JP2852182B2 - 混合ポンプ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、多段式混合装置を兼ね
た混合ポンプに関するものであり、特に、粘度や、比重
が異なる液体と液体及び液体と気体の物質を粒子や容量
等を容易に調節して、混合移送することできる装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、比重と粘度が相異するオイルと水
とを混合してエマルジョン化させる化学的な方法として
は、乳化剤を使用して攪拌するか、又は、超音波振動に
より混合する方法が知られているが、これらの方法には
次のような欠点がある。

【０００３】 超音波を伝達する振動装置がエマルジ
ョン混合装置内に設置されているので、混合機の体積が
大きくなり、該エマルジョン混合装置を設置するには、
より一層大きな空間が必要になる。

【０００４】 混合物質の容量、粘度、比重、温度が
変化すると発振された超音波の混合作用に及ぼす影響が
変わり、エマルジョンに違った現象が現れるので、混合
誤差を発生して、燃焼効率が低下し、エネルギー損失を
きたす。

【０００５】 高周波発生にともなって発生する振動
は電波障害を起し、周辺機器への電波障害発生の原因に
なる。 稼動時の電力消費量が増加するため非経済的であ
る。

【０００６】又、乳化剤を添加した後物理的な方法を用
いて混合攪拌する混合装置の中で一番多く使用されてい
るエマルジョン装置は、混合装置内にフレンジ又はブラ
シを内装させ、且つ、該フレンジ又はブラシを回転させ
ることにより燃料を送る装置であるが、これも次の如き
欠点がある。

【０００７】 多量の液体を混合室に流入して攪拌さ
せるので、混合に限界が生じ、且つ時間がかかり、生成
される混合物には空間が多く発生するのと同時に、混合
物の粒子径が均一に生成されない為に容易に分離し、安
定性が悪くなる。

【０００８】 混合装置の構造が複雑で、且つ、大型
になるので、該混合装置を設置するのに広い空間が必要
になる。 混合物の粘度を低くするために混合室内にヒーター
を設置しなければならず、電力消費の点からも非経済的
である。

【０００９】 高価な乳化剤を使用するので非経済的
である。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明の先登録韓国特
許第１８４１０号（韓国特許公告番号８４−１５２８
号）によれば、細孔が穿孔された固定板の間にインペラ
ーを介挿し、入口を通じて燃料と水をギアポンプにより
送入させ一方向だけに回転して強制的に混合させるよう
になっている。

【００１１】この装置は以前の他の混合方式よりは優れ
た混合能力を有しているが、次のような欠点が有り、先
行技術の補完が要求される。 従前の技術よりは進歩しているが、混合に限界が有
り、且つ、混合物の混合状態に問題が発生する。

【００１２】 燃料使用量の変化によって注入する水
の量も変化させる必要があるが、一定量の水が固定注入
されるので、油、水の混合比率が一定にならないという
問題が発生する。

【００１３】 油量の調整がなされない状態の混合液
体燃料がボイラーに送られるという問題が発生する。本
発明は、上記の先行技術の欠点等を解決すると共に粘度
や、比重が相異する液体と液体、液体と気体とを容易に
混合させ、時間が経過しても分離しない混合機を提供す
ると共に、内装されたギアポンプにより混合物の移送も
でき、又、内装されたジャケットにより加熱、冷却を行
い温度調節ができるような広範囲に亘り使用可能な混合
機を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために提案するものであり、メインシャフト４に軸
着された上部インペラー１６と、補助シャフト５に軸着
された下部インペラー１５とが中間ディスクセグメント
１９内で相互に反対方向に回転して渦流を生ぜしめるよ
うに構成された混合ポンプに於て、上記インペラー１
５，１６はフレンジの曲がり角度が順方向と逆方向にな
るように交互に組立てられることを特徴とする混合ポン
プ、及び上記中間ディスクセグメント１９にノズル孔が
打設されており、該ノズル孔は流出口３５が流入口３４
よりも小さく形成されたことを特徴 とする請求項１記載
の混合ポンプ、及び上記混合ポンプは、使用されるボイ
ラーの負荷変動に連動して作動する流量センサー３７を
用いて、ボイラーに供給される燃料や水及びその他の混
合物の流入量を調整することができるように構成された
ことを特徴とする請求項１記載の混合ポンプを提供する
ものである。

【００１５】

【作用】液体の燃料は燃料流入口８に、水は水流入口４
５を通じてギアポンプ室に供給され、回転するギアによ
り混合されて１番ディスクセグメントの通過孔を通過
し、１番中間ディスクセグメントに入った混合物質は最
低速度が１．７１０rpm 以上で、且つ、上、下部の１番
インペラー１６，１５が互いに反対方向に回転して渦流
を形成する。また、ノズル孔２４を通過した水とオイル
は微細に切断破砕されるので、水とオイルとの混合率を
上げられると同時に上部１番インペラー１６の角度によ
り混合物質を外側に分散させ、且つ、下部の１番インペ
ラー１５が前記混合物を中央側部に集める作用をするの
で混合と粉砕効率を極大化することができる。

