(57)【要約】【課題】凝集、沈降、分離が起きにくい安定性の高いエマルジョンを得るエマルジョン製造方法及びエマルジョン製造装置を提供する。【解決手段】互いに混ざり合わない２種類以上の液体例えば廃食油タンク１内の廃食油及び水タンク６内の水同士を混合する予混合装置７と、超音波キャビテーション効果を利用して予混合装置７で得られた混合液を、微細化して最終的にエマルジョン製品を得る超音波キャビテーション発生装置１１とを含むエマルジョン製造装置において、予混合装置７と超音波キャビテーション発生装置１１との間に、予混合装置７からの混合液を予熱する温度調節器１６を有するヒータ９を追加し、さらに予混合装置７とヒータ９の間の混合液通路の間に熱交換器８の一次側を接続し、超音波キャビテーション発生装置１１とエマルジョン製品タンク１２とのエマルジョン製品通路との間に熱交換器８の二次側を接続したもの。【選択図】図１
2009208002.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに混ざり合わない２種類以上の液体同士を混合する液体混合工程と、超音波キャビテーション効果を利用して前記液体混合工程で得られた混合液を、微細化して最終的にエマルジョン製品を得る工程と、を含むエマルジョン製造方法において、
前記液体混合工程と前記最終的にエマルジョン製品を得る工程との間に、前記混合液を予熱する予熱工程を追加したことを特徴とするエマルジョン製造方法。
【請求項２】
前記エマルジョン製品を得る工程の後に、前記エマルジョン製品を冷却する冷却工程を更に追加したことを特徴とする請求項１記載のエマルジョン製造方法。
【請求項３】
互いに混ざり合わない２種類以上の液体同士を混合する液体混合工程と、超音波キャビテーション効果を利用して前記液体混合工程で得られた混合液を、微細化して最終的にエマルジョン製品を得る工程と、を含むエマルジョン製造方法において、
前記液体混合工程で得た混合液と、前記エマルジョン製品を得る工程で得たエマルジョン製品との熱交換を行い、前記液体混合工程で得た混合液を予熱するとともに、前記エマルジョン製品を得る工程で得たエマルジョン製品を冷却する熱交換工程を追加したことを特徴とするエマルジョン製造方法。
【請求項４】
前記エマルジョン製品を得る工程に入る前の混合液の動粘度は、１０センチストークス以下、望ましくは３センチストークス以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載のエマルジョン製造方法。
【請求項５】
互いに混ざり合わない２種類以上の液体同士を混合する液体混合装置と、超音波キャビテーション効果を利用して前記液体混合装置で得られた混合液を、微細化して最終的にエマルジョン製品を得る超音波キャビテーション発生装置とを含むエマルジョン製造装置において、
前記液体混合装置と前記超音波キャビテーション発生装置との間に、前記液体混合装置からの前記混合液を予熱する予熱装置を追加したことを特徴とするエマルジョン製造装置。
【請求項６】
前記超音波キャビテーション発生装置からの前記エマルジョン製品を冷却する冷却装置を更に追加したことを特徴とする請求項５記載のエマルジョン製造装置。
【請求項７】
互いに混ざり合わない２種類以上の液体同士を混合する液体混合装置と、超音波キャビテーション効果を利用して前記液体混合装置で得られた混合液を、微細化して最終的にエマルジョン製品を得る超音波キャビテーション発生装置とを含むエマルジョン製造装置において、
前記液体混合装置で得た混合液と、前記超音波キャビテーション発生装置で得たエマルジョン製品との熱交換を行い、前記液体混合工程で得た混合液を予熱するとともに、前記エマルジョン製品を得る前記超音波キャビテーション発生装置で得たエマルジョン製品を冷却する熱交換器を追加したことを特徴とするエマルジョン製造装置。
【請求項８】
前記超音波キャビテーション発生装置に入る前の混合液の動粘度は、２０センチストークス以下、望ましくは１０センチストークス以下であることを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項記載のエマルジョン製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、互いに混ざり合わない２種類以上の液体、例えば廃食油及び水同士を混合してエマルジョンを製造するエマルジョン製造方法及びエマルジョン製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、混ざり合わない２種類の液体を微粒子化し混合するエマルジョンが存在し、それを製造する方法が種々提案されている。用途としてはエマルジョン燃料、工業用液体材料、食品、化粧品もしくは薬品の液体混合物を混合し、長時間分離しない技術が開発されている。
【０００３】
その中でも、特許文献１に開示されている発明は、超音波キャビテーションを利用したエマルジョン製造装置は超微細なエマルジョン粒子を製造できる技術である。
【特許文献１】再公表特許ＷＯ２００４／００４８８１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
液体燃料と、水等の不溶性液体を混合する際に、超音波キャビテーション発生装置の効果を有効に利用することによって、液体混合物の超微細化・高混合密度化を達成できる技術が記載されている。
