低濃度排ガス機能形エマルション燃料生成法及びその生成装置と混合装置
【課題】膜乳化による低濃度排ガスのエマルション燃料の製法と混合液改質を保持する製法装置と高圧入操作ができる混合装置を提供する。
【解決手段】１液と他液の原料供給と機械攪拌混和する前工程Ｉと、混和液を圧入、粒子化混合する本工程ＩＩにおいて、前工程Ｉの単一液と混和段階の液に水質調整処理をし、本工程ＩＩの終段階から前工程Ｉに戻す返送を可能にしてエマルションを生成し、生成過剰が生じても全過程の装置内での混合操作を中断させない生成法を行い、この方法を実施できる生成装置を構成し、この装置内の本工程過程に配設する混合装置の内設液膜構造を、軟質薄膜層と支持体から成る強度の高い合成構造によって形成した。
【解決手段】１液と他液の原料供給と機械攪拌混和する前工程Ｉと、混和液を圧入、粒子化混合する本工程ＩＩにおいて、前工程Ｉの単一液と混和段階の液に水質調整処理をし、本工程ＩＩの終段階から前工程Ｉに戻す返送を可能にしてエマルションを生成し、生成過剰が生じても全過程の装置内での混合操作を中断させない生成法を行い、この方法を実施できる生成装置を構成し、この装置内の本工程過程に配設する混合装置の内設液膜構造を、軟質薄膜層と支持体から成る強度の高い合成構造によって形成した。
【発明の詳細な説明】
【発明が属する技術分野】
【０００１】
本発明は、液膜化混合構造を用いてＷ／Ｏ型エマルション燃料を生成する方法とその方法に関連する技術に係り、特に燃焼によって生じる排気ガスを低濃度にするエマルション燃料を製造する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
貯蔵中、性状が不安定に成り難い各種混合形式のエマルション生成製造法の一つに、図１１に示すように、大きい粒子や油（Ｏ）などの高粘性を有する一方液を多孔質ガラス膜２の細孔１ｂに開口する孔大きさｄ中に圧入して通過させ、水（Ｗ）などの他方液中に投入、分散、混合させ、そこで得られる粒子化した混合液を、次段階に別に設ける多孔質ガラス膜に圧入、通過させてエマルション生成の操作を行う二段階乳化法が知られている（特許文献１）。機械攪拌混合方式では、複数液の混合を攪拌操作する際に混合液に剪断が生じるので、得られた生成エマルションは貯蔵中の粒子に再結合現象が発生して均質保持ができないようになる、一方、多孔質ガラス膜による液膜乳化法では剪断を生じない操作であるので、性状が安定するエマルションを生成する、といわれる。なお、水中超音波を放射して油と水を混合するエマルション製造法もある（特許文献２）。
そして製造されたエマルション燃料は、一時的に貯蔵され、適時抜き出して消費される。
【０００３】
二段階乳化法に用いる多孔質ガラス膜には、ＳＧＰ膜と称するガラス膜が最適であり、このＳＧＰ膜を用いると、水を油中に分散させ、さらに直列に配置するＳＧＰ膜に通過させると、エマルション粒径を１μｍ以下にすることが可能であるという（特許文献３）。
ここに多孔質ガラス膜には圧入操作を加えるので、その操作によって生じる差圧力にガラス膜が耐える強度、言い換えれば、図１１に示すように膜に厚みｔが必要となる。この厚みを利用して円筒形やオリフィス状の孔を明ける膜加工を行っている（特許文献１）。
ＳＧＰ膜による二段階液膜乳化法には、圧入する圧力と、膜孔と、それを通過して生成するエマルション粒子との間に密接な相関関係があり、この関係を利用すればエマルションの平均粒子径０．７〜４０μｍが得られるとの報告もある（特許文献４）。なおここでは、水中のｐＨ２〜８での種々異なる場合の実験参考結果が報告されている。
【０００４】
ＳＧＰ膜法で、軽油７５％と水２５％の混合液より製造された２５％エマルション燃料を用いた排気ガス測定を、東京都指定機関が行っっている。そのテスト結果によれば、ＮＯｘ３３％削減、ＰＭ７５％削減、および燃費２１％の効果を得たという。この結果によって液膜化法のエマルション燃料が、低濃度排ガス能を持つものであることが判った。
【０００５】
またＳＧＰ膜は、１３００度以上で成形するガラス製であって機械的強度に弱く、脆さがある。その故に、加圧力を受ける膜に厚みを必要とし、高圧での圧入操作が選択できないこと、ｐＨが酸性側に保持される傾向があり、この傾向はＳＧＰ膜以外の混合装置構造材に発錆予防処置を必要とすることに逆対応する、との欠点があった。
製造されたエマルションは、一般に機械攪拌操作を行う貯槽に保管される。貯槽付設の機械式攪拌機は、混和用に慎重に選択されて用いるものとは異なり、混和効果を充分考えて運転操作するようにはなっていない。一方、水や油に比べて、液膜乳化法に用いる乳化剤の比重は大きく、貯蔵期間によっては乳化剤が分離し、保存安定性が損なわれ、乳化効果が持続しない懸念がある。
また界面活性機能を有する乳化剤は、互いに混合しない液体の界面に吸着して分散している液の周囲に保護被膜を生成して、溶液の表面張力を下げる物質である。ところが機械攪拌式や液膜乳化法においても、乳化剤の添加操作は一般に、異種溶液の混在状態で行われ、添加環境や乳化剤が接する溶液の粒子大きさまでは考慮されないとの欠点があった。
【０００６】
これらの欠点は、被処理液を微粒子化して混合液としてのエマルションを生成する液膜乳化法の液生成原理に忠実でない。具体的には、液膜乳化法の前処理工程において、ＳＧＰ膜に圧入する液を、乳化操作前に積極的に細粒化操作せず、しかも一液と他液を混ぜて、乳化剤添加の環境を複雑化した後に、乳化剤を添加することに問題があった。そしてＳＧＰ膜の、ガラス質の酸性に係る欠点と、混合装置の発錆予防に係る対策技術とが相反する技術的関係になってしまうとの問題があった。
【特許文献１】特開昭５４−１１６３８９号公報
【特許文献２】特開２００２−２４１７７３号公報
【特許文献３】特許第２７２０１０１号公報
【特許文献４】特許第２７３３７２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
解決しようとする問題は、液膜乳化法による乳化剤を混合する操作前に、液細粒化操作を行っていない点である。またエマルション生成から消費されるまでの間に、攪拌、混合などの連続して行うべき動的操作を継続しなかった点である。そして生成混合時の操作と一時貯留中の攪拌保存操作とに、混和レベルでの技術的連続性がなかった点である。
また液膜乳化法によってエマルション生成燃料を製造する装置が、燃料を消費する炉などの運転中の対象装置との間を、有機的な結び付けを行う技術開示がなかった点にある。
さらに液膜乳化法に用いるＳＧＰ膜が、アルカリ傾向の対象液を使えず、また強度の高い材質を選ぶことができない点である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、その低濃度排ガス機能形エマルション燃料の生成法が、単一液に対するｐＨ調整や加振を含む改質操作を前工程中に行いながら本工程に送り出し、その後のエマルション生成後に消費するまで、混ぜる操作を継続することを最も主要な特徴とする。
【０００９】
また本発明のエマルション燃料生成装置は、機械的強度を選択できる混合装置を組み込み、エマルション生成前の液細粒子化操作から生成後に消費するまでの機械的回路を形成し、生成品に過剰分が生じても有効に対処できる有機的回路を配設したことを最も主要な特徴とする。
【００１０】
