JP6309862B2 - 燃料改質装置、燃料改質方法および燃料改質システム - Google Patents

Description

この発明は、たとえばＡ重油やＣ重油、灯油、アセチレンガス、ＬＰガスなどの流体からなる燃料の改質をして、燃費の向上などを図れるようにする燃料改質装置に関する。

燃料油の燃焼効率を向上して燃料油を節約する技術として、下記特許文献１の燃料油節約器が提案されている。

この燃料油節約器は、燃料油の純化と細粒化によって燃焼効率を高めるべく、燃料油に遠赤外線と磁性とを同時に作用させるというものである。すなわち、燃料油を通す管体を有し、この管体の内部に遠赤外線セラミックス粒子を収容し、管体の外部には磁性部品が備えられている。

この構成の燃料油節約器は、遠赤外線セラミックス粒子の作用により燃料油の分子構造を変えて、燃料油中に油分子を微細化配列して酸素含有量を上げるとともに、磁性部品の作用により、燃焼成分中に炭化水素化合物を磁力に反発による震動活性化を経て迅速に分解を促進し、分子を組み替えるとされている。これにより、炭化水素ベース分子は、より均一に酸素分子と結合し、もともと浪費されていた分子を放出し、燃料油の酸素含有量を高めるという。

この燃料油節約器は、燃料油流通ルート上に備えて使用される。つまり、燃料油が通過する際に前述の２種類の作用が同時になされるわけである。しかし、遠赤外線セラミックス粒子が磁性部材の磁力を受けて自由な運動が十分になされないためか、赤外線セラミックス粒子と磁性部品のそれぞれの作用が所望とおり十分に行われないおそれがあり、十分な作用を安定して得ることが難しい。

登録実用新案第３１８６５６６号公報

そこで、この発明は、燃費向上等の効果が安定して得られるようにすることを主な目的とする。

そのための手段は、燃料を流す流路を備え、該流路上に、前記燃料に対して磁気を作用させる磁気処理部と、前記燃料をセラミックス粒群中に流動させて遠赤外線を作用させる遠赤処理部と、前記燃料を金属塊に接触状態で流動させて帯電させる帯電処理部を備えた燃料改質装置である。この発明が解決しようとする課題は、燃料に対して磁気を作用させる磁気処理と、前記燃料をセラミックス粒群中に流動させて遠赤外線を作用させる遠赤処理と、前記燃料を金属塊に接触状態で流動させて帯電させる帯電処理をする燃料改質方法で解決することもできる。

また、前述の燃料改質装置や燃料改質方法を適用して、燃料を貯留する燃料タンクと、前記燃料を消費する消費設備の間に設けられ、前記燃料タンクと前記消費設備をつなぐ流路に、前記燃料に対して磁気を作用させる磁気処理部と、前記燃料をセラミックス粒群中に流動させて遠赤外線を作用させる遠赤処理部と、前記燃料を金属塊に接触状態で流動させて帯電させる帯電処理部と、前記磁気処理部と前記遠赤処理部と前記帯電処理部を通った前記燃料を一時貯留する活性化タンクを備えるとともに、該活性化タンク、前記磁気処理部、前記遠赤処理部及び前記帯電処理部に前記燃料を循環させる循環手段を備えた燃料改質システムとしてもよい。

前述の磁気を作用させる磁気処理と、遠赤外線を作用させる遠赤処理と、帯電させる帯電処理は、どのような順番で行ってもよく、必要があれば磁気処理と遠赤処理を同時に行ってもよい。特定の処理を複数回おこなうこともできる。

前述のような燃料改質装置や燃料改質方法、これらを適用した燃料改質システムの構成では、燃料は磁気処理部または磁気処理により磁気を作用されて、その磁力によって主に、燃料分子群の細分化、微細化がなされる。また燃料は、遠赤処理部または遠赤処理により遠赤外線を作用されて、主に純粋化や粘度低下がなされる。磁気処理部を経て磁気処理された燃料、または磁気処理部は、磁力により遠赤処理を行うセラミックス粒子を浄化する作用も果たす。燃料はさらに、帯電処理部または帯電処理により帯電され、帯電した原子同士の反発力によって燃料分子自体が反発し合うように促し、主に微細化、霧化促進がなされる。

