DE60310974T2

DE60310974T2 - Flüssigkeitsmischvorrichtung und flüssigkeitsmischverfahren

Info

Publication number: DE60310974T2
Application number: DE60310974T
Authority: DE
Inventors: Takashi Yokohama-Shi OOGAWARA; Goichi Kawasaki-Shi HIROTA; Katsuji Sayama-Shi NISHIYAMA
Original assignee: Toshiba Plant Systems and Services Corp
Current assignee: Toshiba Plant Systems and Services Corp
Priority date: 2002-07-09
Filing date: 2003-07-07
Publication date: 2007-10-11
Anticipated expiration: 2023-07-08
Also published as: AU2003281265A1; DE60310974D1; EP1552879A4; EP1552879A1; US20050270896A1; WO2004004881A1; US7841762B2; JPWO2004004881A1; EP1552879B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Techniken zum Mischen verschiedener Flüssigkeiten, die zur Herstellung verschiedener Flüssigkeitsgemische, wie z.B. Kraftstoffprodukten, industriellen Materialien, Nahrungsmittelprodukten, Kosmetikprodukten und Arzneistoffprodukten geeignet sind, und insbesondere eine Vorrichtung zum Mischen von Flüssigkeiten und ein Verfahren zum Mischen solcher Flüssigkeiten, die zur Herstellung eines Flüssigkeitsgemischs mit ultrafeiner Teilchengröße und einer hohen Gemischdichte durch die effektive Nutzung eines Kavitationseffekts geeignet sind.
Im Allgemeinen werden Fahrzeuge mit Dieselmotor mit Dieselöl betrieben. In der letzten Zeit wurde das folgende Problem zum Gegenstand des öffentlichen Interesses. Emissionen, wie z.B. NO_x, unverbrannte Kohlenwasserstoffe und Teilchen, die in Abgas enthalten sind, verursachen eine Luftverschmutzung, so dass die Gesundheit des Menschen beeinträchtigt wird.
Daher wurden verschiedene Techniken entwickelt, um das Abgas von Dieselmotoren zu reinigen. Die Menge an emittierten NO_x und Teilchen wird z.B. mit Keramikfiltern oder speziellen Katalysatorvorrichtungen vermindert, die an den Enden von Abgasrohren von Motoren angebracht sind.
Fahrzeuge mit Dieselmotor, insbesondere Schwerlast-LKW's, weisen einen großen Kolbenhub auf und emittieren daher eine große Menge Abgas aus ihren Motoren. Somit sind Abgasreinigungssysteme für diese Fahrzeuge groß. Da in dem Abgas enthaltene chemische Substanzen mit Mikroporenfiltern oder Katalysatoren eingefangen werden, verursacht ferner eine große Kilometerleistung ein Verstopfen. Daher müssen die Innenbereiche der Systeme in periodischen Intervallen gereinigt werden, wodurch verstopfende Materialien entfernt werden.
In den vergangenen Jahren wurden zur Vermeidung der Zunahme der Systemgröße und zum Ausschluss von Reinigungsvorgängen einige Techniken zur Verminderung der Anzahl der Teilchen in einem Abgas durch Verbessern des Dieselkraftstoffs entwickelt.
Eine dieser Techniken umfasst den Vorschlag einer Vorrichtung zur Herstellung einer Emulsion durch Mischen von Wasser und Dieselkraftstoff, wie z.B. Dieselöl, und dann Bewegen bzw. Rühren des Flüssigkeitsgemischs mit einem Schraubenpropeller. Ein Emulsionskraftstoff, der auf diese Weise hergestellt worden ist, kann vollständig verbrannt werden, da Was ser durch Verbrennen verdampft wird, so dass eine kleine Explosion erzeugt wird. Folglich ist die Menge an erzeugtem NO_x und Teilchen gering.
Bei einer solchen Bewegungs- bzw. Rühreinheit des Schraubentyps bestehen Probleme dahingehend, dass sie groß ist und dass die Herstellung des Emulsionskraftstoffs lange dauert. Ferner besteht bezüglich des Emulsionskraftstoffs ein Problem dahingehend, dass sich Wasser und Öl innerhalb eines kurzen Zeitraums trennen, wenn der Emulsionskraftstoff für eine Weile stehengelassen wird, da Wassercluster, die in dem Emulsionskraftstoff vorliegen, groß sind.
Verschiedene Flüssigkeitsgemische werden zusätzlich zu Kraftstoffprodukten zur Erzeugung z.B. industrieller Materialien wie z.B. Keramikmaterialien, pastösen Nahrungsmittelprodukten, wie z.B. Cremes, Kosmetikprodukten oder Arzneistoffprodukten verwendet. Solche Flüssigkeitsgemische für diese Anwendungen müssen Eigenschaften aufweisen, die zur Herstellung von Zwischen- oder Endprodukten, die eine sehr genaue Größe und Form sowie eine hohe Qualität aufweisen, für industrielle Anwendungen erforderlich sind, und sie müssen Eigenschaften aufweisen, die für eine Herstellung von Nahrungsmitteln mit einer guten Verzehrqualität, für überlegene kosmetische Eigenschaften oder für sehr gute Arzneistoffeigenschaften erforderlich sind. Bei diesen Anwendungen wurde ein Flüssigkeitsgemisch mit einer ultrafeinen Teilchengröße und einer hohen Gemischdichte nicht erhalten.
Das offengelegte japanische ungeprüfte Patent mit der Veröffentlichungsnummer HEI 10-277375 beschreibt eine bekannte Technik zum Umwandeln von Kraftstoff in eine Emulsion mit einer feinen Teilchengröße unter Verwendung einer adiabatischen Expansion und Ultraschallwellen. Bei dieser Technik ist die Emulsion einheitlich, da eine Kavitation nicht eingesetzt wird.
Das offengelegte japanische ungeprüfte Patent mit der Veröffentlichungsnummer HEI 8-310971 beschreibt eine bekannte Technik zum Erreichen eines hohen Kontrasteffekts mit einer kleinen Dosis eines Kontrastmediums für die Ultraschalldiagnose durch Fördern des Verdampfens eines Dispergiermittels unter Verwendung einer Ultraschallkavitation.
Ferner beschreibt das offengelegte japanische ungeprüfte Patent mit der Veröffentlichungsnummer HEI 10-298051 eine bekannte Technik zum Herstellen einer Öl-in-Wasser-Emulsion mit einer guten Stabilität durch Mischen von Öl und Wasser mit Polymerteilchen und dann Homogenisieren des Gemischs unter Verwendung von Kavitation.
Bei der bekannten Technik des Mischens von Kraftstoff, wie z.B. von Dieselöl, mit einer damit unverträglichen Flüssigkeit, wie z.B. Wasser, zur Herstellung eines Emulsionskraftstoffs bestehen Probleme dahingehend, dass die Vorrichtung aufgrund des Vorliegens einer Bewegungseinheit des Schraubentyps groß ist, dass es lange dauert, den Emulsionskraftstoff herzustellen, und dass sich das Wasser und das Öl in dem Emulsionskraftstoff in einer kurzen Zeit voneinander trennen, wie es vorstehend beschrieben worden ist. Daher kann diese Technik nicht direkt auf Dieselmotoren und Verbrennungseinheiten, wie z.B. Erhitzer, angewandt werden.
Gemäß der Technik, die in dem offengelegten japanischen ungeprüften Patent mit der Veröffentlichungsnummer HEI 10-277375 beschrieben ist, ist es bevorzugt, zur Herstellung einer einheitlichen Emulsion durch feines Zerstäuben des Kraftstoffs unter Nutzung einer adiabatischen Expansion und Ultraschallwellen keine Kavitation zu erzeugen. Diese Theorie beruht auf der Fluidität des fein zerstäubten Kraftstoffs. Zum feinen Zerstäuben einer Flüssigkeit wird es als bevorzugt angesehen, eine hohe Energie aufgrund des Kavitationseffekts zu verwenden, wie es in den bekannten Dokumenten beschrieben ist (offengelegte japanische ungeprüfte Patente mit den Veröffentlichungsnummern HEI 8-310971 und HEI 10-298051).
JP-58 163425 beschreibt eine weitere Ultraschallemulgiervorrichtung.
In den vorstehend genannten zwei Dokumenten ist jedoch weder irgendein System noch irgendein Verfahren zum effizienten Erhalten einer hohen Energie speziell beschrieben, das mit der Nutzung von Kavitationseffekten zusammenhängt. Beispiele für eine gewöhnliche Technik zum Erreichen solcher Kavitationseffekte umfassen eine Bewegungseinheit, sowie die Bewegungseinheit des Schraubentyps, die in einer Flüssigkeit mit hoher Geschwindigkeit betrieben wird, und eine einzelne Schwingungsplatte, die in einer Flüssigkeit mit einer hohen Geschwindigkeit schwingt. Es kann jedoch nicht notwendigerweise ein ausreichender Kavitätseffekt erreicht werden und es kann unter Verwendung einer solchen Technik kaum jedwedes Flüssigkeitsgemisch mit einer feinen Teilchengröße effizient hergestellt werden. Bei einem Flüssigkeitsgemisch, das unter Verwendung jedweder der bekannten Techniken hergestellt worden ist, besteht ein Problem dahingehend, dass die Qualität des Gemischs nicht für einen langen Zeitraum aufrechterhalten werden kann, da sich Flüssigkeitskomponenten in einer relativ kurzen Zeit leicht voneinander trennen.
Jedwede Flüssigkeitsgemische zur Herstellung industrieller Materialien, wie z.B. Keramiken, pastösen Nahrungsmittelprodukten, wie z.B. Cremes, Kosmetikprodukten und Arzneistoffprodukten, die eine ultrafeine Teilchengröße und eine hohe Gemischdichte aufweisen, kön nen nicht notwendigerweise mit den bekannten Techniken erhalten werden, die nicht ausreichend Anforderungen, wie z.B. einer Verbesserung der Qualität, genügen.
Beispiele für ein Flüssigkeitsgemisch umfassen ein Gemisch, das durch Mischen von Flüssigkeitskomponenten hergestellt wird, ein Gemisch, das durch Mischen einer Flüssigkeitskomponente und einer Gaskomponente hergestellt wird, ein Gemisch, das durch Mischen einer Flüssigkeitskomponente und einer Pulverkomponente hergestellt wird, und ein Gemisch, das durch Mischen einiger dieser Gemische hergestellt wird. Diese Gemische, die mit den bekannten Techniken hergestellt worden sind, weisen nicht notwendigerweise eine ultrafeine Teilchengröße auf.
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die vorstehend genannten Probleme zu lösen. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Techniken zur extrem effizienten Erzeugung einer Kavitation zur Herstellung verschiedener Flüssigkeitsgemische mit einer ultrafeinen Teilchengröße unter Nutzung der Kavitation bereitzustellen. Insbesondere ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Mischen von Flüssigkeiten und ein Verfahren zum Mischen solcher Flüssigkeiten bereitzustellen. Die Vorrichtung und das Verfahren sind bei der Erzeugung eines Flüssigkeitsgemischs, wie z.B. eines Emulsionskraftstoffs, eines industriellen Flüssigkeitsmaterials, eines Nahrungsmittelprodukts, eines Kosmetikprodukts oder eines Arzneistoffprodukts, mit einer ultrafeinen Teilchengröße, einer hohen Gemischdichte und einer hohen Qualität in einer kurzen Zeit mit einer hohen Effizienz geeignet. Flüssigkeitskomponenten des Flüssigkeitsgemischs werden selbst dann kaum voneinander getrennt, wenn das Flüssigkeitsgemisch für einen langen Zeitraum gelagert wird.
