(57)【要約】【課題】燃料油、水及び乳化剤の混合液を効率良くエマルジョン化させることができ、エマルジョン状態が長時間保たれるエマルジョン燃料を製造できる技術を提供する。【解決手段】混合器２０は、片端部に入液口２１を有し、他端部に出液口２２を有する円筒状の本体部２３と、本体部２３内に当該本体部２３の軸心２３ｃ方向の支軸２４を中心に回転自在に配置されたプロペラ状の撹拌部材２５と、撹拌部材２５より出液口２２側の本体部２３の内周面２３ａから軸心２３ｃに向かって突出状に設けられた複数の突起部材２６と、を備えている。本体部２３の両端部寄りの部分には、それぞれ入液口２１、出液口２２に向かって連続的に縮径した漏斗形状部２３ｓ，２３ｔが設けられている。また、撹拌部材２５より上流側（入液口２１側）の本体部２３内周面及び撹拌部材２５より下流側（出液口２２側）の本体部２３内周面に螺旋状の凸条部２８が形成されている。【選択図】図３
2011050884.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入液口及び出液口を有する筒状の本体部と、前記本体部内に当該本体部の軸心方向の支軸を中心に回転自在に配置されたプロペラ状の撹拌部材と、前記撹拌部材より前記出液口側の前記本体部内周面から前記軸心に向かって突出状に設けられた複数の突起部材と、を備えたことを特徴とする混合器。
【請求項２】
前記本体部の両端寄りの部分に、それぞれ前記入液口、前記出液口に向かって縮径した漏斗形状部を設けたことを特徴とする請求項１記載の混合器。
【請求項３】
前記撹拌部材より上流に位置する前記本体部内面に前記軸心を中心線とする螺旋状の凸条部若しくは凹溝部を形成したことを特徴とする請求項１または２記載の混合器。
【請求項４】
前記本体部の周壁の一部に透光部を設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の混合器。
【請求項５】
燃料油、水及び乳化剤の混合液を収容する貯留槽と、前記貯留槽内の前記混合液を循環させる循環流路と、を備え、請求項１〜４の何れかに記載の混合器を、当該混合器の入液口を前記循環流路の上流側に向けた状態で前記循環流路に直列に連通させたことを特徴とする燃料製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料油、水及び界面活性剤を原料としてエマルジョン燃料を製造する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料油、水及び界面活性剤からエマルジョン燃料を製造する技術については、従来、数多くの開発、提案が行われているが、本発明に関連する混合撹拌技術として、例えば、特許文献１〜４記載のものがある。
【０００３】
特許文献１には、平滑な円筒状の内周面を有すると共に内外方向に貫通する複数のスリットが形成された外側ロータ及び内側ロータが互いに入れ子状態でケース内に配置され、ケース外に配置されたモータで外側ロータ及び内側ロータを互いに逆回転させることにより、ケース内に導入した液体を乳化させてエマルジョン燃料を製造する装置が記載されている。特許文献２には、螺旋帯の回転体が挿設された長尺筒状容器と、回転体を回転させるモータと、を備え、長尺筒状容器内へ導入した液体を回転体で撹拌して乳化させる装置が記載されている。
【０００４】
特許文献３には、水と乳化剤と炭化水素系燃料の混合物をスタティックミキサ内に通過させることによってエマルジョン燃料を製造する技術が記載されている。特許文献４には、円筒状の空間内に複数のロータと、複数のノズルと、が交互に配置された構造を有する液体撹拌装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−６４２号公報
【特許文献２】特開２００７−１５２２１４号公報
【特許文献３】特開２００６−１８８６１６号公報
【特許文献４】特開２００１−３４８５８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載された「乳化及び粉砕装置」及び特許文献２に記載された「乳化物製造装置」を使用することにより所定性能を有するエマルジョン燃料を製造することはできるが、これらの装置は、原料となる混合液を循環流動させるポンプを駆動するモータのほかに、それぞれの装置を作動させるためのモータが必要である。このため、複数の動力源を必要とするだけでなく、これらの動力源を制御するシステムも必要となり、構造が複雑化する。
