JP5021550B2 - エマルジョン製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、油と水とを乳化させて成るエマルジョンを製造するためのエマルジョン製造装置に関するものである。

従来から、油と水と乳化剤とを混合して各種エマルジョンが作られている。油には、燃料，食用油，化粧品用油，石油系ドライ溶剤，廃油，廃食油が使用されている。エマルジョンの中で、特に、軽油，重油，灯油，ガソリン等の水と燃料と乳化剤とを混合して作られるエマルジョン燃料が広く知られている。エマルジョン燃料を製造する場合には一般に、水と燃料とでエマルジョン燃料を作るための混合用タンク等を備えるエマルジョン燃料製造装置と、製造したエマルジョン燃料を貯蔵しておくための大型の貯蔵用タンクとを有する（特許文献１）。

エマルジョン燃料製造装置では、水と燃料と乳化剤とを混合乳化させる混合用タンク内に攪拌機を備え、その攪拌機で混合用タンク内の水と燃料と乳化剤とを攪拌してエマルジョン燃料を作っている。この攪拌機は、水と燃料と乳化剤とを混合してエマルジョン燃料を作るだけでなく、分離し易いエマルジョン燃料を攪拌によって乳化状態を長く保たせる役割も果たしている。

特開２００１−３２３２８８

従来から、エマルジョン燃料を製造する場合には、大型の混合用タンク内に水と燃料と乳化剤とを入れ、攪拌機で混合用タンク内の水と燃料と乳化剤とを攪拌させて大量のエマルジョン燃料を作っている。その後、大量に作ったエマルジョン燃料を大型の貯蔵用タンクに移し替えて、その貯蔵用タンクから必要に応じてバーナー等へエマルジョン燃料を供給している。即ち、エマルジョン燃料に関しては、効率良く大量に製造するための大型の混合用タンク(製造用タンク）と、製造したエマルジョン燃料を貯蔵するための大型の貯蔵用タンクとから成る２種類の大型タンクのスペースを必要とした。

また、エマルジョン燃料を製造する際には、混合用タンク内で水と燃料と乳化剤とを効率良く乳化させるために攪拌機を必要としていた。更に、貯蔵用タンクに貯蔵したエマルジョン燃料は短期間で分離するおそれがあるため、貯蔵用タンク内のエマルジョン燃料の乳化状態を保持するために、貯蔵用タンク内にも攪拌機を備えていた。

本発明は上記問題点を解決するものであって、エマルジョンの製造と消費とを同時に継続的に行なうことを可能にし、しかもタンクの容積を小さくして省スペース化を達成し、攪拌機を不要として製造コストを低減することができるエマルジョン製造装置を提供することを目的とするものである。

本発明に係るエマルジョン製造装置は、エマルジョンを収容するための主空間を内部に形成した主タンクと、前記主空間と連絡する乳化促進用空間を内部に形成した従タンクと、一端を前記主空間と連絡して前記主空間内のエマルジョンを循環移動させるための循環連絡通路と、前記循環連絡通路の途中に備えられるものであって前記主空間内のエマルジョンを前記循環連絡通路を経て移動させるための移送手段と、一端を水タンクと油タンクに連絡して水や油を通過させる液体導入通路と、前記従タンクの前記乳化促進用空間内に配置されるものであって、前記循環連絡通路の他端と連絡して前記循環連絡通路から導入するエマルジョンと前記液体導入通路の他端から導入する水や油とを混合させる混合用空間と、前記循環連絡通路からのエマルジョンを前記混合用空間に噴射して前記混合用空間に負圧を発生させるための第１ノズルとを備えた第１負圧混合器と、を有することを特徴とするものである。本発明は、ハウジングとそのハウジングに内に形成される混合用空間と前記循環連絡通路からのエマルジョンを前記混合用空間に導入するための第１ノズルと前記混合用空間と前記ハウジングの外部とを連絡する導入口とを有する第２負圧混合器を、前記主タンクの前記主空間内に備えることを特徴とするものである。本発明は、前記従タンクは上部に開口部を形成した容器形状のものとし、前記従タンクを前記主タンクの底部により下方に配置し、前記従タンクの上部開口部側を前記主タンクの底部に連結固定したことを特徴とするものである。本発明は、前記従タンクは上部に開口部を形成した容器形状のものとし、前記従タンクを前記主タンクの前記主空間内に備えたことを特徴とするものである。本発明は、前記第１負圧混合器が前記混合用空間内で混合したエマルジョンを前記乳化促進用空間内に噴射するための第２ノズルを備えたことを特徴とするものである。本発明は、前記主タンクに前記主空間内のエマルジョンの液面を検知する下限センサと上限センサとを取付けたことを特徴とするものである。本発明は、前記液体導入通路は途中で分岐する水供給通路と油供給通路と乳化剤供給通路とを有し、前記水供給通路は前記水タンクと連絡し、前記油供給通路は油を収容する油用タンクと連絡し、前記乳化剤供給通路は前記乳化剤タンクと連絡し、前記水供給通路の途中にそれを開閉する第１開閉弁を備え、前記油供給通路の途中にそれを開閉する第２開閉弁を備え、前記乳化剤供給通路の途中にそれを開閉する第３開閉弁を備えることを特徴とするものである。本発明は、循環連絡通路の途中で前記移送手段の下流側に火成岩のうち二酸化珪素を多く含む岩石を内部に収容する岩石収容器を備えたことを特徴とするものである。本発明は、前記火成岩のうち二酸化珪素を多く含む岩石の大半の大きさを５mm〜５０mmとすることを特徴とするものである。本発明は、前記火成岩のうち二酸化珪素を多く含む岩石を黒曜石としたことを特徴とするものである。

