(57)【要約】【課題】加水燃料の安定化に寄与する新規な可溶化組成物を探索するとともに、工業生産レベルまでスケールアップした場合においても、加水燃料の安定性を再現可能な可溶化技術を確立する。【解決手段】ベースとなる燃料油に水を含有させた加水燃料の生成方法であって、燃料油に可溶化組成物を攪拌しながら添加する添加工程と、燃料油と可溶化組成物との混合物を噴射し、直径１００μｍ以下の油粒子を形成する粒化工程と、油粒子にｐＨ１１以上、酸化還元電位−６００ｍＶ以下の水を添加し、Ｏ／Ｗ型エマルジョンを形成するエマルジョン化工程と、Ｏ／Ｗ型エマルジョンを２．５ＭＰａ以上の圧力下で噴射し、直径１０μｍ以下のＷ／Ｏ型エマルジョンに変換する変換工程と、Ｗ／Ｏ型エマルジョンを回収する回収工程と、を包含する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースとなる燃料油に水を含有させた加水燃料の生成方法であって、
前記燃料油に可溶化組成物を攪拌しながら添加する添加工程と、
前記燃料油と前記可溶化組成物との混合物を噴射し、直径１００μｍ以下の油粒子を形成する粒化工程と、
前記油粒子にｐＨ１１以上、酸化還元電位−６００ｍＶ以下の水を添加し、Ｏ／Ｗ型エマルジョンを形成するエマルジョン化工程と、
前記Ｏ／Ｗ型エマルジョンを２．５ＭＰａ以上の圧力下で噴射し、直径１０μｍ以下のＷ／Ｏ型エマルジョンに変換する変換工程と、
前記Ｗ／Ｏ型エマルジョンを回収する回収工程と、
を包含する加水燃料の生成方法。
【請求項２】
前記可溶化組成物は、オレイン酸を５５〜６５重量％、プロピレングリコールを１〜５重量％、シクロヘキシルアミンを２５〜３５重量％、メタノールを１〜１０重量％、及び２５％アンモニア水を残部重量％含む請求項１に記載の加水燃料の生成方法。
【請求項３】
前記添加工程において、前記燃料油に添加される前記可溶化組成物は、前記燃料油の容量（Ａ）に対する前記可溶化組成物の容量（Ｂ）の比率（Ａ：Ｂ）として、３７：２〜３７：６に設定され、
前記エマルジョン化工程において、前記油粒子に添加される前記水は、前記燃料油の容量（Ａ）に対する前記水の容量（Ｃ）の比率（Ａ：Ｃ）として、３７：６〜３７：１２に設定されている請求項１又は２に記載の加水燃料の生成方法。
【請求項４】
前記回収工程において、前記Ｗ／Ｏ型エマルジョンから余分な水分を除去する水分除去工程を実行する請求項１〜３の何れか一項に記載の加水燃料の生成方法。
【請求項５】
ベースとなる燃料油に水を含有させた加水燃料の生成装置であって、
前記燃料油に可溶化組成物を攪拌しながら添加する添加手段と、
前記燃料油と前記可溶化組成物との混合物を噴射し、直径１００μｍ以下の油粒子を形成する粒化手段と、
前記油粒子にｐＨ１１以上、酸化還元電位−６００ｍＶ以下の水を添加し、Ｏ／Ｗ型エマルジョンを形成するエマルジョン化手段と、
前記Ｏ／Ｗ型エマルジョンを２．５ＭＰａ以上の圧力下で噴射し、直径１０μｍ以下のＷ／Ｏ型エマルジョンに変換する変換手段と、
前記Ｗ／Ｏ型エマルジョンを回収する回収手段と、
を備える加水燃料の生成装置。
【請求項６】
前記変換手段は、口径１０〜２０μｍの噴射ノズルを有する請求項５に記載の加水燃料の生成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ベースとなる燃料油に水を含有させた加水燃料の生成方法、及び加水燃料の生成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
重油、軽油、ガソリン等の燃料油を効率よく燃焼させる研究・開発が従来から盛んに行われている。燃料油を完全に燃焼させることができれば、熱交換率の向上、炭素等の粒子状物質（ＰＭ）の低減、窒素酸化物（ＮＯｘ）の低減、硫黄酸化物（ＳＯｘ）の低減など、様々なメリットが得られる。そこで、近年、重油や軽油等の燃料油に水を混合した加水燃料が注目されている。加水燃料とは、液体燃料の連続相中に水の微粒子を分散させたものであり、一般に、Ｗ／Ｏ型エマルジョンの形態をとる燃料である。加水燃料を空気中に噴霧して着火すると、Ｗ／Ｏ型エマルジョンの表面側の油分が燃焼するとともに、燃焼熱の影響で内部側の水分が急激に沸騰及び気化し、Ｗ／Ｏ型エマルジョンは体積膨張する。これにより、水分を取り囲んでいた油分が微細化されながら周囲に飛散し、油分と空気との接触面積が増大する。その結果、油分の燃焼が促進され、加水燃料全体として高い燃焼効率が達成される。また、加水燃料は、水分を含有する分だけ加水燃料全体に占める油分含有量が少なくなるため、同体積の通常燃料を燃焼させた場合と同等の熱量が得られれば、限りある石油資源を節約できるという点においても有効である。
