(57)【要約】【課題】界面活性剤や還元水を用いなくても液体燃料と水とを充分にエマルジョン状に混合できるエマルジョン燃焼用混合器及びこれを用いたエマルジョン燃焼用混合液体供給システムを提供する。【解決手段】エマルジョン燃焼用混合器１０は、略筒状体の管状部１２と、管状部１２の内側を入口端１２Ａの側と出口端１２Ｂの側とに隔てるように管状部１２の内側に配置され、且つ、入口端１２Ａの側及び出口端１２Ｂの側に連通する複数の貫通孔１４Ａが形成された攪拌器１４と、を含み、管状部１２は、内径が入口端１２Ａの側から出口端１２Ｂの側に向かって小さくなる形状で攪拌器１４よりも出口端１２Ｂの側に配置された出口側縮径テーパ部１２Ｃと、出口側縮径テーパ部１２Ｃよりも出口端１２Ｂの側の内周面に円周方向に沿って形成された出口側内周溝部１２Ｄと、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
略筒状体で一方の端部である入口端から他方の端部である出口端に液体燃料及び水を混合してなる混合液体が一方向に流される管状部と、
前記管状部の内側を前記入口端の側と前記出口端の側とに隔てるように前記管状部の内側に配置され、且つ、前記入口端の側及び前記出口端の側に連通する複数の貫通孔が形成された攪拌器と、を含み、
前記管状部は、内径が前記入口端の側から前記出口端の側に向かって小さくなる形状で前記攪拌器よりも前記出口端の側に配置された出口側縮径テーパ部と、該出口側縮径テーパ部よりも前記出口端の側の内周面に同軸的に形成された出口側内周溝部と、を有することを特徴とするエマルジョン燃焼用混合器。
【請求項２】
請求項１において、
前記管状部は、前記出口側縮径テーパ部と前記出口側内周溝部との間に内径が前記出口側内周溝部における前記入口端の側の端部の内径よりも小さく前記出口側縮径テーパ部に隣接する中間小内径部を更に有し、前記中間小内径部と前記出口側内周溝部との境界において内径が前記入口端の側から前記出口端の側に不連続に拡大していることを特徴とするエマルジョン燃焼用混合器。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記出口側内周溝部の内周側面の少なくとも一部は内径が前記入口端の側から前記出口端の側に向かって小さくなるテーパ形状であることを特徴とするエマルジョン燃焼用混合器。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかにおいて、
前記管状部は、内径が前記入口端の側から前記出口端の側に向かって大きくなる形状で前記攪拌器よりも前記入口端の側に配置された入口側拡径テーパ部を更に有することを特徴とするエマルジョン燃焼用混合器。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかにおいて、
前記攪拌器は、前記入口端の側から前記出口端の側に向かって外径及び内径が大きくなる略錐面体側面の形状を有することを特徴とするエマルジョン燃焼用混合器。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載のエマルジョン燃焼用混合器と、前記混合液体を貯留するための混合液体貯留タンクと、該混合液体貯留タンクから前記エマルジョン燃焼用混合器に前記混合液体を供給するための混合液体供給部と、前記エマルジョン燃焼用混合器で混合された混合液体を前記混合液体貯留タンクに還流するための混合液体還流部と、を有することを特徴とするエマルジョン燃焼用混合液体供給システム。
【請求項７】
請求項６において、
前記混合液体還流部は、前記混合液体を前記混合液体貯留タンクの底面に向けて吐出するように前記混合液体貯留タンクの中に配置された吐出部を有することを特徴とするエマルジョン燃焼用混合液体供給システム。
【請求項８】
請求項７において、
前記混合液体還流部の前記吐出部は、先端が前記混合液体貯留タンクの底面の近傍に位置し、且つ、前記底面に垂直な方向に対し傾斜して配置されたパイプ状部材であることを特徴とするエマルジョン燃焼用混合液体供給システム。
【請求項９】
請求項６乃至８のいずれかにおいて、
前記混合液体供給部を第１の混合液体供給部として、前記混合液体貯留タンクから燃焼用器具に前記混合液体を供給するための第２の混合液体供給部を更に有することを特徴とするエマルジョン燃焼用混合液体供給システム。
【請求項１０】
請求項６乃至８のいずれかにおいて、
