JP2017071732A - エマルジョン燃料の製造方法及びエマルジョン燃料製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料油を水と乳化剤と混合して、エマルジョン燃料を製造するエマルジョン燃料の製造方法及びエマルジョン燃料製造装置の提供。【解決手段】燃料油と乳化剤を混合し、これに水を滴下しながら撹拌して混合液を準備し、吐出口に近づくほど被撹拌液の圧力が昇圧し、吐出口付近で最高圧に達する高圧撹拌機によって混合液を０．１〜０．５ＭＰａの最高圧力で第１次撹拌し、その終了後、高速回転撹拌機の１２００〜８０００ｒｐｍで１〜３０分間高速回転で混合液に乱流を起こして、混合液の粒子の接触面積を増大させる第２次撹拌を行い、メジアン径が０．５μｍ以下の粒子を有する油中水滴型のエマルジョン燃料を製造する方法。【選択図】図１

Description

本発明は、灯油、廃油等の燃料油から製造されたエマルジョン燃料の製造方法及びエマルジョン燃料製造装置に関する。詳しくは、液体の燃料油と水と界面活性剤を混合撹拌することにより乳化させて製造されたエマルジョン燃料の製造方法及びエマルジョン燃料製造装置に関する。

近年、化石燃料の原料価格が向上する中、低価格の燃料が求められている。また、化石燃料の利用は温室効果ガスの発生を招くので、地球温暖化を防止するために、温室効果ガスの削減が求められている。温室効果ガスの削減には、化石燃料の使用削減、その再利用が求められている。この中で、燃料油と水を混合して利用するエマルジョン燃料がその低価格、公害成分排出が低いことから注目を浴びている。

通常は、油と水は混じり合うことはない。しかし、油と水を混合して、超音波等で撹拌すると、水又は油が、微細な液滴となって、その液滴が他方の液体の中、言い換えると、水の液滴は油相、又は、油の液滴は水相の中に分散し、乳化状になる。このような状態をエマルジョンと言う。水の中に油の滴を分散させたものは水中油滴型（Ｏ／Ｗ）、油の中に水の滴を分散させたものは油中水滴型（Ｗ／Ｏ）と言う。また、このような水と油の混合液の中に、界面活性剤等を微量添加することがある。

燃料油等を水と混ぜて製造されたものはエマルジョン燃料と言う。数々の成分を持つエマルジョン燃料が開示されている。例えば、特許文献１に記載のエマルジョン製造及び燃焼システムは、混合撹拌室内で互いに対向して配置された液体燃料噴射弁と水噴射弁から液体燃料と水を対向して噴射し、撹拌混合してエマルジョン化及びイオン化している。

特許文献２に記載のエマルジョン燃料の製造方法は、水相と燃料油からなる油相とを有する油中水滴型エマルジョンの水相中にＣＯ_２を溶解させた油中水滴型エマルジョン燃料を得ている。これにより得られた油中水滴型エマルジョン燃料は、十分に高度な燃焼性を有し、ＮＯｘやＣＯ等の発生を抑制している。

特許文献３には、水と燃料油を３：７から７：３の比率で安定した状態でエマルジョン混合し、安定したエマルジョン燃料を低コスト化で生成する方法を開示している。詳細には、植物由来の増粘剤により水の粘度を燃料油に応じて適宜調整し、高速せん断等によって均一に撹拌混合し、長時間安定して油水分離しないエマルジョン燃料を得ている。

特許文献４には、渦流効果により、油中水滴型と水中油滴型を混合して、安定したエマルジョンを得る製造方法を記載している。詳しくは、エダクター効果と渦流効果を利用して、植物由来の増粘剤により水の粘度を高めた活性水と、油性燃焼促進剤を適宜調整添加した基燃油を撹拌して、長時間安定して油水分離しない均一なエマルジョン燃料油を製造する方法を開示している。このように、燃料油に水分を数％から数十％、場合によっては５０％以上混合して、エマルジョン燃料を製造することが知られている。

特開平６−４２７３４号公報 特開２０１０−１９５０７号公報 特開２００９−２８６９９２号公報 特開２０１０−１３８３６２号公報

しかしながら、エマルジョン燃料を製造する装置は、超音波撹拌機等を利用しており、装置が複雑化し、製造コストが高くなる。この中で、もっと簡素な構造で、かつ低コストでエマルジョン燃料を製造することができる方法と装置が求められている。

本発明は上述のような技術背景のもとになされたものであり、下記の目的を達成する。
本発明の目的は、メジアン径が０．５μｍ以下の粒子からなる油中水滴型のエマルジョン燃料の製造方法及びエマルジョン燃料製造装置を提供する。
本発明の更に他の目的は、簡素な構造を有し、しかも低コストで油中水滴型のエマルジョン燃料が製造できるエマルジョン燃料製造装置を提供することにある。

本発明は、前記目的を達成するため、次の手段を採る。
本発明の発明１のエマルジョン燃料の製造方法は、
燃料油と乳化剤と水を混合した混合液を撹拌し、前記水からなる水相と前記燃料油からなる油相とを有する油中水滴型のエマルジョン燃料の製造方法において、
前記燃料油と前記乳化剤を混合し、これに前記水を滴下しながら撹拌手段で撹拌して前記混合液を準備し、
高圧力下で前記混合液を高圧撹拌手段で第１次撹拌し、
前記第１次撹拌の終了後、又は同時に、高速回転撹拌手段で、高速回転により前記混合液に乱流を起こして、前記混合液の粒子の接触面積を増大させる第２次撹拌をし、
メジアン径が０．５μｍ以下の粒子を有する前記油中水滴型の前記エマルジョン燃料を得る
ことを特徴とする。

本発明の発明２のエマルジョン燃料の製造方法は、発明１において、前記第１次撹拌は、吐出口に近づくほど被撹拌液の圧力が昇圧し、該吐出口付近で最高圧の前記高圧力に達する前記高圧撹拌手段によって前記混合液を次撹拌することを特徴とする。

本発明の発明３のエマルジョン燃料の製造方法は、発明１又は２において、前記高圧撹拌機は、０．１３〜０．５ＭＰａの最高圧力で前記第１次撹拌を行うことを特徴とする。

本発明の発明４のエマルジョン燃料の製造方法は、発明１乃至３において、前記高速回転撹拌機は、１２００〜８０００ｒｐｍで１分から３０分間前記第２次撹拌を行うことを特徴とする。

本発明の発明５のエマルジョン燃料の製造方法は、発明１乃至４において、前記混合液は、前記燃料油が重量比で７０〜８０％で、前記乳化剤が重量比で１〜３％、残りが水であることを特徴とする。

本発明の発明６のエマルジョン燃料の製造方法は、発明５において、前記燃料油は、廃油、自動車用燃料の廃油、自動車のエンジンオイル、ギヤオイルの中から選択される１以上の種類の油製品であることを特徴とする。

本発明の発明７のエマルジョン燃料製造装置は、
燃料油と乳化剤と水を混合した混合液を撹拌し、前記水からなる水相と前記燃料油からなる油相とを有する油中水滴型のエマルジョン燃料製造装置おいて、
前記乳化剤を格納する第１タンクと、
前記燃料油を格納する第２タンクと、
前記水を格納する第３タンクと、
前記混合液を格納する第４タンクと、
前記乳化剤と前記燃料油を混合して前記第４タンクに供給する供給手段と、
前記第４タンク内に設置されたもので、前記第４タンク内に供給された前記乳化剤と前記燃料油の混合に前記水を滴下しながら撹拌して前記混合液にする撹拌手段（３）と、
前記第４タンクに接続された循環管から前記混合液の供給を受け、前記混合液を高圧力下で撹拌し前記第４タンクに戻す高圧撹拌手段（４）と、及び、
前記高圧撹拌手段によって前記混合液を撹拌した後又は同時に、前記混合液を高速回転によって撹拌する高速撹拌手段（３）と
からなることを特徴とする。

本発明の発明８のエマルジョン燃料製造装置は、発明７において、前記高圧撹拌手段は、前記混合液の供給を受け、前記高圧撹拌手段の吐出口に近づくほど前記混合液の圧力を昇圧させながら、前記吐出口付近で最高圧の前記高圧力で前記混合液を撹拌して、前記混合液を前記第４タンクへ供給することを特徴とする。

本発明の発明９のエマルジョン燃料製造装置は、発明７又は８において、前記高圧撹拌手段は、０．１３〜０．５ＭＰａの最高圧力で前記混合液を撹拌することを特徴とする。

本発明の発明１０のエマルジョン燃料製造装置は、発明７乃至９において、前記高速回転撹拌機は、１２００〜８０００ｒｐｍで前記混合液を高速撹拌することを特徴とする。

本発明の発明１１のエマルジョン燃料製造装置は、発明７乃至１０において、前記燃料油は、廃油、自動車用燃料の廃油、自動車のエンジンオイル、ギヤオイルの中から選択される１種類以上の油製品であることを特徴とする。