【０００３】
このように加水燃料は多くのメリットを有するが、元来は親和性に乏しい油分と水分とを一体化したものであるため、長期に亘って油分と水分との混合状態（エマルジョン）を維持し続けることが難しく、安定性が大きな課題とされていた。そこで、加水燃料の安定性を向上させるための様々な技術が提唱されている。
【０００４】
例えば、燃料油に水を分散させるための薬剤として、脂肪酸アルカノールアミド、Ｃ３−４アルカノール、炭素数１０〜２６の脂肪酸、アミン、及びアンモニアを含む可溶化剤が開発されている（例えば、特許文献１を参照）。特許文献１によれば、可溶化剤に含まれるＣ３−４アルカノールの作用により、油相と水相との表面張力の差が低減されるため、水分が油中に効果的に分散するとされている。
【０００５】
また、燃料油、水、及び乳化剤を混合してエマルジョンを形成し、これをフィルタにかけて微細化することにより、透明な含水油を得ようとするものがあった（例えば、特許文献２を参照）。特許文献２によれば、エマルジョンをフィルタにかけることで、エマルジョンを構成する油分及び水分の分散径が小さくなり、油水分離を防止できるとされている。
【０００６】
さらに、燃料油と水との混合性を高めるため、酵素の力を利用しようとするものがあった（例えば、特許文献３を参照）。特許文献３によれば、水に酵素を溶解させた酵素水を使用することで、生成した加水燃料の安定性が向上するとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−２４５４７０号公報
【特許文献２】特許第５２５５１６２号明細書
【特許文献３】特開２０１２−７２１９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
安定性に優れた加水燃料を開発するにあたっては、互いの親和性が低い燃料油と水とを結びつける可溶化剤の役割が重要となる。一般に、可溶化剤は、複数の成分からなる組成物であり、その成分組成の組み合わせ及び配合量によって性質が大きく変わる。従って、加水燃料の開発においては、一定の試行錯誤を行って可溶化剤の成分を種々調製し、最適な組成及び配合量を見つけ出す必要がある。
【０００９】
一方、加水燃料の安定性は、燃料油に混合する水の特性や、油分と水分とを混合するときの環境（圧力等）によっても影響されることが、本発明者の研究により明らかとなってきた。
【００１０】
この点に関し、特許文献１は、可溶化剤の成分について検討されているものの、燃料油に混合する水の特性については特に検討はなされていない。このため、燃料油に混合する水の状態によって、加水燃料の安定性にバラツキが生じる可能性がある。
【００１１】
特許文献２は、可溶化剤として乳化剤を使用しているが、一般的な界面活性剤を使用しているに過ぎない。また、エマルジョンをフィルタにかけるという工夫をしているが、これによってエマルジョンの構造自体が化学的に変化するものではないため、恒久的な安定性が得られるかは疑問である。
【００１２】
特許文献３は、「酵素」という他の先行技術とは異なるアプローチを採るものであるが、酵素が加水燃料を安定化させるメカニズムが明らかになっておらず、酵素活性が得られる条件についても不明である。さらに、油分と水分との混合環境についても詳細な検討は行われていない。
【００１３】
また、加水燃料を生成するにあたっては、工業的に大量生産できることが実用上極めて重要である。例えば、ある新規な可溶化組成物を開発し、実験室レベルで加水燃料の安定性が確認できたとしても、これをスケールアップすると同じ結果が得られないのはよくあることであり、このような可溶化技術では実用化は困難である。
【００１４】
この点に関し、特許文献１〜３においては、工業生産レベルまでスケールアップすることが十分に想定されておらず、仮に実験室レベルにおいて加水燃料の安定化に効果があったとしても、実際の製造現場において、それを再現できるかは不透明である。石油化学業界では、可溶化組成物の本来の性能向上だけでなく、スケールアップにも耐え得る製品を開発することが強く望まれている。
