(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（１）ブラウンガス供給手段と、
（２）液体状揮発性有機化合物を内部に収納可能で、前記ブラウンガス供給手段からのブラウンガスを、前記液体状揮発性有機化合物内に供給することができる混合槽と、
（３）前記液体状揮発性有機化合物から気化した気体状有機化合物と前記ブラウンガスとの混合化ブラウンガスを、前記混合槽の上部空間部から排出する混合化ブラウンガス排出手段と
を含む混合化ブラウンガスの製造装置において、
前記混合槽の内部に、前記液体状揮発性有機化合物に浸漬される状態で設置される隔壁部を備えることを特徴とすると共に、
前記隔壁部は、ブラウンガス気泡を通過させない口径の通気用細孔を有し、
その下側表面にて気泡を保持させることにより独立気泡の集合体を形成させ、
その独立気泡集合体に、更にブラウンガス気泡を供給して吸着させることによって成長させ、各独立気泡が一体化した気泡融合体を形成し、
その気泡融合体に更にブラウンガス気泡を供給して吸着させることによって成長させ、
気泡融合体を大型化によって自然に破壊させ、混合化ガスに隔壁部の通気用細孔を通過させ、隔壁部の上側表面にて微細化気泡を生成させることができる
ことを特徴とする、前記の混合化ブラウンガス製造装置。
【請求項２】
混合槽に収容された前記液体状揮発性有機化合物に酸素ガスを供給することができる酸素ガス供給手段を含む、請求項１に記載の製造装置。
【請求項３】
混合槽に収容された前記液体状揮発性有機化合物に可燃性有機化合物ガスを供給することができる可燃性有機化合物ガス供給手段を含む、請求項１又は２に記載の製造装置。
【請求項４】
混合槽内に供給される気泡に含まれるガスの全てが、前記隔壁部の通気用細孔を通過する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の製造装置。
【請求項５】
前記隔壁部が磁性を有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の製造装置。
【請求項６】
前記隔壁部が、平板状網部である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の製造装置。
【請求項７】
複数枚の平板状網部をそれぞれ平行に、しかもそれぞれ液面に平行に配置した、請求項６に記載の製造装置。
【請求項８】
前記混合槽の内部に、多孔質粒状体の集合体を配置した、請求項１〜７のいずれか一項に記載の製造装置。
【請求項９】
前記混合槽が加熱手段を有する、請求項１〜８のいずれか一項に記載の製造装置。
【請求項１０】
前記揮発性有機化合物を前記混合槽へ供給する手段を更に有する、請求項１〜９のいずれか一項に記載の製造装置。
【請求項１１】
混合槽に充填されている液体状揮発性有機化合物中にブラウンガスを気泡状で供給して、液体状揮発性有機化合物内を上昇させ、
気泡を通過させない口径の通気用細孔を有する隔壁部の下側表面にて気泡を保持させることにより独立気泡の集合体を形成させ、
その独立気泡集合体に、更にブラウンガス気泡を供給して吸着させることによって成長させ、各独立気泡が一体化した気泡融合体を形成し、
その気泡融合体に更にブラウンガス気泡を供給して吸着させることによって成長させ、
気泡融合体を大型化によって自然に破壊させ、混合化ガスに隔壁部の通気用細孔を通過させ、隔壁部の上側表面にて微細化気泡を生成させて、液体状揮発性有機化合物中を上昇させ、
液体状揮発性有機化合物の液面から放出される混合化ガスを収集することを特徴とする、混合化ブラウンガスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、混合化ブラウンガス製造装置及び製造方法に関する。本発明によれば、ブラウンガスにメタノールガス等を均一に混合させることができるので、得られる混合化ブラウンガスの燃焼が安定し、種々の用途に対して適切な火炎温度を提供することが可能になると共に、混合化ブラウンガスの完全燃焼も可能になる。
【背景技術】
【０００２】
ブラウンガスは、酸素と水素を１：２の比率で含む混合化ガスであり、オーストリア出身のユル・ブラウン（Yull Brown）が開発した後に、関連技術として、例えば、ブラウンガス発生装置（特許文献１）、水電解ガス発生装置（特許文献２）、あるいはブラウンガス加熱炉（特許文献３）が開発され、既にブラウンガス発生装置も市販されている。
ブラウンガスは、前記の通り、それ自体が酸素を含んでいるので、通常の化石燃料ガス（例えば、プロパンガスや都市ガス）とは異なり、燃焼させる際に酸素（あるいは空気）を供給する必要がなく、ブラウンガス単独で燃焼させることができる。
