(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水相と燃料油からなる油相とを有するエマルジョン燃料を燃焼装置に供給する装置であって、
原水から、Ｃａイオン及びＭｇイオンのうち、前記原水に含まれているものを除去し、Ｎａイオンを残留させ又は添加して加工水を生成する加工水生成装置と、
該加工水生成装置から供給された前記加工水及び前記燃料油を保持するタンクと、
前記タンクから供給される前記燃料油と、前記タンクから供給される前記加工水とを、所定の流量比率で合流させる合流手段と、
該合流手段で合流した前記燃料油と前記加工水との混合物から、前記エマルジョン燃料を生成するエマルジョン生成手段と、
該エマルジョン生成手段で生成された前記エマルジョン燃料を、前記燃焼装置に供給する供給手段と、を備え、
前記エマルジョン生成手段は、径の細い貫通孔からなる細孔部と、該細孔部の下流に連続して設けられた筒状の大径部と、を備えた分散部を備え、
前記細孔部は、前記エマルジョン生成手段の延長方向に対して傾斜していることを特徴とするエマルジョン燃料供給装置。
【請求項２】
前記タンクは、前記加工水及び前記燃料油を保持する単一のタンクからなり、前記タンクの底部近傍に液体の吸入口が配置された水供給管と、前記タンクに保持される液体の液面で浮くフロートに液体の吸入口が取付けられた油供給管と、を備え、
前記合流手段は、前記水供給管からの前記加工水の供給と、前記油供給管からの前記燃料油の供給を、交互に行うことにより、前記燃料油と前記加工水とを合流させることを特徴とする請求項１記載のエマルジョン燃料供給装置。
【請求項３】
前記タンクは、前記加工水生成装置から供給された前記加工水を保持する水タンクと、該水タンクとは別体として構成され、前記燃料油を保持する燃料油タンクとからなり、
前記燃料油タンクの底面から前記燃料油の液面までの高さと、前記水タンクの底面から前記加工水の水面までの高さとの相違が、所定範囲内になるように調整するタンク内液高調整装置を備え、
前記合流手段は、前記燃料油タンクから供給される前記燃料油と、前記水タンクから供給される前記加工水とを、所定の流量比率で合流させることを特徴とする請求項１記載のエマルジョン燃料供給装置。
【請求項４】
前記水タンク及び前記燃料油タンクは、前記燃焼装置よりも高い位置に配置され、
前記水タンク及び前記燃料油タンクから前記エマルジョン生成手段までの間における前記加工水及び前記燃料油の供給路は、ポンプを備えないポンプレスからなり、
前記水タンク及び前記燃料油タンクと前記燃焼装置との間の高度差による重力と、前記燃焼装置が備えるポンプの圧力とにより、前記燃料油及び前記加工水が前記エマルジョン生成手段に供給されることを特徴とする請求項３記載のエマルジョン燃料供給装置。
【請求項５】
前記エマルジョン生成手段は、前記細孔部と前記大径部を備えた前記分散部を、直列に複数連続して備え、前記燃焼装置から吐出された余剰燃料を、前記エマルジョン生成手段の前記大径部に戻す導入口を備えていることを特徴とする請求項１記載のエマルジョン燃料供給装置。
【請求項６】
前記加工水生成装置は、
原水からＣａイオン，Ｍｇイオン，Ｆｅイオンを除去すると共にＮａイオンを添加するイオン交換器と、トルマリンを収納したトルマリン収納器と、黒曜石を収納した黒曜石収納器と、を備え、前記原水から軟水を製造する軟水製造装置と、
該軟水製造装置で製造された軟水を導入する導入管と、前記トルマリン収納器及び前記黒曜石収納器のうち少なくとも一方と、前記導入管から導入された前記軟水を、前記トルマリン収納器及び黒曜石収納器のうち少なくとも一方に３０分以上循環させる循環装置と、を備えた表面張力向上手段と、
該表面張力向上手段を通過した加工水を前記タンクに供給する加工水供給手段と、を備えることを特徴とする請求項１乃至５いずれか記載のエマルジョン燃料供給装置。
【請求項７】
前記燃焼装置の空気吸入口に、前記燃焼装置への気体の供給量を、０から、水を含まない前記燃料油を供給したときに失火する燃料油供給時の失火空気量までの間の範囲で、調整する気体供給量調整手段と、酸素ガスを供給する酸素ガス供給手段とが接続されていることを特徴とする請求項１記載のエマルジョン燃料供給装置。
【請求項８】
前記合流手段は、前記タンクから前記エマルジョン生成手段への前記加工水の供給と、前記タンクから前記エマルジョン生成手段への前記燃料油の供給を、交互に行う手段を備えることを特徴とする請求項１記載のエマルジョン燃料供給装置。
【請求項９】
水相と燃料油からなる油相とを有するエマルジョン燃料を燃焼装置に供給する方法であって、
原水から、Ｃａイオン及びＭｇイオンのうち、前記原水に含まれているものを除去し、Ｎａイオンを残留させ又は添加して加工水を生成する加工水生成工程と、
該加工水生成工程で生成された前記加工水及び前記燃料油を保持するタンクから供給される前記燃料油と、前記タンクから供給される前記加工水とを、所定の流量比率で合流させる合流工程と、
該合流工程で合流した前記燃料油と前記加工水の混合物を、径の細い貫通孔からなる細孔部と、該細孔部の下流に連続して設けられた筒状の大径部と、を備えた分散部を備え、前記細孔部が延長方向に対して傾斜しているエマルジョン生成手段に供給して、前記エマルジョン燃料を生成するエマルジョン生成工程と、
該エマルジョン生成工程で生成された前記エマルジョン燃料を、前記燃焼装置に供給する供給工程と、を行うことを特徴とするエマルジョン燃料供給方法。
【請求項１０】
前記合流工程では、前記タンクの底部近傍に吸入口が配置された水供給管からの供給と、前記タンクに保持される液体の液面で浮くフロートに吸入口が取付けられた油供給管からの供給を、交互に行うことにより、前記加工水と前記燃料油とを合流させることを特徴とする請求項９記載のエマルジョン燃料供給方法。
【請求項１１】
前記合流工程の前に、該加工水生成工程で生成された前記加工水の供給を受けて保持する水タンクの底面から前記加工水の水面までの高さと、前記燃料油を保持する燃料油タンクの底面から前記燃料油の液面までの高さとの相違が、所定範囲内になるように調整するタンク内液高調整工程を備え、
前記合流工程は、前記燃料油タンクから供給される前記燃料油と、前記水タンクから供給される前記加工水とを、所定の流量比率で合流させることを特徴とする請求項９記載のエマルジョン燃料供給方法。
【請求項１２】
前記合流工程及び前記エマルジョン生成工程では、前記燃焼装置よりも高い位置に配置された前記水タンク及び前記燃料油タンクと前記燃焼装置との間の高度差による重力と、前記燃焼装置が備えるポンプの圧力とにより、前記燃料油及び前記加工水を、前記エマルジョン生成手段に供給することを特徴とする請求項１１記載のエマルジョン燃料供給方法。
【請求項１３】
前記エマルジョン生成工程では、径の細い貫通孔からなる細孔部と、該細孔部の下流に連続して設けられた筒状の大径部と、を備えた分散部が、直列に複数連続して形成された前記エマルジョン生成手段に、前記合流工程で合流させた前記燃料油と前記加工水との混合物を通過させると共に、前記燃焼装置から吐出された余剰燃料を、前記エマルジョン生成手段の前記大径部に戻すことを特徴とする請求項９記載のエマルジョン燃料供給方法。
【請求項１４】
前記加工水生成工程では、前記原水から、前記Ｍｇイオン、Ｃａイオン及びＦｅイオンのうち前記原水に含有されるイオンを、イオン交換により除去した後、前記原水を、トルマリンが充填されたトルマリン収納器及び黒曜石が充填された黒曜石収納器のうち少なくとも一方に、通過させて前記加工水を生成することを特徴とする請求項９乃至１３いずれか記載のエマルジョン燃料供給方法。
【請求項１５】
前記加工水生成工程では、前記加工水中のＮａイオン濃度を、前記原水中のＮａイオン濃度よりも増加させることを特徴とする請求項１４記載のエマルジョン燃料供給方法。
【請求項１６】
前記加工水生成工程では、水温２６℃で測定された前記加工水の表面張力が、５０ｍＮ／ｍ以上になるように調整することを特徴とする請求項１５記載のエマルジョン燃料供給方法。
【請求項１７】
前記供給工程では、前記燃焼装置に、０から、水を含まない前記燃料油を供給したときに失火する燃料油供給時の失火空気量までの間の範囲の供給量の気体を供給することを特徴とする請求項９記載のエマルジョン燃料供給方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料油と水とエマルジョン化したエマルジョン燃料を燃焼装置に供給するエマルジョン燃料供給装置及びその供給方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、水とガソリン、軽油、灯油、重油、植物油、廃油等の燃料油と乳化剤を混合して得られるエマルジョン燃料は、燃焼時に窒素酸化物（ＮＯＸ）や煤塵の発生が少なく、大気汚染防止に有効な燃料であることが知られている。また、燃料に水を混合しているために、燃焼装置に送られる燃料の比率が、水の混合分だけ下がることとなり、理論上は、燃料費のコストダウンが可能となる。
そこで、エマルジョン燃料の製造方法や、燃焼装置への供給装置が、種々提案されている（例えば、特許文献１）。【０００３】
特許文献１は、燃料油を保持する燃料油タンクと、水を保持する水タンクと、燃料油タンクから供給された燃料油と水タンクから供給された水から、実質的に燃料油と水とからなるエマルジョン燃料を生成するエマルジョン生成ユニットと、エマルジョン生成ユニットで生成したエマルジョン燃料を導入し、燃焼させる発電装置と、を具備するエマルジョン燃料システムであって、エマルジョン生成ユニットは、燃料油と水からエマルジョン燃料を生成するエマルジョン生成装置を２個以上有しており、２個以上のエマルジョン生成装置のうち少なくとも１個のエマルジョン生成装置にて、燃料油タンクから供給された燃料油と、水タンクから供給された水を用いて、エマルジョン燃料を生成し、発電装置は、エマルジョン生成ユニットで連続的に生成されるエマルジョン燃料を燃焼させて駆動する。
