(57)【要約】【課題】燃料改質装置を停止させた場合でも油漏れを起こすことがない安全な燃料改質装置を提供する。【解決手段】燃料供給源と燃焼装置との間に介設され、燃料にマイクロバブルを混入することで燃焼性の高い燃料に改質する燃料改質装置において、マイクロバブルが混入された燃料を貯溜するための燃料貯溜槽４と、燃料供給源から供給される燃料を上記燃料貯留槽に導入するための燃料導入管２、２ｅと、上記燃料導入管に設けられる燃料送りポンプＰＵＭＰ１と、上記燃料導入管に備えられ上記燃料送りポンプの停止時に燃料の逆流を防止する垂直管部２ｈ、その垂直管部２ｈに接続されたマイクロバブル注入器ＡＤ１、ＡＤ２とを備えてなることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料供給源と燃焼装置との間に介設され、燃料にマイクロバブルを混入することで燃焼性の高い燃料に改質する燃料改質装置において、
マイクロバブルが混入された燃料を貯溜するための燃料貯溜槽と、
燃料供給源から供給される燃料を上記燃料貯留槽に導入するための燃料導入管と、
上記燃料導入管に設けられる燃料送りポンプと、
上記燃料導入管に備えられ上記燃料送りポンプの停止時に燃料の逆流を防止する逆流防止手段とを備えてなることを特徴とする燃料改質装置。
【請求項２】
上記逆流防止手段として、上記燃料導入管に形成された垂直管部と、その垂直管部に接続されたマイクロバブル注入器とを有する請求項１に記載の燃料改質装置。
【請求項３】
上記垂直管部に対して上記マイクロバブル注入器が並列に配置されている請求項２に記載の燃料改質装置。
【請求項４】
上記燃料貯溜槽と上記燃料送りポンプ上流側の上記燃料導入管が、切替弁を備えた戻り管によって接続されている請求項２または３に記載の燃料改質装置。
【請求項５】
上記燃料貯溜槽内に燃料分子を微粒化する誘電体セラミック群が設けられている請求項１〜４のいずれか１項に記載の燃料改質装置。
【請求項６】
上記誘電体セラミック群は、誘電体セラミックを多段に積層したセラミック積層体を、上記燃料貯溜槽内に複数組配置したものからなる請求項５に記載の燃料改質装置。
【請求項７】
燃料の導入方向において上記マイクロバブル注入器の上流側に磁界発生部が設けられている請求項２〜６のいずれか１項に記載の燃料改質装置。
【請求項８】
上記磁界発生部は、上記燃料導入管の外周壁に配設された複数の磁石からなり、各磁石は、上記燃料導入管を流れる燃料に対し磁場の作用角度を変えて配置されている請求項７に記載の燃料改質装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料供給源と燃焼装置との間に介設され液体燃料を燃焼性の高い燃料に改質する燃料改質装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、マイクロバブル生成器で生成した酸素を主成分としたマイクロバブルを液体燃料中に混入することで燃料を改質し、その改質燃料を燃料貯溜室に一旦貯溜してから燃焼装置に送出する燃料改質装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図４は、上記燃料改質装置の構成を示したものであり、図示しない燃料タンクと接続される燃料導入管５０を有し、この燃料導入管５０は微細気泡を生成するマイクロバブル生成器５１に接続され、酸素を主成分としたガスを用いて液体燃料中に微細気泡を混入し燃料を改質するようになっている。
【０００４】
微細気泡を生成するのに使用するガスはＯ２ボンベ５２に充填されており、流量調整弁５３によって流量を制御した状態で上記マイクロバブル生成器５１に供給するようになっている。
【０００５】