しかしながら、ブラウンガスを単独で燃焼させると、火炎温度が約３０００℃の高温に達するため、利用分野によっては問題が発生する。例えば、ブラウンガスを内燃機関やボイラー等の燃料とする場合には、装置本体とブラウンガスの火炎とが接触する部分が融解して破損される危険性がある。あるいはガスコンロに利用すると、鍋などの被加熱体自体が融解する。
【０００３】
このような高温に達するブラウンガスの火炎温度を低下させる技術として、ブラウンガスに炭化水素系ガス（例えば、メタノールガス）を混合して、混合化ブラウンガスとすることにより、火炎温度を、例えば、天然ガスの火炎温度である約１１００℃に低下させたり、灯油や重油の火炎温度である約８００℃に低下させる技術が知られている。このような混合化ブラウンガスを得る装置としては、従来から、例えば、図４に示す混合化ブラウンガス製造装置５０が知られている。この製造装置５０は、円筒状混合槽５１の内部に液体状揮発性有機化合物（例えば、エタノール）５７を充填して含み、円筒状混合槽５１の底部にブラウンガス供給手段（例えば、ブラウンガス供給管）５３と、酸素ガス供給手段（例えば、酸素ガス供給管）５５とを備えている。この酸素ガス供給手段５５は、前記揮発性有機化合物を燃焼させるために必要な酸素ガスを供給する。
【０００４】
前記のブラウンガス供給手段５３からブラウンガスＢを供給し、前記の酸素ガス供給手段５５から酸素ガスＯを供給すると、ブラウンガスＢ及び酸素ガスＯは、それぞれ気泡５８となって液体状揮発性有機化合物５７の中を上昇し、液体状揮発性有機化合物５７の液面５７Ａから円筒状混合槽５１の上部空間部５６に放出される。蓋部５１Ａによって気密に封鎖されている上部空間部５６には、液体状揮発性有機化合物５７の液面５７Ａから気化した揮発性有機化合物５７のガスが存在しているので、液面５７Ａから放出されたブラウンガスＢ及び酸素ガスＯは、それぞれ相互に混合されると共に、揮発性有機化合物５７のガスとも混合され、混合化ブラウンガスＭが上部空間部５６において生成される。また、揮発性有機化合物５７は、ブラウンガスＢの気泡５８及び酸素ガスＯの気泡５８が液体状揮発性有機化合物５７の中を上昇する際にも、それらの気泡の中に気化して混合される。なお、液体状揮発性有機化合物５７の気化熱による温度低下を防止するために、加熱手段（例えば、ヒーター）５９が、例えば、円筒状混合槽５１の外側側壁部に設けられている。こうして形成された混合化ブラウンガスＭは、混合化ブラウンガス排出手段（例えば、混合化ブラウンガス排出管）５４の開口部５４Ａから採取され、例えば、燃焼系（図示せず）に送られる。
【０００５】
しかしながら、図４に示すような従来の製造装置５０でブラウンガスとメタノールガス等とを混合して製造した混合化ブラウンガスＭでは、ブラウンガスとメタノールガス等とが均一に混合されないため、混合化ブラウンガス排出手段５４から燃焼系に送られる混合化ブラウンガスＭには、ブラウンガスの含有比率が多い部分、メタノールガスの含有比率が多い部分、及び酸素ガスの含有比率が多い部分が存在する。このため、例えば、メタノールガスの比率が多い部分が燃焼されると不完全燃焼による一酸化炭素が発生し、火炎温度が予定温度より低下する。一方で、ブラウンガスの比率が多い部分が燃焼されると、完全燃焼するが、火炎温度が予定温度より上昇する。このように、従来の混合化ブラウンガスは燃焼状態が不安定になり、供給される熱量も安定していなかった。従って、従来の製造装置で製造した混合化ブラウンガスでは、例えば、約８００℃〜約１１００℃の熱源としての実用化が困難であった。
【０００６】
【特許文献１】特許第３１３００１４号明細書
【特許文献２】特開平８−９２７８０号公報
【特許文献３】特開２０００−３２９３５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明者は、混合化ブラウンガスの燃焼を安定させるために、ブラウンガスと揮発性有機化合物ガスとを均一に混合させる手段を鋭意研究したところ、混合槽内に多孔性隔壁を設けることにより、均一に混合された混合化ブラウンガスを製造することができ、この混合化ブラウンガスによると約８００℃〜約１１００℃の熱源を安定に供給することができることを見出した。
本発明は、こうした知見に基づくものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
従って、本発明は、
（１）ブラウンガス供給手段と、
（２）液体状揮発性有機化合物を内部に収納可能で、前記ブラウンガス供給手段からのブラウンガスを、前記液体状揮発性有機化合物内に供給することができる混合槽と、
（３）前記液体状揮発性有機化合物から気化した気体状有機化合物と前記ブラウンガスとの混合化ブラウンガスを、前記混合槽の上部空間部から排出する混合化ブラウンガス排出手段と
を含む混合化ブラウンガスの製造装置において、
前記混合槽の内部に、前記液体状揮発性有機化合物に浸漬される状態で設置される隔壁部を備えることを特徴とすると共に、
