(57)【要約】【課題】高性能で低価格なエマルジョン製造装置を提供する。【解決手段】円盤状部材を加工して、一方向にねじりをもたせた複数枚の翼からなる回転翼状体と、前記回転翼状体の翼のねじり方向を逆向きにした回転翼状体を、交互に複数枚接触または近接配置させるとともに、半球面状に加工された部材の中央部に穿孔された半球面状体と、同部材の中央部の周辺部に複数の徴小孔を設けた半球面状体を交互に複数個接触または近接配置させ、これらの回転翼状体および半球面状体を、緊密に接触する内径を持つ管内に挿入して構成する。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円盤状部材を加工し、一方向にねじり（傾き）を持たせた複数枚の翼からなる回転翼状物体と、前記回転翼状物体の翼のねじり方向を逆向きにした回転翼状物体を交互に複数枚接触または近接に配置し、この回転翼状物体の列状集合体を緊密に接触する内径を持つ管内に挿入して構成されたエマルジョン製造装置。
【請求項２】
プレス成型などの手法により半球面状に加工された部材の中央部に穿孔された半球面状物体と、前記半球面状物体の穿孔位置が中央部ではなく中央部の周辺部に複数の微小孔設けた半球面状物体を、複数個複合的に組み合わせて接触または近接に配置し、この半球面状物体の列状集合体を緊密に接触する内径を持つ管内に挿入して構成されたエマルジョン製造装置。
【請求項３】
前記請求項１及び請求項２に記載の回転翼状物体の列状集合体と半球面状物体の列状集合体を同一管内に併設することにより構成されるエマルジョン製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、エマルジョン燃料の製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】水と燃料（重油、軽油、灯油、植物油など）を混合して作られるエマルジョン燃料は、燃焼時に煤やＮＯｘなどの排出が極めて少ない低公害燃料として知られている。エマルジョン燃料を製造する場合、混合装置の性能の良否が製造されたエマルジョン燃料の燃焼性能や長期安定性に大きく影響を及ぼす。これまで混合装置、特にインライン型の混合装置には、スタティックミキサーや高圧ホモジナイザーなどが利用されてきた。スタティックミキサーの場合は、管路内に流体が交互に回転しながら進行するように交互にねじり方向が反転するフィン列が挿入されている。一方、高圧ホモジナイザーの場合は、数百〜数千気圧の高圧で流体を徴小ノズルから噴出させ、そのとき発生する大きな剪断力で微細混合を促進している。しかし、スタティックミキサーでは十分な微細混合が得られず、高圧ホモジナイザーはエマルジョン製造時に消費するエネルギーに比べて製造量が少なく、装置の値段も非常に効果になるという問題点があった。
【０００３】
この問題を解決するため、特開２００１−３４８５８１号公報に記載された発明がある。この発明には、エマルジョン燃料の製造方法およびその効果が示されているが、その要旨とするところは、エマルジョン燃料をポンプによる圧出またはノズルからのジェット噴出により高速で衝突させ、ロータにより巨視的に撹拌するとともに、磁場印加装置を通過させて起電力によってミセル粒子の各分子クラスタを引きちぎり、ミセル粒子の混合および拡散を促進して粒径を小さくするものであるが、装置が複雑であり製品としては高価格なものであった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、この様な問題点に鑑み、高性能で低価格なエマルジョン製造装置を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するため第１の発明は、円盤状部材を加工して一方向にねじりを持たせた翼を複数有する回転翼状体と、前記回転翼状体の翼のねじり方向を逆向きにした回転翼状体を交互に複数枚接触配置して、この回転翼状体の列状集合体を緊密に接触する内径を持つ管内に挿入して構成する。
【０００６】
第２の発明は、プレス成型などの手法により半球面状に加工された部材の中央部に穿孔した半球面状物体と、前記半球面状物体の穿孔位置が中央部ではなく、中央部の周辺部に複数の徴小孔を設けた半球面状物体を交互に複数個接触配置し、この半球面状物体の列状集合体を緊密に接触する内径を持つ管内に挿入して構成する。
【０００７】
第３の発明は、前述した回転翼状物体の列状集合体と半球面状物体の列状集合体を同一管内に併設して構成する。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基づき詳細に説明する。
