(57)【要約】【課題】  油に対し水が２０乃至６０容量％割合で混合され、安定した燃焼と高い燃焼性を保持し、大幅な燃費低減と排出温暖化ガスの削減可能な、水と油の分散混合燃料生成装置の提供。【解決手段】  二流体以上の流体を噴霧できるアトマイザーを、その一側が閉塞基板により閉塞され他側が開口された円筒形状の噴霧ケーシングの閉塞基板には、その周縁に沿って適宜数と適宜間隔で且その噴霧孔若しくは噴出口から噴霧される水と油の微粒化混合物が交叉衝突され而も螺回されるように配設されてなる構成。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
二流体以上の流体を噴霧でき且その噴霧形状が扇型、空円錐型、充円錐型若しくは充角錐型で噴霧角度が１５乃至５０°で、而もその噴霧粒径が最大でも３００μｍ以下に噴霧できるアトマイザーが、その一方側が閉塞基板で閉塞され且他方側が開口された円筒形状の噴霧ケーシング内の閉塞基板に、適宜数と適宜の間隔で噴霧される噴霧微粒子相互が交叉衝突され且螺回混合されるよう配設されてなることを特徴とする、油と水との分散混合燃料生成装置。
【請求項２】
アトマイザーが内部混合型若しくは外部混合型である、請求項１記載の油と水との分散混合燃料生成装置。
【請求項３】
アトマイザーの水供給口には水タンク及び水調整弁を介して水供給管が、及び油供給口には油タンク及び油調整弁を介して油供給管が連結されてなる、請求項１乃至請求項２記載の油と水との分散混合燃料生成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は油に水を所要割合に分散混合させて、燃焼性を維持させつつ燃費の低減と排出温暖化ガスの削減を可能とする、油と水との分散混合燃料生成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  産業活動や生活活動には膨大な熱エネルギーが消費されるもので、この熱エネルギーの主な燃焼源としては石油類やガス類が利用されてきている。
そして今日までの先進諸国の発展には、これら燃焼源が膨大量に消費されて来たもので、これにより一方においては燃焼源たる石油類やガス類等の資源の枯渇化が国際的にも大きな問題となっており、且他方においては膨大量の燃焼源の燃焼に伴い排出滞留された温暖化ガスによる環境破壊より招来される異常気象からの集中豪雨並びに風水害の頻発や高温気象や低温気象の長期化により、農産物や畜産物はもとより水産物に至るまで膨大な損害が発生し、更には洪水や都市部における氾濫等による施設や道路等の冠水による莫大な被害も多発している。【０００３】  これがため今後の産業活動や生活活動を図るうえからは、枯渇化と高騰化するエネルギー源としての石油類やガス類の使用低減化と、且排出温暖化ガスの削減化は不可欠要件とされ、既に諸外国では排出温暖化ガスの排出規制も法制化されており、当然に我が国も法制化がなされる状況にある。
発明者等グループは、かかる問題に鑑み多面的に研究を重ねた結果、エネルギー燃焼源としての石油類に対して非相溶の水を所要の混合割合で混合させたうえ、相互を可能な限り微粒化させ且均質に分散混合させることにより安定した燃焼と、燃焼性を維持しつつ燃費の低減化と排出温暖化ガスの削減化を可能となす燃焼方法及び燃焼装置を解明し、既に特願２０１０−２８０９７２号でその内容を開示している。【０００４】  かくしてなる先願の実用化を重ねる過程において、該先願は簡便且安価に石油類と水とを微粒化し相互を均質に分散混合がなしうるものの、基本的には静止混合型の技術思想を応用してなるものであって、その一方側の供給口より所要の割合で供給される石油類と水とを、その直行方向に周縁に向って膨大数に連通形成される破砕撹乱壁部内を衝突、撹乱、破砕させ、而して円周より他側に設けた膨大数に連通形成された破砕撹乱壁部内を中央に向って衝突、撹乱、破砕させたうえ集約混合せしめて供出口より供出させ燃焼させる構成からなるものであるから、供給口より供給された石油類と水とを破砕撹乱壁部内を流通させるには極めて大きな流通圧力を付加せねばならず、多量の微粒化と均質な分散混合燃料の生成には、強力な流通圧力手段に加え、使用素材も十分に強靭で且装置も大型多重に加え高価となる問題を内在することが判明している。【０００５】  これがため発明者等は更なる研究を重ねた結果、近年においては噴霧ノズル装置即ちアトマイザーの技術改善や改良が著しく進み、噴霧形状を始め噴霧粒子径や打力の調整に加えて、異なる流体の同時噴霧も可能に至っている。