Die Erfinder haben den Mechanismus zur Erzeugung verschiedener Typen von Flüssigkeitsgemischen mit einer ultrafeinen Teilchengröße untersucht. Beispiele für das Flüssigkeitsgemisch umfassen ein Flüssigkeitsgemisch, das durch Mischen von zwei oder mehr Flüssigkeitskomponenten erhalten wird, ein Flüssigkeitsgemisch, das durch Mischen einer Flüssigkeitskomponente und einer Gaskomponente erhalten wird, ein Flüssigkeitsgemisch, das durch Mischen einer Flüssigkeitskomponente und einer Pulverkomponente erhalten wird oder eine Kombination aus einigen dieser Flüssigkeitsgemische. Als Ergebnis haben die Erfinder gefunden, dass dann, wenn eine Schwingungsvorrichtung, die mit einer hohen Frequenz schwingt, und ein Reflektor zum Reflektieren von Schwingungen, die von der Schwingungsvorrichtung übertragen werden, auf die Gemischkomponenten in einem Behälter zum Lagern der Gemischkomponenten angeordnet sind, wobei zwischen der Schwingungsvorrichtung und dem Reflektor ein kleiner Zwischenraum vorliegt, ein extrem starker Kavitati onseffekt erreicht werden kann, wodurch ein Flüssigkeitsgemisch mit einer ultrafeinen Teilchengröße, einer hohen Gemischdichte und einer hohen Qualität erzeugt werden kann.
In einer Emulsion, bei der es sich um ein Flüssigkeitsgemisch handelt, das aus zwei verschiedenen Flüssigkeiten besteht, sind feine Tröpfchen einer der Flüssigkeiten in der anderen Flüssigkeit verteilt. Wenn die Schwingungsvorrichtung von dem Reflektor in einer Weise wegbewegt wird, dass die Emulsion in den Zwischenraum zwischen der Schwingungsvorrichtung und dem Reflektor strömen kann, wird in dem Zwischenraum zwischen der Schwingungsvorrichtung und dem Reflektor sofort ein negatives Druckfeld erzeugt, so dass in dem Flüssigkeitsgemisch Blasen, d.h. Kavitationsblasen, erzeugt werden.
Wenn die Schwingungsvorrichtung dann unter Verwendung einer Hochfrequenzschwingung in die Richtung des Reflektors bewegt wird, wird sofort ein Hochdruckfeld erzeugt, so dass die Kavitationsblasen zerstört werden. Wenn die Kavitationsblasen zerstört werden, werden Hochdruckschockwellen (Schockwellen, die aufgrund eines Zusammenfallens von Blasen erzeugt werden) erzeugt. Die Schockwellen weisen eine Energie auf, die ausreichend ist, um Cluster der Tröpfchen der anderen der Flüssigkeiten zu zerstören, d.h. eine äußere Energie, die ausreichend ist, um die Tröpfchencluster zu zerstören, wird erzeugt, wenn die Kavitationsblasen zerstört werden. Dies wandelt die Tröpfchen in kleinere Teilchen um.
Die starken Schockwellen werden erzeugt, wenn die Kavitationsblasen zerstört werden, wie es vorstehend beschrieben worden ist. Der Druck der erzeugten Schockwellen erreicht abhängig von den Bedingungen mehrere Hundert MPa. Die Schockwellen werden zwischen der Schwingungsvorrichtung und dem Reflektor reflektiert, so dass sie als reflektierte Schockwellen wirken, die wiederholt auf die Flüssigkeiten angewandt werden.
Wenn die Schwingungsvorrichtung bei einer Ultraschallfrequenz von 20 kHz oder höher schwingen gelassen wird, wird die Größe von Molekülclustern z.B. eines flüssigen Kraftstoffs aufgrund der Schwingungen vermindert. Wenn folglich die Schwingungsvorrichtung mittels Ultraschall in Schwingungen versetzt wird, dann werden große Molekülketten des Kraftstoffs durch den synergistischen Effekt des Auftreffdrucks der Kavitation und die Zerstörung der Cluster durch Ultraschallschwingungen physikalisch zu kleineren Ketten aufgebrochen, wodurch der Kraftstoff umgewandelt wird. Große Molekülketten einer Flüssigkeitskomponente werden durch die Schockwellen, die durch die Kavitation und die reflektierten Wellen erzeugt worden sind, ebenfalls in kleinere Ketten aufgebrochen. Daher wird flüssiger Kraftstoff so umgewandelt, dass er besser verbrannt werden kann.
Bei der Kavitationsbehandlung werden ein Mischen und ein Rühren durchgeführt, wodurch eine Diffusion gefördert wird. Daher kann ein Flüssigkeitsgemisch mit einer ultrafeinen Teilchengröße und einer hohen Gemischdichte erzeugt werden. Wenn die Zufuhr von Flüssigkeitskomponenten konstant gehalten wird, werden die Flüssigkeitskomponenten in einem vorgegebenen Verhältnis gemischt, wodurch ein einheitliches Flüssigkeitsgemisch mit einer feinen Teilchengröße erzeugt werden kann.
Da die Schwingungsvorrichtung und der Reflektor mit einem derartigen kleinen Zwischenraum dazwischen angeordnet sind, werden die Schockwellen, die aufgrund des Zusammenfallens der Kavitationsblasen erzeugt werden, nicht verteilt, sondern eingeschlossen, wodurch ein Schockwellenfeld mit hoher Dichte erzeugt und aufrechterhalten werden kann. Eine Komponente des Flüssigkeitsgemischs wird in feine molekulare Teilchen umgewandelt, die auch durch die Schockwellen wiederholt gerührt und gemischt werden, wodurch ein einheitliches Verteilen und Mischen durchgeführt werden kann.
Das in der vorstehend beschriebenen Weise erzeugte Flüssigkeitsgemisch kehrt kaum in seinen ursprünglichen Zustand zurück, so lange nicht eine Energie darauf angewandt wird, die höher ist als eine bestimmte Schwelle. Daher werden die feinen Teilchen der Flüssigkeitskomponente über einen langen Zeitraum beibehalten, d.h. Flüssigkeitskomponenten werden kaum voneinander getrennt und jedwede Probleme, wie z.B. eine Verschlechterung der Qualität, treten nicht auf, wenn das Flüssigkeitsgemisch für eine lange Zeit gelagert wird. Das Flüssigkeitsgemisch, das eine hohe Qualität aufweist, ist für verschiedene Anwendungen geeignet.
Auf der Basis der vorstehend genannten Erkenntnisse wurde eine erfindungsgemäße Vorrichtung entwickelt, die zur Erzeugung eines Flüssigkeitsgemischs, das durch Mischen von zwei oder mehr Flüssigkeitskomponenten erhalten wird, eines Flüssigkeitsgemischs, das durch Mischen einer Flüssigkeitskomponente und einer Gaskomponente erhalten wird, eines Flüssigkeitsgemischs, das durch Mischen einer Flüssigkeitskomponente und einer Pulverkomponente erhalten wird oder einer Kombination aus einigen dieser Flüssigkeitsgemische geeignet ist. Die Flüssigkeitsmischvorrichtung umfasst einen Behälter zum Lagern der Gemischkomponenten, eine Schwingungsvorrichtung in dem Behälter, die mindestens eine Oberfläche mit einer vorgegebenen Fläche aufweist, welche die Gemischkomponenten kontaktiert, einen Hochfrequenzschwingungserzeuger, der mit der Schwingungsvorrichtung zum Schwingenlassen der Schwingungsvorrichtung bei einer hohen Frequenz in einer Richtung senkrecht zu der Oberfläche verbunden ist, und einen Reflektor, der in dem Behälter angeordnet ist, wobei der Reflektor mit einem Zwischenraum von der Schwingungsvorrichtung bei einem kleinen Abstand angeordnet ist, so dass die Oberfläche der Schwingungsvorrichtung, welche die Gemischkomponenten kontaktiert, auf eine Oberfläche des Reflektors gerichtet ist, und eine Hochfrequenzschwingung, die von der Schwingungsvorrichtung übertragen wird, reflektiert, so dass in den Gemischkomponenten, die zwischen den gegenüber liegenden Flächen fließen, reflektierte Wellen erzeugt werden. Die Schwingungsvorrichtung und der Reflektor wirken zur Erzeugung von Kavitationsblasen in den Gemischkomponenten unter Nutzung einer Dekompressionswirkung der Schwingungsvorrichtung zusammen, der es ermöglicht wird, sich durch die Hochfrequenzschwingung, die von dem Hochfrequenzschwingungserzeuger zu der Schwingungsvorrichtung übertragen wird, von dem Reflektor wegzubewegen, und wirken auch zur Zerstörung der Kavitationsblasen unter Nutzung der Kompressionswirkung der Schwingungsvorrichtung zusammen, der es ermöglicht wird, sich in die Richtung des Reflektors zu bewegen, und wobei die Schockwellenenergie, die durch die Zerstörungswirkung erzeugt wird, die Größe der Kavitationsblasen extrem vermindert und die Diffusion der Gemischkomponenten fördert, so dass es ermöglicht wird, dass das Flüssigkeitsgemisch eine ultrafeine Teilchengröße und eine hohe Dichte aufweist.
Bevorzugte Konfigurationen der Flüssigkeitsmischvorrichtung sind nachstehend beschrieben.
Die Hochfrequenzschwingung, die von dem Hochfrequenzschwingungserzeuger zu der Schwingungsvorrichtung übertragen wird, weist eine Ultraschallfrequenz auf.
Die Schwingungsvorrichtung erzeugt die Kavitationsblasen in den Gemischkomponenten und zerstört dann die Kavitationsblasen wiederholt.
Der Hochfrequenzschwingungserzeuger umfasst ein keramisches piezoelektrisches Schwingungselement oder ein Schwingungselement, das aus einem supermagnetostriktiven Material oder einem magnetostriktiven Material zusammengesetzt ist, und die Schwingungsvorrichtung ist mit dem Reflektor ausgestattet oder ist mit dem Reflektor mit einem dazwischen vorliegenden Zwischenraum verbunden.
Die Schwingungsvorrichtung weist einen Oberflächenabschnitt auf und der Reflektor weist einen Oberflächenabschnitt auf, der dem Oberflächenabschnitt der Schwingungsvorrichtung gegenüber liegt, und mindestens einer dieser Oberflächenabschnitte enthält ein hartes Material, das bezüglich einer Kavitationsbeschädigung beständig ist, die durch die Kavitationsblasen verursacht wird.
Der Reflektor ist abnehmbar an dem Behälter angebracht.
Der Abstand zwischen der Schwingungsvorrichtung und dem Reflektor beträgt 10 mm oder weniger.
Der Behälter weist einen Gemischkomponenteneinlass, durch den die Gemischkomponenten zu einem Zwischenraum zwischen der Schwingungsvorrichtung und dem Reflektor zugeführt werden, und auch einen Flüssigkeitsgemischauslass auf, durch den ein Flüssigkeitsgemisch, das zwischen der Schwingungsvorrichtung und dem Reflektor mit Schockwellen behandelt worden ist und das eine feine Teilchengröße aufweist, nach außen ausgetragen wird.
Der Behälter weist eine oder mehrere Perforationen) auf, die sich durch einen Mittelbereich des Reflektors erstreckt bzw. erstrecken und durch welche die Gemischkomponenten zu einem Zwischenraum zwischen der Schwingungsvorrichtung und dem Reflektor zugeführt werden.
Mindestens eine einer Oberfläche der Schwingungsvorrichtung, die auf den Reflektor gerichtet ist, und einer Oberfläche des Reflektors, die auf die Schwingungsvorrichtung gerichtet ist, weist eine große Anzahl von kegelförmigen Vertiefungen zur Erzeugung von Schockwellen auf, wobei die in den Vertiefungen erzeugten Schockwellen auf Brennpunktsabschnitte konvergiert werden, die zwischen der Schwingungsvorrichtung und dem Reflektor vorliegen, und die Brennpunktsabschnitte bilden eine Zone der Erzeugung ultrastarker Schockwellen, die zwischen der Schwingungsvorrichtung und dem Reflektor vorliegt.