特許文献１のエマルジョン燃料システムによれば、乳化剤を用いずにエマルジョン燃料を生成でき、また、生成したエマルジョン燃料の貯蔵を必要とせず、システムの圧力損失を大きくせずに、必要に応じてエマルジョン燃料の生成量を変更することが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１２２０３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１の発明では、特殊な処理を施していない水を用いているために、生成されたエマルジョン燃料のエネルギー効率が低く、混合した水の比率に対応する分だけ、発電装置で得られるエネルギーが減少して、燃料油の代わりにエマルジョン燃料を用いるメリットが少なかった。また、生成されたエマルジョン燃料のエネルギー効率が低いため、発電装置の運転が安定せず、発電装置側で失火し、エンストを起こし易かった。
また、特許文献１の発明では、乳化剤を用いないことによる発電装置の負荷変動を制御するために、エマルジョン生成装置を複数並列で接続し、発電装置の負荷に応じて、稼動するエマルジョン生成装置の数を適宜増減している。このため、各エマルジョン生成装置に、使用／不使用を切り替えるためのバルブと、使用を一時的に停止したエマルジョン生成装置内で油水分離した燃料と水の混合物を廃棄する廃棄用配管とが必要となり、複雑な装置構成となっている。
乳化剤を添加しないエマルジョン燃料供給装置において、燃焼装置の安定した駆動が可能で、かつ、単純な装置構成からなるものは、知られていなかった。【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、燃焼装置の安定した駆動が可能で、単純な装置構成からなるエマルジョン燃料供給装置及びその供給方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、乳化剤無添加のエマルジョン燃料供給が可能で、燃焼装置における燃焼効率の高いエマルジョン燃料供給装置及びその供給方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題は、本発明のエマルジョン燃料供給装置によれば、水相と燃料油からなる油相とを有するエマルジョン燃料を燃焼装置に供給する装置であって、原水から、Ｃａイオン及びＭｇイオンのうち、前記原水に含まれているものを除去し、Ｎａイオンを残留させ又は添加して加工水を生成する加工水生成装置と、該加工水生成装置から供給された前記加工水及び前記燃料油を保持するタンクと、前記タンクから供給される前記燃料油と、前記タンクから供給される前記加工水とを、所定の流量比率で合流させる合流手段と、該合流手段で合流した前記燃料油と前記加工水との混合物から、前記エマルジョン燃料を生成するエマルジョン生成手段と、該エマルジョン生成手段で生成された前記エマルジョン燃料を、前記燃焼装置に供給する供給手段と、を備えること、により解決される。【０００８】
このように、原水から、Ｃａイオン及びＭｇイオンのうち、前記原水に含まれているものを除去し、Ｎａイオンを残留させ又は添加して生成された加工水を、エマルジョン燃料の原料として用いているため、エマルジョン燃料を、高活性の原子状水素を含む加工水を用いて生成でき、エネルギー効率の高いエマルジョン燃料を供給可能となる。
また、加工水を用いているため、乳化剤を用いなくても燃料油とエマルジョン化可能であり、乳化剤無添加のエマルジョン燃料を達成できる。
更に、本発明のエマルジョン燃料は、Ｃａイオン及びＭｇイオンが除去された軟水である加工水を原料とし、かつ、乳化剤を含まないため、燃焼装置における酸化，錆や腐食が抑制され、エマルジョン燃料による燃焼装置の劣化が抑制できる。【０００９】
このとき、前記タンクは、前記加工水及び前記燃料油を保持する単一のタンクからなり、前記タンクの底部近傍に液体の吸入口が配置された水供給管と、前記タンクに保持される液体の液面で浮くフロートに液体の吸入口が取付けられた油供給管と、を備え、前記合流手段は、前記水供給管からの前記加工水の供給と、前記油供給管からの前記燃料油の供給を、交互に行うことにより、前記燃料油と前記加工水とを合流させてもよい。
このように構成しているため、加工水と燃料油のために複数のタンクを備える必要がなく、単純な装置構成となる。従って、既存の燃料供給装置に、新たに加工水のタンクを追加する必要がなく、本発明のエマルジョン燃料供給装置の導入が容易になる。【００１０】
このとき、前記タンクは、前記加工水生成装置から供給された前記加工水を保持する水タンクと、該水タンクとは別体として構成され、前記燃料油を保持する燃料油タンクとからなり、前記燃料油タンクの底面から前記燃料油の液面までの高さと、前記水タンクの底面から前記加工水の水面までの高さとの相違が、所定範囲内になるように調整するタンク内液高調整装置を備え、前記合流手段は、前記燃料油タンクから供給される前記燃料油と、前記水タンクから供給される前記加工水とを、所定の流量比率で合流させてもよい。
このように、前記燃料油を保持する燃料油タンクと、水を保持する水タンクと、前記燃料油タンクの底面から前記燃料油の液面までの高さと、前記水タンクの底面から前記水の水面までの高さとの相違が、所定範囲内になるように調整するタンク内液高調整装置を備えているため、合流手段において、前記燃料油タンクから供給される前記燃料油と、前記水タンクから供給される前記水とを、所望の流量比率で合流させることが可能となる。
つまり、燃料油タンク内の液高と水タンク内の液高との関係を調整しない場合、燃料油と水が合流する箇所で、その時点で液高が高い方の液体のみが合流手段に供給され、他方の液体が供給されにくい現象が生じるが、本発明では、タンク内液高調整装置を備えているため、合流手段における水と燃料油の合流比率の制御が可能となる。【００１１】
このとき、前記水タンク及び前記燃料油タンクは、前記燃焼装置よりも高い位置に配置され、前記水タンク及び前記燃料油タンクから前記エマルジョン生成手段までの間における前記加工水及び前記燃料油の供給路は、ポンプを備えないポンプレスからなり、前記水タンク及び前記燃料油タンクと前記燃焼装置との間の高度差による重力と、前記燃焼装置が備えるポンプの圧力とにより、前記燃料油及び前記加工水が前記エマルジョン生成手段に供給されてもよい。
このように、加工水及び燃料の供給路にポンプを備えないため、単純な装置構成で、安価なエマルジョン燃料供給装置を実現できる。エマルジョン燃料を用いる目的は、コストダウンであるため、安価なエマルジョン燃料供給装置の実現は、エマルジョン燃料を採用する趣旨とも合致する。【００１２】
また、加工水及び燃料の供給のために別途ポンプを設置すると、このポンプと燃焼装置のポンプの圧力のバランスを取るために、圧力制御弁やコンピュータを用いた圧力制御システムが必要となるが、本発明は、加工水及び燃料の供給路にポンプを備えていないので、ポンプのバランスを取る制御システムを別途設ける必要がなく、単純な構成で安価なエマルジョン燃料供給装置を達成できる。
本発明では、エマルジョン燃料の原料水として、原水から、Ｃａイオン及びＭｇイオンを除去し、Ｎａイオンを残留させ又は添加した加工水を用いているので、水タンクと油タンクを、燃焼装置よりも高い位置に配置しさえすれば、加工水及び燃料の供給路にポンプを備えなくても、加工水と燃料の供給を円滑に安定して行うことが可能となる。【００１３】
このとき、前記エマルジョン生成手段は、径の細い貫通孔からなる細孔部と、該細孔部の下流に連続して設けられた筒状の大径部と、を備えた分散部を、直列に複数連続して備え、前記燃焼装置から吐出された余剰燃料を、前記エマルジョン生成手段に戻す導入口を、最も上流の前記細孔部よりも下流側に備えていてもよい。
このように構成するため、余剰燃料が過度に分散処理を経ることがなく、燃焼装置に供給されるエマルジョン燃料を、完全に乳化されていない不完全エマルジョンの状態に保つことができる。
本発明者の鋭意研究により、完全に水相と油相が乳化した完全なエマルジョン状態となると、燃焼装置における燃焼効率が下がることが明らかとなったため、本発明では、余剰燃料を、前記エマルジョン生成手段に戻す導入口を、最も上流の前記細孔部よりも下流側に備えるように構成し、燃焼装置に供給されるエマルジョン燃料が完全なエマルジョンになることを抑制して、燃焼効率のよいエマルジョン燃料を供給可能としたものである。【００１４】
このとき、前記加工水生成装置は、原水からＣａイオン，Ｍｇイオン，Ｆｅイオンを除去すると共にＮａイオンを添加するイオン交換器と、トルマリンを収納したトルマリン収納器と、黒曜石を収納した黒曜石収納器と、を備え、前記原水から軟水を製造する軟水製造装置と、該軟水製造装置で製造された軟水を導入する導入管と、前記トルマリン収納器及び前記黒曜石収納器のうち少なくとも一方と、前記導入管から導入された前記軟水を、前記トルマリン収納器及び黒曜石収納器のうち少なくとも一方に３０分以上循環させる循環装置と、を備え、前記軟水の表面張力を向上させると共に前記軟水中の原子状水素の量を増加させる表面張力向上手段と、該表面張力向上手段を通過した加工水を前記水タンクに供給する加工水供給手段と、を備えると好適である。
このように、表面張力向上手段を備えているため、エマルジョン燃料を、表面張力の高い加工水を用いて生成でき、エネルギー効率の高いエマルジョン燃料を供給可能となる。【００１５】
このとき、前記燃焼装置の空気吸入口に、前記燃焼装置への気体の供給量を、０から、水を含まない燃料油を供給したときに失火する燃料油供給時の失火空気量までの間の範囲で、調整する気体供給量調整手段と、酸素ガスを供給する酸素ガス供給手段とが接続されていると好適である。
このように、気体供給量調整手段を備えているため、燃焼装置を効率的に稼働させることができる。本発明の加工水生成装置での工程では、エネルギー源となる原子状水素と共に酸素が生成されるため、加工水生成装置から供給された加工水をエマルジョン燃料に用いる場合、燃焼装置での酸素及び空気の供給が、原則として不要となる。
