(57)【要約】【課題】 重油・軽油・テンプラ油及び廃テンプラ油再生油などの液体燃料に水を加え、エマルション燃料の生成にあたり、乳化剤を加えない方法で、加える水も身近な水道水等を利用し、また油と水の比率が均一安定した状態でエマルション化され、熱量が重油のみの場合と同等を記し、さらに排出ガスの硫黄酸化物などを軽減する。【解決手段】 重油や軽油、テンプラ油、また廃テンプラ油の再生油などの燃料に、普通水を容積比率８〜２６％を混合し、貯蔵タンクに投入した油と水を、エマルション生成器へ送る際、このタンクの配合調整器において、均一した状態で生成器に送る。生成器に送られた油と水は加圧衝突によりエマルション化燃料を形成する。概エマルション化燃料は、重油と同等の熱量を記し、完全燃焼させるものである。【選択図】図１
2014001923.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
重油・軽油・テンプラ油及び廃テンプラ再生油などの液体燃料に水を混ぜ合わせ、加圧衝突によるエマルション化する燃料生成器
【請求項２】
請求項１の液体燃料と水の配合を均一にするための配合調整装置
【請求項３】
請求項１の生成器を使用した、ボイラー燃料供給装置
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、重油や軽油またテンプラ油及び廃テンプラ油再生油のどの液体燃料に普通水を８〜２６％混入し、エマルション燃料化する生成器と生成器を使用したボイラー燃料の供給装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ビニールハウスや温泉、クリーニング等で設置されている温風ボイラーや温水ボイラーの燃料は、重油や軽油またはＬＰガスなどが多く使用されている。
【０００３】
重油等のボイラーは、燃焼ノズルに水分が混入しないように、水を遮断するフイルターが設置されている。これは水が燃焼を阻害するという前提で作られた技術原点であります。
【０００４】
つまり、ボイラー燃料の重油タンク内の空気が、タンクの外気温度の変化の自然現象などの影響により水滴となり、タンクの底に溜った水分を重油と共にノズルへ吸引したり、また重油に混入した水分がノズルへと吸引されて行く過程で、従来のボイラーは水分をフイルターで遮断し、油のみをノズルへ送り、燃焼させる構造になっている。
【０００５】
また、従来のボイラーを使用している、果物や花、野菜などをハウスで育てている農家では、重油を燃料としているが煙が地域環境へ与えることや、ハウス内で育てる野菜、花・果物などへ、化石燃料独特の臭いが移る事などがある。
【０００６】
また、病院や温泉、畜産農家などのボイラー施設では煙や臭いへの過敏な注意をはらっている。
【０００７】
さらに、ハウス農家では冬場しか使用しないため、ススがボイラーの中やノズルに付着して、放置している時間が長い時期では、付着部分から錆びてくるなど、メンテ管理の経費もかかり、また機械の耐用年数にも影響を与えている現状である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−３２９３０８号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】茨城県牛久市中央５丁目１５番５号有限会社環境技研発行パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
そこで、ボイラーなどの燃料に水を混入し、経費節減や排ガスが与える環境を押さえる試みが他方で行われています。
【００１１】
例えば「［特許文献１］特開２０００−３２９３０８号公報」にある、エマルジョン燃料の生成方法があります。
【００１２】
重油・軽油・廃油など液体燃料に、酸化還元電位−１００〜２５００ｍＶに低下された還元水を、容積比で５〜２０％混合し、且つ、これを減圧沸騰してエマルジョン化してから燃焼させる。エマルジョン化して燃焼する記述があります。さらにエマルジョン化する為に、減圧沸騰させる減圧装置が必要とあります。
【００１３】
つまり概方法は、酸化還元水を製造する装置と、燃料を減圧沸騰させる減圧装置が設備として設置しなければエマルジョン化した燃料になりません。
【００１４】
また、同文献中研究の結果、燃焼効率とダイオキシンの文面がありますが還元水を５％未満では効果が少なく、２０％を越えると効果が低減した。
【００１５】
また、１５％のとき効果があったとの記述がありました。
【００１６】
また、「［非特許文献１］茨城県牛久市中央５丁目１５番５号有限会社環境技研発行パンフレット」のエマルジョン燃料供給システム ＭＡＲＶＥＬなるものがあります。これは直軽１０ｃｍ、高さ１２ｃｍ程度の円筒形をしております。
【００１７】
概エマルジョン機器の構造は、円筒形の中に、肉厚１ｍｍ程度の鉄板を円錐の形にし、この表面に直軽２ｍｍ程度の穴を数十箇所あけてある。
【００１８】
穴あきの円錐形をした鉄板は、円筒形の中間部に設置固定し蓋を施してある。
【００１９】
さらに、両端の蓋部分に直軽２０ｍｍ程度のパイプを施してある構造になっおり、燃料の油と水は、概円錐形をした山の方より入り、円錐の下方へと穴を通り抜けて行くようになっている。
【００２０】
また、概供給システムなるセットの、サービスタンクに油と水と投入するパイプがあり、いずれも電磁弁で投入量の調整がほどこされています。
【００２１】
さらに、タンクの半分より上部、６合目位にエマルジョン機器より繋がるパイプが設置されており、半分より下３合目位にバーナーへ供給するパイプが設置され、下方、２合目位のところにポンプへ繋がるパイプが設置されています。さらに下方、底の部分に水抜き用のパイプが設置された構造であります。
【００２２】
つまり、タンクに投入された、油と水はタンクに入り、下方の２合目の位置のパイプよりポンプを経てエマルジョン機器へ入り、また再度タンク内に入る構造であります。
【００２３】
燃焼ノズルへは混合され溜まっている、タンクの３合目の位置にある位置から、ノズルへ供給されて行く仕組みであります。
【００２４】
概装置をビニールハウスの温風ボイラーで設置使用した結果、最初の着火はできず、１５分ぐらいポンプを回した状態でのエマルジョン化と説明があり、１５分ぐらいポンプを回した液体燃料を、重油で着火後概燃料を給油したところ燃焼はできた。
【００２５】
また、概施設でのエマルション燃料を試験管に取り出し、観察したところ数分で分離した。
【００２６】
その後、ある温泉施設での実施において、概温泉のボイラー装置は、一定温度で燃焼が自動で停止する仕組みであり、この停止時間もエマルジョンなる生成器へ送油するポンプは回っていますが、給油は止まっている状態であります。
【００２７】
そこで温水の温度が下がり、温度を上げる数分後、つまり追い焚きの時着火しなかった。この原因を追究したところ、ノズルへ給油するパイプの中の混合が数分の間で、水と油に分離していることが判明した。
【００２８】
また数十分燃焼すると、サービスタンクの中の燃料が少なくなり、タンクの残量が一定の量になると、次の油と水が一定量投入される。
【００２９】
しかし、タンク内の量が一定になった時点で、再度鎮火させてしまった。この原因は水と油がエマルジョン化せず、比重の重い水が先に吸入され、ノズルへ水が送られたことが判明した。
【００３０】
また、数回タンクに投入するたびに、水分の多いエマルジョン化されない部分がタンクの下方の溜まり、これを吸入していることも判明した。
【００３１】
つまり、前述したタンクの３合目の位置のところに設置された、ボイラーノズルへ給油するパイプの高さに、溜まった部分の燃料に水分が多く混入しており、エマルジョン化されない不都合が発生し、さらに鎮火問題となった混合油をタンクより試験管に取り出して観察したところ、数分で水と油に分離したが判明した。
【００３２】
この文面にも、比率水５〜２０％とうたわれ、現場での説明では１４．５％が最適としている。
【００３３】