そこで発明者等は、少なくとも二流体以上の噴霧が出来るアトマイザーを用いて、油と水との二流体を所要の混合割合と且所要の噴霧形状や噴霧粒子径及び打力を以って、而も噴霧される噴霧粒子相互を更に交叉衝突させつつ螺回させることで分散混合も著しく高められることを究明し本発明に至った。
【発明の開示】
【発明者が解決しようとする課題】
【０００６】  本発明は、少なくとも二流体以上の噴霧の可能なアトマイザーで、その噴霧形状や噴霧粒子径及び噴霧角度と打力を調整し、相互の噴霧粒子を交叉衝突せしめ且螺回混合させ、微粒化と均質分散混合化を図る油と水との分散混合燃料生成装置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、本発明が採用した技術的手段は、少なくとも二流体以上の流体噴霧が可能なアトマイザーを用い、灯油や軽油若しくは重油からなる油に対して、水を２０乃至６０容量％割合にまで混合し、その噴霧形状を扇型、空円錐型、充円錐型、若しくは充角錐型で且噴霧角度が１５乃至５０°及びその打力が０．５乃至５０ＫＰａ、並びに噴霧粒径が最大でも３００μｍ以下で噴霧させるとともに、その噴霧される噴霧微粒子相互が更に交叉衝突され且螺回混合されるような傾斜角で、アトマイザーが噴霧ケーシング内に配設された油と水との分散混合燃料生成装置に存する。
【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、本発明は少なくとも二流体以上の流体の噴霧が可能なアトマイザーを用い、このアトマイザーに所要の混合割合で油と水とを、その噴霧打力が０．５乃至５０ＫＰａと比較的低打力で噴霧させて油と水とを極めて微粒化させたうえ、適宜数のアトマイザーを噴霧ケーシング内に相互のアトマイザーより噴霧される噴霧微粒子が交叉衝突されるよう、その噴霧形状が扇型、空円錐型、充円錐型若しくは充角錐型で噴霧させることにより相互の噴霧微粒子が衝突破砕されて更に微粒化された噴霧微粒子となるばかりか、アトマイザーが噴霧ケーシング内に傾斜角を以って配設されるため、噴霧された噴霧微粒子が螺回されつつ均質な分散混合もなされることとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】  二流体以上の流体を噴霧しえ且その噴霧形状が扇型、空円錐型、充円錐型若しくは充角錐型で、噴霧角度が１５乃至５０°及びその打力が０．５乃至５０ＫＰａのアトマイザーで、且このアトマイザーの任意数個が噴霧ケーシング内に、それぞれのアトマイザーからの噴霧微粒子が交叉衝突しえる間隔で且螺回混合しえるような傾斜角を以って配設されている。
【実施例１】
【００１０】  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は二流体噴霧アトマイザー１の内部説明図であって、この二流体噴霧アトマイザー１は同図１のＡに示す如く内部混合型１Ａと同図１のＢに示す外部混合型１０Ａとに大別されるもので、内部混合型１Ａはその一方側には一種の流体例えば水１０を供給するための水供給口１Ｂが設けられており、更に該内部混合型１Ａの水供給口１Ｂと直交する一側面には、油１１を供給するための油供給口１Ｃが設けられている。
そして一方側に設けられた水供給口１Ｂと対向する他方側には、供給された水１０と油１１とが混合部１Ｄで混合されたうえ、微粒化された噴霧粒径と打力を以った微粒化分散混合物４Ｅを噴霧するための噴霧孔１Ｅが形成されている。【００１１】  他方外部混合型１０Ａは同１図Ｂに示す如く、その一側面には混合される一種例えば水１０を供給させる水供給路１０Ｂ、１０Ｂが油供給路１０Ｃを包皮するよう形成されてなり、且他方側には油噴霧口１０Ｅを包皮して水噴霧口１０Ｆ、１０Ｆが形成されている。
