(57)【要約】【課題】水分含有量が多くて長期の保存に耐える安定した乳化状燃料を提供する。【解決手段】２０〜７０容量部の割合の疎水性液体燃料と８０〜３０容量部の割合の水とを共に５マイクロメートル以下の大きさのクラスターの状態で互いに混ざり合わせて乳化状の燃料とする。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２０〜７０容量部の割合の疎水性液体燃料と８０〜３０容量部の割合の水とが共に５マイクロメートル以下の大きさのクラスターの状態で互いに混ざり合っている乳化状燃料。
【請求項２】
疎水性液体燃料の割合が３５〜６０容量部であり、そして水の割合が６５〜４０容量部である請求項１記載の乳化状燃料。
【請求項３】
疎水性液体燃料および水のクラスターの大きさが共に３マイクロメートル以下である請求項１または２記載の乳化状燃料。
【請求項４】
更に界面活性剤を含む請求項１ないし３のいずれかに記載の乳化状燃料。
【請求項５】
二酸化珪素鉱物、珪酸塩鉱物、ハロゲン化物鉱物およびこれらの鉱物のうちのいずれか１種または２種以上を含む岩石から選ばれる１種または２種以上の鉱物および／または岩石の粉体の粒度分布における中央値が２マイクロメートル以下である前記粉体の成形体に熱処理が施されて生成したセラミックスを疎水性液体燃料の中に浸漬し、一方、前記粉体と炭素質材料の微粉末との混合物の粒度分布における中央値が２マイクロメートル以下である前記混合物の成形体に熱処理が施されて生成したセラミックスを水の中に浸漬し、ついでこれらの浸漬後の疎水性液体燃料および水をそれぞれ２０〜７０容量部および８０〜３０容量部の割合で混合装置に導入して両者を混合し、そしてこの混合物を高周波発生装置に通すことを特徴とする請求項１記載の乳化状燃料の製造方法。
【請求項６】
前記粉体または混合物の粒度分布における中央値が１マイクロメートル以下である請求項５記載の製造方法。
【請求項７】
炭素質材料がカーボンブラックまたは備長炭である請求項５または６記載の製造方法。
【請求項８】
前記高周波発生装置に通した後の前記混合物に、更に前記混合処理および高周波発生装置による処理を繰り返してそれぞれ１回以上施す請求項５ないし７のいずれかに記載の乳化状燃料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は水を含有する乳化状の燃料およびその製造方法、詳しくは疎水性液体燃料と水とが共に微細なクラスターを形成して互いに乳化状に混合されている燃料およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、燃焼炉のような外燃機関で石油や石炭を燃焼させる場合、大気汚染の防止および経済性向上のために水をその外燃機関内に吹き込んでいたが、この水の量は石油や石炭の量の１０〜３０容量％程度と少なく、また、界面活性剤が使用されると、火炎温度が１３００℃という高温になる結果、ボイラーやバーナーチップ等の燃焼機器や燃焼部材が損傷されて、それらの寿命が著しく短縮するという問題があった。
【０００３】
また、ガソリンまたは軽油等を燃焼させる内燃機関においても、燃焼シリンダー内に水を霧状に噴射させて水をガソリンまたは軽油等と共に燃焼させることが試みられてきたけれども、未だそれが一般に実用化されるほどの技術は確立されていない。
【０００４】
これらの方法では、水を燃料と共に燃焼させるに当たって、両者を別々に燃焼機関に導入するか、あるいはその導入の直前にその場で混合して燃焼機関に導入するので、いずれも、そのための特別な装置や設備を必要とするという問題もあった。
【０００５】
一方、石油等の疎水性の液体燃料に予め水を混合させておくやり方として、界面活性剤を使用する方法も試みられたが、この界面活性剤の作用によって両者は一時的には互いに混ざり合っても、長期間安定な混合状態を保持できる燃料を得ることはできず、また、界面活性剤を使用して水と混合させた重油等の液体燃料を燃焼させた場合には、重油だけを燃焼させる一般の場合の１０００℃前後という火炎温度が１２００〜１３００℃に上昇する結果、前述のように、ボイラーやバーナーチップ等の燃焼機器や燃焼部材が損傷して、それらの寿命が著しく短縮されるという問題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
それで、液体燃料および水を別々に燃焼機関内に導入するための機器や部材を必要としないで、従来の燃焼機関にそのまま適用できる、水分含有量が多く、しかも安定した乳化状の混合状態を長期間保持できる液体燃料と水との混合燃料の開発が望まれていた。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上述の状況に鑑みて種々研究を重ねた結果、
二酸化珪素鉱物、珪酸塩鉱物、ハロゲン化物鉱物およびこれらの鉱物のうちのいずれか１種または２種以上を含む岩石から選ばれる１種または２種以上の鉱物および／または岩石の粉体の粒度分布における中央値が２マイクロメートル以下、特に１マイクロメートル以下である前記粉体の成形体に熱処理が施されて生成したセラミックスを疎水性液体燃料の中に浸漬し、一方、前記粉体と炭素質材料の微粉末との混合物の粒度分布における中央値が２マイクロメートル以下、特に１マイクロメートル以下である前記混合物の成形体に熱処理が施されて生成したセラミックスを水の中に浸漬し、ついでこれらの浸漬後の疎水性液体燃料および水をそれぞれ２０〜７０容量部および８０〜３０容量部の割合で混合装置に導入して両者を互いに混合し、そしてこの混合物を高周波発生装置に通すと、疎水性液体燃料と水とが共に５マイクロメートル以下の大きさのクラスターまで微細化されて両者が互いに親密に混ざり合う結果、均質で極めて安定な乳化状燃料が得られ、そしてこの乳化状燃料は空気の供給を少なくしても、あるいは空気の供給を遮断しても完全な燃焼を示すこと、