この発明によれば、磁気処理と遠赤処理に加えて帯電処理を行うので、燃料分子自体に反発力を生じさせることができる。いわば内側からの改質によって、分子群の更なる微細化や霧化促進を図ることができるので、磁気処理と遠赤処理でなされる微細化や純粋化、粘度低下の改質効果をより促進させ、また確実なものとすることができる。この結果、燃費向上等の改質の効果が安定して得られる。

燃料改質システムの概略構造図。 燃料改質方法を示す流れ図。 燃料改質ユニットの正面図。 燃料改質ユニットの側面図。

この発明を実施するための一形態を、以下図面を用いて説明する。
図１は、例えば軽油、Ａ重油、Ｃ重油、灯油などの液体燃料を燃費向上等のために改質して供給する燃料改質システム１１の概略構造を示している。この図に示すように、燃料改質システム１１は、燃料を貯留する燃料タンク１２と、この燃料を消費する消費設備１３、たとえば農業用ビニルハウスに設置される加温機と、これらの間に設けられる燃料改質装置１４を備えている。

燃料改質装置１４は、燃料を循環させて改質、換言すれば燃料の活性化を行うもので、燃料タンク１２と消費設備１３をつないで燃料を流す流路１５を備え、この流路１５上に、燃料改質ユニット１６と、燃料を一時貯留する活性化タンク１７を備える。

燃料改質ユニット１６は、燃料に対して磁気を作用させる磁気処理部としての第１磁気処理器６１、第２磁気処理器６２と、燃料をセラミックス粒子群中に流動させて遠赤外線を作用させる遠赤処理部としての遠赤処理器６３と、燃料を金属塊に接触状態で流動させて帯電させる帯電処理部としての帯電処理器６４と、燃料を活性化タンク１７と第１磁気処理器６１と第２磁気処理器６２と遠赤処理器６３と帯電処理器６４に循環させる循環手段としての循環ポンプ６５を備えている。つまり、燃料改質ユニット１６では、燃料に対して磁気を作用させる磁気処理と、燃料をセラミックス粒群中に流動させて遠赤外線を作用させる遠赤処理と、燃料を金属塊に接触状態で流動させて帯電させる帯電処理をする。

図２は、前述の燃料改質ユニット１６でなされる燃料改質方法を示す流れ図である。この図に示すように、燃料はまず磁気処理ｎ１がなされ、その後、遠赤処理ｎ２、帯電処理ｎ３、磁気処理ｎ４と順に処理される。燃料は図２の仮想線で示したように循環することにより、最初の磁気処理ｎ１から最後の磁気処理ｎ４までの処理を繰り返して受ける。

このため燃料改質ユニット１６は、図１に示したように、流路１５の上流側から順に、磁気処理ｎ１を行う第１磁気処理器６１、遠赤処理ｎ２を行う遠赤処理器６３、帯電処理ｎ３を行う帯電処理器６４、磁気処理ｎ４を行う第２磁気処理器６２を順に備えている。循環ポンプ６５は、帯電処理器６４と第２磁気処理器６２の間に設けられる。

第１磁気処理器６１と第２磁気処理器６２は、通過する燃料に対して磁気を直接、または燃料を流す管体の外から間接的に作用させるものである。これらの磁気処理器には、強力な磁力を作用させるものが好ましい。具体的には、ネオジウム磁石を使用し、約８０００ガウス以上の磁力を有するもの、例えば、株式会社パノックス製の「磁場波動活水処理装置 パノックスＳ−４０」を使用することができる。

