JPH0642734A - イオン化エマルジョン製造装置とその燃焼システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ［目的］きわめて簡単な構造で窒素酸化物を低減させる
ためのエマルジョン製造及び燃焼。 ［構成］液体燃料噴射弁２５及び水噴射弁３０共に混合
攪拌室３１に向けて液体燃料及び水を噴射する。対向し
て噴射された液体燃料と水は、混合攪拌室３１内で互い
に攪拌混合されてエマルジョン化およびイオン化され
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
ぜたイオン化エマルジョンを製造するためのイオン化エ
マルジョン製造装置とその燃焼システムに関する。更に
詳しくは、液体燃料と水とを混合攪拌させてエマルジョ
ンを製造し、それを燃焼させるものであり、低公害で効
率の良いイオン化エマルジョン製造装置とその燃焼を実
現するための燃焼システムに関する。

【０００２】

【従来技術】燃焼機器は単独あるいは燃焼室と組み合わ
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、燃焼負荷率は適当は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の生成及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、ボイラ及び窯炉
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ＳＯ
ｘ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、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
せると共に燃焼特性を制御するために、空気流を規制及
び調整する機能を持っている。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）の低減化の要請が富みに強
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
及び純酸素を混合し、更にこれを酸化水素系燃料の一部
もしくは全部と混合して燃焼設備へ供給する燃焼設備へ
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、純酸素又は高濃度酸素含
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５
２−２５８０７号、特開昭６３−１４８０１２号など多
数）。

【０００９】本発明者は、磁石を組み込んだ攪拌翼でエ
マルジョンを製造する装置を提案した。しかし、このエ
マルジョン製造装置は、回転翼、磁石を使うので、製造
製造装置の構造の複雑化は避けられない。また、回転翼
を駆動するために、製造されたエマルジョンに有効に転
化できないエネルギー、すなわち損失エネルギーも無視
できない。本発明者は、前記出願で提案したエマルジョ
ン製造装置とほぼ同様のエマルジョンをきわめて簡単な
構造で実現したものである。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】この発明の目的は、き
わめて簡単な構造で窒素酸化物を低減させるためのイオ
ン化エマルジョン製造装置とその燃焼システムを提供す
ることにある。

【００１１】

【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。

【００１２】この発明は、液体燃料を貯蔵するための液
体燃料タンクと、前記液体燃料を加圧するための液体燃
料ポンプと、水を貯蔵するための水タンクと、前記水を
加圧するための水ポンプと、前記液体燃料タンク及び前
記水タンクから前記液体燃料及び前記水が供給され区画
された空間を有する混合攪拌室（５０）と、前記混合攪
拌室の一端に配置され、前記加圧された水を霧状に噴射
するための水噴射弁と、前記混合攪拌室の他端に前記水
噴射ノズルと対向して配置され、前記加圧された液体燃
料を噴射するための液体燃料噴射弁とからなるイオン化
エマルジョン製造装置である。

【００１３】前記混合攪拌室から取り出された前記液体
燃料と前記水とで製造されたエマルジョンに加圧するた
めのエマルジョンポンプと、前記エマルジョンポンプか
らの前記エマルジョンを微粒化して噴射するためのバー
ナとからなると良い。

【００１４】更に、前記バーナからの燃料を燃焼させる
ための複数のスリットが形成されかつ内部に空間を有す
る燃料缶とからなると良い。

【００１５】更に、前記燃焼缶が内部に球形の空間を有
し、かつ二重の内外壁を有すると良い。

【００１６】

【作 用】液体燃料噴射弁、水噴射弁共に混合室に向け
て液体燃料及び水を噴射する。対向して噴射された液体
燃料と水は、混合室内で互いに攪拌混合されてエマルジ
ョン化される。ポンプはエマルジョン化及びイオン化さ
れた水と液体燃料とイオン化エマルジョンを吸引し、加
圧されバーナに送られて燃焼缶の内側燃焼缶内に露化し
て送る。予め燃焼缶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。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。