前記隔壁部は、ブラウンガス気泡を通過させない口径の通気用細孔を有し、
その下側表面にて気泡を保持させることにより独立気泡の集合体を形成させ、
その独立気泡集合体に、更にブラウンガス気泡を供給して吸着させることによって成長させ、各独立気泡が一体化した気泡融合体を形成し、
その気泡融合体に更にブラウンガス気泡を供給して吸着させることによって成長させ、
気泡融合体を大型化によって自然に破壊させ、混合化ガスに隔壁部の通気用細孔を通過させ、隔壁部の上側表面にて微細化気泡を生成させることができる
ことを特徴とする、混合化ブラウンガス製造装置に関する。
【０００９】
本発明装置の好ましい態様においては、混合槽に収容された前記液体状揮発性有機化合物に酸素ガスを供給することができる酸素ガス供給手段を含む。
本発明装置の別の好ましい態様においては、混合槽に収容された前記液体状揮発性有機化合物に可燃性有機化合物ガスを供給することができる可燃性有機化合物ガス供給手段を含む。
本発明装置の更に別の好ましい態様においては、混合槽内に供給される気泡に含まれるガスの全てが、前記隔壁部の通気用細孔を通過する。
本発明装置の別の好ましい態様においては、前記隔壁部が磁性を有する。
本発明装置の更に別の好ましい態様においては、前記隔壁部が平板状網部である。
本発明装置の別の好ましい態様においては、複数枚の平板状網部をそれぞれ平行に、しかもそれぞれ液面に平行に配置する。
本発明装置の更に別の好ましい態様においては、前記混合槽の内部に、多孔質粒状体の集合体を配置する。
本発明装置の別の好ましい態様においては、前記混合槽が加熱手段を有する。
本発明装置の更に別の好ましい態様においては、前記揮発性有機化合物を前記混合槽へ供給する手段を更に有する。
【００１０】
また、本発明は、
混合槽に充填されている液体状揮発性有機化合物中にブラウンガスを気泡状で供給して、液体状揮発性有機化合物内を上昇させ、
気泡を通過させない口径の通気用細孔を有する隔壁部の下側表面にて気泡を保持させることにより独立気泡の集合体を形成させ、
その独立気泡集合体に、更にブラウンガス気泡を供給して吸着させることによって成長させ、各独立気泡が一体化した気泡融合体を形成し、
その気泡融合体に更にブラウンガス気泡を供給して吸着させることによって成長させ、
気泡融合体を大型化によって自然に破壊させ、混合化ガスに隔壁部の通気用細孔を通過させ、隔壁部の上側表面にて微細化気泡を生成させて、液体状揮発性有機化合物中を上昇させ、
液体状揮発性有機化合物の液面から放出される混合化ガスを収集することを特徴とする、混合化ブラウンガスの製造方法にも関する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によると、混合槽に設けた隔壁部において、ブラウンガス及び揮発性有機化合物ガスの均一混合が行われるので、混合槽の上部空間部から排出される混合化ブラウンガスでは、ブラウンガス及び前記揮発性有機化合物ガスが均一に混合されており、安定した燃焼を保証することができる。また、ブラウンガス及び揮発性有機化合物ガスの混合比を容易に調整することができる。
なお、本発明において、酸素ガス供給手段及び／又は可燃性有機化合物ガス供給手段から酸素ガス及び／又は可燃性有機化合物ガスを混合槽内の前記揮発性有機化合物に供給すると、酸素ガス及び／又は可燃性有機化合物ガスも、ブラウンガス及び揮発性有機化合物ガスと均一に混合され、更に、それらのガスの混合比を容易に調整することができる。
更に、従来の製造装置及び製造方法に、隔壁部を追加するだけの簡単な手段によって均一混合を達成することができるので、コスト面でも有利である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、添付図面に沿って、本発明の典型的な実施態様を説明する。
本発明による製造装置の一実施態様を図１に示す。図１に示す製造装置１０は、円筒状混合槽１１の内部に液体状揮発性有機化合物１７を充填して含み、円筒状混合槽１１の底部にブラウンガス供給手段（例えば、ブラウンガス供給管）１３を備え、更に酸素ガス供給手段（例えば、酸素ガス供給管）１５を備えていることが好ましい。また、円筒状混合槽１１の上面は、蓋部１１Ａによって気密に封鎖されており、内側上部には液体状揮発性有機化合物１７が存在しない上部空間部１６を設ける。円筒状混合槽１１の上部には、前記の上部空間部１６から混合化ブラウンガスを排出する混合化ブラウンガス排出手段（例えば、混合化ブラウンガス排出管）１４を設ける。更に、図１に示す製造装置１０は、円筒状混合槽１１の底部の内側に、液体状揮発性有機化合物１７と直接に接触する加熱手段（例えば、熱交換器）１９を有する。
【００１３】
