JP2021055037A

JP2021055037A - 水を主成分とした水系液体燃料並びにこれを用いた可燃性ガス発生方法及び可燃性ガス発生装置

Info

Publication number: JP2021055037A
Application number: JP2019189762A
Authority: JP
Inventors: 敏明齋藤; Toshiaki Saito
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-09-27
Filing date: 2019-09-27
Publication date: 2021-04-08

Abstract

【課題】安価な燃料を提供する。【解決手段】油脂と、当該油脂よりも多量のアルコール類と、当該アルコール類よりも多量の水とを含む水系液体燃料を提供する。また、当該水系液体燃料から可燃性ガスを発生させる装置であって、内部にエアレーション用空気放出口が設けられ、かつ上部にガス取出口が設けられた水系液体燃料のタンクと、コンプレッサーと、前記コンプレッサーの吐出口と前記エアレーション用空気放出口とを連通させるガス管と、前記液体燃料タンクの内部圧力を所定範囲に保つように前記コンプレッサーを制御する制御回路と、を備える可燃性ガス発生装置を提供する。【選択図】図１

Description

本発明は、水を主成分とした水系液体燃料並びにこれを用いた可燃性ガス発生方法及び可燃性ガス発生装置に関する。

前記のような液体燃料の従来例として、エマルジョン燃料が挙げられる。例えば次の特許文献には、乳化性の水と燃料油とを混合、撹拌してエマルジョン燃料を生成することが記載されている。ここで乳化性の水は、原水からＭｇイオン、Ｃａイオン及びＦｅイオンを除去し、かっＮａイオンを残留又は添加することで精製されたものである（特許文献１）。

特開２０１８−１０９４７８公報

ところが前記のようなエマルジョン燃料は生成に手間がかかる上、安定して燃焼させることも難しいという問題があった。これに対して本発明は非常に簡単に製造でき、かっ安定して燃焼させることが可能な水を主成分とした液体燃料を提供することを目的としている。

本発明に係る水系液体燃料は、油脂と、当該油脂よりも多量のアルコール類と、当該アルコール類よりも多量の水とを含む。

また、本発明に係る水系液体燃料において、油脂はガソリン、灯油、重油あるいは芳香族炭化水素化合物のいずれかから選択されるうちの少なくとも一つであり、アルコール類は、飽和炭化水素系アルコールであることを特徴とする。

さらに、本発明に係る水系液体燃料は、油脂を３〜５重量部、アルコール類を７〜２５重量部、水を７０〜９０重量部含むことを特徴とする。

また、本発明に係る可燃性ガス発生方法は、前記水系液体燃料から可燃性ガスを発生させる方法であって、前記水系液体燃料をその上部に空間ができるように液体燃料タンクに入れて、その液体燃料の中に空気を連続的に放出する。

また、本発明に係る可燃性ガス発生装置は、油脂と当該油脂よりも多量のアルコール類とを混合し、更に当該アルコール類よりも多量の水を混合することによって得られる水系液体燃料から可燃性ガスを発生させる装置であって、内部にエアレーション用空気放出口が設けられ、かつ上部にガス取出口が設けられた水系液体燃料のタンクと、コンプレッサーと、前記コンプレッサーの吐出口と前記エアレーション用空気放出口とを連通させるガス管と、前記液体燃料タンクの内部圧力を所定範囲に保つように前記コンプレッサーを制御する制御回路と、を備える。

本発明によれば、油脂、アルコール類、水から液体燃料を簡単に製造できるので、安価な燃料を提供することが可能となる。また、本発明の水系液体燃料はその主成分が水であるものの、油脂およびアルコール類を含むことから、燃焼カロリーを容易に調整することが可能になる。特に、油脂（灯油）に含まれる炭素（Ｃ）および水素（Ｈ）を燃焼に活用することで、燃焼カロリーの調整を容易に行なうことが可能となる。さらに、本発明によれば、この水系液体燃料から可燃性ガスを簡単に発生させることができ、かつ、この可燃性ガスは安定して燃焼する。

図１は、分子の分散状態を示す模式図であり、図１（ａ）は、油脂とアルコール類とを混合したときの各分子の分散状態を示す模式図であり、図１（ｂ）は更に水を混合したときの各分子の分散状態を示す模式図である。図２は、本発明に係る水系液体燃料の燃焼の一例を示す写真図である。本発明に係る可燃性ガス発生装置の概略断面図である。

