KR20160047464A - Water-mixture-fuel generation device - Google Patents

Water-mixture-fuel generation device Download PDF

Info

Publication number
KR20160047464A
KR20160047464A KR1020167003708A KR20167003708A KR20160047464A KR 20160047464 A KR20160047464 A KR 20160047464A KR 1020167003708 A KR1020167003708 A KR 1020167003708A KR 20167003708 A KR20167003708 A KR 20167003708A KR 20160047464 A KR20160047464 A KR 20160047464A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
water
fuel
oil
fuel oil
mixed
Prior art date
Application number
KR1020167003708A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR101864517B1 (en
Inventor
카즈유키 마에다
켄이치 모가미
Original Assignee
도꾸리쯔 교세이 호진 스이산 다이각꼬
로하스 가부시키가이샤
마루후쿠스이산 가부시키가이샤
가부시키가이샤 제이알씨에스 엠에프지.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 도꾸리쯔 교세이 호진 스이산 다이각꼬, 로하스 가부시키가이샤, 마루후쿠스이산 가부시키가이샤, 가부시키가이샤 제이알씨에스 엠에프지. filed Critical 도꾸리쯔 교세이 호진 스이산 다이각꼬
Publication of KR20160047464A publication Critical patent/KR20160047464A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101864517B1 publication Critical patent/KR101864517B1/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M25/00—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
    • F02M25/022—Adding fuel and water emulsion, water or steam
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/40—Mixing liquids with liquids; Emulsifying
    • B01F23/41—Emulsifying
    • B01F23/4105—Methods of emulsifying
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/40—Mixing liquids with liquids; Emulsifying
    • B01F23/41—Emulsifying
    • B01F23/414—Emulsifying characterised by the internal structure of the emulsion
    • B01F23/4145—Emulsions of oils, e.g. fuel, and water
    • B01F3/0811—
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L1/00—Liquid carbonaceous fuels
    • C10L1/32—Liquid carbonaceous fuels consisting of coal-oil suspensions or aqueous emulsions or oil emulsions
    • C10L1/328—Oil emulsions containing water or any other hydrophilic phase
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M25/00—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
    • F02M25/022—Adding fuel and water emulsion, water or steam
    • F02M25/0221—Details of the water supply system, e.g. pumps or arrangement of valves
    • F02M25/0225—Water atomisers or mixers, e.g. using ultrasonic waves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M25/00—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
    • F02M25/022—Adding fuel and water emulsion, water or steam
    • F02M25/0228—Adding fuel and water emulsion
    • B01F2003/0842—
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2250/00—Structural features of fuel components or fuel compositions, either in solid, liquid or gaseous state
    • C10L2250/06—Particle, bubble or droplet size
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2290/00—Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
    • C10L2290/02—Combustion or pyrolysis
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2290/00—Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
    • C10L2290/14—Injection, e.g. in a reactor or a fuel stream during fuel production
    • C10L2290/143—Injection, e.g. in a reactor or a fuel stream during fuel production of fuel
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2290/00—Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
    • C10L2290/24—Mixing, stirring of fuel components
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
    • Y02T10/121—

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Liquid Carbonaceous Fuels (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Accessories For Mixers (AREA)
  • Feeding And Controlling Fuel (AREA)

Abstract

첨가제 없이 물 혼합 연료를 생성할 수 있는 물 혼합 연료 생성 시스템을 제공하는 것.
연속상으로서의 연료유와 분산상으로서의 물 또는 연속상으로서의 물과 분산상으로서의 연료유를 유체 혼합기 내에 도입하고, 도입한 분산상으로서의 물 또는 연료유를, 연료 분사 장치 부근에 설치한 유체 혼합기에 의해 수㎛ 이하를 포함하는 입경까지 미세화함과 동시에, 도입한 연속상으로서의 연료유 중 또는 수중에 균일화시켜서, 물과 연료유를 분리하기 전에 분사함으로써, 첨가제 없이 물 혼합 연료를 생성하여 도출한다.To provide a water blended fuel generating system capable of producing water blended fuel without additive.
Water or fuel oil as a dispersed phase into which a fuel oil as a continuous phase, water as a dispersed phase or water as a continuous phase and fuel oil as a dispersed phase are introduced into a fluid mixer and a fluid mixer provided in the vicinity of the fuel injecting device, And at the same time, it is made uniform in fuel oil or water as the continuous phase introduced, and water and fuel oil are injected before being separated to produce and produce a water-blended fuel without additive.

Description

물 혼합 연료 생성 장치{Water-mixture-fuel generation device}Water-mixture-fuel generation device [0001]

본 발명은, 물 혼합 연료 생성 장치, 상세하게는 (1) 연속상으로서의 연료유와 분산상으로서의 물을 혼합하여 물 혼합 연료를 생성하는 장치, 및 (2) 연속상으로서의 물과 분산상으로서의 연료유를 혼합하여 물 혼합 연료를 생성하는 장치에 관한 것이다. 여기서, 물 혼합 연료란, (1) 분산질인 물과 분산매인 연료유, 및 (2) 분산질인 연료유와 분산매인 물을 혼합하여 이루어진 분산계 연료를 가리키며, 이하, (1)에 의해 생성된 물 혼합 연료를 「미소 물 입자형(水粒型) 물 혼합 연료」라고 부르며, (2)에 의해 생성된 물 혼합 연료를 「미소 기름 입자형(油粒型) 물 혼합 연료」라고 부른다.The present invention relates to a water mixed fuel producing apparatus, and more particularly to a water mixed fuel producing apparatus which comprises (1) an apparatus for producing a water mixed fuel by mixing fuel oil as a continuous phase and water as a dispersed phase, and (2) Thereby producing a water mixed fuel. Here, the water-mixed fuel refers to a dispersion fuel produced by mixing (1) water as a dispersion medium and fuel oil as a dispersion medium, and (2) water as a dispersion medium and fuel oil. (Water granular) water mixed fuel ", and the water mixed fuel produced by (2) is referred to as" micro oil particle type water mixed fuel ".

연료에 물을 첨가하는 기술은, 엔진이나 보일러 등의 기기에서 비교적 용이하면서도 확실하게 NOx 을 저감할 수 있는 방법으로서 잘 알려져 있다. 또, 연료에 물을 첨가함으로써 NOx와 연비를 동시에 저감할 수 있다는 보고도 있지만, 일반적으로 물을 경유나 A중유와 혼합하려면, 첨가제(계면활성제)를 필요로 한다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).The technique of adding water to fuel is well known as a method which can reliably and reliably reduce NO x in engines and boilers. There is also a report that it is possible to simultaneously reduce NO x and fuel consumption by adding water to the fuel, but in general, an additive (surfactant) is required to mix water with diesel or heavy oil (for example, 1).

특허 문헌 1 JP 2010-275380 APatent Document 1 JP 2010-275380 A

그러나 첨가제를 이용하는 경우에는, 첨가제를 투입하기 위한 장치나 첨가제 그 자체에 필요로 하는 비용을 고려할 필요가 있어, 연비 개선 효과가 상쇄될 가능성이 있다.However, in the case of using the additive, it is necessary to consider the cost required for the apparatus for adding the additive and the additive itself, and there is a possibility that the effect of improving the fuel economy is canceled.

따라서, 본 발명은, 첨가제 없이 2 종류(「미소 물 입자형 물 혼합 연료」와「미소 기름 입자형 물 혼합 연료」)의 물 혼합 연료를 선택적으로 생성할 수 있는 물 혼합 연료 생성 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, the present invention provides a water / mixed fuel producing apparatus capable of selectively producing two kinds of water-blended fuels without additives ("micro-water-particle water-mixed fuel" and "micro-oil-particle water- .

청구항 1에 기재된 발명은, 연속상으로서의 연료유와 분산상으로서의 물 또는 연속상으로서의 물과 분산상으로서의 연료유를 유체 혼합기 내에 도입하고, 도입한 분산상으로서의 물 또는 연료유를, 연료 분사 장치 부근에 설치한 유체 혼합기에 의해 수㎛ 이하를 포함하는 입경까지 미세화함과 동시에, 도입한 연속상으로서의 연료유 중 또는 물 중에 균일화시켜서, 물과 연료유를 분리하기 전에 분사함으로써, 첨가제 없이 물 혼합 연료를 생성하여 도출하는 것을 특징으로 한다.The invention according to claim 1 is characterized in that fuel oil as a continuous phase, water as a dispersed phase or water as a continuous phase and fuel oil as a dispersed phase are introduced into a fluid mixer and water or fuel oil as a dispersed phase introduced is placed in the vicinity of the fuel injector Min to a particle diameter of not more than several mu m by a fluid mixer and spraying the mixture before separation of water and fuel oil by homogenizing the mixture into fuel oil or water as a continuous phase introduced thereby to produce a water- .

청구항 2에 기재된 발명은, 청구항 1에 기재된 발명에 있어서, 연속상 또는 분산상으로서의 물의 혼합 비율을 임의의 값으로 설정할 수 있는 것을 특징으로 한다. 여기서, 물의 혼합 비율(첨가 비율)은, 물의 첨가량［㎏］을, 물의 첨가량［㎏］과 소비 연료량［㎏］의 합으로 나눈 값에 100을 곱한 백분율이다.The invention described in claim 2 is characterized in that the mixing ratio of water as a continuous phase or a dispersed phase can be set to an arbitrary value in the invention according to claim 1. Here, the water mixing ratio (addition ratio) is a percentage obtained by dividing the addition amount of water [kg] by the sum of the water addition amount [kg] and the consumed fuel amount [kg] multiplied by 100.

청구항 3에 기재된 발명은, 청구항 1 또는 2에 기재된 발명에 있어서, 유체 혼합기 내에, 연속상으로서의 연료유와 분산상으로서의 물을 도입하고, 도입한 분자상으로서의 물을, 유체 혼합기에 의해 수㎛ 이하를 포함하는 입경까지 미세화하여 미소한 물 입자를 이루는 것과 동시에, 도입한 연속상으로서의 연료유 중에 균일화시킴으로써, 첨가제 없이 미소한 물 입자가 혼재하는 물 혼합 연료를 생성하는 형태와,According to a third aspect of the present invention, in the invention as set forth in claim 1 or 2, the fuel oil as the continuous phase and water as the dispersed phase are introduced into the fluid mixer, and water as the introduced molecular phase is mixed with the fluid mixture To form fine water particles and to uniformize the fuel oil as a continuous phase introduced to form a water mixed fuel in which minute water particles are mixed without additives,

유체 혼합기 내에, 연속상으로서의 물과 분산상으로서의 연료유를 도입하고, 도입한 분자상으로서의 연료유를, 유체 혼합기에 의해 수㎛ 이하를 포함하는 입경까지 미세화하여 미소한 기름 입자를 이루는 것과 동시에, 도입한 연속상으로서의 물속에 균일화시킴으로써, 첨가제 없이 미소한 기름 입자가 혼재하는 물 혼합 연료를 생성하는 형태를 선택 가능하게 한 것을 특징으로 한다. In the fluid mixer, water as a continuous phase and fuel oil as a dispersed phase are introduced, and fuel oil as a molecular phase introduced is made fine by a fluid mixer up to a particle diameter of several micrometers or less to form minute oil particles, The present invention is characterized by making it possible to select a mode of producing a water-mixed fuel in which minute oil particles are mixed without an additive by homogenizing the water as a continuous phase.

청구항 4에 기재된 발명은, 청구항 3에 기재된 발명에 있어서, 미소한 물 입자가 혼재하는 물 혼합 연료를 생성하여 도출하는 경우에는, 유체 혼합기 내에, 미리 연속상으로서의 연료유만을 도입해 두고, 그 후, 유체 혼합기 내에 도입하는 연속상으로서의 연료유를 소정의 비율까지 점차 감소시킴과 동시에, 유체 혼합기 내에 도입하는 분산상으로서의 물을 소정의 비율까지 점차 증대시킴으로써, 유체 혼합기 내에, 연속상으로서의 연료유와 분산상으로서의 물을 소정의 비율로 도입하는 한편, According to a fourth aspect of the present invention, in the invention as set forth in the third aspect of the present invention, in the case of producing and producing a water mixed fuel in which minute water particles are mixed, only a fuel oil as a continuous phase is introduced in advance into the fluid mixer, , The fuel oil as the continuous phase to be introduced into the fluid mixer is gradually decreased to a predetermined ratio and the water as the dispersed phase to be introduced into the fluid mixer is gradually increased to a predetermined ratio so that the fuel oil as the continuous phase and the dispersed phase Water is introduced at a predetermined ratio,

미소한 기름 입자가 혼재하는 물 혼합 연료를 생성하여 도출하는 경우에는, 유체 혼합기 내에, 미리 연속상으로서의 물만을 도입해 두고, 그 후, 유체 혼합기 내에 도입하는 연속상으로서의 물을 소정의 비율까지 감소시킴과 동시에, 유체 혼합기 내에 도입하는 분산상으로서의 연료유를 소정의 비율까지 증대시킴으로써, 유체 혼합기 내에, 연속상으로서의 물과 분산상으로서의 연료유를 소정의 비율로 도입하도록 한 것을 특징으로 한다.In the case of producing and producing a water-mixed fuel in which minute oil particles are mixed, only water as a continuous phase is introduced in advance into the fluid mixer, and then water as a continuous phase to be introduced into the fluid mixer is reduced And simultaneously introducing fuel oil as a continuous phase and fuel oil as a dispersed phase into the fluid mixer at a predetermined ratio by increasing the fuel oil as a dispersed phase introduced into the fluid mixer to a predetermined ratio.

본 발명은, 분산상으로서의 물 또는 연료유를, 수㎛ 이하를 포함한 입경까지 미세화함으로써, 첨가제 없이 2종류의 물 혼합 연료를 선택적으로 생성하는 물 혼합 연료 생성 장치를 제공할 수 있다.The present invention can provide a water / mixed fuel generating apparatus that selectively generates two types of water-mixed fuel without adding additives by making water or fuel oil as a dispersed phase finer to a particle diameter including several micrometers or less.

