼させる場合と比較し、煤煙の発生が大幅に抑制された化合物燃料を作ることができ、燃焼時の大気汚染を防ぐことが可能な化合物燃料を作ることができる。
水源が井戸、雨、河川、湖、溜池のうちの少なくとも1つであり、水が井戸水、雨の貯蔵水、河川水、湖水、池水のうちの少なくとも1つである化合物燃料製造システムは、自然界に存在する水を利用して高濃度水素イオン水を作ることができ、高濃度水素イオン水を低いコストで生成することができる。化合物燃料製造システムは、自然界に存在するそれら水を利用して高濃度水素イオン水を生成し、それら水を利用して生成された高濃度水素イオン水と化石燃料とを電子結合させて多量の水素イオンを含む化合物燃料を作ることができるから、水に対するコストがかからず、化合物燃料を廉価に作ることができ、単価の低い化合物燃料を作ることができる。
一例として示す化合物燃料製造システムの構成図。 水素化処理装置の一例を示す図。 水素ガス第1発生装置の一例を示す図。 水素ガス第2発生装置の一例を示す図。 攪拌混合装置の一例を示す図。 稼働状態で示す図1の化合物燃料製造システムの構成図。 他の一例として示す化合物燃料製造システムの構成図。 磁気処理装置の一例を示す図。 イオン交換フィルター装置の一例を示す図。 稼働状態で示す図7の化合物燃料製造システムの構成図。
一例として示す化合物燃料製造システム10Aの構成図である図1等の添付の図面を参照し、本発明に係る化合物燃料製造システムの詳細を説明すると、以下のとおりである。なお、図2は、水素化処理装置12の一例を示す図であり、図3は、水素ガス第1発生装置13の一例を示す図である。図4は、水素ガス第2発生装置14の一例を示す図であり、図5は、攪拌混合装置15の一例を示す図である。図2では、水素化処理装置12の通流槽22(内部)に収容された複数個のドラバイト多孔質セラミック25を点線で示し、図3,4では、水素ガス第1および第2発生装置14,15の収容槽(内部)に収容された電極28,31を点線で示す。
化合物燃料製造システム10Aは、純水生成装置11、水素化処理装置12(鉱物分解装置)、水素ガス第1発生装置13(第1電気分解装置)、水素ガス第2発生装置14(第2電気分解装置)、攪拌混合装置15、給油装置16から形成されている。化合物燃料製造システム10Aには、燃料貯蔵タンク17またはボイラーや発電機、エンジン等の内燃機関18が接続されている。化合物燃料製造システム10Aは、純水化工程、水素化処理工程、電気分解工程、攪拌混合工程によって内燃機関18に使用する化合物燃料を製造する。化合物燃料製造システム10Aでは、それら装置11,12,13,15が純水生成装置11→水素化処理装置12→水素ガス第1発生装置13→攪拌混合装置15の順で並んでいる。
純水生成装置11は、所定の水源から給水された水を純水化し、その純水を水素化処理装置12に給水する。純水生成装置11は、純水が通流する供給管19aによって水素化処理装置12に連結(接続)されている。純水生成装置11には、活性炭塔やRO膜(逆浸透膜)を利用した連続再生式純水生成装置、活性炭ろ過器やRO膜(逆浸透膜)、デミナーを利用したRO膜(逆浸透膜)純水生成装置を使用することができる。それら純水生成装置11では、約0.1〜約1mS/mの純水が作られる。純水生成装置11には、水源(図示せず)につながる給水管20が連結(接続)されている。
水源には、井戸、雨、河川、湖、溜池があり、それら水源のうちの少なくとも1つを利用することができる。水には、井戸から汲み上げた井戸水、雨を貯水した貯蔵水、河川から引き込んだ河川水、湖から引き込んだ湖水、池から引き込んだ池水があり、それら水のうちの少なくとも1つを利用することができる。したがって、それら水源から1種類の水が純水生成装置11に給水される場合、それら水源の複数種類の混合水が純水生成装置11に給水される場合がある。なお、水源として水道を利用することもでき、水として水道から給水された水道水を利用することもできる。
水素化処理装置12は、純水化装置11によって純水化された純水に水素イオンを発生させる水素化処理を行い、水素イオンが溶存した水素イオン水を生成する。水素化処理装置12は、流入口および流出口を有する一方向へ長い収容容器21と、収容容器21の内部に形成された所定容積の通流槽22とから形成されている。化合物燃料製造システム10Aでは3台の第1〜第3水素化処理装置12a〜12cが設置されているが、水素イオン水の生成量に応じて1台または2台の水素化処理装置12が設置されてもよく、4台以上の水素化処理装置12が設置されてもよい。それら水素化処理装置12a〜12cは、第1水素化処理装置12a→第2水素化処理装置12b→第3水素化処理装置12cの順で並んでいる。
第1水素化処理装置12aは、第2水素化処理装置12bの下流側に配置され、供給管19aによって純水生成装置11に連結(接続)されている。供給管19aは、純水生成装置11の流出口と第1水素化処理装置12aの流入口とに接続されている。純水生成装置11と第1水素化処理装置12aとの間に延びる供給管19aには、給水ポンプ23が設置されている。給水ポンプ23の下流側直近に延びる供給管19aには、供給管19aを通流する純水の圧力を計測する圧力センサ(図示せず)が設置されている。
第1水素化処理装置12aの直近に延びる供給管19aには、二方弁24a(電磁弁)が設置されている。第2水素化処理装置12bは、第1水素化処理装置12aの上流側に配置され、供給管19bによって第1水素化処理装置12aに連結(接続)されている。供給管19bは、第1水素化処理装置12aの流出口と第2水素化処理装置12bの流入口とに接続されている。第3水素化処理装置12cは、第2水素化処理装置12bの上流側に配置され、供給管19cによって第2水素化処理装置12bに連結(接続)されている。供給管19cは、第2水素化処理装置12bの流出口と第3水素化処理装置12cの流入口とに接続されている。
それら水素化処理装置12a〜12cの通流槽22には、図2に示すように、複数個のドラバイト多孔質セラミック25(マグネシウムを主成分とした鉱物)が収容されている。ドラバイト多孔質セラミック25は、ドラバイト原石の粉末を約1250℃で焼成して作られ、優れた水素イオン発生機能を有する。ドラバイト多孔質セラミック25は、マグネシウムを主成分とし、ナトリウムやカルシウム、リチウム、鉄、マンガン、アルミニウム等の珪酸類、硼素やフッ素等の金属元素成分を含有している。
それら水素化処理装置12a〜12cでは、純水が通流槽22に収容されたそれらドラバイト多孔質セラミック25を通流することで、純水に水素イオンが発生し、純水から水素イオンが溶存した水素イオン水が生成される。化合物燃料製造システム10Aでは、3台の第1〜第3水素化処理装置12a〜12cを利用することで、ドラバイト多孔質セラミック25(鉱物)による水素化処理において純水に確実に水素イオンを発生させ、多量の水素イオンが溶存した水素イオン水を作ることができる。
水素ガス第1発生装置13は、それら水素化処理装置12a〜12cによって生成された水素イオン水を電気分解して水素ガスを発生させ、水素イオン水から高濃度水素イオン水を生成する。水素ガス第1発生装置13は、図3に示すように、流入口および流出口を有する一方向へ長い収容容器26と、収容容器26の内部に形成された所定容積の電極槽27と、複数枚の電極28(陰極および陽極)とから形成されている。化合物燃料製造システム10Aでは3台の第1〜第3水素ガス第1発生装置13a〜13cが設置されているが、高濃度水素イオン水の生成量に応じて1台または2台の水素ガス第1発生装置13が設置されてもよく、4台以上の水素ガス第1発生装置13が設置されてもよい。それら水素ガス第1発生装置13は、第1水素ガス第1発生装置13a→第2水素ガス第1発生装置13b→第3水素ガス第1発生装置13cの順で並んでいる。
第1水素ガス第1発生装置13aは、第3水素化処理装置12cの上流側に配置され、供給管19dによって第3水素化処理装置12cに連結(接続)されている。供給管19dは、第3水素化処理装置12cの流出口と第1水素ガス第1発生装置13aの流入口とに接続されている。供給管19dには、二方弁24b(電磁弁)が設置されている。第2水素ガス第1発生装置13bは、第1水素ガス第1発生装置13aの上流側に配置され、供給管19eによって第1水素ガス第1発生装置13aに連結(接続)されている。供給管19eは、第1水素ガス第1発生装置13aの流出口と第2水素ガス第1発生装置13bの流入口とに接続されている。第3水素ガス第1発生装置13cは、第2水素ガス第1発生装置13bの上流側に配置され、供給管19fによって第2水素ガス第1発生装置13bに連結(接続)されている。供給管19fは、第2水素ガス第1発生装置13bの流出口と第3水素ガス第1発生装置13cの流入口とに接続されている。
