(57)【要約】【課題】  扱いが簡便で安価なうえ、高い燃焼性と燃費の削減並びに炭酸ガス排出抑制の可能な、新規の液状化石燃料の製造方法の提供。【解決手段】  化石燃料に５乃至４５容量％割合の水を混合し混合貯留槽内で、その放射周波数が３０乃至３００ＫＨｚで且放射強度が少なくとも１Ｗ／ｃｍ２以上の超音波放射により相互を分散混合させ、更に分散混合処理部で、その放射周波数が３００乃至３，０００ＫＨｚで且放射強度が３乃至１００Ｗ／ｃｍ２の超音波を放射し、極微粒状で高密度に気泡を分散混合させてなる液状化石燃料の製造方法。【選択図】図１
2012041515.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
灯油、軽油若しくは重油からなる化石燃料に対し、水を５乃至４５容量％割合で混合貯留槽内で混合したうえ、この混合物にその放射周波数が３０乃至３００ＫＨｚで且放射強度が少なくとも１Ｗ／ｃｍ２以上の超音波を放射して相互が分散混合された一次液状化石燃料となし、更にこの一次液状化石燃料を分散混合処理部を流通させつつ、その放射周波数が３００乃至３，０００ＫＨｚで且その放射強度３乃至１００Ｗ／ｃｍ２の超音波を放射させて、気泡の極微粒化と高密度化された二次液状化石燃料となす、新規な化石燃料の製造方法。
【請求項２】
二次液状化石燃料の噴霧燃焼に際して、該二次液状化燃料１ｌに対して０．１９乃至０．３６ｌの割合で酸素が混合される、新規な化石燃料の製造方法。
【請求項３】
混合貯留槽内で混合された化石燃料及び水に対して放射される超音波が、その上面若しくは下面或いは上下両面から垂直方向に放射される、請求項１記載の新規な化石燃料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は新規な化石燃料の製造方法に係るもので、更に詳しくは化石燃料に水を微粒、高密度の気泡として均等に分散混合し、更には酸素を付加させて、以って扱いが簡便なうえ著しく安価で炭酸ガスの排出抑制に優れる新規な化石燃料の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  産業の拡大発展には同時にエネルギー消費の拡大も付帯するものであって、とりわけ２０世紀の著しい産業の拡大発展とともに膨大なエネルギーの消費がなされてきた。
そしてこれらエネルギーの源泉は専ら石炭や石油等の天然資源に依拠してきたものであるが、かかる膨大な消費による資源の枯渇化とともに、他方においてはその燃焼に伴い発生する煤煙や有害ガス並びに炭酸ガス等の排出に伴う環境汚染はもとより温暖化の原因ともされ、これがために今日に至っては省資源、省エネルギー化はもとより、炭酸ガスや温暖化ガスの排出規制も一部の行政区では立法化が実施され、更には炭酸ガス排出税の立法化も検討されるに至っている。【０００３】  かかる如き問題に対して、灯油等の化石燃料に水を混ぜて新しい燃料をつくり、この燃料を燃焼させる所謂エマルジョン燃料が古くから提案されていたが、該エマルジョン燃料は乳化剤（界面活性剤）を用いて石油特には重油と水とを乳化させ、更には分離せぬよう分離防止剤も添加させたもので、このエマルジョン燃料は実際の燃焼に際しては燃焼温度を確保するうえから、環境温度を略１，１００℃程度に保持させぬと燃焼の有効性が発揮されない等の問題を抱えることを初め、乳化剤や分散防止剤の混入は、噴射燃料に際してのノズル部分での目詰まりの発生による長時の安全運転に支障が生ずることも、数多の燃焼試験で報告されている。【０００４】  これがため、近年に至っては燃焼が長時に安全で且確実になされるよう、水を電気分解した電解水と化石燃料とを混合させ、更には燃焼性を一段と高めるうえから水を電解ガス化させてブラウンガスとなしたうえ、このブラウンガスと化石燃料を混合させて燃焼性を高めること等が提案されてなるものの、ブラウンガスを用いる方法では多量の電力が要請されるばかりか、装置的にも極めて高価となる問題を内在する。
【特許文献１】  特開平１０−２６７２６０号公報
【特許文献２】  特開２００２−５４１４号公報
【特許文献３】  特開２００９−２５６５０１号公報
【特許文献４】  特開２００９−２０３４５６号公報