遠赤処理器６３には遠赤外線の放射率が高いものを用いるのが好ましい。この遠赤処理器６３は、燃料が通過するケーシング６３ａ内に多数のセラミックス粒子６３ｂが収納された構成であり、燃料が通過する際にセラミックス粒子６３ｂ同士が衝突し合う。遠赤処理器６３の設置に際しては、燃料が下方から上方へ流れるように、遠赤処理器６３の入口６３ｃを下に、出口６３ｄを上に向ける。セラミックス粒子６３ｂは、火山シラス（宮崎県えびの市にて採取されるえびのシラス）と、北投石、天降石、電気石、ペグマライト（花崗岩質の鬼御影石）を主成分とする素材を直径１０ｍｍに造粒して１０００度以上の高温で焼成したもので、釉薬には、針葉樹、常緑樹、薬用植物を用いている。このようなセラミックス粒子６３ｂには、橋和工業株式会社製の「ＶＡストーン」がある。

図３は燃料改質ユニット１６の正面図、図４はその側面図であり、燃料改質ユニット１６の詳細を示している。図４に示すように、遠赤処理器６３は２個併設されている。つまり、第１磁気処理器６１の後に延びる管体５１ａを２方に分け、それぞれに遠赤処理器６３が備えられている。遠赤処理器６３の出口６３ｄから延びる管体５１ｂは、合流して１本にされ、後段の帯電処理器６４が接続されている。

帯電処理器６４は、燃料を金属塊としての、１個または２個以上の特殊な合金と接触させることにより燃料分子、特に炭化水素鎖に作用し、電荷を生成、たとえば水素イオンを発生させるものを用いる。この帯電処理器６４には、たとえば米国製の「ＶＩＴＡＬＩＺＥＲ」（商品名）を使用できる。この「ＶＩＴＡＬＩＺＥＲ」は、合金が銅を３０％〜６０％、ニッケルを１０％〜３０％、亜鉛を１５％〜４０％、錫を５％〜２０％、銀を１％〜１０％含むものであり、この合金が特殊な細長い形状に形成されており、燃料が流れる円筒状のケーシング内に保持されている。ケーシングにはアース線が接続されており、前述の電荷生成、水素イオン生成が良好に行えるように設計されている。

この帯電処理器６４は、遠赤処理器６３の出口６３ｄから延びて合流して１本になった管体５１ｂを図３に示したように再度２方に分け、これらの先に、２本併設して設けられている。２本の帯電処理器６４の出口は再度合流して、この先の管体５１ｃが後段の循環ポンプ６５の入口６５ａに接続される。

循環ポンプ６５の出口６５ｂから延びる管体５１ｄには、第２磁気処理器６２が接続されている。図４中、６６は循環ポンプ６５を駆動するモータである。

これらの各部材は、枠体６７内に一つにまとめられるとよい。枠体６７の底面には、移動が容易なように、キャスタ（図示せず）を備えるとよい。

活性化タンク１７は、消費設備の種類に応じて予め定めらたれた所定量の燃料を貯留できる大きさである。

この活性化タンク１７は、燃料改質ユニット１６よりも燃料タンク１２側に備えられ、活性化タンク１７の下端部に燃料タンク１２から燃料を導入する導入路５２が接続されている。燃料タンク１２から活性化タンク１７への燃料の移動は図示しないポンプを用いて行うようにしても良いが、好ましくは高低差を利用すると省エネルギーの観点から好ましい。

活性化タンク１７の内底部における、導入路５２が接続される部位に対応する部分に隔壁７１が形成されている。隔壁７１は、活性化タンク１７内の下部を導入路５２が接続される側と、これの反対側とで分離する壁である。隔壁７１の高さは、導入路５２が接続される高さよりも高く設定されている。

活性化タンク１７の下端部における導入路５２が接続される側の反対側には、燃料改質ユニット１６の第１磁気処理器６１につながる導出路５３が設けられている。この導出路５３の高さは、導入路５２の高さよりも高い位置に設定される。