上記マイクロバブル生成器５１は、改質燃料を一旦貯溜するためのストレージタンク５４内に設けられており、ストレージタンク５４に改質燃料を一旦、溜めるとともに、マイクロバブル生成器５１から気泡を順次追加することによって改質燃料中の気泡濃度を所定のレベルに維持するようになっている。
【０００６】
気泡濃度が所定のレベルに達した改質燃料は、燃料送出管５５を通じてエンジンやボイラー等の燃焼装置に送り出されるようになっている。
【０００７】
また、ストレージタンク５４にはセンサータンク５６が付設されており、上限センサ５７および下限センサ５８はストレージタンク５４内の液面レベルを検出してＥＣＵ（電子制御ユニット）５９に与え、ＥＣＵ５９は上記燃料導入管５０に介設されている給油ポンプ６０の駆動を制御することによって上記液面レベルを一定に保つようになっている。
【０００８】
なお、図中、符号６１は気液分離器であり、ストレージタンク５４に排気管６２を介して接続されており、ストレージタンク５４内の貯溜ガス中にミスト状態で含まれる燃料成分を分離して液体排出管６３から回収する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１１−１９０７６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記した従来の燃料改質装置において、例えば装置が故障したり、メンテナンスする場合、給油ポンプ６０による燃料の供給は停止され、燃焼装置への燃料供給が途切れないように、燃料改質装置をスルーさせるようになっている。
【００１１】
しかしながら、燃料改質装置の運転を停止させると、マイクロバブル生成器５１に入る液体燃料の一次側圧力が低下するのに対し二次側圧力が増加するため、マイクロバブル生成器５１に接続されている配管のガス注入口から液体燃料が逆流する。
【００１２】
そのため、従来の燃料改質装置では、マイクロバブル生成器５１をストレージタンク５４内に設置し、万一、油漏れが発生しても外部に漏れないような構成が提案されていたが、このような構成は装置が複雑になるという欠点があり実現されていない。
【００１３】
また、従来の燃料改質装置では、ストレージタンク５４内にマイクロバブルを均一に分散させることが困難であり、安定した燃料改質効果を得ることが難しいという問題もある。
【００１４】
本発明は以上のような従来の燃料改質装置における課題を考慮してなされたものであり、第一の目的は、燃料改質装置の運転を停止させた場合でも油漏れを起こすことがない安全な燃料改質装置を提供することにあり、第二の目的は安定した燃料改質効果を得ることができる燃料改質装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、燃料供給源と燃焼装置との間に介設され、燃料にマイクロバブルを混入することで燃焼性の高い燃料に改質する燃料改質装置において、
マイクロバブルが混入された燃料を貯溜するための燃料貯溜槽と、
燃料供給源から供給される燃料を上記燃料貯留槽に導入するための燃料導入管と、
上記燃料導入管に設けられる燃料送りポンプと、
上記燃料導入管に備えられ上記燃料送りポンプの停止時に燃料の逆流を防止する逆流防止手段とを備えてなる燃料改質装置である。
【００１６】
本発明におけるマイクロバブルとは、生成時の気泡平均直径が数十μｍ以下の微細気泡を意味する。
【００１７】
本発明において、上記逆流防止手段として、上記燃料導入管に垂直管部を形成し、その垂直管部にマイクロバブル注入器を接続するように構成することができる。また、上記垂直管部に対して上記マイクロバブル注入器を並列に配置すれば、燃料の逆流を防止できるとともにマイクロバブルの注入効率を高めることができる。
【００１８】
本発明において、上記燃料貯溜槽と上記燃料送りポンプ上流側の上記燃料導入管を、切替弁を備えた戻り管によって接続すれば、燃料を循環させてマイクロバブルの注入を複数回行うことが可能になり、燃料中におけるマイクロバブルの気泡濃度を高めることができる。
