(57)【要約】【課題】産業用若しくは生活用ガス燃焼機器のガス燃費の大幅な低減化と排出温暖化ガスの削減化を可能とする、ガスと水との微粒化分散混合燃料生成方法及び装置の提供。【解決手段】燃焼機器のバーナー供給部前部に分散混合モジュールを配設し、この分散混合モジュールの供給口よりガスに対し水を２０乃至５０容量％割合で供給混合のうえ、相互を衝突、撹乱、破砕させて、微粒状で且均質に分散混合された微粒化分散混合燃料を生成せしめる生成方法及び生成装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
産業上若しくは生活上使用されるガス燃焼機器のバーナー供給部の前部に、その一側に供給口と他側に供出口を有し、且その内部に膨大数の衝突、撹乱、破砕及び混合をなす破砕間隔を有する分散微粒化基材が充填装着された分散混合モジュールが配設されてなり、この分散混合モジュールの供給口よりガスと、該ガスに対して２０乃至５０容量％割合の水を供給のうえ分散微粒化基材を流通せしめて、微粒化分散混合燃料を生成させたうえ、バーナーで燃焼させることを特徴とする、ガスと水との分散混合燃料生成方法。
【請求項２】
分散混合モジュールに供給される水が、適宜の加熱加温手段により５０乃至９０℃に加熱加温される、請求項１記載のガスと水との分散混合燃料生成方法。
【請求項３】
産業上若しくは生活上使用されるガス燃焼機器のバーナー供給部の前部に、その一側が閉塞された円筒形状で、その中央に供給口を有する前部蓋材と、その他側面が閉塞され且その中央に供出口が形成された後部蓋材とにより包着され、且相互が分割しえるよう、一方が孤形状保持板及び他方も孤形状保持板の内部には、流通するガスと水とを膨大数で衝突、撹乱、破砕並びに多方向に撹乱拡散と極微粒化させる微粒化間隙を有する分散微粒化基材が充填装着された分散混合モジュールが配置され、この分散混合モジュールの供給口にガス供給管並びに水供給管が集束連結されてなる、ガスと水との分散混合燃料生成装置。
【請求項４】
分散微粒化基材がステンレス線条からなる不織布を用いて略円柱状に形成されてなる、請求項３記載のガスと水との分散混合燃料生成装置。
【請求項５】
分散微粒化基材が、金属円形板材でその所定半径毎の円周線上に所定間隔を以って三角形状の切欠凸部が上面側に、且同様形状の切欠凹部が下面側に突出形成されたうえ適宜数枚に積層され充填装着されてなる、請求項３記載のガス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】  本発明は産業上若しくは生活上において使用されるガス燃焼機器において、ガス燃費の大幅な低減化と排出温暖化ガスの削減化を可能とする、ガスと水との分散混合燃料生成方法及びその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  今日まで各国の経済発展に伴い消費されたエネルギーは極めて膨大量に亘っており、且このエネルギーの主体は専ら石油類やガス類であるが、今後は更なる経済規模の大きな途上国の経済成長に伴いエネルギー消費は莫大なものとなることから、資源の枯渇化が重要な問題として提起されている。
加えて既に先進諸国により膨大量の石油やガスの消費に伴い排出された温暖化ガスの蓄積により地球規模での異常気象が各地で頻発し、集中豪雨による農産畜産物の被害はもとより、河川の氾濫や冠水等による道路や施設の水没事故も多発している。【０００３】  かかる実情に対しての解決手段の一つとしては、石油やガス等の天然資源の消費自体を低減化することであり、且今一つは燃焼に伴って排出される温暖化ガスの排出量の削減化を図ることである。