【０００７】
一方、特許文献３記載のスタティックミキサ及び特許文献４記載の液体撹拌装置は、それぞれの装置を作動させるためのモータなどは不要であるが、撹拌能力が不十分であるため、原料となる混合液をエマルジョン化させるのに長時間を要することがある。また、これらの装置で製造されたエマルジョン燃料は、時間の経過に伴い、水と油成分とが徐々に分離していくことがあるため、製造直後のエマルジョン状態を長期間保つことが困難である。
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、燃料油、水及び乳化剤の混合液を効率良くエマルジョン化させることができ、エマルジョン状態が長時間保たれるエマルジョン燃料を製造することのできる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の混合器は、入液口と出液口とを有する筒状の本体部と、前記本体部内に当該本体部の軸心方向の支軸を中心に回転自在に配置されたプロペラ状の撹拌部材と、前記撹拌部材より前記出液口側の前記本体部内周面から前記軸心に向かって突出状に設けられた複数の突起部材と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
このような構成とすれば、入液口から本体部内へ流入する液体は、当該液体の運動エネルギで回転するプロペラ状の撹拌部材により撹拌、剪断、分散されながら本体部内を出液口に向かって流動し、撹拌部材より下流に位置する複数の突起部材との衝突により、さらに撹拌、分散された後、出液口から流出する。従って、燃料油、水及び乳化剤の混合液を入液口から本体部内へ送り込めば、前述した撹拌部材及び突起部材との衝突により、混合液の各成分が撹拌、剪断、分散される結果、混合液を効率良くエマルジョン化させることができる。
【００１１】
ここで、前記本体部の両端寄りの部分に、それぞれ前記入液口、前記出液口に向かって縮径した漏斗形状部を設けることが望ましい。このような構成とすれば、入液口から送り込まれた液体は、流動方向に沿って拡径した状態にある漏斗形状部内に流入することにより、液体内に乱流が生じるので、撹拌、混合作用が高まり、エマルジョン化の促進に有効となる。また、本体部内を出液口に向かって流動する液体は、当該出液口に向かって縮径した漏斗形状部内を通過することによって流動方向が収束された状態で出液口から流出するので、液体の流動効率を悪化させることはない。
【００１２】
また、前記撹拌部材より上流に位置する前記本体部内面に前記軸心を中心線とする螺旋状の凸条部若しくは凹溝部を設けることが望ましい。このような構成とすれば、入液口から流入した液体は、螺旋状の凸条部若しくは凹溝部に沿って流動することによって螺旋流となるので、撹拌、混合作用が高まり、エマルジョン化の促進に有効となる。
【００１３】
さらに、前記本体部の周壁の一部に透光部を設けることもできる。このような構成とすれば、本体部内を流動する液体の状態を外部から目視確認することができるため、本体部内の状況を正確に把握することができる。また、前記透光部から本体部内を流動する液体に向かって光線や電磁波などを照射することも可能となる。
【００１４】
次に、本発明の燃料製造装置は、燃料油、水及び乳化剤の混合液を収容する貯留槽と、前記貯留槽内の前記混合液を循環させる循環流路と、を備え、請求項１〜４の何れかに記載の混合器を、当該混合器の入液口を前記循環流路の上流側に向けた状態で前記循環流路に直列に連通させたことを特徴とする。
【００１５】
このような構成とすれば、貯留槽内に収容された前記混合液が前記循環流路を循環する度に前記混合器内を通過し、その内部における撹拌、剪断、分散作用により、エマルジョン化が急速に進行するので、燃料油、水及び乳化剤の混合液を効率良くエマルジョン燃料へ変化させることができ、完成したエマルジョン燃料においては、油水の分離が発生せず、エマルジョン状態を長時間保つことができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明により、燃料油、水及び乳化剤の混合液を効率良くエマルジョン化させることができ、エマルジョン状態が長時間保たれるエマルジョン燃料を製造することのできる技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態である燃料製造装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す燃料製造装置を構成する混合器を示す外観図である。
