(57)【要約】      （修正有）【課題】長期間燃料油と水とが分離せず、原料の燃料油と同程度の品質及び発熱量のエマルジョン燃料の製造方法と製造装置を提供する。【解決手段】育成遠赤外光線マイクロ波又は超音波を照射された電気石に、水を接触させるように流し、電磁波応答型触媒が付与された酸化チタンボールに油を接触させるように流し、この水と油を混合し、混合液を循環させながら熱と圧力をかける。マイクロ波又は超音波を照射された電気石に水と油に接触させるように流し、水と油を混合させ、混合液を循環させながら熱と圧力をかける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
育成遠赤外光線マイクロ波又は超音波を照射された電気石に、水を接触させるように流し、
電磁波応答型触媒が付与された酸化チタンボールに油を接触させるように流し、
この水と油を混合し、混合液を循環させながら熱と圧力をかけることを特徴とする水と油との混合物であるエマルジョン燃料の製造方法。
【請求項２】
マイクロ波又は超音波を照射された電気石に水と油に接触させるように流し、水と油を混合させ、
混合液を循環させながら熱と圧力をかけることを特徴とする水と油との混合物であるエマルジョン燃料の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２のいずれかに記載のエマルジョン燃料の製造方法により製造されたエマルジョン燃料。
【請求項４】
空気中の熱振動エネルギーを吸収し、中間赤外線の振動エネルギーを水分子に転写する分子振動活性装置と、
電気石に音波又はマイクロ波を照射する照射装置と、
水と油を均一に混合するスタティックミキサーと、
を備えたことを特徴とする水と油との混合物であるエマルジョン燃料の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低公害燃料等として使用される水と油の混合物であるエマルジョン燃料（通常燃料に燃料と水に乳化剤を混合して白濁したもの或いは、燃料に水のみを混合した物をエマルジョン燃料という）の製造に係り、特に、界面活性剤を使用しないエマルジョン燃料の製造技術及び製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、水と油の混合物であるエマルジョン燃料は、窒素酸化物及び硫黄酸化物のような有害物質の発生を低減する低公害燃料として利用が試みられてきた。エマルジョン燃料には、水と油の混合した分離エマルジョン燃料が分離することを防いで長期安定性を確保するために、通常数パーセント程度の界面活性剤が混入されていた。しかしながら、界面活性剤は一般に高価であるために、多量に使用すると製品の製造コストが高くなるという問題があった。
【０００３】
従来の水/油エマルジョン燃料では、加水の目的は、黒煙防止など燃料油の燃焼に伴う弊害を改善することに主眼が置かれ、発熱量の減少する欠点は看過されているのが現状であった。更に従来の水/油エマルジョンは、殆どが白濁したエマルジョン燃料であり、油と水が分離するために長期間保存できず、徐々に粘度が上昇するという問題があった。また、最近の濾器は、撥水処理が施され、水分の感知が鋭く、機関の停止が頻発したり、燃焼阻害を起こしたりするため、燃焼に際して、燃料系統の改良が必要で、すこぶる使い勝手の悪いものであった。
【０００４】
また、最近の内燃機関の燃料系統には、コモンレール方式が採用されつつある。この方式は、燃料使用圧力が非常に高圧であり、水の分子粒径が大きいと油・水分離が起こるので機関が停止する弊害が出る。
【０００５】
更にボイラーでは、最近の燃料噴霧装置は、殆どボイラー装置の上部に装備されているので、燃料の粘度が高いとブースターポンプを追加装備する必要がある。また、従来の水/油エマルジョン燃料は、水の添加率の分量だけ燃焼力が低下する欠点も有った。
【０００６】
このような中、幾つかの水/油エマルジョン燃料用乳化剤が提案されている。乳化剤として非イオン界面活性剤を使用する技術が、特許文献１及び特許文献２に開示されている。しかし、いずれの特許文献に開示されている技術においても、乳化安定性及び添加量において改善の余地があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭５３−４４３２７号公報
【特許文献２】特開平１０−５３７７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