【００１７】

【実施例】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、後述する燃料缶１６を予熱す
るためニ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内のエマ
ルジョンポンプ（図示せず）に送られ、エマルジョンポ
ンプはこれを加圧して燃料噴射弁１８に送る。

【００１８】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、パイプにより液体燃料ポンプ４、流量調整計５、
流量計６を介して混合攪拌機構７に供給される。

【００１９】液体燃料ポンプ４は、液体燃料を加圧する
ためのものである。流量調整弁５は、混合攪拌機構７に
送る液体燃料の流量を調節する。流量計５は液体燃料の
流量を計測するものである。水タンク３の水は、パイプ
により水ポンプ８、流量調整弁９、流量計１０を介して
混合攪拌機構７に供給される。

【００２０】水ポンプ８は、水タンク３内の水を加圧す
るためのものである。流量調整弁９は、水を混合攪拌機
構７に送る水の流量を調節するための弁である。流量計
１０は、水の流量を計測するものである。混合攪拌機構
７に供給された第２液体燃料タンク２の液体燃料と水タ
ンク３の水とは、後述するような手段で混合攪拌されエ
マルジョン化される。エマルジョン化された水と液体燃
料は、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、
燃料噴射弁１９で噴射される。

【００２１】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１
５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。

【００２２】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】混合攪拌機構７ 図２は、混合攪拌機構７の断面図である。混合攪拌機構
７は、円筒状の形をした本体２０を有し直径と長さがほ
ぼ同一長さの形をしている。本体２０の一端面には、栓
部材２１が本体２０にねじ込まれている。栓部材２１の
後端には、管継手２３がねじ込まれている。栓部材２１
のフランジ２２と本体２０の端面には、Ｏリング２４が
配置されていて栓部材２１と本体２０とのシールをす
る。栓部材２１の先端に燃料噴射弁２５がねじ込まれて
いる。

【００２４】同様に、本体２０の他端面には、栓部材２
６が本体２０にねじ込まれている。栓部材２６の後端に
は、管継手２８がねじ込まれている。栓部材２６のフラ
ンジ２７と本体２０の端面には、Ｏリング２９が配置さ
れていて栓部材２６と本体２０とのシールをする。栓部
材２６の先端に水噴射弁３０がねじ込まれている。

【００２５】本体２０内の燃料噴射弁２５と水噴射弁２
７と囲まれた空間には、円筒状の混合室３１が区画され
ている。本体２０の中間の周壁位置には、半径方向に吐
出口３２が配置されている。吐出口３２には、管継手３
３が接続されている。液体燃料噴射弁２５、水噴射弁３
０共に混合攪拌室３１に向けて液体燃料及び水を噴射す
る。

【００２６】なお、本体２０、栓部材２１，２６、液体
燃料噴射弁２２、水噴射弁２７及び菅継手２３，２７，
３０などは、磁性材料でもよいが、望ましくはセラミッ
クス、ステンレス鋼などの非磁性材料が良い。液体燃料
噴射弁２２、水噴射弁２７の噴射角度θは、約３０〜６
０℃のタイプが望ましい。また、その加圧圧力は、５〜
１０ｋｇ／ｃｍ² の範囲が望ましい。更に、水を供給す
る管継手２７の近傍にマグネットを配置するとイオン化
エマルジョンの製造効率が良い。

【００２７】燃焼缶１６ 燃料混合攪拌機構７を出た液体燃料と水とのイオン化エ
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１６内にイオン化エマルジョンを霧状に霧化
して燃料缶１６内に吹き込む。図３は、燃焼缶１６の外
観を示す図である。図４は、燃焼缶１６の分解図であ
る。図８は、図３のＶ−Ｖ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重缶の
構造を有している。

【００２８】外側燃焼缶４０と内側燃焼缶４１は、筒状
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。イオン化エマルジョン
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。

【００２９】作 動 以上のようなエマルジョン製造装置と、イオン化エマル
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１５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。

