JPH05164304A - エマルジョン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】この発明は、液体燃料と水とを混合攪拌させた
エマルジョンであり、このエマルジョンを燃焼させて低
公害で効率の良い燃焼システムを実現する。 【構成】水と炭化水素系液体燃料又は固体燃料とのエマ
ルジョンである。このエマルジョンは、微細な液体燃料
又は固体燃料分子と、液体燃料又は固体燃料分子の回り
に水のクラスターがミセルを形成し親液コロイド粒子と
なり、水を励起させて自転運動であるベアリング運動を
生じさせた励起水とを含んでいる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、水と液体燃料とを混
ぜたエマルジョンに関する。更に詳しくは、石油、液化
ガス等の液体燃料又は固体燃料と水とを混合攪拌させて
エマルジョンを製造し、それを燃焼させるためのエマル
ジョンに関する。

【０００２】

【従来の技術】燃焼機器は単独あるいは燃焼室と組合わ
せて用いられるが、最も重要な機能として、供給される
燃料を完全に燃焼させる必要がある。すなわち燃焼効率
は１００％近いものでなければならない。また火炎の大
きさ・形状は、それぞれの条件に適したものになる必要
があり、燃焼負荷率は適当な値でなければならない。場
合によっては、温度分布が均一あるいは所望の分布にな
ることが要求される。

【０００３】また近年、窒素酸化物、ばいじん、一酸化
炭素などの大気汚染物質の生成および騒音発生はできる
限り小さくする社会的要請が強い。例えば、ボイラおよ
び窯炉用燃料には、Ｂ，Ｃ重油が使用されている。しか
し、最近では排ガス中の硫黄酸化物（ＳＯｘ）や窒素酸
化物（ＮＯｘ）が問題となっており、そのため原油、ナ
フサ、燈油などが使用されることもある。排ガス中のＳ
Ｏｘは燃料の硫黄含有量に依存する。

【０００４】したがって、排ガス中のＳＯｘ規制強化に
伴い燃料の硫黄含有量は、低いものが使用されている。
これに対処するため低硫黄原油の使用、脱硫装置の設
置、排煙脱硫装置の設置、燃料転換などが実施されてい
る。しかし、原油の低硫黄化はほぼ限界に達している。
また、排ガス中のＮＯｘは主として燃焼により生成する
ものであるが、一部燃料中の窒素がＮＯｘに転換する。
この転換率は１０〜４０％と言われている。

【０００５】一方、燃焼機器は、一般に燃料供給系と空
気供給系より構成されている。燃料供給系の主要部とな
っているのは燃料噴射機器で、燃料を適当な運動量で噴
射し、液体燃料の場合、微粒化し、分散させている。空
気供給系の主要部はエアレジスタで、噴射された燃料に
燃焼用空気を有効に混合させ、気流のなかで火炎を安定
化させるとともに、燃焼特性を制御するために、空気流
を規制および調整する機能をもっている。すなわち、空
気を積極的に最適量送る必要がある。

【０００６】液体燃料を燃焼させる燃焼機器は一般にオ
イルバーナといわれ、噴霧形と蒸発形に分けられる。噴
霧形は、燃料の単位容積当たりの表面積すなわち比表面
積をできるだけ大きくするため、直径の小さい多数の油
滴群に霧化して燃焼させる方式で燃焼負荷率をあまり高
くすることはできないが、重質系の燃料でも燃焼させる
ことができる。これに対して蒸発形は、高温物体面を利
用して燃料を蒸発させる方式である。

【０００７】ところで、近年地球環境に対する関心が高
まり、窒素酸化物（ＮＯｘ）の低減化の要請がとみに強
まっている。窒素酸化物（ＮＯｘ）を低減させる方法
は、種々提案されているがこの中で例えば特開昭６１−
９１４０７号公報には、水と高濃度酸素含有空気又はお
よび純酸素を混合し、更にこれを炭化水素系燃料の一部
若しくは全部と混合して燃焼設備へ供給する燃焼設備ヘ
の酸素添加エマルジョン燃料供給方法が記載されてい
る。

【０００８】このシステムは、純酸素または高濃度酸素
含有空気を供給する必要がある。また空気を使用した場
合は、空気中の窒素の影響で窒素酸化物が増加し、シス
テムも複雑な回路を組む必要がある。燃料に水または蒸
気のみを混合する方法も数多く提案されている。（特開
昭５２−２５８０７号、特開昭６３−１４８０１２号な
ど多数。）

