(57)【要約】キャビテーションを利用して石油と水とを反応させることによって、特にその石油としては重油を用いて、優れた炭化水素系燃料を低コストで連続的に製造するものであり、製造装置４０は、重油供給源から供給された重油を圧送するポンプ４１と、ポンプ４１から圧送されてきた重油にキャビテーションを生じさせるキャビテーション発生装置１とを直列させた第１の輸送路４２と、水供給源から供給された水を圧送するポンプ４３と、ポンプ４３から圧送されてきた水にキャビテーションを生じさせるキャビテーション発生装置１とを直列させた第２の輸送路４４と、第１、第２の輸送路４１、４３が集合された流体混合部４５と、流体混合部４５で混合された流体を圧送するポンプ４６と、ポンプ４６から圧送されてきた混合流体にキャビテーションを生じさせるキャビテーション発生装置１とを直列させた第３の輸送路４７とからなる。
2016059717.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
重油にキャビテーションを生じさてナノバブルを含んだ第１の流体とし、
水にキャビテーションを生じさせてナノバブルを含んだ第２の流体とし、
これらの第１、第２の流体を混合させた混合流体にキャビテーションを生じさせることで重油分解性組成物を含んだ炭化水素系燃料を製造することを特徴とする炭化水素系燃料の製造方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記重油と水とを合わせた全体に対する水の容量パーセントは３０％以上５５％未満とし、その容量パーセントよりも少ない水分を含んだ炭化水素系燃料を製造することを特徴とする炭化水素系燃料の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２において、
硫黄分、窒素分のうち少なくとも一方が４重量％以下の炭化水素系燃料を製造することを特徴とする炭化水素系燃料の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項において、
総発熱量が３５〜４５ＭＪ／ｋｇの炭化水素系燃料を製造することを特徴とする炭化水素系燃料の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜５のいずれか１項において、
カルボン酸エステル類を含んだ炭化水素系燃料を製造することを特徴とする炭化水素系燃料の製造方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項において、
前記重油はＣ重油を用いることを特徴とする炭化水素系燃料の製造方法。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれか１項において、
前記重油、水、混合流体のキャビテーションは、それぞれの輸送路内で流通を規制することで生じさせる炭化水素系燃料の製造方法。
【請求項８】
重油供給源から供給された重油を圧送するポンプと、このポンプから圧送されてきた重油にキャビテーションを生じさせるキャビテーション発生装置とを直列させた第１の輸送路と、
水供給源から供給された水を圧送するポンプと、このポンプから圧送されてきた水にキャビテーションを生じさせるキャビテーション発生装置とを直列させた第２の輸送路と、
前記第１、第２の輸送路が集合された流体混合部と、
前記流体混合部で混合された流体を圧送するポンプと、このポンプから圧送されてきた混合流体にキャビテーションを生じさせるキャビテーション発生装置とを直列させた第３の輸送路とからなることを特徴とする炭化水素系燃料の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石油、特に重油と水とを原料として良質な炭化水素系燃料を製造するための製造方法及びその製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、石油燃料のコストを抑えるため、石油と水とを原料としてエマルジョン燃料を製造し、それを燃焼させる方法が知られている。この場合、エマルジョン燃料から石油分と水分とが分離することが問題となるが、この分離を抑えるために乳化剤の添加等が行われていた。そのような乳化剤を用いずにより安定したエマルジョン燃料を製造する方法として、次の特許文献１には、水と石油との一次混合物を０．１〜３ミリの小孔を有したオリフィスに圧送してキャビテーションを発生させ、それによって粒径が０．５〜６０μｍで安定性に優れたエマルジョン燃料が得られることを教示している。【０００３】