本発明に係るエマルジョン製造装置によれば、主タンクの主空間内のエマルジョンはポンプの働きによって第１負圧混合器に導入され、第１負圧混合器内で乳化が促進される。乳化が促進されたエマルジョンは更に、従タンク内の狭い乳化促進用空間に噴射されるので、噴射されるエマルジョンと狭い乳化促進用空間内に存在するエマルジョンとの攪拌混合によって、乳化促進用空間内のエマルジョンの更なる乳化が促進される。また、第１負圧混合器に水や油や乳化剤を導入すると共にポンプの作動を継続することで、第１負圧混合器内で順次エマルジョンを形成し、第１負圧混合器から継続的にエマルジョンを乳化促進用空間内に順次噴射することができる。乳化促進用空間内に噴射されたエマルジョンは、狭い乳化促進用空間で強制的に混合攪拌されるので、エマルジョンの乳化が促進される。乳化が促進されたエマルジョンは、乳化促進用空間内から主タンクの主空間内に次々に押し出される。このように、乳化促進用空間で作られたエマルジョンは充分混合攪拌されているので、そのまま消費することができる。即ち、本発明では、エマルジョンの製造と消費とを同時に継続して行なうことができる。製造後直ちにエマルジョンを消費する場合には、乳化剤の使用量が少なくて済む。また、エマルジョンがエマルジョン燃料の場合において、エマルジョン燃料の製造後直ちに消費する場合は、エマルジョン燃料の製造した後で１日置いた後に消費する場合と比べて、高い燃焼カロリーを得ることができる。また、従タンクはエマルジョンを混合攪拌するための小さいものでなければならず、主タンクは従タンクに合わせた小さいものとすることが可能である。この結果、装置全体を小型化することができ、製造コストを低減することができると共に、省スペース化を達成することができる。

本発明では更に、負圧によって水や油や乳化剤を吸引するための混合用空間とその混合用空間に負圧を発生するための第１ノズルとを有する第１負圧混合器を備えている。このため、第１負圧混合器では負圧によって水や油を吸引するため、水や燃料や乳化剤を主タンク内に導入するためのポンプを不要とすることができ、装置の製造コストを低減することができる。その上、第１負圧混合器の内部で水や燃料や乳化剤とエマルジョンとを混合するので、従来必要とした攪拌機を不要とすることができ、装置の製造コストを低減することができる。本発明では更に、主タンクの主空間内にあるエマルジョン燃料を循環連絡通路（途中にポンプと岩石収容器とを含む）を経て第１負圧混合器と乳化促進用空間と主空間との順に循環させるものである。この結果、岩石収容器内の黒曜石等の岩石にエマルジョン燃料を長く接触させることができるので、大量の溶存酸素や活性水素を含んだエマルジョンを短時間で作ることができる。更に、表面に多数の鋭利な角部を形成した岩石に、エマルジョン燃料を何度も循環接触させることで、岩石によってエマルジョン燃料を構成する水や燃料が細かく切断され、乳化状態をより安定させることができる。

本発明では、主空間内にその主空間のエマルジョンと循環連絡通路を通るエマルジョンとを混合する第２負圧混合器を備える。この第２負圧混合器を用いることによって、主空間内のエマルジョンの水と油と乳化剤との混合比率が均一でない場合に、均一でない主空間内のエマルジョンと循環連絡通路を通るエマルジョンとを混合させ、その混合したエマルジョンを均一でない主空間内のエマルジョンに向けて噴射する。これによって、主空間内のエマルジョンの均一化を促進することができる。

本発明は、エマルジョンの製造と消費とを同時に継続的に行なえるようにしたものであり、タンクの容積を小さくして省スペース化と製造コストの低減化を図るものである。

以下、本発明を図面に基づいて説明する。図１は本発明に係るエマルジョン製造装置の１実施例を表す構成図、図２は図１の要部拡大断面図、図３は図１や図２で使用する負圧混合器の断面図である。本発明のエマルジョン製造装置で製造するエマルジョンに関して、以後、油を燃料（例えば、重油，軽油，灯油、ガソリン等の燃料）とし、エマルジョンをエマルジョン燃料として説明する。エマルジョン燃料は、燃料（例えば、重油，軽油，灯油、ガソリン等の燃料）と、水（通常の水だけでなく、燃焼を促進させる例えば溶存酸素や活性水素等を多く含む特殊な水を使用しても良い）と、乳化剤（化学品だけでなく、乳化を促進するための植物油も含む）とを混合するものである。