【０００５】  発明者等はかかる経緯に鑑み研究を重ねた結果、化石燃料と水とを混合のうえ超音波をその照射周波数及び照射強度の条件を以って照射することにより、広範囲に亘る気泡粒径と気泡密度に且安定して分散混合され、以って燃焼性をも調整しえる液状化石燃料が形成されるとともに、該液状化石燃料の使用により燃費の大幅な削減と炭酸ガスの排出抑制が実現されるばかりか、更には該液状化石燃料に僅かな酸素の付加により著しく燃焼性を高められること、及び極めて簡便且安価な方法で製造可能な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】
【０００６】  本発明は簡便で安価に、高い燃焼性と燃料費の削減並びに炭酸ガス排出抑制の可能な、新規な液状化石燃料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】
【０００７】  上述の課題を解決するために本発明が採用した手段は、灯油や重油若しくは軽油からなる化石燃料に対して５乃至４５容量％割合の水とを混合のうえ混合貯留槽内に貯留のうえ、その上面若しくは下面或いは上下両面から、その放射周波数が３０乃至３００ＫＨｚで放射強度が少なくとも１Ｗ／ｃｍ２以上の超音波を放射せしめて相互を分散混合させて一次液状化石燃料となし更にこの一次液状化石燃料を、その一方側に供給口及び他方側に排出口を有し、且その一側面が超音波振動子壁で形成された分散混合処理路の供給口より流通せしめたうえ、その放射周波数が３００乃至３，０００ｋＨｚで且放射強度が３乃至１００Ｗ／ｃｍ２で放射せしめて、極微細粒径で高密度に気泡を分散混合させた二次液状化石燃料となしたうえ、バーナーより噴霧燃焼させる構成からなる新規な液状化石燃料の製造方法に存するものであり、加えて一段と燃焼性を高めるうえからは、該二次液状化石燃料のバーナー噴霧容量１ｌに対して０．１９乃至０．３６ｌ容量％割合で酸素を噴霧混合させ燃焼させる、新規な液状化石燃料の製造方法に存する。
【発明の効果】
【０００８】  本発明は上述の如き構成からなるものであって、灯油や軽油若しくは重油等の化石燃料に対し、水を５乃至４５容量％割合で混合貯留槽内に貯留された混合物に、その放射周波数が３０乃至３００ｋＨｚで且その放射強度を少なくとも１Ｗ／ｃｍ２以上で、貯留された混合物の上面若しくは下面或いは上下両面から放射させることにより、相互に混合し難い２液の相界面にキャピラリー波が発生し且超音波の振動振幅が臨界値を超えると相界面の波が破断して液滴が生成するとともに、この液滴が超音波振動子の振動面と接触して固体面上キャビテーションにより著しく微粒化して乳化、即ち分散混合が均等になされた一次液状化石燃料が形成される。【０００９】  そしてかかる一次液状化石燃料は主にボイラー等において噴霧燃焼させるものであるから、より好ましくは気泡を該一次化石燃料に極く微細で且高密度に分散混合させることであって、これがためには微細なキャビテーション作用に加えて、直進流による混合物に循環や拡散作用を付加させ、更には重油等に混在するピッチ成分等への浸透分散を図り燃焼ノズルの閉塞をも防止するうえから、その一方側に供給口及び他方側に排出口を有し、且その一側面が超音波振動子壁で形成された分散混合処理路の供給口により流通せしめてその放射周波数が３００乃至３，０００ｋＨｚで且放射強度が３乃至１００Ｗ／ｃｍ２で超音波が放射させるため、極微細で高密度に気泡が分散混合されて燃焼性が著しく高まる二次液状化石燃料が形成され、而もピッチ等の不純物が混在する重油等の不純物も浸透分散されて安心して使用が可能となり、更には燃焼に際してその噴霧容量１ｌに対し０．１９乃至０．３６ｌの酸素を混合させると著しく燃焼性が高まる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】  Ａ重油に水を３０容量％割合で混合のうえ、その内容積が１０ｌの混合貯留槽内に混合貯留させ、且その底面及び上面に磁歪振動子を用いて、その放射周波数が３９ｋＨｚで且その放射強度が２Ｗ／ｃｍ２の超音波を放射せしめて一次液状化石燃料となし、且一方に供給口と他方に排出口を有しその一側面が超音波振動子壁で形成された分散混合処理路を有する分散処理部に該一次液状化石燃料を流通せしめるとともに、一次液状化石燃料にその放射周波数が３００乃至３，０００ｋＨｚで且その放射強度が３乃至１００Ｗ／ｃｍ２の放射をなし極微細粒径と高密度に気泡を分散混合させて二次液状化石燃料を作成する。
【実施例１】
【００１１】  以下に本発明実施例を図とともに詳細な説明をすれば、図１は本発明液状化石燃料の製造方法のブロック図であって、図２は一次液状化石燃料を形成させるための、混合分散貯留槽の説明図、図３は二次液状化石燃料を形成させるための分散混合処理部の説明図であって、本発明に用いる原料素材としては燃料用の化石燃料１とされる灯油や軽油若しくは重油が選択される。
