エマルジョン燃料供給装置及びエマルジョン燃料燃焼装置
【課題】装置全体を小型化でき、かつ簡易な構造であって既存の設備にも容易に適用可能なエマルジョン燃料供給装置及びエマルジョン燃料燃焼装置を提供する。
【解決手段】燃料油を燃焼装置に送出する既設の燃料油管Ｋから分岐して、水及び燃料油を混合させる合流管１９と、この合流管１９に連結しかつ水及び燃料油の混合溶液を撹拌してエマルジョン化させる撹拌手段４と、この撹拌手段４に連結してエマルジョン燃料を燃焼部Ｂへと送出する燃料配管３４と、燃料配管３４に連結しかつ撹拌手段４と燃焼部Ｂとの間に介在される分離器１と、を有する。そして分離器１は、エマルジョン燃料が流入する流入口３６と、エマルジョン燃料を流出させる流出口３７とを備えており、分離器１の流入口３６が、鉛直方向において流出口３７よりも下方に位置している
【解決手段】燃料油を燃焼装置に送出する既設の燃料油管Ｋから分岐して、水及び燃料油を混合させる合流管１９と、この合流管１９に連結しかつ水及び燃料油の混合溶液を撹拌してエマルジョン化させる撹拌手段４と、この撹拌手段４に連結してエマルジョン燃料を燃焼部Ｂへと送出する燃料配管３４と、燃料配管３４に連結しかつ撹拌手段４と燃焼部Ｂとの間に介在される分離器１と、を有する。そして分離器１は、エマルジョン燃料が流入する流入口３６と、エマルジョン燃料を流出させる流出口３７とを備えており、分離器１の流入口３６が、鉛直方向において流出口３７よりも下方に位置している
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エマルジョン燃料供給装置及びエマルジョン燃料燃焼装置に関し、詳しくは水と燃料油よりエマルジョン燃料を生成し、これを燃焼装置に供給可能なエマルジョン燃料供給装置及びエマルジョン燃料燃焼装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、排気ガスの削減化など環境保護意識の高まりや燃料コストの高騰から、エマルジョン燃料が注目を浴びている。エマルジョン燃料とは水と燃料油とを混合して得られる燃料であり、以下のような利点を備える。
【０００３】
エマルジョン燃料を内燃機関で着火すると、低沸点の水粒子が気化・蒸発する。すると水粒子の周りを取り囲む油が飛散し、油はより細かい粒子となる。この微爆作用により燃料の噴霧油滴中に含まれた水粒子が、燃焼に伴う熱により気化蒸発をする際に、周囲の油滴を更に微細化する。この結果体積当たりの油粒子の表面積が大きくなり、すなわち酸素との接触面積が増加するため、酸素との反応が向上して燃焼が促進し、局部的な不完全燃焼を低減できる。
【０００４】
上記の効果に加えて、エマルジョン燃料は炭素分の多い燃料に対して水が触媒となり燃焼を促進させることができる。その他、水が蒸発する際に蒸発潜熱を火炎から奪うことにより、火炎のピーク温度を抑制するなどの作用を有する。これにより高効率な燃焼が実現でき、粒子状物質や窒素酸化物など環境汚染の源を低減できる。このような有益性からエマルジョン燃料を利用可能なエマルジョン燃料供給装置が種々開発されている（例えば特許文献１）。
【０００５】
ところでエマルジョン燃料の燃焼効率を高めるためには、水と燃料油との均一性が要である。ところが、予め調合されたエマルジョン燃料を貯蓄タンクに溜める構造では、時間経過によりエマルジョン燃料が水と燃料油とに分離されて、燃料における含水率の上昇による着火不良や、内燃機関の潤滑不良、錆の発生による異常摩擦など、部材の耐久性の低下を引き起こす虞がある。特に、装置の停止時に装置内に残留したエマルジョン燃料が、時間の経過に伴って分離し、装置の再開時において水分が燃焼部へと送られる結果、燃焼に支障をきたす虞があった。
【０００６】
また、装置内で精製されたエマルジョン燃料を一時的に貯蔵するための貯蓄タンクは、装置全体の大型化を促す。同様に、エマルジョン燃料の分離を低減するために乳化剤を添加する形態は、乳化剤用のタンクや、これと連結する専用の配管を用意する必要があり、装置の複雑化や高コスト化を誘引する。また、既存の装置との代替において、現況のスペースに収納しきれない問題もあった。
【０００７】
上記の問題を受け、エマルジョン燃料の送出管とは別個に、燃料油専用の送出管を設け、エマルジョン燃料の低質時には燃料油のみを送出する構造とした装置が開発されている（例えば特許文献２）。すなわち、燃料を燃焼部へ送出する送出管を、それぞれの燃料供給源に連結した専用径路に分岐させ、この岐路地点においては三方弁などの弁を使用し、流路方向を適宜調整することで、燃焼部側へ送出する燃料を択一的に選択可能としている。このような形態の一例として、装置の運転再開時には油成分のみを供給可能なエマルジョン燃料製造供給装置を図１７に示す。図１７は特許文献２のエマルジョン燃料製造供給装置に係る各部品と配管の系統を示す簡略図である。図１７のエマルジョン燃料製造供給装置８００は、原料８１０が、原料タンク８１１から供給ポンプ８１２により混合槽８１４へ投入され、水８１０ａ、乳化剤８１０ｂ、軽油８１０ｃが混ぜ合わされた混合流体８１３が作られる。混合流体８１３は、ポンプ８１５により乳化装置８０３へ送り出され、エマルジョン燃料８０８となって燃料ポンプ８０４によりエンジン８０２へ供給される。また、乳化装置８０３とエンジン８０２の配管の途中にリリーフ弁８０５を介して混合槽８１４へ繋がる配管が設定され、また、軽油タンク８１１ｃからは、混合槽８１４への配管途中で枝分かれし、燃料ポンプ８０４の直前に三方弁である供給弁８０６を介して接続されている。これにより適宜配管を切り替えることができ、具体的には燃料供給を純粋な軽油８１０ｃとエマルジョン燃料８０８とに自在に変更できる。
【０００８】
すなわち、エマルジョン燃料製造供給装置８００を始動させるときは、図１８（ａ）に示すように、軽油８１０ｃが図の太線の部分を移動し、純粋な軽油のみで始動する。その後の通常運転時では、図１８（ｂ）に示すように、エマルジョン燃料８０８がエンジン８０２へと送り込まれる。さらに装置８００を停止させるときは、図１８（ｃ）に示すように配管内に残留するエマルジョン燃料８０８を撹拌槽８１４へ戻し、軽油タンク８１１ｃと直接エンジン８０２とをつなぐ配線とする。これにより配管内に残留しているエマルジョン燃料８０８は全て軽油８１０ｃに置換される。したがってエンジン停止から再開時の間に、配管内に残留しているエマルジョン燃料８０８が分離して、この水がエンジン再開時にエンジン側へと流入するのを回避でき、つまりエンジン再開時には純粋な軽油のみで駆動できる。
【０００９】
しかしながら、図１７及び図１８の装置８００は、燃料を切り替えるための配管が複雑であり、したがって配管ラインの切換を実現する供給弁８０６の制御系も含めて装置のメンテナンスに手間がかかる。さらに、水と油との乳化を促進させるため乳化剤８１０ｂ等の界面活性剤や、乳化装置８０３を別途必要とするため、装置の大型化及びコストの上昇につながる虞もある。加えて、新たなシステムであるため既存の燃焼装置には適用できず、エマルジョン燃料の普及の妨げとなっていた。
【特許文献１】特開平４−３１３６１６号公報
【特許文献２】特開２００７−２０４６００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、従来のこのような問題点を解消するためになされたものである。本発明の主な目的は、乳化剤を使用せず、また生成後のエマルジョン燃料を一時的に貯蓄するための貯蔵領域を不要として装置全体を小型化することにある。また、他の重要な目的は、配管を簡便としながら、装置の再開時には油分の高い燃料を燃焼部へと送出可能とすることにある。さらに他の目的として、既存の設備にも容易に適用可能として、エマルジョン燃料の普及に資するエマルジョン燃料供給装置及びエマルジョン燃料燃焼装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するために、本発明の第１のエマルジョン燃料供給装置は、燃料油を燃焼させる既存の燃焼装置に付加可能なエマルジョン燃料供給装置であって、燃料油を燃焼装置に送出する既設の燃料油管Ｋから分岐して、水及び燃料油を混合させる合流管１９と、水供給源から供給した水を合流管１９へ送出するための少なくとも一の水ポンプＰ1と、合流管１９に連結し、かつ水及び燃料油の混合溶液を撹拌してエマルジョン化させる撹拌手段４と、撹拌手段４に連結してエマルジョン燃料を燃焼部Ｂへと送出する燃料配管３４と、燃料配管３４に連結し、かつ撹拌手段４と燃焼部Ｂとの間に介在される分離器１と、を有する。そして分離器１は、エマルジョン燃料が流入する流入口３６と、エマルジョン燃料を流出させる流出口３７とを備えており、分離器１の流入口３６が、鉛直方向において流出口３７よりも下方に位置していることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の第２のエマルジョン燃料供給装置は、撹拌手段４の撹拌を停止した状態で、分離器１に滞留するエマルジョン燃料の内、水分が少なく油分が多い成分を燃焼部Ｂ側へと移動させつつ、水分が多く油分が少ない成分を分離器１内に滞留するよう構成してなることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の第３のエマルジョン燃料供給装置は、分離器１の内部には空洞が形成されており、空洞を略鉛直方向において複数段に区画しつつ、それぞれの区画の少なくとも一部が連通するように仕切り可能な仕切り板３８を有している。そして分離器１内部の最下段の区画域３９に流入口３６を設けており、分離器１内に蓄えられる燃料の内、水分が多く油分が少ない成分が下段の区画域３９に沈降し、かつ水分が少なく油分が多い成分が上段の区画域３９に移動されるよう構成してなることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の第４のエマルジョン燃料供給装置は、分離器１の流出口３７と、燃焼部Ｂとの高低差ｈが１０ｍｍ〜２０ｍｍであることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の第５のエマルジョン燃料供給装置は、分離器１の流出口３７は、鉛直方向において燃焼部Ｂよりも下方に位置している。また燃料配管３４の少なくとも一部が、燃焼部Ｂ側を上方としかつ流出口３７側を下方として傾斜を帯びた姿勢に固定されていることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の第６のエマルジョン燃料供給装置は、第３のエマルジョン燃料供給装置における燃料配管３４の内径が１３ｍｍ以上であることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の第７のエマルジョン燃料供給装置は、撹拌手段４が、鉛直方向において燃焼部Ｂよりも上方に固定されている。そして燃料配管３４の少なくとも一部が、撹拌手段４側を上方とし、かつ燃焼部Ｂ側を下方として傾斜を帯びた姿勢に固定されてなることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の第８のエマルジョン燃料供給装置は、第５のエマルジョン燃料供給装置における燃料配管３４の内径が８ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の第９のエマルジョン燃料供給装置は、分離器６０を複数有しており、燃料配管３４は、撹拌手段４側に近接する上方の第１の分離器６０ａの流出口３７と、燃焼部Ｂ側に近接する下方の第２の分離器６０ｂの流入口３６とを連結している。さらに燃料配管３４は、第１の分離器６０ａの流出口３７から第２の分離器６０ｂの流入口３６側へ下方に伸びる下降勾配領域４５と、この下降勾配領域４５から連続し、第２の分離器６０ｂの流入口３６との連結領域４４において、第２の分離器６０ｂ側を上方とする姿勢に屈曲した上昇勾配領域４６とを有している。そして上昇勾配領域４６が、第１の分離器６０ａの流出口３７よりも下方に位置することを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の第１０のエマルジョン燃料供給装置は、下降勾配領域４５及び上昇勾配領域４６とを有する燃料配管３４を複数備えることを特徴とする。
【００２１】
また、本発明の第１１のエマルジョン燃料供給装置は、さらに水ポンプＰ1の作動状態を制御する制御手段１５を有することを特徴とする。
【００２２】
また、本発明の第１２のエマルジョン燃料供給装置は、水ポンプＰ1を複数有しており、制御手段１５がそれぞれの水ポンプＰ1を独立して停止状態または作動状態に制御可能に構成していることを特徴とする。
【００２３】
また、本発明の第１３のエマルジョン燃料供給装置は、制御手段１５が、さらに撹拌手段４の作動状態を制御可能であって、かつ撹拌手段４の駆動からの経過時間を計測可能な計時手段２を有しており、計時手段２により計測された所定の時間経過後に、制御手段１５によって水ポンプＰ1を作動状態に構成していることを特徴とする。
【００２４】
また、本発明の第１４のエマルジョン燃料供給装置は、水ポンプＰ1と撹拌手段４の間に配置し、かつ合流管１９に連結して、水と燃料油との混合溶液を加熱する加熱手段１１を有することを特徴とする。
【００２５】
また、本発明の第１５のエマルジョン燃料供給装置は、水を貯蓄するための水タンク１２を有しており、水ポンプＰ1が水タンク１２に連結して、水タンク１２内の水を合流管１９へ送出可能に構成していることを特徴とする。
【００２６】
また、本発明の第１６のエマルジョン燃料供給装置は、撹拌手段４が、中空円筒状の内壁６と、円筒状の略中心を長手方向に挿通して回転可能な回転シャフト７と、回転シャフト７の軸方向と略直交する方向に突出するよう連結され、連結部から内壁６側へ放射状に延伸しており、かつ回転シャフト７の動きに追従して連結部を中心に回転可能な撹拌羽根８とを備えている。そして撹拌羽根８が、羽の厚み方向に貫通した流通孔２０を有していることを特徴とする。
【００２７】
また、本発明の第１７のエマルジョン燃料供給装置は、撹拌羽根８の一部を折曲させて羽面を傾斜させていることを特徴とする。
【００２８】
また、本発明の第１８のエマルジョン燃料供給装置は、撹拌羽根８が、回転シャフト７との連結部から内壁６側への略放射方向を基準線２１として折曲されており、撹拌羽根８の折曲角度が２５°〜３０°であることを特徴とする。
【００２９】
また、本発明の第１９のエマルジョン燃料供給装置は、撹拌手段４の手前に配置され、原料を予め混合させる予備撹拌層２３を有することを特徴とする。
【００３０】
また、本発明の第２０のエマルジョン燃料燃焼装置は、水と燃料油とからなるエマルジョン燃料を燃焼可能なエマルジョン燃料燃焼装置であって、燃料油またはエマルジョン燃料を燃焼可能な燃焼部Ｂと、燃料油を貯蓄するための燃料油タンクＴ1と、この燃料油タンクＴ1と燃焼部Ｂとを連結し、燃料油を燃焼部Ｂへ送出可能な燃料油管Ｋと、燃料油管Ｋに連結して燃焼部Ｂへエマルジョン燃料を流出可能なエマルジョン燃料供給装置と、を有している。そしてこのエマルジョン燃料供給装置が第１ないし第１９のエマルジョン燃料供給装置のいずれか一であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３１】
本発明のエマルジョン燃料供給装置によれば、主に重油や軽油のみを燃焼部に供給する従来型の燃焼装置に適用できる。すなわち既存の設備を利用できるため低コストでエマルジョン燃料を適用でき、環境負荷の低減されたエマルジョン燃料の普及を促進できる。
【００３２】
また、本発明のエマルジョン燃料供給装置であれば、燃料油用とエマルジョン燃料用とにそれぞれ専用の配管を設けずして、主に一の配管系統のみを利用する。そして、この配管で、装置の再開時においては、燃焼部側へ油分の高い燃料を燃焼側へ送出し、その後はエマルジョン燃料を送出させることができる。言い換えると、一の配管系統のみで、油分の異なる燃料を送出することができる。これは、本発明の装置が、分離器でもって、分離したエマルジョン燃料の実質上油成分のみを燃焼部側へ送出可能な独特の構造を備えるからである。すなわち、エマルジョン燃料が時間経過とともに分離し、比重の大きい水成分が下層へと沈降し、一方、油成分が上層へと移動する特徴を積極的に利用したものである。この結果、エマルジョン燃料供給装置の配管を容易とでき、機械的または時間的な制御を簡便とできる他、メンテナンスが容易となる。また装置の動作中、常に流路方向を略一定として、配管系統の切り替えを要しないないため、操作を簡易としつつ、ライフ特性をも改善できる。
【００３３】
さらに本発明のエマルジョン燃料供給装置及びエマルジョン燃料燃焼装置であれば、乳化剤等の界面活性剤を不要としてエマルジョン燃料を生成できる。これは撹拌手段による高い撹拌能力を備えるからである。水と液体燃料油のみを混合することで得られるエマルジョン燃料は、液体燃料油だけで燃焼させるよりも著しく高い熱量を得ることができる。また、水の配合量分だけ燃料コストを低減することができる他、二酸化炭素の排出を５０％以下に抑制できることを本発明者は確認しており、したがって排煙量を顕著に軽減させて環境負荷を低減した燃料とできる。さらに、乳化剤を不要とすることでコストを削減できる。加えて得られたエマルジョン燃料を一時的に貯蔵するタンクを省略できるため、装置全体を小型化できる。
【００３４】
特に燃料油を燃焼装置に送出する燃料油管の一部に、エマルジョン燃料を精製する径路を挿入する構造とすることで、既存の燃焼装置を適用してこれにエマルジョン燃料を供給する形態へと容易に流用できる。
【００３５】
さらに、本発明の装置は、制御手段により水ポンプの稼働状態を制御できる。これにより、撹拌装置内に供給する燃料油と水との配合比率を適宜調整できる。またエマルジョン燃料精製に要する水の送出量を過不足なく適量とできる。特に、装置の再開時において、水の供給の開始を所定の時間だけ遅らせることで、この所定の間に撹拌装置内へ燃料油のみを送出できる。この結果、上記、エマルジョン燃料の分離した油成分が、装置の再開時において先に消費される際に、相対的に残留エマルジョン燃料の含水率が高くなるが、この所定の間に燃料油のみを供給することによって、先行して消費した油成分を補填できる。つまり装置の再開当初においても、油水の配合比率を所定の割合として、質の高いエマルジョン燃料を精製することができる。
【００３６】
また、本発明の装置は、鉛直方向における分離器と燃焼部との位置関係に応じて、燃料配管の内径を所定の径とする。これにより、エマルジョン燃料供給装置の作動停止後に装置内に残存したエマルジョン燃料が水層と油層とに分離した際、分離器内において水成分を比重の大きい下層へと沈降させて、装置の再開時に水成分が燃焼装置側へ進行するのを回避する。一方、上層へと移動する油成分のみを燃焼側へと送出可能とでき、装置の運転再開時における着火不良を回避できる。
【００３７】
さらに本発明の装置によれば、撹拌手段による撹拌の効率性が一層高まり、原料の均質性が向上された品質の高いエマルジョン燃料を供給できる。この結果、原料の十分な撹拌が実現された良質なエマルジョン燃料とした後に燃焼装置へと供給することができる。つまり、エマルジョン燃料供給装置の起動開始後に初めて原料を混合してエマルジョン化を図り、エマルジョン燃料生成後は速やかにこれを燃焼装置へと供給することが可能となり、精製されたエマルジョン燃料を一時的に貯蓄する必要がない。したがってエマルジョン燃料の貯蔵タンクを省略できる。このように連続精製方式とすることで、装置の小型化を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための、エマルジョン燃料供給装置及びエマルジョン燃料燃焼装置を例示するものであって、本発明は、エマルジョン燃料供給装置及びエマルジョン燃料燃焼装置を以下のものに特定しない。さらに、本明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」、及び「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。特に実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。また、一部の実施例、実施形態において説明された内容は、他の実施例、実施形態等に利用可能なものもある。
