(57)【要約】【課題】  石油類やガス類と水とを低負圧で高速に流通させて相互の均質分散と水の極微細化を連続的多量に生成しえるエマルジョン化モジュールの提供。【解決手段】  全体が円柱状で供給口を有する表枠体と供出口を有する裏枠体と、該表枠体と裏枠体に連結密着できる衝突、撹乱、破砕区画体とが一体的に連結密着され、且この連結密着により表枠体及び裏枠体の内側面と、衝突、撹乱、破砕区画体との連結密着面に、供給口より供給された石油類やガス類と水をと均質分散混合と水の極微細化を図る衝突、撹乱、破砕分散区画が形成されてなる構成。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所要の素材と直径及び厚さで、その中央には所要口径の供給口が設けられた表枠体と、その中央に所要口径の供出口が設けられた裏枠体及びこれら表枠体及び裏枠体と同径で且適宜厚さの衝突、撹乱、破砕区画体とからなり、表枠体及び裏枠体の内側面と衝突、撹乱、破砕区画体の両側の連結面とが一体的に連結密着できるとともに、表枠体及び裏枠体の内側面には所要の円周線上にそれぞれその口径が異なり且深さが同等の分散半溝及び供給口近傍には移送半溝が形成され、更に衝突、撹乱、破砕区画体の連結面には、所要の円周線上にそれぞれ口径が異なり且深さが同等の分散補助溝と且挿通孔が貫通形成されてなり、表枠体及び裏枠体と衝突、撹乱、破砕区画体との連結に際して、分散半溝と分散補助溝との口径相互が適宜割合で接合分割され、以って多様な微細空隙を有する膨大数の衝突、撹乱、破砕分散区画を形成することを特徴とする低燃費低排出ガス燃焼用エマルジョン化モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は石油類やガス類等の燃焼源に、水を連続的短時に極微細化液滴と均質分散混合をなさしめ、低燃費化と低排出ガス化を可能とする、エマルジョン化モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】  産業活動や生活活動には膨大なエネルギーが消費されるものであるが、従来よりこれら産業活動や生活活動に消費されるエネルギーは、その利用の至便性やエネルギー効率のうえからガソリンを初め灯油、軽油、重油等の石油類や、都市ガスを初めＬＮＧやＬＰＧ等のガス類等が主として利用されて来た。
而して今日までの先進諸国の産業発展や生活発展における膨大量に亘る石油類やガス類の消費に伴って、既に資源の枯渇化が危惧され、加えて今後の発展途上国の大規模な産業拡大化に鑑み、資源枯渇化対策は国際的にも緊急且最重要な課題とされており、更には先進諸国のこれまでの膨大な石油類やガス類の燃焼使用に伴って排出された炭酸ガスや温暖化ガスの排出集積により地球環境は著しく汚染化され、健康被害の続発はもとより奇病の発生も頻発し加えて天候異変や異常気象が誘発されて集中豪雨による土砂崩れや河川の氾濫に伴う道路や家屋ばかりか農地の冠水等により、その被害額は膨大なものとされている。【０００３】  これがため天然資源枯渇化への対処並びに炭酸ガスや温暖化ガス排出抑制については各方面において検討がなされており、その一つとして産業活動や生活活動に係るエネルギーの電力への転換も積極的に進められているものの、利用の至便性やエネルギー効率のうえから依然として石油類やガス類への依存が強く、従って該石油類やガス類の利用と併せて燃費の低減化による資源の枯渇化防止と、且排出ガスの削減化による環境保全が重要且緊急な課題とされるに至っている。【０００４】  かかる課題への解決策の一つとして古くから灯油、軽油、重油等に水を分散混合させてエマルジョン化燃料とすることにより、分散混合させた水に水蒸気改質反応並びに水性ガス反応を創出せしめて、燃焼性の保持若しくは向上と且燃費の低減化や排気ガスの削減化が実現しえることが謳われてきたものの、今日に至るまで本格的実用使用には至っていない。