Die Flüssigkeitsmischvorrichtung umfasst ferner eine Mehrzahl von Schwingungsvorrichtungen, die in der Schwingungsrichtung einander gegenüber liegend angeordnet sind, wobei die aneinander angrenzenden Schwingungsvorrichtungen als Reflektoren wirken.
Die Schwingungsvorrichtungen weisen sich durch diese erstreckende Kanäle auf, so dass ermöglicht wird, dass sich die Gemischkomponenten mäanderartig bewegen.
Das erfindungsgemäße Flüssigkeitsmischverfahren ist zum Erzeugen eines Flüssigkeitsgemischs, das durch Mischen von zwei oder mehr Flüssigkeitskomponenten erhalten wird, eines Flüssigkeitsgemischs, das durch Mischen einer Flüssigkeitskomponente und einer Gaskomponente erhalten wird, eines Flüssigkeitsgemischs, das durch Mischen einer Flüssigkeitskomponente und einer Pulverkomponente erhalten wird, oder einer Kombination aus einigen dieser Flüssigkeitsgemische geeignet. Das Flüssigkeitsmischverfahren umfasst die Schritte des Lagerns der Gemischkomponenten in einem Behälter, der eine Schwingungs vorrichtung, die bei einer hohen Frequenz schwingt, und einen von der Schwingungsvorrichtung in einem geringen Abstand beabstandeten Reflektor umfasst, des Erzeugens von Kavitationsblasen in den Gemischkomponenten, die zwischen der Schwingungsvorrichtung und dem Reflektor fließen, unter Nutzung der Dekompressionswirkung der Schwingungsvorrichtung, der es ermöglicht wird, dass sie sich von dem Reflektor durch eine Hochfrequenzschwingung, die von einem Hochfrequenzschwingungserzeuger zu der Schwingungsvorrichtung übertragen wird, wegbewegt, des Zerstörens der Kavitationsblasen unter Nutzung der Kompressionswirkung der Schwingungsvorrichtung, der es ermöglicht wird, sich in Richtung des Reflektors zu bewegen, des Verminderns der Größe der Kavitationsblasen mit einer Schockwellenenergie, die aufgrund der Kompressionswirkung erzeugt worden ist, und des Förderns der Diffusion der Gemischkomponenten, so dass es ermöglicht wird, dass das Flüssigkeitsgemisch eine ultrafeine Teilchengröße und eine hohe Dichte aufweist.
Bevorzugte Konfigurationen des Flüssigkeitsmischverfahrens sind nachstehend beschrieben.
Wenn zwei oder mehr Flüssigkeitskomponenten verwendet werden, wobei eine der Flüssigkeitskomponenten ein Heizöl, ein Dieselöl, ein Abfallöl oder ein Abfall-Speiseöl ist und die andere der Flüssigkeitskomponenten mindestens eine ist, die aus der Gruppe bestehend aus einem Öl, das von dem vorstehend genannten Öl verschieden ist, einem Alkohol, einem von einem Alkohol verschiedenen Lösungsmittel und Wasser ausgewählt ist, dann werden diese Komponenten zu einem flüssigen Kraftstoff gemischt.
Wenn eine Flüssigkeitskomponente und eine Gaskomponente verwendet werden, wobei die Flüssigkeitskomponente ein Speiseöl oder ein fettes Öl ist, das mindestens eines von einem flüssigen Additiv und einem flüssigen Duftstoff enthält, und die Gaskomponente Luft ist, dann werden diese Komponenten zu einem cremigen Nahrungsmittelprodukt, einem Kosmetikprodukt oder einem Arzneistoffprodukt gemischt.
Wenn eine Flüssigkeitskomponente und eine Pulverkomponente verwendet werden, wobei die Flüssigkeitskomponente ein industrieller Bestandteil, ein Nahrungsmittelbestandteil, ein Kosmetikbestandteil oder ein Arzneistoffbestandteil ist, und die Pulverkomponente ein feines Keramikpulver, ein feines Nahrungsmittelpulver, ein feines Kosmetikpulver oder ein feines Arzneistoffpulver ist, das ein Additiv enthält, dann werden diese Komponenten zu einem industriellen Flüssigkeitsmaterial, einem Nahrungsmittelprodukt, einem Kosmetikprodukt oder einem Arzneistoffprodukt gemischt.
1 ist eine Veranschaulichung, die eine Konfiguration einer Kraftstoffvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist eine Veranschaulichung, die einen Mechanismus zur Bildung eines Emulsionskraftstoffs zeigt, der in der ersten Ausführungsform eingesetzt wird.
3 ist eine Veranschaulichung, die einen Mechanismus zur Bildung des Emulsionskraftstoffs zeigt, der in der ersten Ausführungsform eingesetzt wird.
4 ist eine Veranschaulichung, die den Mechanismus zur Bildung des Emulsionskraftstoffs zeigt, der in der ersten Ausführungsform eingesetzt wird.
5 ist ein Graph, der die gemessenen Daten eines umgewandelten Kraftstoffs zeigt, der in der ersten Ausführungsform eingesetzt wird.
6 ist eine Veranschaulichung, die eine Konfiguration einer Flüssigkeitsmischvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
7 ist eine Schnittansicht, welche die Vorrichtung der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
8 ist eine Schnittansicht, die eine Modifizierung der Vorrichtung der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
9 ist eine Veranschaulichung, die eine Konfiguration einer Flüssigkeitsmischvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
10 ist eine Veranschaulichung, die eine Konfiguration einer Flüssigkeitsmischvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
11 ist eine Veranschaulichung, die eine Konfiguration einer Flüssigkeitsmischvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
12 ist eine Veranschaulichung, die eine Konfiguration einer Flüssigkeitsmischvorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
13 ist eine Veranschaulichung, die eine Konfiguration einer Flüssigkeitsmischvorrichtung gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
14 ist eine vergrößerte Schnittansicht, welche die in der 13 gezeigte Vorrichtung zeigt.
15 ist eine vergrößerte Schnittansicht, die eine Schwingungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung zeigt.
16 ist eine Schnittansicht, die eine Modifizierung der Vorrichtung gemäß der siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
17 ist eine Veranschaulichung, die eine Konfiguration eines Dieselmotors gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
18 ist eine Veranschaulichung, die eine Konfiguration eines Dieselmotors gemäß einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
19 ist eine Veranschaulichung, die eine Konfiguration einer Kraftstoffvorrichtung gemäß einer zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
20 ist eine Veranschaulichung, die eine Konfiguration einer Flüssigkeitsmischvorrichtung gemäß einer elften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Bezugszeichen
1 – Kraftstoffvorrichtung, 2 – Kraftstoff, 3 – Kraftstoffzuführungsleitung, 4 – Frischwasser, 4a – Wasserteilchen, 5 – Wasserzuführungsleitung, 6 – Kraftstoffzuführungspumpe, 7 – Kraftstoffströmungssteuerventil, 8 – Wasserzuführungspumpe, 9 – Wasserströmungssteuerventil, 10 – Emulsionskraftstofferzeugungstank, 11 – Flüssigkeitsgemisch, 12 – Emulsionskraftstoff, 13 – Schwingungsplatte, 14 – reflektierende Platte, 15 – Kavitationerzeugende Zone, 15a – offenes Ende, 15b – weiteres offenes Ende, 16 – Flüssigkeitssammelelement, 17 – Ablaufrohr, 18 – Saugpumpe, 19 – Verbindungsstab, 20 – Hochfrequenzschwingungserzeuger, 22 – Schwingungsvorrichtung, 23 – Hochfrequenzspule, 24 – Hochfrequenzstromversorgungseinheit, 25 – Stromversorgungskabel, 26 – Trägerarm, 27 – Klemmbolzen, 28 – statischer Abschnitt, 29 – Kavitationsblasen, 30 – Dieselmotor, 31 – Kraftstofftank, 32 – Wassertank, 33 – Emulsionskraftstoffzuführungsleitung, 34 – Saugpumpe, 35 – Strömungssteuerventil, 36 – Emulsionskraftstoffeinspritzpumpe, 37a und 37b – Kraftstoffeinspritzleitungen, 38 – Dieselmotorkörper, 39a und 39b – Zylinder, 40 – Motorwelle, 41 – Flansch, 42 – Stromerzeuger, 43 – rotierende Welle, 44 – Übertragungskabel, 45 – Transformator, 46 – Ausgabeanschluss, 47 – Stromversorgungskabel, 48 – Steuereinrichtung, 49a, 49b und 49c – Signalleitungen, 50 und 51 – Stromversorgungskabel, 57 – Kanal, 58a – Kraftstoffeinlass, 58b – Wassereinlass, 59 – Emulsionskraftstoffauslass, 60 – Strömungssteuerventil, 61 – Führungsstange, 62 – Flansch, 63 – Bolzen, 64 – elastische Träger, 65 – Schwingungsvorrichtungen, 66 – schmale Perforationen, 67 – Spulen, 70 – Behälter, 71 – Bodenwand, 72 – ausgesparter Abschnitt, 73 – Befestigungseinrichtungen, 74 – kleine Perforation, 75 – Ablaufrohr, 76 – Ventil, 81 – erster Tank, 82 – zweiter Tank, 83 und 84 – Gemischkomponentenzuführungsleitungen, 85 und 86 – Pumpen, 91 – dritter Tank, 92 – Pumpe, 101 – Primärvormischtrommel, 102 – Dickstoffpumpe, 103 – Flüssigkeitszuführungsleitung, 104 – Filter, 105 – Pumpe, 110 – Vertiefungen, 111 – Brennpunktsabschnitte, 112 – Bereich der Erzeugung ultrastarker Schockwellen, b – reflektierte Wellen, c – Schockwellen.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Erste Ausführungsform (1 bis 5)
Diese Ausführungsform stellt eine Flüssigkeitsmischvorrichtung und ein Flüssigkeitsmischverfahren zum Mischen von zwei Flüssigkeitskomponenten bereit. Insbesondere sind eine Kraftstoffvorrichtung und ein Kraftstofferzeugungsverfahren zur Erzeugung eines Emulsionskraftstoffs durch Mischen von zwei Flüssigkeitskomponenten beschrieben, bei denen eine Flüssigkeitskomponente ein flüssiger Kraftstoff, wie z.B. ein Heizöl oder ein Dieselöl, und die andere Flüssigkeitskomponente Wasser ist.
Die 1 ist eine schematische Ansicht, die eine Konfiguration der Kraftstoffvorrichtung dieser Ausführungsform zeigt. Die 2 bis 5 sind Veranschaulichungen zur Erläuterung von Funktionen der ersten Ausführungsform.
Unter Bezugnahme auf die 1 umfasst die Flüssigkeitsmischvorrichtung (Kraftstoffvorrichtung) 1 dieser Ausführungsform eine Kraftstoffzuführungsleitung 3 zum Zuführen eines flüssigen Kraftstoffs (nachstehend einfach als „Kraftstoff" bezeichnet) 2, wie z.B. Dieselöl, und umfasst auch eine Wasserzuführungsleitung 5 zum Zuführen einer Flüssigkeit, wie z.B. Was ser (in dieser Ausführungsform als „Frischwasser" bezeichnet), die mit dem Kraftstoff unverträglich ist.
Ein proximales Ende (Basisende) der Kraftstoffzuführungsleitung 3 ist mit einem Kraftstofftank verbunden, der nicht gezeigt ist, und die Kraftstoffzuführungsleitung 3 umfasst eine Kraftstoffzuführungspumpe 6 und ein Kraftstoffströmungssteuerventil 7. Die Kraftstoffzuführungspumpe 6 und das Kraftstoffströmungssteuerventil 7 sind mit einer Steuereinheit verbunden, die nicht gezeigt ist, und werden zum Zuführen einer vorgegebenen Menge des Kraftstoffs verwendet, die zur Erzeugung des Emulsionskraftstoffs in der nachstehend beschriebenen Weise erforderlich ist.