非特許文献２は、「微粒子・粉体の作製と応用、２０００年１１月１日、株式会社シーエムシー出版」にありますエマルジョンについての記述、乳化技術がいくつかあります。
【００３４】
その中に、「微粒子・粉体の最先端技術」変則乳化重合・液滴からの粒子形成・医薬品製剤・コーテング剤に至る色々なエマルジョン技術がありますが殆ど乳化剤によるものであります。
【００３５】
非特許文献３は、熊本県内で企業向けの機関誌「経済」に掲載され紹介された、九州油設工業（株）はＡ重油使用量を１０％削減と、のカタログの説明と同機器の実用試験を観察した結果、同機器は円形の筒に水と油を比率で投入し、高速回転させて混合攪拌する方法であり、つまりカタログに掲載されたとおり攪拌であります。高速回転攪拌で乳濁はしますが、カタログに油と水を均一にナノレベルまで微粒化することに成功しました。とありますが完全な燃料としてのエマルションとしては疑問がのこります。
【００３６】
また１０％水を混入とありますが、１０％では設備費の負担を考えれば、年間使用量の少ない個人農家では、あまり経済効果が望めません。
【００３７】
また、燃焼効率に関し、水滴が水蒸気爆発を起こし、油が更に微細化され燃焼効率が向上する、などの説明がありますが、疑問があります。
【００３８】
特許文献特の公開１０−４７６２５にあります、エマルジョン燃料生成方法、また公開１０−３０６９１６の同生成方法の記述に、いずれも油と水の繋ぎとして界面活性剤を使用する旨があります。つまり界面活性剤などの乳化剤を使用しないと、エマルジョン燃料が出来ないことを物語っております。
【００３９】
しかし、発明の開示にあります、幾つかの実例や実験機また、記述を総合的に解読・実験して、次のような問題点があった。
【００４０】
▲１▼完全エマルジョン化し燃料として使用できなければならない。また、燃焼理論からすれば、燃料タンクからノズルへ直接給油すべき構造であること◎
▲２▼また、ボイラーの着火から使用できるものあること。  
▲３▼油と水の配合比が均一安定しなければならない。  
▲４▼水混合比率を８〜２６％にし、重油の熱量と同等の熱量がなければならない。（２０％前後を理想とする）◎
▲５▼混合する水に関し、水道水や地下水など身近な水でも良い。  
▲６▼燃料として使用し、臭いや煙を押さえ地域に与える影響を、重油だけを使用した場合に比べ軽減する。（窒素酸化物、二酸化炭素、硫黄酸化物の排出を抑える）◎
▲６▼エマルション化した燃料を連続使用の場合や、時間を置いての追い焚き燃焼時においても、重油と同等でなければならない。  
▲７▼経済性を考慮して、高価な添加物（乳化剤）を使用しないでエマルション化し、さらに燃料削減と設備の価格も考慮しなければならない。  
▲８▼また、廃テンプラ油等の再生油を使用すれば、経済性や環境的な見地から望ましいこと。  
などの問題点をあげる。
【課題を解決するための手段】
【００４１】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、本研究と実施の結果、重油や軽油、テンプラ油及び廃テンプラ油の再生油に、身近な水道水を混入し、これを加圧衝突により、燃焼用燃料とする目的の、エマルション化生成法である。
【００４２】
また、エマルション化した燃料を燃焼させると、窒素酸化物、二酸化炭素、硫黄酸化物の排出が、重油の燃焼に比べ大幅に削減できるという知見に基づくものである。つまり、焼却技術の発展によりロータリーキルンなどが開発され、また焼却炉の排気ガス（煙）などに水を噴霧し、急速冷却することで飛灰は煙突の中で固まり石灰処理され、外に飛散せず、煙突からは急速冷却された水が水蒸気となります。これは一般的周知の事実であります。
【００４３】
このことから、油が燃焼する際水滴が水蒸気爆発して、完全燃焼する事と、排気ガスに水分が与える影響で黒煙が発生しない。との知見であります。
【００４４】
これら、燃料の燃焼に基づくもので、本発明は請求項１のように重油・軽油・テンプラ油及び廃テンプラ油の再生油を液体燃料にして、水を容積比率で８〜２６％を混合し、且つこれを加圧衝突してエマルション化し、完全燃料とし燃焼させるものである。
【００４５】
また、実施例で後述する水比率は実用実験の結果２２％がＡ重油に近い数字の熱量であった。（表１参照）
また、この比率で燃焼した際、煙突からでる煙は重油だけの時と比べ、無色に近い状態であった。
【００４６】
さらに、本発明の混合の廃テンプラ油の再使用について、実施例で後述（００２２）するが、Ａ重油７２％、廃テンプラ再生油１４％、水１４％を加えた混合油を、生成器に通したところ、数秒で素早い反応を示しエマルション化が完成した。
【００４７】
概燃料をボイラーで燃焼を実施したところ、１３分間で燃焼室の最高温度が、Ａ重油のみの燃焼温度に比べ、温度を超す結果を得た。（表三参照）
本発明の水は、身近にある水道水や地下水、浄化された池の水、さらに河川の水、雨水、さらに浄化された汚水や焼酎廃液を分離した液の再利用でもよい。
【００４８】
本発明の液体燃料は、重油、軽油、テンプラ油及び廃テンプラ油などの再生油等いずれかでもよい。また組み合わせ混合でもよい。
【００４９】
また、法律で禁止されている廃油もデーター上は可能である。
【００５０】
本発明のエマルション燃料は、温泉施設での実施実験で、着火から燃焼において、設定温度になれば燃焼が止まり、設定温度を下がれば再度燃焼する。この時間を置いて繰り返す、追い焚きの燃焼もスムーズに行われた。
【００５１】
本発明のエマルション燃料の配合は、油に水を均一にするため、貯蔵タンクへの投入は電磁弁で調整し、さらに貯蔵タンクに入った時点で、貯蔵タンク底の調整器で水と油を吸引する方法で、配合比を均一にできる。
【００５２】
これをエマルション生成器へ送り、生成器内で加圧衝突させて完全エマルション燃料が完成する。
【００５３】
本発明がもたらす経済性や、排気ガスの削減はもとより、燃料費を削減した経費と設備を導入した経費を比べ、２・３年くらいで原価償却できなければ、燃料使用量の少ない個人農家での導入は無理があります。
【００５４】
この目的を達成する為、２０％前後の削減が望ましいこと、又廃テンプラ油の再生油を混入することで、さらなる燃焼効率を得ることができ、本発明の目的を達成させるものである。
【発明の効果】
【００５５】
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】エマルション生成器図
【図２】配合調整器
【図３】本発明の実施形態を示す配合調整器のタンク設置図
【図４】本発明の実施形態を示すエマルション燃料供給装置配置図
【発明を実施するための形態】
【００５７】
燃焼するエマルジョン化した燃料を生成する為、生成器は、
円筒形ケース▲１０▼の筒の両端を蓋で覆ってあり、概蓋にはパイプが設置してある。
【００５８】
概パイプの片方が吸入口▲１１▼、もう片方が排出口▲１２▼である。
【００５９】
なお概円筒形ケースの内径より１ｍｍ程度小さ目の、鉄製の棒を砲弾型に加工し概先端を潰し台形（図１−５）をなしている。
【００６０】
台形のすそは、鉄製の棒の砲弾型の外径より６〜７ｍｍ程度小さめ加工されている。
【００６１】
さらに、台形の砲弾型の肩から十字の方向に、幅２ｍｍ、厚み２ｍｍの溝を二条台形で掘ってある。概溝は四方より鉄の棒の外側に、それぞれのピッチ１０ｍｍの幅で、螺旋状の溝を鉄の棒の下方まで掘ってある。
【００６２】
この螺旋は四方の４箇所より４本が右回り▲１３▼に、さらに少しずらした位置より４本は左方向▲１４▼に螺旋が掘られている。又概螺旋の方向は逆でもよい。
【００６３】
概円筒形ケースの中は、上部に入った油と水が、加圧され螺旋状の溝を通過し、交わる点で衝突する。
【００６４】
これを繰り返し擦り込みながら混合していく方式であり、微細粒子の状態、つまりエマルション化した燃料を完成することになる。
【００６５】
これらは、連続燃焼また間隙燃焼での燃焼結果が明らかにしている通りである。（表一・二参照）
また、燃料配合調整器は以下の構造と配合調整機能を発揮する。
【００６６】