を見い出した。
【０００８】
本発明はこのような知見に基づいて発明されたもので、
１．２０〜７０容量部の割合の疎水性液体燃料と８０〜３０容量部の割合の水とが共に５マイクロメートル以下の大きさのクラスターの状態で互いに混ざり合
っている乳化状燃料、および
【０００９】
２．二酸化珪素鉱物、珪酸塩鉱物、ハロゲン化物鉱物およびこれらの鉱物のうちのいずれか１種または２種以上を含む岩石から選ばれる１種または２種以上の鉱物および／または岩石の粉体の粒度分布における中央値が２マイクロメートル以下である前記粉体の成形体に熱処理が施されて生成したセラミックスを疎水性液体燃料の中に浸漬し、一方、前記粉体と炭素質材料の微粉末との混合物の粒度分布における中央値が２マイクロメートル以下である前記混合物の成形体に熱処理が施されて生成したセラミックスを水の中に浸漬し、ついでこれらの浸漬後の疎水性液体燃料および水をそれぞれ２０〜７０容量部および８０〜３０容量部の割合で混合装置に導入して両者を混合し、そしてこの混合物を高
周波発生装置に通すことを特徴とする上記１記載の乳化状燃料の製造方法、
に係わるものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明で原料として用いられる疎水性の液体燃料としてはガソリン、灯油、軽油および重油、あるいは原油のような石油系の液体燃料ばかりでなく、例えば、コールタールから分離された液体留分や石炭の液化から得られた留分のような石炭系液体燃料および動植物に由来する油脂や様々な合成方法によって生成したアルコールのような有機物質を包含する可燃性物質であってよい。また、この液体燃料は、低温または常温においてペースト状ないしグリース状を呈するものであってもよく、そして本発明の乳化状燃料もこのような状態になっているものであってもよい。
【００１１】
本発明で原料として用いられる水は、軟水および硬水等の一般に入手できるどのような水でも原則として採用できるが、勿論、格別の不純物を含まない水が好ましく、入手し易いという点から、例えば水道水が好ましく使用される。
【００１２】
本発明の乳化状燃料では上記の疎水性液体燃料と水とが共に５マイクロメートル以下という極めて微細なクラスターとなって互いに混ざり合っており、このような範囲のクラスターの大きさのうち、特に安定した混合状態を長期間持続させるという観点から、３マイクロメートル以下という範囲が好ましく選択され、このクラスターが可能な限り小さくなればなるほど本発明燃料の均質な乳化状態は長期間保持される。
【００１３】
また、互いに混ざり合っている疎水性液体燃料と水とのクラスターの大きさの間に大きな隔たりがなく、上記の範囲内でクラスターの大きさが互いに同程度であればあるほど、すなわちそれらの大きさの違いが小さくなればなるほど乳化状燃料の均質な乳化状態は長期間保持され、本発明では一般に前記の大きさの範囲内で両者のクラスターの大きさが揃った乳化状燃料が提供される。
【００１４】
このクラスターの大きさは、例えば、従来使われている酸化還元電位計、オシロスコープまたは核磁気共鳴装置等によって測定される。
【００１５】
本発明の乳化状燃料においては、疎水性液体燃料として軽油が使われる場合を例に挙げれば、軽油の種類（組成）にもよるが、一般に２８〜６６容量部の軽油と７２〜３４容量部の水、好ましくは３８〜６０容量部の軽油と６２〜４０容量部の水とが混合され、この場合、一般に軽油のクラスターは３〜１マイクロメートルであり、そして水のクラスターは３〜１マイクロメートルである。
【００１６】
本発明の燃料において水の割合を３０容量部未満にしても、すなわち疎水性液体燃料の割合が７０容量部を超えても、両者の混合状態に変わりはないものの、水を混入させたことによる前述および後述の技術的効果並びに経済的な効果は低くなり、一方、水の割合を８０容量部より多くしても、すなわち疎水性液体燃料の割合を２０容量部未満にしてもその混合状態に変わりはないものの、燃焼温度（火炎温度）が低くなるところから、疎水性液体燃料および水の割合をそれぞれ２０〜７０容量部および８０〜３０容量部と定めた。好ましく選択される疎水性液体燃料および水の割合はそれぞれ３５〜６０容量部および６５〜４０容量部である。
【００１７】
本発明の燃料は、添付図面の図１のブロック図に示されるように、水Ｗおよび疎水性液体燃料Ｆの中に前記セラミックスをそれぞれ浸漬し、ついでこの浸漬後の疎水性液体燃料および水を混合装置Ｍに導入して両者を互いに混合し、そしてこの混合物を高周波発生装置Ｈに通すという一連の工程を経て製造されるが、これのセラミックスは、前述の通り、二酸化珪素鉱物、珪酸塩鉱物、ハロゲン化物鉱物およびこれらの鉱物のうちのいずれか１種または２種以上を含む岩石から選ばれる１種または２種以上の鉱物および／または岩石の粉体の粒度分布における中央値が２マイクロメートル以下、特に２マイクロメートル以下である前記粉体の成形体に熱処理が施されて生成したセラミックス（以下、セラミックス・ホワイトともいう。）および前記粉体と炭素質材料の微粉末との混合物の粒度分布における中央値が２マイクロメートル以下、特に２マイクロメートル以下である前記混合物の成形体に熱処理が施されて生成したセラミックス（以下、セラミックス・ブラックともいう。）であって、前者のセラミックス・ホワイトは疎水性液体燃料に浸漬するために用いられ、そして後者のセラミックス・ブラックは水に浸漬するために用いられる。
