JPS6023143B2 - 超音波を利用した燃料油改質装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、超音波を利用した燃料油の改質装置に関する
。

〔従来の技術〕

低質燃料油中には、アスファルテン等の不純物を含む高
分子炭化水素で構成される酸化劣化物（以下スラッジと
称する）が懸濁している。

これらスラッジが燃料油中に残留して機関に供給される
と、燃焼が不充分のためカーボンフラワーとしてディー
ゼル機関の噴射ノズルに固着し、燃料の噴霧を妨げ且つ
弁と弁座あるいはピストンリングとシリンダーライナー
の間に介在してこれらを磨滅させる。このようにしてス
ラッジはディーゼル機関、特に、燃焼時間の短い中高遠
ディーゼル機関の長期安定運転を著しく阻害している。

このような問題をできる限り減らすために、従来から種
々の燃料浄油管理方式が取られている。

一例を対日用燃料油にとれば、現在船内においては、燃
料浄油管理方式として、■静贋沈澱法、■遠心分離法、
または■猿過清浄法（渡過粒径４５〜７５〆）が用いら
れている。しかし、比重が燃料油と同等かそれ以下のス
ラツジや爽雑物は、比重差を利用する■または■の方法
によっては除去が不可能である。

また、■の方法も、櫨過粒度を充分に小さくできず、櫨
材の閉塞に対する回復機構も複雑となっている。上記櫨
過清浄法では、上述のように粒径４５仏程度が実用上の
限界である。従って、燃焼面から除去することが期待さ
れる４５ｒ以下の或る範囲の粗大粒子を捕捉することは
困難である。通常、舶用燃料を４５仏以下の粒径で櫨過
ごせようとした場合（すなわち、櫨過粒度を４５仏に設
定した場合）には、猿液の表面張力が大きく櫨材に加え
る差圧を大きくしてもその薄遇速度を高めることは期待
できず、短時間で櫨材の閉塞が発生する。このため、櫨
材表面積を非常に大きくする必要がし、あり、その処理
装置は大容積となり、且つ高価なものとならざるを得な
い。この解決のため超音波を加える試みもなされた。

従来から超音波振動が、これらスラッジの微細化に卓効
を有することが知られているが、本発明者の研究によれ
ば従来の超音波分散法は分散すべき粒子に比較し大量の
煤質中に無駄に超音波パワーが浪費されるため効率が悪
いことが分った。更に、本発明者の研究によれば、従来
の超音波援用櫨過法に共通した欠点として振幅が小さい
点が挙げられる。このため、目的とするスラッジの解離
が十分に行えず、また洗浄作用も徹底しない。本発明者
の経験によれば、一般に猿材の洗浄は超音波振動するホ
ーンと櫨村表面との間の数側以下の隙間に生ずる負圧を
利用した猿塊粒子の吸出し‘こ負うことが大きい。本発
明者の研究によれば、負圧による吸出し効果を洗浄に利
用するためには、少なくともピークからピークが約２０
仏以上の振幅が必要であるのに対し、従来公知の各例に
おいては振幅が一桁小さいレベルに留まっている。従っ
て、猿材を超音波洗浄しつつ連続猿過の行う公知の試み
は、目語りを起こす原因物質の濃度が稀薄な特殊な場合
を除き、不満足な結果となつている。一方、油、水等の
櫨過装置として、特公昭４６−３３６６４号公報には、
同心円二重の節筒を外錘内に装備し、内側節筒のメッシ
ュを外側節筒より細かくし、これらの二重節筒の中間に
は、８同部の表裏に傾斜面を有する凹凸を形成した釣鐘
型の振動子を同心的に若干の間隔をおいて位置させ、そ
の振幅○の基部を、外雀の上端部に固定し、振動子基部
を外錘外に延長し、その上端に発振コイルを装備すると
ともに、釣鐘型振動子の自由下端を外錘底面に近接し、
外鯵の外周には供給口を、外瞳の下端には内側節筒内に
達する排出口を設けた猿過装置が開示されている。