それら電極28(陰極および陽極)は、水素ガス第1発生装置13の電極槽27に収容されている。電極槽27に収容された電極28には、チタン合金から作られた所定面積を有するメッシュ状の電極28、酸化イリジウム合金から作られた所定面積を有するメッシュ状の電極28、カーボンナノチューブから作られた所定面積を有するメッシュ状の電極28とのうちのいずれかが使用されている。カーボンナノチューブから作られた電極では、その表面に酸化イリジウムがコーティングされていることが好ましい。それら電極28には、一定の電圧が印可され、一定の電流(直流電流)またはパルス電流が通電される。
それら水素ガス第1発生装置13a〜13cでは、水素イオン水が水素ガス第1発生装置13の電流が通電されたそれら電極28の間(陰極および陽極間)を通流することで、それら水素化処理装置12a〜12cにおいて生成された水素イオン水が電気分解され、それら電極28から多量の水素ガスが発生し、多量の水素イオンが溶存した高濃度水素イオン水が生成される。化合物燃料製造システム10Aでは、3台の第1〜第3水素ガス第1発生装置13a〜13cを利用することで、水素イオン水(電極)から多量の水素ガスを発生させることができ、多量の水素イオンが溶存する高濃度水素イオン水を確実に生成することができる。
水素ガス第2発生装置14は、それら水素ガス第1発生装置13a〜13cによって生成された高濃度水素イオン水の一部を抽出し、高濃度水素イオン水の一部を電気分解して水素ガスを発生させるとともにミスト状の高濃度水素イオン水を生成する。水素ガス第2発生装置14は、生成したミスト状の高濃度水素イオン水を純水(供給管19a)に供給する。水素ガス第2発生装置14は、図4に示すように、流入口および流出口を有する一方向へ長い収容容器29と、収容容器29の内部に形成された所定容積の電極槽30と、複数枚の電極31(陰極および陽極)とから形成されている。化合物燃料製造システム10Aでは1台の水素ガス第2発生装置14が設置されているが、純水に供給する高濃度水素イオン水の生成量に応じて2台以上の水素ガス第2発生装置14が設置されてもよい。
水素ガス第2発生装置14は、第3水素ガス第1発生装置13cの下流側に配置され、還管32によって第3水素ガス第1発生装置13cに連結(接続)されているとともに、往管33によって供給管19aに連結(接続)されている。還管32は、第3水素ガス第1発生装置13cの流出口近傍と水素ガス第2発生装置14の流入口とに接続されている。往管33は、水素ガス第2発生装置14の流出口と給水ポンプ23の上流側に延びる供給管19aとに接続されている。水素ガス第2発生装置14の近傍に延びる往管33には、二方弁24fが設置されている。それら電極31(陰極および陽極)は、水素ガス第2発生装置14の電極槽30に収容されている。水素ガス第2発生装置14には、超音波振動によって高濃度水素イオン水をミスト状(霧状)にするミスト発生装置34が収容されている。
水素ガス第2発生装置14に収容された電極31には、チタン合金から作られた所定面積を有するメッシュ状の電極31、酸化イリジウム合金から作られた所定面積を有するメッシュ状の電極31、カーボンナノチューブから作られた所定面積を有するメッシュ状の電極31とのうちのいずれかが使用されている。それら電極31には、一定の電圧が印可され、一定の電流(直流電流)またはパルス電流が通電される。水素ガス第2発生装置14では、高濃度水素イオン水が水素ガス第2発生装置14の電流が通電されたそれら電極31の間(陰極および陽極間)を通流することで、それら水素ガス第1発生装置13a〜13cにおいて生成された高濃度水素イオン水がさらに電気分解され、それら電極31から多量の水素ガスが発生し、多量の水素イオンが溶存した高濃度水素イオン水が生成されるとともに、その高濃度水素イオン水がミスト発生装置34によってミスト状(霧状)に加工される。
攪拌混合装置15は、それら水素ガス第1発生装置13a〜13cによって生成された高濃度水素イオン水に化石燃料を加えて高濃度水素イオン水と化石燃料とを攪拌混合し、高濃度水素イオン水と化石燃料とを電子結合させて化合物燃料を作る。攪拌混合装置15は、図5に示すように、一方向へ長い収容タンク35と、収容タンク35の内部に形成された所定容積の攪拌槽36と、攪拌槽36の下部に設置されたパドルミキサー37aおよび掻取ミキサー37bと、攪拌槽36の高濃度水素イオン水と軽油や灯油、重油との混合物(化合物燃料)の水位を計測する水位センサ(図示せず)と、それらミキサー37a,37bを回転させるモーター(図示せず)とから形成されている。
攪拌混合装置15では、攪拌槽36のパドルミキサー37aが2000回転/h〜3000回転/hの範囲(好ましくは、2500回転/h)で時計回り方向または反時計回り方向の一方へ回転するとともに、掻取ミキサー37bが2000回転/h〜3000回転/hの範囲(好ましくは、2500回転/h)で時計回り方向または反時計回り方向の他方へ回転する。収容タンク35の内部は、大気圧よりも高い気圧に保持されている。収容タンク35の内部の気圧は、1.5〜15気圧の範囲、好ましくは、2.5〜10気圧の範囲にある。
攪拌混合装置15は、第3水素ガス第1発生装置13cの下流側に配置され、供給管19gによって第3水素ガス第1発生装置13cに連結(接続)されている。供給管19gは、第3水素ガス第1発生装置13cの流出口と攪拌混合装置14の収容タンク35の側部39とに接続され、収容タンク35の側部39から収容タンク35の底部41に向かって延びている。供給管19gには、二方弁24c(電磁弁)が設置されている。収容タンク35の頂部40と低部41とには、循環管38が接続されている。
攪拌混合装置15の攪拌槽36に延びる循環管38は、収容タンク35の頂部40から収容タンク35の底部41に向かって延びている。収容タンク35の低部41から収容タンク35の外側へ延びる循環管38には、二方弁24d(電磁弁)および循環ポンプ42が設置されている。循環ポンプ42の下流側に延びる循環管38には、循環管38を通流する高濃度水素イオン水と軽油や灯油、重油との混合物(化合物燃料)の圧力を計測する圧力センサ(図示せず)と三方弁43(電磁弁)とが設置されている。三方弁43には、燃料貯蔵タンク17または内燃機関18につながる給油管44が接続されている。
給油装置16は、その内部に軽油、灯油、重油(化石燃料)のいずれかを収容し、軽油や灯油、重油を攪拌混合装置15に給油する。給油装置16には定流量装置(図示せず)が内蔵され、定流量装置によって軽油や灯油、重油の一定量(リットル/h)が攪拌混合装置15に給油される。給油装置16は、給油管45によって攪拌混合装置15に連結されている。給油管45は、給油装置16の流出口と攪拌混合装置15の収容タンク35の側部39とに接続され、収容タンク35の側部39から収容タンク35の底部41に向かって延びている。給油管45には、二方弁24e(電磁弁)が設置されている。
純水生成装置11の制御部やそれら水素ガス第1発生装置13a〜13cの制御部、水素ガス第2発生装置14の制御部、攪拌混合装置15の制御部、給油装置16の制御部、水位センサ、各圧力センサ、それら二方弁24a〜24fの制御部、三方弁43の制御部、給水ポンプ23の制御部、循環ポンプ42の制御部は、制御信号線(有線または無線)を介してコントローラ(図示せず)に接続されている。
コントローラは、中央処理装置と記憶装置と記憶領域(ハードディスク等)とを備え、物理的なOS(オペレーティングシステム)によって動作する論理的なコンピュータである。コントローラには、テンキーユニットやキーボード等の入力装置、ディスプレイやタッチパネル、プリンタ等の出力装置が接続されている。コントローラの記憶領域には、給水ポンプ23や循環ポンプ42の設定出力(給水管20や各供給管19a〜19g、循環管38の流量)、電極28,31に印可する設定電圧値および電極28,31に通電する設定電流値、パドルミキサー37aや掻取ミキサー37bの設定回転数、給油装置16における軽油や灯油、重油の設定給油量、攪拌混合装置15の攪拌槽36の設定水位が格納されている。ポンプ23,24の出力や設定電圧値および設定電流値、ミキサー37a,37bの回転数、給油量、水位は、入力装置によって任意に変更することができる。