本発明の発明１２のエマルジョン燃料製造装置は、発明７乃至１０において、
前記第４タンク内に供給された前記乳化剤と前記燃料油の混合に前記水を滴下しながら撹拌して前記混合液にする混合手段からなる充填モードと、
前記第４タンクから前記循環管を介して前記混合液の供給を受け、前記混合液を前記高圧撹拌手段（４）で撹拌し前記第４タンクに戻す前記第１次撹拌手段と、前記第１次撹拌の後若しくは同時に、前記タンク４内の前記混合液を前記高速撹拌手段（３）の高速回転によって撹拌する前記第２次撹拌手段とからなるＭＩＸモードと、及び、
前記第４タンクの中の前記混合液が少ないとき前記充填モードを動作させてから前記ＭＩＸモードを動作せる第１制御手段、前記第４タンクの中の前記混合液が多い前記ＭＩＸモードを動作せる第２制御手段、前記ＭＩＸモードが動作して修了したら前記第４タンクの中から前記混合液を排出する第３制御手段、前記排出が修了したら前記充填モードを開始させる第４制御手段からなるＡＵＴＯモードとからなる
制御手段を有することを特徴とする。

本発明の発明１３のエマルジョン燃料製造装置は、発明１２において、前記制御手段は、前記第１タンク、前記第２タンク、前記第３タンクの内１以上のタンクの中の流体が所定の量より少なくなった場合、前記充填モードを中断し、少なくなった流体を該タンクに供給してから前記充填モードを再開する原料充填手段を有することを特徴とする。

本発明の発明１４のエマルジョン燃料製造装置は、発明１２又は１３において、前記ＭＩＸモードは、前記第１次撹拌手段と前記第２次撹拌手段を繰り返して行うことを特徴とする。

本発明によると、次の効果が奏される。
本発明によると、高圧下での高圧撹拌と高速回転撹拌を組み合わせ、混合液の粒子の接触面積を増大させることで、メジアン径が０．５μｍ以下の粒子を有する油中水滴型のエマルジョン燃料を得た。本発明によると、エマルジョン燃料製造装置は簡単な構造を有し、低価格で油中水滴型のエマルジョン燃料が製造できる。

図１は、本発明のエマルジョン燃料製造装置１の概要を示すブロック図である。 図２は、本発明のエマルジョン燃料を製造する製造方法の概要を示すフローチャートである。 図３は、本発明のエマルジョン燃料製造装置１の制御パネル３０の構成を示す概念図である。 図４は、本発明のエマルジョン燃料製造装置１の動作手順の例を示すフローチャートである。 図５は、本発明のエマルジョン燃料製造装置１の動作手順の例を示すフローチャートであり、ＡＵＴＯモードの動作手順の例を示すフローチャートである。 図６は、実施例１において、本発明のエマルジョン燃料製造装置１によって製造されたエマルジョン燃料の粒子分布を計測した結果を示すグラフである。 図７は、実施例２において、実験の終了直後のエマルジョン燃料を示す写真である。 図８は、実施例３において、サンプルＡのエマルジョン燃焼（高速回転撹拌機、８０００ｒｐｍ）の粒度分布を測定した結果を示すグラフである。 図９は、実施例３において、サンプルＢのエマルジョン燃焼（高速回転撹拌機、１２００ｒｐｍ）の粒度分布を測定した結果を示すグラフである。 図１０は、実施例３において、サンプルＣのエマルジョン燃焼（超音波撹拌機）の粒度分布を測定した結果を示すグラフである。 図１１は、制御ユニット５０の構成概要を図示しているブロック図である。

図１は、本発明の実施形態のエマルジョン燃料製造装置１の概要を示すブロック図であり、図２は、本発明のエマルジョン燃料を製造する工程を示すフローチャートである。図１及び２を参照しながら、本発明の実施形態のエマルジョン燃料を製造する工程とエマルジョン燃料製造装置１の概要を説明する。

〔エマルジョン燃料の製造方法〕
本発明のエマルジョン燃料製造装置１とエマルジョン燃料の製造方法によって製造されるエマルジョン燃料は、灯油、廃油等の燃料油をベースとし、これに水と乳化剤を混合して得られた油中水滴型（Ｗ／Ｏ）のエマルジョンである。まず、原料の乳化剤、廃油及び水を準備する（ステップ１）。乳化剤は、燃料油と水を均一に混ぜ合わせるためのものである。燃料油と水の合計重量に対し、微量の乳化剤を使用する。

例えば、乳化剤は、燃料油と水の合計重量に対し、０．１％以上３％以下、好ましくは１．５％程度である。本発明のエマルジョン燃料に用いる乳化剤は、複数の種類の溶剤を混合して得られる。この乳化剤の働きによって、エマルジョン燃料は油中水滴型になり、低温度でも固体化せず、エマルジョン燃料を使用するときの配管の経路内及び燃焼室内の錆びを防ぐ効果がある。本発明の本実施の形態の乳化剤は、アルキルエーテル系の溶剤を必ず含み、他の溶剤と混合して得られるものである。

例えば、乳化剤は、アルキルエーテル系の溶剤に、ソルビタン系及び／又はグリコールエーテル系の溶剤を混合して得られる。ソルビタン系の溶剤はＨＬＢ（Hydrophile-Lipophile Balance）が３〜８であると好ましい。また、アルキルエーテル系の溶剤はＨＬＢが８〜１２であることが好ましい。グリコール系溶剤はＲ−Ｏ（Ｃ_２Ｈ_４Ｏ）_ｎＨ、ただしＲ：４〜１０、ｎ＝０〜４であれば、任意の溶剤が利用できる。具体的には、後述するニューコール２３０４−Ｙを利用することができる。

エマルジョン燃料の原料に水を利用して製造する理由は、燃焼室の中でエマルジョン燃料が燃焼する温度を下げるためである。これにより、燃焼室から廃棄される廃棄ガス中の窒素酸化物等の有害物を減少させる効果がある。エマルジョン燃料の主要成分は灯油、自動車用燃料の廃油、自動車のエンジンオイル、ギヤオイル等の燃料油であるが、本例では、その一例として廃油を例に説明する。廃油は、使用済みのモーターオイル等であり、産業廃棄物を利用するとその価格が安い上に、資源の有効理由に繋がる。

図２に示すように、乳化剤と廃油を混合する（ステップ２）。乳化剤と廃油は混合されてから混合タンクに供給される。そして、この乳化剤と廃油の混合に、水を加え、撹拌する（ステップ３）。詳しくは、この乳化剤と廃油の混合を撹拌しながら水を滴下し、混合液にする。この時の撹拌混合は、低速撹拌手段による撹拌である。低速撹拌手段による撹拌混合とは、棒等の道具により手動で撹拌することから、約１０００ｒｐｍまでの回転速度の撹拌機で撹拌することである。混合液は、高圧撹拌手段で高圧撹拌する（ステップ４）。

高圧撹拌は、混合液の圧力を高めながら又は混合液を高圧力に維持しながら混合撹拌する方法である。高圧撹拌は、混合液に高圧をかけ続けながら撹拌して、混合液の媒体同士の接触面積を増やす効果がある。その後、混合液を高速回転で撹拌する（ステップ５）。高速回転は、１０００ｒｐｍ以上２００００ｒｐｍ以下の回転であるこの高速回転で撹拌することで、エマルジョン燃料が最終的に出来上がり、エマルジョン燃料の油中水滴型（Ｗ／Ｏ）のエマルジョン粒子（以下、粒子という。）は微細になる。

高速回転で撹拌すると、混合液に乱流を起こして粒子の接触面積を増大させる効果がある。このように得られたエマルジョン燃料は、燃料油と水を分離させることなく長期間、安定する。従来の汎用のエマルジョン燃料等の平均粒子径が０．５μｍ程度である。従来のエマルジョン燃料より燃焼が良いエマルジョン燃料を製造する場合、この０．５μｍの平均粒子径が一つの目標値になる。本発明のエマルジョン燃料製造装置とエマルジョン燃焼製造方法で製造されたエマルジョン燃料は、そのメジアン径が０．５μｍ以下の粒子を有する。最後は、製造されたエマルジョン燃料をその容器から排出して利用する（ステップ６）。