【００１８】
これらのセラミックスはそれぞれ疎水性液体燃料および水のクラスターを５マイクロメートル以下という極めて微細なクラスターになるまで微細化するのに特に効果的に作用し、このようなセラミックスを使用することは本発明にとって必須であって、その使用は本発明にとって重要な特徴となっている。
【００１９】
前記セラミックスおよびそれの製造方法は本発明者が開発したものであって、本出願前の平成１３年２月２３日既に特許出願された発明であり、これについてはその特許出願明細書に詳しく述べられているが、本明細書中でこれらのセラミックスについて説明するのに必要な事項を述べると、次の通りである。
【００２０】
セラミックスの原料となる鉱物または岩石としては、二酸化珪素鉱物、珪酸塩鉱物、ハロゲン化物鉱物およびこれらの鉱物のうちのいずれか１種または２種以上を含む岩石から選ばれる１種または２種以上の鉱物または岩石が用いられ、例えば、石英、珪砂、珪石、珪岩のような二酸化珪素鉱物；珪酸アルミニウム鉱物、含水珪酸アルミニウム鉱物、珪酸マグネシウム鉱物、蛇紋石、石綿、金属珪酸塩鉱物のような珪酸塩鉱物；螢石のようなハロゲン化物鉱物；およびこれらの二酸化珪素鉱物、珪酸塩鉱物およびハロゲン化物鉱物のうちのいずれか１種または２種以上を含む岩石が用いられる。これらのうち電子の回転速度が非常に早くてエネルギーの大きい鉱物または岩石、例えば螢石が特に好ましく用いられる。
【００２１】
したがって、本発明で用いられるセラミックスは、珪素、酸素およびフッ素のようなハロゲン元素を主成分として、原料の鉱物または岩石に由来する様々な元素、すなわち、例えばアルミニウム、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、カルシウム、水素、銅、亜鉛、炭素、錫、鉛、チタン、窒素、燐、酸素、硫黄、クロム、マンガン、鉄、ニッケル、コバルトのような比較的多く存在する元素ばかりでなく、例えばリチウム、ベリリウム、バリウム、砒素、カドミウム、水銀、銀、金、セレン、モリブデン、タングステン、パラジウムおよび種々の希土類金属のような微量元素までの多種類の元素を含み、そして原料として鉱物および／または岩石以外に炭素質材料も使用して造られたセラミックス、すなわちセラミックス・ブラックでは、かなりの量の炭素を含んでいる。
【００２２】
炭素質材料が使用されるセラミックス、すなわちセラミックス・ブラックにおいては、この炭素質材料としては、例えば、カーボンブラックまたは備長炭のような木炭が好ましく使用され、特にカーボンブラックおよび備長炭が好ましく使用される。
【００２３】
セラミックスの原料として用いられる鉱物および／または岩石および炭素質材料は、焼結される前に微細に粉砕される。炭素質材料を用いる場合、この炭素質材料は鉱物および／または岩石と一緒に粉砕されることによって、その炭素質材料の微粉末は鉱物および／または岩石の粉体と均一に混合される。鉱物および／または岩石の粉体並びに、場合によりこの粉体に混合される炭素質材料の微粉末と粉体との混合物は、それらの粒度分布における中央値が２マイクロメートル以下であることが必要であり、この中央値が２マイクロメートルを超えると、これらのセラミックスに特有のクラスターを微細化するという前述の作用が十分に発揮されなくなって、本発明に特有の所望の効果が得られなくなる。この中央値としては１マイクロメートル以下が好ましく選択される。このような粒度分布は、例えば図６のように表される。
【００２４】
炭素質材料は鉱物または岩石の粉体に対し一般に重量比で０．１〜０．５倍の量で、好ましくは０．２〜０．３倍の量で配合される。
【００２５】
鉱物または岩石の粉体、あるいはこの粉体と炭素質材料の微粉末との混合物には、シリカ、アルミナ、珪藻土または粘土のような材料を、例えば１〜８重量％添加してもよい。
【００２６】
原料の鉱物または岩石、あるいは更に炭素質材料を上記のような微細な粒子からなる粉体または微粉末にするには、一般にどのような粉砕装置を用いてもよいが、高速で旋回する空気の流れ、すなわち所謂空気刃による粉砕が遂行される粉砕装置を利用するのが便利である。この空気刃による粉砕は、例えば、図２の縦断側面図に示されるような粉砕装置１によって遂行される。
【００２７】
この粉砕装置１には、図示されるように、それのドラム状本体２の上部左端側には原料Ｇを供給するための原料供給用ホッパー３が、そして上部右側にフィルター５を備えた製品取り出し管４がそれぞれ設けられており、この本体２は支柱７を介して基板６の上に固定されている。
【００２８】
本体２には、それの中心線に沿って回転軸８が本体２の左側端面２ａから右側端面２ｂにわたって回転自在に挿入されていて、この回転軸８の左側には．図３に示されるような粉砕羽根９が、そして右側には仕切り円盤１０が回転軸８の回転に伴って回転するようにそれぞれ回転軸８に取り付けられていて、本体２の内部はこれらの粉砕羽根９および仕切り円盤１０によって左から右に向かって順にＤ域、Ｅ域およびＦ域に区分けされている。