この装置は、筋筒により仕切られた内外の２室をそれぞ
れドレーン排出口を経てタンクに蓮通し、そのドレーン
排出口から流量の半分をタンクに戻している。この櫨過
装置は、通常の油、水等の液体を櫨過する場合には、交
雑物が節筒の節目‘こ強固に粘着するようなことがなく
、しかも、釣鐘型の振動子により油、水等に超音波を作
用させており、節筒の節目を目詰りさせた爽雑物の除去
および破砕が行えるので、前述のように全流量の内、猿
適されない半分を再びタン外こ戻すだけで、逆洗を行う
ことなく、長時間使用できるであろう。

しかし、この櫨過装置を本発明のように燃料油の改質に
用いた場合には、事情が一変する。

すなわち、燃料油は、通常の油、水に比較して多量のス
ラッジや爽雑物を含んでおり、該スラッジや爽雑物はア
スフアルテン成分からなりゲル状をしており、粘性が高
く節目‘こ引っ掛かり、そのままでは節目を通過するこ
とができず、櫨過されない。従って、この装置を燃料油
に用いると、殆ど全ての流量をタン外こ戻す必要があり
、しかも目語り状態を直ちに起こすので、この装置は燃
料油に適用し得ない。燃料油を改質するには、燃料油中
のスラッジや爽雑物を燃焼を妨げないように非常に小〈
微粒化する必要がある。

このようにスラッジや爽雑物を筋筒の筋目もこ強固に粘
着した爽雑物を微粒化させるには非常に強大な超音波エ
ネルギー、すなわち大きな振幅の超音波振動が必要であ
る。しかるに、上述した公知の櫨過装置では、釣鐘型振
動子の胸部を上下振動させて、胴部表面に形成した傾斜
面を有する凹凸によってその上下振動の一部を筋筒の節
目に垂直な方向の超音波振動に変換させているので、筋
目１こ作用する超音波振動の振幅が振動子の上下振幅に
比較して格段に弱まっている。

従って、節目に粘着した爽雑物を燃焼に支障がないよう
に充分に微粒化することはできない。超音波振動の振動
エネルギーを高めるために、釣鐘型振動子の上下動振幅
を大きくすることも考えられるが、仮りに振幅を大きく
したとすると振動子内の作用応力が振幅に比例して増加
する。

従って、凹凸という応力集中が生じ易い形状をした振動
子を超音波周波数（十数ＫＨｚ以上の周波数）で振動さ
せたならば、これは取りも直さず毎秒一方回以上の繰返
し応力を作用させて疲労試験を行っていることに相当し
、過大な応力下では僅か数分ないし数時間という極〈短
い時間内で凹凸部等の応力集中部に亀裂が生じ使用に耐
えなくなる。（因みに、２皿Ｈｚで約１び分間振動させ
ると繰返し数が１０７となり、疲労試験において繰返し
作用する応力。と破断に至るまでの繰返し数Ｎの関係を
示すＳ−Ｎ曲線がほぼ水平となる繰返し数に達する。）
更にまた、仮りに燃料油中の爽雑物を微粒化するのに充
分な超音波エネルギーを釣鐘型振動子により発生可能で
あったとしても、節筒を振動子に対向して固定設置して
、かかる強力な超音波エネルギーを連続的に節筒の節目
１こ照射し続けた場合には、超音波によるキャビテーシ
ョンにより節目が極〈短時間で損傷し、使用に耐えなく
なる。

以上のように、特公昭４６−３３６６４号公報に開示さ
れた櫨過装置は飽くまでも櫨過装置であって、かかる装
置では少なくとも実用的なしベルにおける燃料油の故質
を行い得ない。〔発明が解決しようとする問題点〕 上述した従来の技術に付随する問題点を解決するべく、
本願出願人はスラッジを多量に含有したＣ重油のような
低質油であっても、全スラッジの粒径を３０仏程度以下
に充分に微粒化することにより燃焼を妨げないようにで
きることに着目し、先願の特顔昭５３−１１４１０２号
（特公昭５７−１１５８ｙ号公報）において、超音波を
利用した燃料油の政質装置として、スラッジの微粒化を
確実且つ高効率で行うために回転補集体の表面にスラッ
ジを総集してこの楠集した回転補集体の表面に高エネル
ギー密度の超音波を集中的に照射し、固体面上でのキャ
ビテーションを発生させるようにした装置を提案した。

