(57)【要約】【課題】液体燃料に水を混入しても長期間安定に保存することを可能とする。【解決手段】高圧注入装置９からパイプ７を介して円筒形容器５の中に水を高圧で注入し、円筒形容器５からフィルタ３を介して液体燃料１の中に水を高圧注入し、液体燃料１の中に極小粒子状の水を混入し、燃焼効率が高く、排気ガスの少ない液体燃料を生成し、かつ長期間、安定に保存することができる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体燃料中にフィルタを介して水を高圧注入して、液体燃料中に極小粒子状の水を混入し、これにより高燃焼率の液体燃料を生成することを特徴とする水の乳化方法。
【請求項２】
前記フィルタは、ステンレス細線を多層に織り重ね焼結して形成されることを特徴とする請求項１記載の水の乳化方法。
【請求項３】
前記高圧注入する水には、液体燃料との間に界面を形成する界面剤を予め混入することを特徴とする請求項１または２記載の水の乳化方法。
【請求項４】
前記水の粒子の直径は、ミクロンオーダまたはサブミクロンオーダであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の水の乳化方法。
【請求項５】
水を高圧注入する圧力は、１００気圧以上であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の水の乳化方法。
【請求項６】
水の高圧注入は、前記フィルタを超音波振動させながら行われることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の水の乳化方法。
【請求項７】
液体燃料中に設置されるフィルタと、
このフィルタを介して水を高圧注入して液体燃料中に極小粒子状の水を混入する高圧注入手段と
を有することを特徴とする水の乳化装置。
【請求項８】
前記フィルタは、容器の側面に設けられ、この容器の一部にはパイプを介して高圧注入手段に連結され、高圧注入手段からの高圧の水がパイプを介して容器に高圧注入され、容器からフィルタを介して液体燃料中に高圧注入されるようになっていることを特徴とする請求項７記載の水の乳化装置。
【請求項９】
前記フィルタは、ステンレス細線を多層に織り重ね焼結して形成されることを特徴とする請求項７または８記載の水の乳化装置。
【請求項１０】
前記高圧注入する水には、液体燃料との間に界面を形成する界面剤を予め混入することを特徴とする請求項７乃至９のいずれかに記載の水の乳化装置。
【請求項１１】
前記水の粒子の直径は、ミクロンオーダまたはサブミクロンオーダであることを特徴とする請求項７乃至１０のいずれかに記載の水の乳化装置。
【請求項１２】
水を高圧注入する圧力は、１００気圧以上であることを特徴とする請求項７乃至１１のいずれかに記載の水の乳化装置。
【請求項１３】
水の高圧注入は、前記フィルタを超音波振動させながら行うことを特徴とする請求項７乃至１２のいずれかに記載の水の乳化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばガソリンやエタノールのような石油系液体燃料などの液体燃料に水を混入させて、燃焼効率の向上および排気ガスの低減を図った水の乳化方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガソリンなどの石油系液体燃料に水を混入させると、燃焼効率が向上するとともに排気ガスなども低減することが知られている。そのため温暖化に対する炭酸ガスの排出問題や石油高騰の対策の一環として石油系液体燃料に対して水を混入する方法が種々検討されている（例えば特許文献１及び２）。
【０００３】
なお、水は４００度位になると、酸素と水素に分解され、再燃焼して水に戻るが、このとき発生するエネルギーは石油系液体燃料が燃焼する時のものよりも大きいものであるとされる。従って、石油系液体燃料に水を混入させて燃やすと、温度が高まり、燃焼効率が向上することになる。
【特許文献１】特開2004-352967号公報
【特許文献２】特開平10-168467号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、石油系液体燃料と水は、比重が異なるために、水を混合した石油系液体燃料を長期間貯蔵すると、水と石油系液体燃料の層に分離してしまい、長期間安定に保存することができない。
【０００５】
石油系液体燃料に水を混入させるために、従来は、水を乳化させて安定的に混ぜ合わせるという乳化方法を利用している。そして、乳化剤として界面活性剤を水に混入してかき混ぜたり、または超音波を当てて乳化を図るという方法が取られているが、水を数十パーセント以上混入させて、長期間、安定に保存させることができるものは従来存在しない。
【０００６】