【００１５】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、加水燃料の安定化に寄与する新規な可溶化組成物を探索するとともに、工業生産レベルまでスケールアップした場合においても、加水燃料の安定性を再現可能な可溶化技術を確立することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決するための本発明に係る加水燃料の生成方法の特徴構成は、
ベースとなる燃料油に水を含有させた加水燃料の生成方法であって、
前記燃料油に可溶化組成物を攪拌しながら添加する添加工程と、
前記燃料油と前記可溶化組成物との混合物を噴射し、直径１００μｍ以下の油粒子を形成する粒化工程と、
前記油粒子にｐＨ１１以上、酸化還元電位−６００ｍＶ以下の水を添加し、Ｏ／Ｗ型エマルジョンを形成するエマルジョン化工程と、
前記Ｏ／Ｗ型エマルジョンを２．５ＭＰａ以上の圧力下で噴射し、直径１０μｍ以下のＷ／Ｏ型エマルジョンに変換する変換工程と、
前記Ｗ／Ｏ型エマルジョンを回収する回収工程と、
を包含することにある。
【００１７】
本構成の加水燃料の生成方法によれば、燃料油と可溶化組成物との混合物を噴射して直径１００μｍ以下の油粒子を形成し（粒化工程）、この油粒子にｐＨ１１以上、酸化還元電位−６００ｍＶ以下の水を添加してＯ／Ｗ型エマルジョンを形成している（エマルジョン化工程）。そして、Ｏ／Ｗ型エマルジョンを２．５ＭＰａ以上の圧力下で噴射することにより、直径１０μｍ以下のＷ／Ｏ型エマルジョンに変換している（変換工程）。これらの各工程を経て形成されるＷ／Ｏ型エマルジョンは、長期に亘ってその状態を維持し続けることが判明した。このため、回収工程によって得られる加水燃料は容易に油水分離せず、透明であり続け、非常に安定性が高いものとなる。また、このような一旦Ｏ／Ｗ型エマルジョンにしてからＷ／Ｏ型エマルジョンに変換した加水燃料は、その高い安定性のためスケールアップしても安定性の低下が少なく、工業生産レベルで実施しても十分に耐え得る製品となる。
【００１８】
本発明に係る加水燃料の生成方法において、
前記可溶化組成物は、オレイン酸を５５〜６５重量％、プロピレングリコールを１〜５重量％、シクロヘキシルアミンを２５〜３５重量％、メタノールを１〜１０重量％、及び２５％アンモニア水を残部重量％含むことが好ましい。
【００１９】
本構成の加水燃料の生成方法によれば、燃料油と水とを結びつける可溶化組成物として、上記の適切な組成成分を適切な配合量に調製されたものを使用しているため、安定性に優れた加水燃料を生成することができる。
【００２０】
本発明に係る加水燃料の生成方法において、
前記添加工程において、前記燃料油に添加される前記可溶化組成物は、前記燃料油の容量（Ａ）に対する前記可溶化組成物の容量（Ｂ）の比率（Ａ：Ｂ）として、３７：２〜３７：６に設定され、
前記エマルジョン化工程において、前記油粒子に添加される前記水は、前記燃料油の容量（Ａ）に対する前記水の容量（Ｃ）の比率（Ａ：Ｃ）として、３７：６〜３７：１２に設定されていることが好ましい。
【００２１】
本構成の加水燃料の生成方法によれば、添加工程における燃料油と可溶化組成物との比率（Ａ：Ｂ）と、エマルジョン化工程における燃料油と水との比率（Ａ：Ｃ）とを適切に設定しているため、安定性に優れた加水燃料を生成することができる。
【００２２】
本発明に係る加水燃料の生成方法において、
前記回収工程において、前記Ｗ／Ｏ型エマルジョンから余分な水分を除去する水分除去工程を実行することが好ましい。
【００２３】
本構成の加水燃料の生成方法によれば、回収工程において、Ｗ／Ｏ型エマルジョンから余分な水分を除去することで、エマルジョン化に関与していない水分を排除しているため、生成した加水燃料は略すべてがＷ／Ｏ型エマルジョンの液体で構成され、燃焼カロリーが高い良質な燃料となる。
【００２４】
上記課題を解決するための本発明に係る加水燃料の生成装置の特徴構成は、
ベースとなる燃料油に水を含有させた加水燃料の生成装置であって、
前記燃料油に可溶化組成物を攪拌しながら添加する添加手段と、
前記燃料油と前記可溶化組成物との混合物を噴射し、直径１００μｍ以下の油粒子を形成する粒化手段と、
前記油粒子にｐＨ１１以上、酸化還元電位−６００ｍＶ以下の水を添加し、Ｏ／Ｗ型エマルジョンを形成するエマルジョン化手段と、
前記Ｏ／Ｗ型エマルジョンを２．５ＭＰａ以上の圧力下で噴射し、直径１０μｍ以下のＷ／Ｏ型エマルジョンに変換する変換手段と、
前記Ｗ／Ｏ型エマルジョンを回収する回収手段と、
を備えることにある。
【００２５】
本構成の加水燃料の生成装置によれば、上述した加水燃料の生成方法と同様の優れた作用効果を奏する。