【０００５】
超音波キャビテーション技術でエマルジョン化する場合、液体の粘度が低い方がエマルジョン粒子が微細化することがわかっている。そこでエマルジョン化する液体を加熱して温度を上げて粘度を下げて供給することが好ましい。特に２０センチストークスを超える高動粘度の重油や廃食用油をエマルジョン化する場合には必要な方法である。しかしながら温度を上げるには当然エネルギーが必要であり、装置のランニングコストの上昇につながる。
【０００６】
一方、１度エマルジョン化した液体は粘度が高く温度が低い方が粒子の凝集が防止できることと粒子の沈降速度が遅くなり、分離しにくくなるため、冷却して温度を下げることが望ましい。
【０００７】
本発明は、凝集、沈降、分離が起きにくい安定性の高いエマルジョンを得るエマルジョン製造方法及びエマルジョン製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するため、請求項１に対応する発明は、互いに混ざり合わない２種類以上の液体同士を混合する液体混合工程と、超音波キャビテーション効果を利用して前記液体混合工程で得られた混合液を、微細化して最終的にエマルジョン製品を得る工程と、を含むエマルジョン製造方法において、
前記液体混合工程と前記最終的にエマルジョン製品を得る工程との間に、前記混合液を予熱する予熱工程を追加したことを特徴とするエマルジョン製造方法である。
【０００９】
前記目的を達成するため、請求項３に対応する発明は、互いに混ざり合わない２種類以上の液体同士を混合する液体混合工程と、超音波キャビテーション効果を利用して前記液体混合工程で得られた混合液を、微細化して最終的にエマルジョン製品を得る工程と、を含むエマルジョン製造方法において、
前記液体混合工程で得た混合液と、前記エマルジョン製品を得る工程で得たエマルジョン製品との熱交換を行い、前記液体混合工程で得た混合液を予熱するとともに、前記エマルジョン製品を得る工程で得たエマルジョン製品を冷却する熱交換工程を追加したことを特徴とするエマルジョン製造方法である。
【００１０】
前記目的を達成するため、請求項５に対応する発明は、互いに混ざり合わない２種類以上の液体同士を混合する液体混合装置と、超音波キャビテーション効果を利用して前記液体混合装置で得られた混合液を、微細化して最終的にエマルジョン製品を得る超音波キャビテーション発生装置とを含むエマルジョン製造装置において、
前記液体混合装置と前記超音波キャビテーション発生装置との間に、前記液体混合装置からの前記混合液を予熱する予熱装置を追加したことを特徴とするエマルジョン製造装置である。
【００１１】
前記目的を達成するため、請求項７に対応する発明は、互いに混ざり合わない２種類以上の液体同士を混合する液体混合装置と、超音波キャビテーション効果を利用して前記液体混合装置で得られた混合液を、微細化して最終的にエマルジョン製品を得る超音波キャビテーション発生装置とを含むエマルジョン製造装置において、
前記液体混合装置で得た混合液と、前記超音波キャビテーション発生装置で得たエマルジョン製品との熱交換を行い、前記液体混合装置で得た混合液を予熱するとともに、前記エマルジョン製品を得る前記超音波キャビテーション発生装置で得たエマルジョン製品を冷却する熱交換器を追加したことを特徴とするエマルジョン製造装置である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、凝集、沈降、分離が起きにくい安定性の高いエマルジョンを得るエマルジョン製造方法及びエマルジョン製造装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明に係るエマルジョン製造方法及びエマルジョン製造装置の実施形態について、図１及び図２を参照して説明する。
【００１４】
図１は、互いに混ざり合わない２種類以上の液体例えば廃食油タンク１内の廃食油及び例えば水タンク６内の水同士を混合する液体混合装置例えば予混合装置７と、超音波キャビテーション効果を利用して予混合装置７で得られた混合液を、微細化して最終的にエマルジョン製品を得る超音波キャビテーション発生装置１１とを含むエマルジョン製造装置において、予混合装置７と超音波キャビテーション発生装置１１との間に、予混合装置７からの混合液を予熱する予熱装置例えば温度調節器１６を有するヒータ９を追加したものである。
【００１５】
さらに、熱交換器８を次のように追加したものである。すなわち、予混合装置７とヒータ９の間の混合液通路の間に熱交換器８の一次側を接続し、超音波キャビテーション発生装置１１とエマルジョン製品タンク１２とのエマルジョン製品通路との間に熱交換器８の二次側を接続し、これにより予混合装置７で得られた例えば２０℃の混合液と、超音波キャビテーション発生装置１１からの例えば５６℃のエマルジョン製品との熱交換が行われるようになっている。
【００１６】
以上述べた構成以外に、廃食油タンク１と予混合装置７の油配管に８０メッシュ程度のストレーナ１５、油ポンプ２、油流量計３、流量調節バルブ１３が配設されている。また、水タンク６と予混合装置７の油配管に、水ポンプ５、水流量計４、流量調節バルブ１４が配設されている。さらに、ヒーター９と超音波キャビテーション発生装置１１の配管に供給温度計１０が配設されている。