また特許文献２には、石油と水を、改質装置を使用して石油内の炭素粒子及び水の粒子を極限まで超微粒子化させた後、水を分解する添加剤を加えて石油と水を撹拌しながらナノミキサーにて炭素と水素及び酸素を結合させることにより、燃料内に水の存在しない全く新しい形状の燃料にすることを教示している。ただし、このような処理を行うための装置は、水をイオン化するためのレアアースを含むセラミックが詰められかつ水に共振する周波数の波動発生電子装置等を内蔵した水処理装置、石油に含まれる炭素粒子を微粒子化するために磁力波を高周波で回転照射する石油処理装置、ナノミキサー等を要し、非常な複雑である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２５３８２号公報
【特許文献２】特開２０１２−１８４３８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところでキャビテーションについては、流体分子の熱分解を生じさせる作用があることが知られている。しかし特許文献１の方法では、キャビテーションの作用を流体の微粒子化程度にしか利用していないようである。その理由としてはキャビテーション発生装置の能力が低いことが考えられる。また引用文献２の方法では、元の石油とは異なる炭化水素系燃料が得られるが、その製造装置の仕組みが複雑なため製造コストがかさむ等の問題がある。【０００６】
そこで本発明は、キャビテーションを利用して石油と水とを反応させることによって、特にその石油としては重油を用いて、優れた炭化水素系燃料を低コストで製造できる製造方法及びその製造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】
本発明による炭化水素系燃料の製造方法は、重油にキャビテーションを生じさてナノバブルを含んだ第１の流体とし、水にキャビテーションを生じさせてナノバブルを含んだ第２の流体とし、これらの第１、第２の流体を混合させた混合流体にキャビテーションを生じさせることで重油分解性組成物を含んだ炭化水素系燃料を製造することを特徴とする。【０００８】
また本発明による炭化水素系燃料の製造装置は、重油供給源から供給された重油を圧送するポンプと、このポンプから圧送されてきた重油にキャビテーションを生じさせるキャビテーション発生装置とを直列させた第１の輸送路と、水供給源から供給された水を圧送するポンプと、このポンプから圧送されてきた水にキャビテーションを生じさせるキャビテーション発生装置とを直列させた第２の輸送路と、前記第１、第２の輸送路が集合された流体混合部と、前記流体混合部で混合された流体を圧送するポンプと、このポンプから圧送されてきた混合流体にキャビテーションを生じさせるキャビテーション発生装置とを直列させた第３の輸送路とからなることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明による炭化水素系燃料の製造方法及びその製造装置では、各輸送路において重油、水及び混合流体にそれぞれキャビテーションを生じさせるという簡単な仕組みによって、優れた炭化水素系燃料を低コストで連続的に製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係るキャビテーション発生具の一例であり、その平面図、斜視図を（ａ）、（ｂ）としている。
【図２】本発明に係るキャビテーション発生具の他例であり、その平面図、斜視図を（ａ）、（ｂ）としている。
【図３】本発明に係るキャビテーション発生具の更なる他例であり、その平面図、斜視図を（ａ）、（ｂ）としている。
【図４】本発明に係るキャビテーション発生具の更なる他例であり、その平面図、斜視図を（ａ）、（ｂ）としている。
【図５】本発明に係るキャビテーション発生装置の一例であり、図はその縦断面図としている。
【図６】本発明に係るキャビテーション発生装置の他例であり、図はその縦断面図としている。