도 1은 본 실시 형태로서의 물 혼합 연료 생성 장치의 개념도이다.
도 2는 물 혼합 연료의 모식도이다.
도 3은 제어 블럭도이다.
도 4는 2종류의 물 혼합 연료에 있어서의 물의 혼합 비율에 의한 연비의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 5는 2종류의 물 혼합 연료에 있어서의 물의 혼합 비율에 의한 NOx의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 6은 「미소 물 입자형 물 혼합 연료」에 있어서의 물의 혼합 비율에 의한 PM의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 7은 「미소 물 입자형 물 혼합 연료」에 있어서의 물의 혼합 비율에 의한 PM의 저감 효과를 나타내는 사진이다.
도 8은 「미소 물 입자형 물 혼합 연료」에 있어서의 물 입자의 입경 분포(C중유에 물을 혼합했을 경우)이다.
도 9는「미소 기름 입자형 물 혼합 연료」에 있어서의 기름 입자의 현미경 사진이다.
도 10은「미소 기름 입자형 물 혼합 연료」에 있어서의 물의 혼합 비율이 30%인 경우의 연비의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 11은 물 혼합 연료 사용시의 분무 연소의 모델도이다.
도 12는 연료유의 분무 연소 과정의 모식도이다.
도 13은「미소 기름 방울형 물 혼합 연료」의 분무 연소 과정의 모식도이다.1 is a conceptual diagram of a water / mixed fuel generating apparatus according to the present embodiment.
2 is a schematic view of a water mixed fuel.
3 is a control block diagram.
Fig. 4 is a graph showing changes in fuel consumption due to the mixing ratio of water in two kinds of water blended fuels. Fig.
5 is a graph showing the change in NO x due to the mixing ratio of water in two kinds of water-mixed fuels.
FIG. 6 is a graph showing the change in PM due to the water mixing ratio in the " fine water particle type water mixed fuel ".
Fig. 7 is a photograph showing the effect of reducing PM due to the mixing ratio of water in the " fine water particle type water mixed fuel ".
8 is a particle size distribution of water particles (when water is mixed with C heavy oil) in the " fine water particle type water mixed fuel ".
9 is a photomicrograph of the oil particle in the " miscellaneous oil particle type water mixed fuel ".
10 is a graph showing changes in fuel consumption when the water mixing ratio in the " micro oil-in-water type water mixture fuel " is 30%.
11 is a model diagram of spray combustion when using water mixed fuel.
12 is a schematic view of the spray combustion process of the fuel oil.
Fig. 13 is a schematic diagram of a spray combustion process of " miso oil droplet type water mixed fuel ".

이하에, 본 발명에 관한 실시 형태에 대해 도면을 참조하면서 설명한다. 도 1은 본 실시 형태로서의 물 혼합 연료 생성 장치(A)의 개념도이며, 도 2는 물 혼합 연료 생성 장치(A)에 의해서 생성되는 물 혼합 연료의 모식도를 나타내는 것이다. 그리고 도 2(a)는 연료유(F) 중에 미소한 물 입자(Wa)가 혼재하고 있는 「미소 물 입자형 물 혼합 연료」의 모식도이며, 도 2(b)는 물(W) 중에 미소한 기름 입자(Fa)가 혼재하고 있는 「미소 기름 입자형 물 혼합 연료」의 모식도이다.BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a conceptual diagram of a water / mixed fuel generating apparatus A according to the present embodiment, and FIG. 2 is a schematic diagram of a water / water mixed fuel generated by the water / Fig. 2 (a) is a schematic diagram of a " fine water particle type water mixed fuel " in which minute water particles Wa are mixed in fuel oil F, and Fig. 2 (b) Is a schematic view of " miso-oil-particle-type water mixed fuel " in which oil particles (Fa) are mixed.

물 혼합 연료 생성 장치(A)는, 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 연료유(F) 중 또는 물(W) 중에 물(W) 또는 연료유(F)를 혼합할 때에, (1) 첨가제를 필요로 하지 않는, (2) 「미소 물 입자형 물 혼합 연료」(연료유(F) 중에 미소한 물의 입자인 물 입자(Wa)가 혼재하는 상태)와, 「미소 기름 입자형 물 혼합 연료」(물(W) 중에 미소한 연료유의 입자인 기름 입자(Fa)가 혼재하는 상태)라는 2개 상태를 선택적으로 설정하고, 어느 한 상태의 물 혼합 연료를 생성할 수 있다는 특징을 갖는다.1 and 2, when the water W or the fuel oil F is mixed in the fuel oil F or in the water W, (2) a state in which the "fine water particle type water mixed fuel" (the state in which the water particles (Wa) as particles of minute water are mixed in the fuel oil (F)) and Fuel oil " (a state in which water particles W which are minute particles of fuel oil are mixed in water W) can be selectively set to produce water-mixed fuel in any state.

이 때문에, 물 혼합 연료 생성 장치(A)는, (1) 연비, NOx 및 PM의 동시 저감을 도모할 수 있음과 동시에, (2) 연료 분사 장치의 한 형태인 후술의 엔진 또는 보일러 등의 기기(K)와, 후술하는 연료유 탱크(T1)와의 사이에 설치하여, 기기(K)의 연소실에 물 혼합 연료 생성 장치(A)에 의해 생성한 「미소 기름 방울형 물 혼합 연료」를 공급함으로써, 미립화된 기름 방울(Fa)을 직접 연소실에 분사할 수 있기(연료 분사 장치에 있어서의 미립화 기구를 없앨 수 있기) 때문에, 연료 분사 장치를 간략화할 수 있는 것만이 아니라, 분무 연소의 개선(연소 촉진)이 가능해진다. 그리고, (3) 국제 해사 기관(IMO)의 NOx 3차 규제 대응 기술로서의 활용이 기대된다.Therefore, the water mixed fuel producing apparatus A can (1) simultaneously reduce the fuel consumption, the NO x and the PM, and (2) the engine or the boiler, which is a type of the fuel injecting apparatus, Is provided between the device K and a fuel oil tank Tl to be described later so as to supply the " miso oil drop type mixed fuel " generated by the water mixed fuel producing device A to the combustion chamber of the device K It is possible not only to simplify the fuel injection device but also to improve the spray combustion (for example, Combustion promotion) becomes possible. And (3) NO x of the International Maritime Organization (IMO) It is expected to be utilized as a technology to cope with tertiary regulation.

물 혼합 연료 생성 장치(A)는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 연료유 탱크(T1)와 엔진 또는 보일러 등의 기기(K)를 접속하는 연료 공급 라인으로서의 연료유 공급 파이프(9)에, 엔진 또는 보일러 등의 기기(K)의 직전에서 접속함과 동시에, 연료유(F)의 공급원인 연료유 탱크(T1)에 접속하고 있다. 즉, 물 혼합 연료 생성 장치(A)는, 기존의 연료유 공급 파이프(9)와 연료유 탱크(T1)에, 후술하는 물 혼합 연료 도출 파이프(4)와 연료유 유출 파이프(1)를 통해 보강하는 것으로 적용 가능하게 하고 있어, 연료유 탱크(T1)로부터 연료유 유출 파이프(1)를 매개로 공급되는 연료유(F)를 이용하여 물 혼합 연료를 생성함과 동시에, 연료유 공급 파이프(9)를 통해 엔진 또는 보일러 등의 기기(K)에, 생성한 물 혼합 연료를 공급 가능하게 하고 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 상기 구성에 더하여, 후술하는 반환 파이프(10)를 매개로 엔진 또는 보일러 등의 기기(K)에 물 혼합 연료 생성 장치(A)를 보강하고 있다.1, the water mixed fuel producing apparatus A is provided with a fuel oil supply pipe 9 serving as a fuel supply line for connecting the fuel oil tank T1 with the device K such as an engine or a boiler, Or connected directly to the fuel oil tank T1 which is the supply source of the fuel oil F. That is, the water-mixed fuel generating apparatus A is connected to the existing fuel oil supply pipe 9 and the fuel oil tank T 1 through the water mixture fuel discharge pipe 4 and the fuel oil discharge pipe 1 So that the water mixture fuel can be generated by using the fuel oil F supplied from the fuel oil tank T1 via the fuel oil discharge pipe 1 and the fuel oil supply pipe 9 to supply the generated water mixed fuel to the device K such as an engine or a boiler. In the present embodiment, in addition to the above-described configuration, the water / mixed fuel generating apparatus A is reinforced by the device K such as an engine or a boiler via a return pipe 10 to be described later.

구체적으로 설명하면, 물 혼합 연료 생성 장치(A)는, 연료유 탱크(T1) 내에 수용한 연속상 또는 분산상으로서의 연료유(F; 예를 들면, 경유나 중유)와 물탱크 (T2) 내에 수용한 분산상 또는 연속상으로서의 물(W; 예를 들면, 수돗물이나 순수한 물)을 합류시켜 유체 혼합기(M) 내에 도입하고, 도입한 분산상으로서의 물(W) 또는 연료유(F)를 유체 혼합기(M)에 의해 수㎛ 이하를 포함하는 입경까지 미세화, 바람직하게는, 수㎛∼약 20㎛의 입경이 될 때까지 미세화함과 동시에, 도입한 연료유(F) 중 또는 물(W) 중에 균일화시킨다.More specifically, the water mixed fuel producing apparatus A includes a fuel tank (not shown) which is accommodated in a fuel tank Tl and a fuel oil F (for example, light oil or heavy oil) Water W as a dispersed phase or fuel oil F as an introduced dispersed phase is introduced into a fluid mixer M as a dispersed phase or a continuous phase of water To a particle diameter of not more than several micrometers, preferably to a particle diameter of several micrometers to about 20 micrometers, and at the same time, is homogenized in the introduced fuel oil F or in the water W .

이때, 유체 혼합기(M)는, 연료 분사 장치의 한 형태인 엔진 또는 보일러 등의 기기(K)의 부근(가급적 근접하는 위치)에 설치하고, 균일화시킨 연료유(F)와 물(W)을 분리하기 전에 기기(K)의 연소실 내에서 분사되도록 구성하고 있다.At this time, the fluid mixer M is installed near (as close as possible to) the apparatus K such as an engine or a boiler, which is a type of the fuel injection apparatus, and the fuel oil F and the water W And is injected in the combustion chamber of the device K before separation.

이와 같이 구성함으로써, 물 혼합 연료 생성 장치(A)에서는, 첨가제 없이 「미소 물 입자형 물 혼합 연료」 또는 「미소 기름 입자형 물 혼합 연료」가 물 혼합 연료로서 선택적으로 생성되어 도출되고, 도출된 물 혼합 연료가 엔진 또는 보일러 등의 기기(K)에 공급되고, 공급된 물 혼합 연료가 연소실 내에서 분사되는 것으로, 엔진 또는 보일러 등의 기기(K)가 구동되도록 하고 있다.In this way, in the water mixed fuel producing apparatus (A), the "mixed water of the minute water particle type water mixture fuel" or the "mixed water of the fine oil particle type water" is selectively generated and derived as the water mixed fuel without the additive, The water mixture fuel is supplied to the device K such as an engine or a boiler and the supplied water mixture fuel is injected in the combustion chamber to drive the device K such as an engine or a boiler.

보다 구체적으로 설명하면, 유체 혼합기(M) 내에는, 연속상으로서의 연료유(F) 또는 물(W)과 분산상으로서의 물(W) 또는 연료유(F)를 도입하고, 도입한 분산상으로서의 물(W) 또는 연료유(F)의 80% 이상, 바람직하게는 90% 이상을, 유체 혼합기(M)에 의해 수㎛∼약 20㎛의 입경까지 미세화하여 미소한 물 입자(Wa) 또는 기름 입자(Fa)를 이루는 것과 동시에, 도입한 연속상으로서의 연료유(F) 중 또는 물(W) 중에 균일화시킴으로써, 첨가제 없이 연료유(F) 중에 미소한 물 입자(Wa)가 혼재하는 「미소 물 입자형 물 혼합 연료」 또는 물(W) 속에 미소한 기름 입자(Fa)가 혼재하는 「미소 기름 입자형 물 혼합 연료」를 생성하여 도출할 수 있다.More specifically, in the fluid mixer M, fuel oil F or water W as a continuous phase and water W or fuel oil F as a dispersed phase are introduced and water (W) or fuel oil (F) to a particle diameter of several micrometers to about 20 micrometers by means of a fluid mixer (M) to obtain minute water particles (Wa) or oil particles (F) in which minute water particles (Wa) are mixed in the fuel oil (F) without additive by making it uniform in the fuel oil (F) as the continuous phase or in the water Water-blended fuel ", or " miso-oil-particle-type water-blended fuel " in which minute oil particles (Fa) are mixed in the water (W).

미소한 물 입자(Wa)가 혼재하는 「미소 물 입자형 물 혼합 연료」를 생성하여 도출하는 경우에는, 유체 혼합기(M) 내에, 미리 연속상으로서의 연료유(F)만을 도입해 두고, 그 후, 유체 혼합기(M) 내에 도입하는 연속상으로서의 연료유(F)의 양을 소정의 비율까지 점차 감소시킴과 동시에, 유체 혼합기(M) 내에 도입하는 분산상으로서의 물(W)의 양을 소정의 비율까지 점차 증대시킴으로써, 유체 혼합기(M) 내에, 연속상으로서의 연료유(F)의 양과 분산상으로서의 물(W)의 양을 소정의 비율로 도입한다. 이 경우, 연속상으로서의 연료유(F)에 혼합하는 분산상으로서의 물(W)의 혼합 비율(첨가 비율)은, 임의의 값으로 설정할 수 있다.In the case of generating and producing a " fine water particle type water mixed fuel " in which minute water particles Wa are mixed, only the fuel oil F as a continuous phase is introduced in advance into the fluid mixer M, , The amount of the fuel oil F as a continuous phase introduced into the fluid mixer M is gradually decreased to a predetermined ratio and the amount of the water W as a dispersed phase introduced into the fluid mixer M is reduced to a predetermined ratio The amount of fuel oil F as a continuous phase and the amount of water W as a dispersed phase are introduced into the fluid mixer at a predetermined ratio. In this case, the mixing ratio (addition ratio) of the water W as the dispersed phase to be mixed with the fuel oil F as the continuous phase can be set to an arbitrary value.

