(57)【要約】【課題】油中水滴型の乳化燃料を製造して燃焼装置に供給する装置に関し、燃料油、水及び乳化剤（界面活性剤）の混合液中で負荷面体を動作させることにより製造された乳化燃料を、その微細水滴の均一な乳化状態を保持したまま、性質を低下させることなく、連続的かつ安定的に燃焼装置に供給可能にする。【解決手段】燃料油、水及び界面活性剤を互いに当接回転するローラ列ないし互いに噛合回転する歯車列からなる負荷面体を設けた１次処理槽に供給して所定時間保持することにより、所定量の乳化燃料を製造し、当該所定量の乳化燃料を攪拌装置を設けた２次処理槽に移送し、攪拌装置を動作させながら当該２次処理槽から燃焼装置に連続的に供給し、この燃料の供給と並行して１次処理槽で次の所定量の乳化燃料を製造する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定量の燃料油、水及び界面活性剤を互いに当接回転するローラ列ないし互いに噛合回転する歯車列からなる負荷面体を設けた１次処理槽に供給して所定時間保持することにより、所定量の乳化燃料を製造し、当該所定量の乳化燃料を攪拌装置を設けた２次処理槽に移送し、攪拌装置を動作させながら当該２次処理槽から乳化燃料を燃焼装置に連続的に供給し、この燃料の供給と並行して前記１次処理槽で次の所定量の乳化燃料を製造することを特徴とする、乳化燃料の供給方法。
【請求項２】
互いに当接回転するローラ列ないし互いに噛合回転する歯車列からなる負荷面体を内部に備えた１次処理槽（１）と、攪拌置を備えた２次処理槽と、所定時間間隔で運転されて所定量の乳化燃料を１次処理槽から２次処理槽へ移送する移送ポンプ（２５）と、２次処理槽内の乳化燃料を連続的に燃焼装置に供給するための連続運転される供給ポンプ（２６）と、間欠的に運転されて１次処理槽（１）に燃料油、水及び界面活性剤をそれぞれ所定量供給する給油装置（５３）、給水装置（１８）及び界面活性剤供給装置（２２）とを備えている、乳化燃料の供給装置。
【請求項３】
負荷面体が縦軸回りに噛合回転する上下に配置された複数の歯車列からなり、攪拌装置が縦軸回りに回転する上下複数の回転翼からなる、請求項２記載の乳化燃料の供給装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、油中水滴型の乳化燃料を製造してボイラなどの燃焼装置に供給する装置に関するもので、燃料油、水及び乳化剤（界面活性剤）の混合液中で互いに接触回転するローラ列や噛合回転する歯車列などの負荷面体を動作させることにより製造された微細水滴を分散した油中水滴型の乳化燃料を、その微細水滴の均一な乳化状態を保持したまま、ボイラのバーナなどの燃焼装置に安定的に供給する手段に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
灯油、重油などの各種石油系燃料に水と界面活性剤とを加えて乳化（エマルジョン化）した油中水滴型の乳化燃料は、燃焼装置のバーナから炉内に噴射されたときに、油中に分散した微細な水滴が爆発的に沸騰して燃料油を微粒化して拡散することにより、気体燃料に近い状態での完全燃焼を可能にして、燃焼効率を向上させると共に、煤塵や窒素酸化物の発生を抑制する効果があることが知られている。
【０００３】
このような乳化燃料の好ましい特徴を発揮させるためには、燃料油中に添加した水をできるだけ細かい水滴にして燃料油中に均一に分散させる必要があり、分散した水の径が大きかったり、分散が不均一であると、乳化燃料の上記の特徴を十分に発揮させることができない。従来、油中水滴型の乳化燃料は、燃料油に水と界面活性剤とを加えて、攪拌、超音波、噴射などの手段により、燃料油中に水を分散させるようにしていたが、これらの手段では十分に微細化した水粒子を燃料油中に分散させることができなかったことから、この問題を解決する手段として特許文献１には、燃料油、水及び界面活性剤の混合液中で互いに当接するローラ列や歯車列などの負荷面体を動作させてそれらの負荷面体により燃料油、水及び界面活性剤の混合液を薄層繊維状に引き伸ばして、より微細な（３〜５ミクロン）水滴を燃料油中に均一に分散させることを可能にした乳化燃料の製造装置が提案されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭５９−２３２１７７号公報
