JPS6349237A - エマルジヨン装置 - 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】 （イ）産業上の利用分野 本発明は、油と水のように互いに溶解しない液体同士を
混合して一方の液体中（例えば肋）に他方の液体（例え
ば水）を微細に分散されるエマルジョン装置に係り、特
にボイラー又はディーゼルエンジン等において、燃料油
中に水を微細・分散させる装置に適用して好適なエマル
ジョン装置に関する。

（ロ）従来の技術 一般に、ボイラーにおいて、予め重質油に水を混合させ
てエマルジ３ン化し、省エネルギ及び低公害化を図るこ
とが知られている。

また、近時、ディーゼルエンジンにおいても、軽油に水
を混合して乳化燃料とし、燃費の節約、窒素酸化物及び
ばいじんの減少を図ることが提案されている。

そして、従来、との種エマルジョン装置として、特開昭
６１−１５３１２９号公報に示されるように、外周面に
歯が形成されてロータ及び該ロータを収納する筒状部を
有するハウジングとからなるギヤポンプ様の装置におい
て、ロータの軸心を筒状部の軸心に対して偏心して配置
し、もって不相溶性の液体が歯溝間に絡まれた状態で回
転移送されながら剪断力で一方の液体（例えば水）が細
分化されるように構成した装置が案出されている。

し→　発明が解決しようとする問題点 しかし、上述エマルジョン装置は、ロータ歯外局面と筒
状部内周面とが近接している液体流入口寄りにおいても
、ロータ歯外周面と筒状部内周面とは所定間隔を有して
おり、従ってギヤポンプとしてのポンプ作用を発揮する
ことができない。

このため、専用のギヤポンプを別設する必要があり、装
置が複雑になると共に、エマルジョン液体の必要量に応
じて、ギヤポンプの吐出量とエマルジョン装置の乳化液
生成量とをマツチングする制御が極めて面倒で、常に安
定した微粒子からなるエマルジョン液体を必要量生成す
るのが困難である。

更に、エマルジョン溶液を生成するにハ、所定、圧力下
で攪拌・混合する方がよいが、上述エマルジョン装置は
、エマルジアン生成領域に所定圧力が作用しておらず、
粒子径の小さくかつ均一・安定した良好なエマルジョン
溶液を生成するのに充分でない。

そこで、本発明は、エマルジョン装置にギヤポンプ作用
を備えると共に、エマルジョン生成領域に所定圧力が作
用するように構成し、もって上述問題点を解消すること
を目的とするものである。

（５）問題を解決するための手段 本発明は、上述事情に鑑みなされたものであって、例丸
ば第１図及び第２図に示すように、外周面に歯１ａ、２
ａ、３ａ４！有しかつ互に直列状に噛合してなる少なく
とも３個ロータ１，２，３及びこれらロータを収納する
筒状部５，６．７を有するハウジング９を備又てなるエ
マルジョン装置１０において、前記少なくとも３個のう
ちの一端部に位置する筒状部１に流入口１１を形成する
と共に他端部に位置する筒状部７に流出口１２ｉｉ！形
成し、またこれら流入口１１及び流出口１２に臨む位置
にて、ロータの園外周面を筒状部内周面に液密状に摺接
してギヤポンプＰ、、　Ｐ２を構成し、かつ他の部位で
は、ロータの園外周面と筒状部内周面との間に所定間隔
Ｃ・・・を存してエマルジョン生成領域Ｅを構成し、更
に流入口側のロータｌの歯たけり、を前記流出口側のロ
ータ３の歯たけｈ２より所定量大きく構成する等により
、前記流入口１１に臨む位置のギヤポンプＰ１の吐出量
を前記流出口１２に臨む位置のギヤポンプＰ２の吐出量
より大きく設定して、前記エマルジョン生成領域Ｅに所
定圧力を付与する乙とを特徴とする。

（ホ）　作用 以上構成に基づき、エマルジョン装置１０は、ロータ１
，２，３の回転により、ギヤポンプ部Ｐ。

のポンプ作用により流入口１１から不相溶液（例えば油
と水）が吸込まれ、更に該不相溶液が間隔Ｃ・・・を有
するエマルジョン生成領域Ｅにて撹拌・混合されてエマ
ルジョン化し、そして該エマルジョン溶液がギヤポンプ
部Ｐ２のポンプ作用により流出口１２からボイラー等の
他の機器に送られろ。

この際、エマルジョン生成領域Ｅは、両ポンプ部Ｐ、、
　Ｐ２の吐出量の差により所定圧力状態になっており、
該圧力下での歯１ｇ、２ａ、３ａによる剪断・攪拌・混
合に基づき、良好なエマルジョン溶液が生成される。

（へ）実施例 以下、本発明を具体化した実施例について説明する。

エマルジョン装置１０は、第１図に示すように、ベース
板１５をボルト１６にて一体に固定したハウジング９を
有しており、該ハウジング９には横方向に直列状に連ら
なると共に前後方向に貫通している３個の筒状（孔）部
５，６．７が形成されている。更に、左端（第１）の筒
状部５の上方からハウジング９上面に貫通して流入口１
１が形成されており、また右端（第３）の筒状部７の上
方からハウジング９上面に貫通して流出口１２が形成さ
れている。また、ハウジング９上面における流入口１１
部分には燃料油・水供給ブロック１７が固定されており
、該ブロック１７はその側面に開口しかつ流入口１１に
連通ずる燃料油供給口１７ａを有すると共に、その上面
から流入口１１に延びている水供給パイプ１７ｂを有し
ている。また、ハウジング９上面における流出口１２部
分には該流出口１２に連通してエマルジ璽ン溶液吐出バ
イブ１９が設置されている。

そして、第１図及び第３図に示すように、筒状部５，６
．７には外周面に歯１ａ、２ａ、３ａを有するロータ（
即ち歯車）１，２．３がそれぞれ配置されている。更に
、各ロータ１，２，３の軸ｌｂ、２ｂ、３ｂはそれぞれ
ハウジング９の両側にボルト２０により固定されている
プレート２１゜２２により回転自在に支持されており、
また中央のロータ２の軸２ｂはプレート２２を貫通して
延び、かつプレート２２に固定されているホルダー２３
．２５により液密状に支持されると共にモータ等の駆動
源（図示せず）に連結されている。また、中央（第２の
）のロータ２はその両側にてそれぞれ第１のロータ１及
び第３のロータに噛合しており、各ロータ１，３に回転
を伝達すると共に・該噛合面にて液体の流れを阻止して
いる。

更に、第４図に詳示するように、筒状部５，６゜７は中
心位置の異なる２個の半円部を組合せて構成されている
。詳しくは、第１の筒状部５にあっては、ロータ１の中
心０１と一致する中心にて流入口ｌｌ側の半円部５ａ即
ち上半内部が形成され、かつ中心０．から所定距離（例
えば２ｍｍ１下方に偏位した中心０　にて下半内部５ｂ
が形成されている。

従って、上半内部５ａは、その内周面がロータ１の歯外
周面と液密状に即ちバルブクリアランスにて摺接してギ
ヤポンプＰ１を構成しており、また下半内部５ｂは、ロ
ータ１の外周面と所定間隙Ｃ１が形成され、不用溶液を
剪断・攪拌・混合してエマルジヨン化するエマルジョン
生成領域Ｅとなっている。また、第２の筒状部６にあっ
ては、上半内部６ａがロータ２と同一中心０３からなり
、かつ下半内部６ｂが中心０３から僅かに下方に偏位し
た中心０４により形成されている。従って、上半内部６
ｂは、ロータ２の歯外周面とバルブクリアランスにて摺
接し、かつ下半内部６ｂは所定間隙Ｃ２が形成されてい
る。更に、第３の筒状部７にあっては、上半内部７ａが
ロータ３の中心０５に対して横方向即ち第１のロータ１
の中心０１と該中心０５を結ぶ直ｇｏ、−ｏ、上におい
て中心Ｏ１方向に所定距離（例えば２＋＋ｎａｌＷｎ位
した中心０６により形成され、ま゛た下半内部７ｂがロ
ータ中心０５より所定距離（例えば２ｍｍ）下方に偏位
した中心０７により形成されている。従って、流出口１
２への約１／４円弧部は、その内周面がロータ３の歯外
周面とバルブクリアランスにて摺接してギヤポンプＰ２
を構成しており、かつ下半内部７ｂは、ローフ３外周面
と所定間隙Ｃ３が形成されてエマルジョン生成領域Ｅと
なっており、更に流出口１２から第２のロータ２への円
弧部もエマルジョン生成領域Ｅ′となっている。

そして、第２図１と示すように、第１及び第２のロータ
１，２は転位歯形からなる歯たけｈｌの大きいｔＩＪｌ
ａ、２ａを有しており、また第３のロータ３は標準歯形
からなり、従ってそのｔａ３　ａの歯たけｈ２は第１、
第２のロータ１，２の歯たけり、に比して小さく設定さ
れている（ｈ、＞ｈ２）。また、第２のロータ２は、第
１及び第２のロータ０８，０５を結ぶ直線の中心０８の
垂直線上より所定転位量Ｘだけずれた中心０３を有して
おり、従って第１のロータ１と第２のロータ２とはその
歯底円と歯先円とが略々一致して噛合し、また第２のロ
ータ２と第３のロータ３とは第２のロータの歯底円と第
３のロータ３の歯先円との間に所定頂隙ｄを有して噛合
している。

本実施例は以上のような構成からなるので、駆動源に基
づく軸２ｂの回転により、第２のロータ２が矢印方向に
回転すると、ロータ２に噛合している第１のロータ１及
び第２のロータ３もそれぞれ矢印方向に回転する。する
と、まず第１の筒状部５のギヤポンプ部Ｐ、の作用によ
り、燃料油供給口１７ａからの燃料油と水供給パイプ１
７ｂからの水が所定割合で吸込まれ、間隙ｃ１を有する
エマルジョン生成領域Ｅに導かれる。そして、該領域Ｅ
にて、歯１ａに絡まれる液体と間隙Ｃ１の液体との間で
対流及び渦流を生じ、これにより水が剪断されて微粒化
すると共に油と攪拌・混合される。

更に、該油と水との混合液は、ロータ１と２の噛合に基
づき上方への流れが阻止されて第２の筒状部６に導かれ
る。そして、該第２の筒状部６では、ロータ２の歯２ａ
による流れと間隙Ｃ２の流れとが逆になっており、油と
水の混合液は更に攪拌・混合されて水の粒子を微細にか
つ均一にする。更に、該混合液は、ロータ２と３の噛合
に基づき上方への流れが阻止されて第３の筒状部７に導
かれ、該筒状部７における間隙ｃ３を有するエマルジョ
ン生成領域Ｅにて、更に攪拌・混合されて油と水のエマ
ルジョン化が進行する。そして、該第３の筒状部７のギ
ヤポンプ部Ｐ２に基づき、エマルジョン溶液が流出口１
２に吐出され、更に一部は、ロータ歯７ａに絡まってエ
マルジョン生成領域Ｅ′に導入され、更に微細かっ均一
にエマルジョン化されて流出口１２に吐出される。

なおこの際、第１のロータ１の歯たけり、は第３のロー
タ３の歯たけｈ２よりも大きく、従って流入口１１から
のギヤポンプＰ、の吐出量は流出口１１へのギヤポンプ
Ｐ２の吐出量より大きくなっており、間隙Ｃ，，Ｃ２，
ｅ３を有するエマルジョン生成領域Ｅは所定高圧状態に
なっている。更に、第２図に示すように、第１のロータ
１と第２のロータ２との噛合部分Ａは正規の噛合間係と
なっているため、該噛合部分から圧力液体が漏れること
ばなく、また第２のロータ２と第３のロータ３との噛合
部分Ｂは歯隙ｄを有するため、上方のエマルジョン生成
領域Ｅ′から僅かのエマルジョン溶液が該頂隙ｄ部分に
より下方に送られ、下方のエマルジョン生成領域Ｅの圧
力を更に高める。これにより、エマルジョン生成領域Ｅ
には所定圧力が作用し、該圧力下にて、前述した攪拌・
混合作用が行われ、水粒子が微細かつ均一化して安定し
たエマルジョン溶液が生成され、流出口１２に送られる
。そして、該流出口１２からの所定圧力を有するエマル
ジョン溶液は吐出パイプ１９を通って他の機器、例えば
ボイラー、ディーゼルエンジンに供給される。

（ト）　発明の詳細 な説明したように、本発明によると、筒状部５．７に形
成した流入口１１及び流出口１２に臨む部位にて、ロー
タ１，３の両件周面を筒状部内周面に液密状に摺接し、
かつ他の部位では、ロータの両件周面と筒状部内周面と
の間に所定間ＶＸＣ・・・を存したので、間隙Ｃ・を有
するエマルジョン生成領域Ｅにてエマルジョン溶液を連
続して生成できるものでありながら、液密状に摺接する
ギヤポンプＰ、、Ｐ２にて液体を連続的に供給でき、専
用のポンプを必要とせず、構造を簡単にして確実にエマ
ルジョン溶液を供給することができる。更に、ギヤポン
プＰ、、　Ｐ２及びエマルジョン生成領域Ｅは同一ロー
タ１，２．３にて作動されるので、ロータの回転を変化
することにより、エマルジョン’ｔ８　？ａの生成を連
続的に変化して必要量の変化に対応できろと共に、該エ
マルジョン溶液生成量に見合った量の不相溶液を自動的
に供給でき、複雑な制御機構を必要とせずに必要量を常
に安定して供給することができろ。更に、流入口１１に
臨む位置のギヤポンプＰ１の吐出量を流出口１２に臨む
位置のギヤポンプＰ２の吐出量より大きく設定したので
、エマルジョン生成領域已に所定圧力を付与することが
でき、粒子を微細・均一にしてかつ安定した良好なエマ
ルジョン溶液を生成することができる。

また、流入口１１側のロータ１の歯たけｈｌを流出口１
２側のロータ３の歯たけｈ２より所定量大きく構成する
と、簡単な構成でエマルジョン生成領域Ｅに所定圧力を
付与することができろ。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る実施例を示す正面断面図、第２図
はそのロータを示す拡大断面図、第３図は第１図■−■
線による断面図、第４図（よ筒状部及びロータを示す断
面図である。 １．２，３・・ロータ　、　　ｌａ、２ａ、３ａ・・・
歯　、　５，６，７・・筒状部　、　９・・／）ウジン
グ　、　１１・・流入口　、　１２・・流出口　、ｃ、
、　ｃ２．　ｃ、・・間隙　、　ｄ　−・頂隙　、　Ｅ
２Ｅ′　エマルジョン生成ＷＩ域、ｈ、、ｈ２・・・歯
たけ　、Ｐ、、Ｐ２・・・ギヤポンプ　。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）外周面に歯を有しかつ互に直列状に噛合してなる
   少なくとも３個のロータ及びこれらロータを収納する筒
   状部を有するハウジングを備えてなるエマルジョン装置
   において、 前記少なくとも３個のうちの一端部に位置する筒状部に
   流入口を形成すると共に他端部に位置する筒状部に流出
   口を形成し、またこれら流入口及び流出口に臨む位置に
   て、ロータの歯外周面を筒状部内周面に液密状に摺接し
   てギヤポンプを構成し、かつ他の部位では、ロータの歯
   外周面と筒状部内周面との間に所定間隔を存してエマル
   ジョン生成領域を構成し、更に前記流入口に臨む位置の
   ギヤポンプの吐出量を前記流出口に臨む位置のギヤポン
   プの吐出量より大きく設定して、前記エマルジョン生成
   領域に所定圧力を付与することを特徴とするエマルジョ
   ン装置。
2. （２）前記流入口側のロータの歯たけが前記流出口側の
   ロータの歯たけより所定量大きく構成してなる特許請求
   の範囲第１項記載のエマルジョン装置。