JP2010138362A

JP2010138362A - エマルジョン燃料油の生成方法

Info

Publication number: JP2010138362A
Application number: JP2008336011A
Authority: JP
Inventors: Kozo Hanada; 幸三花田
Original assignee: HANADA KK
Current assignee: HANADA KK
Priority date: 2008-12-12
Filing date: 2008-12-12
Publication date: 2010-06-24

Abstract

【課題】水と燃料油を３：７から７：３の比率で安定した状態でエマルジョン混合し、高い燃焼エネルギーが得られる実用性の高いエマルジョン燃料を低コスト化で生成する方法を提供する。
【解決手段】エダクター効果と渦流効果を利用して、植物由来の増粘剤により水の粘度を高めた活性水と、油性燃焼促進剤を適宜調整添加した基燃油を攪拌及び循環混合することにより、油中水滴型と水中油滴型の両方のエマルジョン混合状態において、高含水混合比率で基燃油との高速せん断等により、長時間安定して油水分離しない均一なエマルジョン燃料油の攪拌混合を小型簡便な装置にて可能にする。
【選択図】図１

Description

本発明は、水と基燃油を乳化混合したエマルジョン燃料油の生成方法に関するものである。

近年、限定埋蔵量である石油の急激な高騰や化石燃料燃焼時の排気ガスによる地球温暖化を防止する対策として、鉱物油や植物油の基燃油に水を乳化混合したエマルジョン燃料が開発製品化されている。

水と油の乳化混合は、油中水滴型混合と水中油滴型混合に大別されるが、従来のエマルジョン燃料油の殆どは、燃料油の中に２０％以下の水分を混入した油中水滴型混合であり、高い水分含有率で、安定した油中水滴型混合または、水中油滴型混合のエマルジョン燃料は、殆ど皆無である。

本来、水は比熱が大きく不活性であるため、燃料油に水分が混入すると燃料油の燃焼エネルギーが水に奪われるため燃焼が不安定になる。しかし安定して均一に微細化した水で乳化混合された場合、基燃油に混合された水が、沸点以上に達すると、水蒸気爆発現象を起こし、基燃油のみを燃焼する場合よりも高い燃焼エネルギーが得られることが周知の事実とされている。

しかし、上記のような効果を得るためには、できるだけ多くの水分を、長時間安定した状態で、微細な水滴として、基燃油中に乳化混合することが必要不可欠な条件となる。

しかし、現在開発されているエマルジョン燃料は、水と基燃油を安定して乳化状態にするために特殊な乳化剤や界面活性剤のような添加物を使用したものが殆どで、長期保存した場合の酸化劣化や、多量の添加物使用により、流動性が劣化し＾、燃焼エネルギーを十分に得られないことが問題とされてきた。（特許第３７７６１８８号・特許第３１０３９２３号）。特に水と基燃油の初期混合が不十分な場合は、その後に攪拌や循環混合を長時間行なっても、均一で安定した乳化混合状態を得ることが難しいとされている。

また最近では、共鳴電磁波や電磁場エネルギー等により水分子の水素結合を励起し、共鳴電磁波の共振エネルギーで水素結合を分離して、水のクラスターを微細化し、水蒸気爆発を促進して、水を可燃剤とする方法も開発されているが、水が活性化し界面活性力が大きくなり油中に溶け込みやすくなる一方、一定量の油中含水量を超えると油水分離が早くなる傾向があり、水油分離防止のため、多量の塩化ナトリウム等を添加しているケースもあるが、塩化ナトリウム溶解物の沈殿による配液パイプのつまり等が懸念される。（特開２００８−４５０２２）。

そこで、本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、基燃油を基本流体としている配管内にエダクター効果で一定量の割合で水を吸引させ、ポンプ及びスタティックミキサーで攪拌混合し、油水の初期混合を効率的に行い、円筒型のエマルジョン燃料油生成タンクの接線方向で当該タンクの下部に流入させ、当該タンク内に渦流を発生させ、その遠心力により、比重差で一旦初期分離する油水を、タンク底部から分離水、タンク中央部から分離油を吸引して、再度ポンプ及びスタティックミキサーを通過させることにより初期分離する油水の循環混合を一定時間繰り返し、基燃油と水を安定して均一に乳化混合し、水自体を可燃剤とした水と基燃油のエマルジョン燃料油を生成する方法を提供することを目的としている。
特許第３７７６１８８号特許第３１０３９２３号特開２００８−４５０２２