活性化タンク１７の上端部には、燃料改質ユニット１６の第２磁気処理器６２から延びる回収路５４が接続されている。回収路５４は、活性化タンク１７における導出路５３と同じ側に接続される。

活性化タンク１７の下端部から延びる導出路５３と、第１磁気処理器６１から第２磁気処理器６２までの流路、つまり前述の各管体５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄと、第２磁気処理器６２から活性化タンク１７の上端部に延びる回収路５４で、循環路５５が構成される。

回収路５４の途中には、活性化した燃料を消費設備１３に供給する供給路５６が形成されている。また、供給路５６の途中と導入路５２の途中はバイパス５７で接続されている。このバイパス５７の途中には、循環路５５における導出路５３に接続する連結路５８が接続されている。

前述の循環路５５、導入路５２、供給路５６、バイパス５７、連結路５８の接続点の前後には、開閉弁が備えられており、燃料を所望の方向に流せるようにしている。導入路５２におけるバイパス５７との接続点の前後には、第１開閉弁５２ａ、第２開閉弁５２ｂを備え、バイパス５７の導入路５２側の位置には第３開閉弁５７ａを備えている。導出路５３における連結路５８との接点より活性化タンク１７側には第４開閉弁５３ａ、連結路５８には第５開閉弁５８ａを備えている。回収路５４における供給路５６との接続点より活性化タンク１７側には第６開閉弁５４ａ、供給路５６におけるバイパス５７との接点より回収路５４側には第７開閉弁５６ａを備えている。バイパス５７における連結路５８との接続点より供給路側には第８開閉弁５７ｂを備えている。

これらの開閉弁のうち、少なくとも導入路の第２開閉弁５２ｂには電磁弁を使用し、活性化タンク１７に備えられ、燃料が予め定めた所定量貯留されたときにそれを検出する液位検出スイッチと連動させてもよい。液位検出スイッチには、たとえば公知のフロート式のものや光学式のもの、静電容量式のものを使用できる。所定量の燃料を所定時間循環させることで、確実に所望の活性状態とすることができる。

また、供給路５６のうち、消費設備１３の近傍には、流れる燃料を加熱するヒータ１８を備えている。すなわち、燃料改質方法を示す図２の流れ図に示すように、磁気処理ｎ１、遠赤処理ｎ２、帯電処理ｎ３、磁気処理ｎ４を経て改質された燃料は、消費設備１３に供給させる直前でヒータ１８による加熱処理ｎ５を受ける。

供給路５６を通しての消費設備への燃料の供給には、別途にポンプを備えずとも、消費設備に備えられた電磁ポンプ（図示せず）を用いることができる。

以上のように構成された燃料改質システム１１では、次のようにして燃料の改質がなされて消費施設１３での燃焼が行われる。

まず、活性化タンク１７に燃料が貯留されていない状態において、第１開閉弁５２ａと第２開閉弁５２ｂを開、第３開閉弁２７ａを閉とする。燃料は導入路５２をとおって活性化タンク１７に流れ込む。このとき、活性化タンク１７に流れ込んだ燃料は隔壁７１に阻まれ、導出路５３に直接出ることはない。そして、沈殿可能な不純物があれば、その不純物は隔壁７１を越えて導出路５３側に移動することはなく、導入路５２側にとどまる。つまり、隔壁７１によって、導出路５３に流れる燃料から不純物の除去ができる。導出路５３の高さは導入路５２の高さよりも高いので、不純物が導出路５３に入ることを効果的に防止できる。