前記エマルジョン燃焼用混合器から燃焼用器具に前記混合液体が直接供給されるように構成され、前記混合液体還流部は前記エマルジョン燃焼用混合器で混合された混合液体のうち前記燃焼用器具に供給されない余剰の混合液体を前記混合液体貯留タンクに還流するように構成されたことを特徴とするエマルジョン燃焼用混合液体供給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体燃料及び水を混合するためのエマルジョン燃焼用混合器及びこれを用いたエマルジョン燃焼用混合液体供給システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液体燃料に水を添加しエマルジョン状に混合して燃焼させるエマルジョン燃焼と称される技術が知られている。エマルジョン燃焼では燃焼時に水粒子の微小な水蒸気爆発が生じることにより液体燃料粒子が細分化される。これにより燃料と空気とが混合しやすくなり燃焼効率が向上する等の利点がある。又、ＮＯｘの発生を抑制することも可能である。
【０００３】
このようなエマルジョン燃焼の効果を高めるためには液体燃料と水とを充分にエマルジョン状に混合することが好ましい。尚、界面活性剤を用いることで液体燃料と水のエマルジョン化を促進できるが、コストを削減できるという点では界面活性剤を用いることなく、液体燃料及び水をエマルジョン状に混合することが好ましい。そこで、例えば機械的な工夫や液体燃料と混合される水として還元水（酸化還元電位が低下した水）を用いることにより、界面活性剤を用いることなく液体燃料及び水をエマルジョン状に混合できるようにした様々な構造のエマルジョン燃焼用混合器が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平6−319971号公報
【特許文献２】特開2000−329308号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記のような従来のエマルジョン燃焼用混合器を用いても液体燃料と水とを充分にエマルジョン状に混合できないことがあった。又、還元水を用いる場合、還元水の生成のためのコストを要するという問題もあった。
【０００６】
本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものであって、界面活性剤や還元水を用いなくても液体燃料と水とを充分にエマルジョン状に混合できるエマルジョン燃焼用混合器及びこれを用いたエマルジョン燃焼用混合液体供給システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、略筒状体で一方の端部である入口端から他方の端部である出口端に液体燃料及び水を混合してなる混合液体が一方向に流される管状部と、前記管状部の内側を前記入口端の側と前記出口端の側とに隔てるように前記管状部の内側に配置され、且つ、前記入口端の側及び前記出口端の側に連通する複数の貫通孔が形成された攪拌器と、を含み、前記管状部は、内径が前記入口端の側から前記出口端の側に向かって小さくなる形状で前記攪拌器よりも前記出口端の側に配置された出口側縮径テーパ部と、該出口側縮径テーパ部よりも前記出口端の側の内周面に円周方向に沿って形成された出口側内周溝部と、を有するエマルジョン燃焼用混合器により上記課題を解決するものである。
【０００８】
尚、前記管状部は、前記出口側縮径テーパ部と前記出口側内周溝部との間に内径が前記出口側内周溝部における前記入口端の側の端部の内径よりも小さく前記出口側縮径テーパ部に隣接する中間小内径部を更に有し、前記中間小内径部と前記出口側内周溝部との境界において内径が前記入口端の側から前記出口端の側に不連続に拡大している構成とするとよい。
【０００９】
又、前記出口側内周溝部の内周側面の少なくとも一部は内径が前記入口端の側から前記出口端の側に向かって小さくなるテーパ形状である構成とするとよい。
【００１０】
又、前記管状部は、内径が前記入口端の側から前記出口端の側に向かって大きくなる形状で前記攪拌器よりも前記入口端の側に配置された入口側拡径テーパ部を更に有する構成とするとよい。
【００１１】
又、前記攪拌器は、前記入口端の側から前記出口端の側に向かって外径及び内径が大きくなる略錐面体側面の形状を有する構成とするとよい。
【００１２】
又、本発明は、上記のいずれかに記載のエマルジョン燃焼用混合器と、前記混合液体を貯留するための混合液体貯留タンクと、該混合液体貯留タンクから前記エマルジョン燃焼用混合器に前記混合液体を供給するための混合液体供給部と、前記エマルジョン燃焼用混合器で混合された混合液体を前記混合液体貯留タンクに還流するための混合液体還流部と、を有するエマルジョン燃焼用混合液体供給システムより上記課題を解決するものである。
【００１３】
尚、前記混合液体還流部は、前記混合液体を前記混合液体貯留タンクの底面に向けて吐出するように前記混合液体貯留タンクの中に配置された吐出部を有する構成とするとよい。