このような課題を解決するために本発明者は、添加剤を混入させた水を、基燃油を基礎流体とする液体に、ポンプの吸引側において、エダクター効果で吸引させ、ポンプとその吐出側に接続したスタティックミキサーで攪拌混合することにより、油水の初期混合が安定して可能となることを発見した。またその初期混合された油水を、円形タンクの接線方向に流入させることにより、初期混合された油水が、一旦タンク内に発生する渦流により、その遠心力による比重差分離で油水が初期分離することを発見し、その初期分離油水を、再度、上記のポンプ及びスタティックミキサーで繰り返し循環混合することにより、水と基燃油が均一で安定した乳化混合できることを見出し、本発明をなすに至った。

すなわち、上記課題を解決するために本発明のエマルジョン燃料油生成方法は、ＰＨを９〜１２に調整した水に１０００ｐｐｍ程度の割合で、カラジナン等の植物由来の増粘剤を添加し、水の粘度を高めることにより、油滴を水中に安定して懸濁混合させたり、水滴を安定して油中に懸濁混合させる。

上述の方法で、粘性を高めた水と基燃油をスタティックミキサーで、高せん断速度で攪拌混合することにより、水と油の粒子を微細にして、例えば水分の量を燃料油と同量まで増やした状態でも一定時間安定した乳化懸濁状態のエマルジョン燃料油を生成できる。

一般的なエマルジョン燃料油では、エマルジョン混合するための水を、共鳴電磁波や電磁場等で水素結合を分離し、クラスターの小さい活性化された水とすることにより、油中水滴型エマルジョン混合が促進され、水が可燃剤となり、高い燃焼熱が得られるとされている。他方、水のクラスターが小さくなり活性化された分、水中油滴型のエマルジョン混合の油水分離が早くなるため、油中水滴型エマルジョン燃料ほど大きな割合で水を混入できいという問題があった。本発明によれば、植物由来の増粘剤で活性水の粘性を調整することにより、活性水を、基燃油とほぼ同量まで増やした状態でも一定時間安定した乳化懸濁状態のエマルジョン燃料油を生成できる。

さらに一般的なエマルジョン燃料油は、内燃機関に使用した場合の爆発力不足や外燃機関に使用した場合の着火性不足が問題となるが、本発明によれば、セタン価を高めるような油性添加剤を微量添加することにより、エマルジョン燃料油の燃焼を促進することができる。

本発明に係るエマルジョン燃料油の生成方法によれば、小型装置を用いて、低コストで効率よくエマルジョン燃料油を生成することができる。また水を可燃剤として高含水率で基燃油と安定混合したエマルジョン燃料油を使用することにより、地球温暖化の主要因である温室効果ガスの発生を低減することが可能となる。さらにバイオエチレンと混合したエマルジョン燃料油を生成し、使用することにより一層、温室効果ガスの削減に効果的となる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明に係るエマルジョン燃料油の生成方法のフローチャートを示す。
図２は、Ａ矢視による部分断面図を示す。

原水供給バルブ５を介して原水タンク１に原水を注水する。原水は共鳴電磁波等で活性化され、ＰＨを９以上に調整したものを使用し、必要に応じ植物性増粘剤を水性添加剤タンク１３から水性添加剤供給バルブ１５を介して原水タンクに適量供給する。また基燃油バルブ６を介して生成油タンク２に半分程度基燃油を注入する。基燃油には燃焼や爆発を促進する油性添加剤を油性添加剤タンク１４から油性添加剤供給バルブ１６を介して生成油タンクに適量供給する。

生成油混合移送ポンプ３を運転し、基燃油流量調整バルブ８を開放し、基燃油移送配管１２に基燃油を通過させ、原水流量調整バルブ７を適当に開放し、前記ポンプ３の吸引側において、エダクター効果で、原水を基燃油に流入させ、適当な比率と成った油水を前記ポンプ３及びスタティックミキサー４により、初期エマルジョン混合を行い、円形のエマルジョン燃料油生成タンク２の下部に、図２に示すように、当該タンク２の接線方向で流入させ、当該タンク２内に渦流１８を発生させる。

上記渦流１８は、油水の比重差による初期分離を促進し、円錐形下部中央には、分離水がたまり、中央部外側には、分離油がたまる。原水タンク１が空になった状態で、原水流量調整バルブ７を閉じ、分離水戻りバルブ９を開放し、分離水戻り配管１１を介して、基燃油移送配管１２を通過して流れる分離基燃油にエダクター効果で吸入させ、生成油移送ポンプ３及びスタティックミキサー４により繰り返し循環混合する。

上記の原水として、共鳴電磁波を発生する天然石またはセラミックまたは空気によりエネルギーを転写した水や電磁場エネルギーにより水分子の水素結合を切断し、水をクラスターの微細な、溶存酸素量の多い活性水を使用する。