図6は、稼働状態で示す化合物燃料製造システム10Aの構成図である。図6では、水や純水、水素イオン水、高濃度水素イオン水、化合物燃料の流動を矢印で示す。化合物燃料製造システム10Aを稼働させるには、コントローラのスイッチをONにしてコントローラを起動させる。コントローラを起動させると、コントローラに接続されたディスプレイやタッチパネルに初期画面が表示される。初期画面には、システムONボタン、システムOFFボタンが表示される。システムOFFボタンをクリックまたはタップすると、コントローラの電源がOFFになる(以下のシステムOFFボタンにおいて同じ)。システムONボタンをクリックまたはタップすると、ディスプレイやタッチパネルにシステム運転画面が表示される。システム運転画面には、運転開始ボタン、システムOFFボタン、給水ポンプ出力設定ボタン、循環ポンプ出力設定ボタン、回転数設定ボタン、給油量設定ボタンが表示される。
給水ポンプ出力設定ボタンをクリックまたはタップすると、給水ポンプ出力設定画面がディスプレイやタッチパネルに表示される。給水ポンプ出力設定画面には、既設定の給水ポンプ23の出力を表示した給水ポンプ出力表示エリア、新たな給水ポンプ出力を入力する給水ポンプ出力入力エリア、設定ボタン、戻るボタン、クリアボタン、システムOFFボタンが表示される。戻るボタンをクリックまたはタップすると、初期画面に戻る(以下の戻るボタンにおいて同じ)。クリアボタンをクリックまたはタップすると、給水ポンプ出力入力エリアに入力した給水ポンプ出力が消去され、給水ポンプ出力入力エリアに給水ポンプ出力を再入力する(以下のクリアボタンにおいて同じ)。
給水ポンプ23の出力を変更するには、給水ポンプ出力入力エリアにポンプ出力を入力した後、設定ボタンをクリックまたはタップする。コントローラは、給水ポンプ出力表示エリアに表示された給水ポンプ出力を給水ポンプ出力入力エリアに入力された給水ポンプ出力に変更し、変更後の給水ポンプ出力を記憶領域に格納するとともに、システム運転画面をディスプレイやタッチパネルに表示する。
循環ポンプ出力設定ボタンをクリックまたはタップすると、循環ポンプ出力設定画面がディスプレイやタッチパネルに表示される。循環ポンプ出力設定画面には、既設定の循環ポンプ42の出力を表示した循環ポンプ出力表示エリア、新たな循環ポンプ出力を入力する循環ポンプ出力入力エリア、設定ボタン、戻るボタン、クリアボタン、システムOFFボタンが表示される。
循環ポンプ42の出力を変更するには、循環ポンプ出力入力エリアにポンプ出力を入力した後、設定ボタンをクリックまたはタップする。コントローラは、循環ポンプ出力表示エリアに表示された循環ポンプ出力を循環ポンプ出力入力エリアに入力された循環ポンプ出力に変更し、変更後の循環ポンプ出力を記憶領域に格納するとともに、システム運転画面をディスプレイやタッチパネルに表示する。
回転数設定ボタンをクリックまたはタップすると、回転数設定画面がディスプレイやタッチパネルに表示される。回転数設定画面には、既設定の攪拌混合装置のパドルミキサー37aや掻取ミキサー37bの回転数(回転/h)を表示した回転数表示エリア、新たな回転数を入力する回転数入力エリア、設定ボタン、戻るボタン、クリアボタン、システムOFFボタンが表示される。
回転数を変更するには、回転数入力エリアに回転数を入力した後、設定ボタンをクリックまたはタップする。コントローラは、回転数表示エリアに表示されたパドルミキサー37aや掻取ミキサー37bの回転数を回転数入力エリアに入力された回転数に変更し、変更後の回転数を記憶領域に格納するとともに、システム運転画面をディスプレイやタッチパネルに表示する。
給油量設定ボタンをクリックまたはタップすると、給油量設定画面がディスプレイやタッチパネルに表示される。給油量設定画面には、既設定の給油装置16の給油量(リットル/h)を表示した給油量表示エリア、新たな給油量を入力する給油量入力エリア、設定ボタン、戻るボタン、クリアボタン、システムOFFボタンが表示される。
給油量を変更するには、給油量入力エリアに給油量を入力した後、設定ボタンをクリックまたはタップする。コントローラは、給油量表示エリアに表示された給油装置16の給油量を給油量入力エリアに入力された給油量に変更し、変更後の給油量を記憶領域に格納するとともに、システム運転画面をディスプレイやタッチパネルに表示する。
給水ポンプ23の出力や循環ポンプ42の出力、回転数、給油量を設定または変更した後、システム運転画面の運転開始ボタンをクリックまたはタップすると、コントローラは、純水生成装置11の制御部や水素ガス第1発生装置13a〜13cの制御部、水素ガス第2発生装置14の制御部、攪拌混合装置15の制御部、給油装置16の制御部、二方弁24a〜24fの制御部、三方弁43の制御部、給水ポンプ23の制御部、循環ポンプ42の制御部、水位センサ、圧力センサに起動指令を送信する。コントローラから起動指令を受信した後、純水生成装置11や水素ガス第1発生装置13a〜13c、水素ガス第2発生装置14、攪拌混合装置15、給油装置16、二方弁24a〜24f、三方弁43、給水ポンプ23、循環ポンプ43、各圧力センサ、水位センサが起動する。
二方弁24a〜24fが起動すると、各二方弁24a〜24fの弁機構が設定開度に開放され、三方弁43が起動すると、三方弁43の弁機構が設定開度に開放される。各圧力センサが起動すると、供給管19aを通流する純水の圧力が圧力センサによって計測され、測定圧力がコントローラに送信される。循環管37を通流する高濃度水素イオン水と軽油や灯油、重油との混合物または化合物燃料の圧力が圧力センサによって計測され、測定圧力がコントローラに送信される。水位センサが起動すると、攪拌混合装置15の攪拌槽36の高濃度水素イオン水と軽油や灯油、重油との混合物(化合物燃料)の水位が水位センサによって計測され、測定水位が水位センサからコントローラに送信される。
コントローラは、圧力センサから送信された測定圧力と設定圧力とを比較し、測定圧力が設定圧力の範囲になるように給水ポンプ23に対してフィードバック制御またはフィードフォワード制御を行い、所定量の水や純水、水素イオン水、高濃度水素イオン水が給水管20や供給管19a〜19gを通流するように調節する。コントローラは、圧力センサから送信された測定圧力と設定圧力とを比較し、測定圧力が設定圧力の範囲になるように循環ポンプ42に対してフィードバック制御またはフィードフォワード制御を行い、所定量の高濃度水素イオン水と軽油や灯油、重油との混合物または化合物燃料が循環管38を通流するように調節する。コントローラは、水位センサから送信された測定水位と設定水位とを比較し、測定水位が設定水位の範囲になるように二方弁24d,24eや三方弁43の開度を調節するとともに、給油装置16の定流量装置から給油される軽油や灯油、重油の給油量を調節する。
給水ポンプ23が起動することで、水源から給水管20を通って純水生成装置11に水が給水され、純水生成装置11において水源から給水された水が純水化される(純水化工程)。純水生成装置11から流出した純水は、供給管19aを通って第1水素化処理装置12aに流入する。第1水素化処理装置12aでは、純水が通流槽22に収容されたドラバイト多孔質セラミック25を通流し、純水から水素イオンが溶存した水素イオン水が生成される(水素化処理工程)。第1水素化処理装置12aから流出した水素イオン水は、供給管19bを通って第2水素化処理装置12bに流入する。
第2水素化処理装置12bでは、水素イオン水が通流槽22に収容されたドラバイト多孔質セラミック25を通流し、第1水素化処理装置12aで生成された水素イオン水よりも多くの水素イオンを含む水素イオン水が生成される(水素化処理工程)。第2水素化処理装置12bから流出した水素イオン水は、供給管19cを通って第3水素化処理装置12cに流入する。第3水素化処理装置12cでは、水素イオン水が通流槽22に収容されたドラバイト多孔質セラミック25を通流し、第2水素化処理装置12bで生成された水素イオン水よりも多くの水素イオンを含む水素イオン水が生成される(水素化処理工程)。
第3水素化処理装置12cから流出した水素イオン水は供給管19dを通って第1水素ガス第1発生装置13aに流入する。第1水素ガス第1発生装置13aでは、水素イオン水が第1水素ガス第1発生装置13aの電流が通電されたそれら電極28の間(陰極および陽極間)を通流することで水素イオン水が電気分解され、多量の水素イオンが溶存した高濃度水素イオン水が生成される(電気分解工程)。第1水素ガス第1発生装置13aから流出した高濃度水素イオン水は、供給管19eを通って第2水素ガス第1発生装置13bに流入する。
第2水素ガス第1発生装置13bでは、高濃度水素イオン水が第2水素ガス第1発生装置13bの電流が通電されたそれら電極28の間(陰極および陽極間)を通流することで高濃度水素イオン水が電気分解され、第1水素ガス第1発生装置13aで生成された高濃度水素イオン水よりも多くの水素イオンが溶存した高濃度水素イオン水が生成される(電気分解工程)。第2水素ガス第1発生装置13bから流出した高濃度水素イオン水は、供給管19fを通って第3水素ガス第1発生装置13cに流入する。
