JP4933630B2 - 燃料流体の製造装置及びその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、燃焼システム、燃焼方法並びに燃料流体、その製造方法およびその製造装置に関する。
石油を動力源として使用する際に、油を噴霧して、油を燃焼させて動力源を得ている。エマルジョン状態の油を気体水素と混合させて燃焼させる技術が提案されている（特許文献１参照）。
特開２００５−７７０１７号公報
本発明の目的は、燃料の消費を抑えつつ、燃料の燃焼効率を向上させることができる燃焼システム、燃焼方法並びに燃料流体、その製造方法およびその製造装置を提供することにある。
本発明に係る燃料流体の製造装置は、陽極が設けられた陽極室と、陰極が設けられた陰極室と、前記陽極室と前記陰極室との間に設けられ、電解質水溶液を収容する中間室と、前記陽極室と前記中間室とを隔てる陰イオン交換膜からなる第１の隔膜と、前記陰極室と前記中間室とを隔てる陽イオン交換膜からなる第２の隔膜と、を含み、前記陽極室と前記陰極室とが連通され、前記陽極室と前記陰極室との間で水が双方向に移動可能なように構成され、前記陰極室における電気分解によりアルカリ性の電解水を生成する電解水生成部と、油燃料とアルコールとを含む有機化合物を含む燃料と、前記電解水生成部で生成されるアルカリ性の電解水とを混合させる混合部と、を有することを特徴とする。
本願発明者は、従来、水に燃料を分散させる場合には界面活性剤を添加し乳化させてエマルジョン状態にしていたが、電解水を用いることで界面活性剤を添加することなく燃料を水に分散させることができることを見出した。また、電解水と有機化合物からなる燃料とを混ぜ合わせた場合に、単なる水と有機化合物からなる燃料とを混ぜ合わせ場合に比べて燃焼効率が向上することを見出した。したがって、本発明によれば、燃料の消費を抑えつつ、燃焼効率を向上させることができる。
また、電解水を混合すると、電解水が燃料に混入されていない場合に比べて燃焼により生じる水蒸気の量が多くなる。その水蒸気の量が多いほど、熱交換機に熱を伝達する場合には、熱伝導度が高くなるという利点もある。
さらに、電解水を混合することを通じて、燃焼による炎の温度が低くなり、その炎の温度が下がった分だけ遠赤外線の発生が多くなり熱伝導効果が高くなるという利点もある。燃焼により生じたガスを熱伝達する場合には、熱伝導の効果を大きくすることができ、その分だけ、燃料の消費量を低減することができる。
前記電解水の製造装置は、前記陽極室と前記陰極室とが連通され、前記陽極室と前記陰極室との間で水が双方向に移動可能に構成されることができる。これによれば、陰極にスケールを付着するのを抑えることができ、連続運転が可能となる。
前記燃料流体に占める前記電解水の割合は、７０重量％以下とすることができる。
前記有機化合物からなる燃料は、油燃料とアルコールとを含むことができる。アルコールを含むことでより燃焼効率を向上させることができる。
燃料流体の製造方法は、陽極が設けられた陽極室と、陰極が設けられた陰極室と、前記陽極室と前記陰極室との間に設けられ、電解質水溶液を収容する中間室と、前記陽極室と前記中間室とを隔てる陰イオン交換膜からなる第１の隔膜と、前記陰極室と前記中間室とを隔てる陽イオン交換膜からなる第２の隔膜と、を含み、前記陽極室と前記陰極室とが連通され、前記陽極室と前記陰極室との間で水が双方向に移動可能なように構成される電解水製造装置を用いた燃料流体の製造方法であって、前記陰極室における電気分解によりアルカリ性の電解水を生成し、生成された前記アルカリ性の電解水と、油燃料とアルコールとを含む有機化合物を含む燃料とを混合して燃料流体を生成することを特徴とする。
上記のミスト化部は、サイクロン式のものが好適で、特に、浮遊物質を含む浄化すべき空気を吸入しサイクロンに向けて送出する空気吸入送出手段と、前記空気吸入送出手段から送出された空気をサイクロンに導入する導入部と、内筒及び外筒を備えるサイクロンとから成るサイクロン式空気浄化装置において、前記導入部及びサイクロン上部には気液接触用霧噴射部が配置されており、前記内筒にはスパイラル状フィンが固着され、前記スパイラル状フィンの外周部と前記外筒内壁との間には、それぞれが接触しないように間隙が設けられ、サイクロン上部の空気導入部付近には乱気流発生用の網目状構造物が設けられ、サイクロンの下部には、液溜が設けられ、気液接触用のスペースとしてサイクロン略上半分は該スパイラル状フィンが設けられないようにすると共に、気液接触した浮遊物質に遠心力を付与するスペースとしてサイクロン略下半分は該スパイラル状フィンが設けられるような配置とするものが好適である。
有機化合物からなる燃料とは、油燃料（灯油やガソリンなどの石油、植物油や動物油の油）、アルコールなどを含む。
第１の実施の形態に係る燃焼システムを模式的に示す図である。 第２の実施の形態に係る燃焼システムを模式的に示す図である。 サイクロン式の噴霧装置を模式的に示す図である。 他のサイクロン式の噴霧装置を模式的に示す図である。 他のサイクロン式の噴霧装置の上部断面を模式的に示す図である。 混合燃料の気化の方法を示す図である。 電解装置を模式的に示す図である。 電解水の製造装置を模式的に示す図である。 連通孔を説明するための図である。 第１の変形例に係る陰イオン交換膜の模式図を示す。 第１の変形例に係る原理を示す説明図である。 第２の変形例に係る電解水の製造装置を模式的に示す図である。 第２の変形例に係る陰極およびシート体の側面を模式的に示す図である。 第２の変形例に係る陰極およびシート体の平面を模式的に示す図である。 第２の変形例に係るシート体の平面を模式的に示すである。 第２の変形例に係る陰極の平面を模式的に示す図である。 第２の変形例に電解装置の作用効果を説明するための説明図である。 第３の変形例に係る電解装置を模式的に示す図である。 第４の変形例に係る電解装置を模式的に示す図である。 第５の変形例に係る電極を模式的に示す図である。 第６の変形例に係る電解装置を模式的に示す図である。 第７の変形例に係る電解装置を模式的に示す図である。 第８の変形例に係る電解装置を模式的に示す図である。 第９の変形例に係る電解装置を模式的に示す図である。 第９の変形例に係る電解装置を模式的に示す図である。 第９の変形例に係る電解装置を模式的に示す図である。 タービンエンジンへの適用例を示す図である。 ディーゼルエンジンへの適用例を示す図である。 混合燃料燃焼システムへの適用例を示す図である。
符号の説明
１００ 燃焼システム
１１０ 電解水生成部
１２０ 水素混合部
１３０ 燃料貯留部
１４０ 燃料混合部
１５０ ミスト化部
１６０ 燃焼部
２００ 燃焼システム
２１０ 電解水生成部
２２０ 電解水貯留部
２３０ 油燃料の貯留部
２４０ アルコール貯留部
２５０ 燃料混合部
２６０ ミスト化部
２７０ 燃焼部
以下、本発明の好適な実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、第１の燃焼システムの模式図を示す。
燃焼システム１００は、電解水生成部１１０と、水素混合部１２０と、燃料貯留部１３０と、燃料混合部１４０と、ミスト化部１５０と、燃焼部１６０とを含む。
電解水生成部１１０は、水または電解質水溶液を電解する電解部である。電解水発生部１０は、水、または、塩化ナトリウムや塩化カリウムなどの電解質水溶液を電気分解して電解水を発生させるものとすることができる。電解水発生部１１０の陰極室では、次のような反応が生じ、水素が発生する。
Ｈ２Ｏ＋２ｅ−→１／２Ｈ２＋ＯＨ−