そして本発明の混合装置は、機械的強度を選択できる材質の支持体と、液通過接液面において通過液を剪断させることのない軟質材とによって、機能分担型の合成薄膜を形成して、液の圧入圧力を自由選択可能にする粒子化混合を行う構造に形成したことを最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の、低濃度排ガス機能形エマルション燃料の生成法は、前工程中に単一液対象操作を含む改質操作、水質調整を行うので、原料受け入れ時の液水分粒子群の大きさを細粒群化し、その群の界面面積を拡げて乳化剤の浸透度を深め、前記単一液向け改質操作を行わない場合に比べて、本工程操作直前の改質混和液を小粒の粒子群に変え、非改質粒子群を用いる場合よりも、当面する液膜の孔サイズに対応し易い小の粒子群によって粒子化混合を行うようになり、従って液膜の貫通抵抗を削減するという利点がある。さらにエマルション生成から消費するまで、燃料生成装置の回路中で液を混ぜ続ける操作を行うので、乳化効果の減退を起こさせない利点がある。
【００１２】
また本発明のエマルション燃料生成装置は、適用する燃焼装置に対応して機械的強度を自由に選択できるので、どの装置部品も機械強度を薄膜状にしても対応できる設計ができ、壊れるような箇所がなくなるとの利点がある。生成品過剰分は、製造技術レベル並みの混和操作を継続して受けることによって生成初期状態の品質を保持でき、燃料の消費中に再取得する排ガス熱利用を煙道を介して行えるので、油供給部の粘性の高い原料を排熱により温めて乳化剤の添加効果を上げたり、また同じく混合ユニットを温めて粒子化混合操作の効果を高めたりできる利点がある。
【００１３】
そして本発明の混合装置は、強度のある材質の支持体と軟質材から合成した薄膜構造を形成して混合粒子化部を構成したので、高圧の圧入操作で改質混和液の粒子化混合が行える利点が得られ、軟質材には特に孔明けをしないでカット加工によって実質的に開口する孔を設けており、改質通過液を限りなく狭い間隙に通過させることができるので、エマルションの粒子径をナノレベルまで微細化できる利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
一時貯留することになる生成品過剰分も、生成直後に直接消費するエマルション燃料生成品も、ともに均質な品質を保持できるミクロンオーダーの微粒子を保持できるように、変わらない低濃度排ガス機能を発揮するエマルション燃料の生成法を確立するという目的を、前工程の混合混和操作中に水質調整を加え、本工程中に過剰生成分を前工程終段の攪拌混和工程に返送する循環系を配設することにより、混合液も改質混和液も最終生成品に対しても終始、混ぜながらの操作を、途中で中断させることなく実現した。
【００１５】
また低濃度排ガス機能形エマルション燃料の生成法を実現する燃料生成装置を機能させるという目的を、前工程ユニットと本工程に配設する混合装置と両工程間に配設する二台のポンプと、本工程に配設する循環配管系を構成して、装置全体を遅滞なく運転、操作可能に実現した。
【００１６】
そして混合装置混合粒子化部の液膜構造を、耐アルカリ性で機械的強度もあり、粒子化混合操作機能も有する構造にするという目的を、軟質薄膜層とそれを機械的に保持する支持体と組み合わせた合成構造を形成して実現した。
【実施例１】
【００１７】
図１は、本発明方法の１実施例を示す流れ図である。まず消費量に対応する設定油量を供給し（Ｓ１）、その設定油量に対応する乳化剤設定量が配管移送中の油に添加する（Ｓ２）。設定油量への混入率により設定流量を定めた水質調整水が、乳化剤混入油が流れる配管中に供給され（Ｓ３）、前記３種から成る混合液は混和槽に一時、攪拌しながら貯留される（Ｓ４）。水質調整水は、配管や液通過機器の発錆予防を兼ねてｐＨ調整すると共に、他液との接液前に水分子のクラスター大きさの調整用に振動を加えて作る。またここに記載しないが、この混合液はポンプ移送により、また混和槽に用いる攪拌機は、混合液を剪断しない構造と低剪断攪拌処理によって操作され、かつ混和操作中には混和液中の脱気を行う。
所定時間、攪拌して混和操作して得た混和液は、連続的にポンプにてデリベリ配管側に所定圧調整を伴う昇圧化操作しながら次工程に排出し（Ｓ５）、そこに配設する混合装置、即ち粒子化混合器（以下、ナノＢｏｘという）へ混和液を移送し粒子化操作を行う（Ｓ６）。
【００１８】
この粒子化操作は、対象液体炭素系燃料を用いるエマルションの設定生成仕様を充足するテスト結果に基づき、単体のナノＢｏｘによって混和液の液膜化を行う一段階操作、二台のナノＢｏｘを直列に配管して液膜化混合を進める二段階操作、あるいは多量のエマルション生成を行うために、一段階操作を行う単体のナノＢｏｘを、複数台、並列配置してお互いの出入口配管をヘッダー配管で接続して同時並行して粒子化混合操作を行い、あるいは同様に単体器以上の改質混合を行うために、多数器から成るユニットを構成して、複ユニット構成による二段階操作を行うようにしてもよい。
【００１９】
このように配管終段に配設するナノＢｏｘから改質混和液を送り出して、エマルション生成が終わる（Ｓ７）。次いで、消費に対して生成過剰分があるか、油リッチの逆洗液による事前貯留生成量が消費分に加わるか否かなどが、ここに記載しないコントローラに記憶されたソフト操作内で考量され、生成量の量調整を行う。その結果、生成エマルション量は設定生成量であるか（Ｓ８）が処理され、設定量であれば、燃焼装置などの継続する消費先へ引き続き連続供給（Ｓ９）して生成法を終了する。しかし設定量でなければ生成量が不足な量であるか（Ｓ１０）が処理され、それが不足量であれば、前記Ｓ９段階を経て生成法を終了する。しかし不足量でなく過剰生成量であれば、その過剰分を混和槽に移送し（Ｓ１１）、システム装置の循環系で混和操作が続けられる。
【００２０】
図２は、本発明の燃料生成装置の１実施例の全体構成を説明するもので、（Ａ）は構成機器の全体配置を示すブロック図、（Ｂ）は機器類の計測、制御システムを示すブロック図、（Ｃ）は別の付加的構成を示すブロック図である。
同図（Ａ）に示す５は油供給部５ａ、水供給部５ｂ、助剤供給部５ｃから成る前工程ユニット、６は前工程ユニット５の液を、ｐＨ計７ａ、水質調整器７ｂを操作して機械攪拌する混和槽７へ移送するポンプ、８は混和槽７が生成した改質混和液を、二段階混合ユニット１０ないし直列多段並列組込み混合ユニット２０へ圧入するポンプ、８ａは圧入ポンプ８が操作する圧入圧力を計測する圧力計、８ｂは前記混合ユニットの内部空気を脱気するエア抜き弁、二重破線で示す１４はエマルション生成品を混和槽７へ戻す返送管、１５はバーナー９と炉から成る生成品消費対象の消費ユニット、そして１９は全体の装置をアセンブリしたエマルション燃料生成装置である。
【００２１】
同図（Ｂ）に示す１６は、二重線で示すパス１７を介して、矢印付き実線で示す流路に流量、水質調整、圧力、流量の切換操作を含む生成量調整を行う制御系機器を配置してそれらと交信する制御信号と、流量、ｐＨ値、熱量、温度などを測定して、点線で結ぶ黒丸で示すセンサー系から生じるデータを処理するコントローラである。なお、丸の中に×を納めて示す制御系機器を結ぶ実線に接して、点線を結ぶバーナー９に対しては、その仕様が選択的に変更があることを示す。さらに制御系の水質調整は、前工程ユニット５と混和ユニット７に対して行う制御機器を配置することを示す。
同図（Ｃ）に示す１８は、発熱する消費ユニット１５と加温操作を要する油供給部５ａと混合ユニット１０ないし２０の、ここに表示しない加温装置と配管する二重線で示す煙道であり、矢印付きの二重破線は二次的優先順位で配管することを示し、二重線は主たる優先順の供給先配管を示す。なお、煙道１８に挿入して、丸の中に×を納めて示す制御系機器は、その制御対象を、同図（Ｂ）のセンサー系に示す熱量／温度に連係する。
【００２２】
図１０は、エマルション燃料と気体燃料との共用システムを示すブロック図であって、２２は、天然ガスやメタン発生ガスなどの気体燃料供給器２１をエマルション燃料生成装置１９と混合処理操作して燃料を消費する消費ユニット１５へ供給するための混合器である。気体燃料供給器２１には、消費ユニット１５へ供給可能とする圧力を保持または発生して、混合器におけるエマルション燃料との噴霧混合処理操作を発生可能のものとする。