第3水素ガス第1発生装置13cでは、高濃度水素イオン水が第3水素ガス第1発生装置13cの電流が通電されたそれら電極28の間(陰極および陽極間)を通流することで高濃度水素イオン水が電気分解され、第2水素ガス第1発生装置13bで生成された高濃度水素イオン水よりも多くの水素イオンが溶存した高濃度水素イオン水が生成される(電気分解工程)。第3水素ガス第1発生装置13cから流出した高濃度水素イオン水は、供給管19gを通って攪拌混合装置15に流入するとともに、その一部が還管32を通って水素ガス第2発生装置14に流入する。
水素ガス第2発生装置14では、第3水素ガス第1発生装置13cから流入した高濃度水素イオン水の一部が水素ガス第2発生装置14の電流が通電されたそれら電極31の間(陰極および陽極間)を通流することで高濃度水素イオン水が電気分解され、第3水素ガス第1発生装置13cで生成された高濃度水素イオン水よりも多くの水素イオンが溶存した高濃度水素イオン水が生成されるとともに、その高濃度水素イオン水がミスト発生装置34によってミスト状(霧状)になって往管34に流入する。ミスト状の高濃度水素イオン水は、往管34から供給管19aに流入し、供給管19aを通流する純水に混入される。
化合物燃料製造システム10Aでは、水素ガス第2発生装置14によって高濃度水素イオン水の一部をさらに電気分解したミスト状の高濃度水素イオン水を純水に供給することで、水素化処理装置12a〜12cにおける水素化処理を促進することができるから、水素化処理装置12a〜12cにおいてその純水に水素イオンを確実に発生させることができ、多量の水素イオンが溶存した水素イオン水を確実に作ることができる。
供給管19gを通って攪拌混合装置15に流入した高濃度水素イオン水(第3水素ガス第1発生装置13cか流出した高濃度水素イオン水)は、その酸化還元電位が−750mv以下、好ましくは、−900mv以下、より好ましくは、−1100mv以下になっている。収容タンク35の攪拌槽36には、高濃度水素イオン水とともに給油装置から所定量の軽油または灯油あるいは重油が給油される。軽油や灯油、重油は、給油管45を通って収容タンク35の攪拌槽36に流入する。高濃度水素イオン水と軽油や灯油、重油との混合物は、収容タンク35の攪拌槽36の下部から中間部までに貯水される。
攪拌槽36では、モーターの回転によって回転するパドルミキサー37aおよび掻取ミキサー37bによって高濃度水素イオン水と軽油や灯油、重油とが攪拌混合される(攪拌混合工程)。なお、攪拌混合装置15では、収容タンク35の内部気圧が大気圧よりも高い高気圧に保持されており、高濃度水素イオン水と軽油や灯油、重油とが所定の気圧に加圧された状態で攪拌混合される。攪拌混合装置15では、高濃度水素イオン水と軽油や灯油、重油とがそれらミキサー37a,37bによって攪拌混合されることで、高濃度水素イオン水と軽油や灯油、重油とが電子結合し、化合物燃料に変化する。化合物燃料製造システム10Aでは、高濃度水素イオン水と軽油や灯油、重油とを攪拌混合装置15において所定の圧力を加えた加圧下に攪拌混合することで、高濃度水素イオン水と軽油や灯油、重油とを迅速かつ確実に電子結合させることができ、水素イオンを多量に含む化合物燃料を作ることができる。
高濃度水素イオン水と軽油や灯油、重油との混合物または化合物燃料は、循環ポンプ42によって収容タンク35の底部41から循環管38に流入し、循環管38を通って収容タンク35の攪拌槽36に供給されることで、循環管38を循環する。収容タンク35の外側に延びる循環管38では、三方弁43によって循環管38を通流する化合物燃料の一部が給油管45に流入し、化合物燃料が燃料貯蔵タンク17またはボイラーや発電機、エンジン等の内燃機関18に流入する。化合物燃料が内燃機関18に流入する場合、内燃機関18において化合物燃料が燃焼し、内燃機関18が稼働している。
収容タンク35の攪拌槽36(攪拌混合装置15)に軽油が投入される場合、その軽油の割合が攪拌槽36(攪拌混合装置15)に流入する高濃度水素イオン水100重量%に対して60〜70重量%の範囲にある。したがって、化合物燃料製造システム10Aでは、軽油を4割から3割程度節約することができる。高濃度水素イオン水に対する軽油の割合が60重量%未満では、高濃度水素イオン水と軽油とから作られる化合物燃料の熱量が低下し、燃焼エネルギーが低くなり、内燃機関17を十分に駆動させることができない。高濃度水素イオン水に対する軽油の割合が70重量%を超過すると、高濃度水素イオン水と軽油とを速やかに電子結合させることができない。
収容タンク35の攪拌槽36(攪拌混合装置15)に灯油が投入される場合、その灯油の割合が攪拌槽36(攪拌混合装置15)に流入する高濃度水素イオン水100重量%に対して50〜70重量%の範囲にある。したがって、化合物燃料製造システム10Aでは、灯油を5割から3割程度節約することができる。高濃度水素イオン水に対する灯油の割合が50重量%未満では、高濃度水素イオン水と灯油とから作られる化合物燃料の熱量が低下し、燃焼エネルギーが低くなり、内燃機関17を十分に駆動させることができない。高濃度水素イオン水に対する灯油の割合が70重量%を超過すると、高濃度水素イオン水と灯油とを速やかに電子結合させることができない。
収容タンク35の攪拌槽36(攪拌混合装置15)に重油が投入される場合、その重油の割合が攪拌槽36(攪拌混合装置15)に流入する高濃度水素イオン水100重量%に対して50〜70重量%の範囲にある。したがって、化合物燃料製造システム10Aでは、重油を5割から3割程度節約することができる。高濃度水素イオン水に対する重油の割合が50重量%未満では、高濃度水素イオン水と重油とから作られる化合物燃料の熱量が低下し、燃焼エネルギーが低くなり、内燃機関17を十分に駆動させることができない。高濃度水素イオン水に対する重油の割合が70重量%を超過すると、高濃度水素イオン水と重油とを速やかに電子結合させることができない。
化合物燃料製造システム10Aは、純水生成装置11によって水源から給水された水を純水化し、水素化処理装置12a〜12cによって水素イオンが溶存した水素イオン水を生成し、水素ガス第1発生装置13a〜13cによって水素イオン水から高濃度水素イオン水を生成するとともに、攪拌混合装置15によって高濃度水素イオン水と軽油や灯油、重油とを電子結合させて化合物燃料を作り、その化合物燃料に水素イオンが多量に溶存し、その燃焼時に化石燃料とともに水素が燃焼するから、化石燃料のみを燃焼させる場合と比較し、燃焼効率を大幅に向上させることが可能な化合物燃料を作ることができる。
化合物燃料製造システム10Aは、それによって製造された化合物燃料が軽油や灯油、重油と高濃度水素イオン水とを電子結合させたものであるから、軽油や灯油、重油が含まれるものの軽油や灯油、重油のみを利用する場合と比較し、軽油や灯油、重油の使用量を削減することができ、化石燃料の枯渇を遅らせることができる。化合物燃料製造システム10Aは、軽油や灯油、重油とともに煤煙が発生しない水素が燃焼するから、軽油や灯油、重油のみを燃焼させる場合と比較し、煤煙の発生が大幅に抑制された化合物燃料を作ることができ、燃焼時の大気汚染を防ぐことが可能な化合物燃料を作ることができる。化合物燃料製造システム10Aは、煤煙の発生を抑制する化合物燃料を作ることができるから、ボイラーや発電機、エンジン等の内燃機関18における燃焼時に煤煙を除去するフィルターや触媒等の設備を必要とせず、さらに、自然界に存在する水を利用することで水に対するコストがかからないから、化合物燃料を廉価に作ることができ、単価の低い化合物燃料を作ることができる。
図7は、他の一例として示す化合物燃料製造システム10Bの構成図であり、図8は、磁気処理装置46の一例を示す図である。図9は、イオン交換フィルター装置の一例を示す図である。図8では、磁気処理装置46の磁気槽(内部)に収容された永久磁石を点線で示し、図9では、イオン交換フィルター装置のフィルター槽(内部)に収容されたイオン交換フィルターを点線で示す。
化合物燃料製造システム10Bは、純水生成装置11、水素化処理装置12(鉱物分解装置)、水素ガス第1発生装置13(第1電気分解装置)、磁気処理装置46またはイオン交換フィルター装置、水素ガス第2発生装置14(第2電気分解装置)、攪拌混合装置15、給油装置16から形成されている。化合物燃料製造システム10Bには、燃料貯蔵タンク17またはボイラーや発電機、エンジン等の内燃機関18が接続されている。