生成器に油と水を送り込む前に、油と水を混入するための貯蔵タンクがあり、このタンクに一次貯蔵する。
【００６７】
当然タンクに投入する油と水を電子弁で配合を調整して投入するが、概タンクに投入した時点で、比重の違う水が下方に溜まり、油は上方に溜まる。
【００６８】
そのままの状態で、生成器に送り込んでは、水が最初吸入され後から油のみが吸入されることになる。
【００６９】
連続燃焼で、タンクに次々油と水を投入して燃料を生成することになるが、これを繰り返すことで、水分が下に多く溜まることになる。
【００７０】
その状況では燃焼時に、鎮火トラブルを誘引してしまうことになる。
【００７１】
そこで、円筒パイプの片方端にネジ▲１７▼を切り込み、その部分に両方立て方向に溝▲１８▼を入れた構造をなしている。またネジの反対側の中間部より外側に向かい、縦の溝▲１６▼を掘ってある。これが配合調整器である。
【００７２】
配合調整器のパイプを貯蔵タンク底部にねじ込め固定（図１２）する。下方にある水は配合調整器の水吸入溝▲１７▼より吸入され、油は配合調整器パイプの上部油給入口▲１５▼及び油吸入溝▲１６▼より吸入されるものである。
【００７３】
つまり、配合調整器パイプのめじ込む高さで、水吸入溝▲１８▼の隙間が決まり、同時にこの溝より吸入される水の量が決まる。調整器パイプの油吸入口▲１５▼お呼び油吸入溝▲１６▼を通過吸入される油の量は変わらないため、安定した比率配合が確保できるものである。
【００７４】
これを、先のエマルション燃料生成器に送ることで均一な安定した燃料が完成するものである。
【００７５】
（発明を実施するための形態）
本発明を具体化するため以下図面を参照して、本発明の実施の態様に係る詳細に説明する。
【００７６】
（エマルション生成器の構造）
エマルジョン化生成器は、円筒形ケース▲１０▼の筒の両端を蓋で覆ってあり、概蓋にはパイプが設置してある。
【００７７】
概パイプの片方が吸入口▲１１▼、もう片方が排出口▲１２▼である。
【００７８】
なお概円筒形ケースの内径より１ｍｍ程度小さ目の、鉄製の棒を砲弾型に加工し概先端を潰し台形（図１−５）をなしている。
【００７９】
台形のすそは、鉄製の棒の砲弾型の外径より６〜７ｍｍ程度小さめ加工されている。
【００８０】
さらに、台形の砲弾型の肩から十字の方向に、幅２ｍｍ、厚み２ｍｍ溝を二条台形で掘ってある。概溝は四方より鉄の棒の外側に、それぞれのピッチ１０ｍｍの幅で、螺旋状の溝を鉄の棒の下方まで掘ってある。
【００８１】
この螺旋は四方の４箇所より４本が右回り▲１３▼に、さらに少しずらした位置より４本は左方向▲１４▼に螺旋が掘られている。概溝の方向は逆でもよい。
【００８２】
加圧衝突が織り成す状態、つまり圧を加え、螺旋が交差するところで衝突し、この衝突を棒の下方まで数回繰り返すことで、擦り込む状態になりエマルション化する。
【００８３】
さらに、概機器は鉄棒であるが、ステンレス、真鋳、セラミック、ウレタンでもよく、材質や形状など問うものでもない。
【００８４】
（配合調整装置構造と機能）
概配合調整装置は先に記述したとりであるが、円筒パイプの片方端に一定の高さにネジ▲１７▼を切り込み、その部分の両側に立て溝▲１８▼を入れる。またネジの反対側の中間部より外側に向かい、縦の溝▲１６▼を掘ってある。円筒パイプを燃料貯蔵タンク底部にねじ込め固定設置した構造（図３）である。
【００８５】
水はパイプのねじ部の水吸入溝▲１７▼より吸入され、油はパイプの油吸入口▲１５▼と油吸入溝▲１６▼より吸入されるものである。
【００８６】
また、溝は一本でも良く、溝の代わりに、穴の大きさを計算して穴を数箇所開けてもよい。
【００８７】
つまり、パイプのネジ込む高さで、パイプの溝より吸入される量が決まり、パイプの中を通過吸入される油の量は変わらないため、安定した均一な比率配合が完成する。
【００８８】
また、概装置は材質形状も問わないものである。
【００８９】
（エマルションのメカニズム）
当初エマルション燃料を生成する際、ポンプの電源を入れポンプを回転させタンクの油と水を吸入し、この概生成器を通過させる。通過したエマルション燃料は、着火されてないので再度タンクへ戻される。
【００９０】
一段階で、タンク内の温度が２５度の時、直径５〜１０ｍｍぐらいの、油玉が大小無数に製造される。概油球は乳濁しており、油球の周りは油が捲いている状態を発生させる。
【００９１】
また、温度３０度ぐらいでは高さ３ｍｍ長さ１０ｍｍぐらいの楕円形をなした油球が製造され、規則的に積み重なっている。いずれも油球は乳濁し周りは油で巻かれている。
【００９２】
概油球は乳濁しているが、油球の中の下方に透明な球が発見される。これは分解されてない水分と思料される。
【００９３】
がしかし、二段階では、乳濁の油球が１ｍｍ程度となり、全体が乳濁する。
【００９４】
さらに三段階には全体が乳濁し油球は発生しない状態となった。
【００９５】
この間の時間は、２〜３０秒程度であり、ここでエマルション生成された燃料はボイラーのノズルへ送られ着火燃焼へと進む。
【００９６】
当初は、油球が発生するが時間が１０秒程度で、その後はエマルション化された燃料がタンクへ戻され、貯留した燃料に触れ、生成器を通過した後は、油球は発生しないことが判明した。
【００９７】
本発明である、廃テンプラ油再生油のエマルション燃料について
Ａ重油７２％、テンプラ油１４％、水１４％を混合して、生成器を通過させた結果。一回数秒の通過でクリーム状の乳濁を呈した。
【００９８】
概燃料を試験管で調べた結果油球は発見されず、全体が乳濁であり、燃焼の実験実施したところ、着火もスムーズに行い、燃焼も問題なくおこなわれた。また燃焼効率について調査したところ、Ａ重油よりも１２分後の燃焼温度が高い結果を得た。（表三参照）
また、エマルションは油と水、また貯蔵するタンク内の温度や、外気温度の関係で、早くエマルション化するか否か判明した。概温度調整も実施例で後述する。
【００９９】
（エマルション生成器を使用した燃料供給装置）
一次的に油と水を貯蔵するタンク▲１▼に、水▲２▼と重油▲３▼を投入するパイプがあり、投入量調整の電磁弁が設置され、また廃テンプラ再生油使用時用として廃テンプラ再生油サブタンク▲４▼が設置されている。
【０１００】
一定量投入した後、電磁弁で投入を停止する。油と水は貯蔵タンク底の配合調整器▲５▼よりポンプ▲６▼で水と油を吸引しエマルション生成器▲７▼へ送る。
【０１０１】
エマルション生成器で生成された燃料は、パイプを通じて既設のボイラーノズル▲８▼へと送られ燃焼する。（図４参照）これが基本である。
【０１０２】
燃焼が一次停止した場合、つまり温水器や温風ボイラー等では、一定温度で燃焼が停止される装置構造になっており、この時点でエマルション燃料は動いており、既設のノズルの手前に設置されたリターン配管▲９▼を通じて貯蔵タンク▲１▼に返される構造をなしている。
【０１０３】
また、燃焼が停止した時点で、ポンプも停止することで、ポンプの消耗や電気料、さらに貯蔵タンクや生成器の温度を下げる構造も可能である。また、概構造において、連続燃焼が問題なく実施できた。
【０１０４】
装置において、既設の燃料配管より貯留タンクへ投入する配管を接続し、エマルション生成器から出る配管を、既設のボイラー燃料供給バルブに接続するだけの装置である。また、メンテ等のために既設重油配管とボイラー接続は残しておいてもよい。
【０１０５】
配置図例にあるとおりであるが、シンプル且つ単純な構造と装置において、経済的、燃焼効率的、環境的良好な燃料供給装置を提供できる。
【０１０６】
（燃焼実施実験のデーター）
本発明は、本発明者の研究結果次のとおりであった。
【表１】
2014001923.tif 000003
【表２】
2014001923.tif 000004
【表３】
2014001923.tif 000005
【実施例１】
【０１０７】
温度調整の実施例
エマルション生成器の材質を、本発明実施ではステンレスの丸棒を使用し、さらに外側の円筒形もステンレス材を使用しているため、加圧衝突時に熱が発生する。そのため概エマルション燃料化された燃料も、熱を浴びてしまい、貯蔵タンクに返されタンク内の温度が４５度ぐらいになった。