Entsprechend ist ein proximales Ende (Basisende) der Wasserzuführungsleitung 5 mit einem Wassertank verbunden, der nicht gezeigt ist, und die Wasserzuführungsleitung 5 umfasst eine Wasserzuführungspumpe 8 und ein Wasserströmungssteuerventil 9. Die Wasserzuführungspumpe 8 und das Wasserströmungssteuerventil 9 sind mit einer weiteren Steuereinheit verbunden, die nicht gezeigt ist, und werden zum Zuführen einer vorgegebenen Menge des Frischwassers verwendet, die zur Erzeugung des Emulsionskraftstoffs in der nachstehend beschriebenen Weise erforderlich ist.
Das distale (vordere) Ende der Kraftstoffzuführungsleitung 3 und das distale (vordere) Ende der Wasserzuführungsleitung 5 sind in einem Emulsionskraftstofferzeugungstank 10 nahe beieinander angeordnet und diese distalen Enden bilden einen Gemischkomponenteneinlass. Die Kraftstoffzuführungsleitung 3 und die Wasserzuführungsleitung 5 erstrecken sich vertikal und neigen sich dann nach unten und deren distalen Enden sind schräg nach unten geöffnet, wie es in der 1 gezeigt ist.
Der Emulsionskraftstofferzeugungstank 10 enthält vorübergehend ein Flüssigkeitsgemisch 11, das den Kraftstoff 2, der durch die Kraftstoffzuführungsleitung 3 zugeführt wird, und das Frischwasser 4, das durch die Wasserzuführungsleitung 5 zugeführt wird, enthält. In dem Emulsionskraftstofferzeugungstank 10 wird das Frischwasser 4 in dem Kraftstoff 2 dispergiert und damit gemischt, so dass das Flüssigkeitsgemisch 11 erhalten wird, das in einen Emulsionskraftstoff 12 mit einer ultrafeinen Teilchengröße und einer hohen Gemischdichte umgewandelt wird.
Der Emulsionskraftstofferzeugungstank 10 ist im Wesentlichen horizontal angeordnet und weist eine flache, rechteckige Parallelepipedform auf, die eine abgeschlossene Tankstruktur bildet (ein oberer Abschnitt einer abgeschlossenen Tankwand ist weggelassen, wie es in der
1 gezeigt ist). Der Emulsionskraftstofferzeugungstank 10 enthält eine Schwingungsplatte 13, die horizontal an einem oberen Bereich davon angeordnet ist und als Schwingungsvorrichtung wirkt, und eine reflektierende Platte 14, die horizontal an einem unteren Bereich davon angeordnet ist und als Reflektor wirkt. Die reflektierende Platte 14 ist auf die untere Fläche der Schwingungsplatte 13 gerichtet. Ein kleiner Zwischenraum, wie z.B. ein Zwischenraum δ mit einer Größe von 10 mm oder weniger und insbesondere von mehreren Millimetern, liegt zwischen der Schwingungsplatte 13 und der reflektierenden Platte 14 vor. Dieser Zwischenraum wird als Kavitation-erzeugende Zone 15 bezeichnet. Die Kavitationerzeugende Zone 15 weist ein laterales offenes Ende auf, an dem die distalen Enden der Kraftstoffzuführungsleitung 3 und das Frischwasser 4 angeordnet sind. Das Flüssigkeitsgemisch 11, das den Kraftstoff 2 und das Frischwasser 4 enthält, wird durch das laterale offene Ende 15a in die Kavitation-erzeugende Zone 15 eingeführt.
Die Kavitation-erzeugende Zone 15 weist ein weiteres laterales offenes Ende 15b auf. Ein trichterförmiges Flüssigkeitssammelelement 16 mit einer breiten Öffnung und einer schmalen Öffnung ist lateral nahe an dem lateralen offenen Ende 15b derart angeordnet, dass die breite Öffnung auf die Kavitation-erzeugende Zone 15 gerichtet ist. Die schmale Öffnung des Flüssigkeitssammelelements 16 ist mit einem Ablaufrohr 17 verbunden und diese Komponenten bilden einen Flüssigkeitsgemischauslass. Das Ablaufrohr 17 erstreckt sich durch eine Wand, wie z.B. eine Bodenwand 10a, des Emulsionskraftstofferzeugungstanks 10 senkrecht zu der Bodenwand 10a und weiter aus dem Emulsionskraftstofferzeugungstank 10 heraus. Das Ablaufrohr 17 ist mit einer Absaugpumpe 18 verbunden, durch die der Emulsionskraftstoff 12 einem vorgegebenen Emulsionskraftstoffzuführungsabschnitt zugeführt wird.
Die Schwingungsplatte 13 und die reflektierende Platte 14 sind vollständig aus einem harten Material ausgebildet, wie z.B. einer Keramik oder einer ultraharten Legierung, das eine große Härte aufweist, oder sie sind teilweise aus einem solchen Material auf mindestens einem Oberflächenabschnitt der Schwingungsplatte 13, der auf die reflektierende Platte 14 gerichtet ist, und einem Oberflächenabschnitt der reflektierenden Platte 14, der auf die Schwingungsplatte 13 gerichtet ist, ausgebildet.
Beispiele für eine solche Keramik umfassen Aluminiumoxid (Al₂O₃), Aluminiumnitrid (AIN), Siliziumcarbid (SiC) und Zirkoniumoxid (ZrO₂).
Beispiele für solche ultraharten Legierungen umfassen Wolframcarbid (WC), Wolframcarbid-Cobalt-Legierungen (WC-Co, WC-TiC-Co, WC-TiC-Ta-Co und dergleichen) und Stellit.
Durch die Verwendung eines solchen Materials stellen die Schwingungsplatte 13 und die reflektierende Platte 14 eine Struktur mit einer ausreichenden Beständigkeit gegen ein Auftreffen bzw. einen Stoß aufgrund der Erzeugung einer Kavitation bereit, die nachstehend beschrieben wird, und sie weisen eine ausreichende Festigkeit auf, um einer Beschädigung durch Kavitation zu widerstehen. Um zu ermöglichen, dass nur die aufeinander gerichteten Oberflächen der Schwingungsplatte 13 und der reflektierenden Platte 14 eine große Härte aufweisen, können Grundmaterialien, die aus Metall oder dergleichen hergestellt sind, oberflächenbehandelt werden, so dass eine harte Beschichtung bereitgestellt wird, die aus einer ultraharten Legierung hergestellt ist.
Die Schwingungsplatte 13 ist mit einem Hochfrequenzschwingungserzeuger 20 mittels eines vertikalen Verbindungsstabs 19 verbunden, der dazwischen angeordnet ist und sich nach oben erstreckt, so dass die Schwingungsplatte 13 durch den Hochfrequenzschwingungserzeuger 20 mit einer hohen Frequenz in der vertikalen Richtung (der Richtung, die durch Pfeile a angegeben ist) schwingen gelassen werden kann.
Der Hochfrequenzschwingungserzeuger 20 umfasst eine in dem Gehäuse angeordnete Schwingungsvorrichtung 22 aus einem magnetostriktiven Material und wirkt als Schwingungsquelle, und umfasst auch eine Hochfrequenzspule 23 zum Antreiben der Schwingungsvorrichtung 22. Dem Hochfrequenzschwingungserzeuger 20 wird ein Hochfrequenzstrom von einer Hochfrequenzstromversorgungseinheit 24 mittels eines Stromversorgungskabels 25 zugeführt. Die Hochfrequenzstromversorgungseinheit 24 wandelt die Frequenz von Elektrizität (Hochfrequenzstrom), die von einer Grundstromversorgung, wie z.B. einer käuflichen Stromversorgung, einer Fahrzeugbatterie oder einem Fahrzeuggenerator, geliefert wird, um, so dass ein Hochfrequenzstrom erzeugt wird. Dieser ermöglicht es der Schwingungsvorrichtung 22, d.h. einem Hochfrequenzschwingungsbereich der Schwingungsplatte 13, bei einer Ultraschallfrequenz von 20 kHz oder mehr zu schwingen.
Die Schwingungsvorrichtung 22 des Hochfrequenzschwingungserzeugers 20 kann ein piezoelektrisches Element umfassen oder aus einem supermagnetostriktiven Material hergestellt sein. Die Schwingungsplatte 13 und die Schwingungsvorrichtung 22 können aus dem gleichen Material hergestellt sein, so dass eine einheitliche Struktur bereitgestellt wird. Der Hochfrequenzschwingungserzeuger 20 ist mit einem Klemmbolzen 27 an einem Trägerarm 26 fixiert und der Trägerarm 26 ist an einem starren, statischen Abschnitt 28 fixiert.
Ein Verfahren zur Herstellung des Emulsionskraftstoffs wird beschrieben.
Gemäß der 1 wird der Kraftstoff 2 dem kleinen Zwischenraum zugeführt, der zwischen der Schwingungsplatte 13 und der reflektierenden Platte 14 vorliegt, die in dem Emulsionskraftstofferzeugungstank 10 angeordnet sind. D.h., der Kraftstoff 2 wird der Kavitationerzeugenden Zone 15 durch das Kraftstoffströmungssteuerventil 7 mit der Kraftstoffzuführungspumpe 6 der Kraftstoffzuführungsleitung 3 zugeführt. Entsprechend wird das Frischwasser 4, das in dem Emulsionskraftstofferzeugungstank 10 gelagert ist, der Kavitationerzeugenden Zone 15 durch das Wasserströmungssteuerventil 9 durch die Wasserzuführungspumpe 8 der Wasserzuführungsleitung 5 zugeführt. Dies ermöglicht es der Kavitationerzeugenden Zone 15 und dem Emulsionskraftstofferzeugungstank 10, mit dem Gemisch aus dem Kraftstoff 2 und dem Frischwasser 4 gefüllt zu werden.
Gemäß der vorstehend beschriebenen Struktur werden die Menge des Kraftstoffs 2, die von der Kraftstoffzuführungspumpe 6 ausgetragen wird, und die Menge des Frischwassers 4, die von der Wasserzuführungspumpe 8 ausgetragen wird, abhängig von der erforderlichen Menge des zu erzeugenden Emulsionskraftstoffs gesteuert. Die Schwingungsplatte 13, die an einem vorderen Endabschnitt des Hochfrequenzschwingungserzeugers 20 fixiert ist, wird vollständig in das Flüssigkeitsgemisch 11 eingetaucht oder es wird zumindest ein unterer Oberflächenabschnitt davon in das Flüssigkeitsgemisch 11 eingetaucht, welches den Kraftstoff 2 und das Frischwasser 4 enthält, welche den Emulsionskraftstofferzeugungstank 10 füllen.
Die Kavitation (Kavitationsphänomen) wird in dem Flüssigkeitsgemisch 11, das in der Kavitation-erzeugenden Zone 15 strömt, durch Schwingenlassen der Schwingungsplatte 13 in dem vorstehend genannten Zustand mit einer hohen Frequenz erzeugt. Dann wird das Frischwasser 4 in dem Kraftstoff dispergiert und damit gemischt, so dass es in feine Teilchen umgewandelt wird, wodurch der Emulsionskraftstoff 12 mit einer hohen Gemischdichte gebildet wird.
Die 2 ist eine Veranschaulichung, die den Mechanismus zur Bildung des Emulsionskraftstoffs 12 zeigt. Wie es schematisch in der 2 gezeigt ist, enthält das Flüssigkeitsgemisch 11 in dem Emulsionskraftstofferzeugungstank 10 den Kraftstoff 2 und feine Cluster von Wasserteilchen 4a, die durch Umwandlung aus dem Frischwasser 4 erzeugt werden und in dem Kraftstoff 2 dispergiert sind. Das Flüssigkeitsgemisch 11, das in dem kleinen Zwischenraum zwischen der Schwingungsplatte 13 und der reflektierenden Platte 14 fließt, ist mit dem vorstehend beschriebenen Flüssigkeitsgemisch identisch.