【実施例１】
【００３９】
（構造）
実施例１のエマルジョン燃料供給装置１００（以下、単に「装置」と記載することがある。）は、主に燃料油のみを燃焼させる既存の燃焼装置９００に付加できる。さらに装置１００は、水と燃料油とからエマルジョン燃料を製造し、得られたエマルジョン燃料を燃焼装置へと供給可能とする。実施例１における燃料油とは重油や軽油などを意味しており、またエマルジョン燃料とは例えば水と軽油、水と重油、メタノールと軽油のように不溶性燃料同士を乳化させた燃料のことを言う。図１に、実施例１に係るエマルジョン燃料供給装置１００の構成を示す配管簡略図を記し、図２にこのエマルジョン燃料供給装置１００の操作に係るタイミングチャートを示す。以下、図１及び図２を用いてエマルジョン燃料の生成に係る一連の流路系統を説明する。
【００４０】
一般的な既存の燃焼装置９００は図１の一点鎖線領域で示すように、燃料油を貯蓄する燃料油タンクＴ1と、内燃機関を備える燃焼部Ｂと、この燃料油タンクＴ1と燃焼部Ｂとを連結して燃料油を燃焼部Ｂへ流出させる燃料油管Ｋとで主に構成される。そして燃料油は燃料油管Ｋを介して略一方向に進行して燃焼部Ｂへと送出される。この従来の燃焼装置９００に実施例１のエマルジョン燃料供給装置１００を付加することでエマルジョン燃料を燃焼部Ｂへ供給可能とする。
【００４１】
具体的に、エマルジョン燃料供給装置１００の配管にかかる簡略図を、図１の二点鎖線領域に示す。エマルジョン燃料供給装置１００は、既存の燃料油管Ｋを分岐するように燃料油管Ｋの径路途中に連結する。そして図１に示すように、燃料油の進行方向において、分岐以降の燃料油管Ｋ側には第１の燃料油弁ＶAを、また分岐以降のエマルジョン燃料供給装置１００側には第２の燃料油弁ＶBをそれぞれ設けている。そして各弁の開閉を切り替えることで、既存の燃焼装置９００あるいはエマルジョン燃料供給装置１００の使用を適宜選択できる。例えば、通常の燃料供給はエマルジョン燃料供給装置１００を介してエマルジョン燃料とし、エマルジョン燃料供給装置１００の故障時、あるいは装置１００の初期動作の際には、既存の燃焼装置９００を使用する形態とできる。
【００４２】
また装置１００は、第２の燃料油弁ＶBと連結し、第２の燃料油弁を経由した燃料油が、水供給源より供給された水と合流する合流管１９を備える。言い換えると、燃料油管Ｋより分岐した合流管１９は、径路途中で水供給源より水を供給され、燃料油及び水を混合させる。さらに合流管１９は撹拌手段４に連結して、この混合溶液を撹拌手段４へと送出する。撹拌手段４は、モータＭを駆動源としており、内部に設けられた撹拌羽根によって、流入した混合溶液を有効に撹拌してエマルジョン化させる。得られたエマルジョン燃料は、燃料配管３４を経由して燃焼部Ｂ側へと送出される。また、エマルジョン燃料供給装置１００は、燃料配管３４に連結し、かつ撹拌手段４と燃焼部Ｂとの間に介在する分離器１を有する。この分離器１の詳細については後述するが、エマルジョン燃料が分離器１を通過することで、エマルジョン燃料の水成分を沈降させ、一方で油成分のみを高効率に回収して、これを燃料側へと供給する形態とできる。
【００４３】
すなわち、図１のエマルジョン燃料供給装置１００は、燃焼部Ｂへの燃料油の直接的な供給径路を維持したまま、さらに分岐した合流管１９側へ燃料油を送出してエマルジョン燃料とした後、これを燃焼部Ｂへ送出するエマルジョン燃料精製径路を備える。つまり、燃料油のみを送出する既存の燃料油専用径路に、エマルジョン燃料精製用の専用径路をバイパス接続した構造としている。そして、エマルジョン燃料を燃焼部Ｂへと供給する通常の形態では、第１の燃料油弁ＶAを閉じ、かつ第２の燃料油弁ＶB を開放することで、燃料油の供給径路をエマルジョン燃料供給装置１００側とする。また、エマルジョン燃料供給装置１００を作動させない場合は、第１の燃料油弁ＶAのみを開放して、既存の燃焼装置の形態としても使用できる。
【００４４】
さらに装置１００は、水供給源から供給した水を合流管１９へ送出するための少なくとも一の水ポンプＰ1、Ｐ2を備える。図１の例では、水供給源として水を貯蓄するための水タンク１２を利用している。さらに水タンク１２に水ポンプＰ1、Ｐ2を連結し、この水ポンプＰ1、Ｐ2を介して水タンク１２内の水を合流管１９へ送出可能としている。
【００４５】
また装置１００は、水ポンプＰ1、Ｐ2の作動状態を制御する制御手段１５を備える。図１の例では、制御手段１５は２個の水ポンプＰ1、Ｐ2をそれぞれ独立して停止状態または作動状態に制御できる。ところで、第２の燃料油弁ＶBの開放により、常時、略一定した燃料油が合流管１９へと流出する。この燃料油の送出量に応じた水量を、水供給源側の水ポンプでもって調節することで、燃料油と水との配分量を適宜調節できる。
【００４６】
また、制御手段１５は、駆動時からの時間経過に伴って各部材のＯＮ／ＯＦＦ動作を制御する開閉制御手段５と、装置１００の駆動時からの経過時間を計測可能な計時手段２を備える。この計時手段２と開閉制御手段５とを連動させることで、装置１００に内在する総エマルジョン燃料の水油の配分を精密に制御でき、この結果、エマルジョン化に必要な原料を過不足なく撹拌可能として、品質の高いエマルジョン燃料を得られる。
【００４７】
（燃料供給の流れ）
さらに、図１のエマルジョン燃料供給装置は、同一の配管を利用しながら、時間の経過に応じて、油分の異なる燃料を燃焼部Ｂ側へと送出できることを特長とする。具体的には、装置の停止後に、装置内に残留したエマルジョン燃料の分離による油成分を、分離器１によって抽出する。そして装置１００の運転再開時には、この抽出された略油成分のみを流出させて、これを燃焼し、所定の時間経過後にエマルジョン燃料を燃焼部Ｂへと送出可能な形態としている。以下、図２のタイミングチャートを併用して、時間経過に沿った流路系統を説明する。まずエマルジョン燃料供給装置１００の始動時、スイッチＳＷをオンにし、始動命令を制御手段１５へと伝送する。始動信号を受信した制御手段１５は、加熱手段１１及びモータＭを起動させ撹拌手段４を駆動させる。また、運転開始から所定の時間Ｔだけ、水ポンプＰ1、Ｐ2を停止状態とするのが好ましい。これにより、所定の時間、合流管１９への水の供給が停止する。一方で、燃料油は、装置の運転開始から常に燃料油タンクＴ1から自然流により放出されており、第２の燃料油弁ＶBを介して合流管１９へと進行する。すなわち運転開始から所定の時間Ｔだけ、撹拌手段４側には燃料油のみが供給される。これは、上述の装置１００の運転再開時に、残留エマルジョン燃料の略油成分のみが先行して消費されるため、相対的に水成分の割合が増加する現象を考慮したものである。つまり、水ポンプＰ1、Ｐ2の作動を所定の時間Ｔだけ遅延させることで、水の供給を停止し、燃料油のみを送出する。この結果、先行して消費された油成分の油量を補給して、全体の水油の配合量を適切に維持できるため、質の高いエマルジョン燃料を得られる。
【００４８】
さらにモータＭの駆動開始より所定の時間Ｔ経過後、制御手段１５によって、水タンク１２に接続された水ポンプＰ1、Ｐ2を作動状態とし、合流管１９へ水を供給する。この結果、合流管１９で燃料油と水とが合流されて混合流体となり、この混合流体を撹拌手段４でもって撹拌させる。撹拌手段４で混合流体をエマルジョン化した後、得られたエマルジョン燃料を燃焼部Ｂへと供給する。
【００４９】
また、撹拌手段４の駆動から水ポンプＰ1、Ｐ2の作動までの所要時間Ｔは、撹拌羽根の枚数または形状、撹拌手段４や分離器１の容量、モータＭの回転数、あるいは後述する加熱手段１１における加熱温度等に依存して適宜決定される。例えば、図１のように燃焼部Ｂに２基のバーナを備え、撹拌手段４の容積が２．９リットル、分離器１の容積が約０．５リットルの形態において、燃料油の供給を６０リットル／時間、水の供給を燃料油の供給量の２５％とした場合、水ポンプＰ1、Ｐ2の遅延時間を３分〜１０分とすることで燃料効率の高いエマルジョン燃料を得ることができる。
【００５０】
さらに、エマルジョン燃料の供給を停止する際には、スイッチＳＷをオフにして制御手段１５に停止命令を伝送する。制御手段１５は水ポンプＰ1、Ｐ2を停止状態とし、これとほぼ同時に加熱手段１１及びモータＭを停止させる。また、エマルジョン燃料供給装置１０は、装置１００の作動中にわたって、点灯表示可能な運転ランプＬを具備してもよい。
【００５１】
なお、水と燃料油との混合溶液を撹拌手段４に流入させる前に、この混合溶液を加熱してエマルジョン化の効率を高めることもでき、この結果、エマルジョン燃料の精製に要する時間を短縮できる。具体的に加熱手段１１は、図１に示すように流路系統において水ポンプＰ1、Ｐ2及び撹拌手段４の間に配置されている。詳しくは水タンク１２からの水と燃料油タンクＴ1からの燃料油が混合する合流管１９を加熱手段１１に連結し、さらにこの加熱手段１１を経由して混合溶液を撹拌手段４に送出可能な構造とする。加熱手段１１としては例えばオイルヒータが利用できる。また混合流体は５０℃〜１００℃に加温されることが好ましく、これにより原料の分散状態をより均一化できる。
【００５２】
また、原料混合前のラインの一部に永久磁石を装着しても良く、これにより分子が活性化した水が撹拌手段４に供給される。さらに撹拌手段４の手前に配置された予備撹拌槽２３内で水と液体油燃料が予め荒混ぜされ、その後この混合液体が撹拌手段４内に移動し、モータＭにより駆動された撹拌羽根８により何段階もの対流で十分に撹拌される。この結果、乳化剤を使用せずとも高品質なエマルジョン燃料が精製され、これが燃焼部Ｂに送られて燃焼する。
【００５３】
また、図１のエマルジョン燃料供給装置１００は、水タンク１２に接続された水ポンプＰ1、Ｐ2を２基備える。さらに水ポンプＰ1、Ｐ2は、内燃機関として同じく２基備え付けられた各バーナＢ1、Ｂ2とそれぞれ電気的に接続しており、制御手段１５によってバーナＢ1、Ｂ2のＯＮ／ＯＦＦ信号を各水ポンプＰ1、Ｐ2側へ伝達可能にしている。これによりバーナＢ1、Ｂ2の燃焼状態に応じてそれぞれの水ポンプＰ1、Ｐ2の作動状態を独立して制御することができ、この結果、水の供給量を調節できる。例えばバーナＢ1、Ｂ2の燃焼状態が安定した際、あるいはバーナでの燃焼量を減少させる際、一方のバーナＢ1を停止させると共に、この信号を受け、一方の水ポンプＰ1を閉状態とする。この結果、総合的な水の供給量を減縮させ、ひいてはエマルジョン燃料の精製量を抑制できる。つまり稼働中のバーナＢ2に必要な適量の燃料を供給でき好ましい。
【００５４】
このように図１の例では水ポンプＰ1、Ｐ2とバーナＢ1、Ｂ2の搭載数を同一として、バーナの稼働数に応じて対応する水ポンプを同数だけ稼働させることで、過不足無く適量のエマルジョン燃料を燃焼部Ｂへと送出できる。すなわち詳細な流量制御を不要とし、水ポンプＰ1、Ｐ2のＯＮ／ＯＦＦによる簡便な制御で、原料の送り出し量を適切に制御でき好ましい。このように適量の燃料を供給する形態により、省エネルギーで環境付加を低減できる他、過剰な温度上昇による炉の損傷を回避し、部材の耐性を向上できる。ただ、バーナの燃焼状態に応じた水供給量を、水ポンプの作動状態でもって調整可能な形態であれば、装置における水ポンプとバーナの搭載数は特に限定されない。
【００５５】
また、水タンク１２には水ポンプＰ1、Ｐ2を経由して水を合流管１９側へと供給する水流路管１７が接続されている。また水流路管１７には水供給弁Ｖ1、Ｖ2を連結していることが好ましい。これにより流体の流出方向を一定とできる。例えば図１の例では水供給弁Ｖ1、Ｖ2としてサイフォン効果を防止する逆止弁を採用しており、この結果、水流を水流路管１７から合流管１９へとし、燃料油が水流路管１７に進行して原料が混合するのを防止できる。また水タンク１２は必ずしも必要とせず、例えばタンクレス供給方式で水を供給し、これを圧力調整弁や流量調節弁などの弁を介して水の供給量を調節することもできる。
【００５６】
（撹拌工程）
以下に、水及び燃料油の混合流体を撹拌してエマルジョン化する手段について説明する。混合流体は加熱手段１１を通過し加温され、さらに流路管継手２２を介して予備撹拌槽２３に投入される。予備撹拌槽２３は、この混合流体を撹拌手段４に流出させるために、撹拌手段４の前段階に配置された貯蓄槽である。言い換えると、混合流体はいったん予備撹拌槽２３内に投入され荒混ぜされた後、中空円筒状の撹拌手段４内に流出し十分に撹拌される。このように複数段階の撹拌手段を通過することで原料の撹拌性を一層高めることができる。
【００５７】
図３、図４は、図１における予備撹拌槽２３及び撹拌手段４のＩＩＩ−ＩＩＩ’線及びＩＶ−ＩＶ’線におけるそれぞれの断面図である。図３、図４に示すように、予備撹拌槽２３は原料の混合流体を貯蔵できるよう中空状であって、さらに撹拌手段４の外面を被覆するように撹拌手段４よりも大きい径を備える。この予備撹拌槽２３と撹拌手段４の内部は共通する中空部を備えており、さらに撹拌手段４には、予備撹拌槽２３内の混合流体が撹拌手段４の内部へと流入可能に複数の孔が形成されている。具体的には図３、図４に示すように、撹拌手段４は、外壁の厚さ方向に貫通する貯留槽流出孔２４を複数設けており、図４の例ではこれらの貯留槽流出孔２４を対向して形成している。予備撹拌槽２３の外壁はこの貯留槽流出孔２４上を覆う位置に配置されており、予備撹拌槽２３内に投入された混合流体が、貯留槽流出孔２４を通過して撹拌手段４へと送出される。
【００５８】
また、装置１００は撹拌手段４に流入する前工程で流体の前処理を施すこともできる。図１、図３、図４の例では合流管１９と撹拌手段４との連結部に設けられた流路管継手２２の少なくとも一部に、管の内部の中空状を形成する管壁に永久磁石を装着させて、磁気による分子の微粒子化を促している。永久磁石とは、大きな磁化を受けその磁気力を保持する磁石を指し、具体的にはＫＳ鋼・ＯＰ磁石・フェライト・アルニコなどが使用される。図３、図４に示すように、流路継手２２の管路の少なくとも一部を被覆するよう磁石固定コア２５が固定され、この磁石固定コア２５を構成する永久磁石２６に狭まれた管内を混合流体が通過することで、原料の水分子構造を磁気力によって微粒子に分解できる。これにより後の工程である水と燃料油との撹拌過程において、ミクロ単位の油滴を生成し易く生成燃料の一層の品質向上を図ることができる。特に実施例１の装置１００は始動開始時の命令後初めて原料を混合・撹拌してエマルジョン化を図るため、分子処理手段を有することでエマルジョン化の促進によるエマルジョン燃料の生成スピードを向上でき好ましい。また、流体の前処理のタイミングは撹拌工程の前であれば特に限定されず、例えば図１〜図４の例では水と燃料油との混合後に行うが、水のみの供給時点で水分子の微粒子化を実行しても構わない。また、装置１００は分子処理工程を省略してコスト及び装置のサイズを低減することもできる。
【００５９】
（撹拌手段）
さらに撹拌手段４内に流入した混合流体は、撹拌手段４の内筒部に設置した撹拌羽根８によって高速に撹拌される。具体的に、図３の撹拌手段４は、中空円筒状の内壁６と、円筒状の略中心を長手方向に挿通して回転可能な回転シャフト７とを有する。さらに撹拌手段４は、外筒２９の長手方向における両端を閉塞する閉塞面２７を有し、少なくとも一方の閉塞面２７は回転シャフト７が貫通してこの回転シャフト７を回転可能に軸支できる回転シャフト受け２８の役割を担う。この閉塞面２７は、図３に示すように外筒２９の両端を閉塞するように連結され、回転シャフト受け２８の周縁域に設置されたボルト用受け座３０にボルト３１で固定して、閉塞面２７と外筒２９を頑強に連結している。ただ、双方の部材の連結方法はこれに限定せず、例えば一体に成形することで一の部材とし、応力の高い強靱な構造とすることもできる。
【００６０】
さらに、この回転シャフト７の軸方向と略直交する方向に突出するよう複数の撹拌羽根８が連結されている。撹拌羽根８は回転シャフト７との連結部から撹拌手段４の内壁６側へ放射状に延伸しており、かつ回転シャフト７の動きに追従して連結部を中心に回転できる。撹拌羽根８は回転シャフト７と強固に連結され、混合流体を撹拌可能であれば、ポリマー、金属、樹脂など材質は特に限定されない。また撹拌羽根８の表面に無数のドットや格子状など凹凸形状にパターン形成できる他、防錆加工など種々の表面処理を施してもよい。実施例１ではステンレススチール（ＳＵＳ）を使用した。ＳＵＳは鉄にクロムを含有させた合金鋼であって、さらにニッケルを含有する場合もある。特に、実質上クロムを１８％及びニッケルを８％含有するＳＵＳ３０４の使用が耐食性及び耐孔食性の観点から好ましい。また、回転シャフト７と撹拌羽根８とは別個の部材で強固に連結される。ただし、双方の部材を一体に成形して部品点数の低減によるコスト削減や、連結部の一層の強化を図ることもできる。
【００６１】
図６は撹拌羽根８の簡略図を、また図７は撹拌羽根８の平面図をそれぞれ示す。さらに図８は撹拌羽根８の一部側面図であって、具体的には図７における一枚の撹拌羽根８を外側から（図７の矢印方向から）側面視した際の一部側面図である。この撹拌羽根８は、図７に示すように、羽根の厚み方向に貫通した流通孔２０を有する。撹拌羽根８は回転シャフト７との連結部を中心として放射状に延伸されており、羽根の外周で構成される円状の径方向に一定の間隔で断続されている。
【００６２】
また図６〜図８に示すように、撹拌羽根８の一部を折曲させて羽面の角度を変化させている。具体的には撹拌羽根８上であって、回転シャフト７との連結部から円周側への略放射方向、すなわち径を基準線２１として折曲しており、この撹拌羽根８の折曲角度θを２５°〜３０°とする（図８参照）。すなわち撹拌羽根８は、フラップ状に折り曲げられて羽根の反りを大きくしており、さらに尖端はミキサーの爪のように折曲している。
【００６３】
撹拌羽根８は基準線２１を山あるいは谷に折曲することで対向する２方向への反りを有する。すなわち撹拌手段４内における燃料を送り出す正方向、あるいはこの正方向と反対の逆方向へと、撹拌羽根８の配置方向を適宜選択できる。撹拌羽根８の装着方向は特に限定されないが、反りが対向するように少なくとも一部の配列が正逆方向になることが好ましい。これにより撹拌によるさらなる対流が増して混合流体は一層均質な混合状態となる。一方、撹拌手段４の他の形態を図５に示す。図５の撹拌手段４における撹拌羽根８は、図３の撹拌羽根８と同一であるが、反りの方向が異なる。すなわち図５の撹拌羽根８は、燃料の送り出し方向に反りの方向を統一して配置している。この結果、燃料の送り出し能力を高められ、撹拌手段４よりエマルジョン燃料を速やかに送出することができる。
【００６４】
また、図３及び図５に示す撹拌手段４は、回転シャフト７の外周面と離間して回転シャフト７の周囲を被覆するスペーサ１０を有する。スペーサ１０は回転シャフト７の径よりも大きい径を有しており、内部の中空状に回転シャフト７を挿通して、回転シャフト７の回転に連動状態に固定されている。図３及び図５の例では、スペーサ１０を回転シャフト７の長手方向に沿って略等間隔に配列して、アンカー３２により回転シャフト７と固定している。また撹拌手段４は、撹拌羽根８の回転面と離間しかつ略平行な姿勢になるよう配置された抵抗板９を備える。図９は図３のＩＸ−ＩＸ’線における断面図であり、抵抗板９の一部拡大図を示す。この抵抗板９は撹拌手段４内に固定されたスペーサ１０に連結されて、回転する撹拌羽根８により生じる対流を一層あおってさらなる混合流体の拡散を助長する。
【００６５】