【０１０８】
このときの外気温度が３０度ぐらいの時であり、外気と燃料タンクの温度差が１５度と判明したので、そのため、温度を１５度前後に下げる工夫がなされた。
【０１０９】
まずタンクに羽を数枚取り付け風による冷却方法、またタンクの中央部に穴を数本開け、この穴に筒を数本取り付け、穴に風を送る方法。
【０１１０】
また、概タンクの大きさより、５ｃｍほど大きいタンクを接続し、外のタンクに水を還流す方法、を実施した。
【０１１１】
いずれも温度を１０度ぐらい下げることに成功し、エマルションの燃料の生成温度を確保できた。
【実施例２】
【０１１２】
ボイラーの始動に関する実施例
本発明のボイラー燃焼は、送風排気ファンのスイチが入り、ファンが回り始め、３０〜４０秒した後重油がノズルへ送られ着火し燃焼するものであった。
【０１１３】
エマルション化が完全でない、他の器機では常にポンプを回しておかなければならない。
【０１１４】
しかし本発明では、概ボイラーは温度を必要する温度が保たれ、燃焼を一次停止する場合、ポンプの回転を止め、温度が下がり再度追焚き燃焼すると同時にポンプが回り燃料を供給する方式をとることに成功した。
【０１１５】
これは、ハウス農家のボイラーでは、１日３００回位の回数で燃焼スイッチか切り入れを繰り返している。これらのことから、一日中ポンプを回転させては、ポンプのシーリングに影響を与える事になり、また、電気代などの経費面を考慮すれば、こまめにスイチは切ったほうが経済的である。
【実施例３】
【０１１６】
燃料の配合に関する実施例
混合する燃料は基本的には、重油であるが、本発明では重油に廃テンプラ油の再生油を使用し、さらに水道水を混入して実施した。
【０１１７】
つまり、重油６５〜７８％、廃テンプラ油再生油２〜１５％、水１０〜２０％の混入でエマルション生成器により生成実験したところ、全てすこぶる早くエマルション化した。
【０１１８】
また、色は肌色を呈した乳濁であり、燃焼の結果重油と変わらない熱量を得ることができた。
【０１１９】
これを基に考査実験したところ、テンプラ油の比重が重油より重いことが分かり、試験管の中で下方は水、中央にテンプラ油、残り上部に重油を呈していた。文献により比重が重油より重く、水より軽いことが判明した。
【０１２０】
エマルションが早く進む原因は水に近い比重のテンプラ油は水と混ざりやすく、さらに比重が重油に近いテンプラ油は重油と混ざりやすい事が判明し、その相乗関係でエマルション化が完成したものと考査する。
【実施例４】
【０１２１】
軽油ボイラーでの実施例
使用されているボイラーの中で、重油と軽油を燃料とした設備が多いが、軽油と重油の価格は相当な差がある。
【０１２２】
燃料代が重油より高い軽油ボイラーがあるのは色々な関係で門議しないが、個人農家では安い重油を使いたがっており、野菜ハウス農家で本発明を実施したところ、既設の設備的には、ノズルを軽油用から重油用に替えるだけであった。重油用のノズルを取り替えるだけで、本発明のエマルション燃料が使え、燃料削減と完全燃焼することなどで、経済的、環境的に効果的である。
【０１２３】
また、野菜に与える匂いも、概農家に訪ねたところ気にならないとの評価を得た。
【実施例５】
【０１２４】
エマルション生成時の温度について
エマルション生成にあたり、生成器を通過する際に、加圧衝突時に熱が発生する。この熱が一次タンクにも戻り、貯蔵タンク内の温度も上昇する。
【０１２５】
また、生成器や装置の周囲の外気温度との相関関係を有していることが判明した。
【０１２６】
さらに実験の結果外の温度が２５℃ぐらいの時、エマルション化がスムーズに完成し、３０℃ぐらいでは油球が大きく発生し、エマルション化が遅い事が判明した。しかし連続燃焼においては、次々に投入される油と水が常温であるため、タンク内の温度を下げる効果があり、冷却装置による冷却運動が少なくてもよいことが判明した。
【実施例６】
【０１２７】
使用した燃料のＡ重油について、
地域で購入したＡ重油の燃焼した結果。国内にある石油販売メーカーのＡ重油の色が違いは目視で分かり、燃焼したところ最高温度の差が１４０℃あった。
【０１２８】
これは、エマルション燃料燃焼実験で、早く温度が上がる時と、最高温度の差を、水の配合量や外気温度でなかと疑問を感じていたが、購入した石油店を代えて購入したところ、重油の色違いを発見し、さらに燃焼実験の結果、燃焼温度の最高温度に差があることが判明した。
【０１２９】
概Ａ重油の最高温度は実験の結果、５００℃から６４０℃まであり、その差は１４０℃であった。
【０１３０】
メーカーの違いにより熱量が変わることは問題ではあるが、実施例の熱量は、重油との差は低いところでも差は少なく、また重油のみの熱量を超す事が出来ることで、いずれにも対応出来るエマルション燃料生成器である。
【産業上の利用可能性】
【０１３１】
本発明は、ビニールハウス農家のボイラー、温泉施設、お茶乾燥、タバコ乾燥、病院・ホテルなどのボイラー、また海苔などの乾燥、さらにクリーニング乾燥、畜産施設などありとあらゆる小型から中型施設、また焼却場などの大型施設のボイラーに対応できるものである。
【０１３２】
概装置での燃料経費の削減は２０％可能である。また経済効果や地域へ与える環境も低減できる優れた効果を有する。
【０１３３】
また、配置図例は廃テンプラ再生油の使用時の、サブタンクを設置してあり、シンプル且つ単純な構造と装置において、経済的、燃焼効率的、環境的良好な燃料供給装置を提供できる。
【符号の説明】
【０１３４】
１−１、本発明の実施形態を示すエマルション生成器の斜視図
１−２、図１の透視図
１−３、図１のエマルション生成器本体図
１−４、同エマルション生成器部分拡大図
１−５、同エマルション生成器断面図
１−６、同エマルション生成器の上面図及び底面図
２−１、本発明の実施形態を示す配合調整器の斜視図
２−２、同調整器の正面図
２−３、同調整器の断面図
２−４、同調整器の上面図
２−５、同調整器の底面図
１・・・燃料貯留タンク
２・・・水供給サブタンク
３・・・重油供給配管
４・・・廃テンプラ再生油サブタンク
５・・・配合調整器
６・・・ポンプ
７・・・エマルション生成器
８・・・既設ボイラー
９・・・リターン配管
１０・・・生成器円筒形ケース
１１・・・流入口
１２・・・排出口
１３・・・２条台形右ねじ
１４・・・２条台形左ねじ
１５・・・調整器油吸入口
１６・・・調整器油吸入溝
１７・・・調整ねじ
１８・・・調整器水吸入溝
【図１】
2014001923.tif 000006
【図２】
2014001923.tif 000007
【図３】
2014001923.tif 000008
【図４】
2014001923.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成25年9月20日(2013.9.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、重油や軽油又はテンプラ油及び廃テンプラ油の再生油などの液体燃料に水を８％〜２６％混入し、エマルジョン燃料化する生成器と該生成器を使用した燃焼器への燃料供給方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ビニールハウスや温泉、クリーニング等に設置されている温風ボイラーや温水ボイラーの燃料は、重油や軽油またはＬＰガスなどが多く使用されている。
【０００３】
従来、重油等を燃料とするボイラーには、燃焼ノズルに水分が混入しないように、水分を遮断するフイルターが設置されている。これは水分が燃焼を阻害するという前提で考えられた技術である。つまり、ボイラーの燃料タンク内の空気が、燃料タンクの外気温度の変化などの影響により水滴となり、燃料タンクの底に溜まり、この溜った水分が重油と共にノズルへ吸引され、または重油に混入した水分がノズルへ吸引されて行く過程で、従来のボイラーは水分をフイルターで遮断し、油のみをノズルへ送り、燃焼させる構造になっている。