In einer solchen Situation, bei der die Schwingungsplatte 13 parallel zur Schwingungsrichtung a nach oben bewegt wird, wird sofort ein negatives Druckfeld in dem kleinen Zwischenraum zwischen der Schwingungsplatte 13 und der reflektierenden Platte 14 erzeugt. Blasen, d.h. Kavitationsblasen 29 werden aufgrund des negativen Drucks in dem Flüssigkeitsgemisch 11 erzeugt. Eine große Zahl der Kavitationsblasen 29 wird in dem Kraftstoff 2 und den clusterartig vorliegenden Wasserteilchen 4a, die in dem Frischwasser 4 dispergiert sind, erzeugt.
Wenn die Schwingungsplatte 13 dann sofort aufgrund der Hochfrequenzschwingung nach unten bewegt wird, wird im Gegensatz zu der vorstehend beschriebenen Situation ein Hochdruckfeld erzeugt und die Kavitationsblasen 29 werden aufgrund des hohen Drucks zerstört. Wenn die Kavitationsblasen 29 zerstört werden, werden Hochdruckschockwellen (Schockwellen, die beim Zusammenfallen der Blase erzeugt werden, durch die Pfeile c bezeichnet) erzeugt. Die Schockwellen c weisen eine Energie auf, die ausreichend ist, um die clusterartig vorliegenden Wasserteilchen 4a aufzubrechen. Wenn insbesondere die Kavitationsblasen 29, die in den Wasserteilchen 4a erzeugt worden sind, aufgebrochen werden, wird eine äußere Energie erzeugt, die ausreichend ist, um die Wasserteilchen 4a aufplatzen zu lassen, wodurch die Wasserteilchen 4a zu kleineren Teilchen zerkleinert werden. Die Schockwellen c werden zwischen der Schwingungsplatte 13 und der reflektierenden Platte 14 reflektiert, wodurch die reflektierten Schockwellen (nachstehend einfach als „reflektierte Wellen" bezeichnet, die durch die Pfeile b angegeben sind) erzeugt werden. Die reflektierten Wellen, die als Schockwellen wirken, treffen wiederholt auf den Kraftstoff 2 und das Frischwasser 4 (Wasserteilchen 4a) auf.
D.h., wenn die Schwingungsplatte 13 in dem Flüssigkeitsgemisch 11, das den Kraftstoff 2 und das Frischwasser 4 enthält, mit einer hohen Frequenz schwingen gelassen wird, werden die feinen Kavitationsblasen 29 aufgrund der sich mit hoher Geschwindigkeit hin- und herbewegenden Schwingungsplatte 13 wiederholt erzeugt oder zerstört.
Die 3 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen der Geschwindigkeit (auf der vertikalen Achse aufgetragen und in m/s gezeigt) der Schockwellen, die durch das Zusammenfallen der Kavitationsblasen erzeugt werden, die durch die Schwingung der Schwingungsplatte 13 erzeugt werden, und dem Durchmesser (auf der horizontalen Achse aufgetragen und in mm gezeigt) der feinen Kavitationsblasen 29 zeigt, die aufgrund des sich Hin- und Herbewegens der Schwingungsplatte 13 erzeugt oder zerstört werden. Die 3 zeigt, dass sich die Schockwellen mit einer Geschwindigkeit von etwa 100 bis 200 m/s ausbreiten, wenn die Schwingungsplatte 13 mit einer geeigneten Frequenz schwingen gelassen wird und die fei nen Kavitationsblasen 29 mit einem Durchmesser von 0,2 bis 0,8 mm erzeugt oder zerstört werden.
Das Zusammenfallen der Kavitationsblasen 29 führt zur Erzeugung eines hohen Auftreffdrucks, der abhängig von den Bedingungen mehrere Hundert MPa erreicht. In der Vorrichtung dieser Ausführungsform wurde eindeutig festgestellt, dass der Auftreffdruck mehrere Hundert MPa erreicht, wenn eine Ultraschallschwingung erzeugt wird.
Die 4 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen der Größe (auf der horizontalen Achse aufgetragen und in mm gezeigt) des Zwischenraums zwischen der Schwingungsplatte 13 und der reflektierenden Platte 14 und dem Druck (auf der vertikalen Achse aufgetragen und in MPa gezeigt) zeigt, der in der Kavitation-erzeugenden Zone 15 dazwischen erzeugt wird, wobei der Graph auf Messwerten beruht. Die 4 zeigt, dass der erzeugte Druck in einem Fall, bei dem die Größe des Zwischenraums zwischen der Schwingungsplatte 13 und der reflektierenden Platte 14 10 mm oder weniger beträgt, in einem Bereich von 100 bis 300 MPa liegt.
Die Schockwellen c, die in der Kavitation-erzeugenden Zone 15 durch das Zusammenfallen der Kavitationsblasen 29 erzeugt worden sind, und die reflektierten Wellen b, die aus den Schockwellen c erzeugt worden sind, treffen auf den Kraftstoff 2 auf. Wenn daher die Schwingungsplatte 13 bei einer Ultraschallfrequenz von 20 kHz oder mehr schwingen gelassen wird, wird die Größe von molekularen Clustern in dem Kraftstoff 2, bei dem es sich um eine polymere Flüssigkeit handelt, durch die Schwingung vermindert. D.h., große Molekülketten des Kraftstoffs 2 werden durch den synergistischen Effekt des Auftreffdrucks der Kavitation, die durch die Ultraschallschwingung der Schwingungsplatte 13 erzeugt wird, und den Zerfall der Cluster durch die Ultraschallschwingung physikalisch in kleinere Ketten aufgebrochen, wodurch der Kraftstoff 2 umgewandelt wird.
Die 5 ist ein Graph, der die Ergebnisse der Analyse des Dieselöls zeigt, das als Beispiel für den Kraftstoff 2 verwendet wird, wobei sich zeigt, dass es Komponenten aufweist, die in der Kavitation-erzeugenden Zone 15 umgewandelt worden sind. Unter Bezugnahme auf die 5 zeigt die horizontale Achse die Anzahl von Molekülen des Dieselöls und die vertikale Achse zeigt das Molekulargewicht. Bei dem Kraftstoff vor der Behandlung (unbehandelt) mit der Kavitation ist die Anzahl der Moleküle mit hohem Molekulargewicht größer als die Anzahl der Moleküle mit niedrigem Molekulargewicht, wie es durch die charakteristische Kurve A gezeigt ist, bei der es sich um ein Histogramm handelt, das als durchgezogene Linie in der 5 gezeigt ist.
Andererseits liegen Moleküle mit hohem Molekulargewicht des mit Kavitation behandelten Kraftstoffs in einer geringeren Anzahl vor als diejenigen des unbehandelten Kraftstoffs, und Moleküle mit niedrigem Molekulargewicht des behandelten Kraftstoffs liegen in einer geringeren Anzahl vor als diejenigen des unbehandelten Kraftstoffs, wie es mit der charakteristischen Kurve B gezeigt ist, bei der es sich um ein Histogramm handelt, das als gestrichelte Linie in der 5 gezeigt ist. Dies bedeutet, dass einige der Moleküle mit hohem Molekulargewicht des unbehandelten Kraftstoffs zu Molekülen mit niedrigem Molekulargewicht gespalten werden, wodurch die Anzahl der Moleküle mit niedrigem Molekulargewicht erhöht wird. D.h., der Kraftstoff 2 wird durch Mischen des Kraftstoffs 2 mit dem Frischwasser 4 und durch Spalten des Kraftstoffs 2 unter Verwendung der reflektierten Wellen b und der Schockwellen c, die durch die Kavitation erzeugt worden sind, in einen besser verbrennbaren Kraftstoff umgewandelt.
Der gespaltene Kraftstoff 2 und die feinen Wasserteilchen 4a werden durch die Kavitation weiter gerührt und gemischt, wodurch die Diffusion und das Mischen gefördert werden. Dies führt zur Bildung des Emulsionskraftstoffs 12 mit einer ultrafeinen Teilchengröße und einer hohen Gemischdichte. Wenn die Zufuhr des Kraftstoffs 2 und des Frischwassers 4 konstant gehalten werden, werden der Kraftstoff 2 und das Frischwasser 4 in einem vorgegebenen Verhältnis gemischt, wodurch ein einheitlicher Emulsionskraftstoff mit hoher Qualität mit einer feinen Teilchengröße erzeugt werden kann.
Wie es vorstehend beschrieben worden ist, kann in der Vorrichtung dieser Ausführungsform, welche die Kavitation-erzeugende Zone 15 umfasst, die eine Querschnittshöhe von mehreren Millimetern aufweist, ein Schockwellenfeld mit hoher Dichte gebildet und aufrechterhalten werden, da die reflektierten Wellen b und die Schockwellen c, die durch das Zusammenfallen der Kavitationsblasen 29 gebildet werden, nicht verteilt, sondern eingeschlossen werden. Das Frischwasser 4 wird durch die Schockwellen in feine Teilchen umgewandelt und die feinen Teilchen werden wiederholt mit dem Kraftstoff 2 gemischt, wodurch der Emulsionskraftstoff erhalten wird, der die Wasserteilchen enthält, die einheitlich darin dispergiert sind. Experimentelle Ergebnisse zeigen, dass im Wesentlichen der gleiche Vorteil erhalten werden kann, wie er vorstehend beschrieben worden ist, wenn die Zwischenraumgröße auf bis zu 10 mm erhöht wird.
Wie es in der 1 gezeigt ist, wird der erzeugte Emulsionskraftstoff 12 mit dem trichterförmigen Flüssigkeitssammelelement 16, das an einem rechten Ende der Kavitationerzeugenden Zone 15 angebracht ist, gesammelt, mit der Saugpumpe 18 aus dem Emulsi onskraftstofferzeugungstank 10 durch das Ablaufrohr 17 abgelassen und dann der nächsten Stufe zugeführt, wobei er z.B. in einem vorgegebenen Behälter gelagert oder kontinuierlich einer Verbrennungseinrichtung zugeführt wird.
Der in der vorstehend beschriebenen Weise hergestellte Emulsionskraftstoff 12 kehrt nicht leicht in dessen Ursprungszustand zurück, so lange eine Energie, die eine bestimmte Schwelle überschreitet, darauf angewandt wird. Daher können die feinen Wasserteilchen 4a und der gespaltene Kraftstoff 2 über einen langen Zeitraum in dem vorliegenden Zustand gehalten werden. Somit wird der Emulsionskraftstoff 12 kaum in den Kraftstoff 2 und das Frischwasser 4 getrennt, wenn der Emulsionskraftstoff 12 für eine lange Zeit gelagert wird. Es gibt kein Problem dahingehend, dass die Qualität des Emulsionskraftstoffs 12 schlechter wird, wenn er zur nächsten Anlage, wie z.B. einer Verbrennungseinrichtung, geleitet wird. Der Emulsionskraftstoff weist eine hohe Qualität auf und kann für verschiedene Verbrennungseinrichtungen, wie z.B. Dieselmotoren und Erhitzer, verwendet werden.
