JP3203452U - 燃料改質装置 - Google Patents

Abstract

【課題】製造コストが低く、燃料漏れ等のリスクを低減し、改質燃料を燃焼装置に安定して供給することができる燃料改質装置を提供する。【解決手段】液体燃料を加圧するポンプ５と、ポンプ５によって加圧された液体燃料と、気体とが供給され、液体燃料と気体とを混合撹拌して液体燃料中に気体の微細気泡を生じさせた後貯留槽４に吹き込むノズル７と、貯留槽４に貯留された改質燃料を抜き出して燃焼装置に供給する改質燃料供給手段とを備える。貯留槽４の上部に滞留する気体をノズル７に供給して加圧した液体燃料と混合撹拌して液体燃料中に気体の微細気泡を生じさせてもよい。貯留槽４内に貯留される燃料を、ポンプ５の入口側へ搬送する循環路（循環管）９を設けることで、改質燃料中の微細気泡の濃度を調整することができる。【選択図】図１

Description

本考案は、燃料供給路の途中に配され、液体燃料中に微細な酸素を含む気体等の気泡を混入させることで燃焼性の高い燃料に改質してボイラー等に送出する燃料改質装置に関する。

上記燃料改質装置の一例として、貯留槽と、貯留槽内に配され、酸素等から微細気泡（マイクロバブル）を生成するマイクロバブル生成器とを備え、貯留槽内の燃料に微細気泡を混入させて燃料の改質を行うものが存在する。

しかし、マイクロバブル生成器で生成された微細気泡は、時間の経過によってその径が拡大し、ボイラー等に改質燃料を送出するノズルにおいて、拡径したバブルによって改質燃料の送出が妨げられるという問題が生じた。また、貯留槽内の気体の酸素濃度が高いと、燃焼事故が発生するリスクが高まるという問題もあった。

そこで、特許文献１には、貯留槽内に外気を供給するためのエアーポンプと、貯留槽の上部に接続されてミスト状の燃料及び気体を排出する排気管と、排気管から排出されたミスト状の燃料及び気体を分離する気液分離器と、気液分離器で分離された燃料を貯留槽内に戻すための燃料戻し管と、気液分離器で分離された気体の浄化を行うエアフィルタ等を備える燃料改質装置が開示される。この燃料改質装置によれば、拡径したバブルを外部へ排出することができると共に、外気を供給することで燃焼事故発生のリスクを低減することができる。

特許５５９７３２６号公報

しかし、上記特許文献１に記載の燃料改質装置では、気液分離器やエアフィルタを設ける必要があるために製造コストが増加すると共に、酸素等の微細気泡に用いる気体を損失するという問題があった。さらに、気液分離器や、エアフィルタに異常が生じた場合等には、ミスト状の燃料が外部に漏出するおそれも否定できない。

そこで、本考案は上記従来技術における問題点に鑑みてなされたものであって、製造コストが低く、燃料漏れ等のリスクを低減し、改質燃料を燃焼装置に安定して効率よく供給することのできる燃料改質装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本考案は、燃料改質装置であって、液体燃料を加圧するポンプと、該ポンプによって加圧された前記液体燃料と、気体とが供給され、該液体燃料と該気体とを混合撹拌して該液体燃料中に該気体の微細気泡を生じさせた後貯留槽に吹き込むノズルと、前記貯留槽に貯留された改質燃料を抜き出して燃焼装置に供給する改質燃料供給手段とを備えることを特徴とする。

本考案によれば、ノズルによって加圧した液体燃料と気体とを混合撹拌して液体燃料中に気体の微細気泡を生じさせた後貯留槽に吹き込むため、気液分離器やエアフィルタが不要となり、製造コストを低減することができる。また、ミスト状の燃料が外部に漏出するおそれもなく、改質燃料を燃焼装置に安定して効率よく供給することができる。

また、本考案は、燃料改質装置であって、気体を貯留槽に搬送する気体搬送管と、液体燃料を加圧するポンプと、該ポンプによって加圧された前記液体燃料と、前記貯留槽の上部に滞留する前記気体とが供給され、該液体燃料と該気体とを混合撹拌して該液体燃料中に該気体の微細気泡を生じさせた後前記貯留槽に吹き込むノズルと、前記貯留槽に貯留された改質燃料を抜き出して燃焼装置に供給する改質燃料供給手段とを備えることを特徴とする。

本考案によれば、ノズルによって貯留槽の上部に滞留する気体（運転開始後しばらくするとミスト状の燃料も含まれる）と液体燃料とを混合撹拌して液体燃料中に気体の微細気泡を生じさせた後前記貯留槽に吹き込むため、気液分離器やエアフィルタが不要となり、製造コストを低減することができる。また、ミスト状の燃料が外部に漏出するおそれもなく、改質燃料を燃焼装置に安定して効率よく供給することができる。