【００２３】
本発明の燃料生成装置の１実施例では、主要機器の諸元としては流量６〜１０ｌ／ｍｉｎ、吐出圧１．４ＭＰａ、出力０．４ｋｗのポンプ６，８を用い、前工程ユニット５に設定する混合比率は、表示器付き自動入力設定器に加えてセンサーは、下限防止および停止機能付きセンサを併用する制御操作を前記比率に対して行う比率制御であって、水質調整はｐＨ１０〜１１、加振操作振動数は１５０Ｈｚ以下、混和槽内攪拌機を２００〜７００ｒｐｍ範囲の操作で運転し、全体占有面積を４００×３００×７００Ｈ（ｍｍ）内に収納した。
【００２４】
図３は、エマルション燃料生成用ナノＢｏｘを説明するもので、（Ａ）は装置を側断面で示す全体図、（Ｂ）は粒子化混合の概念を示す部分側断面図、（Ｃ）は（Ｂ）のＡ−Ａ´矢視図である。
同図（Ａ）に示す１は、内径Ｄ１の入口配管に開口する外ケース１ａと外径Ｄ２の出口配管に開口する混合粒子化部２とにより形成する混合装置（以下、ナノＢｏｘという）であって、２と３とＤ２は同図（Ｂ）と同じである。
内部空間▲１▼と▲２▼および外ケース１の内外は密閉状に形成し、混合粒子化部２に形成する軟質薄膜層３に開口する孔によって内部空間▲１▼と▲２▼は連通する構成になっている。なお左右に示す矢印は、改質混和液の流れ方向を示す。
同図（Ｂ）、（Ｃ）に示すものは混合粒子化部２の１実施例を示すもので、同図（Ｂ）に示す１ｂは、混合粒子化部２を一側に配置する厚さｔ２の支持体１ｃに保持されて、その他側に合成する厚さｔ１の軟質薄膜層３に形成する軟質膜孔であって、同図（Ｃ）に示すものと同じでる。矢印は改質混和液が該軟質膜孔を透過する方向を示す。
同図（Ｃ）に示す４は、軟質薄膜層３に形成するカット幅ｗ１が十字形形状にして、カット大きさＷ１を開口する軟質膜孔１ｂを、支持体１ｃ側も同形に開口する板孔である。
【００２５】
図４は、ナノＢｏｘの粒子化混合開口部の他の実施例を示す部分平面図であって、軟質薄膜層３に形成する軟質膜孔１ｂの下面側に合成する支持体１ｃに、十字形のカット孔大きさＷ１より大きな径Ｒφの丸孔を形成する実施例を示す。
また図５は、同じく粒子化混合開口部のさらに他の実施例を説明するもので、（Ａ）はその第二実施例を示す部分側断面図、（Ｂ）はその第三実施例を示す部分側断面図である。
図５（Ａ）に示す１ｄは、軟質膜孔１ｂを開口する厚さｔ１の軟質薄膜層３の両側に、支持体開口４を加工した厚さｔ２の下側支持体１ｃとともにサンドイッチ状に挟んで合成する、厚さｔ３の上側支持体であって、その支持体開口４の大きさは下側大きさ及び軟質膜孔１ｂと同寸に加工する。
図５（Ｂ）に示す３ａは、サンドイッチ状に軟質薄膜層３両側を支持体１ｃ、１ｄで挟んで形成する合成構造に対し、その該支持体両側にＲφ大きさの支持体開口４を設け、その開口中心位置に十字形カット加工の軟質膜孔１ｂを振り分けて出来る厚さｔ１の軟質薄膜端片から成り、矢印付き点線方向から圧入操作される場合に、下方に折れ曲がる薄膜端片３ｂによって示す可撓性を呈示する可撓膜片である。
【００２６】
本発明のナノＢｏｘの１実施例では、主要諸元は軟質薄膜層１ｂにｔ１＝０．５ｍｍのテフロンを用い、支持体１ｃ、１ｄには板厚がｔ２，ｔ３＝０．５または１．０または２．０ｍｍのＳＵＳ薄板にテフロン薄膜を接着合成し、開口は十字形の、カット幅ｗ１＝０．１〜１．０μｍ、Ｗ１＝１．０〜１０．μｍに形成して開口比３０％、流量がｍａｘ１０ｌ／ｍｉｎの場合にあっては、ナノＢｏｘ大きさはＤ１＝２５φ×１７０ｍｍＬ、空間▲１▼に圧入する加圧力を０．５〜１．５ＭＰａ、空間▲１▼の深さ（Ｄ１−Ｄ２）は約４ｍｍとした。
【００２７】
図６は、ナノＢｏｘによる二段階混合ユニットの構成を説明するもので、（Ａ）はその第一実施例を示す全体構成図、（Ｂ）はその第二実施例を示す全体構成図である。
同図（Ａ）に示す１２は、エア抜き弁８ｂを付設する前段ナノＢｏｘ１１とともに二段階混合ユニット１０を構成し、その出口配管と入口配管をバイパス管で循環可能の配管を付設した後段ナノＢｏｘである。
二段階混合ユニット１０内の改質混和液操作を、前段ナノＢｏｘ１１においては、改質混和液を外側内部空間▲１▼から求心方向へ向かう内側内部空間▲２▼へ圧入し、次工程の後段ナノＢｏｘ１２においては、改質混和液を空間▲２▼から空間▲１▼へ圧入して遠心方向へ通過、処理するようにしても良い。この操作を一定期間毎に逆操作を交互に行うことによって、ナノＢｏｘ内部構造の逆洗操作を、特別に日常的に設けることもない。
同図（Ｂ）に示す２０は、二段階混合ユニット１０を並列に配設し、入口側と出口側の配管にヘッダーを設けて多流量の粒子化混合操作が行える用に構成した直列多段並列組込み混合ユニットである。
【００２８】
図７は、本発明の燃料生成装置の、実施例により得られたエマルション生成品の顕微鏡写真を説明するもので、（Ａ）は一つの生成品を示すイメージ図、（Ｂ）は他の生成品を示すイメージ図、（Ｃ）は別の生成品を示すイメージ図である。
同図（Ａ）に示すＥＳ生成Ｎｏ．１は、軽油７０（実質６８）対水３０の混合比率に乳化剤２を添加し、単体ナノＢｏｘ出口直後から得た試料であって、イメージに対し直視できる粒子大きさは５〜５０μｍ範囲である。
同図（Ｂ）に示すＥＳ生成Ｎｏ．２は、ＥＳ生成Ｎｏ．１と比較できる試料として、乳化剤無添加の、Ａ重油７０（実質７０）対水３０混合比率の混合液を、単体ナノＢｏｘ出口直後から得た試料でありて、前記同様に直視できる粒子大きさは５〜７０μｍ範囲である。
同図（Ｃ）に示すＥＳ生成Ｎｏ．３は、ＥＳ生成Ｎｏ．２と同じ比率の混合液を複数段階操作する循環１０分間操作の点のみ異なる試料であって、前図（Ｂ）と比較して、同じく直視できる粒子大きさは５以下〜４０μｍ範囲で、ＥＳ生成Ｎｏ．２試料イメージがさらに細粒化している。
【００２９】
図８は、本発明の燃料生成装置の操作方法を変えて得られた同種エマルション生成品の相違を説明するもので、（Ａ）は一段階操作時生成品の粒子径分布を示すグラフ図、（Ｂ）は他の操作生成品の粒子径分布を示すグラフ図である。この図８は前記図７の実施試料と同番号の同一試料である。
同図（Ａ）に示す粒子径分布は、図７（Ａ）のイメージ図を数量化したグラフである。
同図（Ｂ）に示す粒子径分布は、前図（Ａ）のＥＳ生成Ｎｏ．１を２０分間循環操作する粒子化混合を連続操作して得たグラフであって、その粒子化効果はｍａｘ５．（←ｍａｘ１００．）μｍに大きく変わっており、細粒化が著しく進んだことを示す。
図９は、他種原料により得られたエマルション生成品の粒子径分布を示すグラフ図であって、図７（Ｃ）のイメージ図の数量化を示すグラフである。ここに示すＡ重油の試料例と図８（Ｂ）に示す軽油試料例を比べると、一定時間の循環操作を行えば、重油にも軽油に現れる効果とほぼ同じ傾向の良好な細粒化効果が顕れる。
【００３０】
前記試料を得て、これらエマルション生成品を燃焼させて、発生する排ガス測定を行った。その実施例を下記の表に示す。
【００３１】
【表１】
【００３２】
上記した表１において、本発明の燃料生成装置において比較例の２〜３倍の圧入加圧力を得ることができ、発生する排気ガスの減少率が、ＮＯｘデータでは比較例が８５（１００−８５＝１５）、実施例１では同じ減少率、実施例２では９７（１００−９７＝３）、黒煙データは比較例が６５（１００−６５＝３５）、実施例１および２とも８２（１００−８２＝１８）であった。ここに比較例はＳＧＰ膜による液膜乳化法による試料を用いた。
換言すれば、ＮＯｘデータ比較では、比較例の「１５」値と実施例２の「３」値とを比べることが出来た。
黒煙データを比較する場合には、比較例が「３５」値、実施例１および２とも「１８］値と比較することになり、実施例の方がＮＯｘ対応の排気で「１５／３＝５」の効果が発揮でき、黒煙排気の場合で、「３５／１８≒２」の効果が発揮できたことが示され、総括すれば、実施例の方が、ＮＯｘ排気で５倍、黒煙排気で２倍の低濃度排気ガス機能を有するエマルションであった。