なお、キャビテーションとは、液体と固体とが急激な相
対運動をすることにより圧力変化し、または超音波が液
体中を伝播するときに超音波の音圧により圧力変化して
、液体中の或る点の圧力がその液温における液体の蒸気
圧以下になることによりその部分に沸騰現象を生じ、気
泡が生じ、この気泡の急速な成長と、それに続く気泡の
崩壊を言う。超音波においては、液体内部で気泡が崩壊
する液中キャビテーションと、固体表面で気泡が崩壊す
る固体面上のキャビテーションがあり、特公昭５７−１
１５８９号公報においては、より気泡崩壊時の衝撃の大
きい固体面上のキャビテーションを積極的に発生させ、
利用している。総集体は、スラッジを補集し超音波の効
率良い照射を受けさせる機能と、超音波により微粒化さ
れた微粒スラッジを櫨過する機能を有している。

上記特公昭５７−１１５８叫号公報記載の発明において
は、これらの両隣能を共に回転補集体の精密渡材に持た
せている。これに対して、本発明では、回転補集体の構
造を更に改良して、前記両機能をそれぞれ回転補集体を
構成する異なる部材に持たせることにより、捕集体の寿
命をより一層延長するものである。

〔問題点を解決するための手段〕本発明においては、容
器およびその内部に回転可能に且つ液密に支承された回
転補集体からなり、上記回転補集体により互いに分離さ
れた２つの室にそれぞれ液の入口と出口を設け、回転補
集体の外側に位置する入口側の室に液密に保持された超
音波振動ホーンをその先端が上記回転補集体表面との間
に回転補集体の回転軸方向に沿って長い隙間を形成する
ように配置した、超音波を利用した燃料油改質装置にお
いて、前記回転補集体が、外周部から中心部に向って、
外層、中間層および内層の３層構造からなっており、前
記中間層は微小猿過粒度の櫨過体であり、前記外層は該
中間層より櫨過粒度が大きい猿過体からなり、該中間層
の外側を被覆しており、前記内層は中間層の内側に配置
され、外層および中間層を外側からの送り圧力に抗して
支持する支持体からなっており、回転補集体の外層に捕
捉したスラッジ等に超音波振動ホーンから超音波を照射
して前記スラッジ等を微粒化し、中間層で猿遇するよう
にした超音波を利用した燃料油改質装置により上述した
問題点を解消する。

〔作用〕

本発明においては、回転補集体が、キャピテ−ション損
傷に対し耐久性を持つ櫨過体からなる外層と、燃料油中
の透過スラッジの最大粒径を所望の大きさに規制する微
小櫨過粒度の櫨過体からなる中間層と、上記外層および
中間層を外側からの送り圧力に抗して支持すべ〈充分な
強度を持った支持体からなる内層との３層からなってい
る。

すなわち、本発明の外層は、スラツジ中の巨大粒子を捕
捉し、超音波振動ホーンからの高エネルギー密度の超音
波の照射を受け、この超音波により蒲集したスラッジを
微粒化させるとともに、中間層への透過音圧を制限して
比較的強度の弱い中間層の網目をキャビテーションェロ
ージョン（キャビテーションによる機械的摩耗）による
破砕から保護する。外層は好ましくは、複数枚の絹を重
ね合せた網目積層状構造とする。一方、中間層は燃料油
中のスラッジの猿過粒度を決定している。

このように本発明においては燃料油中のスラッジの楠集
と微粒化したスラッジの猿過（微粒化したスラツジの粒
度チェック）とを外層と中間層が分担して受け持ってお
り、特に外層からスラッジの粒度チェック機能を外した
ために、外層の櫨過粒度を大きくでき、超音波に対する
耐キャビテーション性を充分に高められ、従って清掃、
交換を行うことなく長期間に亙り回転補集体を使用する
ことが可能である。

超音波の作用を効果的に発揮させるために、その周波数
は１５なし、し３０ＫＨｚの間に通常選ばれる。

とくに後述の実施例において、その周波数として１鰍Ｈ
ｚを選んだがこの理由は可聴域の上限に近いため通常の
人には聞こえず騒音が小さいこと、比較的大出力の振動
子が作り易く適当な寸法のものが得られるためである。
また、超音波振動ホーン端面の振幅はェロージョンによ
る劣化を考慮し作用効果のある範囲で低目に設定する必
要があり、後述の実施例ではピークからピークが２５な
いし３０叫こ選ばれている。この振幅は周波数を自動的
に追尾し定振幅制御のできる超音波発振器によって負荷
の大小にかかわらず一定に保たれる。超音波振動ホーン
先端と回転構築体との間隙は３側以下に設定される。〔
実施例〕 以下図面につき本発明の実施例を説明する。