【０００９】また、液体または気体燃料を燃焼の前に予
め磁場の中を通した後、空気を混合させて燃焼させるも
のも数多く提案されている。例えば、特開昭６３−２４
７５１１号、特開昭６０−２１８５１９号などがある。
しかし、いずれも燃焼時に積極的に空気供給手段により
空気を供給するものであり、過剰空気による窒素酸化物
の生成は避けられない。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】この発明の目的は、窒
素酸化物を低減させるためのエマルジョンを提供するこ
とにある。

【００１１】この発明の他の目的は、燃焼効率を向上さ
せるために、水と液体燃料又は固体燃料とをエマルジョ
ン化させて燃焼させるためのエマルジョンを提供するこ
とにある。

【００１２】この発明の他の目的は、燃焼効率を向上さ
せるために水と液体燃料又は固体燃料をイオン化させて
燃焼させるためのエマルジョンを提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に次のような手段を採る。水と炭化水素系液体燃料又は
固体燃料とのエマルジョンであって、微細な前記液体燃
料又は固体燃料分子と、前記液体燃料又は前記固体燃料
分子の回りに前記水のクラスターがミセルを形成し親液
コロイド粒子となり、前記水を励起させて自転運動であ
るベアリング運動を生じさせた励起水と、からなるエマ
ルジョンである。

【００１４】前記エマルジョンは、液体燃料を貯蔵する
ための液体燃料タンク（６４）と、水を貯蔵するための
水タンク（５８）と、前記液体燃料タンク（６４）およ
び前記水タンク（５８）から前記液体燃料及び前記水が
供給される攪拌槽（５０）と、前記攪拌槽（５０）内に
設けられ前記液体燃料および前記水を攪拌混合するため
の攪拌翼（５１）と、前記攪拌翼（５１）に配置された
複数個の可動磁石（６５ａ，６５ｂ）と、前記攪拌翼
（５１）を回転駆動するための攪拌翼駆動モータ（５
３）とからなるエマルジョン製造装置で製造されたもの
であることを特徴とするエマルジョンである。

【００１５】前記エマルジョンは、液体燃料を貯蔵する
ための液体燃料タンク（２）と、水を貯蔵するための水
タンク（３）と、前記液体燃料タンク（２）および前記
水タンク（３）から前記液体燃料及び前記水が供給され
る攪拌槽（６）と、前記攪拌槽（６）内に設けられ前記
液体燃料および前記水を攪拌混合するための第１攪拌翼
（３０ａ）と、前記第１攪拌翼（３０ａ）に配置された
複数個の第１可動磁石（３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４
ｄ）と、前記第１攪拌翼（３０ａ）を回転駆動するため
の第１攪拌翼駆動モータ（２２ａ）と、前記第１攪拌翼
（３０ａ）と対向して前記燃料攪拌部（６）内に設けら
れた第２攪拌翼（３０ｂ）と、前記第２攪拌翼（３０
ｂ）に配置された複数個の第２可動磁石と、前記第２攪
拌翼（３０ｂ）を回転駆動するための第２攪拌翼駆動モ
ータ（２２ｂ）とからなるエマルジョン製造装置で製造
されたものであることを特徴とするエマルジョンであ
る。

【００１６】

【作用】油分子の回りに水の双極子が規則正しく極性に
従って、微細なクラスター（動的分子集団構造）となっ
て、攪拌装置により自転運動、ここで言う励起水とな
る。この励起されたクラスターは、油分子の回りにホイ
ップして最小単位のミセル（ｍｉｃｅｌｌｅ）を形成す
る。即ち、このミセルは、多数（普通数個から数十個）
の小分子が分子間力で会合して出来た親液コロイド粒子
を生成し、エマルジョン（Ｅｍｕｌｓｉｏｎ）となる。

【００１７】外側に規則正しく方向性を保った水のクラ
スターが同様に輪殼をなす。またその外輪に同様なこと
が起こり、全く陽子に影響を受けない励起した水分子は
ミセルの外をブラウン運動、即ち熱による不規則運動し
ている。中核のオレフィン系不飽和炭化水素は励起され
た水と結び付き、有機物を生成する。この生成された有
機物は、燃焼する。

【００１８】一方、外殻のベアリング運動している励起
水（Ｂｅａｒｉｎｇ ｍｏｖｅ−ｍｅｎｔ ｏｆ Ａｃ
ｔｉｖｅ−ｗａｔｅｒ ｃｌｕｓｔｅｒ）は中核にある
油の燃焼の際、水蒸気爆発（Ｄｅｔｏｎａｔｉｏｎ ｏ
ｆ ｓｔｅａｍ）を起こし、超微細化した水のクラスタ
ーがＨとＯに分解して未燃焼油を完燃せしめる。故に、
燃焼時の空気の供給料を通常の燃焼時の３０分の１に減
少しても、燃焼し、しかも排気は窒素酸化物（ＮＯｘ）
が３０分の１、イオウ酸化物（ＳＯｘ）を３分の１に減
少させる。

