JP6158304B2 - エマルション処理方法 - Google Patents

Description

本発明は単相の相安定液体の製造方法に関する。

一つは、高速回転運動において液体を混ぜるために、例えば特許文献１に記載の双曲線漏斗が知られている。

さらに、エマルションの強いキャビテーションは基本的な化学変化をもたらす可能性があることが、例えば特許文献２（段落５の３０行目以下）から知られている。

従来、乳化剤なしに親油性相と親水性相から相安定液体を作り出すことは事実上不可能であった。

独国特許１０２００８０４６８８９号明細書 米国特許８０８８２７３号明細書

したがって本発明の課題は、親油性相と親水性相から単相の相安定液体を製造する方法を提供することである。

本発明の基礎におく課題は、第１実施形態において単相の相安定液体を製造する方法によって解決されるが、本方法において、
ａ．第１ステップで、親油性液体が親水性液体に混ぜ合わされ、その結果、液体の混合物が生じ、
ｂ．第２ステップで、混合物の静圧が液体の少なくとも一方の蒸気圧以下にされ、その結果、例えばいわゆる強いキャビテーションによってキャビテーション気泡が生じ、
ｃ．第３ステップで、キャビテーション気泡が爆縮され、その際に単相の相安定液体が生じる。

本発明に係る方法において、第２ステップの静圧の低下は、主としてノズルからの混合物の噴出によってもたらされる。液体はノズルを通り抜けることにより相当な速度（例えば回転運動によっても）を備えるので、ノズルからの噴出における急激な圧力降下によっていわゆる強いキャビテーションによるキャビテーション気泡が発生する。その際に、および特にキャビテーション気泡のその後の爆縮の際に化学変化が起こることが考えられる。

本発明に係る方法において、主として混合物には、第２ステップの前に回転運動が与えられる。

本発明に係る方法において、主として混合物の回転運動は、螺旋状のパイプと、双曲線漏斗と、渦巻きポンプと、内部に渦生成形状を有するパイプと、タービンとを伴う螺旋体によって、すなわち複数のこれらの装置によって生成される。

例えば、螺旋体のパイプは次第に細くすることができる。本発明に係る方法において、螺旋体の次第に細くなるパイプは流れ方向に螺旋体の末端に向けて再び拡大されるが、しかしその場合、特に優先的に螺旋体の出口開口部は入口開口部よりも小さい。代りにパイプ径を一定にすることもできる。

本発明に係る方法には、主として収斂性ノズル（先細ノズル）、特に収斂性・発散性ノズルが関与する。

本発明に係る方法において、主として混合物は先ず渦巻きポンプによって回転運動を与えられ、続いて混合物は螺旋体でさらに加速される。特に、続いて混合物は主としての内部に渦生成形状を有するパイプに導かれる。

本発明に係る方法において、渦生成形状は主として少なくとも部分的な螺旋形状を備える。パイプは主として垂直に配置される。それによってテイラー・クエット渦流に類似した渦を生成することができる。パイプの内径は主として２から１０ｃｍの範囲にある。パイプの長さは主として１から３ｍの範囲にある。

本発明に係る方法において、螺旋体のパイプはその最小直径において主として入口における直径の最大３０％の直径を備える。

本発明に係る方法において、液体は主としてノズルの出口周囲を取り囲む。主としてノズルの出口は特に気体雰囲気内には配置されない。

第３ステップｃの後、単相の相安定液体は主として貯蔵容器内に輸送される。

親水性液体は主として水である。親油性液体は主として化石燃料、特に軽油または灯油である。

親水性液体と親油性液体との間の重量比は主として０．８：１から１．２：１の範囲である。

本発明に係る方法は主として室温と大気圧雰囲気において実施される。

第１ステップａは例えば少なくとも部分的に注入漏斗内で実施される。この漏斗において、漏斗の細い末端に例えば抑止フィルタのような抑止装置が配置される。この抑止装置の上に、漏斗内に例えば球体が配置される。この球体は例えば５から２０ｍｍまでの直径を持つことができる。この球体は例えば金属、特に特殊鋼とすることができる。この球体は、２液体を注入プロセスのみで既に良好に混合する機能を持つ。