参考値として燃費効果を調べた。軽油も、重油も比較例より約２割のコスト低下が得られ、従ってランニングコストにおいても、有利な効果が得られた。
以上に記載する実施例の排ガス機能は、前記段落０００４に記載する報告結果より良い結果である。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明の方法発明、これを実施する燃料生成装置、この生成装置に組み込むナノＢｏｘを含む一連のエマルション生成技術は、暖房、温室加温を含む燃焼設備に適用するボイラーの他、製薬、化粧品などの製造分野でエマルション生成を不可欠にする製造分野一般における用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】低濃度排ガス機能形エマルション燃料生成法を示した流れ図である。
【図２】低濃度排ガス機能形エマルション燃料生成装置の全体構成を説明するもので、（Ａ）は構成機器の全体配置を示すブロック図、（Ｂ）は機器類の計測、制御システムを示すブロック図、（Ｃ）は別の付加的構成を示すブロック図である。
【図３】エマルション燃料生成用混合装置を説明するもので、（Ａ）は装置を側断面で示す全体図、（Ｂ）は粒子化混合の概念を示す部分側断面図、（Ｃ）は（Ｂ）のＡ−Ａ´矢視図である。
【図４】混合装置の粒子化混合開口部の他の実施例を示す部分平面図である。
【図５】混合装置の粒子化混合開口部の他の実施例を説明するもので、（Ａ）はその第二実施例を示す部分側断面図、（Ｂ）はその第三実施例を示す部分側断面図である。
【図６】混合装置による二段階混合ユニットの構成を説明するもので、（Ａ）はその第一実施例を示す全体構成図、（Ｂ）はその第二実施例を示す全体構成図である。
【図７】低濃度排ガス機能形エマルション燃料生成装置の、実施例により得られたエマルション生成品の顕微鏡写真を説明するもので、（Ａ）は一つの生成品を示すイメージ図、（Ｂ）は他の生成品を示すイメージ図、（Ｃ）は別の生成品を示すイメージ図である。
【図８】低濃度排ガス機能形エマルション燃料生成装置の操作方法を変えて得られた同種エマルション生成品の相違を説明するもので、（Ａ）は一段階操作時生成品の粒子径分布を示すグラフ図、（Ｂ）は他の操作生成品の粒子径分布を示すグラフ図である。
【図９】他種原料により得られたエマルション生成品の粒子径分布を示すグラフ図である。
【図１０】エマルション燃料と気体燃料との共用システムを示すブロック図である。
【図１１】従来技術を説明する粒子化混合の概念を示す部分側断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１ 混合装置
１ｂ 軟質膜孔
１ｃ、１ｄ 支持体
２ 粒子化混合部
３ 混合構造
４ 支持体開口
５ 前工程ユニット
６、８ ポンプ
７ 混和ユニット
７ａ 水質調整器
９ バーナー
１０ 混合ユニット
１１ 前段混合装置
１２ 後段混合装置
１４ 返送管（過剰生成分）
１５ 消費ユニット（生成品用）
１６ コントローラ
１９ エマルション燃料生成装置
２２ ガス混合器
２３ 生成品
２４ 生成品過剰分
ｗ１ 膜孔スリット幅（実質最小孔幅）
▲１▼ 膜外側空間
▲２▼ 膜内側空間
【発明が属する技術分野】
【０００１】
本発明は、液膜化混合構造を用いてＷ／Ｏ型エマルション燃料を生成する方法とその方法に関連する技術に係り、特に燃焼によって生じる排気ガスを低濃度にするエマルション燃料を製造する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
貯蔵中、性状が不安定に成り難い各種混合形式のエマルション生成製造法の一つに、図１１に示すように、大きい粒子や油（Ｏ）などの高粘性を有する一方液を多孔質ガラス膜２の細孔１ｂに開口する孔大きさｄ中に圧入して通過させ、水（Ｗ）などの他方液中に投入、分散、混合させ、そこで得られる粒子化した混合液を、次段階に別に設ける多孔質ガラス膜に圧入、通過させてエマルション生成の操作を行う二段階乳化法が知られている（特許文献１）。機械攪拌混合方式では、複数液の混合を攪拌操作する際に混合液に剪断が生じるので、得られた生成エマルションは貯蔵中の粒子に再結合現象が発生して均質保持ができないようになる、一方、多孔質ガラス膜による液膜乳化法では剪断を生じない操作であるので、性状が安定するエマルションを生成する、といわれる。なお、水中超音波を放射して油と水を混合するエマルション製造法もある（特許文献２）。
そして製造されたエマルション燃料は、一時的に貯蔵され、適時抜き出して消費される。
【０００３】
二段階乳化法に用いる多孔質ガラス膜には、ＳＧＰ膜と称するガラス膜が最適であり、このＳＧＰ膜を用いると、水を油中に分散させ、さらに直列に配置するＳＧＰ膜に通過させると、エマルション粒径を１μｍ以下にすることが可能であるという（特許文献３）。
ここに多孔質ガラス膜には圧入操作を加えるので、その操作によって生じる差圧力にガラス膜が耐える強度、言い換えれば、図１１に示すように膜に厚みｔが必要となる。この厚みを利用して円筒形やオリフィス状の孔を明ける膜加工を行っている（特許文献１）。
ＳＧＰ膜による二段階液膜乳化法には、圧入する圧力と、膜孔と、それを通過して生成するエマルション粒子との間に密接な相関関係があり、この関係を利用すればエマルションの平均粒子径０．７〜４０μｍが得られるとの報告もある（特許文献４）。なおここでは、水中のｐＨ２〜８での種々異なる場合の実験参考結果が報告されている。
【０００４】
ＳＧＰ膜法で、軽油７５％と水２５％の混合液より製造された２５％エマルション燃料を用いた排気ガス測定を、東京都指定機関が行っっている。そのテスト結果によれば、ＮＯｘ３３％削減、ＰＭ７５％削減、および燃費２１％の効果を得たという。この結果によって液膜化法のエマルション燃料が、低濃度排ガス能を持つものであることが判った。
【０００５】
またＳＧＰ膜は、１３００度以上で成形するガラス製であって機械的強度に弱く、脆さがある。その故に、加圧力を受ける膜に厚みを必要とし、高圧での圧入操作が選択できないこと、ｐＨが酸性側に保持される傾向があり、この傾向はＳＧＰ膜以外の混合装置構造材に発錆予防処置を必要とすることに逆対応する、との欠点があった。
製造されたエマルションは、一般に機械攪拌操作を行う貯槽に保管される。貯槽付設の機械式攪拌機は、混和用に慎重に選択されて用いるものとは異なり、混和効果を充分考えて運転操作するようにはなっていない。一方、水や油に比べて、液膜乳化法に用いる乳化剤の比重は大きく、貯蔵期間によっては乳化剤が分離し、保存安定性が損なわれ、乳化効果が持続しない懸念がある。
また界面活性機能を有する乳化剤は、互いに混合しない液体の界面に吸着して分散している液の周囲に保護被膜を生成して、溶液の表面張力を下げる物質である。ところが機械攪拌式や液膜乳化法においても、乳化剤の添加操作は一般に、異種溶液の混在状態で行われ、添加環境や乳化剤が接する溶液の粒子大きさまでは考慮されないとの欠点があった。
【０００６】
これらの欠点は、被処理液を微粒子化して混合液としてのエマルションを生成する液膜乳化法の液生成原理に忠実でない。具体的には、液膜乳化法の前処理工程において、ＳＧＰ膜に圧入する液を、乳化操作前に積極的に細粒化操作せず、しかも一液と他液を混ぜて、乳化剤添加の環境を複雑化した後に、乳化剤を添加することに問題があった。そしてＳＧＰ膜の、ガラス質の酸性に係る欠点と、混合装置の発錆予防に係る対策技術とが相反する技術的関係になってしまうとの問題があった。
【特許文献１】特開昭５４−１１６３８９号公報
【特許文献２】特開２００２−２４１７７３号公報
【特許文献３】特許第２７２０１０１号公報
