(57)【要約】【課題】生成したエマルジョン燃料の貯蔵を必要とせず、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なエマルジョン燃料システムを提供することを目的とする。【解決手段】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、前記燃料油タンクから供給された燃料油と、前記水タンクから供給された水からエマルジョン燃料を生成するためのエマルジョン生成ユニットと、発電装置にかかる圧力を調節する圧力バルブと、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、そして制御装置から構成されたものにおいて、前記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得るエマルジョン生成装置を２個以上有し、前記エマルジョン生成装置のうち少なくとも１個を用いてエマルジョン燃料を生成し、前記生成したエマルジョン燃料は、生成後連続的に前記発電装置に導入する。【選択図】  図１
2011122035.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
前記燃料油タンクから供給された燃料油と前記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、
該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、
前記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、前記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、前記燃料油タンクから供給された燃料油と、前記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、
前記発電装置は、前記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ことを特徴とするエマルジョン燃料システム。
【請求項２】
請求項１に記載したエマルジョン燃料システムにおいて、
前記エマルジョン生成装置を並列に配置することを特徴とするエマルジョン燃料システム。
【請求項３】
請求項２に記載したエマルジョン燃料システムにおいて、
前記エマルジョン生成装置が、
前記燃料油と前記水の分散液を微細化する微小な絞り部を少なくとも２個以上有し、
前記燃料油の導入部と、前記水の導入部と、
前記絞り部、
前記絞り部で生成したエマルジョン燃料を排出する排出部が、連続した流路として一体化していることを特徴とするエマルジョン燃料システム。
【請求項４】
請求項３に記載したエマルジョン燃料システムにおいて、
前記エマルジョン生成装置の絞り部の断面積が、下流側にいくにつれて小さくなることを特徴とするエマルジョン燃料システム。
【請求項５】
請求項１に記載したエマルジョン燃料システムにおいて、
前記エマルジョン生成装置を直列に配置し、
前記エマルジョン生成装置を用いて、前記燃料油および前記水を逐次的に導入することを特徴とするエマルジョン燃料システム。
【請求項６】
請求項５に記載したエマルジョン燃料システムにおいて、
前記エマルジョン生成装置の少なくとも１つが、
前記燃料油の導入部と、前記水の導入部と、
前記燃料油と前記水の分散液の導入部とを有しており、
前記燃料油の導入部と、前記水の導入部と、
前記燃料油と水の分散液を微細化する微小な絞り部と、
前記絞り部で生成したエマルジョン燃料を排出する排出部が、連続した流路として一体化していることを特徴とするエマルジョン燃料システム。
【請求項７】
請求項６に記載したエマルジョン燃料システムにおいて、
前記エマルジョン生成装置の絞り部の断面積が、下流側にいくにつれて大きくなることを特徴とするエマルジョン燃料システム。
【請求項８】
実質的に水と燃料油から構成される界面活性剤を含まないエマルジョン燃料。
【請求項９】
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、
前記燃料油タンクから供給された燃料油と前記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、
該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、燃焼させる燃焼装置と、
を具備するエマルジョン燃料システムであって、
前記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、前記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、前記燃料油タンクから供給された燃料油と、前記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、
前記燃焼装置は、前記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ことを特徴とするエマルジョン燃料システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エマルジョン生成装置を用いて生成したエマルジョン燃料を発電装置に導入するエマルジョン燃料システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、燃料油（重油，灯油，軽油，廃油等）に水（と界面活性剤（乳化剤）等）を添加し、機械的に撹拌して燃料油中に水を分散させた燃料である「エマルジョン燃料」が注目されている。ここで、エマルジョンとは、一般的に、水と油のように互いに溶解しない２液に対しせん断力を加えることによって、水中に油が分散した状態、もしくは油中に水が分散した状態のことを言う。なお、この状態は、「乳化」，「エマルジョン」，「エマルション」等と呼ばれているが、以下では「エマルジョン」と呼ぶこととする。
【０００３】
エマルジョン燃料を用いることにより、燃焼時における、１）ＰＭ（粒子状物質）の削減効果、２）ＮＯｘ（窒素酸化物）の削減効果、３）燃焼効率の向上効果があることが知られており、コスト面および環境への配慮から、従来の燃料油の代わりにエマルジョン燃料を用いることが期待されている。
【０００４】
エマルジョン生成装置を含むエマルジョン燃料システムに関しては、これまでいろいろな検討および開発が行われている。燃料油，水，界面活性剤を入れたタンクを設け、燃料油，水，界面活性剤をポンプによりエマルジョン生成装置に導入して、エマルジョン燃料を生成させ、生成したエマルジョン燃料は貯蔵容器に貯蔵し、必要に応じてエンジン等の燃焼装置を動力とする発電装置に導入するシステムが知られている（例えば、特許文献１〜３参照）。
【０００５】
一方、一般的なエマルジョン生成装置としては、分散法を用いたバッチ式の方法が知られている。これは、大型の容器に燃料油と水を投入し、撹拌・混合することにより一度に大量のエマルジョン燃料を生成する方法である。しかし、この方法にはいくつかの問題がある。