【００３０】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からの燃
焼の供給を止める。

【００３１】液体燃料噴射弁２５、水噴射弁２７共に混
合室２８に向けて液体燃料及び水を噴射する。対向して
噴射された液体燃料と水は、混合室２８内で互いに攪拌
混合されてエマルジョン化及びイオン化される。

【００３２】次に、コック１８を閉じる前にポンプ５，
８を起動させる。コック１８を閉じた後、コック１１を
開けると、ポンプ１２はエマルジョン化及びイオン化さ
れた水と液体のイオン化エマルジョンを吸引し、加圧さ
れ（本例では、約８ｋｇ／ｃｍ² ）バーナ１５に送られ
て燃焼缶１６の内側燃焼缶４１内に露化して送る。予め
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。

【００３３】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、このイオン化
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に通風
により連続燃焼ができる。

【００３４】燃焼原理 この連続燃焼原理は、以下のように推定される。

【００３５】Ｈ₂ Ｏ（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
（Ｐｒｏｔｏｎ）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、

【００３６】

【化１】 の角度は１０５°３´である。

【００３７】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^-12 ｓｅｃ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。

【００３８】

【化２】 陽子（Ｐｒｏｔｏｎ）は、ｅ- の電荷量に左右され、絶
えず微小振動して元に戻ろうとする。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^-12 ｓｅｃより早くなり、
ブラウン運動（Ｂｒｏｗｎｉａｎ ｍｏｖｅｍｅｎｔ）
を呈する。

【００３９】この励起した

【００４０】

【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、

【００４１】

【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
ン結合を持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、炭素と酵素はイオン結合
し、ＲＣＨ₂ ＯＣＨ₂ Ｒと酸素を中心に持った炭化水素
構造を呈す。

【００４２】この励起した

【００４３】

【化３】は炭化水素の３２分の１の力で陽子（Ｐｒｏｔ
ｏｎ）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、前記混合攪拌機構により回
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（ｍｉｃ
ｅｌｌｅ）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、イオン化エマルジョン
（Ｅｍｕｌｓｉｏｎ）となる。

【００４４】

【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殻のクラ
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殻をなす。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。

【００４５】

【化６】 中核のオレフィン系不飽和炭化水素は励起された

【００４６】

【化３】と結び付き、

【００４７】

【化７】 である有機物１ｍｏｌを生成し、この生成された有機物
は、

【００４８】

【化８】 の如く燃焼する。

【００４９】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
油の燃焼の細、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、しかも廃棄は窒素酸
化物（ＮＯｘ）が３０分の１以下、イオウ酸化物（ＳＯ
ｘ）を３分の１以下に減少させる。

【００５０】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％以上の水の添加量は望め
ない。なお、通常ののエマルジョンは、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、５
５％の水の投入によって燃焼することはできない。

【００５１】本発明の新しいイオン化エマルジョンは、
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。

【００５２】なお、水を励起させる手段として、本実施
例では前記イオン化エマルジョン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６０〜９０Ｈ
ｚ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
水素と物質的な外力（超音波、圧力、ミクロレンダーＰ
ＡＴ．）により混合する。

【００５３】実験データ 燈油と本発明のシステムによって製造されたイオン化エ
マルジョンを実際に燃焼させ、排気ガスの窒素酸化物
（ＮＯｘ）と言おう酸化物（ＳＯｘ）を測定した。以
下、その実験データを示す。

【００５４】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。

【００５５】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。

【００５６】

【表１】 燃焼実験で、空気取入口を密閉したダクトを取付け、そ
の缶内を流れる空気流量も測定した。その結果、空気量
は燈油燃焼時には、２．２ｍ³ ／ｍｉｎであり、イ
オン化エマルジョン燃焼時には、０．０７３ｍ³ ／ｍｉ
ｎであった。

【００５７】したがって、燈油のみの燃焼空気量を１０
０％とした場合、イオン化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（ＳＯ
ｘ）は、イオン化エマルジョン使用時の方が燈油使用時
により、実質的により少なく約３０倍になる。