そしてこれら水供給路１０Ｂ、１０Ｂ及び油供給路１０Ｃに対向する他方側には、該外部混合型１０Ａ内で所要の割合に混合された水１０並びに油１１は、所要の噴霧粒径と噴霧角度及び打力によって噴霧させるための噴霧口１０Ｅが設けられている。
当然に水１０に対して油１１の混合割合は、油１１に対して水１０が２０乃至６０容量％割合で混合されるものであり、且内部混合型１Ａにおいては、所要の噴霧粒径と噴霧角度とともに噴霧される打力が、少なくとも０．５ＫＰａから最大５０ＫＰａ程度で噴霧されるよう供給圧力を考慮すべきである。【００１２】  他方外部混合型１０Ａにおいては、供給する水１０の高速流通に伴い創出されるエジェクター作用により、供給される油１１が油流動部１０Ｄを介して吸引噴霧させるものである。そしてこれら内部混合型１Ａや外部混合型１０Ａにおける水１０の供給口１Ｂや１０Ｂには、適宜の容量で貯留される水タンク２Ａより調整弁２Ｃを介して水供給管２Ｅと連結されており、更に内部混合型１Ａの油供給口１Ｃや外部混合型１０Ａの油供給路１０Ｃには、適宜容量で貯留される油タンク２Ｂより調整弁２Ｄを介して油供給管２Ｆと連結されている。【００１３】  本発明における微粒化分散混合燃料４の形成には、混合される水１０と油１１とりわけ水１０を可能な限り微粒化させること、及びこの微粒化された水１０と油１１の混合物を均質に分散混合させることにある。
而してアトマイザー１は供給される水１０や油１１を極めて簡便能率的に微粒子状に出来るものの、その噴霧粒径は噴霧角度による打力の相違や、噴霧形状によっても大きく異なり、且単に噴霧された水１０及び油１１のままでは相互に均質な分散もなされ難い。
そこで一旦アトマイザー１において微粒化させた水１０と油１１の混合物を、更に複数に設けたアトマイザー１のそれぞれから所要の噴霧角度と打力により噴霧させて微粒化された混合物４Ｅの相互を更に交叉衝突させて一段と微粒化を図ること、及び今一つはこの一段と微粒化された混合物４Ｅ全体を均質に分散混合させることにある。そして肝要なことは、この一段と微粒化を図ること並びに全体を均質に分散混合を図るためには、開放系より閉鎖系において行うことが効率的である。【００１４】  そこで図２に示すように、一方が閉塞された噴霧ケーシング３内に配設された適宜数のアトマイザー１から噴霧される噴霧微粒子相互を交叉衝突させ、その打力により一段と微粒化された噴霧微粒子となすうえからも、アトマイザー１からの噴霧形状を始め噴霧角度と打力が効果的に作用する配設間隔と、加えて重要なことは適宜数のアトマイザー１から噴霧される噴霧微粒子相互が交叉し衝突されて一段と微粒化されたうえに、これら相互を均質に分散混合させるうえから、噴霧角度において螺回混合４０Ｅされるよう傾斜角を以って配設させることにある。【００１５】  かかる構成を図２に基づき更に詳しく説明すれば、該図２は噴霧ケーシング３の説明図であって、噴霧ケーシング３は所望のアトマイザー１Ａにより水１０と油１１とを噴霧させて微粒化混合物４Ｅとなすこと、及びこの微粒化混合物４Ｅ相互を更に交叉衝突させつつ螺回混合４０Ｅさせ、以って均質な分散混合を図るうえからも、閉鎖系内で行うことが望まれることから噴霧ケーシング３が使用される。
この噴霧ケーシング３は、その一方側即ち上側には閉塞基板３Ａにより閉塞されており、且その内部には適宜数のアトマイザー１が、その噴霧孔１Ｅを他方側即ち下側に向って噴霧しえるように配設されている。
かかる場合に外部混合型アトマイザー１０Ａが用いられる場合においては、当然に水供給路１０Ｂ、１０Ｂ並びに油供給路１０Ｃ側が噴霧ケーシング３の一方側即ち上側の閉塞基板３Ａに配設されてなるとともに、他方側即ち下側に油噴出口１０Ｅ及び水噴出口１０Ｆ、１０Ｆが配位されるよう形成されている。【００１６】  図３は噴霧ケーシング３の閉塞基板３Ａに配設されるアトマイザー１Ａ若しくはアトマイザー１０Ａからの水１０並びに油１１の噴霧形状説明図であって、該図３のＡに示されてなる扇型噴霧形状４Ａにおいては、噴霧される微粒子の噴霧形跡４０Ａが同３図のＢに示されてなる如く、弧形中膨み形状となる。