【０００９】
本実施例のエマルジョン製造装置は、円盤状部材を加工して、一方向にねじりを持たせた複数枚の翼からなる回転翼状体と、前記回転翼状体の翼のねじり方向を逆向きにした回転翼状体を、交互に複数枚接触または近接配置させるとともに、半球面状に加工された部材の中央部に穿孔された半球面状体と、同部材の中央部の周辺部に複数の徴小孔を設けた半球面状体を交互に複数個接触または近接配置させ、これらの回転翼状体および半球面状体を、緊密に接触する内径を持つ管内に挿入して構成される。
【００１０】
図１は、円盤状部材を加工して形成された前記回転翼状体１を表した図であり、一方向にねじりを持たせた複数枚の翼２が中央部分で結合しており、中心部には中央孔３が設けられている。前記回転翼状体１は、円盤平面に対して正方向のねじりを持つ翼２ａを有する回転翼状体１ａと、円盤平面に対して負方向のねじりを持つ翼２ｂを有する回転翼状体１ｂがある。
【００１１】
図２に示すように、これらの回転翼状体１ａと１ｂを交互に配置し、長寸のボルトからなる心棒４を前記中央孔３に挿通させる。そして、図３および図４に示すように複数の回転翼状体１を緊密に接触配置させ、両端をナットで固定する。こうして、列状回転翼状体５が形成される。また、同様の方法で回転翼状体１を僅かな間隔で近接配置させて固定し、列状回転翼状体を形成してもよい。なお、形状を表すために「回転翼状体」と呼ぶこととしているが、本実施例の回転翼状体１および列状回転翼状体５は固定され、回転しない。
【００１２】
こうして形成された列状回転翼状体５は、緊密に接触する内径を持つ管１０に挿入され、エマルジョン製造装置１５を構成する一部品となる。列状回転翼状体５が挿入された管１０の一方の開口部より、水と燃料と活性剤からなるエマルジョン流体を圧入すると、翼２の隙間を通過してもう一方の出口まで到達する。その時管１０の内部では、図４に示されるようにねじれ方向の異なる翼２が交互に配置されているため、流体がそれぞれの翼を通過するたびに流れの方向が反転され、流体の混合が促進されていくこととなる。
【００１３】
図５は、前記半球面状体６を表した図であり、半球面状の中央部に穿孔され中心孔７を有する半球面状体６ａと、半球面状の中央部の周辺部に複数の徴小孔８を有する半球面状体６ｂがある。これらの半球状面体６ａと６ｂを交互に複数接触配置させて固定する。こうして、本実施例のエマルジョン製造装置のもう一つの構成要素である列状半球面状体９が形成される。
【００１４】
こうして形成された列状半球面状体９を緊密に接触する内径を持つ管１０に挿入し、列状半球面状体９の凹部側からエマルジョン流体を圧入する。すると、図６に表すように流体は最上流の半球面状体６ａに衝突し、中心孔７から流出する。そして次の半球面状体６ｂに到達した後、複数の徴小孔８から高速の噴流として流出し、次の半球面状体６ａの壁面に高速で衝突する。この衝突によりエマルジョン流体の微細混合が促進される。
【００１５】
このような特徴を持つ列状回転翼状体５と列状半球面状体９の双方を、図７に示すように列状回転翼状体５と列状半球面状体９の凹部側が隣り合うようにして、緊密に接触する内径を持つ管１０に挿入する。こうして、本実施例に係るエマルジョン製造装置１５が構成される。管１０の列状回転翼状体５側を入口とすることで、入口から圧入されたエマルジョン流体が列状回転翼状体５を通過して混合され、続いて列状半球面状体９を通過してさらなる微細混合が行われることとなる。
【００１６】
図９は、本実施例のエマルジョン製造装置１５を使用したエマルジョン燃料の製造システムを表した図である。このエマルジョン燃料製造システム２０は、水を蓄えたタンク２１と燃料を蓄えたタンク２２と活性剤を蓄えたタンク２３とが設けられ、水と燃料と活性剤はパイプ２４を通って混合槽２５に運ばれる。混合槽２５に溜められた水と燃料と活性剤は撹拌装置２６により撹拌されてエマルジョン流体となった後、ポンプ２７により装置１５に圧送される。
【００１７】
ユニット１５に圧送されたエマルジョン流体は、まず列状回転翼状体５に到達する。エマルジョン流体が列状回転翼状体５を通過する際、ねじれ方向の異なる翼２が交互に配置されているため、流体がそれぞれの翼を通過するたびに流れの方向が反転され、エマルジョン流体の混合が促進される。こうして回転翼状体１が緊密配置された回転翼状体５を通過したエマルジョン流体は、列状半球面状体９に到達する。すると、エマルジョン流体は最上流に配置される半球面状体６ａに衝突し、中心孔７から流出する。そして次の半球面状体６ｂに到達した後、複数の徴小孔８から高速の噴流として流出し、次の半球面状体６ａの壁面に高速で衝突する。こうして衝突を繰り返すことで、さらなる微細混合が促進される。