本発明による製造装置１０は、従来の製造装置と異なり、円筒状混合槽１１の内部に、１又は複数の隔壁部１２を有する。図１に示す製造装置１０は、２つの隔壁部１２Ａ，１２Ｂを有する。前記隔壁部１２Ａ，１２Ｂは、いずれも、気泡を通過させない口径の通気用細孔を有し、その下側表面にて気泡を保持させることにより独立気泡の集合体を形成させることができる。
【００１４】
本発明において用いる前記隔壁部の機能と、本発明によって均一な混合化ブラウンガスが得られる原理を図２（模式的断面図）に基づいて説明する。なお、図２では、前記隔壁部１２を１つだけ備える実施態様において、酸素ガス供給手段によって前記液体状揮発性有機化合物中に酸素ガスも供給する場合を示す。
まず、図２（ａ）に示すように、混合槽１１の内部に充填された液体状揮発性有機化合物１７の中に、ブラウンガス供給手段１３からブラウンガスＢを供給し、酸素ガス供給手段１５から酸素ガスＯを供給すると、ブラウンガスＢ及び酸素ガスＯは、それぞれ１次微細気泡１８ａとして前記液体状揮発性有機化合物１７の中を上昇し、隔壁部１２の下側表面に到達する。
【００１５】
隔壁部１２は通気用細孔を有しているが、その口径は、ブラウンガスＢ及び酸素ガスＯの１次微細気泡１８ａを通過させない寸法としてある。すなわち、隔壁部１２の通気用細孔を通過することのできない大きさの１次微細気泡１８ａが形成されるように、ブラウンガスＢ及び酸素ガスＯを供給する。従って、１次微細気泡１８ａは、隔壁部１２の下側表面にて保持される。ブラウンガス供給手段１３及び酸素ガス供給手段１５から、ブラウンガスＢ及び酸素ガスＯがそれぞれ連続的に供給されるので、その供給に伴って、隔壁部１２に保持される気泡の数が増加し、前記１次微細気泡１８ａは独立気泡の集合体１８ｂを形成する〔図２（ｂ）〕。
【００１６】
前記独立気泡集合体１８ｂには、次々にブラウンガス気泡１８ａ及び酸素ガス気泡１８ａが供給されて吸着するので、前記独立気泡集合体１８ｂは徐々に成長し、各独立気泡が隣接する独立気泡と次々に一体化して１次気泡融合体１８ｃを形成する〔図２（ｃ）〕。１次気泡融合体１８ｃは、図２（ｃ）に示すように、１つの巨大な１次気泡融合体１８ｃとして形成される場合だけでなく、複数の１次気泡融合体１８ｃとして形成されることもある。この融合により、ブラウンガスＢ及び酸素ガスＯが１次気泡融合体１８ｃ中で混合される。また、気泡１８ａの上昇中に、それらの中に気化して混合された揮発性有機化合物１７のガスも同時に混合される。こうして形成された１又は複数の１次気泡融合体１８ｃに対して、更にブラウンガス気泡１８ａ及び酸素ガス気泡１８ａが供給されて吸着するので、前記１次気泡融合体１８ｃも徐々に成長する。なお、前記１次気泡融合体１８ｃに接触する液体状揮発性有機化合物１７からも、揮発性有機化合物１７の気化によってガスが発生し、前記１次気泡融合体１８ｃの内部で混合される。
【００１７】
前記１次気泡融合体１８ｃは、大型化すると自ら破壊され、その中に含まれていたガスは、隔壁部１２の通気用細孔を通過し、隔壁部１２の上側表面から２次微小気泡１８ｄを形成して、再び前記液体状揮発性有機化合物１７の中を上昇し、液体状揮発性有機化合物１７の液面１７Ａから円筒状混合槽１１の上部空間部１６に放出される。上部空間部１６において、揮発性有機化合物１７のガスと混合され、混合化ブラウンガスＭが形成され、円筒状混合槽１１の上部に設けられている混合化ブラウンガス排出手段（例えば、混合化ブラウンガス排出管）１４の開口部１４Ａから採取され、例えば、燃焼系（図示せず）に送られる。
本発明においては、前記の通り、隔壁部の下側表面にて気泡融合体を形成させることによって、均一な混合を達成することができる。
【００１８】
図１に示す製造装置１０は、前記の通り、２つの隔壁部１２Ａ，１２Ｂを有する。この実施態様では、図２の場合と同様に、第１隔壁部１２Ａの下側表面において、１次微細気泡１８ａから独立気泡集合体（図示せず）を経由して、１次気泡融合体１８ｃが形成される。続いて、１次気泡融合体１８ｃの破壊後に第１隔壁部１２Ａの通気用細孔を通過したガスによって形成された２次微小気泡１８ｄは、再度、第２隔壁部１２Ｂの下側表面に到達し、その場で独立気泡集合体（図示せず）を形成してから、２次気泡融合体１８ｅを形成する。この２次気泡融合体１８ｅの形成によって、更に均一な混合が達成される。この２次気泡融合体１８ｅも、大型化すると自ら破壊され、その中に含まれていたガスは、第２隔壁部１２Ｂの通気用細孔を通過し、第２隔壁部１２Ｂの上側表面から３次微小気泡１８ｆを形成して、再び前記液体状揮発性有機化合物１７の中を上昇し、液体状揮発性有機化合物１７の液面１７Ａから円筒状混合槽１１の上部空間部１６に放出される。上部空間部１６において、揮発性有機化合物１７のガスと混合され、混合化ブラウンガスＭが形成され、円筒状混合槽１１の上部に設けられている混合化ブラウンガス排出手段１４の開口部１４Ａから採取され、例えば、燃焼系（図示せず）に送られる。なお、図１には、１次微細気泡１８ａ、１次気泡融合体１８ｃ、２次微小気泡１８ｄ、２気泡融合体１８ｅ、及び３次微小気泡１８ｆを同時に図示しているが、これらは、説明の便宜のために図示したものであり、かならずしも同時に存在するものではない。