一方、酸素ガス供給手段を備えているため、エマルジョン燃料中の水の比率を向上させた場合でも、燃焼装置で失火することを抑制できる。その結果、エマルジョン燃料中の水の比率を向上させて、燃料油の比率を低下させることが可能となり、燃焼装置の稼働コストを低下可能となる。【００１６】
このとき、前記細孔部は、前記エマルジョン生成手段の延長方向に対して傾斜していると好適である。
このように構成しているため、流体が細孔部から大径部に斜め方向に噴出して、大径部の壁面等に衝突し、液体の拡散がより促進される。【００１７】
前記課題は、本発明のエマルジョン燃料供給方法によれば、水相と燃料油からなる油相とを有するエマルジョン燃料を燃焼装置に供給する方法であって、原水から、Ｃａイオン及びＭｇイオンのうち、前記原水に含まれているものを除去し、Ｎａイオンを残留させ又は添加して加工水を生成する加工水生成工程と、該加工水生成工程で生成された前記加工水及び前記燃料油を保持するタンクから供給される前記燃料油と、前記タンクから供給される前記加工水とを、所定の流量比率で合流させる合流工程と、該合流工程で合流した前記燃料油と前記加工水の混合物を、エマルジョン生成手段に供給して、前記エマルジョン燃料を生成するエマルジョン生成工程と、該エマルジョン生成工程で生成された前記エマルジョン燃料を、前記燃焼装置に供給する供給工程と、を行うこと、により解決される。【００１８】
このとき、前記合流工程では、前記タンクの底部近傍に吸入口が配置された水供給管からの供給と、前記タンクに保持される液体の液面で浮くフロートに吸入口が取付けられた油供給管からの供給を、交互に行うことにより、前記加工水と前記燃料油とを合流させてもよい。
また前記合流工程の前に、該加工水生成工程で生成された前記加工水の供給を受けて保持する水タンクの底面から前記加工水の水面までの高さと、前記燃料油を保持する燃料油タンクの底面から前記燃料油の液面までの高さとの相違が、所定範囲内になるように調整するタンク内液高調整工程を備え、前記合流工程は、前記燃料油タンクから供給される前記燃料油と、前記水タンクから供給される前記加工水とを、所定の流量比率で合流させてもよい。【００１９】
前記合流工程及び前記エマルジョン生成工程では、前記燃焼装置よりも高い位置に配置された前記水タンク及び前記燃料油タンクと前記燃焼装置との間の高度差による重力と、前記燃焼装置が備えるポンプの圧力とにより、前記燃料油及び前記加工水を、前記エマルジョン生成手段に供給してもよい。
また、前記エマルジョン生成工程では、径の細い貫通孔からなる細孔部と、該細孔部の下流に連続して設けられた筒状の大径部と、を備えた分散部が、直列に複数連続して形成された前記エマルジョン生成手段に、前記合流工程で合流させた前記燃料油と前記加工水との混合物を通過させると共に、前記燃焼装置から吐出された余剰燃料を、前記エマルジョン生成手段に設けられた最も上流の前記分散部よりも下流側に戻してもよい。【００２０】
また、加工水生成工程では、前記原水から、前記Ｍｇイオン、Ｃａイオン及びＦｅイオンのうち前記原水に含有されるイオンを、イオン交換により除去した後、前記原水を、トルマリンが充填されたトルマリン収納器及び黒曜石が充填された黒曜石収納器のうち少なくとも一方に、通過させて前記加工水を生成すると好適である。
また、前記加工水生成工程では、前記加工水中のＮａイオン濃度を、前記原水中のＮａイオン濃度よりも増加させると好適である。
このように構成しているため、燃焼効率のよいエマルジョン燃料の原料となる、高表面張力、高界面活性を備えた加工水を調整できる。【００２１】
また、加工水は、Ｍｇイオン、Ｃａイオン及びＦｅイオンが除去され、Ｎａイオンを含むため、燃料油と混合して撹拌すると、燃料油に含まれるトリグリセライドが加水分解して遊離した脂肪酸は、Ｍｇイオン、Ｃａイオン及びＦｅイオンと化合せず、Ｎａイオンと化合して、界面活性剤である脂肪酸ナトリウムを生成し、エマルジョン化が可能となる。
燃料油と加工水から生成されたエマルジョンは、原水よりも表面張力が高められている加工水由来であるため、エネルギーが高く、燃焼による発熱量が多く、燃焼効率がよい。つまり、従来の乳化剤は、液体の表面張力を低下させる性質を持つため、エマルジョン燃料の燃焼による発熱量も低下させてしまうが、本発明の加工水は、燃料油と乳化する能力を持ちながら、表面張力が高められているため、高い発熱量を達成できる。【００２２】
前記加工水生成工程では、水温２６℃で測定された前記加工水の表面張力が、５０ｍＮ／ｍ以上になるように調整すると好適である。
このように構成しているため、燃焼による発熱量の高いエマルジョン燃料を達成可能となる。
前記供給工程では、前記燃焼装置に、０から、水を含まない前記燃料油を供給したときに失火する燃料油供給時の失火空気量までの間の範囲の供給量の気体を供給する。
このように、気体供給量調整手段を備えているため、燃焼装置を効率的に稼働させることができる。本発明の加工水生成装置での工程では、エネルギー源となる原子状水素と共に酸素が生成されるため、加工水生成装置から供給された加工水をエマルジョン燃料に用いる場合、燃焼装置での酸素及び空気の供給が、原則として不要となる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、原水から、Ｃａイオン及びＭｇイオンのうち、前記原水に含まれているものを除去し、Ｎａイオンを残留させ又は添加して生成された加工水を、エマルジョン燃料の原料として用いているため、エマルジョン燃料を、高活性の原子状水素を含む加工水を用いて生成でき、エネルギー効率の高いエマルジョン燃料を供給可能となる。
また、加工水を用いているため、乳化剤を用いなくても燃料油とエマルジョン化可能であり、乳化剤無添加のエマルジョン燃料を達成できる。
更に、本発明のエマルジョン燃料は、Ｃａイオン及びＭｇイオンが除去された軟水である加工水を原料とし、かつ、乳化剤を含まないため、燃焼装置における酸化，錆や腐食が抑制され、エマルジョン燃料による燃焼装置の劣化が抑制できる。【００２４】
このとき、前記タンクは、前記加工水及び前記燃料油を保持する単一のタンクからなり、前記タンクの底部近傍に液体の吸入口が配置された水供給管と、前記タンクに保持される液体の液面で浮くフロートに液体の吸入口が取付けられた油供給管と、を備え、前記合流手段は、前記水供給管からの前記加工水の供給と、前記油供給管からの前記燃料油の供給を、交互に行うことにより、前記燃料油と前記加工水とを合流させてもよい。
このように構成しているため、加工水と燃料油のために複数のタンクを備える必要がなく、単純な装置構成となる。従って、既存の燃料供給装置に、新たに加工水のタンクを追加する必要がなく、本発明のエマルジョン燃料供給装置の導入が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態に係るエマルジョン燃料供給装置の概略構成図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る加工水処理器の概略構成図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るエマルジョン生成器の概略縦断面構成図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るエマルジョン燃料供給装置において、余剰エマルジョンの分離タンクを備えた例の概略構成図である。
【図５】本発明の変形例に係るエマルジョン燃料供給装置の概略構成図である。
【図６】実施例１の加工水と、蒸留水、及び超純水にＡ重油を添加して撹拌したサンプルにおけるエマルジョン粒子の平均径及び標準偏差を示すグラフである。
【図７】実施例２〜９の加工水と、超純水の表面張力の測定結果である。
【図８】実施例１０，１１の加工水、超純水、原水、原水に界面活性剤を添加した界面活性剤添加水道水の表面張力の測定結果である。
【図９】実施例１の加工水、加工水の原水のイオンクロマトグラフ法の測定結果である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の一実施形態に係るエマルジョン燃料供給装置及びその供給方法について、図面を参照しながら説明する。
本明細書において、エマルジョン燃料とは、水性液体と油性液体とが分散してエマルジョン様になった系からなる燃料をいい、乳化剤を含むものも含まないものも含む。また、水性液体と油性液体とが分散してエマルジョン化した完全なエマルジョンも、水性液体と油性液体とが混合して部分的に分散し、部分的に分散していない不完全エマルジョンも含む。
本実施形態のエマルジョン燃料としては、乳化剤を用いずに水性液体と油性液体のみで構成された不完全エマルジョンが好適に用いられる。
【００２７】
＜エマルジョン燃料供給装置＞
図１は、本実施形態に係るエマルジョン燃料供給装置１を示す概略構成図である。
エマルジョン燃料供給装置１は、水と燃料油からエマルジョン燃料を生成し、燃焼装置としてのディーゼルエンジン７０にエマルジョン燃料と酸素を供給する装置であって、水道水からエマルジョン燃料の原料となる加工水を製造する加工水処理器１０と、加工水を貯留する加工水タンク２０と、燃料油を貯留する燃料油タンク３０と、加工水と燃料水を合流した混合液をエマルジョン生成器５０に輸送する送液部４０と、加工水と燃料水の混合液からエマルジョン燃料を生成すると共に、エマルジョン燃料をディーゼルエンジン７０に供給するエマルジョン生成器５０と、ディーゼルエンジン７０に導入される空気に酸素ガスを混合するための酸素ガスボンベ６０と、を主要構成要素とする。
【００２８】
本実施形態のエマルジョン燃料供給装置１が適用される燃焼装置としては、燃料をシリンダー内で爆発燃焼させ、その熱エネルギーによって仕事をする内燃機関であれば、どのようなものであっても適用可能であるが、例えば、ディーゼルエンジン、特に、船舶用のディーゼルエンジンに好適に適用できる。また、ボイラーにも適用できる。
燃料油としては、各種の燃料油を使用できるが、例えば、Ａ重油，Ｂ重油，Ｃ重油，軽油，灯油，ガソリン，バイオ燃料等のエマルジョン燃料に用いられる公知の燃料油を用いることができる。
【００２９】