【００１９】

【実施例】

実施例１燃焼システムの概要 以下、この発明の実施例を図面にしたがって説明する。
図１は、燃焼システムの概要を示すブロック図である。
第１液体燃料タンク１は、後述する燃焼缶１６を予熱す
るための液体燃料を貯蔵するためのタンクである。この
液体燃料は、コック１８ａを介してバーナ１５内のポン
プ（図示せず）に送られ、ポンプはこれを加圧して燃料
噴射弁１８に送る。第２液体燃料タンク２には、燃料用
の液体燃料が貯蔵されている。水タンク３は、第２液体
燃料タンク２からの液体燃料と後述する方法で混合攪拌
するための水が貯蔵されている。液体燃料タンク２内の
液体燃料は、パイプにより流量調整弁４、流量計５を介
して燃料攪拌部６に供給される。

【００２０】水タンク３の水は、パイプにより流量調整
弁７、流量計８を介して燃料攪拌部６に供給される。燃
料攪拌部６に入る直前の水は、コイル９内を通される。
コイル９には、直流電源１０に接続されている。コイル
９は、磁場を形成するものである。この磁場内の磁力線
を水が切断する。この磁場内の水の貫通により、水内に
渦電流が発生し水がイオン化される。なお、コイル９を
巻くパイプは、磁力線の抵抗が低い強磁性体であるフェ
ライトなどが望ましい。

【００２１】直流電源１０の電圧は、本実施例では１０
０Ｖを使用した。燃料攪拌部６に供給された第２液体燃
料タンク２の液体燃料と水タイク３の水とは、燃料攪拌
部６に供給され後述するような手段で混合攪拌される。
混合攪拌された水と液体燃料はエマルジョン化され、コ
ック１１を通りポンプ１２により燃料攪拌部６から吸引
された後、加圧されてバーナ１５に供給される。

【００２２】圧力計１３は、ポンプ１２の吐出圧力を計
測して監視して一定に保持するための計器である。流量
計１４は、ポンプ１２からバーナ１５により一定量の混
合された液体燃料を計測するためのものである。バーナ
１５は、燃料を圧力によってオリフィスより高速で噴出
させ液体燃料を微粒化させる燃料噴射弁１８，１９と、
送風機を備えている。バーナ１５は公知の構造であり、
ここではその構造を詳記しない。本実施例では、予熱用
の燃料噴射弁１８と燃焼用の燃料噴射弁１９の２つが配
置されている。予熱用の燃料噴射弁１８と送風機は、燃
焼缶１６を予熱するときのみ使用する。燃料噴射弁１９
により微粒化されたエマルジョンは、燃焼缶１６内で燃
焼し、燃焼室１７を加熱する。

【００２３】燃料攪拌部６ 図２（ａ）は、燃料攪拌部６の構造を示す透視図であ
り、図２（ｂ）は図２（ａ）のｂ−ｂ矢視図である。攪
拌槽２０は、円筒状のもので非磁性体であるステンレス
板で作られている。本実施例では、約２００ｍｍの直径
である。攪拌槽２０の外周面ので等角度の間隔で４か所
の位置には、４個の永久磁石２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，
２１ｄが固定されている。永久磁石２１ａの磁化の方向
は、永久磁石２１ａの厚さ方向に磁化されており図のよ
うに攪拌槽２０側をＳ極、反対側をＮ極に磁化されてい
る。

【００２４】永久磁石２１ｂは、永久磁石２１ａと９０
度の角度を置いてかつ磁極が逆方向になるように配置さ
れている。同様に、永久磁石２１ｃは永久磁石２１ａと
対向して同じ向きに、永久磁石２１ｄは永久磁石２１ｂ
と対向して同じ向きに配置されている。本実施例では、
永久磁石２１ａ〜２１ｄは、約９，０００ガウスのもの
を使用した。

【００２５】一方、攪拌槽２０の一端外部には、モータ
２２ａが配置されている。モータ２２ａの出力軸２３に
は、継手（図示せず）を介して攪拌翼軸２４が連結され
ている。攪拌翼軸２４の一端は、攪拌槽２０の端面に回
転自在に軸受２５を介して支持されている。軸受２５に
は、攪拌槽２０から液体燃料が漏れないように公知のシ
ール部材（図示せず）が設けられている。攪拌翼軸２４
の先端には、攪拌翼３０ａが設けられている。