【００１４】
又、前記混合液体還流部の前記吐出部は、先端が前記混合液体貯留タンクの底面の近傍に位置し、且つ、前記底面に垂直な方向に対し傾斜して配置されたパイプ状部材である構成とするとよい。
【００１５】
又、前記混合液体供給部を第１の混合液体供給部として、前記混合液体貯留タンクから燃焼用器具に前記混合液体を供給するための第２の混合液体供給部を更に有する構成とするとよい。
【００１６】
又、前記エマルジョン燃焼用混合器から燃焼用器具に前記混合液体が直接供給されるように構成し、前記混合液体還流部は前記エマルジョン燃焼用混合器で混合された混合液体のうち前記燃焼用器具に供給されない余剰の混合液体を前記混合液体貯留タンクに還流する構成としてもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、界面活性剤や還元水を用いなくても液体燃料と水とを充分にエマルジョン状に混合できるエマルジョン燃焼用混合器及びエマルジョン燃焼用混合液体供給システムを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１実施形態に係るエマルジョン燃焼用混合器の構造を示す断面図
【図２】本発明の第２実施形態に係るエマルジョン燃焼用混合器の出口側内周溝部の形状を示す断面図
【図３】本発明の第３実施形態に係るエマルジョン燃焼用混合器の出口側内周溝部の形状を示す断面図
【図４】本発明の第４実施形態に係るエマルジョン燃焼用混合器の出口側内周溝部の形状を示す断面図
【図５】本発明の第５実施形態に係るエマルジョン燃焼用混合液体供給システムの概略構造を示す一部断面を含む側面図
【図６】同平面図
【図７】本発明の第６実施形態に係るエマルジョン燃焼用混合液体供給システムの概略構造を示す斜視図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２０】
図１に示されるように、本発明の第１実施形態に係るエマルジョン燃焼用混合器１０は、略筒状体で一方の端部である入口端１２Ａから他方の端部である出口端１２Ｂに液体燃料及び水を混合してなる混合液体が一方向に流される管状部１２と、管状部１２の内側を入口端１２Ａの側と出口端１２Ｂの側とに隔てるように管状部１２の内側に配置され、且つ、入口端１２Ａの側及び出口端１２Ｂの側に連通する複数の貫通孔１４Ａが形成された攪拌器１４と、を含み、管状部１２は、内径が入口端１２Ａの側から出口端１２Ｂの側に向かって小さくなる形状で攪拌器１４よりも出口端１２Ｂの側に配置された出口側縮径テーパ部１２Ｃと、出口側縮径テーパ部１２Ｃよりも出口端１２Ｂの側の内周面に円周方向に沿って形成された出口側内周溝部１２Ｄと、を有することを特徴としている。尚、図１中の矢印は混合液体が流れる方向を示している。
【００２１】
管状部１２は、第１部材１６、第２部材１８、第３部材２０及び第４部材２２を有して構成されている。これら第１部材１６、第２部材１８、第３部材２０及び第４部材２２はいずれも筒状体で、この順で入口端１２Ａの側から出口端１２Ｂの側に同軸的に並んで配置され、相互に螺合して結合されている。
【００２２】
第１部材１６の内周面は、入口端１２Ａの側の小内径部１６Ａと、第２部材１８の側の大内径部１６Ｂと、内径が小内径部から大内径部に（入口端１２Ａの側から出口端１２Ｂの側に）向かって大きくなる形状で小内径部１６Ａ及び大内径部１６Ｂの間に（攪拌器１４よりも入口端１２Ａの側に）配置された入口側拡径テーパ部１６Ｃと、を有している。尚、大内径部１６Ｂの第２部材１８側の端部近傍には、第２部材１８との結合のための雌ねじが形成されている。又、第１部材１６の外周面は、入口端１２Ａの側の小外径部１６Ｄと、第２部材１８の側の大外径部１６Ｅと、を有する段付形状で、小外径部１６Ｄには外部配管等との結合のための雄ねじが形成されている。
【００２３】
第２部材１８は、内径が第１部材１６の小内径部１６Ａよりも大きく大内径部１６Ｂよりもやや小さい。第２部材１８における第１部材１６側の端部には攪拌器１４が一体に形成されている。尚、第２部材１８の外周面における第１部材１６側の部分には第１部材１６との結合のための雄ねじが形成され、第２部材１８の内周面における第３部材２０側の端部近傍には第３部材２０との結合のため雌ねじが形成されている。
【００２４】
第３部材２０の内周面における第２部材１８側の端部には前記出口側縮径テーパ部１２Ｃが形成されている。又、第３部材２０の内周面における出口側縮径テーパ部１２Ｃよりも出口端１２Ｂ側の部分（出口側縮径テーパ部１２Ｃと出口側内周溝部１２Ｄとの間の部分）は、中間小内径部１２Ｅである。尚、中間小内径部１２Ｅの内径は一定である。又、中間部１２Ｅの内径は、第１部材１６の小内径部１６Ａの内径と等しい。又、第３部材２０の外周面における第２部材１８側の端部近傍には第２部材１８との結合のための雄ねじが形成され、外周面における第４部材２２側の部分には第４部材２２との結合のため雄ねじが形成されている。