そして本発明においては簡便で安価に製造ができるとともに、実用使用に際しては高い燃焼性とともに燃料費の削減と且環境保全のうえから、炭酸ガス排出を大幅に抑制できることが重要な課題とされる。【００１２】  これがためには化石燃料１に対して水蒸気改質反応並びに水性ガス反応を有効に活用させるうえから水２が用いられる。かかる場合に本発明では前述の如く電解水を用い若しくは電解ガスを使用するものでは無く、極く一般的な水２が使用できる。
そして化石燃料１と水２との水蒸気改質反応と水性ガス反応とを有効に活用させて、一方においては低燃費と炭酸ガス排出規制と、他方においては高い燃焼性を発揮させるうえから、化石燃料１に対して水２の割合は少なくとも５％容量割合から最大４５容量％割合で混合されるもので、灯油や軽油或いは重油それぞれの性能によって好適な混合割合にも多少の差異はあるが、概ね化石燃料１に対しては２５乃至３５容量％割合が目処となる。【００１３】  かかる如き混合割合で混合された化石燃料１及び水２は、所定容量の混合貯留槽３内に貯留されるとともに、相互に溶解性を保持しない化石燃料１と水２とを分散混合即ち乳化を図るうえから、その下面若しくは上面或いは上下両面より垂直方向に、その放射周波数が３０乃至３００ｋＨｚの比較的低周波数で且その放射強度が少なくとも１Ｗ／ｃｍ２以上の超音波を放射せしめてキャピラリー波の発生と相界面の破断による液滴の生成と、固体面上キャビテーションの発生とにより、微細な気泡４Ａを分散混合させて一次液状化石燃料４が形成される。【００１４】  かかる場合において、化石燃料１に水２が所要の混合割合で混合されたうえ相互を分散混合（乳化）させる場合において混合貯留槽３内には、混合貯留された化石燃料１及び水２に対して下面から若しくは上面或いは上下両面から混合貯留された化石燃料１及び水２の相界に対して垂直方向に所要の放射周波数と放射強度で放射させるものであるから、超音波振動子３０としては、かかる混合貯留槽３に配位させやすい物が好都合であって、超音波振動子３０としては図４のＡに示す如く金属振動板３１Ａを挟んで圧電セラミック層３１Ｂを接合させた形状のものであって、比較的小型の超音波振動子用には好都合であるが放射強度も自づと限定される。
反面図４のＢに示した磁歪振動子３０Ｂは、自在な形状に成形が可能で且放射強度も１０３Ｗ／ｃｍ２程度の強力な超音波放射が可能であることから、本発明における混合貯留槽３に配置させる超音波振動子用としては最適である。【００１５】  そして当然のことながら混合貯留槽３には所要の容量の化石燃料１を供給する化石燃料供給口３Ａと、水２を供給する水供給口３Ｂが設けられてなり、且混合貯留槽３の下部位には、化石燃料１と水２とが分散混合されてなる一次液状化石燃料４を、更に極微細で且高密度の気泡として分散混合することにより燃焼性を一段と高める分散混合処理部５に移送させる移送口３Ｃ及び移送ポンプ３Ｄが配位されている。【００１６】  分散混合処理部５は、図３に示す如く移送口３Ｃより移送ポンプ３Ｄで移送された一次液状化石燃料４は、分散混合処理部５の一方側に一次液状化石燃料４を供給する一次液状化石燃料供給口５Ａが設けられ、且他方側には二次液状化石燃料排出口５Ｂを有し、而も該一次液状化石燃料供給口５Ａから供給された一次液状化石燃料４が常時超音波振動子５０の壁５１と接触して流通しえるように分散混合処理路５Ｃが形成されてなり、この超音波振動子５０にその放射周波数が３００乃至３，０００ＫＨｚの高周波数で且その放射強度が３乃至１００Ｗ／ｃｍ２に放射せしめて、流通される一次液状化石燃料４に固体面上キャビテーションを創出させて、一段と極微細粒径で高密度に気泡を短時に分散混合させ、以って二次液状化石燃料６が形成されることとなる。【００１７】  かかる場合において混合貯留槽３並びに分散混合処理部５は、実用使用に際しては混合貯留槽３の化石燃料供給口３Ａには適宜の化石燃料タンク等と連結され、更に該混合貯留槽３の水供給口３Ｂには適宜の水タンクと連結されてなり、且分散混合処理部５の二次液状化石燃料排出口５Ｂからは、連続的に二次液状化石燃料６をバーナー７に排出供給するものであるから、これら混合貯留槽３並びに分散混合処理部５は比較的小型に形成しえるため、双方をケーシング内に一体的に収納させることが便利である。【００１８】  かくして化石燃料１の容量に対して水が５乃至４５容量％で混合されたうえ、混合貯留槽３内で微細且高密度に気泡４Ａを分散混合させて一次液状化石燃料４としたうえ、更に燃焼性を高めるとともに、燃料費の削減と炭酸ガスの排出抑制を図るうえから、分散混合処理部５において一次液状化石燃料４に気泡４Ａを極微粒状で且高密度化させて二次液状化石燃料６となすことにより、かかる状態でボイラー等のバーナー７で噴霧燃焼が良好になしえることとなる。【００１９】  ところでバーナー７での燃焼に際しても、その目的によっては極めて短時間内に加熱蒸気や熱水の形成をなし、若しくは焼成等をなす必要が求められる。