本発明に係るエマルジョン製造装置は、内部に主空間１２を形成した主タンク１０を備える。主タンク１０の底部１４には、その底部１４より下方に突出する容器形状の従タンク１６が溶接等によって主タンク１０に一体に固定されている。従タンク１６の内部に形成される空間を、乳化促進用空間１８とする。従タンク１６はその上部開口部２０の周囲を主タンク１０の底部１４に連結固定する。乳化促進用空間１８は、従タンク１６の上部開口部２０（図２に二点鎖線で示す）を介して主空間１２と連絡する。従タンク１６は上部開口部２０を除いて閉鎖状態とされている。ここで、主タンク１０の主空間１２の容量（後述する上限センサまでの容量）は、例えば１０リットルとし、従タンク１６の乳化促進用空間１８の容量は例えば１リットルとする。但し、主タンク１０の容量や乳化促進用空間１８の容量はこれに限るものではない。

乳化促進用空間１８の内部に第１負圧混合器２２を配置する。第１負圧混合器２２を主タンク１０の底部１４より下方に位置する乳化促進用空間１８内に配置することによって、主タンク１０(主タンク１０を備えた船舶や自動車等)が傾斜しても、第１負圧混合器２２に空気が入って第１負圧混合器２２が作動しなくなるという不具合の発生を防止する。ここで、第１負圧混合器２２を図３に基づいて説明する。第１負圧混合器２２は、内部に混合用空間２４を形成したハウジング２６と、循環連絡通路２８からのエマルジョン燃料(詳細は後述する)を混合用空間２４内に噴射するための第１ノズル３０と、前記ハウジング２６に形成されるものであって混合用空間２４内のエマルジョン燃料(詳細は後述する)を乳化促進用空間１８内に噴射する第２ノズル３２とを有する。第１負圧混合器２２のハウジング２６には更に、混合用空間２４内へ外部からの液体(水や燃料や乳化剤)を導入通過させるための液体導入通路３４が連絡されている。

この第１負圧混合器２２においては、第１ノズル３０から混合用空間２４内へ噴射されるエマルジョン燃料によって混合用空間２４内に負圧が生じ、その負圧によって液体導入通路３４から水や燃料や乳化剤を混合用空間２４内に導入するものである。この第１負圧混合器２２においては、更に、第１ノズル３０から混合用空間２４内へ噴射されるエマルジョン燃料の勢いによって、乳化促進用空間１８内で混合されたエマルジョン燃料(詳細は後述する)を第２ノズル３２から外部（乳化促進用空間１８）に噴射させるものである。第２ノズル３２から乳化促進用空間１８に噴射するエマルジョン燃料は、従タンク１６の最下面（乳化促進用空間１８の奥まった箇所）に向けて噴射するのが望ましい。

図１及び図２に示すように、主タンク１０には、主タンク１０内のエマルジョン燃料の液面３６の下限を検知するための下限センサ３８と、主タンク１０内のエマルジョン燃料の液面３６の上限を検知するための上限センサ４０とを備える。主タンク１０内のエマルジョン燃料の液面３６が下降して、下限センサ３８で液面３６の下降の下限を検知すると、液体導入通路３４から水と燃料と乳化剤とを第１負圧混合器２２に導入してエマルジョン燃料を作り、第１負圧混合器２２から乳化促進用空間１８内にエマルジョン燃料を噴射することで、主タンク１０内のエマルジョン燃料の液面３６を上昇させる。その後、主タンク１０内のエマルジョン燃料の液面３６が上昇して、上限センサ４０で液面３６の上限を検知すると、主タンク１０への水と燃料と乳化剤の供給を停止する。

本発明では、図１に示すように、水（通常の水だけでなく、燃焼を促進させる溶存酸素や活性水素等を多く含む特殊な水を使用しても良い）を収容する水タンク４２と、水タンク４２からの水供給通路４４と、その水供給通路４４を開閉する第１開閉弁４６とを備えている。また、燃料（例えば、重油，軽油，灯油、ガソリン等の燃料）を収容する燃料タンク（油タンク）４８と、その燃料タンク４８からの燃料供給通路（油供給通路）５０と、その燃料供給通路５０を開閉する第２開閉弁５２とを備えている。更に、乳化剤（例えば、化学品だけでなく、乳化を促進するための植物油も含む）を収容する乳化剤タンク５４と、その乳化剤タンク５４からの乳化剤供給通路５６と、その乳化剤供給通路５６を開閉する第３開閉弁５８とを備えている。水供給通路４４は第１開閉弁４６を経由して液体導入通路３４と連絡し、燃料供給通路５０は第２開閉弁５２を経由して液体導入通路３４と連絡し、乳化剤供給通路５６は第３開閉弁５８を経由して液体導入通路３４と連絡する。液体導入通路３４へは、原則として、水と燃料と乳化剤とが単独で導入されるように、第１開閉弁４６，５２，５８が操作される。

図１に示すように、主タンク１０には、主タンク１０の主空間１２内のエマルジョン燃料等の液体を乳化促進用空間１８に導入するための循環連絡通路２８の一端が接続されている。循環連絡通路２８の他端は、図２に示すように、乳化促進用空間１８内に備えられる第１負圧混合器２２に接続されている。循環連絡通路２８の途中には、上流側（主タンク１０側）から下流側（第１負圧混合器２２側）に向けて、エマルジョン燃料等の液体を移送させるための移送手段としてのポンプ６０と、岩石収容器６２と、フィルター６４とが順に備えられる。