第１図において、ジルコン酸チタン酸鉛素子を使用した
ボルト締めランジュバン型変換器１は超音波発振器２に
よって駆動される。この変換器１は半波長共振長を持つ
超音波振動コーン３にねじ込まれ、コーン３の下端にさ
らに同じく半波長の長さでゥェッジ状の超音波振動ホー
ン４がねじ込まれている。変換器１の振幅は、上記超音
波振動コーン３と超音波振動ホーン４により拡大され、
超音波振動ホーン４の先端５においてピークからピーク
で２５なし、し３０山になる。超音波振動ホーン４は、
後述の回転補集体２５の長手方向に振動エネルギーを集
中するため、ウェツジ形としており、本実施例では、共
振周波数が１９ １歌Ｈｚで、長さが１４仇舷、先端寸
法が９０×ＩＱ岬の鋼製である。

本発明装置の作動時には、燃料油の粘度を下げて噴射し
易くするため通常６０なし、し１２０℃の温度に燃料油
を加熱するが、この加熱温度は変換器１の許容動作最高
温度６０ｑｏを越えている。

そこで、超音波振動コーン３の振動ノード‘こ設けた／
一ドフランジ６に取付けた冷却用外套管７を利用して、
別に準備された空気源から供給される乾燥空気を真上か
ら吹込み、変換器１を冷却する。符号８は前記ノードフ
ランジ６に前記外套管７を固定するための円板であり、
９は上記外套管７に設けられた排風穴である。前記超音
波振動ホーン４の振動ノー日こ四角いフランジ１２を設
け、２枚のガスケット１０で上下を挟んで中央筒１５に
設けられた座１６に対し抑え板１１を利用してねじ止め
する。

このようにして超音波振動ホーン４を取付けた超音波振
動子４０を中央筒１５に対し液密に保持する。前記中央
筒１５の左側面に燃料油の出口２４を持つ姿１７をガス
ケット１８を介して液密に取付け、反対側の右側面に蓋
２０をガスケツト１９を介して同じく液密に取付ける。

かくして中央筒１５、室１７および蓋２０の組立体２６
は超音波振動ホーン４および回転補集体２５を取付ける
ことにより燃料油の出口２４と入口２１（第２図参照）
を除き密閉された構造となり、本明細書ではこれを容器
２６と呼ぶ。回転補集体２５は、スラッジを捕集する円
筒体２３と、該円筒体２３の両側に取着した側板２８，
３２とからなる。

本実施例の円筒体２３は、外周部より中心部に向って外
層２３ａ、中間層２３ｂおよび内層２３ｃの３層からな
っている。外層２３ａの目的は、超音波解離に必要なキ
ャビテーションによる衝撃性音圧に十分耐え且つ衝撃性
音圧のレベルを超音波解離に有効なしベルに維持しつつ
、超音波振動を減衰させて中間層２３ｂに到達する透過
音を制限して、中間層２３ｂがキヤビテーション損傷す
ることを防ぐことにある。超音波振動の減衰作用を充分
に発揮させるためには、外層２３ａを積層状網目構造と
することが好ましい。

中間層２３ｂは微小猿過粒度の猿過体からなり、その猿
過粒度は燃焼面の配慮から、透過を許容するスラッジの
最大粒径に見合うように決められる。

中間層２３ｂの薄膜の強度不足を補うために、片面もし
くは両面から、より強固な網目で補強し、積層構造とす
ることが好ましい。内層２３ｃ（支持体）は、外層２３
ａおよび中間層２３ｂで構成する円筒体を、その外側か
らの送り圧力に対し十分な強度をもって支持することを
目的として付加される。

上述の各層の構造を実施例によって説明すると、外層２
３ａは６０メッシュのステンレス絹の３重網目積層状構
造よりなり、中間層２３ｂは猿過粒度が５乃至１０ムの
ステンレス網を両面より１００メッシュステンレス網で
補強した３重網目積層構造よりなり、内層２３ｃはタタ
ミ織りステンレス網の２重網目積層状構造である。

