JP4877532B2 - ゲル状燃料およびo/w/o三重層構造コロイダル燃料並びにその製造方法 - Google Patents
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また、石化液体燃料にトルマリン処理した水を添加攪拌する水・油混合燃料および製造法(特開2000−144158号公報)が開示されている。
さらに、[特開2003−155487号公報]は、水中油型(O/W)エマルジョン燃料として、油−水分離を抑制するため、界面活性剤の添加量を多量にするという課題がある。また、[特開2000−144158号公報]は、化石燃料中にトルマリン処理水を添加攪拌し、油−水混合燃料とする提案である。しかし、トルマリンの界面活性特性として、文献「個体物理12,Vol.24(1989)」にはトルマリン処理水の界面活性の寿命は三日間で急速に減少し消滅することが記述されており、トルマリン処理水と化石燃料との攪拌混合によるエマルジョン燃料には油−水分離が起こりやすく長期安定性には問題がある。
本発明は、鋭意研究を重ね、灯油、軽油、重油、食用廃油または廃潤滑油と水を混合しコロイダル燃料化するに当たって、攪拌羽根式の気泡巻き込みを回避する手法として、自重の上下落下式衝撃力による混合運動を繰り返し与えることに着目し、灯油、軽油、重油、食用廃油または廃潤滑油と界面活性剤、添加する高活性の水の組み合わせにより、気泡を全く含有しない極めて微細な球状の三重層構造をしたコロイド分散状燃料になることを見出し、全く新規な本発明を完成するに至った。
第二段階として、得られたゲル状燃料1に対し、医王石または柘榴石に接触させて得た水を容量比で1ないしそれ以上、添加、混合の繰返しを再び上下落下式衝撃力による混合運動を繰り返し与えて、空気、気泡を全く含有しない極めて微細な球状で、最外層油/中間層水/中心油型の全く新規なO/W/O型三重層構造を形成したコロイダル状燃料を発見し、本発明を完成するに至った。
本発明は、油−水分離がなく、6ケ月以上経過しても、極微粒球状分散は破壊することなく長期安定性に優れ、燃焼時の高温保持と、連続安定燃焼により、排ガス中の一酸化炭素濃度と微粒子状炭素や窒素酸化物などは極めて低濃度の値となることがわかった。
本発明のO/W/O型三重層構造エマルジョン燃料は、従来エマルジョンのO/W、水中に油滴が分散したり、W/O油滴中に水滴が分散し、油滴や水滴が水中や油中に個別に存在する形ではなく、油−水−油の三重層構造の極微細粒径1μm以下80%以上が共存する全く新規なコロイダル燃料である。
燃焼に当たって、着火性に優れ、高温下の水蒸気爆発に誘発され、水性爆発の火炎による高温保持と安定燃焼が起きる。高温下の含水油−コロイダル燃料の発火現象の一つの例として次のように考えている。式(3)(4)(5)に示す。
10−263397号公報に公知されている。式(1)、(2)に示す。図2に石英閃緑
O3)となり、水中に溶存する。
有水中の活性水素についても、原子状または原子状に近い状態にあることが考えられ
が、O/W/O三重層構造コロイダル燃料中の活性水素含有水が燃焼作用に働く反応過程は複雑で、単純なメカニズムではないが、以下に述べるように推移するものと推測している。
▲2▼発生期水素を含有する活性水素含有水の燃焼を式(4)に示す。
O/W/O三重層構造コロイダル燃料が高い温度で安定して燃焼を持続する一つの効果には、活性水素含有水の強力な界面活性作用とあわせ活性水素の相乗作用による燃焼の働きがあると考えている。
本発明の製造方法は、前述した第一段階のゲル状燃料の製造方法と、第二段階のO/W/O三重層構造コロイダル燃料の製造方法の二つの工程がある。
第一工程では、灯油、軽油、重油に加え、食用廃油、廃潤滑油の所定量に対し、非イオン界面活性剤ポリオキシアルキレンノニルフェニルエーテル1000〜5000ppmと高活性力を有する医王石または柘榴石に接触させて得た水1000〜5000ppmを単独に添加した後、これを筒状形または管状形ないし角状形混合装置に仕込み、シーソー型式による左右、上下落下式衝撃力による激突混合運動を繰り返し数十回以上与えて、ゲル状燃料を造る製造工程である。