電解水生成部１１０は、三室型の電解装置（電解質水溶液が貯められた中間室の一方の側に陰イオン交換膜を隔てて陽極室が設けられ、他方の側に陽イオン交換膜を隔てて陰極室が設けられている電解装置）や二室型の電解装置（陽極室と陰極室とが隔膜により隔てられて電解装置）であってもよい。陰極室にて発生させる電解水のｐＨは、１２前後が好適である。
電解質水溶液には、陽イオンまたは陰イオンのみの水溶液も含む。すなわち、三室型の電解装置では、中間室の陰イオンは陽極室に移動し、中間室の陽イオンは陰極室に移動する。したがって、陽極室の水溶液は、中間室からもたらされた陰イオンの水溶液となり、陰極室の水溶液は、中間室からもたらされた陽イオンの水溶液となる。
水素混合部１２０は、電解水生成部１１０で生成された水素が溶解した電解水と、電解水生成部１０で発生した気体状の水素とを混合するためのものである。この水素混合部２０は、公知の気液混合機を使用することができる。
燃料貯留部１３０には、燃料が貯められている。燃料貯留部１３０に貯留される燃料は、炭化水素系の燃料、たとえば石油や植物油、動物油、アルコールが好適である。油貯留部１３０は、公知のタンクにより構成してもよい。
燃料混合部１４０は、電解水生成部１１０で生成された水素が溶解した電解水と、燃料貯留部１３０に貯留する燃料とを混合するためのものである。燃料混合部１４０は、燃料と水とを混合する公知のものを適用することができる。この燃料混合部１４０は、実施の形態に係る燃料流体を製造する装置としての役割を有する。
ミスト化部１５０は、本願発明者が発明者となっている特開２００６−１４１８６４号公報に開示された技術や特開２００６−３２０８５６号公報に開示された技術が好適である。特に、ミスト化部１５０は、浮遊物質を含む浄化すべき空気を吸入しサイクロンに向けて送出する空気吸入送出手段と記空気吸入送出手段から送出された空気をサイクロンに導入する導入部と、内筒及び外筒を備えるサイクロンとから成るサイクロン式空気浄化装置であって、導入部及びサイクロン上部には気液接触用霧噴射部が配置されており、内筒にはスパイラル状フィンが固着され、スパイラル状フィンの外周部と前記外筒内壁との間には、それぞれが接触しないように間隙が設けられ、サイクロン上部の空気導入部付近には乱気流発生用の網目状構造物が設けられ、サイクロンの下部には、液溜が設けられ、気液接触用のスペースとしてサイクロン略上半分は該スパイラル状フィンが設けられないようにすると共に、気液接触した浮遊物質に遠心力を付与するスペースとしてサイクロン略下半分は該スパイラル状フィンが設けられるような配置とすることができる。
燃焼部１６０は、公知の燃焼装置であってよい。燃焼部１６０は、たとえば、火力発電所で使用される燃焼装置やガソリンエンジンやディーゼルエンジンの燃焼装置など、内燃機関で使用される燃焼装置を広く適用することができる。燃焼部１６０には、着火用の種火バーナーがあるとよい。種火バーナーの燃料は混合流体を用いてもよいし、又は油燃料のみとしてもよい。また、燃焼部１６０には、ミスト化部１５０でミスト化されたものを噴射する噴射ノズルがあるとよい。ミスト化部１５０は、噴射ノズルとして機能させてもよい。
（燃焼方法）
次に、燃焼方法について説明する。
まず、電解水生成部１１０にて水を電気分解し、水素が溶解した電解水を生成する。この電解水を水素混合部１２０に導入すると共に、電解水生成部１１０にて発生した気体の水素も水素混合部１２０に導入し、電解水と気体の水素とを混合する。
次に、燃料混合部１４０にて、燃料貯留部１３０に貯められた燃料と、水素混合部１２０にて気体の水素を混合した電解水とを混合する。これにより、実施の形態に係る燃料流体が製造される。
次に、燃料混合部１４０された混合液体をミスト化部１５０に導入し、混合液体をミスト化する。
次に、ミスト化された混合液体を燃焼部１６０に導入し、燃焼させる。
上記の実施の形態によると、従来、水に燃料を分散させる場合には界面活性剤を添加し乳化させてエマルジョン状態にしていたが、電解水を用いることで界面活性剤を添加することなく燃料を水に分散させることができる。また、燃料をエマルジョン状態にして電解水と混合しなくても、燃料と電解水との混合液体を確実かつ容易にミスト化することができる。したがって、混合液体を確実に燃焼部に導入することが可能である。
また、電解水を混合すると、電解水が燃料に混入されていない場合に比べて燃焼により生じる水蒸気の量が多くなる。その水蒸気の量が多いほど、熱交換機に熱を伝達する場合には、熱伝導度が高くなるという利点もある。
さらに、電解水を混合することを通じて、燃焼による炎の温度が低くなり、その炎の温度が下がった分だけ遠赤外線の発生が多くなり熱伝導効果が高くなるという利点もある。燃焼により生じたガスを熱伝達する場合には、熱伝導の効果を大きくすることができ、その分だけ、燃料の消費量を低減することができる。
２．第２の実施の形態
図２は、第２の実施の形態に係る燃焼システムである。
燃焼システム２００は、電解水生成部２１０と、電解水貯留部２２０と、油燃料の燃料貯留部２３０と、アルコール貯留部２４０と、燃料混合部２５０と、ミスト化部２６０と、燃焼部２７０とを含む。つまり、燃料貯留部として油燃料の燃料貯留部２３０およびアルコール貯留部２４０を設けた以外については、各構成要素の機能は基本的に同じであるのでその詳細な説明を省略する。
電解水貯留部２２０と燃料混合部２５０との間について、二系統Ａ１，Ａ２とすることができる。一つの系統Ａ１は、電解水を燃料混合部２５０に導く系統である。もう一方の系統Ａ２は、電解水貯留部２２０に存在する気体の水素を燃料混合部２５０に導く系統である。電解水貯留部２２０と燃料混合部２５０との間には、必要に応じて、供給ポンプＰ１および流量計Ｓ１を設けることができる。油燃料の燃料貯留部２３０およびアルコール貯留部２４０についても同様に、燃料混合部２５０との間において、必要に応じて、供給ポンプＰ２，Ｐ３および流量計Ｓ２，Ｓ３を設けることができる。
燃料混合部２５０とミスト化部２６０との間についても、二系統Ｄ１，Ｄ２とすることができる。一つの系統Ｄ１は、燃料混合部２５０で混合された燃料のうちの気体をミスト化部２６０に導く系統である。もう一方の系統Ｄ２は、燃料混合部２５０で混合された燃料のうちの液体をミスト化部２６０に導く系統である。気体をミスト化部２６０に導く系統Ｄ１において、必要に応じて、供給ブロアＵ１を設けることができる。また、液体燃料をミスト化部２６０に導く系統Ｄ２に供給ポンプＰ４を設けることができる。
ミスト化部２６０と燃焼部２７０との間についても、二系統Ｅ１，Ｅ２とすることができる。一つの系統Ｅ１はミスト状または気体状の燃料を燃焼部２７０に導くものである。もう一方の系統Ｅ２は、液体状の燃料を燃焼部２７０に導くものである。液体状の燃料を燃焼部２７０に導く系統に、必要に応じて供給ポンプＰ５を設けることができる。
この実施の形態によれば、電解水生成部２１０で生成された電解水は電解水貯留部２２０に貯留される。この電解水貯留部２２０から電解水および気体水素が燃料混合部２５０に送られ、燃料混合部２５０にて油燃料の燃料貯留部から送られた油燃料と、アルコール貯留部２４０から送られたアルコールとが混合される。この燃料混合部２５０で混合された燃料流体はミスト化部２６０でミスト化および気化され、燃焼部２７０に送られ燃焼することとなる。
水と燃料にさらにアルコールをさらに加えることで、油燃料が水により分散し易くなると共に、燃焼効率が向上する。
また、電解水を混合すると、電解水が燃料に混入されていない場合に比べて燃焼により生じる水蒸気の量が多くなる。その水蒸気の量が多いほど、熱交換機に熱を伝達する場合には、熱伝導度が高くなるという利点もある。