本発明は、水を主成分とした新規な水系液体燃料を提案するものである。図１（ａ）は、油脂とアルコール類とを混合したときの各分子の分散状態を示す模式図、図１（ｂ）は更に水を混合したときの各分子の分散状態を示す模式図である。図中、油脂分子をｍｏ、アルコール類分子をｍａ、水分子をｍｗとして示している。

本発明による水系液体燃料（以下では単に液体燃料と呼ぶ）は、油脂とその油脂よりも多量のアルコール類とを混合し更にそのアルコール類よりも多量の水を混合することで生成される。以下、これを具体的に説明する。

油脂と水とは混合しても通常一相の混合液にはならずに分離してしまう。ところがアルコール類は油脂（炭化水素）の分子の水素原子をヒドロキシ基（−ＯＨ）に置換した構造である。そのため親水性、親油性の両方の性質を有する。よって先に油脂とその油脂よりも多量のアルコール類とを混合すると、図１（ａ）に示すように、油脂分子ｍｏがアルコール類の分子ｍａに包まれたクラスターの状態になって親水性を示すようになる。このような状態としてから更にアルコール類よりも多量の水を混合すると、図１（ｂ）に示すように、油脂分子ｍｏ、アルコール類分子ｍａからなるクラスターが水分子ｍｗの中に浮遊した状態、すなわち油脂分子ｍｏ、アルコール類分子ｍａ、水分子ｍｗが分離せずに一相の溶液になった状態になる。この溶液が本発明による液体燃料である。液体燃料は油脂、アルコール類、水が分離することはなく長期間安定している。なお、油脂、アルコール類、水の混合は常温で可能である。

油脂は特に制限されないが、ガソリン、灯油、重油、パーム油、松脂あるいは芳香族炭化水素化合物等の各種油脂を適宜利用することができる。油脂は複数種を混合して用いても良いが、ガソリン、灯油、重油あるいは芳香族炭化水素化合物から選ばれるいずれかを少なくとも１種含むことが好ましい。特に好ましくは、油脂としては芳香族炭化水素化合物を用いることが好ましい。芳香増炭化水素化合物に含まれる炭素（Ｃ）および水素（Ｈ）を燃焼に活用することで、燃焼カロリーの調整を容易に行なうことが可能となる。

使用する油脂の量としては、液体燃料１００重量部に対して、好ましくは１〜１０重量部、より好ましくは２〜７重量部、さらに好ましくは３〜５重量部である。

アルコール類は、エタノール、メタノール、ブタノール等、比較的炭素数の少ないもの（例えばＣ１〜Ｃ１０）を用いるのがよく、主鎖の炭素原子が直鎖状あるいは分岐状のものを用いてもよい。アルコール類は、複数種を混合して用いても良いが、エタノール、メタノール、ブタノール等（例えばＣ１〜Ｃ１０）から選ばれるいずれかを少なくとも１種以上含むことが好ましい。

使用するアルコール類の量としては、液体燃料１００重量部に対して、好ましくは３〜３５重量部、より好ましくは５〜３０重量部、さらに好ましくは７〜２５重量部である。

なお、アルコール類には、適宜メチルｔ−ブチルエーテル（ＭＴＢＥ）等の添加剤を混合してもよい。

水は、精製水、蒸留水、純水、水道水あるいは地下水等、入手可能な一般的な水を用いることができる。

使用する水の量としては、液体燃料１００重量部に対して、好ましくは５５〜９６重量部、より好ましくは６３〜９３重量部、さらに好ましくは７０〜９０重量部である。

前記のように本発明に係る液体燃料は簡単に製造することができ、ランプ、コンロ、バーナー等の燃料としてそのまま利用できる。本発明に係る水系液体燃料はその主成分が水であるものの、油脂およびアルコール類を含むことから、燃焼カロリーを容易に調整することが可能になる。さらに、本発明によれば、この水系液体燃料から可燃性ガスを簡単に発生させることができ、かつ、この可燃性ガスを安定して燃焼させることが可能となるので、液体燃料を燃焼させたとき、図２に示すように煤や煙等が発生せずに非常にクリーンな状態で燃焼する。

また液体燃料はガス化して、可燃性ガスとして利用できる。具体的に説明すると、液体燃料をその上部に空間ができるように液体燃料タンクに入れて、その液体燃料の中に空気を連続的に放出することで可燃性ガスを発生させることができる。本発明に係る水系液体燃料はその主成分が水であるものの、油脂およびアルコール類を含むことから、燃焼カロリーを容易に調整することが可能になる。この可燃性ガスは、ガス化された液体燃料だけでなく適度な量の空気も含んでいるので、コンロ、バーナー等に供給して着火するだけで、更に空気を混合しなくても持続的に燃焼する。

