(57)【要約】【課題】廃食油と化石燃料を均一にかつ効率よく混合し、品質に優れる混合バイオマス燃料を製造する製造装置と製造方法を提供する。混合バイオマス燃料を用いた農業用燃焼装置を提供する。【解決手段】主燃料配管Ｌ１から供給される化石燃料流体が順次通過する縮径部103とスロート部104と拡径部105とを備え、廃食油配管Ｌ２からスロート部104に供給された廃食油流体を、スロート部104内を通過する主燃料流体と混合促進させる混合促進部100と、スロート部104の出口を通過して拡径部105内で拡張された混合燃料流体に縦渦を発生させる縦渦発生部200とを備える。農業用燃焼装置は、ノズル部405の近傍にノズル部周囲から吐出される空気流にシート状の旋回流シートと旋回流シート中の気流に縦渦を同時に発生させる混合促進プレート500を設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主燃料配管から供給される主燃料流体が順次通過する縮径部とスロート部と拡径部とを備え、廃食油配管からスロート部に供給された廃食油流体を、スロート部内を通過する主燃料流体と混合促進させる混合促進手段と、スロート部の出口を通過して拡径部内で拡張された混合燃料流体に縦渦を発生させる縦渦発生手段とを備えることを特徴とする、混合バイオマス燃料の製造装置。
【請求項２】
縦渦発生手段が、筒状のケーシング内に混合燃料流体の流れ方向と直交する向きに配置された縦渦発生プレートを備え、縦渦発生プレートには、拡径部内で拡張された混合燃料流体を通過させる複数の流通口と、各流通口を通過する混合燃料流体の流れ方向と直交する方向に対し傾斜する斜面を有する複数の縦渦発生突起とを備えることを特徴とする、請求項１記載の混合バイオマス燃料の製造装置。
【請求項３】
混合促進手段において、筒状のケーシングの側壁にスロート部に開口する廃食油供給通路が形成され、廃食油供給通路に廃食油配管が接続されていることを特徴とする、請求項１または請求項２記載の混合バイオマス燃料の製造装置。
【請求項４】
混合促進手段において、スロート部に空気または水の供給管が接続されていることを特徴とする、請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の混合バイオマス燃料の製造装置。
【請求項５】
混合促進手段において、筒状のケーシングの側壁に、廃食油供給通路と反対位置にスロート部に開口する水・空気供給通路が形成され、水・空気供給通路に水または空気の供給管が接続されていることを特徴とする、請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の混合バイオマス燃料の製造装置。
【請求項６】
混合促進手段の上流において、主燃料に廃食油の一部を予備混合する予備混合手段を備えることを特徴とする、請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の混合バイオマス燃料の製造装置。
【請求項７】
予備混合手段は、混合容器の接線方向に主燃料と廃食油をそれぞれ供給し、内部に渦流を発生させる構成であることを特徴とする、請求項６記載の混合バイオマス燃料の製造装置。
【請求項８】
主燃料が化石燃料であることを特徴とする、請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載の混合バイオマス燃料の製造装置。
【請求項９】
請求項１記載の製造装置を用い、混合促進手段により、スロート部に供給した廃食油を主燃料流体と混合促進させて一次混合燃料流体を生成する一次混合燃料流体生成工程と、縦渦発生手段により、拡径部内で拡張された一次混合燃料流体に縦渦を発生させて二次混合燃料流体を得る二次混合燃料流体生成工程とを備えることを特徴とする、混合バイオマス燃料の製造方法。
【請求項１０】
一次混合燃料流体生成工程において、スロート部に水または空気を供給していずれか一方を主燃料および廃食油と混合促進させてエマルジョン化された一次混合燃料流体を生成することを特徴とする、請求項９記載の混合バイオマス燃料の製造方法。
【請求項１１】
請求項９記載の製造方法により製造された混合バイオマス燃料を用い、ノズル部から混合バイオマス燃料を噴出させ、ノズル部周囲から吐出される空気流と混合して着火により燃焼させる農業用燃焼装置であって、ノズル部の近傍にノズル部周囲から吐出される空気流にシート状の旋回流シートと旋回流シート中の気流に縦渦を同時に発生させる混合促進手段が設けられていることを特徴とする農業用燃焼装置。