【００１９】
本発明において、混合槽は、その内部に液体状揮発性有機化合物を充填することができる限り、形状及び大きさは特に限定されず、例えば、円筒形若しくは多角筒形、又は球形若しくは楕球形であることができる。混合槽は、気密な容器であることが好ましい。混合槽を形成する材料も、液体状揮発性有機化合物やブラウンガスに対して不活性な材料である限り特に限定されず、例えば、合成樹脂製や金属（例えば、ステンレススチール）製であることができる。前記混合槽の上部は、蓋部によって気密に封鎖されていることが好ましい。
【００２０】
本発明の前記混合槽は、その内部に液体状揮発性有機化合物を充填して含む。液体状揮発性有機化合物としては、そのガスを従来からブラウンガスに混合して使用されている任意の有機化合物を挙げることができる。具体的には、常温（２０℃）及び大気圧下で液体の炭化水素系化合物、例えば、低級アルコール（例えば、メタノール、エタノール、又はプロパノール）、アルカン（例えば、ヘキサン又はヘプタン）、芳香族炭化水素化合物（例えば、ベンゼン、トルエン、又はキシレン）、ガソリン、あるいは、灯油などを挙げることができる。また、発酵によって得られるアルコールを用いることもできる。
【００２１】
特に好ましい揮発性有機化合物は、沸点が３０℃〜３００℃である有機化合物である。揮発性有機化合物の沸点が３００℃より高くなると、混合化ブラウンガスに含有される気体状揮発性有機化合物の比率が低くなりすぎるために、混合化ブラウンガスを燃焼する際の火炎温度を充分に低下させることができにくくなり、更に、燃焼の際に空気中の窒素ガスを酸化してＮＯｘを発生する恐れがあるので好ましくない。一方、揮発性有機化合物の沸点が３０℃未満になると、混合化ブラウンガスに含有される気体状揮発性有機化合物の比率が高くなり、混合化ブラウンガスを燃焼する際の火炎温度が低温になりやすい。更に、沸点が低い揮発性有機化合物は、低温でも引火しやすい危険物であり、取り扱いや保管にも注意をはらう必要がある。
【００２２】
本発明において、混合槽の内部に充填されている液体状揮発性有機化合物は、混合化ブラウンガスの製造に伴って徐々に消費されていくので、適宜（すなわち、連続的又は断続的に）補充することが必要である。例えば、混合槽の内壁に、液面感知センサーを設けて混合槽内部の液体状揮発性有機化合物の量を監視し、液体状揮発性有機化合物供給手段（例えば、液体状揮発性有機化合物供給管）から液体状揮発性有機化合物を自動的に補充するのが好ましい。
【００２３】
本発明においては、製造される混合化ブラウンガスに可燃性有機化合物ガスを含有させることもできる。前記可燃性有機化合物ガスとしては、混合化ブラウンガスと前記可燃性有機化合物ガスとの混合物が安定して燃焼することが可能である限り特に限定されず、例えば、任意の有機化合物を挙げることができる。具体的には、常温（２０℃）及び大気圧下で気体の炭化水素系化合物、例えば、低級アルカン（例えば、メタン、エタン、プロパン、又はブタン）、あるいは、天然ガスなどを挙げることができる。また、微生物を用いて製造されるバイオガスを用いることもできる。
【００２４】
本発明において、ブラウンガスは、混合槽に充填された液体状揮発性有機化合物の中にブラウンガス供給手段によって気泡として供給される。同様に、酸素ガス及び／又は可燃性有機化合物ガスも、別々に酸素ガス供給手段及び／又は可燃性有機化合物ガス供給手段によって、それぞれ前記液体状揮発性有機化合物の中に気泡として供給したり、前記混合槽の上部空間部及び／又は混合化ブラウンガス排出手段に、それぞれ供給することもできる。また、予め酸素ガスと可燃性有機化合物ガスとを混合した混合ガスを前記液体状揮発性有機化合物の中に気泡として供給したり、前記混合槽の上部空間部及び／又は混合化ブラウンガス排出手段に供給することもできる。
【００２５】
ブラウンガスは、公知のブラウンガス発生装置から供給することができ、酸素ガスも公知の酸素ガス発生装置から供給することができる。可燃性有機化合物ガスも公知の可燃性有機化合物ガス発生装置又は公知の方法で製造した可燃性有機化合物ガスを高圧充填されたボンベから供給することができる。なお、酸素ガス発生装置としては、公知の酸素ガス発生装置、特には水の電気分解装置を用いるのが好ましい。また、可燃性有機化合物ガス発生装置としては、バイオガス発生装置を用いることができる。
【００２６】