【００１６】ここで、燃料油と水を細切しながら打つイ
ンペラーの高速回転力は、水とオイルの粒子の表面張力
よりも数千倍強力なので、水と油の粒子が細切されて破
状粒子化される。そこで、破状粒子に混合された水と油
は比重と、表面張力を回復する前に、インペラーの回転
運動によって渦流状態になり、２番目の中間ディスクセ
グメント１９’のノズル孔に入る。この時、図５の
（Ｂ）に示すように、流入口側よりも小さい径の流出口
を通過すると、水と油はギアポンプの押す圧力とインペ
ラーの回転により細切されながら、更に大きい圧力を受
けて流速が増加され、２番目の中間ディスクセグメント
１９’を通過し、１番インペラーとは反対方向に組立て
られた２番目のインペラーに向うのである。

【００１７】２番目の中間ディスクセグメント１９’内
に於いても、上部インペラー１６’と下部インペラー１
５’がメインシャフト４と補助シャフト５に同軸で固定
されており、最低１．７１０rpm 以上で回転している。
２番目の上部インペラー１６’のフレンジの方向は１番
目の上部インペラー１６の方向とは反対に混合物質を軸
方向に集め、２番目の下部インペラー１５’は軸の外側
方向に拡散するように回転する。

【００１８】２番目の中間ディスクセグメント１９’に
入った混合物質は３番目の中間ディスクセグメント１
９”のノズル孔２４に押入される。３番目の中間ディス
クセグメント１９”内では１番ディスクセグメント１９
で起った過程を反復し、４番目の中間ディスクセグメン
ト１９''' を越えて２番目の中間ディスクセグメント内
で起った粒子断続による混合状態が反復され、５番目、
６番目の中間ディスクセグメントに継続される。

【００１９】上記の如く、最終端のインペラーとディス
クセグメントを経由したエマルジョン化された水と油を
フィードバックパイプを経て再び混合側に送られると、
上述したように、１番ディスクセグメントから最終端の
デウセグメントまでの混合過程を反復すれば、更に微細
な粒子になる。

【００２０】

【実施例】本発明に於いて、液体とは水を始め各種液体
燃料、即ち、硬質油、中質油、植物油、鉱物油、液状化
工薬品を指称し、又、気体とは酸素、水素、ハロゲンガ
ス、プロパンガス、炭酸ガス等の気体物質を指称するの
である。

【００２１】既知の如く、全ての物質の組成粒子である
元素はプラスかマイナスの電荷を有し、且つ、該電子は
蒸気モーメントを持ち、一定の自然法則に従って存在
し、運動しているのは周知の事実である。

【００２２】上記の各粒子は、相互に又は交互に作用し
ながら活性を起させるか、周囲の抵抗や力と遭遇して、
化学ポテンシャル或いは一定エンタルピーを持つことに
なる、という理論に本発明の基礎が有る。

【００２３】例えば液体燃料の造成では、高分子炭化水
素の有機質分子と不定形炭素化合物が殆どを占めている
が、時折り微量ではあるが金属盤を核にして生成された
アステチックのミセルとよばれる群が有機質の分子内に
散在するコロイド溶液を形成するので、液体燃料の安定
性はこのようなコロイド溶液の安定度に左右されるとい
うことになる。

【００２４】従って、本発明は粘度が高い液体燃料と水
又は気体を混合して粒子を０．５−２０μm の微細粒子
にして水の粒子を核に液体燃料が均一な泡膜を形成する
油中水滴型（Water BaII in OiI)のエマルジョン油を造
り、ボイラーに供給される燃料の量により水の量を自動
的にコントロールする定量比例制御装置を持ち、ボイラ
ーの負荷変動によって自動的にエマルジョン燃料の混合
比率を調整することによって上記エマルジョン燃料をボ
イラーに使用すると、次の如く効果を得る。

【００２５】即ち、既存の燃料は粒子の大きさが通常５
０−３００μm であるが、本発明により造られるエマル
ジョン燃料の粒子は０．５−２０μm の微細な粒子にな
り、オイルの中に含有されている水の粒子は表面のオイ
ルが燃焼することによって飽和蒸気圧以上に圧力が上昇
して膨張し、飛散爆発して水を囲んでいる燃料をもっと
微細な均一粒子にして燃焼するから燃焼効率を増大させ
ることができる。

【００２６】この為に燃料は、完全燃焼されるので、公
害物質（粉塵、煤煙、ＣＯ、ＳＯ_x、ＮＯ_x 等）が大幅
に減少し、且つ、顕著な熱効率の増大効果をはかること
ができる。