当然にかかる解決手段の具体策としては多種多様な方法が挙げられるが、最も合理的な手段としては燃焼源としての石油やガスに対して水を略２０乃至５０容量％割合まで分散混合させた分散混合燃料として使用することであって、該分散混合燃料の使用により石油やガスの略２０乃至５０％割合の燃費削減化と、且燃焼に伴い排出される温暖化ガスの略２０乃至５０％の削減化も可能となることは、発明者等の先願たる特願２０１０−２６４３１２号や特願２０１０−２８０９７２号等で開示している。【０００４】  ところで我が国においても温暖化ガス排出量は、２００７年の統計でも略１３億７４００万トンにも昇り、この分野別排出割合を見ると産業部門で３６．１％運輸部門１９．１％民生一般部門で１８．５％家庭１３．８％その他エネルギー変換部門等１２．９％である。
これがため我が国でも温暖化ガス排出規制が検討されているが、これに先んじて東京都では平成２２年４月より規制の実施をなしている。
そして温暖化ガス排出規制への対処策の動向としては、燃焼源として極度に資源枯渇化に直面していること、及び燃焼に伴う温暖化ガス排出量が比較的少ないこと等により産業用燃焼装置でも石油よりガスへの転換が進んでいること、及び前記の如く温暖化ガス排出量はその殆どがガスを使用している家庭部門でも１３．８％即ち略１億８９６０万トンにも昇ること等により、ガスにおける燃費低減化と温暖化ガス排出削減化は急務とされるに至っている。【０００５】  これがため発明者等はガス燃焼機器について更なる研究を重ねた結果、産業用のガス燃焼機器は総じて大型や中小型ボイラーが主体となるが、家庭用においては風呂釜や給湯器或いはストーブ等多種に亘り、加えて家庭用では小型で燃焼エネルギーも僅かであるが、その絶対数は莫大であるから、温暖化ガス排出削減効果も膨大なものとなる。
加えて家庭用ガス燃焼装置は、燃焼異常や燃焼不備或いは不完全燃焼等の発生は直ちに人命事故に関係するものであるから、安全性と安定した燃焼が最優先課題でもある。【０００６】  而して本発明では、一方においてガス類等資源の枯渇化が危惧されるエネルギー源からなる燃費の低減化と、他方において温暖化ガスの排出削減化を、望ましくは現状に比べて略２０乃至５０％割合にまで実現させることにある。これがためには燃焼源たるガス類に対して混合される水に燃焼源とともに積極的に燃焼促進作用を発揮せしめること、即ち水蒸気改質反応並びに水性ガス反応が創出しえる微粒化分散混合燃料の形成が不可欠となる。これがためにはガスに混合される水が可能な限り微粒化され且ガスと均質に分散混合され、更には燃焼時の気化熱の剥奪を抑制させて微爆作用を促進させるため、微粒化され且分散混合された微粒化分散混合燃料を加熱加温させて燃焼させることであり、而もこれらを狭小スペース内で連続的短時形成させることで実現可能なることに想到し本発明に至った。
【発明の開示】
【発明者が解決しようとする課題】
【０００７】  本発明は産業上若しくは生活上におけるガス燃焼機器の燃焼源たるガスに、略２０乃至５０容量％の水を微粒化させ分散混合させて微粒化分散混合燃料として燃焼させることにより、略２０乃至５０％の燃費低減化と排出温暖化ガスの削減化を実現できる、ガスと水との分散混合燃料生成方法及びその装置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用いた技術的手段は、燃焼源として天然ガスや液化石油ガス等からなるガスを用いる燃焼機器において、バーナーに微粒化分散混合燃料を生成し供給する分散混合モジュールの前部供給口には、燃焼源としてのガスを所要の容量割合で供給しえるようなガス供給パイプと、所要容量割合で水を供給する水供給パイプとが集束され連結され、且その一側が閉塞されたうえその中央に供給口を有する円筒状の前部蓋材、及び同様に一側が閉塞されたうえその中央に供出口を有する円筒状の後部蓋材とにより包着される分割孤形保持材の内部に、供給口より所要の混合割合で混合されるガス及び水を、膨大数の衝突と撹乱及び破砕間隙を有し、且その破砕間隙が０．１乃至１００μｍの分散微粒化基材内を流通せしめて、微粒化分散混合燃料を生成のうえ、その供出口よりバーナーに供給し燃焼させることを特徴とする、ガスと水との分散混合燃料生成方法及びその装置に存する。