【００２９】
本体２の右側端面２ｂには仕切り円盤１０の中央部に圧入空気ＰＡを吹き付けるための空気ノズル１１が、この右側端面２ｂから本体２の内部に向かって挿入されており、本体２の底部には、循環パイプ１２が循環ポンプ１３と共に備えられている。
【００３０】
回転軸８の左側端部には、この回転軸８に回転力を与えるためのモーター１４がジョイント１５を介して取り付けられており、このモーター１４はモーター台座１６の上に設置されている。
【００３１】
粉砕羽根９は、図３の斜視図に示されるように、中空の円錐部９ａと環状の円筒部９ｂとが接合して一体になった形状となっており、その円錐部９ａと円筒部９ｂには、図４（但し、図４では円筒部９ｂについて図示されており、９ａについても同様）の拡大斜視図に示されるように、コ字状の切れ目９ｄで区画された部分が屈曲線９ｅから斜め下方（内側）に向かって押し曲げられるようにして形成された、空気流案内用の多数の舌片状粉砕刃９ｃが三角状の２枚の支持片９ｆと一体になって設けられている。
【００３２】
粉砕羽根９が矢印のＸ方向に向かって回転すると、その回転に伴って、空気が矢印のＹ方向に向かって粉砕羽根９の外側から、前記切れ目９ｃで区画される開口を通り粉砕刃９ｅに沿って粉砕羽根９の内側へと勢い良く流入する。
【００３３】
仕切り円盤１０には、図５の平面図に示されるように、ノズル１１から吹き込まれる圧入空気を受け入れるための空気流案内用の舌片状粉砕刃（図示せず）が前記粉砕刃９ｄと同様に設けられており、この粉砕刃は扇型コ字状の切れ目１０ａに区画された部分が斜め下方に押し曲げられるようにして形成されている。
【００３４】
このように構成された粉砕装置１によれば、ホッパー３から本体２のＤ域内に投入された適度の大きさの塊状の鉱物および／または岩石、あるいは更に炭素質材料からなる原料Ｇは先ず、回転する粉砕羽根８に当たって粗い粉状ないし粒状に砕かれた後、粉砕羽根８の内部に吸引されてＥ域内に取り込まれる。このＥ域では、仕切り円盤１０の切り欠き部１０ａを通過して外部から流入してくる空気と、粉砕羽根９の回転によって生ずる空気の流れによって空気圧が高まると同時に激しい乱流が起こる。この空気の乱流によって粗い粒子は互いに衝突を繰り返すことによって次第に粒度が小さくなり、その一部は前記粉体または前記混合物の粒度分布における中央値が２マイクロメートル以下、あるいは更にそれ以下の微粒子になるまで各粒子は微粉砕される。
【００３５】
Ｅ域で微粉砕された粒子は、仕切り円盤１０と本体２との間の０．２ｍｍ程度の隙間を通ってＥ域からＦ域に移動し、それによってＦ域内は煙状の微粒子によって満たされる。ノズル１１から圧入される空気で高められているＦ域内の圧力によって煙状の微粒子が製品取り出し管４に向かって押し出され、フィルター５を通過することによって、微粒子の粒度分布における中央値が２マイクロメートル以下になるまで微粉砕された微粒子が取り出し管４から製品Ｑとして集められる。
【００３６】
フィルター５を通過しなかった２マイクロメートルよりも大きい粒度の一部または全部の粒子、および取り出し管４に向かわないでＦ域内の本体２の底部に沈降した粗い粒子は、循環ポンプ１３により循環パイプ１２を経てＤ域内に戻されて、再び微粉砕処理を受ける。
【００３７】
鉱物および／または岩石、あるいは更に炭素質材料が上記のような粉砕装置で一緒に処理される場合には、これらの原料は微粉砕されると同時に互いに均一に混合されるので、均質な混合物が生ずる。
【００３８】
粉体は、セラミックスの用途に応じて、例えば円盤状、方形板状（煉瓦状）または棒状等の適当な形状および大きさに成形される。この成形には、従来セラミックスの成形に利用されてきたどのような成形方法でも、例えばろくろ法、鋳込法、あるいは加圧成形、テープ成形、加圧鋳込、押し出し成形または射出成形などのいずれの成形方法も採用できるが、本発明では一般に、ろくろ法のような成形方法が好ましく利用される。
【００３９】
この成形に当たっては種々のバインダー、例えば珪酸ナトリウム、種々の粘土類またはＣＭＣ、のようなバインダー、あるいは溶液型、熱可塑性または熱硬化性のような高分子系の有機質バインダーのようなバインダーが使用される。
【００４０】
ついで、成形体は焼結炉において窒素雰囲気または水素雰囲気のような還元雰囲気の下に１０００〜１８００℃、好ましくは１２００〜１７００℃の温度、特に１４５０〜１５５０℃の温度に１０〜２６時間、好ましくは１６〜２０時間の間曝される熱処理を受けることによって焼結される。
【００４１】
このようにして製造されるセラミックスは一般にどのような形状および寸法であってもよいが、例えば、様々な大きさの団子状、円盤状または煉瓦状に造られる。
【００４２】
セラミックスは、容器内に入れられた疎水性液体燃料（以下、単に液体燃料ともいう。）および水の中に、その容器の底にセラミックスが接触しないように配置するのが好都合であり、例えば、円盤状のセラミックスの場合には、その中心にステンレス鋼製の棒を通して容器内に吊るすか、あるいは団子状および煉瓦状のセラミックスの場合には、ステンレス鋼製のバスケットまたはトレイにセラミックスを入れて容器内に吊るす等の方法によって、これらのセラミックスは容器内の液体燃料および水の中に浸される。
【００４３】