これがためには本発明における二次液状化石燃料６でも一般的化石燃料に比べても十分な燃焼性が発揮されるが、更に酸素８を混合のうえ燃焼させることにより格段の燃焼性が発揮されるもので、該酸素８は通常加圧ボンベに収納されてなるから、実用使用に際しては二次液状化石燃料６をバーナー７における噴霧に合せて混合させることで容易に混合燃焼がなされる。
そして該酸素８は燃焼補助として使用するものであるから、その混合割合としては二次液状化石燃料６の１ｌに対しては略０．１９乃至０．３６ｌ程度で十分である。【００２０】  本発明においては灯油や軽油或いは重油等の化石燃料１と相溶性の無い水２とを分散混合（乳化）させて一次液状化石燃料４となすために超音波放射によるキャビテーション作用を初め、直進に伴う循環作用や拡散作用或いは化学反応及び拡散促進作用を有効に活用するもので、相溶性の無い化石燃料１と水２との分散混合には、その放射周波数で３０乃至３００ＫＨｚで且その放射強度が少なくとも１Ｗ／ｃｍ２以上、望ましくは３乃至５Ｗ／ｃｍ２が好都合であって、比較的放射強度の小さい場合には、図５のＡに示す小電力発振回路９からの放射周波数を、超音波振動子３０に入力させる。
反面一次液状化石燃料４の気泡４Ａをさらに極微粒状に且高密度に分散混合せしめて、燃焼性の高い二次液状化石燃料６となすためには、その放射周波数が３００乃至３，０００ＫＨｚの高周波数で且その放射強度も３及至１００Ｗ／ｃｍ２、望ましくは８乃至２０Ｗ／ｃｍ２が好適で、かかる放射強度が強い場合には図５のＢに示す大電力発振回路９Ａからの放射周波数を超音波振動子５０に入力させることが提案される。【００２１】  以下に本発明において製造される化石燃料についての燃焼比較試験結果について述べれば、試験に用いた試料はＡ重油に対して水を３０容量％混合のうえ、混合貯留槽で放射周波数３９ＫＨｚ放射強度３Ｗ／ｃｍ２で３分間放射処理のうえ、分散混合処理部で放射周波数３，０００ＫＨｚ放射強度６Ｗ／ｃｍ２で８秒間処理した二次液状化石燃料を試料１とし、更にこの二次液状化石燃料１ｌに対し酸素を０．１９ｌ割合で混合させたものを試料２とし、対照としてＡ重油を用いた。
燃焼はボイラーを用いて噴霧燃焼させ、炭酸ガス発生量についてはＪＩＳＺ８８０８に準じ、更に燃焼時間、燃焼消費量、水蒸発比等は、一般的に用いられる燃焼熱量により水を加熱し蒸発させた場合の数値を用いたもので結果は以下の通りである。【００２２】
【表１】
2012041515.tif 000003
【産業上の利用可能性】
【００２４】  本発明は化石燃料に対し、水を５乃至４５容量％割合で混合のうえ、所要の放射周波数と放射強度の超音波を放射せしむることで短時に分散混合し、ボイラー等のバーナーより噴射燃焼がなしえる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】  本発明のブロック図である。
【図２】  混合貯留槽の説明図である。
【図３】  分散混合処理部の説明図である。
【図４】  超音波振動子の説明図である。
【図５】  発振回路の説明図である。
【符号の説明】
【００２６】  １    化石燃料
２    水
３    混合貯留槽
３Ａ  化石燃料供給口
３Ｂ  水供給口
３Ｃ  移送口
３Ｄ  移送ポンプ
３０    超音波振動子
３０Ａ  圧電振動子
３０Ｂ  磁歪振動子
３１Ａ  金属振動板
３１Ｂ  圧電セラミック層
４    一次液状化石燃料
５    分散混合処理部
５Ａ  一次液状化燃料供給口
５Ｂ  一次液状化燃料排出口
５Ｃ  分散混合処理路
５０    分散混合処理部の超音波振動子
５１    分散混合処理部の超音波振動子の壁
６    二次液状化石燃料
７    バーナー
８    酸素
【図１】
2012041515.tif 000004
【図２】
2012041515.tif 000005
【図３】
2012041515.tif 000006
【図４】
2012041515.tif 000007
【図５】
2012041515.tif 000008