【特許文献４】特許第２７３３７２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
解決しようとする問題は、液膜乳化法による乳化剤を混合する操作前に、液細粒化操作を行っていない点である。またエマルション生成から消費されるまでの間に、攪拌、混合などの連続して行うべき動的操作を継続しなかった点である。そして生成混合時の操作と一時貯留中の攪拌保存操作とに、混和レベルでの技術的連続性がなかった点である。
また液膜乳化法によってエマルション生成燃料を製造する装置が、燃料を消費する炉などの運転中の対象装置との間を、有機的な結び付けを行う技術開示がなかった点にある。
さらに液膜乳化法に用いるＳＧＰ膜が、アルカリ傾向の対象液を使えず、また強度の高い材質を選ぶことができない点である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、その低濃度排ガス機能形エマルション燃料の生成法が、単一液に対するｐＨ調整や加振を含む改質操作を前工程中に行いながら本工程に送り出し、その後のエマルション生成後に消費するまで、混ぜる操作を継続することを最も主要な特徴とする。
【０００９】
また本発明のエマルション燃料生成装置は、機械的強度を選択できる混合装置を組み込み、エマルション生成前の液細粒子化操作から生成後に消費するまでの機械的回路を形成し、生成品に過剰分が生じても有効に対処できる有機的回路を配設したことを最も主要な特徴とする。
【００１０】
そして本発明の混合装置は、機械的強度を選択できる材質の支持体と、液通過接液面において通過液を剪断させることのない軟質材とによって、機能分担型の合成薄膜を形成して、液の圧入圧力を自由選択可能にする粒子化混合を行う構造に形成したことを最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の、低濃度排ガス機能形エマルション燃料の生成法は、前工程中に単一液対象操作を含む改質操作、水質調整を行うので、原料受け入れ時の液水分粒子群の大きさを細粒群化し、その群の界面面積を拡げて乳化剤の浸透度を深め、前記単一液向け改質操作を行わない場合に比べて、本工程操作直前の改質混和液を小粒の粒子群に変え、非改質粒子群を用いる場合よりも、当面する液膜の孔サイズに対応し易い小の粒子群によって粒子化混合を行うようになり、従って液膜の貫通抵抗を削減するという利点がある。さらにエマルション生成から消費するまで、燃料生成装置の回路中で液を混ぜ続ける操作を行うので、乳化効果の減退を起こさせない利点がある。
【００１２】
また本発明のエマルション燃料生成装置は、適用する燃焼装置に対応して機械的強度を自由に選択できるので、どの装置部品も機械強度を薄膜状にしても対応できる設計ができ、壊れるような箇所がなくなるとの利点がある。生成品過剰分は、製造技術レベル並みの混和操作を継続して受けることによって生成初期状態の品質を保持でき、燃料の消費中に再取得する排ガス熱利用を煙道を介して行えるので、油供給部の粘性の高い原料を排熱により温めて乳化剤の添加効果を上げたり、また同じく混合ユニットを温めて粒子化混合操作の効果を高めたりできる利点がある。
【００１３】
そして本発明の混合装置は、強度のある材質の支持体と軟質材から合成した薄膜構造を形成して混合粒子化部を構成したので、高圧の圧入操作で改質混和液の粒子化混合が行える利点が得られ、軟質材には特に孔明けをしないでカット加工によって実質的に開口する孔を設けており、改質通過液を限りなく狭い間隙に通過させることができるので、エマルションの粒子径をナノレベルまで微細化できる利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
一時貯留することになる生成品過剰分も、生成直後に直接消費するエマルション燃料生成品も、ともに均質な品質を保持できるミクロンオーダーの微粒子を保持できるように、変わらない低濃度排ガス機能を発揮するエマルション燃料の生成法を確立するという目的を、前工程の混合混和操作中に水質調整を加え、本工程中に過剰生成分を前工程終段の攪拌混和工程に返送する循環系を配設することにより、混合液も改質混和液も最終生成品に対しても終始、混ぜながらの操作を、途中で中断させることなく実現した。
【００１５】
また低濃度排ガス機能形エマルション燃料の生成法を実現する燃料生成装置を機能させるという目的を、前工程ユニットと本工程に配設する混合装置と両工程間に配設する二台のポンプと、本工程に配設する循環配管系を構成して、装置全体を遅滞なく運転、操作可能に実現した。
【００１６】
そして混合装置混合粒子化部の液膜構造を、耐アルカリ性で機械的強度もあり、粒子化混合操作機能も有する構造にするという目的を、軟質薄膜層とそれを機械的に保持する支持体と組み合わせた合成構造を形成して実現した。
【実施例１】
【００１７】
図１は、本発明方法の１実施例を示す流れ図である。まず消費量に対応する設定油量を供給し（Ｓ１）、その設定油量に対応する乳化剤設定量が配管移送中の油に添加する（Ｓ２）。設定油量への混入率により設定流量を定めた水質調整水が、乳化剤混入油が流れる配管中に供給され（Ｓ３）、前記３種から成る混合液は混和槽に一時、攪拌しながら貯留される（Ｓ４）。水質調整水は、配管や液通過機器の発錆予防を兼ねてｐＨ調整すると共に、他液との接液前に水分子のクラスター大きさの調整用に振動を加えて作る。またここに記載しないが、この混合液はポンプ移送により、また混和槽に用いる攪拌機は、混合液を剪断しない構造と低剪断攪拌処理によって操作され、かつ混和操作中には混和液中の脱気を行う。
所定時間、攪拌して混和操作して得た混和液は、連続的にポンプにてデリベリ配管側に所定圧調整を伴う昇圧化操作しながら次工程に排出し（Ｓ５）、そこに配設する混合装置、即ち粒子化混合器（以下、ナノＢｏｘという）へ混和液を移送し粒子化操作を行う（Ｓ６）。
【００１８】
この粒子化操作は、対象液体炭素系燃料を用いるエマルションの設定生成仕様を充足するテスト結果に基づき、単体のナノＢｏｘによって混和液の液膜化を行う一段階操作、二台のナノＢｏｘを直列に配管して液膜化混合を進める二段階操作、あるいは多量のエマルション生成を行うために、一段階操作を行う単体のナノＢｏｘを、複数台、並列配置してお互いの出入口配管をヘッダー配管で接続して同時並行して粒子化混合操作を行い、あるいは同様に単体器以上の改質混合を行うために、多数器から成るユニットを構成して、複ユニット構成による二段階操作を行うようにしてもよい。
【００１９】
このように配管終段に配設するナノＢｏｘから改質混和液を送り出して、エマルション生成が終わる（Ｓ７）。次いで、消費に対して生成過剰分があるか、油リッチの逆洗液による事前貯留生成量が消費分に加わるか否かなどが、ここに記載しないコントローラに記憶されたソフト操作内で考量され、生成量の量調整を行う。その結果、生成エマルション量は設定生成量であるか（Ｓ８）が処理され、設定量であれば、燃焼装置などの継続する消費先へ引き続き連続供給（Ｓ９）して生成法を終了する。しかし設定量でなければ生成量が不足な量であるか（Ｓ１０）が処理され、それが不足量であれば、前記Ｓ９段階を経て生成法を終了する。しかし不足量でなく過剰生成量であれば、その過剰分を混和槽に移送し（Ｓ１１）、システム装置の循環系で混和操作が続けられる。
【００２０】
図２は、本発明の燃料生成装置の１実施例の全体構成を説明するもので、（Ａ）は構成機器の全体配置を示すブロック図、（Ｂ）は機器類の計測、制御システムを示すブロック図、（Ｃ）は別の付加的構成を示すブロック図である。