抵抗板９は図３に示すように、複数の撹拌羽根８の間、或いは撹拌羽根８を狭むように配置される。ただ、抵抗板９の配置間隔は特に限定されない。図３の例では２枚の抵抗板９の間に２枚の撹拌羽根８が内在するように位置決めされている。抵抗板９を備えることで、撹拌手段４内での撹拌対流効果が一層有効となり、原料の混合による均一性がより促進される。この結果、乳化剤を使用することなくエマルジョン燃料を円滑に生成することができる。
【００６６】
また、撹拌手段４内の撹拌羽根８を回転させる回転シャフト７の駆動方法は特に限定されない。図３の例では回転シャフト７を接合用プーリーＰとテーパーキー３３により固定する。さらに図１に示すように回転力を発生する電動機としてモータＭを採用し、このモータＭの回転モータ軸と撹拌手段４の回転シャフト７とを巻掛伝導の接合用プーリーＰを介して動力を伝達している。
【００６７】
撹拌手段４が上記の構造を備えることで、水と燃料油との混合流体を撹拌する能力が極めて高くなり、乳化剤などの界面活性剤を使用せずとも、原料を十分に撹拌することができるため良質なエマルジョン燃料を得ることができる。つまり、撹拌手段ではまず、予備撹拌槽２３内で水と液体燃料が荒混ぜされ、その後撹拌手段４内に移動した混合燃料がモータＭにより駆動された撹拌羽根８により何段階もの対流で十分に撹拌される。すなわち、撹拌手段４の内筒部に設置した回転シャフト７がモータ駆動により回転し、この回転シャフト７に連結された撹拌羽根８及び抵抗板９が追従して回転する。さらに撹拌羽根８の反りの方向を一定とせずランダムに対向配置させることで大小様々な渦流が不規則に生成されて乱流となる。図７の撹拌羽根８の例では羽根の折曲により構成される折曲面１８を、撹拌羽根８の回転面より図の奥側へと深めて立体的に形成している。そして撹拌羽根８を回転して折曲面１８を混合流体と衝突させ、さらにこの衝突の抵抗に逆らうように図７の場合であれば撹拌羽根８を左回転させる。これにより混合流体の撹拌性を高めると共に、抵抗板９に対流が衝突してさらなる乱流を発生し、混合流体の拡散を一層促進する。また、混合流体は図３に示すように撹拌羽根８あるいは抵抗板９の遠心力により撹拌手段４の内壁６に衝突し、内筒部の圧を上昇させる。ほぼ同時に撹拌羽根８の折曲面１８が混合流体を一方向に押し出すと共に、この反作用により混合流体がの一部が流通孔２０を該押出方向と反対方向に通過する。上記構成により、撹拌手段４の中空内において混合流体が部材に衝突、あるいは移動を繰り返すことで生成燃料の油滴密度を高め良質な燃料を生成する。このように精製されたエマルジョン燃料は、図１に示すように撹拌手段４の一部に連結された流出管継手３３を介して燃料配管３４へと流出し、燃焼部Ｂへ供給される。そして流出用ポンプＰ3あるいはコンプレッサーにより燃料を圧縮してその圧力を高め、内燃機関でもって噴霧し燃焼させる。
【００６８】
実施例１の制御手段１５であれば、装置１００の駆動時には燃料油のみを供給する流路形態とし、これにより着火不良や着火に要する時間の短縮を図れる。さらに燃焼の安定後には燃料油の流出経路をエマルジョン燃料を供給することで、燃焼のエネルギー効率を高めることができる。
【００６９】
さらに実施例１のエマルジョン燃料供給装置１００は、駆動から初めてエマルジョン燃料の製造が開始され、この精製されたエマルジョン燃料を燃焼部Ｂ側へと速やかに送出する。したがって、エマルジョン燃料を一時的に貯蓄する貯蓄タンクを必要としないため、装置１００の小型化が図られる。さらにこのように連続処理方式の装置１００では、貯蓄による分離を回避できるため、燃料の質が悪化する懸念を払拭できる。さらに原料の配合比率を制御手段１５でもって精密に制御できるため、質の高いエマルジョン燃料を燃焼部Ｂへ供給して、安定した燃焼を維持できる。
【００７０】
また、燃料配管３４の系統内に電気的制御可能な弁を設ける形態とすることもできる。これにより撹拌手段４からのエマルジョン燃料の送出のタイミングを制御して、撹拌時間を一層精密に制御可能とできる。さらに、撹拌手段４を通過した混合溶液を燃料供給弁の手前で再び撹拌手段４内に循環させる循環構造を有する形態を付加してもよい。さらに装置１００の停止時において、装置１００内に残留したエマルジョン燃料が、燃料配管３４を経由して燃料油管Ｋ側に逆行するのを回避するため、燃料油管Ｋの一部に逆止弁を設ける構造としてもよい。
【００７１】
（分離器）
ところで、装置１００の運転を停止直後、装置１００内にはエマルジョン燃料が残留する。この残留エマルジョン燃料は、時間の経過と共に油成分と水成分とに分離される。実施例１のエマルジョン燃料装置１００において、撹拌手段４内に残留した残留エマルジョン燃料については、装置１００の再開とほぼ同時にモータＭを起動させることで撹拌されることとなり、均質性を高めて再エマルジョン化される。さらに、撹拌手段４以降の残留エマルジョン燃料については分離器１内に滞留する。この分離器１にて、分離した油成分のみを抽出し、装置１００の運転再開時にこの油成分を燃焼部側へと送出する。この結果、分離されて生じた水成分が、装置１００の運転再開時に燃焼部Ｂ側へ送出されて着火不良となることを回避し、かつ油分の高い油成分のみを燃焼部Ｂ側へと送出することで再開時の着火をスムーズに実現する。この油成分を先行して送出する間に、並行してエマルジョン燃料を生成し、そして生成後には速やかにエマルジョン燃料を送出する形態とすることで、装置１００の駆動時には高い油分のみを燃焼部Ｂへ供給し、引き続いてエマルジョン化された燃料が燃焼部Ｂ側へ送出される。したがって、燃焼部Ｂへの燃料供給を途切れることなく連続して維持でき、安定した燃焼状態を得られる。以下、分離器１について詳しく説明する。
【００７２】
分離器１は、図１に示すように、撹拌手段４を通過したエマルジョン燃料が流入する流入口３６と、このエマルジョン燃料を流出させる流出口３７とを備える。また実施例１の装置１００では、撹拌手段４を鉛直方向において燃焼部Ｂよりも下方に固定している。そして撹拌手段４と連結した分離器１の流入口３６は、燃焼部Ｂと連結した流出口３７よりも下方に位置している。また装置１００の停止後に分離器１内に蓄えられたエマルジョン燃料は、流入口３６側と流出口３７側で、水油の含有比率が異なる成分に分離する。すなわち分離器１内の残留エマルジョンは、時間の経過につれ、分離器１の流出口３７側の燃料を、流入口３６側の燃料成分と比較して、水分が低く油分が高い成分とできる。そして装置１００の運転再開時には、この油分の高い燃料を燃焼部Ｂへと供給する。
【００７３】
（高低差）
図１０はエマルジョン燃料供給装置１００の分離器１近傍における配管の一部拡大図である。図１０の分離器１は、燃焼部Ｂよりも低位置に固定されており、すなわち分離器１の流出口３７を鉛直方向において燃焼部Ｂよりも下方に設置している。また、分離器１及び燃焼部Ｂは、これらの双方を連結する連結管として燃料配管３４を備える。この燃料配管３４と連結される分離器１の流出口３７と、燃焼部Ｂとの高低差ｈが１０ｍｍ〜２０ｍｍになるよう位置決めされていることが好ましい。高低差ｈを上記の範囲とすることで、装置の停止の間に分離した残留エマルジョンの水分が、高位置側の燃焼部Ｂへと流出することを回避できる。また、撹拌手段４と燃焼部Ｂとを接続する燃料配管３４が、水平もしくは燃焼部Ｂ側が上方となる姿勢に固定される。この燃料配管３４は、例えば傾斜を帯びた直線状、あるいは配管の一部を折曲した段差状、Ｕ字状などとできる。図１０の例では、この流出口３７と燃焼部Ｂとを連結する燃料配管３４を、燃料の送出方向である燃焼部Ｂ側に上昇するよう傾斜を帯びた直線状としている。そして水平方向を基準として、その傾斜角度θ2を３°以上とした。このように分離器１を燃焼部Ｂよりも低位置とし、また燃料配管３４の傾斜を上記の範囲とすることで、装置１００の停止後から再開時までの静止状態の間、撹拌手段４以降の分離器１内に残存したエマルジョン燃料は低地側に沈降する。つまり、エマルジョン燃料の成分が分離した場合であっても、低質化したエマルジョン燃料が上方の燃焼部Ｂ側へ進行することを回避できる。
【００７４】
さらに、上記の構成における分離器１において、燃料配管３４の内径は１３ｍｍ以上、好ましくは１３ｍｍ以上３４ｍｍ以下とする。１３ｍｍより細い径であれば、管内における燃料の移動が滞り、燃料が管内を閉塞して装置１００内の圧が過度に上層する虞が高い。したがって燃料配管３４の内径を上記の範囲に特定することで、管内における燃料をスムーズに通過させ、装置１００の内圧を好適に維持できる。
【００７５】
また、分離器１の具体的な構成について説明する。図１１は、実施例１に係る分離器１及びその周辺の簡略図である。図１１の分離器１は、連結される燃料配管３４の勾配が上記範囲内であって、さらに燃焼部Ｂとの高低差ｈにおいても上記範囲を満たす。また図１１の分離器１は、扁平形状であって、鉛直方向に対して傾斜を帯びて固定される。傾斜は燃焼部Ｂ側を高くして、撹拌手段４側を低くする姿勢に構成されており、図１１では右下がりとしている。さらに分離器１の底面側であって、かつ傾斜の低地側（図１１の右下）に流入口３６を設け、さらに分離器１の上面側に流出口３７を備える。
【００７６】
また、分離器１は内部に空洞が形成されている。そして分離器１は、この空洞を略鉛直方向において複数段に区画しつつ、それぞれの区画の少なくとも一部が連通するように仕切り可能な仕切り版３８を有する。例えば図１１の仕切り版３８は、平板状であって、一端を分離器１の内壁に連結して、他端は内壁から離間して固定されている。すなわち仕切り版３８によって区画された分離器１内のそれぞれの区画域３９は、仕切り版３８と分離器１の内壁との離間域を介して互いに連通している。さらに仕切り版３８は、水平方向を基準にして、分離器１全体の傾斜と逆方向に勾配を備えており、すなわち図１１の例では右上がりに傾斜を帯びている。図１１の例では、一の仕切り版３８によって分離器１の内部を上段と下段の区域に分割しているが、仕切り版３８の設置数と、区画数については特に限定しない。ここでは、説明のために各区画域３９に名称を付し、上段側を上段側区画域３９ａ、下段側を下段側区画域３９ｂと呼称する。
【００７７】
分離器１が上記の構造を備えることで、エマルジョン燃料供給装置１００内に残留したエマルジョン燃料が水成分と油成分にそれぞれ分離した際に、この分離器１でもって油成分のみを効率良く回収し、装置１００の運転再開時に実質上油成分のみを燃焼部へと送出できる。具体的に、図１２は図１１に示す分離器１の一部断面拡大図である。装置１００の通常の運転時においては、流入口３６から流入したエマルジョン燃料は、分離器１内の最下段の区画域３９に設けられた流入口３６を介して、下段側区画域３９ｂに進行する。そして連通域４０を通過後、上段側区画域３９ａへと移動し、さらに流出口３７を介して分離器１外へと流出する。すなわち燃焼部へと供給される。
【００７８】
一方、装置１００が停止後、装置１００内の燃料の流動が停滞し、時間の経過につれて残留したエマルジョン燃料が分離する。実施例１の装置１００では、このエマルジョン燃料が分離する特性を積極的に利用し、分離器１でもって分離した油成分を抽出して、これを有効に利用することを特長とする。すなわち、図１２に示すように、分離器１内で比重の大きい水性分４２を下方へと沈降させ、比重の小さい油成分４を上層へと移動させる。この際、分離器１は、各区画域３９ａ、３９ｂにおいて底面が傾斜を帯びており、かつ各区画域３９の勾配方向を交互にすることで、比重の大きい水成分が最も下段の区画域３９ｂにおける低位置側へと移動できるよう構成されている。流入口３６は、この低位置近傍に連結されており、したがって、分離器１内における最も低位置側に沈降した水成分を、自重によって流入口３６を介して撹拌手段４側へと回収可能とする。さらに回収された流体は、装置１００の運転再開時に再びエマルジョン化され、燃料の効率化を図れて好ましい。一方、上層に蓄積する油成分４３は、上段側区画域３９ａに移動する。そして装置１００の運転再開時に流出口３７を介して、実質上油成分４３のみを燃焼部Ｂへと供給できる。
【００７９】
上記の構造であれば、撹拌手段４の撹拌を停止した状態で、時間の経過にともなって残存エマルジョン燃料が比重の差により上層を油成分、下層を水成分として分離した場合であっても、分離器１内における水分が少なく油分が多い成分を上段の区画域３９に移動させつつ、水分が多く油分が少ない成分を下段の区画域３９に沈降させて分離器１内に滞留させることができる。すなわち、燃料配管３４における燃焼部Ｂに近接する側を油層、撹拌手段４に近接する側を水層とでき、これにより装置の再開時に万一残存する混合流体が燃焼部Ｂ側へ進行した場合であっても、油成分が燃焼部Ｂへと移動する。したがって、水分の進行を回避して着火不良を回避できる。同時に下層側は自重により撹拌手段４へと回収され、モータＭの再開により撹拌が促進され再度エマルジョン化を実現できる。したがって、残留エマルジョン燃料が分離し、含水率が高い状態のまま燃焼部Ｂへ進行することを著しく低減できる。
【００８０】
また、分離器１全体の傾斜角度θ3は３°〜５°が好ましい。さらに仕切り版３８の傾斜θ4は５°〜１５°が好ましい。つまり、分離器１の底面あるいは仕切り版３８を、それぞれの傾斜が交互になるよう上記の範囲に特定することで、分離した水性分を一層効率良く低位置側へと移動させることができ、この結果、油成分と水成分とを効率良く分別できる。また鉛直方向いおいて、撹拌手段４の上方に分離器１が固定されることが好ましい。これより残留エマルジョンの油成分を高位置側の分離器１で、油分の純度が高い油成分を収集でき、一方、分離器１内の下層側に沈降した水成分を、さらに低位置側の撹拌手段４に回収しやすくできる。
【００８１】
さらに分離器１は開口部である空気抜き４１を有することが好ましい。図１２の例では、分離器１の上面側であって、かつ傾斜の上方に空気抜き４１を設け、この空気抜き４１を介して分離器１内の空洞と、分離器１の外部とを連通可能とした。これにより燃料の揮発成分が外部へと吸気されて、分離器１内部の圧が過度に上昇することを回避できる。すなわち、燃料の揮発による分離器１内の圧の高まりを減圧して、分離器１内の圧を調整できる。この結果、下層の水成分を撹拌手段４に回収しやすくでき好ましい。
【００８２】
また実施例１のエマルジョン燃料供給装置１００は、図１に示すように、既存の燃料油管Ｋの流路系統における２箇所に装置１００をバイパス接続している。つまり三方弁など複雑な分岐弁を使用することなく装置１００を連結できる。この結果、配管を容易として機械的及び時間的な制御を簡便とでき、また装置装置の耐久性を向上して好ましい。対して、分岐弁を複数有する形態であれば、それぞれの分岐弁の開閉の時間差を設けるなど相関的な時間制御が必要となり制御が複雑となる。
【００８３】
さらに、実施例１の装置１００は従来の燃料供給系統に流用するのが容易である。これは装置１００が、上述の通り、生成されたエマルジョン燃料の一時的な貯蔵タンクを不要として全体の容量をコンパクト化できるからである。したがって、既存の装置の配置スペースに対して、装置１００を装着する際に必要な増加領域を最小限に抑制できる。加えて、装置１００は専用のバーナを必須としておらず、種々の燃焼装置を採用できる。したがって、図１の一点鎖線及で示す従来タイプの装置９００、すなわち主に燃料油のみを燃焼装置へと供給する装置において、燃料油タンク、燃焼装置及びその配管をそのまま流用することができ、この燃料油タンク及び燃焼装置間に、水供給系統と撹拌系統をバイパス接続することで、従来の装置を実施例１の装置１００に容易に流用することができる。
【００８４】
このように実施例１のエマルジョン燃料供給装置及びエマルジョン燃料燃焼装置は、燃焼用バーナにより給湯用、冷暖房用など燃焼用燃料を供給する既設の燃料油供給流路管の一部に水供給流路管、ヒーター、撹拌手段を連結しうるバイパス管路を設置し、既設の燃焼用バーナに供給する事を可能とした構造である。また、複数の弁を介する流路径路の切り替えなど複雑な配管を必要とせず、簡易なライン系統とし設置及びメンテナンスの負担を極減できる。
【実施例２】
【００８５】
また、実施例１の分離器１を他の形態とした例を実施例２として挙げる。実施例２のエマルジョン燃料供給装置１００は、実施例１の装置と比較して分離器に係る構造のみが相違しており、他の構造については同様である。したがって実施例１の装置と同様の構造については同一の符号を付して詳細な説明を適宜省略する。
【００８６】
実施例２の分離器５０及びその周辺の簡易図を図１３に示す。分離器５０は、実施例１の分離器１と同様に、低位置側に流入口３６を、さらに高位置側に流出口３７をそれぞれ備えており、この分離器１を通過する流体において、分離器１の流出口３７側の油分を、流入口３６側の油分より高くできる。また、分離器５０と燃焼部Ｂとを連結する燃料配管３４においても実施例１と同一の傾斜を有し、また内径についても同様とする。さらに、分離器５０と燃焼部Ｂとの高低差における相対的な位置関係についても実施例１と同様であり、すなわち分離器５０の上方に燃焼部Ｂを固定してなる。
【００８７】
図１４は実施例２の分離器５０に係る拡大図である。この図に示すように、分離器５０は水平方向よりも鉛直方向に長い縦型タイプである。また分離器５０内は、実施例１と同様、内部に空洞が形成されている。ただ、実施例２の分離器５０は内部の空洞が区画されておらず、鉛直方向に連通した一の空間域から構成される。また、図１３及び図１４の例では、分離器５０は鉛直方向に固定されており、すなわち傾斜を帯びない姿勢で固定されている。
【００８８】
実施例２の分離器５０は、実施例１と同様、装置１００の停止以降に、分離したエマルジョン燃料の油成分を上層に集める。そして装置１００の運転再開時には、この略油成分のみを流出口３７を介して燃焼部Ｂ側へと送出させる。一方、比重の大きい水成分は下層に沈降させて、燃焼部Ｂ側へ進行するのを回避する。この結果、運転開始時には、残存するエマルジョン燃料の油成分を送出して着火を可能とし、着火のための新たな燃料油を必要としない。また、燃料油を送出するための専用の配管を設けずして、同一の配管で、運転再開時には、油分の高い燃料油を送出し、その後、精製されたエマルジョン燃料を速やかに送出できる。
【００８９】
実施例１及び実施例２のエマルジョン燃料供給装置では、撹拌手段４を低位置側に配置することが好ましい。この結果、撹拌手段４と、分離器１、５０及び燃焼部Ｂとの高低差を稼ぐことができ、油分の高い油成分を抽出することができる。
【実施例３】
【００９０】
さらに、分離器の別の形態を備えるエマルジョン燃料供給装置を実施例３として、この分離器６０に係るエマルジョン燃料供給装置１００の一部拡大図を図１５に示す。また図１６は、図１５の分離器近傍における拡大図である。実施例３のエマルジョン燃料供給装置１００は、実施例１及び実施例２の装置と比較して、分離器に係る構造のみが相違しており、したがって同様の構造については同一の符号を付して詳細な説明を適宜省略する。
【００９１】
実施例３のエマルジョン燃料供給装置は、実施例１及び実施例２と比較して、鉛直方向における撹拌手段４と燃焼部Ｂとの相対位置が異なる。すなわち、実施例３のエマルジョン燃料供給装置では、撹拌手段４が燃焼部Ｂの上方側に位置しており、具体的には図１５に示すように、鉛直方向において分離器６０の流出口３７が燃焼部Ｂよりも上方に位置している。さらに、撹拌手段４と燃焼部Ｂとの間に設けられる分離器６０は、単一でもよいが、図１５に示すように複数とすることが好ましい。これにより、残留エマルジョン燃料が高位置側から低位置側へ移動する形態であっても、それぞれの成分を効率良く分別することができる。
【００９２】
図１５の例では、撹拌手段４と燃焼部Ｂとを連結する燃料配管３４の途中径路に、３つの分離器６０が略水平あるいは傾斜を帯びて固定されている。。さらに詳しくは、燃焼部Ｂ側に最も近接する分離器６０を、その流入口３６が流出口３７とが直線状に位置するよう略水平に固定している。一方、他の分離器６０については、流入口３６が、鉛直方向において流出口３７よりも下方となる姿勢に傾斜を帯びて固定されている。
【００９３】