【００１９】
本発明において、上記燃料貯溜槽内に燃料分子を微粒化する誘電体セラミック群を設けることが好ましい。上記誘電体セラミック群は、誘電体セラミックを多段に積層したセラミック積層体を、上記燃料貯溜槽内に複数組配置したものから構成することができる。
【００２０】
本発明では、燃料の導入方向において上記マイクロバブル注入器の上流側に磁界発生部を設けることができる。上記磁界発生部として、上記燃料導入管の外周壁に複数の磁石を配設し、各磁石について、上記燃料導入管を流れる燃料に対し磁場の作用角度を変えて配置すれば、燃料導入管内を流れる燃料中のマイナス電位を帯びたマイクロバブルを均一に分散させることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の燃料改質装置によれば、燃料改質装置を停止させた場合でも油漏れを起こすことがない安全な燃料改質装置を提供することができる。また、安定した燃料改質効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る燃料改質装置の一実施形態を示すブロック図である。
【図２】図１に示す第一および第二磁石の配置を示す説明図である。
【図３】図１に示すコントローラの制御内容を説明するフローチャートである。
【図４】従来の燃料改質装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面に示した実施形態に基づいて本発明を詳細に説明する。    
図１は、本発明に係る燃料改質装置の一実施形態を示すブロック図である。
【００２４】
［１］燃料改質装置の全体構成
図１において燃料改質装置１は、図示しない燃料タンク等の燃料供給源と、図示しないエンジンやボイラー等の燃焼装置との間に介設されるように構成されており、改質対象の液体燃料（以下、燃料と略称する）としては、例えば、燃焼装置がボイラーや焼却炉のバーナーの場合は重油、灯油、軽油が例示される。
【００２５】
燃料導入管２は、燃料供給源と接続される燃料入り口２ａから延設されており、活性化槽４に接続されている。なお、活性化槽４の構成については後で詳しく説明する。
【００２６】
燃料導入管２には、その上流側から、燃料入口制御用のボールバルブＳＴ１、磁石（ＭＧ３）を内蔵したストレーナＦＬ、流量計ＦＥ、ストレーナメンテナンス用のボールバルブＳＴ２、燃料入口制御用の電磁弁ＥＶ１がこの記載順に配設されている。
【００２７】
燃料導入管２におけるボールバルブＳＴ２と電磁弁ＥＶ１との間からは燃料バイパス管３が分岐されており、この燃料バイパス管３の終端は、改質燃料を活性化槽４から装置外に送り出すための燃料送出管５と接続されている。
【００２８】
燃料改質装置１の非運転時には、電磁弁ＥＶ１は連通位置ａから遮断位置ｂに切り替えられて閉じており、一方、燃料バイパス管３に介設されている燃料バイパス用の電磁弁ＥＶ４は遮断位置ｃから連通位置ｄに切り替えられて開いており、それにより、燃料改質装置１をスルーさせて燃料出口２ｂから燃料を燃焼装置に供給することができるようになっている。
【００２９】
また、電磁弁ＥＶ１下流側の燃料導入管２ｅには燃料送りポンプＰＵＭＰ１、圧力計ＭＡ１、直列に配置された第一磁石ＭＧ１及び第二磁石ＭＧ２、並列に配置された第一マイクロバブル注入器ＡＤ１及び第二マイクロバルブ注入器ＡＤ２、圧力計ＭＡ２、サイトグラスＳＧがこの記載順に配設されている。
【００３０】
なお、サイトグラスＳＧは、第一マイクロバブル注入器ＡＤ１及び第二マイクロバルブ注入器ＡＤ２によって燃料中に混入された気泡の状態（密度）を確認するためにある。
【００３１】