【請求項１２】
混合促進手段が、混合促進プレートを備え、混合促進プレートには、中央開口部の周囲に放射状に延びる複数の空気流案内スリットと、空気流案内スリットに流入した空気流をシート状の旋回流シートに形成する旋回流シート形成フードと、旋回流シート形成フードの出口から吹き出された旋回流シート中の気流に縦渦を発生させる縦渦発生突起が設けられていることを特徴とする、請求項１１記載の農業用燃焼装置。
【請求項１３】
ノズル部のノズル噴出口に噴射角度を広角化するテーパー部が設けられていることを特徴とする、請求項１１または請求項１２記載の農業用燃焼装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃食油を用いた混合バイオマス燃料の製造装置および製造方法と、製造された混合バイオマス燃料を用いた農業用燃焼装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化対策として、温室効果ガスの主要因の一つである二酸化炭素（ＣＯ２）などの排出が少ない社会の実現、すなわち低炭素社会の実現に向けた取り組みが種々行われている。例えば、二酸化炭素を排出しない電気自動車の普及、電力消費量を削減する省エネ家電や工場設備の普及、太陽光発電や風力発電の普及、石油等の化石燃料に代わる代替燃料の普及などである。従来の化石燃料に代わる代替燃料としては、トウモロコシやサトウキビを原料とする自動車用のバイオマスアルコール燃料の例や、一般家庭や飲食店、学校等から排出される廃食油（てんぷら油等）を原料とするバイオマスディーゼル燃料等の例がある。
【０００３】
後者の廃食油を例にすると、そのままでは不純物を多く含むため燃料には適さず、精製する必要がある。廃食油を精製してバイオマス燃料を得る方法（特許文献１、特許文献２）が知られている。また、廃食油を灯油と混合して燃料化する方法（特許文献３）が知られている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１７９５４２号公報
【特許文献２】特開２００８−２４８４１号公報
【特許文献３】特開２００８−６２２１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前者の方法は、多数の反応行程を経るなど精製工程が複雑であり、燃料の製造コストが高く付く問題がある。後者の方法は、単に混合するだけなので、混合された燃料の品質が悪く、燃焼不十分によるカロリー不足やすすの発生等の問題を伴う。したがって、いずれの方法も、回収された廃食油を効率よく燃料として利用できる方法とは言えない。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、廃食油と化石燃料を均一にかつ効率よく混合し、品質に優れる混合バイオマス燃料の製造装置と製造方法を提供すること、これにより、回収された廃食油を効率よく燃料として再利用し、低炭素社会の実現を促進できる装置と方法を提供すること、さらには製造された混合バイオマス燃料を用いた農業用燃焼装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明に係る混合バイオマス燃料の製造装置は、主燃料配管から供給される主燃料流体が順次通過する縮径部とスロート部と拡径部とを備え、廃食油配管からスロート部に供給された廃食油流体を、スロート部内を通過する主燃料流体と混合促進させる混合促進手段と、スロート部の出口を通過して拡径部内で拡張された混合燃料流体に縦渦を発生させる縦渦発生手段とを備えることを主要な特徴とする。
【０００８】
本発明に係る混合バイオマス燃料の製造装置は、縦渦発生手段が、筒状のケーシング内に混合燃料流体の流れ方向と直交する向きに配置された縦渦発生プレートを備え、縦渦発生プレートには、拡径部内で拡張された混合燃料流体を通過させる複数の流通口と、各流通口を通過する混合燃料流体の流れ方向と直交する方向に対し傾斜する斜面を有する複数の縦渦発生突起とを備えることを第２の特徴とする。
【０００９】
本発明に係る混合バイオマス燃料の製造装置は、混合促進手段において、筒状のケーシングの側壁にスロート部に開口する廃食油供給通路が形成され、廃食油供給通路に廃食油配管が接続されていることを特徴とすることを第３の特徴とする。
【００１０】
本発明に係る混合バイオマス燃料の製造装置は、混合促進手段において、スロート部に空気または水の供給管が接続されていることを第４の特徴とする。