〔エマルジョン燃料製造装置〕
本発明の実施形態のエマルジョン燃料製造装置１の概要を説明する。図１は、本発明の実施形態のエマルジョン燃料製造装置１の概要を示すブロック図であり、それについて説明する。エマルジョン燃料製造装置１は、エマルジョン燃料の原料となる乳化剤、廃油及び水を混合する混合タンク２、混合タンク２内の混合液を撹拌する高速回転撹拌機３、この混合液を撹拌する渦流撹拌機４等からなる。

エマルジョン燃料製造装置１は、混合タンク２に供給されるための乳化剤、廃油及び水をそれぞれ貯蔵するためのタンク５、タンク６及びタンク７を備える。タンク５、タンク６及びタンク７には、それぞれ、エマルジョン燃料の原料をこれらのタンクに供給するための供給管８、供給管９及び供給管１０が設置されている。乳化剤、廃油及び水は、それらの貯蔵タンク又は格納容器（図示せず。）から、供給管８、供給管９及び供給管１０を流れて、タンク５、タンク６及びタンク７に供給される。

それらの供給量は、供給管８、供給管９及び供給管１０に設置された電磁弁８ａ、電磁弁９ａ、電磁弁１０ａによって制御する。タンク５、タンク６及びタンク７には、各タンクの中の流体の貯蔵レベルを計測するためのレベルスイッチ１１、レベルスイッチ１２、及びレベルスイッチ１３が設置されている。電磁弁８ａ、電磁弁９ａ、電磁弁１０ａは、流体の流止を制御するためのもので、入口側と出口側の２つの配管接続口を持つ汎用の２方向電磁弁である。

電磁弁８ａ、電磁弁９ａ、電磁弁１０ａは、常時、流体の流れがない状態の「閉」の状態を保ち、外部から制御されると流体が流れる「開」の状態になる。よって、タンク５、タンク６及びタンク７それぞれには、乳化剤、廃油及び水が供給される。レベルスイッチ１１はタンク５内の乳化剤のレベル、言い換えると乳化剤の量、を測定し、測定値が所定のレベル以下になって乳化剤が少なくなったとき、その旨の測定信号を出力する。

この出力した測定信号は、後述する制御ユニット５０で、電磁弁８ａを制御する制御信号に変換されて、電磁弁８ａに送信される。制御信号が電磁弁８ａに送信されると、電磁弁８ａが「開」の状態になり、乳化剤がタンク５へ流入する。レベルスイッチ１１はタンク５内の乳化剤のレベルを常時測定しており、測定値が所定のレベル以上になり乳化剤が多くなったとき、その旨の測定信号を出力する。この出力した測定信号に基づく制御信号が制御ユニット５０（後述する）から電磁弁８ａに送信されると、電磁弁８ａが「閉」の状態になり、乳化剤のタンク５への流入が停止する。

本例では、レベルスイッチ１１の測定値を受信した制御ユニット５０から電磁弁８ａを制御する方法を採用し説明したが、レベルスイッチ１１から電磁弁８ａを直接制御することも、電磁弁８ａが手動で制御することもできる。例えば、レベルスイッチ１１の出力が電磁弁８ａに接続され、レベルスイッチ１１の測定値の出力によって、電磁弁８ａが直接制御されることが可能である。また、レベルスイッチ１１はその測定結果を点灯又はその他の通知手段で通知する。

この通知を受けて、管理者が手動で電磁弁８ａを制御し、タンク５に乳化剤を充填することが可能である。このように、電磁弁８ａ、レベルスイッチ１１によってタンク５の乳化剤の貯蔵量の制御について説明した。同様の制御は、電磁弁９ａ、電磁弁１０ａ、レベルスイッチ１２、レベルスイッチ１３によって、タンク６とタンク７に貯蔵される廃油と水に対してそれぞれ行われるが、その詳細は省略する。本発明は、電磁弁の発明ではないので、その動作の詳細は省略する（以下、同様である。）。

タンク５、タンク６及びタンク７それぞれには、その中の流体を排出し、混合タンク２に供給するための流体移送管１４、流体移送管１５、流体移送管１７が接続されている。ただし、流体移送管１４、流体移送管１５は、チーズ１６ａによって接続されている。チーズ１６ａは、Ｔ型の管継手である。流体移送管１５、流体移送管１７それぞれには、流体の流れを制御するための電磁弁１５ａ、電磁弁１７ａが設置されている。流体移送管１４には、流体の逆流を防止するための逆流防止弁１４ａが設置されている。

本例では、流体移送管１４と流体移送管１５は、チーズ１６ａによって合流しているが、チーズ１６ａに逆流防止機能を付けた弁であっても良く、この場合は逆流防止弁１４ａは不要になる。チーズ１６ａは、流体移送管１４と流体移送管１５を流れる流体を合流させ混合する機能をするので、同じ機能をするのであれば、流体移送管１４を流体移送管１５に直接接続しても良い。この場合は、チーズ１６ａが不要になる。

また、流体移送管１４、流体移送管１６、流体移送管１７の途中には、それらを流れる流体の量を制御する移送ポンプ１８、移送ポンプ１９、移送ポンプ２０が設置されている。電磁弁１５ａ、電磁弁１７ａは、常時、流体の流れがない状態の「閉」の状態を保ち、外部から制御され、流体が流れる「開」の状態になる。タンク２は、その中の混合液の量を測定するレベルスイッチ２１を備える。タンク２は、その中の混合液を排出させ、タンク２に戻して流入させて、混合液が循環するようにする循環管２２が説臆されている。

循環管２２の一方の端はタンク２の底部又は底部に接続され、循環管２２の他方の端はタンク２の中部又は上部に接続される。混合液は、タンク２から循環管２２へ、循環管２２を通ってタンク２へと循環する。循環管２２の途中には、電磁弁２２ａと渦流撹拌機４が設置される。タンク２内には、高速回転で混合液を撹拌するための高速回転撹拌機３が設置されている。

高速回転撹拌機３は、動力源であるモータ３ａ、モータ３ａの回転動力で混合液を撹拌する撹拌翼３ｂ、モータ３ａの回転動力を撹拌翼３ｂに伝達するシャフト３ｂｃ等からなる。高速回転撹拌機３は、撹拌翼３ｂが混合液の中に位置するように、所定の固定手段（図示せず。）で固定される。タンク２のその底部又は下部に、その中の混合液、言い換えると製造されたエマルジョン燃料を排出するための排出管２３が接続されている。排出管２３の途中に、その中を流れる流体の流量を制御するための電磁弁２３ａが備えられている。

乳化剤と廃油は、それぞれタンク５とタンク６から移送管１４と移送管１５によって移送され、チーズ１６ａで、混合され、移送管１６へ供給される。廃油の量に対して、乳化剤の量は、わずかである。よって、移送ポンプ１９は、稼働し、タンク６の中の廃油を移送管１５と移送管１６を介してタンク２へ移送する。その途中に、乳化剤は、廃油へ添加、言い換えると、乳化剤と廃油は混合される。移送ポンプ１８は稼働し適量の乳化剤を移送管１４で移送し、チーズ１６ａへ移送し、廃油に混合する。

移送弁１４ａは、限定しないが、スイング、リフト、ウェハー、ハンマレス等の種類のチャッキバルブからなる。乳化剤と廃油の混合液は、移送管１６を流れて、タンク２に供給される。同じく、タンク２には、水がタンク７から移送管１７を介して供給される。タンク２へ供給される、混合液（乳化剤と廃油の混合）と水の量は、移送ポンプ１９と移送ポンプ２０によって制御される。タンク２内の混合液（乳化剤、廃油及び水の混合）は、高速回転撹拌機３によって撹拌される。タンク２内の混合液は、循環管２２よって排出され、渦流撹拌機４によって、撹拌される。

渦流撹拌機４は、その吐出口に近づくほど被撹拌液（タンク２内の混合液）の圧力が昇圧し、吐出口付近で最高圧に達する撹拌機である。高速回転撹拌機３は、タンク２内の混合液を高速回転で撹拌することで、混合液に乱流を起こして粒子の接触面積を増大させるものである。タンク２内の混合液を高速回転撹拌機３によって撹拌しながら、水を滴下する。言い換えると、廃油と乳化剤の混合液をタンク２へ供給すると同時に水をタンク２へ滴下しながら、タンク２内の混合液を撹拌する。

この時の撹拌は、次に記述する高速回転まで回転せず、１２００ｒｐｍまでの低速回転である。そして、タンク２内の混合液が所定量になったとき、タンク２へ供給される廃油と乳化剤の混合液と、水の供給を停止する。そして、渦流撹拌機４によって、タンク２の混合液を所定時間撹拌する。その後、タンク２内の混合液を高速回転撹拌機３によって高速回転しながら混合する。ここでいう高速回転とは、１２００rｐｍ以上８０００ｒｐｍ以下の回転である。これにより、エマルジョン燃料が製造される。製造されたエマルジョン燃料は、排出管２３から排出される。