예를 들면, 물(W)의 혼합 비율을, 30%로 설정한 경우에는, 유체 혼합기(M) 내에 도입되는 연속상으로서의 연료유(F)의 양이, 100%에서 70%의 비율까지 점차 감소됨과 동시에, 유체 혼합기(M) 내에 도입하는 분산상으로서의 물(W)의 양이 0%에서 30%의 비율까지 점차 증대된다. 그 결과, 미소한 물 입자(Wa)가 혼재하는 「미소 물 입자형 물 혼합 연료」가 생성된다.For example, when the mixing ratio of the water W is set to 30%, the amount of the fuel oil F as a continuous phase introduced into the fluid mixer M gradually increases from 100% to 70% And the amount of water W as a dispersion phase introduced into the fluid mixer M gradually increases from 0% to 30%. As a result, a " fine water particle type water mixed fuel " in which minute water particles Wa are mixed is generated.

미소한 기름 입자(Fa)가 혼재하는 「미소 기름 입자형 물 혼합 연료」를 생성하여 도출하는 경우에는, 유체 혼합기(M) 내에, 미리 연속상으로서의 물(W)만을 도입해 두고, 그 후, 유체 혼합기(M) 내에 도입하는 연속상으로서의 물(W)의 양을 소정의 비율까지 가급적 신속하게 점차 감소시킴과 동시에, 유체 혼합기(M) 내에 도입하는 분산상으로서 연료유(F)의 양을 소정의 비율까지 가급적 신속하게 증대시킴으로써, 유체 혼합기(M) 내에, 연속상으로서의 물(W)의 양과 분산상으로서의 연료유(F)의 양을 소정의 비율로 도입한다. 이 경우, 분산상으로서의 연료유(F)에 혼합하는 연속상으로서의 물(W)의 혼합 비율은, 임의의 값으로 설정할 수 있다.In the case of generating and producing a " micro oil particle water mixture fuel " in which minute oil particles Fa are mixed, only the water W as a continuous phase is introduced into the fluid mixer M in advance, The amount of the water W as the continuous phase to be introduced into the fluid mixer M is gradually reduced as quickly as possible up to a predetermined ratio and the amount of the fuel oil F as the dispersed phase introduced into the fluid mixer M The amount of water W as a continuous phase and the amount of fuel oil F as a dispersed phase are introduced into the fluid mixer M at a predetermined ratio. In this case, the mixing ratio of the water W as the continuous phase to be mixed with the fuel oil F as the dispersed phase can be set to an arbitrary value.

예를 들면, 물(W)의 혼합 비율을 30%로 설정했을 경우에는, 유체 혼합기(M) 내에 도입되는 연속상으로서의 물(W)의 양이, 100%에서 30%의 비율까지 가급적 신속하게 점차 감소됨과 동시에, 유체 혼합기(M) 내에 도입하는 분산상으로서의 연료유(F)의 양이, 0%에서 70%의 비율까지 가급적 신속하게 증대된다. 그 결과, 미소한 기름 입자(Fa))가 혼재하는 「미소 기름 입자형 물 혼합 연료」가 생성된다.For example, when the mixing ratio of water (W) is set to 30%, the amount of water (W) as a continuous phase introduced into the fluid mixer (M) is reduced from 100% to 30% The amount of the fuel oil F as a dispersed phase to be introduced into the fluid mixer M is increased as quickly as possible from 0% to 70%. As a result, a " micro oil particle type water mixed fuel " in which the small oil particles (Fa)) are mixed is produced.

이와 같이, 분산상으로서의 연료유(F)는, 0%에서 70%의 비교적 큰폭의 범위에서 가급적 신속하게 증대되기 때문에, 난류가 되어 유체 혼합기(M) 내에 도입된다. 그 때문에, 분산상으로서의 70%의 연료유(F)가 연속상으로서의 30%의 물(W) 중에, 미소한 기름 입자(Fa))가 되어 혼재한다. As described above, the fuel oil F as the dispersed phase increases as quickly as possible in a relatively large range of 0% to 70%, so that turbulent flow is introduced into the fluid mixer M. Therefore, 70% of the fuel oil (F) as the dispersed phase is mixed with 30% of the water (W) as the continuous phase and the minute oil particles (Fa)).

여기서, 상기 물(W)의 첨가 비율은, 물의 첨가 비율=(물의 첨가량［㎏］/(물의 첨가량［㎏］＋소비 연료유량［㎏］))×100(%)의 식에 의해 산출한다. Here, the addition ratio of the water (W) is calculated by the formula of water addition ratio = (water addition amount [kg] / water addition amount [kg] + consumed fuel flow amount [kg]) x 100 (%).

또한, 물의 혼합 비율(첨가 비율)을 질량 기준으로 나타낸 것은, 다음의 이유에 따른다.The mixing ratios (addition ratios) of water are expressed on a mass basis for the following reasons.

(1) 연료유의 밀도는 일정하지 않고, 일반적인 경유의 밀도는 약 0.83이지만, C중유의 밀도는 약 0.98이다. 또, 물이나 연료유의 밀도는 온도에 의해 변화하고, 예를 들면, 물의 밀도는 0℃일 때는 0.999840이지만 50℃에서는 0.98805가 된다. 또, 연료유의 밀도도 물과 같이 온도의 상승과 함께 감소한다. 이 때문에, 물의 혼합 비율을 용적 기준으로 나타낸 경우, 각각의 온도 변화에 따라 혼합 비율이 변화하기 때문에, 그때마다 연료유 및 물의 밀도와 온도를 병기할 필요가 있음과 동시에 복잡한 계산이 필요하다. 이에 대해서, 질량 기준으로 나타낸 경우, 연료유의 종류(밀도차이)나 실험시에 있어서의 각각의 온도에 관계없이 일정한 값을 취하게 된다.(1) The density of fuel oil is not constant, and the density of general diesel is about 0.83, but the density of C heavy oil is about 0.98. The density of water or fuel oil varies depending on the temperature. For example, the density of water is 0.999840 at 0 ° C, but becomes 0.98805 at 50 ° C. In addition, the density of the fuel oil decreases with the increase of the temperature like water. Therefore, when the mixing ratio of water is expressed on a volume basis, the mixing ratio changes with each temperature change. Therefore, the density and the temperature of the fuel oil and the water are required to be described, and a complicated calculation is required. On the other hand, when expressed in terms of mass, it takes a constant value irrespective of the type of fuel oil (density difference) or the respective temperatures at the time of experiment.

(2) 연료유의 연소에 있어서의 중요한 요소로 연료유의 발열량이 있다. 이 값은 연료의 단위 질량당의 발열량 [kJ/㎏] 으로 나타낸다. 또, 학술적인 자료나 실험 등에 있어서의 연료 소비량의 단위는 [㎏/h]라는 질량 기준으로 나타낸다. (2) An important factor in the combustion of fuel oil is the calorific value of the fuel oil. This value is expressed as calorific value per unit mass of fuel [kJ / kg]. In addition, the unit of fuel consumption in academic materials and experiments is expressed on a mass basis of [kg / h].

이어서, 물 혼합 연료 생성 장치(A)의 구성을, 더욱 구체적으로 설명한다. 즉, 물 혼합 연료 생성 장치(A)는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 연료유(F)를 수용한 연료유 탱크(T1)의 저부에 연료유 유출 파이프(1)의 기단부를 접속하고, 연료유 유출 파이프(1)의 중도부에는 제1 유량계(R1)와 제1 전동 유량 조정 밸브(V1)를 이 순서대로 직렬적으로 배열 설치하고 있다. 또, 물(W)을 수용한 물탱크(T2)의 저부에 물 유출 파이프(2)의 기단부를 접속하고 있다. 물 유출 파이프(2)의 중도부에는, 제2 유량계(R2), 제2 전동 유량 조정 밸브(V2) 및 위급 차단 밸브(V3)를 이 순서대로 직렬적으로 배열 설치하고 있다. 그리고, 연료유 유출 파이프(1)의 선단부와 물 유출 파이프(2)의 선단부를 접속하고, 이 접속부에 합류 유체 도입 파이프(3)의 기단부를 접속함과 동시에, 합류 유체 도입 파이프(3)의 선단부에 유체 혼합기(M)의 도입구를 접속하고, 합류 유체 도입 파이프(3)의 중도부에는 물 혼합 연료용 전동 펌프(P1)를 배열 설치하고 있다. 여기서, 제1·제2 전동 유량 조정 밸브 V1, V2의 개구량(개도)에 의해, 물(W)과 연료유(F)의 혼합 비율이 조정된다.Next, the configuration of the water mixed fuel producing device (A) will be described more specifically. 1, the water mixed fuel producing apparatus A is constituted such that the base end portion of the fuel oil outlet pipe 1 is connected to the bottom of a fuel oil tank T1 containing the fuel oil F, A first flow meter (R1) and a first electric flow rate regulating valve (V1) are arranged in series in the middle of the oil flow pipe (1) in this order. The base end of the water outflow pipe 2 is connected to the bottom of the water tank T2 containing the water W. A second flow meter R2, a second electric flow rate adjusting valve V2 and an emergency shutoff valve V3 are arranged in series in this order in the middle portion of the water outflow pipe 2. The front end of the fuel oil outlet pipe 1 and the front end of the water outlet pipe 2 are connected to each other and the proximal end of the merged fluid introduction pipe 3 is connected to the connection portion. An inlet port of the fluid mixer M is connected to the tip end portion and an electric pump P1 for water / mixed fuel is arranged in the middle portion of the merged fluid introduction pipe 3. Here, the mixing ratio of the water W and the fuel oil F is adjusted by the opening amount (opening degree) of the first and second electric flow rate adjusting valves V1 and V2.

물 혼합 연료용 전동 펌프(P1)는, 합류 유체 도입 파이프(3) 중의 연료유(F)와 물(W)의 합류 유체를 흡입함과 동시에, 유체 혼합기(M)를 향해서 토출(압송)하고, 유체 혼합기(M)에 합류 유체를 도입하도록 하고 있다. 유체 혼합기(M)의 도출구에는 물 혼합 연료 도출 파이프(4)의 기단부를 접속하고, 물 혼합 연료 도출 파이프(4)의 선단부는 제2 전동 삼방 밸브(Vc2)를 매개로 연료유 공급 파이프(9)에 접속하고 있다. 물 혼합 연료 도출 파이프(4)의 중도부에는 분기 부분이 있어, 이 분기 부분에 물 혼합 연료 순환 파이프(5)의 기단부를 접속하고, 물 혼합 연료 순환 파이프(5)는 압력 조정 밸브(V4)와 제1 전동 삼방 밸브(Vc1)를 거쳐 물 혼합 연료용 전동 펌프(P1)의 입구 부분에 도달한다.The electric pump P1 for water mixture fuel sucks the fluid mixture of the fuel oil F and the water W in the confluent fluid introduction pipe 3 and discharges the fluid to the fluid mixer M , And introduces a confluent fluid into the fluid mixer (M). The base end of the water mixed fuel discharge pipe 4 is connected to the outlet of the fluid mixer M and the front end of the water mixed fuel outlet pipe 4 is connected to the fuel oil supply pipe 9). The water mixed fuel return pipe 5 is connected to the pressure regulating valve V4 via the water mixing fuel circulating pipe 5, And the first electrically-operated three-way valve (Vc1) to reach the inlet portion of the electric motor-driven pump P1.

제1 전동 삼방 밸브(Vc1)에는 물 혼합 연료 회수 파이프(6)을 매개로 분리 탱크(T3)를 접속하고, 분리 탱크(T3)에는 연료유 회수 파이프(7)를 매개로 연료유 탱크(T1)를 접속함과 동시에, 물 회수 파이프(8)를 매개로 물탱크(T2)를 접속하여 회수부를 형성하고 있다. 그리고, 제1 전동 삼방 밸브(Vc1)는 물 혼합 연료 순환 파이프(5)의 하류측과 물 혼합 연료 회수 파이프(6) 측에 유로를 전환이 자유롭게 하고 있다. 물 혼합 연료 회수 파이프(6)를 통해 분리 탱크(T3) 내에 회수된 물 혼합 연료는, 비중차이에 의해 연료유(F)와 물(W)이 분리 탱크(T3) 내에서 서로 분리됨과 동시에, 분리한 연료유(F)는 연료유 회수 파이프(7)를 매개로 연료유용 전동 펌프(P2)에 의해 연료유 탱크(T1) 내로 되돌려지는 한편, 분리한 물(W)은 물 회수 파이프(8)를 매개로 물용 전동 펌프(P3)에 의해 물탱크(T2) 내로 되돌려진다.The first electrically-operated three-way valve Vc1 is connected to the separation tank T3 via a water mixture fuel recovery pipe 6 and the fuel tank Tl is connected to the separation tank T3 via a fuel oil recovery pipe 7, And a water tank T2 is connected via a water recovery pipe 8 to form a recovery part. The first electrically-operated three-way valve Vc1 allows the flow path to be switched between the downstream side of the water mixed fuel circulation pipe 5 and the water mixed fuel recovery pipe 6 side. The fuel oil F and the water W are separated from each other in the separation tank T3 by the specific gravity difference in the water mixed fuel recovered in the separation tank T3 through the water mixed fuel return pipe 6, The separated fuel oil F is returned to the fuel oil tank T1 by the fuel oil pump P2 via the fuel oil recovery pipe 7 while the separated water W is returned to the water recovery pipe 8 And is returned to the inside of the water tank T2 by the water pump P3.

물 혼합 연료 도출 파이프(4)의 선단은, 연료유 공급 파이프(9)의 엔진 또는 보일러 등의 기기(K)의 진입구의 근접 개소에 설치한 제2 전동 삼방 밸브(Vc2)에 접속하고 있다. 그리고, 제2 전동 삼방 밸브(Vc2)는 연료유 공급 파이프(9)가 엔진 또는 보일러 등의 기기(K)와 연료유 탱크(T1)와 연이어 통한 상태와, 연료유 공급 파이프(9)의 하류측부(기기(K)의 연료 분사 장치에 접속되는 부분)와 물 혼합 연료 도출 파이프(4)가 연이어 통한 상태에 유로 전환을 자유롭게 하고 있다. 연료유 공급 파이프(9)가 연료유 탱크(T1)와 연이어 통한 상태에서는, 연료유 탱크(T1)로부터 직접 엔진 또는 보일러(K)에 연료유가 공급된다. 한편, 연료유 공급 파이프(9)의 하류측부와 물 혼합 연료 도출 파이프(4)가 연이어 통한 상태에서는, 물 혼합 연료 도출 파이프(4)로부터 연료유 공급 파이프(9)의 하류측부를 통해 엔진 또는 보일러 등의 기기(K)에 물 혼합 연료가 공급된다.The front end of the water mixture fuel discharge pipe 4 is connected to a second electric three-way valve Vc2 provided at a position close to the entrance of the device K such as an engine or a boiler of the fuel oil supply pipe 9. [ The second electric three-way valve Vc2 is connected to the fuel oil supply pipe 9 in a state in which the fuel oil supply pipe 9 is connected to the device K such as an engine or a boiler and the fuel oil tank T1, (Part connected to the fuel injection device of the device K) and the water-mixed fuel deriving pipe 4 are connected to each other in a continuous manner. The fuel oil is directly supplied to the engine or the boiler K from the fuel oil tank T1 in a state where the fuel oil supply pipe 9 is connected to the fuel oil tank T1. On the other hand, in the state in which the downstream side of the fuel oil supply pipe 9 and the water mixed fuel outlet pipe 4 are connected to each other, the water is circulated through the downstream side of the fuel oil supply pipe 9 from the water- Water mixture fuel is supplied to the device K such as a boiler.