すなわち、Ｏ／Ｗ型エマルジョンを経て形成したＷ／Ｏ型エマルジョンは、長期に亘ってその状態を維持し続けるため、生成した加水燃料は容易に油水分離せず、透明であり続け、非常に安定性が高いものとなる。また、その高い安定性のためスケールアップしても安定性の低下が少なく、工業生産レベルで実施しても十分に耐え得る製品となる。
【００２６】
本発明に係る加水燃料の生成装置において、
前記変換手段は、口径１０〜２０μｍの噴射ノズルを有することが好ましい。
【００２７】
本構成の加水燃料の生成装置によれば、口径１０〜２０μｍの噴射ノズルを用いてＯ／Ｗ型エマルジョンを噴射することで、上記の適切な噴射圧が得られ、Ｏ／Ｗ型エマルジョンをＷ／Ｏ型エマルジョンへと確実に変換することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は、本発明の加水燃料の生成装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の具体的な態様について説明する。ただし、本発明は、以下の実施形態や図面に記載される構成に限定されることを意図しない。
【００３０】
加水燃料は、燃料油と水とを混合してエマルジョン化したものである。一般に、油分と水分とを混合したエマルジョンには、Ｗ／Ｏ型エマルジョンとＯ／Ｗ型エマルジョンとの二種類が存在する。加水燃料の場合、燃料油を空気中の酸素と反応させる必要があるため、最終的に燃料油が表面側に存在するＷ／Ｏ型エマルジョンの形態となっていることが望ましい。そのため、上述の特許文献を含め従来の技術においては、燃料油に水を可溶化させるに際し、Ｗ／Ｏ型エマルジョンを直接形成することが試みられてきた。
【００３１】
一方、本発明者は、従来の可溶化技術では限界があると考え、加水燃料をより安定化できる技術について模索していたところ、燃料油に混合する水を特定の条件に調整し、その上で、最初にＯ／Ｗ型エマルジョンを形成してからこれをＷ／Ｏ型エマルジョンに変換すると、Ｗ／Ｏ型エマルジョンを直接形成した場合よりもはるかに安定な加水燃料を生成できることを突き止めた。従って、燃料油と水とのエマルジョンを形成するにあたっては、Ｏ／Ｗ型エマルジョンとＷ／Ｏ型エマルジョンとの両方の形態を採り得る可溶化組成物を開発する必要があり、そのためには、燃料油と水とを結び付けて一体化する可溶化組成物をどのような成分組成及び配合量に調製するかが重要なポイントとなる。
【００３２】
そこで、本発明の「加水燃料の生成方法、及び加水燃料の生成装置」について説明する前に、燃料油に水を安定的に可溶化させるために本発明者が鋭意開発した「可溶化組成物」について詳しく説明する。なお、本発明において使用可能な燃料油には、Ａ重油、Ｂ重油、Ｃ重油、軽油、ガソリン等が挙げられる。また、燃料油に可溶化させる水については、詳しくは後述するが、水素イオン濃度（ｐＨ）及び酸化還元電位（ＯＲＰ）を適切な状態に調整したものが使用される。
【００３３】
〔可溶化組成物〕
本発明を実施するにあたって使用する可溶化組成物は、その成分組成として、不飽和脂肪酸、グリコール類、アミン類、アルコール類、及びアンモニアを含むように調製される。
【００３４】
不飽和脂肪酸は、炭素数が１８以上のものが好ましく、例えば、オレイン酸、エライジン酸、バクセン酸、ガドレイン酸、エイコセン酸、エルカ酸、ネルボン酸等のモノ不飽和脂肪酸、リノール酸、エイコサジエン酸、ドコサジエン酸等のジ不飽和脂肪酸、リノレン酸、ビノレン酸、エレオステアリン酸、ミード酸等のトリ不飽和脂肪酸、ステアリドン酸、アラキドン酸、エイコサテトラエン酸、アドレン酸等のテトラ不飽和脂肪酸、ボセオペンタエン酸、エイコサペンタエン酸、オズボンド酸、イワシ酸等のペンタ不飽和脂肪酸、ドコサヘキサエン酸、ニシン酸等のヘキサ不飽和脂肪酸などが挙げられる。これらのうち、モノ不飽和脂肪酸であるオレイン酸が好ましく使用される。市販のオレイン酸を使用する場合は、濃度８０重量％以上の高純度オレイン酸が好適に使用可能であり、この場合、可溶化組成物中のオレイン酸の含有量は、５５〜６５重量％、好適には５８〜６２重量％、最適には６０重量％に調製される。
【００３５】
グリコール類は、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコールなどが挙げられる。これらのうち、プロピレングリコールが好ましく使用される。この場合、可溶化組成物中のプロピレングリコールの含有量は、１〜５重量％、好適には２〜４重量％、最適には３重量％に調製される。