また燃料配管３４は、撹拌手段４側に近接する上方の第１の分離器６０ａの流出口３７と、燃焼部Ｂ側に近接する下方の第２の分離器６０ｂの流入口３６とを連結する。そして燃料配管３４の少なくとも一部は、図１５に示すように、撹拌手段４側を上方とし、かつ燃焼部Ｂ側を下方として傾斜を帯びた姿勢に固定されており、すなわち燃焼部Ｂ側に近接するにつれて下降している。そして燃料配管３４と分離器６０の流入口３６との連結領域４４においては、実質的に燃料の進行方向である燃焼部Ｂ側が上昇するよう、燃料配管３４を屈曲していることが好ましい。さらに詳しくは、第１の分離器６０ａと第２の分離器６０ｂとを連結する燃料配管３４は、その一部を屈曲して段差状に形成されている。燃料配管３４の形状について、流体の実質上の進行方向にしたがって具体的に説明する。燃料配管３４は、第１の分離器６０ａの流出口３７近傍においては略水平に固定され、続いてこの水平域から下方に屈曲する。すなわち、燃料配管３４は、第１の分離器６０ａの流出口３７から、第２の分離器６０ｂの流入口３６側へ下方に伸びる下降勾配領域４５を有する。そして燃料配管３４は、この下降勾配領域４５の最低部において上方に屈曲した上昇勾配領域４６を備える。具体的に、上昇勾配領域４６は、下降勾配領域４５から連続しており、そして第２の分離器６０ｂの流入口３６との連結領域４４において、この第２の分離器６０ｂ側を上方とする姿勢に屈曲している。さらに上昇勾配領域４６の端部は、第２の分離器６０ｂの流入口３６と連結する（図１６参照）。また図１５の例では、上昇勾配領域４６が、第１の分離器６０ａの流出口３７よりも下方に位置する。より具体的には、燃料配管３４は、鉛直方向において、第１の分離器６０ａと第２の分離器６０ｂとの高低差の間に配置されている。一方、燃料配管３４の内径は８ｍｍ以下、好ましくは１．５ｍｍ以上８ｍｍ以下とする。このように撹拌手段４から燃焼部Ｂまでの流路において、上記範囲の内径を有する燃料配管３４を利用して、上記の独特の勾配を設けることで、装置１００内に残留するエマルジョン燃料が分離した場合であっても、油分の高い油成分のみを低位置側の燃焼部Ｂへと移送することができる。それはエマルジョン燃料の流速を低減できるからである。
【００９４】
すなわち、撹拌手段４の撹拌を停止した状態で、撹拌手段４の流路以降に残留するエマルジョン燃料は、自重によって低位置側へと移動する。ただ、上記範囲の内径を有する燃料配管３４であれば、エマルジョン燃料の進行速度を制限して、緩やかに流動させることができる。そして残留エマルジョン燃料は、図１６に示すように、下降勾配を備える燃料配管３４内を移動し、上昇勾配に変化する連結領域４４にて、流動速度をゆるめる。そして減速したまま分離器６０内へと進行する。分離器６０内で略滞留したエマルジョン燃料は、比重の差より下層側の水成分４２と、上層側の油成分４３とに分離する。そして上層の油成分４３のみが流出口３７を介して燃料配管３４側に進行し、燃焼部Ｂへと供給される。
【００９５】
また、上記燃料の移動に影響を及ぼさない範囲であれば、燃料配管３４の一部が、第２の分離器６０ｂよりも下方に位置されていてもかまわない。すなわち燃料配管３４と第２の分離器６０ｂとの連結領域４４において、屈曲における最も低い部分が第２の分離器６０ｂよりも下方に位置する形態とできる。これにより上昇勾配領域４６の傾斜度を高めることができ、エマルジョン燃料の分離後における水分の高い成分を、燃焼部Ｂへ供給することを回避できる。
【００９６】
さらに図１５の例では、下降勾配領域４５及び上昇勾配領域４６とを備える燃料配管３４を複数有する。そして燃料配管３４の径路途中に複数の分離器６０を備える。この分離器６０は、流入口３６側を低位置としてかつ流出口３７側を高位置とする姿勢に勾配を付加して固定されることが好ましい。これにより、装置１００の停止中、残留エマルジョン燃料において、高位置の撹拌手段４側から低位置の燃焼部Ｂ側への流動速度を好適に調整しつつ、分離器内での水油の分離を促進できるからである。したがって、それぞれの分離器の傾斜度は一定、あるいは配置位置によって勾配に緩急をつけるなどそれぞれに規定してもよく、流体の進行スピードを考慮して決定することができる。例えば、燃焼部Ｂに最も近接する側の分離器６０のみを略水平とし、他の分離器６０については燃焼部Ｂ側を高くしつつ撹拌手段４側を低くする姿勢に固定するなど、燃料配管の部位によって、流体速度を変化させる構造としてもよい。ただ、少なくとも一の分離器６０は、燃焼部Ｂの近傍に設置されることが好ましい。これにより、燃焼部Ｂの直前で燃料の分離を促すことができるため、水分が燃焼部Ｂ側へと流出することを一層確実に回避しつつ、水分を低減した油分を燃焼部側へと送出できる。
【００９７】
また分離器６０は、図１６に示すように、流入口３６側の開口部に挿入して連結されたソケット４７を備える。このソケット４７は、内部を空洞とする管であって、一方の端部を分離器６０の内部に、他方の端部を分離器６０の外部にそれぞれ配置している。ソケット４７の外部側の端部は、燃料配管３４に連通する状態で連結継手４８により燃料配管３４と締結されており、燃料配管３４内を通過した流体を、ソケット４７を介して分離器６０内へと移動させることができる。したがって、連結強度の観点からはソケット４７の外径を燃料配管３４の内径と略一致させることが好ましい。さらにソケット４７は、分離器６０と同様の勾配姿勢に固定されており、すなわち燃料配管３４との連結側を下方にし、他端側を上方とする姿勢に傾斜を帯びて固定される。図１５の例では、燃料配管３４の上昇勾配領域４６と、このソケット４の傾斜が略同一であり、つまり燃料配管３４の延長線上にソケット４が連結されている。また、分離器６０内でのソケット４７の差し込み深さは特に限定しないが、図１５に示すように、分離器６０の内部にソケット４７の配管を突き出すことで、分離器６０内部で分離した油分を、水分よりも先に前方の配管へと送出できる。具体的には、分離器６０は、分離器６０の低い側が燃焼部Ｂから離間する側に相当するよう勾配を帯びており、この分離器６０内の底位置に沈降した水分が、ソケット４７と分離器６０の隙間に滞留する。この結果、装置１００の運転再開時に、分離した水分を油分より遅延して送出できる。つまりソケット４７が、分離器６０内で分離した水分を一時的に堰き止める役割を担っており、すなわち相対的に油分を先行して燃焼部Ｂ側へと移動させることができる。
【実施例４】
【００９８】
また、実施例１のエマルジョン燃料供給装置１００に、さらに燃焼部Ｂ及び燃料油タンクＴ1、及び燃焼部Ｂ及び燃料油タンクＴ1を連結する燃料油管Ｋを付加した燃焼装置を実施例４とする。燃焼部ＢはバーナＢ1、Ｂ2の燃焼状態を制御する燃焼制御手段を備えても良い。この燃焼部Ｂの燃焼制御手段とエマルジョン燃料供給装置１００側の制御手段１５とを連動させることで、バーナＢ1、Ｂ2の燃焼状態に応じた燃料供給量を制御することができる。
【００９９】
例えば燃焼制御手段によって温度や二酸化炭素の排出量など周囲の環境因子を感知し、これに応じて燃焼量を調節する。さらに制御手段１５はバーナの燃焼状態に連動して、これに適した水の送出量を水ポンプＰ1、Ｐ2によって調節する。すなわち、燃焼部Ｂに対するエマルジョン燃料や燃料油の供給量を、周囲の環境因子に応じた適量として、一層精密に制御できる。
【０１００】
また制御手段による伝達方向はバーナ側からポンプあるいは弁への一方向に限定されず、命令伝達を双方向としてもよい。ただ、燃焼状態の制御と燃料供給側の制御は必ずしも連動する必要はなく、別個の制御手段として個々に設け、単独の操作とする形態でもよい。これにより例えば燃料油のみ、あるいはエマルジョン燃料のみを燃焼部Ｂへ供給する形態とできる。また、燃焼部Ｂの温度を計測可能とし、計測温度によって原料の配合比率を調節する形態としてもよい。
【０１０１】
上記構成のエマルジョン燃料供給装置及びエマルジョン燃料燃焼装置であれば、水の配合量を全体の３０％まで高めても効率の良いエマルジョン燃料が生成されることを本発明者は確認している。また、燃焼用の燃料としてエマルジョン燃料を使用することで、燃料油のみを利用する場合と比較して、煤塵が抑制され、ＮＯxやＳＯxなどを低減できる。さらに、エマルジョン燃料を完全燃焼させることができるため、管に煤（カーボン）等が付着することを回避できる。この結果、装置の耐用寿命を長期化でき、好ましい。
【産業上の利用可能性】
【０１０２】
本発明のエマルジョン燃料供給装置及びエマルジョン燃焼燃焼装置は、ボイラーあるいは自動車や船舶などの内燃機関に燃料を供給する燃料供給装置あるいは燃焼装置に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】実施例１に係るエマルジョン燃料供給装置の配管の簡略図である。
【図２】実施例１に係るエマルジョン燃料供給装置のタイミングチャートを示す。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ’線における断面図である。
【図４】図１のＩＶ−ＩＶ’線における断面図である。
【図５】撹拌手段の他の形態を示す断面図である。
【図６】撹拌羽根の簡略図である。
【図７】撹拌羽根の平面図である。
【図８】撹拌羽根の一部側面図である。
【図９】図３のＩＸ−ＩＸ’線における断面図である。
【図１０】実施例１に係るエマルジョン燃料供給装置の配管における一部拡大図である。
【図１１】実施例１に係るエマルジョン燃料供給装置の一部拡大図である。
【図１２】実施例１の分離器に係る拡大図である。
【図１３】実施例２に係るエマルジョン燃料供給装置の一部拡大図である。
【図１４】実施例２の分離器に係る拡大図である。
【図１５】実施例３に係るエマルジョン燃料供給装置の一部拡大図である。
【図１６】実施例３の分離器近傍に係る拡大図である。
【図１７】従来のエマルジョン燃料製造供給装置に係る各部品と配管の系統図を示す。
【図１８】図１７のエマルジョン燃料製造供給装置の説明図である。
【符号の説明】
【０１０４】
１、５０、６０…分離器
２…計時手段
４…撹拌手段
５…開閉制御手段
６…内壁
７…回転シャフト
８…撹拌羽根
９…抵抗板
１０…スペーサ
１１…加熱手段
１２…水タンク
１５…制御手段
１７…水流路管
１８…羽根の折曲面
１９…合流管
２０…流通孔
２１…基準線
２２…流路管継手
２３…予備撹拌槽
２４…貯留槽流出孔
２５…磁石固定コア
２６…永久磁石
２７…閉塞面
２８…回転シャフト受け
２９…外筒
３０…ボルト用受け座
３１…ボルト
３２…アンカー
３３…流出管継手
３４…燃料配管
３６…流入口
３７…流出口
３８…仕切り板
３９…区画域
３９ａ…上段側区画域
３９ｂ…下段側区画域
４０…連通域
４１…空気抜き
４２…水性分
４３…油成分
４４…連結領域
４５…下降勾配領域
４６…上昇勾配領域
４７…ソケット
４８…連結継手
６０ａ…第１の分離器
６０ｂ…第２の分離器
１００…エマルジョン燃料供給装置
８００…エマルジョン燃料製造供給装置
８０２…エンジン
８０３…乳化装置
８０４…燃料ポンプ
８０５…リリーフ弁
８０６…供給弁
８０８…エマルジョン燃料
８１０…原料
８１０ａ…水
８１０ｂ…乳化剤
８１０ｃ…軽油
８１１…原料タンク
８１１ｃ…軽油タンク
８１２…供給ポンプ
８１３…混合流体
８１４…混合槽
８１５…ポンプ
９００…燃焼装置
Ｂ…燃焼部
Ｂ1、Ｂ2…バーナ
ｈ…高低差
Ｋ…燃料油管
Ｌ…運転ランプ
Ｍ…モータ
Ｐ…接合用プーリー
Ｐ1、Ｐ2…水ポンプ
Ｐ3…流出用ポンプ
ＳＷ…スイッチ
Ｔ…所定の時間
Ｔ1…燃料油タンク
Ｖ1、Ｖ2…水供給弁
Ｖ3…エマルジョン燃料供給弁
ＶA…第１の燃料油弁
ＶB…第２の燃料油弁
θ…折曲角度
θ2、θ3、θ4…傾斜角度
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エマルジョン燃料供給装置及びエマルジョン燃料燃焼装置に関し、詳しくは水と燃料油よりエマルジョン燃料を生成し、これを燃焼装置に供給可能なエマルジョン燃料供給装置及びエマルジョン燃料燃焼装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、排気ガスの削減化など環境保護意識の高まりや燃料コストの高騰から、エマルジョン燃料が注目を浴びている。エマルジョン燃料とは水と燃料油とを混合して得られる燃料であり、以下のような利点を備える。
【０００３】
エマルジョン燃料を内燃機関で着火すると、低沸点の水粒子が気化・蒸発する。すると水粒子の周りを取り囲む油が飛散し、油はより細かい粒子となる。この微爆作用により燃料の噴霧油滴中に含まれた水粒子が、燃焼に伴う熱により気化蒸発をする際に、周囲の油滴を更に微細化する。この結果体積当たりの油粒子の表面積が大きくなり、すなわち酸素との接触面積が増加するため、酸素との反応が向上して燃焼が促進し、局部的な不完全燃焼を低減できる。
【０００４】
上記の効果に加えて、エマルジョン燃料は炭素分の多い燃料に対して水が触媒となり燃焼を促進させることができる。その他、水が蒸発する際に蒸発潜熱を火炎から奪うことにより、火炎のピーク温度を抑制するなどの作用を有する。これにより高効率な燃焼が実現でき、粒子状物質や窒素酸化物など環境汚染の源を低減できる。このような有益性からエマルジョン燃料を利用可能なエマルジョン燃料供給装置が種々開発されている（例えば特許文献１）。
【０００５】
ところでエマルジョン燃料の燃焼効率を高めるためには、水と燃料油との均一性が要である。ところが、予め調合されたエマルジョン燃料を貯蓄タンクに溜める構造では、時間経過によりエマルジョン燃料が水と燃料油とに分離されて、燃料における含水率の上昇による着火不良や、内燃機関の潤滑不良、錆の発生による異常摩擦など、部材の耐久性の低下を引き起こす虞がある。特に、装置の停止時に装置内に残留したエマルジョン燃料が、時間の経過に伴って分離し、装置の再開時において水分が燃焼部へと送られる結果、燃焼に支障をきたす虞があった。
【０００６】
また、装置内で精製されたエマルジョン燃料を一時的に貯蔵するための貯蓄タンクは、装置全体の大型化を促す。同様に、エマルジョン燃料の分離を低減するために乳化剤を添加する形態は、乳化剤用のタンクや、これと連結する専用の配管を用意する必要があり、装置の複雑化や高コスト化を誘引する。また、既存の装置との代替において、現況のスペースに収納しきれない問題もあった。
【０００７】
上記の問題を受け、エマルジョン燃料の送出管とは別個に、燃料油専用の送出管を設け、エマルジョン燃料の低質時には燃料油のみを送出する構造とした装置が開発されている（例えば特許文献２）。すなわち、燃料を燃焼部へ送出する送出管を、それぞれの燃料供給源に連結した専用径路に分岐させ、この岐路地点においては三方弁などの弁を使用し、流路方向を適宜調整することで、燃焼部側へ送出する燃料を択一的に選択可能としている。このような形態の一例として、装置の運転再開時には油成分のみを供給可能なエマルジョン燃料製造供給装置を図１７に示す。図１７は特許文献２のエマルジョン燃料製造供給装置に係る各部品と配管の系統を示す簡略図である。図１７のエマルジョン燃料製造供給装置８００は、原料８１０が、原料タンク８１１から供給ポンプ８１２により混合槽８１４へ投入され、水８１０ａ、乳化剤８１０ｂ、軽油８１０ｃが混ぜ合わされた混合流体８１３が作られる。混合流体８１３は、ポンプ８１５により乳化装置８０３へ送り出され、エマルジョン燃料８０８となって燃料ポンプ８０４によりエンジン８０２へ供給される。また、乳化装置８０３とエンジン８０２の配管の途中にリリーフ弁８０５を介して混合槽８１４へ繋がる配管が設定され、また、軽油タンク８１１ｃからは、混合槽８１４への配管途中で枝分かれし、燃料ポンプ８０４の直前に三方弁である供給弁８０６を介して接続されている。これにより適宜配管を切り替えることができ、具体的には燃料供給を純粋な軽油８１０ｃとエマルジョン燃料８０８とに自在に変更できる。
【０００８】
すなわち、エマルジョン燃料製造供給装置８００を始動させるときは、図１８（ａ）に示すように、軽油８１０ｃが図の太線の部分を移動し、純粋な軽油のみで始動する。その後の通常運転時では、図１８（ｂ）に示すように、エマルジョン燃料８０８がエンジン８０２へと送り込まれる。さらに装置８００を停止させるときは、図１８（ｃ）に示すように配管内に残留するエマルジョン燃料８０８を撹拌槽８１４へ戻し、軽油タンク８１１ｃと直接エンジン８０２とをつなぐ配線とする。これにより配管内に残留しているエマルジョン燃料８０８は全て軽油８１０ｃに置換される。したがってエンジン停止から再開時の間に、配管内に残留しているエマルジョン燃料８０８が分離して、この水がエンジン再開時にエンジン側へと流入するのを回避でき、つまりエンジン再開時には純粋な軽油のみで駆動できる。
【０００９】
しかしながら、図１７及び図１８の装置８００は、燃料を切り替えるための配管が複雑であり、したがって配管ラインの切換を実現する供給弁８０６の制御系も含めて装置のメンテナンスに手間がかかる。さらに、水と油との乳化を促進させるため乳化剤８１０ｂ等の界面活性剤や、乳化装置８０３を別途必要とするため、装置の大型化及びコストの上昇につながる虞もある。加えて、新たなシステムであるため既存の燃焼装置には適用できず、エマルジョン燃料の普及の妨げとなっていた。
【特許文献１】特開平４−３１３６１６号公報
【特許文献２】特開２００７−２０４６００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、従来のこのような問題点を解消するためになされたものである。本発明の主な目的は、乳化剤を使用せず、また生成後のエマルジョン燃料を一時的に貯蓄するための貯蔵領域を不要として装置全体を小型化することにある。また、他の重要な目的は、配管を簡便としながら、装置の再開時には油分の高い燃料を燃焼部へと送出可能とすることにある。さらに他の目的として、既存の設備にも容易に適用可能として、エマルジョン燃料の普及に資するエマルジョン燃料供給装置及びエマルジョン燃料燃焼装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するために、本発明の第１のエマルジョン燃料供給装置は、燃料油を燃焼させる既存の燃焼装置に付加可能なエマルジョン燃料供給装置であって、燃料油を燃焼装置に送出する既設の燃料油管Ｋから分岐して、水及び燃料油を混合させる合流管１９と、水供給源から供給した水を合流管１９へ送出するための少なくとも一の水ポンプＰ1と、合流管１９に連結し、かつ水及び燃料油の混合溶液を撹拌してエマルジョン化させる撹拌手段４と、撹拌手段４に連結してエマルジョン燃料を燃焼部Ｂへと送出する燃料配管３４と、燃料配管３４に連結し、かつ撹拌手段４と燃焼部Ｂとの間に介在される分離器１と、を有する。そして分離器１は、エマルジョン燃料が流入する流入口３６と、エマルジョン燃料を流出させる流出口３７とを備えており、分離器１の流入口３６が、鉛直方向において流出口３７よりも下方に位置していることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の第２のエマルジョン燃料供給装置は、撹拌手段４の撹拌を停止した状態で、分離器１に滞留するエマルジョン燃料の内、水分が少なく油分が多い成分を燃焼部Ｂ側へと移動させつつ、水分が多く油分が少ない成分を分離器１内に滞留するよう構成してなることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の第３のエマルジョン燃料供給装置は、分離器１の内部には空洞が形成されており、空洞を略鉛直方向において複数段に区画しつつ、それぞれの区画の少なくとも一部が連通するように仕切り可能な仕切り板３８を有している。そして分離器１内部の最下段の区画域３９に流入口３６を設けており、分離器１内に蓄えられる燃料の内、水分が多く油分が少ない成分が下段の区画域３９に沈降し、かつ水分が少なく油分が多い成分が上段の区画域３９に移動されるよう構成してなることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の第４のエマルジョン燃料供給装置は、分離器１の流出口３７と、燃焼部Ｂとの高低差ｈが１０ｍｍ〜２０ｍｍであることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の第５のエマルジョン燃料供給装置は、分離器１の流出口３７は、鉛直方向において燃焼部Ｂよりも下方に位置している。また燃料配管３４の少なくとも一部が、燃焼部Ｂ側を上方としかつ流出口３７側を下方として傾斜を帯びた姿勢に固定されていることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の第６のエマルジョン燃料供給装置は、第３のエマルジョン燃料供給装置における燃料配管３４の内径が１３ｍｍ以上であることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の第７のエマルジョン燃料供給装置は、撹拌手段４が、鉛直方向において燃焼部Ｂよりも上方に固定されている。そして燃料配管３４の少なくとも一部が、撹拌手段４側を上方とし、かつ燃焼部Ｂ側を下方として傾斜を帯びた姿勢に固定されてなることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の第８のエマルジョン燃料供給装置は、第５のエマルジョン燃料供給装置における燃料配管３４の内径が８ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の第９のエマルジョン燃料供給装置は、分離器６０を複数有しており、燃料配管３４は、撹拌手段４側に近接する上方の第１の分離器６０ａの流出口３７と、燃焼部Ｂ側に近接する下方の第２の分離器６０ｂの流入口３６とを連結している。さらに燃料配管３４は、第１の分離器６０ａの流出口３７から第２の分離器６０ｂの流入口３６側へ下方に伸びる下降勾配領域４５と、この下降勾配領域４５から連続し、第２の分離器６０ｂの流入口３６との連結領域４４において、第２の分離器６０ｂ側を上方とする姿勢に屈曲した上昇勾配領域４６とを有している。そして上昇勾配領域４６が、第１の分離器６０ａの流出口３７よりも下方に位置することを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の第１０のエマルジョン燃料供給装置は、下降勾配領域４５及び上昇勾配領域４６とを有する燃料配管３４を複数備えることを特徴とする。