【図７】本発明に係る石油処理装置の一例であり、図はその基本構成図である。
【図８】本発明に係る製造装置によってＣ重油と水とを処理して得られた炭化水素燃料の総熱量、成分分析の結果を示す表である。
【図９】本発明に係る石油処理装置の他例であり、図はその基本構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明に係る炭化水素系燃料の製造方法は、重油にキャビテーションを生じさてナノバブルを含んだ第１の流体とし、水にキャビテーションを生じさせてナノバブルを含んだ第２の流体とし、これらの第１、第２の流体を混合させた混合流体にキャビテーションを生じさせることで重油分解性組成物を含んだ炭化水素系燃料を製造することを特徴とするものである。
【００１２】
重油は、原油から各種石油製品を精製したあとの残滓油であり、各種炭化水素を含むが、硫黄分等も若干含んでいる。また重油は、その動粘度によって、Ａ、Ｂ及びＣ重油に分類されるが、本製造方法は、どのような重油の種別に対しても適用できる。ただし実験の結果からはＣ重油に対して良好な結果が得られている。また本発明の思想は、重油に限られず他の石油類にも同様に応用できる。
【００１３】
本製造方法では、重油、水、混合流体のキャビテーションは、それぞれの輸送路内で流通を規制することで生じさせる。具体的には、これらの流体にキャビテーションを発生させるために、次のような構成としたキャビテーション発生装置を用いる。
【００１４】
すなわち本製造法に用いるキャビテーション発生装置は、流体の流通孔が貫通形成され、この流通孔に流通規制部が形成されているキャビテーション発生具と、キャビテーション発生具を流体の輸送路に介装させて保持する保持部とからなる。
【００１５】
キャビテーション発生具の流通規制部は、要するに絞り構造であり、圧送されてきた流体がその部分を通過する際に加速されて流体の圧力が飽和蒸気圧よりも低くなったときにキャビテーションが生じる。キャビテーションの発生具合は、粘度、蒸気圧、表面張力等の流体の性質、流体の静圧、速度等の環境条件によって左右されるから、流通規制部の最適形状は一概に云えるものではない。ただし流通路に対する流通規制部の絞り具合は、流体を加圧送出するポンプの能力等を勘案して過大な圧力損失が生じないように狭過ぎず、かつ加速効果によって流体の飽和蒸気圧よりも低圧が得られるように広過ぎないよう慎重に選択する必要がある。また流通規制部の形状も圧力損失を抑えやすいものとすべきである。
【００１６】
キャビテーション発生具の素材は特に制限されず、各種合金、合成樹脂、ガラス類、セラミック類によって形成できる。ただしキャビテーションによって反応性の高い物質が生成されたり、衝撃波が生じたりすることから、化学的に安定であり、かつ強度にも優れた素材、例えばアルミナやジルコニウム等の一体の焼結体としてキャビテーション発生具を形成すれば、耐久性に優れたものが得られる。
【００１７】
以下、実験等によってその有効性が確認できた流通規制部の具体例のいくつかを説明する。
【００１８】
図１はキャビテーション発生具の第１の例であり、その平面図、斜視図を（ａ）、（ｂ）に示している。キャビテーション発生具１０Ａは全体として円柱状であり、その中心軸部分に流通孔１１が貫通して形成されている。キャビテーション発生具１０Ａの外径は、一般に市販されている金属管又は樹脂管の規格に合わせておくと後述のような保持具の製作が容易になる。なおキャビテーション発生具１０Ａはこのような円柱状とせず、角柱状としてもよい。流通規制部１２としては、流通孔１１の周壁面を螺旋状に周回する突条１２ａが形成されている。突条１２ａは、周壁面を概ね２〜３周している。突条１２ａは、厚みと間隔がほぼ同一であり、突条１２ａの高さは厚みのほぼ２倍としている。
【００１９】
また、キャビテーション発生具１０Ａに対して流体の流通方向が規定されており、流通方向の上流側端面、下流側端面に嵌合構造１３が形成されている。具体的には、図１（ｂ）、（ｃ）において流通方向は下から上に向かう方向と規定しており、流通方向の上流側端面（図中下側）はその中央部が周縁部よりも後退した凹構造とされ、下流側端面（図中上側）はその中央部が周縁部よりも前進した凸構造（図示なし）とされている。そのため流通方向を揃えて複数のキャビテーション発生具１０Ａを重ねると、隣接し合うキャビテーション発生具１０Ａ間で上流側の凸構造が下流側の凹構造に嵌合する。よって複数のキャビテーション発生具１０Ａを位置ずれなく安定的に連結させることが可能になる。なお、突条１２ａの周回数、突条１２ａの厚み、間隔、高さ等は適宜変更できる。