化合物燃料製造システム10Bは、純水化工程、水素化処理工程、電気分解工程、酸素イオン除去工程、攪拌混合工程によって内燃機関18に使用する化合物燃料を製造する。化合物燃料製造システム10Bでは、それら装置11,12,13,15が純水生成装置11→水素化処理装置12→水素ガス第1発生装置13→磁気処理装置46またはイオン交換フィルター装置→攪拌混合装置15の順で並んでいる。化合物燃料製造システム10Bでは磁気処理装置46とイオン交換フィルター装置とのいずれかが使用されているが、磁気処理装置46およびイオン交換フィルター装置の両装置が使用されていてもよい。この場合、磁気処理装置46→イオン交換フィルター装置の順、または、イオン交換フィルター装置→磁気処理装置46の順で並ぶ。
純水生成装置11は、図1の化合物燃料製造システム10Aのそれと同一であり、水源から給水された水を純水化し、その純水を水素化処理装置12に給水する。純水生成装置11は、水が通流する給水管20によって水源に連結(接続)され、純水が通流する供給管19aによって水素化処理装置12に連結(接続)されている。水源や水は、図1の化合物燃料製造システム10Aのそれらと同一である。
水素化処理装置12は、図1の化合物燃料製造システム10Aのそれと同一であり、純水に水素イオンを発生させる水素化処理を行い、水素イオンが溶存した水素イオン水を生成する。水素化処理装置12は、流入口および流出口を有する一方向へ長い収容容器21と、収容容器21の内部に形成された所定容積の通流槽22とから形成されている(図2援用)。化合物燃料製造システム10Bでは、3台の第1〜第3水素化処理装置12a〜12cが設置されている。それら水素化処理装置12a〜12cは、第1水素化処理装置12a→第2水素化処理装置12b→第3水素化処理装置12cの順で並んでいる。
純水生成装置11と第1水素化処理装置12aとの間に延びる供給管19aには、給水ポンプ23が設置され、給水ポンプ23の下流側直近に延びる供給管19aには、供給管19aを通流する純水の圧力を計測する圧力センサ(図示せず)が設置されている。第1水素化処理装置12aの直近に延びる供給管19aには、二方弁24a(電磁弁)が設置されている。それら水素化処理装置12a〜12cの通流槽22には、複数個のドラバイト多孔質セラミック25(マグネシウムを主成分とした鉱物)が収容されている。
水素ガス第1発生装置13は、図1の化合物燃料製造システム10Aのそれと同一であり、水素イオン水を電気分解して水素ガスを発生させ、水素イオン水から多量の水素イオンが溶存した高濃度水素イオン水を生成する。流入口および流出口を有する一方向へ長い収容容器26と、収容容器26の内部に形成された所定容積の電極槽27と、複数枚の電極28(陰極および陽極)とから形成されている(図3援用)。化合物燃料製造システム10Bでは、3台の第1〜第3水素ガス第1発生装置13a〜13cが設置されている。それら水素ガス第1発生装置13は、第1水素ガス第1発生装置13a→第2水素ガス第1発生装置13b→第3水素ガス第1発生装置13cの順で並んでいる。
第3水素化処理装置12cと第1水素ガス第1発生装置13aとも間に延びる供給管19dには、二方弁24b(電磁弁)が設置されている。電極28(陰極および陽極)には、チタン合金から作られた所定面積を有するメッシュ状の電極28、酸化イリジウム合金から作られた所定面積を有するメッシュ状の電極28、カーボンナノチューブから作られた所定面積を有するメッシュ状の電極28とのうちのいずれかが使用されている。
磁気処理装置46は、水素ガス第1発生装置13によって生成された高濃度水素イオン水に溶存する酸素イオンを除去する磁気処理を行い、酸素イオン(酸素)が除去された高濃度水素イオン水を生成する。磁気処理装置46は、流入口および流出口を有する一方向へ長い収容容器47と、収容容器47の内部に形成された所定容積の磁気槽48と、磁気槽48に収容された永久磁石49とから形成されている。化合物燃料製造システム10Bにおいて磁気処理装置46が使用される場合、化合物燃料製造システム10Bでは3台の第1〜第3磁気処理装置46a〜46cが設置される。なお、酸素イオンを除去した高濃度水素イオン水の生成量に応じて1台または2台の磁気処理装置46が設置されてもよく、4台以上の磁気処理装置46が設置されてもよい。それら第1〜第3磁気処理装置46a〜46cは、第1磁気処理装置46a→第2磁気処理装置46b→第3磁気処理装置46cの順で並んでいる。
第1磁気処理装置46aは、第3水素ガス第1発生装置13cの上流側に配置され、供給管19hによって第3水素ガス第1発生装置13cに連結(接続)されている。供給管19hは、第3水素ガス第1発生装置13cの流出口と第1磁気処理装置46aの流入口とに接続されている。供給管19hには、二方弁24g(電磁弁)が設置されている。第2磁気処理装置46bは、第1磁気処理装置46aの上流側に配置され、供給管19iによって第1磁気処理装置46aに連結(接続)されている。供給管19iは、第1磁気処理装置46aの流出口と第2磁気処理装置46bの流入口とに接続されている。第3磁気処理装置46cは、第2磁気処理装置46bの上流側に配置され、供給管19jによって第2磁気処理装置46bに連結(接続)されている。供給管19jは、第2磁気処理装置46bの流出口と第3磁気処理装置46cの流入口とに接続されている。
永久磁石49は、それら磁気処理装置46a〜46cの磁気槽48に収容されている。永久磁石49は、その表面磁力が2000〜7000ガウスの範囲、好ましくは、4000〜7000ガウスの範囲にある。それら磁気処理装置46a〜46cでは、高濃度水素イオン水が磁気槽48に収容された永久磁石49を通過することで、永久磁石49の磁力によって高濃度水素イオン水に溶存する酸素イオンが除去され(酸素イオンが永久磁石49からアース(図示せず)に流れ)、酸素イオンが除去された高濃度水素イオン水が生成される。化合物燃料製造システム10Bでは、3台の磁気処理装置46a〜46cを利用することで、高濃度水素イオン水から酸素イオンを確実に除去することができ、酸素イオンが除去された高濃度水素イオン水を生成することができる。
イオン交換フィルター装置50は、水素ガス第1発生装置13によって生成された高濃度水素イオン水に溶存する酸素イオンを除去し、酸素イオン(酸素)が除去された高濃度水素イオン水を生成する。イオン交換フィルター装置50は、流入口および流出口を有する一方向へ長い収容容器51と、収容容器51の内部に形成された所定容積のフィルター槽52と、フィルター槽52に収容されたイオン交換フィルター53とから形成されている。化合物燃料製造システム10Bにおいてイオン交換フィルター装置50が使用される場合、化合物燃料製造システム10Bでは3台の第1〜第3イオン交換フィルター装置50a〜50cが設置される。なお、酸素イオンを除去した高濃度水素イオン水の生成量に応じて1台または2台のイオン交換フィルター装置50が設置されてもよく、4台以上のイオン交換フィルター装置50が設置されてもよい。それら第1〜第3イオン交換フィルター装置50a〜50cは、第1イオン交換フィルター装置50a→第2イオン交換フィルター装置50b→第3イオン交換フィルター装置50cの順で並んでいる。
第1イオン交換フィルター装置50aは、第3水素ガス第1発生装置13cの上流側に配置され、供給管19hによって第3水素ガス第1発生装置13cに連結(接続)されている。供給管19hは、第3水素ガス第1発生装置13cの流出口と第1イオン交換フィルター装置50aの流入口とに接続されている。第2イオン交換フィルター装置50bは、第1イオン交換フィルター装置50aの上流側に配置され、供給管19iによって第1イオン交換フィルター装置50aに連結(接続)されている。供給管19iは、第1イオン交換フィルター装置50aの流出口と第2イオン交換フィルター装置50bの流入口とに接続されている。第3イオン交換フィルター装置50cは、第2イオン交換フィルター装置50bの上流側に配置され、供給管19jによって第2イオン交換フィルター装置50bに連結(接続)されている。供給管19jは、第2イオン交換フィルター装置50bの流出口と第3イオン交換フィルター装置50cの流入口とに接続されている。
イオン交換フィルター53は、それらイオン交換フィルター装置50a〜50cのフィルター槽52に収容されている。それらイオン交換フィルター装置50a〜50cでは、高濃度水素イオン水がフィルター槽52に収容されたイオン交換フィルター53を通過することで、イオン交換フィルター53によって高濃度水素イオン水に溶存する酸素イオンが除去され、酸素イオンが除去された高濃度水素イオン水が生成される。化合物燃料製造システム10Bでは、3台のイオン交換フィルター装置50a〜50cを利用することで、高濃度水素イオン水から酸素イオンを確実に除去することができ、酸素イオンが除去された高濃度水素イオン水を生成することができる。