【００２１】
また、本発明の第１１のエマルジョン燃料供給装置は、さらに水ポンプＰ1の作動状態を制御する制御手段１５を有することを特徴とする。
【００２２】
また、本発明の第１２のエマルジョン燃料供給装置は、水ポンプＰ1を複数有しており、制御手段１５がそれぞれの水ポンプＰ1を独立して停止状態または作動状態に制御可能に構成していることを特徴とする。
【００２３】
また、本発明の第１３のエマルジョン燃料供給装置は、制御手段１５が、さらに撹拌手段４の作動状態を制御可能であって、かつ撹拌手段４の駆動からの経過時間を計測可能な計時手段２を有しており、計時手段２により計測された所定の時間経過後に、制御手段１５によって水ポンプＰ1を作動状態に構成していることを特徴とする。
【００２４】
また、本発明の第１４のエマルジョン燃料供給装置は、水ポンプＰ1と撹拌手段４の間に配置し、かつ合流管１９に連結して、水と燃料油との混合溶液を加熱する加熱手段１１を有することを特徴とする。
【００２５】
また、本発明の第１５のエマルジョン燃料供給装置は、水を貯蓄するための水タンク１２を有しており、水ポンプＰ1が水タンク１２に連結して、水タンク１２内の水を合流管１９へ送出可能に構成していることを特徴とする。
【００２６】
また、本発明の第１６のエマルジョン燃料供給装置は、撹拌手段４が、中空円筒状の内壁６と、円筒状の略中心を長手方向に挿通して回転可能な回転シャフト７と、回転シャフト７の軸方向と略直交する方向に突出するよう連結され、連結部から内壁６側へ放射状に延伸しており、かつ回転シャフト７の動きに追従して連結部を中心に回転可能な撹拌羽根８とを備えている。そして撹拌羽根８が、羽の厚み方向に貫通した流通孔２０を有していることを特徴とする。
【００２７】
また、本発明の第１７のエマルジョン燃料供給装置は、撹拌羽根８の一部を折曲させて羽面を傾斜させていることを特徴とする。
【００２８】
また、本発明の第１８のエマルジョン燃料供給装置は、撹拌羽根８が、回転シャフト７との連結部から内壁６側への略放射方向を基準線２１として折曲されており、撹拌羽根８の折曲角度が２５°〜３０°であることを特徴とする。
【００２９】
また、本発明の第１９のエマルジョン燃料供給装置は、撹拌手段４の手前に配置され、原料を予め混合させる予備撹拌層２３を有することを特徴とする。
【００３０】
また、本発明の第２０のエマルジョン燃料燃焼装置は、水と燃料油とからなるエマルジョン燃料を燃焼可能なエマルジョン燃料燃焼装置であって、燃料油またはエマルジョン燃料を燃焼可能な燃焼部Ｂと、燃料油を貯蓄するための燃料油タンクＴ1と、この燃料油タンクＴ1と燃焼部Ｂとを連結し、燃料油を燃焼部Ｂへ送出可能な燃料油管Ｋと、燃料油管Ｋに連結して燃焼部Ｂへエマルジョン燃料を流出可能なエマルジョン燃料供給装置と、を有している。そしてこのエマルジョン燃料供給装置が第１ないし第１９のエマルジョン燃料供給装置のいずれか一であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３１】
本発明のエマルジョン燃料供給装置によれば、主に重油や軽油のみを燃焼部に供給する従来型の燃焼装置に適用できる。すなわち既存の設備を利用できるため低コストでエマルジョン燃料を適用でき、環境負荷の低減されたエマルジョン燃料の普及を促進できる。
【００３２】
また、本発明のエマルジョン燃料供給装置であれば、燃料油用とエマルジョン燃料用とにそれぞれ専用の配管を設けずして、主に一の配管系統のみを利用する。そして、この配管で、装置の再開時においては、燃焼部側へ油分の高い燃料を燃焼側へ送出し、その後はエマルジョン燃料を送出させることができる。言い換えると、一の配管系統のみで、油分の異なる燃料を送出することができる。これは、本発明の装置が、分離器でもって、分離したエマルジョン燃料の実質上油成分のみを燃焼部側へ送出可能な独特の構造を備えるからである。すなわち、エマルジョン燃料が時間経過とともに分離し、比重の大きい水成分が下層へと沈降し、一方、油成分が上層へと移動する特徴を積極的に利用したものである。この結果、エマルジョン燃料供給装置の配管を容易とでき、機械的または時間的な制御を簡便とできる他、メンテナンスが容易となる。また装置の動作中、常に流路方向を略一定として、配管系統の切り替えを要しないないため、操作を簡易としつつ、ライフ特性をも改善できる。
【００３３】
さらに本発明のエマルジョン燃料供給装置及びエマルジョン燃料燃焼装置であれば、乳化剤等の界面活性剤を不要としてエマルジョン燃料を生成できる。これは撹拌手段による高い撹拌能力を備えるからである。水と液体燃料油のみを混合することで得られるエマルジョン燃料は、液体燃料油だけで燃焼させるよりも著しく高い熱量を得ることができる。また、水の配合量分だけ燃料コストを低減することができる他、二酸化炭素の排出を５０％以下に抑制できることを本発明者は確認しており、したがって排煙量を顕著に軽減させて環境負荷を低減した燃料とできる。さらに、乳化剤を不要とすることでコストを削減できる。加えて得られたエマルジョン燃料を一時的に貯蔵するタンクを省略できるため、装置全体を小型化できる。
【００３４】
特に燃料油を燃焼装置に送出する燃料油管の一部に、エマルジョン燃料を精製する径路を挿入する構造とすることで、既存の燃焼装置を適用してこれにエマルジョン燃料を供給する形態へと容易に流用できる。
【００３５】
さらに、本発明の装置は、制御手段により水ポンプの稼働状態を制御できる。これにより、撹拌装置内に供給する燃料油と水との配合比率を適宜調整できる。またエマルジョン燃料精製に要する水の送出量を過不足なく適量とできる。特に、装置の再開時において、水の供給の開始を所定の時間だけ遅らせることで、この所定の間に撹拌装置内へ燃料油のみを送出できる。この結果、上記、エマルジョン燃料の分離した油成分が、装置の再開時において先に消費される際に、相対的に残留エマルジョン燃料の含水率が高くなるが、この所定の間に燃料油のみを供給することによって、先行して消費した油成分を補填できる。つまり装置の再開当初においても、油水の配合比率を所定の割合として、質の高いエマルジョン燃料を精製することができる。
【００３６】
また、本発明の装置は、鉛直方向における分離器と燃焼部との位置関係に応じて、燃料配管の内径を所定の径とする。これにより、エマルジョン燃料供給装置の作動停止後に装置内に残存したエマルジョン燃料が水層と油層とに分離した際、分離器内において水成分を比重の大きい下層へと沈降させて、装置の再開時に水成分が燃焼装置側へ進行するのを回避する。一方、上層へと移動する油成分のみを燃焼側へと送出可能とでき、装置の運転再開時における着火不良を回避できる。
【００３７】
さらに本発明の装置によれば、撹拌手段による撹拌の効率性が一層高まり、原料の均質性が向上された品質の高いエマルジョン燃料を供給できる。この結果、原料の十分な撹拌が実現された良質なエマルジョン燃料とした後に燃焼装置へと供給することができる。つまり、エマルジョン燃料供給装置の起動開始後に初めて原料を混合してエマルジョン化を図り、エマルジョン燃料生成後は速やかにこれを燃焼装置へと供給することが可能となり、精製されたエマルジョン燃料を一時的に貯蓄する必要がない。したがってエマルジョン燃料の貯蔵タンクを省略できる。このように連続精製方式とすることで、装置の小型化を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための、エマルジョン燃料供給装置及びエマルジョン燃料燃焼装置を例示するものであって、本発明は、エマルジョン燃料供給装置及びエマルジョン燃料燃焼装置を以下のものに特定しない。さらに、本明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」、及び「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。特に実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。また、一部の実施例、実施形態において説明された内容は、他の実施例、実施形態等に利用可能なものもある。
【実施例１】
【００３９】
（構造）
実施例１のエマルジョン燃料供給装置１００（以下、単に「装置」と記載することがある。）は、主に燃料油のみを燃焼させる既存の燃焼装置９００に付加できる。さらに装置１００は、水と燃料油とからエマルジョン燃料を製造し、得られたエマルジョン燃料を燃焼装置へと供給可能とする。実施例１における燃料油とは重油や軽油などを意味しており、またエマルジョン燃料とは例えば水と軽油、水と重油、メタノールと軽油のように不溶性燃料同士を乳化させた燃料のことを言う。図１に、実施例１に係るエマルジョン燃料供給装置１００の構成を示す配管簡略図を記し、図２にこのエマルジョン燃料供給装置１００の操作に係るタイミングチャートを示す。以下、図１及び図２を用いてエマルジョン燃料の生成に係る一連の流路系統を説明する。
【００４０】
一般的な既存の燃焼装置９００は図１の一点鎖線領域で示すように、燃料油を貯蓄する燃料油タンクＴ1と、内燃機関を備える燃焼部Ｂと、この燃料油タンクＴ1と燃焼部Ｂとを連結して燃料油を燃焼部Ｂへ流出させる燃料油管Ｋとで主に構成される。そして燃料油は燃料油管Ｋを介して略一方向に進行して燃焼部Ｂへと送出される。この従来の燃焼装置９００に実施例１のエマルジョン燃料供給装置１００を付加することでエマルジョン燃料を燃焼部Ｂへ供給可能とする。
【００４１】
具体的に、エマルジョン燃料供給装置１００の配管にかかる簡略図を、図１の二点鎖線領域に示す。エマルジョン燃料供給装置１００は、既存の燃料油管Ｋを分岐するように燃料油管Ｋの径路途中に連結する。そして図１に示すように、燃料油の進行方向において、分岐以降の燃料油管Ｋ側には第１の燃料油弁ＶAを、また分岐以降のエマルジョン燃料供給装置１００側には第２の燃料油弁ＶBをそれぞれ設けている。そして各弁の開閉を切り替えることで、既存の燃焼装置９００あるいはエマルジョン燃料供給装置１００の使用を適宜選択できる。例えば、通常の燃料供給はエマルジョン燃料供給装置１００を介してエマルジョン燃料とし、エマルジョン燃料供給装置１００の故障時、あるいは装置１００の初期動作の際には、既存の燃焼装置９００を使用する形態とできる。
【００４２】
また装置１００は、第２の燃料油弁ＶBと連結し、第２の燃料油弁を経由した燃料油が、水供給源より供給された水と合流する合流管１９を備える。言い換えると、燃料油管Ｋより分岐した合流管１９は、径路途中で水供給源より水を供給され、燃料油及び水を混合させる。さらに合流管１９は撹拌手段４に連結して、この混合溶液を撹拌手段４へと送出する。撹拌手段４は、モータＭを駆動源としており、内部に設けられた撹拌羽根によって、流入した混合溶液を有効に撹拌してエマルジョン化させる。得られたエマルジョン燃料は、燃料配管３４を経由して燃焼部Ｂ側へと送出される。また、エマルジョン燃料供給装置１００は、燃料配管３４に連結し、かつ撹拌手段４と燃焼部Ｂとの間に介在する分離器１を有する。この分離器１の詳細については後述するが、エマルジョン燃料が分離器１を通過することで、エマルジョン燃料の水成分を沈降させ、一方で油成分のみを高効率に回収して、これを燃料側へと供給する形態とできる。
【００４３】
すなわち、図１のエマルジョン燃料供給装置１００は、燃焼部Ｂへの燃料油の直接的な供給径路を維持したまま、さらに分岐した合流管１９側へ燃料油を送出してエマルジョン燃料とした後、これを燃焼部Ｂへ送出するエマルジョン燃料精製径路を備える。つまり、燃料油のみを送出する既存の燃料油専用径路に、エマルジョン燃料精製用の専用径路をバイパス接続した構造としている。そして、エマルジョン燃料を燃焼部Ｂへと供給する通常の形態では、第１の燃料油弁ＶAを閉じ、かつ第２の燃料油弁ＶB を開放することで、燃料油の供給径路をエマルジョン燃料供給装置１００側とする。また、エマルジョン燃料供給装置１００を作動させない場合は、第１の燃料油弁ＶAのみを開放して、既存の燃焼装置の形態としても使用できる。
【００４４】
さらに装置１００は、水供給源から供給した水を合流管１９へ送出するための少なくとも一の水ポンプＰ1、Ｐ2を備える。図１の例では、水供給源として水を貯蓄するための水タンク１２を利用している。さらに水タンク１２に水ポンプＰ1、Ｐ2を連結し、この水ポンプＰ1、Ｐ2を介して水タンク１２内の水を合流管１９へ送出可能としている。
【００４５】
また装置１００は、水ポンプＰ1、Ｐ2の作動状態を制御する制御手段１５を備える。図１の例では、制御手段１５は２個の水ポンプＰ1、Ｐ2をそれぞれ独立して停止状態または作動状態に制御できる。ところで、第２の燃料油弁ＶBの開放により、常時、略一定した燃料油が合流管１９へと流出する。この燃料油の送出量に応じた水量を、水供給源側の水ポンプでもって調節することで、燃料油と水との配分量を適宜調節できる。
【００４６】
また、制御手段１５は、駆動時からの時間経過に伴って各部材のＯＮ／ＯＦＦ動作を制御する開閉制御手段５と、装置１００の駆動時からの経過時間を計測可能な計時手段２を備える。この計時手段２と開閉制御手段５とを連動させることで、装置１００に内在する総エマルジョン燃料の水油の配分を精密に制御でき、この結果、エマルジョン化に必要な原料を過不足なく撹拌可能として、品質の高いエマルジョン燃料を得られる。
【００４７】
（燃料供給の流れ）
さらに、図１のエマルジョン燃料供給装置は、同一の配管を利用しながら、時間の経過に応じて、油分の異なる燃料を燃焼部Ｂ側へと送出できることを特長とする。具体的には、装置の停止後に、装置内に残留したエマルジョン燃料の分離による油成分を、分離器１によって抽出する。そして装置１００の運転再開時には、この抽出された略油成分のみを流出させて、これを燃焼し、所定の時間経過後にエマルジョン燃料を燃焼部Ｂへと送出可能な形態としている。以下、図２のタイミングチャートを併用して、時間経過に沿った流路系統を説明する。まずエマルジョン燃料供給装置１００の始動時、スイッチＳＷをオンにし、始動命令を制御手段１５へと伝送する。始動信号を受信した制御手段１５は、加熱手段１１及びモータＭを起動させ撹拌手段４を駆動させる。また、運転開始から所定の時間Ｔだけ、水ポンプＰ1、Ｐ2を停止状態とするのが好ましい。これにより、所定の時間、合流管１９への水の供給が停止する。一方で、燃料油は、装置の運転開始から常に燃料油タンクＴ1から自然流により放出されており、第２の燃料油弁ＶBを介して合流管１９へと進行する。すなわち運転開始から所定の時間Ｔだけ、撹拌手段４側には燃料油のみが供給される。これは、上述の装置１００の運転再開時に、残留エマルジョン燃料の略油成分のみが先行して消費されるため、相対的に水成分の割合が増加する現象を考慮したものである。つまり、水ポンプＰ1、Ｐ2の作動を所定の時間Ｔだけ遅延させることで、水の供給を停止し、燃料油のみを送出する。この結果、先行して消費された油成分の油量を補給して、全体の水油の配合量を適切に維持できるため、質の高いエマルジョン燃料を得られる。
【００４８】
さらにモータＭの駆動開始より所定の時間Ｔ経過後、制御手段１５によって、水タンク１２に接続された水ポンプＰ1、Ｐ2を作動状態とし、合流管１９へ水を供給する。この結果、合流管１９で燃料油と水とが合流されて混合流体となり、この混合流体を撹拌手段４でもって撹拌させる。撹拌手段４で混合流体をエマルジョン化した後、得られたエマルジョン燃料を燃焼部Ｂへと供給する。
【００４９】
また、撹拌手段４の駆動から水ポンプＰ1、Ｐ2の作動までの所要時間Ｔは、撹拌羽根の枚数または形状、撹拌手段４や分離器１の容量、モータＭの回転数、あるいは後述する加熱手段１１における加熱温度等に依存して適宜決定される。例えば、図１のように燃焼部Ｂに２基のバーナを備え、撹拌手段４の容積が２．９リットル、分離器１の容積が約０．５リットルの形態において、燃料油の供給を６０リットル／時間、水の供給を燃料油の供給量の２５％とした場合、水ポンプＰ1、Ｐ2の遅延時間を３分〜１０分とすることで燃料効率の高いエマルジョン燃料を得ることができる。
【００５０】
さらに、エマルジョン燃料の供給を停止する際には、スイッチＳＷをオフにして制御手段１５に停止命令を伝送する。制御手段１５は水ポンプＰ1、Ｐ2を停止状態とし、これとほぼ同時に加熱手段１１及びモータＭを停止させる。また、エマルジョン燃料供給装置１０は、装置１００の作動中にわたって、点灯表示可能な運転ランプＬを具備してもよい。
【００５１】
なお、水と燃料油との混合溶液を撹拌手段４に流入させる前に、この混合溶液を加熱してエマルジョン化の効率を高めることもでき、この結果、エマルジョン燃料の精製に要する時間を短縮できる。具体的に加熱手段１１は、図１に示すように流路系統において水ポンプＰ1、Ｐ2及び撹拌手段４の間に配置されている。詳しくは水タンク１２からの水と燃料油タンクＴ1からの燃料油が混合する合流管１９を加熱手段１１に連結し、さらにこの加熱手段１１を経由して混合溶液を撹拌手段４に送出可能な構造とする。加熱手段１１としては例えばオイルヒータが利用できる。また混合流体は５０℃〜１００℃に加温されることが好ましく、これにより原料の分散状態をより均一化できる。
【００５２】
また、原料混合前のラインの一部に永久磁石を装着しても良く、これにより分子が活性化した水が撹拌手段４に供給される。さらに撹拌手段４の手前に配置された予備撹拌槽２３内で水と液体油燃料が予め荒混ぜされ、その後この混合液体が撹拌手段４内に移動し、モータＭにより駆動された撹拌羽根８により何段階もの対流で十分に撹拌される。この結果、乳化剤を使用せずとも高品質なエマルジョン燃料が精製され、これが燃焼部Ｂに送られて燃焼する。