【００２６】攪拌翼３０ａ 図３は燃料攪拌部６内の攪拌翼の斜軸投影図、図４は図
３のＩＶ矢視図、 図５は図３のＶ矢視図である。攪拌
翼３０ａは、図に示すように全体は円板状の羽根本体３
１を有し、その前端面には、直線状の４枚の羽根３２
ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄが等角度位置に配置されて
いる。 羽根３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄは、長方
形状の平板であり、その一端が羽根本体３１に溶接また
はボルトなどの機械的連結手段で固定されている。羽根
３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄは、羽根本体３１の前
端面に角度θを成している（図５参照）。羽根３２ａ，
３２ｂ，３２ｃ，３２ｄに沿って本体３１には、貫通孔
３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄが形成されている。

【００２７】角度θは、９０度より角度が小さい鋭角で
ある。望ましくは、この攪拌翼３０の軸線方向に燃料を
推進する角度が望ましい。永久磁石３４ａ，３４ｂ，３
４ｃ，３４ｄは、等角度で同一半径Ｒの円周上に配置さ
れている。更に、羽根本体３１内には、４個の円柱状の
永久磁石３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄが埋め込んで
固定されている。永久磁石３４ａは、図５に示すように
磁石の厚さの方向に磁化されている。

【００２８】この永久磁石３４ａと逆方向の向きの永久
磁石３４ｂは羽根本体３１に固定されている。永久磁石
３４ｃは、永久磁石３４ａと同一方向に永久磁石３４ｄ
は永久磁石３４ｂと同一方向にそれぞれ埋め込まれてい
る。なお、本実施例の実験装置では、羽根本体３１の直
径は、約６０ｍｍで磁石３４ａ〜３４ｄの強さは、約
３，０００〜４，０００ガウスのものを使用した。羽根
本体３１、羽根３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄは、非
磁性体であるステンレス製である。

【００２９】なお、この材質は、非磁性で耐腐食性のあ
るものが望ましいが、非磁性でかつ耐腐食性の高いもの
であれば鋼板などの磁性体でも機能上は問題はない。攪
拌翼３０ａと全く同一の攪拌翼３０ｂが、攪拌槽２０に
対称的に対向して配置されている。すなわち、攪拌翼軸
２４と同一軸線上に攪拌翼３０ｂに配置されている。攪
拌翼３０ｂの構造は、攪拌翼３０ａと同一構造なのでこ
の説明は省略する。同攪拌翼３０ａ，３０ｂの中間距離
でかつ中心位置には、吸引パイプ３５の吸入口３６が配
置されている。

【００３０】燃焼缶１６ 吸引パイプ３５を出た液体燃料と水とのエマルジョン
は、ポンプ１２で吸引されかつ加圧されてバーナ１５の
燃料噴射弁１９に供給される。バーナ１５は、燃焼缶１
６内にエマルジョンを霧状に霧化して燃焼缶１６内に吹
き込む。図６は、燃焼缶１６の外観を示す図である。図
７は、燃焼缶１６の分解図である。図８は、図６図のＶ
ＩＩＩ−ＶＩＩＩ線の切断断面図である。燃焼缶１６
は、外側燃焼缶４０と内側燃焼缶４１の２重管の構造を
有している。

【００３１】外側燃焼缶４０と内側燃焼缶４１は、管状
の形状をしており、この外周にはそれぞれ複数のスリッ
ト４２が周面に沿って開けられている。外側燃焼缶４０
の外径は、内側燃焼缶４１の外径より大きいので、この
両者の間には空隙４２が形成されている。エマルジョン
は、この空隙４２と外側燃焼缶４０の外部すなわち燃焼
室１７で燃焼を行う。

【００３２】作 動 以上のようなエマルジョン製造装置と、エマルジョン燃
焼システムは、次のように作動し使用する。まず、液体
燃料１からコック１８ａを介してバーナ１５内のポンプ
（図示せず）に液体燃料が供給される。本実施例では、
この液体燃料に市販されている燈油を用いた。バーナ１
５内のポンプは、液体燃料を加圧して燃料噴射弁１８に
送る。燃料噴射弁１８は、加圧供給された液体燃料を霧
化して燃焼缶１６に送る。燃焼缶１６内の霧化された液
体燃料は、着火手段（図示せず）により着火され燃焼す
る。

【００３３】液体燃料は、送風機により送られた空気に
より、燃焼を開始し、この燃焼熱により燃焼缶１６を充
分に加熱する。この予備加熱により燃焼缶１６が加熱さ
れると、コック１８ａを閉じて液体燃料タンク１からの
燃焼の供給を止める。