加工水処理器１０は、図２に示すように、第１の軟水生成器１１０と第２の軟水生成器１１２とイオン生成器１１４と黒曜石収納器１１６とが、連絡管１１８ａ，１１８ｂ，１１８ｃを介して、順に直列に連結された軟水製造装置１００と、軟水製造装置１００の下流に接続された表面張力向上器１４０と、からなる。
軟水製造装置１００は、原水から軟水を製造する装置である。
軟水とは、硬度が１００ｍｇ／ｌ未満の水をいう。硬度とは、水に含まれるＣａ濃度及びＭｇ濃度で表される指標であり、硬度＝Ｃａ濃度（ｍｇ／ｌ）×２．５＋Ｍｇ濃度（ｍｇ／ｌ）×４．１で算出される。
【００３０】
本実施形態では、硬度が１００ｍｇ／ｌ未満の水であって、Ｃａイオン，Ｍｇイオン，Ｆｅイオンが除去された水を用いると好適である。
第１の軟水生成器１１０には、例えば水道のような圧力のある原水が水供給管１２０から連絡管１２２を介して内部に導入される。
但し、原水として、湧き水、井戸水、雨水、川の水を、公知の水浄化用の濾過フィルタ，殺菌装置等により浄化，消毒処理を施したものや、清浄な湧き水、井戸水を用い、不図示のポンプで水供給管１２０、連絡管１２２を介して第１の軟水生成器１１０に導入してもよい。
水供給管１２０と連絡管１２２との間には、蛇口のような入口用開閉弁１２４が備えられ、連絡管１２２の途中には逆止弁１２６が備えられる。黒曜石収納器１１６の出口側には吐出管１２８ａが取り付けられ、吐出管１２８ａの先端または途中に出口用開閉弁１３０ａが備えられる。
【００３１】
第１の軟水生成器１１０と第２の軟水生成器１１２の内部には、粒状のイオン交換樹脂１３２が充填されている。なお、２つの軟水生成器１１０，１１２を１つにまとめて、１つの軟水生成器にすることも可能である。
【００３２】
イオン交換樹脂１３２は、原水に含まれているＣａ２＋やＭｇ２＋やＦｅ２＋等の金属イオンを除去して、原水を軟水にするためのものであり、特に原水の硬度をゼロに近い程度に低くするためのものである。イオン交換樹脂１３２としては、例えば、スチレン・ジビニルベンゼンの球状の共重合体を均一にスルホン化した強酸性カチオン交換樹脂（ＲｚＳＯ３Ｎａ）を用いる。
【００３３】
ＲｚＳＯ３Ｎａを用いた場合のイオン交換樹脂１３２によるイオン交換反応は、次の通りである。
２ＲｚＳＯ３Ｎａ  ＋  Ｃａ２＋  →  （ＲｚＳＯ３）２Ｃａ  ＋  ２Ｎａ＋
２ＲｚＳＯ３Ｎａ  ＋  Ｍｇ２＋  →  （ＲｚＳＯ３）２Ｍｇ  ＋  ２Ｎａ＋
２ＲｚＳＯ３Ｎａ  ＋  Ｆｅ２＋  →  （ＲｚＳＯ３）２Ｆｅ  ＋  ２Ｎａ＋
即ち、イオン交換樹脂１３２を通すことによって、原水に含まれているＣａ２＋やＭｇ２＋やＦｅ２＋等が除去され、Ｎａ＋が発生する。
【００３４】
一方、原水は、イオン交換樹脂１３２を通ることによって、以下のように、水酸化イオン（ＯＨ−）とヒドロニウムイオン（Ｈ３Ｏ＋）が発生する。
Ｈ２Ｏ  →  Ｈ＋    ＋  ＯＨ− 
Ｈ２Ｏ  ＋  Ｈ＋    →  Ｈ３Ｏ＋ 
【００３５】
このように、原水が硬水であった場合に、イオン交換樹脂１３２を通過することによって、原水からＣａ２＋やＭｇ２＋やＦｅ２＋等の金属イオンが除去されて軟水となる。また、原水の中にＮａ＋とＯＨ−とヒドロニウムイオン（Ｈ３Ｏ＋）とが発生する。しかし、水道水に含まれている塩素はイオン化しないでそのまま通過する。
【００３６】
イオン生成器１１４は、不図示のカートリッジに、平均粒径５〜１５μｍのトルマリン粉末又はトルマリン粉末を他のセラミック材料と混合して焼成したペレット状のトルマリンペレットを充填し、複数個同じ配置で上下に連続して直列に連結したものである。なお、トルマリン粉末又は粒状のトルマリンに、金属板を混合したものを、カートリッジに充填してもよい。
トルマリンは、プラスの電極とマイナスの電極とを有し、このプラスの電極とマイナスの電極によって、水に４〜１４ミクロンの波長の電磁波を持たせ、かつ水のクラスターを切断してヒドロニウムイオン（Ｈ３Ｏ＋）を発生させる。４〜１４ミクロンの波長の電磁波が持つエネルギーは、約０．００４ｗａｔｔ／ｃｍ２である。
【００３７】
イオン交換樹脂１３２を通過させて水を硬度がゼロに近い軟水にして、その軟水の中でトルマリン同士をこすり合わせる。硬度がゼロに近い軟水では、トルマリンのマイナスの電極にＭｇイオンやＣａイオンが付着するのを防ぐことができ、トルマリンのプラスとマイナスの電極としての働きを低下させることを防ぐことができる。
【００３８】
金属板としては、アルミニウム、ステンレス、銀の少なくとも１種類の金属を用いる。この金属としては、水中で錆を発生させたり水に溶けたりしない金属が望ましい。アルミニウムは殺菌作用や抗菌作用と共に漂白作用を有しており、ステンレスは殺菌作用や抗菌作用と共に洗浄向上作用を有しており、銀は殺菌作用や抗菌作用を有している。
トルマリンと金属板との重量比は、１０：１〜１：１０が望ましい。その範囲を超えると、一方の素材が多くなりすぎ、両方の素材の効果を同時に発揮することができない。
【００３９】
イオン生成器１１４の各カートリッジにおいては、底面の多数の穴を通過した水が、下から上に向けてトルマリン粉末又はトルマリンペレットに噴射するように設定されている。ここで、水道水は高い水圧を有するので、その水圧を有する水がカートリッジ内のトルマリン粉末又はトルマリンペレットに勢いよく衝突し、その水の勢いでトルマリン粉末又はトルマリンペレットがカートリッジ内で攪拌されるように、穴の大きさ並びに個数を設定する。水をトルマリンに噴射してトルマリンを攪拌するのは、その攪拌によってトルマリンと水とに摩擦を生じさせ、トルマリンからプラスとマイナスの電極が水に溶け出して水のクラスターを切断し、ヒドロニウムイオン（Ｈ３Ｏ＋）を大量に発生させるためである。
【００４０】
トルマリン同士がこすり合うことでプラスの電極とマイナスの電極が生成し、その電極に水が接触することで、水中のマイナスイオンが増加する。なお、水のクラスターを切断し、ヒドロニウムイオン（Ｈ３Ｏ＋）を大量に発生させたい場合には、カートリッジ内にトルマリンのみを充填しても良い。
【００４１】
トルマリンは、プラス電極とマイナス電極とを有するため、トルマリンが水で攪拌されると、水は水素イオンと水酸化イオンに解離する。
Ｈ２Ｏ  →  Ｈ＋  ＋  ＯＨ− 
更に、水素イオンと水とによって、界面活性作用を有するヒドロニウムイオン（Ｈ３Ｏ＋）が発生する。イオン生成器１１４におけるヒドロニウムイオンの発生量は、イオン交換樹脂１３２によって発生する量よりはるかに多い。
Ｈ２Ｏ  ＋  Ｈ＋  →  Ｈ３Ｏ＋ 
発生したヒドロニウムイオンの一部は、水と結びついてヒドロキシルイオン（Ｈ３Ｏ２−）と水素イオンになる。
Ｈ３Ｏ＋  ＋  Ｈ２Ｏ  →  Ｈ３Ｏ２−  ＋  ２Ｈ＋ 
【００４２】
イオン交換樹脂１３２を通過した水を、イオン生成器１１４を通過させることによって、ヒドロニウムイオン（Ｈ３Ｏ＋）とヒドロキシルイオン（Ｈ３Ｏ２−）とＨ＋とＯＨ−とが発生する。なお、イオン交換樹脂１３２を通過した塩素、イオン交換樹脂１３２で発生したＮａ＋は、そのままイオン生成器１１４を通過する。
【００４３】
イオン生成器１１４を通過した水を、次に、粒径５ｍｍ〜５０ｍｍ程度の黒曜石を収納する黒曜石収納器１１６の内部を通過させる。黒曜石は、産地を問わない。
【００４４】
この黒曜石収納器１１６に、イオン生成器１１４を通過した水を通過させると、水にｅ−（マイナス電子）が加えられる。この結果、水道水に含まれている塩素はマイナス電子によって、塩素イオンとなる。
Ｃｌ２  ＋  ２ｅ−    →  ２Ｃｌ− 
このＣｌ−と前記Ｎａ＋とはイオンとして安定した状態になる。安定した状態とは、イオン状態が長期間保たれることを意味する。また、ヒドロキシルイオンもイオンとして安定した状態になる。水が黒曜石を通過することによって、イオン生成器１１４を通過した水と比べて、ヒドロニウムイオンが更に発生し、かつヒドロキシルイオンも水素イオンも更に発生する。
【００４５】
Ｈ２Ｏ  ＋  Ｈ＋    →  Ｈ３Ｏ＋ 
Ｈ３Ｏ＋    ＋  Ｈ２Ｏ  →  Ｈ３Ｏ２−  ＋  ２Ｈ＋ 
水が黒曜石を通過することによって、その他に、以下の反応も発生する。
ＯＨ−    ＋  Ｈ＋    →  Ｈ２Ｏ    
２Ｈ＋    ＋  ２ｅ−    →  ２Ｈ２ 
更に、水が黒曜石収納器１１６を通過すると、黒曜石のマイナス電子によって、水の酸化還元電位が＋３４０ｍＶから−２０〜−２４０ｍＶになる。更に、黒曜石を通過した水は、溶存酸素や活性水素を大量に含む。
【００４６】
本実施形態の軟水製造装置１００は、第１の軟水生成器１１０、第２の軟水生成器１１２、イオン生成器１１４、黒曜石収納器１１６を備えているが、これに限定されるものではなく、原水からＣａイオン，Ｍｇイオン，Ｆｅイオンを除去する装置であればよい。
また、水を、イオン生成器１１４、黒曜石収納器１１６に通過させる順序を逆にして、黒曜石収納器１１６に通過した後の水をイオン生成器１１４に通過させてもよい。
【００４７】
軟水製造装置１００の下流には、軟水製造装置１００の吐出管１２８ａの出口用開閉弁１３０ａ連絡管１１８ｄが連結されることにより、表面張力向上器１４０が連結されている。
表面張力向上器１４０は、軟水製造装置１００で原水から生成された軟水を、トルマリン粉末又はトルマリンペレット及び／又は黒曜石収納器１１６を通過させることにより、軟水の表面張力を向上させると共に、軟水中の原子状水素の量を増加させる装置である。
【００４８】
本実施形態の表面張力向上器１４０は、図２に示すように、黒曜石収納器１１６を直列に連結されてなるが、これに限定されるものでなく、複数のイオン生成器１１４を直列に連結して構成してもよいし、イオン生成器１１４と黒曜石収納器１１６を直列に連結して構成してもよい。
表面張力向上器１４０を構成するイオン生成器１１４及び／又は黒曜石収納器１１６の構成は、軟水製造装置１００に含まれるものと同様である。
もっとも下流の黒曜石収納器１１６の出口側には吐出管１２８ｂが取り付けられ、吐出管１２ｂの先端または途中に出口用開閉弁１３０ｂが備えられており、表面張力向上器１４０で生成された加工水を図１に示す加工水タンク２０に供給するための導入管２１が連結される。