【０００４】
また、従来のボイラーを使用している、果物や花、野菜などをビニールハウスで育てている農家では、重油等を燃料としているが煙が地域環境へ与えることや、ビニールハウス内で育てる野菜、花・果物などへ化石燃料独特の臭いが移る事などがある。また、病院や温泉、畜産農家などのボイラー施設では煙や臭いに過敏な注意をはらっている。
【０００５】
特に、ハウス農家ではボイラーを冬場しか使用しないため、ボイラーの中やノズルにススが付着するが、通常そのまま放置しているので、放置する時間が長い時期となり、付着部分から錆びてくるなど、そのメンテナンス上の管理経費もかかり、また機械の耐用年数にも影響を与えている現状である。
【０００６】
そこで、ボイラーなどの燃料に水を混入し、経費節減や排ガスが与える影響を抑える試みが行われている。
【０００７】
例えば、特許文献１には、エマルジョン燃料の生成方法が記載されており、重油・軽油・廃油などの液体燃料に、酸化還元電位１００ｍＶ〜２５００ｍＶに低下された還元水を、容積比で５％〜２０％混合し、且つ、これを減圧沸騰してエマルジョン化してから燃焼させるとの記述がある。さらにエマルジョン化する為に、減圧沸騰させる減圧装置が必要とされている。しかし、この生成方法では、酸化還元水を製造する装置と、燃料を減圧沸騰させる減圧装置を設備として設置しなければエマルジョン化した燃料にはならない問題点がある。
【０００８】
また、特許文献１には、燃焼効率とダイオキシンについて述べられていて、研究の結果、還元水が５％未満では効果が少なく、２０％を越えると効果が低減し、１５％のとき効果があったと記述されている。
【０００９】
また、非特許文献１にはエマルジョン燃料供給システム「 ＭＡＲＶＥＬ」について記載されており、エマルジョン機器は、直径１０ｃｍ、高さ１２ｃｍ程度の円筒形をしており、該円筒形の中に、肉厚１ｍｍ程度の鉄板を円錐の形にし、この表面に直径２ｍｍ程度の穴を数十箇所あけてある構造となっている。この穴あきの円錐形をした鉄板は、円筒形の中間部に設置固定し蓋を施してある。さらに、両端の蓋部分に直径２０ｍｍ程度のパイプを施してある構造になっており、燃料の油と水は、前記円錐形をした山の方より入り、円錐の下方へと穴を通り抜けて行くようになっている。
【００１０】
また、前記供給システムの装置には、サービスタンクに油と水とを投入するパイプがあり、いずれも電磁弁で投入量の調整が施されている。さらに、サービスタンクの半分より上部、６合目位にエマルジョン機器より繋がるパイプが設置されており、半分より下３合目位にバーナーへ供給するパイプが設置され、下方、２合目位のところにポンプへ繋がるパイプが設置されている。さらに下方、底の部分に水抜き用のパイプが設置されている。つまり、サービスタンクに投入された油と水はサービスタンクに入り、下方の２合目の位置のパイプよりポンプを経てエマルジョン機器へ入り、また再度サービスタンク内に入る構造である。そこで、油と水が混合され溜まっている、サービスタンクの３合目の位置から、ボイラーノズルへ供給されて行く仕組みになっている。
【００１１】
前記装置をビニールハウスの温風ボイラーに設置し、使用した結果、最初の着火ができず、１５分ぐらいポンプを回した状態でのエマルジョン化との記載があり、１５分ぐらいポンプを回してできた液体燃料を、重油で着火後燃料を給油したところ燃焼することができた。また、前記施設でのエマルジョン化した燃料を試験管に取り出し、観察したところ数分で分離した。
【００１２】
また、ある温泉施設での実施においては、該温泉施設のボイラー装置が、一定温度で燃焼が自動で停止する仕組みとなっており、この停止時間もエマルジョン化する生成器へ送油するポンプは回っているが、給油は止まっている状態であった。そこで温水の温度が下がり、温度を上げる数分後、つまり追い焚きの時着火しなかったので、この原因を追究したところ、ノズルへ給油するパイプの中の水と油の混合が数分間で、水と油に分離していることが判明した。
【００１３】
また数十分燃焼すると、サービスタンクの中の燃料が少なくなり、燃料の残量が一定の量になると、次の油と水が一定量投入される。しかし、サービスタンク内の量が一定になった時点で、再度鎮火してしまった。この原因は水と油がエマルジョン化せず、比重の重い水が先に吸入され、ノズルへ水が送られていたことが判明した。
【００１４】
また、燃料をサービスタンクに数回投入すると、そのたびに水分の多いエマルジョン化されない部分がタンクの下方に溜まり、これをノズルに吸入していることも判明した。つまり、前述したサービスタンクの３合目の位置に設置されたボイラーのノズルへ給油するパイプの高さに、溜まった部分の燃料に水分が多く混入しており、全体がエマルジョン化されない不都合が発生していた。さらに鎮火問題となった混合油をサービスタンクより試験管に取り出して観察したところ、数分で水と油に分離することが判明した。前記文献にも、水比率５％〜２０％とうたわれ、現場での説明では１４．５％を最適としていた。
【００１５】
非特許文献２には、エマルジョンについての記述、乳化技術がいくつか記載されている。その中に、微粒子・粉体の最先端技術、変則乳化重合・液滴からの粒子形成・医薬品製剤・コーテング剤に至るまでの色々なエマルジョン技術が記載されているが殆ど乳化剤によるものであった。
【００１６】
非特許文献３によると、九州油設工業株式会社では、重油Ａの使用量の１０％削減と、カタログの説明と同機器の実用試験を観察した結果、同機器は円形の筒に水と油を比率で投入し、高速回転させて混合攪拌する方法が記載されている。つまりカタログに掲載されたとおりの攪拌であった。前記のように高速回転攪拌で乳濁はするが、カタログには油と水を均一にナノレベルまで微粒化することに成功したとあるが完全な燃料としてのエマルジョンとしては疑問がある。
【００１７】
また、水を１０％混入するとあるが、設備費の負担を考えれば、年間使用量の少ない個人農家では１０％ではあまり経済効果が望めない。また、燃焼効率に関し、水滴が水蒸気爆発を起こし、油が更に微細化され燃焼効率が向上する、などの説明があるが、その効果には疑問がある。
【００１８】
特許文献２、３にはエマルジョン燃料生成方法について記載されており、いずれも油と水の繋ぎとして界面活性剤を使用する旨記載されている。つまり界面活性剤などの乳化剤を使用しないと、エマルジョン燃料が出来ないということである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１９】
【特許文献１】特開２０００−３２９３０８号公報
【特許文献２】特開平１０−４７６２５号公報
【特許文献３】特開平１０−３０６９１６号公報
【非特許文献】
【００２０】
【非特許文献１】茨城県牛久市中央５丁目１５番５号有限会社環境技研発行パンフレットのエマルジョン燃料供給システム「 ＭＡＲＶＥＬ」
【非特許文献２】「微粒子・粉体の作製と応用」、２０００年１１月１日、株式会社シーエムシー出版
【非特許文献３】熊本県内企業向けの機関誌「経済」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
前記先行技術文献に開示されている幾つかの実例や実験機、また、記述を総合的に解読・実験したところ、次のような課題があった。
【００２２】
（１）完全エマルジョン化した燃料として使用できなければならない。また、燃焼理論からすれば、燃料タンクからノズルへ直接給油すべき構造であること。 
（２）ボイラーの着火から使用できるものであること。 
（３）油と水の配合比が均一安定しなければならないこと。 
（４）水の混合比率を８％〜２６％にし、重油の熱量と同等の熱量がなければならないこと（２０％前後を理想とする）。 
（５）混合する水に関し、水道水や地下水など身近な水でも良いこと。 
（６）燃料として使用し、臭いや煙を抑え地域に与える影響を、重油だけを使用した場合に比べ軽減すること（窒素酸化物、二酸化炭素、硫黄酸化物の排出を抑える）。 