岩石収容器６２の内部には、火成岩のうち二酸化珪素を多く含む岩石（二酸化珪素を約６５〜７６％含む岩石）を収容する。岩石は、例えば５mm〜５０mm程度の大きさにするのが望ましく、網(図示せず）に入れて岩石収容器６２の内部に収容する。火成岩（火山岩と深成岩とに分けられる）のうち二酸化珪素を多く含む岩石としては、火山岩には黒曜石や真珠岩や松脂岩等の流紋岩等があり、深成岩には花崗岩等がある。火成岩のうち、価格の安さや入手の容易さから、黒曜石を使用することが望ましい。エマルジョン燃料等の液体は、岩石に長く接触させることが望ましい。このため、岩石収容器６２の長さを長くする必要があるが、岩石収容器６２を幾つもの短い筒（例えば８０センチメートル程度の長さの筒）に分ける方が、装置の小型化や岩石の交換時の作業性の点から望ましい。

火成岩のうち二酸化珪素を多く含む岩石の大半を、５mm〜５０mm程度の大きさとすることで、岩石の表面に多数の鋭利な角部を形成することができ、しかも、エマルジョン燃料等の液体を岩石の表面に大量に接触させることができる。ポンプ６０によって高圧にした状態でエマルジョン燃料を岩石に長く接触させることで、エマルジョン燃料等の液体を構成する水に溶存酸素や活性水素を大量に含ませることができる。更に、高圧ポンプ６０によって高圧にした状態で、表面に多数の鋭利な角部を形成した岩石にエマルジョン燃料等の液体を通過させることによって、岩石の鋭利な角部がエマルジョン燃料等の液体を更に細かく切断して、乳化をより促進させることができる。

岩石収容器６２の網内に収容された岩石からは、その破片が岩石収容器６２の下流に流出するおそれがある。このため、岩石収容器６２の下流側に岩石収容器６２の下流側にフィルター６４を備えることで、第１負圧混合器２２内や乳化促進用空間１８内に岩石の破片が入り込むのを防止している。

前述したように、循環連絡通路２８の他端は、乳化促進用空間１８内に備えられた第１負圧混合器２２に接続するが、フィルター６４を経由した後の循環連絡通路２８の途中で分岐し、その分岐した通路を分岐連絡通路６６とする。分岐連絡通路６６の先端には、主タンク１０内の下位に備えられる第２負圧混合器６８が接続される。この第２負圧混合器６８は、下限センサ４０の高さよりも下位に配置される。第２負圧混合器６８は第１負圧混合器２２と同じ構造のものを使用する。第２負圧混合器６８には、一方を混合用空間２４と連絡し他方をハウジング２６の外部（主タンク１０の主空間１２）と連絡する開口部７０が形成されている。開口部７０を第２負圧混合器６８における最も低い位置に配置する。第２負圧混合器６８の開口部７０を第２負圧混合器６８における最も低い位置に配置することによって、主タンク１０(主タンク１０を備えた船舶や自動車等)が傾斜した場合でも、第２負圧混合器６８に空気が入って第１負圧混合器２２が働かなくなるという不具合の発生を防止する。

第２負圧混合器６８において、分岐連絡通路６６から第１ノズル３０を経由して混合用空間２４内にエマルジョン燃料が噴射され、そのエマルジョン燃料によって混合用空間２４内に負圧が生じ、その負圧によって開口部７０から主タンク１０内のエマルジョン燃料が混合用空間２４内に導入され、混合用空間２４内において第１ノズル３０から噴射されるエマルジョン燃料（岩石収容器６２を通過したもの）と開口部７０から吸入されるエマルジョン燃料（主タンク１０の主空間１２内のエマルジョン燃料）とが混合され、乳化が更に促進される。その後、混合用空間２４内で乳化が促進されたエマルジョン燃料は、第２ノズル３２から主タンク１０の主空間１２内に噴射される。なお、第２負圧混合器６８は、第１負圧混合器２２と異なる構造のものを使用しても良い。

主タンク１０の下部には、主タンク１０内のエマルジョン燃料をバーナー（図示せず）等へ供給するための燃料供給管７２が接続される。燃料供給管７２の途中には、その燃料供給管７２を開閉するための電磁弁７４が備えられている。

ここで、本発明のエマルジョン製造装置を使用してエマルジョン燃料を製造する手順について説明する。主タンク１０内が空の状態で、本発明のエマルジョン製造装置の使用を開始する場合に、主タンク１０内に水と燃料と乳化剤とを人力で投入する(下限センサ３８より上位で、上限センサ４０の下位の高さまで投入する)。また、水タンク４０と燃料タンク４８と乳化剤タンク５４にそれぞれの液体を充分な量だけ収容する。その後、ポンプ６０を作動させる。このポンプ６０の作動によって、主タンク１０内に投入された水と燃料と乳化剤は、主タンク１０の主空間１２から循環連絡通路２８に導入され、ポンプ６０によって高圧にされて、岩石収容器６２に送られる。主タンク１０内に投入された水と燃料と乳化剤は、部分的には乳化してエマルジョン燃料になったものや、乳化しないでそれぞれの液体の塊となっているものとなっており、循環連絡通路２８から岩石収容器６２を通過する。エマルジョン燃料やそれぞれの液体は、岩石収容器６２内において高圧で表面に多数の鋭利な角部を形成した二酸化珪素を多く含む岩石に接触する。エマルジョン燃料や水を大量の岩石に接触させることで、エマルジョン燃料を構成する水に溶存酸素や活性水素を含ませることができる。更に、表面に多数の鋭利な角部を形成した岩石によって、エマルジョン燃料を構成する水や燃料が細かく切断され、乳化状態がより安定する。また、エマルジョン燃料となっていない水や燃料が細かく切断され、エマルジョン燃料となり易い状態となる。