ブラウンガス供給手段は、ブラウンガスを液体状揮発性有機化合物の中に供給することができる限り、混合槽の任意の位置に設けることができるが、ブラウンガスと液体状揮発性有機化合物との接触時間を長くするために、混合槽の底部に設けることが好ましい。同様に、酸素ガスを液体状揮発性有機化合物の中に供給する場合の酸素ガス供給手段も、混合槽の任意の位置に設けることができるが、酸素ガスと液体状揮発性有機化合物との接触時間を長くするために、混合槽の底部に設けることが好ましく、可燃性有機化合物ガス供給手段も、可燃性有機化合物ガスを液体状揮発性有機化合物の中に供給する場合には、混合槽の任意の位置に設けることができるが、可燃性有機化合物ガスと液体状揮発性有機化合物との接触時間を長くするために、混合槽の底部に設けることが好ましい。
また、ブラウンガス供給手段、酸素ガス供給手段、及び可燃性有機化合物ガス供給手段は、それぞれ、ブラウンガス、酸素ガス、及び可燃性有機化合物ガスを混合槽の内部に安定して供給することができる限り、形状も数も限定されない。例えば、ブラウンガス、酸素ガス、及び可燃性有機化合物ガスを、それぞれ微細な気泡として供給することができるように、細い先端開口部を有する供給管であることが好ましい。
【００２７】
前記酸素ガスの供給量は、混合化ブラウンガスに含有される揮発性有機化合物ガス及び／又は可燃性有機化合物ガスを完全燃焼させるのに必要な量であることが好ましい。酸素供給手段から供給する酸素ガスとしては、純粋な酸素ガス又は酸素ガスを含有している混合ガス（例えば、空気）を用いることができる。空気を用いると窒素ガスから窒素酸化物が発生するので、純粋な酸素ガスを用いることが好ましい。
【００２８】
本発明において、混合槽は、その内側上部に、液体状揮発性有機化合物を含まない空間を有し、その上部空間に生成されている混合化ブラウンガスを取り出す混合化ブラウンガス排出手段を備えている。従って、混合化ブラウンガス排出手段の混合化ブラウンガス取り込み用開口部は、混合槽の上部空間に設ける。前記の混合化ブラウンガス取り込み用開口部が液体状揮発性有機化合物の液面下に浸漬されないように、例えば、前記の液面センサーによって監視するのが好ましい。こうして取り込まれた混合化ブラウンガスは、混合化ブラウンガス排出手段を経由して、例えば、外部の混合化ブラウンガス燃焼装置に供給される。混合化ブラウンガス排出手段は、混合化ブラウンガスを取り込んで、例えば、混合化ブラウンガス燃焼装置に供給することができる限り、その形状や数は限定されない。また、混合化ブラウンガス取り込み用開口部の形状や数も限定されず、例えば、コーン状の開口部であることもできる。
【００２９】
本発明においては、前記混合層内に1つ又は複数の隔壁部を有する。隔壁部は、前記混合槽の内部において、前記液体状揮発性有機化合物中に完全に浸漬される状態で設置される。混合層内に1つの隔壁部を設ける場合はその隔壁部、あるいは、複数の隔壁部を設ける場合は最下段に設ける隔壁部（混合層底部に最も近い隔壁部）は、液体状揮発性有機化合物中を上昇した後に隔壁部に到達するブラウンガス気泡及び酸素気泡を通過させない口径の通気用細孔を有しており、その下側表面にて気泡を保持させることができる。また、下側表面にて、独立気泡の集合体を形成させ、成長させ、そして気泡融合体を形成させ、成長させることができ、更に、大型化した気泡融合体の破壊によって放出される混合化ガスが通過可能な通気用細孔を有している。従って、混合層内に1つの隔壁部を設ける場合のその隔壁部、あるいは、複数の隔壁部を設ける場合の最下段に設ける隔壁部は、いずれも、前記液体状揮発性有機化合物の液面に対して平行（すなわち、水平方向）に設置するのが好ましい。
【００３０】
混合層内に複数の隔壁部を設ける場合には、各隔壁部をそれぞれ前記液体状揮発性有機化合物の液面に対して平行（すなわち、水平方向）に設け、液体状揮発性有機化合物中を上昇する気泡が順々にそれらの隔壁部を通過するように配置するのが好ましい。更に、最下段に設ける隔壁部（混合層底部に最も近い隔壁部）以外の隔壁部は、それぞれ、液体状揮発性有機化合物中を上昇した後に隔壁部に到達する混合化ブラウンガス気泡を通過させない口径の通気用細孔を有しており、その下側表面にて気泡を保持し、独立気泡集合体の形成及び成長、そして気泡融合体の形成及び成長を可能にし、更に、大型化気泡融合体の破壊によって放出される混合化ガスが通過可能な通気用細孔を有している。
【００３１】
ブラウンガス供給手段から混合槽内に供給されるブラウンガスの少なくとも一部、及び場合により、酸素ガス及び／又は可燃性有機化合物ガスの少なくとも一部が、前記隔壁部の下側表面にて気泡融合体を形成して、ブラウンガス及び揮発性有機化合物ガス、並びに場合により、酸素ガス及び／又は可燃性有機化合物ガスとの混合が行われる必要があるが、ブラウンガス供給手段から混合槽内に供給されるブラウンガスの全て、及び場合により、酸素ガス及び／又は可燃性有機化合物ガスの全てから、前記隔壁部の下側表面にて気泡融合体が形成され、ブラウンガス及び揮発性有機化合物ガス、並びに場合により、酸素ガス及び／又は可燃性有機化合物ガスとの混合が行われるように、隔壁部を設けるのが好ましい。