【０００６】
１つめは、撹拌・混合時に加えられるせん断力が液体に対し均一に加わらないことから、生成するエマルジョン粒子の粒径が均一ではなく分布を持つことである。エマルジョン粒子の粒径が均一でないため、発電装置でのエマルジョン燃料の燃焼効率が一定にならず、発電装置のトラブルにつながる可能性がある。
【０００７】
２つめは、一度に大量のエマルジョン燃料を生成することはできるが、生成量を変えて同じ粒径分布のものを得るためには容器のサイズを変える必要があるため、容器のサイズに応じて撹拌・混合の方法を最適化する必要がある。また、容器に液体を送液する機構、液体を撹拌する機構，容器から液体を取り出す機構など、容器のサイズが小さくても様々な機構が必要で、装置全体が大掛かりなものとなり、必要に応じた生成量の装置の調整に手間がかかるという問題がある。
【０００８】
これらの問題を解決する方法として、必要に応じて必要な量だけ（オンデマンドで）エマルジョン溶液を生成する、連続式の方法が考えられている。例えば、水をＳＰＧ（シラス多孔質ガラス）等の小さい膜を通すことにより微粒子化し、燃料油中に水を分散させる膜乳化法を用いたもの（例えば、特許文献４参照）、燃料油と水からなる溶液の分割・合流を繰り返すことにより、燃料油中に水を分散させる流動式ミキサが知られている（例えば、特許文献５参照）。
【０００９】
さらに、マイクロ加工技術などにより作製された、微細な流路内で流体を混合させる装置、いわゆるマイクロデバイスにより、油と水を混合してエマルジョン化させる方法が知られている。具体的なマイクロエマルジョンデバイスの構造としては、燃料油と水からなる分散液を撹拌し、絞り部を通した後に減速させることにより、水のエマルジョン粒子を生成させるデバイス（例えば、特許文献６参照）、分散相（水）を内側に連続相（油）を外側にしたシースフローを形成し、シースフローの内側を流れる分散相が分断されることで乳化粒子を得るシースフロー方式のデバイスが知られている（例えば、特許文献７参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特許第４２３９１８７号公報
【特許文献２】特許第４２５２７３５号公報
【特許文献３】特開２００９−１２７９４５号公報
【特許文献４】特開２００６−１８２８９０号公報
【特許文献５】特公平１−３２８７８号公報
【特許文献６】特開２００７−３１３４６６号公報
【特許文献７】特開２００９−６１３８２公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、従来のエマルジョン燃料システムには、以下のような問題がある。
【００１２】
特許文献１〜３のエマルジョン燃料システムでは、生成したエマルジョン燃料を貯蔵していることから、貯蔵中にエマルジョン燃料が分離しないよう、界面活性剤を用いてエマルジョン燃料を生成することを前提としている。界面活性剤は高価であるとともに、界面活性剤を使うことにより、発電装置内で不純物が発生し発電装置の劣化につながるため、できるだけ界面活性剤の量を減らし、界面活性剤を含まない、もしくは界面活性剤の量が少ないエマルジョン燃料を使いたい。
【００１３】
生成したエマルジョン燃料を貯蔵しない場合には、発電装置の負荷に応じてオンデマンドでエマルジョン燃料を生成させる必要がある。その場合、発電装置でのエマルジョン燃料の燃焼効率を一定にするためには、エマルジョン燃料の性能（主にエマルジョン粒子の粒径）がエマルジョン燃料の生成速度（生成流量）に依存しない必要がある。しかし、従来のオンデマンドでエマルジョン燃料を生成できるエマルジョン生成装置は、少流量での生産を対象にした装置と高流量での生産を対象にした装置に分かれており、１つの生成装置で全流量範囲を網羅することは不可能である。
【００１４】
例えば、特許文献４に記載した装置では、膜を通して水のエマルジョン粒子を一つずつ生成させるため、欲しいエマルジョン粒子の粒径に応じた膜を用いる必要がある。このような膜を通したエマルジョン化の場合、生成速度を速くために高圧をかけると、エマルジョン粒子の粒径がばらつき、エマルジョンの状態が不安定になることが知られており、生産速度を遅くせざるを得ない。従って、生成量に応じて膜全体の大きさを変える（膜の数を増やす）必要があり、エマルジョン燃料の生産に使用することは困難である。さらに、均一なエマルジョン粒子を得るために、生成したエマルジョン燃料を循環させ再び膜を通しているため、生成したエマルジョン燃料を貯蔵しているのと同じことになる。
【００１５】
また、特許文献７に記載した装置では、粒径が揃ったエマルジョン粒子を得ることはできるが、１つずつエマルジョン粒子を作っていくことになるため、発電装置に必要な量を生産できるほどに生産速度を速くすることは難しい。さらに、エマルジョン粒子のサイズに応じて、燃料油および水が流れる流路の幅を変更する必要があるが、欲しいエマルジョン粒子の粒径が小さくなるほど流路幅を小さくしなければならず、生成速度を速くするためには高圧での送液が必要となる。
【００１６】
一方、特許文献５や特許文献６に記載した装置では、比較的低圧での送液が可能であるが、高流量範囲での生産を対象にしているため、発電装置の負荷が小さくなり流量が減少すると、うまくエマルジョン化することができなくなる。その結果、エマルジョン燃料の性能が安定しないため、発電装置の燃焼効率にバラつきが生じるとともに、場合によっては発電装置内に油水分離したものが導入され、発電装置の内壁に水が直接触れることになり、発電装置内の錆の原因になる。
【００１７】
そこで、本発明では、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なエマルジョン燃料システムを提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記の目的を達成するため、本発明では、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、前記燃料油タンクから供給された燃料油と前記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、該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、前記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、前記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、前記燃料油タンクから供給された燃料油と、前記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、前記発電装置は、前記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
