JPS63147527A - 油水型エマルジヨンを調製する方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、油水型（Ｗａｔｅｒ　−ｉｎ　−Ｏｉｆ）エ
マルジョンを調製する方法および装置に関する。

［従来の技術］ 少くとも短時間は安定なエマルジョン、即ち、それ自体
は混合しない２つの物質（例えば、水と一油）の均一混
合物を調製するために使用する多くの乳化剤、即ち、化
学的添加剤が知られている。

同じく、若干の機械的エマルジョン調製法がある。

しかしながら、この場合、エマルジョンは、ある程度の
長さの時間が経過すると、再び分離する。

［発明が解決しようとする問題点］ 一連の用例、特に、内燃エンジンおよびオイルバーナの
場合、物質混合物（例えば、エマルジョン）は、短時間
、所定の形を保持しなければならない。

本発明の目的は、特に、自動車に使用するなめ、ディー
ゼル機関の燃料としての油水エマルジョンを確実に且つ
できる限り簡単に調製する方法および装置を創生するこ
とにある。燃料に水を添加すれば、燃料消費量が低下し
、有害物質が減少し、または、内燃エンジンの出力が増
大する。この場合、公知の方法では、独立の噴射設備に
よってシリンダチャンバに水を装入し、燃焼直前に、噴
射された燃料と混合する。

しかしながら、この場合、エンジン自体の補助ユニット
に多顕の経費がかかり、従って、この方式は、大形ディ
ーゼル機関または大出力が必要な事例で実施されるにす
ぎない。

内燃エンジンの渇き、化学的乳化剤は、有害物質を発生
するので、使用できない、しかしながら、油水型エマル
ジョンを調製する従来の機械的装置には、所要流量が小
さい場合（例えば、車の軽量のディーゼル機関の場合）
、合理的運転のために必要な一定混合比が達成されない
と云う欠点がある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明に係る方法は、所定の水／油量比を達成するため
、相互に独立の給水路および給油路から所要量の水およ
び油を計量して引出し、次いで、上記量の水と油とを統
合し、エマルジョン形成のため、濾斗状に細くなる出口
を有する混合チャンバに混合物を送り、形成されたエマ
ルジョンを混合チャンバから貯蔵チャンバに送り、貯蔵
チャンバ内で定常的に運動させ、貯蔵チャンバからエマ
ルジョンの部分量を引出し、場合によっては、新しい混
合物とともにあらためて混合チャンバに送り、かくして
、閉循環路を循環させ、一方、エマルジョンの別の部分
量を貯蔵チャンバから引出し、消費部に供給することを
特徴とする。

また、本発明に係る装置は、所定の水／油量比を達成す
るための計量装置（１）と、少くとも１つの接線方向入
口および濾斗状に細くなる軸線方向出口を有する混合チ
ャンバと、送液手段が組込んであり、計量装置と混合チ
ャンバとを結合し計量された水および油を統合する結合
管路と、混合チャンバと連通ずる貯蔵チャンバとを設け
、上記チャンバの間の結合管路を接線方向へ貯蔵チャン
バに接続し、上記貯蔵チャンバに、送液手段の吸込側に
至る出口と、エマルジョンの消費部に至る出口とを設け
たものである。

［作用］ 車のエンジンに使用する場合、膜状壁および電磁式昇降
装置を有する計量装置が有利である。この計量装置は、
運転条件が常に変化する場合に一定の水／油量比を達成
するのに適する。同時に、装置は、特に有利な非常運転
性を有する。即ち、逆止弁および電磁石を対応して設計
することによって、昇降装置への給電が中断された場合
も、管路にはエンジンと運転用ディーゼル油が得られる
。

装置内に安定なエマルジョンを形成するため、装置内に
常時開の循環路を形成する送液子Ｅ２が、液またはその
成分を穏やかに加速できることが、極めて重要である。

これは、例えば、低圧うず巻ポンプの彎曲した送液羽根
によって達成される。

同じく、混合チャンバ内の混合および渦動を急激に行な
ってはならない、混合チャンバは、２つの同心のチャン
バを有する半球形に構成するのが好ましい。この場合、
内側チャンバは、ｖ斗状に細くなる部分に開口し、上記
部分において、エマルジョンは加速され、外側チャンバ
に接線方向へ供給されることによって、エマルジョンに
与えられるラセン運動が増強され、混合が促進される。

