(57)【要約】【課題】  界面活性剤の添加剤量を最小限に抑えながら、長期にわたって安定した油中水滴型エマルションを製造できるようにすること。【解決手段】  油通路１と、この油通路に一定流量を保って油を供給するとともに油通路１内に乱流域を生成する油供給手段Ｐ１と、油通路１であってその乱流域１ａに合流する水供給通路４と、この水供給通路４に一定流量の水を供給する水供給手段Ｐ２と、水供給通路４に合流する界面活性剤供給通路７と、この界面活性剤供給通路７に一定流量の界面活性剤を供給する界面活性剤供給手段Ｐ３と、上記油通路１の乱流域１ａと上記水供給通路４との合流点に生成される油水分散部Ａと、この油水分散部Ａより下流側に設けた衝撃作用部Ｃと、この衝撃作用部Ｃで衝撃を受けた流体をエマルションとして排出する構成にした。【選択図】  図１
2010043212.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
油中水滴型エマルションの製造方法であって、上記エマルションの油相を構成する油を供給する油通路を構成し、この油通路内には一定流量を保って油を噴出させて、この油通路内に油の乱流域を生成する一方、上記油通路に合流する水供給通路を設け、この水供給通路には一定流量を保って水を供給させるとともに、この水供給通路に合流する界面活性剤供給通路を設け、この界面活性剤供給通路には一定流量の界面活性剤を供給して、水と界面活性剤とを混合し、この混合液を上記油通路内の乱流域に合流させ、この乱流によって界面活性剤を混合した水を油中に分散させ、その後に、当該分散液に衝撃力を作用させて、上記通路から排出するとともに、上記油、水および界面活性剤の流量比を、目的の油中水滴型エマルション中の各成分比に維持する油中水滴型エマルションの製造方法。
【請求項２】
油通路と、この油通路に一定流量を保って油を供給するとともに油通路内に乱流域を生成する油供給手段と、上記油通路であってその乱流域に合流する水供給通路と、この水供給通路に一定流量の水を供給する水供給手段と、上記水供給通路に合流する界面活性剤供給通路と、この界面活性剤供給通路に一定流量の界面活性剤を供給する界面活性剤供給手段と、上記油通路の乱流域と上記水供給通路との合流部分に生成される油水分散部と、この油水分散部より下流側に設けた衝撃作用部とを備え、この衝撃作用部で衝撃を受けた流体をエマルションとして排出する構成にした油中水滴型エマルションの製造装置。
【請求項３】
油水分散部より下流側にボール収納部を設け、このボール収納部にボールを収納するとともに、このボール収納部とボールとの間に流体が通過する隙間を形成し、これらボール収納部およびボールからなる衝撃作用部を構成してなる請求項２記載の油中水滴型エマルションの製造装置。
【請求項４】
上記界面活性剤供給通路、水供給通路および油通路を一組としたエマルション生成機構部をそれぞれ一対備え、これら一対のエマルション生成機構部の油通路であって上記油水分散部の下流側を対向させて、各乱流域で油水分散された流体を互いに衝突させ上記衝撃部を構成した請求項２に記載の油中水滴型エマルションの製造装置。
【請求項５】
油通路と、この油通路に一定流量を保って、軽油、ガソリン、灯油あるいは重油などの燃料油を供給するとともに油通路内に乱流域を生成する油供給手段と、上記油通路であってその乱流域に合流する水供給通路と、この水供給通路に一定流量の水を供給する水供給手段と、上記水供給通路に合流する界面活性剤供給通路と、この界面活性剤供給通路に一定流量の界面活性剤を供給する界面活性剤供給手段と、上記油通路の乱流域と上記水供給通路との合流点に生成される油水分散部と、この油水分散部より下流側に設けた衝撃作用部と、この衝撃作用部で衝撃を受けた流体をエマルション燃料として排出する排出通路とを備えるとともに、上記界面活性剤のＨＬＢ値を３．０〜１０．０とする油中水滴型エマルション燃料の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、油中水滴型エマルションを製造する方法およびその製造装置と、油中水滴型エマルション燃料製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、燃料油中に水滴を分散させた油中水滴型エマルションを製造する装置として、例えば、攪拌装置や超音波分散機などが知られている。