水に浸漬されるセラミックスは、水１リットルに付き一般に４０ｇ以上使用すれば、その効果を発揮させるのに十分であり、また液体燃料に浸漬されるセラミックスは、例えばその液体燃料が軽油である場合には、軽油１リットルに付き一般に４０ｇ以上使用すれば、そのセラミックスの効果を発揮させるのに十分である。
【００４４】
上記のような割合で使われるセラミックスは、その使用量（液体燃料および水の量に対する使用割合）にもよるが、液体燃料および水の中に一般に５〜１５時間浸せば十分であり、通常７〜９時間の浸漬時間が選択される。このようなセラミックスの浸漬によって、後続の混合処理および高周波発生装置による処理だけでは達成できない５マイクロメートル以下という極めて微細なクラスターを液体燃料および水において生じさせることができる。
【００４５】
図１に示されるように、所定の時間セラミックスが浸漬された水および液体燃料はいずれもポンプＰによって混合装置Ｍに送り込まれて、両者は互いに親密に混合され、この混合装置Ｍとしては、従来液体の混合に慣用されている液体混合装置を使用することができる。
【００４６】
混合装置Ｍから排出された混合物はその後、高周波の、例えば電磁波、超音波、電流、電波または音波等、特に電磁波または超音波を発生する装置Ｈに送られて、例えば電磁波、超音波、電流、電波または音波等の、好ましくは電磁波の一般に１０〜１００ＫＨｚ程度の照射を受ける。この高周波の照射は液体燃料および水のクラスターをそれぞれ小さくするのに役立つばかりでなく、その小さなクラスターを安定化させるのにも役立つ。照射が済んで均質になった乳化状燃料、すなわち本発明の製品Ｐは製品タンクＴに送られて、そこに貯蔵される。
【００４７】
また、必要な場合には、例えば、水が硬水であるか、あるいは液体燃料が重質であったり、粘性が高かったり、あるいは周囲温度が低かったりするような場合には、天然または合成の界面活性剤、例えば陰イオン界面活性剤、陽イオン界面活性剤、非イオン界面活性剤または両性界面活性剤が用いられ、この場合、界面活性剤Ｓは、例えば図示のように、開閉コックＣが備えられている導管を経て、水Ｗおよび液体燃料Ｆと共に混合装置Ｍに送られる。
【００４８】
界面活性剤が使用される場合、界面活性剤Ｓは水Ｗおよび液体燃料Ｆの合計量１ｌに対して一般に０．１ｍｌ〜２ｍｌ（但し、通常濃厚な液状で市販されているものについての容量）添加すれば十分であり、界面活性剤が添加された場合でも、その量は極く少量のため、本発明の燃料は、燃焼時に火炎温度を不都合な程上昇させることがない。
【００４９】
本発明の燃料を製造するための混合および高周波発生装置による処理という一連の工程を、最後の高周波発生装置による処理が済んだ生成物に１回以上繰り返して施してもよく、すなわち合計２回以上施してもよく、特に、原料の液体燃料が重質であるか、または粘度が高かったり、あるいは周囲温度が低かったりするような場合に、この繰り返しが一般に１回ないし数回採用され、このような繰り返しによって燃料の一層の長期安定化が達成される。
【００５０】
本発明の燃料は良好な混合状態を長期間安定に保持することができ、また、容量比で半分近くか、あるいはそれ以上の水分を含んで外燃機関および内燃機関のどちらでも従来の燃料と同様に燃焼させることができるばかりでなく、この燃料を燃焼させる場合に供給される空気の量を少なくしても、あるいは空気の供給を遮断しても不完全燃焼を起こさずに実質的に完全な燃焼を示すので、本発明によれば、従来の燃料の消費量を５０％近くも低減できる結果、その燃料の消費量を低下させて、ひいては燃料に含まれる不純物の燃焼に由来する硫黄酸化物や窒素酸化物の発生を低く抑えることができるばかりでなく、燃焼に関与する空気の量を著しく減らすこともできるか、あるいはその空気量を殆ど不要とすることもできるので、空気中の窒素等の成分に由来する燃焼生成物、例えば窒素酸化物の発生量を低減させることもできる。また、その燃焼時には不完全燃焼に基づく煤や一酸化炭素等の発生も抑えられるので、大気汚染の防止の面でも有利な燃料が提供される。
【００５１】
本発明によれば、界面活性剤を使用しなくても、あるいは界面活性剤の使用量が少なくても、疎水性液体燃料と水とのクラスターの大きさを超微粒子状に揃えることによって、安定した乳化状態を長期間保持できる燃料が提供される。したがって、本発明によれば、種々の容器によって運ばれる流通経路を利用して、生産者から消費者に配られる便利な燃料が提供される。
【００５２】
本発明の燃料は多量の水分を構成成分として含んでいるために、従来の液体燃料に比べて生態系に対する毒性が低く、そして微生物による生分解を受け易いという特徴も有する。したがって、本発明の燃料は、それ自体でも、従来の石油系燃料等と比べて環境汚染防止の上で優れているという利点も具えている。また、原料として使用される原料の液体燃料が引火点を示すものであっても、本発明の燃料は多量の水分が混入されるために引火点を示さない燃料となるので、本発明の燃料は危険物取締法でいう危険物には当たらない安全性の高い燃料になり得るという利点がある。
【００５３】
本発明の燃料は多量の水分を含んでいるにも拘かわらず、液体燃料と水とが超微粒子の形で互いに密に、かつ安定した還元状態で混合されているので、本発明の燃料を使用する場合にはタンクや配管および燃焼機器に錆が生じ難いという利点を生ずる。
【００５４】