上記燃料改質装置において、前記貯留槽内に貯留される燃料を前記ポンプの入口側へ搬送する循環路を設けることができる。貯留槽内に貯留される改質燃料中の微細気泡の濃度は時間の経過によって低減する。そこで、微細気泡の濃度が低減した燃料を循環路を介してポンプへ戻し、再度気体と共にノズルを介して貯留槽に吹き込むことで改質燃料中の微細気泡の濃度を高めることができる。

以上のように、本考案によれば、製造コストが低く、燃料漏れ等のリスクを低減し、改質燃料を燃焼装置に安定して供給することなどが可能な燃料改質装置を提供することができる。

本考案に係る燃料改質装置の一実施の形態を示す透視斜視図である。 図１に示す燃料改質装置の貯留槽等を示す概略図である。 本考案に係る燃料改質装置の一実施例を示す全体概略図である。

次に、本考案を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本考案に係る燃料改質装置の一実施の形態を示し、この燃料改質装置１は、燃料タンクとボイラー等の燃焼装置との間に配置され、改質燃料を燃焼装置に供給する燃料改質装置であって、燃料タンクに接続され、軽油、重油、ガソリン等の液体燃料を搬送する燃料搬送管２と、空気、酸素、オゾン、水素等の気体を搬送する気体搬送管３と、燃料搬送管２及び気体搬送管３が接続される貯留槽４と、燃料搬送管２内の液体燃料を加圧するポンプ５と、一端が貯留槽４の上部に接続され、貯留槽４の上部に滞留するミスト状の燃料及び気体をノズル７に供給する気体供給管６と、ポンプ５から供給される液体燃料をノズル７に供給する燃料供給管１０と、燃料供給管１０から供給される液体燃料と、気体供給管６から供給されるミスト状の燃料及び気体とを混合撹拌して液体燃料中に気体の微細気泡を生じさせた後貯留槽４に吹き込むノズル７と、貯留槽４に接続され、改質燃料を燃焼装置に搬送する改質燃料搬送管８等で構成される。

燃料搬送管２は、燃料タンクと貯留槽４を接続し、燃料タンクから貯留槽４へ液体燃料を搬送するためのものであるが、改質燃料搬送管８とも接続されている。これは、三方弁２ａによって燃料タンクからの液体燃料を貯留槽４に供給するか、直接エンジンに供給するかを選択可能としたためである。また、この燃料搬送管２には、貯留槽４が故障した場合等のために、燃料タンクからの液体燃料の搬送を遮断する電磁弁２ｂが設けられている。

気体搬送管３は、酸素ボンベ等と貯留槽４を接続し、気体を貯留槽４へ搬送するためのものであって、搬送する気体の流量を調整するための二方弁３ａと、貯留槽４が故障した場合等のために、気体の搬送を遮断する電磁弁３ｂとが設けられる。

貯留槽４には、改質燃料の貯留状況を把握するために、下限センサ４ａ及び上限センサ４ｂが設けられ、下限センサ４ａが貯留槽４内の改質燃料の液面が下限位置に達したことを検知することによって、改質燃料不足を報知したり、上限センサ４ｂが貯留槽４内の改質燃料の液面が上限位置に達したことを検知することによって、貯留槽４が満杯であることを報知して貯留槽４内の改質燃料の貯留制御を行う。

さらに、この貯留槽４には、貯留槽４内の改質燃料を外部へ排出するための二方弁４ｃを備える。これにより、改質燃料のサンプリングや、上述のように貯留槽４内の改質燃料の液面が上限位置に達した場合等に対応することができる。

気体供給管６は、貯留槽４の上部と貯留槽４の側部に設けられるノズル７とを接続し、貯留槽４内の上部に滞留するミスト状の燃料及び気体をノズル７に供給するために設けられ、ノズル７に供給するミスト状の燃料及び気体の流量を調整するための二方弁６ａを有する。

ノズル７は、気体供給管６から供給されたミスト状の燃料及び気体と、ポンプ５によって加圧された後燃料供給管１０から供給された液体燃料を混合撹拌して液体燃料中に該気体の微細気泡を生じさせた後貯留槽４に吹き込むために設けられ、エゼクタ式等種々の形式のものを使用することができる。

改質燃料搬送管８は、搬送する改質燃料の流量を調整するための二方弁８ａと、上記燃料搬送管２の三方弁２ａの改質燃料搬送管８側が開となっている場合、すなわち燃料タンクからの液体燃料を貯留槽４へ搬送せず、直接燃焼装置へ搬送する場合に閉じられる二方弁８ｂと備える。