乳化剤によりエマルジョン燃料を製造する場合、鉱物油を使用する場合には、W/O型エマルジョン燃料はHLB 4、O/W型エマルジョン燃料はHLB 10-12であると一般的にいわれている。エマルジョン燃料は、粘度が高くなる欠点があり、燃料を燃焼室内に霧化して燃焼させるには、燃料の発火点が上昇しているので、色々な改良を加えないと最適燃焼ができない。また、エマルジョン燃料は、元の燃料油よりも発熱量が低下するために燃焼時間が延長し、結果的に燃料使用量が増大するという問題もある。特に内燃機関に使用する場合には、現状の装備で運転すると負荷が75％以上となると運転不能であり、いわゆるトルク不足の現象が起こることが判明している。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、重油又は軽油のような燃料油をスタティックミキサーによって攪拌処理し、水に波長の短い光線又は遠赤外線の一種である育成光線を照射し、その後燃料油と水とを混合し、スタティックミキサーによって攪拌し、加熱及び加圧することによって、界面活性剤を使用しなくても、長期間分離しないエマルジョン燃料を製造し得ることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【００１０】
本発明はまた、上記製造方法によって製造されるエマルジョン燃料と、上記製造方法を実施するためのエマルジョン燃料製造装置に関する。
【００１１】
具体的に本発明の第一の製造方法は、
育成遠赤外光線マイクロ波又は超音波を照射された電気石に、水を接触させるように流し、
電磁波応答型触媒が付与された酸化チタンボールに油を接触させるように流し、
この水と油を混合し、混合液を循環させながら熱と圧力をかけることを特徴とする水と油との混合物であるエマルジョン燃料の製造方法に関する。
【００１２】
また、本発明の第二の製造方法は、
マイクロ波又は超音波が照射された電気石に水と油に接触させるように流し、水と油を混合させ、
混合液を循環させながら熱と圧力をかけることを特徴とする水と油との混合物であるエマルジョン燃料の製造方法に関する。
【００１３】
また、本発明は、第一の製造方法及び第二の製造方法によって製造されたエマルジョン燃料に関する。
【００１４】
さらに、本発明は、
空気中の熱振動エネルギーを吸収し、中間赤外線の振動エネルギーを水分子に転写する分子振動活性装置と、
電気石に音波又はマイクロ波を照射する照射装置と、
水と油を均一に混合するスタティックミキサーと、
を備えたことを特徴とする水と油との混合物であるエマルジョン燃料の製造装置に関する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のエマルジョン燃料の製造方法によれば、界面活性剤を使用しなくとも、長期間燃料油と水とが分離せず、原料の燃料油と同程度の品質及び発熱量のエマルジョン燃料を製造し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に利用するエマルジョン燃料製造装置の概念図である。
【図２】本発明の製造方法の工程図である。
【図３】実施例１のエマルジョン燃料（右側）及び基油である軽油（左側）の外観を撮影した写真である。
【図４】実施例１のエマルジョン燃料（右側）及び基油である軽油（左側）を-18℃で凍結させた状態を撮影した写真である。
【図５】A重油を基油とするエマルジョン燃料の燃焼試験結果を示す。
【図６】実施例２のエマルジョン燃料の燃焼試験結果を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
燃料油（以下、基油という）に酸化チタンボールで電磁波応答型光触媒を接触させる工程と、水に分子振動活性化装置により育成遠赤外光活性を付与し、電気石に超音波振動波を与える工程と、前記２工程を経由した原料（基油及び水）を加熱及び加圧し、攪拌・混合・反応させる工程を、エマルジョン燃料製造装置は実行する。
【００１８】
電磁波応答型光触媒接触工程では、常温熱触媒機能を持つように熱ストレスが与えられるWPC処理が酸化チタンになされている。WPC処理によって、酸化チタンは酸素欠乏傾斜構造となり、光触媒反応において、可視光線、赤外線、電波などあらゆる電磁波に応答し、触媒反応を起こすといわれる。酸化チタンボール表面には、ポーラスな非晶質が点在し、ここから自由電子が出ることで触媒作用が起こると考えられている。電磁波応答型光触媒接触工程後の基油を、スタティックミキサーによって循環させ、基油を微細化する。
【００１９】
水に育成遠赤外光活性を付与し、水と接触した状態の電気石に超音波振動波を与える工程は、水を供給する時に、育成遠赤外光活性領域の波長6〜12ミクロンの赤外線を発する分子振動活性装置によって振動波と熱エネルギーとを水に与える。更に、2〜5kHz程度のマイクロ波又は超音波振動（20kHzと40kHz）を電気石に印加し、水と電気石を接触させながら水を通過させると、水には微弱電流（0.06A)が流れる。水は電気分解され、界面活性を強化され、水の分子集合体の細粒化時間を短縮することが出来る。
【００２０】
前記２工程を経由した原料を加熱及び加圧し、攪拌・混合・反応させる工程は、攪拌・混合・反応槽に、触媒された基油と育成遠赤外振動波と超音波振動を付与された水に、特別に加工されたノズルから三菱ガス化学製の酵素（カタラーゼ／商品名：アスクスーパー）を0.05質量％（１万分の５）添加し、攪拌機にて攪拌・混合した。さらに、加熱器によって基油及び水の混合液を加熱及び加圧した。混合の均質化及び反応促進のため、スタティックミキサーに混合液を通液しながら、加熱及び加圧を行った。この循環工程を加えることで、液体の反応が促進され、融合が進み、水分は完全にイオン化して、燃料に融合して、透明なエマルジョン燃料が製造される。