【００３２】
本発明で用いる前記隔壁部は、例えば、平板状網部であることができる。前記平板状網部は、例えば、線状金属、線状磁性体金属、線状カーボン樹脂、線状合成樹脂、又は線状磁性体含有合成樹脂あるいはそれらの混合物で編まれた網状体、パンチングによる細孔を有する有孔金属板若しくは有孔合成樹脂板あることができる。また、前記隔壁部は、繊維質多孔体（例えば、織物、編み物、又は不織布）であることができる。前記隔壁部を構成する材料は、ブラウンガスや液体状揮発性有機化合物に対して不活性な材料である限り特に限定されず、例えば、合成樹脂、磁性体含有合成樹脂、カーボン、セラミック、燒結金属、磁性体金属、又はステンレススチールであることができる。
本発明において、磁性を有する隔壁部を用いると、液体状揮発性有機化合物の気化量が増加するだけでなく、得られる混合化ブラウンガスの完全燃焼が促進され、更に、炎の形状が安定する。
【００３３】
前記隔壁部が有している通気用細孔の口径は、供給されるブラウンガスの気泡の大きさや、場合により供給される酸素ガスや可燃性有機化合物ガスの気泡の大きさ、更には使用する液体状揮発性有機化合物の物性（例えば、粘度）によって適宜変化させることが好ましい。例えば、揮発性有機化合物として、メタノールとエタノールとの約１：１の混合物を用いる場合には、通気用細孔口径の下限は０．１ｍｍであることが好ましい。上限は特に限定されないが、１ｍｍであることがより好ましい。具体的には、通気用細孔口径は、好ましくは０．３ｍｍ〜１ｍｍ、より好ましくは０．１ｍｍ〜１ｍｍ、最も好ましくは０．２〜０．６である。ここで、細孔口径とは、細孔の形状の一番長い部分の長さを示す。例えば、細孔が円形の場合は直径であり、楕円形の場合には長直径であり、多角形の場合には形状を構成する一辺及び対角線の中で一番長い長さである。
【００３４】
本発明においては、混合槽内部に充填されている揮発性有機化合物を加熱することができる加熱手段を設けることが好ましい。前記混合槽に充填された揮発性有機化合物は、ブラウンガスとの接触によって気化し、その際に気化熱を吸収するため、液体状揮発性有機化合物全体の温度は次第に低下する。液体状揮発性有機化合物全体の温度が変化すると、それに伴って混合化ブラウンガスに含有される揮発性有機化合物ガスの比率が変化し、混合化ブラウンガスの燃焼が不安定となる。従って、加熱手段を設け、前記揮発性有機化合物の気化による気化熱を、前記加熱手段から補給することによって、混合槽に充填された揮発性有機化合物の温度を一定に維持し、混合化ブラウンガスに含有される揮発性有機化合物ガスの比率を一定に維持するのが好ましい。例えば、液体状揮発性有機化合物としてメタノールとエタノールとの約１：１の混合物を用いる場合には、混合槽内部を好ましくは−１００℃〜４０℃、より好ましくは０℃〜１０℃に維持する。
【００３５】
本発明において用いることができる加熱手段の種類は特に限定されず、例えば、熱交換器又は電気ヒーターを挙げることができる。
加熱手段として熱交換器を用いる実施態様は、前記の通り、図１に示す。この場合は、混合槽内部に液体状揮発性有機化合物と直接に接触させて設置し、液体状揮発性有機化合物を直接に加熱することができる。また、加熱手段は、液体状揮発性有機化合物１７を加熱することができる限り、設置位置及び設置数は特に限定されず、例えば、図１に示す態様の混合槽においても、混合槽の底部と第１隔壁部１２Ａとの間、第１隔壁部１２Ａと第２隔壁部１２Ｂとの間、又は第２隔壁部１２Ｂと液体状揮発性有機化合物の液面１７Ａとの間に少なくとも１つの熱交換器を設置することができる。なお、熱交換器によって補給される熱の熱源は特に限定されず、例えば、ブラウンガス発生器が発生する熱を利用することができる。加熱手段として電気ヒーターを用いる場合は、例えば、混合槽の外側側壁部に設けることもできる（図４及び後述の図３参照）。また、本発明においては、温度センサーを設けて液体状揮発性有機化合物の温度を一定に維持するのが好ましい。
【００３６】
本発明においては、生成される混合化ブラウンガスに含有されるブラウンガス及び揮発性有機化合物ガスの含有比率、更に、場合により供給される酸素ガス及び／又は可燃性有機化合物ガスの含有比率を容易に制御することができる。制御方法としては、例えば、ブラウンガス供給手段からのブラウンガス供給速度を調整する方法、酸素ガス供給手段からの酸素ガス供給速度及び／又は可燃性有機化合物ガスの供給速度を調整する方法、液状揮発性有機化合物液面を変化させて、ブラウンガス供給手段のガス放出口と液状揮発性有機化合物液面との深さを調整する方法、酸素ガス供給手段の放出口及び／又は可燃性有機化合物ガスの放出口と液状揮発性有機化合物液面との深さを調整する方法、液状揮発性有機化合物液面を変化させて、隔壁部を設ける位置を液状揮発性有機化合物液面からの深さに関して調整する方法、又は液体状揮発性有機化合物の温度を調整する方法などがあり、これらを単独で、あるいは適宜組み合わせて、前記のガス含有比率を容易に制御することができる。