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、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なエマルジョン燃料システムとなる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施例１のエマルジョン燃料システムを示す図である。
【図２】実施例１のエマルジョン生成装置の（ａ）斜視図、および（ｂ）Ａ−Ａ断面図、（ｃ）絞り部の段数によるエマルジョン粒子の比較である。
【図３】図２のエマルジョン生成装置における流体の流れを示す図である。
【図４】実施例１のフローチャートである。
【図５】実施例２のエマルジョン燃料システムを示した図である。
【図６】実施例２のエマルジョン生成装置の流路形状を示す図である。
【図７】実施例２のフローチャートである。
【図８】実施例３のエマルジョン燃料システムを示す図である。
【図９】実施例４のエマルジョン燃料システムを示す図である。
【図１０】実施例５のエマルジョン燃料システムを示す図である。
【図１１】実施例６のエマルジョン燃料システムを示す図である。
【図１２】実施例６のエマルジョン生成装置の流路形状を示す図である。
【図１３】実施例６のエマルジョン生成装置の別の流路形状を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下では、本発明の実施形態について説明する。なお、以下では発電装置を備えたエマルジョン燃料システムを説明するが、発電装置に代えて、発電機能を有さない燃焼装置（エンジン）を用いても良い。
【実施例１】
【００２２】
図１〜図４を用いて、実施例１について説明する。図１は、実施例１のエマルジョン燃料システムを示す図である。図１に示すように、実施例１のシステムは、水タンク１０１，燃料油タンク１０２，エマルジョン生成ユニット１１１，圧力バルブ１１２，燃料の燃焼によって発電する発電装置１１３，制御装置１１４から構成されている。
【００２３】
エマルジョン生成ユニット１１１は、送液ポンプ１０３，送液バルブ１０４，圧力センサ１０５，水送液用配管１０６，燃料油送液用配管１０７，送液バルブ１０８，エマルジョン生成装置１０９から構成されている。
【００２４】
図１に示すエマルジョン燃料システムでは、水タンク１０１内にある水は、送液ポンプ１０３，送液バルブ１０４，水送液用配管１０６，送液バルブ１０８を経由して、エマルジョン生成装置１０９に導入され、燃料油タンク１０２内にある燃料油は、送液ポンプ１０３，送液バルブ１０４，燃料油送液用配管１０７，送液バルブ１０８を経由して、エマルジョン生成装置１０９に導入される。エマルジョン生成装置１０９で生成したエマルジョン燃料は、エマルジョン燃料送液用配管１１０および圧力バルブ１１２を経て、発電装置１１３に導入され燃焼する。
【００２５】
また、図１のエマルジョン燃料システムは、制御装置１１４により監視・操作される。エマルジョン生成ユニット１１１は、矢印で示すエマルジョン生成ユニットの制御およびフィードバック１１５により、監視・操作される。また、圧力バルブ１１２は、圧力バルブの制御およびフィードバック１１６により監視・操作され、発電装置１１３は、発電装置の制御およびフィードバック１１７により監視・操作される。なお、ここでは図示しないが、図１には、電源スイッチ，異常動作を起こした場合の非常停止スイッチ，通信用コネクタ，エマルジョン生成装置１０９と配管１０６，１０７，１１０を接続するための接続継手などを含んでいる。
【００２６】
負荷変動に対して燃料噴射量を制御するため、発電装置１１３には適切な量の燃料を供給する必要がある。負荷に対して燃料が足りない場合には、発電装置１１３の回転数が小さくなって、電力周波数が上昇する。逆に、負荷に対して燃料が過剰な場合には、発電装置１１３の回転数が大きくなって、電力周波数が低下する。負荷に応じて発電装置の回転数は変化するが、ガナバー（速度調整装置）の機能を利用して、電力周波数を一定とするように制御することも可能であるが、負荷に応じた燃料の供給は必要である。従って、例えば、制御装置１１４を通して、発電装置１１３の出力（電流および電圧）、発電装置１１３の回転数、および電力周波数をモニタリングすることにより、負荷に対して燃料が足りているかどうかを知ることができる。発電装置１１３に接続されている負荷装置（図示せず）によっては、その出力から負荷に対して燃料が足りているかどうかを知ることも可能である。また、通常、最高使用圧力が設定されているとともに、ワーキング圧力と呼ばれる圧力値以上の圧力が発電装置に与えられたときにのみ燃料を導入するような構造となっている。
【００２７】
従って、上流側に圧力センサ１０５を設け、システム内の圧力をモニタリングすることにより、最高使用圧力以上の圧力が発電装置にかからないようにするとともに、システム内の配管やエマルジョン生成装置内に生じた詰まり（閉塞）などの異常事態をモニタリングし、必要に応じてシステムを終了させることができる。さらに、生成速度が遅いときでも、発電装置１１３においてワーキング圧力以上の圧力が担保されるように、圧力バルブ１１２を設けている。
【００２８】
また、発電装置１１３の負荷に応じてエマルジョン燃料が生成できるよう、送液ポンプ１０３の送液量を変更できる。さらに、燃料油の種類に応じて水と燃料油の送液量比を変更したり、システムの開始時および終了時に燃料油のみを送液したりすることができる。
【００２９】
エマルジョン生成装置１０９は、発電装置１１３の最大負荷に対応できるよう、複数個設けている。このとき、エマルジョン生成装置１０９の数は、送液ポンプ１０３の最大送液速度と最大送液圧力およびシステム全体の圧力から、システムを構成するのにかかるコストとスペース等も勘案して決定できる。図１のエマルジョン生成ユニット１１１においては、エマルジョン生成装置１０９を３個設けているが、上記のような理由からエマルジョン生成装置１０９は３個に限定されるものではなく、任意の複数個のエマルジョン生成装置１０９を用いても良い。ただし、エマルジョン生成装置１０９の数が増えるほど、送液バルブ１０８の数が増えるなど制御が複雑となるため、現実的には１０個以内、好ましくは５個以内が望ましい。なお、エマルジョン生成装置１０９としては、以下に詳述する実施例１のエマルジョン生成装置の他にも、市販のマイクロリアクタやＴ字管又はＹ字管，スタティックミキサなどを用いることもできる。
【００３０】
そして、エマルジョン生成装置１０９において、生成されるエマルジョン燃料の性能を一定範囲内にするための生成速度範囲は決まっていることから、発電装置１１３の負荷に応じて、送液バルブ１０８を開閉させ、前記の生成速度範囲内にてエマルジョン燃料が生成されるように、使用するエマルジョン生成装置１０９の数を変更する。さらに、エマルジョン生成装置１０９にて生成したエマルジョン燃料は、エマルジョン燃料の性能が低下しない時間範囲内に発電装置１１３に導入され、燃焼される。
【００３１】