물 혼합 연료 도출 파이프(4)에 있어서의 유체 혼합기(M)의 도출구 근방에 위치하는 부분에는, 물 혼합 연료 순환 파이프(5)의 기단부를 접속하는 한편, 합류 유체 도입 파이프(3)에 있어서의 물 혼합 연료용 전동 펌프(P1)의 상류측에 위치하는 부분에는, 물 혼합 연료 순환 파이프(5)의 선단부를 접속하여 순환 유로(J)를 형성하고 있다. The base end portion of the water mixed fuel circulating pipe 5 is connected to a portion of the water mixed fuel outlet pipe 4 located near the outlet of the fluid mixer M while the Fuel mixture circulating pipe 5 is connected to a portion located on the upstream side of the electric motor-driven pump P1 for the water-mixed fuel.

유체 혼합기(M)는, 도입한 분산질로서의 물(W) 또는 연료유(F)를, 수㎛ 이하를 포함하는 입경까지 미세화함과 동시에, 도입한 분산매로서의 연료유(F) 또는 물(W) 중에 균일화시킬 수 있는 것이라면 좋다. 바람직하게는, 본 실시 형태의 유체 혼합기(M)와 같이, 도입한 분산질로서의 물(W) 또는 연료유(F)의 90% 이상을 수㎛∼약 20㎛의 입경까지 미세화하여 미소한 물 입자(Wa) 또는 기름 입자(Fa))를 이루는 것과 동시에, 도입한 분산매로서의 연료유(F) 또는 물(W) 중에 균일화시킬 수 있는 것, 예를 들면, 일본 특허 제 3884095호(도 15∼도 23)에 개시되어 있는 「유체 혼합 장치」를 채용할 수 있다. 이 「유체 혼합 장치」는, 구동부를 갖지 않는 정지형 유체 혼합 장치로, 유닛 내부에 하니컴 구조의 엘리먼트를 직렬적으로 배치하고, 복수의 유체(본 실시 형태에서는 물(W)과 연료유(F))를 가압 통과시켜 전단력을 작용시킴으로써, 초미립화 또한 균일화 혼합을 단시간에 실현하는 장치이다.The fluid mixer M is a means for finely dividing the water W or the fuel oil F as the introduced dispersion medium to a particle diameter of not more than several micrometers and at the same time to mix the fuel oil F or water W ). Preferably, 90% or more of the water (W) or the fuel oil (F) as the dispersing material introduced is made finer to a particle diameter of several mu m to about 20 mu m like a fluid mixer (M) of the present embodiment, (Wa) or oil particles (Fa)) and to be uniform in fuel oil (F) or water (W) as the introduced dispersion medium, for example, Japanese Patent No. 3884095 Quot; fluid mixing device " disclosed in Fig. 23) can be employed. This " fluid mixing apparatus " is a stationary fluid mixing apparatus without a drive unit, in which elements of a honeycomb structure are arranged in series and a plurality of fluids (water W and fuel oil F in this embodiment) So as to realize superfine and homogeneous mixing in a short time.

상기와 같이 구성한 물 혼합 연료 생성 장치(A)에는, 컨트롤러(C)를 설치하고 있으며, 컨트롤러(C)는, 내부 버스에 의해 서로 접속된 CPU(Central Processing Unit), ROM(Read Only Memory), 및 RAM(Random Access Memory) 등을 구비한 컴퓨터 장치이다. CPU는 타이머를 내장하고 있으며, ROM에 저장된 제어 프로그램을 RAM으로 읽어들이고, 이 제어 프로그램에 따라 물의 첨가 비율 등의 연산을 실행한다.The controller C is provided with a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), and a ROM (Read Only Memory) connected to each other by an internal bus, And a RAM (Random Access Memory). The CPU has a built-in timer, reads the control program stored in the ROM into the RAM, and computes the addition ratio of the water according to the control program.

컨트롤러(C)에는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 조작부(Op)와 제1∼제2 유량계 R1∼R2로부터의 각 출력 정보가 입력 인터페이스를 매개로 입력되는 한편, 컨트롤러(C)는 제1∼제2 전동 유량 조정 밸브(V1∼V2)와, 제1 전동 삼방 밸브(Vc1)와, 제2 전동 삼방 밸브(Vc2)와, 각 전동 펌프(P1∼P3)에 출력 인터페이스를 매개로 제어 정보를 출력한다.3, each output information from the operation part Op and the first to second flow meters R1 to R2 is input via an input interface, while the controller C is connected to the first to Control information is transmitted to the first electric three-way valve Vc1, the second electric three-way valve Vc2 and each of the electric pumps P1 to P3 through the output interface via the second electric flow rate adjusting valves V1 to V2, Output.

상기와 같이 구성한 물 혼합 연료 생성 장치(A)에서는, 조작부(Op)를 수동 조작하고, 2종류의 물 혼합 연료 중 어느 것을 생성할지를 선택함과 동시에, 원하는 물의 첨가 비율을 설정하는 것으로, 원하는 물의 첨가량［㎏］과, 소비 연료유량［㎏］이 산출되고, 그것에 적응한 제1∼제2 전동 유량 조정 밸브(V1∼V2)의 각 개구량이 결정됨과 동시에, 결정된 각 개구량으로 제1∼제2 전동 유량 조정 밸브 (V1∼V2)가 개구 동작한다. 그리고 제1∼제2 전동 유량 조정 밸브(V1∼V2)를 각각 통해 유동하는 각 유체(연료유(F)와 물(W))의 각 유량이 제1∼제2 유량계(R1∼R2)에 의해 각각 검출되고, 각 검출 정보가 컨트롤러(C)에 입력된다. 설정된 원하는 물의 첨가 비율을 얻을 수 있을 때까지 제1∼제2 전동 유량 조정 밸브(V1∼V2)의 각 개구량이 피드백 제어된다. 즉, 물(W)과 연료유(F)의 각 유체가 설정량이 될 때까지 제어된다.In the water mixed fuel producing apparatus A configured as described above, by manually operating the operation unit Op, which of the two kinds of water mixed fuel is to be produced and the desired water addition ratio is set, The flow rate of the consumed fuel [kg] is calculated, the opening amounts of the first and second electric flow rate adjusting valves V1 to V2 adapted thereto are determined, and the opening amounts of the first to 2 Electric flow rate adjusting valves (V1 to V2) open. The respective flow rates of the respective fluids (fuel oil F and water W) flowing through the first to second electric flow rate adjusting valves V1 to V2 are supplied to the first to second flow meters R1 to R2 And each detection information is input to the controller C. [ The respective opening amounts of the first and second electric flow rate adjusting valves (V1 to V2) are feedback-controlled until the set desired water addition ratio can be obtained. That is, it is controlled until each fluid of the water W and the fuel oil F becomes a set amount.

원하는 물의 첨가 비율을 얻을 수 있게 된 혼합 유체는, 물 혼합 연료용 전동 펌프 P1에 의해 유체 혼합기(M) 내에 도입되고, 유체 혼합기(M) 내에서 분산질의 물(W) 또는 연료유(F)의 90% 이상이 수㎛∼약 20㎛의 입경으로 미세화된 미소한 물 입자(Wa) 또는 기름 입자(Fa))가 됨과 동시에, 분산매로서의 연료유(F) 또는 물(W) 중에 균일화되어 물 혼합 연료가 되어 도출된다. The mixed fluid that has become able to obtain the desired water addition ratio is introduced into the fluid mixer M by the electric pump P1 for the water mixture fuel and is mixed with the dispersed water W or fuel oil F in the fluid mixer M, (90% or more of fine particles of fine particles of water (Wa) or oil particles (Fa) fine-grained to a particle diameter of several mu m to about 20 mu m) and is homogenized in the fuel oil (F) Resulting in mixed fuel.

구체적으로 설명하면, 연료유 70：물 30의 혼합 비율로 「미소 물 입자형 물 혼합 연료」를 생성하는 경우는, 제1 전동 유량 조정 밸브(V1)를 완전히 연 상태로 하는 한편, 제2 전동 유량 조정 밸브(V2)를 완전히 닫은 상태로 한다(연료유(F)만으로 운전하는 상태). 이때, 위급 차단 밸브(V3)와 압력 조정 밸브(V4)는 열린 상태로 해둔다. 그리고, 제2 전동 삼방 밸브(Vc2)는, 연료유 공급 파이프(9)에 대해 연료유 탱크(T1)와 엔진 또는 보일러 등의 기기(K)가 연이어 통한 상태가 되고, 연료유 공급 파이프(9)를 매개로 연료유 탱크(T1)로부터 엔진 또는 보일러 등의 기기(K)에 연료유(F)를 공급한다. More specifically, in the case of generating the " fine water-particle mixed fuel " at the mixing ratio of the fuel oil 70: water 30, the first electric flow rate adjusting valve V1 is completely opened, Make sure that the flow control valve (V2) is fully closed (operating with only fuel oil (F)). At this time, the emergency shutoff valve V3 and the pressure regulating valve V4 are left open. The second electric three-way valve Vc2 is connected to the fuel oil supply pipe 9 through the fuel oil tank T1 and the device K such as an engine or a boiler, The fuel oil F is supplied from the fuel tank T1 to the engine K or the boiler or the like.

이러한 상태로, 제1 유량계(R1)가 검출한 연료유(F)의 유량과 연료유 탱크(T1)로부터 연료유(F)가 유출한 경과시간으로부터, 합류 유체 도입 파이프(3) 중과 순환 유로(J) 중에 연료유(F)가 충만되었다고 컨트롤러(C)가 판정하면, 제1 전동 유량 조정 밸브(V1)를 완전히 연 상태(100%의 개도)에서 70%의 개도로 점차 조리개 조정함과 동시에, 제2 전동 유량 조정 밸브(V2)를 완전히 닫은 상태(0%의 개도)에서 30%의 개도로 점차 열림 조정한다. 또, 압력 조정 밸브(V4)의 개도를, 물 혼합 연료 도출 파이프(4)의 압력이 설정된 값(예를 들면, 약 0.5 MPa)이 되도록 조정한다.In this state, from the flow rate of the fuel oil F detected by the first flow meter R1 and the elapsed time of the fuel oil F flowing out from the fuel oil tank T1, When the controller C judges that the fuel oil F is filled in the first electric flow rate adjusting valve J, the first electric flow rate adjusting valve V1 is gradually iris diverted from the fully opened state (opening of 100%) to the opening of 70% At the same time, the second electric flow rate adjusting valve V2 is gradually opened and closed at a degree of 30% at the completely closed state (0% opening). The opening degree of the pressure adjusting valve V4 is adjusted so that the pressure of the water mixed fuel discharge pipe 4 becomes a predetermined value (for example, about 0.5 MPa).

이때, 제1 전동 삼방 밸브(Vc1)는 물 혼합 연료 순환 파이프(5)의 하류측과 물 혼합 연료 회수 파이프(6) 측으로 유로를 바꾸고, 연료유(F) 및 물 혼합 연료가 물 혼합 연료 회수 파이프(6)을 통해 분리 탱크(T3) 내에 회수되도록 해 둔다. 제1 유량계(R1)가 검출한 연료유(F)의 유량과, 제2 유량계(R2)가 검출한 물(W)의 유량과, 연료유 탱크(T1)로부터 연료유(F)가 유출한 경과시간으로부터, 합류 유체 도입 파이프(3) 중과 순환 유로(J) 중의 물 혼합 연료의 혼합 비율이 연료유 70% : 물 30%가 되었다고 컨트롤러(C)가 판정하면, 제1 전동 삼방 밸브(Vc1)는 물 혼합 연료 순환 파이프(5)가 물 혼합 연료용 전동 펌프(P1)까지 연이어 통한 상태가 되도록 유로를 바꿈과 동시에, 제2 전동 삼방 밸브(Vc2)는 물 혼합 연료 도출 파이프(4)와 연료유 공급 파이프(9)의 하류측부가 연이어 통한 상태가 되도록 유로를 바꾼다.At this time, the first three-way valve Vc1 changes the flow path to the downstream side of the water mixed fuel circulating pipe 5 and the water mixed fuel return pipe 6, and the fuel oil F and the water- And is recovered into the separation tank T3 through the pipe 6. [ The flow rate of the fuel oil F detected by the first flow meter R1 and the flow rate of the water W detected by the second flow meter R2 and the flow rate of the fuel oil F flowing out from the fuel oil tank T1 When the controller C judges from the elapsed time that the mixing ratio of the water mixed fuel in the merged fluid introduction pipe 3 and the circulating flow path J is 70% of the fuel oil and 30% of the water, the first electrically operated three-way valve Vc1 The second electric three-way valve Vc2 is connected to the water mixture fuel discharge pipe 4 and the water mixture fuel discharge pipe 4 so that the water mixture fuel circulation pipe 5 is continuously connected to the water pump fuel pump P1, And changes the flow path so that the downstream side portion of the fuel oil supply pipe 9 is in a continuous state.