【００１８】
このように装置１５内で微細撹拌混合されたエマルジョン流体は、精緻なミセル構造を持つエマルジョン燃料となり、バーナーやディーゼルエンジンなどの燃焼装置に供給される。
【００１９】
このような特徴を持つ本実施例のエマルジョン製造装置を用いて、以下のような実験を行った。内径２２ｍｍ、長さ３２０ｍｍのステンレス管の内部に、図４と同じ構造の有効長２００ｍｍの列状回転翼状体と、８個の半球面状体から構成される列状半球面状体を挿入して作られたエマルジョン製造ユニットを使用して、軽油と水のＷ／Ｏ（Ｗａｔｅｒ  ｉｎ  Ｏｉｌ）型エマルジョン燃料を製造した。軽油と水の混合割合は８０：２０で、界面活性剤の添加量は０．５（ｖｏｌ．％）である。また、エマルジョン製造ユニットの上流側には吐出圧力１０ｋｇ／平方センチメートルのポンプが設置されており、プレ混合されたエマルジョン流体をエマルジョン製造ユニットへ圧送している。エマルジョン製造ユニットの出口でエマルジョン燃料を採取し、レーザー光散乱方式の粒度分布測定器でミセル粒径の平均値を測定したところ、０．３μｍであった。また、このエマルジョン燃料を１ヶ月間、静置状態で観察した結果、まったく分離が認められず、きわめて安定性の良好なエマルジョン燃料であることが確認された。
【００２０】
以上、本発明の実施例の一例を説明したが、本発明はこのような実施例に限定されるものではない。例えば、本実施例では複数の回転翼状体１を接触配置した列状回転翼状体５を用いたが、近接に配置した列状回転翼状体を用いてもよいし、接触配置したものと近接配置したものを併用してもよい。列状半球面状体９についても同様に、複数の半球面状体６を近接に配置した列状半球面状体を用いてもよいし、接触配置したものと近接配置したものを併用してもよい。さらに、本発明のエマルジョン製造装置は食用エマルジョンの製造にも利用できるものである。その他当業者であれば容易に考え付く種々の改良を施しした状態で実施し得ることは言うまでもない。
【００２１】
【発明の効果】本発明のエマルジョン製造装置は、シンプルな構造でありながらエマルジョン流体を効果的に微細混合できるため、本発明のエマルジョン製造装置を組み込むことで、非常に低価格で高性能なエマルジョン燃料製造装置を提供することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】回転翼状体１を示す図である。
【図２】回転翼状体１を管１０内に挿入したところを表す模式図である。
【図３】列状回転翼状体５を示す斜視図である。
【図４】列状回転翼状体５を示す平面図である。
【図５】半球面状体６を示す図であり、（ａ）は外観を示す斜視図、（ｂ）および（ｃ）はそれぞれ半球面状体６ａ、６ｂを示す正面図である。
【図６】列状半球面状体９の断面図であって、流体の流れを矢印で表したものである。
【図７】本実施例に係るエマルジョン製造装置１５を模式的に現した断面図である。
【図８】エマルジョン製造装置１５を使用したエマルジョン燃料製造システムを示すモデル図である。
【符号の説明】
１    回転翼状体
１ａ  正方向のねじりをもつ回転翼状体
１ｂ  負方向のねじりをもつ回転翼状体
２    翼
２ａ  正方向のねじりをもつ翼
２ｂ  負方向のねじりをもつ翼
３    中央孔
４    心棒
５    列状回転翼状体
６    半球面状体
６ａ  中央部に穿孔された半球面状体
６ｂ  中央周辺部に徴小孔をもつ半球面状体
７    中心孔
８    徴小孔
９    列状半球面状体
１０  管
１５  エマルジョン製造装置
２０  エマルジョン燃料製造システム
２１  水を蓄えたタンク
２２  燃料を蓄えたタンク
２３  活性剤を蓄えたタンク
２４  パイプ
２５  混合槽
２６  撹拌装置
２７  ポンプ
【図１】
2004161943.tif 000003
【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】
2004161943.tif 000008
【図７】
2004161943.tif 000009
【図８】
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