本発明の実施形態のエマルジョン燃料製造装置１によって製造されたエマルジョン燃料は、後述の実施例で示すように、メジアン径が０．５μｍ以下の粒子を有する油中水滴型の燃料になる。製造されたエマルジョン燃料は、限定しないが、暖房、床暖房、風呂等に利用される。このエマルジョン燃料は、長期間乳化状態が維持できる安定し、低温度でも固体化しない特徴を持っている。また、本発明のエマルジョン燃料は、配管の経路内及び燃焼室内の錆びを防ぐ効果がある。

［制御ユニット５０］
本発明の実施形態のエマルジョン燃料製造装置１は、装置全体の制御を行うための制御ユニット５０と、機器の情報を表示し、それを制御するためのスイッチ等からなる制御パネル３０を有する。制御ユニット５０の概要を図１１に、制御パネル３０の概要を図３に図示している。制御ユニット５０は、基本的に信号処理する電子計算機からなる。制御ユニット５０は、エマルジョン燃料製造装置１を構成する各計測器や機器からその動作に関する情報を受信して、信号処理し、これらの機器にそれらを制御する制御信号を送信する。

制御パネル３０は、レベルスイッチ１１、１２、１３、２１の測定結果、移送ポンプ１８、１９、２０の流量等の動作状況、渦流撹拌機４、高速回転撹拌機３の回転速度等の動作状況を表示する表示器であり、これらの機器を稼働停止する制御を行う制御器（図示せず。）からなる。制御ユニット５０は、図１１に図示したように、レベルスイッチ１１、１２、１３、２１、移送ポンプ１８、１９、２０、渦流撹拌機４、高速回転撹拌機３、各電磁弁（これらを合わせて、エマルジョン燃料製造装置１の機器という。）に接続され、それらの動作状況を示すデータを受信して、これを信号処理する。

制御ユニット５０は、各計測器、機器に関するデータを制御パネル３０の各機器に提供する。また、制御パネル３０の各機器から入力されたデータを受信して、信号処理し、移送ポンプ１８、１９、２０、渦流撹拌機４、高速回転撹拌機３、各電磁弁に送信してこれらを制御する。制御ユニット５０は、制御ユニット５０全体の制御を制御プログラムの手順に従って行うための中央処理装置５１、データや制御プログラムを格納するためのメモリ５２、表示器５３、入力インターフェース５４、出力インターフェース５５、これらの間にデータ送受信を行うバス５６等からなる。

表示器５３は、制御プログラムの処理結果を出力し表示するためのものであり、制御パネル３０の各種の表示機器からなる。入力インターフェース５４は、制御パネル３０の各種機器、エマルジョン燃料製造装置１の機器に接続されてデータ受信するためのインターフェースである。出力インターフェース５５は、制御パネル３０の各種機器、エマルジョン燃料製造装置１の機器に接続されて、データ送信し、それらの機器を制御するためのインターフェースである。

制御ユニット５０の動作概要は、以下の動作モードと制御パネル３０の説明で行うので、それより詳しい説明は省略する。また、電磁弁８ａ、９ａ、１０ａ、１５ａ、１７ａ、２２ａ、２３ａの開閉状態を示す表示器を備えてもよい。制御パネル３０は図３に図示したように、機器の情報を表示する、又は、機器を制御するための複数の領域３１、３２、３３、３４、３７、３８からなる。領域３１は、廃油関係の情報を表示し、制御するための領域である。

詳しくは、表示器３１ａは、廃油を移送する移送ポンプ１９でタンク６から混合タンク２へ移送される廃油の流量を表示する表示器である。レベルランプ３１ｂは、廃油を格納するタンク６内の廃油の量を表示する表示器であり、その量が所定レベル以上で十分のとき「Ｈ」で、その量が所定レベル以下で少なくなっているとき「ＬＬ」で表示する。レベルランプ３１ｂはレベルスイッチ１２の測定データに基づいて表示する。

スイッチ３１ｃとスイッチ３１ｄは、廃油の移送を制御するためのスイッチであり、移送ポンプ１９を制御する。スイッチ３１ｃは、移送ポンプ１９を稼働させて、廃油をタンク６から混合タンク２へ移送させる。スイッチ３１ｄは、移送ポンプ１９の運転を停止させる。コントローラ３１ｅ（オイル流量指示調節計）は、廃油の流量を指示し、移送ポンプ１９のモータをインバータ制御する調節計である。コントローラ３１ｅは、押しボタン・ディジタル表示式の機器である。

領域３２は、水関係の情報を表示し、制御するための領域である。詳しくは、表示器３２ａは、水を移送する移送ポンプ２０でタンク７から混合タンク２へ移送される水の流量を表示する表示器である。レベルランプ３２ｂは、水を格納するタンク７内の水の量を表示する表示器であり、水の量が所定レベル以上で十分のとき「Ｈ」で、その量が所定レベル以下で少なくなっているとき「ＬＬ」で表示する。レベルランプ３２ｂは、レベルスイッチ１３の測定結果に基づいて表示する。

スイッチ３２ｃとスイッチ３２ｄは、水の移送を制御するためのスイッチであり、移送ポンプ２０を制御する。スイッチ３２ｃは、移送ポンプ２０を稼働させて、水をタンク７から混合タンク２へ移送させる。スイッチ３２ｄは、移送ポンプ２０の運転を停止させる。コントローラ３２ｅ（水流量指示調節計）は、水の流量を指示し、移送ポンプ２０のモータをインバータ制御する調節計である。コントローラ３２ｅは押しボタン・ディジタル表示式の機器である。

領域３３は、乳化剤関係の情報を表示し、制御するための領域である。詳しくは、レベルランプ３３ｂは、乳化剤を格納するタンク５内の乳化剤の量を表示する表示器であり、乳化剤の量が所定レベル以上で十分のとき「Ｈ」で、その量が所定レベル以下で少なくなっているとき「ＬＬ」で表示する。レベルランプ３３ｂは、レベルスイッチ１１の測定情報に基づいて表示する。スイッチ３３ｃとスイッチ３３ｄは、乳化剤の移送を制御するためのスイッチであり、移送ポンプ１８を制御する。

スイッチ３３ｃは、移送ポンプ１８を稼働させて、乳化剤をタンク５から逆流防止弁１４ａを介してチーズ１６ａへ移送させる。これにより、乳化剤は、廃油に混合されて、混合タンク２に供給される。スイッチ３３ｄは、移送ポンプ１８の運転を停止させる。領域３４は、混合液、言い換えると燃料、の情報を表示し、制御するための領域である。レベルランプ３４ｂは、タンク２内の混合液の量を表示する表示器であり、混合液の量が所定レベル以上で十分のとき「Ｈ」で、その量が所定レベル以下で少なくなっているとき「ＬＬ」で表示する。

表示器３４ａは、渦流撹拌機４の動作状態を示す表示器である。渦流撹拌機４は連続運転して混合液を循環させる。渦流撹拌機４の動作状況を表示する必要がない場合は、表示器３４ａを設ける必要がない。レベルランプ３４ｂは、レベルスイッチ２１の測定結果に基づいて表示する。スイッチ３５ｃとスイッチ３５ｄは、渦流撹拌機４を制御するためのスイッチである。スイッチ３５ｃを入れて渦流撹拌機４を稼働させ、これにより混合液をタンク２から移送させ、循環管２２と渦流撹拌機４の中を流しながら渦流撹拌機４の中で撹拌し、タンク２に戻す。スイッチ３５ｄは、渦流撹拌機４を停止させる。

スイッチ３６ｃとスイッチ３６ｄは、高速回転撹拌機３を制御するためのスイッチである。スイッチ３６ｃを入れて高速回転撹拌機３を稼働させ、これにより混合液をタンク２内で高速回転で撹拌する。スイッチ３６ｄは高速回転撹拌機３を停止させる。スイッチ３４ｄは、エマルジョン燃料製造装置１の各機器を単独で稼働させるか、互いに連動させて同時に稼働させるかの設定を行うスイッチである。

このスイッチ３４ｄが連動側に設定されているとき、高速回転撹拌機３が渦流撹拌機４と連動して同時に稼働し、単独側に設定されているとき、エマルジョン燃料製造装置１の各機器を単独で稼働する。言い換えると、各機器を単独で運転させるモードである。本例ではこのように設定しているが、このスイッチ３４ｄが単独か連動かを選択するセレクトスイッチである。状況に合わせて適宜に設定できるものである。ランプ３４ｅは、混合タンク２が所定量の混合液で充填されたときに点灯する通知機器である。