【００２５】
第４部材２２の内周面は、第３部材２０の側の大内径部２２Ａと、出口端１２Ｂの側の小内径部２２Ｂと、これら大内径部２２Ａ及び小内径部２２Ｂの間に（攪拌器１４よりも出口端１２Ｂの側に）配置された縮径テーパ部２２Ｃと、を有している。尚、小内径部２２Ｂの内径は、第１部材１６の小内径部１６Ａの内径や第３部材２０の中間小内径部１２Ｅの内径と等しい。縮径テーパ部２２Ｃは、前記出口側内周溝部１２Ｄの内周側面に相当し、内径が大内径部２２Ａの側から小内径部２２Ｂの側に（入口端１２Ａの側から出口端１２Ｂの側に）向かって小さくなるテーパ形状である。一方、第３部材２０における縮径テーパ部２２Ｃに対向する軸方向の端面は軸方向に対して垂直な平面であり、管状部１２は、中間小内径部１２Ｅと出口側内周溝部１２Ｄとの境界において内径が入口端１２Ａの側から出口端１２Ｂの側に不連続に拡大している。尚、大内径部２２Ａには、第３部材２０との結合のための雌ねじが形成されている。又、第４部材２２の外周面は、第３部材２０の側の大外径部２２Ｄと、出口端１２Ｂの側の小外径部２２Ｅと、を有する段付形状であり、小外径部２２Ｅには外部配管等との結合のための雄ねじが形成されている。
【００２６】
攪拌器１４は、入口端１２Ａの側から出口端１２Ｂの側に向かって外径及び内径が大きくなる略錐面体側面の形状を有している。又、上記のように攪拌器１４は、管状部１２を構成する第２部材１８に一体に形成されており、第２部材１８における入口端１２Ａの側の端部から入口端１２Ａの側に突出するように設置されている。攪拌器１４には、数十個程度（例えば２０〜８０程度）の貫通孔１４Ａが形成されている。貫通孔１４Ａの直径は数百μｍ〜数ｍｍ程度（例えば０．５〜２．０ｍｍ程度）である。
【００２７】
尚、液体燃料としては、例えば、重油、灯油、軽油、廃油、アルコール又はジメチルエーテル等を用いることができる。
【００２８】
次に、エマルジョン燃焼用混合器１０の作用について説明する。
【００２９】
エマルジョン燃焼用混合器１０には、液体燃料及び水を混合してなる混合液体が管状部１２の入口端１２Ａから他方の端部である出口端１２Ｂに一方向に流される。混合液体は、まず管状部１２を構成する第１部材１６の小内径部１６Ａから入口側拡径テーパ部１６Ｃを経て減速されつつ大内径部１６Ｂ（攪拌器１４の入口端１２Ａの側）に至る。混合液体は攪拌器１４の貫通孔１４Ａを通過する際に加速され、各貫通孔１４Ａから噴出する混合液体は相互に衝突・混合しつつ出口側縮径テーパ部１２Ｃに衝突する。又、混合液体は、攪拌器１４の貫通孔１４Ａを通過することによりキャビテーションのような状態となる。これにより混合液体は著しく攪拌され、液体燃料の粒子が分離して液体燃料の粒子の間に水の粒子が入り込みやすくなり、液体燃料と水との油中水滴型のエマルジョン化が進行する。
【００３０】
次に、混合液体は、出口側縮径テーパ部１２Ｃを経て中間小内径部１２Ｅに流入する。この際も、混合液体は、管状部１２の内径の変化により攪拌され、液体燃料と水とのエマルジョン化が更に進行し、又、液体燃料と水との分離が抑制される。
【００３１】
次に、混合液体は、中間小内径部１２Ｅから出口側内周溝部１２Ｄを経て管状部１２を構成する第４部材２２の小内径部２２Ｂに流入する。この際、混合液体は出口側内周溝部１２Ｄにおける内径の変化等により更に攪拌される。特に、出口側内周溝部１２Ｄの内周側面は出口側縮径テーパ部１２Ｃと同様に内径が入口端１２Ａの側から出口端１２Ｂの側に向かって小さくなるテーパ形状であるので、混合液体は出口側縮径テーパ部１２Ｃにおけると同様に出口側内周溝部１２Ｄのテーパ形状の内周側面に衝突して著しく攪拌される。又、中間小内径部１２Ｅと出口側内周溝部１２Ｄとの境界において内径が入口端１２Ａの側から出口端１２Ｂの側に不連続に拡大しているので、この点でも混合液体は著しく攪拌される。これにより液体燃料と水との油中水滴型のエマルジョン化が一層進行する。
【００３２】
このように、エマルジョン燃焼用混合器１０は、入口側拡径テーパ部１６Ｃ、攪拌器１４、出口側縮径テーパ部１２Ｃに加え、出口側内周溝部１２Ｄを備えているので液体燃料と水とを充分にエマルジョン状に混合することができる。例えば、界面活性剤や還元水を用いなくても液体燃料と水とをエマルジョン状に充分に混合することが可能である。
【００３３】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