【００２０】
図２はキャビテーション発生具の第２の例であり、その平面図、斜視図を（ａ）、（ｂ）に示している。キャビテーション発生具１０Ｂは第１の例と同径かつ若干縦長の円柱状であり、その中心軸部分に流通孔１１が貫通して形成されている。流通規制部１２としては、漏斗状の小孔１２ｂを設けた隔壁１２ｃが形成されている。小孔１２ｂは、流通方向の上流側端面で最大径とされ下流側端面で最小径になるように形成されている。なおキャビテーション発生具１０Ｂに対して流体の流通方向が規定される点、及び上流側端面、下流側端面に嵌合構造１３が形成されている点は、第１の例と同様である。
【００２１】
図３はキャビテーション発生具の第３の例であり、その平面図、斜視図を（ａ）、（ｂ）に示している。キャビテーション発生具１０Ｃは第１の例と同径かつ若干縦長の円柱状であり、その中心軸部分に流通孔１１が貫通して形成されている。流通規構造１２としては、流通孔１１の中心を軸とする風車状体１２ｄが形成されている。風車状体１２ｄは３葉であり、葉１２ｊはいずれも矩形とされ、それらの先端が流通孔１１の周壁面に結合されている。葉１２ｊの形状や枚数は適宜変更できる。風車状体１２ｄの中心部には、上流側方向及び下流側方向に突出した円柱形の軸部１２ｅが設けられている。なおキャビテーション発生具１０Ｃに対して流体の流通方向が規定される点、及び上流側端面、下流側端面に嵌合構造１３が形成されている点は、第１の例と同様である。
【００２２】
図４はキャビテーション発生具の第４の例であり、その平面図、斜視図を（ａ）、（ｂ）に示している。キャビテーション発生具１０Ｄは第１の例と同径かつ若干縦長の円柱状であり、その中心軸部分に流通孔１１が貫通して形成されている。流通規制部１２としては、流通孔１１の周壁面に複数の釘状体１２ｇが周設されている。釘状体１２ｇはいずれも、頭部１２ｈの広がり、軸部１２ｉの断面積が流通方向を長軸とした楕円形である。軸部１２ｉの長さが異なる２種類の釘状体１２ｇが交互に６本周設されており、そのいずれも頭部１２ｈを流通孔１１の中心方向に向けている。釘状体１２ｇの形状や本数は適宜変更できる。なおキャビテーション発生具１０Ｄに対して流体の流通方向が規定される点、及び上流側端面、下流側端面に嵌合構造１３が形成されている点は、第１の例と同様である。
【００２３】
図１〜図４に４種類のキャビテーション発生具を示したが、いずれも単に流体の流通を規制するだけなく、流通規制部の独特な形状によって流体に渦流や乱流を生じるので、強力なキャビテーション発生能力を有する。またこれら４種類のキャビテーション発生具は、使用環境に合わせて、単独でも、同一種類のものを複数個組み合わせても、異種類のものを複数個組み合わせても使用することができる。異種類のキャビテーション発生具間でも、前記嵌合構造は嵌合可能にする。なおキャビテーション発生具を通じさせる流体の圧力、流速は特に制限されないが、前者を１〜１００ＭＰ程度とし、後者を１５０ｍ／ｍｉｎ以上とすれば良好な効果が得られる。またキャビテーション発生具の流通孔の内径、全長も特に制限されないが、前者を１０〜５０ｍｍ程度とし、後者を５〜３０ｍｍとすれば良好な効果が得られる。
【００２４】
次いで前記のような構成とした複数個のキャビテーション発生具を連結させて保持する保持具の具体例を説明する。
【００２５】
図５は、保持具の第１の例であり、その縦断面図を示している。キャビテーション発生装置１は、複数のキャビテーション発生具１０（１０Ａ〜１０Ｄ）を、流通方向を揃えた状態として保持具２０Ａに収容させる。流通方向は、図５において下から上に向かう方向としている。保持具２０Ａは、キャビテーション発生具１０に適合された内径を有する金属管２１で形成されており、その両端には、上流側、下流側の配管３０、３０に連結させるためのフランジ２２、２２が設けられている。キャビテーション発生具１０を円柱状としているので、一般に市販されている円筒状の管を加工して保持具２０Ａを簡単に製作できる。保持具２０Ａの全長は、使用するキャビテーション発生具１０の個数に応じて決定すればよい。また収容したキャビテーション発生具１０の脱落を防止するため、保持具２０Ａの下流側開口には小径部２３が形成されている。キャビテーション発生具１０が流体から受ける力を考慮すれば、小径部２３は保持具２０Ａの下流側開口に設けるとよい。保持具２０Ａの上流側開口は、キャビテーション発生具１０を収容させたあと、キャビテーション発生具１０の脱落を防止するため、例えばビード溶接２４等によって小径化してもよい。