更に、従来の乳化方法は、長期間、石油系液体燃料内に安定に保存させることができないことに加えて、乳化させたい水の粒子を粒径を揃えて大量に作ることができないという問題もある。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、液体燃料に水を混入しても長期間安定に保存することができる水の乳化方法および装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を達成するため、請求項１記載の水の乳化方法は、液体燃料中にフィルタを介して水を高圧注入して、液体燃料中に極小粒子状の水を混入し、これにより高燃焼率の液体燃料を生成することを要旨とする。
【０００９】
請求項１記載の水の乳化方法では、液体燃料中にフィルタを介して水を高圧注入するため、液体燃料中に粒径の揃った極小粒子状の水を均一かつ安定的に混入でき、これにより燃焼効率が高く、排気ガスの少ない液体燃料を生成できるとともに、この混入状態を長期間、安定に保存することができる。
【００１０】
請求項２記載の水の乳化方法は、前記フィルタが、ステンレス細線を多層に織り重ね焼結して形成されることを要旨とする。
【００１１】
請求項２記載の水の乳化方法では、フィルタがステンレス細線を多層に織り重ね焼結して形成されるものであるため、水を高圧注入でき、極小粒子状、例えば３μｍのようにミクロンオーダまたはサブミクロンオーダの均一な極小粒子状の水として液体燃料の中に混入して、長期間、安定に保存できる。
【００１２】
請求項３記載の水の乳化方法は、前記高圧注入する水には、液体燃料に触れると界面を形成する界面剤を予め混入することを要旨とする。
【００１３】
請求項３記載の水の乳化方法では、液体燃料との間に界面を形成し、例えば硬化する界面剤を高圧注入する水に予め混入するため、液体燃料の中に高圧注入した水の粒子の周囲に界面剤による殻が形成され、これにより水の粒子は互いに凝集することがなくなり、水の粒子が液体燃料に安定的かつ均一に混入し、長期間、安定に保存することができる。
【００１４】
請求項４記載の水の乳化方法は、前記水の粒子の直径が、ミクロンオーダまたはサブミクロンオーダであることを要旨とする。
【００１５】
請求項４記載の水の乳化方法では、水の粒子の直径はミクロンオーダまたはサブミクロンオーダであり、小さく分離され、長期間安定に保存することができる。
【００１６】
請求項５記載の水の乳化方法は、水を高圧注入する圧力が、１００気圧以上である。
【００１７】
請求項５記載の水の乳化方法では、水を高圧注入する圧力が、１００気圧以上であるため、この高圧でフィルタを通過した水は極小粒子状として液体燃料の中に安定に混入し、長期間安定に保存可能となる。
【００１８】
請求項６記載の水の乳化方法は、水の高圧注入が前記フィルタを超音波振動させながら行われることを要旨とする。
【００１９】
請求項６記載の水の乳化方法では、水の高圧注入はフィルタを超音波振動させながら行われるため、フィルタを通過した水の粒子は更に小さくより均等に分離され、更に長期間安定に保存することができる。
【００２０】
請求項７記載の水の乳化装置は、液体燃料中に設置されるフィルタと、このフィルタを介して水を高圧注入して液体燃料中に極小粒子状の水を均一かつ安定的に混入する高圧注入手段とを有することを要旨とする。
【００２１】
請求項７記載の水の乳化装置は、高圧注入装置から液体燃料中に設置されたフィルタを介して水を高圧注入するため、液体燃料中に粒径の揃った極小粒子状の水を均一かつ安定的に混入でき、これにより燃焼効率が高く、排気ガスの少ない液体燃料を生成できるとともに、長期間、安定に保存することができる。
【００２２】
請求項８記載の水の乳化装置は、前記フィルタが、容器の側面に設けられ、この容器の一部にはパイプを介して高圧注入手段に連結され、高圧注入手段からの高圧の水がパイプを介して容器に高圧注入され、容器からフィルタを介して液体燃料中に高圧注入されるようになっていることを要旨とする。
【００２３】
請求項８記載の水の乳化装置では、高圧注入手段からの高圧の水がパイプを介して容器に高圧注入され、容器からフィルタを介して液体燃料中に高圧注入されるため、液体燃料中に粒径の揃った極小粒子状の水を均一かつ安定的に混入でき、燃焼効率が高く、排気ガスの少ない液体燃料を生成できるとともに、長期間、安定に保存することができる。
【００２４】
請求項９記載の水の乳化装置は、前記フィルタが、ステンレス細線を多層に織り重ね焼結して形成されることを要旨とする。
【００２５】
請求項９記載の水の乳化装置では、フィルタがステンレス細線を多層に織り重ね焼結して形成されるものであるため、水を高圧注入でき、極小粒子状、例えば３μｍのようにミクロンオーダまたはサブミクロンオーダの極小粒子状の水として液体燃料の中に混入して、長期間、安定に保存できる。
【００２６】