また、貯留槽４内の改質燃料を循環させるため、貯留槽４と燃料搬送管２を接続する循環管９が設けられ、この循環管９には、循環させる改質燃料の流量を調整するための二方弁９ａと、燃料搬送管２から貯留槽４へ液体燃料を搬送している際に、燃料タンクからの液体燃料が燃焼装置に直接搬送されないように閉じられるチェック弁９ｂが設けられる。

さらに、改質燃料搬送管８及び循環管９には、改質燃料搬送管８内の改質燃料を貯留槽４へ戻すための三方弁８ｃ、９ｃが設けられる。

図示を省略するが、燃料タンクから貯留槽４へ直接液体燃料を搬送する液体燃料搬送管が設けられる。

次に、上記構成を有する燃料改質装置１の動作について、図１及び図２を参照しながら説明する。尚、図２においては、図１に示した循環管９等を省略している。

まず、燃料タンクから燃料搬送管２を介して貯留槽４に液体燃料の搬送を開始し、これと同時に気体搬送管３を介して貯留槽４に気体の搬送を開始する。

燃料搬送管２を流れる液体燃料は、ポンプ５によって加圧された後、燃料供給管１０を介してノズル７に供給される。一方、気体搬送管３から貯留槽４に搬送された気体は、貯留槽４の上部に滞留した後気体供給管６を介してノズル７に供給される。

次に、ノズル７により、液体燃料と気体とを混合撹拌し、液体燃料中に気体の微細気泡を生じさせた後貯留槽４に吹き込むことで、酸素等の微細気泡を含む改質燃料が生じ、貯留槽４内に貯留される。尚、微細気泡の径は、ｎｍ〜μｍオーダーである。貯留槽４内の微細気泡の濃度は、液体燃料搬送管（不図示）によって燃料タンクから貯留槽４へ直接搬送される液体燃料と、ノズル７からの微細気泡を含む液体燃料の量を調整して制御する。尚、燃料改質装置１の運転開始後しばらくすると、貯留槽４内の液体燃料がミスト状となって貯留槽４の上部に滞留するため、ミスト状の液体燃料と気体とがノズル７に供給されることとなる。

貯留槽４内に貯留される改質燃料は、改質燃料搬送管８を介して燃焼装置に搬送して使用する。尚、改質燃料搬送管８を流れる改質燃料の性状等に応じて、二方弁９ａを開いて循環管９を介して改質燃料を循環させてもよい。また、適宜、燃料タンクから貯留槽４へ直接液体燃料を搬送してもよい。

以上のように、本実施の形態では、貯留槽４の上部に滞留するミスト状の燃料及び気体を気体供給管６を介してノズル７に供給し、ノズル７において液体燃料と混合撹拌した後改質燃料として貯留槽４に吹き込むため、従来のような気液分離器やエアフィルタが不要で、ミスト状の燃料の外部への漏出を防止することができ、改質燃料を燃焼装置に安定して供給することができる。

次に、本発明に係る燃料改質装置の実施例について図３を参照しながら説明する。

この燃料改質装置２１は、燃料タンク２２と、ボイラー、発電機、船舶エンジン、暖房用機器等のためのバーナー２８との間に配置され、改質燃料ＭＦをバーナー２８に供給するものであって、燃料タンク２２に接続され、軽油、重油、ガソリン等の液体燃料Ｆ１を貯留槽２６に供給する燃料供給管３２と、酸素を含む気体（以下、単に「気体」という。）Ｇを発生させる酸素含有気体発生装置２４と、発生した気体Ｇを貯留する酸素含有気体用タンク２５と、気体Ｇをノズル２７に供給するガス供給管３９と、改質燃料ＭＦを貯留する貯留槽２６と、貯留槽２６から燃料供給管３３によって搬送された液体燃料Ｆ２を加圧するポンプ２３と、ポンプ２３からの加圧された液体燃料Ｆ３をノズル２７に供給する燃料供給管３６と、燃料供給管３６から供給される液体燃料Ｆ３と、ガス供給管３９から供給される気体Ｇとを混合撹拌して液体燃料中に気体Ｇの微細気泡を生じさせた後貯留槽２６に吹き込むノズル２７と、貯留槽２６に接続され、改質燃料ＭＦをバーナー２８に供給する改質燃料供給管３７等で構成される。

酸素含有気体発生装置２４と酸素含有気体用タンク２５との間には、酸素含有気体発生装置２４で発生した気体Ｇを酸素含有気体用タンク２５に搬送するためのガス搬送管３５と、酸素含有気体用タンク２５から気体Ｇを酸素含有気体発生装置２４に戻すためのガス戻り管３４が設けられる。

酸素含有気体用タンク２５からノズル２７へのガス供給管３９には、気体Ｇに代えて空気Ａ等をガス供給管３９に供給するためのガス供給管４０とバルブ４１が設けられる。

貯留槽２６には、上部に貯留槽２６内の改質燃料ＭＦの量を調整するためのフロート２９が設置され、フロート２９によって燃料タンク２２からの液体燃料Ｆ１の供給を制御する。また、貯留槽２６には、バーナー２８から改質燃料ＭＦを戻すための戻り管３８が接続される。