上記攪拌装置は、攪拌羽根を設けた容器中に所定の比率を保った水と油を入れて攪拌する。攪拌羽根による場合は、それほど大きな剪断力を期待できないが、それでも、攪拌羽根の近辺では水の粒径がかなり小さくなる。しかし、攪拌羽根から離れたところでは、大きな水滴が残ってしまう。このように大きな水滴が残ってしまうと、粒径が大きい水滴を中心にして、水滴の合一が始まる。攪拌羽根によって小さくなった水滴も、大きな水滴に近づいて合一し、結局は全体的に不十分な分散状態となってしまう。
【０００３】
また、超音波分散機は、超音波を作用させる容器中に所定の比率を保った水と油を入れ、超音波のエネルギーを利用して、容器中の混合液に剪断エネルギーを作用させる。
このように超音波エネルギーを用いれば、ある程度のエマルションを製造できるが、そのためには、ある程度大きなエネルギーを長時間かけ続けなければならなかった。
また、上記攪拌装置および超音波分散機のいずれの場合にも、混合液を容器に入れて処理するので、いわゆるバッチ処理をせざるをえなかった。
【特許文献１】特開２００８−０１３６３３号公報
【特許文献２】特開２００８−１５６４３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
現在のようにオイルが高騰している折、オイルと水とを混合した油中水滴型エマルション燃料の製造がいろいろ試みられているが、攪拌装置では、バッチ処理をせざるをえず、連続的な処理ができないので、その生産性に劣るという問題があった。
また、この攪拌装置では、十分な剪断力が得られず、水滴の微粒化ができなので、安定的なエマルジョンを得ようとすると、大量の界面活性剤が必要になる。しかしながら、油中水滴型エマルションの安定化に適した界面活性剤は、油や水などと比べて高価であり、その添加量を多くすることにより、エマルションの製造コストが高くなってしまうという問題が発生する。
さらに、界面活性剤を多量に添加した場合、その界面活性剤が、エマルション燃料の燃焼性能に悪影響を与えることも考えられる。
【０００５】
また、上記超音波分散機も、もともとバッチ処理をせざるをえないので、上記したように生産性に劣るという問題があった。その上、超音波分散機によって大きな剪断力を得るためには消費エネルギーを大きくしなければならず、たとえエマルション燃料が得られたとしても、トータル的にみれば、経済的に意味のないものになってしまう可能性がある。
いずれの場合にも、上記した従来の装置では、油中水滴型エマルションを安定化させることが非常に難しかった。しかしながら、油中水滴型エマルション燃料は、燃料として十分に機能することは知られているが、それを保存することができないために、ほとんど実用に耐えないというのが現実であった。
【０００６】
この発明の目的は、界面活性剤の添加剤量を最小限に抑えながら、長期にわたって安定した油中水滴型エマルションを製造できるようにするとともに、油中水滴型エマルション燃料の製造装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明の油中水滴型エマルションの製造方法は、供給する油通路を構成し、この油通路内には一定流量を保って油を噴出させて、この油通路内に油の乱流域を生成する一方、上記油通路に合流する水供給通路を設け、この水供給通路には一定流量を保って水を供給させるとともに、この水供給通路に合流する界面活性剤供給通路を設け、この界面活性剤供給通路には一定流量の界面活性剤を供給して、水と界面活性剤とを混合し、この混合液を上記油通路内の乱流域に合流させ、この乱流によって界面活性剤を混合した水を油中に分散させ、その後に、当該分散液に衝撃力を作用させて、上記通路から排出するとともに、上記油、水および界面活性剤の流量比を、目的の油中水滴型エマルション中の各成分比に維持する点に特徴を有する。
【０００８】