発明者等はかかる経緯について繰返し実験検証を重ねた結果、石油類と水とのエマルジョン化燃料を燃焼性を保持し若しくは向上させつつ安定した燃焼を図るうえからは、石油類と水とが均質に分散混合されていること、並びに混合される水の液滴を可能な限り微細化させることが、燃焼に際して瞬時に受熱微爆作用が発揮されること、及び燃焼時に気化熱の剥奪が防止され安定した燃焼が図れることを確認した。【０００５】  然るに従来までのエマルジョン化燃料は、相互に非相溶の石油類と水とを分散混合させるため乳化剤の使用による化学的結合により石油と水及び乳化剤が一体的結合されて液滴の微細化どころか却って見掛液滴径が大きくなり、微爆性の阻害とともに燃焼時の気化熱の剥奪も大きく、従って水の混合もせいぜい１０容量％以下に制約され、燃焼性の低下はもとより燃費の低減化や排出ガスの削減化も期待できぬ事由から実用化に至らぬものであり、更には近年では乳化剤が環境ホルモンの発生原因とされることも究明されたこととも相俟って乳化剤によるエマルジョン化は採用できない。【０００６】  他方乳化剤を排除した物理的分散混合手段としては高速撹拌ミキサーによる分散混合や超音波キャピラリー作用による分散混合が挙げられるものの、これら分散混合手段においては石油と水の如く相互が不溶性であり、且石油類や水も微細化もなされぬものであるから、相互の均質な分散混合もなされず而も微爆性や気化熱剥奪性も発揮されず、エマルジョン燃料化の手段としては不適である。【０００７】  反面静止型混合手段としては図５に示すように液体や粉体若しくは粘性体等を一方側より他方側に移送させつつ分割−位置移動−重ね合せを以って分散混合させるもので、その具体的例としては特開平９−１７３８０７で開示されてなる如く、入口及び出口を有する円筒状ケーシング内に所望する個数の混合集合エレメントを収納するもので、且この混合集合エレメントは互に対向する円板本体の前面に、この前面に対して側壁を直角となした前方開放の平面視が多角形状である有底筒状の小室を多数整列させて配列した大小２枚の円板を一組として、これを同心的に重合させた構成からなり、流体を入口からケーシングの内部空間に加圧流入させると、この流体の流れは上流側の混合エレメントの流通孔からその内部に達し、小径な円板により直進進路が妨げられて方向を変え、互いに連通する小室を経て中央部から外側に向って放射状に直角衝突、分散、合流、蛇行、過流等が組み合わさって複雑に流動し分散混合がなされるとするものである。【０００８】  而して本発明では連続的且多量に分散混合させる技術思想の一部としては該静止型混合手段が活用できるものの、本発明においては石油類やガス類と水とを極微細化させ且相互を均質に分散混合させるものであるから、入口より供給される石油類や水を単に集合エレメントの対向する円板本体前面に対して側壁を直角となした前方開放の平面視が多角形状である直底筒状の小室を多数整列させて配列した大小２枚の円板を一組とし、これを同心的に重合させ、円板相互のズレによる配位で形成される流通孔により分割の大きさが決定され、且十分に分割−位置位動及び重ね合せた流体を環装シール体にまで到達させ、而して環装シー���体の内周面と小径な円板とにより形成される流通路から小室を経て出口より排出させるもので膨大な負圧がかかり、流通させるための供給圧は莫大となり、且石油類と水との極微細化と相互の均質な分散混合には、流通速度に伴う噴霧作用も付加させることが要請されること等から、該静止型混合手段では不可能である。【０００９】  そこで発明者等は、石油類やガス類に対して水を加熱若しくは加温させ最大６０容量％割合まで混合させた混合物を高圧且高速で衝突撹乱破砕せしめて極微細状に分散混合させて混合液若しくは混合気燃料となしたうえ、燃焼ノズルで燃焼することで燃焼性に優れ低燃費で低排出ガス可能な低燃費低排出ガス燃焼方法及び装置を開発し、既に特願２０１０−２８０９７２号で開示している。