이와 같이 하여, 합류 유체 도입 파이프(3) 중과 순환 유로(J) 중에 충만되어 있는 연료유(F)에 대해서, 후발적으로 물(W)을 혼입시키는 것으로, 중량 비율이 30%의 물(W)을 미소한 물 입자(Wa) 상태로 70%의 연료유(F) 중에 혼재시킬 수 있다(도 2(a) 참조). 즉, 연료유(F)의 양은 100%에서 70%까지 점차 감소되는 한편, 물(W)의 양은 0%에서 30%까지 점차 증대되면서, 양자가 합류 유체 도입 파이프(3)를 매개로 유체 혼합기(M)에 도입되는 것으로, 유체 혼합기(M) 내에서 분산질의 물(W)의 90% 이상이 수㎛∼약 20㎛의 입경인 물 입자(Wa)로 미세화됨과 동시에, 분산매로서의 연료유(F) 중에 균일화된 「미소 물 입자형 물 혼합 연료」가 생성되고, 생성된 「미소 물 입자형 물 혼합 연료」가 엔진 또는 보일러 등의 기기(K)에 공급된다.In this manner, the water W is introduced into the confluent fluid introduction pipe 3 and the fuel oil F filled in the circulation flow passage J, so that the water W having a weight ratio of 30% Can be mixed in 70% of the fuel oil F in the form of minute water particles (Wa) (see Fig. 2 (a)). That is, the amount of the fuel oil F gradually decreases from 100% to 70%, while the amount of the water W gradually increases from 0% to 30% 90% or more of the water W dispersed in the fluid mixer M is finely dispersed into water particles Wa having a particle diameter of several mu m to about 20 mu m in the fluid mixer M and the fuel oil F mixed water "is generated and supplied to the device K such as an engine or a boiler.

또, 연료유 70：물 30의 혼합 비율로 「미소 기름 입자형 물 혼합 연료」를 생성하는 경우는, 제1 전동 유량 조정 밸브(V1)를 완전히 닫은 상태로 하는 한편, 제2 전동 유량 조정 밸브(V2)를 완전히 연 상태로 한다(연료유를 공급하지 않는 상태). 이때, 위급 차단 밸브(V3)와 압력 조정 밸브(V4)는 열린 상태로 해둔다. 그리고, 제2 전동 삼방밸브(Vc2)는, 연료유 공급 파이프(9)에 대해 연료유 탱크(T1)와 엔진 또는 보일러 등의 기기(K)가 연이어 통한 상태가 되어, 연료유 공급 파이프(9)를 통해 연료유 탱크(T1)로부터 엔진 또는 보일러 등의 기기(K)에 직접 연료유(F)를 공급한다. In the case of generating the "mixed oil of micro oil particle type" at the mixing ratio of fuel oil 70: water 30, the first electric flow rate adjusting valve V1 is completely closed, while the second electric flow rate adjusting valve (V2) is completely opened (no fuel oil is supplied). At this time, the emergency shutoff valve V3 and the pressure regulating valve V4 are left open. The second electric three-way valve Vc2 is connected to the fuel oil supply pipe 9 through the fuel oil tank T1 and the device K such as an engine or a boiler, The fuel oil F is directly supplied from the fuel oil tank T1 to the device K such as an engine or a boiler.

이러한 상태에서, 제2 유량계(R2)가 검출한 물(W)의 유량과 물탱크(T2)로부터 물(W)이 유출한 경과시간으로부터, 합류 유체 도입 파이프(3) 중과 순환 유로(J) 중에 물이 충만되었다고 컨트롤러(C)가 판정하면, 제1 전동 유량 조정 밸브 (V1)를 완전히 닫은 상태에서 가급적 신속하게 도입되는 연료유(F)의 양을 증대시켜, 최종적으로 70%의 개도로 조정함과 동시에, 제2 전동 유량 조정 밸브(V2)를 완전히 연 상태에서 30%의 개도로 조정한다. 또, 압력 조정 밸브(V4)의 개도를, 물 혼합 연료 도출 파이프(4)의 압력이 설정된 값(예를 들면, 약 0.5 MPa)이 되도록 조정한다.In this state, the flow of the water W detected by the second flow meter R 2 and the elapsed time of the water W flowing out of the water tank T 2 are detected in the confluent fluid introduction pipe 3 and the circulation flow passage J, The controller C increases the amount of the fuel oil F which is introduced as quickly as possible in a state in which the first electric flow rate adjusting valve V1 is completely closed, At the same time, adjust the second electric flow rate regulating valve (V2) to 30% opening with fully opened. The opening degree of the pressure adjusting valve V4 is adjusted so that the pressure of the water mixed fuel discharge pipe 4 becomes a predetermined value (for example, about 0.5 MPa).

이때, 제1 전동 삼방 밸브(Vc1)는, 물 혼합 연료 순환 파이프(5)의 하류측과 물 혼합 연료 회수 파이프(6) 측으로 유로를 바꾸고, 물 및 물 혼합 연료가 물 혼합 연료 회수 파이프(6)를 통해 분리 탱크(T3) 내에 회수되도록 해 둔다. 제1 유량계(R1)가 검출한 연료유(F)의 유량과, 제2 유량계(R2)가 검출한 물(W)의 유량과, 연료유 탱크(T1)로부터 연료유(F)가 유출한 경과시간으로부터, 합류 유체 도입 파이프(3) 중과 순환 유로(J) 중의 물 혼합 연료의 혼합 비율이 연료유 70% : 물 30%가 되었다고 컨트롤러(C)가 판정하면, 제1 전동 삼방 밸브(Vc1)는 물 혼합 연료 순환 파이프(5)가 물 혼합 연료용 전동 펌프(P1)까지 연이어 통한 상태가 되도록 유로를 바꿈과 동시에, 제2 전동 삼방 밸브(Vc2)는 물 혼합 연료 도출 파이프(4)와 연료유 공급 파이프(9)가 연이어 통한 상태가 되도록 유로를 바꾼다.At this time, the first electric three-way valve (Vc1) changes the flow path to the downstream side of the water mixed fuel circulation pipe (5) and the water mixed fuel return pipe (6) To be recovered in the separation tank T3. The flow rate of the fuel oil F detected by the first flow meter R1 and the flow rate of the water W detected by the second flow meter R2 and the flow rate of the fuel oil F flowing out from the fuel oil tank T1 When the controller C judges from the elapsed time that the mixing ratio of the water mixed fuel in the merged fluid introduction pipe 3 and the circulating flow path J is 70% of the fuel oil and 30% of the water, the first electrically operated three-way valve Vc1 The second electric three-way valve Vc2 is connected to the water mixture fuel discharge pipe 4 and the water mixture fuel discharge pipe 4 so that the water mixture fuel circulation pipe 5 is continuously connected to the water pump fuel pump P1, And changes the flow path so that the fuel oil supply pipe 9 is in a continuous state.

이와 같이 하여, 합류 유체 도입 파이프(3) 중과 순환 유로(J) 중에 충만되어 있는 물(W)에 대해서, 후발적으로 연료유(F)를 혼입시키는 것으로, 중량 비율이 70%의 연료유(F)를 미소한 기름 입자(Fa)) 상태로 30%의 물(W) 중에 혼재시킬 수 있다(도 2(b) 참조). 즉, 물(W)의 양은 100%에서 30%까지 점차 감소되는 한편, 연료유(F)의 양은 0%에서 70%까지 점차 증대되면서, 양자가 합류 유체 도입 파이프(3)를 매개로 유체 혼합기(M)에 도입되는 것으로, 유체 혼합기(M) 내에서 분산질의 연료유(F)의 90% 이상이 수㎛∼약 20㎛의 입경인 기름 입자(Fa))로 미세화됨과 동시에, 분산매로서의 물(W) 중에 균일화된 「미소 기름 입자형 물 혼합 연료」가 생성되고, 생성된 「미소 기름 입자형 물 혼합 연료」가 엔진 또는 보일러 등의 기기(K)에 공급된다.In this manner, fuel oil F is introduced later into the water W filled in the confluent fluid introduction pipe 3 and the circulation flow J so that the fuel oil F having a weight ratio of 70% ) Can be mixed in 30% of water (W) in the state of fine oil particles (Fa)) (see Fig. 2 (b)). That is, the amount of the water W gradually decreases from 100% to 30%, while the amount of the fuel oil F gradually increases from 0% to 70% 90% or more of the dispersed fuel oil F is finely dispersed in the fluid mixer M into oil particles Fa having particle diameters of several mu m to about 20 mu m), and water Oil-blended water mixed fuel " which is uniformized in the oil-in-water W is generated, and the generated " oil-blotted mixed oil of micro oil particles " is supplied to the device K such as an engine or a boiler.

상기와 같이 구성한 물 혼합 연료 생성 장치(A)에 의해 생성되는 물 혼합 연료는, 유체 혼합기(M)에 의해 분산질로서의 물 또는 연료유의 90% 이상이 수㎛∼약 20㎛의 입경까지 미립화되어 연료유 중에 분산되어 있기 때문에, 다음과 같은 지금까지 없는 특징을 얻을 수 있다.In the water-mixed fuel produced by the water-mixed fuel producing apparatus A constructed as described above, at least 90% of water or fuel oil as the dispersing material is atomized to a particle diameter of several mu m to about 20 mu m by the fluid mixer M Since it is dispersed in the fuel oil, the following characteristics can be obtained.

(1) 물 혼합 연료 생성 장치(A)에 의해 생성되는 물 혼합 연료는, 연료유(F) 중에 혼입해 있는 물 입자(Wa) 또는 기름 입자(Fa))가 수㎛∼약 20㎛의 입경이며, 디젤 엔진 E에 설치한 연료 분사 펌프의 플런저와 배럴의 간극보다 작은 입자를 다수 포함하기 때문에, 인화가 일어나지 않는다.(1) The water-mixed fuel produced by the water-mixed fuel producing apparatus (A) has a particle diameter (Ra) of about several mu m to about 20 mu m And contains a large number of particles smaller than the clearance between the plunger and the barrel of the fuel injection pump provided in the diesel engine E, so that no printing occurs.

또, 연료 분사 펌프의 노즐로부터 분사되어 미립화된 연료유(기름 입자(Fa))의 입경은, 분사의 조건에 따라서 다르지만, 수십∼수십 미크론(㎛)이다. 이것에 대해, 유체 혼합기(M)에 의해서 미립화된 물(물 입자(Wa))의 90% 이상은 수㎛∼약 20㎛의 입경이기 때문에, 분사된 기름 입자(Fa)중에 물 입자(Wa)가 많이 존재할 수 있게 된다. 이것이 연소실의 고온에 의해 가열되면, 기름 입자(Fa))보다도 비점이 낮은 물 입자(Wa)가 먼저 증발하고, 그 체적이 대기압하에 서는 약 1500배가 된다. 이 때문에, 주위의 기름 입자(Fa))를 더욱 미립화하여(미크로 폭발을 일으켜), 연소를 개선할 수 있다.The particle diameter of the fuel oil (oil particle Fa) injected from the nozzle of the fuel injection pump and atomized varies from several tens to several tens of microns (占 퐉) though it depends on the conditions of injection. On the other hand, since 90% or more of water (water particles Wa) atomized by the fluid mixer M has a particle diameter of several mu m to about 20 mu m, water particles Wa are dispersed in the sprayed oil particles Fa, There can be a large number of. When this is heated by the high temperature of the combustion chamber, the water particles Wa having lower boiling point than the oil particles (Fa) evaporate first, and the volume thereof becomes about 1500 times under atmospheric pressure. Therefore, the surrounding oil particles Fa can be made more finer (causing micro-explosion) to improve the combustion.

(2) 물 혼합 연료 생성 장치(A)에 의해 생성되는 「미소 기름 입자형 물 혼합 연료」는, 물 중에 혼입해 있는 기름 입자(Fa))의 90% 이상이 수㎛∼약 20㎛의 입경이며, 보일러나 디젤 기관에 장비된 연료 분사 장치의 미립화 기구에 의해서 미립화된 연료유의 기름 입자의 입경과 동등 또는 이것보다 작기 때문에, 연료 분사 장치 중의 미립화 기구가 불필요해져서, 보일러나 디젤 기관에 장비된 연료 분사 장치의 저비용·고성능화가 가능해진다.(2) The "fine oil-in-water type water-blended fuel" produced by the water-mixed fuel producing apparatus (A) has a particle size distribution of 90% or more of the oil particles (Fa) And is smaller than or equal to the particle diameter of the oil particles of the fuel oil atomized by the atomizing mechanism of the fuel injecting apparatus equipped in the boiler or the diesel engine, the atomizing mechanism in the fuel injecting apparatus becomes unnecessary, The fuel injection device can be made low in cost and high in performance.

유체 혼합기(M)로부터 도출되는 물 혼합 연료는, 물 혼합 연료 도출 파이프(4) 및 연료유 공급 파이프(9)의 하류측부를 통해 엔진 또는 보일러 등의 기기(K)(본 실시 형태에서는 디젤 엔진)에 공급된다. 이때, 조작부(Op)의 수동 조작에 의해 제2 전동 삼방 밸브(Vc2)는 연료유 공급 파이프(9)의 상류측이 절단되도록 제어된다. 여기서, 유체 혼합기(M)는, 연료 분사 장치의 한 형태인 엔진 또는 보일러 등의 기기(K)로부터 가능한 한 가까운 위치에 설치하고 있다. 그리고, 물 혼합 연료 생성 장치(A)에 의해 물 혼합 연료를 생성한 후에, 곧바로 연료 분사 장치의 한 형태인 엔진 또는 보일러 등의 기기(K)로부터 물 혼합 연료를 분사할 수 있도록 하고 있다. 그렇게 하는 것으로, 물 혼합 연료는, 물(W)과 연료유(F)가 분리하지 않고 분사됨과 동시에, 연료유(F) 중에 포함되는 물(W)이나 분리한 물(W)에 의한 연료 공급계의 부식을 방지할 수 있다.The water mixed fuel derived from the fluid mixer M is supplied to the downstream side of the water mixture fuel discharge pipe 4 and the fuel oil supply pipe 9 through a device K such as an engine or a boiler . At this time, the second electrically operated three-way valve Vc2 is controlled to be cut off on the upstream side of the fuel oil supply pipe 9 by manual operation of the operating portion Op. Here, the fluid mixer M is installed as close as possible from the device K such as an engine or a boiler, which is a form of the fuel injection device. After the water-mixed fuel is generated by the water-mixed fuel producing device A, the water-mixed fuel can be directly injected from the device K such as an engine or a boiler, which is a type of the fuel injecting device. By doing so, the water-mixed fuel is sprayed without separating the water W and the fuel oil F, and at the same time, the water W mixed with the water W and the separated water W contained in the fuel oil F Corrosion of the system can be prevented.