ランプ３４ｅが点灯する色は、赤、緑、青、黄色、白等の特定の色で、適宜に設定する。このランプ３４ｅが点灯すると、混合タンク２の充填が完了し、高速回転撹拌と高圧撹拌を行い、エマルジョン燃料を製造する最終工程が開始できる準備が整ったことを示す。ランプ３４ｅは、レベルスイッチ２１に接続されており、レベルスイッチ２１の測定結果に基づいて、混合タンク２の混合液の量を点灯して通知する。

領域３７は、電磁弁１５ａ、１７ａ、２２ａ、２３ａを制御するためのスイッチ３７ａ〜３７ｄを備えた領域である。スイッチ３７ａ〜３７ｄ、電磁弁１５ａ、１７ａ、２２ａ、２３ａを開閉するボタン式、回転式のスイッチ、操作レバーの上下に切り替えて開閉するトグルスイッチであることができる。本例では、トグルスイッチになっており、スイッチが開いているとき赤で点灯し、スイッチが閉じているときに消灯する。

図示したように、１〜４まで番号付けられ、それぞれ電磁弁１５ａ、１７ａ、２２ａ、２３ａに対応して開閉する制御をする。これらのスイッチ３７ａ〜３７ｄは、電磁弁１５ａ、１７ａ、２２ａ、２３ａが開いているとき、言い換えるとそれぞれを流体が流れる状況にあるときは、そのランプが赤、緑、青、黄色、白等の特定の色で光り点灯する。本例では、赤色で点灯する。

電磁弁１５ａ、１７ａ、２２ａ、２３ａが閉じているときは、そのランプが消灯している。領域３８は、エマルジョン燃料製造装置１の動作モードを設定し制御するためのもので、スイッチ３８ａはエマルジョン燃料製造装置１を予め設定された設置内容で自動的に運転させる動作モードである「ＡＵＴＯモード」で動作させるためのスイッチである。

このＡＵＴＯモードでは、混合タンク２に混合液を自動的に充填し、充填が完了したら、渦流撹拌機４と高速回転撹拌機３によって高圧撹拌と高速回転撹拌を行う。渦流撹拌機４と高速回転撹拌機３の動作する時間も予め設定された時間である。スイッチ３８ｂはエマルジョン燃料製造装置１の混合タンク２に混合液を充填する動作モードの「充填モード」で動作させるためのスイッチである。

スイッチ３８ｃはエマルジョン燃料製造装置１の混合タンク２に混合液を撹拌する動作モードの「ＭＩＸモード」で動作させるためのスイッチである。スイッチ３８ｄは「自動モード」、「充填モード」、「ＭＩＸモード」の各動作モードの運転を停止するスイッチである。所定のタイマーが設定されている場合は、各動作モードは自動的に停止する。しかし、タイマーが設定されていない場合、タイマーが設定されていても動作途中で停止させたい場合、管理者が手動で停止させたい場合等に、スイッチ３８ｄで各動作モードを停止させる。

スイッチ３９は、エマルジョン燃料製造装置１が電源に接続するためのスイッチである。エマルジョン燃料製造装置１が電源に接続されるとスイッチ３９が点灯する。ランプ４０は、エマルジョン燃料製造装置１に故障が起きたときに点灯するランプである。開閉カギ４１は、制御パネル３０を開け、閉じるための鍵である。これは、制御パネル３０の各スイッチ、ランプ、計器が装置の適当な箇所に接続されているか否かを点検するとき、そのような配線をするときに、また、これらのスイッチ、ランプ、計器を設置するときに利用する。

エマルジョン燃料製造装置１の動作手順の例、特に、各動作モードを、図４と図５に示すフローチャートを参照しながら説明する。エマルジョン燃料製造装置１が電源に接続されると、スイッチ３９が点灯し、動作が開始できる（Ｓ１０）。電源に接続した後、管理者は、エマルジョン燃料製造装置１に異常がないか、各計器が動作しているか等の初期点検をする。異常がある場合は、ランプ４０が点灯するので、これも確認する（Ｓ１１）。エマルジョン燃料製造装置１は単独運転するか、連動運転するかを決め、スイッチ３４ｄを単独側か連動側に設定する（Ｓ１２）。

［単独運転］
スイッチ３４ｄを「単独」に設定された場合、エマルジョン燃料製造装置１が単独運転する（Ｓ１２→Ｓ１３）。この時、連動運転に設定されたポンプ等が動作していた場合、それ全てが停止する。単独運転では、ポンプ、電磁弁、撹拌機等の各機器の運転ボタン（スイッチ）を押すことで各機器が動作する。動作中は、運転ボタンが点灯する。そして、各機器の各停止ボタンを押すことで機器が停止する。

停止中は、運転ボタンが消灯する。例えば、スイッチ３７ａを開側に設定して電磁弁１５ａを開け、スイッチ３１ｃを押して移送ポンプ１９を稼働させることで、タンク６から廃油を混合タンク２へ移送する。このとき、スイッチ３７ａとスイッチ３１ｃが点灯する。そして、スイッチ３１ｄを押して移送ポンプ１９を停止させ、廃油の移送を停止する。単独運転はタンクレベルに関わらず運転することが出来る。各電磁弁スイッチを開側に倒すことで各電磁弁が開側になり、流体が流れるようになる。

このとき、トグルスイッチ上の赤色のランプが点灯する。各電磁弁スイッチを閉側に倒すことで各電磁弁が「閉」になり、スイッチ上のランプが消灯する。スイッチ３５ｃを押すことで、高速回転撹拌機３を稼働させる。このとき、スイッチ３５ｃが点灯する。スイッチ３５ｄを押すことで、高速回転撹拌機３を停止させる。この単独運転は、エマルジョン燃料製造装置１の各機器を一つ一つ稼働停止させてその動作を確認できるので、装置点検するとき、又は装置の調整を行うときに便利である。

［連動運転］
スイッチ３４ｄを「連動」側に切り替えることで、エマルジョン燃料製造装置１が連動運転する（Ｓ１２→Ｓ１４）。この時、単独で稼働しているポンプ等の各機器が動作を全て停止する。連動運転のとき、エマルジョン燃料製造装置１、詳しく後述説明する「充填モード」、「ＭＩＸモード」、「ＡＵＴＯモード」で動作する（Ｓ１４→Ｓ３０、Ｓ５０、Ｓ７０）。しかし、故障している機器がある場合、連動運転の全てのモードが運転できない。

「充填モード」、「ＭＩＸモード」、「ＡＵＴＯモード」の各動作モードのボタンを選択して押す、言い換えると、スイッチ３８ａ、３８ｂ、３８ｃのいずれかを押すことで、その動作モードのボタンが点灯する（Ｓ１４→Ｓ３０、Ｓ５０、Ｓ７０）。以下、図４のフローチャートを参照しながら「充填モード」と「ＭＩＸモード」について、図５を参照しながら「ＡＵＴＯモード」について説明する。

［充填モード］
この充填モードは、混合タンク２に溶液を供給するためのモードであるので、ランプ３４ｅ（ＲＥＡＤＹランプ）が点灯していないことを確認し、スイッチ３８ｂ（充填ボタン）を押す（Ｓ３１）。スイッチ３８ｂが点灯し、充填モードが開始する。ランプ３４ｅが点灯している場合、充填モードを開始することが出来ない。その理由は、混合タンク２内の液体が上限に達しており、これ以上充填できないためである。よって、充填モードが終了する（Ｓ３１→Ｓ３７）。

充填モードが開始すると、移送ポンプ１９（オイルポンプ）、移送ポンプ２０（ウオーターポンプ）、移送ポンプ１８（ケミカルポンプ）、渦流撹拌機４が運転する。電磁弁１５ａと電磁弁１７ａが「開」になる。よって、混合タンク２へ原料の供給が行われる（Ｓ３２）。タンク５、タンク６、タンク７の各タンクの中の流体のレベルをレベルスイッチ１１、レベルスイッチ１２、レベルスイッチ１３で検知し、レベルランプ３１ｂ、レベルランプ３２ｂ、レベルランプ３３ｂに表示される。

よって、レベルランプ３１ｂ、レベルランプ３２ｂ、レベルランプ３３ｂのいずれかが、「ＬＬ」になった場合、言い換えると、タンク５、タンク６、タンク７の１以上のタンクの中の流体が所定のレベル以下に少なくなった場合、充填モードが停止する（Ｓ３３）。又は、レベルランプ３４ｂが「Ｈ」になった場合、言い換えると、混合タンク２の中の混合液が所定のレベル以上に多くなった場合、充填モードが停止する（Ｓ３５）。混合タンク２の中の混合液のレベルをレベルスイッチ２１で検知し、レベルランプ３４ｂに表示される。充填モードが停止すると、ランプ３４ｅ（ＲＥＡＤＹランプ）が点灯し、スイッチ３８ｂ（充填ボタン）のランプが消灯する（Ｓ３６）。