活性化タンク１７に燃料が所定量ためたあと、第２開閉弁５２ｂを閉じる。前述の液位検出スイッチを備えれば第２開閉弁５２ｂは自動的に閉じる。

つぎに、第４開閉弁５３ａ、第６開閉弁５４ａを開、第５開閉弁５８ａ、第７開閉弁５６ａを閉の状態にして、循環ポンプ６５を駆動する。すると燃料は、活性化タンク１７の下端部から、循環路５５のうちの導出路５３に入り、第１磁気処理器６１、並列された２個の遠赤処理器６３、並列された２個の帯電処理器６４、第２磁気処理器６２を順に通って、循環路５５のうちの回収路５４から活性化タンク１７に戻る。活性化タンク１７に戻った燃料は、活性化タンク１７内の導出路５３を接続した側に流れる。循環はあらかじめ設定された適宜時間行われる。

循環路５５に入った燃料は、まず第１磁気処理器６１によって強力な磁力を受けるので、燃料分子群の細分化、微細化がなされるとともに、磁石にくっつく性質の不純物があれば吸着により除去される。

つづいて燃料は、遠赤処理器６３によって主に遠赤外線の作用とセラミックス粒子６３ｂとの接触により、燃料分子の活性が増し、純粋化や粘度低下がなされる。また、磁力の作用を受けた燃料は、接触するセラミックス粒子６３ｂの表面の状態を清浄に保つ作用をする。

この遠赤処理器６３による作用は、１本だった管体５１ａから２本に分かれて行われるので、燃料を物理的に分流させて変則的な流動を生むことができるとともに、セラミックス粒子６３ｂに対してより多く接触させることができる。つまり、より効果的に遠赤処理を受けることができる。そして、一度別れた燃料の流れは管体５１ｂによって合流させられ、変則的な流れとなる。

このあと、燃料は再度物理的に２つに分流させられ、変則的な流れとなって、それぞれ帯電処理器６４に流れ込む。

帯電処理器６４では、帯電処理により水素イオンが発生し、帯電した原子同士の反発力によって燃料分子自体が反発し合うようになる。このため、燃料分子群の微細化、霧化促進がなされる。この微細化や霧化促進は、前段における磁気処理や遠赤処理による作用とは異なり、内部からの改質であり、磁気処理や遠赤処理による改質、活性化の効果を高め、または確実なものとする。また水素イオンが酸素との結合をしやすくする。換言すれば酸素を供給し、燃焼しやすくする。

燃料はこのあとさらに、第２磁気処理器６２に入って、再度、第１磁気処理器６１での磁気処理と同様の作用を受ける。第２磁気処理器６２を通る燃料はすでに磁気処理と遠赤処理と帯電処理を受けているので、第２磁気処理器６１に入る燃料は、第１磁気処理器６１でなされた処理よりもより高度の磁気処理を受け、燃料分子群の更なる微細化がなされ、その状態を確実なものとすることができる。

改質は、以上のような工程でなされるので、所望の処理をより効果的に行うことができ、高い効果を期待できる。

このように、燃料タンク１２の燃料を活性化タンク１７に移してから、所定時間循環路を循環させ、活性化タンク１７内の燃料を活性化させた後、第７開閉弁５６ａを開にして、燃料を供給路５６から消費設備１３に取り込ませる。

消費設備１３に入る燃料は、消費設備１３に入る直前でヒータ１８により加熱処理される。このため、加熱せずに消費設備１３で霧化して燃焼する場合よりも、改質により微粒子化し、霧化しやすい状態になった燃料を、予め高い温度にして霧化するので、より燃焼しやすくなる。このため、燃焼に際して炎の温度を高温で安定させることができる。

実際に、Ａ重油を燃料として、前述の燃料改質システム１１により燃料改質を行って農業用ビニルハウスの加熱機で燃焼させたところ、加熱機の炎の温度は燃焼開始直後から１０００度を超える高温（１０１２度〜１０１８度）で、安定した燃焼が得られた。

一方、燃料改質システム１１を用いずに、従来どおり、燃料タンク１３から燃料を引いて加熱機を駆動した場合には、炎の温度は８７４度、９７４度など、１０００度を超えることはなく、その温度にばらつきがあった。