【００１１】
本発明に係る混合バイオマス燃料の製造装置は、混合促進手段において、筒状のケーシングの側壁に、廃食油供給通路と反対位置にスロート部に開口する水・空気供給通路が形成され、水・空気供給通路に水または空気の供給管が接続されていることを第５の特徴とする。
【００１２】
本発明に係る混合バイオマス燃料の製造装置は、混合促進手段の上流において、主燃料に廃食油の一部を予備混合する予備混合手段を備えることを第６の特徴とする。
【００１３】
本発明に係る混合バイオマス燃料の製造装置は、予備混合手段は、混合容器の接線方向に主燃料と廃食油をそれぞれ供給し、内部に渦流を発生させる構成であることを第７の特徴とする。
【００１４】
本発明に係る混合バイオマス燃料の製造装置は、主燃料が化石燃料であることを第８の特徴とする。
【００１５】
本発明に係る混合バイオマス燃料の製造方法は、本発明に係る製造装置を用い、混合促進手段により、スロート部に供給した廃食油を主燃料流体と混合促進させて一次混合燃料流体を生成する一次混合燃料流体生成工程と、縦渦発生手段により、拡径部内で拡張された一次混合燃料流体に縦渦を発生させて二次混合燃料流体を得る二次混合燃料流体生成工程とを備えることを主要な特徴とする。
【００１６】
本発明に係る混合バイオマス燃料の製造方法は、一次混合燃料流体生成工程において、スロート部に水または空気を供給していずれか一方を主燃料および廃食油と混合促進させてエマルジョン化された一次混合燃料流体を生成することを第２の特徴とする。
【００１７】
本発明に係る農業用燃焼装置は、本発明の製造方法により製造された混合バイオマス燃料を用い、ノズル部から混合バイオマス燃料を噴出させ、ノズル部周囲から吐出される空気流と混合して着火により燃焼させる農業用燃焼装置であって、ノズル部の近傍にノズル部周囲から吐出される空気流にシート状の旋回流シートと旋回流シート中の気流に縦渦を同時に発生させる混合促進手段が設けられていることを主要な特徴とする。
【００１８】
本発明に係る農業用燃焼装置は、混合促進手段が、混合促進プレートを備え、混合促進プレートには、中央開口部の周囲に放射状に延びる複数の空気流案内スリットと、空気流案内スリットに流入した空気流をシート状の旋回流シートに形成する旋回流シート形成フードと、旋回流シート形成フードの出口から吹き出された旋回流シート中の気流に縦渦を発生させる縦渦発生突起が設けられていることを第２の特徴とする。
【００１９】
本発明に係る農業用燃焼装置は、ノズル部のノズル噴出口に噴射角度を広角化するテーパー部が設けられていることを第３の特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
以上説明したように、本発明に係る混合バイオマス燃料の製造装置によると、混合促進手段により、スロート部に供給した廃食油流体を、スロート部内を通過する主燃料流体と混合促進させるとともに、縦渦発生手段により、スロート部の出口を通過して拡径部内で拡張された混合燃料流体に縦渦を発生させて微細化を促進させることにより、化石燃料等の主燃料と廃食油が均一かつ微細に混合された混合バイオマス燃料を、効率よく製造することができるという優れた効果を奏する。
【００２１】
また、本発明に係る混合バイオマス燃料の製造方法によると、品質に優れた混合バイオマス燃料を、複雑な工程を経ることなく低コストで製造することができるという優れた効果を奏する。
【００２２】
さらに、本発明に係る混合バイオマス燃料の燃焼装置によると、本発明の製造方法により製造された混合バイオマス燃料を用い、ノズル部の近傍にノズル部周囲から吐出される空気流に旋回流と旋回流中の気流に縦渦を同時に発生させる混合促進手段を設けることにより、ノズル部周囲から吐出される空気流に三次元的な渦流を形成してノズル部から噴出される混合バイオマス燃料との混合を促進し、燃焼効率を向上させることができる。これにより、間欠運転を行なう農業用燃焼装置においては、廃食油を利用する際の問題であった燃焼不良やすす発生といった不具合を解消することができ、農業用燃焼装置として特に優れるという効果を奏する。
【００２３】
そして、本発明によれば、廃食油の回収と再利用を促進し、低炭素社会の実現に大いに貢献することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照しながら説明する。図１は本発明に係る混合バイオマス燃料の製造装置Ｓ１の全体構成を示している。
【００２５】