スイッチ３８ｄ（連動停止ボタン）を押された場合、スイッチ３４ｄ（セレクタスイッチ）を連動運転から単独運転に切替えた場合、各ポンプのいずれかが故障し、サーマルがトリップした場合等の状況において、充填モードが停止又は修了する（Ｓ３７）。レベルランプ３１ｂ、レベルランプ３２ｂ、レベルランプ３３ｂのいずれかが、「ＬＬ」になって充填モードでの動作が停止又は中止した場合、原料が少なくなったタンクに原料を供給することで、充填モードを再開することができる（Ｓ３４）。

［ＭＩＸモード］
ＭＩＸモードが開始する前に、その設定を確認する。特に、ＭＩＸモードの設定時間を、制御ユニット３０に設置されたタイマー（図示せず。）で設定する。スイッチ３８ｃ（ＭＩＸボタン）を押して、ＭＩＸモードに設定され、ボタン３８ｃが点灯する（Ｓ１４→Ｓ５０）。全てのタンク５〜７の中の流体のレベルに関係なくＭＩＸモードを開始することが出来る。ＭＩＸモードは、混合タンク２の中の混合液を撹拌するための動作モードである。

ＭＩＸモードが開始すると、電磁弁２２ａが「開」になり、高速回転撹拌機３と渦流撹拌機４が運転し混合液を撹拌する（Ｓ５１）。渦流撹拌機４は、後続回転撹拌機３と別々に稼働又は同時に稼働することができる。ＭＩＸモードでの運転が所定の設定時間の間に継続し、言い換えると所定の設定時間撹拌して、設定時間が経過すると混合液（エマルジョン燃料）が排出される（Ｓ５２、Ｓ５３）。

詳しくは、設定時間が経過すると、高速回転撹拌機３と渦流撹拌機４が停止し、電磁弁２２ａが「閉」になり、電磁弁２３ａが「開」になり、排出管２３から混合液（エマルジョン燃料）が排出される。混合タンク２の中の混合液のレベルを示すレベルランプ３４ｂが「ＬＬ」になった場合、排出が終了し、ＭＩＸボタンが消灯する（Ｓ５４、Ｓ５５）。スイッチ３８ｄ（連動停止ボタン）が押された場合、スイッチ３４ｄを連動運転から単独運転に切替えた場合、各ポンプのいずれかが故障し、サーマルがトリップした場合等の状況において、ＭＩＸモードが停止する。

［ＡＵＴＯモード］
スイッチ３８ａを押して、ＡＵＴＯモードに設定され、ボタン３８ａが点灯する（Ｓ１４→Ｓ７０）。ランプ３４ｅ（ＲＥＡＤＹランプ）の状況を確認する（Ｓ７１）。ランプ３４ｅが消灯している状況では、充填モードからスタートする（Ｓ７１→Ｓ７２）。言い換えると、混合タンク２の中の混合液が所定の設定レベルに達していない場合、充填モードを動作させて、混合タンク２の中に混合液を充填する。

ランプ３４ｅが点灯している状況では、ＭＩＸモードからスタートする（Ｓ７１→Ｓ８０）。言い換えると、ランプ３４ｅが点灯している状況では、混合タンク２の中の混合液が所定の設定レベルに達しているので、ＭＩＸモードで動作して、混合タンク２の中の混合液を撹拌する。ＡＵＴＯモードの充填モードで稼働しているとき、レベルランプ３１ｂ、レベルランプ３２ｂ、レベルランプ３３ｂのいずれかが、「ＬＬ」になった場合、各移送ポンプ１８、１９、２０を停止させ、充填モードが停止する（Ｓ７３→Ｓ７４）。

言い換えると、タンク５、タンク６、タンク７の内１以上のタンクの中の流体が所定のレベル以下に少なくなった場合、各移送ポンプ１８、１９、２０を停止させ、充填モードが停止する（Ｓ７３→Ｓ７４）。この場合、タンク５、タンク６、タンク７に原料供給が行われる（Ｓ７５）。そして、レベルランプ３１ｂ、レベルランプ３２ｂ、レベルランプ３３ｂが全て「ＬＬ」より上になった場合、各移送ポンプ１８、１９、２０は自動で運転再開し、充填モードが継続する（Ｓ７３→Ｓ７６）。

レベルランプ３４ｂが「Ｈ」になった場合、言い換えると、混合タンク２の中の混合液が所定のレベル以上に多くなった場合、充填モードが停止し（Ｓ７６→Ｓ７７、Ｓ８０）、ＭＩＸモードが開始される。レベルランプ３４ｂが「Ｈ」になっていない場合、充填モードが継続し、レベルランプ３４ｂが「Ｈ」になるまでに、タンク２への原料の供給が行われる（Ｓ７６→Ｓ７７）。ＡＵＴＯモードの充填モードが修了すると、その後所定時間、例えば１分が経過するとＭＩＸモードが動作し始める（Ｓ７７、Ｓ８０）。

ＭＩＸモードが撹拌の所定の設定時間の間に動作する（Ｓ８１、Ｓ８２）。撹拌は、上述の独立したＭＩＸモードで動作すると同様に、高速回転撹拌機３と渦流撹拌機４が運転し混合液を撹拌する（Ｓ８１）。設定時間経過後、電磁弁２３ａが「開」になり、排出管２３から混合液（エマルジョン燃料）が排出される（Ｓ８２、Ｓ８３）。混合タンク２の中の混合液のレベルを示すレベルランプ３４ｂが「ＬＬ」になった場合、排出が終了し、電磁弁２３ａが「閉」になり、ＭＩＸモードが修了する（Ｓ８４→Ｓ８５）。

そして、充填モードに切替わる（Ｓ８５→Ｓ７１→Ｓ７２）。以上のように、充填モード、ＭＩＸモードが繰り返し行われる。ＡＵＴＯモードを終了する場合、スイッチ３８ｄ（連動停止ボタン）を押して停止させる（Ｓ８５→Ｓ９０）。このようにＡＵＴＯモードを手動で停止することができるが、所定時間経過後、所定のサイクル動作した後、所定のエマルジョン燃料が排出された後等のように予め設定を行ってＡＵＴＯモードを自動で停止させることができる。

上述のように各動作モードが停止すると、エマルジョン燃料製造装置１は次の処理指示を待機する。管理者は、ここで、エマルジョン燃料製造装置１の制御パネル３０上のスイッチを制御して、動作手順のＳ１０〜Ｓ１２の指示を開始する（Ｓ１００→Ｓ１０）。上述の単独動作のＭＩＸモードとＡＵＴＯモードのＭＩＸモードでは、混合タンク２内の混合液を高速回転撹拌機３と渦流撹拌機４で撹拌することについて記述したが、高速回転撹拌機３と渦流撹拌機４を同時に稼働、又はそれぞれを単独で稼働させることができる。

例えば、次のような撹拌が行われる。高速回転撹拌機３と渦流撹拌機４を同時に稼働させて混合液を所定時間撹拌する（第１の撹拌方法）。混合液を高速回転撹拌機３で所定時間撹拌し、その後に渦流撹拌機４で混合液を撹拌する（第２の撹拌方法）。混合液を渦流撹拌機４で所定時間撹拌し、その後に、高速回転撹拌機３で混合液を撹拌する（第３の撹拌方法）。高速回転撹拌機３と渦流撹拌機４をそれぞれ単独で複数回繰り返し撹拌することができる（第４の撹拌方法）。

この第４の撹拌方法で、複数回繰り返し撹拌するとき、高速回転撹拌機３と渦流撹拌機４それぞれの撹拌時間は、同じ時間又は異なる時間にすることができる。高速回転撹拌機３と渦流撹拌機４の撹拌時間が長くなると、粒子同士の接触が多くなり、結果的に製造されるエマルジョン燃料の粒子径が小さくなる。上述の通り、電磁弁８ａ、９ａ、１０ａ、１５ａ、１７ａ、２２ａ、２３ａは汎用の電磁式の弁を例示した。

本例の電磁弁には、プランジャと弁体が一体の構造で、コイルに交流電流を流すことで弁体を制御し開閉の制御を行う直動式の電磁弁、プランジャと弁体が分割された構造で、コイルの交流電流を流すことでプランジャを開閉するパイロット式の電磁弁等の電磁弁を利用する。しかし、電磁弁の代わりに手動式の弁が理論的に利用できるが、遠隔操作する上で、電磁弁が好ましい。渦流撹拌機４は、高い圧力を混合液にかけながら撹拌混合を行う装置を利用する。