【図３】図２に示す混合器の断面図である。
【図４】図３におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図５】図３におけるＢ−Ｂ線断面図である。
【図６】図３におけるＣ−Ｃ線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１に示すように、本実施形態の燃料製造装置１０は、燃料油Ｆ、水Ｗ及び乳化剤Ｅの混合液Ｍを収容する貯留槽１１と、貯留槽１１内の混合液Ｍを循環させる循環流路１２及びポンプＰ１と、を備え、請求項１〜４の何れかに記載の混合器２０を、混合器２０の入液口２１を循環流路１２の上流側に向け、出液口２２を循環流路１２の下流側に向けた状態で循環流路１２に直列に連通されている。また、貯留槽１１の周囲には、燃料油Ｆを貯留する油タンク１３と、乳化剤Ｅを貯留する薬剤タンク１４と、燃料油Ｆ及び乳化剤Ｅをそれぞれ貯留槽１１へ送給するポンプＰ２，Ｐ３と、給水設備（図示せず）から貯留槽１１へ水Ｗを送給するための給水配管１５と、が設けられている。入液口２１及び出液口２２の外周には、循環流路１２を構成する配管（図示せず）と連結するための雄ネジ部２１ｍ，２２ｍがそれぞれ形成されている。
【００１９】
図２，図３に示すように、混合器２０は、片端部に入液口２１を有し、他端部に出液口２２を有する円筒状の本体部２３と、本体部２３内に当該本体部２３の軸心２３ｃ方向の支軸２４を中心に回転自在に配置されたプロペラ状の撹拌部材２５と、撹拌部材２５より出液口２２側の本体部２３の内周面２３ａから軸心２３ｃに向かって突出状に設けられた複数の突起部材２６と、を備えている。また、本体部２３の周壁２３ｗの一部には透光部２９が設けられている。図４に示すように、軸心２３ｃ（図３参照）と直交する状態で本体部２３内に配置された十字状の支持部材２７の中心に支軸２４が固定され、図３に示すように、撹拌部材２５を回転自在に保持するためのストッパ２４ｓが、支軸２４の出液口２２側先端に固着されている。
【００２０】
図５に示すように、撹拌部材２５は、支軸２４に回転自在に取り付けられたハブ２５ｂと、その外周に９０度間隔で形成された４枚の羽根２５ａと、を備えている。図６に示すように、撹拌部材２５よりも出液口２２側の本体部２３の内周面２３ａには、軸心２３ｃ方向に等間隔で直列配置された４本の突起部材２６の列が、軸心２３ｃを中心に９０度間隔で４列設けられている。突起部材２６はいずれも円柱状であり、その長さは本体部２３の内径の半分未満であるため、図６に示すように、突起部材２６先端側の軸心２３ｃ近傍には、軸心２３ｃと同軸上に、突起部材２６の存在しない領域Ｓが形成されている。
【００２１】
図２，図３に示すように、本体部２３の両端部寄りの部分には、それぞれ入液口２１、出液口２２に向かって連続的に縮径した漏斗形状部２３ｓ，２３ｔが設けられている。また、撹拌部材２５より上流側（入液口２１側）の本体部２３内周面及び撹拌部材２５より下流側（出液口２２側）の本体部２３内周面に、それぞれ軸心２３ｃを中心線とする螺旋状の凸条部２８が形成されている。凸条部２８は、本体部２３の軸心２３ｃの回りを１回転する長さ（１ピッチ分の長さ）となっている。
【００２２】
図１に示す燃料製造装置１０において、燃料油Ｆ、水Ｗ及び乳化剤Ｅの混合液Ｍが貯留槽１１内に収容された状態でポンプＰ１を作動させると、貯留槽１１内の混合液Ｍは、貯留槽１１底部に連結された循環流路上流部１２ａへ吸い込まれ、ポンプＰ１及び混合器２０を経由して、貯留槽１１上部に連結された循環流路下流部１２ｂを通って再び貯留槽１１内へ流れ込む。このような混合液Ｍの循環流動はポンプＰ１が作動している間は連続される。
【００２３】