岩石収容器６２を通過したエマルジョン燃料はその後、循環連絡通路２８を経て第１負圧混合器２２の第１ノズル３０に至り、第１ノズル３０から高圧及び高速で混合用空間２４に噴射し、その後、混合用空間２４から第２ノズル３２を経て乳化促進用空間１８に噴射される。第１負圧混合器２２における第１ノズル３０からの混合用空間２４へのエマルジョン燃料やそれぞれの液体（水や燃料や乳化剤）の噴射によって、混合用空間２４でエマルジョン燃料が作られる。更に、第２ノズル３２から乳化促進用空間１８内へのエマルジョン燃料または水や燃料や乳化剤の噴射によって、エマルジョン燃料が作られる。乳化促進用空間１８は、上部開口部２０を除いて閉鎖されておりしかも狭い空間であるので、その狭い乳化促進用空間１８に第２ノズル３２から噴射されたエマルジョン燃料または水や燃料や乳化剤は、乳化促進用空間１８内の液体と混合し、エマルジョン燃料となる。乳化促進用空間１８で作られたエマルジョン燃料は、その後に続いて第１負圧混合器２２の第２ノズル３２から新たに噴射されて製造されるエマルジョン燃料によって、乳化促進用空間１８からその上方の主空間１２内に押し出される。

乳化促進用空間１８内から主空間１２内に押し出されたエマルジョン燃料は、ポンプ６０の作動を継続することによって、主空間１２内から再び循環連絡通路２８と岩石収容器６２と第１負圧混合器２２と乳化促進用空間１８と主空間１２の順に循環移動を繰り返す。この循環移動の繰り返しによって、主タンク１０内に最初に投入された水と燃料と乳化剤はエマルジョン燃料となる。このように、最初の所定時間の間ポンプ６０を作動させることによって、主タンク１０の主空間１２内にはエマルジョン燃料が作られる。

主タンク１０内に投入された水と燃料と乳化剤とが完全にエマルジョン燃料になった後、燃料供給通路７２を経由して主タンク１０からエマルジョン燃料を取り出して消費する。燃料供給通路７２からバーナー等へ燃料を供給することで、主タンク１０の内部１２の液面３６が下降して下限センサ３８が液面３６の下限を検知する。下限センサ３８による液面３６の下限を検知した後、水タンク４０からの水と燃料タンク４８からの燃料と乳化剤タンク５４からの乳化剤は、液体導入通路３４を経由して、第１負圧混合器２２の混合用空間２４内に導入される。この際、水と燃料と乳化剤とが単独でしかも交代しながら順に１回から数回にわたって混合用空間２４内に導入される。なお、水と燃料と乳化剤の導入順は、これに限定されるものではない。

第１負圧混合器２２の混合用空間２４内には、ポンプ６０によって循環連絡通路２８と岩石収容器６２を流れるエマルジョン燃料が第１ノズル３０から噴射される。第１ノズル３０から混合用空間２４に噴射されるエマルジョン燃料の噴射によって、混合用空間２４内に負圧が発生する。混合用空間２４内に発生する負圧が液体導入通路３４に至り、第１開閉弁４６や第２開閉弁５２や第３開閉弁５８がそれぞれ開いた場合に、水や燃料や乳化剤が混合用空間２４内の負圧によって、混合用空間２４内に独立して吸引される。混合用空間２４内に吸引された水や燃料や乳化剤は第１ノズル３０から混合用空間２４に噴射されるエマルジョン燃料と混合されて順次エマルジョン燃料となる。混合用空間２４でエマルジョン燃料となったものはその後、第２ノズル３２から乳化促進用空間１８内に噴射され、狭い閉鎖状態の乳化促進用空間１８内で更に乳化が促進されたエマルジョン燃料となる。

水タンク４０からの水と燃料タンク４８からの燃料と乳化剤タンク５４からの乳化剤とが第１負圧混合器２２に導入されることによって、第２ノズル３２から乳化促進用空間１８内にエマルジョン燃料が順次噴射される。乳化促進用空間１８内にエマルジョン燃料が順次供給されることにより、乳化促進用空間１８から主空間１２内にエマルジョン燃料が順次押し出されて、主タンク１０内の液面３６が上昇する。ここで、主タンク１０内のエマルジョン燃料を燃料供給通路７２から外部へ取り出す単位時間当たりの量は、水や燃料や乳化剤が第１負圧混合器２２に供給される単位時間当たりの量より少なく設定しておく。これによって、主タンク１０内のエマルジョン燃料を燃料供給通路７２から外部へ継続的に取り出しても、主タンク１０内の液面３６は上昇する。

主タンク１０内のエマルジョン燃料の液面３６が上昇して、液面３６を上限センサ４０で検知すると、水タンク４０からの水と燃料タンク４８からの燃料と乳化剤タンク５４からの乳化剤との供給を停止する。主タンク１０内のエマルジョン燃料が継続的に取り出されることによって主タンク１０内のエマルジョン燃料の液面３６は下降を続ける。その液面３６の下降の際もポンプ６０が作動して、主タンク１０内のエマルジョン燃料は、循環連絡通路２８と岩石収容器６２と第１負圧混合器２２と乳化促進用空間１８と主タンク１０内の主空間１２の順に循環移動を繰り返す。この循環移動の繰り返しによって、主タンク１０内のエマルジョン燃料は乳化が促進され、エマルジョン燃料に溶存酸素と活性水素とが加えられる。その後、下限センサ３８によって液面３６の下限までの下降を検知すると、再び水と燃料と乳化剤が第１負圧混合器２２の混合用空間２４内に次々に導入される。このように、エマルジョン燃料が不足状態になると、水と燃料と乳化剤の継ぎ足し供給を行なうので、エマルジョン燃料を継続的に消費し続けながら、エマルジョン燃料を継続的に製造し続けることができる。

乳化促進用空間１８内から主空間１２内に溢れ出るエマルジョン燃料は、一定のエマルジョン燃料の混合比ではなく、水の混合比率が高い状態の場合と、燃料の混合比率が高い状態の場合と、乳化剤の混合比率が高い状態の場合とがあり、それを順に繰り返す。即ち、乳化促進用空間１８内から主空間１２内に溢れ出るエマルジョン燃料は、水と燃料と乳化剤との混合比率が順次変化する。しかし、乳化促進用空間１８内から主空間１２内に溢れ出るエマルジョン燃料は、水と燃料と乳化剤との混合比率が順次変化するとしても、その後は主空間１２内のエマルジョン燃料と混合され、水と燃料と乳化剤との混合比率の増減の差が殆ど無くなり、水と燃料と乳化剤との混合比率の増減の差が少ないエマルジョン燃料がバーナー等に向けて供給される。

主タンク１０の主空間１２から燃料供給管７２を経てバーナーに供給されるエマルジョン燃料の混合比率がその都度異なる場合には、燃焼状況が不安定になったり、火が消えたりするおそれがある。本願発明者が考えた特殊な水を使用して製造するエマルジョン燃料では、水の混合比率が大幅に変化したものであっても確実に燃焼させることができる。しかし、従来既知のエマルジョン燃料では、水の割合が増加したものをバーナーに供給すると、火が消えるおそれがある。

このため、主空間１２内に備える第２負圧混合器７２を用いて、主空間１２内のエマルジョン燃料の混合比率を均等にする。第２負圧混合器７２の混合用空間２４には岩石収容器６２と分岐連絡通路６６とを経由したエマルジョン燃料が第１ノズル３０を経由して噴射され、混合用空間２４内に負圧が発生する。混合用空間２４内の負圧によって、導入口７０から混合用空間２４に主空間１２内のエマルジョン燃料（水の混合比率が高い状態のものや、燃料の混合比率が高い状態のものや、乳化剤の混合比率が高い状態のもの）が導入され、混合用空間２４内で分岐連絡通路６６（循環連絡通路２８）を経由したエマルジョン燃料と混合され、水と燃料と乳化剤の混合比率が平均化される。更に、混合用空間２４内で水と燃料と乳化剤の混合比率が均一化されたエマルジョン燃料を、第２ノズル３２から主空間１２内のエマルジョン燃料に向けて噴射する。これによって、乳化促進用空間１８から主空間１２内に溢れ出たエマルジョン燃料が、水の混合比率が高い状態であったり、燃料の混合比率が高い状態であったり、乳化剤の混合比率が高い状態であったりしても、エマルジョン燃料における水と燃料と乳化剤との混合比率を均一にすることができ、エマルジョン燃料の火が消えるおそれを無くすことができる。

本発明では、一端以外は閉鎖された狭い乳化促進用空間１８に第１負圧混合器２２の第２ノズル３２からエマルジョン燃料を噴射させるので、そのエマルジョン燃料で乳化促進用空間１８内のエマルジョン燃料を攪拌させるので、エマルジョン燃料の乳化を更に促進することができる。第２ノズル３２から噴射する液体や乳化促進用空間１８内の液体にエマルジョン化されていないものが残っていたとしても、乳化促進用空間１８内でそれらが攪拌され、確実にエマルジョン燃料を作ることができる。乳化促進用空間１８は主タンク１０の主空間１２と連絡しており、第１負圧混合器２２からは継続的に乳化促進用空間１８内にエマルジョン燃料が噴射されるので、乳化促進用空間１８内で攪拌されたエマルジョン燃料(バーナー等への供給が可能な状態に乳化されたエマルジョン燃料)は乳化促進用空間１８から主タンク１０の主空間１２内に次々に押し出されて、主空間１２内のエマルジョン燃料と混合する。主空間１２内のエマルジョン燃料のうち消費されなかったものは、ポンプ６０によって循環され、第１負圧混合器２２から乳化促進用空間１８に再び噴射される。

乳化促進用空間１８内に噴射するエマルジョン燃料の混合攪拌をより促進するために従タンク１６内の乳化促進用空間１８の容積を小さくする。乳化促進用空間１８から主タンク１０の主空間１２内に溢れるエマルジョン燃料は、そのままバーナー等に供給して消費することが可能であるため、主タンク１０を供給通路と考えて、主タンク１０の主空間１２の容積も小さくすることができる。即ち、本願発明の主タンク１０は、従来の貯蔵用タンクとは異なり、乳化促進用空間１８内に噴射されたエマルジョン燃料をバーナー等へ供給するための連絡通路として使用するので、それ程大きい容積は必要とはしないものである。この結果、本発明では、主タンク１０及び従タンク１６を小さい容量のもので済ますことができ、省スペース化を達成することができる。