さらに、電解水を混合することを通じて、燃焼による炎の温度が低くなり、その炎の温度が下がった分だけ遠赤外線の発生が多くなり熱伝導効果が高くなるという利点もある。燃焼により生じたガスを熱伝達する場合には、熱伝導の効果を大きくすることができ、その分だけ、燃料の消費量を低減することができる。
なお、油燃料としては、灯油、ガソリンなどの石油や、動物油、植物油などを挙げることができる。また、燃料混合部は、実施の形態に係る燃料流体の製造装置としての役割を有する。
３．燃料流体
実施の形態に係る燃料流体は、有機化合物からなる燃料と水又は電解質水溶液を電気分解して得られた電解水とを含む。電解水は、電解水の製造装置（以下「電解装置」という）により製造され、陰極側にて生成された電解水および陽極側にて生成された電解水であってもよい。陽極側にて生成された電解水は、水素イオンが豊富に含まれる。陰極側にて生成された電解水は水素分子が豊富に含まれる。燃焼効率の観点からは、陰極側にて生成された電解水が好適である。燃料流体に占める電解水の割合は、７０重量％以下とするとよい。有機化合物からなる燃料としては、油燃料、アルコールがあるが、両者を含むとよい。油燃料としては、灯油、ガソリンなどの石油や、動物油、植物油などを挙げることができる。アルコールとしては、メチルアルコール、メタノール、プロパノール、ブチルアルコールなど広く適用することができる。
この燃料流体によれば、電解水に含まれている水素又は酸素が気泡状態で燃料流体に含まれることとなる。この水素又は酸素が気泡状態で含むことにより燃焼効率がより向上すること見出すと共に、混合気体の気泡が小さければ小さいほど燃焼効率がより向上することをさらに見出した。特に、気泡の直径は、１０μｍ以下だと優れていることを見出した。なお、気泡の直径の下限値は、気泡を構成し得る最小の値であり、たとえば１００ｎｍ以上である。特に、電解水に水素が含まれる場合に、燃焼効率が向上する。
４．ミスト化部
上記実施の形態に係るミスト化部としては、以下のサイクロン式の噴霧装置を適用するのが好適である。
図５はサイクロン式噴霧装置の要部概念図であり、点線で示された矢印は空気の流れを示している。１は、ブロア、ファン、ポンプ等の清浄化する空気を吸入し、サイクロンに向けて送風する空気吸入送出手段である。２は、サイクロンに空気を導入する直前部分となる導入部である。２の導入部の上部には、気液接触用霧噴射部７が設けられている。気液接触用霧噴射部７には図示しない配管から液体が供給され、気液接触用霧噴射部７からこの液体の霧が噴射される構成となっている。３はサイクロン本体であり、サイクロン本体３は、主に外筒４及び内筒５により形成されている。外筒内壁には浮遊物質が遠心力により付着する構成となっており、内筒は浄化された空気が排出される排出部を兼ねている。サイクロン下部は液溜１０となっており、微粒水滴とともに浮遊物質がそこに流下される構成となっている。また、６はサイクロン上部に設けられた気液接触用霧噴射部であり、気液接触用霧噴射部６にも図示しない配管から液体が供給され、気液接触用霧噴射部６からもこの液体の霧が噴射される構成となっている。
図５では、サイクロンに導入される直前部分の導入部２及びサイクロン上部の両方に気液接触用霧噴射部を設ける構成を示したが、これに限らず、サイクロンに導入される直前部分の導入部２或いはサイクロン上部のどちらか一方に気液接触用霧噴射部を設ける構成としても良い。以下の説明では、気液接触用霧噴射部が２つある構成について特化して説明する。
なお、気液接触用霧噴射部６、７から霧として噴射される液体は水のみに限らず、アルカリ性の液体或いは酸性の液体の場合もあり得る。清浄化すべき汚染空気が酸性の場合は、気液接触用霧噴射部６、７から噴射する液体をアルカリ性とし、清浄化すべき汚染空気がアルカリ性の場合は、気液接触用霧噴射部６、７から噴射する液体を酸性とする。以下の説明では、簡単のためにこの液体を水として想定している。
８はスパイラル状フィンであり、その内周は内筒側に固着されている。スパイラル状フィンの外周と外筒の内壁との間には所定の隙間が設けられている。これは、サイクロン外筒の内壁に付着した微粒水滴と浮遊物質を効率よく流下させるためのものである。
上記のように構成されたサイクロン式空気浄化装置の空気浄化の原理を説明する。まず、清浄化すべき空気を空気吸入送出手段１により吸入し、サイクロンに向けて送風する。送風された空気はサイクロンに導入される直前部分の導入部２の上面に設けられた気液接触用霧噴射部７から噴射される霧と混合される。この段階で、空気中の浮遊物質と微粒水滴との接触機会を設ける。さらにこの空気はサイクロンに導入され、サイクロン上部に設けられた気液接触用霧噴射部６からも霧が噴射されるためにサイクロン内部においても浮遊物質と微粒水滴との接触機会を設けることができる。
サイクロン内部には、螺旋状降下気流を誘導しやすいスパイラル状フィン８が設けられているために、螺旋状降下気流以外のショートカット気流は、スパイラル状フィンがないものに比べて起こりにくくなっている。ショートカット気流が起こらない分、浮遊物質に微粒水滴が付着して粒度が大きくなれば、浮遊物質はサイクロン内壁面に付着するのに十分な遠心力を得る程度の回転をすることができる。
このように、サイクロン導入部、サイクロン上部においては、浮遊物質と微粒水滴とが接触するスペースとして、また、サイクロンのスパイラル状フィンが設けられた部分は、浮遊物質と微粒水滴とが遠心力を受けるスペースとして供されるため、浮遊物質が微粒水滴と接触して一体となり、その後、一体となった浮遊物質と微粒水滴とが遠心力を受けてサイクロン内壁面に付着するという２段階の浮遊物質捕捉プロセスがそれぞれ分離されてより効率的に行われるようになっている。
また、スパイラル状フィンの幅やスパイラルのピッチを調整することで、螺旋状降下気流を自由にコントロールすることができるようになっている。このため、従来の、サイクロン外筒の直径がサイクロン内筒の２倍でなくてはならないという設計規則に則らなくと
も、スパイラル状フィンの幅やスパイラルのピッチを変えることで自由な寸法のサイクロンを設計できるようになった。
上記の構成により十分な遠心力を得て、サイクロン外筒内壁面に付着した浮遊物質と微粒水滴は、最終的には重力により内壁面下方へと流下し、液溜に溜まる構造となっている。
図４は本発明に係るサイクロン式空気浄化装置の他の実施の形態を示す図である。図５に係るサイクロン式空気浄化装置からの変更点は、サイクロン上部の導入部２付近に気液撹拌用乱気流発生手段９が設けられている点である。図５（a）には、気液撹拌用乱気流発生手段９が設けられたサイクロン上部断面図を示す。この図にみられるように、気液撹拌用乱気流発生手段９は、サイクロン上部の周上の一部に設ければ良いが、必要に応じて、図５（ｂ）に示すようにサイクロン上部周上の複数箇所に設けても良い。
この気液撹拌用乱気流発生手段９には、例として、多孔質物質やスクラバーなどの網目状の構造物が用いられる。この実施の形態では、サイクロン上部に導入された空気は、気液撹拌用乱気流発生手段に当たることにより、乱気流となり、この乱気流によって浮遊物質と微粒水滴との接触機会を、気液撹拌用乱気流発生手段がないものに比べてより増加させることができる。
なお、スペース上の制約がなければ、サイクロンを多段式にしてもよい。多段式のサイクロンとはサイクロンを複数設けたものであり、例えば２段式のものを例にとると、第1段目のサイクロンの導入部は、今まで説明したとおりのものであるが、第1段目のサイクロンの内筒から排出された空気は第2段目のサイクロンの導入部に導入される構造とし、第２段目のサイクロンの内筒から排出された空気が最終的に浄化された空気として利用される構造とする。