混合液Ｍが循環経路Ｍを循環流動しているとき、図３に示す混合器２０の入液口２１から本体部２３内へ流入した混合液Ｍは、当該混合液Ｍの運動エネルギで回転するプロペラ状の撹拌部材２５により撹拌、剪断、分散されながら本体部２３内を出液口２２に向かって流動していき、撹拌部材２５より下流に位置する複数の突起部材２６との衝突により、さらに撹拌、分散された後、出液口２２から循環経路１２（図１参照）へ流れ出す。このように、入液口２１から本体部２３内へ流入した混合液Ｍは、前述した撹拌部材２５及び突起部材２６と何度も激しく衝突することにより、混合液Ｍの各成分が撹拌、剪断、分散されるため、混合液Ｍを効率良くエマルジョン化させることができる。
【００２４】
図３に示すように、入液口２１から送り込まれた混合液Ｍが、流動方向に沿って拡径した状態にある漏斗形状部２３ｓ内に流入することにより、混合液Ｍ内に乱流が生じ、撹拌、混合作用が高まるため、エマルジョン化の促進に有効となる。また、本体部２３内を出液口２２に向かって流動する混合液Ｍは、当該出液口２２に向かって縮径した漏斗形状部２３ｔ内を通過することによって流動方向が収束された状態で出液口２２から流出するので、混合液Ｍの流動効率が悪化することもない。
【００２５】
また、撹拌部材２５の上流側の本体部２３の内周面２３ａに螺旋状の凸条部２８があることにより、入液口２１から流入した混合液Ｍは凸条部２８に沿って流動することで螺旋流となるので、撹拌、混合作用が高まり、エマルジョン化の促進に有効である。なお、凸条部２８の代わりに凹溝部（図示せず）を形成した場合も同様の螺旋流を発生させることができる。
【００２６】
このように、貯留槽１１内に収容された混合液Ｍが循環流路１２を循環する度に混合器２０内を通過することにより、その内部で生じる撹拌、剪断、分散作用で混合液Ｍのエマルジョン化が急速に進行するので、混合液Ｍを効率良くエマルジョン燃料に変化させることができ、完成したエマルジョン燃料においては、エマルジョン状態を長時間保つことができる。
【００２７】
さらに、図２に示すように、混合器２０においては、本体部２３の周壁２３ｗの一部に透光部２９が設けられているため、本体部２３内を流動する混合液Ｍの状態を外部から目視確認することにより、本体部２３内の状況を正確に把握することができる。また、透光部２９から本体部２３内を流動する混合液Ｍに向かって、エマルジョン化反応をさらに促進する光線や電磁波などを照射することもできる。
【００２８】
図１に示す燃料製造装置１０において、例えば、燃料油Ｆ（重油）と水Ｗとを約３：１（体積比）で混合したものに対し、乳化剤（１〜２体積％）を添加して形成した混合液Ｍ１００リットルを貯留槽１１内に収容した後、ポンプＰ１を作動させて混合液Ｍを連続的に循環流動させたところ、約１０〜２０分程度経過した時点でほぼ完全にエマルジョン化することができた。また、完成したエマルジョン燃料は長期間（約６０日〜９０日程度）放置しても、油水が分離することなくエマルジョン状態を保つことができた。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明の混合器及び燃料製造装置は、燃料油、水及び乳化剤の混合液をエマルジョン化してボイラーなどの燃料を製造する分野において広く利用することができる。
【符号の説明】
【００３０】
１０  燃料製造装置
１１  貯留槽
１２  循環流路
１２ａ  循環流路上流部
１２ｂ  循環流路下流部
１３  油タンク
１４  薬剤タンク
１５  給水配管
２０  混合器
２１  入液口
２２  出液口
２１ｍ，２２ｍ  雄ネジ部
２３  本体部
２３ａ  内周面
２３ｃ  軸心
２３ｓ，２３ｔ  漏斗形状部
２３ｗ  周壁
２４  支軸
２４ｓ  ストッパ
２５  撹拌部材
２５ａ  羽根
２５ｂ  ハブ
２６  突起部材
２７  支持部材
２８  凸条部
２９  透光部
Ｅ  乳化剤
Ｆ  燃料油
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３  ポンプ
Ｓ  領域
Ｗ  水
【図１】
2011050884.tif 000003
【図２】
2011050884.tif 000004
【図３】
2011050884.tif 000005
【図４】
2011050884.tif 000006
【図５】
2011050884.tif 000007
【図６】
2011050884.tif 000008