本実施例においては更に内層２３ｃの内側に補強用スプ
リングを配設している。これらの多重多層の網目構造を
拡散接合によって一体化した後、継目を溶接することに
より外径７仇舷、長さ２０仇吻の網目構造体を形成して
いる。超音波振動ホ−ン４と円筒体２３の外層２３ａの
表面との隙間Ｃを超音波解離空間と名付けるが、この隙
間は通常３肌以下に設定される。

このようにして構成される超音波解離空間内に発生する
キャビテーションによって、中間層２３ｂを透過できな
いスラッジは超音波振動ホーン端面及び外層２３ａ表面
において微粒化され、同時に発生する負圧によって中間
層２３ｂを通して内側から外側に向かう直流的な流れが
生起し外層２３ａにより減衰されて中間層２３ｂに到達
する制限的な透過音圧と相換って中間層２３ｂの目詰り
を防ぐ。また、この透過音圧の持つ振麹作用が燃料油の
中間層２３ｂ通過をスムーズにさせて結果的に目詰りを
防止する。第１図において、前記網目構造の円筒体２３
は一方をガスケツト２７を介した左側板３２に、また他
方を同様にガスケット４１を介して右側板２８に、それ
ぞれは鉄込まれる。

前記左側板３２と右側板２８は、中心軸上の樋込みボル
ト３１とナット３５およびロックナット３４により、前
記網目構造円筒体２３を液密に保持して一体化される。
駆動軸３０は右側板２８の中心より突出し、プーリー３
６により外部から駆動される。前記左側板３２は、網目
構造円筒体２３を通過した燃料油を液の出口２４に導く
ための窓３３を有する。前記回転補集体２５の左側板３
２は、回転シール２９を介し、液の出口２４を有する室
１７に対し回転可能で且つ液密に支承されている。また
右側板２８は、回転シール３７を介し、蓋２０１こ対し
回転可能で且つ液密に支承されている。従って回転補集
体２５は一体として容器２６内に回転可能で且つ液密に
支承されており、該網目構造円筒体２３により容器２６
内の空間が入口側３８と出口側３９にそれぞれ分離され
ている。前記超音波振動ホーン４は、燃料油中のスラッ
ジが存在する入口側の室３８の中に設置され、円筒状網
目構造円筒体２３の軸方向に沿って長い隙間Ｃを形成す
るように位置決めされる。

次に第２図は第１図のＡ−Ａ断面を示す。

第２図において、パイプ２２は一端にフランジ１３を有
し、中央筒１５に液密に熔接されている。上記パイプ２
２は中央筒１５の内部で前記超音波振動ホーン４の先端
の前記超音波解離空間の近傍に開口する長方形のノズル
１４と一体化されていて、燃料油を前記超音波解離空間
に向けて流し込む。符号４２はドレンコックで、内部の
液を外部へ排出するためのもの、４３はェア抜きコック
である。以上の構造はその設計にあたり温度、湿度、振
動などの諸点が船舶搭載機器の設計基準に合致するよう
考慮されるが、その説明は省略する。

次に上に説明した超音波を利用した燃料油改質装置の特
性について明らかにする。このシステムの特性値のうち
前述の超音波周波数と振幅以外に考慮すべき要素は燃料
油の入口圧力、温度、粘度、スラッジ含有率および回転
補集体の周速の五つである。たとえば回転補集体の中間
層２３ｂの榎過粒度を１０〆とし特定の供試燃料油を設
定すると、処理流量に対して、温度、入口圧力及び回転
体周速の３要素が影響を与える。

第３図は、レッドウッドＮｏ．１、１５００秒の供試油
について、超音波振動ホーンの先端寸法を５６×２２側
とし、超音波周波数を１鰍Ｈｚ、振幅をピークからピー
クで３０仏とし、隙間Ｃを２．５側、燃料油温度を７０
００、超音波の出力を８００Ｗとしたときの入口圧力お
よび周速と流量の関係を示す。

これから見られるように流量が最大となる最適入口圧力
が存在し、２．５ｋ９／鮒Ｇ付近となる。しかし、回転
補集体の周速の変化に対しては、入口圧力ほど著しい流
量変化は見られない。以上の性質は各種の燃料油につい
て一般的に成立つ本装置の特性である。