渦流撹拌機４は、液体を混合するとき、高圧をかけ続けながら、媒体同士の接触面積を増やして混合する。例えば、株式会社ニクニ（本社：日本国神奈川県川崎市）製の渦流ターボミキサーＫＴＭ１５ＮＤ０２Ｚを用いることができ、この装置は、吐出口付近で最高気圧の設定圧力に達する。ここでいう高圧は、大気圧より高い気圧、特に１．５気圧以上をいう。高圧の上限は、特に限定しないが、製造上の制約から例えば、０．５ＭＰａ程度である渦流撹拌機４内の設定最高圧力は、２大気圧前後が好ましい。言い換えると、渦流撹拌機４内の設定最高圧力は、０．２０±０．０５ＭＰａであることが特に好ましい。

高速回転撹拌機３として、１２００ｒｐｍ以上で高速な回転し、混合液に強力な圧力せん断を発生させて、混合液の粒子の接触面積を増大させて混合を行う装置を利用する。例えば、佐竹化学機械工業株式会社（本社：日本国大阪府守口市）製のポータブルミキサーＡ６１０−０．１Ｂを用いる。本発明は、安価でメンテナンスが容易なモータ回転によるせん断・分散方式を採用しており、これにより超微細な乳化粒子（平均径０．３４μｍ）を有するエマルジョン燃料が製造できる。

従来の汎用の灯油乳化燃料は、平均粒子径が０．５μｍである。本発明のエマルジョン燃料の平均粒子径は、この灯油乳化燃料より小さい粒子径の粒子からなる。平均粒子径が小さくなると、単位体積燃料当たりの粒子表面積が増え、燃焼が良くなる。高速回転撹拌機３及び渦流撹拌機４は、後述する実施例１〜３においては、混合液を５〜１０分間撹拌をしているが、この撹拌時間は、混合液の量に応じて適宜に調整できるものである。例えば、混合液が３０Ｌ、４５Ｌのような多量の場合、３０分間ぐらい撹拌する。それ以上の量の場合は、３０分以上１時間以内、場合によってもっと長い時間撹拌する。

〔灯油をベース〕
以下、本発明のエマルジョン燃料を製造する実施例１を説明する。上述のエマルジョン燃料製造装置１で、エマルジョン燃料を製造し、その粒子分布を測定した。エマルジョン燃料の原料の配合比は、重量ベースで廃油７３．９％、水２４．６％であった。乳化剤は重量ベースで１．５％であった。

渦流撹拌機として、株式会社ニクニ（本社：日本国神奈川県川崎市）製の渦流ターボミキサーＫＴＭ１５ＮＤ０２Ｚを用いた。この渦流ターボミキサーは、入力口が２本あるが、メインの入力口のみを利用し、他方を閉じて利用した。この渦流撹拌機は、設定圧力が０．２ＭＰａであり、液体を混合するとき、高圧をかけ続けながら、媒体同士の接触面積を増やして混合する。この渦流撹拌機は、吐出口付近で最高気圧の設定圧力０．２ＭＰａに達した。

高速回転撹拌機として、佐竹化学機械工業株式会社（本社：日本国大阪府守口市）製のポータブルミキサーＡ６１０−０．１Ｂを用いた。この高速回転撹拌機は、撹拌用の翼体がノコギリ状の３枚の刃を有し、１４５０〜１７５０ｒｐｍで高速な回転ができる。このように高速に回転させて撹拌することで、強力な圧力せん断を発生させ、翼体の乱流渦により混合液の粒子を破壊し、接触面積を増大させ、分散溶解させる。

製造されたエマルジョン燃料は、超微細な乳化粒子が実現できた。この乳化粒子の粒子分布を測定した結果を図６のグラフに示している。このグラフの横軸は粒子径を、縦軸は粒子の頻度を示している。測定の結果、製造されたエマルジョン燃料の超微細な乳化粒子は、メジアン径が０．３４１４μｍ、平均径が０．３４９７μｍであった。これは、汎用の灯油乳化燃料の平均粒子径０．５μｍより小さい。

実施例２を実験によって説明する。廃油を乳化させて製造されるエマルジョン燃料を、高速回転撹拌機と超音波撹拌機を用いて製造し、成果物を比較して評価した。まず、廃油１４０ｍｌ、水６０ｍｌ、乳化剤３ｍｌを用意した。乳化剤は、日本乳化剤株式会社（本社：東京都中央区）製の界面活性剤ニューコール２３０４−Ｙ（アルキルエーテル型−３）を利用した。この乳化剤は、油中水滴型で、粒子径が０．２３μｍである。廃油と乳化剤をビーカーに入れ、かき混ぜ棒で軽くかき混ぜた。

そして、これに水を滴下しながら撹拌した（以下、１次撹拌という。）。水を廃油と乳化剤の混合に、１０分間かけて滴下しながら混合した。混合後、１０分間撹拌した（以下、２次撹拌という。）。この実験は、室内にて常温で行った。撹拌は、高速回転撹拌機と超音波撹拌機の２種類を用いた。高速回転撹拌機としては、ＩＫＡ社（IKAR-WERKE GMBH & CO. KG，本社：ドイツ、シュタウフェン市）製のホモジナイザー（分散機）T 10 basic ULTRA-TURRAX（登録商標）を用いた。

このホモジナイザーは、小さな固定歯を有し、８０００〜３００００ｒｐｍの高速な周速の回転ができる。超音波撹拌機としては、日本精機製作所（本社：東京都葛飾区）製の超音波ホモジナイザーＵＳ−３００Ｅを用いた。１次撹拌と２次撹拌時の高速回転撹拌機は、回転数２００００ｒｐｍであった。１次撹拌と２次撹拌時の超音波撹拌機は、発信周波数が１９．５ｋＨｚ±０．５ｋＨｚで、振幅が２４μｍであった。高速回転撹拌機の場合、水を廃油に滴下し始めると、白濁し、乳化していることが目視で確認できた。

ビーカーの静置の状態では斑ができたので、都度手でビーカーを動かし、色が均一になるようにした。超音波撹拌機の場合、水を滴下し始めると、プローブ周りで弾けるようにして白濁していることを目視で確認できた。弾けた後、褐色に戻った。しばらくすると、それがビーカーの外へ検体が跳ね始めたため、容器を樹脂製の大きな容器に変えて撹拌を続行した。実験の終了直後の要素を図７の写真に示している。この写真からわかるように、高速回転撹拌機の場合は、超音波撹拌機より、エマルジョン燃料の色が白く、液面に泡がない。

実施例３を実験によって説明する。廃油を乳化させて製造されるエマルジョン燃料を、高速回転撹拌機と超音波撹拌機を用いて製造し、成果物を比較して評価した。まず、廃油７５ｇ、水２５ｇ、乳化剤１．５ｇを用意した。乳化剤は、日本乳化剤株式会社（本社：東京都中央区）製の界面活性剤ニューコール２３０４−Ｙ（アルキルエーテル型−３）を利用した。この界面活性剤は、油中水滴型で粒子径が０．２３μｍである。廃油と乳化剤を容器に入れ、軽くかき混ぜた。

そして、これに水を滴下しながら撹拌した（以下、１次撹拌という。）。水を廃油と乳化剤の混合に、５分間かけて滴下しながら混合した。混合後、５分間撹拌した（以下、２次撹拌という。）。この実験は、室内にて常温、大気圧の条件で行った。撹拌は、高速回転撹拌機と超音波撹拌機の２種類を用いた。高速回転撹拌機としては、ＩＫＡ社（IKAR-WERKE GMBH & CO. KG，本社：ドイツ、シュタウフェン市）製のホモジナイザー（分散機）T 10 basic ULTRA-TURRAX（登録商標）を用いた。

このホモジナイザーは、小さな固定歯を有し、８０００〜３００００ｒｐｍの高速な周速の回転ができる。超音波撹拌機としては、日本精機製作所（本社：東京都葛飾区）製の超音波ホモジナイザーＵＳ−３００Ｅを用いた。１次撹拌と２次撹拌時の高速回転撹拌機は、１０分間、回転数８０００ｒｐｍ（サンプルＡ）と１２００ｒｐｍ（サンプルＢ）の２種類で撹拌を行った。１次撹拌と２次撹拌時の超音波撹拌機は、６分間、設定条件１．８Ａ、振幅２０μｍで撹拌を行った（サンプルＣ）。