【００２６】
図６は、保持具の第２の例であり、その縦断面図を示している。このキャビテーション発生装置１の基本構成は図５の例に共通するが、保持できるキャビテーション発生具１０の個数はよりも多くしている。キャビテーション発生具１０は、図５の例と同様に、流通方向を揃えた状態で保持具２０Ｂに収容させる。保持具２０Ｂの上流側開口は、キャビテーション発生具１０を収容させたあと、キャビテーション発生具１０の脱落を防止するため、樹脂リング２５を圧入して小径化している。
【００２７】
なお図５、図６の例のいずれも、保持具の下流側開口に小径部を形成することでキャビテーション発生具の脱落を防止しているが、そのような小径部を形成せずにキャビテーション発生具を強固に保持する構成も可能である。
【００２８】
具体的には、保持具として、キャビテーション発生具の外径よりも僅かに小さい内径を有した金属管を用いる。金属管は、流体の輸送路を構成する配管をそのまま用いてもよい。そのような金属管にキャビテーション発生具を挿入するのは常温では困難であるが、金属管は加熱すれば膨張して内径も大きくなるので、キャビテーション発生具を挿入できるようになる。そうして、複数のキャビテーション発生具を挿入したあと、金属管を常温に戻せば、金属管は元の状態まで収縮してキャビテーション保持具を強固に保持した状態になる。
【００２９】
あるいは保持具として、キャビテーション発生具の外径よりも僅かに大きい内径を有した金属管又は樹脂管を用い、挿入したキャビテーション発生具を接着剤等で管の内壁面に固着させてもよい。
【００３０】
キャビテーション発生装置を前記のように、複数のキャビテーション発生具が多段連結された構成としたことで、次のような効果が得られる。すなわち、流通規制部の異なる複数種別のキャビテーション発生具を適宜選択して共通の保持部に組み合わせることができるから、形状が同一で能力を異ならせたキャビテーション発生装置を簡単に製造できる。更に、キャビテーション発生具は、化学的に安定かつ物理的な強固な素材で形成し、保持部はより安価な素材で形成することができるので、耐久性に優れかつ低コストなキャビテーション発生装置が提供できる。
【００３１】
図１〜図４に示したキャビテーション発生具は、どれも優れたキャビテーション発生能力を有するものであるが、その４種類のキャビテーション発生具を図５に示した順序で連結させた場合に、殊に強力なキャビテーション能力が得られる。またそのような順序の配列において、図６のようにキャビテーション発生具の個数を一部変更することにより、使用状況に更に適したものとすることができる。なお複数のキャビテーション発生具は、連結してもよいし、連成してもよい。
【００３２】
キャビテーション発生装置におけるキャビテーションバブルの発生、消滅は概ね次のような過程で進行すると考えられる。
【００３３】
流体がキャビテーション発生具の流通規制部の部分を通過する際に、その絞り効果として、流体が加速され、流体の圧力が飽和蒸気圧より低くなったときに、つまり沸騰条件となったときに、流体の蒸気からなるマイクロバブル（直径５０μｍ以下）が生じる。このようなバブルは流体に存在していた極めて微小なバブルや異物等を核として生じることが多い。
【００３４】
そしてバブルが流通規制部の部分を抜けて更に下流側に移動すると流体の圧力が高くなってバブルは縮小し始め、そのためバブルに作用する表面張力も増すことになり、更にバブルが縮小される。バブルの内部は圧力が高くなって蒸気の溶解を促進することもバブルの縮小に寄与する。
【００３５】
更にバブルが下流側に移動して圧力が飽和蒸気圧を超えたある時点で、そのバブルは急激に崩壊（圧壊）し流体に吸収される。崩壊時のバブルの大きさが無限小であれば理屈上の表面張力は無限大となるが、実際にバブル崩壊時の圧力は数百気圧に達する。バブルの消失点ではそのような高圧の流体同士が衝突するため超音波や衝撃波が発生する。