ただし最適圧力は油の種類と温度によりほぼ２．５なし
、し３．５ｋｇ′の○の間に分布する。第４図に示す如
く、網目構造円筒体の一点に着目すると本装置の作動は
解離過程と桶集過程の繰返しからなることがわかる。

今網目構造円筒体上に藤方向にホーンの幅に等しい長さ
を取った線素を考え、この線素と円筒方向にとった小さ
い長さで規定される面積を通る流量の回転角度による変
化を示すとｑＡ、ｑ８、ｑｃを連ねる曲線を得る。流量
が超音波の作用でｑ＾からｑＢに増加する過程が解離過
程であり、超音波ホーンから外れて流量がｑＢからｑｃ
に減少する過程が捕集過程である。１回転当りの平均流
量は面積Ａ、ｑ＾、ｑＢ、ｑｃ、Ｃで表わされる。

〔発明の効果〕

＜３層構造からなる浦集体の効果〉 本発明の外層は績過粒度が大きい櫨過体からなり、好ま
しくは複数枚の絹を重ね合せた網目積層状構造であり、
スラッジ中の巨大粒子を捕捉し超音波振動ホーンからの
高エネルギー密度の超音波の照射を受け、この超音波に
より捕集したスラツジを微粒化するとともに、中間層へ
の透過音圧を制限して比較的強度の弱い中間層の櫨過体
をキャビテーシヨンエロージヨン（キヤビテーシヨンに
よる機械的摩耗）による破壊から保護する。

一方、中間層は燃料油中のスラッジの櫨過粒度を決定し
ている。このように本発明においては、外層と中間層と
を組合わせているので、燃料油中のスラッジの瓶集と微
粒化したスラッジの猿過（微粒化したスラッジの粒度チ
ェック）とを外層と中間層とが分担して受け持ち、特に
外層からスラッジの粒度チェック機能を外したために、
猿過粒度を大きくでき、その強度を充分に高められ、従
って長期間に亙る回転補集体の使用が可能である。本発
明の外層、中間層および内層からなる回転補集体の効果
を明らかにするため次の実験を行った。パッチングプレ
ートの上に６０メッシュのステンレス金網を三層に積層
して内層を構成し、この内層の上に本発明の中間層に該
当する猿過粒度が１０ｒの櫨材を重ねて比較用テストピ
ースとした。

上記比較用テストピースの櫨材の上に、更に８０メッシ
ュおよび６０メッシュのステンレス金網を外層として穣
層し本発明のテストピースを得た。比較用テストピース
の櫨材、および本発明テストピースの外層に対し、それ
ぞれ３柳の隙間を開けて超音波ホーンを対向して固定位
置させ、漁村から内層に向けて油を流しつつ超音波照射
試験を行った。この際に、超音波振動ホーン先端の振幅
をピークからピークで４０叫こ設定した。比較用テスト
ピースは３０分間の超音波照射で穴があき破壊状態とな
ったが、本発明テストピースは４時間の超音波照射後も
無傷状態であった。

なお、上記実験は超音波ホーンに対しテストピースが固
定されていたが、本発明装置では捕集体を回転させるた
め、以下に述べる如く、超音波に対する楠集体寿命は一
層延長される。＜桶集体を回転させることの効果＞ 本発明では筒状補集体を回転可能に設置したことにより
、櫨過体を固定設置したものに比較して、格別な作用効
果が奏される。

すなわち、スラッジを微粒化するためには、固体表面の
キャビテーションが充分に生じる程の高エネルギーを照
射する必要がある。

しかし、櫨材からなる固体の同一個所に相当な時間に亙
り高エネルギーの超音波を照射し続けるとキャビテーシ
ョンェロージョン（キャビテーションによる機械的摩耗
）が発生したりする。これに対して、本発明のように橘
集体（猿過体）を回転させることにより、キャピテーシ
ョンェロージョンの発生が著しく減少する。これは、照
射個所を変えることによりキャビテーション発生の元と
なるキャビテーションスポットの発生が抑えられるため
と思われる。超音波振動ホーンに対し猿過体を固定した
場合と回転させた場合のキヤビテーションェロージョン
の発生状況を比較するために、櫨過体に代えて、外径が
７．０側のアルミパイプを本発明の燃料油の改質装置に
おいて用い、先端が１仇吻×９山肌の超音波振動ホーン
をアルミパイプと２．５肋の間隙を開けて設置し、通常
の運転条件である周波数１眺Ｈｚにてホーン先端の振幅
を３０〃で超音波振動させる実験（燃料油温度８０〜１
００℃、燃料油圧力１．５ｋ９／の）を行った。