濾斗状に細くなるチャンネルは、混合増強に役立つほぼ
円筒形の膨張チャンネルに接続するのが好ましい。この
膨張チャンネルの端部は、同じく、先細となし、貯蔵チ
ャンバに接続する。

貯蔵チャンバ内で、エマルジョンは、接線方向入口によ
って定常的に運動されるので、分離することはなく、安
定に保持される。

貯蔵チャンバは、送液手段の吸込側に至る接続チャンネ
ルを有しているので、送液手段の運転中、装置内には、
常に、閉循環路が保持される。

貯蔵チャンバは、更に、エマルジョンを消費部（例えば
、ディーゼル機関の噴９↑設備）に送るための取出管路
を有する。この管路の接続個所は、貯蔵チャンバ内に、
混合チャンバの出口とほぼ同一の横断面に設置するのが
好ましい。貯蔵チャンバの半球形部分の頂部に排気口を
設置すれば理想的である。

装置を車のディーゼル機関の運転に使用する場合、噴射
ノズルにおいて、少量の燃料（この場合、エマルジョン
）が漏れるので、この漏れ燃料をもどさなければならな
い、このため、送液手段の吸込範囲には補助の接続部が
設けである。

車のエンジンに使用する場合、約１＝１０の水／油量比
が特に有利であることが判っている。この場合、有害物
質（例えば、スス、窒素酸（ヒ物、二酸化炭素）は、デ
ィーゼルオイルだけによる運転に比して、明らかに減少
される。

例えば、内燃エンジンまたはオイルバーナにおいて、油
水型エマルジョンの調製のため本発明に係る装置を使用
すれば、常に変化する運転条件においても本質的に安定
で、水／油量比が一定の、有害物質の減少に極めて有効
に寄与するエマルジョンが得られる。

［実施例］ 図示の実施例を参照して以下に本発明の詳細な説明する
。

第１図に、本発明に係る装置の構造を示した。

同図において、エマルジョン、水および油の流れ方向分
矢印で示した。給水路１０および給油路１１は、計量装
置１に導入され、次いで、正確に計量された量の水と油
が、送出管路１０”、１１°を介して結合管路１２内で
統合され、送液ポンプ（この場合、うず巻ポンプ２）の
吸込側に達する。ポンプ２によって加速された混合物は
給液路２８を介して混きチャンバ３に流入する。混合チ
ャンバ３は、給液路２８が接線方向へ開口するほぼ半球
形の外側チャンバ３゛とは７半球形の内側チャンバ３°
°とに分割されている。双方のチャンバ３°。

３°“の隔壁には、流れ方向にほぼ平行に円形貫通口６
が設けである。この構成によって、水／油混合物・は特
に有利に混合され、油水型エマルジョンが形成される。

混合チャンバ３の送出部分３パを円すい形に先細にノズ
ル状に構成したことによって、水粒子および油粒子の渦
動・混合効果が強化される。次いで、エマルジョンが最
終的に貯蔵チャンバ５に入る前に、容器部分３”°°は
、Ｌｉｊ張チャンバ４に移行して急激に拡張される。貯
蔵チャンパラの半球形の上部チャンバ部分５′に接線方
向へ供給することによって、エマルジョンは、常に、貯
蔵チャンバ５内で運動状態（渦動状態）に保持される。

最初の充填操作において装置内にある空気を排出するた
め、貯蔵チャンパラの最高個所には排気ロアが設けであ
る。例えばディーゼル機関に使用する場合に噴射ポンプ
に至る取出口または収出管路８は、貯蔵チャンバ５に、
膨張チャンネル４の接線方向給液口と同一の高さに設け
るのが好ましい。貯蔵チャンパラ内に常に理想的エマル
ジョンが得られるよう、貯蔵チャンパラの下端に、送液
手段２に至る濾斗状に細くなっているもどりチャンバ５
”を設けて、装置自体内に、常に、エマルジョンの循環
状態を維持する。