【００３６】
アミン類は、第１級アミンが好ましく、例えば、シクロペンチルアミン、シクロヘキシルアミン、シクロオクチルアミン等の脂環属第１級アミン、メチルアミン、エチルアミン、メタノールアミン、エタノールアミン等の脂肪族第１級アミンなどが挙げられる。これらのうち、脂環属第１級アミンであるシクロヘキシルアミンが好ましく使用される。この場合、可溶化組成物中のシクロヘキシルアミンの含有量は、２５〜３５重量％、好適には２８〜３２重量％、最適には３０重量％に調製される。
【００３７】
アルコール類は、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールなどが挙げられる。これらのうち、メタノールが好ましく使用される。この場合、可溶化組成物中のメタノールの含有量は、１〜１０重量％、好適には３〜７重量％、最適には５重量％に調製される。
【００３８】
アンモニアは、例えば、濃度が２５％のアンモニア水が使用される。この場合、可溶化組成物中の２５％アンモニア水の含有量は、上述の不飽和脂肪酸（最適には、オレイン酸）、グリコール類（最適には、プロピレングリコール）、アミン類（最適には、シクロヘキシルアミン）、及びアルコール類（最適には、メタノール）を除いた残部の重量％となる。なお、アンモニア水は、２５％以外の濃度の水溶液も使用可能であり、その場合、アンモニア水に含まれるアンモニア成分のモル濃度を、２５％アンモニア水を使用した場合と同量になるよう調整すればよい。
【００３９】
〔加水燃料の生成装置・生成方法〕
次に、上記の可溶化組成物を用いて加水燃料を生成するために使用する本発明の加水燃料の生成装置について説明する。また、本発明の加水燃料の生成方法についても、あわせて説明する。
【００４０】
図１は、本発明の加水燃料の生成装置１００の概略構成図である。なお、以降の説明では、加水燃料の生成装置１００を単に「生成装置１００」と称する。生成装置１００は、主に、添加セクション１０、粒化セクション２０、エマルジョン化セクション３０、変換セクション４０、及び回収セクション５０の各セクションから構成される。これらの各セクションは、本発明の加水燃料の生成方法の各工程（添加工程、粒化工程、エマルジョン化工程、変換工程、及び回収工程）を実施するための手段となる。
【００４１】
添加セクション１０は、生成装置１００における添加手段として機能するものであり、５基のケミカルタンク１１〜１５、ケミカル計量タンク１６、２基の攪拌タンク１７，１８、及び燃料油タンク１９を備えている。ケミカルタンク１１〜１５には、可溶化組成物の５つの構成成分が夫々貯留されている。可溶化組成物の５つの構成成分が、上述した最適な構成成分の場合を例に挙げて説明すると、ケミカルタンク１１〜１５には、（ａ）オレイン酸、（ｂ）プロピレングリコール、（ｃ）シクロヘキシルアミン、（ｄ）メタノール、及び（ｅ）２５％アンモニア水が夫々蓄えられている。構成成分（ａ）〜（ｅ）は、夫々のケミカルタンク１１〜１５に設けられているポンプ１１ａ〜１５ａにより、ケミカル計量タンク１６に搬送される。ケミカル計量タンク１６では、搬送された構成成分（ａ）〜（ｅ）が計量器１６ａによって計量される。本実施形態では、可溶化組成物中の構成成分（ａ）〜（ｅ）の含有量として、オレイン酸が５５〜６５重量％、プロピレングリコールが１〜５重量％、シクロヘキシルアミンが２５〜３５重量％、メタノールが１〜１０重量％、２５％アンモニア水が残部重量％となるように計量される。好適には、オレイン酸が５８〜６２重量％、プロピレングリコールが２〜４重量％、シクロヘキシルアミンが２８〜３２重量％、メタノールが３〜７重量％、２５％アンモニア水が残部重量％となるように計量される。最適には、オレイン酸が６０重量％、プロピレングリコールが３重量％、シクロヘキシルアミンが３０重量％、メタノールが５重量％、２５％アンモニア水が残部重量％となるように計量される。ケミカル計量タンク１６で軽量された各構成成分（ａ）〜（ｅ）は、ケミカル計量タンク１６に設けられているポンプ１６ｂにより、攪拌タンク１７又は１８に注入される。どちらの攪拌タンク１７，１８に注入するかは、三方バルブ１６ｃの切り替えによって行われる。また、燃料油タンク１９には、加水燃料のベースとなる（ｆ）燃料油が蓄えられている。（ｆ）燃料油は、燃料油タンク１９に設けられている定量ポンプ１９ａにより、攪拌タンク１７又は１８に注入される。