水素ガス第2発生装置14は、図1の化合物燃料製造システム10Aのそれと同一であり、磁気処理装置46a〜46cまたはイオン交換フィルター装置50a〜50cによって生成された酸素イオンが除去された高濃度水素イオン水の一部を抽出し、高濃度水素イオン水の一部を電気分解して水素ガスを発生させるとともにミスト状の高濃度水素イオン水を生成し、生成したミスト状の高濃度水素イオン水を純水(供給管19a)に供給する。水素ガス第2発生装置14は、流入口および流出口を有する一方向へ長い収容容器29と、収容容器29の内部に形成された所定容積の電極槽30と、複数枚の電極31(陰極および陽極)とから形成されている(図4援用)。水素ガス第2発生装置14には、超音波振動によって高濃度水素イオン水をミスト状(霧状)にするミスト発生装置34が収容されている。
水素ガス第2発生装置14は、第3磁気処理装置46cまたは第3イオン交換フィルター装置50cの下流側に配置され、還管32によって第3磁気処理装置46cまたは第3イオン交換フィルター装置50cに連結(接続)されているとともに、往管33によって供給管19aに連結(接続)されている。還管32は、第3磁気処理装置46cまたは第3イオン交換フィルター装置50cの流出口近傍と水素ガス第2発生装置14の流入口とに接続されている。往管33は、水素ガス第2発生装置14の流出口と給水ポンプ23の上流側に延びる供給管19aとに接続されている。水素ガス第2発生装置14の近傍に延びる往管33には、二方弁24fが設置されている。電極31には、チタン合金から作られた所定面積を有するメッシュ状の電極31、酸化イリジウム合金から作られた所定面積を有するメッシュ状の電極31、カーボンナノチューブから作られた所定面積を有するメッシュ状の電極31とのうちのいずれかが使用されている。
攪拌混合装置15は、図1の化合物燃料製造システム10Aのそれと同一であり、磁気処理装置46a〜46cまたはイオン交換フィルター装置50a〜50cによって生成された高濃度水素イオン水に化石燃料を加えて高濃度水素イオン水と化石燃料とを攪拌混合し、高濃度水素イオン水と化石燃料とを電子結合させて化合物燃料を作る。攪拌混合装置15は、一方向へ長い収容タンク35と、収容タンク35の内部に形成された所定容積の攪拌槽36と、攪拌槽36の下部に設置されたパドルミキサー37aおよび掻取ミキサー37bと、攪拌槽36の高濃度水素イオン水と軽油や灯油、重油との混合物(化合物燃料)の水位を計測する水位センサ(図示せず)と、それらミキサー37a,37bを回転させるモーター(図示せず)とから形成されている(図5援用)。収容タンク35の内部は、大気圧よりも高い気圧に保持されている。
攪拌混合装置15は、第3磁気処理装置46cまたは第3イオン交換フィルター装置50cの下流側に配置され、供給管19gによって第3磁気処理装置46cまたは第3イオン交換フィルター装置50cに連結(接続)されている。供給管19gは、第3磁気処理装置46cまたは第3イオン交換フィルター装置50cの流出口と攪拌混合装置14の収容タンク35の側部39とに接続されている。供給管19gには、二方弁24c(電磁弁)が設置されている。収容タンク35の頂部40と低部41とには、循環管38が接続されている。収容タンク35の低部41から収容タンク35の外側へ延びる循環管38には、二方弁24d(電磁弁)および循環ポンプ42が設置されている。循環ポンプ42の下流側に延びる循環管38には、循環管38を通流する高濃度水素イオン水と軽油や灯油、重油との混合物(化合物燃料)の圧力を計測する圧力センサ(図示せず)と三方弁43(電磁弁)とが設置されている。三方弁43には、燃料貯蔵タンク17または内燃機関18につながる給油管44が接続されている。
給油装置16は、図1の化合物燃料製造システム10Aのそれと同一であり、軽油、灯油、重油(化石燃料)のいずれかを収容し、軽油や灯油、重油を攪拌混合装置15に給油する。給油装置16には定流量装置(図示せず)が内蔵され、定流量装置によって軽油や灯油、重油の一定量(リットル/h)が攪拌混合装置15に給油される。給油装置16は、給油管45によって攪拌混合装置15に連結されている。給油管45には、二方弁24e(電磁弁)が設置されている。
純水生成装置11の制御部やそれら水素ガス第1発生装置13a〜13cの制御部、水素ガス第2発生装置14の制御部、攪拌混合装置15の制御部、給油装置16の制御部、水位センサ、各圧力センサ、それら二方弁24a〜24fの制御部、三方弁43の制御部、給水ポンプ23の制御部、循環ポンプ42の制御部は、制御信号線(有線または無線)を介してコントローラ(図示せず)に接続されている。コントローラは、図1の化合物燃料製造システム10Aのそれと同一である。
図10は、稼働状態で示す化合物燃料製造システム10Bの構成図である。図10では、水や純水、水素イオン水、高濃度水素イオン水、化合物燃料の流動を矢印で示す。化合物燃料製造システム10Bを稼働させるには、コントローラのスイッチをONにしてコントローラを起動させ、ディスプレイやタッチパネルに初期画面を表示する。初期画面のシステムONボタンをクリックまたはタップしてディスプレイやタッチパネルにシステム運転画面を表示する。システム運転画面には、運転開始ボタン、システムOFFボタン、給水ポンプ出力設定ボタン、循環ポンプ出力設定ボタン、回転数設定ボタン、給油量設定ボタンが表示される。給水ポンプ23の出力変更手順や循環ポンプ42の出力変更手順、回転数の変更手順、給油量の変更手順は、図1の化合物燃料製造システム10Aのそれらと同一である。
給水ポンプ23の出力や循環ポンプ42の出力、回転数、給油量を設定または変更した後、システム運転画面の運転開始ボタンをクリックまたはタップすると、純水生成装置11や水素ガス第1発生装置13a〜13c、水素ガス第2発生装置14、攪拌混合装置15、給油装置16、二方弁24a〜24f、三方弁43、給水ポンプ23、循環ポンプ43、各圧力センサ、水位センサが起動する。二方弁24a〜24fが起動すると、各二方弁24a〜24fの弁機構が設定開度に開放され、三方弁43が起動すると、三方弁43の弁機構が設定開度に開放される。各圧力センサが起動すると、供給管19aを通流する純水の圧力が圧力センサによって計測され、測定圧力がコントローラに送信される。循環管37を通流する高濃度水素イオン水と軽油や灯油、重油との混合物または化合物燃料の圧力が圧力センサによって計測され、測定圧力がコントローラに送信される。水位センサが起動すると、攪拌混合装置15の攪拌槽36の高濃度水素イオン水と軽油や灯油、重油との混合物(化合物燃料)の水位が水位センサによって計測され、測定水位が水位センサからコントローラに送信される。
コントローラは、図1の化合物燃料製造システム10Aと同様に、所定量の水や純水、水素イオン水、高濃度水素イオン水が給水管20や供給管19a〜19gを通流するように調節し、所定量の高濃度水素イオン水と軽油や灯油、重油との混合物または化合物燃料が循環管38を通流するように調節するとともに、二方弁24d,24eや三方弁43の開度を調節して給油装置16の定流量装置から給油される軽油や灯油、重油の給油量を調節する。
水が水源から給水管20を通って純水生成装置11に給水され、純水生成装置11において水が純水化される(純水化工程)。純水生成装置11から流出した純水は、供給管19aを通って第1水素化処理装置12aに流入する。第1水素化処理装置12aでは、純水が通流槽22に収容されたドラバイト多孔質セラミック25を通流し、純水から水素イオンが溶存した水素イオン水が生成される(水素化処理工程)。第1水素化処理装置12aから流出した水素イオン水は、供給管19bを通って第2水素化処理装置12bに流入する。
第2水素化処理装置12bでは、水素イオン水が通流槽22に収容されたドラバイト多孔質セラミック25を通流し、第1水素化処理装置12aで生成された水素イオン水よりも多くの水素イオンを含む水素イオン水が生成される(水素化処理工程)。第2水素化処理装置12bから流出した水素イオン水は、供給管19cを通って第3水素化処理装置12cに流入する。第3水素化処理装置12cでは、水素イオン水が通流槽22に収容されたドラバイト多孔質セラミック25を通流し、第2水素化処理装置12bで生成された水素イオン水よりも多くの水素イオンを含む水素イオン水が生成される(水素化処理工程)。