図１において、混合バイオマス燃料の製造装置（以下、「製造装置」という）Ｓ１は、主燃料（Ａ重油、灯油等）を供給する主燃料配管Ｌ１と、精製された廃食油を供給する廃食油配管２と、水を供給する水供給配管Ｌ３と、空気を供給する空気供給配管Ｌ４を備え、主燃料配管Ｌ１の下流に混合促進部１００と縦渦発生部２００が設けられている。
【００２６】
主燃料配管Ｌ１は、ポンプ１および流量調整弁２により圧力および流量が調整された主燃料（以下、「化石燃料」という）を混合促進部１００へと圧送し、廃食油配管Ｌ２は、ポンプ１および流量調整弁２により圧力および流量が調整された廃食油を混合促進部１００の後述するスロート部１０４へと圧送するようになっている。また、水供給配管Ｌ３、空気供給配管Ｌ４は、それぞれポンプ１および流量調整弁２により圧力および流量が調整された水または空気を、その途中からの水・空気供給配管Ｌ５を介して混合促進部１００の後述するスロート部１０４へと圧送するようになっている。なお、符号３は流量計、符号４は逆止弁である。また、ポンプ１はインバーター制御されるようになっている。
【００２７】
混合促進部１００は、主燃料配管Ｌ１、廃食油配管Ｌ２から予め設定された混合率で供給される化石燃料と廃食油を混合促進して一次混合燃料流体を得るもので、水供給配管Ｌ３または空気供給配管Ｌ４から水または空気を予め設定された混合率で供給することにより化石燃料と廃食油の一次混合燃料流体をエマルジョン化することもできる。混合促進部１００は、図２に示すように、主燃料配管Ｌ１に接続される主燃料導入管５にフランジ１０１Ａを介して接続される筒状のケーシング１０１を備え、ケーシング１０１の内部通路１０２には、主燃料導入管５に導入された化石燃料が最初に通過する縮径部１０３と、縮径部１０３から続くスロート部１０４と、スロート部１０４から続く拡径部１０５が順次形成されている。
【００２８】
縮径部１０３は、主燃料導入管５の出口からスロート部１０４の入口に向かうに従い、内径が次第に小さくなるテーパー形状の内部通路とされている。縮径部１０３から続くスロート部１０４は、混合促進部１００の全幅において、その内部通路が最も狭い部分である。スロート部１０４から続く拡径部１０５は、スロート部１０４の出口から離れるに従い、内径が次第に大きくなるテーパー形状の内部通路とされている。
【００２９】
スロート部１０４には、ケーシング１０１の側壁に設けられた廃食油供給通路１０６と、廃食油供給通路１０６の反対側に位置してケーシング１０１の側壁に設けられた水・空気供給通路１０７とが、それぞれ連通している。廃食油供給通路１０６には前述の廃食油供給管Ｌ２が、水・空気供給通路１０７には前述の水・空気供給配管Ｌ５がそれぞれ接続されている。
【００３０】
そして、かかる混合促進部１００は、まず、主燃料導入管５の出口から縮径部１０３の入口に流入した化石燃料が縮径部１０３内でまず加圧されてスロート部１０４内で高速化され、最小圧力位置であるスロート部１０４内に廃食油供給通路１０６から廃食油が供給されると、高速で通過する化石燃料との圧力差により、廃食油が自然状態で吸引され、両者が混合されるようになっている。そして、化石燃料と廃食油の混合流体が、スロート部１０４の出口から拡径部１０５内で急激に開放され拡張されると、微細化が促進され、これにより混合促進された一次混合燃料流体が得られるようになっている。
【００３１】
また、スロート部１０４内に廃食油供給通路１０６から廃食油が供給されると同時に水・空気供給通路１０７から水（または空気）が供給されると、高速で通過する化石燃料との圧力差により、廃食油および水（または空気）が自然状態で吸引され、三者が混合されるようになっている。そして、化石燃料と廃食油と水（または空気）の混合流体が、スロート部１０４の出口から拡径部１０５内で急激に開放され拡張されると、混合流体の微細化が促進され、これにより混合促進されエマルジョン化された一次混合燃料流体が得られるようになっている。
【００３２】
縦渦発生部２００は、混合促進部１００で混合促進された一次混合燃料流体中に縦渦構造を発生させて、より一層の混合促進を図るもので、図３に示すように、混合促進部１００の下流側にフランジ２０１Ａを介して接続される筒状のケーシング２０１を備え、ケーシング２０１の内部通路２０２には、一次混合燃料流体の流れと直交する向きに縦渦発生プレート２０３が配置されている。縦渦発生プレート２０３は１枚でも複数枚でもよい。縦渦発生の数を増加させるには複数枚配置するのが望ましいが、内部通路２０２を通過する一次混合燃料流体に与える抵抗を考慮して決定するのがより望ましい。