【００５８】燃焼缶の実施例２ 図６は、燃焼缶８０を球状でかつ二重壁式の炉芯とした
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への供給は、送油缶８３により行う。なお、この
ときのノズル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】

【発明の効果】以上、詳記したように本発明は、極めて
簡単な構造でイオン化エマルジョンを製造できる。ま
た、本発明のイオン化エマルジョン製造装置で製造され
たイオン化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
このイオン化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は、混合攪拌機構の断面図である。

【図３】図３は、燃焼缶の外観図である。

【図４】図４は、燃焼缶の分解図である。

【図５】図５は、図３のＶ−Ｖ線で切断したときの切断
断面図である。

【図６】図６は、燃焼缶を球形で二重壁の炉芯とした他
の実験例である。

【符号の説明】

１…第１液体燃料タンク ２…液体燃料タンク ３…水タンク ４…液体燃料ポンプ ５…流量調整弁 ７…混合攪拌機構 １５…バーナ １６…燃焼缶

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成４年１１月１８日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１６】

【作 用】液体燃料噴射弁、水噴射弁共に混合室に向け
て液体燃料及び水を噴射する。対向して噴射された液体
燃料と水は、混合室内で互いに攪拌混合されてエマルジ
ョン化される。ポンプはエマルジョン化及びイオン化さ
れた水と液体燃料とイオン化エマルジョンを吸引し、加
圧されバーナに送られて燃焼缶の内燃焼缶内に霧化して
送る。予め内燃焼缶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。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。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１７】

【実施例】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、後述する内燃料缶１６を予熱
するために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内のエ
マルジョンポンプ（図示せず）に送られ、エマルジョン
ポンプはこれを加圧して燃料噴射弁１８に送る。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１８】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、パイプにより液体燃料ポンプ４、流量調整弁５、
流量計６を介して外混合攪拌機構７に供給される。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１９】液体燃料ポンプ４は、液体燃料を加圧する
ためのものである。流量調整弁５は、混合攪拌機構７に
送る液体燃料の流量を調節する。流量計５は液体燃料の
流量を計測するものである。水タンク３の水は、パイプ
により水ポンプ８、流量調整弁９、流量計１０を介して
外混合攪拌機構７に供給される。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２０】水ポンプ８は、水タンク３内の水を加圧す
るためのものである。流量調整弁９は、水を外混合攪拌
機構７に送る水の流量を調節するための弁である。流量
計１０は、水の流量を計測するものである。外混合攪拌
機構７に供給された第２液体燃料タンク２の液体燃料と
水タンク３の水とは、後述するような手段で混合攪拌さ
れエマルジョン化される。エマルジョン化された水と液
体燃料は、コック１１を通りポンプ１２により混合攪拌
機構７から吸引された後、加圧されてバーナ１５に供給
され、燃料噴射弁１９で噴射される。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２２】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、内燃焼缶１
６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、内燃焼缶１６内で燃焼
し、外燃焼室１７を加熱する。

【手続補正７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２３】混合攪拌機構７ 図２は、混合攪拌機構７の断面図である。混合攪拌機構
７は、円筒状の形をした本体２０を有し直径と長さがほ
ぼ同一の形をしている。本体２０の一端面には、栓部材
２１が本体２０にねじ込まれている。栓部材２１の後端
には、管継手２３がねじ込まれている。栓部材２１のフ
ランジ２２と本体２０の端面には、Ｏリング２４が配置
されていて栓部材２１と本体２０とのシールをする。栓
部材２１の先端に燃料噴射弁２５がねじ込まれている。

【手続補正８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２５】本体２０内の燃料噴射弁２５と水噴射弁３
０と囲まれた空間には、円筒状の混合室３１が区画され
ている。本体２０の中間の周壁位置には、半径方向に吐
出口３２が配置されている。吐出口３２には、管継手３
３が接続されている。液体燃料噴射弁２５、水噴射弁３
０共に混合攪拌室３１に向けて液体燃料及び水を噴射す
る。