【００１７】
ここで、図２を参照して超音波キャビテーション発生装置１１を説明する。超音波キャビテーション発生装置１１は、２０ＫＨｚ以上の高周波振動を発生する振動子１１１を含む高周波振動発生装置１１２と、高周波振動発生装置１１２からの高周波振動を連結棒１１４を介して伝達する振動板１１３と、振動板１１３に対して１０ｍｍ以下で望ましくは数ｍｍ程度の間隔を存して対向配置された反射板１１５と、ヒータ９を通過した混合液を導入する液供給口１１６ａを備えると共に、処理済のエマルジョン製品をエマルジョンタンク８に供給するための液排出口１１６ｂを有するキャビテーションタンク１１６を備えたものである。
このように構成された本実施形態において、まず廃食油タンク１に燃料となる廃食油を給油しておく。廃食油タンク１からまず配管によりポンプ２の吸い込み側ストレーナ１５に廃食油が流れていく。このストレーナ１５はポンプ２の保護のために用いられており、通常８０メッシュ程度の網目である。このストレーナ１５を通った廃食油はポンプ２で加圧され移送される。このとき流量調節バルブ１３と油流量計３により設定流量で移送する。
【００１８】
一方水タンク６からも同様に水が流量調節バルブ１４にて一定流量で移送され油配管と合流し、予混合装置７へ送られる。予混合装置としては攪拌混合器やスタティックミキサーなどが使用される。一例として廃食油：水＝９５：５で実施したケースでは、水流量５リットル／ｈ、廃食油流量９５リットル／ｈで供給する。
【００１９】
この場合、予混合装置７の出口部では水粒子径は０．５〜１ｍｍ程度である。
【００２０】
因みに温度は常温であり、季節により変化する。予混合装置７を出た混合液は熱交換器８の１次側（上流側）へ送られる。熱交換器８の１次側から出た混合液はヒータ９に送られ５０℃程度に昇温するように温度計１０と、温度調節器１６によりヒータ９を制御する。
【００２１】
この場合の消費電力は常温（２０℃）から５０℃まで昇温するのに必要なエネルギーとなる。５０℃になった混合液は超音波キャビテーション発生装置１１で水粒子が微粉砕され平均粒子径１０μｍ以下になる。更に超音波のエネルギーにより昇温し５６℃で超音波キャビテーション発生装置１１から排出されてくる。
【００２２】
排出されてきたエマルジョン燃料は５６℃で熱交換器８の２次側（下流側）へ流入し予混合装置７から移送されてくる液と熱交換が行われる。すると時間の経過とともに１次側（上流側）熱交換器８の出口温度は上昇し定常状態となる。その温度は熱交換器８の性能によるが、例えば１次側入口温度が２０℃で出口温度が５０℃、２次側（下流側）入り口温度が５６℃で出口温度が２６℃に設計することも可能である。
【００２３】
このように設計すればヒータ９の消費電力はほとんど必要なくなる。更に製造されたエマルジョン燃料も常温付近まで冷却され安定化する。理想的な廃食用油の加熱温度は粘度にもよるが、おおむね３０℃〜６０℃である。また冷却温度は低いほど望ましいが常温（２０℃）以下であればよい。
【００２４】
以上述べた実施形態によれば、凝集、沈降、分離が起きにくい安定性の高いエマルジョンを得ることができるエマルジョン製造装置を提供できる。
【００２５】
ここで、本発明によるエマルジョン製造方法の概略について、説明する。例えば、図１において、互いに混ざり合わない２種類以上の液体同士を予混合装置７により予混合する液体混合工程と、超音波キャビテーション発生装置１１のキャビテーション効果を利用して液体混合工程で得られた混合液を、微細化して最終的にエマルジョン製品を得る工程と、を含むエマルジョン製造方法において、液体混合工程と前記最終的にエマルジョン製品を得る工程との間に、混合液を例えばヒータ９により予熱する予熱工程を追加したことエマルジョン製造方法である。
【００２６】
前述の実施形態では、廃食油と水を混合する廃食油のエマルジョンの製造について、説明したが、これに限らず工業用液体材料、食品、化粧品もしくは薬品等の液体材料であっても同様に実施できる。
【００２７】
また、前述した実施形態では、熱交換器８を使用した例について説明したが、熱交換器８の代わりに、エマルジョン製品を冷却する冷却装置（図示せず）を追加したものであってもよい。
【００２８】
図１及び前述の説明では、図１のヒータ９及び熱交換器８の両方を備えたものについて、説明したが、ヒータ９、冷却装置、熱交換器８の何れかあるいは全部を組み合わせた構成や、ヒータ９、冷却装置、熱交換器の何れか一つを備えた構成であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明によるエマルジョン製造方法及びエマルジョン製造装置の実施形態を説明するための概略構成図。
【図２】図１の超音波キャビテーション発生装置を説明するための図。
【符号の説明】
【００３０】
１…廃食油タンク、２…油ポンプ、３…流量計、４…流量計、５…ポンプ、６…水タンク、７…予混合装置、８…熱交換器、９…ヒータ、１０…温度計、１１…超音波キャビテーション発生装置、１２…エマルジョン燃料タンク、１３…流量調節バルブ、１４…流量調節バルブ、１５…ストレーナ、１６…温度調節器。
【図１】
2009208002.tif 000003
【図２】
2009208002.tif 000004