【００３４】次に、コック１８を閉じる前にモータ２２
ａ，２２ｂを起動させ攪拌翼３０ａ，３０ｂを互いに逆
方向に回転させる。本例では、約３，４００ｒｐｍの速
度で回す。コック１８を閉じた後、コック１１を開ける
と、ポンプ１２は吸引口３６からエマルジョン化および
イオン化された水と液体燃料のエマルジョンを、吸引
し、加圧され（本例では、約８ｋｇ／ｃｍ^２）バーナ１
５に送られて燃焼缶１６の内側燃焼缶４１内に露化して
送る。あらかじめ燃焼缶１６は予熱されているので、こ
の予熱により燃焼を開始する。この燃焼中には、積極的
な空気送風は行う必要がない。

【００３５】一方、燃料攪拌部６では、液体燃料タンク
２から供給された液体燃料（本実施例で燈油）と水タン
ク３から供給された水とが攪拌翼３０ａ，３０ｂにより
混合攪拌される。両攪拌翼３０ａ，３０ｂにより攪拌さ
れた両液体の分子は、その中間部で激しく激突しかつ永
久磁石３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄの回転にともな
い磁力線を水および液体燃料が切断するので渦電流を生
起されてイオン化し、かつ機械的混合によりエマルジョ
ン化される。

【００３６】同時に両液体は、攪拌槽２０の外周に配置
された磁石２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄの磁力線も
その運動により切断するので、その内部に渦電流が生じ
させられ、より一層のイオン化が促進される。両液体が
イオン化されるということはイオン化エネルギーを有し
ているので、燃焼させるときに燃焼しやすい状態である
とも言える。また、このエマルジョンは、水と油の分子
がコロイド粒子あるいはそれより小さな粒子として分散
して乳状になっているので、完全に燃焼しやすい状態で
ある。したがって、燃焼缶１６内に積極的に空気を供給
しなくても自然の通風により連続燃焼ができる。

【００３７】この連続燃焼原理は、以下のように推定さ
れる。Ｈ_２Ｏ（水）は周知のように双極子であり、各電
荷までの長さは酸素原子（Ｏ）を中心に核陽子（Ｐｒｏ
ｔｏｎ）までも０．９９オングストロームでありｅ⁻ま
で０．９９オングストロームで平衡を保っており、

【化１】 の角度は１０５°３′である。

【００３８】クラスター（ｃｌｕｓｔｅｒ）は、多粒子
系において一部の粒子が局部的に相関しあっている状態
である。水の動的分子集団構造（即ち、ｃｌｕｓｔｅ
ｒ）は、１０^−１２ｓｅｃで離散、形成を繰り返してい
る。水にｅ⁻の電荷を与え、２価のイオンＯの電荷を高
めると陽子（Ｐｒｏｔｏｎ）はｅ⁻（電子）に引き付け
られ、その角度は１０５°３′より大きくなる。

【００３９】

【化２】 陽子（Ｐｒｏｔｏｎ）は、ｅ⁻の電荷量に左右され、絶
えず微小振動してもとにもどろうとする。即ち、水に外
力を加え、電荷を高めることにより、双極子能率が高め
られ、水は励起（ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ）され、動的分
子集団構造（クラスター）は最小に分割され、高密度に
なって形成離散し、速度は１０^−１２ｓｅｃより早くな
り、ブラウン運動（Ｂｒｏｗｎｉａｎ ｍｏｖｅｍｅｎ
ｔ）を呈す。

【００４０】この励起した

【化３】 をオレフィン系不飽和炭化水素と物理的に微小混合（ｍ
ｉｃｒｏ−ｂｌｅｎｄ）即ち、前記した攪拌装置で混合
すると、

【化４】 の反応を行う。この反応はオゾニド化合物、即ちエチレ
ン結合をもつ化合物の二重結合部分にオゾンが付加した
化合物と同様な反応であり、炭素と酸素はイオン結合
し、ＲＣＨ_２ＯＣＨ_２Ｒと酸素を中心に持った炭化水素
構造を呈す。

【００４１】

【化３】 は炭化水素の３２分の１の力で陽子（Ｐｒｏｔｏｎ）に
引き付けられる。即ち、油分子の回りに水の双極子が規
則正しく極性に従って、微細なクラスター（動的分子集
団構造）となって、前記攪拌装置により回転運動、ここ
で言うベアリング運動を起こされた状態、即ち励起水と
なる。この励起された水のクラスターは、油分子の回り
にホイップして最小単位のミセル（ｍｉｃｅｌｌｅ）を
形成する。即ち、このミセルは、多数（普通数個から数
十個）の小分子が分子間力で会合して出来た親液コロイ
ド粒子を生成し、エマルジョン（Ｅｍｕｌｓｉｏｎ）と
なる。