このように、燃焼開始直後から炎は高温になるので、普通に燃焼させるだけでビニルハウス内を迅速に所定の温度にすることができる。所定の温度になれば、加熱機の燃焼を止め、所定の温度になるように自動的に運転と停止が繰り返される。所定の温度に昇温することが短時間で行えるので、燃料の消費を削減できる。

このことから明らかなように、燃費の向上の効果が安定して得られる。

しかも、燃料分子群の微細化や純粋化等により完全燃焼、またはこれに近い状態で燃焼をさせることができるので、排気をきれいにすることができ、環境の悪化を抑制できる。併せて、装置の劣化も抑制される。

燃料改質システム１１は、活性化タンク１７を備えて、この活性化タンク１７に燃料を一時貯留して磁気処理部と遠赤処理部と帯電処理部に循環させる構成であるので、燃料の改質が十分に行える。

燃料改質装置１４の燃料改質ユニット１６は、枠体６７でまとめて一体化しているので、流路１５と活性化タンク１７を調達するだけで、既存の設備に適用して容易に燃料改質システム１１を得ることができる。

この発明の構成と、前述の一形態の構成との対応において、
この発明の磁気処理部は、前述の第１磁気処理器６１、第２磁気処理器６２に対応し、
同様に、
循環手段は、循環ポンプ６５に対応するも、
この発明は前述の構成のみに限定されるものではない。

たとえば、改質する燃料は液体燃料のほか、気体燃料であってもよい。

消費設備は、農業用ビニルハウスの加温機のほか、エンジン等であってもよい。

１１…燃料改質システム
１２…燃料タンク
１３…消費設備
１４…燃料改質装置
１５…流路
１７…活性化タンク
１８…ヒータ
６１…第１磁気処理器
６２…第２磁気処理器
６３…遠赤処理器
６３ｂ…セラミックス粒子
６４…帯電処理部
６５…循環ポンプ

Claims (7)

1. 燃料を流す流路を備え、
   該流路上に、前記燃料に対して磁気を作用させる磁気処理部と、
   前記燃料をセラミックス粒群中に流動させて遠赤外線を作用させる遠赤処理部と、
   前記燃料を金属塊に接触状態で流動させて帯電させる帯電処理部を備えた
   燃料改質装置。
2. 前記流路に、前記燃料を一時貯留する活性化タンクを備えるとともに、
   該活性化タンク、前記磁気処理部、前記遠赤処理部及び前記帯電処理に前記燃料を循環させる循環手段を備えた
   請求項１に記載の燃料改質装置。
3. 前記帯電処理部が水素イオンを発生させるものである
   請求項１または請求項２に記載の燃料改質装置。
4. 燃料に対して磁気を作用させる磁気処理と、前記燃料をセラミックス粒群中に流動させて遠赤外線を作用させる遠赤処理と、前記燃料を金属塊に接触状態で流動させて帯電させる帯電処理をする
   燃料改質方法。
5. 前記磁気処理をしたのち、前記遠赤処理をして、その後に前記帯電処理をする
   請求項４に記載の燃料改質方法。
6. 燃料を貯留する燃料タンクと、前記燃料を消費する消費設備の間に設けられ、
   前記燃料タンクと前記消費設備をつなぐ流路に、前記燃料に対して磁気を作用させる磁気処理部と、
   前記燃料をセラミックス粒群中に流動させて遠赤外線を作用させる遠赤処理部と、
   前記燃料を金属塊に接触状態で流動させて帯電させる帯電処理部と、
   前記燃料を一時貯留する活性化タンクを備えるとともに、
   該活性化タンク、前記磁気処理部、前記遠赤処理部及び前記帯電処理部に前記燃料を循環させる循環手段を備えた
   燃料改質システム。
7. 前記流路に、前記活性化タンク、前記磁気処理部、前記遠赤処理部及び前記帯電処理部を循環した前記燃料を加熱するヒータを備えた
   請求項６に記載の燃料改質システム。

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