第２の発明の油中水滴型エマルションの製造装置は、油通路と、この油通路に一定流量を保って油を供給するとともに油通路内に乱流域を生成する油供給手段と、上記油通路であってその乱流域に合流する水供給通路と、この水供給通路に一定流量の水を供給する水供給手段と、上記水供給通路に合流する界面活性剤供給通路と、この界面活性剤供給通路に一定流量の界面活性剤を供給する界面活性剤供給手段と、上記油通路の乱流域と上記水供給通路との合流部分に生成される油水分散部と、この油水分散部より下流側に設けた衝撃作用部とを備え、この衝撃作用部で衝撃を受けた流体をエマルションとして排出する構成にした点に特徴を有する。
【０００９】
第３の発明の製造装置は、油水分散部より下流側にボール収納部を設け、このボール収納部にボールを収納するとともに、このボール収納部とボールとの間に流体が通過する隙間を形成し、これらボール収納部およびボールからなる衝撃作用部を構成した点に特徴を有する。
ただし、上記隙間は、流体がボールに衝突したときにボールが回転できる程度の大きさであって、かつ、ボールの回転中心が大きくずれることがない程度の大きさに管理する必要がある。なぜなら、ボールの中心が大きくずれた場合には、流体に対する衝撃力が小さくなってしまうからである。従って、この発明の隙間とは、ボールの中心が大きくずれることがない程度のものをういう。
【００１０】
第４の発明は、第２の発明を前提とし、上記界面活性剤供給通路、水供給通路および油通路を一組としたエマルション生成機構部をそれぞれ一対備え、これら一対のエマルション生成機構部の油通路であって上記油水分散部の下流側を対向させて、各乱流域で油水分散された流体を互いに衝突させ上記衝撃部を構成した点に特徴を有する。
【００１１】
第５の発明の油中水滴型エマルション燃料の製造装置は、油通路と、この油通路に一定流量を保って、軽油、ガソリン、灯油あるいは重油などの燃料油を供給するとともに油通路内に乱流域を生成する油供給手段と、上記油通路であってその乱流域に合流する水供給通路と、この水供給通路に一定流量の水を供給する水供給手段と、上記水供給通路に合流する界面活性剤供給通路と、この界面活性剤供給通路に一定流量の界面活性剤を供給する界面活性剤供給手段と、上記油通路の乱流域と上記水供給通路との合流点に生成される油水分散部と、この油水分散部より下流側に設けた衝撃作用部と、この衝撃作用部で衝撃を受けた流体をエマルション燃料として排出する排出通路とを備えるとともに、上記界面活性剤のＨＬＢ値を３．０〜１０．０とする点に特徴を有する。
【発明の効果】
【００１２】
第１〜第５の発明では、油通路中に水を供給する油水分散部において、目的のエマルションの成分比率を維持しながら乱流による大きな剪断力を作用させるようにしているので、油中に分散される水滴の分散状態に偏りを少なくできる。このような分散液にさらに衝撃力を作用させることによって、分散状態の均一な油中水滴型エマルションを製造することができる。特に、乱流による剪断力を作用させてから次に衝撃力を作用させるまでの時間を短くできるので、液滴の合一をなくし、効率よく均一な分散状態を得ることができる。
そのため、この方法で製造された油中水滴型エマルションは、分散状態に偏りが少なく安定していて、長期の保存にも品質が変化することがない。
【００１３】
第２〜第４の発明の製造装置は、油通路と、そこに生成した乱流路に、一定の流量の水を合流させる水供給通路を備えた単純な構造で、均一分散を実現でき、エマルションの量産にも対応できる。
第３の発明によれば、衝撃作用部を、流体を衝突させるボールで構成し、そのボールと収納部との間に隙間を設けているので、ボールが衝突する流体によって回転することになる。このように、流体が衝突したときボールが回転するので、ボールに対する衝撃力が緩和され、ボール表面が磨耗し難くなる。しかも、ボールが回転して衝突面がそのつど変化するので、ボールの一箇所だけが集中的に磨耗したりせず、衝撃作用部の寿命を長く保つことができる。
第４の発明によれば、油水の分散液を対向衝突させることによって、停止している衝突壁などに衝突させるよりも、大きな衝撃力を簡単に得ることができる。
【００１４】