このような多段式のサイクロンを用いる場合、第1段目のサイクロンには、気液接触用霧噴射部と気液撹拌用乱気流発生手段とを設け、第1段目のサイクロンは浮遊物質と微粒水滴との接触を促す機会を十分に与えるためのスペースとし、第2段目のサイクロンには、気液接触用霧噴射部と気液撹拌用乱気流発生手段とは設けず、第2段目のサイクロンは、浮遊物質と微粒水滴とが十分な遠心力を受けるためだけのスペースとして構成する。このように構成することにより、浮遊物質が微粒水滴と接触して一体となり、その後、一体となった浮遊物質と微粒水滴とが遠心力を受けてサイクロン内壁面に付着するという２段階の浮遊物質捕捉プロセスをそれぞれ別のサイクロンに分離させて行わせることができ、より効率的に浮遊物質の捕捉が可能となる。
５．変形例
（１）燃焼部２７０に混合流体を供給する前に、その混合流体を圧縮する流体圧縮部を設けてもよい。流体圧縮部において混合流体をたとえば１ＭＰａ以上で圧縮すると、ノズルから混合流体が放出されたときに、微細な混合流体が噴霧されることとなる。この混合流体はガス状態又は亜臨界状態のものである。流体圧縮部において混合流体の圧縮時の圧力の上限は、たとえば、２２ＭＰａである。
（２）上記の例では、混合流体をミスト化する例を示したが、気化させてもよい。気化させる場合の一例を図６に示す。気化させる方法として次のように行うことができる。補助の燃料供給管２７２ａから燃料が供給され、補助バーナー２７２ｂを着火させる。それと共に、主燃料供給管２７４ａに燃料を供給し、補助バーナー２７２ｂの熱により、燃料を気化させ、その気化した燃料が主バーナー２７４ｂに供給され、主バーナー２７４ｂが着火する。主バーナー２７４ｂが着火した後は、その主バーナー２７４ｂの熱により主燃料供給管２７４ａの燃料を気化させると共に、補助の燃料供給管２７２ａに燃料を供給するのを停止し、補助バーナー２７４ｂを消す。なお、主燃料供給管２７４ａは、主バーナーの炎が生じるところを通り、主バナー２７４ｂのところに戻るような構成とするとよい。なお、センサー（たとえば光センサー）などで主バーナー２７６が点火したかどうかを検知させてもよい。また、図６における主燃料供給管２７４ａの細い管の部分は混合燃料が液体状で存在し、太い管の部分で気化させるようにする構成とすることができる。これによれば、気化部を別途設ける必要なく、混合流体を気化させることができる。
６．電解装置
（１）電解装置の構成
図７は、三室型の電解装置に係る模式図を示す。
電解装置１２は、陽極室３２０と陰極室３３０と中間室３４０とを含む。中間室３４０は、陽極室３２０と陰極室３３０との間に設けられている。なお、図８および図９に示すように、陽極室２０と陰極室３０とを隔てる隔壁５０には、連通孔５２が設けられていることができる。連通孔５２は、中間室４０の周囲に設けることができる。この連通孔５２により、陽極室２０と陰極室３０との間で水が双方向に移動可能に構成することができる。
中間室３４０には電解質水溶液が充填されている。中間室３４０に供給された電解室水溶液は、陽イオン（たとえばナトリウムイオン）が陰極室３３０に供給され、陰イオン（たとえば塩化物イオン）が陽極室３２０に供給される。中間室３４０を通過した水溶液を電解質水溶液の供給源３８０に戻して、電解質水溶液を再利用し循環させてもよいし、または、消費した分だけの電解質を中間室３４０に追加してもよい。電解質水溶液は、たとえば、塩化物塩水溶液（塩化ナトリウム水溶液や塩化カリウム水溶液）を挙げることができる。電解質水溶液の濃度としては、たとえば、電解質の飽和濃度とすることができる。
中間室３４０と陽極室３２０とは、陰イオン交換膜からなる第１の隔膜３２４により隔てられている。第１の隔膜３２４が陰イオン交換膜からなることで、中間室３４０の陽イオンが第１の隔膜３２４を通過せず、陰イオンのみが選択的に第１の隔膜３２４を通過することとなる。第１の隔膜３２４に適用される陰イオン交換膜は、公知のものを適用することができる。
中間室３４０と陰極室３３０とは、陽イオン交換膜からなる第２の隔膜３３４により隔てられている。第２の隔膜３３４が陽イオン交換膜からなることで、中間室３４０の陰イオンが第２の隔膜３３４を通過せず、陽イオンのみが選択的に第２の隔膜３３４を通過することとなる。第２の隔膜３３４に適用される陽イオン交換膜は、公知のものを適用することができる。
陰極３３２は直流電源３７０の−側に接続され、陽極３２２は直流電源３７０の＋側に接続されている。直流電源３７０は、その電圧や電流を任意に設定できる構成になっている。直流電源３７０は、たとえば、電圧は５〜２０ボルト程度の範囲で任意に選択でき、電流についても３〜２６アンペアの範囲で適宜選択して設定することができるものを挙げることができる。陽極２２および陰極３２は、網目状の電極や、たとえば１．５ｍｍ前後でパンチング穴加工した電極などからなることができる。なお、パンチング加工した電極は、パンチングで取り除いた面積と電極として使用される面積とがたとえば５０％程度になるようにすることができる。電極の材質は公知のものを適用することができる。
陽極２２と陰極３２との大きさを非対称、すなわち、電極面積の大きさを異ならせてもよい。これにより、陽極２２の電解量と陰極３２の電解量とを変えることができる。また、陽極電極の電極面積と陰極電極の電極面積とを異ならせることで、混合された電解水の酸性度を適宜調整することができる。つまり、陽極２２の電極面積は、陰極３２の電極面積より大きいことで、酸性電解水の発生量がアルカリ性電解水の発生量よりも多くなるため、酸性度を高めることができる。一方で、陰極３２の電極面積を陽極２２の電極面積より大きくすることで、アルカリ性電解水の発生量が酸性電解水の発生量よりも多くなるため、アルカリ性の度合いを高めることができる。
電解装置１２は、陽極室３２０に水を給水するための第１の給水口３２６と、陰極室３３０に水を供給するための第２の給水口３３６とが設けられている。第１の給水口２６および第２の給水口３６に繋がる流路は、一つの流路が分岐されて構成されている。その流路の分岐したところには、陽極室２０および陰極室３０へ分配する水量を調整するための分配割合調整バルブ６０が設けられている。分配割合調整バルブ６０は、電解装置１２に水を供給する量を調整する供給量調整機能ももたせてもよい。
電解装置１２は、陽極室３２０の液を吐出する第１の吐出口２８ａと、陰極室３３０の液を吐出する第２の吐出口３３８ａとが設けられている。さらに、電解装置１２は、第１の吐出口２８ａから吐出される液の量を調整する第１の吐出バルブ２８ｂと、第２の吐出口２８ａから吐出される液の量を調整する第２の吐出バルブ２８ｂとを有する。
以上のような電解装置を適用することが好適である。この場合に、陽極室で生成された電解水であっても、陰極室で生成された電解水であってもよいが、より効果的なのは陰極室で生成された電解水である。
第１の吐出口２８ａは、陽極室２０の下部に設け、第１の給水口２６は、陽極室２０の上部に設けるとよい。これにより、第１の給水口２６から給水された水は、上から下に向かって流れようとする。したがって、陽極２２にて発生する気体（電解質水溶液が塩化ナトリウムや塩化カリウムの場合は塩素）からなる気泡が水に押されて上に上がり難くなり、その分だけ、その気体（塩素）が水と気液接触する時間が長くなり、次亜塩素酸への反応をより確実に行うことができる。
陽極室２０は、縦長であるとよい。具体的には、陽極２２と直交する方向の陽極室２０の幅よりも陽極室２０の高さの方が大きいとよい。その陽極室の幅に対する陽極室の高さの比（高さ／幅）は、たとえば、１．５以上、好ましくは１．５〜５．０とすることができる。このような縦長であることにより、陽極室２０で発生した気体（塩素）が水と接触する時間を長くすることができ、塩素と水との反応を確実に行うことができる。また、陰極３０も同様とするとよい。
