(57)【要約】 【課題】  ボイラー効率を向上させるための、エマルジョン燃料の製造装置に用いられる水処理装置を提供すること。【解決手段】  マイクロクラスター化または波動水化した水と油を混合して乳化するエマルジョン燃料の製造設備の一部品であって、板状物で複数に区画されて粒体充填部を構成する粒体保持部材を有し、各区画の高さが粒体相当径の２００倍以下、粒体が充填されない空間部の高さが粒体相当径の２倍以上となるように粒体を充填する縦型円筒容器で、水を層流状態で流しマイクロクラスター化する水処理装置により上記課題を解決する。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロクラスター化または波動水化した水と油を混合して乳化するエマルジョン燃料製造設備を構成する部品であって、板状物で複数に区画されて粒体充填部を構成する粒体保持部材を有し、各区画の高さが粒体相当径の２００倍以下、粒体が充填されない空間部の高さが粒体相当径の２倍以上となるように粒体を充填する縦型円筒容器で、水を層流状態で流してマイクロクラスター化する水処理装置。
【請求項２】
該縦型円筒容器が、高さ（Ｌ）と直径（Ｄ）の比Ｌ／Ｄが２／１〜１０／１である請求項１記載の水処理装置。
【請求項３】
該粒体が磁鉄鉱または酸化チタンである請求項１記載の水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロクラスター化または波動水化した水と油を混合して乳化するエマルジョン燃料の製造設備のを構成する部品であって、板状物で複数に区画されて粒体充填部を構成する粒体保持部材を有し、各区画の高さが粒体相当径の２００倍以下、粒体が充填されない空間部の高さが粒体相当径の２倍以上となるように粒体を充填する縦型円筒容器で、水を層流状態で流しマイクロクラスター化する水処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
これまで、エマルジョン燃料の製造方法や製造装置は多数知られており、例えば、水と界面活性剤の混合流体を作る混合手段と、混合流体に流れを与える送液手段と、混合流体に対して流れ方向と交差する方向の磁場を印加する磁場印加手段とを設けた改質水製造装置が知られている（特許文献１）。
【０００３】
また、多量の乳化剤を用いず、攪拌翼を不要とし、燃料油中に水を短時間で分散化することのできるエマルジョン燃料の製造方法として、燃料油と添加水を含む混液に二重旋回流を形成することにより攪拌してエマルジョン化を行う方法が提案されている（特許文献２）。
【０００４】
また、スタティックミキサーで水と燃料油と乳化剤を細かく分断して混合し、この混合エマルジョン燃料をマグネットカスケードポンプに送液するとともに、ポンプの上流と下流を結ぶ戻し配管からエマルジョンの一部をポンプの上流側に戻すことにより微細水滴が均一に分散したエマルジョン燃料を製造する装置が開示されている（特許文献３）。
【特許文献１】特開２０００−２６３０６２公報
【特許文献２】特開２００６−１１１６６６公報
【特許文献３】特開２００６−３２９４３８公報
【０００５】
しかしながら、エマルジョン燃料の製造技術は長い歴史を有し、多数の特許出願がなされているにも拘わらず、実用面での普及が殆ど見られていない。すなわち、このような従来公知のエマルジョン燃料の製造を試験的に実施する場合には問題がないが、操業的に長期間実施する場合には問題が多いと云う状況であった。
【０００６】
この大きな理由としては、エマルジョン燃料を使用するボイラーが運転安定性に欠けるということが挙げられる。これを解決すべく、ボイラーの運転条件に左右されずに常に安定運転が出来るような運転安定性改善に向けて、エマルジョン燃料の製造プロセスの検討がなされてはいるが、まだ満足なものが見られないのが現状である。
【０００７】