本発明では、乳化促進用空間１８内に備えた第１負圧混合器２２において、第１ノズル３０から混合用空間２４内にポンプに６０による高圧のエマルジョン燃料を噴射して、混合用空間２４内に発生する負圧を利用して水や燃料や乳化剤を第１負圧混合器２２に吸引する。よって、水や燃料や乳化剤を主タンク１０内に導入するためのポンプを不要とすることができ、装置の製造コストを低減することができる。更に、第１負圧混合器２２の第２ノズル３２で、閉鎖状態に近い狭い乳化促進用空間１８にエマルジョン燃料を噴射することにより、乳化促進用空間１８内でエマルジョン燃料を充分攪拌することができるので、主タンク１０内に従来必要とした攪拌機を不要とすることができ、装置の製造コストを低減することができる。

本発明では、ポンプ６０を継続的に作動することができ、エマルジョン燃料を主タンク１０の主空間１２と循環連絡通路２８（途中にポンプ６０と岩石収容器６２とを含む）と第１負圧混合器２２と乳化促進用空間１８と主空間１２との順に連続的に循環させることが可能となる。この結果、短時間に黒曜石等の岩石にエマルジョン燃料を長く接触させることができるので、短時間で大量の溶存酸素や活性水素を含んだエマルジョン燃料を作ることができる。更に、表面に多数の鋭利な角部を形成した黒曜石等の岩石に、エマルジョン燃料を何度も循環接触させることで、岩石によってエマルジョン燃料を構成する燃料や水が細かく切断され、乳化状態をより安定させることができる。岩石によってより細かく切断して乳化状態をより安定させたエマルジョン燃料は、バーナーによる着火をスムースに行うことができる。

本発明に係る装置で製造されたエマルジョン燃料は、容易に着火できることから完全燃焼が可能となる。この結果、燃焼時に発生するＣＯ₂やＮＯ_Xは、完全燃焼によってその排出量を極端に減少させることができる。

次に、本発明の第２実施例を図４に基づいて説明する。図４において図１並びに図２と同一符号は同一部材を示す。図２においては、乳化促進用空間１８の一方を主空間１２と常時直接連絡するものとした。これに対して、第２実施例では、主タンク１０の主空間１２の内部に従タンクとしての小タンク７６を備えたものである。小タンク７６の上部開口部７８の高さは、下限センサ３８の高さより上方で、上限センサ４０の高さより下方に設定する。小タンク７６の内部の空間を乳化促進用空間８０とする。この乳化促進用空間８０内に、第１負圧混合器２２を収容する。乳化促進用空間８０内に第１負圧混合器２２を収容するのは、第１負圧混合器２２からのエマルジョン燃料を狭いタンク(容器)の中に噴射させることで、攪拌機を用いないでエマルジョン燃料を混合(攪拌)するためである。更に、自動車や船舶等の傾斜によって主タンク１０や小タンク７６が傾斜しても、第１負圧混合器２２内に空気が入るのを防止するためである。

図４においては、主タンク１０の主空間１２内の液面３６は小タンク７６の上部開口部７８より低い位置にある。この状態でポンプ６０(図４では図示せず）が作動すると、主空間１２内のエマルジョン燃料が循環連絡通路２８（岩石収容器６２）を経由して第１負圧混合器２２に至り、第１負圧混合器２２から小タンク７６の乳化促進用空間８０内にエマルジョン燃料が噴射される。小タンク７６の乳化促進用空間８０は閉鎖された空間であるため、この乳化促進用空間８０内のエマルジョン燃料と第１負圧混合器２２から噴射されたエマルジョン燃料とが攪拌されて乳化が促進される。小タンク７６内の第１負圧混合器２２内へは循環連絡通路２８を通ってエマルジョン燃料が順次供給されるので、小タンク７６の上部開口部７８からエマルジョン燃料が継続的に溢れて、主タンク１０の主空間１２に落下し、主空間１２内に乳化が促進されたエマルジョン燃料の比率が増加する。主空間１２内のエマルジョン燃料は、その後ポンプ６０の作動によって循環連絡通路２８と第１負圧混合器２２と乳化促進用空間８０とを循環して再び主空間１２に至る。この循環を繰り返すことによって、エマルジョン燃料の乳化が促進される。

図４において、主タンク１０内の液面３６の高さを小タンク７６の上部開口部７８より低い位置としたが、主タンク１０内の液面３６は小タンク７６の上部開口部７８より高い位置にある場合もある。この場合は、第１負圧混合器２２から乳化促進用空間８０内に噴射されたエマルジョン燃料は、小タンク７６の上部開口部７８から主タンク１０の主空間１２に次々に押し出され、主タンク１０の主空間１２内のエマルジョン燃料と混合する。これによって、主タンク１０の主空間１２内には、乳化が促進されたエマルジョン燃料の比率が順次増加する。