【００３３】
図４は縦渦発生プレート２０３の正面図を、図５は縦渦発生プレート２０３の作用を示している。図４に示すように、縦渦発生プレート２０３は、ケーシング２０１の内部通路２０２の内周面に沿って取り付けられる外周リング２０４の内側に、放射状に延びる複数本（図示例では８本）の支持部材２０５を介して内リング２０６が配置された構造を有している。内リング２０６の内側には一次混合燃料流体が通過する中央流通口２０７が設けられると共に、内リング２０６と外周リング２０４の間には周方向に沿って多数個（図示例では８個）の周辺流通口２０８が設けられている。そして、各支持部材２０５には、周辺流通口２０８を通過する一次混合燃料流体に多数の縦渦を発生させる三角形状の縦渦発生突起（ヴォルテックスジェネレータ）２０９が複数設けられている。
【００３４】
図５（Ａ）は、図４の一点鎖線Ａで囲む支持部材２０５の部分拡大図であり、支持部材２０５に形成された縦渦発生突起２０９を示すと共に、縦渦発生突起２０９の作用を示している。支持部材２０５に縦渦発生突起２０９を形成するには、まず、図５（Ａ）に示すように、支持部材２０５に他方の側端を残して幅方向に延び一方の側端に開口する切込２０５ａを複数入れる。次に、各切込２０５ａにより一方の側端側に形成される角部を、図５（Ａ）のように斜めに折り曲げて起立させ、さらに支持部材２０５上面からの折り曲げ角度α１を９０度未満に抑えて傾斜させる。この時の傾斜角度α１は、３０度から７５度の範囲が望ましい。これにより一次混合燃料流体の流れ方向と直交する二方向に対していずれも傾斜する傾斜面２０９ａを有する三角形状かつ平板状の縦渦発生突起２０９を形成する。また、角部を斜めに折り曲げることにより、一次混合燃料流体の一部が縦渦発生突起２０９の近傍を通過する切欠部２０５ｂが形成される。このようにして、縦渦発生プレート２０３に、三角形状でかつ平板状の縦渦発生突起２０９を均等間隔でかつ放射状に配置する。
【００３５】
そして、縦渦発生プレート２０３を通過する一次混合燃料流体のうち、中央付近の一次混合燃料流体は、中央流通口２０７をそのまま通過し、また、周辺の一次混合燃料流体は、各周辺開口部２０８を通過する際に、各縦渦発生突起２０８により、多数の縦渦が発生させられる。後者をより具体的に説明すると、縦渦発生突起２０９付近（特に切欠部２０５ｂ）を通過する流体は、縦渦発生突起２０９の傾斜面２０９ａに当接して向きを斜めに変えながら突起２０９の縁を越えようとし、図５（Ｂ）に示すように、流体の流れ方向に略沿った中心軸Ｏ（紙面と直交する方向）の回りを回転する縦渦として形成される。この縦渦の巻き込み運動により、一次混合燃料流体中の化石燃料の微細成分と廃食油の微細成分がより混合促進される（二次混合される）。
【００３６】
縦渦発生プレート２０３を通過した後の二次混合燃料流体は、縦渦発生部２００の出口に接続された二次混合燃料配管Ｌ６（図１）を通り、図示しない貯留タンクに混合バイオマス燃料として貯留されるようになっている。
【００３７】
図６は本発明に係る製造装置Ｓ１にオプションとして用いられる予備混合部３００を示している。
【００３８】
予備混合部３００は、混合促進部１００に供給される廃食油の一部を、混合促進部１００に供給される化石燃料と予め混合する装置で、例えば廃食油の粘度が高い場合、予備混合部３００と混合促進部１００の二段階に分けて供給することにより、化石燃料と十分に混合された混合バイオマス燃料を得ることができる。
【００３９】
予備混合部３００には、主燃料配管Ｌ１と廃食油配管Ｌ２の各上流から分岐された主燃料配管Ｌ１’と廃食油配管Ｌ２’が予備混合容器３０１の側面下部に１８０度反対向きに接続されている。また、水供給配管Ｌ３と空気供給配管Ｌ４の各上流側から分岐された水供給配管Ｌ３’と空気供給配管Ｌ４’が水・空気供給配管Ｌ５’を介して予備混合容器３０１の上面に接続されている。
【００４０】
主燃料配管Ｌ１’は、混合促進部１００に供給される化石燃料をポンプ１および流量調整弁２により圧力および流量が調整された状態で予備混合部３００へと圧送し、廃食油配管Ｌ２’は、混合促進部１００に供給される廃食油の一部をポンプ１および流量調整弁２により圧力および流量が調整された状態で予備混合部３００へと圧送するようになっている。また、水供給配管Ｌ３’、空気供給配管Ｌ４’は、混合促進部１００に供給される水または空気の一部をそれぞれポンプ１および流量調整弁２により圧力および流量が調整された状態で、その途中からの水・空気供給配管Ｌ５’を介して予備混合部３００へと圧送するようになっている。