反面図３のＡに示されてなる充円錐噴霧形状４Ｂにおいては略円錐形状を呈するとともに、噴霧される微粒子の噴霧形跡４０Ｂは円形状を呈する。更に充角錐噴霧形状（図示せず）においては角錐形状を呈するとともに、その噴霧される微粒子の噴霧形跡４０Ｃは図３のＢに示される如く四角形状を呈する。【００１７】  そして本発明においては、それぞれのアトマイザー１Ａ若しくは１０Ａから噴霧される水１０と油１１との噴霧微粒子相互を更に交叉衝突させて一段と微粒化を図ることにあるから、それぞれのアトマイザー１Ａ若しくは１０Ａから噴霧された水１０と油１１との噴霧微粒子相互を大きな交叉衝突割合で衝突させることにあり、これがためには噴霧される微粒子を高密度に噴霧させる必要上、及び噴霧させるアトマイザー１Ａ若しくは１０Ａが円筒状の噴霧ケーシング３の閉塞基板８Ａの周縁に配設されることにより充円錐噴霧形状４Ｂが好適である。【００１８】  加えてアトマイザー１Ａ若しくは１０Ａから噴霧される水１０と油１１の噴霧微粒子相互を交叉衝突させて、一段と微粒化させるには交叉衝突させる微粒子相互を強い打力で衝突破砕させる必要があり、この衝突破砕に望まれる打力としては、少なくとも０．５ＫＰａから最大５０ＫＰａ程度が好適である。
そして当然にこの打力は、アトマイザー１Ａの噴霧口１Ｅ若しくはアトマイザー１０Ａの油噴出口１０Ｅ及び水噴出口１０Ｆ、１０Ｆから噴霧される水１０と油１１との微粒化混合物４Ｅの噴霧角度と距離により等比級数的に低下するため、噴霧角度としては最少で１５°位から最大でも５０°以内で噴霧させることである。【００１９】  図４は微粒化混合物４Ｅの交叉衝突状態の説明図であって、噴霧ケーシング３の閉塞基板３Ａに配設されたアトマイザー１Ａから噴霧される噴霧微粒子所謂水と油の微粒化混合物４Ｅにおける、噴霧孔１Ｅから所要の噴霧角度により噴霧させたうえ、相互が交叉衝突域４Ｄを形成しうるよう噴霧させるものであって、その噴霧角度が略５０乃至２０°と狭角で噴霧される場合には十分な打力も保持するため、交叉衝突域４Ｂの交叉頂部４Ｃまでは、噴霧孔１Ｅからは略６乃至１０ｃｍ程度でも十分であるが、噴霧角度が略４０乃至５０°と広角に噴霧される場合には打力の減衰も激しくなるため、交叉頂部４Ｃが略３乃至５ｃｍ程度で形成されるよう、噴霧圧力とともにアトマイザー１Ａの配設位置も考慮される。
当然のことながら、噴霧孔１Ｅからの噴霧角度が広角に噴霧されれば、主に噴霧形状としては充円錐噴霧４Ｂでなされるから、その噴霧形跡４０Ｂは僅かな距離で広面積に広がり、他の噴霧孔１Ｅからの噴霧微粒子所謂水と油の微粒化混合物４Ｅと容易に交叉衝突が可能となる。【００２０】  而して本発明においては、アトマイザー１Ａやアトマイザー１０Ａより噴霧された噴霧微粒子所謂水と油の微粒化混合物４Ｅを、更に交叉衝突せしめて、一段と微粒化させたのみでは本発明の目的が達成しえない。
即ち本発明においては、相互に非相溶な水１０と油１１とを用いて、油１１に対して水１０を２０乃至６０容量％割合まで混合させ、燃焼源たる油１１の大幅な低減化と、排出温暖化ガスの削減化を図るものであるが、自燃性を保持せぬ水１０は、可能な限り微粒化することで、混合される燃焼源たる油１１の燃焼に係る気化熱を剥奪して水蒸気を介して微爆化し、生成される水素ガスによる燃焼性の促進を図ることにある。
これがためには、水１０の微粒化とともに、この微粒化された水１０が油１１と均質に分散混合されることにある。【００２１】  そこでアトマイザー１Ａ若しくはアトマイザー１０Ａで水１０及び油１１が噴霧微粒子所謂水１０と油１１との微粒化混合物４Ｅに噴霧される場合における最適な均質分散混合手段として、螺回混合４０Ｅが提案されるもので、図５には螺回混合４０Ｅが示されている。