図３は、液体燃料から可燃性ガスを発生させるための可燃性ガス発生装置１の概略断面図である。

可燃性ガス発生装置１は、内部にエアレーション用空気放出口１０が設けられ、かつ上部にガス取出口１１が設けられた液体燃料タンク１２と、コンプレッサー１３と、コンプレッサー１３とエアレーション用空気放出口１０とを連通させるガス管１４と、液体燃料タンク１２の内部圧力を所定範囲に保つようにコンプレッサー１３を制御する制御回路１５とを備えている。

液体燃料タンク１２は、ステンレス等からなる耐圧性を有した気密容器である。液体燃料タンク１２の底部付近に、多数の微小孔を有するエアレーション用空気放出口１０が配置されており、これは銅管等によって液体燃料タンク１２の空気ロ１９に連絡されている。液体燃料タンク１２の底部には更にヒーター１６も配置されている。ヒーター１６は液体燃料タンク１２の外部に設置された電源２に接続されている。更に液体燃料タンク１２には、その内部圧力を検知する圧力センサー１７と、液体燃料の温度を検知する温度センサー１８とが設けられている。

制御回路１５はマイコン回路等で構成されており、圧力センサー１７の検知信号に基づいてコンプレッサー１３を制御する。このようなコンプレッサー１３の制御によって、液体燃料タンク１２の内部圧力、すなわち可燃性ガスの圧力は例えば約０．３ｋｇｆ／ｃｍ^２に保たれる。可燃性ガスの圧力は特に制限されないが、好ましくは０．２〜０．５ｋｇｆ／ｃｍ^２、より好ましくは０．２５〜０．４５ｋｇｆ／ｃｍ^２、さらに好ましくは０．３〜０．４ｋｇｆ／ｃｍ^２に保つとよい。

また制御回路１５は、温度センサー１８の検知信号に基づいて電源２を制御する。これによってヒーター１６の発熱が制御され、液体燃料の温度が例えば摂氏３０度に保たれる。液他燃料の温度は、少なくとも水の凍結を防ぐために摂氏０度よりも高く保つ必要がある。

可燃性ガス発生装置１のガス取出口１１は、耐圧性を有するガス管１４によって燃焼器３に接続されている。燃焼器３あるいはガス管１４には、燃焼ガスの放出、停止を制御するバルブ４が設けられている。燃焼器３としては、例えば、バーナー、コンロ等が挙げられる。

可燃性ガス発生装置１は、液体燃料をその上部に空間ができるように液体燃料タンク１２に入れてからコンプレッサー１３を作動させる。するとエアレーション用空気放出口１０から多量のエアバブルが生じてこれが水面で弾けることによって液体燃料の飛沫が上部空間を満たした状態になり、これらの飛沫の表面から液体燃料が蒸発することで可燃性ガスが発生する。可燃性ガスは、液体燃料の成分、すなわち油脂、アルコール類および水と、空気とを含んでいる。可燃性ガスの圧力は、コンプレッサー１３の制御によって一定に保たれる。

可燃性ガス発生装置１における液体燃料タンク１２の上部空間に可燃性ガスが十分に溜まった状態で、バルブ４が開かれ燃焼器２が点火されると可燃性ガスの燃焼が始まり、この燃焼は安定して持続する。燃焼器２がコンロの場合、燃焼温度は摂氏７００度以上に達する。

以下に実施例を示して、本発明をさらに具体的に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。

（水系液体燃料の製造方法）

油脂として市販のトルエン３重量部をポリ容器の中に入れ、その後、アルコール類として市販のブタノール（和光純薬社製特級品）７重量部をポリ容器に入れた。ポリ容器内の灯油およびブタノールをよく撹拌した後、水道水９０重量部をポリ容器に加えた。さらにこれらをよく撹拌し、水系液体燃料を得た。

実施例１における油脂、アルコール類および水の量をそれぞれ４重量部、７重量部、９０重量部とした以外は、実施例１と同様の操作にて、本実施例２における水系液体燃料を得た。

実施例１における油脂、アルコール類および水の量をそれぞれ５重量部、７重量部、９０重量部とした以外は、実施例１と同様の操作にて、本実施例３における水系液体燃料を得た。

［比較例１］
実施例１における油脂、アルコール類および水の量をそれぞれ２重量部、６重量部、９０重量部とした以外は、実施例１と同様の操作にて、本比較例１における水系液体燃料を得た。