（２）動作
次に、電解装置１２の動作を説明する。
まず、分配割合調整バルブ６０を調整すると共に、水を陽極室２０および陰極室３０に供給する。水の水量は、たとえば０．５〜１．５ｌ／分とする。
この水の供給と併せて、陽極２２と陰極３２の間に電位を印加し、電気分解を行う。たとえば、電気分解時の電圧は、５〜１０Ｖとし、電流を３〜１０アンペアとする。特に、陰極室３０に供給される水溶液１リットル当たり１５００クーロン、好ましくは２０００クーロンとなるようにすると、スケールが付き難くなる。陽極２２と陰極３２との間に電位を印加すると、中間室４０の陽イオン（たとえば電解質が塩化ナトリウムの場合にはナトリウムイオン）が第２の隔膜３４を通過し陰極室３０に移動する一方で、中間室４０の陰イオン（たとえば電解質が塩化ナトリウムの場合には塩化物イオン）が第１の隔膜２４を通過し陽極室２０に移動する。
陽極室２０では、陽極２２にて塩化物イオンが次式の反応を起こし、塩素が発生する。
２Ｃｌ−→Ｃｌ２＋２ｅ−
この塩素は、さらに、水と反応して次亜塩素酸が生成される。
Ｃｌ２＋Ｈ２Ｏ→ＨＣｌＯ＋ＨＣｌ
一方で、陰極室３０では、陰極にて次式の反応が起こる。
Ｈ２Ｏ＋２ｅ−→１／２Ｈ２＋ＯＨ−
この電気分解時において、陽極室２０と陰極室３０とを隔てる隔壁５０に設けられた連通孔５２から陽極室２０で生成された酸性の電解水が陰極室３０に移動すると共に陰極室３０で生成されたアルカリ性の電解水は陽極室２０に移動する。これにより、陽極室２０で生成された酸性水と陰極室３０で生成されたアルカリ電解水が混合する。また、陽極室２０で生成された酸性水が陰極室３０に移動することで、陰極３２で発生するスケールが付着するのを防ぐことができる。
また、この電気分解時に、第１の吐出バルブ２８ｂと第２の吐出バルブ３８ｂとを調整し、陽極室２０および陰極室３０から吐出される電解水の量を制御する。
第１の吐出口２８ａから吐出された電解水と、第２の吐出口３８ａから吐出された電解水とを混合することで、本実施の形態に係る弱アルカリ性、中性または弱酸性の次亜塩素酸を含む電解水が生成される。
なお、第１の吐出バルブ２８ｂまたは第２の吐出バルブ３８ｂの一方を完全に閉め、第１の吐出口２８ａまたは第２の吐出口２８ｂのいずれかのみから吐出してもよい。この場合には、陽極室２０または陰極室３０の内部で混合水が生成されることになる。
（３）作用効果
この実施の形態によれば、次の作用効果を奏することができる。
（ａ）陰極室２０には、一般的に、中間室４０から供給された陽イオンが陰極３２に付着し、スケールがつく。しかし、本願発明者は、本実施の形態に係る電解装置１０によると、陽極室２０で生成された酸性水を陰極室３０に誘導混合させることで、陰極３２にスケールが付着しないことを見出した。このように陰極３２にスケールがつかないことで、陰極３２に付着したスケールを取り去る工程（逆洗浄）が不要または減らすことができるため、連続運転が可能となる。
また、第２の吐出バルブ３８ｂのみを開き、陰極室３０の第２の吐出口３８ａのみから電解水を吐出すると、陽極室２０で生成された酸性水は、陰極室３０側に流れ高濃度の次亜塩素酸を含有したアルカリ性の電解水を生成することが可能となると共に、一層陰極３２にはスケールの付着は起こらなくなる。
（ｂ）従来は、陽極室２０で生成された電解水と陰極室３０で生成された電解水とを混合するという発想はなかった。しかし、陽極室２０で生成された電解水と陰極室３０で生成された電解水とを混合することで、その混合水が弱アルカリ性、中性または弱酸性を示すことを本願発明者は見出した。また、それらの電解水を混合することで、従来は一方の電解水のみを使用し、他方の電解水は廃棄していたが、双方の電解水を使用することができるため、水資源を有効に使用することができる。
（ｃ）分配割合調整バルブ６０を調整することで、陰極３２に流れる単位水量当たりの水へ流れる電流量を調整することができる。つまり、同じ電流量であれば、水が少なければ単位水量当たりの水へ流れる電流量を大きくすることができる。陰極３２に流れる単位水量当たりの電流量が大きければ大きいほど陰極３２にスケールが付着し難いという性質がある。したがって、陰極室３０への水の供給量を少なくすることで、陰極３２にスケールがつくのをより確実に少なくすることができる。
（ｄ）第１および第２の給水口２６，３６を陽極室２０および陰極室３０の上部に設け、第１および第２の吐出口２８ａ，２８ｂを陽極室２０および陰極室３０の下部に設け、水を上から下に流すことで、陽極２２で発生した塩素が上に上がり難くなり、塩素が水と接触する時間を長くすることができる。したがって、より確実に次亜塩素酸への反応を実現することができる。
（ｅ）通常であれば、陽極室２０側への分配量が低いと、陽極室２０で生成した電解水と陰極室３０で生成した電解水とを混合した場合には、次亜塩素酸の濃度が大きく低下すると思われる。しかし、本発明者は、本実施の形態により得られた電解水は、次亜塩素酸の濃度（有効塩素濃度）が大きく低下しないことを見出した。したがって、本実施の形態によれば、得られる電解水が高濃度の次亜塩素酸を含有するため、殺菌力が低下しない。
なお、次亜塩素酸は陽極側で生成された酸性電解水中に含まれるものであることが一般的に知られているが、ｐＨ値が微酸性、中性もしくは微アルカリ性に調整された次亜塩素酸水を製造しようとする場合は、工業的に製造された次亜塩素酸ナトリウム（ソーダ）に塩酸を加えてｐＨ値を調整するか、または前記文献１により生成された塩化ナトリウムを含む酸性電解水とアルカリ性電解水とを適当量混合して製造することが考えられるが、いずれの場合も有効塩素濃度をあまり変化させずにｐＨ値を単独に調整することは行われていない。
（ｆ）本実施の形態では、陽極室２０に供給される水の量と陰極室３０に供給される水の量との大小関係、および、第１の吐き出しバルブ２８ｂと第２の吐き出しバルブ３８ｂとの開閉量（絞り量）の大小関係を組み合わせることで、表１に示すように弱酸性から弱アルカリ性の範囲で様々なｐＨ調整が可能となる。
なお、第１の吐出バルブ２８ｂと第２の吐出バルブ３８ｂとを同じ程度開放することで、陽極室２０で生成された電解水と陰極室３０で生成された電解水との混合比率は下がることになるため、混合比率は特に第１および第２の吐き出しバルブ２８ｂ，３８ｂで調整することができる。
（ｇ）従来は、どちらか一方を使用している時は一方を廃棄していたが、この製法により大切な水資源を無駄に捨てないで済むようになった。
（ｈ）従来、三室型電解装置では、次亜塩素酸ナトリウムを生成することはできなかった。つまり、ナトリウムイオンが陽極室に移動することがないこと、および、次亜塩素酸が陰極室に移動することがないことにより、ナトリウムイオンと次亜塩素酸とが反応することがないため、次亜塩素酸ナトリウムが生成されることはなかった。しかし、本実施の形態によれば、連通孔４２があるため、次亜塩素酸とナトリウムイオンとが反応することになるため、次亜塩素酸ナトリウムも生成することになり、次亜塩素酸ナトリウムと次亜塩素酸との混合水を生成することができる。これにより、洗浄作用と殺菌作用とを有する混合電解水を実現できる。なお、次亜塩素酸ナトリウムは、本出願時点において厚生労働省指定の食品添加物に指定されている。
比較例として、二室型電解装置で次亜塩素酸ナトリウムを生成することも考えられる。この二室型電解装置とは、陽極室と陰極室とが隔膜で隔てられ、水に塩化ナトリウムなどの電解質を溶解させて電気分解を行う装置である。二室型電解装置により次亜塩素酸ナトリウムを生成する場合には、水に塩化ナトリウムが溶解されているため、塩化ナトリウムの濃度が高くなってしまうという制約がある。