即ち、図５は噴霧ケーシング３の底面説明図であって、前述する如く、本発明では水１０と油１１より噴霧微粒子所謂水１０と油１１との微粒化混合物４Ｅを形成すること、及びこの噴霧微粒子所謂水１０と油１１との微粒化混合物４Ｅ相互を更に交叉衝突させて一段と微粒化を図るうえからは閉鎖系が望まれることから、一方側が閉塞基板３Ａにより閉塞され、他方側が解放されてなる略円筒状の噴霧ケーシング３が用いられるとともに、この閉塞基板３Ａの周縁に沿って所要間隔毎にアトマイザー１Ａを配設し、その噴霧孔１Ｅより所要の噴霧形状と噴霧角度及び打力を以って、該噴霧ケーシング３内に噴霧させ且相互を交叉衝突させて微粒化を図っている。【００２２】  より詳しく述べれば図５に示されてなる如く、閉塞基板３Ａに配設される適宜数と適宜間隔に配設されたアトマイザー１Ａの噴霧孔１Ｅから噴霧される噴霧微粒子、所謂水１０と油１１との微粒化混合物が充円錐型噴霧形状４Ｂでなされ、且これが相互に交叉衝突されて噴霧形跡４０Ｂを経て、水１０と油１１とが十分に微粒化されるものの、本発明にいう分散混合燃料４となすためには、この微粒化された水１０と油１１とが相互に均質に分散混合される必要がある。
そこで本発明では、円筒形状の噴霧ケーシング３内に微粒状に噴霧され且更に一段と微粒化を図るために交叉衝突させる手段に加えて、該微粒状噴霧や交叉衝突はアトマイザー１Ａの噴霧孔１Ｅから噴霧ケーシング３内の一方円周方向に適宜の傾斜角度を以って配設噴霧させることにより、螺回噴霧され、相互の均質な分散混合が実現されることとなる。【００２３】  即ち図５において、噴霧ケーシング３の閉塞基板３Ａの円周に沿って適宜数と適宜間隔を以ってアトマイザー１Ａが配設されるものであるが、当然にアトマイザー１Ａの配設数並びに配設間隔は、噴霧ケーシング３の直径と噴霧孔１Ｅそれぞれから噴霧され且交叉衝突されて形成される噴霧形跡４０Ｂの直径等を勘案して決定される。
そして肝要なことは、噴霧ケーシング３の閉塞基板３Ａに配設されるアトマイザー１Ａの噴霧孔１Ｅが、アトマイザー１Ａの中心線１Ｆより噴霧軌跡３Ｃに沿って所要の傾斜角を以って噴霧されること、所謂傾斜角度を以って配設されることにより、噴霧される微粒子即ち水１０と油１１との微粒化混合物４Ｅが、螺回されて、微粒化された水１０及び油１１の相互が均質に分散混合されて、油と水との分散混合燃料４が生成される。
【産業上の利用可能性】
【００２４】  灯油や軽油若しくは重油等の油を燃料源とするボイラーや加熱乾燥機、農業用加温装置等のバーナー前部に配設させることで、安定した燃焼と高い燃焼性と大幅な燃費低減化及び排出温暖化ガスの削減が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】  アトマイザーの構造説明図である。
【図２】  噴霧ケーシングの内部説明図である。
【図３】  噴霧形状及び噴霧形跡の説明図である。
【図４】  交叉衝突状態の説明図である。
【図５】  噴霧ケーシングの底面説明図である。
【符号の説明】
【００２６】  １        アトマイザー
１Ａ      内部混合型アトマイザー
１Ｂ      水供給口
１Ｃ      油供給口
１Ｄ      混合部
１Ｅ      噴霧孔
１Ｆ      アトマイザーの中心線
２Ａ      水タンク
２Ｂ      油タンク
２Ｃ      水調整弁
２Ｄ      油調整弁
２Ｅ      水供給管
２Ｆ      油供給管
３        噴霧ケーシング
３Ａ      閉塞基板
３Ｂ      噴霧ケーシング排出口
３Ｃ      噴霧軌跡
４        油と水との分散混合燃料
４Ａ      扇形噴霧形状
４Ｂ      充円錐噴霧形状
４Ｃ      交叉頂部
４Ｄ      交叉衝突域
４Ｅ      水と油との微粒化混合物
１０Ａ      外部混合型アトマイザー
１０Ｂ      水供給路
１０Ｃ      油供給路
１０Ｄ      油流動部
１０Ｅ      油噴出口
１０Ｆ      水噴出口
４０Ａ      弧形中膨み噴霧形跡
４０Ｂ      円形状噴霧形跡
４０Ｃ      四角形状噴霧形跡
４０Ｅ      螺回混合
【図１】
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【図２】
2013160495.tif 000004
【図３】
2013160495.tif 000005
【図４】
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【図５】
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