図４に示した本発明の第２実施例においても、本発明の第１実施例と同様に、第１負圧混合器２２を閉鎖状態にある狭い乳化促進用空間８０内に配置する。よって、第２実施例も第１実施例と同じ効果を達成することができるので、効果の説明を省略する。なお、図４においては第２負圧混合器６８を図示していないが、第２負圧混合器６８を備えるものとする。

本発明の第１実施例や第２実施例の説明では、油を燃料（重油，軽油，灯油、ガソリン等の燃料）とし、エマルジョンをエマルジョン燃料として説明した。油は、燃料の他に、石油系ドライ溶剤，廃油，廃食油，食用油，化粧品用油等も含むものとする。油が燃料以外の場合には、上述の説明における「燃料」を「油」とし、「エマルジョン燃料」を「エマルジョン」と置き換えるものとする。

本発明に係るエマルジョン製造装置の第１実施例を示す構成図である。 図１のエマルジョン製造装置の要部拡大断面図である。 図１及び図２に用いる第１負圧混合器の断面図である。 本発明に係るエマルジョン製造装置の第２実施例を示す構成図である。

符号の説明

１０ 主タンク
１２ 主空間
１４ 底部
１６ 従タンク
１８ 乳化促進用空間
２０ 上部開口部
２２ 第１負圧混合器
２４ 混合用空間
２８ 循環連絡通路
３０ 第１ノズル
３２ 第２ノズル
３４ 液体導入通路
３６ 液面
３８ 下限センサ
４０ 上限センサ
４２ 水タンク
４４ 水供給通路
４６ 第１開閉弁
４８ 油タンク
５０ 油供給通路
５２ 第２開閉弁
５４ 乳化剤タンク
５６ 乳化剤供給通路
５８ 第３開閉弁
６０ ポンプ
６２ 岩石収容器
６６ 分岐連絡通路
６８ 第２負圧混合器
７０ 導入口
７６ 小タンク
７８ 上部開口部
８０ 乳化促進用空間

Claims (10)

1. エマルジョンを収容するための主空間を内部に形成した主タンクと、
   前記主空間と連絡する乳化促進用空間を内部に形成した従タンクと、
   一端を前記主空間と連絡して前記主空間内のエマルジョンを循環移動させるための循環連絡通路と、
   前記循環連絡通路の途中に備えられるものであって前記主空間内のエマルジョンを前記循環連絡通路を経て移動させるための移送手段と、
   一端を水タンクと油タンクに連絡して水や油を通過させる液体導入通路と、
   前記従タンクの前記乳化促進用空間内に配置されるものであって、前記循環連絡通路の他端と連絡して前記循環連絡通路から導入するエマルジョンと前記液体導入通路の他端から導入する水や油とを混合させる混合用空間と、前記循環連絡通路からのエマルジョンを前記混合用空間に噴射して前記混合用空間に負圧を発生させるための第１ノズルとを備えた第１負圧混合器と、を有することを特徴とするエマルジョン製造装置。
2. ハウジングと、そのハウジングに内に形成される混合用空間と、前記循環連絡通路からのエマルジョンを前記混合用空間に導入するための第１ノズルと、前記混合用空間と前記ハウジングの外部とを連絡する導入口と、を有する第２負圧混合器を、前記主タンクの前記主空間内に備えることを特徴とする請求項１記載のエマルジョン製造装置。
3. 前記従タンクは上部に開口部を形成した容器形状のものとし、前記従タンクを前記主タンクの底部により下方に配置し、前記従タンクの上部開口部側を前記主タンクの底部に連結固定したことを特徴とする請求項１または２記載のエマルジョン製造装置。
4. 前記従タンクは上部に開口部を形成した容器形状のものとし、前記従タンクを前記主タンクの前記主空間内に備えたことを特徴とする請求項１または２記載のエマルジョン製造装置。
5. 前記第１負圧混合器が前記混合用空間内で混合したエマルジョンを前記乳化促進用空間内に噴射するための第２ノズルを備えたことを特徴とする請求項１または２記載のエマルジョン製造装置。
6. 前記主タンクに前記主空間内のエマルジョンの液面を検知する下限センサと上限センサとを取付けたことを特徴とする請求項１または２記載のエマルジョン製造装置。
7. 前記液体導入通路は途中で分岐する水供給通路と油供給通路と乳化剤供給通路とを有し、前記水供給通路は前記水タンクと連絡し、前記油供給通路は油を収容する油用タンクと連絡し、前記乳化剤供給通路は前記乳化剤タンクと連絡し、前記水供給通路の途中にそれを開閉する第１開閉弁を備え、前記油供給通路の途中にそれを開閉する第２開閉弁を備え、前記乳化剤供給通路の途中にそれを開閉する第３開閉弁を備えることを特徴とする請求項１または２記載のエマルジョン製造装置。
8. 循環連絡通路の途中で前記移送手段の下流側に火成岩のうち二酸化珪素を多く含む岩石を内部に収容する岩石収容器を備えたことを特徴とする請求項１または２記載のエマルジョン製造装置。
9. 前記火成岩のうち二酸化珪素を多く含む岩石の大半の大きさを５mm〜５０mmとすることを特徴とする請求項８記載のエマルジョン製造装置。
10. 前記火成岩のうち二酸化珪素を多く含む岩石を黒曜石としたことを特徴とする請求項８または９記載のエマルジョン製造装置。

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