【００３４】
前記第１実施形態では、管状部１２を構成する第４部材２２の縮径テーパ部２２Ｃと第３部材２０における縮径テーパ部２２Ｃに対向する軸方向の端面とが近接しており、縮径テーパ部２２Ｃが出口側内周溝部１２Ｄの内周側面のほぼ全部に相当する。
【００３５】
これに対し、図２に示されるように、本第２実施形態では、第４部材２２の縮径テーパ部２２Ｃと第３部材２０における縮径テーパ部２２Ｃに対向する軸方向の端面との間に一定の軸方向の隙間があり、縮径テーパ部２２Ｃは出口側内周溝部１２Ｄの内周面の一部のみを構成し、出口側内周溝部１２Ｄの内周面における縮径テーパ部２２Ｃ以外の部分の内径は一定である。他の構成は前記第１実施形態と同じであるので図１と同一符号を付することとして説明を省略する。
【００３６】
このように、縮径テーパ部２２Ｃが出口側内周溝部１２Ｄの内周側面の一部のみを構成し、出口側内周溝部１２Ｄの内周面における縮径テーパ部２２Ｃ以外の部分の内径が一定である場合も、液体燃料と水とを充分にエマルジョン状に混合することができる。
【００３７】
次に、本発明の第３実施形態について説明する。
【００３８】
前記第１及び第２実施形態では、管状部１２を構成する第４部材２２に縮径テーパ部２２Ｃが形成されており、縮径テーパ部２２Ｃが出口側内周溝部１２Ｄの内周側面の全部又は一部を構成している。
【００３９】
これに対し、図３に示されるように、本第３実施形態では、第４部材２２の大内径部２２Ａと小内径部２２Ｂとの間に縮径テーパ部２２Ｃが存在せず、出口側内周溝部１２Ｄの内周側面の内径は一定である。他の構成は前記第１及び第２実施形態と同じであるので図１及び２と同一符号を付することとして説明を省略する。
【００４０】
このように、出口側内周溝部１２Ｄの内周側面の内径が一定である場合も、液体燃料と水とを充分にエマルジョン状に混合することができる。
【００４１】
次に、本発明の第４実施形態について説明する。
【００４２】
前記第１実施形態では、管状部１２を構成する第４部材２２に内径が入口端１２Ａの側から出口端１２Ｂの側に向かって小さくなるテーパ形状の縮径テーパ部２２Ｃが形成され、第３部材２０における縮径テーパ部２２Ｃに対向する軸方向の端面は軸方向に対して垂直な平面であり、縮径テーパ部２２Ｃが出口側内周溝部１２Ｄの内周側面のほぼ全部に相当する。
【００４３】
これに対し、図４に示されるように、本第４実施形態では、第４部材２２の大内径部２２Ａと小内径部２２Ｂとの間に縮径テーパ部が存在しない。一方、第３部材２０における出口端１２Ｂの側の端部には内径が入口端１２Ａの側から出口端１２Ｂの側に向かって大きくなるテーパ形状の拡径テーパ部２０Ａが形成され、拡径テーパ部２０Ａが出口側内周溝部１２Ｄの内周側面を構成している。
【００４４】
このように、出口側内周溝部１２Ｄの内周側面が、内径が入口端１２Ａの側から出口端１２Ｂの側に向かって大きくなるテーパ形状の拡径テーパ部２０Ａである場合も、液体燃料と水とを充分にエマルジョン状に混合することができる。
【００４５】
尚、前記第１〜第４実施形態において、管状部１２は、第１部材１６、第２部材１８、第３部材２０及び第４部材２２を有して構成されているが、管状部の構成は必ずしもこれに限定されない。例えば、管状部は単一の部材からなる構成としてもよい。又、管状部は２又は３の部材からなる構成としてもよい。又、管状部は５以上の部材からなる構成としてもよい。
【００４６】
又、前記第１〜第４実施形態において、攪拌器１４は管状部１２を構成する第２部材１８に一体に形成されているが、攪拌器は管状部に螺合等により結合される構成としてもよい。
【００４７】
又、前記第１〜第４実施形態において、攪拌器１４は入口端１２Ａの側から出口端１２Ｂの側に向かって外径及び内径が大きくなる略錐面体側面の形状を有しているが、他の形状の攪拌器を用いてもよい。例えば、管状部１２の軸方向に対して略垂直な円板形状であり軸方向の貫通孔が形成された構造の攪拌器を用いてもよい。
【００４８】
次に、本発明の第５実施形態について説明する。
【００４９】
本第５実施形態は、図５及び６に示されるようなエマルジョン燃焼用混合液体供給システム３０に関する。エマルジョン燃焼用混合液体供給システム３０は、前記第１〜第４実施形態のいずれかに記載のエマルジョン燃焼用混合器１０と、混合液体を貯留するための混合液体貯留タンク３４と、混合液体貯留タンク３４からエマルジョン燃焼用混合器１０に混合液体を供給するための第１の混合液体供給部３６と、エマルジョン燃焼用混合器１０で混合された混合液体を混合液体貯留タンク３４に還流するための混合液体還流部３８と、混合液体貯留タンク３４から燃焼用器具３２に混合液体を供給するための第２の混合液体供給部４０と、を有している。