【０００９】  更には水供給パイプの適宜位置に、供給する水を５０乃至９０℃に加熱加温しえる加熱加温手段を設けた構成、及び分散混合モジュール内に充填装着される分散微粒化基材の破砕間隙が０．０１乃至１．０μｍの構成からなる、ガスと水との分散混合燃料生成方法及びその装置に存する。
【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、産業用や家庭用に使用されるガス燃焼機器等のバーナー前部に配位されてなる分散混合モジュールの供給口には、所要の容量割合でガスを供給するガス供給管と水を供給する水供給管とが集束され連結されてなるとともに、その一側が閉鎖され且その中央には供出口が設けられた円筒形状の前部蓋材、及び同様に他側が閉塞され中央に供出口が設けられた後部蓋材と、この前部蓋材と後部蓋材で包着され且分割しえる孤形状保持板内にはガスと水とが所要の混合割合で混合されたうえ流通させることにより、膨大数で衝突、撹乱、破砕並びに多方向への撹乱拡散と極微粒状の液滴にまで超破砕化する微粒化破砕間隙を有する分散微粒化基材が充填装着されてなるから、混合流通されるガス及び水が多方向多様に撹乱されて相互の分散混合性が著しく向上し、とりわけ水の極微粒化により燃焼性も著しく高まることとなる。
【００１１】  そして本発明の分散微粒化基材は、前部蓋材と後部蓋材とにより包着される分割可能な孤形状保持板内に充填装着されるものであるから、仮令ガス若しくは水に汚濁物等が混在してもかかる分散微粒化基材で除去されて燃焼への支障が防止され、且かかる分散微粒化基材の交換も極めて容易になしえる。
加えて供給する水を加温加熱することにより燃焼に際して気化熱剥奪が抑制されるため、低温状態での使用や水の混合割合が増加しても安定した燃焼状態が保持される。
更に注目すべきは分散微粒化基材の破砕間隙が０．０１乃至１．０μｍ程度のものを使用することで、水が極微粒化され、ガスとの均質な分散混合性が高まり、且燃焼に際して僅かな気化熱剥奪で積極的に微爆作用が促進され高い燃焼性が発揮される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】  ガスを用いる産業用若しくは生活用燃焼機器のガスバーナーの前部に、ガスに対して水を２０乃至５０容量％割合で混合のうえ、相互を微粒化と均質分散混合させる分散混合モジュールを配設のうえ、該分散混合モジュールで微粒化分散混合燃料となしたうえ、ガスバーナーに供給して燃焼する。
【実施例１】
【００１３】  以下に本発明実施例をガス風呂釜燃焼装置について詳細に説明すれば、バーナー１はその中央に燃料としての微粒化分散混合燃料１０を移送供給する微粒化分散混合燃料供給路１Ａの一方側には、該微粒化分散混合燃料供給路１Ａに、微粒化分散混合燃料１０を供給する供給部１Ｂが形成されており、且その他方側には移送供給される微粒化分散混合燃料を加圧噴霧させるためのバーナーノズル１Ｃが形成されている。
更に微粒化分散混合燃料供給路１Ａの外周囲には、移送供給される微粒化分散混合燃料１０の燃焼性を高めるための空気１１を、バーナーノズル１Ｃ部分で付加させて燃焼性を一段と高めるための空気供給路１Ｄが配位されている。【００１４】  かくしてなるガスバーナー１における微粒化分散混合燃料供給路１Ａの供給部１Ｂには分散混合モジュール２の供出口２Ｄとが連結されている。
この分散混合モジュール２は本発明で使用する微粒化分散混合燃料１０を生成するため、ガス４に対して水５をその容積割合において２０乃至５０容量％割合まで分散混合させて微粒化分散混合燃料１０を生成させる部位であって、更に本発明は産業上はもとより生活上において膨大数に使用される風呂釜や給湯器或いは暖房機器等は比較的小型であるから、本発明においても小型軽量で安価且維持管理の容易なものが要請される。【００１５】  そしてこの分散混合モジュール２は、本発明構成においても要諦をなす部分であって、供給されるガス４及び水５とを所要の容積割合、望ましくは略３０乃至５０容量％割合に混合のうえ、極めて短時間内に可能な限り微粒化を図り、且相互を均等に分散混合させることにある。