【手続補正９】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２６】なお、本体２０、栓部材２１，２６、燃料
噴射弁２２、水噴射弁３０及び菅継手２３，２８など
は、磁性材料でもよいが、望ましくはセラミックス、ス
テンレス鋼などの非磁性材料が良い。液体燃料噴射弁２
５、水噴射弁３０の噴射角度θは、約３０〜６０℃のタ
イプが望ましい。また、その加圧圧力は、５〜１０ｋｇ
／ｃｍ^２の範囲が望ましい。更に、水を供給する管継手
２８の近傍にマグネットを配置するとイオン化エマルジ
ョンの製造効率が良い。

【手続補正１０】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２７】内燃焼缶１６ 混合攪拌機構７を出た液体燃料と水とのイオン化エマル
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、内
燃焼缶１６内にイオン化エマルジョンを霧状に霧化して
内燃焼缶１６内に吹き込む。図３は、内燃焼缶１６の外
観を示す図である。図４は、内燃焼缶１６の分解図であ
る。図５は、図３のＶ−Ｖ線の切断断面図である。内燃
焼缶１６は、外側燃焼缶４０と内側燃焼缶４１の２重缶
の構造を有している。

【手続補正１１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２８】外側燃焼缶４０と内側燃焼缶４１は、筒状
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。イオン化エマルジョン
は、この空隙４２と外側燃焼缶４０の外部すなわち外燃
焼室１７で燃焼を行う。

【手続補正１２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２９】作動 以上のようなエマルジョン製造装置と、イオン化エマル
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１５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
燃料を霧化して内燃焼缶１６に送る。内燃焼缶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。

【手続補正１３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３２】次に、コック１８を閉じる前にポンプ５，
８を起動させる。コック１８を閉じた後、コック１１を
開けると、ポンプ１２はエマルジョン化及びイオン化さ
れた水と液体のイオン化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１５に送られ
て内燃焼缶１６の内側燃焼缶４１内に露化して送る。予
め内燃焼缶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。

【手続補正１４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【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は、混合攪拌機構の断面図である。

【図３】図３は、内燃焼缶の外観図である。

【図４】図４は、内燃焼缶の分解図である。

【図５】図５は、図３のＶ−Ｖ線で切断したときの切断
断面図である。

【図６】図６は、内燃焼缶を球形で二重壁の炉芯とした
他の実験例である。

【符号の説明】 １…第１液体燃料タンク ２…液体燃料タンク ３…水タンク ４…液体燃料ポンプ ５…流量調整弁 ７…混合攪拌機構 １５…バーナ １６…内燃焼缶

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】液体燃料を貯蔵するための液体燃料タンク
   と、 前記液体燃料を加圧するための液体燃料ポンプと、 水を貯蔵するための水タンクと、 前記水を加圧するための水ポンプと、 前記液体燃料タンク及び前記水タンクから前記液体燃料
   及び前記水が供給され区画された空間を有する混合攪拌
   室（５０）と、 前記混合攪拌室の一端に配置され、前記加圧された水を
   霧状に噴射するための水噴射弁と、 前記混合攪拌室の他端に前記水噴射ノズルと対向して配
   置され、前記加圧された液体燃料を噴射するための液体
   燃料噴射弁とからなるイオン化エマルジョン製造装置。
2. 【請求項２】請求項１において、 前記混合攪拌室から取り出された前記液体燃料と前記水
   とで製造されたエマルジョンに加圧するためのエマルジ
   ョンポンプと、 前記エマルジョンポンプからの前記エマルジョンを微粒
   化して噴射するためのバーナとからなることを特徴とす
   るイオン化エマルジョンの燃焼システム。
3. 【請求項３】請求項２において、 前記バーナからの燃料を燃焼させるための複数のスリッ
   トが形成されかつ内部に空間を有する燃料缶とからなる
   ことを特徴とするイオン化エマルジョンの燃焼システ
   ム。
4. 【請求項４】請求項３において、 前記燃焼缶が内部に球形の空間を有し、かつ二重の内外
   壁を有することを特徴とするイオン化エマルジョンの燃
   焼システム。