比較的短時間で実験を行うため、キヤビテーションェロ
ージョンが生じ易いアルミからなるパイプを用いて本実
験を行った。固定していた場合には、５分後にアルミパ
イプの表面に深い傷が付いた。

これに対して、アルミパイプを回転させていた場合には
、５分後でも実験開始前と同様に無傷の状態であった。
なお、前述の寸法としたためアルミパイプの周長は超音
波振動ホーンの幅の約２２倍となっており、アルミパイ
プの各部分について見ると、回転時に超音波振動ホーン
から受ける超音波は固定時に比較して１／２２となって
いた。

そこで、アルミパイプの各部分が固定時と同様に延べ５
分間に亙り超音波を受けるように、アルミパイプを回転
させつつ５分の２２倍の１１び分間に亙り超音波を照射
してみた。この場合には、アルミパイプ表面は、各部分
が延べ５分間、超音波の照射を受けたにもかかわらず、
特定個所のみ連続して５分間、超音波の照射を受けたも
のに比較して、格段に傷が少なくなっていた。

すなわち、超音波振動ホーンを停止したまま補集体を回
転させることにより、■ 超音波照射領域を拡大させ同
一個所の受ける超音波照射時間を減少させることによる
効果も勿論生じるが、更にそれに加えて、■ 照射個所
を変えることによりキャビテーション発生の元となるキ
ャビテーションスポットの発生が抑えられるためキャピ
テーションェロ一ジョンの発生を著しく抑制できるとい
う格別な効果も奏される。

＜まとめ＞ ・ 前述の如く、本発明においては燃料油中のスラツジの瓶
集と微粒化したスラッジの櫨週（微粒化したスラツジの
粒度チェック）とを外層と中間層が分担して受け持って
おり、特に外層からスラッジの粒度チェック機能を外し
たために、猿過粒度を大きくでき、その強度を充分に高
められ、従って長期間に亙る回転補集体の使用が可能で
ある。

また、本発明では捕集体（猿過体）を回転させることに
より、キヤビテーシヨンヱロージヨンの発生が著しく減
少するので、固体表面のキヤビテーションが生じる程の
高エネルギーの超音波を照射することができる。更に、
本発明によれば、高エネルギーの超音波を照射するに当
り、猿過体を回転させその櫨材上に多量のスラッジを浦
集し、その補集した多量のスラッジに集中的に超音波を
照射しているので、超音波エネルギーを有効に利用でき
る。仮りに、捕集体および超音波発生器を固定したとす
ると、猿村の損傷がなく、微粒化が可能であったにして
も、この場合には常時猿過体の櫨材に超音波が照射され
ており、猿材面上に多量のスラッジを捕集する暇がなく
、超音波エネルギーが充分に有効に利用できない。

従来公知の超音波ホモジナィザでは回転補集体上に処理
対象物のスラッジを捕捉しなかったので流量が大きく取
れなかった。

これに対し本発明では流量を大きく取れ、しかも実質的
に超音波の作用する時間を長くすることができたので、
同一パワーでの処理量を飛躍的に増大させることができ
た。また別の実験によって前述の第３図の実験に使用し
たホーンからホーンの幅を９仇似こ増加させ厚さを１仇
肌こ減少させた結果、１０〃の櫨過粒度に対し約１．５
夕／（分ＫＷ）の流量を得ている。

更に、従来の猿過清浄法においては、猿材が閉塞した場
合の櫨材の能力回復方法として、櫨液を逆に流す逆洗方
式が一般的に採用されている。すなわち、従来は櫨材を
閉塞させているスラツジを燃焼に有害な物として廃棄す
るように考えている。しかし、本来これらスラッジは燃
焼し難いものではあるが、決して燃えないものではなく
、本発明ではこれらスラツジを超音波により微粒化させ
ることにより燃焼し易くして、燃焼効率を上げると同時
に燃料廃棄物の処理設備を省略することができ、この面
からも大きなメリットが得られる。本装置を使用し供試
燃料油について超音波を照射して改質を行ったものと、
未処理のものを分析した結果を第１表に示す。