然るに石油類やガス類と水との分散混合によるエマルジョン化燃料は、従来からの燃焼源の主体をなす軽油や重油等から都市ガスやＬＰＧ、ＬＮＧ等のガス類への移行が進んでおり、従来からも石油類との分散混合には水の極微細化が望まれており、且ガス類との分散混合ではガス類白体の粒径が極微細であるから、水の液滴も超微細化することが均質な分散混合と微爆性の発揮や気化熱剥奪防止による安定した燃焼のうえから必須となる。
これがためには発明者等の先願の技術構成を更に革新して小さな負圧と早い流速で衝突、撹乱、破砕をなし、以って均質な分散混合と極微細化をなすことが不可欠とされ、これがためには表枠板と裏枠板との内側に形成される係合壁の形状や配置、挟持板に形成される係合区画や係合部等を新規な構成により形成することで実現しえることを究明し本発明に至った。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】  本発明は石油類やガス類と水とを、低負圧で高速に流速させて相互を複雑多様に衝突、撹乱、破砕させて水を極微細化させるとともに、連続的に多量に相互を均質分散させてエマルジョン化燃料を生成しえる、新規のエマルジョン化モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】  上述の課題を解決するために本発明が採用した技術手段は、所要の素材と直径及び厚さで且その中央には所要口径の供給口が設けられた表枠体と、この表枠体と同様の素材と寸法で且その中央に所要口径の排出口が設けられた裏枠体、及び該表枠体及び裏枠体と同様な素材と同等の直径で、而も表枠体と裏枠体とが一体的に連結される衝突、撹乱、破砕区画体とかならなり、表枠体及び裏枠体のそれぞれの内側面即ち衝突、撹乱、破砕区画体との連結面には、外周縁より所定距離の円周線線上には所定間隙毎に６若しくは８ヶ所衝突、撹乱、破砕区画体と螺合密着できる螺合孔が穿孔され、且この螺合孔の穿孔円周線上の対称的位置２ヶ所には、表枠体と裏枠体及び衝突、撹乱、破砕区画体との螺合固定位置を係止させる係止凹孔が穿孔されている。【００１２】  更にこの螺合孔の穿孔円周線の下部位円周線上には大きな口径と適宜深さの大型分散半溝が所定数個で形成され、且この大型分散半溝の形成部位に近接した下部位円周線上には、大型分散半溝の口径に対して略７５乃至８５％の口径でその深さも大型分散半溝と同等の深さの中型分散半溝が所定個数形成されている。加えてこの中型分散半溝の形成部位よりやや離れた下部位円周線上には、その口径が大型分散半溝に対して略７０乃至７５％で、且その深さも大型分散半溝と同等の小型分散半溝が所定個数を以って形成されている。
そしてこの小型分散半溝より離れた供給口若しくは排出口の直近で且その口径が大型分散半溝に対して略８５％で深さも大型分散半溝と同等の移送半溝が所定数個形成されている。【００１３】  他方かかる表枠材及び裏枠体と一体的に連結される衝突、撹乱、破砕区画体は表枠体及び裏枠体と同等の素材と直径で適宜の厚さからなり、その両側面には連結される表枠体若しくは裏枠体に形成された螺合孔と対応する位置に螺着孔が、更に係止凹孔と対応する位置には係止凸部が形成されている。そして連結される表枠体及び裏枠体の外周縁からの適宜間隙の円周線上に形成された大型分散半溝よりやや上部位の円周線上には、表枠体若しくは裏枠体の大型分散半溝と同等の口径で且その略半円と接合し、而も該大型分散半溝の下部位には該大型分散半溝の口径の略４０％の口径からなる極小型分散補助溝が形成され、且この近接する二つの略半円と接合しえる位置にその表裏面を貫通して挿通孔が所定数個で形成されている。【００１４】  更に極小型分散補助溝の下部位には、連接される表枠体及び裏枠体に形成された中型分散半溝により一方側が上部位の極小形分散補助溝の二つの略半円と、且他方側が下部位に形成されその口径が挿通孔に対して略６６％の細型分散補助溝の略半円と接合分割しえる円周線上に所定数個形成されている。