即ち本発明においてはガス４に対して水５を２０乃至５０容量％割合まで混合させても、安定した燃焼性と高い燃焼エネルギーを以って燃焼させるうえからは、ガス４と水５、とりわけ水５を望ましくはナノオーダーに近くまで微粒化させることで均質な分散混合がなされ安定した燃焼が可能となること、及び微粒化された水５は燃焼に際して気化熱の剥奪が僅かで微爆作用が創出され、水蒸気改質反応や水性ガス反応による高い燃焼エネルギーが発揮されることによる。【００１６】  この分散混合モジュール２は、図２において示す如く一側が閉塞された円筒形状で、その中央には供給口２Ｃを有する前部蓋材２Ａと、この前部蓋材２Ａと同様の形状で且その他側面が閉塞され、而もその中央には供出口２Ｄが形成された後部蓋材２Ｂとにより包着され、且相互が分割しえるように一方には半孤形状保持板２Ｅと他方にも半孤形状保持板２Ｆが形成されている。
そして半孤形状保持板２Ｅ及び２Ｆの内部には、供給口２Ｃより供給されるガス４及び水５を、極めて短時間内に膨大数の破砕間隔３Ｂ内を流通させて衝突、分離、破砕させ且多方向に撹乱、混合させ、特には水５の液滴を可能な限り微粒状に破砕せしめるうえから、その破砕間隔３Ｂとしては最大でも１０μｍ以下望ましくは０．０１乃至１．０μｍ程度に形成しえる分散微粒化基材３が充填装着されている。【００１７】  そしてこの分散微粒化基材３は、所要の容量割合で混合されるガス４と水５とを流通させつつ短時に均等に分散混合させ、且水５を可能な限り微粒化できるものであれば具体的素材や形状には特段の制約は無い。
具体例として図３にはステンレス線条３Ａを用いて、その破砕間隙３Ｂが０．１乃至１０μｍ程度に形成された不織布を用いてなる分散微粒化基材３が示されている。
加えて当然ながらガス４と水５とが分散混合された微粒化分散混合燃料１０が多量に流通される場合には、該分散微粒化基材３の直径とともに、分散混合モジュール２の直径も大きく形成されるが、通常生活上で使用されるガス燃焼装置等では、せいぜいその直径も２０乃至４０ｍｍ程度で対処できる。【００１８】  図４には金属円形板材３Ｃの所定半径毎の円周線上に所定間隙を以って略三角形状の切欠凸部３Ｄが上面側に突出形成され、且該切欠凸部３Ｄ相互の間には所定間隙を以って切欠凸部３Ｄと同形状で、而も円形板材３Ｃの下面側に切欠凹部３Ｅが突出形成された分散微粒化基材３０が適宜数枚に積層されて充填装着された状態が示されている。そしてこの分散微粒化基材３０の場合には、比較的流通抵抗も少ないためにガス４と水５とを多量に流通させて相互の分散混合性を高める場合には有利である。【００１９】  更に図５には金属線条若しくは合成繊維線条３Ｆの線条径と織成密度の異なる織物素地３Ｇを所要の寸法と円形状に切断して分散微粒化積層片３Ｈを形成したえ、これら線条径と織成密度の異なる分散微粒化積層片３Ｈを使用条件に合せて適宜に積層させて充填装着された分散微粒化基材３１が示されている。
かかる場合における線条３Ｆの分径としては略３０乃至３００μｍ程度が流通抵抗に対抗するうえからも望ましく、且織成密度即ち破砕間隔３Ｂとしては略０．１乃至１００μｍが一般的であるが、より好ましくは０．０１乃至１０μｍ程度が望まれる。【００２０】  かかる如くしてなる分散混合モジュール２の供給口２には、ガス４を所要の容量割合を以って供給するガス供給管４Ａと、水５を所要の容量割合を以って供給する水供給管４Ｂとが連結されている。
そして本発明ではガス４からなる燃焼源に対して水５がその容量割合で２０乃至５０容量％割合に分散混合されて微粒化分散混合燃料２０の状態で燃焼させるために、水５の混合割合が多くなると、場合によっては燃焼に際して膨大な気化熱の剥奪により安定した燃焼の維持が困難となる。