同図（Ａ）に示す５は油供給部５ａ、水供給部５ｂ、助剤供給部５ｃから成る前工程ユニット、６は前工程ユニット５の液を、ｐＨ計７ａ、水質調整器７ｂを操作して機械攪拌する混和槽７へ移送するポンプ、８は混和槽７が生成した改質混和液を、二段階混合ユニット１０ないし直列多段並列組込み混合ユニット２０へ圧入するポンプ、８ａは圧入ポンプ８が操作する圧入圧力を計測する圧力計、８ｂは前記混合ユニットの内部空気を脱気するエア抜き弁、二重破線で示す１４はエマルション生成品を混和槽７へ戻す返送管、１５はバーナー９と炉から成る生成品消費対象の消費ユニット、そして１９は全体の装置をアセンブリしたエマルション燃料生成装置である。
【００２１】
同図（Ｂ）に示す１６は、二重線で示すパス１７を介して、矢印付き実線で示す流路に流量、水質調整、圧力、流量の切換操作を含む生成量調整を行う制御系機器を配置してそれらと交信する制御信号と、流量、ｐＨ値、熱量、温度などを測定して、点線で結ぶ黒丸で示すセンサー系から生じるデータを処理するコントローラである。なお、丸の中に×を納めて示す制御系機器を結ぶ実線に接して、点線を結ぶバーナー９に対しては、その仕様が選択的に変更があることを示す。さらに制御系の水質調整は、前工程ユニット５と混和ユニット７に対して行う制御機器を配置することを示す。
同図（Ｃ）に示す１８は、発熱する消費ユニット１５と加温操作を要する油供給部５ａと混合ユニット１０ないし２０の、ここに表示しない加温装置と配管する二重線で示す煙道であり、矢印付きの二重破線は二次的優先順位で配管することを示し、二重線は主たる優先順の供給先配管を示す。なお、煙道１８に挿入して、丸の中に×を納めて示す制御系機器は、その制御対象を、同図（Ｂ）のセンサー系に示す熱量／温度に連係する。
【００２２】
図１０は、エマルション燃料と気体燃料との共用システムを示すブロック図であって、２２は、天然ガスやメタン発生ガスなどの気体燃料供給器２１をエマルション燃料生成装置１９と混合処理操作して燃料を消費する消費ユニット１５へ供給するための混合器である。気体燃料供給器２１には、消費ユニット１５へ供給可能とする圧力を保持または発生して、混合器におけるエマルション燃料との噴霧混合処理操作を発生可能のものとする。
【００２３】
本発明の燃料生成装置の１実施例では、主要機器の諸元としては流量６〜１０ｌ／ｍｉｎ、吐出圧１．４ＭＰａ、出力０．４ｋｗのポンプ６，８を用い、前工程ユニット５に設定する混合比率は、表示器付き自動入力設定器に加えてセンサーは、下限防止および停止機能付きセンサを併用する制御操作を前記比率に対して行う比率制御であって、水質調整はｐＨ１０〜１１、加振操作振動数は１５０Ｈｚ以下、混和槽内攪拌機を２００〜７００ｒｐｍ範囲の操作で運転し、全体占有面積を４００×３００×７００Ｈ（ｍｍ）内に収納した。
【００２４】
図３は、エマルション燃料生成用ナノＢｏｘを説明するもので、（Ａ）は装置を側断面で示す全体図、（Ｂ）は粒子化混合の概念を示す部分側断面図、（Ｃ）は（Ｂ）のＡ−Ａ´矢視図である。
同図（Ａ）に示す１は、内径Ｄ１の入口配管に開口する外ケース１ａと外径Ｄ２の出口配管に開口する混合粒子化部２とにより形成する混合装置（以下、ナノＢｏｘという）であって、２と３とＤ２は同図（Ｂ）と同じである。
内部空間▲１▼と▲２▼および外ケース１の内外は密閉状に形成し、混合粒子化部２に形成する軟質薄膜層３に開口する孔によって内部空間▲１▼と▲２▼は連通する構成になっている。なお左右に示す矢印は、改質混和液の流れ方向を示す。
同図（Ｂ）、（Ｃ）に示すものは混合粒子化部２の１実施例を示すもので、同図（Ｂ）に示す１ｂは、混合粒子化部２を一側に配置する厚さｔ２の支持体１ｃに保持されて、その他側に合成する厚さｔ１の軟質薄膜層３に形成する軟質膜孔であって、同図（Ｃ）に示すものと同じでる。矢印は改質混和液が該軟質膜孔を透過する方向を示す。
同図（Ｃ）に示す４は、軟質薄膜層３に形成するカット幅ｗ１が十字形形状にして、カット大きさＷ１を開口する軟質膜孔１ｂを、支持体１ｃ側も同形に開口する板孔である。
【００２５】
図４は、ナノＢｏｘの粒子化混合開口部の他の実施例を示す部分平面図であって、軟質薄膜層３に形成する軟質膜孔１ｂの下面側に合成する支持体１ｃに、十字形のカット孔大きさＷ１より大きな径Ｒφの丸孔を形成する実施例を示す。
また図５は、同じく粒子化混合開口部のさらに他の実施例を説明するもので、（Ａ）はその第二実施例を示す部分側断面図、（Ｂ）はその第三実施例を示す部分側断面図である。
図５（Ａ）に示す１ｄは、軟質膜孔１ｂを開口する厚さｔ１の軟質薄膜層３の両側に、支持体開口４を加工した厚さｔ２の下側支持体１ｃとともにサンドイッチ状に挟んで合成する、厚さｔ３の上側支持体であって、その支持体開口４の大きさは下側大きさ及び軟質膜孔１ｂと同寸に加工する。
図５（Ｂ）に示す３ａは、サンドイッチ状に軟質薄膜層３両側を支持体１ｃ、１ｄで挟んで形成する合成構造に対し、その該支持体両側にＲφ大きさの支持体開口４を設け、その開口中心位置に十字形カット加工の軟質膜孔１ｂを振り分けて出来る厚さｔ１の軟質薄膜端片から成り、矢印付き点線方向から圧入操作される場合に、下方に折れ曲がる薄膜端片３ｂによって示す可撓性を呈示する可撓膜片である。
【００２６】
本発明のナノＢｏｘの１実施例では、主要諸元は軟質薄膜層１ｂにｔ１＝０．５ｍｍのテフロンを用い、支持体１ｃ、１ｄには板厚がｔ２，ｔ３＝０．５または１．０または２．０ｍｍのＳＵＳ薄板にテフロン薄膜を接着合成し、開口は十字形の、カット幅ｗ１＝０．１〜１．０μｍ、Ｗ１＝１．０〜１０．μｍに形成して開口比３０％、流量がｍａｘ１０ｌ／ｍｉｎの場合にあっては、ナノＢｏｘ大きさはＤ１＝２５φ×１７０ｍｍＬ、空間▲１▼に圧入する加圧力を０．５〜１．５ＭＰａ、空間▲１▼の深さ（Ｄ１−Ｄ２）は約４ｍｍとした。
【００２７】
図６は、ナノＢｏｘによる二段階混合ユニットの構成を説明するもので、（Ａ）はその第一実施例を示す全体構成図、（Ｂ）はその第二実施例を示す全体構成図である。
同図（Ａ）に示す１２は、エア抜き弁８ｂを付設する前段ナノＢｏｘ１１とともに二段階混合ユニット１０を構成し、その出口配管と入口配管をバイパス管で循環可能の配管を付設した後段ナノＢｏｘである。
二段階混合ユニット１０内の改質混和液操作を、前段ナノＢｏｘ１１においては、改質混和液を外側内部空間▲１▼から求心方向へ向かう内側内部空間▲２▼へ圧入し、次工程の後段ナノＢｏｘ１２においては、改質混和液を空間▲２▼から空間▲１▼へ圧入して遠心方向へ通過、処理するようにしても良い。この操作を一定期間毎に逆操作を交互に行うことによって、ナノＢｏｘ内部構造の逆洗操作を、特別に日常的に設けることもない。
同図（Ｂ）に示す２０は、二段階混合ユニット１０を並列に配設し、入口側と出口側の配管にヘッダーを設けて多流量の粒子化混合操作が行える用に構成した直列多段並列組込み混合ユニットである。
【００２８】
図７は、本発明の燃料生成装置の、実施例により得られたエマルション生成品の顕微鏡写真を説明するもので、（Ａ）は一つの生成品を示すイメージ図、（Ｂ）は他の生成品を示すイメージ図、（Ｃ）は別の生成品を示すイメージ図である。
同図（Ａ）に示すＥＳ生成Ｎｏ．１は、軽油７０（実質６８）対水３０の混合比率に乳化剤２を添加し、単体ナノＢｏｘ出口直後から得た試料であって、イメージに対し直視できる粒子大きさは５〜５０μｍ範囲である。
同図（Ｂ）に示すＥＳ生成Ｎｏ．２は、ＥＳ生成Ｎｏ．１と比較できる試料として、乳化剤無添加の、Ａ重油７０（実質７０）対水３０混合比率の混合液を、単体ナノＢｏｘ出口直後から得た試料でありて、前記同様に直視できる粒子大きさは５〜７０μｍ範囲である。
同図（Ｃ）に示すＥＳ生成Ｎｏ．３は、ＥＳ生成Ｎｏ．２と同じ比率の混合液を複数段階操作する循環１０分間操作の点のみ異なる試料であって、前図（Ｂ）と比較して、同じく直視できる粒子大きさは５以下〜４０μｍ範囲で、ＥＳ生成Ｎｏ．２試料イメージがさらに細粒化している。
【００２９】