【００２７】即ち燃焼とは、燃料と酸素の化学的反応で
燃料の主成分である炭素、水素等の燃焼に必要且つ充分
な量の空気を外部から供給しなければならなかったが、
本発明により造られるエマルジョン燃料の中には水が混
合されているため、燃焼しながら受ける熱により水が蒸
気となり、飛散爆発しながら酸素と水素に分離されて、
燃焼に必要な酸素を供給するので外部より供給される空
気の量を大幅に減少させて燃焼効率を増大させることが
できるのである。

【００２８】以下、本発明を図１乃至図７に従って説明
する。燃料タンクからエマルジョン装置に連結される燃
料流入パイプにはセンサーが設置されており、該センサ
ーにより測定された流量は、コントロールバクス内の回
路基板（Ｐ．Ｃ．Ｂ）に電気的信号で伝達され、該Ｐ．
Ｃ．Ｂの電子回路では、前記電気信号を計算して水量調
節用のステップモータに指示信号を送り、ボイラー負荷
の変動によって、水の流入量を調節することは公知であ
るからこの説明では省略する。

【００２９】本発明は図１の一部解説斜視図と、図２の
組立状態の縦断面図に示すように、一対の前面ディスク
セグメント１０と後面ディスクセグメント１１の間に複
数の中間ディスクセグメント１９，１９’，１９”がメ
インシャフト４と補助シャフト５により貫通され、該補
助シャフト５は数個の連結ボルト１４により結合されて
いる。

【００３０】混合機のメインシャフトはカプリングディ
スクにより図示しない駆動モーターに連結されて回転動
力を受けるようになっている。混合機ポンプの内部は第
１図に示すように前面ディスクセグメント１０の中にギ
アポンプ６，７が内装され、中間ディスクセグメント１
９にインペラー１６，１５が交互に配列されている。

【００３１】前面ディスクセグメント内にあるギアポン
プはメインギア６と補助ギア７にて構成されており、メ
インギアと上側インペラー１６はメインシャフト４に軸
着された駆動モーターに連結し、回転動力を受け順方向
に回転し、補助ギア７と下側インペラー１５は補助シャ
フト５に軸着され、メインギア６に噛合して、上記駆動
モーターの回転動力を受けて、逆方向に回転するように
なっている。

【００３２】ディスクセグメント１９，１９’，１９”
は図３及び図５（Ａ）（Ｃ）に示すように、中心にメイ
ンシャフト４又は補助シャフト５が貫通する孔３０，３
１が開穿されており、外側には前記連結ボルト１４が貫
通する孔２９が開穿されている。また、液体又は蒸気が
循環する温度調節用の冷、温水循環口２７が四方に対称
して穿孔されている。

【００３３】而して、ディスクセグメントが連結ボルト
１４及びナット２１によって組立てられた温度調節用の
冷温水入口１８から入る蒸気又は冷温水は、温度循環口
を通過してエマルジョン化される混合物体に熱又は冷媒
を供給し、冷温水出口２２を通じて排出されるようにな
っている。

【００３４】エマルジョンポンプを構成する中間ディス
クセグメント１９，１９’，１９”は孔３０，３１の周
囲に図４（Ａ）（Ｃ）及び図５（Ｂ）に示したように、
ノズル孔２４が循環配置に穿孔され、該ノズル孔は入口
側３４より出口側３５の直径が小さくなっている。これ
は混合された燃料の通過圧力を上げて粒子断切効率を向
上させ、且つ、粒子を細密にする効果を得る為であり、
又、各中間ディスクセグメント１９には図３、４、５に
示すように上下各１個のインペラー１５，１６が挿入さ
れ、上部インペラー１６は順方向に回転し、下部インペ
ラー１５は逆方向に回転して混合物質に渦流を形成さ
せ、混合効率を極大化させるようにし、前記のインペラ
ー１６，１５は図５（Ｆ）の断面図の如く、インペラー
のフレンジの角が直角になっており、ディスクセグメン
トのノズル孔２４から吐出する混合物を細切するように
なっている。

【００３５】前記のディスクセグメントの間には、図４
（Ｂ）に示すようにセグメントＡ，Ｃの間はガスケット
２５で密着され、温度調節用冷温水循環口２７及びイン
ペラー隔室３３内に通過する水、蒸気、オイル等の漏泄
を防止し、中間ディスクセグメントの隔室３３内の上下
に内装するインペラー１６，１５は各フレンジの曲り角
度を、上部インペラー１６は順方向に、一方、下部イン
ペラー１５は逆方向に交互に組立てられている。