また、水送液用配管１０６，燃料油送液用配管１０７は、複数のエマルジョン生成装置１０９に送液できるよう分岐されている。エマルジョン送液用配管１１０は、複数のエマルジョン生成装置１０９から得られたエマルジョン燃料を合流されている。分岐（合流）方法としては、２つのエマルジョン生成装置１０９に分岐するのであればＴ字管を、３つのエマルジョン生成装置１０９に分岐するのであれば十字管を用いることもできるし、複数分岐用の接続管を製作・使用してもよい。さらに、例えば、２つに分岐したものをさらに複数に分岐するなど、多段で分岐してもよい。ただし、各エマルジョン生成装置１０９で所定の性能のエマルジョン燃料を生成するには、ポンプからエマルジョン生成装置１０９に導入するまでの圧力損失を一定にし、水もしくは燃料油の分岐が均等に行われるようにするのが望ましい。
【００３２】
これにより、一定範囲内の性能を有するエマルジョン燃料を、発電装置１１３の負荷に応じて生成することが可能になる。また、発電装置１１３の負荷に応じてエマルジョン燃料が生成できるため、エマルジョン燃料を保持するための貯蔵容器を必要とせず、エマルジョン燃料を安定化させるための界面活性剤を添加する必要がなくなる。
【００３３】
ここで、発電装置１１３の負荷に応じて、送液バルブ１０８を閉じてあるエマルジョン生成装置１０９の使用をやめた場合、そのエマルジョン生成装置１０９の下流側のエマルジョン燃料送液用配管１１０内に生成されたエマルジョン燃料がたまり、時間とともにエマルジョン燃料の性能が低下し、最終的には油水分離することになる。そこで、性能が低下したエマルジョン燃料を廃棄する廃棄用配管を各エマルジョン生成装置１０９の下流に設けることが望ましい。このような廃棄用配管を設けることにより、使用をやめたエマルジョン生成装置１０９を再び使用する場合には、送液バルブ１０８を開いた後、油水分離した燃料が滞留していると考えられる体積分以上を、デッドボリュームとして廃棄用配管を介して廃棄するようなシステムとし、性能が低下したエマルジョン燃料が発電装置１１３に導入されるのを防ぐことができる。
【００３４】
図２は、実施例１のエマルジョン生成装置１０９の一例を示したものであり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は図２（ａ）に示すＡ−Ａを含む断面図、（ｃ）は絞り部の数によるエマルジョン粒子の比較である。なお、図２では、撹拌部２０７，減速・撹拌部２０９，減速・撹拌部２１１，減速部２１３を略円柱状の空間とし、絞り部２０８，絞り部２１０，絞り部２１２を断面が略円形の孔とした例を説明するが、後述するように、絞り部の断面積が上流から下流に向けて順次小さくなる構成であれば、本実施例のエマルジョン生成装置１０９は図２の流路形状に限定されるものではない。
【００３５】
図２（ｂ）に示すように、エマルジョン生成装置１０９は、水導入部２０４，燃料油導入部２０５，水と燃料油が合流する合流部２０６，燃料油中に水を分散させる撹拌部２０７，エマルジョン粒子の微細化を行う絞り部２０８，圧力損失を低減させるとともに、前記微細化したエマルジョン粒子を再分散させる減速・撹拌部２０９，エマルジョン粒子の再微細化を行う絞り部２０８より断面積の小さい絞り部２１０，圧力損失を低減させるとともに、前記微細化したエマルジョン粒子を再分散させる減速・撹拌部２１１，エマルジョンの再微細化を行う絞り部２１０より断面積の小さい絞り部２１２，圧力損失を低減させる減速部２１３，生成したエマルジョン燃料を排出するエマルジョン燃料排出部２１４から構成されている。
【００３６】
水導入部２０４は、図示していないネジ部と接続継手により水送液用配管１０６と接続され、図２（ｂ）中に示す矢印の流れのように水２０１を導入する。また、燃料油導入部２０５も、図示していないネジ部と接続継手により燃料油送液用配管１０７と接続され、図２（ｂ）中に示す矢印の流れのように燃料油２０２を導入する。さらに、エマルジョン燃料排出部２１４は、図示していないネジ部と接続継手によりエマルジョン燃料送液用配管１１０と接続され、図２（ｂ）中に示す矢印の流れのようにエマルジョン燃料２０３を排出する。
【００３７】
ここで、図２（ｂ）では、エマルジョン粒子の微細化を行う絞り部が２０８，２１０，２１２の３個の場合を示しているが、絞り部は２個以上の複数あればよく、絞り部の数が増えるにつれて、図２（ｃ）に示すようにエマルジョン粒子の粒径分布が狭くなり、エマルジョン燃料の性能が安定化につながる。ただし、絞り部の数が増えるほどエマルジョン生成装置１０９で発生する圧力損失が増大するため、好ましくは２個もしくは３個である。また、絞り部の断面積をすべて同じではなく、下流側にいくにつれて順番に小さくすることにより、装置で発生する圧力損失の低減につなげることができる。
【００３８】
エマルジョン生成装置１０９の材質としては、行われるエマルジョン化プロセスに悪影響を与えないものであればよく、適宜変更することもでき、例えば、ステンレス，シリコン，金，ガラス，ハステロイ，シリコン樹脂，フッ素系樹脂などを用いることができる。また、グラスライニング，金属の表面にニッケルや金などのコーティングをしたもの、シリコンの表面を酸化させたものなど、いわゆる耐食性を向上させたものを用いてもよい。
【００３９】
また、エマルジョン生成装置１０９は、装置内で連続した流路が構成されていればよく、液漏れが発生しなければ、削り出しの一体物でもよく、分割して加工した部品を接着，溶接，ネジ等による締結で組み立ててもよい。ただし、ネジによる締結により分解可能な構造としたほうが、流路内部で閉塞が起こった場合などに分解して洗浄することが可能となり、メンテナンス性が向上し好ましい。さらに、分割した部品の組み合わせを変えることにより、目的に応じて絞り部の数を変更したり、絞り部の径を変更したりことができる。
【００４０】
なお、必要に応じてパッキンを用いた場合には、パッキンの材質は、エマルジョン化プロセスに悪影響を与えないものであればよく、行われるプロセスに応じて、適宜変更することもでき、例えば、シリコン樹脂，フッ素系樹脂などを用いることができる。
【００４１】
図３は、図２のエマルジョン生成装置の流体の流れを示したものである。水導入部２０４から導入された水２０１と、燃料油導入部２０５から導入された燃料油２０２は、合流部２０６で合流し、撹拌部２０７で旋回流３０２が生じ、燃料油中に水のエマルジョン粒子３０１が分散した状態となる。その後絞り部２０８を通過することで、水が微細化されエマルジョン溶液となる。絞り部２０８は、微小な直径で長さが短い円筒形をしており、ここを流れるエマルジョン溶液は、流路断面積の低下に伴い急激に加速され、それによって壁面からのせん断力が生じ、瞬間的に微細化される。減速・撹拌部２０９では、断面積が急拡大することにより前記微細化したエマルジョン粒子が分散し、さらに旋回流３０２が生じることによりエマルジョン粒子の分散が維持され、圧力損失が低減される。
【００４２】
その後、絞り部２１０を通過することで、水が再び微細化されたエマルジョン溶液となる。絞り部２１０は、微小な直径で長さが短い円筒形をしており、絞り部２０８より断面積が小さい。減速・撹拌部２１１では、断面積を急拡大することにより前記微細化したエマルジョン粒子が分散するとともに、圧力損失を低減する。
【００４３】