また、第５の発明によれば、安定した油中水滴型エマルション燃料を製造することができる。そのうえで、適切なＨＬＢ値を有する界面活性剤を選択することによって、その添加量を最小限にすることもできる。高価な界面活性剤の添加量を少なくして、製造コストを抑えることができるととも、界面活性剤によってエマルション燃料の燃焼性能に悪影響を与えることもない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
第１実施形態の油中水滴型エマルションの製造装置を図１〜図３に示す。
まず、図１の回路図を用いて、この第１実施形態のエマルション製造装置のエマルション生成原理を説明する。
このエマルション製造装置は、燃料油などの油を供給する第１ポンプＰ１、水を供給する第２ポンプＰ２、界面活性剤を供給する第３ポンプＰ３を備えている。
【００１６】
第１ポンプＰ１の吸引側には油タンクＴ１を接続し、吐出側には油通路１を接続し、この油通路１にはオリフィス２を設けている。そして、上記第１ポンプＰ１は、オリフィス２の上流側の圧力を一定に保つもので、このようにオリフィス２の上流側の圧力を一定に保つことよって、オリフィス２を通過する流量が一定に保たれるようにしている。また、上記オリフィス２を通過した後の油は高速で噴出して、オリフィス２の下流側における油通路１内に乱流域１ａを生成する。
なお、上記第１ポンプＰ１とオリフィス２とでこの発明の油供給手段を構成している。
また、上記油通路１の圧力を一定に保つために、第１ポンプＰ１とオリフィス２との間に圧力制御弁を設けるようにしてもよい。
【００１７】
一方、第２ポンプＰ２の吸引側には水タンクＴ２を接続し、吐出側には水供給通路４を接続している。この水供給通路４には、逆止弁５を設けるとともに、その下流側にはオリフィス６を設けている。このオリフィス６と上記第２ポンプＰ２とによってこの発明の水供給手段を構成し、上記第２ポンプＰ２は、オリフィス６の上流側の圧力を一定に保つもので、このようにオリフィス６の上流側の圧力を一定に保つことよって、オリフィス６を通過する流量が一定に保たれるようにしている。
そして、上記オリフィス６の下流側を、上記油通路１の乱流域１ａに合流させ、この合流点をこの発明の油水分散部Ａとしている。
なお、符号９は逆止弁５の上流に接続したアキュームレータで、第２ポンプＰ２の脈動を吸収するためのものである。また、上記逆止弁５は、油通路１のオリフィス２の上流側の高圧が何らかの原因で、水供給通路４を介して第２ポンプＰ２に作用してしまうことを防止する機能を発揮する。
【００１８】
さらに、上記第３ポンプＰ３の吸引側には界面活性剤タンクＴ３を接続し、吐出側には界面活性剤供給通路７を接続している。この界面活性剤供給通路７には、逆止弁２８を設けるとともに、その下流側にはオリフィス８を設けている。このオリフィス８と上記第３ポンプＰ３とによってこの発明の界面活性剤供給手段を構成し、上記第３ポンプＰ３は、オリフィス８の上流側の圧力を一定に保つことによって、オリフィス６を通過する流量が一定に保たれるようにしている。
なお、符号２９は逆止弁２８の上流に接続したアキュームレータで、第３ポンプＰ３の脈動を吸収するためのものである。また、上記逆止弁２８は、油通路１のオリフィス２の上流側の高圧が何らかの原因で、界面活性剤通路７を介して第３ポンプＰ３に作用してしまうことを防止する機能を発揮する。
【００１９】
また、上記界面活性剤供給通路７におけるオリフィス８の下流側を、上記水供給通路４におけるオリフィス６と上記油水分散部Ａとの間の合流点Ｂに合流させている。従って、上記合流点Ｂで水に界面活性剤が混合され、その混合液が、上記油水分散部Ａで油通路１の乱流域１ａに合流して乱流による剪断力を受けることになる。油水分散部Ａは、乱流域１ａに形成されるが、この乱流域１ａはオリフィス２からの噴出流が高速になって負圧を生じ、水供給通路４の流体を確実に引き込むことができる。ただし、上記オリフィス６やオリフィス９を流れる流量は、上記第２ポンプＰ２および第３ポンプＰ３によって一定に制御されるので、上記油水分散部Ａにおいて水供給通路４から引き込まれる流量は一定に保たれる。
【００２０】
なお、上記逆止弁５，２８が、ポペットにばね力を作用させて、そのばね力を調整可能にし、流量制御弁として機能する場合には、上記オリフィス６やオリフィス８が無くても、上記水供給通路４や界面活性剤供給通路７の流量を一定に制御することができる。
