(57)【要約】【課題】  燃焼性に優れ、安価で排出ガス等を大幅に削減しえる混合燃料及びその製造方法を提供する。【解決手段】  水に所要の放射周波数と放射強度で且強い振幅によりキャビテーション作用等をなさしめてイオン化水となし、更にこのイオン化水に所要の放射周波数と放射強度でキャピラリー波を生成せしめてイオン化ミストとなしたうえ、化石燃料若しくは液化ガス燃料に２０乃至４５容量％で混合させてなる混合燃料。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
浄化した水に所要の放射周波数と放射強度で且強い振幅の超音波を放射せしめて、キャビテーション作用等によりイオン化水となし、更にこのイオン化水に所要の放射周波数と放射強度によるキャピラリー波を生成せしめてイオン化ミストとなしたうえ、主燃焼素材の軽油若しくは重油或いはＬＰＧ若しくはＬＮＧに対し２０乃至４５容量％割合で混合されてなる混合燃料。
【請求項２】
浄化した水に所要の放射周波数と放射強度で且強い振幅の超音波を放射せしめて、キャピラリー波の生成によりイオン化が促進されたイオン化ミストとなしたうえ、主燃焼素材が軽油若しくはＬＰＧ若しくはＬＮＧに対し、２０乃至４５容量％割合で混合されてなるジーゼル内燃機関用混合燃料。
【請求項３】
浄化した水に所要の放射周波数と放射強度で且強い振幅の超音波を放射せしめてキャビテーション作用等によりイオン化水となすイオン化水処理区画と、このイオン化水処理区画で形成されたイオン化水に、所要の放射周波数と放射強度の超音波を放射せしめてキャピラリー波の生成によりイオン化ミストを形成するイオン化ミスト処理区画と、このイオン化ミスト処理区画で形成されたイオン化ミストを、燃焼ボイラーの噴射部若しくはジーゼル内燃機関の噴射ポンプ部に主燃焼素材たる重油、軽油若しくはＬＰＧ或いはＬＮＧに対して２５乃至４０容量％割合で供給し混合させる混合燃料の製造方法。
【請求項４】
イオン化水を小区画で多数集合させてなるミスト化処理区画モジュール内で、短時間に且多量のイオン化ミストを形成させる請求項３記載の混合燃料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は燃焼性に優れるうえ、極めて安価で排出ガスを大幅に削減しえる混合燃料及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  経済成長に伴ってエネルギーの消費も増大するものであるが、このエネルギー消費には一方において石油や石炭等の天然資源の枯渇化が増長され、他方においては膨大量に亘る温暖ガスを排出し続けて来ており、既に地球環境の破壊にまで至っており国際的にも省資源化、省エネルギー化の促進と、温暖化ガス排出規制の立法化も進められている。【０００３】  ところで省資源化や省エネルギー化或いは温暖化ガス等の排出削減の実現には、当然の事ながら経済活動を阻害せぬような代替資源の開発や、エネルギーの効果的発生手段、及びエネルギー発生に伴う温暖化ガスの削減が不可欠となる。これがためには、最大のエネルギー源とされる電力については省資源化や温暖化ガス排出の抑制に叶う手段として原子力発電への代替がなされてきている。
反面生産活動における加熱乾燥手段や加熱媒体の加熱手段、或いは温浴施設等の給湯手段等には専ら重油を用いた燃焼ボイラーが用いられてなり、更には経済活動に伴う輸送手段としてのトラックや各種作業車には軽油を用いた内燃機関が、或いは海上輸送における船舶では重油による内燃機関が用いられている。【０００４】  而して地球温暖化対策等の環境保全が極度に高まっている現状においては、生産活動における燃焼ボイラーや内燃機関に漫然と化石燃料を燃焼させていることでは省資源化や省エネルギー化或いは温暖化ガス排出規制に何等の解決もなされない。
これがため近年に至っては、水を電気分解してイオン化水若しくはイオン化ガスとしたうえ、このイオン化水若しくはイオン化ガスに化石燃料若しくはＬＰＧやＬＮＧ等のガス燃料とを混合させたうえ、燃焼ボイラー等で燃焼させることにより、化石燃料やＬＰＧやＬＮＧ等の省資源化と燃焼エネルギーの増大、及び温暖化ガスの排出を大幅に抑制する手段が提案されるに至っている。
【特許文献１】  特開２００５−２４９２２４号公報
【特許文献２】  特開２００９−２０３４５６号公報
【特許文献３】  特開２００９−２５６５０１号公報
【０００５】  而してこれら先願技術における水を電気分解してイオン化ガス即ちブラウンガスとなすことにより燃焼性を著しく高めることは古くから知られているものの、ブラウンガスを安全に且長期に安定した燃料として使用する技術も未完で、且該ブラウンガスの形成には極めて精密高度の制御技術を有する電気分解装置も要請されること等により実用化には至っていない。
更に先願技術の如く電気分解によるイオン化水の生成に際しても、多量のイオン化水には大型の電極と膨大量の電力の使用ばかりか、これら水のイオン化ガス若しくはイオン化水を化石燃料若しくはＬＰＧ若しくはＬＮＧ等ガス燃料との分散混合を図るための分散混合装置も要請され、而も電気分解装置や分散混合装置は大型多重で極めて高価なことにより、普及するまでには至っていない。【０００６】  発明者等はかかる経緯に鑑み鋭意研究を重ねた結果、水に所要の放射周波数と放射強度と且強力な振幅を与えることにより、キャピラリー作用による所望の粒径で且十分にイオン化されたミストが形成されること、及び多数に小区画された処理区画内で高効率にキャピラリー作用を図ったうえ、それぞれの処理区画でのイオン化されたミストを集中せしめることにより膨大量のイオン化ミストが形成しえるとともに、このイオン化ミストには化石燃料の噴霧体やＬＰＧ若しくはＬＮＧ等のガス燃料と容易且自在に混合し、以って燃焼性に優れ安価で且排出ガスを大幅に削減できる混合燃料が形成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】
【０００７】  本発明は燃焼性に優れ極めて安価で排出ガス等を大幅に削減しえる混合燃料及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】  上述の課題を解決するために本発明が採用した技術的手段は、水に所要の放射周波数と放射強度で且強い振幅による超音波を放射せしめてキャビテーション等によりＨ＋およびＯＨ−のイオン化水としたうえ、このイオン化水に更に所要の放射周波数と放射強度で超音波を放射しキャピラリー波を生成せしめてイオン化ミストとなし、化石燃料若しくはＬＰＧ或いはＬＮＧに対し２０乃至４５容量％の範囲で混合させ燃焼ボイラーで燃焼させる混合燃料に存するものであり、更には水に所要の放射周波数と放射強度で超音波放射をなしてイオン化水となしたるうえ、更に超音波の放射でキャピラリー波の生成によるイオン化ミストとなしたうえ、ジーゼル内燃機関の噴射ポンプに軽油に対して２０乃至４５容量％の範囲で供給のうえ混合噴射させて内燃機で燃焼使用する混合燃料に存する。【０００９】  加えて本発明は、水に超音波を放射せしめてキャビテーション作用等によるＨ＋およびＯＨ−のイオン化水となすイオン化水処理区画と、このイオン化水処理区画で処理されたイオン化水を、超音波を放射せしめてキャピラリー波の生成によりイオン化ミストとなすイオン化ミスト処理区画と、このイオン化ミスト処理区画で処理されたイオン化ミストを、燃焼ボイラーの混合噴射部、若しくはジーゼル内燃機関の噴射ポンプ部に供給させる混合燃料の製造方法に存する。
【発明の効果】
【００１０】  本発明は上述の如き構成からなるものであって、本発明の混合燃料においては主たる燃料素材が軽油や重油等の化石燃料或いはＬＰＧやＬＮＧの如く液化石油ガス若しくは液化天然ガスであり、且この主たる燃料素材に水がイオン化され且ミスト状のイオン化ミストが２０乃至４５容量％割合で混合されるもので、本発明では水がＨ＋とＯＨ−にイオン化され且極めて微細なマイクロ若しくはナノ単位の粒径のイオン化ミストになされているため、古くから提唱されているエマルジョン燃料に比べても格段に優れた燃焼性を発揮する。即ちエマルジョン燃料は古くから油に水を混ぜて燃焼させエネルギーを取出すものであるが、これがためには油と水との分散化のための乳化剤が不可避であった。【００１１】  このエマルジョン燃料でエネルギーを取出す論拠は、石油＋水＋熱＝水素＋一酸化炭素、即ち水蒸気改質反応と言われ水がいわば触媒の役割をして燃え易い一酸化炭素と水素を作っていると考えられ、更には猛烈な火災現場で消火水量が少なく燃焼部分の温度を発火点以下に下げられねば、寧ろ木炭＋水＝ＣＯ＋Ｈ２、即ち一酸化炭素と水素とが発生するものでこれは水性ガス反応と呼ばれ、これはあたかも水が燃料のＣＯ、Ｈ２に転嫁したように見える。そしてこの反応を起すためには他のエネルギーの供給、即ち主たる燃料素材による燃焼が不可欠であって、これがためには本発明においても主たる燃料としての化石燃料やＬＰＧ若しくはＬＮＧが、少なくとも５５及至８０容量％割合で混合される所以である。【００１２】  そして本発明では水に所要の放射周波数と放射強度及び強い振幅を付加させるのみでイオン化水となすこと、及びこのイオン化水も更に所要の放射周波数や放射強度の付加でキャピラリー波の生成を自在に設定しえるとともに、イオン化ミストの粒径もマイクロからナニに亘って発生量も容易に調整がなしえるとともに、イオン化水やイオン化ミストは極めて小型軽量なうえ簡便な装置で生成が可能であるから装置が極めて小型に安価で、而も生成コストも著しく安価になしえる。
そして本発明使用途の一つである燃焼ボイラー用の如く、膨大量の混合燃料が使用される場合には均質なミストの粒径で且膨大量の形成が要求される。反面イオン化ミスト形成のためのキャピラリー波の生成に際しては所望の放射周波数と放射強度で放射されても、イオン化ミスト発生に係るキャピラリー波は放射強度の最強軸線に沿って僅かなキャピラリー波丘が形成されて発生するもので、放射強度の調整で発生量の調整も多少は可能なるものの、燃焼ボイラー用の如き比較的均質なミスト粒径で多量のイオン化ミストの生成は至難であるが、本発明では水にキャビテーション作用等によるイオン化水となすイオン化水処理区画と、このイオン化水処理区画でイオン化されたイオン化水を超音波の放射で生成されるキャピラリー波丘がその区画内全体に形成されるイオン化ミスト処理区画内で極めて効率的にイオン化ミストを形成させ、且このそれぞれのイオン化ミスト処理区画内でのイオン化ミストを集約する製造方法により解決がなされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】  水に所要の放射周波数と放射強度で且強い振幅により超音波を放射しキャビテーションをなさしめイオン化水となしたるうえ、更にこのイオン化水に所要の放射周波数と放射強度の超音波放射でキャピラリー波の生成によりイオン化ミストとなしたうえ、化石燃料若しくはＬＰＧ或いはＬＮＧに対し２０乃至４５容量％割合の範囲で混合させ燃焼ボイラーで燃焼させる混合燃料。
【実施例１】
【００１４】  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は本発明混合燃料の形成工程図、図２はジーゼル内燃機における本発明混合燃料の使用説明図であって、水１は浄化水が好適であることから通常は水道水が使用されるが、井戸水や工業用水でも濁質の濾過や金属イオン等を除去し浄化する前処理をおこなうことで使用が可能となる。
浄化されてなる水１は、所要の放射周波数と放射強度で且強い振幅による超音波放射によりキャビテーション等を発生せしめて、水分子をＨ＋イオンとＯＨ−イオンとにイオン化させたイオン化水１Ａを形成する。
このキャビテーションは、超音波放射により水中に発生するキャビティ（空洞）は、超音波の周期に合せて気泡が成長−圧縮−圧壊を繰返す。そして水中の単一気泡に超音波を放射すると、気泡が圧壊する直前に発光する単泡性ソノルミネッセンスという現象が起るもので、１つの気泡に超音波のエネルギーが集中することで、数万度のホットスポットが形成され発光するとされている。
実際の反応場では１個の気泡はあり得ず、キャビテーションによって同じように高温高圧の反応場ができていることが考えらえる。そしてキャビティが押し壊されるときには、ジェット流と呼ばれる強力な流れの発生も観測され、且キャビテーションは水の熱分解によりＯＨラジカル（ＨＯ・）を発生する。【００１５】  水１に対して有効なキャビテーションを発生するための超音波５の放射条件としては、放射周波数が低い程大きくなり、洗浄作用、分散作用、乳化作用、イオン化作用等が発揮される傾向にあり、具体的に水１の水量や処理槽の形状、深さ或いは温度によっても異なるが、一般的な放射周波数としては略１５乃至５０ＫＨｚ程度が目処となる。
反面、水１にキャビテーションを発生させる放射強度は放射周波数が高くなる程、水中での吸収減衰が大きくなるため、その放射周波数が略１５乃至５０ＫＨｚでは０．５乃至５．０Ｗ／ｃｍ２程度が望まれる。【００１６】  かかるキャビテーションにより形成されたイオン化水１Ａは、混合燃料３の主燃焼素材２たる軽油や重油等の化石燃料若しくはＬＰＧやＬＮＧ等の液化ガス燃料との高い混合性を発揮しえ且混合された混合燃料３の燃焼性を高めるためのイオン化ミスト１Ｂに形成される。
このイオン化ミスト１Ｂも所要の放射周波数並びに放射強度を以ってイオン化水１Ａにキャピラリー波を創出せしめてその外表面からミストを発散させるもので、かかるキャピラリー波の創出にはキャビテーションの創出の如く放射周波数が低周波で且放射強度や振幅も強力なものは要請されず、その放射周波数としては略２０乃至２００ＫＨｚの範囲でミスト粒径の選択が適宜になされ、その放射強度も０．１及至５Ｗ／ｃｍ２程度の放射強度でイオン化ミスト１Ｂの発生量の調整も可能となる。【００１７】  かかる如くして形成されたイオン化ミスト１Ｂは、主燃焼素材２と混合されて混合燃料３とされたうえ燃焼ボイラー等で燃焼４される。この燃焼ボイラー等での燃焼４に際しては通常適宜の噴射圧が付加されたうえ噴射ノズル（図示せず）より噴射拡散させつつ燃焼されるものであるから、イオン化ミスト１Ｂは主燃焼素材２とも混合性に優れるために該イオン化ミスト１Ｂと主燃焼素材２とを噴射ノズル前で混合させることで相互は良好に混合され燃焼４される。
そして主燃焼素材２に対しての該イオン化ミスト１Ｂの混合割合は主燃焼素材２に対して容量割合で２０％容量から最大でも４５容量％に留めることが望ましく、通常の燃焼ボイラーでの使用では主燃焼素材２が重油の場合では略２０乃至３５容量％が良好であり、更に主燃焼素材がＬＰＧの場合においては略３５乃至４５容量％でも良好な燃焼４がなされる。【００１８】  省資源、省エネルギー及び温暖化ガス排出抑制の大きな対象として軽油を使用するジーゼル内燃機関が挙げられる。
図２のＡはジーゼル内燃機関の分配型、図２のＢはジーゼル内燃機関の列型の説明図であって、図同Ａにおいては燃料とされる燃料タンク内の軽油１０はポンプ１１を介してフィルター１２により濁質等を除去のうえ噴射ポンプ１３よりシリンダー内に高圧噴射されるよう十分に高圧力を付加させたうえ分配器１４を経てそれぞれのシリンダーに配置されてなる噴射ノズル１５より噴射させる仕組に形成されている。
他方図２のＢにおいては、燃料とされる燃料タンク内の軽油１０もポンプ１１を介してフィルター１２により濁質等を除去のうえ、噴射ポンプ１３よりそれぞれの噴射ノズル１５に付帯する個別噴射ポンプ１３Ａを介して噴射ノズル１５より噴射させる仕組で形成されている。【００１９】  かかる仕組により形成されてなるジーゼル内燃機関に本発明混合燃料３を使用する場合には、図２のＡ若しくはＢにおいて点線で表示したように適宜のタンク内に貯留された水１を超音波放射によるキャビテーションを以ってイオン化させるイオン化区画１０Ａにおいてイオン化水１となしたうえ、このイオン化水１Ａをミスト区画１０Ｂにおいて超音波の放射によるキャピラリー波の生成に伴いイオン化ミスト１Ｂを形成したうえ、このイオン化ミスト１Ｂを分配型においては噴射ポンプ１３に、若しくは列型においては個別噴射ポンプ１３Ａに供給させて、軽油１０との混合を図りシリンダー内で燃焼させるものであって、かかるジーゼル内燃機関に使用する場合の軽油１０に対する該イオン化ミスト１Ｂの混合割合は軽油に対して略２０乃至４０容量％程度が、ノッキング等の発生防止のうえから望まれる。【００２０】  ところで上述の如く本発明においては混合される主たる燃焼素材２として軽油や重油の如き化石燃料若しくはＬＰＧやＬＮＧの如き液化ガス燃料が用いられるものであるが、重油を除き燃焼性に優れるものであるから、これらとの混合に際しては水１を超音波放射によるキャビテーションによりイオン化水１Ａとなしたうえ更に超音波放射によるキャピラリー波の生成に伴うイオン化ミスト１Ｃとなしたうえ混合させることなく、水１をその放射周波数が中周波数で且やや強めの放射強度でキャピラリー波を創出させることにより、僅かなキャビテーション作用や加速度作用及び直進流作用等によるイオン化が促進された状態でのミストも形成されるため、このミストの混合でも実用使用に供しえることも考慮すべきである。【００２１】  図３はイオン化水１Ａ及びイオン化ミスト１Ｂの形成説明図であって、該イオン化水１Ａは浄化された水１を適宜の形状と内容積のイオン化区画１０Ａ内に貯留させるもので、該イオン化区画１０Ａの底面には貯留された水１にキャビテーション作用並に加速度作用や直進作用を付加せしめて、水１が十分にＨ＋とＯＨ−とにイオン化されたイオン化水１Ａを形成させるための超音波振動子５が配位されている。
この超音波振動子５としては従来からのチタン酸バリウム素材に加えて、ジルコン・チタン酸鉛素材による圧電磁器振動子や近年に至っては磁歪フェライト素材を用いた磁歪振動子が挙げられる。そして留意すべきは超音波は水１内においては吸収減衰が激しく且その放射周波数の高周波化により更に吸収減衰が増長され、而も指向性も高いことから、短時間に効率良くイオン化或いはミスト化を図るうえからは、放射範囲が狭く且強力な超音波放射のなしえる圧電磁器振動子を金属板と強固に接着させてなるランジュバン振動子が好適であることから、イオン化処理やミスト化処理には小さなイオン化処理区画１０Ａやミスト化処理区画１０Ｂにこのランジュバン振動子を配位させることが提案される。【００２２】  イオン化処理区画１０Ａでイオン化されたイオン化水１Ａは、引続いて適宜形状と内容積のミスト化処理区画１０Ｂにおいて所要の粒径とミスト容量のイオン化ミスト１Ｂが形成される。かかるミスト化処理区画１０Ｂでのイオン化ミスト１Ｂの形成は、貯留されたイオン化水１Ａに超音波放射によりキャピラリー波丘１Ｃを生成させながら、その外表面から霧化発生させるもので、ミストの粒径は放射周波数により且ミストの発生量は超音波振動子への入力電力によっても多少の調整は可能であるが、家庭用加湿器の一般的なものでもミスト生成量は略０．４乃至０．５ｌ／ｈ程度で、且スーパー等の野菜ショーケース用としてのミスト発生装置でも、そのミスト生成量は略１．５乃至２．０ｌ／ｈで、而もその電力消費も略１４０Ｗ程度である。
従って本発明の如く燃焼ボイラーでの燃焼や、ジーゼル内燃機関用燃料としての使用には、イオン化ミスト１Ｂを短時に且多量に生成する手段が要請される。【００２３】  これがためには図４に示す如く、小区画のミスト化処理区画モジュール１１Ｂにおいて、効率的にイオン化ミスト１Ｂを形成させることが提案される。即ちイオン化水１Ａの形成は貯留される水１の全体に超音波放射によるキャビテーション作用や加速度作用或いは直進作用等が働き全体的にイオン化水１Ａが形成されるが、イオン化ミスト１Ｂはイオン化水１Ａに超音波放射をなしてキャピラリー波を生成させることにより霧化発生させるものであるが、該キャピラリー波のキャピラリー波丘１Ｃは僅かな波丘しか生成されぬため、ミスト化処理区画１０Ｂとしては小区画で多数集合させたミスト化処理区画モジュール１１Ｂとして用いることが好適である。即ち図４のＡはそれぞれが独立して適宜の形状と且小容積のミスト化処理区画１０Ｂを多数集合させ、それぞれのミスト化処理区画１０Ｂの底には所要の放射周波数及び放射強度で超音波を放射できる超音波振動子５が設けられてなるもので、小区画に形成されたミスト化処理区画１０Ｂでは、キャピラリー波のキャピラリー波丘１Ｃも小区画内全体に生成され区画容積当りのミスト化が効率良くなされ、このミスト化処理区画モジュール１１Ｂの多少により膨大量に使用する燃焼ボイラー用の混合燃料３のイオン化ミスト１Ｂとしての供給も可能となる。【００２４】  更に図４のＢは断面積の極めて小さな中空管体１２Ｂを多数本集束させてなるミスト化処理モジュール１１Ｂの説明図であって、該中空管体１２Ｂ自体を圧電磁器素材で形成させたうえ、該中空管体中空部１３Ｂにイオン化水１Ａを通水させつつ所望の放射周波数及び放射強度で放射せしめることにより、該中空管体中空部１３Ｂにキャピラリー波丘１Ｃが形成されてイオン化ミスト１Ｂを連続的に形成されるものであるから、全体が極めて小型に且連続的に多量のイオン化ミスト１Ｂの形成が可能とあり、ジーゼル内燃機関には極めて好適である。
【産業上の利用可能性】
【００２５】  本発明によるイオン化ミストを軽油や重油若しくはＬＰＧやＬＮＧに対して２０乃至４０容量％割合で混合された混合燃料では、燃焼ボイラーによる燃焼やジーゼル内燃機関の燃料として実用使用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】  本発明混合燃料の形成工程図である。
【図２】  ジーゼル内燃機関の説明図である。
【図３】  イオン化水及びイオン化ミストの形成説明図である。
【図４】  ミスト化処理区画モジュールの説明図である。
【符号の説明】
【００２２】  １    水
１Ａ  イオン化水
１Ｂ  イオン化ミスト
１Ｃ  キャピラリー波丘
２    主燃焼素材
３    混合燃料
４    燃焼
５    超音波振動子
１０    軽油
１０Ａ  イオン化区画
１０Ｂ  ミスト区画
１１    ポンプ
１１Ｂ  ミスト化処理区画モジュール
１２    フィルター
１２Ｂ  中空管体
１３    噴射ポンプ
１３Ａ  個別噴射ポンプ
１３Ｂ  中空管体中空部
１４    分配器
１５    噴射ノズル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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