その後、さらに絞り部２１２を通過することで、水が再び微細化されたエマルジョン溶液となる。絞り部２１２は、微小な直径で長さが短い円筒形をしており、絞り部２１０よりさらに断面積が小さい。減速・撹拌部２１３では、断面積を急拡大することにより前記微細化したエマルジョン粒子が分散するとともに、圧力損失が低減され、直進流３０３により、生成したエマルジョン燃料がエマルジョン燃料排出部２１４より排出される。
【００４４】
本実施例では加工の容易さから絞り部２０８，２１０，２１２を単純な円筒形としたが、十分なせん断力を与えられるのであれば、絞り部２０８，２１０，２１２の断面の形状は特に問わず、三角形や四角形などでもよい。
【００４５】
このように、エマルジョン生成装置１０９において、絞り部を複数回通過させることにより、従来の絞り部が１つのときに比べて生成したエマルジョン燃料の性能が安定化する。また、絞り部２０８，２１０，２１２の断面積を、下流側にいくにつれて順番に小さくすることにより、エマルジョン生成装置１０９内で発生する圧力損失を低減することができる。さらに、エマルジョン燃料を生成するのに必要な工程を一体化した構造をもつことにより、絞り部から次の絞り部に到達するまでに余計な継手や配管が存在しないため、移動中のエマルジョン状態の変化を最小限に抑えることができ、エマルジョン燃料の性能の安定性をより向上させることができる。
【００４６】
図４は、実施例１のフローチャートである。エマルジョン燃料システムの開始とともに、送液バルブ１０４および１０８を切り替えて、燃料油のみがエマルジョン生成装置１０９すべてに送液されるようにして、ポンプが稼動し始める（４０１）。その後、発電装置の負荷を判断し（４０２）、エマルジョン生成装置１０９をすべて使用し、燃料油のみを負荷に応じた量で送液する（４０３）。そして、発電装置が起動を完了したかどうかを判断し（４０４）、起動が完了していなければ４０２に戻り、起動が完了していれば４０５に進む。ここで、起動が完了しているかどうかの判断は、所定の時間が経過したかどうかで設定してもよいし、発電装置の負荷が所定の値以上になったかどうかで設定してもよい、負荷がほとんど変わらないものであれば、負荷の変動指数が一定の値以内になったかどうかで設定してもよい。
【００４７】
発電装置の起動が完了したら、再び発電装置の負荷を判断し（４０５）、負荷に応じて必要なエマルジョン生成装置の数を判断し（４０６）、必要なエマルジョン生成装置に燃料油と水が流れるように送液バルブ１０８を切り替えて、燃料油と水を必要量送液する（４０７）。その後、発電装置運転終了の指示があるかどうかを判断し（４０８）、指示がなければ４０５に戻り、発電装置運転終了の指示があれば４０９に進む。ここで、発電装置運転終了の指示は、発電装置の電源が切れた場合や、発電装置に導入される燃料がワーキング圧力に達していなかったり、発電装置に異物が入ったりなどの発電装置自体の異常時などに出される。
【００４８】
発電装置終了の指示が出たら、送液バルブ１０４および１０８を切り替えて、燃料油のみがエマルジョン生成装置１０９すべてに送液されるようにして、再び発電装置の負荷を判断し（４０９）、エマルジョン生成装置１０９をすべて使用し、燃料油のみを負荷に応じた量で送液する（４１０）。そして、予め設定した燃料油設定時間が終了したかどうかを判断し（４１１）、設定時間が終了していなければ４０９に戻り、設定時間が終了していれば次に進み、ポンプの稼動を終了させ、エマルジョン燃料システムを終了させる（４１２）。
【００４９】
このように、起動時に燃料油のみを送液することにより、特に寒冷地などでは安定した発電装置の立ち上げが可能となる。また、停止時にも燃料油のみを送液することにより、エマルジョン生成装置１０９やエマルジョン燃料送液用配管１１０の中、発電装置１１３内に水が残存するのを防ぐことができ、錆を防止することができる。
【００５０】
以上から、この第１の実施形態（実施例１）のエマルジョン燃料システムでは、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できる。
【実施例２】
【００５１】
図５〜図７を用いて、実施例２について説明する。実施例１で説明したものと同等の構成については同じ符号を付し説明を省略する。図５は、実施例２のエマルジョン燃料システムを示した図である。図５に示すように、実施例２のシステムは、水タンク１０１，燃料油タンク１０２，エマルジョン生成ユニット５１０，圧力バルブ１１２，発電装置１１３，制御装置１１４から構成されている。エマルジョン生成ユニット５１０は、送液ポンプ１０３，送液バルブ１０４，圧力センサ１０５，水送液用配管１０６，燃料油送液用配管１０７，エマルジョン燃料送液用配管５０７，送液ポンプ５９０，５９１，５９２，５９３，送液バルブ１０８，水送液用配管５０４，５０６，燃料油送液用配管５０５，５０７，エマルジョン燃料送液用配管５０８，５０９，エマルジョン生成装置５０１，５０２および５０３から構成されている。
【００５２】
図５に示すエマルジョン燃料システムでは、水タンク１０１内にある水は、送液ポンプ１０３，送液バルブ１０４，水送液用配管１０６を経由して、エマルジョン生成装置５０１に導入され、燃料油タンク１０２内にある燃料は、送液ポンプ１０３，送液バルブ１０４，燃料油送液用配管１０７を経由して、エマルジョン生成装置５０１に導入される。エマルジョン生成装置５０１で生成したエマルジョン燃料は、エマルジョン燃料送液用配管５０８を経て下流側のエマルジョン生成装置５０２に導入される。
【００５３】
エマルジョン生成装置５０２には、エマルジョン生成装置５０１で生成されたエマルジョン燃料に加え、送液ポンプ５９０，送液バルブ１０８，水送液用配管５０４を経由して水タンク１０１から供給される水と、送液ポンプ５９１，送液バルブ１０８，燃料油送液用配管５０５を経由して燃料油タンク１０２から供給される燃料油が導入され、エマルジョン燃料が生成される。エマルジョン生成装置５０２で生成したエマルジョン燃料は、エマルジョン燃料送液用配管５０９を経て下流側のエマルジョン生成装置５０３に導入される。
【００５４】
エマルジョン生成装置５０３にも、エマルジョン生成装置５０２で生成されたエマルジョン燃料に加え、送液ポンプ５９２，送液バルブ１０８，水送液用配管５０６を経由して水タンク１０１から供給される水と、送液ポンプ５９３，送液バルブ１０８，燃料油送液用配管５０７を経由して燃料油タンク１０２から供給される燃料油が導入され、エマルジョン燃料が生成される。そして、最終的に生成したエマルジョン燃料は、エマルジョン燃料送液用配管１１０および圧力バルブ１１２を経て、発電装置１１３に導入され燃焼する。
【００５５】
また、図５のエマルジョン燃料システムは、制御装置１１４により監視・操作される。エマルジョン生成ユニット５１０は、ここでは矢印で示すエマルジョン生成ユニットの制御およびフィードバック１１５により、監視・操作される。また、圧力バルブ１１２は、圧力バルブの制御およびフィードバック１１６により、監視・操作される。発電装置１１３は、発電装置の制御およびフィードバック１１７により、監視・操作される。なお、ここでは図示しないが、図５には、電源スイッチ、異常動作を起こした場合の非常停止スイッチ，通信用コネクタ，エマルジョン生成装置５０１，５０２，５０３と配管１０６，１０７，５０４〜５０９，１１０を接続するための接続継手などを含んでいる。