また、オリフィスから流体を噴出させた場合、その下流側における流体の衝撃力には、オリフィス出口の直近ではなく、少し離れた位置とさらに離れた位置とに、ピーク値があることが一般に知られている。そこで、この第１実施形態でも、上記油水分散部Ａを、乱流域１ａ中のいずれかの衝撃のピーク位置に合わせた位置に設けるようにして、引き込まれた流体に、より大きな剪断力を作用させるようにしている。
【００２１】
さらに、上記油通路１の油水分散部Ａの下流側には、セラミック製のボール３を収納する収納部２２を設け、衝撃作用部Ｃとするとともに、収納部２２とボール３との隙間を排出通路１０に接続している。そして、上記ボール３に衝突した流体が、排出通路１０を介してエマルションの回収タンクＴ４に回収されるようにしている。
この回収タンクＴ４は大気圧になっているので、上記排出通路１０は耐圧性を備えている必要はなく、樹脂ホースなどで構成することができる。
なお、上記油水分散部Ａから上記衝撃作用部Ｃまでの距離を短くして、油水分散液が生成されてから、ボール３に衝突して衝撃力を受けるまでの時間を短くしている。このようにすれば、油通路１中に分散された水滴が合一する間も無く、衝撃力を受けて微細化されることになる。
【００２２】
次に、この装置の作用を説明する。
第１、第２、第３ポンプＰ１，Ｐ２，Ｐ３の吐出量を、それぞれ一定に保って各供給通路１，４，７に所定の流量を供給する。このとき、各ポンプＰ１，Ｐ２，Ｐ３からの供給流は、その比率を、この装置で製造する目的のエマルションの各成分比率に保つ。
上記のように、各供給通路に流体が供給されたら、水供給通路４には、合流点Ｂで界面活性剤が供給され、水と界面活性剤の混合液が生成される。この混合液が、水供給通路４の下流側の油水分散部Ａから油供給通路１の乱流域１ａに供給される。
【００２３】
油水分散部Ａで油の乱流域１ａに合流した水と界面活性剤との混合液は、乱流域１ａの乱流に引き込まれて剪断力を受ける。乱流による大きな剪断力を受けた流体は、油中に水滴が分散するとともに水滴が微粒化された油水分散液として衝撃作用部Ｃを構成するボール３に衝突する。
そして、上記衝撃作用部Ｃで衝撃力を受けた流体は、水滴をより微粒化し、ボール３の周囲の隙間から排出通路１０を介してエマルション回収タンクＴ４へ回収される。
【００２４】
このようにして製造され、回収タンクＴ４に回収された油中水滴型エマルションは、油の乱流域１ａと水とを合流させる油水分散部Ａにおいて、目的のエマルションの成分比を維持して合流した瞬間に、直ちに乱流による非常に大きい剪断力を受けるので、この剪断力によって水滴を微小化する過程においても、油と水の偏りができない。さらに、乱流の剪断力を受けた後に、衝突による衝撃力を受けるので、より均一な分散状態を維持できる。従って、最終的に製造された油中水滴型エマルション中の水滴の粒度分布は狭く、長期にわたって安定したエマルションが得られることになる。
また、この第１実施形態の装置では、連続処理ができるので、供給流量を増やして製造量を多くすることは簡単である。
【００２５】
以下に、上記エマルション製造装置の具体的構成を、図２，３を用いて説明する。
図２は、図１中、一点鎖線で示したエマルション生成機構部Ｅの構造を示す断面図であり、図３は図２のIII-III線断面図である。そして、図１の回路図に相当する箇所には、同じ符号をつけている。
図２、図３に示すように、エマルション生成機構部Ｅは、第１ブロック１１と第２ブロック１２とで構成されるボディ１３内に、乱流域１ａを有する油通路１と、この乱流域１ａに油水分散部Ａにおいて接続する水供給通路４、この水供給通路４に合流点Ｂを介して接続する界面活性剤供給通路７を形成している。第１ブロック１１と第２ブロック１２とは、図示しないボルトによって結合している。
【００２６】
また、第１ブロック１１であって、上記各通路１，４，７の開口端側には、プラグ取付穴１４を形成し、この３つのプラグ取付穴１４のそれぞれには、プラグ１５をねじ結合している。但し、これらのプラグ１５には、第１ブロック１１内に形成した上記各通路１，４，７に連続する通路１，４，７をそれぞれ形成し、その下流側端部と第１ボディ１１との間には、それぞれノズル１６，１７，１８と、スペーサ１９とを介在させている。