各撹拌後、出来上がったサンプルＡ、Ｂ、Ｃを、株式会社堀場製作所（本社：京都市南区）製のレーザ回折／散乱式粒子径分布測定装置ＬＡ−３００で、粒子径を測定した。このときの測定手順は次の通りである。まず、石英セルに有機溶媒（灯油）を７割程度入れ、そこにサンプルを１滴入れる。これを測定装置にセットし、透過率が８０〜９０％になるよう溶媒を入れ薄める等して調節する。透過率を調節したら蓋を閉じて測定を開始する。測定が終わったら屈折率を溶媒に合うよう、調節して計算する。

石英セルは溶媒でよく洗い、次の測定を開始する。この測定によって測定された結果は、次の表１及び図８、図９、図１０のグラフに示している。図８はサンプルＡの場合、図９はサンプルＢの場合、図１０はサンプルＣの場合のグラフである。

表１の第１列は項目を、第２列はサンプルＡを、第３列はサンプルＢを、第４列はサンプルＣを示している。製造されたエマルジョン燃料のメジアン径を第３行に、算出平均径を第４行に示している。メジアン径は、溶液の中の全ての粒子の粒子径の統計を取り、粒子をその大きさ（粒子径）で大小の２つに分けたとき、粒子径が大きい側と小さい側の粒子数が等量になる分散点になる粒子径である。算出平均径は、粒子分布の算出平均径である。

図８、図９、図１０のグラフの横軸は粒子径を示し、縦軸は粒子の出現頻度を示す。サンプルＡの場合は、メジアン径と算出平均径は共に灯油０．５μｍより小さくなっている。これに対して、サンプルＢとサンプルＣの場合は、メジアン径と算出平均径は共に灯油の０．５μｍより大きくなっている。

本発明は、エネルギー分野に応用できる。特に、燃料油を用いる燃焼装置を利用する分野に利用するとよい。更に、廃油等の燃料油を利用する分野で利用すると良い。

１…エマルジョン燃料製造装置
２…混合タンク
３…高速回転撹拌機
４…渦流撹拌機
５，６，７…タンク
８，９，１０…供給管
８ａ，９ａ，１０ａ，１５ａ，１７ａ，２３ａ…電磁弁
１１，１２，１３，２１…レベルスイッチ
１４，１６，１７…流体移送管
１４ａ…逆流防止弁(チャッキバルブ)
１６ａ…チーズ
１８，１９，２０…移送ポンプ
２３…排出管

Claims (14)

1. 燃料油と乳化剤と水を混合した混合液を撹拌し、前記水からなる水相と前記燃料油からなる油相とを有する油中水滴型のエマルジョン燃料の製造方法において、
   前記燃料油と前記乳化剤を混合し、これに前記水を滴下しながら撹拌手段で撹拌して前記混合液を準備し、
   高圧力下で前記混合液を高圧撹拌手段で第１次撹拌し、
   前記第１次撹拌の終了後、又は同時に、高速回転撹拌手段で、高速回転により前記混合液に乱流を起こして、前記混合液の粒子の接触面積を増大させる第２次撹拌をし、
   メジアン径が０．５μｍ以下の粒子を有する前記油中水滴型の前記エマルジョン燃料を得る
   ことを特徴とするエマルジョン燃料の製造方法。
2. 請求項１に記載のエマルジョン燃料の製造方法において、
   前記第１次撹拌は、吐出口に近づくほど被撹拌液の圧力が昇圧し、該吐出口付近で最高圧の前記高圧力に達する前記高圧撹拌手段によって前記混合液を次撹拌する
   ことを特徴とするエマルジョン燃料の製造方法。
3. 請求項１又は２に記載のエマルジョン燃料の製造方法において、
   前記高圧撹拌機は、０．１３〜０．５ＭＰａの最高圧力で前記第１次撹拌を行う
   ことを特徴とするエマルジョン燃料の製造方法。
4. 請求項１乃至３の中から選択される１項に記載のエマルジョン燃料の製造方法において、
   前記高速回転撹拌機は、１２００〜８０００ｒｐｍで１分から３０分間前記第２次撹拌を行う
   ことを特徴とするエマルジョン燃料の製造方法。
5. 請求項１乃至４の中から選択される１項に記載のエマルジョン燃料の製造方法において、
   前記混合液は、前記燃料油が重量比で７０〜８０％で、前記乳化剤が重量比で１〜３％、残りが水である
   ことを特徴とするエマルジョン燃料の製造方法。
6. 請求項５に記載のエマルジョン燃料の製造方法において、
   前記燃料油は、廃油、自動車用燃料の廃油、自動車のエンジンオイル、ギヤオイルの中から選択される１以上の種類の油製品である
   ことを特徴とするエマルジョン燃料の製造方法。
7. 燃料油と乳化剤と水を混合した混合液を撹拌し、前記水からなる水相と前記燃料油からなる油相とを有する油中水滴型のエマルジョン燃料製造装置おいて、
   前記乳化剤を格納する第１タンクと、
   前記燃料油を格納する第２タンクと、
   前記水を格納する第３タンクと、
   前記混合液を格納する第４タンクと、
   前記乳化剤と前記燃料油を混合して前記第４タンクに供給する供給手段と、
   前記第４タンク内に設置されたもので、前記第４タンク内に供給された前記乳化剤と前記燃料油の混合に前記水を滴下しながら撹拌して前記混合液にする撹拌手段（３）と、
   前記第４タンクに接続された循環管から前記混合液の供給を受け、前記混合液を高圧力下で撹拌し前記第４タンクに戻す高圧撹拌手段（４）と、及び、
   前記高圧撹拌手段によって前記混合液を撹拌した後又は同時に、前記混合液を高速回転によって撹拌する高速撹拌手段（３）と
   からなることを特徴とするエマルジョン燃料製造装置。
8. 請求項７に記載のエマルジョン燃料製造装置において、
   前記高圧撹拌手段は、前記混合液の供給を受け、前記高圧撹拌手段の吐出口に近づくほど前記混合液の圧力を昇圧させながら、前記吐出口付近で最高圧の前記高圧力で前記混合液を撹拌して、前記混合液を前記第４タンクへ供給する
   ことを特徴とするエマルジョン燃料製造装置。
9. 請求項７又は８に記載のエマルジョン燃料製造装置において、
   前記高圧撹拌手段は、０．１３〜０．５ＭＰａの最高圧力で前記混合液を撹拌する
   ことを特徴とするエマルジョン燃料製造装置。
10. 請求項７乃至９の中から選択される１項に記載のエマルジョン燃料製造装置において、
    前記高速回転撹拌機は、１２００〜８０００ｒｐｍで前記混合液を高速撹拌する
    ことを特徴とするエマルジョン燃料製造装置。
11. 請求項７乃至１０の中から選択される１項に記載のエマルジョン燃料製造装置において、
    前記燃料油は、廃油、自動車用燃料の廃油、自動車のエンジンオイル、ギヤオイルの中から選択される１種類以上の油製品である
    ことを特徴とするエマルジョン燃料製造装置。
12. 請求項７乃至１０の中から選択される１項に記載のエマルジョン燃料製造装置において、
    前記第４タンク内に供給された前記乳化剤と前記燃料油の混合に前記水を滴下しながら撹拌して前記混合液にする混合手段からなる充填モードと、
    前記第４タンクから前記循環管を介して前記混合液の供給を受け、前記混合液を前記高圧撹拌手段（４）で撹拌し前記第４タンクに戻す前記第１次撹拌手段と、前記第１次撹拌の後若しくは同時に、前記タンク４内の前記混合液を前記高速撹拌手段（３）の高速回転によって撹拌する前記第２次撹拌手段とからなるＭＩＸモードと、及び、
    前記第４タンクの中の前記混合液が少ないとき前記充填モードを動作させてから前記ＭＩＸモードを動作せる第１制御手段、前記第４タンクの中の前記混合液が多い前記ＭＩＸモードを動作せる第２制御手段、前記ＭＩＸモードが動作して修了したら前記第４タンクの中から前記混合液を排出する第３制御手段、前記排出が修了したら前記充填モードを開始させる第４制御手段からなるＡＵＴＯモードとからなる
    制御手段を有することを特徴とするエマルジョン燃料製造装置。
13. 請求項１２に記載のエマルジョン燃料製造装置において、
    前記制御手段は、前記第１タンク、前記第２タンク、前記第３タンクの内１以上のタンクの中の流体が所定の量より少なくなった場合、前記充填モードを中断し、少なくなった流体を該タンクに供給してから前記充填モードを再開する原料充填手段を有する
    ことを特徴とするエマルジョン燃料製造装置。
14. 請求項１２又は１３に記載のエマルジョン燃料製造装置において、
    前記ＭＩＸモードは、前記第１次撹拌手段と前記第２次撹拌手段を繰り返して行う
    ことを特徴とするエマルジョン燃料製造装置。