第二工程は、灯油、軽油、重油、食用廃油または廃潤滑油1に対し第一工程で得たゲ ル状燃料を1ないしそれ以上を分割して第一工程で用いた混合装置に仕込み、上下落下式衝撃力による激突混合を繰り返し与え、O/W/O三重層構造コロイダル燃料になる液滴の微粒径1μm以下80%以上を得るまで、再度繰り返すコロイダル燃料を造る製造工程である。
本発明の製造装置は、全く新規な本発明のO/W/O三重層構造コロイダル燃料である液滴の微粒径1μm以下80%以上を製造するための大型化製造の低コスト化と大量生産量を目的としているものである。
本発明のゲル状燃料は、灯油、軽油、重油、食用廃油または廃潤滑油に1000〜5000ppmの非イオン界面活性剤ポリオキシアルキレンノニルフェニルエーテルと1000〜5000ppmの高活性力を有する水を添加して上下落下式衝撃力による混合運動を繰り返し与える操作の実施を経て得られる。
かくして得たゲル状燃料100mlに前記医王石に接触させて得た水35ml添加した後、手動にて300回、上下落下式衝撃力として振盪を繰り返し、これに医王石に接触させて得た水35mlを添加し手動にて300回振盪を繰り返す操作を実施し、つづけて残りの 1/3の医王石に接触させて得た水35mlを添加し、手動で300回振盪を繰り返し実施してO/W/O三重層構造コロイダル燃料を得る。該コロイダル燃料の高倍率顕微鏡写真の観察結果、球状液滴1μm以下80%以上のO/W/O型三重層構造コロイダル燃料を確認した。
得られたO/W/O三重層構造コロイダル燃料の顕微鏡観察を行った結果、球状液滴1.0μm以下80%以上のO/W/O三重層構造コロイダル燃料を得た。
該ゲル状燃料100mlに医王石に接触させて得た水20mlと畜産排水15mlとを前記装置に混入した後、手動にて300回振盪を繰り返す操作を実施した後、さらに医王石に接触させて得た水20ml、畜産排水15mlを装置に仕込み、これを手動にて300回振盪を繰り返し実施し、さらに、医王石に接触させて得た水20ml、畜産排水15mlを装置に仕込み手動にて300回振盪を繰り返す操作を実施して球状性O/W/O型三重層構造コロイダル燃料を得た。
燃焼炉として、図10に示す電気炉を用い、底部に耐火レンガを置き、この上に燃料を滴下し燃焼の発熱による状使用温度と燃料消費量を比較した。図11にO/W/O三重層構造コロイダル燃料の燃焼値を示す。
850℃に加熱した燃焼炉の底部耐火レンガ上に燃料を35cc/分相当を滴下して燃焼時発熱温度上昇時間の比較を実施した結果を図11に示す。
本発明のO/W/O三重層構造コロイダル燃料と廃油潤滑油との昇温時間を比較すると、本発明の燃料が1100℃に達する時間が8分50秒で309ccを消費し、廃油潤滑油は、1100℃に達する時間が13分30秒で472.5ccを消費した。これより本発明のO/W/O三重層構造コロイダル燃料は、未処理の廃油潤滑油より早く高い温度を発揮し、温度1100℃昇温までの燃料消費量は約52%以上改善することがわかる。
さらにバーナーによる燃焼試験でも上記試験とほぼ同様の傾向となる結果を得た。
このことは、廃油や水を各種燃焼用の燃料として活用することで、温室効果ガスの削減に寄与することはもちろん、各方面のエネルギー産業への可能性がきわめて多大であると言える。
Claims (3)
- 灯油、軽油、重油、食用廃油または廃潤滑油に1000〜5000ppmの非イオン界面活性剤ポリオキシアルキレンノニルフェニルエーテルと1000〜5000ppmの医王石または柘榴石に接触させて得た水を添加した後、自重による上下落下式衝撃力による混合を繰り返し与えて成ることを特徴とするゲル状燃料。
- 請求項1に記載するゲル状燃料1に対し医王石または柘榴石に接触させて得た水との混合比が1ないしそれ以上を添加して自重による上下落下式衝撃混合を繰り返して成るO/W/O型三重層構造コロイダル燃料。
- 請求項1ないし2に記載するゲル状燃料およびO/W/O型三重層構造コロイダル燃料の上下落下式衝撃力を応用する製造方法
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