【００３６】
またバブルは崩壊中に準断熱圧縮されることから、温度も数千度に達する。すなわち流通規制部の下流側近傍では、流体が常温であるにもかかわらず、非常に高エネルギーな場が局在することになり、そこでは流体分子の一部が熱分解される。またバブルの界面は帯電しており、その周囲に流体のイオンが集まった状態になっているが、バブルの崩壊時にはそのイオンが瞬間的に開放されることなり、そこからもエネルギーが生じる。
【００３７】
更に、マイクロバブルが崩壊する際には極めて微小なナノバブル（直径１μｍ未満）が生じるが、バルブのサイズが極めて小さい場合、その界面に集まるイオンのために蒸気の溶解が抑えられるのでバブルの寿命は長くなる。しかし、そのようなナノバブルも何らかの刺激を受けたときには崩壊してフリーラジカルを生じさせると考えられる。この点からも、キャビテーション発生装置で処理したあとの流体は反応性が高いものになると云える。
【００３８】
キャビテーションは流体に前記のような作用をなすことから、本製造方法において、重油にキャビテーションを生じさせてなる第１の流体は、重油から生じたフリーラジカルが他の分子等と反応してなる炭化水素系生成物を含み、更にマイクロバブルが崩壊して生じたナノバブルを含んだものであり、処理前の重油よりも反応性が高いと考えられる。
【００３９】
また本製造方法において、水にキャビテーションを生じさせてなる第２の流体は、水の一部分子から生じたフリーラジカル（ヒドロキシラジカル）から生じた過酸化水素、水素等を含み、更にマイクロバブルが崩壊して生じたナノバブルを含んでおり、処理前の水よりも反応性が高いと考えられる。
【００４０】
更に本製造方法においては、第１、第２の流体を混合させた混合流体にキャビテーションを生じさせる。このとき第１、第２の流体に含まれているナノバブルは、キャビテーションで生じるマイクロバブルの核となり得るので、キャビテーションが効率的に生じる。
混合流体にキャビテーションが生じると、第１の流体から前記と同様の作用によって生じたフリーラジカルや炭化水素系生成物と、第２の流体から前記と同様の作用によって生じたフリーラジカルや過酸化水素とが反応することによって、重油分解性生成物を含んだ炭化水素系燃料が製造される。
【００４１】
次いで本発明に係る炭化水素系燃料の製造装置の基本的な構成と作用を説明する。
図７は、そのような製造装置の一例の基本構成を示している。
【００４２】
製造装置４０は、重油供給源から供給された重油を圧送するポンプ４１と、ポンプ４１から圧送されてきた重油にキャビテーションを生じさせるキャビテーション発生装置１とを直列させた第１の輸送路４２と、水供給源から供給された水を圧送するポンプ４３と、ポンプ４３から圧送されてきた水にキャビテーションを生じさせるキャビテーション発生装置１とを直列させた第２の輸送路４４と、第１、第２の輸送路４２、４４が集合された流体混合部４５と、流体混合部４５で混合された流体を圧送するポンプ４６と、ポンプ４６から圧送されてきた混合流体にキャビテーションを生じさせるキャビテーション発生装置１とを直列させた第３の輸送路４７とからなる。ポンプ４１、４３、４６は特に種別が制限されることはなく、例えばプランジャーポンプ、ギヤポンプ、カスケードポンプ等を用いることができる。
【００４３】
キャビテーション発生装置１はいずれも、図６又は図７に示した構造のものを用いる。ただし、装置毎にキャビテーション発生具１０の個数は異なっていてもよい。
【００４４】
第１の輸送路４２では、重油にキャビテーションを生じさてナノバブルを含んだ第１の流体とする。第２の輸送路４４では水にキャビテーションを生じさせてナノバブルを含んだ第２の流体とする。流体混合部では、第１、第２の流体を混合し、第３の輸送路では、その混合流体にキャビテーションを生じさせることで重油分解性組成物を含んだ炭化水素系燃料を製造する。
【００４５】
以下、本製造装置によって重油と水とを処理した実験結果の例を示す。
【００４６】