［比較例２］
実施例１における油脂、アルコール類および水の量をそれぞれ６重量部、７重量部、９０重量部とした以外は、実施例１と同様の操作にて、本比較例２における水系液体燃料を得た。

実施例１における油脂、アルコール類および水の量をそれぞれ３重量部、１０重量部、９０重量部とした以外は、実施例１と同様の操作にて、本実施例４における水系液体燃料を得た。

実施例１における油脂、アルコール類および水の量をそれぞれ３重量部、１５重量部、９０重量部とした以外は、実施例１と同様の操作にて、本実施例５における水系液体燃料を得た。

実施例１における油脂、アルコール類および水の量をそれぞれ３重量部、２０重量部、９０重量部とした以外は、実施例１と同様の操作にて、本実施例６における水系液体燃料を得た。

実施例１における油脂、アルコール類および水の量をそれぞれ３重量部、２５重量部、９０重量部とした以外は、実施例１と同様の操作にて、本実施例７における水系液体燃料を得た。

［比較例３］
実施例１における油脂、アルコール類および水の量をそれぞれ３重量部、３０重量部、９０重量部とした以外は、実施例１と同様の操作にて、本比較例３における水系液体燃料を得た。

［比較例４］
実施例１における油脂、アルコール類および水の量をそれぞれ３重量部、６重量部、９０重量部とした以外は、実施例１と同様の操作にて、本比較例４における水系液体燃料を得た。

実施例１における油脂、アルコール類および水の量をそれぞれ３重量部、７重量部、７０重量部とした以外は、実施例１と同様の操作にて、本実施例８における水系液体燃料を得た。

実施例１における油脂、アルコール類および水の量をそれぞれ３重量部、７重量部、８０重量部とした以外は、実施例１と同様の操作にて、本実施例９における水系液体燃料を得た。

［比較例５］
実施例１における油脂、アルコール類および水の量をそれぞれ３重量部、７重量部、９５重量部とした以外は、実施例１と同様の操作にて、本比較例５における水系液体燃料を得た。

［比較例６］
実施例１における油脂、アルコール類および水の量をそれぞれ３重量部、７重量部、６５重量部とした以外は、実施例１と同様の操作にて、本比較例６における水系液体燃料を得た。

このように本発明に係る水系液体燃料は、油脂、アルコール類および水から容易に製造できるので、安価な材料を基に安価な燃料を提供することが可能となる。また、本発明の水系液体燃料はその主成分が水であるものの、油脂およびアルコール類を含むことから、燃焼カロリーを容易に調整することが可能になる。特に、油脂（灯油）に含まれる炭素（Ｃ）および水素（Ｈ）を燃焼に活用することで、燃焼カロリーの調整を容易に行なうことが可能となる。さらに、本発明によれば、また、この水系液体燃料から可燃性ガスを簡単に発生させることができ、かつ、この可燃性ガスは安定して燃焼する。

ｍｏ油脂分子
ｍａアルコール類分子
ｍｗ水の分子
１可燃性ガス発生装置
１０エアレーション用空気放出口
１１ガス取出口
１２液体燃料タンク
１３コンプレッサー
１４ガス管
１５制御回路

Claims

油脂と、当該油脂よりも多量のアルコール類と、当該アルコール類よりも多量の水とを含む水系液体燃料。
前記油脂はガソリン、灯油、重油あるいは芳香族炭化水素化合物のいずれかから選択されるうちの少なくとも一つであり、前記アルコール類は、飽和炭化水素系アルコール類であることを特徴とする請求項１に記載の水系液体燃料。
油脂を１〜１０重量部、アルコール類を３〜３５重量部、水を５５〜９６重量部含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の水系液体燃料。
請求項１〜３いずれか１項に記載の水系液体燃料から可燃性ガスを発生させる方法であって、前記水系液体燃料をその上部に空間ができるように液体燃料タンクに入れて、その液体燃料の中に空気を連続的に放出することで可燃性ガスを発生させる可燃性ガス発生方法。
油脂と当該油脂よりも多量のアルコール類とを混合し、更に当該アルコール類よりも多量の水を混合することによって得られる水系液体燃料から可燃性ガスを発生させる装置であって、
内部にエアレーション用空気放出口が設けられ、かつ上部にガス取出口が設けられた水系液体燃料のタンクと、
コンプレッサーと、
前記コンプレッサーの吐出口と前記エアレーション用空気放出口とを連通させるガス管と、
前記液体燃料タンクの内部圧力を所定範囲に保つように前記コンプレッサーを制御する制御回路と、を備える可燃性ガス発生装置。