【００５３】
また、図１のエマルジョン燃料供給装置１００は、水タンク１２に接続された水ポンプＰ1、Ｐ2を２基備える。さらに水ポンプＰ1、Ｐ2は、内燃機関として同じく２基備え付けられた各バーナＢ1、Ｂ2とそれぞれ電気的に接続しており、制御手段１５によってバーナＢ1、Ｂ2のＯＮ／ＯＦＦ信号を各水ポンプＰ1、Ｐ2側へ伝達可能にしている。これによりバーナＢ1、Ｂ2の燃焼状態に応じてそれぞれの水ポンプＰ1、Ｐ2の作動状態を独立して制御することができ、この結果、水の供給量を調節できる。例えばバーナＢ1、Ｂ2の燃焼状態が安定した際、あるいはバーナでの燃焼量を減少させる際、一方のバーナＢ1を停止させると共に、この信号を受け、一方の水ポンプＰ1を閉状態とする。この結果、総合的な水の供給量を減縮させ、ひいてはエマルジョン燃料の精製量を抑制できる。つまり稼働中のバーナＢ2に必要な適量の燃料を供給でき好ましい。
【００５４】
このように図１の例では水ポンプＰ1、Ｐ2とバーナＢ1、Ｂ2の搭載数を同一として、バーナの稼働数に応じて対応する水ポンプを同数だけ稼働させることで、過不足無く適量のエマルジョン燃料を燃焼部Ｂへと送出できる。すなわち詳細な流量制御を不要とし、水ポンプＰ1、Ｐ2のＯＮ／ＯＦＦによる簡便な制御で、原料の送り出し量を適切に制御でき好ましい。このように適量の燃料を供給する形態により、省エネルギーで環境付加を低減できる他、過剰な温度上昇による炉の損傷を回避し、部材の耐性を向上できる。ただ、バーナの燃焼状態に応じた水供給量を、水ポンプの作動状態でもって調整可能な形態であれば、装置における水ポンプとバーナの搭載数は特に限定されない。
【００５５】
また、水タンク１２には水ポンプＰ1、Ｐ2を経由して水を合流管１９側へと供給する水流路管１７が接続されている。また水流路管１７には水供給弁Ｖ1、Ｖ2を連結していることが好ましい。これにより流体の流出方向を一定とできる。例えば図１の例では水供給弁Ｖ1、Ｖ2としてサイフォン効果を防止する逆止弁を採用しており、この結果、水流を水流路管１７から合流管１９へとし、燃料油が水流路管１７に進行して原料が混合するのを防止できる。また水タンク１２は必ずしも必要とせず、例えばタンクレス供給方式で水を供給し、これを圧力調整弁や流量調節弁などの弁を介して水の供給量を調節することもできる。
【００５６】
（撹拌工程）
以下に、水及び燃料油の混合流体を撹拌してエマルジョン化する手段について説明する。混合流体は加熱手段１１を通過し加温され、さらに流路管継手２２を介して予備撹拌槽２３に投入される。予備撹拌槽２３は、この混合流体を撹拌手段４に流出させるために、撹拌手段４の前段階に配置された貯蓄槽である。言い換えると、混合流体はいったん予備撹拌槽２３内に投入され荒混ぜされた後、中空円筒状の撹拌手段４内に流出し十分に撹拌される。このように複数段階の撹拌手段を通過することで原料の撹拌性を一層高めることができる。
【００５７】
図３、図４は、図１における予備撹拌槽２３及び撹拌手段４のＩＩＩ−ＩＩＩ’線及びＩＶ−ＩＶ’線におけるそれぞれの断面図である。図３、図４に示すように、予備撹拌槽２３は原料の混合流体を貯蔵できるよう中空状であって、さらに撹拌手段４の外面を被覆するように撹拌手段４よりも大きい径を備える。この予備撹拌槽２３と撹拌手段４の内部は共通する中空部を備えており、さらに撹拌手段４には、予備撹拌槽２３内の混合流体が撹拌手段４の内部へと流入可能に複数の孔が形成されている。具体的には図３、図４に示すように、撹拌手段４は、外壁の厚さ方向に貫通する貯留槽流出孔２４を複数設けており、図４の例ではこれらの貯留槽流出孔２４を対向して形成している。予備撹拌槽２３の外壁はこの貯留槽流出孔２４上を覆う位置に配置されており、予備撹拌槽２３内に投入された混合流体が、貯留槽流出孔２４を通過して撹拌手段４へと送出される。
【００５８】
また、装置１００は撹拌手段４に流入する前工程で流体の前処理を施すこともできる。図１、図３、図４の例では合流管１９と撹拌手段４との連結部に設けられた流路管継手２２の少なくとも一部に、管の内部の中空状を形成する管壁に永久磁石を装着させて、磁気による分子の微粒子化を促している。永久磁石とは、大きな磁化を受けその磁気力を保持する磁石を指し、具体的にはＫＳ鋼・ＯＰ磁石・フェライト・アルニコなどが使用される。図３、図４に示すように、流路継手２２の管路の少なくとも一部を被覆するよう磁石固定コア２５が固定され、この磁石固定コア２５を構成する永久磁石２６に狭まれた管内を混合流体が通過することで、原料の水分子構造を磁気力によって微粒子に分解できる。これにより後の工程である水と燃料油との撹拌過程において、ミクロ単位の油滴を生成し易く生成燃料の一層の品質向上を図ることができる。特に実施例１の装置１００は始動開始時の命令後初めて原料を混合・撹拌してエマルジョン化を図るため、分子処理手段を有することでエマルジョン化の促進によるエマルジョン燃料の生成スピードを向上でき好ましい。また、流体の前処理のタイミングは撹拌工程の前であれば特に限定されず、例えば図１〜図４の例では水と燃料油との混合後に行うが、水のみの供給時点で水分子の微粒子化を実行しても構わない。また、装置１００は分子処理工程を省略してコスト及び装置のサイズを低減することもできる。
【００５９】
（撹拌手段）
さらに撹拌手段４内に流入した混合流体は、撹拌手段４の内筒部に設置した撹拌羽根８によって高速に撹拌される。具体的に、図３の撹拌手段４は、中空円筒状の内壁６と、円筒状の略中心を長手方向に挿通して回転可能な回転シャフト７とを有する。さらに撹拌手段４は、外筒２９の長手方向における両端を閉塞する閉塞面２７を有し、少なくとも一方の閉塞面２７は回転シャフト７が貫通してこの回転シャフト７を回転可能に軸支できる回転シャフト受け２８の役割を担う。この閉塞面２７は、図３に示すように外筒２９の両端を閉塞するように連結され、回転シャフト受け２８の周縁域に設置されたボルト用受け座３０にボルト３１で固定して、閉塞面２７と外筒２９を頑強に連結している。ただ、双方の部材の連結方法はこれに限定せず、例えば一体に成形することで一の部材とし、応力の高い強靱な構造とすることもできる。
【００６０】
さらに、この回転シャフト７の軸方向と略直交する方向に突出するよう複数の撹拌羽根８が連結されている。撹拌羽根８は回転シャフト７との連結部から撹拌手段４の内壁６側へ放射状に延伸しており、かつ回転シャフト７の動きに追従して連結部を中心に回転できる。撹拌羽根８は回転シャフト７と強固に連結され、混合流体を撹拌可能であれば、ポリマー、金属、樹脂など材質は特に限定されない。また撹拌羽根８の表面に無数のドットや格子状など凹凸形状にパターン形成できる他、防錆加工など種々の表面処理を施してもよい。実施例１ではステンレススチール（ＳＵＳ）を使用した。ＳＵＳは鉄にクロムを含有させた合金鋼であって、さらにニッケルを含有する場合もある。特に、実質上クロムを１８％及びニッケルを８％含有するＳＵＳ３０４の使用が耐食性及び耐孔食性の観点から好ましい。また、回転シャフト７と撹拌羽根８とは別個の部材で強固に連結される。ただし、双方の部材を一体に成形して部品点数の低減によるコスト削減や、連結部の一層の強化を図ることもできる。
【００６１】
図６は撹拌羽根８の簡略図を、また図７は撹拌羽根８の平面図をそれぞれ示す。さらに図８は撹拌羽根８の一部側面図であって、具体的には図７における一枚の撹拌羽根８を外側から（図７の矢印方向から）側面視した際の一部側面図である。この撹拌羽根８は、図７に示すように、羽根の厚み方向に貫通した流通孔２０を有する。撹拌羽根８は回転シャフト７との連結部を中心として放射状に延伸されており、羽根の外周で構成される円状の径方向に一定の間隔で断続されている。
【００６２】
また図６〜図８に示すように、撹拌羽根８の一部を折曲させて羽面の角度を変化させている。具体的には撹拌羽根８上であって、回転シャフト７との連結部から円周側への略放射方向、すなわち径を基準線２１として折曲しており、この撹拌羽根８の折曲角度θを２５°〜３０°とする（図８参照）。すなわち撹拌羽根８は、フラップ状に折り曲げられて羽根の反りを大きくしており、さらに尖端はミキサーの爪のように折曲している。
【００６３】
撹拌羽根８は基準線２１を山あるいは谷に折曲することで対向する２方向への反りを有する。すなわち撹拌手段４内における燃料を送り出す正方向、あるいはこの正方向と反対の逆方向へと、撹拌羽根８の配置方向を適宜選択できる。撹拌羽根８の装着方向は特に限定されないが、反りが対向するように少なくとも一部の配列が正逆方向になることが好ましい。これにより撹拌によるさらなる対流が増して混合流体は一層均質な混合状態となる。一方、撹拌手段４の他の形態を図５に示す。図５の撹拌手段４における撹拌羽根８は、図３の撹拌羽根８と同一であるが、反りの方向が異なる。すなわち図５の撹拌羽根８は、燃料の送り出し方向に反りの方向を統一して配置している。この結果、燃料の送り出し能力を高められ、撹拌手段４よりエマルジョン燃料を速やかに送出することができる。
【００６４】
また、図３及び図５に示す撹拌手段４は、回転シャフト７の外周面と離間して回転シャフト７の周囲を被覆するスペーサ１０を有する。スペーサ１０は回転シャフト７の径よりも大きい径を有しており、内部の中空状に回転シャフト７を挿通して、回転シャフト７の回転に連動状態に固定されている。図３及び図５の例では、スペーサ１０を回転シャフト７の長手方向に沿って略等間隔に配列して、アンカー３２により回転シャフト７と固定している。また撹拌手段４は、撹拌羽根８の回転面と離間しかつ略平行な姿勢になるよう配置された抵抗板９を備える。図９は図３のＩＸ−ＩＸ’線における断面図であり、抵抗板９の一部拡大図を示す。この抵抗板９は撹拌手段４内に固定されたスペーサ１０に連結されて、回転する撹拌羽根８により生じる対流を一層あおってさらなる混合流体の拡散を助長する。
【００６５】
抵抗板９は図３に示すように、複数の撹拌羽根８の間、或いは撹拌羽根８を狭むように配置される。ただ、抵抗板９の配置間隔は特に限定されない。図３の例では２枚の抵抗板９の間に２枚の撹拌羽根８が内在するように位置決めされている。抵抗板９を備えることで、撹拌手段４内での撹拌対流効果が一層有効となり、原料の混合による均一性がより促進される。この結果、乳化剤を使用することなくエマルジョン燃料を円滑に生成することができる。
【００６６】
また、撹拌手段４内の撹拌羽根８を回転させる回転シャフト７の駆動方法は特に限定されない。図３の例では回転シャフト７を接合用プーリーＰとテーパーキー３３により固定する。さらに図１に示すように回転力を発生する電動機としてモータＭを採用し、このモータＭの回転モータ軸と撹拌手段４の回転シャフト７とを巻掛伝導の接合用プーリーＰを介して動力を伝達している。
【００６７】
撹拌手段４が上記の構造を備えることで、水と燃料油との混合流体を撹拌する能力が極めて高くなり、乳化剤などの界面活性剤を使用せずとも、原料を十分に撹拌することができるため良質なエマルジョン燃料を得ることができる。つまり、撹拌手段ではまず、予備撹拌槽２３内で水と液体燃料が荒混ぜされ、その後撹拌手段４内に移動した混合燃料がモータＭにより駆動された撹拌羽根８により何段階もの対流で十分に撹拌される。すなわち、撹拌手段４の内筒部に設置した回転シャフト７がモータ駆動により回転し、この回転シャフト７に連結された撹拌羽根８及び抵抗板９が追従して回転する。さらに撹拌羽根８の反りの方向を一定とせずランダムに対向配置させることで大小様々な渦流が不規則に生成されて乱流となる。図７の撹拌羽根８の例では羽根の折曲により構成される折曲面１８を、撹拌羽根８の回転面より図の奥側へと深めて立体的に形成している。そして撹拌羽根８を回転して折曲面１８を混合流体と衝突させ、さらにこの衝突の抵抗に逆らうように図７の場合であれば撹拌羽根８を左回転させる。これにより混合流体の撹拌性を高めると共に、抵抗板９に対流が衝突してさらなる乱流を発生し、混合流体の拡散を一層促進する。また、混合流体は図３に示すように撹拌羽根８あるいは抵抗板９の遠心力により撹拌手段４の内壁６に衝突し、内筒部の圧を上昇させる。ほぼ同時に撹拌羽根８の折曲面１８が混合流体を一方向に押し出すと共に、この反作用により混合流体がの一部が流通孔２０を該押出方向と反対方向に通過する。上記構成により、撹拌手段４の中空内において混合流体が部材に衝突、あるいは移動を繰り返すことで生成燃料の油滴密度を高め良質な燃料を生成する。このように精製されたエマルジョン燃料は、図１に示すように撹拌手段４の一部に連結された流出管継手３３を介して燃料配管３４へと流出し、燃焼部Ｂへ供給される。そして流出用ポンプＰ3あるいはコンプレッサーにより燃料を圧縮してその圧力を高め、内燃機関でもって噴霧し燃焼させる。
【００６８】
実施例１の制御手段１５であれば、装置１００の駆動時には燃料油のみを供給する流路形態とし、これにより着火不良や着火に要する時間の短縮を図れる。さらに燃焼の安定後には燃料油の流出経路をエマルジョン燃料を供給することで、燃焼のエネルギー効率を高めることができる。
【００６９】
さらに実施例１のエマルジョン燃料供給装置１００は、駆動から初めてエマルジョン燃料の製造が開始され、この精製されたエマルジョン燃料を燃焼部Ｂ側へと速やかに送出する。したがって、エマルジョン燃料を一時的に貯蓄する貯蓄タンクを必要としないため、装置１００の小型化が図られる。さらにこのように連続処理方式の装置１００では、貯蓄による分離を回避できるため、燃料の質が悪化する懸念を払拭できる。さらに原料の配合比率を制御手段１５でもって精密に制御できるため、質の高いエマルジョン燃料を燃焼部Ｂへ供給して、安定した燃焼を維持できる。
【００７０】
また、燃料配管３４の系統内に電気的制御可能な弁を設ける形態とすることもできる。これにより撹拌手段４からのエマルジョン燃料の送出のタイミングを制御して、撹拌時間を一層精密に制御可能とできる。さらに、撹拌手段４を通過した混合溶液を燃料供給弁の手前で再び撹拌手段４内に循環させる循環構造を有する形態を付加してもよい。さらに装置１００の停止時において、装置１００内に残留したエマルジョン燃料が、燃料配管３４を経由して燃料油管Ｋ側に逆行するのを回避するため、燃料油管Ｋの一部に逆止弁を設ける構造としてもよい。
【００７１】
（分離器）
ところで、装置１００の運転を停止直後、装置１００内にはエマルジョン燃料が残留する。この残留エマルジョン燃料は、時間の経過と共に油成分と水成分とに分離される。実施例１のエマルジョン燃料装置１００において、撹拌手段４内に残留した残留エマルジョン燃料については、装置１００の再開とほぼ同時にモータＭを起動させることで撹拌されることとなり、均質性を高めて再エマルジョン化される。さらに、撹拌手段４以降の残留エマルジョン燃料については分離器１内に滞留する。この分離器１にて、分離した油成分のみを抽出し、装置１００の運転再開時にこの油成分を燃焼部側へと送出する。この結果、分離されて生じた水成分が、装置１００の運転再開時に燃焼部Ｂ側へ送出されて着火不良となることを回避し、かつ油分の高い油成分のみを燃焼部Ｂ側へと送出することで再開時の着火をスムーズに実現する。この油成分を先行して送出する間に、並行してエマルジョン燃料を生成し、そして生成後には速やかにエマルジョン燃料を送出する形態とすることで、装置１００の駆動時には高い油分のみを燃焼部Ｂへ供給し、引き続いてエマルジョン化された燃料が燃焼部Ｂ側へ送出される。したがって、燃焼部Ｂへの燃料供給を途切れることなく連続して維持でき、安定した燃焼状態を得られる。以下、分離器１について詳しく説明する。
【００７２】
分離器１は、図１に示すように、撹拌手段４を通過したエマルジョン燃料が流入する流入口３６と、このエマルジョン燃料を流出させる流出口３７とを備える。また実施例１の装置１００では、撹拌手段４を鉛直方向において燃焼部Ｂよりも下方に固定している。そして撹拌手段４と連結した分離器１の流入口３６は、燃焼部Ｂと連結した流出口３７よりも下方に位置している。また装置１００の停止後に分離器１内に蓄えられたエマルジョン燃料は、流入口３６側と流出口３７側で、水油の含有比率が異なる成分に分離する。すなわち分離器１内の残留エマルジョンは、時間の経過につれ、分離器１の流出口３７側の燃料を、流入口３６側の燃料成分と比較して、水分が低く油分が高い成分とできる。そして装置１００の運転再開時には、この油分の高い燃料を燃焼部Ｂへと供給する。
【００７３】
（高低差）
図１０はエマルジョン燃料供給装置１００の分離器１近傍における配管の一部拡大図である。図１０の分離器１は、燃焼部Ｂよりも低位置に固定されており、すなわち分離器１の流出口３７を鉛直方向において燃焼部Ｂよりも下方に設置している。また、分離器１及び燃焼部Ｂは、これらの双方を連結する連結管として燃料配管３４を備える。この燃料配管３４と連結される分離器１の流出口３７と、燃焼部Ｂとの高低差ｈが１０ｍｍ〜２０ｍｍになるよう位置決めされていることが好ましい。高低差ｈを上記の範囲とすることで、装置の停止の間に分離した残留エマルジョンの水分が、高位置側の燃焼部Ｂへと流出することを回避できる。また、撹拌手段４と燃焼部Ｂとを接続する燃料配管３４が、水平もしくは燃焼部Ｂ側が上方となる姿勢に固定される。この燃料配管３４は、例えば傾斜を帯びた直線状、あるいは配管の一部を折曲した段差状、Ｕ字状などとできる。図１０の例では、この流出口３７と燃焼部Ｂとを連結する燃料配管３４を、燃料の送出方向である燃焼部Ｂ側に上昇するよう傾斜を帯びた直線状としている。そして水平方向を基準として、その傾斜角度θ2を３°以上とした。このように分離器１を燃焼部Ｂよりも低位置とし、また燃料配管３４の傾斜を上記の範囲とすることで、装置１００の停止後から再開時までの静止状態の間、撹拌手段４以降の分離器１内に残存したエマルジョン燃料は低地側に沈降する。つまり、エマルジョン燃料の成分が分離した場合であっても、低質化したエマルジョン燃料が上方の燃焼部Ｂ側へ進行することを回避できる。
【００７４】
さらに、上記の構成における分離器１において、燃料配管３４の内径は１３ｍｍ以上、好ましくは１３ｍｍ以上３４ｍｍ以下とする。１３ｍｍより細い径であれば、管内における燃料の移動が滞り、燃料が管内を閉塞して装置１００内の圧が過度に上層する虞が高い。したがって燃料配管３４の内径を上記の範囲に特定することで、管内における燃料をスムーズに通過させ、装置１００の内圧を好適に維持できる。
【００７５】
また、分離器１の具体的な構成について説明する。図１１は、実施例１に係る分離器１及びその周辺の簡略図である。図１１の分離器１は、連結される燃料配管３４の勾配が上記範囲内であって、さらに燃焼部Ｂとの高低差ｈにおいても上記範囲を満たす。また図１１の分離器１は、扁平形状であって、鉛直方向に対して傾斜を帯びて固定される。傾斜は燃焼部Ｂ側を高くして、撹拌手段４側を低くする姿勢に構成されており、図１１では右下がりとしている。さらに分離器１の底面側であって、かつ傾斜の低地側（図１１の右下）に流入口３６を設け、さらに分離器１の上面側に流出口３７を備える。
【００７６】
また、分離器１は内部に空洞が形成されている。そして分離器１は、この空洞を略鉛直方向において複数段に区画しつつ、それぞれの区画の少なくとも一部が連通するように仕切り可能な仕切り版３８を有する。例えば図１１の仕切り版３８は、平板状であって、一端を分離器１の内壁に連結して、他端は内壁から離間して固定されている。すなわち仕切り版３８によって区画された分離器１内のそれぞれの区画域３９は、仕切り版３８と分離器１の内壁との離間域を介して互いに連通している。さらに仕切り版３８は、水平方向を基準にして、分離器１全体の傾斜と逆方向に勾配を備えており、すなわち図１１の例では右上がりに傾斜を帯びている。図１１の例では、一の仕切り版３８によって分離器１の内部を上段と下段の区域に分割しているが、仕切り版３８の設置数と、区画数については特に限定しない。ここでは、説明のために各区画域３９に名称を付し、上段側を上段側区画域３９ａ、下段側を下段側区画域３９ｂと呼称する。
【００７７】