また、第１ボディ１１に取り付けた各プラグ１５の開口のそれぞれには、継手２０を取り付け、それぞれ、第１、第２、第３ポンプＰ１，Ｐ２，Ｐ３を接続している。
【００２７】
なお、上記３つのプラグ１５、スペーサ１９、継手２０は、全て同一形状であるが、ノズル１６，１７，１８には、径の異なるオリフィス２，６，８を形成している。また、図中符号３０は、Ｏリングである。
上記油通路１中に設けられるノズル１６のオリフィス２は、エマルションの油相分の流量比を保った油を、油通路１に供給し、オリフィス２の下流側に高速の乱流域１ａを生成できる寸法である。また、水供給通路４中のノズル１７のオリフィス６は、エマルションの水相分の一定流量を保つための直径を備え、界面活性剤供給通路７中に設けるノズル１８のオリフィス８は、界面活性剤の添加量に相当する一定流量を保つための直径を備えている。
【００２８】
さらに、第２ブロック１２には、第１ブロック１１に形成した油通路路１と連続する油通路１と、この油通路１と直交する方向にプラグ穴１４を形成している。このプラグ穴１４には、軸方向に貫通する排出通路１０を形成したプラグ２１をねじ結合している。
また、このプラグ２１と第２ボディ１２との間に、上記ボール３を収納する収納部２２を形成している。上記収納部２２は、図３に示すように、第２ボディ１２に形成した円筒部２２ａと円錐部２２ｂと、プラグ２１の端部に形成したテーパー面とで構成され、上記円筒部２２ａと円錐部２２ｂとの境界部や、円筒部２２ａとプラグ２１のテーパー面との境界部に、隙間が形成されるようにしている。この隙間を介して、流体が排出通路１０へ排出される。
さらに、上記円筒部２２ａの断面円の直径をボール３の外径よりもわずかに大きくして、乱流域１ａから噴射される流体が衝突する衝撃力によってボール３が回転するようにしている。
【００２９】
このように、衝撃作用部Ｃのボール３が流体の衝撃によって回転し、衝突面が変化するようにしているため、ボール３の同一面のみが流体の衝撃を受けるのではない。そのため、ボール３の特定の面が流体の衝撃を受け続けて磨耗を低減できる。衝撃作用部Ｃを構成するボール３が磨耗してしまうと、その磨耗片がエマルションに混入してしまうという問題があるうえ、ボール３の交換が必要となるが、この第１実施形態のように、ボール３の磨耗を低減できれば、上記のような問題もなくなる。
【００３０】
上記第１実施形態のエマルション製造装置で、油中水滴型エマルション燃料を製造する実験を行なったので、その実験を以下に説明する。
この実験では、油として灯油などの燃料油を用い、界面活性剤は、ＨＬＢ値が６．９のものを用いた。
そして、油：水の比率を、約７：３とし、界面活性剤の添加量を約１％とした油中水滴型エマルションを製造した。
【００３１】
なお、各通路１，４，７に設けたオリフィス２，６，８の寸法は以下の通りである。
油通路１に設けたオリフィス２は、直径を０．７［ｍｍ］、長さ１．５［ｍｍ］とし、水供給通路４中に設けたオリフィス６は、直径０．４６［ｍｍ］、長さ０．９［ｍｍ］とした。また、界面活性剤供給通路７中に設けたオリフィス８は、直径０．２２［ｍｍ］、長さ０．５［ｍｍ］としている。
【００３２】
そして、第１ポンプＰ１によって６．５［ＭＰａ］の圧力を維持して、油通路１に設けたオリフィス２に、流量１４０［ｌ／ｈ］の燃料油を供給し、オリフィス２からの噴出時の流速を約１１２［ｍ／ｓ］として乱流域１ａを生成した。
一方、第２ポンプＰ２によって０．２［ＭＰａ］の圧力を維持して、水供給通路４に設けた上記オリフィス６に、流量６０［ｌ／ｈ］の水を供給し、水供給通路４における流速を約２０［ｍ／ｓ］とした。
【００３３】
さらに、第３ポンプＰ３によって、圧力０．２［ＭＰａ］を維持して、界面活性剤供給通路７に設けた上記オリフィス８に、約２［ｌ／ｈ］の流量を供給し、界面活性剤供給通路７における流速を約２０［ｍ／ｓ］とし、合流点Ｂで水供給通路４と合流させた。