請求項１０記載の水の乳化装置は、前記高圧注入する水には、液体燃料との間に界面を形成する界面剤を予め混入することを要旨とする。
【００２７】
請求項１０記載の水の乳化装置では、液体燃料に触れると硬化する界面剤を高圧注入する水に予め混入するため、液体燃料の中に高圧注入した水の粒子の周囲に界面剤の界面、例えば殻が形成され、これにより水の粒子は互いに凝集することがなくなり、水の粒子が液体燃料に安定的かつ均一に混入し、長期間、安定に保存することができる。
【００２８】
請求項１１記載の水の乳化装置は、前記水の粒子の直径が、ミクロンオーダまたはサブミクロンオーダであることを要旨とする。
【００２９】
請求項１１記載の水の乳化装置では、水の粒子の直径はミクロンオーダまたはサブミクロンオーダであり、小さく分離され、長期間安定に保存することができる。
【００３０】
請求項１２記載の水の乳化装置は、水を高圧注入する圧力が、１００気圧以上であることを要旨とする。
【００３１】
請求項１２記載の水の乳化装置では、水を高圧注入する圧力が、１００気圧以上であるため、この高圧でフィルタを通過した水は極小粒子状として液体燃料の中に安定に混入し、長期間安定に保存可能となる。
【００３２】
請求項１３記載の水の乳化装置は、水の高圧注入が、前記フィルタを超音波振動させながら行われることを要旨とする。
【００３３】
請求項１３記載の水の乳化装置では、水の高圧注入はフィルタを超音波振動させながら行われるため、フィルタを通過した水の粒子は更に小さく均等に分離され、更に長期間安定に保存することができる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、液体燃料中にフィルタを介して水を高圧注入するので、液体燃料中に粒径の揃った極小粒子状の水を均一かつ安定的に混入でき、これにより燃焼効率が高く、排気ガスの少ない液体燃料を生成できるとともに、長期間、安定に保存することができる。
【００３５】
また、本発明によれば、液体燃料に触れると硬化する界面剤を高圧注入する水に予め混入するので、液体燃料の中に高圧注入した水の粒子の周囲に界面剤の殻が形成され、これにより水の粒子は互いに凝集することがなくなり、水の粒子が液体燃料に安定的かつ均一に混入し、長期間、安定に保存することができる。
【００３６】
更に、本発明によれば、水の高圧注入はフィルタを超音波振動させながら行われるので、フィルタを通過した水の粒子は更に小さい粒子に均等に分離され、更に長期間安定に保存することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下、図面を用いて、本発明を実施するための最良の形態(以下、実施形態と称する)を説明する。
【００３８】
図１は、本発明の一実施形態に係わる水の乳化方法を実施する乳化装置の構成を示す図である。同図に示す水の乳化装置は、ガソリンやエタノールのような石油系液体燃料などの液体燃料１の中に円周部がフィルタ３で形成された筒状で、直径７０ｍｍΦ、長さ３００ｍｍ程度の円筒形容器５が設けられている。すなわち、円筒形容器５の円周部は、フィルタ３で構成されている。
【００３９】
また、円筒形容器５の一方の側面には、パイプ７を介して高圧注入装置９が取り付けられている。この高圧注入装置９は、液体燃料１の中にフィルタ３を介して水を高圧で注入するためのものである。すなわち、高圧注入装置９から高圧で排出される水は、矢印１９で示すようにパイプ７を通って円筒形容器５内に圧入され、円筒形容器５からフィルタ３を介して液体燃料１の中に極小粒子状の水１１として高圧で混入される。
【００４０】
フィルタ３は、図２に示すように、ステンレス細線を多層に織り重ね焼結して形成され、例えばミクロンオーダまたはサブミクロンオーダのろ過孔を有しているものであるとともに、ステンレス製であるので、例えば１００気圧以上の高圧に十分耐え得るものである。
【００４１】
具体的には、濾過用の金網と、この濾過用金網を保護し、補強するたの保護用金網からなる。金網としては、平織、綾織、平畳織あるいは綾畳織等により形成される。なお後述する補強用としてパンチングメタルを適宜用いることもある。一例として図２では、３ａと３ｎが保護用金網であり、その間に濾過用金網３ｂあるいは３ｃ・・が設けられる。さらに保護用金網を増やして表裏２層から中間部に３層、４層を設けてもよく、この場合には全体として５層、６層・・構成のフィルタ３となる。例えば、６層構造の場合には、保護用金網３ａ、３ｂ、濾過用金網３ｃ、保護用金網３ｄ、濾過用金網３ｅ、保護用金網３ｆ等の構成が考えられる。また金網としては、ステンレス細線をフェルト状に圧縮固定したものであるっても良い。
【００４２】
従って、このフィルタ３を介して液体燃料１の中に高圧注入装置９により水を高圧で注入すると、粒径が例えば３μｍのようにミクロンオーダまたはサブミクロンオーダの粒径の揃った極小粒子状の水１１が均一かつ安定的に液体燃料１内に混入されることになる。