どちらの攪拌タンク１７，１８に注入するかは、三方バルブ１９ｂの切り替えによって行われる。例えば、三方バルブ１６ｃ及び三方バルブ１９ｂが、ともに攪拌タンク１７の側に切り替えられているケースについて説明する。攪拌タンク１７への（ｆ）燃料油の注入中又は注入完了後、ケミカル計量タンク１６で適切な量に調整された可溶化組成物は、ケミカル計量タンク１６に設けられているポンプ１６ｂにより、攪拌タンク１７に添加され、攪拌タンク１７に設けられているプロペラ式の攪拌機１７ａにより混合液の攪拌が行われる（添加工程）。このとき、攪拌機１７ａの攪拌速度は、１２０〜１８０ｒｐｍに設定することが好ましい。添加工程において、（ｆ）燃料油に添加される可溶化組成物の量は、（ｆ）燃料油の容量（Ａ）に対する可溶化組成物の容量（Ｂ）の比率（Ａ：Ｂ）として、３７：２〜３７：６、好適には３７：３〜３７：５、最適には３７：４に設定される。最適な比率の場合、例えば、３７０Ｌの（ｆ）燃料油と４０Ｌの可溶化組成物とが攪拌タンク１７に投入され、攪拌機１７ａで攪拌・混合される。これにより、最終的に生成される加水燃料がより安定化したものとなる。なお、本実施形態のように２基の攪拌タンク１７，１８を設けている理由は、上記の添加工程では、粘度の大きい（ｆ）燃料油と粘度の小さい可溶化組成物とを均一に混合させるのに時間が掛かるためである。２基の攪拌タンク１７，１８を設けて２系統で添加工程を実施すると、粘度の異なる二つの液の攪拌効率が向上し、次の粒化工程にスムーズに移ることができる。ただし、攪拌タンクを１基とした場合でも、添加工程に一定以上の時間を掛ければ、（ｆ）燃料油と可溶化組成物との混合・攪拌は、特に問題なく実施可能である。
【００４２】
粒化セクション２０は、生成装置１００における粒化手段として機能するものであり、高圧ポンプ２１、噴射タンク２２、及び噴射ノズル２３を備えている。高圧ポンプ２１は、攪拌タンク１７又は１８に蓄えられている攪拌混合物、すなわち、（ｆ）燃料油と可溶化組成物とが均一に混ざり合った状態の混合液を噴射タンク２２に圧送する。攪拌タンク１７又は１８の切り替えは、三方バルブ２１ａによって行われる。圧送された攪拌混合物は、噴射タンク２２の内部に設けられた噴射ノズル２３から噴射タンク２２の内部に噴射される。ここで、噴射タンク２２の内部には、上下方向で二分するように傾斜板２２ａが設けられている。傾斜板２２ａの上方側が噴射物を受け入れるアロジェットタンク２２ｂとして機能し、下方側が噴射物を粒状体（後述の油粒子Ｐ１）と非粒状体とに分離しながら粒状体を熟成させるセパエージングタンク２２ｃとして機能する。噴射ノズル２３は、アロジェットタンク２２ｂの側に向けられているため、噴射ノズル２３から噴射された攪拌混合物は、直径１００μｍ以下の油粒子Ｐ１となって傾斜板２２ａの上に噴き付けられ、その後、油粒子Ｐ１は傾斜板２２ａを滑り落ちてセパエージングタンク２２ｃに溜められ、熟成される。
【００４３】
エマルジョン化セクション３０は、生成装置１００におけるエマルジョン化手段として機能するものであり、水タンク３１、及びエマルジョン化タンク３２を備えている。なお、エマルジョン化タンク３２は、後述の変換セクション４０におけるエマルジョン化タンク４２と兼用するものである。水タンク３１には、（ｆ）燃料油と混合するための（ｇ）水が蓄えられている。ここで、（ｇ）水は、（ｆ）燃料油とのエマルジョン化後の安定性を向上させるため、ｐＨ１１以上、酸化還元電位−６００ｍＶ以下に調整されている。このような水の条件は、本発明者が鋭意研究によって見出した新たな知見である。ｐＨの調整は、例えば、アルカリ性薬剤を添加することにより行うことができるが、アルカリ性薬剤は、可溶化組成物に含まれている成分であるアンモニア水を用いることが好ましい。この場合、ｐＨの調整に使用したアンモニア水に相当する量の２５％アンモニア水を可溶化組成物から減量すればよい。酸化還元電位の調整は、例えば、高周波処理により行うことができる。このようにして調整された水を使用することで、後述するエマルジョンの変換工程におけるＯ／Ｗ型からＷ／Ｏ型への変換を効率よく行うことができる。（ｇ）水は、水タンク３１に設けられている定量ポンプ３１ａにより、エマルジョン化タンク３２に注入される。さらに、エマルジョン化タンク３２には、粒化セクション２０のセパエージングタンク２２ｃから油粒子Ｐ１がポンプ３２ａにより搬送される。これにより、エマルジョン化タンク３２内において、油粒子Ｐ１と（ｇ）水とが混合され、攪拌される。