さらにまた、図２の第１ボディ１１内の油水分散部Ａと第２ボディ内の衝撃作用部Ｃとの距離を約２．５［ｃｍ］にした。一方、上記乱流域１ａにおける流速は、上記したように約１１２［ｍ／ｓ］である。従って、流体が油水分散部Ａから衝撃作用部Ｃに到達する時間は約２×１０−４［ｓ］という短時間となる。つまり、油水分散部Ａで水滴が分散されてから衝撃作用部Ｃで衝撃力を受けるまでは、ほとんど瞬間である。
【００３４】
上記合流点Ｂでは、水供給通路４の水流に界面活性剤が引き込まれて一体となり、その混合流体が、水通路１の乱流域１ａの上記油水分散部Ａで合流する。
この油水分散部Ａにおいて、燃料油と水と海面活性剤とは７０：３０：１の割合で合流するので、燃料油の乱流による大きな剪断力を受けた流体は７０：３０：１の割合を保って水滴を微粒化し、水滴は偏りなく分散される。さらに、衝撃作用部Ｃで衝撃を受けて排出された油中水滴型エマルション燃料は、水滴の均一な微粒化がさらに進むが、上記したように、油水分散部Ａで水滴が分散されてから衝撃作用部Ｃに達するまでの時間は、約２×１０−４［ｓ］なので、その間に水滴の合一も無く、ほとんど瞬間的に、安定した油中水滴型エマルション燃料を製造することができる。
このようにして製造されたエマルション燃料は、その状態を長期にわたって維持し、製造半年後にも相分離していないことを確認できた。
【００３５】
また、上記製造装置によって製造されたエマルション燃料は、燃焼時に内部の微細な水粒子が爆発的に蒸発して燃料油を霧化させて良好な燃焼が行なわれ、煤の発生を少なくできるだけでなく、燃料油単体の場合と比べて燃焼温度にも遜色がないことを実験的に確認している。
さらに、上記製造条件では、１時間に約２００［ｌ］のエマルション燃料を、安定的に製造できるので、エマルション燃料の量産にも対応できる。
【００３６】
なお、界面活性剤として、ＨＬＢ値６．９のものを用いたが、油中水滴型エマルション用の界面活性剤としては、ＨＬＢ値が３．０〜１０．０の界面活性剤が使用でき、油の種類によって、最適な界面活性剤の種類や添加量は多少異なることを実験的に確認している。ただし、ＨＬＢ値が６．９付近のものを用いた場合に、灯油、軽油、重油など種類の異なるいずれの燃料油を油相としても、安定なエマルションを得られることを確認している。
また、上記第１実施形態のエマルション製造装置においては、上記油水分散部Ａにおける乱流による大きな剪断力と、衝撃作用部Ｃにおける衝撃力による剪断力を流体に作用させて、安定な分散状態を生成できるため、界面活性剤の添加量を最小限にすることができる。
【００３７】
図４は、第２実施形態のエマルション製造装置の構造を示す断面図である。
この第２実施形態では、上記第１実施形態のエマルション生成機構部Ｅに相当するエマルション生成機構部Ｅ’を一対備え、これらエマルション生成機構部部Ｅ’、Ｅ’の乱流域１ａを対向配置している点が特徴である。
上記第１実施形態とは、配置や寸法が異なっても、同様の機能を有する通路やオリフィスには、図４においても第１実施形態と同じ符号を用いている。
【００３８】
すなわち、この第２実施形態の装置は、図４において一点鎖線で示したボディ２３の中心線ｌを中心にした線対称の構成で、中心線ｌの上下にそれぞれエマルション生成機構部Ｅ’，Ｅ’を設けている。
一方のエマルション生成機構部Ｅ’を構成するため、ボディ２３には、３つのプラグ取付穴１４と、各プラグ取付穴１４の軸方向に連続する乱流域１ａを有する油通路１、水供給通路４、界面活性剤供給通路７とを形成している。そして、上記第１実施形態と同様に、上記水供給通路４には、合流点Ｂにおいて界面活性剤供給通路７を合流させ、上記乱流域１ａには、油水分散部Ａにおいて水供給通路４を合流させるようにしている。
【００３９】
上記油通路１に直接接続しているプラグ取付穴１４には、中心に油通路１を形成したプラグ２４取り付けるとともに、このプラグ２４とボディ２３との間には、オリフィス２を形成したノズル１６とスペーサ１９とを介在させている。そして、このプラグ２４には継手２０を介して油を供給するためのポンプを接続し、このポンプで上記オリフィス２の通過流量を所定値に制御して乱流域１ａに乱流を生成させるようにする。
【００４０】