【００５０】
更に、エマルジョン燃焼用混合液体供給システム３０は、（水と混合される前の）液体燃料を貯留するための液体燃料貯留タンク４２と、液体燃料貯留タンク４２から混合液体貯留タンク３４へ液体燃料を供給するための液体燃料供給部４４と、混合液体貯留タンク３４へ水を供給するための水供給部４６と、を有している。
【００５１】
燃焼用器具３２は、例えばバーナーであり、温室用加温機、温風ボイラーユニット等のボイラー、溶融炉、焼却炉等に設置される。
【００５２】
混合液体貯留タンク３４は、略円筒形の缶状体で底面３４Ａは略平面である。混合液体貯留タンク３４は、底面３４Ａの近傍にドレン用バルブ３４Ｂを備えている。更に、混合液体貯留タンク３４は、フロートセンサ４８を備えている。フロートセンサ４８は、第１フロート４８Ａ、第２フロート４８Ｂ、第３フロート４８Ｃ、を備え、これら３個のフロートは、この順で上から下に同軸的に並んで設置されている。第１フロート４８Ａは、例えば混合液体の液面の上限レベルを検知するために使用される。第２フロート４８Ｂは、例えば初期状態で液体燃料又は水の一方だけが先行して供給された場合に、その液面のレベルを検知するために使用される。第３フロート４８Ｃは、例えば混合液体の液面の下限レベルを検知するために使用される。
【００５３】
第１の混合液体供給部３６は、混合液体貯留タンク３４の底面３４Ａの近傍に設置されたバルブ３６Ａと、ポンプ３６Ｂと、バルブ３６Ａ及びポンプ３６Ｂを接続する配管３６Ｃと、ポンプ３６Ｂ及びエマルジョン燃焼用混合器１０を接続する配管３６Ｄと、を有している。尚、図６では便宜上、配管３６Ｄを二点鎖線で示している。
【００５４】
混合液体還流部３８は、混合液体貯留タンク３４の上下方向の中央部よりもやや上側に設置されたバルブ３８Ａと、エマルジョン燃焼用混合器１０及びバルブ３８Ａを接続する配管３８Ｂと、バルブ３８Ａに接続され混合液体を混合液体貯留タンク３４の底面３４Ａに向けて吐出するように混合液体貯留タンク３４の中に配置された吐出部３８Ｃと、を有している。尚、図６では便宜上、配管３８Ｂを二点鎖線で示している。吐出部３８Ｃは、先端が混合液体貯留タンク３４の底面３４Ａの近傍に位置し、且つ、底面３４に垂直な方向に対し傾斜して配置されたパイプ状部材である。底面３４に垂直な方向（垂直方向）に対する吐出部３８Ｃの傾斜角は例えば２５°である。
【００５５】
第２の混合液体供給部４０は、混合液体貯留タンク３４の上下方向の中央部よりもやや下側に設置されたバルブ４０Ａと、バルブ４０Ａ及び燃焼用器具３２を接続する配管４０Ｂと、を有している。
【００５６】
液体燃料貯留タンク４２は、混合液体貯留タンク３４と同様の略円筒形の缶状体である。
【００５７】
液体燃料供給部４４は、液体燃料貯留タンク４２と混合液体貯留タンク３４とを接続する配管であり、先端の吐出部４４Ａは、液体燃料を混合液体貯留タンク３４の底面３４Ａの近傍に吐出するように混合液体貯留タンク３４の中に配置されている。又、液体燃料供給部４４は、流量計４４Ｂと、止め栓４４Ｃと、電磁バルブ４４Ｄと、を有している。
【００５８】
水供給部４６は、水道、井戸、水タンク（いずれも図示省略）等と混合液体貯留タンク３４とを接続する配管であり、先端の吐出部４６Ａは、水を混合液体貯留タンク３４の上部近傍に吐出するように混合液体貯留タンク３４の中に配置されている。又、水供給部４６は、減圧弁４６Ｂと、流量計４６Ｃと、止め栓４６Ｄと、電磁バルブ４６Ｅと、を有している。
【００５９】
次に、エマルジョン燃焼用混合液体供給システム３０の作用について説明する。
【００６０】
混合液体貯留タンク３４には、液体燃料貯留タンク４２から液体燃料供給部４４を介して液体燃料が供給され、又、水道、井戸、水タンク等から水供給部４６を介して水が供給される。この際、例えば、まず液体燃料のみを混合液体貯留タンク３４に供給する。第２フロート４８Ｂにより液体燃料の液面が所定のレベルに達したことを検知したところで液体燃料の供給を停止すると共に水の供給を開始する。尚、水は液体燃料よりも比重が大きいので、吐出された水は液体燃料の下方に移動し、液体燃料は上方に移動する。これにより、液体燃料と水とがある程度攪拌される。第１フロート４８Ａにより混合液体の液面が所定のレベルに達したことを検知したところで水の供給を停止する。これにより、液体燃料と水が所定の混合比で液体燃料貯留タンク４２に貯留される。尚、まず水のみを混合液体貯留タンク３４に供給し、第２フロート４８Ｂにより水の液面が所定のレベルに達したことを検知したところで水の供給を停止すると共に液体燃料の供給を開始してもよい。この場合も、液体燃料は水よりも比重が小さいので、吐出された液体燃料は上方に移動し水は下方に移動し、液体燃料と水とがある程度攪拌される。フロートセンサ４８、液体燃料供給部４４の電磁バルブ４４Ｄ、水供給部４６の電磁バルブ４６Ｅ等により液体燃料及び水の供給量を制御し、液体燃料と水の混合比を自動的に調整することができる。尚、液体燃料と水の混合比の調整は作業者が手動で行ってもよい。