上記第一マイクロバブル注入器ＡＤ１及び第二マイクロバルブ注入器ＡＤ２には酸素供給管７が分岐して接続されており、酸素供給管７の入口側にはレギュレータＲＧ付きの酸素ボンベ８が接続されている。
【００３２】
また、酸素供給管７には酸素供給方向における上流側から、酸素注入用のボールバルブＳＴ３、酸素逆流防止用の逆止弁ＲＶ２、酸素注入用の電磁弁ＥＶ５、ニードルバルブ付きレベルメータＬＶがこの記載順に配設されており、流量の制御された酸素を第一マイクロバブル注入器ＡＤ１及び第二マイクロバルブ注入器ＡＤ２に分配して供給することができるようになっている。
【００３３】
活性化槽４の上部には残留酸素排出用のポンプＰＵＭＰ２を備えた送気管９が接続されており、空気取入れ口２ｃから取り込んだ外気を活性化槽４内に送り込むことにより、活性化槽４内の酸素濃度を所定レベル以下に抑制するようになっている。
【００３４】
また、活性化槽４内に外気が送り込まれることによって活性化槽４から押し出されたガスは、排出管１０に設けられた燃料臭吸収用の第一エアーフィルタＡＦ１および第二エアーフィルタＡＦ２によって脱臭された後、残留酸素排出用のフロースイッチＦＳを介して空気排出口２ｄから装置外に排出されるようになっている。
【００３５】
なお、上記実施形態ではマイクロバブル生成用に酸素を使用したが、これに限らず、空気を使用することもできる。
【００３６】
また、図中、２ｆはドレイン１１に通じる導出管であり、２ｇは導出管２ｆから分岐され上記燃料導入管２に接続される戻り管である。
【００３７】
上記導出管２ｆには燃料戻し用のボールバルブＳＴ４が設けられており、このボールバルブＳＴ４を閉じると燃料が戻り管２ｇに流れ、燃料循環用の電磁弁（切替弁）ＥＶ２が遮断位置ｉから連通位置ｊに切り替えられると、戻り管２ｇは燃料導入管２ｅと連通し、それらの管２ｇ、２ｅの間で燃料が循環するようになっている。
【００３８】
［２］燃料改質装置の各部の構成
［２.１］燃料活性化用の第一及び第二磁石
図２は燃料導入管２ｅに装着された第一磁石ＭＧ１及び第二磁石ＭＧ２を示したものである。
【００３９】
第一磁石ＭＧ１および第二磁石ＭＧ２は、リング状に成形されたネオジム磁石から構成されており、燃料導入管２ｅの外周壁に密着した状態で且つ管軸方向に離間した状態で装着されている。本実施形態では管軸方向における磁石端同士の間隔を１００ｍｍとした。
【００４０】
第一磁石ＭＧ１は、上下方向に対向する位置にＮ局とＳ局を配置しているのに対し、第二磁石ＭＧ２は、第一磁石ＭＧ１に対し、Ｎ局とＳ局を管軸まわりに１８０°回転させて配置している。
【００４１】
このように、燃料導入管２ｅ内を流れる燃料に対しＮ局とＳ局の角度を変えながら地場を作用させることにより、燃料導入管２ｅ内を流れる燃料中の、マイナス電位を帯びたマイクロバブルを均一に分散させることができる。
【００４２】
上記第一磁石ＭＧ１及び第二磁石ＭＧ２は磁界発生部として機能する。
【００４３】
なお、本実施形態では二つの磁石を管軸方向に離間配置する構成を示したが、これに限らず、それ以上の個数の磁石を管軸方向に等間隔にまたは間隔を変えて配設することもできる。
【００４４】
［２.２］第一及び第二マイクロバブル注入器
第一マイクロバブル注入器ＡＤ１及び第二マイクロバブル注入器ＡＤ２は、燃料導入管２ｅの一部に形成された垂直管部２ｈに接続されており、燃料送りポンプＰＵＭＰ１から送り出される燃料は一旦、水平管部２ｉの高さに揚げられ次いで垂直管部２ｈ内を上から下に向けて流れるように構成されている。
【００４５】
それにより、第一マイクロバブル注入器ＡＤ１に入る燃料の圧力（１次圧）が増加し、第一マイクロバブル注入器ＡＤ１から出る燃料の圧力（２次圧）が下がるため、より効率良くマイクロバブルを燃料に注入することができる。第二マイクロバブル注入器ＡＤ２も同様である。
【００４６】