【００４９】
原水が、軟水製造装置１００を通過した後、表面張力向上器１４０を通過したものが加工水である。
加工水には、Ｎａ＋と、Ｃｌ−と、Ｈ＋と、ＯＨ−と、Ｈ２と、ヒドロニウムイオン（Ｈ３Ｏ＋）と、ヒドロキシルイオン（Ｈ３Ｏ２−）と、活性水素（原子状水素）と、溶存酸素とを多く含む。
但し、原水が、軟水製造装置１００を通過した軟水であって、表面張力向上器１４０を通過していないものを、加工水として用いてもよい。
【００５０】
軟水製造装置１００を通過後に表面張力向上器１４０を通過した加工水は、軟水製造装置１００を通過したが表面張力向上器１４０を通過していないものよりも、高エネルギーな活性の原子状水素の量が多くなり、エネルギーが高い。つまり、燃焼させたときにより多くのエネルギーを発生する。
軟水製造装置１００を通過後に表面張力向上器１４０を通過した加工水に多く含まれるヒドロキシルイオン（Ｈ３Ｏ２−）は、燃焼時において、イオン中に含まれる２つのＯがＯ２となり、３つのＨが活性な原子状水素となり、これがＨガスとなって燃焼する。
【００５１】
軟水製造装置１００で原水（水道水）が軟水化された後、表面張力向上器１４０を用いて、トルマリン及び黒曜石の少なくとも一方を通過させる処理を、３０分以上数時間繰り返して行うことによって得た本実施形態の加工水は、Ｍｇイオン、Ｃａイオン、Ｆｅイオンの量が、イオンクロマトグラフ法の検出下限値以下であり、Ｎａイオン濃度が、原水の３倍以上、好ましくは、３．５倍以上に高められている。
また、表面張力は、原水（水道水）よりも高く、超純水と同等の水準まで高められている。
このように、本実施形態の加工水処理器１０で処理された加工水は、Ｍｇイオン、Ｃａイオン、Ｆｅイオンを含有せず、Ｎａイオン濃度が高いため、油と加工水を混合して撹拌すると、Ｎａイオンと油に含まれるトリグリセライドが加水分解して脂肪酸を遊離し、Ｎａイオンと化合して、界面活性剤である脂肪酸ナトリウムを生成する。従って、本実施形態の加工水は、乳化剤を用いることなく、燃料油と混合して撹拌することにより、エマルジョン化可能である。
【００５２】
従って、本実施形態の加工水と燃料油がエマルジョン化して得られる不完全エマルジョンは、エマルジョン燃料として利用される。
本実施形態のエマルジョン燃料は、乳化剤無添加で、本実施形態の加工水と燃料油をエマルジョン化したものであり、表面張力向上器１４０によって表面張力が高められ、原子状水素を含む加工水を用いていることから、原料となる燃料油よりも、燃焼による発熱量が多く、燃焼効率がよい。
【００５３】
加工水タンク２０は、加工水処理器１０で生成された加工水を貯留するタンクであって、加工水処理器１０から加工水を加工水タンク２０に導入する導入管２１と、加工水タンク２０内の加工水を送液部４０に供給するための水供給管２２と、加工水タンク２０内の加工水の高さを予め設定された水位に維持するためのボールタップ２３と、を備えている。
ボールタップ２３は、導入管２１の弁に取り付けられた支持シャフトの先端に浮き玉が固定されてなる公知のボールタップからなり、液面で浮く浮き玉が、液面の上下変動に伴って上下に変位して、所定位置より下がったときに、導入管２１の弁を開放して、導入管２１から加工水タンク２０内に給水されるように構成されている。
水供給管２２には、不図示の操作盤から操作可能な電磁弁２５と、水供給管２２からの加工水の流量を調整する流量調整バルブ２７、流量センサ２８を備えている。
【００５４】
燃料油タンク３０は、原油タンク３４から供給される燃料油を貯留するタンクであって、原油タンク３４から燃料油を燃料油タンク３０に導入する導入管３１と、燃料油タンク３０内の燃料油を送液部４０に供給するための油供給管３２と、燃料油タンク３０内の燃料油の高さを予め設定された液位に維持するためのボールタップ３３と、を備えている。
ボールタップ３３の構成は、ボールタップ２３と同様であり、ボールタップ２３，３３により、加工水タンク２０と燃料油タンク３０の液高が同じ高さに維持されるように構成されている。
【００５５】
油供給管３２には、燃料油中の汚れ等を除去するためのフィルタ３６と、油供給管３２からの燃料油の流量を調整する流量調整バルブ３７、流量センサ３８を備えている。
加工水タンク２０と燃料油タンク３０とは、ディーゼルエンジン７０よりも、高い位置に配置されている。このように構成することにより、加工水タンク２０及び燃料油タンク３０からの重力と、ディーゼルエンジン７０が元々備えているポンプ７６の圧力のみで、加工水と燃料油が、送液部４０及びエマルジョン生成器５０を通ってディーゼルエンジン７０へ供給可能となり、送液部４０に別途ポンプを設ける必要がない。
【００５６】
送液部４０は、水供給管２２からの加工水と油供給管３２からの燃料油とを一本の送液管４１に合流させてエマルジョン生成器５０に送液する部分であり、上流側が水供給管２２と油供給管３２に連結され、下流側がエマルジョン生成器５０に連結された送液管４１と、送液管４１を通る液体の汚れ等を除去するフィルタ４２と、送液管４１に沿って配置され、１ｃｍ及び１ｍｍ単位の目盛が表示されたスケール４３と、を備えている。
送液管４１は、透明チューブからなり、外部から、内部を流れる流体が視認可能になっている。送液管４１では、加工水と燃料油とが分離して、交互に配置された縞状の状態で流れる。従って、スケール４３に表示された目盛により、加工水の部分と燃料油の部分との長さを読み取ることにより、加工水と燃料油の混合比率を知ることができる。混合比率は、目視で読取って算出してもよいし、デジタルカメラで撮影した画像をコンピュータで解析することにより算出してもよい。
送液管４１は、全長に亘って、送液管４１の軸方向が水平になるように、配置されている。
【００５７】
このように構成しているため、加工水と燃料油のディーゼルエンジン７０への供給を停止後、再開したときに、ディーゼルエンジン７０が失火し易くなることを防止できる。
つまり、加工水は燃料油よりも比重が重いため、送液管４１に、送液管４１の軸方向が水平に対して傾斜している箇所があると、ディーゼルエンジン７０への加工水と燃料油の供給を停止したときに、低い側に加工水、高い側に燃料油が位置してしまう。ディーゼルエンジン７０への供給を再開したときに、低い側に集まった加工水の部分がエマルジョン生成器５０を介してディーゼルエンジン７０に到達すると、エマルジョン中の燃料油の比率が一時的に低下するため、ディーゼルエンジン７０が失火するおそれがあるのである。
また、送液管４１が、全長に亘って、送液管４１の軸方向が水平になるように、配置されていると、加工水と燃料油の供給停止中に、送液管４１内の各箇所における加工水と燃料油との比率が変化し難いため、供給再開前に、ディーゼルエンジン７０の失火防止のために送液管４１から加工水を抜き取る等の作業を行う必要がなくなり、作業性が向上する。
【００５８】
送液管４１の全長は、５０ｃｍ以下、好適には３０ｃｍ以下、さらに好適には、２０ｃｍ以下とするとよい。このように、送液管４１の全長を短めにすることで、加工水と燃料油との比率が、送液管４１内を進む間に変化することや、ディーゼルエンジン７０への供給停止後再開までの間に変化することを抑制できる。
【００５９】
エマルジョン生成器５０は、送液部４０から送られた加工水と燃料水の混合物を、細孔から太い径の空間に噴出させることによりエマルジョン化する装置である。
エマルジョン生成器５０は、図３に示すように、ハウジング５１，５４，５７が直列に連結された略筒状長尺体からなる。
ハウジング５１は、略円筒体からなり、上流側の軸方向端部に、送液管４１に連結されるための筒状の連結部５１ａが形成され、下流側の軸方向端部に、端部を閉塞する閉塞部５３と、閉塞部５３を軸方向に対して斜めに貫通する貫通孔及び細孔部としての一対の細孔５３ａが形成されている。
【００６０】
細孔５３ａは、ハウジング５１の軸方向に対して垂直な幅方向において、隣り合って一対形成され、下流側が相互に近くなるように、傾斜して形成されている。このように、下流側が相互に近くなるように傾斜して形成されているため、細孔５３ａを通って大径空間５２に噴出する２本の液体の流れが、相互にぶつかり合い、液体の拡散がより促進される。
一対の細孔５３ａは、ハウジング５１の中心軸を通る面を中心として、相互に対称になるように形成されている。
なお、細孔５３ａは、一対に限られず、４つなど、３つ以上の複数設けられていてもよい。
連結部５１ａと閉塞部５３との間は、細孔５３ａよりも大径筒状の大径部としての大径空間５２が形成されている。
【００６１】
ハウジング５４は、連結部５４ａが閉塞部５３の外周に連結可能に形成されていることを除いては、ハウジング５１と同じ形状からなる。
ハウジング５７は、大径空間５８の側面に、ディーゼルエンジン７０から戻る余剰燃料としての余剰のエマルジョン燃料を導入する導入口としての戻りエマルジョン導入口５９を、細孔５３ａ，５６ａの下流に備えることと、下流側の軸方向端部に、ディーゼルエンジン７０にエマルジョン燃料を供給する供給管７１が連結される連結部５８ｂを備えることを除いては、ハウジング５４と同じ形状からなる。
【００６２】
エマルジョン生成器５０は、ディーゼルエンジン７０に設けられ供給管７１に連結されたポンプ７６によって、連結部５１ａから大径空間５２に、加工水と燃料油の混合物が供給され、細孔５３ａを通って大径空間５５に噴射される。細孔５３ａから大径空間５５に噴射されて拡散されることによって、エマルジョン化される。また、同様の拡散が、細孔５６ａから大径空間５８に噴射されたときに生じ、再度エマルジョン化が促進される。その後、戻りエマルジョン導入口５９から戻されたディーゼルエンジン７０の余剰エマルジョン排出管７２からの余剰のエマルジョン燃料と合流し、連結部５８ｂ及び供給管７１を通って、ディーゼルエンジン７０に供給される。
【００６３】
なお、本実施形態では、ディーゼルエンジン７０から戻る余剰のエマルジョン燃料を、余剰エマルジョン排出管７２を通してエマルジョン生成器５０に戻すように構成しているが、余剰エマルジョン排出管７２は、図４に示すように、余剰エマルジョンを加工水と燃料油に分離する分離タンク８０に連結してもよい。