図８は、本発明の燃料生成装置の操作方法を変えて得られた同種エマルション生成品の相違を説明するもので、（Ａ）は一段階操作時生成品の粒子径分布を示すグラフ図、（Ｂ）は他の操作生成品の粒子径分布を示すグラフ図である。この図８は前記図７の実施試料と同番号の同一試料である。
同図（Ａ）に示す粒子径分布は、図７（Ａ）のイメージ図を数量化したグラフである。
同図（Ｂ）に示す粒子径分布は、前図（Ａ）のＥＳ生成Ｎｏ．１を２０分間循環操作する粒子化混合を連続操作して得たグラフであって、その粒子化効果はｍａｘ５．（←ｍａｘ１００．）μｍに大きく変わっており、細粒化が著しく進んだことを示す。
図９は、他種原料により得られたエマルション生成品の粒子径分布を示すグラフ図であって、図７（Ｃ）のイメージ図の数量化を示すグラフである。ここに示すＡ重油の試料例と図８（Ｂ）に示す軽油試料例を比べると、一定時間の循環操作を行えば、重油にも軽油に現れる効果とほぼ同じ傾向の良好な細粒化効果が顕れる。
【００３０】
前記試料を得て、これらエマルション生成品を燃焼させて、発生する排ガス測定を行った。その実施例を下記の表に示す。
【００３１】
【表１】
【００３２】
上記した表１において、本発明の燃料生成装置において比較例の２〜３倍の圧入加圧力を得ることができ、発生する排気ガスの減少率が、ＮＯｘデータでは比較例が８５（１００−８５＝１５）、実施例１では同じ減少率、実施例２では９７（１００−９７＝３）、黒煙データは比較例が６５（１００−６５＝３５）、実施例１および２とも８２（１００−８２＝１８）であった。ここに比較例はＳＧＰ膜による液膜乳化法による試料を用いた。
換言すれば、ＮＯｘデータ比較では、比較例の「１５」値と実施例２の「３」値とを比べることが出来た。
黒煙データを比較する場合には、比較例が「３５」値、実施例１および２とも「１８］値と比較することになり、実施例の方がＮＯｘ対応の排気で「１５／３＝５」の効果が発揮でき、黒煙排気の場合で、「３５／１８≒２」の効果が発揮できたことが示され、総括すれば、実施例の方が、ＮＯｘ排気で５倍、黒煙排気で２倍の低濃度排気ガス機能を有するエマルションであった。
参考値として燃費効果を調べた。軽油も、重油も比較例より約２割のコスト低下が得られ、従ってランニングコストにおいても、有利な効果が得られた。
以上に記載する実施例の排ガス機能は、前記段落０００４に記載する報告結果より良い結果である。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明の方法発明、これを実施する燃料生成装置、この生成装置に組み込むナノＢｏｘを含む一連のエマルション生成技術は、暖房、温室加温を含む燃焼設備に適用するボイラーの他、製薬、化粧品などの製造分野でエマルション生成を不可欠にする製造分野一般における用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】低濃度排ガス機能形エマルション燃料生成法を示した流れ図である。
【図２】低濃度排ガス機能形エマルション燃料生成装置の全体構成を説明するもので、（Ａ）は構成機器の全体配置を示すブロック図、（Ｂ）は機器類の計測、制御システムを示すブロック図、（Ｃ）は別の付加的構成を示すブロック図である。
【図３】エマルション燃料生成用混合装置を説明するもので、（Ａ）は装置を側断面で示す全体図、（Ｂ）は粒子化混合の概念を示す部分側断面図、（Ｃ）は（Ｂ）のＡ−Ａ´矢視図である。
【図４】混合装置の粒子化混合開口部の他の実施例を示す部分平面図である。
【図５】混合装置の粒子化混合開口部の他の実施例を説明するもので、（Ａ）はその第二実施例を示す部分側断面図、（Ｂ）はその第三実施例を示す部分側断面図である。
【図６】混合装置による二段階混合ユニットの構成を説明するもので、（Ａ）はその第一実施例を示す全体構成図、（Ｂ）はその第二実施例を示す全体構成図である。
【図７】低濃度排ガス機能形エマルション燃料生成装置の、実施例により得られたエマルション生成品の顕微鏡写真を説明するもので、（Ａ）は一つの生成品を示すイメージ図、（Ｂ）は他の生成品を示すイメージ図、（Ｃ）は別の生成品を示すイメージ図である。
【図８】低濃度排ガス機能形エマルション燃料生成装置の操作方法を変えて得られた同種エマルション生成品の相違を説明するもので、（Ａ）は一段階操作時生成品の粒子径分布を示すグラフ図、（Ｂ）は他の操作生成品の粒子径分布を示すグラフ図である。
【図９】他種原料により得られたエマルション生成品の粒子径分布を示すグラフ図である。
【図１０】エマルション燃料と気体燃料との共用システムを示すブロック図である。
【図１１】従来技術を説明する粒子化混合の概念を示す部分側断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１ 混合装置
１ｂ 軟質膜孔
１ｃ、１ｄ 支持体
２ 粒子化混合部
３ 混合構造
４ 支持体開口
５ 前工程ユニット
６、８ ポンプ
７ 混和ユニット
７ａ 水質調整器
９ バーナー
１０ 混合ユニット
１１ 前段混合装置
１２ 後段混合装置
１４ 返送管（過剰生成分）
１５ 消費ユニット（生成品用）
１６ コントローラ
１９ エマルション燃料生成装置
２２ ガス混合器
２３ 生成品
２４ 生成品過剰分
ｗ１ 膜孔スリット幅（実質最小孔幅）
▲１▼ 膜外側空間
▲２▼ 膜内側空間
【特許請求の範囲】
【請求項１】
細孔加工をした膜モジュールを用いて油と水に混合改質用の助剤を加えた混合操作を行い、これを多段階操作してミクロンオーダーのエマルションに微粒化する低濃度排ガス機能形エマルション燃料の生成法において、
油（Ｏ）の連続供給過程で所定量の乳化剤（Ｎ）を添加し、その添加油の移送過程で水（Ｗ）を所定割合を保持可能に加入しながら一時貯留を行い、その貯留中、機械攪拌して混和液を得るまでの前工程（Ｉ）と、該前工程中の混合液に対し、原料油種に応じてｐＨ９〜１２に調整し、液を加振する改質操作を行い、次いで該改質混和液をポンプにより吸引し、粒子化混合を行う混合ユニット（１０）へ圧送し、粒子化混合を繰り返す多段階操作を行う本工程（ＩＩ）とを構成すると共に、流路中に設ける各種センサから流量、ｐＨ値を含む液発生データを読み取ってそれらデータをフィードバック制御しながら粒子化混合操作を進めて得る生成品（２３）を、連係する燃焼機関を含む消費ユニット（１５）に連続して供給できるように構成し、あるいは選択的に前記制御に基づき生成品（２３）の過剰分（２４）を、一時貯留段階へ返送可能にすると共に、前工程（Ｉ）の初段階から生成品（２３）消費直前まで、混合操作を終始続行することを特徴とする低濃度排ガス機能形エマルション燃料の生成法。
【請求項２】
前工程（Ｉ）に生成品過剰分（２４）を返送する混合ユニット（１０）において、粒子化混合の再操作を行った上で、混和槽（７）に連係して常時攪拌操作可能のサービスタンク（２５）に一時貯留し、該混和槽を介して生成品過剰分（２４）を前記粒子化混合操作に戻せる手段を付加構成する請求項１記載の低濃度排ガス機能形エマルション燃料の生成法。
【請求項３】
請求項１および２記載の低濃度排ガス機能形エマルション燃料の生成法を実施するエマルション燃料生成装置において、
前工程（Ｉ）に設ける油と乳化剤と水の供給手段（５）と、サクション側配管に油への乳化剤添加手段（５ｃ）と水混入手段（５ｂ）とを配管接続する供給ポンプ（６）と、該供給ポンプが供給する混合液を一時貯留し、それを機械攪拌操作する混和槽（７）と、該混和槽または前工程（Ｉ）中においてｐＨ調整および／または加振操作によって液改質を可能にする水質調整器（７ａ）と、本工程（ＩＩ）に設ける混和槽（７）と混合ユニット（１０、２０）を連結配管する加圧ポンプ（８）と、最終的に生成した生成品（２１）を受けて燃焼消費する消費ユニット（１５）と、前記混合ユニットの出口配管から分岐して混和槽（７）まで戻す返送管（１４）とによって構成し、あるいは加えて消費ユニット（１５）の排気を、前工程（Ｉ）の油供給手段（５ａ）および／または混合ユニット（１０、２０）に付設する加温装置まで煙道（１８）を配管して供給可能に構成することを特徴とする低排ガス機能形エマルション燃料生成装置。