また、電気分解により、アルカリ環境下で塩化物イオンを反応させて次亜塩素酸ナトリウムを生成する方法が考えられるが、この場合には、トリハロメタンが生成してしまうという問題がある。しかし、本実施の形態によれば、酸性下の陽極室で次亜塩素酸を生成させ、その次亜塩素酸とナトリウムイオンとを反応させて次亜塩素酸を生成しているため、トリハロメタンの発生が生じない。
（ｉ）中性付近電解水の生成により排水基準などの適合も未処理で実現するため、環境汚染など環境に負荷を与えないという利点がある。
（ｊ）電解次亜塩素酸は有機物と接触する事で簡単に中和する特長も持ち合わせている。
（ｋ）陽極室と陰極室とが連通していない状態で電解を行った場合に、陰極室から吐出される電解水は、沈殿物（炭酸カルシウム）を含んでしまう。しかし、本発明者は、陽極室２０と陰極室３０とが連通した状態で電解を行うことで、陰極室３０から吐出された電解水は陽極室２０から陰極室３０に流入した電解水も含むため、その沈殿物が生じないことを見出した。これにより、たとえば次の効果が奏される。
陰極室から吐出された電解水をタンクに貯めて、必要に応じて使用する場合が考えられる。この場合に、電解水に沈殿物が含まれていると、タンクの内壁に沈殿物が付着し、頻繁に洗浄をする必要がある。また、取水口に沈殿物が貯まり通水ができなくなり、故障の要因となる場合がある。しかし、沈殿物が含まない電解水であると、タンクの内壁に沈殿物が付着せず洗浄回数を減らすことができ、取水口に沈殿物が貯まらないため通水を確実に確保することができる。
（４）変形例
（ａ）第１の変形例
図１０および図１１に示すように、陰イオン交換膜からなる第１の隔膜２４は、微細孔が設けられることができる。その微細孔の径としては、たとえば、３０〜８０μｍとすることができる。この場合に、第１の隔膜２４は不織布で構成してもよい。
これによれば、電解質水溶液のナトリウムイオンなどが陽極室２０に移動しやすくなり、次亜塩素酸ナトリウムと次亜塩素酸との混合水がより生成されやすくなる。
（ｂ）第２の変形例
図１２〜図１６に示すように、陰極３２は、水に対して透過性のあるシート体９０で覆われていることができる。シート体９０としては、たとえば不織布、多層の網状シートを挙げることができる。このように陰極３２をシート体で覆うと次の効果が奏される。
陰極３２をシート体９０で覆うことで、電解される水を陰極３２の付近に滞留することとなる。このため、陰極３２の付近に滞留する水に対するチャージ量が増すことになる。水に対するチャージ量が増した分だけ、陽イオンに基づくスケールが付着することがさらに減ることになる。その結果、連続運転をよりし易くなると共に、陰極３２を逆洗浄が不要になるか又は頻度を減らすことができるため、産業的な用途においてより有利な電解装置を実現することができる。併せて、陰極３２にスケールが成長してイオン交換膜５４を破損するのを防ぐことができるため、イオン交換膜を保護する役割も果たすことができる。なお、陽極２２も陰極３２と同様にシート体で覆ってもよい。
図１７を用いてより具体的に作用効果を説明する。電解槽に供給された原水は電極板表面を高速で流れて行く。この時、特に陰極側では電極表面にスケール付着するが電極板表面に網状シートを被う事で原水は高速流帯と低速流帯の二流帯になる。伝電極表面の網状覆いをした低速流体には十二分な電流を与える事が出来る。この多くの電流を与える事は簡単な網状シートで被う事により、簡便な方法で陰極側電極板表面に付着するスケールの付着が防止できる。
（ｃ）第３の変形例
上記の実施の形態において、陽極室２０と陰極室３０とは、隔壁５０の連通孔５２により連通させているが、図１８に示すように、別途設けた連通路５４により連通させてもよい。連通路５４によると、陽極室２０と陰極室３０との間を行き来する水の量を把握しやすいという利点がある。その連通路５４に開閉量調整バルブ５６を設けることができる。この開閉量調整バルブ５６により、陽極室２０と陰極室３０との間を行き来する水の量を容易に調整することができる。
（ｄ）第４の変形例
図１９に示すように、陽極室２０にて発生したガスを抜くための第１のガス抜き口２８cを設けてもよい。これにより、陽極室２０にて発生したガスを排出することができ、ガスによる流量の不安定化を防ぐことができる。また、陰極室３０にて発生したガスを抜くための第２のガス抜き口３８ｃを設けてもよい。これにより、陰極室３０にて発生したガスを排出することができ、ガスによる流量の不安定化を防ぐことができる。第１および第２のガス抜き口２８ｃ，３８ｃは、必要に応じて栓をしておくことができる。
（ｅ）第５の変形例
陽極２２は、図２０に示すように、爪電極部２２ａを有する電極とすることができる。また、陰極３２も同様に爪電極部３２ａを設けてもよい。爪電極部２２ａ，３２ａは、パンチングにより形成された孔２２ｂ，３２ｂの一辺から伸びるように形成されている。電極２２，３２をパンチングにより穴を開ける際に、切り抜かずに残すようにパンチングを行うことで、この爪電極部２２ａ，３２ａを形成することができる。従来、パンチング電極では、パンチングにより開口した部分は廃棄され、その残った電極の面積部分を使うが、この方法では電解に使う面積はパンチングにより開口する前の約５０％位となり、電極面に接触する水の量が半減するため、電解効率が落ちてしまう。しかし、このようにパンチング部分の電極を切り抜かずに残すことで、パンチング前の電極をすべて残すことができ（面積をすべて維持することができ）、電解効率が落ちない。また、パンチングで残した羽根部分があることで、電極表裏の水の移動がスムーズとなり、この点からも電解効率の向上につながる。さらに、羽根部分の付け根の切片角では、電極の平面部分よりも気泡が多く発生し、盛んな電解反応が生じていることが確認された。これは、ハーフパンチングにより電極２２，３２の表裏の水の移動が乱流を起し、電解効率の向上につながったと思われる。つまり、中間室４０から各電極２２，３２側に移動してきたイオン水は、パンチングされた通過口２２ｂ，３２ｂから電極２２，３２の外側の電解槽に移動するが、その時、電極２２，３２の外側を通過する原水は、電極２２，３２の爪電極部２２ａ，３２ａに当たりながら乱流を起し、中間室４０から移動してくるイオン水と混合され更には乱流として電極板表面に接触し、電解効率の向上が図られる。
なお、パンチングの方法は、公知の方法を適用することができる。パンチングの穴の形状は、円形であっても角形であってもよい。
（ｆ）第６の変形例
図２１に示すように、陽極室に対して水を供給するかどうかを決める第１の開閉バルブ５８ａが設けられていることができる。通常の電解装置では陽極室および陰極室の双方に水を供給しなければ電解ができない。しかし、この実施の形態によれば、陽極室２０と陰極室３０とが連通しているため、この開閉バルブ５８ａを閉じても、陽極室２０には、陰極室３０を通じて水が供給されることになり、通常の電解装置ではできない手法での電解が可能となる。たとえば、この第１の開閉バルブ５８ａと閉じ、陽極室２０側のみから電解水を吐出した場合には、強い酸性を有する電解水を生成することができる。
また、同様に、陰極室３０に対して水を供給するかどうかを決める第２の開閉バルブ５８ｂが設けられていることができる。第２の開閉バルブ５８ｂを閉じても、第１の開閉バルブ５８ａが開いていれば、陰極室３０には、陽極室２０を通じて水が供給されることになり、通常の電解装置ではできない手法での電解が可能となる。たとえば、第２の開閉バルブ５８ｂを閉じ、陰極室側のみから電解水を吐出した場合には、強いアルカリ性を有する電解水を生成することができる。
（ｇ）第７の変形例