【００２１】
［実施例１］
パイプφ40A8にPIPチタンボール（不二機販製）φ６を1kg詰めて配設し、これに24℃の軽油（出光興産製）50リットルを通して燃料反応槽２に供給した。軽油を電磁波応答型触媒反応器８で5分間循環した。24℃の水道水を、分子活性装置５に通じた。その後、水50リットルを水反応槽１に供給し、電気石が水に浸漬した状態になったら、超音波発生装置４（株式会社エスエヌデイMU-1200型）を起動し、周波数20kHz及び40kHzの振動波を電気石に印加した。この水を分子活性装置５とスタティックミキサー７に通して、循環水の電流値が0.06A達したら、この水にカタラーゼをエマルジョン燃料製作総量の１万分の５に相当する50cc混合して、カタラーゼ混合後の水と、電磁波応答型触媒反応器８で循環させた軽油とを、攪拌・混合・融合槽３に投入して、加熱装置８とポンプ１０によって、0.5MPaの圧力で60〜80℃に加熱しながら循環した。その結果、乳濁した混合油は、非常に透明なエマルジョン燃料となった。なお、製造装置運転中は、攪拌機は常に作動させておいた。
【００２２】
［実施例２］
パイプφ40A6にPIPチタンボール（不二機販製）φ６1kgを詰めて配設し、これに23℃のA重油（日石製、商品名MCF）50リットルを通して燃料反応槽２に供給した。A重油を電磁波応答型触媒反応器６で5分間循環した。24℃の水道水を、分子活性装置５に通じた。その後、水50リットルを水反応槽１に供給し、電気石が水に浸漬した状態になったら、超音波発生装置４を起動し、周波数20kHz及び40kHzの振動波を電気石に印加した。この水を分子活性装置５とスタティックミキサー７に通して、循環水の電流値が0.06Aに達したら、この水にカタラーゼをマルジョン燃料製作総量の１万分の５に相当する50cc混合して、カタラーゼ混合後の水と、電磁波応答型触媒反応器８で循環させたA重油とを、攪拌・混合・反応槽３に投入して、加熱装置８とポンプ１０によって、0.5MPaの圧力で60〜80℃に加熱しながら循環した。その結果、乳濁した混合油は、非常に透明なエマルジョン型燃料となった。なお、製造装置運転中は、攪拌機を常に作動させておいた。
【００２３】
表１は、実施例１及び実施例２のエマルジョン燃料について、基油との品質を比較した表である。総発熱量はJIS K2279、水分はJIS K2280に基づいて測定された。炭素分、水素分及び窒素分は、自動元素分析装置によって測定された。
【００２４】
【表１】
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【００２５】
表２は、実施例２のエマルジョン燃料について、基油との品質、機関の燃料消費率及び機関性能に与える影響を比較した表である。
【００２６】
【表２】
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【００２７】
表１及び表２より、本発明の製造方法によって製造されるエマルジョン燃料は、通常の燃料と同様の品質及び発熱量が得られる性質を有する、極めて安定したエマルジョン燃料であることが証明された。製造工程において、酵素（カタラーゼ）を添加すると、過酸化水素を水素と酸素に分解して、水素はエマルジョン燃料に溶存して、水素含有率を高めて、これが水分率を変化させても発熱量の低下を防止するものと考えられる。
【００２８】
本発明によれば、これまで環境負荷が高い、NOX、SOX、CO2、又はPMのような有害ガスの多い廃油又は高粘度重油の燃料基油としての利用も可能となり、エネルギーの有効化が図れる。また、本発明により、DME、GTL、LPG、LNG、ガソリンなどを基油として、高性能のエマルジョン燃料を製造することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明は、燃料分野及び環境分野において、特に有用である。
【符号の説明】
【００３０】
１：水反応槽
２：燃料反応槽
３：攪拌・混合・反応槽
４：超音波発生装置
５：分子活性装置
６：電磁波応答型触媒反応器
７：ミキサー
８：ヒーター
９：製品槽
１０：ポンプ
１１：撹拌機
１００：燃料油（以下基油）に電磁波応答型光触媒を接触させる工程
２００：水に育成遠赤外光活性と電気石に超音波振動波を与える工程
３００：融合工程
【図１】
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【図２】
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【図５】
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【図６】
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【図３】
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【図４】
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