【００３７】
本発明においては、例えば図３に示すように、混合槽１１の内部に多孔質粒状体３１の集合体を設置することができる。前記多孔質粒状体３１の集合体を設置することによって、液体状揮発性有機化合物１７に含有されている微量の不純物を吸着除去することができるので、混合化ブラウンガスＭを燃焼する際に不純物由来の臭気や有毒物質の発生を防止することができる。なお、図３において、図１と同じ手段に関しては同じ参照番号で示す。また、図３に示す製造装置１０では、図１に示す実施態様と異なり、加熱手段１９を混合槽１１の外側に設けている。
【００３８】
前記多孔質粒状体は、混合化ブラウンガスに対して、燃焼の安定性を阻害したり、不完全燃焼を誘発しない限り特に限定されず、例えば、前記多孔質粒状体として、ゼオライト粒状体を用いることができる。なお、混合槽の内部に設置する多孔質粒状体の密度、集合体の層の厚さ、及び単位体積当たりの充填率も、混合化ブラウンガスに対して、安定した燃焼が可能であり、不完全燃焼を発生させない限り特に限定されない。
【実施例】
【００３９】
以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、これらは本発明の範囲を限定するものではない。
【００４０】
《実施例１》
図１に示す実施態様と同様の本発明の混合化ブラウンガス混合装置を用いて混合化ブラウンガスを製造し、得られた混合化ブラウンガスを燃焼させて火炎温度を測定した。また、燃焼後のガス中の一酸化炭素濃度測定も併せて行った。
本実施例では、メッシュ状（目の大きさ＝直径０．３ｍｍ）の第１隔壁部を液面から５５ｃｍの深さに水平に設け、同様にメッシュ状（目の大きさ＝直径０．５ｍｍ）の第２隔壁部を液面から１５ｃｍの位置に水平に設けた。円筒型混合槽の内径は約４０ｃｍであり、ブラウンガス供給口及び酸素ガス供給口から液面までの深さが６０ｃｍとなるようにメタノールを充填した。その混合槽内に前記ブラウンガス供給口（孔直径＝５ｍｍ）からブラウンガスを供給量２ｍ３／ｈで、前記酸素ガス供給口（孔直径＝５ｍｍ）から酸素ガスを供給量０．６ｍ３／ｈでそれぞれ供給して混合化ブラウンガスを製造した。メタノールとエタノールとの約１：１の混合物の液温を約５℃に維持した。
ブラウンガス及び酸素ガスの供給を開始してから１時間経過後までにメタノールとエタノールとの約１：１の混合物０．６Ｌが気化した。この気化量から混合化ブラウンガスの組成比（ブラウンガス：酸素ガス：メタノール／エタノール混合物）を計算すると、約７：２：１となる。
前記装置で製造された混合化ブラウンガスを燃焼させ、約１時間に亘って火炎温度を測定した結果、約１０００〜約１１００℃で安定しており、排気ガス中の一酸化炭素の濃度は低レベルであった。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明によって提供される混合化ブラウンガスは均一に混合されているので、例えば、約８００℃〜約１１００℃で安定して燃焼させることができ、都市ガスや天然ガスと同様の利用分野に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の混合化ブラウンガス製造装置を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明の混合化ブラウンガス製造方法の原理を模式的に示す断面図である。
【図３】本発明の別の態様の混合化ブラウンガス製造装置を模式的に示す断面図である。
【図４】従来法による混合化ブラウンガス製造装置を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１０，５０・・・混合化ブラウンガス製造装置；１１，５１・・・円筒状混合槽；
１１Ａ・・・蓋部；１２，１２Ａ，１２Ｂ・・・隔壁部；
１３，５３・・・ブラウンガス供給手段；
１４，５４・・・混合化ブラウンガス排出手段；
１４Ａ，５４Ａ・・・ブラウンガス排出手段開口部；
１５，５５・・・酸素ガス供給手段； １６，５６・・・上部空間部； 
１７，５７・・・液体状揮発性有機化合物；１７Ａ・・・液面
１８，５８・・・混合化ブラウンガス；１８ａ・・・１次微細気泡；
１８ｂ・・・独立気泡集合体；１８ｃ・・・１次気泡融合体； 
１８ｄ・・・２次微小気泡；１８ｅ・・・２次気泡融合体；１８ｆ・・・３次微小気泡；１９，５９・・・加熱手段；３１・・・多孔質粒状体；
Ｂ・・・ブラウンガス
Ｍ・・・混合化ブラウンガス
Ｏ・・・酸素ガス。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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