また、航行中の船舶内に淡水化装置を設置しておけば、それによって造られた淡水を本発明の乳化状燃料の原料として使うことができるので、比較的少量の原料燃料によって、すなわち燃料を節約しながら航行を続けることができる。
【００５５】
【実施例】
ついで、実施例を参照して本発明を説明するが、本発明は勿論このような実施例に限定されない。
【００５６】
実施例１
図１に示されるような工程に従って、軽油を原料とする乳化状燃料を次のようにして製造した。
それぞれ水洗後乾燥させて水が除かれた、Ｓｉ：８５重量％を含有するアフリカ産の堆積岩６００ｇ、中国産のモリブデンに富む岩石２００ｇ、中国産のニッケルに富む岩石１８０ｇを前述の粉砕機にかけて、これらの岩石の粉体の粒度分布における中央値が１マイクロメートル以下である粉体９４０ｇを製造した。
【００５７】
ついで、この粉体に９４０ｇの水ガラス（ＳｉＯ２分８０重量％）を混合してペースト状にしてから、ろくろ成形によって、直径３２ｍｍ、厚さ１０ｍｍの円柱状に成形した。
【００５８】
上記成形体を焼結炉で窒素雰囲気の下に１１００〜１５００℃の温度に１８時間曝す焼結処理によって円盤状のセラミックス、すなわちセラミックス・ホワイトを製造した。
【００５９】
一方、それぞれ水洗後乾燥させて水が除かれた、山梨県産の石英７２０ｇ、微粉末状のアルミナ８０ｇおよび和歌山産の備長炭２００ｇを前述の粉砕機にかけて、これらの岩石の粉体と備長炭の微粉末との混合物の粒度分布における中央値が１マイクロメートル以下である前記混合物９５０ｇを製造した。
【００６０】
ついで、この粉体９５０ｇに水ガラス（ＳｉＯ２分；８０重量％）９５０ｇを混合してペースト状にしたものをほぼ球形に成形し、その成形体を焼結炉で窒素雰囲気の下に１１００〜１５００℃の温度に１８時間曝すことにより焼結して、それぞれが直径０．５〜１．０ｃｍの範囲にある団子状のセラミックス、すなわちセラミックス・ブラック３００個を製造した。
【００６１】
上記のようにして製造されたセラミックス・ホワイト１０枚の中心に太さ（直径５ｍｍのステンレス鋼製の棒が貫いてそれぞれの円盤状セラミックスを一体に連結したものをタンク内のディーゼルエンジン用軽油４０リットル中に８時間浸した。
【００６２】
一方、上記の浸漬と同時に、上記のようにして製造されたセラミックス・ブラック３００個をステンレス鋼製のバスケットの中に入れて、これらをタンク内の水道水４０リットル中に８時間浸した。
【００６３】
このように浸漬された軽油および水を装入ポンプを通してそれぞれ５０容量部対５０容量部の割合で液体混合装置に流入させて両者を互いに混合し、その混合物を高周波発生装置に送って、それに３０ＫＨｚ前後の電磁波を照射し、ついでその排出物をもう一度上記の液体混合装置と高周波発生装置に繰り返し通して乳化状燃料を生成さることによって本発明燃料１を製造した。
【００６４】
また、上記の軽油対水の容量比だけをそれぞれ６０容量部対４０容量部の割合に替えた点だけを除いて上述の方法と同じ方法を繰り返すことによって、本発明燃料２を製造した。
これらの本発明燃料１および２の製造では界面活性剤を使用しなかった。
【００６５】
更に、軽油と水からなる本発明燃料の製造において界面活性剤を使用し、そしてこれらの軽油対水対界面活性剤の混合割合を容量比で６９．３：３０：０．７とした点だけを変えて、上記の方法と同じ方法を繰り返すことにより、本発明燃料３を製造した。
【００６６】
上記のようにして製造された本発明燃料１および２を燃焼炉において、従来どおり空気取り入れ口が全開に近い空気量で燃焼させて、その時の火炎温度を測定したところ、下記の表１に示されるようになった。また、比較のため、上記の軽油だけを燃焼させた場合の火炎温度も表１に示した。
【００６７】
2004028565.tif 000003
【００６８】
この燃焼試験においては、本発明燃料１および２を燃焼させた場合には火炎温度は低いものの、通常の燃焼加熱には何ら問題はなかった。また、本発明燃料１および２では、原料の軽油をそのまま燃焼させた場合よりも燃焼の進行は緩やかで、軽油単独の場合よりも燃料の消費速度が遅く、したがって軽油の消費量が著しく低減した。
【００６９】
また、空気量を従来の１／２０に絞って本発明燃料１を同じ燃焼炉で燃焼させたところ、経過時間１５分後に火炎温度は１００３℃を示し、そして燃焼中は煤も臭いも発生しないで、燃焼音は低く、完全燃焼していることが分かった。したがって、本発明燃料１および２を燃焼させる場合には、空気量を調節することによって火炎温度を自由に調節できることが判った。
【００７０】
また、空気の供給を完全に遮断できるバーナーを具えた燃焼炉で本発明燃料１を燃焼させ、点火してから約１０分後に空気の供給を完全に遮断したところ、燃焼はそのまま持続して火炎温度は１０４８℃を示し、煙は全く発生しなかった。これと同様な条件で本発明燃料１を翌日再び燃焼させたところ、火炎温度は１０６１℃を示し、煙の発生も前回と同様に全く観察されなかった。
【００７１】
上記の本発明燃料１および２はいずれも、界面活性剤が使用されていなかったにも拘かわらず、２０℃前後の常温で６か月保存しても軽油と水との分離を起こさないで、十分均質な乳化状態を保持した。また、気温が３５℃前後に上がる熱帯地方の炎天下に置いて３か月保存しても軽油と水との分離はなく、良好な混合状態が保持された。
【００７２】
実施例２