分離タンク８０は、余剰エマルジョン排出管７２から供給された余剰のエマルジョン燃料を貯蔵し、静置することによって加工水と燃料油に分離するタンクであって、余剰エマルジョン排出管７２の下流側の端部が、分離タンク８０の液面上に位置するように配置されている。
分離タンク８０の底面には、分離タンク８０の底部付近に吸入口となる開口が位置するよう、水供給管８２の上流側の端部が連結されている。
分離タンク８０内に、加工水と燃料油が貯留されたときには、比重の大きい加工水がタンク底面近傍に貯留されて水相Ｗとなり、比重の小さい燃料油がタンクの液面近傍に貯留されて油相Ｏとなって、水相Ｗと油相Ｏとが分離した二相となる。従って、水供給管８２の上流側の端部の開口は、分離タンク８０の底面近傍に貯留される加工水を排出可能となる。
【００６４】
分離タンク８０の上方には、油供給管８３の上流側の部分が配置され、上流側の端部の吸入口が、図４に示すように公知の材料からなるフロート８１に固定されている。フロート８１に固定された油供給管８３の上流側の吸入口となる開口は、油相Ｏ内に位置し、分離タンク８０の液面近傍に貯留される燃料油を排出可能となる。
水供給管８２及び油供給管８３には、電磁弁がそれぞれ設けられている。
余剰エマルジョン燃料を余剰エマルジョン排出管７２、戻りエマルジョン導入口５９を介して大径空間５８に戻す場合には、大径空間５８からディーゼルエンジン７０に導入されるエマルジョン燃料の粘性が高くなり、ディーゼルエンジン７０への負荷が高くなって、ディーゼルエンジン７０の温度が上がる場合があるが、図４のように、余剰のエマルジョン燃料を分離タンク８０で分離して、分離された加工水及び燃料油をそれぞれ加工水タンク２０及び燃料油タンク３０に戻すように構成した場合、余剰エマルジョン燃料を分離してから加工水、燃料油に混入されるため、ディーゼルエンジン７０の負荷が上がって高温化することが抑制できる。
【００６５】
なお、図４の例では、分離タンク８０で分離された加工水、燃料油を、それぞれ加工水タンク２０、燃料油タンク３０に戻しているが、分離された加工水は、加工水タンク２０に戻さずに排水してもよい。
エマルジョン生成器５０によって生成されるエマルジョン燃料は、完全に乳化した状態ではなく、不完全なエマルジョンからなる。
【００６６】
ディーゼルエンジン７０は、公知の船舶用のディーゼルエンジンからなり、供給管７１から供給されるエマルジョン燃料をディーゼルエンジン７０に送り込むポンプ７６と、ディーゼルエンジン７０で余剰となったエマルジョン燃料を排出する余剰エマルジョン排出管７２と、フィルタ７９を介して、ディーゼルエンジン７０が配置される不図示のエンジン室の外の外気から空気を導入する空気吸入口７３と、排気ガスを排気する排気口７４を備えている。
空気吸入口７３には、空気の導入量を０から所望の量まで調整するためのバルブ７８が設けられている。また、酸素導入管６１を介して酸素ガスボンベ６０が連結されており、酸素導入管６１に設けられた流量測定器６３の測定値に基づき、不図示の操作盤から、酸素導入管６１に設けられた電磁弁６２を制御することにより、ディーゼルエンジン７０に導入される空気に、酸素ガスを混合可能に構成されている。
【００６７】
＜エマルジョン燃料供給方法＞
本実施形態のエマルジョン燃料は、以下のエマルジョン燃料供給方法により、製造され、ディーゼルエンジン７０に供給される。
まず、原水から加工水を調整する原水加工工程を行う。但し、エマルジョン燃料供給方法には、原水加工工程を含めなくてもよく、予め調製された加工水を用いてもよい。
原水加工工程では、図２の加工水処理器１０に、水道のような圧力のある原水を供給する。
第１の軟水生成器１１０と第２の軟水生成器１１２の強酸性カチオン交換樹脂等からなるイオン交換樹脂１３２を通過させて、原水に含まれているＣａ２＋やＭｇ２＋やＦｅ２＋等の金属イオンを除去して、原水を軟水にすると共に、原水の中にＮａ＋とＯＨ−とヒドロニウムイオン（Ｈ３Ｏ＋）とを発生させる。
【００６８】
次いで、第１の軟水生成器１１０と第２の軟水生成器１１２を通過した水を、イオン生成器１１４に供給し、平均粒径５〜１５μｍのトルマリン粉末又はトルマリン粉末を他のセラミック材料と混合して焼成したトルマリンペレット中を通過させる。これにより、水に４〜１４ミクロンの波長の電磁波を持たせ、かつ水のクラスターを切断してヒドロニウムイオン（Ｈ３Ｏ＋）とヒドロキシルイオン（Ｈ３Ｏ２−）とＨ＋とＯＨ−とを発生させる。
【００６９】
水を、粒径５ｍｍ〜５０ｍｍ程度の黒曜石を収納する黒曜石収納器１１６の内部を通過させる。水が黒曜石を通過することによって、イオン生成器１１４を通過した水と比べて、ヒドロニウムイオンが更に発生し、かつヒドロキシルイオンも水素イオンも更に発生する。以上の処理で、軟水が生成される。
その後、軟水を、イオン生成器１１４及び黒曜石収納器１１６の少なくとも一方を、通過させて、加工水を生成する。つまり、イオン生成器１１４のみ、又は黒曜石収納器１１６のみ、又はイオン生成器１１４及び黒曜石収納器１１６の双方の循環時間は、３０分以上とする。
【００７０】
その後、加工水を、導入管２１から加工水タンク２０に供給する。また、原油タンク３４から、燃料油を導入管３１から燃料油タンク３０に供給する。このとき、加工水タンク２０及び燃料油タンク３０の液高、つまり、水量及び油量は、ボールタップ２３，３３によりそれぞれ、予め設定された所定の高さに保持される。
加工水タンク２０及び燃料油タンク３０液高は、相互の液高の差が３ｃｍ以下、好ましくは、１ｃｍ以下となるよう、ほぼ同じ高さとする。このように構成することで、送液部４０に、加工水と燃料油を、適当な比率で送液可能となる。
加工水タンク２０と燃料油タンク３０の液高を制御しない場合、加工水タンク２０の液高と燃料油タンク３０の液高とのどちらが高いかによって、送液管４１に送られる加工水と燃料油との比率が変動してしまい、好ましくない。例えば、加工水タンク２０の液高が燃料油タンク３０の液高よりも高いタイミングでは、送液管４１に、加工水のみが送られ、加工水と燃料油との間の界面張力により、送液管４１に燃料油が混入されなくなり、逆に、燃料油タンク３０の液高が加工水タンク２０の液高よりも高いタイミングでは、送液管４１に、燃料油のみが送られ、加工水と燃料油との間の界面張力により、送液管４１に加工水が混入されなくなる。
【００７１】
次いで、電磁弁２５を閉じたままディーゼルエンジン７０のポンプ７６を駆動し、燃料油だけを、燃料油タンク３０から、ポンプ７６の圧力により、送液管４１に送液する。
燃料油が、ディーゼルエンジン７０まで到達すると、ディーゼルエンジン７０に着火して、燃料油の燃焼を行う。
次いで、電磁弁２５を開き、送液管４１を通る燃料油に、加工水を混合させて、燃料油と加工水を供給する。送液管４１には、加工水の相と燃料油の相が交互に進む。
【００７２】
送液管４１を流れる加工水及び燃料油の比率は、スケール４３で加工水の相の長さと燃料油の相の長さを計測して算出できる。加工水と燃料油との比率は、流量調整バルブ２７，３７で調整する。
加工水と燃料油との比率は、２：８〜５：５、好ましくは、２．５：７．５〜５：５とすると好適である。なお、加工水の比率が４０％を超えると、ディーゼルエンジン７０が失火し易くなるが、酸素ガスボンベ６０の電磁弁６２を開いて、酸素ガスを酸素導入管から空気吸入口７３に混入させれば、加工水の比率が３５〜５０％となっても、殆ど失火しなくなる。
送液管４１を通った加工水と燃料油の混合物は、加工水タンク２０と燃料油タンク３０からの重力とポンプ７６の圧力により、エマルジョン生成器５０に送られ、細孔５３ａ，５６ａから大径空間５５，５８に噴出されて、加工水と燃料油が不完全にエマルジョン化されたエマルジョン燃料が生成される。
【００７３】
燃料油だけが供給されていたディーゼルエンジン７０にエマルジョン燃料が到達すると、燃料油に代わってエマルジョン燃料が、ディーゼルエンジン７０で燃焼される。
加工水と燃料油の比率が３：７であるエマルジョン燃料を供給した場合のディーゼルエンジン７０の周波数は、加工水を混ぜていない燃料油１００％を供給した場合と同等又はそれ以上であり、加工水を分散させても、同等またはそれ以上のエネルギーが得られる。
【００７４】
なお、本実施形態では、送液管４１に送液される加工水と燃料油の比率を、流量調整バルブ２７，３７を調整することによって行ったが、これに限定されるものでなく、水供給管２２に設けられた電磁弁２５と、油供給管３２に設けられた不図示の電磁弁を、不図示の制御盤から制御して、送液管４１に、加工水と燃料油とを交互に供給してもよい。
つまり、加工水の電磁弁２５が閉時には燃料油の不図示の電磁弁を開弁し、逆に、燃料油の不図示の電磁弁が閉時には加工水の電磁弁２５を開弁することとし、加工水の電磁弁２５と燃料油の不図示の電磁弁の開弁時間の設定秒数の比率を調整することで、送液管４１に送液される加工水量と燃料油量の比率を調整する。
具体的には、図１のエマルジョン燃料供給装置１の構成に加えて、油供給管３２に不図示の電磁弁を設置し、また、この不図示の電磁弁と、電磁弁２５を制御する不図示の制御盤を設置する。
【００７５】
制御盤は、不図示の電磁弁及び電磁弁２５への供給タイミングの設定画面を備えている。また、制御盤は、ＣＰＵ,記憶手段及びタイマーを有し、不図示の電磁弁及び電磁弁２５に連結された不図示の制御装置に連結されており、記憶手段に格納された制御プログラムに基づき、ＣＰＵが、不図示の電磁弁及び電磁弁２５を制御可能である。
また、ディーゼルエンジン７０にエマルジョン燃料を供給する際には、空気吸入口７３から、空気を供給する。このときの空気量は、空気を供給しない空気量０から、水を含まない燃料油を供給したときに、不完全燃焼によりディーゼルエンジン７０が失火する空気量（以下、「燃料油供給時の失火空気量」という。）までの間の量とする。
空気の供給量は、空気吸入口７３に設けられた不図示の空気量表示器を見ながら、不図示のバルブを調整することにより、調整する。
【００７６】