図２２に示すように、複数の電解装置１０を並列に接続してもよい。つまり、複数の陽極室２０と複数の陰極室３０とを用意し、各陽極室２０から吐出された電解水は、共通の排出口から排出され、各陰極室３０から吐出された電解水は、共通の排出口から排出されるようにしてもよい。この変形例によれば、複数の陽極室がそれぞれ並列に接続され、また、複数の陰極室がそれぞれ並列に接続されているため、水の電解の並列処理が可能となり、電解水の大量生成が行い易くなる。
（ｈ）第８の変形例
図２３に示すように、供給口側に設けられた第１の連通孔５２ａと、吐出口側に設けられた第２の連通孔５２ｂとを含み、第１の連通孔５２ａを第２の連通孔５２ｂよりも小さくすることができる。第１の連通孔５２ａと第２の連通孔５２ｂとの開口比は、たとえば、０．５：９．５〜１．５：８．５とすることができる。
陽極室で生成された酸性水が連通孔を通じて陰極室に入った場合に、第１の連通孔５２ａが小さいため、陰極室にて酸性水に含まれる次亜塩素酸などが二次電解されるのを抑えることができる。つまり、酸性水の二次電解を極力防ぎつつ、その酸性水をアルカリ性水と混合させ、吐出することができる。第１の連通孔５２ａは、スケールが陰極に防ぐことができる程度の酸性水の量が流れるように設定するとよい。陰極にｐＨ３．０前後の酸性水を陰極室に供給される原水に対して１０％以上混合させるとアルカリ水には炭酸カルシウムが生成されないことが実験で確認されている。
また、炭酸カルシウムはアルカリ性水を洗浄等や植物の活性に使用する時に配管の内部に付着したり、送水ポンプの軸に付着してポンプの軸が回転しない等の故障を引き起こしてきた。しかし、この変形例によれば、そのような炭酸カルシウムからなる澱が発生しないという効果がある。
さらに、第２の連通孔５２ｂがあるために、陰極側に所定量の次亜塩素酸を移動させることができる。
（ｉ）第９の変形例
図２４〜図２６に示すように、中間室４０は、陽極２２および陰極３２が伸びる方向に、複数の区画に分けることができる。中間室４０の複数の区画は、仕切部４２により仕切ることができる。仕切部４２により区画を仕切ることで、電解質水溶液の滞留を図ることができ、電解質イオンの移動をより確実に行うことができ、中間室４０から陽極室２０および陰極室３０にイオンの移動消耗現象を確実に行うことができる。これにより、効率的な電解を図ることができる。中間室４０の複数の区画は、それぞれ隣り合う区画と連通させることができる。この場合に、供給部４４は、複数の区画の各々に設けることができる。また、中間室４０の複数の区画の各々において、電解質水溶液の排出部４６を設けることができる。供給部４４および排出部４６は、たとえばパイプを中間室４０の側部に連結することで実現することができる。この変形例は、次の変形が可能である。
（ｉ）供給部４４は、電解質水溶液を供給するのではなく、電解質を供給するための供給部としてもよい。
（ｉｉ）中間室４０の各区画を仕切部４２により完全に仕切ってもよい。この場合には、各区画に電解質水溶液を供給する供給部４４と、電解質水溶液を排出する排出部４６が必要となる。
（ｉｖ）中間室４０は次の変形が可能である。すなわち、中間室４０の一端（陽極２２および陰極３２が伸びる方向の一方の側）に電解質水溶液の主供給部を設け、中間室４０の他端（陽極２２および陰極３２が伸びる方向の他方の側）に電解質水溶液の主排出部が設けることができる。電解質水溶液の主供給部と電解質水溶液の主排出部との間において、少なくとも一つの電解質水溶液を供給するための副供給部を設けてもよい。
この場合において、陽極室２０は、中間室４０の区画に対応するように、複数の区画を設けてもよい。この区画は、仕切部２０ａにより仕切ってもよい。また、陽極室２０の各区画は、隣り合う区画と連通していてもよいし、連通していなくてもよい。また、陽極室２０の各区画に原水の供給部２０ｂと排出部２０ｃを設けてもよい。なお、陽極室２０の各区画が隣り合う区画と連通していない場合には、各区画に原水の供給部２０ｂと排出部２０ｃを設けるとよい。仕切部２０ａにより区画を仕切ることで、電解質水溶液の滞留を図ることができ、電解質イオンの移動をより確実に行うことができ、効率的な電解を図ることができる。
陽極室２０の排出部を最後の区画のみに設けると、高濃度の電解水となり隔膜の損傷がし易くなることから、各区画に排出部２０ｃを設けるとよい。
また、陰極室３０は、中間室４０の区画に対応するように、複数の区画を設けてもよい。この区画は、仕切部３０ａにより仕切ってもよい。また、陰極室３０の各区画は、隣り合う区画と連通していてもよいし、連通していなくてもよい。また、陰極室３０の各区画に原水の供給部３０ｂと排出部３０ｃを設けてもよい。なお、陰極室３０の各区画が隣り合う区画と連通していない場合には、各区画に原水の供給部３０ｂと排出部３０ｃを設けるとよい。仕切部３０ａにより区画を仕切ることで、電解質水溶液の滞留を図ることができ、電解質イオンの移動をより確実に行うことができ、効率的な電解を図ることができる。
陰極室３０の排出部を最後の区画のみに設けると、高濃度の電解水となり隔膜の損傷がし易くなることから、各区画に排出部３０ｃを設けるとよい。
この変形例によれば、次の作用効果を奏することができる。
従来、三室型電解装置では、電解水の大量生成を一つの電解槽で行うことは一般的に行われていない。本願発明者は、一つの電解槽で電解水の大量生成ができない課題の原因を次のように見出した。中間室を挟んだ陽極と陰極との間の距離は、電気伝導の関係で極めて重要である。陽極と陰極との間の距離が短ければ短い程、伝導率は向上するが、両電極間には中間室が有るためにどうしても一定の間隔が必要である。そのため、中間室に流れる電解質の流量の限界が有る一方で、電解によるイオンが中間室から陽極室及び陰極室に移動するため、中間室の途中において電解質を消耗し、電解に必要なＮａ＋やＣｌ−などが不足する。つまり、陽極と陰極との間の中間室の隙間は一般的に３〜６ｍｍ程度の狭い空間を電解質水溶液が流れる。電解質水溶液は飽和食塩水が最も効率よく電気を流すが、幅の狭い中間室を流れる電解質液のＮａ＋及びＣｌ−はイオン交換膜を通過して両極に移動し、その中間室のイオン濃度は、電解槽を通過するに従って、イオンが消耗されていくことに基づき低下していく。これにより一枚の大きな電解槽では電解質液の入り口付近と出口付近のイオンの濃度差が大きくなってしまう。
中間室の電解イオン濃度が消耗により一定以下の濃度になると強い電圧を必要とする。しかし、消費電力及び電極または隔膜の損傷を防止するには一定の低電圧で電気分解が必要となる。そこで最適効率の電圧を維持するには構造上、その電解面積には自ずと適正値が有る。その結果、本願発明者は、電解水の大量生成に伴う問題の克服ができないのではないかという課題の原因を認識した。
この変形例は、この課題の原因に着目し、なされたものである。つまり、中間室４０の途中に電解質または電解質水溶液を供給する供給部４４を設けることで、消費された電解質の補充を行うことができる。したがって、中間室４０の各区域においての電解質濃度の平準化を図ることができる。このため、各電解部分においての電解効率のむらを抑えることができ、効率的かつ効果的な電解を図ることができる。また、電解質濃度の平準化を図ることができるため、低電圧の駆動ができ、電極やイオン交換膜の損傷を抑えることができる。
（５）実験例
以下、実験例について説明する。
（１）各態様における実験結果を示す。
表２に、陽極室と陰極室とが連通している電解装置の各態様における実験結果を示す。電解装置の供給口、連通孔および吐出口の条件の違いによって、電解水の性質がどう変わるかについて実験した。次亜塩素酸の濃度の測定に当たっては、クロール試験紙（１０〜５０ｐｐｍ）（商品名：ＡＤＶＡＮＴＥＣ、（株）東洋製作所製）を用いた。
（２）ｐＨ調整