軽油のような液体燃料を完全燃焼させるためには、従来、この燃料を完全燃焼させるのに必要な空気量よりも多い空気、すなわち、空気：燃料の比率が１：１よりも大きい空気量、つまり過剰な空気量を燃料に供給しなければならなかったために、例えば、ボイラーにおいてはブロアーのような空気供給機が、そしてエンジンにおいてはターボチャージャーのような加給機が必要とされていた。
従来は、このように過剰な空気が燃焼時に供給されるために、排気中には５％以上もの酸素が含まれる結果、燃焼過程中では過剰な酸素がＮＯｘを副生するという現象が起こっている。
【００７３】
実施例１の燃焼試験で用いたのと同様な燃焼炉においてブロアーからの空気を遮断してノズル噴射圧力を１５０％（１．５倍）に上昇させ、そして空気：燃料の比率（空燃比）を１：１よりも小さくした条件の下で本発明燃料１、２および３について燃焼試験を実施したところ、これらの本発明燃料のいずれの場合においても、排気に煤の発生は観察されないで完全燃焼状態が得られ、この排気中に含まれる酸素量は０〜０．５％であった。
【００７４】
このようなことから、本発明燃料１、２および３の燃焼においては、過剰量の空気を供給する必要がなく、そして上記のように空気の供給量を減らしても完全燃焼が達成されるということは、燃料中の水に含まれる酸素が燃焼に利用されたためと考えられ、また、本発明燃料の燃焼においては過剰量の空気を用いなくてよいことから、ＮＯｘの発生量が抑制されるという効果も当然期待される。
【００７５】
実施例３
ディーゼルエンジンを搭載したトラックのエンジン用燃料として前記本発明燃料２を用いる実車試験を実施したところ、通常のディーゼルエンジン用軽油を用いた場合と同様な走行性能を示すことが分かった。
【００７６】
実施例４
ＢＭＷ社製ディーゼルエンジンを搭載した乗用車のエンジンに前記本発明燃料１を給油してジャガーレーシングチームにより走行試験を実施した。運転者が燃料噴射タイミングを調節したところ、車は通常の走行性能を示して、運転者に不安を抱かせる状況は発生しなかった。
【００７７】
実施例５
ディーゼルエンジンを搭載した車両で空気量を減らした走行試験を本発明燃料３について実施した。この車両は、排気量２８００ｃｃ、走行距離２６万ｋｍのいすず自動車（株）１９９５年製の乗用車であった。
空気量を通常の２０％に削減して実施したこの走行試験において軽油のみを使用した場合には最高速度は１３０ｋｍ／ｈを越えることはできなかったが、本発明燃料３を使用した場合、最高速度は１６０ｋｍ／ｈに達し、本発明燃料３によれば、最高速度において２３％の向上が観察された。この走行試験で本発明燃料３を使用した場合には、著しい出力向上感が得られ、運転操作性（ドライバビリティ）も改善された。
【００７８】
このように、本発明燃料３を使用する場合に、空気量を通常の２０％に減らしても、また、この空気量が通常の２０％まで削減された範囲内においても、車両は平常どおりの走行性能を示した。
このように、空気量が削減された走行試験では、本発明燃料１および２についても似たような結果が得られた。
【００７９】
本発明燃料３を用いた場合には、走行中、排気管から黒煙は全く排出されず、登坂性能の低下も感じられなかった。また、この場合、車の動力（出力）性能に起因するストレスは全く感じられなかった。
このように、本発明燃料３を用いることによって、軽油を使用した場合よりも最高速度と出力が向上したのは、本発明におけるセラミックスが、これに接触した軽油と水に電子を供与したためである。
【００８０】
実施例６
本発明燃料２をバーナー燃料として使用した場合の自己着火試験を実施した。本発明燃料２をバーナー燃料として使用した場合、バーナーノズルが冷えていた時でも本発明燃料２は圧電素子による火花で点火して平常通りの燃焼状態を示した。したがって、軽油を可燃性成分とする燃料中に容量比で４０％という多量の水が混合された本発明燃料でも、この水がバーナー燃料としての自己着火性を阻害しないことが判った。
【００８１】
実施例７
本発明燃料２および３を自動車燃料として使用した場合の自己着火試験を実施した。
ディーゼル車両において本発明燃料２および３を用いた場合、エンジンが冷えていた時でも、セルモーターによって容易にこのエンジンを始動させることができた。したがって、軽油を可燃性成分とする燃料中に容量比でそれぞれ４０％および３０％の水が混合された本発明燃料でも、この水がディーゼルエンジン燃料としての自己着火性を阻害しないことが判った。
【００８２】
実施例８
前記本発明燃料１についてＪＩＳ・Ｋ・２２６５に準拠する（ＩＳＯ準拠）ペンスキーマルテンス法によって引火点を測定したところ、次の表２に示される結果が得られた。
【００８３】
2004028565.tif 000004
試験終了後試料の温度が２８℃に下がった時点で燃料を観察すると、その乳化状態には変化が見られなかった。
【００８４】
次に、同じく前記本発明燃料１についてＪＩＳ・Ｋ・２２６５に準拠するクリーブランド・オープン・カップ法によって引火点を測定したところ、次の表３に示される結果が得られた。
【００８５】
2004028565.tif 000005
【００８６】
以上の結果から、本発明燃料１は、それらの原料である軽油が引火性であるにも拘かわらず、本発明燃料１は引火点のない燃料として、したがって危険物取扱法で規定される燃料とは関係のない燃料として取り扱えることが判った。
【００８７】
実施例９
上記の本発明燃料１ないし３を製造する場合の水としてはいずれも軟水を使用したが、この水を硬度が３４３ｐｐｍというような３００ｐｐｍを超える硬水に替えても、本発明燃料１ないし３と同様に安定した本発明燃料が得られた。