このときの攪拌は、主にポンプ３２ａ又は後述するプランジャーポンプ４１による液循環によって行われるが、エマルジョン化タンク３２にプロペラ式の攪拌機（図示せず）を別途設け、攪拌翼による攪拌を行ってもよい。この場合、攪拌機の攪拌速度は、１２０〜１８０ｒｐｍに設定することが好ましい。油粒子Ｐ１と（ｇ）水との攪拌が進行すると、やがて両者が一体化（可溶化）し、一旦Ｏ／Ｗ型エマルジョンが形成される。このＯ／Ｗ型エマルジョンは、ｐＨ１１以上、酸化還元電位−６００ｍＶ以下に調整された水の中に微細な油粒子Ｐ１が略完全に溶け込んでいるため、乳化（白濁）することなく透明な状態を呈している。エマルジョン化工程において、油粒子Ｐ１に添加される（ｇ）水の量は、（ｆ）燃料油の容量（Ａ）に対する（ｇ）水の容量（Ｃ）の比率（Ａ：Ｃ）として、３７：６〜３７：１２、好適には３７：８〜３７：１０、最適には３７：９に設定される。最適な比率の場合、例えば、３７０Ｌの（ｆ）燃料油と９０Ｌの（ｇ）水とがエマルジョン化タンク３２に投入され、攪拌・混合される。これにより、最終的に生成される加水燃料は透明性を維持し、安定化されたものとなる。
【００４４】
変換セクション４０は、生成装置１００における変換手段として機能するものであり、プランジャーポンプ４１、エマルジョン化タンク４２、及びトルネードミキサー４３を備えている。エマルジョン化タンク３２（４２）内に形成されたＯ／Ｗ型エマルジョンは、エマルジョン化タンク３２（４２）の下部に接続されたプランジャーポンプ４１と、エマルジョン化タンク３２（４２）の上部に接続されたトルネードミキサー４３とによってエマルジョン化タンク３２（４２）内を循環しながら攪拌される。このとき、プランジャーポンプ４１によりＯ／Ｗ型エマルジョンを２．５ＭＰａ以上、好ましくは３．０ＭＰａ以上まで加圧すると、Ｏ／Ｗ型エマルジョンがトルネードミキサー４３の噴射ノズル４３ａから噴射されたときに直径１０μｍ以下の微粒子Ｐ２となる。そして、この微粒子Ｐ２は、驚くべきことにＯ／Ｗ型エマルジョンからＷ／Ｏ型エマルジョンに変換されたものとなっている（変換工程）。この特異な現象は、本発明者が初めて見出した新たな知見である。また、本発明者は、Ｏ／Ｗ型エマルジョンから変換されたＷ／Ｏ型エマルジョンは、長期に亘って透明な状態を保ち、安定性に優れたＷ／Ｏ型の状態を維持し続けることを確認した。さらに、一旦Ｏ／Ｗ型エマルジョンにしてからＷ／Ｏ型エマルジョンに変換して加水燃料を生成すると、高い安定性が持続するため、スケールアップした場合でも良好な再現性が得られることも確認した。
【００４５】
回収セクション５０は、生成装置１００における回収手段として機能するものであり、水分除去フィルタ５１、及び加水燃料貯蔵タンク５２を備えている。変換セクション４０においてＯ／Ｗ型エマルジョンから変換されたＷ／Ｏ型エマルジョンの微粒子Ｐ２は、エマルジョン化タンク４２に設けられたポンプ４２ａによって水分除去フィルタ５１に圧送される。水分除去フィルタ５１を通過したＷ／Ｏ型エマルジョンは、エマルジョン化に関与していない余計な水分が排除される。これにより、生成した加水燃料は略すべてがＷ／Ｏ型エマルジョンの微粒子Ｐ２からなる液体で構成されることとなり、加水燃料を燃焼させたときの燃焼カロリーを向上させることができる。水分が除去されたＷ／Ｏ型エマルジョンは、ポンプ５１ａにより加水燃料貯蔵タンク５２に搬送され、製品としての加水燃料が完成する。なお、加水燃料貯蔵タンク５２に貯留された加水燃料において、万一水分の混入が検知された場合は、図示しない戻り管により加水燃料貯蔵タンク５２から攪拌タンク１７，１８に加水燃料が戻され、再度同じ処理が行われる。
【００４６】
以上の各セクションを経由して生成された加水燃料は、高い安定性のため恒久的に可溶化状態（油分と水分とが完全に混ざり合った透明な状態）を維持し続けることが可能であり、商品価値の高い製品となっている。また、本発明によって得られる加水燃料は、工業生産レベルで実施しても、ユーザーの要求に十分に耐え得る製品となっている。
【実施例】
【００４７】
〔燃焼性能評価〕
本発明により得られる加水燃料の燃焼性能を評価するため、エンジン付き発電機による出力試験を実施した。発電機は、デンヨー株式会社製のエンジン発電機（型式：ＤＣＡ−９０ＳＰＨ）を使用した。発電機のエンジンを稼働させる燃料として、以下の表１に示す二種類の加水燃料（実施例１、及び実施例２）を使用した。加水燃料を生成するために使用する可溶化組成物の成分組成は、オレイン酸６０重量％、プロピレングリコール３重量％、シクロヘキシルアミン３０重量％、メタノール５重量％、及び２５％アンモニア水残部重量％（２重量％）である。また、比較のため、加水燃料ではないＪＩＳ  Ｋ  ２２０５に準拠したＡ重油（比較例１）、及びＪＩＳ  Ｋ  ２２０４に準拠した軽油（比較例２）についても、同様のエンジン付き発電機による出力試験を実施した。