【００４２】

【化５】 油分子を取り巻く励起した水の双極子の回転速度は、１
０^−６ｓｅｃ位で引き付けられている分だけ最外殼のク
ラスターよりは遅い。その外側に規則正しく方向性を保
った水のクラスターが同様に輪殼をなす。その回転速度
は、１０^−９ｓｅｃ位である。またその外輪に同様なこ
とが起こり、全く陽子に影響を受けない励起した水分子
はミセルの外をブラウン運動、即ち熱による不規則運動
している。

【００４３】

【化６】 中核のオレフィン系不飽和炭化水素は励起された

【化３】 と結び付き、

【化７】 である有機物１ｍｏｌを生成し、この生成された有機物
は、

【化８】 の如く燃焼する。

【００４４】一方、外殼のベアリング運動している励起
水（Ｂｅａｒｉｎｇ ｍｏｖｅ−ｍｅｎｔ ｏｆ Ａｃ
ｔｉｖｅ−ｗａｔｅｒ ｃｌｕｓｔｅｒ）は中核にある
油の燃焼の際、水蒸気爆発（Ｄｅｔｏｎａｔｉｏｎ ｏ
ｆ ｓｔｅａｍ）を起こし、超微細化した水のクラスタ
ーがＨとＯに分解して未燃焼油を完燃せしめる。故に、
燃焼時の空気の供給量を通常の燃焼時の３０分の１に減
少させても（後述する。）燃焼し、しかも排気は窒素酸
化物（ＮＯｘ）が３０分の１、イオウ酸化物（ＳＯｘ）
を３分の１に減少させる。

【００４５】水５５％投入によるこのエマルジョンは、
燃焼効率（節約実質効率）４０％を保持する。ベアリン
グ運動をしていない通常のエマルジョンは、顕微鏡で見
ると油の中に水が５〜５０μｍの水滴となって乳化点在
し、コロイド状になっているだけであり、燃焼時の水滴
の蒸気泡は６０〜６００μｍになり、蒸発熱損失は水の
添加量１％に対し、熱損失は０．０８％であり、５％の
水を加えるとエマルジョンの燃焼熱損失は０．４％とな
ってしまう。したがって、５％以上の水の添加は望めな
い。なお、通常のエマルジョンは、ベアリング運動もな
く、ブチレンの二重結合に結び付くこともなく、５５％
の水の投入によって燃焼することはできない。

【００４６】本発明の新しいエマルジョンは、従来のエ
マルジョンとは全く違った燃焼理論により、前述の如く
５５％の水の投入により、炉内温度は４０％上昇する画
期的な燃焼方法である。

【００４７】なお、水を励起させる手段として、本実施
例では前記製造装置を用いたが他の手段でも良い。例え
ば、物質的に超音波６０〜９０Ｈｚの振動を与えるのと
同時に電場、磁場、放電、光電板、電子銃などで水にｅ
⁻を注入することにより水は双極子能率が高められ励起
し、活性状態となり、イオン水となる。また、前記実施
例は液体燃料を燃焼させたものであるが、炭化水素系で
あれば石炭などの固体燃料でも良い。このとき数ミクロ
ン単位の粒子に粉砕した微小のものを用いると良い。こ
のイオン水をオレフィン系炭化水素と物理的な外力（超
音波、圧力、ミクロレンダーＰＡＴ．）により混合す
る。

【００４８】実験データ 灯油と本発明のシステムによって製造されたエマルジョ
ンを実際に燃焼させ、排気ガスの窒素酸化物（ＮＯｘ）
と硫黄酸化物（ＳＯｘ）を測定した。以下、その実験デ
ータを示す。

【００４９】燃焼缶（以下、炉芯という。）は、外径２
７０ｍｍφ、長さ５５０ｍｍの円筒状である。材料は、
クロームモリブデン鋼（日本工業規格、ＳＣＭ４１５）
を使用した。燃焼室（以下、炉内という。）は、高さ１
０００ｍｍ、奥行き９５０ｍｍ、幅１１００ｍｍであ
る。炉の外壁は、耐火レンガで断熱した。

【００５０】

【表１】 流量も測定した。その結果、空気量は灯油燃焼時に
は、２．２ｍ^３／ｍｉｎであり、エマルジョン燃焼時
には、０．０７３ｍ^３／ｍｉｎであった。

【００５１】従って、灯油のみの燃焼空気量を１００％
とした場合、エマルジョン燃焼時に使用する空気量は
３．３％となり、前記表に示した値により排気ガス中の
窒素酸化物（ＮＯｘ）、硫黄酸化物（ＳＯｘ）は、エマ
ルジョン使用時の方が灯油使用時より、実質的により少
なく約３０倍になる。