【００５６】
エマルジョン生成装置については、発電装置１１３の最大負荷に対応できるよう、エマルジョン生成装置を複数個直列に設けている。このとき、直列に設けるエマルジョン生成装置の数は、送液ポンプ１０３の最大送液速度と最大送液圧力およびシステム全体の圧力から、システムを構成するのにかかるコストとスペース等も勘案して決定できる。図５のエマルジョン生成ユニット５１０においては、エマルジョン生成装置を３個直列に設けているが、上記のような理由からエマルジョン生成装置は３個に限定されるものではなく、任意の複数個のエマルジョン生成装置を直列に用いても良い。また、下流側に設けたエマルジョン生成装置の導入部のうちの１つを封止することにより、下流側のエマルジョン生成装置をエマルジョン生成装置５０１と同様に用いることもできる。ただし、下流側のエマルジョン生成装置５０２および５０３の数が増えるほど、送液バルブ１０８の数が増えるなど制御が複雑となるため、現実的には１０個以内、好ましくは５個以内が望ましい。なお、エマルジョン生成装置５０２および５０３としては、以下に詳述する実施例２のエマルジョン生成装置の他にも、市販のマイクロリアクタやＴ字管又はＹ字管、スタティックミキサなどを用いることもできる。
【００５７】
そして、各エマルジョン製造装置において、生成されるエマルジョン燃料の性能を一定範囲内にするための生成速度範囲は決まっていることから、発電装置１１３の負荷に応じて、送液バルブ１０８を開閉させ、前記の生成速度範囲内にてエマルジョン燃料が生成されるよう、各エマルジョン生成装置に、燃料油と水の送液量を分配する。このとき、燃料油と水の送液量比は、各エマルジョン生成装置で同じとなるようにする。さらに、各エマルジョン生成装置にて生成したエマルジョン燃料は、エマルジョン燃料の性能が低下しない時間範囲内に発電装置１１３に導入され、燃焼される。
【００５８】
これにより、一定範囲内の性能を有するエマルジョン燃料を、発電装置１１３の負荷に応じて生成することが可能になる。また、発電装置１１３の負荷に応じてエマルジョン燃料が生成できるため、エマルジョン燃料を保持するための貯蔵容器を必要とせず、エマルジョン燃料を安定化させるための界面活性剤を添加する必要がなくなる。さらに、このシステムでは、運転中に生成したエマルジョン燃料がたまることがないため、システムの開始から終了までデッドボリューム分を廃棄するようなプロセスを必要とせず、効率的である。
【００５９】
図６は、実施例２のエマルジョン生成装置の一例を示したものであり、（ａ）はエマルジョン生成装置５０１の流路形状を示す図、（ｂ）はエマルジョン生成装置５０２，５０３の流路形状を示す図である。なお、エマルジョン生成装置５０１，５０２，５０３は図６の流路形状に限定されるものではない。
【００６０】
図６（ａ）に示すように、エマルジョン生成装置５０１は、水導入部２０４，燃料油導入部２０５，水と燃料油が合流する合流部２０６，燃料油中に水を分散させる撹拌部２０７，エマルジョン粒子の微細化を行う絞り部２０８，圧力損失を低減させる減速部２１３，生成したエマルジョン燃料を排出するエマルジョン燃料排出部２１４から構成されている。
【００６１】
水導入部２０４は、図示していないネジ部と接続継手により水送液用配管１０６と接続され、図６（ａ）中に示す矢印の流れのように水２０１を導入する。また、燃料油導入部２０５も、図示していないネジ部と接続継手により燃料油送液用配管１０７と接続され、図６（ａ）中に示す矢印の流れのように燃料油２０２を導入する。さらに、エマルジョン燃料排出部２１３は、図示していないネジ部と接続継手によりエマルジョン燃料送液用配管５０８と接続され、図６（ａ）中に示す矢印の流れのようにエマルジョン燃料２０３を排出する。
【００６２】
図６（ｂ）に示すように、エマルジョン生成装置５０２は、水導入部２０４，燃料油導入部２０５，エマルジョン燃料導入部６０２，水，燃料油，エマルジョン燃料が合流する合流部６０３，燃料油中に水を分散させる撹拌部２０７，エマルジョン粒子の微細化を行う絞り部２０８，圧力損失を低減させる減速部２１３，生成したエマルジョン燃料を排出するエマルジョン燃料排出部２１４から構成されている。
【００６３】
水導入部２０４は、図示していないネジ部と接続継手により水送液用配管５０４もしくは５０６と接続され、図６（ｂ）中に示す矢印の流れのように水２０１を導入する。また、燃料油導入部２０５も、図示していないネジ部と接続継手により燃料油送液用配管５０５もしくは５０７と接続され、図６（ｂ）中に示す矢印の流れのように燃料油２０２を導入する。エマルジョン燃料導入部６０２は、図示していないネジ部と接続継手によりエマルジョン燃料送液用配管５０８もしくは５０９と接続され、図６（ｂ）中に示す矢印の流れのように上流側のエマルジョン生成装置で生成したエマルジョン燃料６０１を導入する。さらに、エマルジョン燃料排出部２１３は、図示していないネジ部と接続継手により配管５０９もしくは１１０と接続され、図６（ｂ）中に示す矢印の流れのようにエマルジョン燃料２０３を排出する。
【００６４】
ここで、図６（ａ）および（ｂ）では、エマルジョン粒子の微細化を行う絞り部が２０８の１個の場合を示しているが、絞り部は２個以上の複数あってもよい。図２のエマルジョン生成装置１０９に示したように、絞り部の数が増えるほど、エマルジョン生成装置で発生する圧力損失が増大するが、絞り部は２個以上の複数あったほうが、エマルジョン燃料の性能の安定化にはつながる。また、エマルジョン生成装置５０１，５０２および５０３の絞り部の断面積をすべて同じではなく、下流側にいくにつれて順番に大きくすることにより、下流側にいくにつれてエマルジョン生成装置に導入される送液量が増えても、圧力損失が過剰に増大することなく、エマルジョン溶液を微細化するのに必要なせん断力をかけることができる。
【００６５】
エマルジョン生成装置５０１，５０２および５０３の材質としては、行われるエマルジョン化プロセスに悪影響を与えないものであればよく、適宜変更することもでき、例えば、ステンレス，シリコン，金，ガラス，ハステロイ，シリコン樹脂，フッ素系樹脂などを用いることができる。また、グラスライニング，金属の表面にニッケルや金などのコーティングをしたもの、シリコンの表面を酸化させたものなど、いわゆる耐食性を向上させたものを用いてもよい。
【００６６】
また、エマルジョン生成装置５０１，５０２および５０３は、装置内で連続した流路が構成されていればよく、液漏れが発生しなければ、削り出しの一体物でもよく、分割して加工した部品を接着，溶接，ネジ等による締結で組み立ててもよい。ただし、ネジによる締結により分解可能な構造としたほうが、パッキンが必要とはなるが、内部で閉塞が起こった場合などに、分解して洗浄することが可能となり、メンテナンス性が向上し好ましい。さらに、分割した部品の組み合わせを変えることにより、絞り部の数を変更したり、絞り部の径を目的に応じて変更することができる。
【００６７】