第3水素化処理装置12cから流出した水素イオン水は供給管19dを通って第1水素ガス第1発生装置13aに流入する。第1水素ガス第1発生装置13aでは、水素イオン水が電極28の間(陰極および陽極間)を通流することで水素イオン水が電気分解され、多量の水素イオンが溶存した高濃度水素イオン水が生成される(電気分解工程)。第1水素ガス第1発生装置13aから流出した高濃度水素イオン水は、供給管19eを通って第2水素ガス第1発生装置13bに流入する。
第2水素ガス第1発生装置13bでは、高濃度水素イオン水が電極28の間(陰極および陽極間)を通流することで高濃度水素イオン水が電気分解され、第1水素ガス第1発生装置13aで生成された高濃度水素イオン水よりも多くの水素イオンが溶存した高濃度水素イオン水が生成される(電気分解工程)。第2水素ガス第1発生装置13bから流出した高濃度水素イオン水は、供給管19fを通って第3水素ガス第1発生装置13cに流入する。第3水素ガス第1発生装置13cでは、高濃度水素イオン水が電極28の間(陰極および陽極間)を通流することで高濃度水素イオン水が電気分解され、第2水素ガス第1発生装置13bで生成された高濃度水素イオン水よりも多くの水素イオンが溶存した高濃度水素イオン水が生成される(電気分解工程)。
第3水素ガス第1発生装置13cから流出した高濃度水素イオン水は、供給管19hを通って第1磁気処理装置46aまたは第1イオン交換フィルター装置50aに流入する。第1磁気処理装置46aまたは第1イオン交換フィルター装置50aでは、高濃度水素イオン水が磁気槽48に収容された永久磁石49またはフィルター槽52に収容されたイオン交換フィルター53を通過することで、高濃度水素イオン水に溶存する酸素イオンが除去され、酸素イオンが除去された高濃度水素イオン水が生成される(酸素イオン除去工程)。第1磁気処理装置46aまたは第1イオン交換フィルター装置50aから流出した高濃度水素イオン水は、供給管19iを通って第2磁気処理装置46bまたは第2イオン交換フィルター装置50bに流入する。
第2磁気処理装置46bまたは第2イオン交換フィルター装置50bでは、高濃度水素イオン水が磁気槽48に収容された永久磁石49またはフィルター槽52に収容されたイオン交換フィルター53を通過することで、高濃度水素イオン水に溶存する酸素イオンが除去され、第1磁気処理装置46aまたは第1イオン交換フィルター装置50aで生成された高濃度水素イオン水よりも酸素イオンが除去された高濃度水素イオン水が生成される(酸素イオン除去工程)。第2磁気処理装置46bまたは第2イオン交換フィルター装置50bから流出した高濃度水素イオン水は、供給管19jを通って第3磁気処理装置46cまたは第3イオン交換フィルター装置50cに流入する。
第3磁気処理装置46cまたは第3イオン交換フィルター装置50cでは、高濃度水素イオン水が磁気槽48に収容された永久磁石49またはフィルター槽52に収容されたイオン交換フィルター53を通過することで、高濃度水素イオン水に溶存する酸素イオンが除去され、第2磁気処理装置46bまたは第2イオン交換フィルター装置50bで生成された高濃度水素イオン水よりも酸素イオンが除去された高濃度水素イオン水が生成される(酸素イオン除去工程)。第3磁気処理装置46cまたは第3イオン交換フィルター装置50cから流出した高濃度水素イオン水は、供給管19gを通って混合攪拌装置15に流入するとともに、その一部が還管32を通って水素ガス第2発生装置14に流入する。化合物燃料製造システム10Bは、磁気処理装置46a〜46cまたはイオン交換フィルター装置50a〜50cによって酸素イオン(溶存酸素)が除去された高濃度水素イオン水を作ることができるから、酸素イオンを除去した多量の水素イオンが溶存する高濃度水素イオン水を作ることができる。
水素ガス第2発生装置14では、第3磁気処理装置46cまたは第3イオン交換フィルター装置50cから流入した高濃度水素イオン水の一部が電極31の間(陰極および陽極間)を通流することで高濃度水素イオン水が電気分解され、第3水素ガス第1発生装置13cで生成された高濃度水素イオン水よりも多くの水素イオンが溶存した高濃度水素イオン水が生成されるとともに、その高濃度水素イオン水がミスト発生装置34によってミスト状(霧状)になって往管34に流入する。ミスト状の高濃度水素イオン水は、往管34から供給管19aに流入し、供給管19aを通流する純水に混入される。
化合物燃料製造システム10Bでは、水素ガス第2発生装置14によって高濃度水素イオン水の一部をさらに電気分解したミスト状の高濃度水素イオン水を純水に供給することで、水素化処理装置12a〜12cにおける水素化処理を促進することができるから、水素化処理装置12a〜12cにおいてその純水に水素イオンを確実に発生させることができ、多量の水素イオンが溶存した水素イオン水を確実に作ることができる。
供給管19gを通って攪拌混合装置15に流入した高濃度水素イオン水(第3磁気処理装置46cまたは第3イオン交換フィルター装置50cか流出した高濃度水素イオン水)は、その酸化還元電位が−750mv以下、好ましくは、−900mv以下、より好ましくは、−1100mv以下になっている。収容タンク35の攪拌槽36には、高濃度水素イオン水とともに給油装置から所定量の軽油または灯油あるいは重油が給油される。軽油や灯油、重油は、給油管45を通って収容タンク35の攪拌槽36に流入する。高濃度水素イオン水と軽油や灯油、重油との混合物は、収容タンク35の攪拌槽36の下部から中間部までに貯水される。
攪拌槽36では、モーターの回転によって回転するパドルミキサー37aおよび掻取ミキサー37bによって高濃度水素イオン水と軽油や灯油、重油とが攪拌混合される(攪拌混合工程)。なお、攪拌混合装置15では、収容タンク35の内部気圧が大気圧よりも高い高気圧に保持されており、高濃度水素イオン水と軽油や灯油、重油とが所定の気圧に加圧された状態で攪拌混合される。攪拌混合装置15では、高濃度水素イオン水と軽油や灯油、重油とがそれらミキサー37a,37bによって攪拌混合されることで、高濃度水素イオン水と軽油や灯油、重油とが電子結合し、化合物燃料に変化する。
化合物燃料製造システム10Bでは、高濃度水素イオン水と軽油や灯油、重油とを攪拌混合装置15において所定の圧力を加えた加圧下に攪拌混合することで、高濃度水素イオン水と軽油や灯油、重油とを迅速かつ確実に電子結合させることができ、水素イオンを多量に含む化合物燃料を作ることができる。高濃度水素イオン水と軽油や灯油、重油との混合物または化合物燃料は、循環ポンプ42によって収容タンク35の底部41から循環管38に流入し、循環管38を通って収容タンク35の攪拌槽36に供給されることで、循環管38を循環する。収容タンク35の外側に延びる循環管38では、三方弁43によって循環管38を通流する化合物燃料の一部が給油管45に流入し、化合物燃料が燃料貯蔵タンク17またはボイラーや発電機、エンジン等の内燃機関18に流入する。
収容タンク35の攪拌槽36(攪拌混合装置15)に投入される軽油の割合は、図1の化合物燃料製造システム10Aのそれと同一であり、高濃度水素イオン水100重量%に対して60〜70重量%の範囲にある。収容タンク35の攪拌槽36に投入される灯油の割合は、図1の化合物燃料製造システム10Aのそれと同一であり、高濃度水素イオン水100重量%に対して50〜70重量%の範囲にある。収容タンク35の攪拌槽36に投入される重油の割合は、図1の化合物燃料製造システム10Aのそれと同一であり、高濃度水素イオン水100重量%に対して50〜70重量%の範囲にある。
化合物燃料製造システム10Bは、純水生成装置11によって水源から給水された水を純水化し、水素化処理装置12a〜12cによって水素イオンが溶存した水素イオン水を生成し、水素ガス第1発生装置13a〜13cによって水素イオン水から高濃度水素イオン水を生成するとともに、磁気処理装置46a〜46cまたはイオン交換フィルター装置50a〜50cによって酸素イオンが除去された高濃度水素イオン水を生成し、攪拌混合装置15によって高濃度水素イオン水と軽油や灯油、重油とを電子結合させて化合物燃料を作り、その化合物燃料に水素イオンが多量に溶存し、その燃焼時に化石燃料とともに水素が燃焼するから、化石燃料のみを燃焼させる場合と比較し、燃焼効率を大幅に向上させることが可能な化合物燃料を作ることができる。