【００４８】
【表１】
2016074859.tif 000003
【００４９】
表１より、Ａ重油ベースの加水燃料（実施例１）及び軽油ベースの加水燃料（実施例２）は、加水燃料全体に占める燃料油の含有量が６０％であるにも関わらず、いずれも燃料油が１００％であるＡ重油（比較例１）及び軽油（比較例２）と比べて遜色のない出力が得られた。
【００５０】
また、詳細については省略するが、本発明により得られる加水燃料を、クリーニング工場で使用されるボイラーの燃料として継続的に使用したところ、燃焼カロリー、燃費、及び排ガスの状態において、特に目立った問題は見られず、通常の燃料油と変わりなく使用できることを確認した。
【００５１】
これらの結果から、本発明により得られる加水燃料は、重油や軽油に代わる新しい燃料となり得るものであり、重油や軽油等の通常燃料が使われる既存設備においても問題なく使用できることが確認された。
【００５２】
〔環境性能評価〕
本発明により得られる加水燃料の環境性能を評価するため、燃焼後のガス（排ガス）の成分を分析した。成分分析は、代表として、Ａ重油ベースの加水燃料（実施例１）の燃焼ガス、及び加水燃料ではないＡ重油（比較例１）の燃焼ガスについて行った。燃焼ガスの分析結果を以下の表２に示す。
【００５３】
【表２】
2016074859.tif 000004
【００５４】
燃焼ガス組成に関し、実施例１は比較例１よりも二酸化炭素が多く検出され、反対に酸素は少なく検出された。これは、実施例１の加水燃料は、比較例１のＡ重油と比べて燃焼効率が高く、略完全燃焼に近い状態で燃焼したためと考えられる。加水燃料がＡ重油よりも燃焼効率が優れていることは、実施例１の排ガス温度が比較例１の排ガス温度よりも高くなっていたことからも推察される。排ガス流速、湿り排ガス量、及び乾き排ガス量については、いずれも実施例１は比較例１よりも低くなっており、排ガスの発生そのものが低減されていることが明らかとなった。ばいじんについては、実施例１及び比較例１のいずれも規制基準値を下回っているが、特に実施例１はばいじんの発生が非常に少なくなっており、排ガスのクリーン化に有効であることが分かった。硫黄酸化物濃度、硫黄酸化物排出量、窒素酸化物濃度、及び酸素換算値については、実施例１は比較例１より低減されているか、あるいは若干増加しても問題のない程度であり、規制基準値を下回る結果となった。以上より、本発明により得られる加水燃料は、燃焼による有害物質の発生が低減され、その発生量も規制基準値を満たすものであり、さらに、従来の重油等と比べて環境面においても優れた燃料であることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明の加水燃料の生成方法、及び加水燃料の生成装置は、石油化学工業、石油精製業、エネルギー産業、火力発電所、自動車製造業等の各種工業において利用可能であるが、オフィスビル、工場、集合住宅、一般住宅等において設置される自家発電設備に本発明の技術を適用することも可能である。
【符号の説明】
【００５６】
１０          添加セクション（添加手段）
１１〜１５    ケミカルタンク
１６          ケミカル計量タンク
１７，１８    攪拌タンク
１９          燃料油タンク
２０          粒化セクション（粒化手段）
２１          高圧ポンプ
２２          噴射タンク
２３          噴射ノズル
３０          エマルジョン化セクション（エマルジョン化手段）
３１          水タンク
３２          エマルジョン化タンク
４０          変換セクション（変換手段）
４１          プランジャーポンプ
４２          エマルジョン化タンク
４３          トルネードミキサー
４３ａ        噴射ノズル
５０          回収セクション（回収手段）
５１          水分除去フィルタ
５２          加水燃料貯蔵タンク
１００        加水燃料の生成装置
【図１】
2016074859.tif 000005