【請求項４】
混合ユニット（１０、２０）を消費ユニット（１５）に連結配管する中間に、ガス混合器（２２）を付設し、それに天然ガス等の気体燃料供給器（２１）を配管接続して、供給する生成品（２３）をガスと混合して消費するように噴霧混合処理操作可能に構成する請求項３記載の低排ガス機能形エマルション燃料生成装置。
【請求項５】
請求項３および４記載の、混合ユニット（１０）を構成する混合装置（１）が、出入口の配管口座を有する密閉状の外ケース（１ａ）と、その内部に一方の口座に開口し他方の口座には密閉状とする混合粒子化部（２）を設けて成り、該混合粒子化部は高分子樹脂から成る軟質薄膜層（３）と金属性薄板から成る支持体（１ｃ）とから成る合成構造を形成し、該構造には両側面を貫通する多数の微細孔付き有孔部（１ｂ、４）を設け、一方の軟質薄膜層（３）には十字形状を含むカット加工を施して実質的に開口する孔（１ｂ）を設け、他方の支持体（１ｃ）には該軟質薄膜層のカット開口する前記孔を支持する受け孔を設けて構成し、あるいは軟質薄膜層（３）を中央にして、その両側面を支持体（１ｃ）で挟み張り合わせたサンドイッチ合成構造を形成して、有孔部（１ｂ、４）を設けるようにした混合粒子化部（２）を、選択的に構成することを特徴とする混合装置。
【請求項６】
混合装置（１）の混合粒子化部（２）が、軟質薄膜層（３）に設ける孔（１ｂ）に対し、その孔周囲の薄膜の膜端片（３ａ）が、支持体（１ｃ）に開口する孔（４）の中空位置に張り出して外力によって可撓できる程度に、孔加工する支持体（１ｃ）を構成する請求項７記載の混合装置。
【請求項１】
細孔加工をした膜モジュールを用いて油と水に混合改質用の助剤を加えた混合操作を行い、これを多段階操作してミクロンオーダーのエマルションに微粒化する低濃度排ガス機能形エマルション燃料の生成法において、
油（Ｏ）の連続供給過程で所定量の乳化剤（Ｎ）を添加し、その添加油の移送過程で水（Ｗ）を所定割合を保持可能に加入しながら一時貯留を行い、その貯留中、機械攪拌して混和液を得るまでの前工程（Ｉ）と、該前工程中の混合液に対し、原料油種に応じてｐＨ９〜１２に調整し、液を加振する改質操作を行い、次いで該改質混和液をポンプにより吸引し、粒子化混合を行う混合ユニット（１０）へ圧送し、粒子化混合を繰り返す多段階操作を行う本工程（ＩＩ）とを構成すると共に、流路中に設ける各種センサから流量、ｐＨ値を含む液発生データを読み取ってそれらデータをフィードバック制御しながら粒子化混合操作を進めて得る生成品（２３）を、連係する燃焼機関を含む消費ユニット（１５）に連続して供給できるように構成し、あるいは選択的に前記制御に基づき生成品（２３）の過剰分（２４）を、一時貯留段階へ返送可能にすると共に、前工程（Ｉ）の初段階から生成品（２３）消費直前まで、混合操作を終始続行することを特徴とする低濃度排ガス機能形エマルション燃料の生成法。
【請求項２】
前工程（Ｉ）に生成品過剰分（２４）を返送する混合ユニット（１０）において、粒子化混合の再操作を行った上で、混和槽（７）に連係して常時攪拌操作可能のサービスタンク（２５）に一時貯留し、該混和槽を介して生成品過剰分（２４）を前記粒子化混合操作に戻せる手段を付加構成する請求項１記載の低濃度排ガス機能形エマルション燃料の生成法。
【請求項３】
請求項１および２記載の低濃度排ガス機能形エマルション燃料の生成法を実施するエマルション燃料生成装置において、
前工程（Ｉ）に設ける油と乳化剤と水の供給手段（５）と、サクション側配管に油への乳化剤添加手段（５ｃ）と水混入手段（５ｂ）とを配管接続する供給ポンプ（６）と、該供給ポンプが供給する混合液を一時貯留し、それを機械攪拌操作する混和槽（７）と、該混和槽または前工程（Ｉ）中においてｐＨ調整および／または加振操作によって液改質を可能にする水質調整器（７ａ）と、本工程（ＩＩ）に設ける混和槽（７）と混合ユニット（１０、２０）を連結配管する加圧ポンプ（８）と、最終的に生成した生成品（２１）を受けて燃焼消費する消費ユニット（１５）と、前記混合ユニットの出口配管から分岐して混和槽（７）まで戻す返送管（１４）とによって構成し、あるいは加えて消費ユニット（１５）の排気を、前工程（Ｉ）の油供給手段（５ａ）および／または混合ユニット（１０、２０）に付設する加温装置まで煙道（１８）を配管して供給可能に構成することを特徴とする低排ガス機能形エマルション燃料生成装置。
【請求項４】
混合ユニット（１０、２０）を消費ユニット（１５）に連結配管する中間に、ガス混合器（２２）を付設し、それに天然ガス等の気体燃料供給器（２１）を配管接続して、供給する生成品（２３）をガスと混合して消費するように噴霧混合処理操作可能に構成する請求項３記載の低排ガス機能形エマルション燃料生成装置。
【請求項５】
請求項３および４記載の、混合ユニット（１０）を構成する混合装置（１）が、出入口の配管口座を有する密閉状の外ケース（１ａ）と、その内部に一方の口座に開口し他方の口座には密閉状とする混合粒子化部（２）を設けて成り、該混合粒子化部は高分子樹脂から成る軟質薄膜層（３）と金属性薄板から成る支持体（１ｃ）とから成る合成構造を形成し、該構造には両側面を貫通する多数の微細孔付き有孔部（１ｂ、４）を設け、一方の軟質薄膜層（３）には十字形状を含むカット加工を施して実質的に開口する孔（１ｂ）を設け、他方の支持体（１ｃ）には該軟質薄膜層のカット開口する前記孔を支持する受け孔を設けて構成し、あるいは軟質薄膜層（３）を中央にして、その両側面を支持体（１ｃ）で挟み張り合わせたサンドイッチ合成構造を形成して、有孔部（１ｂ、４）を設けるようにした混合粒子化部（２）を、選択的に構成することを特徴とする混合装置。
【請求項６】
混合装置（１）の混合粒子化部（２）が、軟質薄膜層（３）に設ける孔（１ｂ）に対し、その孔周囲の薄膜の膜端片（３ａ）が、支持体（１ｃ）に開口する孔（４）の中空位置に張り出して外力によって可撓できる程度に、孔加工する支持体（１ｃ）を構成する請求項７記載の混合装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００７−１９７６４８（Ｐ２００７−１９７６４８Ａ）
【公開日】平成１９年８月９日（２００７．８．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−４１６０１（Ｐ２００６−４１６０１）
【出願日】平成１８年１月２３日（２００６．１．２３）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．テフロン
【出願人】（５９３２０８６０３）株式会社アコ−ドシステム (6)
【出願人】（３９０００２９６７）有限会社ナツ・コープ (9)
【出願人】（５０２２３１０２９）クリーンメカニカル株式会社 (6)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年８月９日（２００７．８．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１月２３日（２００６．１．２３）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．テフロン
【出願人】（５９３２０８６０３）株式会社アコ−ドシステム (6)
【出願人】（３９０００２９６７）有限会社ナツ・コープ (9)
【出願人】（５０２２３１０２９）クリーンメカニカル株式会社 (6)
【Ｆターム（参考）】
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