螺旋体の内壁は例えば金属、特に優先的に銅とすることができる。

螺旋体を通る輸送量を最適化するために、複数のパイプ、特に２から３本のパイプを並列螺旋状に配置することができる。

本発明に係る方法に対する典型的な実験の構成を示す。 得られた液体の赤外線分光分析結果を示す。

図１は、本発明に係る方法に対する典型的な実験の構成を示す。本実施形態の以下の具体的な説明は保護範囲を制限するものではなく、単に一例として本発明を説明することを意図している。

商用の灯油と水が重量比１：１で通常の供給システムを介して、渦巻きポンプユニットによる圧力でタンク１と２から、それぞれ１１ｍｍの直径を有する特殊鋼球体が中に存在する垂直に配置された漏斗状に仕上げられている混合室８に輸送された。特殊鋼球体は漏斗内の抑止フィルタ上に抑止されている。圧力と球体とによって、液体は互いにエマルション化された。続いてエマルションは２ｃｍの一定パイプ径を有する銅パイプ螺旋体９に導かれ、パイプは次第に細くなるコイルのように形成されていて、コイルは螺旋体の末端に向けて再び拡大する。螺旋体９は、上端において２０ｃｍの総直径を持ち、かつ最小直径において５ｃｍの直径を持つ。螺旋体９は出口において１０ｃｍの直径を持つ。螺旋体９の後で、エマルションは７ｃｍの直径と１．５ｍの長さとその中に配置された螺旋形状の方向変換装置（プラスチック技術分野におけるスクリュー押出成形機におけるような）とを有する垂直に配置されたパイプ１０を通って圧送された。その後、液体はノズルによって液体を有する容器１１に圧送された。ノズルの出口における急激な圧力差と、液体（および回転速度）の高速度とによってキャビテーションが発生した。発生したキャビテーション気泡は続いて直ちに再び爆縮した。その際、明らかにもはや水を含まず、かつ非常に良好な発熱量を持った単相の相安定液体が発生した。液体は続いて製品容器１２に輸送された。

使用された灯油の発熱量は４３．５９６ｋＪ／ｋｇであった。得られた液体の発熱量は４３．３４３ｋＪ／ｋｇであった。

得られた液体において赤外線分光法（図２）を用いて水の徴候は何も確認されなかった。約３３００から３４００ｃｍ^−１における特徴的な広いＯＨバンドは見られなかった。

１ 軽油タンク
２ 水タンク
３ 遮断ボール弁
４ 渦巻きポンプユニット
５ 逆止弁
６ ピトー管測定システム
７ 三方制御弁
８ 混合室
９ 螺旋体
１０ 内部に渦生成形状を有するパイプ
１１ キャビテーション室（容器）
１２ 製品タンク
１３ 換気装置

Claims (8)

1. 単相の相安定液体を製造する方法であって、
   ａ．親油性液体が親水性液体に混ぜ合わされ、液体の混合物が生じる第１ステップと、
   ｂ．前記混合物の静圧が前記液体の少なくとも一方の蒸気圧以下にされ、キャビテーション気泡が生じる第２ステップと、
   ｃ．前記キャビテーション気泡が爆縮され、単相の相安定液体が生じる第３ステップと、を含み、
   前記混合物は、前記第２ステップ前に、回転運動が加えられ、
   前記混合物の前記回転運動は、螺旋状に次第に細くなるパイプと、双曲線漏斗と、渦巻きポンプ（４）と、内部に渦生成形状を有するパイプ（１０）と、タービンとを有する螺旋体（９）によって生成されることを特徴とする方法。
2. 前記第２ステップにおける前記静圧の降下は、ノズルからの前記混合物の噴出することによって生じることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記螺旋体（９）の次第に細くなる前記パイプは、流れ方向における前記螺旋体（９）の末端に向って再び拡大し、
   前記螺旋体（９）の出口開口部は、入口開口部より小さいことを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 先細ノズルと、先細・発散ノズルとが関与することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記混合物は、渦巻きポンプ（４）を用いて回転運動が与えられ、前記螺旋体（９）においてさらに加速され、前記内部に渦生成形状を有するパイプ（１０）内に導かれることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記渦生成形状は、少なくとも部分的に螺旋形状を備えることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記螺旋体（９）の前記パイプの最小直径は、最大で、前記入口の直径の３０％の直径であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記液体は、前記ノズルの出口周囲を取り囲み、前記ノズルの前記出口は、気体雰囲気内に配置されないことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一項に記載の方法。

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