加えて該細型分散補助溝の下部位には、連接される表枠体及び裏枠体に形成された小型分散溝により細型分散補助溝並びに大型分散補助溝の部分的口径と接合しえる円周線上に、その口径が移送溝に対して同等の大型分散補助溝が所定数個で形成されている。加えて該大型分散補助溝の下部位には挿通孔と同等の口径で且供給口や供出口により略半円が接合される円周線上に、移送溝が形成され全体が一体的に連結された構成のものである。
【発明の効果】
【００１５】  本発明は上述の如き構成からなるものであって、適宜の素材と直径並びに厚さでその中央に供給口を有する表枠材及びその中央に供出口を有する裏枠体と、この表枠体と裏枠体とにより一体的に連結密着される衝突、撹乱、破砕区画体とから形成されるとともに表枠体及び裏枠体の内側面には、外周縁より所定距離の円周線上に所定間隙毎に６乃至８個の螺合孔が穿孔され、且この螺合孔の形成円周線上の対称的位置２ヶ所には、衝突、撹乱、破砕区画体との螺合固定係止させるための係止凹孔が形成されてなるとともに、連結される衝突、撹乱、破砕区画体の対称的位置には、それぞれ螺着孔並びに係止凸部が形成され、表枠体と裏枠体と衝突、撹乱、破砕区画体が簡便に連結密着できるよう配慮されている。【００１６】  かくしてなる表枠体及び裏枠体と衝突、撹乱、破砕区画体とが一体的に連結密着されて形成されたエマルジョン化モジュールに、その表枠体中央に形成された供給口より所要の圧力を以って適宜割合に混合された石油類及び水は、所要の口径と深さで且その半円部分が周回現出されてなる移送溝に衝突し撹乱破砕されたうえ対応位置に形成された移送補助溝内に衝突、撹乱、破砕されつつ流入し、更にこの移送補助溝と接合し微細流入隙が形成された細型分散補助溝並びに大型分散補助溝と小型分散半溝内に、更には極小型分散補助溝や細型分散補助溝及び中型分散半溝内に、そして極小型分散補助溝及び大型分散半溝へと順次広狭多彩な微細流入隙を流通しつつ衝突し、撹乱され破砕されて相互が十分に分散混合されたうえ、挿通孔を介して他方側に流動し、再びその中央に設けられた供出口に繰返し衝突撹乱破砕がなされ流動し、その供給残圧により供出口より石油と水とが十分に分散混合され、且極微細状に噴霧されてエマルジョン燃料化がなされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】  分散混合容量により供給口及び供出口の口径を決定のうえ、表枠体と裏枠体及び衝突、撹乱、破砕区画体が一体的に連結密着され、供給口より石油類と水若しくはガス類と水とを所要の混合容量割合を以って加圧供給し、その内部で衝突、撹乱、破砕を多様に繰返し、相互を均質に分散混合のうえ極微細状に噴霧供出させる構成。
【実施例１】
【００１８】  以下に本発明実施例を図とともに詳細に説明すれば、図１は本発明の説明図であって、該図１のＡは正面図、図１のＢは同側面図であって、本発明は灯油や軽油或いは重油等の石油類或いは都市ガスやＬＰＧ、ＬＮＧ等のガス類と水とを、相互に均質分散混合させてエマルジョン化燃料を形成させるものである。