ディーゼルエンジン７０に、水を含まない燃料油を供給したときには、空気吸入口７３からの供給空気量が、燃料油供給時の失火空気量より少なくなると、ディーゼルエンジン７０は失火する。しかし、本実施形態のエマルジョン燃料を供給したときには、本実施形態のエマルジョン燃料が、燃料油よりも高いエネルギーを有するため、燃料油空気吸入口７３からの供給空気量が、燃料油供給時の失火空気量より少ない量であっても、ディーゼルエンジン７０は失火しない。更に、燃料油空気吸入口７３からの空気の供給がなくなった供給空気量においても、ディーゼルエンジン７０は失火せず、本実施形態のエマルジョン燃料は、ディーゼルエンジン７０の稼働のために、空気や酸素等の供給を必要としない。
【００７７】
また、本実施形態のエマルジョン燃料を供給したときに、空気吸入口７３から供給される気体は、空気、空気に酸素を混入したもの、酸素のいずれでもよい。
また、本実施形態では空気吸入口７３からの空気の供給量を０とし、空気の供給を遮断した場合に、ディーゼルエンジン７０が効率的に稼働する。本実施形態の加工水は、エネルギー源となる原子状水素と共に酸素を含むため、ディーゼルエンジン７０での酸素及び空気の供給が、原則として不要となるのである。
【００７８】
制御盤の設定画面で、燃料油の不図示の開弁時間が「ｎ１秒」、加工水の電磁弁２５の開弁時間が「ｎ２秒」に設定されたときの制御装置による制御処理は、次の通りである。ｎ１秒、ｎ２秒は、例えば、それぞれ、３〜４秒と、１〜２秒等に設定される。ディーゼルエンジン７０のポンプ７６が駆動している状態で、制御盤の設定画面で、スタートボタンが押されると、制御処理がスタートする。制御処理は、制御装置のＣＰＵにより実行される。
まず、タイマーを０にリセットした後、タイマーが、ｎ１秒になったかを判定する。ｎ１秒になっていない場合は、再度、ｎ１秒になったかを判定する。
タイマーが、ｎ１秒になった場合、油供給管３２の電磁弁を閉じ、電磁弁２５を開けて、タイマーを０にリセットする。
【００７９】
その後、タイマーが、ｎ２秒になったかを判定する。ｎ２秒になっていない場合は、再度、ｎ２秒になったかを判定する。
タイマーが、ｎ２秒になった場合、水供給管２２の電磁弁２５を閉じ、油供給管３２の電磁弁を開ける。
その後、制御盤の設定画面で、ストップボタンが押されたか判定する。ストップボタンが押されていない場合には、最初のステップに戻る。
ストップボタンが押された場合には、水供給管２２の電磁弁を閉じて、処理を終了する。
【００８０】
以上の処理により、設定画面で設定された秒数で、水供給管２２及び油供給管３２から、交互に送液管４１に、加工水及び燃料油が送液され、所望の比率で加工水と燃料油が分散されたエマルジョン燃料を、エマルジョン生成器５０に通過させて、撹拌して軽く乳化させた後、ディーゼルエンジン７０に供給可能となる。
【００８１】
＜変形例＞
本実施形態では、加工水を貯留する加工水タンク２０と燃料油を貯留する燃料油タンク３０とを、別箇独立に備えているが、図５に示すように、加工水と燃料油とを、単一の水・油タンク２０´に貯留してもよい。
図５には、加工水と燃料油とを貯留する単一の水・油タンク２０´を備えた変形例に係るエマルジョン燃料供給装置１´を示す。
本例のエマルジョン燃料供給装置１´は、図１の加工水タンク２０、燃料油タンク３０の代わりに水・油タンク２０´を備えること、図１の加工水処理器１０及び原油タンク３４からの導入管２１，３１の先端に、液量を調整するためのボールタップ２３，３３を備えないこと、燃料油を送液管４１´に供給する油供給管３２´の上流の先端が、フロート３３´に取付けられていること、余剰エマルジョン排出管７２が、戻りエマルジョン導入口５９に連結される排出管７２ａと水・油タンク２０´に連結される排出管７２ｂとに分岐されることを除いては、図１のエマルジョン燃料供給装置１の構成と同様である。
【００８２】
水・油タンク２０´は、加工水処理器１０から導入管２１を介して供給される加工水と、原油タンク３４から導入管３１を介して供給される燃料油とを貯蔵するタンクであって、加工水と燃料油の混合物を撹拌する撹拌装置を備えないミキサーレスのタンクからなる。下流のエマルジョン生成器５０は、完全に分離した加工水と燃料油とをエマルジョン化できる能力を備えているため、水・油タンク２０´に撹拌装置を設ける必要がなく、水・油タンク２０´をミキサーレスのタンクとすることで、装置構成を単純化することが可能となる。
水・油タンク２０´には、水・油タンク２０´内の加工水及び燃料油の量が減ったときなどに、作業者がバルブ２１ａ，３１ａを開けることにより、加工水及び燃料油が供給される。
【００８３】
水・油タンク２０´の底面には、水・油タンク２０´の底部付近に吸入口となる開口が位置するよう、水供給管２２´の上流側の端部が連結されている。
水・油タンク２０´内に、加工水と燃料油が貯留されたときには、比重の大きい加工水がタンク底面近傍に貯留されて水相Ｗとなり、比重の小さい燃料油がタンクの液面近傍に貯留されて油相Ｏとなって、水相Ｗと油相Ｏとが分離した二相となる。従って、水供給管２２´の上流側の端部の開口は、水・油タンク２０´の底面近傍に貯留される加工水を排出可能となる。
水・油タンク２０´の上方には、油供給管３２´の上流側の部分が配置され、上流側の端部の吸入口が、図５に示すように公知の材料からなるフロート３３´に固定されている。フロート３３´に固定された油供給管３２´の上流側の吸入口となる開口は、油相Ｏ内に位置し、水・油タンク２０´の液面近傍に貯留される燃料油を排出可能となる。
【００８４】
水供給管２２´及び油供給管３２´には、電磁弁２５´，３５´がそれぞれ設けられ、電磁弁２５´，３５´は、不図示の制御盤に接続され、加工水と燃料油とを交互に供給するよう、制御盤から制御可能に構成されている。
つまり、加工水の電磁弁２５´が閉時には燃料油の電磁弁３５´を開弁し、逆に、燃料油の電磁弁３５´が閉時には加工水の電磁弁２５´を開弁することとし、加工水の電磁弁２５´と燃料油の電磁弁３５´の開弁時間の設定秒数の比率を調整することで、送液管４１´に送液される加工水量と燃料油量の比率を調整する。
【００８５】
また、余剰エマルジョン排出管７２が、戻りエマルジョン導入口５９に連結される排出管７２ａと水・油タンク２０´に連結される排出管７２ｂとに分岐され、ディーゼルエンジン７０からの余剰のエマルジョン燃料をバルブによってエマルジョン生成器５０又は水・油タンク２０´のいずれに戻すかを切り替え可能とされている。
水・油タンク２０´に戻された余剰のエマルジョン燃料は、図５の分離タンク８０に戻された場合と同様に、水・油タンク２０´内で静置されることにより、加工水と燃料油に分離され、それぞれ加工水処理器１０及び原油タンク３４から供給された加工水及び燃料油に混入されて、再度エマルジョン生成器５０により不完全エマルジョン化されて、ディーゼルエンジン７０に供給される。
具体的な制御は、実施の形態１で説明したものと同様であるため、説明を省略する。
【実施例】
【００８６】
以下、本発明を、実施例に基づき更に具体的に説明する。但し、本発明は、以下の実施例により限定されるものではない。
＜試験例１〜７    加工水の特性分析＞
試験例１〜７では、本発明で用いられる加工水の特性分析を行った。
（試験例１  加工水の乳化安定性）
図２の軟水製造装置１００に、水道水を供給して通過させた後、イオン生成器１１４及び黒曜石収納器１１６を、それぞれ、３０分ずつ通過させて、実施例１の加工水を得た。
実施例１の加工水と、水道水、蒸留水、及び超純水を、それぞれ、ビーカーに入れ、２．７重量％、３重量％、５重量％のＡ重油をそれぞれ添加し、スターラーで撹拌して、それぞれのエマルジョンを調製した。調整直後、３時間後、１日後、３日後に、それぞれのサンプルの乳化状態を観察した。【００８７】
その結果、調整直後においては、３重量％のサンプルでは、加工水のみにおいて、水相と分離した油相が観察されず、蒸留水、超純水において、水相と分離した油相が観察された。
５重量％のサンプルでは、加工水、蒸留水、超純水のすべてで、水相と分離した油相が観察されたが、油相の厚みは、蒸留水＞超純水＞加工水の順であった。【００８８】
２．７重量％の加工水、水道水、超純水の調整後３時間後、１日後、３日後のサンプルでは、乳化による白濁が、超純水＞加工水＞水道水の順で濃く観察され、超純水＞加工水＞水道水の順で、乳化後の安定度が高いことが分かった。【００８９】
また、実施例１の加工水と、蒸留水、及び超純水に３重量％のＡ重油を添加して撹拌したサンプルにおいて、調整後３０分後、４０分後、６０分後に、粒子径測定装置を用いてエマルジョン粒子の粒径を測定した。粒子の平均径及び標準偏差を、図６に示す。
図６の結果より、調整後１時間経過の時点では、加工水と、蒸留水、及び超純水との間で、エマルジョン粒子径のばらつきには、殆ど差がなかった。エマルジョン粒子の平均径は、加工水よりも蒸留水、超純水の方が若干小さいが、殆ど差がなかった。【００９０】
（試験例２  異なる条件で処理した加工水の表面張力）
図２の軟水製造装置１００に、水道水を供給して通過させた後、イオン生成器１１４を３０分、１時間、３時間循環させた実施例２〜４の加工水と、図１の軟水製造装置１００に、水道水を供給し、軟水製造装置１００を通過させた後、黒曜石収納器１１６を、３０分、１時間、３時間、４時間、５時間循環させた実施例５〜９の加工水を得た。
実施例２〜９の加工水と、超純水について、測定時の試料温度２６．０℃の表面張力を測定した。
結果を、図７に示す。図７の結果より、イオン生成器１１４を３０分、１時間、３時間循環させた実施例２〜４の加工水、黒曜石収納器１１６を、３０分、１時間、４時間循環させた実施５、６、８の加工水の表面張力は、超純水と同水準にあった。【００９１】
（試験例３  異なる条件で処理した加工水の表面張力）
図２の軟水製造装置１００に、水道水を供給して通過させた後、黒曜石収納器１１６を、５時間通過させた実施例１０の加工水を得た。【００９２】
また、図１の軟水製造装置１００に、水道水を供給し、軟水製造装置１００を通過させた後、イオン生成器１１４、黒曜石収納器１１６をそれぞれ通過させた実施例１１の加工水を得た。