これがためには水５の供給量の調整の他に、供給する水５を十分に加熱加温させることが好適であって、具体的には水５の供給管４Ｂの適宜位置に適宜の加熱加温手段４Ｃ、例えば加熱ヒーター等を介在させて、望ましくは供給する水５を略５０乃至９０℃程度に加熱加温してやれば良い。【００２１】  本発明は燃焼源としてガス４を用い産業上若しくは生活上で使用するガス燃焼機器に、該ガス４に水５を２０乃至５０容量％割合に分散混合させた微粒化分散混合燃料２０として燃焼させることにより、天然資源たる燃焼源の大幅な燃費低減化と且排出温暖化ガスの削減化を実現することにあるが、微粒化分散混合燃料２０の効率的燃焼のためには、ガス４と水５との均質な分散混合と水５の液滴の極微粒化により、燃焼に際して水５の気化熱剥奪防止と微爆作用の積極的な促進にある。
即ち微粒化分散混合燃料２０において水５の分散混合割合が多く膨大な気化熱の剥奪がなされる場合や、燃焼機器自体や近傍が低温化している状態においては、燃焼不備や不安定な燃焼の発生危険も伴う恐れがある。【００２２】  これが対策としては、前述の如く混合させる水５を略５０乃至９０℃程度に加熱加温して、燃焼に際して気化熱の剥奪を極力少ならしめる手段の他に、燃焼開始時には分散混合モジュール２内に供給するガス４と水５の混合割合を、実質的にガス４のみで暫く燃焼させ、バーナー１が十分に高温度になったうえ、水５を所要の混合割合まで供給させて燃焼をなす所謂ハイブリッド燃焼手段も考慮することが得策である。
そして本発明で燃焼させるガス４と水５のうち、ガス４自体も外部からの供給圧力としても略１乃至３ｋｇ／ｃｍ２の流通圧力を保持するものであるから、該ガス４を分散混合モジュール２に供給し、且水５の水供給管４Ｂを連結させておくことによりエゼクタ作用が働き水５の供給がなされる。
無論大型の燃焼機器等で高速且多量に微粒化分散混合燃料２０を生成させる場合には、供給するガス４及び水５に所望の流通圧力を付加させることがなされる。
【産業上の利用可能性】
【００２３】  バーナーの供給部前部に分散混合モジュールを配設させ、該分散混合モジュールの供給口よりガス及び水を所要の混合割合で供給し、相互を微粒化と分散混合させて微粒化分散混合燃料となすことで、バーナーで容易に燃焼される。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】  燃焼方法の説明図である。
【図２】  分散混合モジュールの説明図である。
【図３】  ステンレス不織布による分散微粒化基材の説明図である。
【図４】  切片凸部及び凹部からなる分散微粒化基材の説明図である。
【図５】  織成構造の異なる分散微粒化積層片からなる分散微粒化基材の説明図である。
【符号の説明】
【００２５】  １        バーナー
１Ａ      ガス供給路
１Ｂ      供給部
１Ｃ      バーナーノズル
１Ｄ      空気供給路
１０        微粒化分散混合燃料
１１        空気
２        分散混合モジュール
２Ａ      前部蓋材
２Ｂ      後部蓋材
２Ｃ      供給口
２Ｄ      供出口
２Ｅ      一方の孤形状保持板
２Ｆ      他方の孤形状保持板
３        分散微粒化基材
３Ａ      ステンレス線条
３Ｂ      破砕間隔
３Ｃ      円形板材
３Ｄ      切欠凸部
３Ｅ      切欠凹部
３Ｆ      金属線若しくは合成繊維線条
３Ｇ      織物素地
３Ｈ      分散微粒化積層片
３０        切欠凸部及び切欠凹部からなる分散微粒化基材
３１        分散微粒化積層からなる分散微粒化基材
４Ａ      ガス供給管
４Ｂ      水供給管
４Ｃ      加熱加温手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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