【００４１】
予備混合部３００は、図７および図８に示すように、円筒形の予備混合容器３０１の内部に内筒３０２が同軸線上に配置され、内筒３０２の内部に予備混合室３０３が形成されている。内筒３０２の側周面下部には、内筒３０２の接線方向に延びて互いに１８０度反対方向を向く主燃料導入管３０４と廃食油導入管３０５がそれぞれ接続されている。主燃料導入管３０４と廃食油導入管３０５の各先端出口は予備混合室３０３内に進入し、互いに１８０度反対の位置に開口している。また、予備混合容器３０１の上面中央には水・空気導入部３０６が設けられ、予備混合容器３０１の下面中央には予備混合燃料流体の排出部３０７が設けられている。
【００４２】
図７に示すように、主燃料導入管３０３から予備混合室３０３内に接線方向に流入した化石燃料流体および廃食油導入管３０４から接線方向に予備混合室３０３内に流入した廃食油流体は、予備混合室３０３の内周面に沿って旋回しながら互いに予備混合され、図８に示すように、予備混合燃料流体の旋回流Ｒとなって予備混合室３０３内を上昇する。予備混合室３０３の上部には上に行くに従って拡径するテーパー部３０８が設けられており、テーパー部３０８のテーパー作用により、旋回流Ｒの上昇が促進される。そして、予備混合室３０３の上部混合室３０９の天井付近で反転して中央付近を下降し、下部の排出部３０７を通じて予備混合容器の下方に配置された貯留容器３１０の予備混合燃料貯留室３１１内に排出され、予備混合燃料として貯留されるようになっている。
【００４３】
また、混合流体として、水または空気を水・空気導入部３０６から予備混合容器３０１の上部混合室３０９内に流入させると、上部混合室３０９内で化石燃料と廃食油の混合流体の旋回流Ｒと共に混合しながら、下降し、エマルジョン化された予備混合燃料流体を下部の排出部３０７から予備混合燃料貯留室３１１内に排出し、エマルジョン化された予備混合燃料を貯留することができるようになっている。
【００４４】
排出部３０７から予備混合燃料貯留室３１１内に排出される予備混合燃料流体は、圧力が急激に開放されて混合が促進される。予備混合燃料貯留室３１１内に貯留された予備混合燃料は、貯留容器３１０の下部の排出部３１２から予備混合燃料配管Ｌ７を通して、図１の主燃料供給配管Ｌ１に合流されるようになっている。
【００４５】
そして、主燃料供給配管Ｌ１に送られた予備混合燃料は、ポンプ１により混合促進部１００へと圧送され、廃食油供給配管Ｌ２からポンプ１により混合促進部１００のスロート部１０４へと圧送される廃食油の残りと混合促進され、あるいはこれに加えて水・空気供給配管Ｌ５からスロート部１０４へと圧送される水または空気の残りと混合促進され、縦渦発生部２００内で発生する縦渦によりさらに微細化が促進される。これにより、化石燃料と廃食油が均一かつ微細に混合された混合バイオマス燃料が、さらにはエマルジョン化された混合バイオマス燃料が得られる。
【００４６】
図９ないし図１３は、図１の製造装置Ｓ１によって製造された混合バイオマス燃料を用いた燃焼装置を示すもので、図９中、符号Ｓ２は、農業ハウス内の暖房用の加温機や農作物等の乾燥用ボイラーに用いて好適な農業用の燃焼装置を示している。
【００４７】
図９（Ａ）および（Ｂ）に示すように、燃焼装置Ｓ２は、バーナー部４００を備え、送風機４０１の回転ファン４０２によりケーシング４０３内に空気流を発生させてケーシング４０３の先端開口部４０４から空気流を吐出させると共に、ケーシング４０３の先端中央のノズル部４０５から噴出させた混合バイオマス燃料と混合して着火により燃焼させ、温風または熱風を生成するようになっている。なお、符号４０６は回転ファン４０２を回転駆動するモータ、符号４０７はモータ４０６を駆動する電源を示している。
【００４８】
上記構成のバーナー部４００において、ケーシング４０３の先端開口部４０４には、ノズル部４０５の周囲から吐出される空気流にシート状（層状）の旋回流（以下、「旋回流シート」という）を形成するとともに、旋回流シート中の気流に縦渦を発生させることにより、ノズル部４０５から噴出される混合バイオマス燃料との混合を促進する混合促進プレート５００が取り付けられている。混合促進プレート５００は、図１０に示すように、円板状のプレート本体５０１の中央にノズル部４０５から噴出された混合バイオマス燃料を通過させる中央開口部５０２が設けられ、中央開口部５０２の周囲には、中心から放射状に延びる複数（図示例では８つ）の空気流案内スリット５０３が設けられている。