表２から、陽極室と陰極室とが連通している電解装置によれば、ｐＨ３〜１１までの電解水を生成できることを確認した。具体的な陽極室と陰極室との連通態様、供給口および吐出口の態様を表１に示す。表１に示すように、陽極室と陰極室との連通態様、供給口および吐出口の態様を調整することで、自由なｐＨ調整が可能である。
陽極室から吐出された電解水は、少なくとも、ｐＨは３．２〜９．６、ＯＲＰは１，１２０ｍＶ〜２０ｍＶ、次亜塩素酸の濃度は４０ｐｐｍ〜３５ｐｐｍの範囲内で調整可能であることを確認した。
陰極室から吐出された電解水は、少なくとも、ｐＨは７．６〜１１．２、ＯＲＰは８００ｍＶ〜−７８０ｍＶ、次亜塩素酸の濃度は０ｐｐｍ〜３８ｐｐｍの範囲内で調整可能であることを確認した。
（３）陰極へのスケールの付着の有無について
陰極に本来スケールが付着する。しかし、電解装置を５０時間使用しても、陰極にスケールの付着を目視できなかった。
（４）浮遊物（おり）について
陽極室と陰極室を連通させた状態で水を電解し、陰極室から電解水を吐出させた。その電解水には、浮遊物（酸化カルシウムなど）が生じないことを確認した。
７．応用例
（１）タービンエンジン
実施の形態に係る燃焼システムをタービンエンジンに適用した例を図２７を参照しながら説明する。
空気を圧縮機４１０により圧縮し、その空気を燃焼室４２０に供給する。その燃焼室４２０にて混合流体が燃焼され、高温高圧となった空気（燃焼ガスを含む）がタービン４４０に供給され、そのタービン４４０が回転し、発電機４５０を通じて発電される。また、タービン４５０を通過した空気は、熱交換機４６０に供給され、水などの媒体に熱を伝達する。発電機４５０により発電された電気の一部を圧縮機の駆動のために用いることもできる。
（２）ディーゼルエンジン
実施の形態に係る燃焼システムをディーゼルエンジンに適用した例を図２８を参照しながら説明する。
ディーゼルエンジン３００は、電解装置（図示せず）で生成された電解水タンク３１２に貯められた電解水と、燃料貯留部３３０に貯められた燃料（たとえば軽油）とが燃料混合部３４０に供給されて、混合され混合燃料を生成する。この混合は、公知の液−液混合装置や気−液混合装置を適用することができる。混合燃料は第１のポンプ３６２および第２のポンプ３６４を通じてコモンレール３７０に供給される。第１のポンプ３６２と第２のポンプ３６４の間にバルブ３５４を設け、燃料混合部３４０に燃料を再度戻すことができる。このように再度戻すことができる経路があることで、燃料を循環させることができ、その燃料を混合燃料部３４０の槽内に噴射させさらなる混合をすることができる。
コモンレール３７０に供給された混合燃料は、インジェクター３８２を通じて、ディーゼルエンジン室３８０に供給され、燃焼することになる。ディーゼルエンジン室（シリンダー）３８０に供給される前に余剰となった混合燃料は第２のポンプ３６２を通じてコモンレール３７０に戻ることになる。
コモンレール３７０には、燃料圧力センサー３７２を設けることができる。ポンプ３６０，３６２、バルブ３６４および燃料圧力センサー３７２などは制御部（図示せず）により制御することができる。
（３）混合燃料燃焼システム
実施の形態に係る燃焼システムを混合燃料燃焼システムに適用した例を図２９を参照しながら説明する。
電解装置４１０の陰極室で生成された電解水を燃料混合部４４０に供給する。陽極室で生成された電解水は、別の用途のために別のタンク（図示せず）に吐出することになる。なお、電解水を電解水貯留部（図示せず）を通じて燃料混合部４４０に供給してもよい。
また、アルコール貯留部４４０から第１のバルブ４６２ａを調整し、アルコールが燃料混合部４５０に供給され、油燃料の貯留部４３０から第２のバルブ４６０ｂを調整し、油燃料が燃料混合部４５０に供給される。この混合はたとえば次のように行うことができる。第３のバルブ４６０ｃを開き、第４のバルブ４６０ｄを閉じた状態で、ポンプ４６２を駆動する。これにより、ポンプ４６２により引き上げられた燃料は燃料混合部４５０の上に供給され、燃料混合部４５０内に再度供給（たとえば噴射して供給）される。このように燃料を循環させることで、電解水や燃料を混合させることができる。
燃料混合部４５０にて燃料が混合されると、第４のバルブ４６０ｄを開き燃焼部４７０に燃料が供給され、本バーナー４７２が着火する。なお、本バーナー４７２の着火に当たり、油燃料の貯留部４３０から油燃料を第５のバルブ４６０ｅを開くことで直接に燃焼部に供給し、補助バーナー４７４を着火させ、その補助バーナー４７４の火を用いて本バーナー４７２を着火してもよい。なお、上述の気化部４８０を設けてもよい。
燃料混合部４５０にて燃料センサー４５２を設けることができる。また、燃焼部４７０に本バーナー火炎センサー４７８や助燃バーナー火炎センサー４７６を設けてもよい。
上述のバルブ、センサーなどは、制御部（図示せず）に制御することができる。
また、汚水タンク４９０に貯められた汚水を燃料混合部４５０に供給してもよい。これにより、汚水自体も燃焼させることができ、汚水処理を容易に行うことができる。
１．第１実施例
石油と上記の三室型の電解装置の陰極室にて生成した電解水とを７５：２５の割合で混合させたところ、石油が電解水に分散しているのが確認された。この石油と電解水との混合液体を燃焼させたところ、石油と水道水とを７５：２５の割合で混合させ燃焼させた場合に比べて、大きな炎を伴い燃焼することを目視で確認された。
２．第２実施例
石油と上記の三室型の電解装置の陰極室にて生成した電解水とイソブチルアルコールを２：２：１の割合で混合したところ、石油が電解水に分散しているのが確認された。これらの混合液体を燃焼させたところ、石油と水道水とイソブチルアルコールを２：２：１の割合で混合した場合に比べて、より大きな炎を伴い燃焼することを目視で確認された。また、イソブチルアルコールを混ぜた方が第１実施例の場合よりもより大きな炎で燃焼したことを確認した。
上記の実施の形態は、本発明の範囲内において、種々の変更が可能である。
本発明の燃焼システムによれば、燃料の消費を抑えつつ、燃焼効率を向上させることができる。

Claims (2)

  1. 陽極が設けられた陽極室と、陰極が設けられた陰極室と、前記陽極室と前記陰極室との間に設けられ、電解質水溶液を収容する中間室と、前記陽極室と前記中間室とを隔てる陰イオン交換膜からなる第１の隔膜と、前記陰極室と前記中間室とを隔てる陽イオン交換膜からなる第２の隔膜と、を含み、前記陽極室と前記陰極室とが連通され、前記陽極室と前記陰極室との間で水が双方向に移動可能なように構成され、前記陰極室における電気分解によりアルカリ性の電解水を生成する電解水生成部と、
    油燃料とアルコールとを含む有機化合物を含む燃料と、前記電解水生成部で生成されるアルカリ性の電解水とを混合させる混合部と、を有することを特徴とする燃料流体の製造装置。
  2. 陽極が設けられた陽極室と、陰極が設けられた陰極室と、前記陽極室と前記陰極室との間に設けられ、電解質水溶液を収容する中間室と、前記陽極室と前記中間室とを隔てる陰イオン交換膜からなる第１の隔膜と、前記陰極室と前記中間室とを隔てる陽イオン交換膜からなる第２の隔膜と、を含み、前記陽極室と前記陰極室とが連通され、前記陽極室と前記陰極室との間で水が双方向に移動可能なように構成される電解水製造装置を用いた燃料流体の製造方法であって、
    前記陰極室における電気分解によりアルカリ性の電解水を生成し、
    生成された前記アルカリ性の電解水と、油燃料とアルコールとを含む有機化合物を含む燃料とを混合して燃料流体を生成することを特徴とする燃料流体の製造方法。
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