上記の活性水の増粘工程において、あらかじめ電気分解処理やＰＨ調整剤等で水のＰＨを９〜１２に調整することにより、植物由来増粘剤が活性水に、均一に溶解される。

また、市販のエンジンオイルやセタン価促進剤等の油性の燃焼促進剤を貯蔵した油性添加剤タンク１４より、油性添加剤供給バルブ１６を介して油性添加剤量を調整して生成油タンク２に注入し、エマルジョン燃料油の燃焼性や爆発性を適宜改善する。

このエマルジョン燃料油生成タンク２に注入された循環混合された燃料は、エマルジョン燃料油移送ポンプ３により、スタティックミキサー４を介して循環され、当該ミキサー４による高速せん断により均一で長時間安定したエマルジョン燃料油として、エマルジョン燃料油供給バルブ１７を介して、供給される。

このエマルジョン燃料油の生成方法には、流量を調整するバルブが５，６，７，８，９，１０、１５，１６，１７と配置され、最適な装置運転状態が得られるようになっている。これらの流量調整弁とエマルジョン燃料油移送ポンプ３を、原水タンク１及び、エマルジョン燃料油の生成油タンク２に設置する液面系の信号で遠隔操作することにより自動運転することも可能となる。

すなわち、本実施形態のエマルジョン燃料油の生成方法によれば、エダクター効果と渦流１８による油水分離効果を利用して、活性水と基燃油を、安定して乳化混合することが可能となり、小型装置を用いて、低コストで効率よくエマルジョン燃料油を生成することができる。

本発明の実施例として、植物由来の増粘剤約２ｇを添加した共鳴電磁波にて処理された活性水約２０Ｌと油性添加剤２ｇを添加したＡ重油約２０Ｌを、攪拌混合し生成油タンクに移送し渦流を発生させた後、さらにギヤポンプとスタティックミキサーにより１０分間、比重差で初期分離した分離水と分離油を循環攪拌混合し生成されたエマルジョン燃料油を２４時間静置後、ボイラー及ディーゼルエンジンの燃料として使用したところ両方とも極めて順調に運転されることが確認された。

産業上の利用の可能性

本発明によれば、エダクター効果と渦流効果を利用して、活性水と基燃油を高含水率で安定して混入したエマルジョン燃料油の生成が可能となり、既存の燃料油の代替燃料とすることができ、化石燃料の燃焼による二酸化炭素の発生を大幅に削減できる。

は、本発明に係るエマルジョン燃料の生成方法のフローチャートを示す。は、図１のＡ矢視図を示す。

符号の説明

１原水タンク
２生成油タンク
３生成油混合移送ポンプ
４スタティックミキサー
５原水供給バルブ
６基燃油供給バルブ
７原水流量調整バルブ
８基燃油流量調整バルブ
９分離水戻りバルブ
１０生成油流量調整バルブ
１１分離水戻り配管
１２基燃油移送配管
１３水性添加剤タンク
１４油性添加剤タンク
１５水性添加剤供給バルブ
１６油性添加剤供給バルブ
１７エマルジョン燃料油供給バルブ
１８渦流

Claims

水と基燃油を乳化混合するエマルジョン燃料油の円筒形をした生成タンクに、循環混合しているエマルジョン燃料油を、当該円筒形タンクの接線方向に流入させ渦流（ボルテックス）を当該タンク内に発生させることにより、渦流の遠心力を利用して、油水を比重差分離させながら、下部分離水と上部分離油を循環ポンプにて吸引し、スタティックミキサーを介して循環混合し、安定した均一な混合状態のエマルジョン燃料を生成するための生成方法。
請求項目１に記載のエマルジョン燃料油生成の際に、セラミックや天然石や金属や加熱圧縮空気から発生される共鳴電磁波の共振エネルギーで水素結合を切断して活性化され、可燃剤化された水を基燃油に安定して乳化混合したエマルジョン燃料の生成方法。
請求項目１に記載のエマルジョン燃料油生成の際に、水に植物由来の増粘剤を添加することにより油水分離の起こり難い安定混合したことを特徴とするエマルジョン燃料油の生成方法。
請求項１及び請求項２に記載のエマルジョン燃料油生成の際に、上記の植物由来の増粘剤を均一に水に溶解させるため、水のＰＨを高めることを特徴とするエマルジョン燃料油の生成方法
請求項１乃至請求項４に記載のエマルジョン燃料油生成の際に、内燃機関内での爆発促進やボイラー等外燃機関のバーナーでの着火性を促進するた、燃料油に起爆性のある油性添加剤を添加し生成油の燃焼性を上げることを特徴としたエマルジョン燃料油の生成方法。