분산질의 물(W)의 90% 이상을 원하는 수㎛∼약 20㎛의 입경으로 미세화하는 경우에는, 물 혼합 연료 순환 파이프(5)를 매개로 순환 유로(J)를 형성하고, 물 혼합 연료를 순환 유로(J) 중에서 순환시키는 것으로, 물 혼합 연료를 복수회에 걸쳐 유체 혼합기(M) 내를 통과시킨다. In the case where 90% or more of the water (W) of the dispersed material is finely ground to a desired particle diameter of several mu m to about 20 mu m, the circulating flow path J is formed through the water mixed fuel circulating pipe 5, Circulating the oil in the circulating flow passage J, the water mixture fuel is passed through the fluid mixer M a plurality of times.

엔진 또는 보일러 등의 기기(K)에 공급되는 물 혼합 연료의 잉여분은, 반환 파이프(10)를 매개로 순환 유로(J) 내에 설치된 물 혼합 연료용 전동 펌프(P1)의 흡입 측으로 이끌린다.The surplus of the water mixture fuel supplied to the device K such as the engine or the boiler is directed to the suction side of the electric pump P1 for the water / mixed fuel installed in the circulation passage J via the return pipe 10. [

발정(發停)시나 긴급시에는, 엔진 또는 보일러 등의 기기(K)에 연료유(F)만을 공급할 수 있다. 이 경우에는, 컨트롤러(C)에 밸브 닫힘으로 제어하여 위급 차단 밸브(V3)가 닫힌 상태가 됨과 동시에, 조작부(Op)의 수동 조작에 의해 제2 전동 삼방 밸브(Vc2)가 전환 제어되고, 연료유 탱크(T1)로부터 엔진 또는 보일러 등의 기기(K)에 연료유 공급 파이프(9)를 매개로 연료유(F)가 공급된다.Only the fuel oil F can be supplied to the device K such as an engine or a boiler in the case of emergency or emergence. In this case, the emergency shut-off valve V3 is closed by controlling the valve C to be closed by the controller C, and the second electrically operated three-way valve Vc2 is switched and controlled by the manual operation of the operating portion Op, The fuel oil F is supplied from the oil tank T1 via the fuel oil supply pipe 9 to the engine K or a device such as a boiler.

또, 컨트롤러(C)는, 발정시나 긴급시에, 위급 차단 밸브(V3)를 밸브 닫힘으로 제어함과 동시에, 제2 전동 삼방 밸브(Vc2)를 전환 제어하고, 물 혼합 연료 생성 장치(A)의 물 혼합 연료 도출 파이프(4)로부터 엔진 또는 보일러 등의 기기(K)로의 물 혼합 연료의 공급을 정지시킴과 동시에, 연료유 탱크(T1)로부터 엔진 또는 보일러 등의 기기(K)에 연료유 공급 파이프(9)를 매개로 연료유(F)가 자동적으로 공급되도록 할 수도 있다.The controller C controls the emergency shut-off valve V3 to the valve closing state and the second electrically operated three-way valve Vc2 to switch over and controls the water mixed fuel generating apparatus A in the event of a warm- (K) such as an engine or a boiler from the water mixture fuel discharge pipe (4) of the fuel oil tank (T1) to the device (K) such as an engine or a boiler, So that the fuel oil F is automatically supplied via the supply pipe 9. [

이 경우, 컨트롤러(C)에 의해 엔진 또는 보일러 등의 기기(K)로의 연료유(F)만의 공급이 확보되기 때문에, 엔진 또는 보일러 등의 기기(K)가 급작동 정지하거나, 파손되거나 하는 뜻하지 않은 사태의 발생을 회피할 수 있다. 이때, 상기와 같이 위급 차단 밸브(V3)를 밸브 닫힘으로 제어함과 동시에, 제2 전동 삼방 밸브(Vc2)를 전환 제어한 컨트롤러(C)는, 제1 전동 유량 조정 밸브(V1)를 밸브 닫힘으로 제어하고, 또한, 압력 조정 밸브(V4)를 밸브 열림으로 제어하고, 또한, 제1 전동 삼방 밸브(Vc1)를 전환 제어하고, 합류 유체 도입 파이프(3)와 물 혼합 연료 도출 파이프(4)와 물 혼합 연료 순환 파이프(5)에 의해서 형성되는 순환 유로(J) 내에서 물 혼합 연료를 순환시킨다.In this case, only the supply of the fuel oil F to the equipment K such as the engine or the boiler is secured by the controller C, so that the equipment K such as the engine or the boiler is suddenly stopped or destroyed It is possible to avoid the occurrence of unexpected situations. At this time, the controller C, which controls the emergency shut-off valve V3 to the valve-closing state and switches the second electrically-operated three-way valve Vc2 as described above, switches the first electric flow rate adjusting valve V1 to the valve closing state And controls the pressure control valve V4 to be opened and controls the first electrically-operated three-way valve Vc1 to be switched so that the confluent fluid introduction pipe 3 and the water- And the water-mixed fuel is circulated in the circulation flow J formed by the water-mixed fuel circulation pipe 5.

이와 같이 구성한 물 혼합 연료 생성 장치(A)에서는, 첨가제(계면활성제)를 필요로 하고 있지 않기 때문에, 첨가제(계면활성제)를 투입하기 위한 첨가제 투입 장치를 설치할 필요가 없다. 따라서, 첨가제 투입 장치를 설치하지 않은 까닭에, 물 혼합 연료 생성 장치(A)를 소형·경량화할 수 있다. 또, 유체 혼합기(M)는 연료 분사 장치의 직전에 설치할 필요가 있지만, 그 외의 기기는 임의의 스페이스에 설치하여 배관에 의해 유체 혼합기(M)와 접속하면 되기 때문에, 기기의 배치를 자유롭게 설계할 수 있다고 하는 특징을 갖고 있다.In the water mixed fuel producing apparatus (A) thus constructed, it is not necessary to provide an additive (surfactant), and therefore it is not necessary to provide an additive injecting device for injecting an additive (surfactant). Therefore, the water mixed fuel producing apparatus A can be made compact and lightweight because the additive introducing device is not provided. In addition, the fluid mixer M needs to be installed just before the fuel injection device, but other devices can be installed in any space and connected to the fluid mixer M by piping, so that the arrangement of the devices can be freely designed And the like.

(실시예)(Example)

［실험 1］[Experiment 1]

본 실험 1에서는, 첨가제가 필요 없는 본 실시 형태의 물 혼합 연료 생성 장치(A)를 이용하여, 「미소 물 입자형 물 혼합 연료」에 의한 NOx의 저감 효과와, 그것이 연비와 PM(입자형태 물질：Particulate Matter)에 미치는 영향을 분명히 하는 실험을 실시하였다. 그 결과, 이 물 혼합 연료 생성 장치(A)를 이용하는 것으로 NOx 뿐만 아니라, 연비와 PM를 동시 저감할 수 있다는 것을 나타냈다. In Experiment 1, the effect of reducing NOx by the " fine water-particle mixed fuel " and the effect of reducing the fuel consumption and PM (particulate matter : Particulate Matter). As a result, it was shown that not only NO x but also fuel consumption and PM can be reduced at the same time by using the water mixed fuel producing apparatus (A).

즉, 214 kW/3101 min－1의 소형 고속 디젤 기관에, 상기와 같이 구성한 물 혼합 연료 장치(A)를 접속하여 공시 기관(供試機關)으로 하고, 이 공시기관을 운전하여 다음과 같은 실험을 실시하였다.That is, a small-sized high-speed diesel engine of 214 kW / 3101 min- 1 was connected to the water mixed fuel apparatus A constructed as described above to serve as a test facility, Respectively.

이 실험은, 공시기관을 박용(舶用) 특성상의 부하율 75%로 운전하고, 연료 소비량과 엔진 각 부의 상태 및 NOx, PM 등의 배기가스 데이터를 채취했다. 유체 혼합기(M)로서는, 일본 특허 제3884095호(도 15∼도 23)에 개시되어 있는 「유체 혼합 장치」인 (주) 나노크스 제조의 「라몬드 나노 믹서」(상품명)을 채용하였다. 연료유는 시판의 경유와 저유황 A중유(1종 1호), 물은 수돗물을 각각 사용하였다. 또, 물의 첨가 비율은, 일정 질량(예를 들면, 3㎏)의 연료유가 소비되는 시간과, 그 시간 내에 소비되는 물의 질량을 계측하는 것으로, 상기한 물의 첨가 비율의 식을 적용하여 산출하였다.In this experiment, the engine was operated at a load ratio of 75% on the characteristics of the marine engine, and the fuel consumption, the condition of each part of the engine, and exhaust gas data such as NO x and PM were collected. As the fluid mixer M, a "Lamond Nano Mixer" (trade name) manufactured by NANOKS Corporation, which is a "fluid mixing apparatus" disclosed in Japanese Patent No. 3884095 (FIGS. 15 to 23) was employed. The fuels were commercial diesel, low-sulfur A heavy oil (one type 1), and water was tap water, respectively. The addition ratio of water is calculated by applying the formula of the above-described water addition ratio to measure the time during which a certain mass of fuel oil (for example, 3 kg) is consumed and the mass of water consumed within that time.

［실험 1의 결과］[Results of Experiment 1]

도 4에, 「미소 물 입자형 물 혼합 연료」와「미소 기름 입자형 물 혼합 연료」(이하, 양 연료라고도 한다.)에 있어서의 물의 혼합에 의한 연료 소비량의 변화를 나타낸다. 「미소 물 입자형 물 혼합 연료」를 사용한 경우, 물의 혼합 비율의 증가와 함께 연비는 개선되고, 혼합 비율을 30%로 하는 것으로 연비는 약 5% 개선되고 있다. 이것에 대해, 「미소 기름 입자형 물 혼합 연료」를 사용하면 연비는 더욱 개선되고, 물의 혼합 비율 30%에서 약 8% 저감하고 있다.Fig. 4 shows changes in the fuel consumption amount due to the mixing of water in the "micro-water-particle-type water-blended fuel" and the "micro-oil-particle-type water-blended fuel" (hereinafter also referred to as both fuel). In the case of using the "fine water particle type water mixed fuel", the fuel ratio is improved with the increase of the water mixing ratio, and the fuel ratio is improved by about 5% by setting the mixing ratio to 30%. On the other hand, the fuel efficiency is further improved by using the "blended oil of the micro oil-in-water type", and the fuel efficiency is reduced by about 8% at the water mixing ratio of 30%.

도 5에, 양 연료에 있어서의 물의 혼합 비율에 의한 NOx의 변화를 나타낸다. 「미소 물 입자형 물 혼합 연료」를 사용한 경우, 물의 혼합 비율의 증가와 함께 NOx는 감소하고, 혼합 비율을 30%로 함으로써 약 35% 저감하고 있다. 이것에 대해, 「미소 기름 입자형 물 혼합 연료」를 사용하면 NOx의 저감 효과는 작아지고 있다.Fig. 5 shows the change in NO x due to the mixing ratio of water in both fuels. In the case of using "fine water particle type water mixed fuel", NO x decreases with increasing water mixing ratio, and is reduced by about 35% by setting the mixing ratio to 30%. On the other hand, the effect of reducing NO x is reduced when "mixed oil of micro oil-in-water type" is used.

도 6에, 양 연료에 있어서의 물의 혼합 비율에 의한 PM의 변화를 나타낸다. 「미소 물 입자형 물 혼합 연료」를 사용한 경우, 물의 혼합 비율의 증가와 함께 PM는 감소하고, 혼합 비율을 20%로 함으로써 반감하고, 30%로 함으로써 약 60% 저감하고 있다.Fig. 6 shows the change in PM due to the mixing ratio of water in both fuels. In the case of using the "fine water particle type water mixture fuel", the PM decreases with the increase of the water mixing ratio, and is halved by setting the mixing ratio to 20%, and is reduced by about 60% by setting the mixing ratio to 30%.

도 7에, 「미소 물 입자형 물 혼합 연료」를 이용한 경우의, 물의 혼합 비율에 의한 PM의 저감 효과를 나타낸다. 물의 혼합 비율에 비례하여 포집 필터의 색이 카본 블랙에서 회색으로 변화하고 있고, 혼합 비율을 30%로 함으로써 옅은 회색이 되어 있다.Fig. 7 shows the effect of reducing PM due to the mixing ratio of water when the " fine water particle type water mixed fuel " is used. The color of the collecting filter changes from carbon black to gray in proportion to the water mixing ratio, and the light gray becomes gray when the mixing ratio is set to 30%.

도 8에, 연료유(C중유) 중에 물을 30% 혼합시킨 「미소 물 입자형 물 혼합 연료」에 있어서의 물 입자의 입경 분포(C중유에 물을 혼합했을 경우)를 나타낸다. 물 입자의 모드 지름(분포의 최대 빈수에 대응하는 입경)이, 나노 레벨(1㎛ 미만)의 입경을 포함하는 1㎛ 근방(2㎛ 미만)의 값이 되도록 미세화되고 있기 때문에, 미크로 폭발에 의해 연소를 개선할 수 있다.Fig. 8 shows the particle diameter distribution of water particles (when water is mixed with C heavy oil) in the " fine water particle type water mixed fuel " in which 30% of water is mixed in fuel oil (C medium oil). Since the mode diameter of the water particles (particle diameter corresponding to the maximum number of bins of the distribution) is reduced to a value of around 1 mu m (less than 2 mu m) including the particle size of the nano level (less than 1 mu m) Combustion can be improved.

［실험 2］ [Experiment 2]

본 실험 2에서는, 첨가제가 필요 없는 본 실시 형태의 물 혼합 연료 생성 장치(A)를 이용하여, 「미소 기름 입자형 물 혼합 연료」에 있어서의 물의 혼합 비율이 30%의 경우의 연비의 변화를 분명히 하는 실험을 실시하였다.In Experiment 2, a change in fuel consumption in the case where the water mixing ratio in the "mixed oil of micro oil-in-water type" is 30% is calculated by using the water mixed fuel producing apparatus (A) Experiments were conducted to clarify.

즉, 214 kW/3101 min-1의 소형 고속 디젤 기관에, 상기와 같이 구성한 물 혼합 연료 장치(A)를 접속하여 공시기관으로 하고, 이 공시기관을 운전하여 다음과 같은 실험을 실시하였다.That is, a small-sized high-speed diesel engine of 214 kW / 3101 min- 1 was connected to the water mixed fuel apparatus (A) constructed as described above to serve as a start-up engine.