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
乳化燃料は、比重が異なり、かつ親和性のない水と油という液体同士を界面活性剤の力を借りて強制的に分散混合したものであるため、時間が経過すると、油中に分散した水滴が凝集したり分離したりする現象が起こり、乳化燃料本来の性能が発揮できなくなる。従って、乳化燃料は、製造されたあと速やかに燃焼する必要があるが、上記製造装置では所定容量の乳化燃料が間欠的に製造され、一方、燃焼は燃料を連続的にバーナに送り込むことによって行われるので、製造装置からまだ完全に乳化されていない燃料が燃焼装置に供給されたり、装置内で滞留することによって水滴が凝集分離した燃料が燃焼装置に供給されたりして、微細水滴の均一分散を可能にするという製造装置の特徴が実際の燃焼時に十分生かされていないという問題があった。
【０００６】
この発明は、この問題を解決して、特許文献１に記載されたローラ列や歯車列などの負荷面体を用いた乳化燃料製造装置を利用して、微細水滴を均一に保持した乳化燃料を、その性質を低下させることなく、連続的かつ安定的に燃焼装置に供給することを可能にした、乳化燃料の供給手段を得ることを課題としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決したこの発明の乳化燃料の供給方法は、所定量の燃料油、水及び界面活性剤を互いに当接回転するローラ列ないし互いに噛合回転する歯車列からなる負荷面体を設けた１次処理槽に供給して所定時間保持することにより、所定量の乳化燃料を製造し、当該所定量の乳化燃料を攪拌装置を設けた２次処理槽に移送し、攪拌装置を動作させながら当該２次処理槽から乳化燃料を燃焼装置に連続的に供給し、この燃料の供給と並行して前記１次処理槽で次の所定量の乳化燃料を製造することを特徴とするものである。
【０００８】
また上記方法を実施するのに好適なこの発明の乳化燃料の供給装置は、互いに当接回転するローラ列ないし互いに噛合回転する歯車列からなる負荷面体を内部に備えた１次処理槽１と、攪拌置を備えた２次処理槽と、所定時間間隔で運転されて所定量の乳化燃料を１次処理槽から２次処理槽へ移送する移送ポンプ２５と、２次処理槽内の乳化燃料を連続的に燃焼装置に供給するための連続運転される供給ポンプ２６と、間欠的に運転されて１次処理槽１に燃料油、水及び界面活性剤をそれぞれ所定量供給する給油装置５３、給水装置１８及び界面活性剤供給装置２２とを備えている。
【０００９】
上記のこの発明に係る乳化燃料の供給装置における負荷面体は、縦軸回りに噛合回転する上下に配置された複数の歯車列で構成するのが好ましく、また、攪拌装置は、縦軸回りに回転する上下複数の回転翼で構成するのが好ましい。
【００１０】
負荷面体を用いた特許文献１記載の製造装置によれば、従来方法に比べてより微細で均一な水滴を分散した油中水滴型の乳化燃料を得ることができた。しかしながら、当該製造装置から乳化燃料をボイラの燃焼装置に供給した燃焼試験では、期待した燃費の向上効果及び煤煙や窒素酸化物の低減効果が得られなかった。本願の発明者らは、当該燃焼試験の結果を解析し、その原因を追求することにより、本願発明を為すに至った。
【００１１】
即ち、負荷面体を用いた乳化燃料の製造では、所定時間のバッチ処理が必要であるところ、当該製造装置から乳化燃料を連続的に燃焼装置に供給する方法では乳化が不十分な燃料が供給されること、また当該製造装置で製造された乳化燃料を一時貯留槽に貯留して燃料装置に供給する方法では水滴の凝集や分離が生じることが、上記燃料試験で所望の効果が得られなかった理由であることが判明した。そこでこれを改善する方法を種々試みた結果として、本願発明がなされたのである。