【００４９】
空気流案内スリット５０３は、ケーシング４０３の先端開口部４０４から吐出される空気流を整流化して通過させ、後述する旋回流シート形成フード５０４の旋回流案内通路５０５に案内するもので、図１１に示すように、空気流案内スリット５０３の出口に、同スリット５０３の出口の一方の側縁（図１１の左側）から起立する起立部５０４ａと、起立部５０４ａの上端から水平に屈曲して同スリット５０３の上方を覆う水平部５０４ｂから構成される旋回流シート形成フード５０４が、同スリット５０３の全長に亘り、設けられている。
【００５０】
そして、各空気流案内スリット５０３に流入した空気流は、旋回流シート形成フード５０４の内部の旋回流案内通路５０５を通り、略直角に屈曲して起立部５０４ａの反対側にある案内通路出口５０５ａから一様に同一方向に吹き出され、案内通路出口５０５ａから吹き出された空気流は、図１２に示すように、全体として層状の旋回流シートＲＳを形成させるようになっている。
【００５１】
各旋回流シート形成フード５０４には、旋回流シートＲＳ中の気流に縦渦を発生させる三角形状の縦渦発生突起（ヴォルテックスジェネレータ）５０６が複数設けられている。各旋回流シート形成フード５０４に縦渦発生突起５０６を形成するには、まず、旋回流シート形成フード５０４の水平部５０４ｂの側端から幅方向に延びる切込５０６ａを複数入れる。次に、各切込５０６ａにより側端に形成される角部を、斜めに折り曲げて起立させ、さらに水平部５０４ｂ上面からの折り曲げ角度α２を９０度未満に抑えて傾斜させる。この時の折り曲げ角度α２は、３０度から７５度の範囲が望ましい。これにより空気流案内スリット５０３に流入する空気流の流れ方向と直交する二方向に対して傾斜する傾斜面５０６ｂを有する三角形状かつ平板状の縦渦発生突起５０６が形成される。また、角部を斜めに折り曲げることにより、空気流案内スリット５０３に流入した空気流の一部が縦渦発生突起２０９の近傍を通過する切欠部５０６ｃが形成される。このようにして、混合促進プレート５００に、三角形状でかつ平板状の縦渦発生突起５０６を均等な間隔でかつ放射状に配置する。
【００５２】
そして、混合促進プレート５００の各空気流案内スリット５０３を通過した空気流は、図１２に示すように全体としてシート状の旋回流シートＲＳとなって混合促進プレート５００の中央開口部５０２のノズル部４０５から噴出される混合バイオマス燃料と混合されるが、空気流の旋回流シートＲＳ中の個々の流れに縦渦発生突起５０６により縦渦を発生させることにより３次元的な渦流を形成し、より一層の混合促進を図ることができる。図１１を参照して説明すると、空気流案内スリット５０３に流入した空気流は、全体として案内通路出口５０５ａから一様に吹き出されるが、切欠部５０６ｃ付近の空気流は縦渦発生突起２０９の斜面２０９ａに沿って流れるとともに突起５０６の縁を越えようとし、空気流の流れ方向に略沿った中心軸の回りを回転する縦渦を形成する。この縦渦の巻き込み運動が旋回流シートＲＳ中の個々の気流に加わって３次元的な渦流を形成し、もってノズル部４０５から噴出された混合バイオマス燃料との混合を促進し、燃焼効率を向上させる。
【００５３】
図１３は、ノズル部４０５の拡大図であり、ノズル部４０５には、混合燃料配管Ｌ８およびケーシング４０３内の混合燃料供給管Ｌ９を通して混合バイオマス燃料が供給されるようになっており、ノズル部４０５の混合燃料通路４０８の先端のノズル噴出口４０９は、噴出方向に行くに従い拡径されるテーパー部とされている。これにより、ノズル噴出口４０９から噴出される混合バイオマス燃料の圧力が急激に開放されて、混合バイオマス燃料の均一噴霧化が促進される。これによっても、混合促進プレート５００を通過した空気流との混合がより一層促進され、燃焼効率がより向上する。なお、ノズル噴出口４０９のテーパー部の開き角度α３は、１０度から６０度の範囲が望ましい（図示例の場合、ノズル径０．２ｍｍ、出口径０．３ｍｍ、開き角度１５度である）。
【００５４】
上記構成の農業用燃焼装置Ｓ２が適用される農業ハウス内の暖房用加温機や農作物等の乾燥用ボイラーは、温度センサーおよび湿度センサーにより運転制御されるため、燃焼と停止を繰り返す間欠運転とされる。間欠運転を繰り返す従来の農業用燃焼装置の燃料に廃食油を用いる場合、燃焼不良、すす発生、目詰まりによる供給空気不足等の不具合を生じさせやすい。ところが、上記構成の農業用燃焼装置Ｓ２に図１の製造装置Ｓ１で得られた混合バイオマス燃料を用いると、燃焼効率が高いので、間欠運転であっても、上記不具合を防止することができる。