また、水供給通路４に接続しているプラグ取付穴１４には、中央に水供給通路４を形成したプラグ２５取り付けるとともに、このプラグ２５とボディ２３との間には、オリフィス６を形成したノズル１７とスペーサ１９とを介在させている。そして、このプラグ２５には継手２０を介して水を供給するためのポンプを接続し、上記オリフィス６の通過流量を所定値に維持して、水供給通路４を上記油水分散部Ａとなる位置で上記乱流域１ａに合流させる。
【００４１】
さらに、上記界面活性剤供給通路７に接続しているプラグ取付穴１４には、中央に界面活性剤供給通路７を形成したプラグ２６取り付けるとともに、このプラグ２６とボディ２３との間には、オリフィス８を形成したノズル１８とスペーサ１９とを介在させている。そして、このプラグ２６には継手２０を介して界面活性剤を供給するためのポンプを接続し、上記オリフィス８の通過流量を所定値に維持して、上記水供給通路４の合流点Ｂで合流させる。
【００４２】
そして、上記のエマルション生成機構部Ｅ’を、上記中心線ｌを介して線対称に配置し、両エマルション生成機構部Ｅ’，Ｅ’の乱流域１ａ，１ａ同士を対向させ、流体を対向衝突させる。この衝突部が、この発明の衝撃作用部Ｃとなる。
さらに、ボディ２３には、上記衝撃作用部Ｃに接続し、上記油通路１と直交する方向に排出通路１０を形成し、この排出通路に連続する取付穴３１を形成し、そこに取り付けた継手２７を介して回収タンクＴ４にエマルションを排出する。なお、排出通路１０には、両エマルション生成機構部Ｅ’，Ｅ’からの合計流量が排出されるので、排出通路１０の流路断面積を大きくして速やかに排出できるようにしている。また、回収タンクＴ４側は大気圧なので、継手２７より下流側の排出通路１０は樹脂ホースなどで足りる。
【００４３】
上記第２実施形態のエマルション製造装置も、各エマルション生成機構部Ｅ’におけるこの発明の油水分散部Ａにおいて、油に対して均一な水滴が分散した油水分散液が生成され、さらに衝撃作用部Ｃで衝撃力を作用させることによって水滴が均一に分散し、安定な油中水滴型エマルションを製造できる。このように、安定したエマルションが製造できるのは、上記した通り、界面活性剤、水、油を合流させる際に、それぞれの流量比率を目的のエマルションの成分比に制御することによって合流流体中の成分の偏りを少なくしながら、油に水を合流させる際に、オリフィス２からの噴射流による負圧で水を引き込み、直ちに、乱流による十分な剪断力を作用させて水滴を微粒化するとともに、さらに衝撃力を作用させているからである。
【００４４】
特に、この第２実施形態では、衝撃作用部Ｃで流体が対向衝突するので、衝突速度が、流速の２倍となり、静止物体に衝突する場合と比べて、流体が受ける衝撃力を大きくすることができる。従って、流体に作用させる剪断力が大きくなり、水滴のさらなる微細化が可能になる。
この第２実施形態の装置においても、上記第１実施形態と同様の条件で、エマルション燃料を製造する実験を行なったところ、均一な分散状態を長時間維持できるるともに、燃料としての性能も満足するエマルション燃料を得ることができた。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】第１実施形態の回路図である。
【図２】第１実施形態のエマルション生成機構部の構造を示す断面図である。
【図３】図２のIII-III線断面図である。
【図４】第２実施形態のエマルション生成機構部の構造を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１      油通路
１ａ    乱流域
２      オリフィス
３      ボール
４      水供給通路
６      オリフィス
７      界面活性剤供給通路
８      オリフィス
１０    排出通路
１６，１７，１８    ノズル
２２    収納部
Ａ      油水分散部
Ｃ      衝撃部
Ｅ，Ｅ’  エマルション生成機構部
Ｐ１    第１ポンプ
Ｐ２    第２ポンプ
Ｐ３    第３ポンプ
【図１】
2010043212.tif 000003
【図２】
2010043212.tif 000004
【図３】
2010043212.tif 000005
【図４】
2010043212.tif 000006