【００１２】
本願発明の１次処理槽１で製造された乳化燃料を２次処理槽２に一括して移送し、２次処理槽２で攪拌しながら当該乳化燃料を保持することにより、油中の微細水滴の分布がより均一になると共に、水滴の凝集や分離が防止され、この２次処理槽から燃焼装置に連続的に乳化燃料を供給することにより、微細水滴を分散させた均質な乳化燃料を安定的に燃焼装置に供給することができ、所望の燃費の向上作用並びに煤塵及び窒素酸化物の低減作用を発揮させることができた。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示す実施例を参照して、この発明の一実施形態を詳細に説明する。
図１は、この発明を用いた燃料供給システムの一例を示すブロック図で、１は１次処理槽、２は２次処理槽、３は水槽、４は乳化剤槽、５は１次処理槽１内に設置された負荷面体ユニット、６は２次処理槽２内に設置された攪拌装置、１ａ、２ａ、３ａ及び４ａは、１次処理槽、２次処理槽、水槽及び乳化剤槽に設けたフロートスイッチで、フロートスイッチ１ａ、３ａ、４ａは液面の下限値と上限値とを検出でき、フロートスイッチ２ａは前記に加えて中間値も検出できる。
【００１４】
７及び８は重油パイプで、燃料となるＡ重油が燃料フィルタ９、電動３方弁１０及び油量計１１を通って１次処理槽１に供給される。燃料の乳化処理を行わないときは、電動３方弁１０を切換えてＡ重油を重油パイプ８で直接燃焼装置へ供給する。１５及び１６は水パイプで、溶媒となる水は、水槽のフロートスイッチ３ａで開閉される電磁弁１７を通って水槽３に供給され、水槽３の水は、水ポンプ１８及び水量計１９を通って１次処理槽１に供給される。２０及び２１は乳化剤パイプで、Ａ重油中に水を懸濁するのに使用する乳化剤は、乳化剤槽のフロートスイッチ４ａにより開閉される電磁弁１２を通って乳化剤槽４に供給され、乳化剤槽４の乳化剤は、決められたタイマで作動する乳化剤ポンプ２２を経て１次処理槽１に供給される。２３及び２４は乳化燃料パイプで、１次処理槽１で製造された乳化燃料は、移送ポンプ２５で２次処理槽２に送られ、２次処理槽２で安定化された乳化燃料は、吐出ポンプ２６で燃焼装置へと送られる。２７は燃焼装置からの乳化燃料の戻りパイプである。５４は燃料装置からのＡ重油の戻りパイプである。
【００１５】
図２及び図３は、負荷面体ユニット５の縦断面図及び横断面図である。２８はユニットフレームで、上板２９、下板３０及び底板３１を４本の支柱３２で連結した構造である。ユニットフレーム２８の中央には、図示しない継手で電動機３３（図１参照）に連結された駆動軸３４が上板２９と下板３０とに設けた軸受３５で回転自在に軸支されており、その下端の下板３０と底板３１との間の空間には、攪拌翼３６が装着されている。下板３０は、図３に示すように上下方向に連通する開口３７を備えており、攪拌翼３６の回転によって混合液が下板３０を上下方向に流通できるようになっている。駆動軸３４には、３個の歯車３８が固定されている。
【００１６】
駆動軸３４の周囲には、４本の従動軸３９がその両端を上板２９と下板３０とに固定して設けられており、これらの４本の従動軸に駆動軸の歯車３８と噛合する従動歯車４０が軸受４１を介して各従動軸３９に自由回転可能に軸支されている。駆動軸３４が電動機３３で回転駆動されると、歯車３８が回転し、従動歯車４０が従動回転する。この時、歯車３８と従動歯車４０との噛み合い歯面に燃料油、水及び乳化剤の混合液を薄膜状に展伸する負荷面が形成される。歯車がインボリュート歯車であるときは、歯面相互の転がり接触によって混合液が引き伸ばされ、水を微細水滴にして燃料油中に懸濁させる。そして、攪拌翼３６が軸方向流を生成させ、各歯車列が放射方向流を生成させるので、１次処理槽１内の混合液は満遍なく攪拌されて、所定時間（２０分程度）の負荷面体ユニット５の運転により、１次処理槽１内の燃料油、水及び乳化剤の混合液が微細水滴を均一に懸濁した乳化燃料となる。