【００３６】即ち、駆動側から見て、インペラーの番号
を１，２，３，４，５，６と区分する場合、１番インペ
ラーは順方向、２番は逆方向、３番は順方向、４番は逆
方向、５番は順方向、６番は逆方向に組立てる。尚、図
中符号１はギアバッス蓋、２はベアリング、３はメカニ
カルシール、９はエマルジョン化された燃料出口、１１
は後面ディスクセグメントを示す。

【００３７】

【発明の効果】上記実施例に於いて詳述せる如く、エマ
ルジョン化された燃料は、微細化された水の粒子を核に
して油粒子が水の粒子の外側を囲んでいる油中水滴（Ｗ
／Ｏ）型の混合状態になり、ボイラーの燃料室に噴射さ
れて燃焼する場合、前述の如く水の粒子が膨張しながら
気化して水の粒子を囲んでいる油の粒子を微細に再分散
させながら爆発する。この結果、燃料の粒子が微細分化
されて空気と接触する面積と時間を増大させて完全燃焼
することにより卓越した公害防止効果を得ることにな
る。又、エマルジョン化された燃料が燃焼室で飛散爆発
して放射粒子になり、水管壁に衝突すると、水管壁に蒸
着されている粉塵やスケイルを吹き飛ばす効果が発生
し、ボイラーの寿命も延長させると共に、熱伝達の効果
も増大し燃料節減の効果も生じるのである。

【００３８】本発明は、多段式インペラーによる強制混
合機で比重や粘度の相異する液体と液体、或いは、液体
と気体とを混合してエマルジョン化することは、既存の
混合方式よりもエマルジョン効果が優れており、消費電
力もエマルジョン作成装置の体積も小さいので設置空間
を節減し、且つ、構造も簡単であるから故障の発生も少
ない。

【００３９】本発明の混合ポンプは、ボイラーのエマル
ジョン燃料装置だけでなく、その他化学工業分野等の製
造工程にも広く使用することができる。又、本発明には
オイル温度ゲイジと圧力を指示する油圧計、注入される
水の圧力を計る水圧計、混合機の動作を示す電源ラン
プ、注入される水の量を指示する瞬間水量計等を本装置
に付設して使用すれば、管理上極めて有利となる。

【００４０】又、燃料タンク３６から本発明混合ポンプ
３８に供給される燃料供給管に流量測定センサー３７を
設け、該流量測定センサー３７で油量を測定してステッ
プモータに信号を送り、水タンク４４から流入される水
の量を油量に比例させて、混合ポンプに流入させること
もできる。

【００４１】更に又、燃料タンク３６に供給される燃料
は、予熱器４６で適正温度に加熱されて混合ポンプ３８
に流入され、水タンク４４から供給される水も混合ポン
プ３８に流入されてエマルジョン燃料を作り、バーナー
４１に送り、ボイラー３９の燃焼室で燃焼させると、燃
料に含有されている水の役割によって完全燃焼がなさ
れ、粉塵が発生しなくなるので、従来の如く集塵機
（器）がなくても燃焼ガスは煙突４０を通じて排出する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を説明するための一部解説斜視図。

【図２】組立状態の縦断面図。

【図３】混合機の側面縦断面図。

【図４】中間ディスクセグメント及びインペラーの詳細
図。

【図５】中間ディスクセグメントとノズル孔の詳細図。

【図６】定量比例制御装置の系統図。

【図７】本発明の系統図。

【符号の説明】

４ メインシャフト ５ 補助シャフト ６ メインギア ７ 補助ギア ８ オイル流入口 ９ エマルジョン化燃料出口 １０ 前面ディスク １１ 後面ディスク １５，１５’ 下部インペラー １６，１６’ 上部インペラー １９，１９’，１９” 中間ディスクセグメント ２９，３０，３１ 孔 ２４ ノズル孔 ３６ 燃料タンク ３７ 流量測定センサー ３８ 混合ポンプ ３９ ボイラー

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 メインシャフト４に軸着された上部イン
   ペラー１６と、補助シャフト５に軸着された下部インペ
   ラー１５とが中間ディスクセグメント１９内で相互に反
   対方向に回転して渦流を生ぜしめるように構成された混
   合ポンプに於て、上記インペラー１５，１６はフレンジ
   の曲がり角度が順方向と逆方向になるように交互に組立
   てられることを特徴とする混合ポンプ。
2. 【請求項２】 上記中間ディスクセグメント１９にノズ
   ル孔が打設されており、該ノズル孔は流出口３５が流入
   口３４よりも小さく形成されたことを特徴とする請求項
   １記載の混合ポンプ。
3. 【請求項３】 上記混合ポンプは、使用されるボイラー
   の負荷変動に連動して作動する流量センサー３７を用い
   て、ボイラーに供給される燃料や水及びその他の混合物
   の流入量を調整することができるように構成されたこと
   を特徴とする請求項１記載の混合ポンプ。