分離器１が上記の構造を備えることで、エマルジョン燃料供給装置１００内に残留したエマルジョン燃料が水成分と油成分にそれぞれ分離した際に、この分離器１でもって油成分のみを効率良く回収し、装置１００の運転再開時に実質上油成分のみを燃焼部へと送出できる。具体的に、図１２は図１１に示す分離器１の一部断面拡大図である。装置１００の通常の運転時においては、流入口３６から流入したエマルジョン燃料は、分離器１内の最下段の区画域３９に設けられた流入口３６を介して、下段側区画域３９ｂに進行する。そして連通域４０を通過後、上段側区画域３９ａへと移動し、さらに流出口３７を介して分離器１外へと流出する。すなわち燃焼部へと供給される。
【００７８】
一方、装置１００が停止後、装置１００内の燃料の流動が停滞し、時間の経過につれて残留したエマルジョン燃料が分離する。実施例１の装置１００では、このエマルジョン燃料が分離する特性を積極的に利用し、分離器１でもって分離した油成分を抽出して、これを有効に利用することを特長とする。すなわち、図１２に示すように、分離器１内で比重の大きい水性分４２を下方へと沈降させ、比重の小さい油成分４を上層へと移動させる。この際、分離器１は、各区画域３９ａ、３９ｂにおいて底面が傾斜を帯びており、かつ各区画域３９の勾配方向を交互にすることで、比重の大きい水成分が最も下段の区画域３９ｂにおける低位置側へと移動できるよう構成されている。流入口３６は、この低位置近傍に連結されており、したがって、分離器１内における最も低位置側に沈降した水成分を、自重によって流入口３６を介して撹拌手段４側へと回収可能とする。さらに回収された流体は、装置１００の運転再開時に再びエマルジョン化され、燃料の効率化を図れて好ましい。一方、上層に蓄積する油成分４３は、上段側区画域３９ａに移動する。そして装置１００の運転再開時に流出口３７を介して、実質上油成分４３のみを燃焼部Ｂへと供給できる。
【００７９】
上記の構造であれば、撹拌手段４の撹拌を停止した状態で、時間の経過にともなって残存エマルジョン燃料が比重の差により上層を油成分、下層を水成分として分離した場合であっても、分離器１内における水分が少なく油分が多い成分を上段の区画域３９に移動させつつ、水分が多く油分が少ない成分を下段の区画域３９に沈降させて分離器１内に滞留させることができる。すなわち、燃料配管３４における燃焼部Ｂに近接する側を油層、撹拌手段４に近接する側を水層とでき、これにより装置の再開時に万一残存する混合流体が燃焼部Ｂ側へ進行した場合であっても、油成分が燃焼部Ｂへと移動する。したがって、水分の進行を回避して着火不良を回避できる。同時に下層側は自重により撹拌手段４へと回収され、モータＭの再開により撹拌が促進され再度エマルジョン化を実現できる。したがって、残留エマルジョン燃料が分離し、含水率が高い状態のまま燃焼部Ｂへ進行することを著しく低減できる。
【００８０】
また、分離器１全体の傾斜角度θ3は３°〜５°が好ましい。さらに仕切り版３８の傾斜θ4は５°〜１５°が好ましい。つまり、分離器１の底面あるいは仕切り版３８を、それぞれの傾斜が交互になるよう上記の範囲に特定することで、分離した水性分を一層効率良く低位置側へと移動させることができ、この結果、油成分と水成分とを効率良く分別できる。また鉛直方向いおいて、撹拌手段４の上方に分離器１が固定されることが好ましい。これより残留エマルジョンの油成分を高位置側の分離器１で、油分の純度が高い油成分を収集でき、一方、分離器１内の下層側に沈降した水成分を、さらに低位置側の撹拌手段４に回収しやすくできる。
【００８１】
さらに分離器１は開口部である空気抜き４１を有することが好ましい。図１２の例では、分離器１の上面側であって、かつ傾斜の上方に空気抜き４１を設け、この空気抜き４１を介して分離器１内の空洞と、分離器１の外部とを連通可能とした。これにより燃料の揮発成分が外部へと吸気されて、分離器１内部の圧が過度に上昇することを回避できる。すなわち、燃料の揮発による分離器１内の圧の高まりを減圧して、分離器１内の圧を調整できる。この結果、下層の水成分を撹拌手段４に回収しやすくでき好ましい。
【００８２】
また実施例１のエマルジョン燃料供給装置１００は、図１に示すように、既存の燃料油管Ｋの流路系統における２箇所に装置１００をバイパス接続している。つまり三方弁など複雑な分岐弁を使用することなく装置１００を連結できる。この結果、配管を容易として機械的及び時間的な制御を簡便とでき、また装置装置の耐久性を向上して好ましい。対して、分岐弁を複数有する形態であれば、それぞれの分岐弁の開閉の時間差を設けるなど相関的な時間制御が必要となり制御が複雑となる。
【００８３】
さらに、実施例１の装置１００は従来の燃料供給系統に流用するのが容易である。これは装置１００が、上述の通り、生成されたエマルジョン燃料の一時的な貯蔵タンクを不要として全体の容量をコンパクト化できるからである。したがって、既存の装置の配置スペースに対して、装置１００を装着する際に必要な増加領域を最小限に抑制できる。加えて、装置１００は専用のバーナを必須としておらず、種々の燃焼装置を採用できる。したがって、図１の一点鎖線及で示す従来タイプの装置９００、すなわち主に燃料油のみを燃焼装置へと供給する装置において、燃料油タンク、燃焼装置及びその配管をそのまま流用することができ、この燃料油タンク及び燃焼装置間に、水供給系統と撹拌系統をバイパス接続することで、従来の装置を実施例１の装置１００に容易に流用することができる。
【００８４】
このように実施例１のエマルジョン燃料供給装置及びエマルジョン燃料燃焼装置は、燃焼用バーナにより給湯用、冷暖房用など燃焼用燃料を供給する既設の燃料油供給流路管の一部に水供給流路管、ヒーター、撹拌手段を連結しうるバイパス管路を設置し、既設の燃焼用バーナに供給する事を可能とした構造である。また、複数の弁を介する流路径路の切り替えなど複雑な配管を必要とせず、簡易なライン系統とし設置及びメンテナンスの負担を極減できる。
【実施例２】
【００８５】
また、実施例１の分離器１を他の形態とした例を実施例２として挙げる。実施例２のエマルジョン燃料供給装置１００は、実施例１の装置と比較して分離器に係る構造のみが相違しており、他の構造については同様である。したがって実施例１の装置と同様の構造については同一の符号を付して詳細な説明を適宜省略する。
【００８６】
実施例２の分離器５０及びその周辺の簡易図を図１３に示す。分離器５０は、実施例１の分離器１と同様に、低位置側に流入口３６を、さらに高位置側に流出口３７をそれぞれ備えており、この分離器１を通過する流体において、分離器１の流出口３７側の油分を、流入口３６側の油分より高くできる。また、分離器５０と燃焼部Ｂとを連結する燃料配管３４においても実施例１と同一の傾斜を有し、また内径についても同様とする。さらに、分離器５０と燃焼部Ｂとの高低差における相対的な位置関係についても実施例１と同様であり、すなわち分離器５０の上方に燃焼部Ｂを固定してなる。
【００８７】
図１４は実施例２の分離器５０に係る拡大図である。この図に示すように、分離器５０は水平方向よりも鉛直方向に長い縦型タイプである。また分離器５０内は、実施例１と同様、内部に空洞が形成されている。ただ、実施例２の分離器５０は内部の空洞が区画されておらず、鉛直方向に連通した一の空間域から構成される。また、図１３及び図１４の例では、分離器５０は鉛直方向に固定されており、すなわち傾斜を帯びない姿勢で固定されている。
【００８８】
実施例２の分離器５０は、実施例１と同様、装置１００の停止以降に、分離したエマルジョン燃料の油成分を上層に集める。そして装置１００の運転再開時には、この略油成分のみを流出口３７を介して燃焼部Ｂ側へと送出させる。一方、比重の大きい水成分は下層に沈降させて、燃焼部Ｂ側へ進行するのを回避する。この結果、運転開始時には、残存するエマルジョン燃料の油成分を送出して着火を可能とし、着火のための新たな燃料油を必要としない。また、燃料油を送出するための専用の配管を設けずして、同一の配管で、運転再開時には、油分の高い燃料油を送出し、その後、精製されたエマルジョン燃料を速やかに送出できる。
【００８９】
実施例１及び実施例２のエマルジョン燃料供給装置では、撹拌手段４を低位置側に配置することが好ましい。この結果、撹拌手段４と、分離器１、５０及び燃焼部Ｂとの高低差を稼ぐことができ、油分の高い油成分を抽出することができる。
【実施例３】
【００９０】
さらに、分離器の別の形態を備えるエマルジョン燃料供給装置を実施例３として、この分離器６０に係るエマルジョン燃料供給装置１００の一部拡大図を図１５に示す。また図１６は、図１５の分離器近傍における拡大図である。実施例３のエマルジョン燃料供給装置１００は、実施例１及び実施例２の装置と比較して、分離器に係る構造のみが相違しており、したがって同様の構造については同一の符号を付して詳細な説明を適宜省略する。
【００９１】
実施例３のエマルジョン燃料供給装置は、実施例１及び実施例２と比較して、鉛直方向における撹拌手段４と燃焼部Ｂとの相対位置が異なる。すなわち、実施例３のエマルジョン燃料供給装置では、撹拌手段４が燃焼部Ｂの上方側に位置しており、具体的には図１５に示すように、鉛直方向において分離器６０の流出口３７が燃焼部Ｂよりも上方に位置している。さらに、撹拌手段４と燃焼部Ｂとの間に設けられる分離器６０は、単一でもよいが、図１５に示すように複数とすることが好ましい。これにより、残留エマルジョン燃料が高位置側から低位置側へ移動する形態であっても、それぞれの成分を効率良く分別することができる。
【００９２】
図１５の例では、撹拌手段４と燃焼部Ｂとを連結する燃料配管３４の途中径路に、３つの分離器６０が略水平あるいは傾斜を帯びて固定されている。。さらに詳しくは、燃焼部Ｂ側に最も近接する分離器６０を、その流入口３６が流出口３７とが直線状に位置するよう略水平に固定している。一方、他の分離器６０については、流入口３６が、鉛直方向において流出口３７よりも下方となる姿勢に傾斜を帯びて固定されている。
【００９３】
また燃料配管３４は、撹拌手段４側に近接する上方の第１の分離器６０ａの流出口３７と、燃焼部Ｂ側に近接する下方の第２の分離器６０ｂの流入口３６とを連結する。そして燃料配管３４の少なくとも一部は、図１５に示すように、撹拌手段４側を上方とし、かつ燃焼部Ｂ側を下方として傾斜を帯びた姿勢に固定されており、すなわち燃焼部Ｂ側に近接するにつれて下降している。そして燃料配管３４と分離器６０の流入口３６との連結領域４４においては、実質的に燃料の進行方向である燃焼部Ｂ側が上昇するよう、燃料配管３４を屈曲していることが好ましい。さらに詳しくは、第１の分離器６０ａと第２の分離器６０ｂとを連結する燃料配管３４は、その一部を屈曲して段差状に形成されている。燃料配管３４の形状について、流体の実質上の進行方向にしたがって具体的に説明する。燃料配管３４は、第１の分離器６０ａの流出口３７近傍においては略水平に固定され、続いてこの水平域から下方に屈曲する。すなわち、燃料配管３４は、第１の分離器６０ａの流出口３７から、第２の分離器６０ｂの流入口３６側へ下方に伸びる下降勾配領域４５を有する。そして燃料配管３４は、この下降勾配領域４５の最低部において上方に屈曲した上昇勾配領域４６を備える。具体的に、上昇勾配領域４６は、下降勾配領域４５から連続しており、そして第２の分離器６０ｂの流入口３６との連結領域４４において、この第２の分離器６０ｂ側を上方とする姿勢に屈曲している。さらに上昇勾配領域４６の端部は、第２の分離器６０ｂの流入口３６と連結する（図１６参照）。また図１５の例では、上昇勾配領域４６が、第１の分離器６０ａの流出口３７よりも下方に位置する。より具体的には、燃料配管３４は、鉛直方向において、第１の分離器６０ａと第２の分離器６０ｂとの高低差の間に配置されている。一方、燃料配管３４の内径は８ｍｍ以下、好ましくは１．５ｍｍ以上８ｍｍ以下とする。このように撹拌手段４から燃焼部Ｂまでの流路において、上記範囲の内径を有する燃料配管３４を利用して、上記の独特の勾配を設けることで、装置１００内に残留するエマルジョン燃料が分離した場合であっても、油分の高い油成分のみを低位置側の燃焼部Ｂへと移送することができる。それはエマルジョン燃料の流速を低減できるからである。
【００９４】
すなわち、撹拌手段４の撹拌を停止した状態で、撹拌手段４の流路以降に残留するエマルジョン燃料は、自重によって低位置側へと移動する。ただ、上記範囲の内径を有する燃料配管３４であれば、エマルジョン燃料の進行速度を制限して、緩やかに流動させることができる。そして残留エマルジョン燃料は、図１６に示すように、下降勾配を備える燃料配管３４内を移動し、上昇勾配に変化する連結領域４４にて、流動速度をゆるめる。そして減速したまま分離器６０内へと進行する。分離器６０内で略滞留したエマルジョン燃料は、比重の差より下層側の水成分４２と、上層側の油成分４３とに分離する。そして上層の油成分４３のみが流出口３７を介して燃料配管３４側に進行し、燃焼部Ｂへと供給される。
【００９５】
また、上記燃料の移動に影響を及ぼさない範囲であれば、燃料配管３４の一部が、第２の分離器６０ｂよりも下方に位置されていてもかまわない。すなわち燃料配管３４と第２の分離器６０ｂとの連結領域４４において、屈曲における最も低い部分が第２の分離器６０ｂよりも下方に位置する形態とできる。これにより上昇勾配領域４６の傾斜度を高めることができ、エマルジョン燃料の分離後における水分の高い成分を、燃焼部Ｂへ供給することを回避できる。
【００９６】
さらに図１５の例では、下降勾配領域４５及び上昇勾配領域４６とを備える燃料配管３４を複数有する。そして燃料配管３４の径路途中に複数の分離器６０を備える。この分離器６０は、流入口３６側を低位置としてかつ流出口３７側を高位置とする姿勢に勾配を付加して固定されることが好ましい。これにより、装置１００の停止中、残留エマルジョン燃料において、高位置の撹拌手段４側から低位置の燃焼部Ｂ側への流動速度を好適に調整しつつ、分離器内での水油の分離を促進できるからである。したがって、それぞれの分離器の傾斜度は一定、あるいは配置位置によって勾配に緩急をつけるなどそれぞれに規定してもよく、流体の進行スピードを考慮して決定することができる。例えば、燃焼部Ｂに最も近接する側の分離器６０のみを略水平とし、他の分離器６０については燃焼部Ｂ側を高くしつつ撹拌手段４側を低くする姿勢に固定するなど、燃料配管の部位によって、流体速度を変化させる構造としてもよい。ただ、少なくとも一の分離器６０は、燃焼部Ｂの近傍に設置されることが好ましい。これにより、燃焼部Ｂの直前で燃料の分離を促すことができるため、水分が燃焼部Ｂ側へと流出することを一層確実に回避しつつ、水分を低減した油分を燃焼部側へと送出できる。
【００９７】
また分離器６０は、図１６に示すように、流入口３６側の開口部に挿入して連結されたソケット４７を備える。このソケット４７は、内部を空洞とする管であって、一方の端部を分離器６０の内部に、他方の端部を分離器６０の外部にそれぞれ配置している。ソケット４７の外部側の端部は、燃料配管３４に連通する状態で連結継手４８により燃料配管３４と締結されており、燃料配管３４内を通過した流体を、ソケット４７を介して分離器６０内へと移動させることができる。したがって、連結強度の観点からはソケット４７の外径を燃料配管３４の内径と略一致させることが好ましい。さらにソケット４７は、分離器６０と同様の勾配姿勢に固定されており、すなわち燃料配管３４との連結側を下方にし、他端側を上方とする姿勢に傾斜を帯びて固定される。図１５の例では、燃料配管３４の上昇勾配領域４６と、このソケット４の傾斜が略同一であり、つまり燃料配管３４の延長線上にソケット４が連結されている。また、分離器６０内でのソケット４７の差し込み深さは特に限定しないが、図１５に示すように、分離器６０の内部にソケット４７の配管を突き出すことで、分離器６０内部で分離した油分を、水分よりも先に前方の配管へと送出できる。具体的には、分離器６０は、分離器６０の低い側が燃焼部Ｂから離間する側に相当するよう勾配を帯びており、この分離器６０内の底位置に沈降した水分が、ソケット４７と分離器６０の隙間に滞留する。この結果、装置１００の運転再開時に、分離した水分を油分より遅延して送出できる。つまりソケット４７が、分離器６０内で分離した水分を一時的に堰き止める役割を担っており、すなわち相対的に油分を先行して燃焼部Ｂ側へと移動させることができる。
【実施例４】
【００９８】
また、実施例１のエマルジョン燃料供給装置１００に、さらに燃焼部Ｂ及び燃料油タンクＴ1、及び燃焼部Ｂ及び燃料油タンクＴ1を連結する燃料油管Ｋを付加した燃焼装置を実施例４とする。燃焼部ＢはバーナＢ1、Ｂ2の燃焼状態を制御する燃焼制御手段を備えても良い。この燃焼部Ｂの燃焼制御手段とエマルジョン燃料供給装置１００側の制御手段１５とを連動させることで、バーナＢ1、Ｂ2の燃焼状態に応じた燃料供給量を制御することができる。
【００９９】
例えば燃焼制御手段によって温度や二酸化炭素の排出量など周囲の環境因子を感知し、これに応じて燃焼量を調節する。さらに制御手段１５はバーナの燃焼状態に連動して、これに適した水の送出量を水ポンプＰ1、Ｐ2によって調節する。すなわち、燃焼部Ｂに対するエマルジョン燃料や燃料油の供給量を、周囲の環境因子に応じた適量として、一層精密に制御できる。
【０１００】
また制御手段による伝達方向はバーナ側からポンプあるいは弁への一方向に限定されず、命令伝達を双方向としてもよい。ただ、燃焼状態の制御と燃料供給側の制御は必ずしも連動する必要はなく、別個の制御手段として個々に設け、単独の操作とする形態でもよい。これにより例えば燃料油のみ、あるいはエマルジョン燃料のみを燃焼部Ｂへ供給する形態とできる。また、燃焼部Ｂの温度を計測可能とし、計測温度によって原料の配合比率を調節する形態としてもよい。
【０１０１】
上記構成のエマルジョン燃料供給装置及びエマルジョン燃料燃焼装置であれば、水の配合量を全体の３０％まで高めても効率の良いエマルジョン燃料が生成されることを本発明者は確認している。また、燃焼用の燃料としてエマルジョン燃料を使用することで、燃料油のみを利用する場合と比較して、煤塵が抑制され、ＮＯxやＳＯxなどを低減できる。さらに、エマルジョン燃料を完全燃焼させることができるため、管に煤（カーボン）等が付着することを回避できる。この結果、装置の耐用寿命を長期化でき、好ましい。
【産業上の利用可能性】
【０１０２】
本発明のエマルジョン燃料供給装置及びエマルジョン燃焼燃焼装置は、ボイラーあるいは自動車や船舶などの内燃機関に燃料を供給する燃料供給装置あるいは燃焼装置に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】実施例１に係るエマルジョン燃料供給装置の配管の簡略図である。
【図２】実施例１に係るエマルジョン燃料供給装置のタイミングチャートを示す。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ’線における断面図である。
【図４】図１のＩＶ−ＩＶ’線における断面図である。
【図５】撹拌手段の他の形態を示す断面図である。
【図６】撹拌羽根の簡略図である。
【図７】撹拌羽根の平面図である。
【図８】撹拌羽根の一部側面図である。
【図９】図３のＩＸ−ＩＸ’線における断面図である。
【図１０】実施例１に係るエマルジョン燃料供給装置の配管における一部拡大図である。
【図１１】実施例１に係るエマルジョン燃料供給装置の一部拡大図である。
【図１２】実施例１の分離器に係る拡大図である。
【図１３】実施例２に係るエマルジョン燃料供給装置の一部拡大図である。
【図１４】実施例２の分離器に係る拡大図である。
【図１５】実施例３に係るエマルジョン燃料供給装置の一部拡大図である。
【図１６】実施例３の分離器近傍に係る拡大図である。
【図１７】従来のエマルジョン燃料製造供給装置に係る各部品と配管の系統図を示す。
【図１８】図１７のエマルジョン燃料製造供給装置の説明図である。
【符号の説明】
【０１０４】
１、５０、６０…分離器
２…計時手段
４…撹拌手段
５…開閉制御手段
６…内壁