実施例１０，１１の加工水と、超純水、実施例１０，１１の調整に用いた原水（水道水）、この原水（水道水）に、界面活性剤を添加した界面活性剤添加水道水について、測定時の試料温度２６．０℃の表面張力を、測定した。
結果を、図８に示す。図８の結果より、実施例１０，１１の加工水の表面張力は、原水よりも高く、超純水よりも低い値を示した。界面活性剤添加水道水は、他のサンプルよりも大幅に低い表面張力値を示し、１０，１１の加工水の表面張力は、界面活性剤添加水道水よりも大幅に高い、超純水、原水と同じレベルの値であった。
図７，６の結果より、実施例２〜１１の加工水は、超純水に近い表面張力値を示し、極めて清浄な水であることが示された。【００９３】
（試験例４  エマルジョンのゼータ電位）
試験例１で調整した実施例１の加工水と、超純水、陰イオン交換樹脂を通過させたイオン交換水、蒸留水のそれぞれに、Ａ重油を添加して撹拌して各サンプルのエマルジョンを得た。これらのエマルジョンのゼータ電位を、ゼータ電位測定装置を用いて測定した。
測定結果を、表１に示す。【００９４】
【表１】
0005986703.tif 000002
【００９５】
表１の結果より、加工水のゼータ電位は、絶対値で３３ｍＶであり、他と対比して大きな差はなかったが、他のサンプルの粒子表面電荷が正であったのに対して、粒子表面電荷が負になっていた。このことより、加工水には、マイナスイオンが存在することが分かった。【００９６】
（試験例５  イオンクロマトグラフ）
試験例１で調整した実施例１の加工水と、この加工水の原水（水道水）を、イオンクロマトグラフィを用いて、アニオン分析用イオンクロマトグラフ法、カチオン分析用イオンクロマトグラフ法を行った。
測定結果を、図９に示す。図９の各グラフの上段は、加工水の測定結果、下段は、原水の測定結果を示している。
図９の測定結果より、実施例１の加工水では、原水（水道水）と対比すると、Ｍｇイオン、Ｃａイオンが除去され、Ｎａイオンが４倍に増加していた。【００９７】
（試験例６  加工水の界面活性測定試験）
図１の軟水製造装置１００に、水道水を供給して通過させた後、イオン生成器１１４及び黒曜石収納器１１６を、順次５分ずつ通過させた対比例１、イオン生成器１１４及び黒曜石収納器１１６を、順次１５分ずつ通過させた実施例１２の加工水を得た。【００９８】
準備した各試料水と水道水（原水）に、２重量％のサラダオイル（オレイン酸のトリグリセリド）を添加し、１分間震盪撹拌した後、５分間経過させてから、フーリエ変換型核磁気共鳴装置（日本電子株式会社製  ＪＮＭ−ＥＸ−４００型ＦＴ−ＮＭＲ）を用いて、測定温度２２℃、測定周波数４００ＭＨｚにおいて、１Ｈ−ＮＭＲスペクトルを測定し、各試料水に溶け込んだサラダ油の量を算出した。濃度の基準物質として、１ｍＭｏｌのＴＳＰ−ｄ４（トリメチルシリルプロピオン酸）を加えた。
実施例１２の加工水は、測定値が、１２７．０であり、水に溶け込んだサラダ油の量は、２０．０６ｍＭｏｌで、水道水に対比すると、２．５倍の量のサラダ油を溶かした。それに対し、対比例１の加工水は、測定値が、７４．９であり、水に溶け込んだサラダ油の量は、１１．８３ｍＭｏｌで、水道水に対比すると、１．５倍の量のサラダ油を溶かした。【００９９】
（試験例７  溶存酸素量等の測定試験）
図２の軟水製造装置１００に、水道水（日本国上田市営水道）を供給して通過させた後、イオン生成器１１４及び黒曜石収納器１１６を、それぞれ、３０分ずつ循環させた実施例１の加工水と、図２の軟水製造装置１００に、水道水（上田市営水道）を供給して通過させた後、イオン生成器１１４を３０分循環させた実施例２の加工水と、図１の軟水製造装置１００に、水道水（上田市営水道）を供給し、軟水製造装置１００を通過させた後、黒曜石収納器１１６を３０分循環させた実施例５の加工水と、図２の軟水製造装置１００に、水道水（上田市営水道）を供給して通過させた対比例２の加工水と、実施例１，２，５及び対比例２の加工水の原水である対比例３の水道水（上田市営水道）について、上水試験方法（２０１１年版）により、ｐＨ，溶存酸素量，Ｎａイオン濃度，酸化還元電位を測定した。
結果を、表２に示す。【０１００】
【表２】
0005986703.tif 000003
【０１０１】
純水の飽和溶存酸素量は、１気圧、１３℃の条件下では、１０．２ｍｇ／Ｌ、１気圧、１４℃の条件下では、９．９８ｍｇ／Ｌ、１気圧、２３℃の条件下では、８．３８ｍｇ／Ｌ、１気圧、２４℃の条件下では、８．２５ｍｇ／Ｌである。
従って、対比例２，３では、溶存酸素量が、純水の飽和溶存酸素量より若干低い値を示した。それに対し、実施例１，２，５では、いずれも、溶存酸素量が、純水の飽和溶存酸素量より高い値を示しており、本発明の加工水が、純水の飽和溶存酸素量よりも多い酸素が溶解していることが分かった。【０１０２】
（試験例１〜７の考察）
本発明の実施例に適用された加工水は、蒸留水、超純水よりも乳化し易く、ゼータ電位でマイナスの符号を示していた。また、Ｍｇイオン、Ｃａイオンを有さず、Ｎａイオンが増加していた。
これらの結果より、油の成分と結合するＭｇイオン、Ｃａイオンが存在しないため、加工水と油との混合時には、Ｎａイオンと油に含まれるトリグリセライドが加水分解して脂肪酸を遊離し、Ｎａイオンと化合して、界面活性剤である脂肪酸ナトリウムを生成することが分かった。
また、本発明の実施例に適用された加工水は、超純水に近い表面張力を有しており、高い表面張力を持ちながら、別途界面活性剤を無添加の状態で、油と混合されたときに、界面活性剤を自ら合成して、油と乳化する能力を持つという、特殊な性質を有することが分かった。
更に、本発明の実施例に適用された加工水は、純水の飽和溶存酸素量よりも多い量の酸素が溶解していることが分かった。溶存酸素は、燃料油とエマルジョン化したエマルジョン燃料の燃焼効率を向上させる要因となる。【０１０３】
（試験例８  エマルジョン燃料の発熱量）
本試験例では、本発明の実施例に係るエマルジョン燃料の発熱量の測定を行った。
試験例１で得た実施例１の加工水と、Ａ重油とを、３００ｍｌのビーカーで、所定の割合（質量比率）で混合し、プロペラ型攪拌機で、２００〜４００ｒｐｍで撹拌した。撹拌して得た試料を、カプセルに封入し、空気の充満する密閉容器内で点火して、発熱量の測定を行った。各試料について、測定を７回ずつ行った。
水を含まないＡ重油の発熱量Ａ（ｋＪ／ｋｇ）と、エマルジョンの発熱量の測定値Ｂ（ｋＪ／ｋｇ）と、エマルジョン中のＡ重油の質量比率ａを用いて、次の式より、加工水による発熱量の増加率Ｃを算定した。
Ｃ＝Ｂ／（Ａ×ａ）
その結果、エマルジョン中の加工水の質量比率が３０％のときには、増加率の平均は、０．０７１、４０％のときには、増加率の平均は、０．１２６、５０％のときには、増加率の平均は、０．２３７、６０％のときには、増加率の平均は、０．２７５であり、エマルジョン中に加工水を５０％以上混合してエマルジョン化させることにより、発熱量が、２０％以上向上することが分かった。【０１０４】
（試験例９  発電機の稼働試験）
実施の形態のエマルジョン燃料供給装置１を用いて、小型発電機及びディーゼル発電機にエマルジョン燃料を供給し、小型発電機及びディーゼル発電機の稼働試験を行った。
その結果、ガソリン４０ｍｌによる小型発電機（負荷：送風機２台：４．３Ａ）の発電時間が１８８秒であったのに対し、ガソリン４０ｍｌに加工水２ｍｌを添加した本発明のエマルジョン燃料による小型発電機（負荷：送風機２台：４．３Ａ）の発電時間が２６６秒（４１％長期化）であった。
また、Ａ重油１００ｍｌによるディーゼル発電機（負荷：投光機７台：３０Ａ）の発電時間が１２９秒であったのに対し、Ａ重油１００ｍｌに加工水４０ｍｌを添加した本発明のエマルジョン燃料によるディーゼル発電機（負荷：投光機７台：３０Ａ）の発電時間が２３４秒（８１％長期化）であった。
以上より、燃料油のみで発電機を運転した場合と比較して、本発明のエマルジョン燃料で発電機を運転すると、同じ燃料油の量でもより長時間運転できることが分かった。従って、本発明のエマルジョン燃料を用いることにより、４１％以上の燃料油を削減できることが分かった。
また、発電機の稼働試験を１年間継続して行ったが、小型発電機及びディーゼル発電機に、破損や錆び付き、発電機の短寿命化等の故障は生じなかった。
【符号の説明】
【０１０５】
１，１´  エマルジョン燃料供給装置
１０  加工水処理器
２０  加工水タンク
２０´  水・油タンク
２１，３１  導入管
２１ａ，３１ａ  バルブ
２２，２２´  水供給管
２３，３３  ボールタップ
２５，２５´，３５´  電磁弁
２７，３７  流量調整バルブ
２８，３８  流量センサ
３０  燃料油タンク
３２，３２´  油供給管
３３´  フロート
３４  原油タンク
３６，４２  フィルタ
４０，４０´  送液部
４１，４１´  送液管
４３  スケール
５０  エマルジョン生成器
５１，５４，５７  ハウジング
５１ａ，５８ｂ  連結部
５２，５５，５８  大径空間
５３，５６  閉塞部
５３ａ，５６ａ  細孔
５９  戻りエマルジョン導入口
６０  酸素ガスボンベ
６１  酸素導入管
６２  電磁弁
６３  流量測定器
７０  ディーゼルエンジン
７１  供給管
７３  空気吸入口
７６  ポンプ
１００  軟水製造装置
１１０  第１の軟水生成器
１１２  第２の軟水生成器
１１４  イオン生成器
１１６  黒曜石収納器
１１８ａ，１１８ｂ，１１８ｃ  連絡管
１２０  水供給管
１２２  連絡管
１２４  入口用開閉弁
１２６  逆止弁
１２８  吐出管
１３０  出口用開閉弁
１３２  イオン交換樹脂
１４０  表面張力向上器
【図１】
0005986703.tif 000004
【図２】
0005986703.tif 000005
【図３】
0005986703.tif 000006
【図４】
0005986703.tif 000007
【図５】
0005986703.tif 000008
【図６】
0005986703.tif 000009
【図７】
0005986703.tif 000010
【図８】
0005986703.tif 000011
【図９】
0005986703.tif 000012