【００４３】
また、高圧注入装置９から注入する水の中には、液体燃料１との間に界面を形成し、例えば硬化する界面剤が予め混入されている。界面剤としては、例えば日本食品化工（株）  サイクロデキストリンβ−ｃｄ等を用いることができ、その濃度は界面剤の種類に応じて適宜変更することになるが、薄い方が好ましい。
【００４４】
このように界面剤を水に混入させておくと、フィルタ３を介して液体燃料１内に注入された水の粒子１１の周囲に図３に示すように界面剤の殻１３が形成される。水の粒子１１の周囲に殻１３が形成されると、水の粒子は互いに凝集することがなくなり、水の粒子が液体燃料１に安定的に混入することが可能となる。
【００４５】
以上説明した乳化装置を用いて、水を混入させて安定に保存し得る液体燃料１を生成するには、まず図１に示すように、円周面がフィルタ３で構成された円筒形容器５を液体燃料１の中に設置し、この円筒形容器５の側面にパイプ７を介して高圧注入装置９を接続する。
【００４６】
そして、この高圧注入装置９から界面剤を予め混入した水をパイプ７を介して矢印１９で示すように円筒形容器５の中に２０〜１５０気圧、ここでは１００気圧以上の高圧で注入する。円筒形容器５の中に高圧で注入された水は、円筒形容器５のフィルタ３を介して極小粒子状、例えば３μｍのようにミクロンオーダまたはサブミクロンオーダの粒径の揃った極小粒子状の水１１として液体燃料１の中に混入されるとともに、また水に混入されていた界面剤の殻１３が水の粒子１１の周囲に形成され、これにより水の粒子は互いに凝集することがなくなり、水の粒子が液体燃料１に安定的かつ均一に混入することになり、長期間安定に保存することができる。
【００４７】
このように極小粒子状の水１１を混入された液体燃料１は、水と液体燃料の層に分離してしまうことなく、長期間安定に保存することができる。そして、この極小粒子状の水１１を混入して液体燃料１を例えば自動車の燃料として使用すると、燃費、すなわち燃焼効率が著しく向上するとともに、排気ガスも低減し、温暖化に対する炭酸ガスの排出問題や石油高騰の対策として極めて有効なものとなる。
【００４８】
図４は、本発明の他の実施形態に係わる水の乳化装置の構成を示す図である。同図に示す乳化装置は、図１に示した乳化装置に対して円筒形容器５の側面に超音波振動子１５を新たに設けて、フィルタ３を超音波振動させ、これにより液体燃料１の中に高圧注入される水の粒子を超音波振動で更に小さく、かつ粒径が均一の粒子に生成するものである。
【００４９】
すなわち、超音波振動子１５を円筒形容器５の側面に設けることにより、超音波振動子１５の超音波振動を円筒形容器５の側面からフィルタ３に伝達して、フィルタ３を超音波振動させることにより、高圧注入された水はフィルタ３を通過しながら超音波振動を加えられ、これによりフィルタ３を通過した水の粒子は更に小さく均等に分離され、更に長期間安定に保存することができる。
【００５０】
なお、本実施形態の乳化方法は、石油系液体燃料に適用するだけでなく、例えば食品業界や機械業界における種々の用途に適用できるものである。
【００５１】
また、本実施形態では、円筒形容器５を使用しているが、本発明は、これに限定されるものでなく、矩形の容器でもよいし、フィルタ３が適切に取り付けられれば、どのような形状のものでもよいし、更に容器を設けず、例えば図１において高圧注入装置９に連結されたパイプ７の先端に直接フィルタを取り付けてもよい。
【００５２】
更に、図１、４では、液体燃料１を収容している容器または貯蔵庫などを図の簡単化のために図示していないが、液体燃料１は容器や貯蔵庫などに収容されているものであることは勿論のことである。また、高圧注入装置９や超音波振動子１５には、通常、電源ケーブルや水供給ホースなどが接続されているものであるが、これらも図の簡単化のために省略されている。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の一実施形態に係わる水の乳化方法を実施する乳化装置の構成を示す図である。
【図２】図１に示す乳化装置に使用されているフィルタを示す図である。
【図３】図１に示す乳化装置において液体燃料の中に高圧注入された水の粒子とその周囲に形成された界面剤の殻を示す断面図である。
【図４】本発明の他の実施形態に係わる水の乳化装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００５４】
1  液体燃料
3  フィルタ
５  円筒形容器
７  パイプ
９  高圧注入装置
１１  水の粒子
１３  殻
１５  超音波振動子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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