【００５５】
かくして、本発明に係る廃食油を用いた混合バイオマス燃料の製造装置Ｓ１を用いることにより、化石燃料と廃食油を均一かつ微細に混合して品質の優れた混合バイオマス燃料を製造することができ、また、同混合バイオマス燃料を用いた農業用燃焼装置Ｓ２を用いることにより、混合バイオマス燃料を効率よく燃焼させることができる。そして、本発明の実施により、廃食油の回収と再利用を促進し、低炭素社会の実現に大いに貢献することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明に係る混合バイオマス燃料の製造装置および製造方法は、化石燃料と廃食油を均一に混合させて混合バイオマス燃料を得ることのできる製造装置と製造方法として、また、本発明に係る混合バイオマス燃料を用いた燃焼装置は、農業用加温機や農業用ボイラーなどの各種農業用途に用いて好適な燃焼装置として幅広く利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明に係る混合バイオマス燃料の製造装置の全体構成図、
【図２】図１の製造装置における混合促進部の拡大説明図、
【図３】図１の製造装置における縦渦発生部の拡大説明図、
【図４】縦渦発生部における縦渦発生プレートの正面図、
【図５】（Ａ）は縦渦発生プレートの一点鎖線Ａで囲まれる部分拡大図で、縦渦発生突起の作用図、（Ｂ）はその補足説明図、
【図６】図１の製造装置にオプションとして用いられる予備混合部の全体構成図、
【図７】図６の予備混合部における予備混合容器の平面図、
【図８】図６の予備混合部における予備混合容器の作用図、
【図９】（Ａ）は図１の製造装置により製造された混合バイオマス燃料を用いる農業用燃焼装置の側面図、（Ｂ）はその平面図、
【図１０】図９の農業用燃焼装置に用いられる混合促進プレートの正面図、
【図１１】図１０のＢ−Ｂ線矢視断面図で、混合促進プレートに設けられた縦渦発生突起の作用図、
【図１２】図１０の混合促進プレートにより、吹き出された空気流がシート状の旋回流シートを形成しかつ旋回流シートの個々の気流に縦渦が生じている様子を示す作用図、
【図１３】（Ａ）は図９の農業用燃焼装置に用いられるノズル部の正面図、（Ｂ）は（Ａ）のＣ−Ｃ線矢視断面図である。
【符号の説明】
【００５８】
１  ポンプ
２  流量調整弁
３  流量計
４  逆止弁
５  主燃料導入管
１００  混合促進部
１０１，２０１，４０３  ケーシング
１０１Ａ，２０１Ａ  フランジ
１０２，２０２  内部通路
１０３  縮径部
１０４  スロート部
１０５  拡径部
１０６  廃食油供給通路
１０７  水・空気供給通路
２００  縦渦発生部
２０３  縦渦発生プレート
２０４  外周リング
２０５  支持部材
２０５ａ，５０６ａ  切込
２０５ｂ，５０６ｃ  切欠部
２０６  内リング
２０７  中央流通口
２０８  周辺流通口
２０９，５０６  縦渦発生突起
２０９ａ，５０６ｂ  傾斜面
３００  予備混合部
３０１  予備混合容器
３０２  内筒
３０３  予備混合室
３０４  主燃料導入管
３０５  廃食油導入管
３０６  水・空気導入部
３０７，３１２  排出部
３０８  テーパ部
３０９  上部混合室
３１０  貯留容器
３１１  予備混合燃料貯留室
４００  バーナー部
４０１  送風機
４０２  回転ファン
４０４  先端開口部
４０５  ノズル部
４０６  モータ
４０７  電源
４０８  混合燃料通路
４０９  ノズル噴出口
５００  混合促進プレート
５０１  プレート本体
５０２  中央開口部
５０３  空気流案内スリット
５０４  旋回流シート形成フード
５０４ａ  起立部
５０４ｂ  水平部
５０５  旋回流案内通路
５０５ａ  案内通路出口
Ｌ１，Ｌ１’主燃料配管
Ｌ２，Ｌ２’廃食油配管
Ｌ３，Ｌ３’水供給配管
Ｌ４，Ｌ４’空気供給配管
Ｌ５，Ｌ５’水・空気供給配管
Ｌ６  二次混合燃料配管
Ｌ７  予備混合燃料配管
Ｌ８  混合燃料配管
Ｌ９  混合燃料供給管
Ｒ  旋回流
ＲＳ  旋回流シート
α１，α２  折り曲げ角度
α３  ノズル噴出口のテーパー部の開き角度
Ｓ１  混合バイオマス燃料の製造装置
Ｓ２  混合バイオマス燃料の燃焼装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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