図７は、実施例２のフローチャートである。エマルジョン燃料システムの開始とともに、送液バルブ１０４および１０８を切り替えて、燃料油のみがエマルジョン生成装置５０１および５０２に送液されるようにして、ポンプが稼動し始める（４０１）。その後、発電装置の負荷を判断し（４０２）、エマルジョン生成装置５０１，５０２、および５０３に燃料油のみを負荷に応じた量で送液する（７０１）。そして、発電装置が起動を完了したかどうかを判断し（４０４）、起動が完了していなければ４０２に戻り、起動が完了していれば４０５に進む。ここで、起動が完了しているかどうかの判断は、所定の時間が経過したかどうかで設定してもよいし、発電装置の負荷が所定の値以上になったかどうかで設定してもよい、負荷がほとんど変わらないものであれば、負荷の変動指数が一定の値以内になったかどうかで設定してもよい。
【００６８】
発電装置の起動が完了したら、再び発電装置の負荷を判断し（４０５）、送液量に応じてエマルジョン生成装置５０１，５０２および５０３への分割条件を判断し（７０２）、必要なエマルジョン生成装置に燃料油と水が流れるように送液バルブ１０８を切り替えて、燃料油と水を必要量送液する（４０７）。その後、発電装置運転終了の指示があるかどうかを判断し（４０８）、指示がなければ４０５に戻り、発電装置運転終了の指示があれば４０９に進む。ここで、発電装置運転終了の指示は、発電装置の電源が切れた場合や、発電装置に導入される燃料がワーキング圧力に達していなかったり、発電装置に異物が入ったりなどの発電装置自体の異常時に出される。
【００６９】
発電装置終了の指示が出たら、送液バルブ１０４および１０８を切り替えて、燃料油のみがエマルジョン生成装置５０１，５０２、および５０３に送液されるようにして、再び発電装置の負荷を判断し（４０９）、エマルジョン生成装置５０１および５０２に燃料油のみを負荷に応じた量で送液する（７０３）。そして、予め設定した燃料油設定時間が終了したかどうかを判断し（４１１）、設定時間が終了していなければ４０９に戻り、設定時間が終了していれば次に進み、ポンプの稼動を終了させ、エマルジョン燃料システムを終了させる（４１２）。
【００７０】
以上から、実施例２のエマルジョン燃料システムでも、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できる。
【実施例３】
【００７１】
図８を用いて、実施例３について説明する。実施例１，２で説明したものと同等の構成については同じ符号を付し説明を省略する。図８は、実施例３のエマルジョン燃料システムを示す図である。図８は、実施例１（図１）のエマルジョン燃料システムにおいて、発電装置１１３から吐出された、いわゆる余剰の燃料である「戻り燃料」の一部を発電装置１１３に戻すためのリターン流路８０１，リターン流路に流れているエマルジョン燃料の流量を測定するための流量センサ８０２，流量センサ８０２の制御およびフィードバック８０３が追加されたものである。
【００７２】
これにより、発電装置１１３から吐出されたエマルジョン燃料の一部を回収し、再利用することが可能となる。また、流量センサ８０２により、リターン流路に流れているエマルジョン燃料の流量を測定することにより、発電装置１１３に導入されるエマルジョン燃料の量を、リターン流路分も含めて負荷に応じて制御できるため、より無駄のないエマルジョン燃料システムとなる。
【００７３】
なお、図８のリターン流路８０１，流量センサ８０２，流量センサの制御およびフィードバック８０３は、実施例２（図５）のエマルジョン燃料システムにも追加することができ、より無駄のないエマルジョン燃料システムとなる効果が期待できる。
【００７４】
従って、実施例３のエマルジョン燃料システムでも、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できる。
【実施例４】
【００７５】
図９を用いて、実施例４について説明する。実施例１〜３で説明したものと同等の構成については同じ符号を付し説明を省略する。図９は、実施例４のエマルジョン燃料システムを示す図である。図９は、実施例３（図８）のエマルジョン燃料システムにおいて、リターン流路８０１の途中にエマルジョン生成装置９０１を追加したものである。なお、エマルジョン生成装置９０１は、エマルジョン生成装置１０９と同じ構造を取ってもよいし、燃料油と水がエマルジョン化されるのであれば、市販のマイクロリアクタやＴ字管又はＹ字管、スタティックミキサなどを用いることもできる。また、エマルジョン生成装置９０１に導入する前に、リターン流路８０１が２つに分岐しているが、エマルジョン生成装置１０９が図２に示すような流路形状の場合には、導入部２０４もしくは２０５のどちらかを封止し、リターン流路８０１を分岐せずに戻り燃料を導入したとしても、同じようにエマルジョン化させることができる。
【００７６】
これにより、リターン流路８０１を流れているうちに、戻り燃料のエマルジョンの状態が不安定になったとしても、エマルジョン製造装置９０１を通すことにより再びエマルジョン化するため、発電装置１１３に油水分離した燃料が導入されてしまう危険性を減らすことができる。
【００７７】
なお、図９のエマルジョン生成装置９０１は、実施例２（図５）のエマルジョン燃料システムにも追加することができ、リターン流路を流れている戻り燃料を再びエマルジョン化させる効果が期待できる。
【００７８】
従って、実施例４のエマルジョン燃料システムでも、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できる。
【実施例５】
【００７９】
図１０を用いて、実施例５について説明する。実施例１〜４で説明したものと同等の構成については同じ符号を付し説明を省略する。図１０は、実施例５のエマルジョン燃料システムを示す図である。図１０は、実施例１（図１）のエマルジョン燃料システムにおけるポンプ１０３の代わりに少量送液ポンプ１００１を用い、複数のエマルジョン生成装置１０９からなるエマルジョン生成ユニット１００２を複数設け、エマルジョン生成ユニットの制御およびフィードバック１００３により、エマルジョン生成ユニット１００２を制御する。
【００８０】
これにより、少量送液ポンプ１００１を用いることにより、ポンプの立ち上がりが速くなるため、発電装置の起動時間を短縮することができる。また、エマルジョン生成ユニット１００２を複数設けているため、流路の閉塞などのトラブルがあった場合にも、トラブルを含むエマルジョン生成ユニットを使用しなければ、引き続き連続運転が可能となり、メンテナンスが容易になる。さらに、エマルジョン生成装置１０９の直前にある送液バルブ１０８を用いない場合、段階的な送液流量制御にはなってしまうが、さらにシステムとしては簡単な構成にすることができる。
【００８１】
従って、実施例５のエマルジョン燃料システムでも、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できる。
【実施例６】
【００８２】