이 실험은, 공시기관을 박용 특성상의 부하율 75%, 50%, 25%로 각각 운전하고, 이들 운전시의 연비 데이터를 채취하였다. 유체 혼합기(M)로서는, 실험 1과 같게 「라몬드 나노 믹서」(상품명)을 채용하였다. 연료유는 시판의 경유, 물은 수돗물을 각각 사용하였다. 또, 물의 혼합 비율은, 일정 질량(예를 들면, 1∼3㎏)의 연료유가 소비되는 시간과, 그 시간 내에 소비되는 물의 질량을 계측하는 것으로, 상기한 물의 혼합 비율의 식을 적용하여 산출하였다.In this experiment, the duty ratio of 75%, 50%, and 25% was applied to the propulsion machinery. As the fluid mixer (M), "Rammond Nano Mixer" (trade name) was employed as in Experiment 1. Fuel oil was commercially available light oil, and water was tap water. The mixing ratio of water is calculated by measuring the time during which a certain amount of fuel oil (for example, 1 to 3 kg) is consumed and the mass of water consumed within the time, Respectively.

［실험 2의 결과］ [Results of Experiment 2]

도 9에, 시판의 경유 중에 물을 30% 혼합시킨 「미소 기름 입자형 물 혼합 연료」에 있어서의 기름 입자의 현미경 사진을 나타낸다. 이것은, 물 혼합 연료 생성 장치의 물 혼합 연료용 전동 펌프(P1)의 토출 압력(유체 혼합기(M)의 입구 압력)을 0.6MPa로 설정하여 생성한 「미소 기름 입자형 물 혼합 연료」를 촬영한 것이다. 도 9에 나타낸 바와 같이, 대부분의 기름 입자는 20㎛ 이하로 미립화되고 있다. Fig. 9 shows a micrograph of oil particles in a " miso-oil-particle water-mixed fuel " in which 30% of water is mixed in a commercially available light oil. This is a result of photographing the "fine oil-particle-type water mixed fuel" generated by setting the discharge pressure (inlet pressure of the fluid mixer M) of the electric pump P1 for water-mixed fuel in the water mixed fuel producing apparatus to 0.6 MPa will be. As shown in Fig. 9, most of the oil particles are atomized to 20 mu m or less.

도 10에, 시판의 경유 중에 물을 30% 혼합시킨 「미소 기름 입자형 물 혼합 연료」에 있어서의 연비의 변화(%)를 나타낸다. 이 도면은 경유 중에 물을 혼합시키지 않는 경우와 물을 30% 혼합한 경우를 대비하고 있다. 물을 30% 혼합시킨 「미소 기름 입자형 물 혼합 연료」를 사용함으로써, 부하율 25%, 50%, 75% 중 어느 하나의 부하율에서도 연비가 7%∼8% 개선되고 있다.Fig. 10 shows the change (%) of the fuel consumption in the " fine oil particle type water mixed fuel " in which 30% of water is mixed in the commercially available light oil. This figure compares the case where water is not mixed with light oil and the case where water is mixed by 30%. The fuel efficiency is improved by 7% to 8% at any one of the load rates of 25%, 50% and 75% by using the "fine oil particle type water mixed fuel" in which water is mixed at 30%.

［결과의 고찰］ [Review of results]

상기한 실험에 의해, CO2(연비), NOx, PM를 동시에 저감할 수 있는 것을 나타냈지만, 이 란에서는, 이 이유와 향후의 전망 및 과제에 대해 고찰한다.Although the foregoing experiments have shown that CO 2 (fuel consumption), NO x , and PM can be reduced at the same time, this reason and future prospects and problems will be discussed in this section.

도 4에서 연비가 개선되고 있는 것은, 연료유에 물을 혼합함으로써 분무에 도입되는 공기량이 증가하기 때문에, 특히 확산 연소 기간에 있어서의 연소가 촉진되었기 때문이라고 생각된다. 또 미리 혼합 연소량이 증가함으로써 연소가 개선되고, 도 6에 나타낸 바와 같이 PM도 감소한 것이라고 생각된다.The reason why the fuel consumption is improved in Fig. 4 is that it is because the amount of air to be injected into the fuel oil is increased by mixing the fuel oil with water, so that the combustion in the diffusion combustion period is accelerated. Further, it is considered that the combustion is improved by an increase in the mixed combustion amount in advance, and the PM is also decreased as shown in Fig.

도 5에서, 물의 혼합 비율과 함께 NOx가 저감하고 있지만, 이것은 (1) 물의 증발에 따른 기화열에 의한 온도 저하, (2) 물이 증발하여 발생한 수증기에 의한 비열 증가의 영향이라고 생각된다.In FIG. 5, NO x is reduced along with the mixing ratio of water. This is considered to be the influence of (1) a temperature drop due to vaporization of water due to evaporation of water, and (2) an increase in specific heat due to water vapor generated by evaporation of water.

도 8에서, 「미소 물 입자형 물 혼합 연료」의 수립은, 수㎛∼약 20㎛의 입경이기 때문에, 미크로 폭발 효과에 의해 연비가 개선된다.In Fig. 8, since the establishment of the "fine water particle type water mixed fuel" is a particle diameter of several μm to about 20 μm, the fuel consumption is improved by the micro explosion effect.

도 9 및 도 10에 나타낸 바와 같이, 「미소 기름 입자형 물 혼합 연료」는, 연소 분사 장치에 의한 미립화를 실시할 필요가 없기 때문에, (1) 연소실에 있어서의 미립화 과정이 없어져 연소가 개선됨으로써 연비가 큰 폭으로 저감할 수 있다는 것에 더하여, (2) 연료 분사 장치 중의 미립화 기구가 불필요해져서, 보일러나 디젤 기관에 장비된 연료 분사 장치의 저비용·고성능화가 가능해진다.As shown in Fig. 9 and Fig. 10, since it is not necessary to atomize by the combustion injection device, the "fine oil particle type water mixed fuel" is advantageous in that (1) the atomization process in the combustion chamber is eliminated and the combustion is improved (2) the atomization mechanism in the fuel injection device becomes unnecessary, and the fuel injection device equipped in the boiler or the diesel engine can be made to have a low cost and high performance.

또, 도 10에 나타내는 「미소 기름 입자형 물 혼합 연료」를 사용한 경우의 부하율과 연비의 관계로는, 모든 부하율에 대해 연비가 7∼8% 개선되고 있다. 이것으로부터, 연료 분사량, 분사 압력, 연소실의 온도 등의 외적 요인과 상관 없이, 연소가 개선되고 있다는 것을 알 수 있다.10, the fuel efficiency is improved by 7 to 8% with respect to all the load ratios in relation to the load ratio and the fuel consumption ratio in the case of using the "mixed oil of micro oil-in-water type". From this, it can be seen that the combustion is improved regardless of external factors such as the fuel injection amount, the injection pressure, and the temperature of the combustion chamber.

도 11에, 물 혼합 연료 사용시의 분무 연소의 모델도를 나타낸다. 도 11(a)은, 연료유만의 경우이며, Qa는 분사된 연료유의 양을 막대 모양으로 도시하고 있다. 도 11(b)은, 연료유에 물을 혼합한 경우이며, 연료유에 물을 혼합함으로써, 분사된 연료의 양(Qb)에 혼합된 물의 양(Qc)이 더해짐으로써 총 분사량(Qb＋Qc)이 증가하여 분무에 도입되는 공기량이 증가한다. 즉, 도 11(a)와 비교하면 Qa와 거의 같게 분사된 연료의 양(Qb)에 대한 공기량이 증가하기 때문에, 특히 확산 연소 기간에 있어서의 연소가 촉진되어 연비가 개선됨과 동시에 PM이 저감할 가능성이 있다. 또, 물이 증발할 때의 기화열과 증발 후의 비열의 증가에 의해 연소 온도가 저하하여, NOx가 저감한다. 도 4∼도 6에서, 물의 혼합 비율이 증가하면 연비가 개선됨과 동시에, NOx와 PM이 저감한 것은, 이러한 이유에 의한 것이라고 생각된다.Fig. 11 shows a model diagram of spray combustion when using water-mixed fuel. 11 (a) shows the case of fuel oil only, and Qa shows the amount of injected fuel oil in a rod shape. Fig. 11 (b) shows a case where water is mixed with fuel oil. By mixing water with fuel oil, the amount Qc of water mixed with the amount Qb of injected fuel is added to increase the total injection amount Qb + Qc The amount of air introduced into the spray increases. 11A, since the amount of air with respect to the amount Qb of fuel injected is almost the same as that of Qa, the combustion in the diffusive combustion period is promoted in particular, the fuel consumption is improved and the PM is reduced There is a possibility. Further, the combustion temperature is lowered by the heat of vaporization when water evaporates and the specific heat after evaporation, and NO x is reduced. In Figs. 4 to 6, it is considered that fuel efficiency is improved when the water mixing ratio is increased, and that NO x and PM are reduced.

도 12에, 연료유의 분무 연소 과정의 모식도를 나타낸다. 도 12에 나타낸 바와 같이, 연료 분사 밸브의 가느다란 노즐의 분구로부터 고속으로 분출한 연료유(F)는 연소실 내에서 미립화하여 증발한다. 이 미립화 과정 및 그 후의 증발 과정에 대해 주위로부터 도입된 공기와 혼합하여 가연성 혼합기가 되어, 약 1ms(밀리 세컨드) 후에 자기 착화하여 연소가 시작된다. 이와 같이, 지금까지의 분무 연소 장치에서는, 연소 분사 장치로부터 분사된 연료는, 「미립화」, 「증발」이라는 2개의 과정을 거쳐 연소 과정으로 이행한다.Fig. 12 shows a schematic view of the spray combustion process of the fuel oil. As shown in Fig. 12, the fuel oil F ejected at a high speed from the nozzle of the fine nozzle of the fuel injection valve is atomized and evaporated in the combustion chamber. The atomization process and the subsequent evaporation process are mixed with air introduced from the surroundings to become a combustible mixer, and self-ignition is started after about 1 ms (millisecond) to start combustion. As described above, in the conventional spray-type combustion apparatus, the fuel injected from the combustion-injection device undergoes the combustion process through two processes of "atomization" and "evaporation".

도 13에, 본 실시 형태에 관한 물 혼합 연료 생성 장치(A)에 의해 생성된 「미소 기름 방울형 물 혼합 연료」의 분무 연소 과정의 모식도를 나타낸다. 도 13에 나타낸 바와 같이, 도 12에 나타낸 연료유를 「미소 기름 입자형 물 혼합 연료」로 대신함으로써, 도 12에 나타낸 「미립화 과정」을 거치지 않고 연소실 내에서 「증발 과정」이 시작되기 때문에, 연비는 더욱 개선되고 있다. 그러나, 연소가 활성화되는 것으로 NOx의 생성이 촉진되기 때문에, NOx는 증가 경향이 될 가능성이 있다. 도 5에 나타낸 동일 운전 상태에서, 「미소 기름 방울형 물 혼합 연료」의 NOx의 값이, 「미소 수적형 물 혼합 연료」의 NOx의 값보다도 높은 것은, 이러한 이유에 의한 것이라고 생각된다.13 shows a schematic diagram of a spray combustion process of "mixed oil of micro oil droplets" generated by the water mixed fuel producing apparatus (A) according to the present embodiment. As shown in Fig. 13, by replacing the fuel oil shown in Fig. 12 with " miscellaneous oil particle type water mixed fuel ", the " evaporation process " starts in the combustion chamber without going through the & Fuel economy is improving. However, since the combustion is activated, the generation of NO x is promoted, so that there is a possibility that NO x tends to increase. In the same operating state shown in Figure 5 is considered is the value of the NO x in the "smiling oil droplet-shaped water-blended fuel", higher than the value of the NO x in the "smiling soaking type water-blended fuel", to be due to this reason.

이들 결과로부터, 연료유 탱크(T1)와 엔진 또는 보일러 등의 기기(K)에 있어서의 연료 분사 장치의 사이에, 본 실시 형태에 따른 물 혼합 연료 생성 장치(A)를 설치함으로써, (1) 연비, NOx 및 PM의 동시 저감을 도모할 수 있음과 동시에, (2) 연료 분사 장치의 한 형태인 엔진 또는 보일러 등의 기기(K)와 연료유 탱크(T1)와의 사이에 설치하고, 연소실에 「미소 기름 방울형 물 혼합 연료」를 공급함으로써, 미립화 된 기름 방울을 직접 연소실에 분사할 수 있기(연료 분사 장치에 있어서의 미립화 기구를 없앨 수 있기) 때문에, 연료 분사 장치를 간략화할 수 있는 것만이 아니라, 분무 연소의 개선(연소 촉진)이 가능해진다.These results show that (1) the water-mixed fuel producing apparatus A according to the present embodiment is provided between the fuel oil tank T1 and the fuel injecting apparatus in the engine K or the boiler or the like, fuel consumption, provided between the device (K) and the fuel oil tank (T1), such as NO x and at the same time can be achieved the simultaneous reduction of PM, (2) a form of engine or boiler, the fuel injection device, a combustion chamber , The atomized oil droplets can be directly injected into the combustion chamber (the atomization mechanism in the fuel injection apparatus can be eliminated), so that the fuel injection device can be simplified (Combustion promotion) of the spray can be improved.

또, SCR, EGR 등의 다른 NOx 저감 기술과의 조합에 의해, IMO(국제 해사 기관：International Maritime Organization)의 3차 규제 대응 기술로서의 역할도 기대할 수 있다.In addition, SCR, by a combination with other NO x reducing technologies such as EGR, IMO: can be expected function as the corresponding technical tertiary regulations (International Maritime institution International Maritime Organization).