【００６１】
このように液体燃料及び水を混合してなる混合液体貯留タンク３４に貯留された混合液体は、第１の混合液体供給部３６を介してエマルジョン燃焼用混合器１０に供給され、エマルジョン燃焼用混合器１０において前記第１〜第４実施形態において説明したように充分にエマルジョン状に混合される。エマルジョン燃焼用混合器１０においてエマルジョン状に混合された混合液体は、混合液体還流部３８を介して混合液体貯留タンク３４へ還流される。混合液体は、混合液体還流部３８の吐出部３８Ｃから混合液体貯留タンク３４の底面３４Ａに向けて吐出され、ここでも混合液体が攪拌される。特に、吐出部３８Ｃは、先端が混合液体貯留タンク３４の底面３４Ａの近傍に位置し、且つ、底面３４に垂直な方向に対し傾斜して配置されているので混合液体を攪拌する効果が高められている。これにより、液体燃料と水とのエマルジョン化が更に促進される。又、液体燃料と水との分離が抑制される。このように、混合液体貯留タンク３４とエマルジョン燃焼用混合器１０との間で混合液体が循環することにより、混合液体は充分にエマルジョン化された状態を保持しつつ混合液体貯留タンク３４に貯留される。尚、一旦エマルジョン化された混合液体は、容易には液体燃料と水とに分離しない。特に、液体燃料と水との混合比（容積比）が８５（液体燃料）：１５（水）〜９０（液体燃料）：１０（水）程度であれば、エマルジョン化された混合液体が液体燃料と水とに再分離することを抑制する効果が高く好ましい。
【００６２】
混合液体貯留タンク３４に貯留された充分にエマルジョン化された混合液体の一部は、第２の混合液体供給部４０を介して燃焼用器具３２に供給されて燃焼する。混合液体は、充分にエマルジョン化され液体燃料が極小微粒子となっているので酸素と接触しやすい。従って、ＣＯの発生が抑制され、完全燃焼又は完全燃焼に近い燃焼を実現できる。
【００６３】
尚、混合液体が燃焼用器具３２に供給されて燃焼することにより、混合液体貯留タンク３４に貯留された混合液体の量が減少する。この減少分を補うように、混合液体貯留タンク３４には、液体燃料貯留タンク４２から液体燃料供給部４４を介して液体燃料が供給され、又、水道、井戸、水タンク等から水供給部４６を介して水が供給される。例えば、第３フロート４８Ｃにより混合液体の液面が所定の下限のレベルに達したことを検知したところで混合液体貯留タンク３４への液体燃料及び水の供給を開始する。これにより、燃焼用器具３２において継続して完全燃焼又は完全燃焼に近い燃焼を行うことができる。
【００６４】
次に、本発明の第６実施形態について説明する。
【００６５】
前記第５実施形態に係るエマルジョン燃焼用混合液体供給システム３０は、エマルジョン燃焼用混合器１０で混合された混合液体の全部が混合液体還流部３８を介して混合液体貯留タンク３４へ還流される。
【００６６】
これに対し、図７に示されるように、本第６実施形態に係るエマルジョン燃焼用混合液体供給システム５０は、エマルジョン燃焼用混合器１０から燃焼用器具３２に混合液体が直接供給されるように構成され、混合液体還流部３８はエマルジョン燃焼用混合器１０で混合された混合液体のうち燃焼用器具３２に供給されない余剰の混合液体を混合液体貯留タンク３４に還流するように構成されている。尚、第２の混合液体供給部は備えていない。他の構成は前記第５実施形態に係るエマルジョン燃焼用混合液体供給システム３０と同様であるので同様の構成については図５及び６と同一符号を付することとして説明を省略する。
【００６７】
このように、エマルジョン燃焼用混合器１０から燃焼用器具３２に混合液体が直接供給されるように構成され、混合液体還流部３８がエマルジョン燃焼用混合器１０で混合された混合液体のうち燃焼用器具３２に供給されない余剰の混合液体を混合液体貯留タンク３４に還流する場合も、エマルジョン燃焼用混合器１０において混合液体が充分にエマルジョン化され液体燃料が極小微粒子となって燃焼用器具３２に供給されるので燃焼時において液体燃料と酸素とが接触しやすい。従って、ＣＯの発生が抑制され、完全燃焼又は完全燃焼に近い燃焼を実現できる。
【実施例】
【００６８】
前記第５実施形態に係る図５及び６に示されるエマルジョン燃焼用混合液体供給システム３０を用いて燃焼実験を行った。尚、エマルジョン燃焼用混合器１０は前記第１実施形態に係る図１に示される構成のものを用いた。主な実験条件は以下のとおりである。