Wenn der Emulsionskraftstoff 12, der mit dem Verfahren dieser Ausführungsform erzeugt worden ist, einer Verbrennungseinrichtung, wie z.B. einem Dieselmotor, einem Erhitzer oder einer anderen Verbrennungseinheit zugeführt und darin verbrannt wird, ist die Verbrennungstemperatur niedrig, da der Kraftstoff eine feine Teilchengröße und eine hohe Gemischdichte aufweist und der Kraftstoff 2 und das Frischwasser 4 in einem vorgegebenen Verhältnis einheitlich und vollständig gemischt sind, d.h. der Kraftstoff weist eine hohe Qualität auf. Ferner bleibt aufgrund der folgenden Gründe oder Funktionen kaum unverbranntes Material zurück. D.h. Wasser in dem Kraftstoff wird in Dampf umgewandelt, ein Teil des Dampfs wird abgetrennt, so dass er eine kleine Explosion (Mikroexplosion) verursacht, und das Mischen des Kraftstoffs mit Luft wird durch Zerstäuben des Kraftstoffs durch die Kraft der Explosion verstärkt, wodurch die Verbrennung gefördert wird. Daher wird die Menge an unverbrannten Produkten, d.h. ein so genannter Staub, wie z.B. schwarzer Rauch, trotz der Tatsache stark vermindert, dass die unverbrannten Produkte durch eine unvollständige Verbrennung erzeugt werden, wenn ein herkömmlicher Kraftstoff verbrannt wird. Da ferner der Emulsionskraftstoff 12, der durch das Verfahren dieser Ausführungsform erzeugt worden ist, bei einer niedrigen Temperatur verbrannt werden kann, werden während der Verbrennung kaum gefährliche chemische Verbindungen, wie z.B. NO_x, erzeugt. Dies führt zu einer starken Verminderung der Menge solcher gefährlichen chemischen Verbindungen, wie z.B. NO_x, und von Staub, wie z.B. schwarzem Rauch, wodurch eine Luftverschmutzung effizient verhindert wird.
Gemäß dieser Ausführungsform kann die Kraftstoffemulgierung mit der einfachen kleinen Vorrichtung effizient durchgeführt werden und ein Emulsionskraftstoff mit einer ultrafeinen Teilchengröße und einer hohen Gemischdichte kann erzeugt werden. Wenn der Emulsionskraftstoff für eine lange Zeit gelagert wird, werden der Kraftstoff und die Flüssigkeit nicht voneinander getrennt. Die Vorrichtung dieser Ausführungsform ist verglichen mit bekannten Anlagen, einschließlich eines Bewegungselements des Schraubentyps, einfacher und weist eine geringere Größe auf. Für die Vorrichtung sind komplizierte Komponenten nicht erforderlich, wodurch sie einfach für Verbrennungseinrichtungen verwendet werden kann.
In der ersten Ausführungsform werden der Kraftstoff 2 und das Frischwasser 4 einheitlich gerührt und gemischt. Ein solches Verfahren ist am meisten bevorzugt und Wasser, wie z.B. Abwasser, das von dem Frischwasser verschieden ist, kann gegebenenfalls verwendet werden. Zusätzlich zu Wasser kann eine weitere Flüssigkeit, wie z.B. ein Emulgator, wie z.B. ein grenzflächenaktives Mittel, die zur Verbrennung von Kraftstoff geeignet ist, verwendet werden.
Zweite Ausführungsform (6 bis 8)
Eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt eine Flüssigkeitsmischvorrichtung und ein Flüssigkeitsmischverfahren zum Mischen von zwei Flüssigkeitskomponenten bereit. Insbesondere wird eine Vorrichtung bereitgestellt, die einen Behälter zum Erzeugen eines Flüssigkeitsgemischs umfasst, wobei der Behälter mit einer Schwingungsvorrichtung und einem Reflektor ausgestattet ist, der eine oder mehrere Perforation(en) aufweist, die sich durch einen Mittelbereich des Reflektors erstreckt bzw. erstrecken und die eine Funktion als Gemischkomponenteneinlässe ausübt bzw. ausüben, durch die Gemischkomponenten zu einem Zwischenraum zwischen der Schwingungsvorrichtung und dem Reflektor zugeführt werden. Ferner wird auch ein Verfahren zur Erzeugung eines Emulsionskraftstoffs oder eines umgewandelten flüssigen Kraftstoffs durch Mischen von zwei Flüssigkeitskomponenten bereitgestellt. Eine der Flüssigkeitskomponenten ist ein Heizöl, ein Dieselöl, ein Abfallöl oder ein Abfall-Speiseöl, und die andere Flüssigkeitskomponente ist ein von dem vorstehend genannten Öl verschiedenes Öl, ein Alkohol oder ein von einem Alkohol verschiedenes Lösungsmittel.
Eine Flüssigkeitsmischvorrichtung 1 dieser zweiten Ausführungsform weist im Wesentlichen die gleiche Grundkonfiguration auf wie die Vorrichtung der ersten Ausführungsform. Unter Bezugnahme auf die 6 ist eine kreisförmige Schwingungsplatte 13 mit einem Schwingungserzeuger 20 verbunden und in der Draufsicht horizontal im Wesentlichen in der Mitte eines Behälters 70 zum Mischen von Flüssigkeiten angeordnet. Eine reflektierende Platte 14 ist horizontal unterhalb der Schwingungsplatte 13 mit einem kleinen Zwischenraum, der dazwischen vorliegt, angeordnet.
Der Behälter 70 umfasst eine Bodenwand 71 mit einem ausgesparten Abschnitt 72, der sich in einem Mittelbereich davon befindet, und weist eine offene Oberseite und eine Kreisform auf, wenn er in einer Draufsicht betrachtet wird. Die reflektierende Platte 14 ist in dem ausgesparten Abschnitt 72 derart eingepasst, dass eine Oberfläche (die obere Oberfläche) der reflektierenden Platte 14 mit der Bodenfläche des Behälters 70 bündig ist. Endabschnitte der reflektierenden Platte 14 sind mit Befestigungseinrichtungen 73, wie z.B. Bolzen, abnehmbar an dem Behälter 70 befestigt. Die reflektierende Platte 14 kann nach der Verwendung der reflektierenden Platte 14 für eine lange Zeit, nach der sie abgenutzt ist, einfach durch eine andere ersetzt werden.
Unter Bezugnahme auf die 6 und 7 weist die reflektierende Platte 14 z.B. eine einzelne kleine Perforation 74 auf, die sich im Wesentlichen in der Mitte davon befindet und sich vertikal dadurch erstreckt. Die kleine Perforation 74 wirkt als Einlass zum Einführen von Gemischkomponenten. Der Behälter 70 umfasst ein Ablaufrohr 75, das ein Ventil 76 aufweist, zum Ablaufenlassen eines Flüssigkeitsgemischs.
Die Reflexionsplatte 14 muss nicht notwendigerweise die einzelne kleine Perforation 74 aufweisen, sondern sie kann zwei kleine Perforationen 74 aufweisen, wie es in der 8 gezeigt ist, oder eine größere Anzahl kleiner Perforationen 74, obwohl dies nicht in den Figuren gezeigt ist.
Die Vorrichtung dieser zweiten Ausführungsform umfasst einen ersten Tank 81 und einen zweiten Tank 82, die als Quellen zum Zuführen der zwei Flüssigkeiten dienen.
Der erste Tank 81 enthält einen Ölkraftstoff, wie z.B. ein Heizöl, ein Dieselöl, ein Abfallöl (z.B. Motoröl) oder ein Abfall-Speiseöl. Der zweite Tank 82 enthält z.B. ein Öl, das von dem in dem ersten Tank 81 enthaltenen Öl verschieden ist (der zweite Tank 82 kann ein Dieselöl, ein Abfallöl oder ein Abfall-Speiseöl enthalten, wenn der erste Tank 81 ein Heizöl enthält), einen Alkohol, ein Lösungsmittel (z.B. ein aromatisches Lösungsmittel, wie z.B. ein Verdünnungsmittel), das von einem Alkohol verschieden ist, oder eine andere verbrennbare Flüssigkeitskomponente.
Diese Tanks 81 und 82 sind mit Gemischkomponentenzuführungsleitungen 83 bzw. 84 verbunden, die Pumpen 85 und 86 aufweisen. Die Gemischkomponentenzuführungsleitungen 83 und 84 sind an einem Abschnitt stromabwärts von den Pumpen 85 und 86 zu einem einzelnen Rohr verbunden und das einzelne Rohr steigt vertikal an, so dass es sich durch einen Mittelbereich der unteren Fläche des Behälters 70 erstreckt. D.h., die Gemischkomponentenzuführungsleitungen 83 und 84 erstrecken sich nach oben im Wesentlichen zu der Mitte der Bodenwand des Behälters 70 senkrecht zur Bodenwand und dringen durch die Bodenwand hindurch, und Endabschnitte der Leitungen erstrecken sich in die kleine Perforation 74, die sich bei der Mitte der reflektierenden Platte 14 befindet. Kraftstoff und dergleichen als die Flüssigkeitskomponenten werden nach oben zu einer Kavitation-erzeugenden Zone 15 zugeführt, bei der es sich um einen kleinen Zwischenraum zwischen der Schwingungsplatte 13 und der reflektierenden Platte 14 von den Endabschnitten davon senkrecht zu der Kavitationerzeugenden Zone 15 handelt. D.h. der Kraftstoff und dergleichen, bei denen es sich um Flüssigkeitskomponenten handelt, werden nach oben zu im Wesentlichen der Mitte der Bodenwand des Behälters 70 senkrecht zur Bodenwand geführt und dann der Kavitationerzeugenden Zone 15 zwischen der Schwingungsplatte 13 und der reflektierenden Platte 14 durch die kleine Perforation 74, die sich in der Mitte der reflektierenden Platte 14 befindet, zugeführt.
In dieser Ausführungsform sind die Materialien zur Bildung der Schwingungsplatte 13 und der reflektierenden Platte 14, die Größe des Zwischenraums zwischen der Schwingungsplatte 13 und der reflektierenden Platte 14, die Konfiguration des Hochfrequenzschwindungserzeugers 20, die Konfigurationen anderer Komponenten und dergleichen im Wesentlichen mit denjenigen identisch, die in der ersten Ausführungsform beschrieben worden sind. Demgemäß weisen die Komponenten in der 6, die mit den Komponenten in der 1 identisch sind, die gleichen Bezugszeichen auf und eine Beschreibung der Komponenten wird hier weggelassen.
Wenn die Flüssigkeitskomponenten gemischt werden, werden die Flüssigkeitskomponenten, die separat in dem ersten oder dem zweiten Tank 81 oder 82 gelagert werden, mit den Pumpen 85 und 86 daraus ausgetragen und dann zu einem Gemisch vereinigt, das in die kleine Perforation 74 der reflektierenden Platte 14 durch die Bodenwand des Behälters 70 eingespeist und durch die kleine Perforation 74 in die Kavitation-erzeugende Zone 15 injiziert wird. Der Kraftstoff und dergleichen oder die flüssigen Komponenten werden in der Kavitationerzeugenden Zone 15 mit starken Schockwellen, die durch die Schwingung der Schwingungsplatte 13 erzeugt werden, in eine Emulsion mit einer feinen Teilchengröße umgewandelt. In dieser Ausführungsform werden die Schockwellen, die in der Kavitation-erzeugenden Zone 15 erzeugt werden, verglichen mit einer Technik, bei der Ausgangsmaterialien in einen Seitenabschnitt des Zwischenraums zwischen der Schwingungsplatte 13 und der reflektierenden Platte 14 eingespeist werden, leichter auf die Flüssigkeitskomponenten angewandt, da der Abstand zwischen der Schwingungsplatte 13 und der reflektierenden Platte 14, die an dem Behälterboden angeordnet ist, klein ist. Daher können die Flüssigkeitskomponenten in eine Emulsion mit einer feineren Teilchengröße umgewandelt werden.
Folglich kann gemäß dieser Ausführungsform ein Emulsionskraftstoff mit einer feinen Teilchengröße unter Verwendung eines Heizöls, eines Dieselöls, eines Abfallöls oder eines Abfall-Speiseöls, das von dem ersten Tank 81 zugeführt wird, und eines Öls, eines Alkohols oder eines von einem Alkohol verschiedenen Lösungsmittels, das von dem zweiten Tank 82 zugeführt wird, erzeugt werden.