［정리］[theorem]

1. 새롭게 개발한 첨가제 없이 2종류의 물 혼합 연료를 생성할 수 있는 물 혼합 연료 생성 장치를 이용하여, 물 혼합 연료가 배기 에미션에 미치는 영향을 분명히 하는 실험을 실시하였다. 그 결과, (1) 「미소 물 입자형 물 혼합 연료」에 있어서의 물의 첨가 비율을 30%로 함으로써 부가율 75%에 대해 연비를 약 5%, NOx를 약 35%, PM를 약 60% 동시 저감할 수 있다는 것을 나타냈다. (2) 「미소 기름 입자형 물 혼합 연료」에 있어서의 물의 혼합 비율을 30%로 한 경우에도, 부하율 25%, 50%, 75%에서 연비를 7%∼8% 개선할 수 있다는 것을 나타냈다.1. Experiments were conducted to clarify the effect of water mixed fuel on exhaust emission by using a water mixed fuel generator capable of producing two kinds of water mixed fuel without newly developed additives. As a result, it was found that (1) the addition ratio of water in the "fine water particle type water mixture fuel" was 30%, the fuel efficiency was reduced by about 5%, NOx by about 35%, and PM by about 60% . (2) Even when the water mixing ratio in the " micro oil-in-water type water mixture fuel " is set to 30%, the fuel consumption can be improved by 7% to 8% at the load rates of 25%, 50% and 75%.

2. 연료유 탱크와 보일러나 디젤 기관 등의 연료 분사 장치를 필요로 하는 기기의 사이에, 새롭게 개발한 첨가제가 필요 없는 물 혼합 연료 생성 장치를 설치하고, 이들 기기에 「미소 기름 입자형 물 혼합 연료」를 생성함으로써 연료 분사 장치의 「미립화 기구」가 불필요해지기 때문에, 보일러나 디젤 기관에 장비된 연료 분사 장치의 저비용·고성능화가 가능해진다.2. A water mixed fuel generation system is installed between fuel oil tanks and equipment requiring fuel injectors such as boilers and diesel engines, without the need for newly developed additives. Fuel atom " of the fuel injection device becomes unnecessary, the fuel injection device equipped in the boiler or the diesel engine can be made low-cost and high-performance.

A: 물 혼합 연료 생성 장치, M: 유체 혼합기,
T1: 연료유 탱크, T2: 물 탱크,
T3: 분리 탱크, R1: 제1 유량계,
R2: 제2 유량계, V1: 제1 전동 유량 조정 밸브,
V2: 제2 전동 유량 조정 밸브, V3: 위급 차단 밸브,
V4: 압력 조정 밸브, P1: 물 혼합 연료용 전동 펌프,
P2: 연료유용 전동 펌프, P3: 물용 전동 펌프,
Vc1: 제1 전동 삼방 밸브, Vc2: 제2 전동 삼방 밸브,
J: 순환 유로, C: 컨트롤러,
Op: 조작부, W: 물,
Wa: 물 입자, F: 연료유,
Fa: 기름 입자, 1: 연료유 유출 파이프,
2: 물 유출 파이프, 3: 합류 유체 도입 파이프,
4: 물 혼합 연료 도출 파이프, 5: 물 혼합 연료 순환 파이프,
6: 물 혼합 연료 회수 파이프, 7: 연료유 회수 파이프,
8: 물 회수 파이프, 9: 연료유 공급 파이프,
10: 반환 파이프.A: water mixture fuel producing device, M: fluid mixer,
T1: fuel oil tank, T2: water tank,
T3: separation tank, R1: first flow meter,
R2: second flow meter, V1: first electric flow rate adjusting valve,
V2: Second electric flow control valve, V3: Emergency shutoff valve,
V4: Pressure regulating valve, P1: Electric pump for water mixed fuel,
P2: fuel electric pump, P3: electric pump for water,
Vc1: first electric three-way valve, Vc2: second electric three-way valve,
J: circulating flow path, C: controller,
Op: Control panel, W: Water,
Wa: water particles, F: fuel oil,
Fa: oil particles, 1: fuel oil outflow pipe,
2: water outflow pipe, 3: merged fluid introduction pipe,
4: water mixture fuel extraction pipe, 5: water mixture fuel circulation pipe,
6: water mixed fuel recovery pipe, 7: fuel oil recovery pipe,
8: water recovery pipe, 9: fuel oil supply pipe,
10: return pipe.

Claims (4)

연속상으로서의 연료유와 분산상으로서의 물 또는 연속상으로서의 물과 분산상으로서의 연료유를 유체 혼합기 내에 도입하고, 도입한 분산상으로서의 물 또는 연료유를, 연료 분사 장치 부근에 설치한 유체 혼합기에 의해 수㎛ 이하를 포함하는 입경까지 미세화함과 동시에, 도입한 연속상으로서의 연료유 중 또는 물속에 균일화시켜서, 물과 연료유를 분리하기 전에 분사함으로써, 첨가제 없이 물 혼합 연료를 생성하여 도출하는 것을 특징으로 하는 물 혼합 연료 생성 장치.Water or fuel oil as a dispersed phase into which a fuel oil as a continuous phase, water as a dispersed phase or water as a continuous phase and fuel oil as a dispersed phase are introduced into a fluid mixer and a fluid mixer provided in the vicinity of the fuel injecting device, And the water is mixed with the water or the fuel oil before the water and the fuel oil are separated from each other to produce a water-blended fuel without the additive. Mixed fuel generation equipment. 청구항 1에 있어서,
연속상 또는 분산상으로서의 물의 혼합 비율을 임의의 값으로 설정할 수 있는 것을 특징으로 하는 물 혼합 연료 생성 장치.The method according to claim 1,
Wherein a mixing ratio of water as a continuous phase or a dispersed phase can be set to an arbitrary value. 청구항 1 또는 2에 있어서,
유체 혼합기 내에, 연속상으로서의 연료유와 분산상으로서의 물을 도입하고, 도입한 분자상으로서의 물을, 유체 혼합기에 의해 수㎛ 이하를 포함한 입경까지 미세화하여 미소한 물 입자로 이루는 것과 동시에, 도입한 연속상으로서의 연료유 중에 균일화시킴으로써, 첨가제 없이 미소한 물 입자가 혼재하는 물 혼합 연료를 생성하는 형태와,
유체 혼합기 내에, 연속상으로서의 물과 분산상으로서의 연료유를 도입하고, 도입한 분자상으로서의 연료유를, 유체 혼합기에 의해 수㎛ 이하를 포함하는 입경까지 미세화하여 미소한 기름 입자를 이루는 것과 동시에, 도입한 연속상으로서의 물중에 균일화시킴으로써, 첨가제 없이 미소한 기름 입자가 혼재하는 물 혼합 연료를 생성하는 형태를 선택 가능하게 한 것을 특징으로 하는 물 혼합 연료 생성 장치.The method according to claim 1 or 2,
The fuel oil as the continuous phase and the water as the dispersed phase are introduced into the fluid mixer and the water as the introduced molecular phase is finely ground to a particle diameter of not more than several micrometers by a fluid mixer to form minute water particles, A method of producing water-mixed fuel in which minute water particles are mixed without additive by homogenizing fuel oil as a phase,
In the fluid mixer, water as a continuous phase and fuel oil as a dispersed phase are introduced, and fuel oil as a molecular phase introduced is made fine by a fluid mixer up to a particle diameter of several micrometers or less to form minute oil particles, Wherein the water mixed fuel is produced by homogenizing the water as one continuous phase so that a water mixed fuel in which minute oil particles are mixed without additive can be selected. 청구항 3에 있어서,
미소한 물 입자가 혼재하는 물 혼합 연료를 생성하여 도출하는 경우에는, 유체 혼합기 내에, 미리 연속상으로서의 연료유만을 도입해 두고, 그 후, 유체 혼합기 내에 도입하는 연속상으로서의 연료유를 소정의 비율까지 점차 감소시킴과 동시에, 유체 혼합기 내에 도입하는 분산상으로서의 물을 소정의 비율까지 점차 증대시킴으로써, 유체 혼합기 내에, 연속상으로서의 연료유와 분산상으로서의 물을 소정의 비율로 도입하는 한편,
미소한 기름 입자가 혼재하는 물 혼합 연료를 생성하여 도출하는 경우에는, 유체 혼합기 내에, 미리 연속상으로서의 물만을 도입해 두고, 그 후, 유체 혼합기 내에 도입하는 연속상으로서의 물을 소정의 비율까지 감소시킴과 동시에, 유체 혼합기 내에 도입하는 분산상으로서의 연료유를 소정의 비율까지 증대시킴으로써, 유체 혼합기 내에, 연속상으로서의 물과 분산상으로서의 연료유를 소정의 비율로 도입하도록 한 것을 특징으로 하는 물 혼합 연료 생성 장치.The method of claim 3,
In the case of producing and producing a water-mixed fuel in which minute water particles are mixed, only the fuel oil as a continuous phase is introduced into the fluid mixer in advance, and thereafter the fuel oil as a continuous phase to be introduced into the fluid mixer is introduced into the fluid mixer at a predetermined ratio The water as the dispersed phase introduced into the fluid mixer is gradually increased to a predetermined ratio to introduce the fuel oil as the continuous phase and the water as the dispersed phase into the fluid mixer at a predetermined ratio,
In the case of producing and producing a water-mixed fuel in which minute oil particles are mixed, only water as a continuous phase is introduced in advance into the fluid mixer, and then water as a continuous phase to be introduced into the fluid mixer is reduced And simultaneously introducing water as a continuous phase and fuel oil as a dispersed phase into the fluid mixer at a predetermined ratio by increasing the fuel oil as a dispersed phase to be introduced into the fluid mixer to a predetermined ratio at the same time, Device.
KR1020167003708A 2013-08-29 2014-08-29 Water-mixture-fuel generation device KR101864517B1 (en)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013178463 2013-08-29
JPJP-P-2013-178463 2013-08-29
JP2013253019 2013-12-06
JPJP-P-2013-253019 2013-12-06
PCT/JP2014/072771 WO2015030187A1 (en) 2013-08-29 2014-08-29 Water-mixture-fuel generation device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160047464A true KR20160047464A (en) 2016-05-02
KR101864517B1 KR101864517B1 (en) 2018-06-04

Family

ID=52586733

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020167003708A KR101864517B1 (en) 2013-08-29 2014-08-29 Water-mixture-fuel generation device

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP5941224B2 (en)
KR (1) KR101864517B1 (en)
CN (1) CN105531356B (en)
WO (1) WO2015030187A1 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN118408612A (en) 2016-06-09 2024-07-30 高准公司 Fuel consumption calculation of a mixture of fuel and water
CN108049994A (en) * 2017-09-08 2018-05-18 同济大学 A kind of fuel supply system for internal combustion engine of Waste Heat Recovery high temperature grease mixing jetting
JP2019069426A (en) * 2017-10-11 2019-05-09 ナブテスコ株式会社 Fluid mixture producing device

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010025382A (en) * 2008-07-16 2010-02-04 Zecfield:Kk Emulsified fuel manufacturing device
JP4533969B2 (en) * 2007-10-22 2010-09-01 株式会社Ｍｇグローアップ Emulsion fuel, method for producing the same, and apparatus for producing the same
JP2010275380A (en) 2009-05-27 2010-12-09 Nakai Giken:Kk Emulsion fuel
KR20120084805A (en) * 2010-01-18 2012-07-30 카와사키 주코교 카부시키 카이샤 Fuel supply device with anti-flash device
KR20120084814A (en) * 2010-03-01 2012-07-30 카와사키 주코교 카부시키 카이샤 Engine system with reuse device for water emulsion fuel drain

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06229346A (en) * 1993-02-05 1994-08-16 Mitsubishi Motors Corp Emulsion fuel engine
JP2006009631A (en) * 2004-06-24 2006-01-12 Daiichi Engineering Kk Mixed fuel combustion apparatus and internal combustion engine equipped with the apparatus
JP4413875B2 (en) * 2006-02-07 2010-02-10 Ｆ．Ｅ．Ｔ．パワークラフト株式会社 Mixing device and fuel supply device
JP2010150957A (en) * 2008-12-24 2010-07-08 Ud Trucks Corp Emulsified fuel feeder

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4533969B2 (en) * 2007-10-22 2010-09-01 株式会社Ｍｇグローアップ Emulsion fuel, method for producing the same, and apparatus for producing the same
JP2010025382A (en) * 2008-07-16 2010-02-04 Zecfield:Kk Emulsified fuel manufacturing device
JP2010275380A (en) 2009-05-27 2010-12-09 Nakai Giken:Kk Emulsion fuel
KR20120084805A (en) * 2010-01-18 2012-07-30 카와사키 주코교 카부시키 카이샤 Fuel supply device with anti-flash device
KR20120084814A (en) * 2010-03-01 2012-07-30 카와사키 주코교 카부시키 카이샤 Engine system with reuse device for water emulsion fuel drain

Also Published As

Publication number Publication date
KR101864517B1 (en) 2018-06-04
JPWO2015030187A1 (en) 2017-03-02
CN105531356A (en) 2016-04-27
JP5941224B2 (en) 2016-06-29
CN105531356B (en) 2017-06-30
WO2015030187A1 (en) 2015-03-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6023697B2 (en) Real-time inline water-fuel emulsion equipment, processes and systems
US8333171B2 (en) Homogenizing fuel enhancement system
JP5913106B2 (en) Fuel homogenization improvement system
US8464694B2 (en) Method and system for providing fuel to internal combustion engines
US20120186560A1 (en) Homogenizing fuel enhancement system
KR101837539B1 (en) Emulsion fuel enabling system and method
KR101864517B1 (en) Water-mixture-fuel generation device
JP2009180418A (en) Fuel blend feeding device and feeding method for fuel blend
JP2018044549A (en) HHO gas mixed liquid fuel supply device
US20140041288A1 (en) Real time in-line water-in-fuel emulsion apparatus, process and system
US20090078232A1 (en) Emulsion system for diesel fuel and water for an internal combustion engine
TW201408953A (en) Combustion system
US20150152346A1 (en) Method and system for water-fuel emulsions production
JP5030038B2 (en) Emulsion fuel production apparatus not containing emulsifier and operation method thereof
RU2585995C2 (en) Method for preparation of diesel fuel and diesel engine fuel supply system
US20100037586A1 (en) Method and system for feeding a gas-turbine engine with liquid fuel
WO2019180796A1 (en) Hho gas-mixed liquid fuel supply device and method for manufacturing hho gas-mixed liquid fuel
RU2465952C2 (en) System to prepare water-fuel emulsion for ice
KR20080001027A (en) Method for supplying emulsion fuel and apparatus of suppling emulsion fuel for diesel engine, boiler, generator implementing the same
JP4130144B2 (en) Fuel supply device for internal combustion engine
RU2172422C2 (en) Device to supply internal combustion diesel engine with liquid fuel
WO2015081296A1 (en) A method and system for fuel activation to improve fuel combustion

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant