(57)【要約】      （修正有）【課題】Ａ重油、軽油、灯油等の油を水と混合することにより燃焼状態を改良しＮＯＸ（窒素酸化物）を低くして、燃焼効率を高めるようにした化石油水可溶化用添加剤及び、化石油水可溶化用添加剤を用いて、寒冷地用化石油水可溶化製造方法を提供する。【解決手段】Ａ重油、軽油、灯油等の油を水と混合するための化石油水可溶化用添加剤において、重量比でヤシ脂肪酸ジェタノールアミド３．５％〜６．５％、メタノール（エタノール系含む）３．５％〜６．５％、シクロヘキシルアミン８％〜１２％オレイン酸７５％〜８５％を使用する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ａ重油や軽油や灯油の油を水と混合するための化石油水可溶化油用添加剤において
体積比ヤシ脂肪酸ジェタノールアミド３．５％〜６．５％植物性オレイン酸７５％
〜８５％、エタノールアミン３．５％〜６．５％、シクロヘキシルアミン８％〜１２％を含むことを特徴とする化石油水可溶化用添加剤。
【請求項２】
ヤシ脂肪酸ジェタノールアミドを体積比で３．５％〜６．５％を撹拌機にいれ植物性オレイン酸を体積比で７５％〜８５％を撹拌機に入れ撹拌混合する工程と、次にエタノールアミンを体積比で３．５％〜６．５％を撹拌機に入れ撹拌混合する工程と、シクロヘキシルアミン８％〜１２％を入れ撹拌混合する工程からなることを、特徴とする請求項１の化石油水可溶化用添加剤の製造方法。
【請求項３】
体積比において、請求項１の化石油水可溶化用添加剤を１５％〜７％と、１０％〜２５％の水と、残部の未処理Ａ重油とを準備する工程と、これらを撹拌混合する工程を有することを特徴とする化石油水可溶化の製造方法。
【請求項４】
体積比において、請求項１の化石油水可溶化用添加剤を１５％〜５％と１０％〜２１％の水と残部の未処理軽油を準備する工程とこれらの撹拌混合する工程を有することを特徴とする化石油水可溶化の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化石油水可溶化添加剤、Ａ重油、軽油の油を水と混合し化石油水化溶化や、Ａ重油軽油、植物油（植物性廃油含む）の油を水と混合し化石油水化溶化として、その燃焼効率を高めるようにした化石油水可溶化用添加剤また該添加剤の製造方法及び該添加剤を用いた化石油水可溶化製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、化石燃料である石油や石炭の枯渇並びに  二酸化炭素削減対策の低減化の
問題から、燃焼に水を適量混ぜ合わせたエマルジョン燃料の研究が行われている。
【０００３】
いままでのエマルジョン燃料はＡ）水と油の乳化燃料であり製造後の備蓄や輸送後の貯蔵用タンクでの分離、Ｂ）水分による燃焼温度の低下、Ｃ）熱効率の低下による燃料費の増大、Ｄ）混合  水分により着火難  Ｅ）燃焼室の不燃水蒸気ガスによる温度低下Ｆ）水可溶化溶添加剤にアンモニアが使用され、ＮＯＸ（窒素酸化物）の原因となり燃焼室内を損傷するなどの欠点や問題点を有していた
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２００9−１３８０６５
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記のような問題点を解決しようとするもので、エマルジョン燃料に
おける水粒子の極小化の必要条件であるとの知見から、油と水を均一に混合融合
状態として、燃焼効率を高めることができ、またＮＯＸ（窒素酸化物）を抑える添加剤、該添加剤の製造方法および該添加剤を用いた化石油水化溶化製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
本発明の、化石油水化溶化用添加剤は、Ａ重油や軽油等の油を水と混合するための化石油水可溶化添加剤において、体積比ヤシ脂肪酸ジェタノールアミド約３．５〜６．５％植物性オレイン酸約７５〜８５％、エタノールアミン約３．５％〜６．５％、シクロへキシルアミン約８〜１２％を含む。
【０００７】
本発明の化石油水可溶化用添加剤の製造方法はステンレス製攪拌機に、ヤシ脂肪酸ジェタノールアミド約３．５％〜６．５％と植物性オレイン酸約７５％〜８５％を攪拌機に同時に入れ攪拌混合する、次に体積比でエタノールアミン約３．５〜６．５％を追加し攪拌混合する、次にシクロヘキシルアミン約８％〜１２％を追加攪拌混合する工程となる。
【０００８】
本発明の化石油水可溶化の製造方法は体積比において、上記化石油水可溶化用添加剤を約１５％〜７％と約１０％〜２５％の水と植物油（植物性廃食油含む）約１５％〜２０％と残部の未処理Ａ重油を準備する工程とこれらを攪拌混合する工程とを有する。
【０００９】
本発明の化石油水可溶化の製造方法は体積比において、上記化石油水可溶化用添加剤を約１５％〜５％と約１０％〜２１％の水と残部の未処理軽油を準備する工程とこれらを攪拌混合する工程とを有する。
【００１０】
本発明の化石油水可溶化用添加剤により、水の粒子を瞬時に極小化することが出来攪拌を行うことによってこの極小化した水を油中に均一に分散せしめる事が出来る。
【００１１】
その結果、水分子を油分子で完全に包み込ませることが可能となり、従来の
エマルジョン燃料とは異なり水が完全に油に溶けた状態とすることができる。
【００１２】
そして本発明の添加剤を用いて製造した化石油水可溶化すなわち、重油、植物油（廃植物油含む）水混合燃料は透明性を有しており、密閉型ステンレス容器保存においては数年間放置しても水と油が分離することがなく安定している。
【００１３】
水と油が分離する最大の要因は、その両者の表面張力が極端に違うためであるが
本発明の添加剤を使えば水と油の表面張力をほぼ同じものとすることができ、その結果水と油の分離を防ぐことが出来る。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の化石油水可溶化添加剤は前記の通りであり、先ずその製造方法について記載する。
【００１５】
本発明の攪拌機は、任意、公知のもので材質はステンレス容器、円筒形状で２ヶ所ジャマ板付（３ヶ所でもよい）底部が漏斗序卯に形成され容器外側面に温度コントロールが付いている物に直径方向に配置されたステンレスプロペラを使用した。また、攪拌液温は約１６℃〜３８℃を保ち毎分約８０/分〜１１０/分回転とした。
【００１６】
本発明の化石油水可溶化添加剤はヤシ脂肪酸ジェタノールアミドを体積比で約３．５％〜６．５％と次に植物性オレイン酸を体積比で約７５％〜８５％を入れて約１０分〜１５分間攪拌して液温を約１６℃〜３８℃混合しながら次に移る。  
【００１７】
次いでエタノールアミンを体積比で約３．５％〜６．５％を入れて攪拌し混合する、このとき混入開始後から発熱が始まるが、液温約３８℃以下に抑制しながら少量ずつ混入することが重要、全量投入後約１８分〜２２分撹拌しながら次の混入の再発熱が始まる為、液温を約２０℃〜２５℃に保ち次に移る。
【００１８】
次いでシクロヘキシルアミンを体積比で約８％〜１２％を入れて攪拌する、この時も混入直後から発熱が始まるが液温を約３８℃以下の抑制しながら少量ずつ混入することが重要、全量投入後約２０分〜３０分攪拌しながら液温を約３５℃以下になるまでゆっくりと撹拌仕上げる。
【００１９】
気泡様の発生と共に、粘性増す為、攪拌速度を約１１０回転/分〜１５０回転/分にコントローラー調整が必要、気泡様の消滅後、攪拌速度約80回転/分とし終了後液温が約３５℃以下になるまで約２０分〜３０分ゆっくりと攪拌仕上げする。
【００２０】
本発明で使用される４種類の成分である原材料の主なる分子式は次のとおりである。
植物性オレイン酸 分子式Ｃ18Ｈ34Ｏ2
ヤシ脂肪酸ジェタノールアミド 分子式  Ｃ16Ｈ35ＮＯ3
エタノールアミン  分子式  Ｈ2ＮＣＨ2ＣＨ2ＯＨ
シクロヘキシルアミン  分子式  Ｃ6Ｈ13Ｎ
【００２１】
上記、製造方法により体積比でヤシ脂肪酸ジェタノールアミド約３．５％〜６．５％、植物性オレイン酸約７５％〜８５％、エタノールアミン約３．５〜６．５％、シクロへキシルアミン約８％〜１２％を含む添加剤が製造される。
【００２２】
該添加剤の４成分の混合割合について説明する。
該添加剤を用いて油、化石油水可溶化燃料を製造する場合、植物性オレイン酸約８５％を超えると乳化の進行は鈍化し、他の３成分の機能を抑制することになり、植物性オレイン酸約７５％未満では十分な乳化を達成できない。
【００２３】
またヤシ脂肪酸ジェタノールアミドは約６．５％を超えると水、油の表面張力の
変化が鈍化し約３．５％未満では表面張力の変化が不十分であった。エタノールアミンは約６.５％を超えると水分子の結合力の増加が鈍化し約３．５％未満では、結合力が不十分であった。
【００２４】
シクロヘキシルアミンは、約１２％を超えると、添加剤の改質作用が鈍化し約８％未満では添加剤の改質作用が不十分であった。
【００２５】
次に前記のようにして製造された添加剤を用いて油、水混合燃料である化石油水可溶化の製造方法について説明する。
【００２６】
まず、添加剤と水とを混合する為油を用意する、本発明の添加剤が対象とする油は、Ａ重油、軽油、灯油などでこれらの油を混合せしめることが可能である。
【００２７】
最初に、前記添加剤製造の撹拌機と同様の撹拌機により、油に前記のようにして
製造された添加剤を混入して撹拌する。約８０回転/分〜１２０回転/分で撹拌時間は、約１５分〜２５分間行う。油の中にまんべんなく均一に添加剤を馴染ませることが重要であり、こうすることで、この後加えられる、水とメタノール（エタノール系含む）の混合乳化液や植物油（植物性廃油含む）とメタノール（エタノール系含む）の混合乳化液を油中に溶解せしめることが、可能となる撹拌は重要な工程である。
【００２８】
次に、本発明の添加剤が加えられた油に水とメタノール（エタノール系含む）混合乳化液を加えてよく撹拌する。約１２０回転/分〜１６０回転/分で撹拌時間約１５分〜２５分間行うことが好ましい。
その後植物油（植物性廃油含む）とメタノール（エタノール系含む）の混合乳化液を加えてよく撹拌する、約１２０回転/分〜１６０回転/分で撹拌時間約１５分〜２５分間行うことが好ましい。
その後、撹拌することにより、エマルジョン状態（乳化状態）を経て完全に水と油と植物油（植物性廃油含む）に可溶化し、透明性を有する油、水とメタノール（エタノール系含む）混合水、植物油（植物性廃油含む）、メタノール（エタノール系ふくむ）混合油の混合燃料が製造される。
【００２９】
本発明の添加剤は、硬水、軟水など水の種類についても特に限定することなく通常の水道水や井戸水を用いることができるが、電気分解、アルカリイオン水が好ましい。
【００３０】
本発明の添加剤は、植物油（植物性廃油含む）を限定したものであり１００メッシュ〜５００メッシュのフィルタープレスまたは、遠心分離機にかけた植物油、植物性廃油を使用する。
【００３１】
油、水および本発明の添加剤それぞれの配合割合については、油の種類によって若干異なる。油としてＡ重油を用いた場合には、それぞれ体積比で、Ａ重と油添加剤、水とメタノール（エタノール系含む）混合乳化液＝約８０:１０:１０〜約６５:５:３５の割合で混合する。但し、水とメタノール混合乳化液の体積比は水：メタノール（エタノール系含む）＝約９０:１０〜約８０:２０の割合で混合する。
【００３２】
Ａ重油の場合の混合割合は、上記のとおりであり添加剤の最大混合は約１０％でありそれを超えても油と水とメタノール（エタノール系含む）混合乳化液の混合乳化の進行は少なく、むしろ油と水とメタノール（エタノール系含む））混合乳化液の混合割合を抑制して化石油水化溶化燃料としての燃焼熱量を抑制することになり、また最少割合は、約５％未満では、油と水とメタノール（エタノール系含む）混合乳化液の混合乳化が不完全となる。
【００３３】
また油としてＡ重油と水と植物油（植物性廃油含む）を用いた場合には、それぞれ体積比で  Ａ重油、添加剤：水とメタノール（エタノール系含む）混合乳化液：植物油（植物性廃油含む）とメタノール（エタノール系含む）混合乳化液＝約６５:８:８:１９〜約５５:１２:１２:２１の割合で混合する。但し、水とメタノール（エタノール系含む）混合乳化液の体積比は  水：メタノール（エタノール系含む）約９０:１０〜約８０:２０の割合で混合する。また、植物油（植物性廃油含む）とメタノール（エタノール系含む）混合乳化液の体積比は、植物油（植物性廃油含む）＝約６０:４０〜約７０:３０の割合で混合する。
【００３４】
Ａ重油と植物油（植物性廃油含む）との混合割合は上記の通りであり、添加剤の最大混合は、約１２％でありそれを超えても油、水とメタノール（エタノール系含む）混合乳化液と植物油（植物性廃油含む）とメタノール（エタノール系含む）混合乳化液の混合割合を抑制して、化石油水可溶化燃料としての燃焼熱量を抑制することになり、また最少割合は、約８％未満では油と水とメタノール（エタノール系含む）混合乳化液と植物油（植物性廃油含む）とメタノール（エタノール系含む）混合乳化液の混合乳化が不完全となる。以下の各油についても、油：水：メタノール（エタノール系含む）：添加剤の混合割合も同様にして決定される。
【００３５】
また、油として軽油を用いる場合には、それぞれの体積比で軽油：水とメタノール（エタノール系含む）：添加剤＝約８０:１０:１０〜約６５:２５:１０の割合で混合する。
【００３６】
撹拌タンクの容量が５０リットル以下の場合は撹拌するプロペラは３枚ペラで
１個でもよいが、５０リットルを超える容量の場合は最低２・３ヶ所に取り付けを有した方が好ましい。その外にジャマ板を３・４個筒形状内に沿って取り付けした方がよい。
【００３７】
水とメタノール（エタノール系含む）の乳化液や、植物油（植物性廃油含む）とメタノール（エタノール系含む）の乳化液を作る場合なるべく早く撹拌混合するのが好ましい。
【実施例】
【００３８】
表1は、重油を用いた従来燃料と本発明の化石油水可溶化燃料の燃焼実験の比較を示す。本発明による化石油水可溶化燃料に比して、燃焼効率及び、燃焼値/重油量が高く、環境負荷物質排出量が少量で、また価格/体積が定価、極めて優れた効果を示す。
【００３９】
【表１】
2012021105.tif 000002
表1はエマルジョン燃料と本発明の化石油水可溶化燃料の燃焼比較を示すものである。
【００４０】
【表２】
2012021105.tif 000003
表2は本発明による化石油水可溶化燃料は、エマルジョン燃料に比して価格/体積は高めであるが、燃焼効率、燃焼値/体積、燃焼値/重油、備蓄可能性、燃焼機内の
腐食可能性において極めて優れている。
【００４１】
次に、ボイラー燃焼試験の例を、表 3・表4に示す。
【表３】
2012021105.tif 000004
【表４】
2012021105.tif 000005
【００４２】
上記試験は、新潟県小片鉄工株式会社製 バーナーTB-７５型 １．５ＫＷ  ２００Ｖを用いて蒸気ボイラーテストの例であり、その時の場所等は次の通りである。
日時：平成２２年４月２７日（ＡＭ：９：００〜ＡＭ：１２：００）
場所：小片鉄工株式会社 試験場内
使用燃料：Ａ重油、化石油水可溶化燃料（Ａ重油約７５％、約水２３％、約添加剤７％）の２種類である。  
【００４３】
上記、表３は、Ａ重油の場合の値を示す。表４における含水燃料は、本発明の
化石油水可溶化を示す。
【００４４】
表３未処理のＡ重油と、表４の含水燃料、本発明の化石油水可溶化を比べると、
蒸気温度は（１６１．５℃）略、同じ（１６１．４℃）であり、水２３％混合されていることから効率が得られる。ＣＯ濃度も未処理のＡ重油と比べると、未処理のＡ重油１４５ｐｐｍに対して化石油水可溶化は１１２ｐｐｍと低く優れていることになる。
ＣＯ2濃度においても、未処理のＡ重油と比べても、未処理のＡ重油１２％に対し化石油水可溶化は１１．８％と低く優れている。
【００４５】
次に軽油と本発明の化石油水可溶化軽油燃料を用いたディーゼルエンジンでの実験結果について説明する。
【００４６】
実験に用いた供試エンジン、発電機はデンヨー６０ＨＺ型で、仕様は次の通りである。１５Ａ単相出力ＡＣ１００Ｖ３ＫＷ  製番２８０９７１１ブラシレス交流発電機である。ディーゼルエンジンの仕様は  ４サイクル立型冷却ディーゼルエンジン、ディーゼルエンジン燃焼方式、直接噴射式、排気量：１９９ｃｃ圧縮比：２０：５：１である。また、発電機の仕様は型式：単相、自励式、回転界型、極数・力率：２・１・０、定格出力・最大出力：１．７ＫＷ/２．０ＫＷ（１００Ｖ）、定格回転数：３６００ｒｐｍである。
【表５】
2012021105.tif 000006
【００４７】
表５は、軽油/化石油水可溶化燃料を用いた場合の燃料噴射時期とエンジン、排気ガス性能の比較を表し、表５において（軽油-）は添加剤なしの通常の軽油、（含水-）は本発明による化石油水可溶化燃料を表す。
【００４８】
表５に示されるように、次の顕著な効果が認められる。
（1）燃料消費率は定格出力１．７ＫＷで１時間エンジンを運転した時の燃料消費重ｇである。この消費燃料重量は軽油より、３９５/３７０＝１．０６７６から約６．８％多い。各燃料の発熱量は、軽油４５，０００Ｊ/ｇ、含水軽油は４１，６６３Ｊ/ｇで、軽油と同じ熱量を含水軽油でエンジンに与えるとすれば、４５，０００/４１，６６３＝１．０８０から約８％増しの燃料重量となる。したがって、燃料の発熱量的には約８％の増加に対して、実験結果は約６．８％ですむことになり、含水軽油はエンジンの燃焼効率すなわち熱効率が向上していることになる。
【００４９】
(２）熱効率は、軽油−正規噴射時期の２１．６％にたいして、含水軽油−５．５°  進角は２１．９％である。約１．４％の熱効率向上になる。ちなみに、熱効率は工学的には、定格出力運転の場合、定格出力エンジン仕事と、その仕事のために消費した燃料の熱量の比である。したがって、消費した燃料熱量のたかだか約２２％をエンジンの有効仕事として利用し、大部分の７８％の熱量は、排気ガス、冷却損失、摩擦損失などの損失熱量になる。燃料噴射時期を変更する実験は、含水燃料の水の効果とあいまって、燃料の燃焼による発生熱量を少しでも多くの有効仕事に変換させようとするものである。
【００５０】
（３）燃料消費率、熱効率は燃料重量に関わる特性であるが、燃料噴射量は、定格運転時の燃料消費容積ｍｍ３/ｓｔをあらわしている。単位のｓｔはエンジンの
燃焼ストロークである。すなわち、定格運転において、４サイクルエンジンの場合、エンジンの２回転に１回転を噴射する。その燃料容積ｍｍ３である。軽油の７．００ｍｍ３/ｓｔにたいして、含水軽油は７．３９ｍｍ３/ｓｔと７．３９/７．００＝１．０５５７から、約５．６％大きい値を示している。容積あたりの発熱量の関係から前述のように、約５．８％燃料噴射量増加であり、熱効率向上の効果があらわれている。
【００５１】
（４）排気ガス温度は、軽油の３３６℃にたいして、含水軽油は３０５℃と低下している。排気ガス温度の低下は排気ガス損失熱量が低下することを示し、熱効率向上を意味する。たとえば、ガソリンエンジンで圧縮比を上げてエンジンの出力を向上する場合を考えると、燃焼圧力の向上は燃焼ガス温度を高くし、排気ガス温度は逆に低下する。したがって、含水軽油を用いた場合に燃料噴射時期を５．５°進角させると、燃焼圧力の向上は燃焼ガス温度を高くし、排気ガス温度は逆に低下させるものと考えられる。
【００５２】
ディーゼルエンジンの実験結果は次のようにまとめることができる。
ディーゼルエンジンの燃焼は軽油液滴の燃焼であり、燃料液滴の表面に物理的現象により気化した燃料と空気中の酸素が混合気を形成し、いろいろな空気過剰率で燃焼する。このとき液滴中に含まれている水粒子もこの燃焼により輻射熱を受けて加熱されて、沸点に達し、次々とミクロ爆発し、周囲の油滴を四散させることにより二次微粒化が起きる。このように油が瞬時に超微粒化することにより空気との接触面積が増大し、急速に完全燃焼を行い、燃焼排ガス中の煙や未燃炭素の発生を抑える。
【００５３】
また、この接触面積の増大は、燃焼に必要な過剰空気を低く抑えることができるため、省エネルギ−効果が大きくなる。この条件を満たすには、水粒子のミクロ化が最も大事なことであるが、ふつうの水粒子は表面張力が大きいため水粒子をミクロ化することが困難である。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明の添加剤を、用いた化石油水可溶化は長期備蓄が、可能となる。
【００５５】
本発明では４種類（ヤシ脂肪酸ジェタノールアミド・植物性オレイン酸・エタノールアミン・シクロヘキシルアミン）の成分のため、水粒子を際限までミクロ化することが可能となり、また同時に単なる油、水の混合ではなく、水が油に溶ける状態となるため長期備蓄が可能となり排気ガス中のＮＯＸ(窒素酸化物)も減少させることとなった。
【００５６】
以上、本発明について説明したが、本発明は、上記実施形態に減手されるものでない。実施形態は例示であって、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し同様な作用効果を奏でるものは、いかなるものであっても
本発明の技術範囲に包合される。