しかも、垂直管部２ｈを設けることによって，常時、１次圧＞２次圧の関係を維持することができるため、燃料送りポンプＰＵＭＰ１を停止させた場合であっても第一マイクロバブル注入器ＡＤ１、第二マイクロバブル注入器ＡＤ２における酸素注入口より燃料が逆流するというトラブルを解消することができる。
【００４７】
酸素注入口に燃料が逆流すると、酸素注入量を調整するニードルバルブ等が故障したり動作不良を起こす虞があり、同時に、燃料漏れを発生する場合もある。
【００４８】
燃料の逆流を防止するために逆止弁を取り付けたり、マイクロバブル注入器をタンク内に収納して遮蔽してしまうという方法も考えられるが、装置が複雑になってコスト高になることが避けられない。
【００４９】
これに対し、垂直管部２ｈに第一マイクロバブル注入器ＡＤ１及び第二マイクロバブル注入器ＡＤ２を接続した本発明のマイクロバブル注入方法によれば、各マイクロバブル注入器において１次圧＞２次圧の関係を維持するという簡単な構成で、従来発生していた燃料漏れの問題を解消することができ、同時にマイクロバブルの注入量を増加させることができる。
【００５０】
マイクロバブル注入器は、例えば、エジェクタタイプのものを使用することができ、このマイクロバブル注入器によって得られるマイクロバブルの平均直径は２〜３０μｍである。
【００５１】
上記燃料導入管２ｅの一部に形成された垂直管部２ｈ、およびその垂直管部２ｈに接続された第一マイクロバブル注入器ＡＤ１及び第二マイクロバブル注入器ＡＤ２は燃料の逆流を防止する燃料逆流防止手段として機能する。
【００５２】
［２.３］活性化槽
活性化槽４は燃料を貯溜し得る有底円筒形のタンクから構成されており、上蓋４ａで密閉されるとともにそのタンク内にセラミック群が配置されている。
【００５３】
上記セラミック群は、円筒状に成形された誘電体セラミックを多段に積層してなるセラミック積層体を、複数組、活性化槽４内に収納している。
【００５４】
各セラミック積層体は、上側環状支持フレーム４ｂと下側環状支持フレーム４ｃとを上下に接続している複数の支柱４ｄに串刺しされた状態で設けられている。なお、本実施形態では各支柱４ｄに８個の誘電体セラミック４ｅが積層されている。
【００５５】
上記活性化槽４内に燃料を貯溜することによって上記セラミック群をその燃料中に浸漬させると、各誘電体セラミック４ｅの電離作用によって燃料分子が微粒化し、それにより、燃焼効率が高められる。
【００５６】
上記誘電体セラミック４ｅとしては、例えば（株）ＥＭ生活製のＥＭセラミックスを採用することができる。
【００５７】
また、活性化槽４内には燃料液面レベルの上限を検出するための上限レベルセンサＬＳ１と、下限を検出するための下限レベルセンサＬＳ２が備えられている。
【００５８】
なお、レベルセンサＬＳ３はレベルセンサＬＳ１故障時の液面上限を検出するためにあり、レベルセンサＬＳ４はレベルセンサＬＳ２故障時の液面上限を検出するためにある。
【００５９】
これらのセンサから出力される信号は、後述するコントローラ１２に与えられるようになっている。
【００６０】
［３］燃料改質装置の動作
燃料改質装置１の各構成要素はコントローラ１２によって制御されるようになっており、以下、コントローラ１２の制御内容について図３のフローチャートを参照しながら説明する。
【００６１】
燃料改質装置１の電源がＯＦＦのとき、電磁弁ＥＶ１および電磁弁ＥＶ２はともに閉じており、燃料バイパス用の電磁弁ＥＶ４が開（ｄ位置）であるため、燃料改質装置１をスルーして燃料を燃焼装置に供給するバイパス運転となる。なお、燃料改質装置１にエラーが発生した場合や非常停止された場合も上記バイパス運転となる。
【００６２】
燃料改質装置１の電源がＯＮすると、電磁弁ＥＶ３を開くが電磁弁ＥＶ１、ＥＶ２、電磁弁ＥＶ５はそれぞれ閉じたままである（ステップＳ１）。