Ein Brennstoffgemisch, das für Verbrennungsmotoren und Gasturbinenverbrennungseinrichtungen geeignet ist, kann durch Mischen von Heizöl und Benzin, das von der vorstehend genannten Kombination dieser Arten von Ölkraftstoff verschieden ist, hergestellt werden.
Dritte Ausführungsform (9)
Eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt eine Flüssigkeitsmischvorrichtung und ein Flüssigkeitsmischverfahren zum Mischen von mindestens drei Flüssigkeiten bereit. Die 9 ist eine Veranschaulichung, die eine Konfiguration der Flüssigkeitsmischvorrichtung der dritten Ausführungsform zeigt. Die Konfiguration dieser Ausführungsform ist im Wesentlichen mit derjenigen der zweiten Ausführungsform identisch, mit Ausnahme der Anordnung von Leitungen zum Zuführen von Flüssigkeitsgemischkomponenten. Die Komponenten in der 9, die mit den Komponenten in der 6 identisch sind, weisen die gleichen Bezugszeichen auf und eine Beschreibung der Komponenten wird weggelassen.
Unter Bezugnahme auf die 9 umfasst die Vorrichtung dieser Ausführungsform einen ersten Tank 81, einen zweiten Tank 82 und einen dritten Tank 91, die als Quellen zum Zuführen von drei verschiedenen Flüssigkeiten dienen.
Der erste Tank 81 enthält einen Ölkraftstoff, wie z.B. ein Heizöl, ein Dieselöl, ein Abfallöl (beispielsweise Motoröl) oder ein Abfall-Speiseöl.
Der zweite Tank 82 enthält z.B. ein Öl, das von dem in dem ersten Tank 81 enthaltenen Öl verschieden ist (der zweite Tank 82 kann ein Dieselöl, ein Abfallöl oder ein Abfall-Speiseöl enthalten, wenn der erste Tank 81 ein Heizöl enthält), einen Alkohol, ein Lösungsmittel (z.B. ein aromatisches Lösungsmittel, wie z.B. ein Verdünnungsmittel), das von einem Alkohol verschieden ist, oder Wasser.
Der dritte Tank enthält einen Emulgator, wie z.B. flüssige Seife, der als grenzflächenaktives Mittel, d.h. als Tensid, wirkt.
Der erste, der zweite und der dritte Tank 81, 82 und 91 sind mit drei Zuführungsleitungen von Gemischkomponentenzuführungsleitungen 83, 84 und 90 verbunden, die jeweils mit einer Pumpe 85, 86 bzw. 92 ausgestattet sind. Die Gemischkomponentenzuführungsleitungen 83, 84 und 90 sind an einem Abschnitt stromabwärts von den Pumpen 85, 86 bzw. 92 zu einem einzelnen Rohr verbunden und das einzelne Rohr steigt vertikal an, so dass es sich durch einen Mittelbereich der unteren Fläche des Behälters 70 erstreckt. D.h., diese Gemischkomponentenzuführungsleitungen erstrecken sich nach oben im Wesentlichen zu der Mitte einer Bodenwand des Behälters 70 senkrecht zur Bodenwand und dringen durch die Bodenwand hindurch, und Endabschnitte der Leitungen erstrecken sich durch einen Mittelbereich einer reflektierenden Platte 14. Kraftstoff und dergleichen als die Flüssigkeitskomponenten werden nach oben zu einer Kavitation-erzeugenden Zone 15 zugeführt, bei der es sich um einen kleinen Zwischenraum zwischen der Schwingungsplatte 13 und der reflektierenden Platte 14 von den Endabschnitten davon senkrecht zu der Kavitation-erzeugenden Zone 15 handelt.
Wie bei der zweiten Ausführungsform werden dann, wenn die Flüssigkeitskomponenten gemischt werden, die Flüssigkeitskomponenten, die separat in dem ersten, dem zweiten oder dem dritten Tank 81, 82 und 91 gelagert werden, mit den Pumpen 85, 86 und 92 daraus ausgetragen und dann zu einem Gemisch vereinigt, das in eine kleine Perforation 74 eingespeist wird, die zu der reflektierenden Platte 14 durch die Bodenwand des Behälters 70 ausgebildet ist, und dann durch die kleine Perforation 74 in die Kavitation-erzeugende Zone 15 injiziert. Der Kraftstoff und dergleichen oder die Flüssigkeitskomponenten werden in der Kavitationerzeugende Zone 15 mit starken Schockwellen, die durch die Schwingung der Schwingungsplatte 13 erzeugt werden, in eine Emulsion mit einer feinen Teilchengröße umgewandelt. In dieser dritten Ausführungsform können die in dem Kavitation-erzeugenden Bereich erzeugten Schockwellen verglichen mit einer Anordnung, in der Ausgangsmaterialien zu einem Seitenabschnitt des Zwischenraums zwischen der Schwingungsplatte 13 und der reflektierenden Platte 14 zugeführt werden, leichter auf die Flüssigkeitskomponenten angewandt werden, da der Abstand zwischen der Schwingungsplatte 13 und der reflektierenden Platte 14, die auf dem Behälterboden angeordnet ist, klein ist. Daher können die Flüssigkeitskomponenten in eine Emulsion mit einer feineren Teilchengröße umgewandelt werden.
Gemäß der vorstehenden Beschreibung werden die drei unterschiedlichen Flüssigkeiten als Ausgangsmaterialien verwendet. Es können auch vier verschiedene Flüssigkeiten unter Verwendung einer größeren Anzahl von Tanks und Zuführungsleitungen einfach gemischt werden.
Gemäß dieser dritten Ausführungsform können die Schockwellen, die durch Kavitation erzeugt werden, effektiv auf drei oder mehr Flüssigkeitskomponenten mit unterschiedlichen Dichten angewandt werden, die durch die kleine Perforation 74 zugeführt werden, wodurch ein Emulsionskraftstoff mit einer feinen Teilchengröße unter Verwendung von verschiedenen Gemischkomponenten erzeugt werden kann.
Vierte Ausführungsform (10)
Eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt eine Flüssigkeitsmischvorrichtung und ein Flüssigkeitsmischverfahren zum Erzeugen eines Gemischs bereit, das eine hochviskose Flüssigkeit enthält. Die 10 ist eine Veranschaulichung, die eine Konfiguration der Flüssigkeitsmischvorrichtung dieser vierten Ausführungsform zeigt. Die Konfiguration dieser Ausführungsform ist im Wesentlichen mit derjenigen der zweiten Ausführungsform identisch, mit der Ausnahme einer Anordnung von Leitungen zum Zuführen von Flüssigkeitsgemischkomponenten. Die Komponenten in der 10, die mit den Komponenten in der 6 identisch sind, weisen die gleichen Bezugszeichen auf und eine Beschreibung der Komponenten wird weggelassen.
Gemäß der 10 umfasst die Vorrichtung dieser Ausführungsform einen ersten Tank 81 und einen zweiten Tank 82, die als Quellen zum Zuführen zwei verschiedener Flüssigkeiten dienen.
Der erste Tank 81 enthält wie derjenige, der in der zweiten Ausführungsform beschrieben ist, einen Ölkraftstoff, wie z.B. ein Heizöl, ein Dieselöl, ein Abfallöl (z.B. Motoröl) oder ein Abfall-Speiseöl.
Der zweite Tank 82 enthält ein Fett mit hoher Viskosität, einen Alkohol oder ein Lösungsmittel (z.B. ein aromatisches Lösungsmittel, wie z.B. ein Verdünnungsmittel), das von einem Alkohol verschieden ist. Der zweite Tank 82 ist mit einer Heizeinrichtung 94, die mit einer Stromversorgung 93 verbunden ist, zum Erhitzen einer hochviskosen Flüssigkeit, wie z.B. eines Fetts, ausgestattet.
Im Allgemeinen vermindert eine Zunahme der Temperatur die Viskosität einer Flüssigkeit mit einer hohen Viskosität und somit weist eine erhitzte hochviskose Flüssigkeit eine hohe Fluidität auf. Wenn die Viskosität extrem hoch ist, kann eine Kavitation selbst dann kaum erzeugt werden, wenn eine Schwingungsplatte 13 mit einer hohen Frequenz schwingen gelassen wird. Daher wird in dieser Ausführungsform die Heizeinrichtung 94 verwendet, um die Viskosität zu vermindern, so dass eine Flüssigkeit mit einer hohen Fluidität einer Kavitationerzeugenden Zone zugeführt wird.
In dieser Ausführungsform sind der erste und der zweite Tank 81 und 82 mit Gemischkomponentenzuführungsleitungen verbunden, die jeweils eine Pumpe 85 bzw. 86 aufweisen. Die Gemischkomponentenzuführungsleitungen 83 und 84 sind an einem Abschnitt stromabwärts von den Pumpen 85 und 86 zu einem einzelnen Rohr verbunden und das einzelne Rohr steigt vertikal an, so dass es sich durch einen Mittelbereich der unteren Fläche des Behälters 70 erstreckt. D.h., die Gemischkomponentenzuführungsleitungen 83 und 84 erstrecken sich nach oben im Wesentlichen zu der Mitte der Bodenwand des Behälters 70 senkrecht zur Bodenwand und dringen durch die Bodenwand hindurch, und Endabschnitte der Leitungen erstrecken sich durch einen Mittelbereich der reflektierenden Platte 14. Kraftstoff und dergleichen als Flüssigkeitskomponenten werden einer Kavitation-erzeugenden Zone 15 zugeführt, die als kleiner Zwischenraum zwischen der Schwingungsplatte 13 und der reflektierenden Platte 14 von den Endabschnitten davon senkrecht nach oben zu der Kavitationerzeugenden Zone 15 ausgebildet ist.
Wie bei der zweiten Ausführungsform werden dann, wenn die Flüssigkeitskomponenten gemischt werden, die Flüssigkeitskomponenten, die separat in dem ersten oder dem zweiten Tank 81 oder 82 gelagert werden, mit den Pumpen 85 und 86 daraus ausgetragen. Bei diesem Vorgang wird dann, wenn der zweite Tank 82 eine Flüssigkeit mit einer hohen Viskosität enthält, die Heizeinrichtung 94 eingeschalten, so dass die Viskosität der Flüssigkeit vermindert wird, wodurch die Flüssigkeit mit verminderter Viskosität der Kavitation-erzeugenden Zone 15 zugeführt wird. Daher können Kavitationsblasen einfach erzeugt werden.
Fünfte Ausführungsform (11)
Eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt eine Flüssigkeitsmischvorrichtung und ein Flüssigkeitsmischverfahren zum Erzeugen eines cremigen Flüssigkeitsgemischs mit einer feinen Textur bereit. Die 11 ist eine Veranschaulichung, die eine Konfiguration der Flüssigkeitsmischvorrichtung dieser fünften Ausführungsform zeigt. Die Konfigu ration dieser Ausführungsform ist im Wesentlichen mit derjenigen der zweiten Ausführungsform identisch, mit der Ausnahme einer Anordnung von Leitungen zum Zuführen von Flüssigkeitsgemischkomponenten. Die Komponenten in der 11, die mit den Komponenten in der 6 identisch sind, weisen die gleichen Bezugszeichen auf und eine Beschreibung der Komponenten wird weggelassen.
Gemäß der 11 ist die Vorrichtung dieser fünften Ausführungsform z.B. mit einem ersten Tank 81 und einem zweiten Tank 82 ausgestattet, die als Quellen zum Zuführen zwei verschiedener Flüssigkeiten dienen, und sie umfasst ferner eine Luftzuführungsleitung 95 zum Zuführen von Luft.