図８は、基油とされるＣ重油、及びそのＣ重油と水とを本製造装置によって処理して得られた炭化水素燃料の総熱量、成分分析の結果を示す表である。表１の第１行は、Ｃ重油の総発熱量、含有する水分の容量パーセント、含有する硫黄分の重量パーセントを示している。第２行は、Ｃ重油と水との割合を４：１の容積比（加水率２０％）として得られた炭化水素系燃料の総発熱量、含有する水分の容量パーセント、含有する硫黄分の重量パーセントを示している。第３行は、Ｃ重油と水との割合を１６：１９の容積比（加水率４６％）として得られた炭化水素系燃料の総発熱量、含有する水分の容量パーセント、含有する硫黄分の重量パーセントを示している。
【００４７】
表１の実験結果等から、水の容量パーセントは全体の２０〜５５％とし、本製造装置を用いて重油と水とをキャビテーションによって熱分解して反応させることで、その容量パーセントよりも少ない水分を含んだ炭化水素系燃料を製造できることがわかった。なおそのような反応の証左として、炭化水素系燃料は、処理前のＣ重油には含まれないカルボン酸エステル類を含んでいることもわかった。このカルボン酸エステル類は、ガスクロマトグラフィ質量試験によって具体的にはパルミチン酸メチル、オレイン酸メチル等であることが確認できるが、それらは、重油分子の分解された成分と、水分子に由来する酸素とが結合して生成されたものと考えられる。
【００４８】
また炭化水素系燃料に含まれる水分は、長期間放置しても分離することはなかった。しかも炭化水素系燃料を燃焼させたときの総発熱量は、処理前のＣ重油とほぼ同等からやや劣る範囲、具体的には総発熱量が３５〜４５ＭＪ／ｋｇ程度とすることができる。これらの点から、この炭化水素系燃料は、元の重油の代替品としての使用が期待できる優れた燃料ということができる。なお処理前の水に分解酵素等を予め混入させておけば、より良好な結果が得られると考えられる。ここにその分解酵素の種別は特に制限されず市販のものが利用できる。
【００４９】
特に本製造装置は、キャビテーション発生装置を設けた第１〜第３の輸送路を組み合わせただけの簡単な構造であり、各ポンプを作動させて重油及び水を第１、第２の輸送路に供給するだけで第３の輸送路から目的の炭化水素系燃料が吐出されることから、優れた炭化水素系燃料を低コストで連続的に製造することが可能である。
【００５０】
また炭化水素系燃料に含有される硫黄分及び窒素分は、重油に由来したものであるから、水の容量パーセントを適宜設定すれば、それらの含有率の低い、例えば硫黄分、窒素分のうち少なくとも一方が４重量％以下の炭化水素系燃料を製造できる。そうすれば炭化水素系燃料の燃焼ガスがクリーンになるので、燃焼ガスの浄化装置等に要するコストも抑えられる。
【００５１】
図９は、前記製造装置の変形例の基本構成を示す。前記製造装置に共通する要素には同一の参照符号を付けて説明を省略する。製造装置の目的及び作用も前記製造装置と同一である。
【００５２】
製造装置４０は、第２の輸送路４４のキャビテーション発生装置１よりも上流側に、流体にガスの微小バブルを混入させる気液混合装置５０を設けている。この微小バブルは、キャビテーション発生装置１でキャビテーションを発生させる際の核となるので、バブル発生量を増すことができる。
【００５３】
また製造装置４０は、第３の輸送路４４のキャビテーション発生装置１よりも下流側に、炭化水素系燃料に磁気を作用させる磁気装置６０を設けている。炭化水素系燃料に磁気が作用すると分子同士が分離されるので、炭化系水素燃料の安定性が向上する。
【符号の説明】
【００５４】
１      キャビテーション発生装置
１０    キャビテーション発生具
１１    流通孔
１２    流通規制部
１２ａ  突条
１２ｂ  小孔
１２ｃ  隔壁
１２ｄ  風車状体
１２ｈ  釘状体
１３    嵌合構造
２０    保持部
４０    製造装置
４１、４３、４６  ポンプ
４２    第１の輸送路
４４    第２の輸送路
４５    流体混合部
４７    第３の輸送路
５０    気液混合装置
６０    磁気装置
【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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【国際調査報告】
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