これによると粘度およびアスフアルテンについて顕著な
差が表われており、供試燃料油が明らかに改質されたこ
とを示している。また、本装置で処理した油をディーゼ
ル機関に使用した燃焼実験では、未処理の油に比べ後燃
え期間が短くなり、その燃焼波形が安定し着火遅れにつ
いても改善され、この結果、排ガス温度、機関回転数が
非常に安定するということが確認できた。

これは燃料油中のスラッジの微粒化により不完全燃焼の
原因となる粗大粒子によりが消滅し、燃料油が均質化し
た証拠である。第１表 上述の如く、本発明は回転補集体に不純物の残査を留め
ないし、回転掩集体も、超音波のキャビテーションによ
って損傷を受けないように工夫されているので、長期間
にわたって掃除や手入れをせず連続運転が可能である。

すなわち、本発明の改質装置を実船に搭載し、レッドウ
ッドＮｏ．１、１５００秒のＣ重油を使用して発電用デ
ィーゼル機関を長期間に亘り運転した結果、従来のレッ
ドウッドＮｏ．１、４０ないし６の砂のＡ重油を使用し
たときと同機に安定した運転ができることが判明した。
また、約３００Ｍ時間の運転後の定期点検におけるシリ
ンダーヘッド、燃料噴射弁、排気口などのカーボンの付
着状況およびライナー、ピストンリングの摩耗率も、従
来のＡ重油を使用したときと同等であることが確認され
た。これを要約すると本発明の結果、小型で取扱い易く
、保守のし易い経済的な燃料油の故質装置が実現し、大
きな便益を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる実施例の回転軸を含む垂直断面
図、第２図は第１図のＡ−Ａ断面図を示す。 第３図は本発明にかかる超音波燃料油改質装置の流量圧
力特性を示すグラフでパラメー外ま網目構造円筒体の周
速である。第４図は本発明の装置の流量を説明するため
の説明図である。１・・・・・・ボルト締めランジュバ
ン型変換器、２・・・・・・超音波発振器、３…・・・
超音波振動コーン、４・・・・・・超音波振動ホーン、
５・・・・・・超音波振動ホーンの先端、２１・・・・
・・入口、２３・・・・・・網目構造円筒体、２３ａ・
・・・・・外層、２３ｂ・・・・・・中間層、２３ｃ・
・・・・・内層、２４・・・・・・出口、２５・・・・
・・回転補集体、２６・・・・・・容器。 オ「図 オ２図 オ３図 オ４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 容器およびその内部に回転可能に且つ液密に支承さ
   れた回転捕集体からなり、上記回転捕集体により互いに
   分離された２つの室にそれぞれ液の入口と出口を設け、
   回転捕集体の外側に位置する入口側の室に液密に保持さ
   れた超音波振動ホーンをその先端が上記回転捕集体表面
   との間に回転捕集体の回転軸方向に沿つて長い隙間を形
   成するように配置した、超音波を利用した燃料油改質装
   置において、前記回転捕集体が、外周部から中心部に向
   つて、外層、中間層および内層の３層構造からなつてお
   り、前記中間層は微小濾過粒度の濾過体であり、前記外
   層は該中間層より濾過粒度が大きい濾過体からなり、該
   中間層の外側を被覆しており、前記内層は中間層の内側
   に配置され、外層および中間層を外側からの送り圧力に
   抗して支持する支持体からなつており、回転捕集体の外
   層に捕促したスラツジ等に超音波振動ホーンから超音波
   を照射して前記スラツジ等を微粒化し、中間層で濾過す
   るようにしたことを特徴とする超音波を利用した燃料油
   改質装置。 ２ 前記回転捕集体が３層網目構造からなつている特許
   請求の範囲第１項に記載の超音波を利用した燃料油改質
   装置。 ３ 前記外層の濾過体が積層状網目構造をしている特許
   請求の範囲第１項または第２項に記載の超音波を利用し
   た燃料油改質装置。 ４ 前記中間層の濾過体の濾過粒度が５〜１０μである
   特許請求の範囲第１項、第２項または第３項に記載の超
   音波を利用した燃料油改質装置。