とりわけ石油類と水とによるエマルジョン化には、相互が相溶性を有せぬため均質な分散混合とともに極微細化させる必要があり、これがためには供給口１Ａとともに混合される石油類や水を短時間内に小スペース内で、膨大数に亘って複雑多様に且微細区画内を衝突、撹乱、破砕せしめるうえから表枠体１と、更には供出口２Ａが設けられた裏枠体２は同様に円形状が好ましく、而もこの表枠体１と裏枠体２とは同様に円形状からなる衝突、撹乱、破砕区画体３と一体的に連結密着されている。【００１９】  そして表枠体１の中心に設けられてなる供給口１Ａの口径は、加圧流通させる流通量によって適宜に決定されるものであるが、その流通量が略１５乃至２２ｌ／ｍｉｎ程度においては略１２乃至１６ｍｍφ程度が一般的である。当然に該表枠体１と供給口１Ａとは一体的に形成させても、螺着により若しくは熔接による手段も採用できる。加えて裏枠体２とその中心に設けられる排出口２Ａの形成手段も同様である。【００２０】  そして本発明において、供給口１Ａが設けられた表枠体１と、供出口２Ａが設けられた裏枠体２と、衝突、撹乱、破砕区画体３との連結密着には、表枠体１並びに裏枠体２の外周縁より所定距離の円周線線上に、所定の間隙を以って螺合孔１Ｄが６乃至８ヶ所に形成され、且螺合ネジ１Ｃにより衝突、撹乱、破砕区画体３と螺合固定されている。
加えて表枠体１若しくは裏枠体２と、衝突、撹乱、破砕区画体３との螺合固定位置を係止固定させるため係止凹孔１Ｅも穿孔されている。【００２１】  かくしてなる表枠体１若しくは裏枠体２の内側面１Ｂ、即ち衝突、撹乱、破砕区画体３との連結密着面３Ａと接触面は図２に示すように、その外周縁１Ｆより所定距離の円周線線上には、衝突、撹乱、破砕区画体３と均等且強固な連結を図るうえから螺合ネジ１Ｃで螺着するための螺合孔１Ｄが好ましくは６乃至８ヶ所均等間隙で穿孔されている。加えてかかる螺合孔１０の形成円周線上には、表枠体１若しくは裏枠体２と衝突、撹乱、破砕区画体３との螺合固定位置を係止させる係止凹孔１Ｅが対称的位置２ヶ所に穿孔されている。【００２２】  そしてこの螺合孔１Ｄが形成されてなる円周線の下部位に位置する円周線上には大きな口径と適宜深さの大型分散半溝１０が所定数個で形成されており、更に該大型分散半溝１０の形成部位に近接した下部位円周線上には、大型分散半溝１０の口径に対して略７５乃至８５％の口径で、その深さも大型分散半溝１０と同等の中型分散半溝１１が所定数個で形成されている。
加えて該中型分散半溝の形成部位よりやや離れた下部位の円周線上には、その口径が大型分散半溝１０に対して略７０乃至７５％で、且その深さも大型分散半溝１０と同等の小型分散半溝１２が所定数個で形成されている。
更に該小型分散半溝１２より離れた中央に形成される供給口１Ａ若しくは供出口２Ａの直近で、且その口径が大型分散半溝１０に対して略８５％で深さも大型分散半溝１０と同等の移送半溝１３が所定数個形成されている。【００２３】  かかる場合において大型分散半溝１０や中型分散半溝１１、小型分散半溝１２の口径や形成数は表枠体１若しくは裏枠体２の直径と、供給口１Ａ若しくは供出口２Ａの口径を勘案して判断されるが、具体的形成位置は、連結密着される衝突、撹乱、破砕区画体３の連結密着面３Ａに形成される極小型分散補助溝２１や細型分散補助溝２２及び大型分散補助溝２３との接合により形成される微細流通間隙４並びに衝突、撹乱、破砕分散区画４Ａとの関係により決定される。【００２４】  即ち図３は衝突、撹乱、破砕区画体３の連結密着面３Ａの説明図であって、外周縁の下部位には表枠体１若しくは裏枠体２に形成された螺合孔１Ｄと対応する位置に、螺合ネジ１Ｃを螺着する螺着孔１Ｄが形成されており、且該螺着孔１Ｄの形成円周線上には、表枠体１や裏枠体２に形成された係止凹孔１Ｅに係合する係合凸部３０が形成されている。