エマルジョン燃料が長期に連続的に使用可能であるためには、操業的にボイラーの運転を安定にさせること、具体的にはボイラーの空気量を絞っても安定に運転ができるようにすることが必要条件である。そのため、古くは乳化剤や乳化機の開発から始まり、近年は種々のマイクロクラスター水や波動性が高められた波動水の開発が進められている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明者らは、エマルジョン燃料製造の基本プロセスを変更することなく、エマルジョン燃料を安定に連続供給することのできるエマルジョン燃料の製造方法を開発すべく、設備的な観点から工夫を加え、先に特願２００７−５６０４０として特許出願した。
【０００９】
その概要は、乳化器で連続的に製造したエマルジョン燃料を一旦エマルジョン燃料循環タンクに入れ、エマルジョン燃料を循環しながら、その一部を取り出して燃料として連続的に使用できるようにし、かつそのエマルジョン燃料循環タンクの液面位置によって油供給ポンプ及び水供給ポンプの流量を制御して運転管理を行うものである。そして、水処理装置として、水のマイクロクラスター化に有効とされる粒子径３〜１２ｍｍの磁鉄鉱を充填したタンク内に通水して波動水を発生させる水処理装置を用いた。
【００１０】
この発明により、エマルジョン燃料を使用してボイラーを安定に運転することが可能になったが、さらに一層ボイラーの安定運転が可能なエマルジョン燃料の製造が望まれる。したがって、本発明の目的は、従来よりもさらにボイラーの長期安定性に優れたエマルジョン燃料の製造方法及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】
【００１１】
本発明者は上記目的を達成すべく、エマルジョン燃料の製造に用いられる水処理装置に着目してさらに詳細に検討した結果、水処理装置において、マイクロクラスター化または波動水化に有効な磁鉄鉱などを用いても、その充填状況によっては得られる波動性などの程度が異なり、エマルジョン燃料製造の安定化に大きく影響することを見出し、本発明に至った。
【００１２】
すなわち、本発明は、マイクロクラスター化または波動水化した水と油を混合して乳化するエマルジョン燃料製造設備を構成する部品であって、板状物で複数に区画されて粒体充填部を構成する粒体保持部材を有し、各区画の高さが粒体相当径の２００倍以下、粒体が充填されない空間部の高さが粒体相当径の２倍以上となるように粒体を充填する縦型円筒容器で、水を層流状態で流してマイクロクラスター化する水処理装置である。  
【発明の効果】
【００１３】
本発明により提供される縦型容器の粒体充填部に粒体が充填された水処理装置を用いると、ボイラーをさらに安定運転可能とするエマルジョン燃料を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明のエマルジョン燃料の製造に用いられる水処理装置は、縦型容器の粒体充填部に粒体が充填されたものである。これを図１に示す。図１において、容器本体１は、板状物２で複数に区画されて粒体充填部３を構成する粒体保持部材を有する。粒体保持部材は具体的には、前述の板状物２を所定の距離で区画するためのスペーサー４で構成され、スペーサーはボルト５及びナット６で緊結される。７はワッシャーである。
【００１５】
水入口部８及び水出口部９の形状は限定されるものではないが、通常円錐状に形成され、ボルト１０及びナット１１で容器本体に緊結される。１２はブラケットであり、矢印は水の流れ方向を示すが、上下逆方向に流してもよい。各区画の高さは粒体相当径の２００倍以下、好ましくは２０倍以下、粒体が充填されない空間部の高さは粒体相当径の２倍以上、好ましくは１０倍以上となるように構成される。粒体相当径とは、球体の場合はその平均径、円筒状の場合は概ね長さと径の算術平均の平均値である。図１における仮想線の下側は粒体の充填部を示しており、仮想線と板状物との間は粒体が存在しない部分を示している。１３は粒体である。
【００１６】
縦型容器は、本質的に、円筒状の容器本体と、板状物で複数に区画されて粒体充填部を構成する粒体保持部材から構成されるが、粒体は脆弱なものが多いので、取り替え作業時の衝撃を少なくする観点から、容器は縦型であることが必要である。粒体保持部材は容器本体から着脱可能に構成しておくと、粒体の交換作業や洗浄を効率よく行うことができる。
【００１７】