図１１〜図１３を用いて、実施例６について説明する。実施例１〜５で説明したものと同等の構成については同じ符号を付し説明を省略する。図１１は、実施例６のエマルジョン燃料システムを示す図である。図１１は、実施例１のエマルジョン燃料システム（図１）において、水と燃料油に界面活性剤や空気等の添加物を加えることを目的として、添加物タンク１１０１と、水，燃料油，添加物からエマルジョン溶液を生成するエマルジョン生成装置１１０２，添加物用配管１１０３を追加して、添加物を追加したエマルジョン燃料が生成するようにしたものである。添加物が少量の界面活性剤である場合には、エマルジョンの状態が安定化する効果が得られ、添加物が空気の場合には、酸素の量が増えるため燃費の向上が期待される。
【００８３】
図１２は、実施例６のエマルジョン生成装置の流路形状を示す図である。図１２は、実施例１のエマルジョン生成装置（図２）において、添加物１２０１を導入するための添加物導入部１２０２を設け、水，燃料油，添加物が合流部１２０３で合流し、複数の絞り部を通すことにより、水のエマルジョン粒子が微細化していく形状となっている。
【００８４】
図１３は、実施例６のエマルジョン生成装置の別の流路形状を示す図である。図１３は、実施例１のエマルジョン生成装置（図２）において、添加物１２０１を導入するための添加物導入部を、絞り部の前の撹拌部１３０４，減速・撹拌部１３０５，減速・撹拌部１３０６にそれぞれ設け、添加物導入部１２０２、および撹拌部２０８への添加物導入部１３０１，減速・撹拌部２１０への添加物導入部１３０２，減速・撹拌部２１２への添加物導入部１３０３を経由して、逐次的に添加物１２０１を導入していく形状となっている。絞り部の断面積は下流側にいくにつれて小さくなっていることから、生成するエマルジョン粒子の大きさは、下流側にいくに従って小さくなることになる。従って、このような形状にすることにより、生成するエマルジョン粒子のサイズに対応した添加物の量を添加することが可能となる。
【００８５】
具体的に、添加物が界面活性剤である場合の例を示す。添加物が界面活性剤である場合には、必要な界面活性剤の量は、エマルジョン粒子の比表面積に比例するため、エマルジョン粒子の粒径の逆数に比例することになる。従って、絞り部２０８，２１０，２１２で生成するエマルジョン粒子の粒径が、それぞれ
ａ，ｂ，ｃ（ただし、ａ＞ｂ＞ｃ）                                    （式１）
であるとすると、それぞれの粒子を安定化させるのに必要な界面活性剤の量は、
ｋ／ａ，ｋ／ｂ，ｋ／ｃ（ただし、ｋは定数でｋ＞０）                  （式２）
となる。よって、撹拌部１３０４，減速・撹拌部１３０５，減速・撹拌部１３０６で導入すべき界面活性剤の量は、それぞれ
ｋ／ａ，ｋ／ｂ−ｋ／ａ，ｋ／ｃ−ｋ／ｂ                              （式３）
となる。
【００８６】
ここで、添加物導入部１３０１，１３０２，１３０３の圧力損失がそれぞれ同じになるように、添加物導入部１２０２から添加物１２０１が分配される。層流時の直管の圧力損失ΔＰは、
ΔＰ＝３２μＵＬ／Ｄ2                                               （式４）
であり、ここで、μは粘度、Ｕは流速、Ｌは配管長さ、Ｄは代表長さである。従って、配管長さＬをそれぞれ同じとすれば、添加物１２０１の導入量は流速Ｕで決まるため、添加物導入部１３０１，１３０２，１３０３の添加物導入部の断面積を
(ｋ／ａ)1/2，(ｋ／ｂ−ｋ／ａ)1/2，(ｋ／ｃ−ｋ／ｂ)1/2               （式５）
とすれば、生成するエマルジョン粒子に対応する量の界面活性剤が導入されることになる。
【００８７】
従って、この実施例６のエマルジョン燃料システムでも、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できる。
【００８８】
なお、実施例１〜６では、燃料油と水とからなるエマルジョン燃料について記載したが、燃料油の種類としては、燃料油として使用可能なものであれば何でもよく、例えば重油，灯油，軽油，廃油，バイオ燃料等がある。また、水の種類としては、燃料油とエマルジョン化させた際に水として機能するものであれば何でもよく、例えば水道水，水浄化装置により得られた浄水，純水等がある。ただし、水の中に不純物が含まれている場合には、エマルジョン燃料システム内の配管，エマルジョン生成装置，発電装置の接液部分を腐食させたり、閉塞させたりする可能性があるため、水浄化装置などと組み合わせる必要がある。
【００８９】
さらに、実施例１〜６では、水を用いてエマルジョン燃料を生成したが、水に代えてメタノールやエタノール等のアルコールを用いてエマルジョン燃料を生成しても良い。
【符号の説明】
【００９０】
１０１  水タンク
１０２  燃料油タンク
１０３，５９０，５９１，５９２，５９３  送液ポンプ
１０４，１０８  送液バルブ
１０５  圧力センサ
１０６，５０４，５０６  水送液用配管
１０７，５０５，５０７  燃料油送液用配管
１０９，５０１，５０２，５０３，９０１，１１０２  エマルジョン生成装置
１１０，５０８，５０９  エマルジョン燃料送液用配管
１１１，５１０，１００２，１１０４  エマルジョン生成ユニット
１１２  圧力バルブ
１１３  発電装置
１１４  制御装置
１１５，１００３  エマルジョン生成ユニットの制御およびフィードバック
１１６  圧力バルブの制御およびフィードバック
１１７  発電装置の制御およびフィードバック
２０１  水
２０２  燃料油
２０３  エマルジョン燃料
２０４  水導入部
２０５  燃料油導入部
２０６，１２０３  合流部
２０７，１３０４  撹拌部
２０８，２１０，２１２  絞り部
２０９，２１１，１３０５，１３０６  減速・撹拌部
２１３  減速部
２１４  エマルジョン燃料排出部
３０１  エマルジョン粒子
３０２  旋回流
３０３  直進流
６０１  上流側のエマルジョン生成装置で生成したエマルジョン燃料
６０２  エマルジョン燃料導入口
６０３  混合部
８０１  リターン流路
８０２  流量センサ
８０３  流量センサの制御およびフィードバック
１００１  少量送液ポンプ
１１０１  添加物タンク
１１０３  添加物用配管
１２０１  添加物
１２０２  添加物導入部
１３０１  撹拌部２０８への添加物導入部
１３０２  減速・撹拌部２１０への添加物導入部
１３０３  減速・撹拌部２１２への添加物導入部
【図１】
2011122035.tif 000003
【図２】
2011122035.tif 000004
【図３】
2011122035.tif 000005
【図４】
2011122035.tif 000006
【図５】
2011122035.tif 000007
【図６】
2011122035.tif 000008
【図７】
2011122035.tif 000009
【図８】
2011122035.tif 000010
【図９】
2011122035.tif 000011
【図１０】
2011122035.tif 000012
【図１１】
2011122035.tif 000013
【図１２】
2011122035.tif 000014
【図１３】
2011122035.tif 000015