次に、上記構成を有する燃料改質装置２１の動作について、図３を参照しながら説明する。

まず、燃料タンク２２から燃料供給管３２を介して貯留槽２６に液体燃料Ｆ１を供給した後、燃料供給管３３を介して貯留槽２６から液体燃料Ｆ２をポンプ２３に供給して加圧する。ポンプ２３によって加圧されたＦ３を燃料供給管３６を介してノズル２７に供給する。

一方、酸素含有気体発生装置２４で気体Ｇを発生させた後酸素含有気体用タンク２５に一旦貯留し、酸素含有気体用タンク２５から気体Ｇをガス供給管３９を介してノズル２７に供給する。

次に、ノズル２７により、液体燃料Ｆ３と気体Ｇとを混合撹拌し、液体燃料中に気体Ｇの微細気泡を生じさせた後貯留槽２６に吹き込むことで、気体Ｇを含む改質燃料ＭＦが生じ、貯留槽２６内に貯留される。尚、改質燃料ＭＦ内の気体Ｇの微細気泡の径は、ｎｍ〜μｍオーダーである。貯留槽２６内の気体Ｇの微細気泡の濃度は、燃料タンク２２から燃料供給管３２を介して貯留槽２６に直接供給される液体燃料Ｆ１と、ノズル２７からの微細気泡を含む改質燃料ＭＦの量を調整して制御する。また、貯留槽２６内の改質燃料ＭＦのレベルは、フロート２９を用いて燃料タンク２２を制御して調整する。

貯留槽２６内に貯留される改質燃料ＭＦは、改質燃料供給管３７を介してバーナー２８に供給して使用する。バーナー２８からの改質燃料ＭＦの戻り分を戻り管３８を介して貯留槽２６に戻す。

尚、バルブ４１を操作し、気体Ｇに代えて空気Ａ等をガス供給管３９に供給し、ノズル２７によって液体燃料Ｆ３と空気Ａ等とを混合撹拌して改質燃料ＭＦを得ることもできる。

以上のように、本実施例でも、気体Ｇをノズル２７に供給し、ノズル２７において液体燃料Ｆ３と混合撹拌した後改質燃料ＭＦとして貯留槽２６に吹き込むため、従来のような気液分離器やエアフィルタが不要で、ミスト状の燃料の外部への漏出を防止することができ、改質燃料ＭＦをバーナー２８に安定して供給することができる。

１ 燃料改質装置
２ 燃料搬送管
２ａ 三方弁
２ｂ 電磁弁
３ 気体搬送管
３ａ 二方弁
３ｂ 電磁弁
４ 貯留槽
４ａ 下限センサ
４ｂ 上限センサ
４ｃ 二方弁
５ ポンプ
６ 気体供給管
６ａ 二方弁
７ ノズル
８ 改質燃料搬送管
８ａ 二方弁
８ｂ 二方弁
８ｃ 三方弁
９ 循環管
９ａ 二方弁
９ｂ チェック弁
９ｃ 三方弁
１０ 燃料供給管
２１ 燃料改質装置
２２ 燃料タンク
２３ ポンプ
２４ 酸素含有気体発生装置
２５ 酸素含有気体用タンク
２６ 貯留槽
２７ ノズル
２８ バーナー
２９ フロート
３２、３３ 燃料供給管
３４ ガス戻り管
３５ ガス搬送管
３６ 燃料供給管
３７ 改質燃料供給管
３８ 戻り管
３９、４０ ガス供給管
４１ バルブ

Claims (3)

1. 液体燃料を加圧するポンプと、
   該ポンプによって加圧された前記液体燃料と、気体とが供給され、該液体燃料と該気体とを混合撹拌して該液体燃料中に該気体の微細気泡を生じさせた後貯留槽に吹き込むノズルと、
   前記貯留槽に貯留された改質燃料を抜き出して燃焼装置に供給する改質燃料供給手段とを備えることを特徴とする燃料改質装置。
2. 気体を貯留槽に搬送する気体搬送管と、
   液体燃料を加圧するポンプと、
   該ポンプによって加圧された前記液体燃料と、前記貯留槽の上部に滞留する前記気体とが供給され、該液体燃料と該気体とを混合撹拌して該液体燃料中に該気体の微細気泡を生じさせた後前記貯留槽に吹き込むノズルと、
   前記貯留槽に貯留された改質燃料を抜き出して燃焼装置に供給する改質燃料供給手段とを備えることを特徴とする燃料改質装置。
3. 前記貯留槽内に貯留される燃料を前記ポンプの入口側へ搬送する循環路を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料改質装置。

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