（７）エマルジョン化した燃料を連続使用する場合や、時間を置いての追い焚き燃焼時においても、重油と同等でなければならないこと。 
（８）経済性を考慮して、高価な添加物（乳化剤）を使用しないでエマルジョン化し、さらに燃料削減と設備にかかる費用も考慮しなければならないこと。 
（９）また、廃テンプラ油等の再生油を使用すれば、経済性や環境的な見地から望ましいこと。 
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、本発明の実施の結果、重油や軽油、テンプラ油及び廃テンプラ油の再生油に、身近な水道水を混入し、これを加圧衝突させることにより、エマルジョン化した燃料とすることを目的としたボイラーへの燃料供給方法及び装置である。
【００２４】
本発明は、エマルジョン化した燃料を燃焼させると、窒素酸化物、二酸化炭素、硫黄酸化物の排出が、重油の燃焼に比べ大幅に削減できるという知見に基づいてなされたものである。つまり、焼却技術の発展によりロータリーキルンなどが開発され、また焼却炉の排気ガス（煙）などに水を噴霧し、急速冷却することで飛灰は煙突の中で固まり石灰処理され、外に飛散せず、煙突からは急速冷却された水が水蒸気となって出る。これは一般的周知の事実である。このことから、油が燃焼する際水滴が水蒸気爆発して、完全燃焼する事と、排気ガスに水分が与える影響で黒煙が発生しないという知見を得た。
【００２５】
前記は燃料の燃焼に基づくもので、本発明は重油・軽油・テンプラ油及び廃テンプラ油の再生油を液体燃料にして、水を容積比率で８％〜２６％を混合し、且つこれを加圧衝突してエマルジョン化し、完全燃料とし燃焼させるものである。
【００２６】
また、燃料に混合する水量の比率は実用実験の結果２２％とすると重油Ａに近い数字の熱量が得られた（表１）。また、この比率で燃焼した際、煙突からでる煙は重油だけの時と比べ、色が薄くなり無色に近い状態であった。
【００２７】
さらに、本発明では、混合の廃テンプラ油の再使用について、実施例で後述するが、重油Ａ７２％、廃テンプラ再生油１４％、水１４％を加えた燃料をエマルジョン生成器に通したところ、数秒で素早い反応を示しエマルジョン化が完成した。前記燃料をボイラーで燃焼したところ、１３分間で燃焼室の最高温度が、重油Ａのみの燃焼温度を超す結果を得た（表３）。
【００２８】
本発明で用いる水は、身近にある水道水や地下水、浄化された池の水、さらに河川の水、雨水、さらに汚水の浄化水や焼酎廃液を分離した液の再利用したものを使用することができる。
【００２９】
本発明で用いる液体燃料は、重油、軽油、テンプラ油及び廃テンプラ油などの再生油等いずれでもよく、また組み合わせて混合したものでもよいことが判った。また、法律で禁止されている廃油もデーター上は使用可能である。
【００３０】
本発明で得られるエマルジョン燃料は、温泉施設での実施実験で、着火からの燃焼において、設定温度になれば燃焼が止まり、設定温度が下がれば再度燃焼する。この間隔を置いた燃焼を繰り返すことで、追い焚きの燃焼もスムーズに行われた。
【００３１】
本発明におけるエマルジョン燃料の配合は、油に水を均一に混合するため、貯蔵タンクへの投入は電磁弁で調整し、さらに貯蔵タンクに入った時点で、貯蔵タンク底の調整器で水と油を吸引する方法で配合比を均一にすることができる。前記油と水の混合物をエマルジョン生成器へ送り、該エマルジョン生成器内で加圧衝突させて完全なエマルジョン燃料が完成する。
【００３２】
本発明がもたらす経済性や、排気ガスの削減はもとより、燃料費を節約した経費と設備を導入した経費を比べ、２・３年くらいで原価償却できなければ、燃料使用量の少ない個人農家での導入には無理がある。この課題を解決する為、本発明によって燃料油を２０％前後削減し、又廃テンプラ油の再生油を混入することでさらなる燃焼効率を得ることができる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、油類と水とをエマルジョンにして燃焼させたので、油類を著しく節約できると共に、排ガスの燃焼を改善できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】（ａ）本発明の実施例におけるエマルジョン生成器の拡大斜視図、（ｂ）同じく一部拡大断面図。
【図２】（ａ）同じく混合器の拡大正面図、（ｂ）同じく拡大断面図、（ｃ）同じく拡大平面図、（ｄ）同じくＡ部拡大図。
【図３】（ａ）同じく燃料貯蔵タンクの内側の出口側に設置する排出パイプの拡大斜視図、（ｂ）同じく拡大正面図、（ｃ）同じく拡大平面図、（ｄ）同じく拡大底面図、（ｅ）同じく縦断拡大図。
【図４】（ａ）同じく燃料貯蔵タンクの一部を省略した一部断面拡大図、（ｂ）同じく燃料供給装置の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
本発明のエマルジョン生成器７は、円筒形ケース１０の筒の両端を蓋で覆ってあり、該蓋にはパイプが設置してある。前記パイプの片方が吸入パイプ１１、他の片方が排出パイプ１２である。また、円筒形ケース１０の内径より１ｍｍ程度小さ目の鉄製の棒２０を砲弾型に加工し、その先端を潰し台形２１を形成する。台形２１の裾は、前記砲弾型の鉄製の棒２０の外径より６〜７ｍｍ程度小さめに加工されている。さらに台形２１の砲弾型の肩から十字の方向に、幅２ｍｍ、深さ２ｍｍの溝１３、１４を二条台形で掘ってある。溝１３、１４は四方より鉄の棒２０の外側に、それぞれのピッチ１０ｍｍの幅で、螺旋状の溝として鉄の棒２０の下方まで掘ってある。溝１３、１４は四方の４箇所より４本が右回りに、さらに少しずらした位置より４本が左回りに螺旋状に掘られるように形成されている。なお、溝１３、１４の方向は逆でもよい。
【００３６】
円筒形ケース１０の中では、上部に入った油と水が、加圧され螺旋状の溝１３、１４を通過し、交わる点で衝突することになる。この衝突を繰り返し擦り込みながら油と水が混合され、微細粒子の状態、つまりエマルジョン化した燃料が完成する。これらは、後述する連続燃焼また間隙燃焼での燃焼結果からエマルジョン化した燃料が完成されていることが明らかとなっている（表１、表２）。
【００３７】
また、燃料配合調整器２５は以下の構造と配合調整機能を発揮する。エマルジョン生成器７に油と水を送り込む前に、油と水を混入するための燃料貯蔵タンク１があり、この燃料貯蔵タンク１に一次貯蔵する。当然燃料貯蔵タンク１に投入する油と水の配合を電磁弁４で調整して投入するが、燃料貯蔵タンク１に投入した時点では比重の違う水が下方に溜まり、油は上方に溜まる。そのままの状態でエマルジョン生成器７に送り込むと、水が最初に吸入され、後から油のみが吸入されることになる。
【００３８】
そして連続燃焼で燃料貯蔵タンク１に次々油と水を投入して燃料を生成することになるが、これを繰り返すことで、水分が下に多く溜まることになる。その状況では燃焼時に、鎮火トラブルを誘引するおそれがある。
【００３９】
そこで、円筒パイプ５の片方端にネジ１７を切り込み、その両側縦方向に水吸入溝１８を設け、ネジ１７の反対側の中間部より外側に向かい、油吸入溝１６を掘った構造の燃料配合調整器２５を使用する。
【００４０】
燃料配合調整器２５のパイプを燃料貯蔵タンク１の底部にねじ込み固定する。下方にある水は水吸入溝１８から吸入され、油は燃料配合調整器２５の上部に設けられている油給入口１５及び油吸入溝１６から吸入される。
【００４１】
つまり、燃料配合調整器２５のネジ１７のねじ込み高さで、水吸入溝１８の隙間の長さが決まり、同時にこの水吸入溝１８から吸入される水の量が決まる。一方、油は油吸入口１５及び油吸入溝１６を通過し、吸入される油の量は変わらないため、安定した比率で油と水の配合が確保できる。これをエマルジョン生成器７に送ることで、均一で安定した燃料が完成する。
【００４２】
本発明を具体化するため、以下、添付図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。
【００４３】