【００６９】
気温：約２０℃
風速：約２ｍ
液体燃料：Ａ重油
水：井戸水（非還元水）
混合比（容積比）：８７（Ａ重油）：１３（水）
小内径部１６Ａ、２２Ｂ、中間小内径部１２Ｅの内径（直径）：１２ｍｍ
大内径部１６Ｂの内径（直径）：２９ｍｍ
攪拌器１４の貫通孔１４Ａの内径（直径）：１ｍｍ
攪拌器１４の貫通孔１４Ａの個数：５１
攪拌器１４の先端平面部の直径：７ｍｍ
第２部材１８の内径（直径）：２４ｍｍ
大内径部２２Ａの内径（直径）：２７ｍｍ
ポンプ３６Ｂの吐出し量：１６．５リットル／時間
底面３４Ａに垂直な方向に対する吐出部３８Ｃの傾斜角：２５°
燃焼用器具３２：温室用加温機HK-4025（ネポン株式会社製）
排気温度測定用の熱電対：端子箱付熱電対T08タイプK（株式会社  東京熱学製）
計測計：SRF106AS（株式会社  山武アドバンスオートメーションカンパニー製）
【００７０】
尚、界面活性剤は使用しなかった。又、燃焼用器具３２は、（温室内ではなく）屋外に設置した。以上の条件の下で燃焼用器具３２に混合液体を供給し、約２時間、混合液体を燃焼用器具３２で燃焼させた。まず予備燃焼として排気温度が約２９０℃になるまで継続して約２８分間、混合液体を燃焼用器具３２で燃焼させた。次に、本燃焼を行った。具体的には、排気温度が２６０℃程度になるように断続的に約１００分間、混合液体を燃焼用器具３２で燃焼させた。尚、排気温度は温室用加温機の排気口の位置における温度である。又、混合液体貯留タンク３４には最初に約４５リットルの混合液体を貯留し、途中で液体燃料、水の補給は行わなかった。排気温度、混合液体貯留タンク３４内の混合液体の残量を数分〜１０数分の間隔で測定した。測定結果を表１に示す。又、本燃焼における混合液体の総消費量、混合液体に含まれる液体燃料（Ａ重油）の総消費量、本燃焼における液体燃料の平均消費量を表１に併記する。
【００７１】
【表１】
2010247080.tif 000003
【００７２】
［比較例］
上記実施例に対し、混合液体ではなく液体燃料（Ａ重油）のみを燃焼用器具３２に供給した。尚、気温、風速は以下のとおりであった。
【００７３】
気温：２３℃
風速：０ｍ（無風）
【００７４】
他の条件は上記実施例と同じ条件の下で、実施例と同様に、まず予備燃焼として排気温度が約２９０℃になるまで継続して約１８分間、混合液体を燃焼用器具３２で燃焼させた。次に、本燃焼を行った。具体的には、排気温度が２６０℃程度になるように断続的に約１０５分間、混合液体を燃焼用器具３２で燃焼させた。又、実施例と同様に排気温度、混合液体貯留タンク３４内の液体燃料の残量を数分〜１０数分の間隔で測定した。測定結果を表２に示す。
【００７５】
【表２】
2010247080.tif 000004
【００７６】
表１及び２に示されるように、実施例は比較例と同等の排気温度でありながら、実施例における液体燃料の平均消費量は比較例における液体燃料の平均消費量よりも少なかった。具体的には、比較例における液体燃料の１分間当たりの消費量は０．１５７リットルであったのに対し、実施例における液体燃料の１分間当たりの消費量は０．１４２リットルであった。即ち、実施例における液体燃料の平均消費量は比較例における液体燃料の平均消費量に対し約９．６％少なかった。このように本発明の実施例によれば界面活性剤や還元水を使用しなくてもエマルジョン燃焼の燃焼効率向上の効果が得られることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明は、例えば、温室用加温機、ボイラー、溶融炉、焼却炉等に利用することができる。
【符号の説明】
【００７８】
１０…エマルジョン燃焼用混合器
１２…管状部
１２Ａ…入口端
１２Ｂ…出口端
１２Ｃ…出口側縮径テーパ部
１２Ｄ…出口側内周溝部
１２Ｅ…中間小内径部
１４…攪拌器
１４Ａ…貫通孔
１６…第１部材
１６Ａ…小内径部
１６Ｂ…大内径部
１６Ｃ…入口側拡径テーパ部
１６Ｄ…小外径部
１６Ｅ…大外径部
１８…第２部材
２０…第３部材
２２…第４部材
２２Ａ…大内径部
２２Ｂ…小内径部
２２Ｃ…縮径テーパ部
２２Ｄ…大外径部
２２Ｅ…小外径部
３０、５０…エマルジョン燃焼用混合液体供給システム
３２…燃焼用器具
３４…混合液体貯留タンク
３４Ａ…底面
３６…第１の混合液体供給部
３８…混合液体還流部
３８Ｃ、４４Ａ、４６Ａ…吐出部
４０…第２の混合液体供給部
４２…液体燃料貯留タンク
４４…液体燃料供給部
４６…水供給部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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