消費されない過剰のエマルジョンは、同じくもどり管路
９を介して循環路にもどすことができる。

このもどり管路は、必らず、送液手段２の吸込側に設け
なければならない。

計量装置１の構造を第２図に詳細に示した。計量装置１
は、水のためのポンプチャンバ１４と、所望の水／油量
比に対応してより大きい、油のためのチャンバ１５とを
有する。給液管路１０゜１１および集合管路１２には、
それぞれ、逆止弁１３が設置しである。

小膜状壁１６と大膜状壁１７とは、作動ロッド１８を介
して相互に連結されており、膜を振動する電磁式駆動装
置（図示してない）に結合するのが好ましい。この場合
、ポンプチャンバ１４．１５および膜面１６，１７の設
計によって、水および油は所定の一定比で送出管路１２
に送られる。この場き、流量は、膜の運動周波数によっ
てまたはストロークによって変更できる。ストロークは
、電磁式駆動装置によって固定されず、背圧に依存する
ので、計量装置によって流量を特に制御する・ピ・要は
ない。昇降電磁石を対応して設計すれば、例えば、貯蔵
チャンパラからエマルジョンを全く取出さないか極く少
量だけ取出す場合、結合管路１２内に僅かな圧力を形成
するだけで、対応する逆止弁１３を閉鎖状層に保持でき
る。多量のエマルジョンが必要な場合は、管路１２内の
低い圧力が、チャンバ１４．１５内に小さい背圧を形成
し、昇降電磁石が、大きいストロークを行い、対応して
大きい流量が得られる。

膜１６．１７の駆動装置が故障の場合、（逆止弁が、給
水路内の圧力よりも大きい圧力を加えるバネを有してい
る限り）給水路１０はこの給水路の逆止弁１３によって
閉じられるので、計量装置の特に有利な非常運転性が得
られる。管路１１を介する給油は、ポンプによって行う
のが好ましい。

かくして、管路１１．１１°の双方の弁と開放状態に保
持して装置に油を供給するのに十分に大きい圧力を得る
ことができる。かくして、例えば、ディーゼル機関をデ
ィーゼルオイルのみで問題なく運転できる。

車のディーゼル機関２６に対する装置１つの接続状態を
第３図に示した。貯水タンク２１は、装置１９への接続
部よりも高く設置する必要があり、一方、貯油タンク２
０は、装置との間に送液ポンプ２２が設けであるので、
任急に設置できる。装置１９の貯蔵チャンバ５の取出管
路２３は、噴射ポンプ２４に至る。エマルジョンは、噴
射ポンプから噴射ノズル２５を介してディーゼル機関２
６の燃焼室に達する。漏れ管路２７．２７’は装置１つ
のもどり管路９（第１図）に連結されている。

［発明の効果］ 以上の通り、本発明に係る方法は、乳化剤を用いること
がなく機械的な方法によって安定した油水型エマルジョ
ンを調製することができる。

また本発明に係る油水型のエマルジョンを調整する装置
は、簡単な構成の上記方法を実施するための装置を提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に係る装置の略横断面図、
第２図は、同実施例における計量装置の構断面図、第３
図は、ディーゼル噴射機関の運転する場合に同実施例の
接続状態を示す説明図である。 １・・・計量装置　　　　２・・・送液手段３・・・混
合チャンバ　　４・・・結合管路５・・・貯蔵チャンバ
　　８・・・出口１２．２８・・・結合管路