【００１７】
図４及び図５は、２次処理槽２に設けた攪拌装置６を示す図で、電動機４２で回転駆動される攪拌軸４３に攪拌翼４４を３段に固定したものである。各段の攪拌翼は、図５に示すように２枚のブレードを備え、１２０度ずつ位相を変えて固定されている。
【００１８】
次に図６を参照して、図１ないし５で説明した装置の作動を説明する。１次処理槽１で製造された乳化燃料は、移送ポンプ２５で一括して２次処理槽２に移送される。２次処理槽２に移送された乳化燃料は、当該槽に設けられた攪拌装置６で攪拌されつつ一時貯留され、吐出ポンプ２６で電動３方弁４６を通って送り出される。送り出された乳化燃料は、吐出流量計４７を経てバーナ４８に供給される。バーナ４８からの戻り燃料は、戻り流量計４９、電動３方弁５１を通って戻り配管２７で２次処理槽２に返送される。
【００１９】
空になった１次処理槽１へは、Ａ重油貯蔵槽５２から給油ポンプ５３で図１に示した電動３方弁１０、油量計１１を経て所定量のＡ重油が供給される。また、所定量の水が水槽３から水ポンプ１８、水量計１９を通って１次処理槽１に供給され、乳化剤槽４の乳化剤が乳化剤ポンプ２２で１次処理槽１に供給される。Ａ重油、水及び乳化剤の供給量は、油量計１１及び水量計１９のカウンタ設定及び乳化剤ポンプ２２のタイマ設定によって調整される。
【００２０】
１次処理槽１に所定量の割合でＡ重油、水及び乳化剤が供給された後、所定時間（２次処理槽のフロートスイッチが中間位置を検出するまでの時間。例えば２０分位）負荷面体ユニット５が駆動されて、所定量の乳化燃料が製造される。そして、２次処理槽のフロートスイッチが中間位置になったとき、１次処理槽１で製造された乳化燃料が移送ポンプ２５で一括して２次処理槽に移送される。水槽３が空になると、電磁弁１７が開いて市水が供給され、乳化剤槽４が空になれば乳化剤貯蔵槽５０から乳化剤が供給される。
【００２１】
以上の作動を繰り返すことにより、微細水滴を均一に混合した乳化燃料が燃料装置のバーナ４８に供給される。Ａ重油を直接燃焼するときは、電動３方弁１０及び４６を切換えて、給油ポンプ５３でＡ重油が直接バーナ４８へ供給されるようにする。このときの戻り油は、電動３方弁５１を切換えることにより、戻りパイプ５４を経てＡ重油貯蔵槽５２に返送される。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したこの発明により、微細水滴を均一に懸濁した油中水滴型の乳化燃料を水滴の供給や分離を生じさせることなく連続的に安定に燃焼装置に供給することができ、重油燃焼装置などにおいて、燃料と燃焼用空気とのより均一な混合と燃焼温度の均一化により、燃料消費量の低減及び煤塵や窒素酸化物の低減を実現することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明を用いた乳化燃料供給システムを示すブロック図
【図２】負荷面体ユニットを示す縦断面図
【図３】図２のＡ部断面図
【図４】２次処理槽に設ける攪拌装置の側面図
【図５】図４のＢ部断面図
【図６】処理の流れを示すフロー図
【符号の説明】
１  １次処理槽
１８  ポンプ
２２  ポンプ
２５  移送ポンプ
２６  吐出ポンプ
５３  給油ポンプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
2004170006.tif 000005
【図４】
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【図５】
2004170006.tif 000007
【図６】
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