化合物燃料製造システム10Bは、それによって製造された化合物燃料が軽油や灯油、重油と高濃度水素イオン水とを電子結合させたものであるから、軽油や灯油、重油が含まれるものの軽油や灯油、重油のみを利用する場合と比較し、軽油や灯油、重油の使用量を削減することができ、化石燃料の枯渇を遅らせることができる。化合物燃料製造システム10Bは、軽油や灯油、重油とともに煤煙が発生しない水素が燃焼するから、軽油や灯油、重油のみを燃焼させる場合と比較し、煤煙の発生が大幅に抑制された化合物燃料を作ることができ、燃焼時の大気汚染を防ぐことが可能な化合物燃料を作ることができる。化合物燃料製造システム10Bは、煤煙の発生を抑制する化合物燃料を作ることができるから、ボイラーや発電機、エンジン等の内燃機関18における燃焼時に煤煙を除去するフィルターや触媒等の設備を必要とせず、さらに、自然界に存在する水を利用することで水に対するコストがかからないから、化合物燃料を廉価に作ることができ、単価の低い化合物燃料を作ることができる。
10A 化合物燃料製造システム
10B 化合物燃料製造システム
11 純水生成装置
12 水素化処理装置
12a 第1水素化処理装置
12b 第2水素化処理装置
12c 第3水素化処理装置
13 水素ガス第1発生装置
13a 第1水素ガス第1発生装置
13b 第2水素ガス第1発生装置
13c 第3水素ガス第1発生装置
14 水素ガス第2発生装置
15 攪拌混合装置
16 給油装置
17 燃料貯蔵タンク
18 内燃機関
19a〜19f 供給管
20 給水管
21 収容容器
22 通流槽
23 給水ポンプ
24a〜24e 二方弁
25 ドラバイト多孔質セラミック
26 収容容器
27 電極槽
28 電極
29 収容容器
30 電極槽
31 電極
32 還管
33 往管
34 ミスト発生装置
35 収容タンク
36 攪拌槽
37a パドルミキサー
37b 掻取ミキサー
38 循環管
39 側部
40 頂部
42 底部
43 三方弁
44 給油管
45 給油管
46 磁気処理装置
46a 第1磁気処理装置
46b 第2磁気処理装置
46c 第3磁気処理装置
47 収容容器
48 磁気槽
49 永久磁石
50 イオン交換フィルター装置
50a 第1イオン交換フィルター装置
50b 第2イオン交換フィルター装置
50c 第3イオン交換フィルター装置
51 収容容器
52 フィルター槽
53 イオン交換フィルター


Claims (16)

  1. 内燃機関に使用する化合物燃料を製造する化合物燃料製造システムにおいて、
    前記化合物燃料製造システムが、所定の水源から給水された水を純水化する純水生成装置と、マグネシウムを主成分とした鉱物を利用して前記純水生成装置によって純水化された純水に水素イオンを発生させる水素化処理を行い、前記水素イオンが溶存した水素イオン水を生成する水素化処理装置と、前記水素化処理装置によって生成された水素イオン水を電気分解して水素ガスを発生させ、前記水素イオン水から高濃度水素イオン水を生成する水素ガス第1発生装置と、前記水素ガス第1発生装置によって生成された高濃度水素イオン水に化石燃料を加えて前記高濃度水素イオン水と前記化石燃料とを攪拌混合し、該高濃度水素イオン水と該化石燃料とを電子結合させて前記化合物燃料を作る攪拌混合装置とから形成されていることを特徴とする化合物燃料製造システム。
  2. 前記化合物燃料製造システムでは、少なくとも2台以上の前記水素化処理装置が上流側と下流側とに配置された状態で連結され、少なくとも2台以上の前記水素ガス第1発生装置が上流側と下流側とに配置された状態で連結されている請求項1に記載の化合物燃料製造システム。
  3. 前記鉱物が、ドラバイト多孔質セラミックであり、前記水素化処理装置では、複数個の前記ドラバイト多孔質セラミックが収容され、前記純水がそれらドラバイト多孔質セラミックを通流することで、前記水素イオンが溶存した水素イオン水が生成される請求項2に記載の化合物燃料製造システム。
  4. 前記水素ガス第1発生装置が、チタン合金から作られた所定面積を有するメッシュ状の複数の電極と酸化イリジウム合金から作られた所定面積を有するメッシュ状の複数の電極とカーボンナノチューブから作られた所定面積を有するメッシュ状の複数の電極とのうちのいずれかを利用し、前記水素化処理装置によって生成された水素イオン水を電気分解する請求項1ないし請求項3いずれかに記載の化合物燃料製造システム。
  5. 前記化合物燃料製造システムが、前記水素ガス第1発生装置の下流側に設置されて該水素ガス第1発生装置によって生成された高濃度水素イオン水の一部を抽出し、前記高濃度水素イオン水の一部を電気分解して水素ガスを発生させるとともにミスト状の高濃度水素イオン水を生成する水素ガス第2発生装置を含み、前記化合物燃料製造システムでは、前記水素ガス第2発生装置によって生成されたミスト状の高濃度水素イオン水を前記純水に供給する請求項1ないし請求項4いずれかに記載の化合物燃料製造システム。
  6. 前記水素ガス第2発生装置が、チタン合金から作られた所定面積を有するメッシュ状の複数の電極と酸化イリジウム合金から作られた所定面積を有するメッシュ状の複数の電極とカーボンナノチューブから作られた所定面積を有するメッシュ状の複数の電極とのうちのいずれかを利用し、前記水素ガス第1発生装置によって生成された高濃度水素イオン水を電気分解する請求項5に記載の化合物燃料製造システム。
  7. 前記化合物燃料製造システムが、前記水素ガス第1発生装置の下流側に設置されて永久磁石の磁力によって前記高濃度水素イオン水に溶存する酸素イオンを除去する磁気処理を行い、前記酸素イオンが除去された高濃度水素イオン水を生成する磁気処理装置と、前記水素ガス第1発生装置の下流側に設置されて前記高濃度水素イオン水に溶存する酸素イオンを除去するイオン交換フィルターを有し、前記酸素イオンが除去された高濃度水素イオン水を生成するイオン交換フィルター装置とのうちの少なくとも一方を含む請求項1ないし請求項6いずれかに記載の化合物燃料製造システム。
  8. 前記化合物燃料製造システムでは、少なくとも2台以上の前記磁気処理装置が上流側と下流側とに配置された状態で連結され、少なくとも2台以上の前記イオン交換フィルター装置が上流側と下流側とに配置された状態で連結されている請求項7に記載の化合物燃料製造システム。
  9. 前記化合物燃料製造システムが、前記磁気処理装置または前記イオン交換フィルター装置の下流側に設置されて該磁気処理装置または該イオン交換フィルター装置から流出する高濃度水素イオン水の一部を抽出し、前記高濃度水素イオン水の一部を電気分解して水素ガスを発生させるとともにミスト状の高濃度水素イオン水を生成する水素ガス第2発生装置を含み、前記化合物燃料製造システムでは、前記水素ガス第2発生装置によって生成されたミスト状の高濃度水素イオン水を前記純水に供給する請求項7または8に記載の化合物燃料製造システム。
  10. 前記水素ガス第2発生装置が、チタン合金から作られた所定面積を有するメッシュ状の複数の電極と酸化イリジウム合金から作られた所定面積を有するメッシュ状の複数の電極とカーボンナノチューブから作られた所定面積を有するメッシュ状の複数の電極とのうちのいずれかを利用し、前記磁気処理装置または前記イオン交換フィルター装置から抽出した高濃度水素イオン水を電気分解する請求項9に記載の化合物燃料製造システム。
  11. 前記攪拌混合装置では、前記高濃度水素イオン水と前記化石燃料とを所定の気圧に加圧した状態で攪拌混合する請求項1ないし請求項10いずれかに記載の化合物燃料製造システム。
  12. 前記高濃度水素イオン水の酸化還元電位が、−750mv以下である請求項1ないし請求項11いずれかに記載の化合物燃料製造システム。
  13. 前記化石燃料が、軽油であり、前記化合物燃料製造システムでは、前記攪拌混合装置に投入する前記軽油の割合が該攪拌混合装置に流入する高濃度水素イオン水100重量%に対して60〜70重量%の範囲にある請求項1ないし請求項12いずれかに記載の化合物燃料製造システム。
  14. 前記化石燃料が、灯油であり、前記化合物燃料製造システムでは、前記攪拌混合装置に投入する前記灯油の割合が該攪拌混合装置に流入する高濃度水素イオン水100重量%に対して50〜70重量%の範囲にある請求項1ないし請求項12いずれかに記載の化合物燃料製造システム。
  15. 前記化石燃料が、重油であり、前記化合物燃料製造システムでは、前記攪拌混合装置に投入する前記重油の割合が該攪拌混合装置に流入する高濃度水素イオン水100重量%に対して50〜70重量%の範囲にある請求項1ないし請求項12いずれかに記載の化合物燃料製造システム。
  16. 前記水源が、井戸、雨、河川、湖、溜池のうちの少なくとも1つであり、前記水が、井戸水、雨の貯蔵水、河川水、湖水、池水のうちの少なくとも1つである請求項1ないし請求項15いずれかに記載の化合物燃料製造システム。
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