【００６３】
次いで、下限レベルセンサＬＳ２がＯＦＦの場合（ステップＳ２）、すなわち燃料液位の下限を検出すると電磁弁ＥＶ１を開き、燃料送りポンプＰＵＭＰ１をＯＮ（駆動）させ、電磁弁ＥＶ５を開動作（ｈ位置）させる。それにより、燃料導入管２ｅを通じて燃料が活性化槽４に供給され、その途中で第一マイクロバブル注入器ＡＤ１及び第二マイクロバブル注入器ＡＤ２からマイクロバブルが燃料に注入される（ステップＳ３）。
【００６４】
燃料導入管２ｅを通じて燃料が活性化槽４に送り込まれることにより活性化槽４内の液位が上昇し、上限レベルセンサＬＳ１が液面レベルの上限を検知してＯＮすると（ステップＳ４）、今度は電磁弁ＥＶ２が開き、コントローラ１２に内蔵されている循環タイマが起動する（ステップＳ５）。
【００６５】
本実施形態では必要とされるマイクロバブル濃度を予め実験により求めており、そのマイクロバブル濃度が得られるように循環タイマの設定時間を決めている。本実施形態における循環タイマの設定時間は０〜９９９ｓｅｃである。
【００６６】
循環タイマが設定時間を計時している間、すなわち、ステップＳ６においてＮＯと判断されている間は、電磁弁ＥＶ１を通じて導入されるフレッシュな燃料と、活性化槽４から電磁弁ＥＶ２を通じて導出される燃料とが合流され、燃料導入管２ｅ及び戻り管２ｇによって形成される循環路を循環する。
【００６７】
それにより、燃料導入管２ｅ及び戻り管２ｇを循環する燃料に対し、第一磁石ＭＧ１、第二磁石ＭＧ２による磁界、第一マイクロバブル注入器ＡＤ１、第二マイクロバブル注入器ＡＤ２によるマイクロバブルが継続的に作用し、燃料分子の微粒化が促進されるとともにマイクロバブル濃度が増加する（ステップＳ８）。
【００６８】
循環タイマが設定時間を計時し終えると、すなわち、ステップＳ６においてＹＥＳと判断されると、電磁弁ＥＶ１、電磁弁ＥＶ２がともに閉じられ、燃料送りポンプＰＵＭＰ１がＯＦＦされ、電磁弁ＥＶ５が遮断位置ｇに切り替えられて閉じられる（ステップＳ７）。
【符号の説明】
【００６９】
ST1  燃料入口制御用のボールバルブ
ST2  ストレーナメンテナンス用のボールバルブ
ST3  酸素注入用のボールバルブ
ST4  燃料戻し用のボールバルブ
EV1  燃料入口制御用の電磁弁
EV2  燃料循環用の電磁弁（切替弁）
EV3  燃料出口制御用の電磁弁
EV4  燃料バイパス用の電磁弁
EV5  酸素注入用の電磁弁
FE   流量計
FL   磁石（MG3）を内蔵したストレーナ
PUMP1  燃料送りポンプ
PUMP2  残留酸素排出用のポンプ
MG1  燃料活性化用の第一磁石
MG2  燃料活性化用の第二磁石
MG3  金属粉吸着用の磁石
AD1  第一マイクロバブル注入器
AD2  第二マイクロバブル注入器
LS1  上限レベルセンサ
LS2  下限レベルセンサ
LS3  レベルセンサ
LS4  レベルセンサ
SG   サイトグラス
LV   ニードルバルブ付きレベルメータ
RV1  燃料逆流防止用の逆止弁
RV2  酸素逆流防止用の逆止弁
FS   残留酸素排出用のフロースイッチ
AF1  燃料臭吸収用の第一エアーフィルタ
AF2  燃料臭吸収用の第二エアーフィルタ
MA1  圧力計
MA2  圧力計
RG  レギュレータ
１  燃料改質装置
２  燃料導入管
２ｅ  燃料導入管
２ｇ  戻り管
２ｈ  垂直管部
３  バイパス管
４  活性化槽（燃料貯溜槽）
５  燃料送出管
７  酸素供給管
８  酸素ボンベ
９  送気管
１０  排出管
１１  ドレイン
１２  コントローラ
【図１】
2014009640.tif 000003
【図２】
2014009640.tif 000004
【図３】
2014009640.tif 000005
【図４】
2014009640.tif 000006