本発明のエマルジョン生成器７は、円筒形ケース１０の筒の両端を蓋で覆ってあり、該蓋にはパイプが設置してある。該パイプの片方が吸入パイプ１１、もう片方が排出パイプ１２である。また、円筒形ケース１０の内径より１ｍｍ程度小さめの鉄製の棒２０を砲弾型に加工し、該先端を潰し台形２１を形成する。台形２１の裾は、砲弾型の鉄製の棒２０の外径より６〜７ｍｍ程度小さめに加工されている。さらに、台形２１の砲弾型の肩から十字の方向に、幅２ｍｍ、深さ２ｍｍの溝１３、１４を二条台形で掘ってある。溝１３、１４は四方より鉄の棒２０の外側に、それぞれのピッチ１０ｍｍの幅で、螺旋状の溝として上方より鉄の棒２０の下方まで掘ってある。溝１３、１４は四方の４箇所より４本が右回りに、さらに少しずらした位置より４本が左回りに掘られるように形成されている。なお、溝１３、１４の方向は逆でもよい。溝のない部分はひし形に形成されている（図２（ｄ））。
【００４４】
円筒形ケース１０の中では、吸入パイプ１１から入った油と水が、加圧され螺旋状の溝１３、１４を通過し、交わる点で衝突することになる。この加圧衝突が織り成す状態、つまり圧力を加え、溝１３、１４が交差するところで衝突し、この衝突を棒の下方まで数回繰り返すことで、油と水は擦り込む状態になりエマルジョン化する。エマルジョン生成器７の材質は鉄であるが、ステンレス、真鋳、セラミック、ウレタンでもよく、材質や形状などを問うものではない。
【００４５】
燃料配合調整器２５は上述したとおりであるが、円筒パイプ５の片方端に一定の高さのネジ１７を切り込み、その部分の両側に水吸入溝１８を入れ、またネジ１７の反対側の中間部より外側に向かい、油吸入溝１６を掘ってある。そして円筒パイプ５を燃料貯蔵タンク１の底部にねじ込み固定設置する。水は水吸入溝１８より吸入され、油は油吸入口１５と油吸入溝１６より吸入される。また、溝は一本でも良く、溝の代わりに、穴の大きさを計算して穴を数箇所開けてもよい。つまり、パイプのネジ込む高さで、パイプの溝より吸入される水量が決まり、パイプの中を通過、吸入される油の量は変わらないため、安定した水と油の均一な比率配合が完成する。また、燃料配合調整器２５の材質、形状は問わない。
【００４６】
当初エマルジョン燃料を生成する際、ポンプ６の電源を入れポンプ６を回転させ燃料貯蔵タンク１の油と水を吸入し、エマルジョン生成器７を通過させる。エマルジョン生成器７を通過したエマルジョン燃料は、着火されない場合には再度燃料貯蔵タンク１へ戻される。
【００４７】
一段階で、燃料貯蔵タンク１内の温度が２５℃の時、直径５〜１０ｍｍぐらいの油球が大小無数に製造される。該油球は乳濁しており、油球の周りは油が巻いている状態となっている。また、温度３０℃ぐらいでは、短径３ｍｍ、長径１０ｍｍぐらいの楕円形をなした油球が製造され、規則的に積み重なっている。いずれも油球は乳濁し、周りは油で巻かれている。該油球は乳濁しているが、油球の中の下方に透明な球が発見される。これは分解されてない水分と思料される。
【００４８】
しかし、二段階では、乳濁の油球が１ｍｍ程度となり、全体が乳濁する。さらに三段階では全体が乳濁し、油球は発生しない状態となった。この間の時間は、２〜３０秒程度であり、ここで生成されたエマルジョン燃料は、ボイラー８のノズル２９へ送られ着火し、燃焼へと進む。当初は油球が発生するが時間は１０秒程度で、その後はエマルジョン化された燃料が燃料貯蔵タンク１へ戻され、貯留した燃料に触れ、エマルジョン生成器７を通過した後には、油球は発生しないことが判明した。
【００４９】
本発明における廃テンプラ油の再生油を混入したエマルジョン燃料について説明する。重油Ａ７２％、テンプラ油１４％、水１４％を混合して、これをエマルジョン生成器７を通過させた結果、一回数秒の通過でクリーム状の乳濁を呈した。前記燃料を試験管で調べた結果、油球は発見されず、全体が乳濁であり、燃焼の実験を実施したところ、着火もスムーズに行われ、燃焼も問題なくおこなわれた。また燃焼効率について調査したところ、重油Ａよりも１２分後の燃焼温度が高い結果を得た（表３）。また、油と水、燃料貯蔵タンク１内の温度や、外気温度の関係で、早くエマルジョン化することが判明した。前記温度調整については実施例で後述する。
【００５０】
一次的に油と水を貯蔵する燃料貯蔵タンク１には、水を供給するパイプと重油を供給する重油供給パイプ３がそれぞれ接続され、それぞれのパイプに供給量を調整する電磁弁４、４が設置され、また廃テンプラ油の再生油を使用する際の廃テンプラ油の再生油サブタンク２ａも設置されている。前記廃テンプラ油の再生油と水を一定量投入した後、電磁弁４、４で投入を停止する。前記テンプラ油の再生油と水は燃料貯蔵タンク１の底部に設置された燃料配合調整器２５よりポンプ６で吸引され、エマルジョン生成器７へ矢示２２のように送られる。エマルジョン生成器７で生成された燃料は、パイプを通じて既設のボイラー８のノズル２９へ矢示２６のように送られ燃焼する（図４（ｂ））。
【００５１】
燃焼が一次停止した場合、つまり温水器や温風ボイラー等では、一定温度で燃焼が停止する装置構造になっており、この時点でエマルジョン燃料は動いており、既設のノズルの手前に設置されたリターンパイプ９を通じて矢示１９のように燃料貯蔵タンク１に返される。また、燃焼が停止した時点で、ポンプ６を停止することで、ポンプ６の消耗や電気料、さらに燃料貯蔵タンク１やエマルジョン生成器７の温度を下げる構造も可能である。また、前記構造において、連続燃焼が問題なく実施できた。
【００５２】
本発明の装置は、既設の燃料配管より燃料貯蔵タンク１へ投入する配管を接続し、エマルジョン生成器７から出る配管を、既設のボイラー８の燃料ノズル２９に接続するだけの装置である。また、メンテナンス等のために既設の重油配管とボイラー８との接続は残しておいてもよい。
【００５３】
本発明の実施形態における実験結果は表１、表２、表３のとおりである。
【表１】
2014001923.tif 000010
【表２】
2014001923.tif 000011
【表３】
2014001923.tif 000012
【実施例１】
【００５４】
本発明の温度調整の実施例について説明する。エマルジョン生成器７の材質としてステンレスの丸棒を使用し、さらに外側の円筒形ケース１０もステンレス材を使用する場合、油と水の加圧衝突時に熱が発生する。そのため、エマルジョン化した燃料も熱を浴びるので、燃料貯蔵タンク１に返されると燃料貯蔵タンク１内の温度が４５℃ぐらいになった。このときの外気温度が３０℃であり、外気と燃料貯蔵タンク１との温度差が１５℃であるので、次のとおり、燃料貯蔵タンク１内の温度を１５℃前後に下げる工夫がなされた。
【００５５】
まず燃料貯蔵タンク１に羽を数枚取り付け、風による冷却方法、または燃料貯蔵タンク１の中央部に穴を数本開け、この穴に筒を数本取り付け、穴に風を送る方法が用いられた。また、燃料貯蔵タンク１の大きさより、５ｃｍほど大きいタンクを接続し、外のタンクに水を還流させる方法も実施した。いずれも温度を１０℃ぐらい下げることに成功し、エマルジョン燃料の生成温度を確保することができた。
【実施例２】
【００５６】
本発明のボイラーの始動に関する実施例について説明する。本発明のボイラーの燃焼は、送風排気ファンのスイッチが入り、ファンが回り始め、３０〜４０秒経過した後、重油がノズルへ送られて着火し、燃焼するものであった。エマルジョン化が完全でない、他の器機では常にポンプを回しておかなければならない。
【００５７】
しかし、本発明のボイラー８では、必要とする温度が保たれ、燃焼を一次停止する場合、ポンプ６の回転を止め、温度が下がり再度追焚き燃焼すると同時にポンプ６が回転して燃料を供給する方式をとることに成功した。ハウス農家のボイラーでは、１日３００回位の回数で燃焼スイッチの切り入れを繰り返している。これらのことから、一日中ポンプを回転させてはポンプのシーリングに影響を与える事になる。また、電気代などの経費面を考慮すれば、こまめにスイッチは切ったほうが経済的である。
【実施例３】
【００５８】