そして表枠体１や裏枠体２の外周縁下方の円周線上形成された大型分散半溝１０よりやや上部位の円周線上には、該表枠体１若しくは裏枠体２の大型分散半溝１０と同等の口径で、且図４に示す如くその略半円と接合して、所要の微細流通間隙４を形成し、而も該大型分散半溝１０の下部位には該大型分散半溝１０の口径の略４０％の口径からなる極小型分散補助溝２１が形成され、且この近接する二つの略半円と接合し所要の微細流通間隙４を形成しえる位置に、その表裏面を貫通して挿通孔５が所定数個形成されている。【００２５】  更にこの極小型分散補助溝２１の下部位には、密着する表枠体１及び裏枠体２に形成された中型分散半溝１１により一方側が上部位に位置する極小型分散補助溝２１の二つの略半円と接合し、且他方側が下部位に位置し形成され、その口径が移送溝５に対して略６６％の口径の細型分散補助溝２２の略半円と接合し所要の流通間隙４を形成しえる円周線上に所定数個形成されている。
加えて細型分散補助溝２２の下部位には、連接される表枠体１及び裏枠体２に形成された小型分散溝１２により、該細型分散補助溝２２並びに大型分散補助溝２３の部分的口径と接合して適宜の流通間隙４が形成しえる円周線上にはその口径が移送補助溝６に対して同等の大型分散補助溝２３が所定数個で形成されている。更にこの大型分散補助溝２３のの下部位には挿通孔５と同等の口径で、且供給口１Ａや供出口２Ａによりその略半円が接合されて流通間隙４が形成される円周線上に移送補助溝６が形成されたものである。【００２６】  本発明はかかる如き構成であって実用使用に際しては図４に示す如く所要の圧力と石油類と水、若しくはガス類と水とを所要の混合割合を以って供給口１Ａより供給すると、該供給口１Ａに半円状に延出された移送補助溝６に激しく衝突し撹乱され且微細な流通間隙４を流通して移送半溝１３に破砕流入のうえ、更に引続いて直近で且相互が接合し流通間隙４を共有する大型分散半溝１０や中型分散半溝１１或いは小型分散半溝１２、及び極小型分散補助溝２１や細型分散補助溝２２或いは大型分散補助溝２３により形成される一方側の衝突、撹乱、破砕分散区画４Ａを経由して挿通孔５より他方側の衝突、撹乱、破砕、分散区画４Ａを経て供出口２Ａより供出される。
【産業上の利用可能性】
【００２７】  産業用ボイラーや家庭用燃焼機器等のバーナー前部に配位し、石油類と水若しくはガス類と水とを所要の混合割合で供給することにより、燃焼性に優れたエマルジョン化燃料が生成され燃焼できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】  本発明エマルジョン化モジュールの説明図である。
【図２】  表枠体又は裏枠体内側面の説明図である。
【図３】  衝突、撹乱、破砕区画体の連結密着面の説明図である。
【図４】  分散溝及び分散補助溝の配置説明図である。
【図５】  静止混合装置の説明図である。
【符号の説明】
【００２９】      １    表枠体
１Ａ  供給口
１Ｂ  表枠体の内側面
１Ｃ  螺合ネジ
１Ｄ  螺合孔
１Ｅ  係止凹孔
１Ｆ  外周縁
２    裏枠体
２Ａ  供出口
３    衝突、撹乱、破砕区画体
３Ａ  連結密着面
４    流通間隙
４Ａ  衝突、撹乱、破砕分散区画
５    挿通孔
６    移送補助溝
１０    大型分散半溝
１１    中型分散半溝
１２    小型分散半溝
１３    移送半溝
２１    極小型分散補助溝
２２    細型分散補助溝
２３    大型分散補助溝
３０    係止凸部
【図１】
2012158735.tif 000003
【図２】
2012158735.tif 000004
【図３】
2012158735.tif 000005
【図４】
2012158735.tif 000006
【図５】
2012158735.tif 000007