疎水性液体燃料と水とを混合して乳化する場合に、その水が硬水であると、その乳化は、水が軟水である場合と比べて一層困難になって、たとえ乳化できてもその状態を３か月以上のような長期間維持することは一般に容易でない。
【００８８】
しかし、本発明によれば、燃料を製造する場合の水が上記のような高度の硬水であっても、安定した乳化状態を長期間維持できる乳化燃料が提供される。これは、本発明で用いられるセラミックスが水に対して電子を供与するという作用が顕著であって、このセラミックスと接触した硬水が軟水に変わるためである。
このようなセラミックスの作用は、このセラミックスを上記の３４３ｐｐｍの硬度を有する井戸水に７時間浸した後、この硬度が２２１ｐｐｍに低下したことによって証明された。このような結果は、水中のイオンがセラミックスに吸着されたことによるものである。
【００８９】
【発明の効果】
以上述べた説明から明らかなように、本発明によれば、良好な混合状態を長期間保持することができ、また、容量比で半分近くか、あるいはそれ以上の水分を含んで外燃機関および内燃機関のどちらでも従来の燃料と同様に燃焼させることができる安定な燃料が提供される。そして従来の燃料の消費率を５０％近くも低下させることができる結果、従来の燃料の消費量を低減させて、燃焼による二酸化炭素の発生量を減らすと同時に、燃焼に必要な酸素量、すなわち空気量を減らすこともでき、その燃焼時には不完全燃焼によって生ずる煤や一酸化炭素あるいは燃焼に関与する燃料または空気に由来する窒素酸化物の量を著しく低減させ、更に燃料に由来する硫黄酸化物および窒素酸化物の発生も低く抑えて、大気汚染の防止に有利な燃料が提供される。
【００９０】
また、界面活性剤を使用しなくても、あるいは界面活性剤の使用量が少なくても、疎水性液体燃料と水とのクラスターの大きさを超微粒子状に揃えることによって安定した乳化状態を長期間保持できる燃料が提供されので、種々の容器によって運ばれる流通経路を利用して、生産者から消費者に配ることができる便利な燃料が提供される。
【００９１】
本発明の燃料は多量の水分を構成成分として含んでいるために、従来の液体燃料に比べて生態系に対する毒性が低く、そして微生物による生分解を受け易いという特徴も有する。したがって、本発明の燃料は、それ自体でも、従来の石油系燃料等と比べて環境汚染防止の上で優れているという利点も具えている。また、原料として使用される従来の液体燃料が引火点を示すものであっても、多量の水分が混入されるために引火点を示さないような安全な燃料となるので、本発明の燃料は危険物取締法でいう危険物には当たらない安全性に優れた燃料になり得るという利点を備えている。
【００９２】
本発明の燃料は多量の水分を含んでいるにも拘かわらず、液体燃料と水とが超微粒子の形で互いに密に、かつ安定した還元状態で混合されているので、本発明の燃料を使用する場合にはタンクや配管および燃焼機器に錆が生じ難いという利点も得られる。
【００９３】
本発明においては、軟水ばかりでなく、或る程度の硬度を有する天然の硬水でも、燃料中に混合される水として使用できるという利点があるので、例えば、航行中の船舶内に淡水化装置を設置しておけば、それによって造られた淡水を本発明の燃料の原料として使うことができる。したがって、このような場合は、比較的少量の原料燃料によって、すなわち燃料を節約しながら航行を続けることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の乳化状液体燃料の製造方法を示すブロック図である。
【図２】本発明で用いられる粉砕装置の概要を示す縦断側面図である。
【図３】上記粉砕装置における粉砕羽根の斜視図である。
【図４】上記粉砕羽根における粉砕刃の拡大斜視図である。
【図５】上記粉砕装置における仕切り円盤の平面図である。
【図６】本発明で用いられる鉱物または岩石の粉体、あるいは、場合によりこの粉体と混合されて用いられる炭素質材料微粉末と粉体との混合物の粒度分布の一例を示す粒度分布図である。
【符号の説明】
１・・・・・・粉砕装置
２・・・・・・本体
３・・・・・・ホッパー
４・・・・・・製品取り出し管
５・・・・・・フィルター
８・・・・・・回転軸
９・・・・・・粉砕羽根
９ａ・・・・・円錐部
９ｂ・・・・・円筒部
９ｃ・・・・・粉砕刃
１０・・・・・仕切り円盤
１０ａ・・・・切り欠き部
１１・・・・・ノズル
１２・・・・・循環パイプ
１３・・・・・循環ポンプ
１４・・・・・モーター
Ｗ・・・・・・水
Ｆ・・・・・・疎水性液体燃料
Ｓ・・・・・・界面活性剤
Ｐ・・・・・・ポンプ
Ｍ・・・・・・混合装置
Ｈ・・・・・・高周波電磁波照射装置
Ｔ・・・・・・製品タンク
Ｃ・・・・・・コック
Ｇ・・・・・・鉱物および／または岩石、あるいはこれらと共に装入される炭素質材料
Ｑ・・・・・・鉱物および／または岩石の粉体、またはこれに炭素質材料の微粉末が混ざり合った混合物
ＥＦ・・・・・乳化状液体燃料
ＰＡ・・・・・圧入空気
【図１】
2004028565.tif 000006
【図２】
2004028565.tif 000007
【図３】
2004028565.tif 000008
【図４】
2004028565.tif 000009
【図５】
2004028565.tif 000010
【図６】
2004028565.tif 000011