【００５２】燃焼攪拌装置の実施例２ 図９は、他の攪拌装置の概念図であり、第２実施例を示
す。前記第１実施例には、一定流量のエマルジョンを連
続的に供給するものである。第２実施例は、必要な量の
エマルジョンを必要な量だけ自動的に供給するものであ
る。攪拌層５０は、円筒状の形をしたものである。攪拌
層５０内には、２枚の攪拌翼５１が回転自在に設けられ
ている。攪拌翼５１の中心軸５２は、軸受及びオイルシ
ール（図示せず）を介して攪拌槽５０の底板に回転自在
に支持されている。中心軸５２の他端は、モータ５３の
出力軸に連結されている。攪拌槽５０には、パイプ５４
が連続されている。パイプ５４には、電磁切換弁５５、
流量調節弁５６、ポンプ５７が順次接続されている。

【００５３】ポンプ５７は、水タンク５８内の水を加圧
し、攪拌槽５０に供給するものである。一方、攪拌槽５
０に接続されたパイプ６０には、同様に電磁切換弁６
１、流量調節弁６２、ポンプ６３が接続されている。ポ
ンプ６３は、液体燃料を液体燃料タンク６４から吸い揚
げて攪拌槽５０に供給する。攪拌翼５１の両端には、永
久磁石６５ａ，６５ｂが設けられている。攪拌槽５０の
内周壁面には、永久磁石６６ａ，６６ｂが取り付けられ
ている。攪拌翼５１の永久磁石６５ａ，６５ｂは、攪拌
槽５０の内周壁の永久磁石６６ａ，６６ｂと対応して前
記したように互いに磁束線を切る。

【００５４】攪拌層５０内には、浮き子６７が配置され
ている。この浮き子６７の動きに連動してポテンション
メータ６８が動作する。ポテンションメータ６８の出
力、すなわち攪拌槽５０のエマルジョンの現在量は、制
御部７０に入力される。制御部７０は、エマルジョンが
一定量以下になると電磁切換弁６１，５５を切り換え、
かつモータ５３をＯＮする。

【００５５】液体燃料タンク６４の燃料は、ポンプ６３
により吸い揚げられ流量調節弁６２、電磁切換弁６１を
介して、攪拌槽５０に供給される。同様に、水タンク５
８内の水は、ポンプ５７により吸い揚げられ流量切換弁
５６、電磁切換弁５５を介して攪拌槽５０に供給され
る。前記第１実施例と同様の作用で攪拌槽５０内でエマ
ルジョンが製造される。製造されたエマルジョンは、ポ
ンプ７２により必要な機器に必要な量だけ供給される。

【００５６】エマルジョンが一定量以下になると、浮き
子６７が下がり、ポテンションメータ６８からその信号
が出力される。制御部７０は、この信号を受けて電磁切
換弁５５，６１を開けて水と液体燃料を供給し、モータ
５３を駆動させて前記同様にエマルジョンを作る。な
お、第９図では、永久磁石６６ａ，６６ｂは、攪拌槽５
０の円周壁に２個配置した例を示したが、４個でもよ
い。

【００５７】第２実施例の攪拌槽５０は、円筒状のもの
で非磁性体であるステンレス板で作られ約２００ｍｍφ
の直径であり、モータ５３の回転数は約１５０ｒｐｍで
ある。流量調節弁６２，５６を調節して、供給時の水と
油の比率は５５％と４５％である。

【００５８】燃焼缶の実施例２ 図１０は、燃焼缶８０を球形で、かつ二重壁式の炉心と
した例である。内壁８１と外壁８２（約３００ｍｍφ）
を設け、それぞれの外周面に複数の火炎放射口８５を設
けている。エマルジョン燃料の供給は、内壁８１の外周
から６０度の噴射角度を有するノズル８４により行う。
ノズル８４ヘの供給は、送油管８３により行う。なお、
このときのノズル８４の噴射位置及び角度は、大きい角
度でかつ内壁８１の中心で行うのが望ましい。

【００５９】その他の実施例 前記実施例の攪拌槽２０に配置した永久磁石２１ａ，２
１ｂ，２１ｃ，２１ｄは、設けなくても良い。若干効率
は下がるがエマルジョンを充分に製造できる。攪拌槽５
０に配置した永久磁石６６ａ，６６ｂも前記と同様なこ
とが言える。第１実施例では、水タンク１３からの出口
のパイプにコイル９、直流電源１０を配置し、電磁石を
構成した。しかし、電磁石でなくても永久磁石でも良い
し、また必ずしもこれらのものを配置しなくても良い。
同様なことは、永久磁石２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１
ｄ，６６ａ，６６ｂにも言える。この永久磁石２１ａ，
２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，６６ａ，６６ｂは、永久磁石
を用いたが電磁石を用いても良い。また、この永久１石
２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，６６ａ，６６ｂの数
も４個に限定されるものではない。