次に、燃料の配合に関する実施例について説明する。本発明において混合する燃料は基本的には重油であるが、本発明では重油に廃テンプラ油の再生油を使用し、さらに水道水を混入して実施した。つまり、重油６５％〜７８％、廃テンプラ油再生油２％〜１５％、水１０％〜２０％の混入でエマルジョン生成器７により生成実験したところ、全てすこぶる早くエマルジョン化した。また、色は肌色を呈した乳濁であり、燃焼の結果重油と変わらない熱量を得ることができた。
【００５９】
これを基に考察したところ、廃テンプラ油の再生油の比重が重油より重いことが分かり、試験管の中で下方は水、中央に廃テンプラ油の再生油、残り上部に重油となっていた。従って、廃テンプラ油の再生油の比重が重油より重く、水より軽いことが判明した。エマルジョンが早く進む原因は、水に近い比重の廃テンプラ油の再生油は水と混ざりやすく、さらに比重が重油に近い廃テンプラ油の再生油は重油と混ざりやすい事が判明し、その相乗関係でエマルジョン化が容易になったものと考えられる。
【実施例４】
【００６０】
また、軽油ボイラーでの実施例について説明する。使用されているボイラーの中で、重油と軽油を燃料とした設備が多いが、軽油と重油の価格は相当な差がある。燃料代が重油より高い軽油ボイラーがあるのは色々な関係で論義しないが、個人農家では安い重油を使いたがっており、野菜ハウス農家で本発明を実施したところ、既設の設備的には、ノズルを軽油用から重油用に替えるだけで使用できた。重油用のノズルを取り替えるだけで、本発明のエマルジョン燃料が使えるので、燃料費の削減と完全燃焼することなどで、経済的、環境的に効果的である。また、野菜に付着しやすい臭いも、該農家に訪ねたところ気にならないとの評価を得た。
【実施例５】
【００６１】
また、エマルジョン生成時の温度について説明する。エマルジョン生成にあたり、エマルジョン生成器７を通過する際に、加圧衝突時に熱が発生する。この熱が燃料貯蔵タンク１にも戻り、燃料貯蔵タンク１内の温度も上昇する。また、エマルジョン生成器７や装置の周囲の外気温度との相関関係もあることが判明した。さらに実験の結果、外の温度が２５℃ぐらいの時、エマルジョン化がスムーズに完成し、３０℃ぐらいでは油球が大きく発生し、エマルジョン化が遅い事が判明した。しかし連続燃焼においては、次々に投入される油と水が常温であるため、燃料貯蔵タンク１内の温度を下げる効果があり、冷却装置による冷却作用が少なくてもよいことが判明した。
【実施例６】
【００６２】
また、使用した燃料の重油Ａについて説明すると次のとおりである。地域で購入した重油Ａを燃焼した結果、国内にある石油販売メーカーの重油Ａの色の違いが目視で分かり、燃焼したところ最高温度の差が１４０℃あった。これは、エマルジョン燃料の燃焼実験で、早く温度が上がる時と、最高温度の差を、水の配合量や外気温度ではないかと疑問を感じていたが、購入した石油店を代えて購入したところ、重油の色違いを発見し、さらに燃焼実験の結果、燃焼温度の最高温度に差があることが判明した。前記重油Ａの最高温度は実験の結果、５００℃から６４０℃まであり、その差は１４０℃であった。メーカーの違いにより熱量が変わることは問題ではあるが、実施例の熱量は、重油との差は低いところでも差は少なく、また重油のみの熱量を超す事が出来ることで、いずれにも対応出来るエマルジョン燃料生成器である。
【実施例７】
【００６３】
本発明の実施例の構造及び作用効果を添付図面に基づいて説明する。燃料貯蔵タンク１に、重油供給パイプ３を接続し、矢示２７、２８のように重油を供給する。また、水供給サブタンク２のパイプと廃テンプラ油の再生油サブタンク２ａのパイプを燃料貯蔵タンク１に接続して、重油及び水を燃料貯蔵タンク１へ適宜移送する。また、燃料貯蔵タンク１内に燃料配合調整器２５を設置すると共に、燃料配合調整器２５の排出側へ送液パイプの基端を連結し、前記送液パイプをポンプ６及びエマルジョン生成器７に順次連結してボイラー８の燃焼器に連結する。また、燃料貯蔵タンク１には、送液パイプとリターンパイプ９と重油供給パイプ３が連結してある。
【００６４】
前記実施例において、重油と水は、燃料貯蔵タンク１へそれぞれ矢示２８、２３のように供給された後、燃料配合調整器２５の油吸入口１５及び油吸入溝１６と水吸入溝１８から吸入される。そして、ポンプ６により矢示２２のように送液され、エマルジョン生成器７でエマルジョン化して矢示２６のようにボイラー８の燃焼器に送られて燃焼する。この場合に、余剰のエマルジョン燃料はリターンパイプ９により矢示１９のように燃料貯蔵タンク１へ戻される。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明は、ビニールハウス農家のボイラー、温泉施設、お茶乾燥、タバコ乾燥、病院・ホテルなどで使用するボイラー、または海苔などの乾燥、クリーニング乾燥、畜産施設など、ありとあらゆる小型から中型施設、または焼却場などの大型施設のボイラーに対応できるものである。前記装置での燃料経費の削減は２０％可能である。また経済効果や地域へ与える環境も改善できる優れた効果を有する。また、配置図例は廃テンプラ再生油の使用時の、サブタンクを設置してあり、単純な構造と装置において、経済的、燃焼効率的、環境的良好な燃料供給装置を提供することができる。
【符号の説明】
【００６６】
１  燃料貯蔵タンク
２  水供給サブタンク
２ａ  廃テンプラ油の再生油サブタンク
３  重油供給パイプ
４  電磁弁
５  円筒パイプ
６  ポンプ
７  エマルジョン生成器
８  ボイラー
９  リターンパイプ
１０  円筒形ケース
１１  吸入パイプ
１２  排出パイプ
１３、１４  溝
１５  油吸入口
１６  油吸入溝
１８  水吸入溝
２５  燃料配合調整器
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料油と水を燃料貯蔵タンクに収容した後、該貯蔵タンクから燃料油と水を混合液として取り出し、ついでこの混合液をエマルジョン化した後、燃焼器へ送ることを特徴とした燃焼器への燃料供給方法。
【請求項２】
燃料油に対し水を８％〜２６％加入することを特徴とした請求項１記載の燃焼器への燃料供給方法。
【請求項３】
燃料油は、重油、軽油、テンプラ油、廃テンプラ油及び廃テンプラ油の再生油の一種又は混合物としたことを特徴とする請求項１記載の燃焼器への燃料供給方法。
【請求項４】
燃料油と水を収容する燃料貯留タンクと、燃料油と水を流送するポンプと、燃料油と水とをエマルジョン化するエマルジョン生成器とを移送パイプで連結したことを特徴とする燃焼器への燃料供給装置。
【請求項５】
エマルジョン生成器は、円筒形ケースの内側に微小間隙を保って円棒を嵌装し、該円棒の外壁へ、左回り及び右回りの燃料混合用の螺旋溝を交差して設けたことを特徴とする請求項４記載の燃焼器への燃料供給装置。
【請求項６】
円棒の両端は台形とし、円筒形ケースとの間に燃料通路を設けたことを特徴とする請求項５記載の燃焼器への燃料供給装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2014001923.tif 000013
【図２】
2014001923.tif 000014
【図３】
2014001923.tif 000015
【図４】
2014001923.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成25年9月20日(2013.9.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒形ケースの内側に微小間隙を保って円棒を嵌装し、該円棒の外壁へ、左回り及び右回りの螺旋溝を交差して設けたことを特徴とする燃料油と水とをエマルジョン化するエマルジョン生成器。
【請求項２】
前記左回り及び右回りの螺旋溝が交差する箇所で前記左回り及び右回りの螺旋溝を通過してきた前記燃料油と前記水とが衝突することを特徴とする請求項１記載のエマルジョン生成器。
【請求項３】
前記円棒の両端は台形とし、前記円筒形ケースとの間に燃料通路を設けたことを特徴とする請求項１又は２記載のエマルジョン生成器。