粒体保持部材の板状物は、上側にメッシュ、下側にメッシュを補強するための多孔板を２枚重ねにして用いるのがよいが、これに限定されるものではない。メッシュの開き目は、概ね粒体の相当径の１／１０程度とするのがよい。粒体の比重が大きい場合は、板状物の撓みを防止するために、周囲や下部に補強材を追加してもよい。粒体保持部には、持上げるための治具を取付けてもよい。また、種々の長さのスペーサーを準備しておくことで、粒体の充填比率を変更する場合にも簡単に対処することができる。
【００１８】
縦型容器の粒体充填部には粒体が充填されて水処理装置として使用される。粒体としては、各種天然または人工の無機質粒状体、例えば、遠赤外線の放射性多孔質セラミック体や光触媒となるアナターゼ型酸化チタン、磁鉄鉱粒子、活性炭、各種樹脂などを挙げることができる。これらは混合使用しても、各区画ごとに異なる粒体を充填使用してもよく、粒径の異なる粒体を使用してもよい。マイクロクラスター化に有効で高い波動性を得ることができる点で直径４ｍｍ〜１０ｍｍの球状または円筒状の磁鉄鉱または酸化チタンが好ましい。
【００１９】
縦型容器の形状は円筒状が実用的で好ましく、円筒の高さをＬ、直径をＤとしたとき、その比Ｌ／Ｄは２／１〜１０／１とするのが好ましい。粒体保持部は容器本体から着脱可能に構成するのが好ましい。本発明の水処理装置は、油を通液することによって油を改質して燃料とする油改質用としても好ましく用いられる。
【００２０】
粒体を充填するには、先ず容器内にある取り付けブラケットにボルト、最下段の板状物、スペーサー、ワッシャーを取り付け、所定の粒体を充填する。この作業を繰り返して最上段まで充填し、最上段の板状物、ワッシャー、ナットを取り付けることで、充填作業が終了する。粒体の取替え時はこの逆の作業を行い、粒体を取り出せばよい。
【００２１】
本発明の水処理装置において、水を層流で流すとエマルジョン燃料の燃焼効率が上がる。また、ショートパスを防ぎ波動性の高い水が得られる点でも、本発明の水装置装置は有効である。
【００２２】
実施例１
内径２００ｍｍ、各段の高さが１００ｍｍの図１に示すような、縦型容器を作製し、粒体として磁鉄鉱を主体とする７ｍｍの球状のものを３段、酸化チタンを主体とする７ｍｍの球状のものを３段交互に充填した。非充填空間は各段約３０ｍｍとした。一般の水道水を４〜８Ｌ／分の供給量で層流状態で循環し、マイクロクラスター化した。
【００２３】
実施例２
油としてＡ重油を１０００Ｌ／ｈｒで用いるエマルジョン燃料製造装置において、水を３００Ｌ／ｈｒ、乳化剤を２Ｌ／ｈｒで供給し、エマルジョンを製造した。このとき、水処理装置として、内径２００ｍｍ、各段の高さが１００ｍｍの縦型容器に、粒体として磁鉄鉱を主体とする７ｍｍの球状のものを３段、酸化チタンを主体とする７ｍｍの球状のものを３段交互に充填した。非充填空間を各段３０ｍｍとして運転したところ、燃焼効率８３％で６ケ月以上の長期運転が可能であった。
【００２４】
比較例１
非充填空間を各段０ｍｍ、すなわち充填高さを６００ｍｍとして、水流量３００Ｌ／ｈｒの層流運転したところ、長期間の運転は可能であったが、エマルジョン燃料による燃焼効率の改善がほとんど見られなかった。
【００２５】
比較例２
非充填空間を各段０ｍｍ、すなわち充填高さを６００ｍｍとして、水流量２０００Ｌ／ｈｒの乱流運転したところ、短時間の運転は可能であったが、粒体の微紛化などに因りエマルジョン燃料による燃焼効率の改善がほとんど見られなかった。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明により提供される縦型容器の粒体充填部に粒体が充填された水処理装置を用いると、ボイラーの安定運転を確保し、燃焼効率を向上させるエマルジョン燃料を製造することができ、産業上有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の水処理装置に用いる縦型容器の概略図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  容器本体
２  板状物
３  粒体充填部
４  スペーサー
５  ボルト
６  ナット
７  ワッシャー
８  水入口部
９  水出口部
１０  ボルト
１１  ナット
１２  ブラケット
１３  粒体
【図１】
2010025365.tif 000002