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. （１）所定の水／油量比を達成するため、相互に独立の
   給水路および給油路から所要量の水および油を計量して
   引出し、次いで、上記量の水と油とを統合し、エマルジ
   ョン形成のため、濾斗状に細くなる出口を有する混合チ
   ャンバに混合物を送り、形成されたエマルジョンを混合
   チャンバから貯蔵チャンバに送り、貯蔵チャンバ内で定
   常的に運動させ、貯蔵チャンバからエマルジョンの部分
   量を引出し、場合によっては、新しい混合物とともにあ
   らためて混合チャンバに送り、かくして、閉循環路を循
   環させ、一方、エマルジョンの別の部分量を貯蔵チャン
   バから引出し、消費部に供給することを特徴とする油水
   型エマルジョンを調製する方法。
2. （２）所定の水／油量比を達成するための計量装置（１
   ）と、少くとも１つの接線方向入口および濾斗状に細く
   なる軸線方向出口を有する混合チャンバ（３）と、送液
   手段（２）が組込んであり、計量装置（１）と混合チャ
   ンバ（３）とを結合し計量された水および油を統合する
   結合管路（１２、２８）と、混合チャンバ（３）と連通
   する貯蔵チャンバ（５）とを含んでおり、上記チャンバ
   （３、５）の間の結合管路（４）は、接線方向へ貯蔵チ
   ャンバ（５）に接続してあり、上記貯蔵チャンバ（５）
   は、送液手段（２）の吸込側に至る出口（５′′）と、
   エマルジョンの消費部に至る出口（８）とを有すること
   を特徴とする油水型エマルジョンを調製する装置。
3. （３）混合チャンバ（３）および貯蔵チャンバ（５）が
   、本質的に回転対称に構成されていることを特徴とする
   特許請求の範囲第２項記載の装置。
4. （４）計量装置（１）が、所望の水／油量比に対応して
   異なる大きさを有し並置された少くとも２つの相互に独
   立のチャンバ（１４、１５）を有し、双方のチャンバ（
   １４、１５）は、膜として構成された壁によって相互に
   分離され、大きい方のチャンバ（１５）は、所望の水／
   油量比に対応してより大きい面積を有する第２膜（１７
   ）を有し、上記第２膜は、剛なロッドを介して第１膜（
   １６）に連結してあり、更に、これらの第１、第２の膜
   とロッドは駆動装置に結合され、各チャンバ（１４、１
   ５）が、それぞれ逆止弁（１３）を備えた供給管路（１
   ０、１１）および排出管路を有することを特徴とする特
   許請求の範囲第２項または第３項記載の装置。
5. （５）計量装置（１）の駆動装置が、昇降電磁石を有す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第４項記載の装置。
6. （６）送液手段（２）が、好ましくは折曲げた送液羽根
   を有する電動低圧ポンプであることを特徴とする特許請
   求の範囲第２〜５項記載の装置。
7. （７）混合チャンバ（３）が、少くとも１つの接線方向
   供給口を有する半球形上部チャンバ（３′、３′′）と
   、回転対称に且つ濾斗状に軸線方向へ細くなり、次いで
   、貯蔵チャンバ（５）に開口する下部チャンバ（３′′
   ′）とを有することを特徴とする特許請求の範囲第２〜
   ６項の１つに記載の装置。
8. （８）半球形上部チャンバが、２つのチャンバ（３′、
   ３′′）に分割されており、双方のチャンバの隔壁が、
   貫通口（６）を有する半球形シェルとして構成してあり
   、内側チャンバ（３′′）のみが、濾斗状下部チャンバ
   （３′′′）に開口していることを特徴とする特許請求
   の範囲第７項記載の装置。
9. （９）混合チャンバ（３）と貯蔵チャンバ（５）との間
   の結合管路には、ノズルが開口する少くとも１つの膨張
   チャンバ（４）が設けてあることを特徴とする特許請求
   の範囲第２〜８項のいづれかに記載の装置。
10. （１０）貯蔵チャンバ（５）が、接線方向入口を備え、
    入口面内に出口（８）を有し、場合によっては、半球頂
    部に排気口（７）を有する半球形上部チャンバ部分（５
    ′）と、濾斗状に細くなり、次いで、送液手段（２）の
    吸込側に開口する下部チャンバ部分（５′′）とを有す
    ることを特徴とする特許請求の範囲第２〜９項のいづれ
    かに記載の装置。
11. （１１）計量装置（１）の給油管路（１０′）および給
    水管路（１１′）を統合する結合管路（１２）および供
    給管路（５′′′）が、場合によっては更に少くとも１
    つの外側のもどり管路（９）が、送液手段（２）の吸込
    範囲に接続してあることを特徴とする特許請求の範囲第
    ２〜１０項の１つに記載の装置。