【００６０】第１実施例の羽根本体３１の４個の永久磁
石３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄは、必須のものであ
るが、４個に限定されるものでもなく異なる円周上に多
数個配置しても良い。また羽根３２ａ，３２ｂ，３２
ｃ，３２ｄの形状も実施例に限定されるものでもなく、
他の公知の形状でも良い。第２実施例の羽根翼５１及び
永久磁石の配置にも同様なことが言える。

【００６１】

【発明の効果】本発明のエマルジョンを燃焼させると
き、積極的に空気を供給する必要がないので、ＮＯｘが
極めて少ない燃焼ガスが実現できる。また、この発明の
燃焼システムでこのエマルジョンを燃焼させると、燃焼
ガス中に蒸気が多いので、熱伝達率が良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１はこの発明の燃焼システムの概要を示す機
能ブロック図である。

【図２】図２（ａ）は燃料攪拌部の詳細を示す外観図で
ある。図２（ｂ）は図２（ａ）のｂ−ｂ矢視図である。

【図３】図３は攪拌翼の外観を示す透視図である。

【図４】図４は第３図のＶＩ矢視図である。

【図５】図５は図３のＶ矢視図である。

【図６】図６は燃焼缶の外観図である。

【図７】図７は燃焼缶の分解図である。

【図８】図８は図６のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ切断断面図で
ある。

【図９】図９は他の実施例の攪拌装置の概念図出ある。

【図１０】図１０は燃焼缶を球形で二重壁の炉心とした
他の実施例である。

【符号の説明】

２…液体燃料タンク、３…水タンク、６…燃料攪拌部、
７…流量調整弁、８…流量計、９…コイル、１０…直流
電流、１２…ポンプ、１５…バーナ、１７…燃焼室、１
８…燃料噴射弁、２０…攪拌槽、２１ａ，２１ｂ，２１
ｃ，２１ｄ…永久磁石、３０ａ…攪拌翼、３４ａ，３４
ｂ，３４ｃ，３４ｄ…永久磁石

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】水と炭化水素系液体燃料又は固体燃料との
   エマルジョンであって、 微細な前記液体燃料又は固体燃料分子と、 前記液体燃料又は前記固体燃料分子の回りに前記水のク
   ラスターがミセルを形成し親液コロイド粒子となり、 前記水を励起させて自転運動であるベアリング運動を生
   じさせた励起水とからなるエマルジョン。
2. 【請求項２】請求項において、 前記エマルジョンは、 液体燃料を貯蔵するための液体燃料タンク（６４）と、 水を貯蔵するための水タンク（５８）と、 前記液体燃料タンク（６４）および前記水タンク（５
   ８）から前記液体燃料及び前記水が供給される攪拌槽
   （５０）と、 前記攪拌槽（５０）内に設けられ前記液体燃料および前
   記水を攪拌混合するための攪拌翼（５１）と、 前記攪拌翼（５１）に配置された複数個の可動磁石（６
   ５ａ，６５ｂ）と、 前記攪拌翼（５１）を回転駆動するための攪拌翼駆動モ
   ータ（５３）とからなるエマルジョン製造装置で製造さ
   れたものであることを特徴とするエマルジョン。
3. 【請求項３】請求項１において、 前記エマルジョンは、 液体燃料を貯蔵するための液体燃料タンク（２）と、 水を貯蔵するための水タンク（３）と、 前記液体燃料タンク（２）および前記水タンク（３）か
   ら前記液体燃料及び前記水が供給される攪拌槽（６）
   と、 前記攪拌槽（６）内に設けられ前記液体燃料および前記
   水を攪拌混合するための第１攪拌翼（３０ａ）と、 前記第１攪拌翼（３０ａ）に配置された複数個の第１可
   動磁石（３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄ）と、 前記第１攪拌翼（３０ａ）を回転駆動するための第１攪
   拌翼駆動モータ（２２ａ）と、 前記第１攪拌翼（３０ａ）と対向して前記燃料攪拌部
   （６）内に設けられた第２攪拌翼（３０ｂ）と、 前記第２攪拌翼（３０ｂ）に配置された複数個の第２可
   動磁石と、 前記第２攪拌翼（３０ｂ）を回転駆動するための第２攪
   拌翼駆動モータ（２２ｂ）とからなるエマルジョン製造
   装置で製造されたものであることを特徴とするエマルジ
   ョン。