７…回転シャフト
８…撹拌羽根
９…抵抗板
１０…スペーサ
１１…加熱手段
１２…水タンク
１５…制御手段
１７…水流路管
１８…羽根の折曲面
１９…合流管
２０…流通孔
２１…基準線
２２…流路管継手
２３…予備撹拌槽
２４…貯留槽流出孔
２５…磁石固定コア
２６…永久磁石
２７…閉塞面
２８…回転シャフト受け
２９…外筒
３０…ボルト用受け座
３１…ボルト
３２…アンカー
３３…流出管継手
３４…燃料配管
３６…流入口
３７…流出口
３８…仕切り板
３９…区画域
３９ａ…上段側区画域
３９ｂ…下段側区画域
４０…連通域
４１…空気抜き
４２…水性分
４３…油成分
４４…連結領域
４５…下降勾配領域
４６…上昇勾配領域
４７…ソケット
４８…連結継手
６０ａ…第１の分離器
６０ｂ…第２の分離器
１００…エマルジョン燃料供給装置
８００…エマルジョン燃料製造供給装置
８０２…エンジン
８０３…乳化装置
８０４…燃料ポンプ
８０５…リリーフ弁
８０６…供給弁
８０８…エマルジョン燃料
８１０…原料
８１０ａ…水
８１０ｂ…乳化剤
８１０ｃ…軽油
８１１…原料タンク
８１１ｃ…軽油タンク
８１２…供給ポンプ
８１３…混合流体
８１４…混合槽
８１５…ポンプ
９００…燃焼装置
Ｂ…燃焼部
Ｂ1、Ｂ2…バーナ
ｈ…高低差
Ｋ…燃料油管
Ｌ…運転ランプ
Ｍ…モータ
Ｐ…接合用プーリー
Ｐ1、Ｐ2…水ポンプ
Ｐ3…流出用ポンプ
ＳＷ…スイッチ
Ｔ…所定の時間
Ｔ1…燃料油タンク
Ｖ1、Ｖ2…水供給弁
Ｖ3…エマルジョン燃料供給弁
ＶA…第１の燃料油弁
ＶB…第２の燃料油弁
θ…折曲角度
θ2、θ3、θ4…傾斜角度
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料油を燃焼させる既存の燃焼装置に付加可能なエマルジョン燃料供給装置であって、
燃料油を燃焼装置に送出する既設の燃料油管(K)から分岐して、水及び燃料油を混合させる合流管(19)と、
水供給源から供給した水を該合流管(19)へ送出するための少なくとも一の水ポンプ(P1)と、
該合流管(19)に連結し、かつ水及び燃料油の混合溶液を撹拌してエマルジョン化させる撹拌手段(4)と、
該撹拌手段(4)に連結してエマルジョン燃料を燃焼部(B)へと送出する燃料配管(34)と、
該燃料配管(34)に連結し、かつ前記撹拌手段(4)と燃焼部(B)との間に介在される分離器(1)と、
を有しており、
該分離器(1)は、エマルジョン燃料が流入する流入口(36)と、エマルジョン燃料を流出させる流出口(37)とを備えており、
前記分離器(1)の流入口(36)は、鉛直方向において流出口(37)よりも下方に位置していることを特徴とするエマルジョン燃料供給装置。
【請求項２】
請求項１に記載のエマルジョン燃料供給装置において、
前記撹拌手段(4)の撹拌を停止した状態で、前記分離器(1)に滞留するエマルジョン燃料の内、水分が少なく油分が多い成分を燃焼部(B)側へと移動させつつ、水分が多く油分が少ない成分を該分離器(1)内に滞留するよう構成してなるエマルジョン燃料供給装置。
【請求項３】
請求項２に記載のエマルジョン燃料供給装置において、
前記分離器(1)の内部には空洞が形成されており、該空洞を略鉛直方向において複数段に区画しつつ、それぞれの区画の少なくとも一部が連通するように仕切り可能な仕切り板(38)を有しており、
前記分離器(1)内部の最下段の区画域(39)に前記流入口(36)を設けており、
前記分離器(1)内に蓄えられる燃料の内、水分が多く油分が少ない成分が下段の区画域(39)に沈降し、かつ水分が少なく油分が多い成分が上段の区画域(39)に移動されるよう構成してなるエマルジョン燃料供給装置。
【請求項４】
請求項３に記載のエマルジョン燃料供給装置において、
前記分離器(1)の流出口(37)と、燃焼部(B)との高低差(h)が１０ｍｍ〜２０ｍｍであることを特徴とするエマルジョン燃料供給装置。
【請求項５】
請求項４に記載のエマルジョン燃料供給装置において、
前記分離器(1)の流出口(37)は、鉛直方向において燃焼部(B)よりも下方に位置しており、
前記燃料配管(34)の少なくとも一部が、該燃焼部(B)側を上方としかつ該流出口(37)側を下方として傾斜を帯びた姿勢に固定されていることを特徴とするエマルジョン燃料供給装置。
【請求項６】
請求項５に記載のエマルジョン燃料供給装置において、
前記燃料配管(34)の内径が１３ｍｍ以上であることを特徴とするエマルジョン燃料供給装置。
【請求項７】
請求項４に記載のエマルジョン燃料供給装置において、
前記撹拌手段(4)は、鉛直方向において燃焼部(B)よりも上方に固定されており、
前記燃料配管(34)の少なくとも一部が、前記撹拌手段(4)側を上方とし、かつ燃焼部(B)側を下方として傾斜を帯びた姿勢に固定されてなることを特徴とするエマルジョン燃料供給装置。
【請求項８】
請求項７に記載のエマルジョン燃料供給装置において、
前記燃料配管(34)の内径が８ｍｍ以下であることを特徴とするエマルジョン燃料供給装置。
【請求項９】
請求項８に記載のエマルジョン燃料供給装置において、
前記分離器(60)を複数有しており、
前記燃料配管(34)は、前記撹拌手段(4)側に近接する上方の第１の分離器(60a)の流出口(37)と、燃焼部(B)側に近接する下方の第２の分離器(60b)の流入口(36)とを連結しており、
さらに該燃料配管(34)は、
前記第１の分離器(60a)の流出口(37)から、第２の分離器(60b)の流入口(36)側へ下方に伸びる下降勾配領域(45)と、
該下降勾配領域(45)から連続し、前記第２の分離器(60b)の流入口(36)との連結領域(44)において、該第２の分離器(60b)側を上方とする姿勢に屈曲した上昇勾配領域(46)と
を有しており、
該上昇勾配領域(46)が、前記第１の分離器(60a)の流出口(37)よりも下方に位置することを特徴とするエマルジョン燃料供給装置。
【請求項１０】
請求項９に記載のエマルジョン燃料供給装置において、
前記下降勾配領域(45)及び上昇勾配領域(46)とを有する燃料配管(34)を複数備えることを特徴とするエマルジョン燃料供給装置。
【請求項１１】
請求項６または１０に記載のエマルジョン燃料供給装置において、さらに
該水ポンプ(P1)の作動状態を制御する制御手段(15)を有することを特徴とするエマルジョン燃料供給装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載のエマルジョン燃料供給装置において、
前記水ポンプ(P1)を複数有しており、
前記制御手段(15)がそれぞれの水ポンプ(P1)を独立して停止状態または作動状態に制御可能に構成していることを特徴とするエマルジョン燃料供給装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載のエマルジョン燃料供給装置において、
前記制御手段(15)は、さらに前記撹拌手段(4)の作動状態を制御可能であって、かつ該撹拌手段(4)の駆動からの経過時間を計測可能な計時手段(2)を有しており、
該計時手段(2)により計測された所定の時間経過後に、前記制御手段(15)によって前記水ポンプ(P1)を作動状態に構成していることを特徴とするエマルジョン燃料供給装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載のエマルジョン燃料供給装置において、さらに
前記水ポンプ(P1)と前記撹拌手段(4)の間に配置し、かつ前記合流管(19)に連結して、前記水と燃料油との混合溶液を加熱する加熱手段(11)を有することを特徴とするエマルジョン燃料供給装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載のエマルジョン燃料供給装置において、さらに
水を貯蓄するための水タンク(12)を有しており、
前記水ポンプ(P1)が該水タンク(12)に連結して、該水タンク(12)内の水を前記合流管(19)へ送出可能に構成していることを特徴とするエマルジョン燃料供給装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載のエマルジョン燃料供給装置において、
前記撹拌手段(4)は、
中空円筒状の内壁(6)と、
前記円筒状の略中心を長手方向に挿通して回転可能な回転シャフト(7)と、
該回転シャフト(7)の軸方向と略直交する方向に突出するよう連結され、該連結部から前記内壁(6)側へ放射状に延伸しており、かつ該回転シャフト(7)の動きに追従して該連結部を中心に回転可能な撹拌羽根(8)と、
を備えており、
前記撹拌羽根(8)は、羽の厚み方向に貫通した流通孔(20)を有していることを特徴とするエマルジョン燃料供給装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載のエマルジョン燃料供給装置において、
前記撹拌羽根(8)の一部を折曲させて羽面を傾斜させていることを特徴とするエマルジョン燃料供給装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載のエマルジョン燃料供給装置において、
前記撹拌羽根(8)が、前記回転シャフト(7)との連結部から前記内壁(6)側への略放射方向を基準線(21)として折曲されており、
前記撹拌羽根(8)の折曲角度が２５°〜３０°であることを特徴とするエマルジョン燃料供給装置。
【請求項１９】
請求項１８に記載のエマルジョン燃料供給装置において、さらに
撹拌手段(4)の手前に配置され、前記原料を予め混合させる予備撹拌層(23)を有することを特徴とするエマルジョン燃料供給装置。
【請求項２０】
水と燃料油とからなるエマルジョン燃料を燃焼可能なエマルジョン燃料燃焼装置であって、
燃料油またはエマルジョン燃料を燃焼可能な燃焼部(B)と、
燃料油を貯蓄するための燃料油タンク(T1)と、
前記燃料油タンク(T1)と燃焼部(B)とを連結し、該燃料油を燃焼部(B)へ送出可能な燃料油管(K)と、
前記燃料油管(K)に連結して前記燃焼部(B)へエマルジョン燃料を流出可能なエマルジョン燃料供給装置と、
を有しており、
前記エマルジョン燃料供給装置は請求項１ないし１９のいずれか一に記載のエマルジョン燃料供給装置を用いることを特徴とするエマルジョン燃料燃焼装置。
【請求項１】
燃料油を燃焼させる既存の燃焼装置に付加可能なエマルジョン燃料供給装置であって、
燃料油を燃焼装置に送出する既設の燃料油管(K)から分岐して、水及び燃料油を混合させる合流管(19)と、
水供給源から供給した水を該合流管(19)へ送出するための少なくとも一の水ポンプ(P1)と、
該合流管(19)に連結し、かつ水及び燃料油の混合溶液を撹拌してエマルジョン化させる撹拌手段(4)と、
該撹拌手段(4)に連結してエマルジョン燃料を燃焼部(B)へと送出する燃料配管(34)と、
該燃料配管(34)に連結し、かつ前記撹拌手段(4)と燃焼部(B)との間に介在される分離器(1)と、
を有しており、
該分離器(1)は、エマルジョン燃料が流入する流入口(36)と、エマルジョン燃料を流出させる流出口(37)とを備えており、
前記分離器(1)の流入口(36)は、鉛直方向において流出口(37)よりも下方に位置していることを特徴とするエマルジョン燃料供給装置。
【請求項２】
請求項１に記載のエマルジョン燃料供給装置において、
前記撹拌手段(4)の撹拌を停止した状態で、前記分離器(1)に滞留するエマルジョン燃料の内、水分が少なく油分が多い成分を燃焼部(B)側へと移動させつつ、水分が多く油分が少ない成分を該分離器(1)内に滞留するよう構成してなるエマルジョン燃料供給装置。
【請求項３】
請求項２に記載のエマルジョン燃料供給装置において、
前記分離器(1)の内部には空洞が形成されており、該空洞を略鉛直方向において複数段に区画しつつ、それぞれの区画の少なくとも一部が連通するように仕切り可能な仕切り板(38)を有しており、
前記分離器(1)内部の最下段の区画域(39)に前記流入口(36)を設けており、
前記分離器(1)内に蓄えられる燃料の内、水分が多く油分が少ない成分が下段の区画域(39)に沈降し、かつ水分が少なく油分が多い成分が上段の区画域(39)に移動されるよう構成してなるエマルジョン燃料供給装置。
【請求項４】
請求項３に記載のエマルジョン燃料供給装置において、
前記分離器(1)の流出口(37)と、燃焼部(B)との高低差(h)が１０ｍｍ〜２０ｍｍであることを特徴とするエマルジョン燃料供給装置。
【請求項５】
請求項４に記載のエマルジョン燃料供給装置において、
前記分離器(1)の流出口(37)は、鉛直方向において燃焼部(B)よりも下方に位置しており、
前記燃料配管(34)の少なくとも一部が、該燃焼部(B)側を上方としかつ該流出口(37)側を下方として傾斜を帯びた姿勢に固定されていることを特徴とするエマルジョン燃料供給装置。
【請求項６】
請求項５に記載のエマルジョン燃料供給装置において、
前記燃料配管(34)の内径が１３ｍｍ以上であることを特徴とするエマルジョン燃料供給装置。
【請求項７】
請求項４に記載のエマルジョン燃料供給装置において、
前記撹拌手段(4)は、鉛直方向において燃焼部(B)よりも上方に固定されており、
前記燃料配管(34)の少なくとも一部が、前記撹拌手段(4)側を上方とし、かつ燃焼部(B)側を下方として傾斜を帯びた姿勢に固定されてなることを特徴とするエマルジョン燃料供給装置。
【請求項８】
請求項７に記載のエマルジョン燃料供給装置において、
前記燃料配管(34)の内径が８ｍｍ以下であることを特徴とするエマルジョン燃料供給装置。
【請求項９】
請求項８に記載のエマルジョン燃料供給装置において、
前記分離器(60)を複数有しており、
前記燃料配管(34)は、前記撹拌手段(4)側に近接する上方の第１の分離器(60a)の流出口(37)と、燃焼部(B)側に近接する下方の第２の分離器(60b)の流入口(36)とを連結しており、
さらに該燃料配管(34)は、
前記第１の分離器(60a)の流出口(37)から、第２の分離器(60b)の流入口(36)側へ下方に伸びる下降勾配領域(45)と、
該下降勾配領域(45)から連続し、前記第２の分離器(60b)の流入口(36)との連結領域(44)において、該第２の分離器(60b)側を上方とする姿勢に屈曲した上昇勾配領域(46)と
を有しており、
該上昇勾配領域(46)が、前記第１の分離器(60a)の流出口(37)よりも下方に位置することを特徴とするエマルジョン燃料供給装置。
【請求項１０】
請求項９に記載のエマルジョン燃料供給装置において、
前記下降勾配領域(45)及び上昇勾配領域(46)とを有する燃料配管(34)を複数備えることを特徴とするエマルジョン燃料供給装置。
【請求項１１】
請求項６または１０に記載のエマルジョン燃料供給装置において、さらに
該水ポンプ(P1)の作動状態を制御する制御手段(15)を有することを特徴とするエマルジョン燃料供給装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載のエマルジョン燃料供給装置において、
前記水ポンプ(P1)を複数有しており、
前記制御手段(15)がそれぞれの水ポンプ(P1)を独立して停止状態または作動状態に制御可能に構成していることを特徴とするエマルジョン燃料供給装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載のエマルジョン燃料供給装置において、
前記制御手段(15)は、さらに前記撹拌手段(4)の作動状態を制御可能であって、かつ該撹拌手段(4)の駆動からの経過時間を計測可能な計時手段(2)を有しており、
該計時手段(2)により計測された所定の時間経過後に、前記制御手段(15)によって前記水ポンプ(P1)を作動状態に構成していることを特徴とするエマルジョン燃料供給装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載のエマルジョン燃料供給装置において、さらに
前記水ポンプ(P1)と前記撹拌手段(4)の間に配置し、かつ前記合流管(19)に連結して、前記水と燃料油との混合溶液を加熱する加熱手段(11)を有することを特徴とするエマルジョン燃料供給装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載のエマルジョン燃料供給装置において、さらに
水を貯蓄するための水タンク(12)を有しており、
前記水ポンプ(P1)が該水タンク(12)に連結して、該水タンク(12)内の水を前記合流管(19)へ送出可能に構成していることを特徴とするエマルジョン燃料供給装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載のエマルジョン燃料供給装置において、
前記撹拌手段(4)は、
中空円筒状の内壁(6)と、
前記円筒状の略中心を長手方向に挿通して回転可能な回転シャフト(7)と、
該回転シャフト(7)の軸方向と略直交する方向に突出するよう連結され、該連結部から前記内壁(6)側へ放射状に延伸しており、かつ該回転シャフト(7)の動きに追従して該連結部を中心に回転可能な撹拌羽根(8)と、
を備えており、
前記撹拌羽根(8)は、羽の厚み方向に貫通した流通孔(20)を有していることを特徴とするエマルジョン燃料供給装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載のエマルジョン燃料供給装置において、
前記撹拌羽根(8)の一部を折曲させて羽面を傾斜させていることを特徴とするエマルジョン燃料供給装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載のエマルジョン燃料供給装置において、
前記撹拌羽根(8)が、前記回転シャフト(7)との連結部から前記内壁(6)側への略放射方向を基準線(21)として折曲されており、
前記撹拌羽根(8)の折曲角度が２５°〜３０°であることを特徴とするエマルジョン燃料供給装置。
【請求項１９】
請求項１８に記載のエマルジョン燃料供給装置において、さらに
撹拌手段(4)の手前に配置され、前記原料を予め混合させる予備撹拌層(23)を有することを特徴とするエマルジョン燃料供給装置。
【請求項２０】
水と燃料油とからなるエマルジョン燃料を燃焼可能なエマルジョン燃料燃焼装置であって、
燃料油またはエマルジョン燃料を燃焼可能な燃焼部(B)と、
燃料油を貯蓄するための燃料油タンク(T1)と、
前記燃料油タンク(T1)と燃焼部(B)とを連結し、該燃料油を燃焼部(B)へ送出可能な燃料油管(K)と、
前記燃料油管(K)に連結して前記燃焼部(B)へエマルジョン燃料を流出可能なエマルジョン燃料供給装置と、
を有しており、
前記エマルジョン燃料供給装置は請求項１ないし１９のいずれか一に記載のエマルジョン燃料供給装置を用いることを特徴とするエマルジョン燃料燃焼装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２００９−２９３８１９（Ｐ２００９−２９３８１９Ａ）
【公開日】平成２１年１２月１７日（２００９．１２．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１４５２４７（Ｐ２００８−１４５２４７）
【出願日】平成２０年６月３日（２００８．６．３）
【出願人】（５０８１６６６１５）
【出願人】（３０８０１６９０９）
【出願人】（３０８０１６９１０）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１２月１７日（２００９．１２．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月３日（２００８．６．３）
【出願人】（５０８１６６６１５）
【出願人】（３０８０１６９０９）
【出願人】（３０８０１６９１０）
【Ｆターム（参考）】
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