Der erste Tank 81 enthält eine Flüssigkeitskomponente, wie z.B. ein Speiseöl, ein kosmetisches Fett oder ein medizinisches Öl. Der zweite Tank 82 enthält eine Flüssigkeitskomponente, wie z.B. ein Würzmittel, ein Additiv oder einen Duftstoff. Der erste und der zweite Tank 81 und 82 sind mit Gemischkomponentenzuführungsleitungen 83 und 84 ausgestattet, die Pumpen 85 bzw. 86 aufweisen. Eine Luftzuführungsleitung 98 weist einen Luftreinigungsfilter 97 (mit einer Sterilisiereinrichtung zur Entfernung von Mikroorganismen) und eine Luftpumpe 96 auf und folglich kann saubere Luft zugeführt werden.
Die Gemischkomponentenzuführungsleitungen 83 und 84 und die Luftzuführungsleitung 98 sind zu einem einzelnen Rohr verbunden und das einzelne Rohr steigt vertikal an, so dass es sich durch einen Mittelbereich der unteren Fläche des Behälters 70 erstreckt. D.h., die Gemischkomponentenzuführungsleitungen erstrecken sich nach oben im Wesentlichen zu der Mitte der Bodenwand des Behälters 70 senkrecht zur Bodenwand und dringen durch die Bodenwand hindurch, und Endabschnitte der Leitungen erstrecken sich durch einen Mittelbereich einer reflektierenden Platte 14. Kraftstoff und dergleichen als die Flüssigkeitskomponenten werden zu einer Kavitation-erzeugenden Zone 15 zugeführt, die als kleiner Zwischenraum zwischen der Schwingungsplatte 13 und der reflektierenden Platte 14 von den Endabschnitten davon senkrecht nach oben zu der Kavitation-erzeugenden Zone 15 ausgebildet ist.
Wenn die Flüssigkeitskomponenten gemischt werden, wird Luft, die mit dem Luftreinigungsfilter 97 gereinigt worden ist, mit den Flüssigkeitskomponenten gemischt, die separat in dem ersten oder dem zweiten Tank 81 oder 82 gelagert werden, wodurch ein Gemisch der Luft und der Flüssigkeitskomponenten zugeführt wird.
Die folgenden Komponenten werden dem Behälter 70 zum Mischen von Flüssigkeiten von einem Bodenbereich her zugeführt: Die Flüssigkeitskomponente, wie z.B. ein Speiseöl oder -fett, die von dem ersten Tank 81 ausgetragen wird, die Flüssigkeitskomponente, wie z.B. ein Additiv oder einen Duftstoff, die von dem zweiten Tank 82 ausgetragen wird, und saubere Luft, von der Staub und Mikroorganismen mit dem Luftfilter 97 entfernt worden sind und die mit der Luftpumpe 96 zugeführt wird. Diese Flüssigkeitskomponenten und die Luft werden mit Schockwellen, die durch Kavitationsblasen in der Kavitation-erzeugenden Zone 15 erzeugt werden, gerührt und gemischt.
In dieser fünften Ausführungsform werden wie bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen die Schockwellen, die in der Kavitation-erzeugenden Zone 15 erzeugt werden, verglichen mit einer Technik, bei der Ausgangsmaterialien einem Abschnitt des Zwischenraums zwischen der Schwingungsplatte 13 und der reflektierenden Platte 14 zugeführt werden, leichter auf die Flüssigkeitskomponenten angewandt, da der Abstand zwischen der Schwingungsplatte 13 und der reflektierenden Platte 14, die an dem Behälterboden angeordnet ist, klein ist. Demgemäß kann ein cremiges Material, das eine große Menge an ultrafeinen Luftblasen enthält, erzeugt werden, und folglich können Eigenschaften, wie z.B. der Geschmack und die Textur, von z.B. cremigen Nahrungsmittelprodukten, Kosmetikprodukten, Arzneistoffprodukten und dergleichen verbessert werden.
Insbesondere sind die Vorrichtung und das Verfahren dieser Ausführungsform zur Herstellung von Mayonnaise, die durch Mischen von Speiseöl, Speiseessig und tierischem oder pflanzlichem Protein erhalten wird, einer Creme, die durch Mischen von Öl und Luft erhalten wird, eines essbaren Pulvers, von Polysaccharidlösungen und dergleichen geeignet.
Sechste Ausführungsform (12)
Eine sechste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt eine Flüssigkeitsmischvorrichtung und ein Flüssigkeitsmischverfahren zum Erzeugen eines Flüssigkeitsgemischs durch Mischen von Flüssigkeit und Pulver bereit. D.h., diese sechste Ausführungsform stellt eine Anordnung zum Zusetzen eines Keramikpulvers oder dergleichen zu einer Flüssigkeit oder eine Anordnung zum Zusetzen eines Additivs zu einem solchen Gemisch bereit. Eine solche Anordnung ist zur Herstellung z.B. einer industriellen Flüssigkeit mit hoher Dichte geeignet, bei der es sich um ein Flüssigkeitsausgangsmaterial zur Herstellung einer Keramikvorform handelt, und zwar durch Mischen einer Flüssigkeit und eines Pulvers. Die 12 ist eine Veranschaulichung, die eine Konfiguration der Flüssigkeitsmischvorrichtung dieser Ausführungsform zeigt. Die Konfiguration dieser Ausführungsform ist im Wesentlichen mit derje nigen der zweiten Ausführungsform identisch, mit der Ausnahme einer Anordnung von Leitungen zum Zuführen von Flüssigkeitsgemischkomponenten. Die Komponenten in der 12, die mit den Komponenten in der 6 identisch sind, weisen die gleichen Bezugszeichen auf und eine Beschreibung der Komponenten wird weggelassen.
Gemäß der 12 umfasst die Vorrichtung dieser Ausführungsform einen ersten Tank 81, der als Quelle zum Zuführen eines Keramikpulvers oder dergleichen dient, und einen zweiten Tank 82 zum Lagern eines Additivpulvers oder dergleichen und einer Flüssigkeitskomponente. Diese Tanks sind mit Gemischkomponentenzuführungsleitungen 83 und 84 verbunden, die Pumpen 85 bzw. 86 aufweisen. Diese Leitungen sind zu einem einzelnen Rohr verbunden, das eine Primärvormischtrommel 101, die z.B. eine Rührvorrichtung des Schraubentyps umfasst, und auch eine Dickstoffpumpe 102 aufweist, die an einem Abschnitt stromabwärts von der Primärvormischtrommel 101 angeordnet ist.
Die Vorrichtung dieser sechsten Ausführungsform ist ferner mit einer Flüssigkeitszuführungsleitung 103 zum Zuführen von Wasser oder einer anderen Flüssigkeit ausgestattet. Die Flüssigkeitszuführungsleitung 103 ist mit einem Filter 104 und einer Pumpe 105 ausgestattet und in zwei Teilleitungen stromabwärts von der Pumpe 105 aufgeteilt. Eine der Teilleitungen ist eine erste Teilleitung 103a, die mit einem Abschnitt verbunden ist, der stromaufwärts von der Primärvormischtrommel 101 angeordnet ist. Die andere Teilleitung ist eine zweite Teilleitung 103b, die mit einem Abschnitt verbunden ist, der stromabwärts von der Dickstoffpumpe 102 angeordnet ist.
Wie bei der zweiten Ausführungsform steigt das einzelne Rohr, in dem alle Komponenten fließen, vertikal an, so dass es sich durch einen Mittelbereich der unteren Oberfläche des Behälters 70 erstreckt. D.h., die Gemischkomponentenzuführungsleitungen erstrecken sich nach oben im Wesentlichen zu der Mitte der Bodenwand des Behälters 70 senkrecht zur Bodenwand und dringen durch die Bodenwand hindurch, und Endabschnitte der Leitungen erstrecken sich durch einen Mittelbereich der reflektierenden Platte 14. Kraftstoff und dergleichen als die Flüssigkeitskomponenten werden nach oben zu einer Kavitation-erzeugenden Zone 15 zugeführt, bei der es sich um einen kleinen Zwischenraum zwischen der Schwingungsplatte 13 und der reflektierenden Platte 14 von den Endabschnitten davon senkrecht nach oben zu der Kavitation-erzeugenden Zone 15 handelt.
Wenn die Flüssigkeiten gemischt werden, werden das Keramikpulver oder dergleichen, das in dem ersten Tank 81 gelagert wird, und das Additivpulver oder dergleichen, das in dem zweiten Tank 82 gelagert wird, den Gemischkomponentenzuführungsleitungen 83 bzw. 84 zugeführt. Ferner wird eine Flüssigkeit, wie z.B. sauberes Wasser, einem Abschnitt stromaufwärts von der Primärvormischtrommel 101 oder einem Abschnitt stromabwärts von der Dickstoffpumpe 102 durch die Flüssigkeitszuführungsleitung 103 zugeführt.
D.h., das Pulver, das aus dem ersten Tank 81 ausgetragen wird, das Pulver und die Flüssigkeitskomponente, die aus dem zweiten Tank 82 ausgetragen werden, und das Wasser, das mit dem Filter 104 gereinigt und durch die Flüssigkeitszuführungsteilleitung 103a zugeführt wird, werden der Primärvormischtrommel 101 zugeführt und dann zu einer Aufschlämmung gemischt. Die in der Primärvormischtrommel 101 hergestellte Aufschlämmung wird der Kavitation-erzeugenden Zone 15 durch eine kleine Perforation 74 mit der Dickstoffpumpe 102 zugeführt. Bei diesem Vorgang weist die Aufschlämmung, die mit der Dickstoffpumpe 102 zugeführt wird, eine hohe Viskosität auf, und Wasser oder dergleichen kann einem Abschnitt stromabwärts von der Dickstoffpumpe 102 durch die Flüssigkeitszuführungsleitung 103a zugeführt werden. Dadurch kann das Gemisch der Pulver und der Flüssigkeitskomponente eine geeignete Viskosität aufweisen.
Die Komponenten in der Aufschlämmung werden in einer kurzen Zeit einheitlich in der Flüssigkeit dispergiert und dann durch die Erzeugung von Schockwellen, die durch die Kavitationsblasen in der Kavitation-erzeugenden Zone 15 erzeugt werden, gemischt.
Folglich kann gemäß dieser Ausführungsform ein Vorgemisch mit hoher Qualität zur Herstellung eines industriellen Pulvers erzeugt werden, das bei der Herstellung von Keramiken geeignet ist.
Ferner können gemäß dieser Ausführungsform Nahrungsmittelprodukte, Kosmetikprodukte oder Arzneistoffprodukte unter Verwendung einer Flüssigkeitskomponente für industrielle Anwendungen, Nahrungsmittelanwendungen, Kosmetikanwendungen oder Arzneistoffanwendungen hergestellt werden, und gegebenenfalls können ein feines Pulver für Nahrungsmittelanwendungen, Kosmetikanwendungen oder Arzneistoffanwendungen und ein Additiv verwendet werden.
Siebte Ausführungsform (13 bis 16)
Eine siebte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt eine Flüssigkeitsmischvorrichtung zur Erzeugung ultrastarker Schockwellen bereit. Die 13 ist eine schematische Ansicht, welche die Flüssigkeitsmischvorrichtung gemäß der siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die 14 ist eine vergrößerte Schnittansicht der in der 13 gezeigten Vorrichtung. Die 15 ist eine vergrößerte Schnittansicht, die eine Schwingungsvorrichtung zeigt. Die 16 ist eine Schnittansicht, die eine Modifizierung der Vorrichtung zeigt.
Die Flüssigkeitsmischvorrichtung dieser Ausführungsform ist mit einer reflektierenden Platte 14 und einer Schwingungsplatte 13, die eine Endplatte 13a aufweist, ausgestattet. Eine große Anzahl kegelförmiger Vertiefungen 110 ist in mindestens einer von einer Oberfläche der reflektierenden Platte 14 und einer Oberfläche der Endplatte 13a angeordnet, wobei diese Oberflächen einander gegenüber liegen. Schockwellen werden in den Vertiefungen 110 erzeugt und dann auf Brennpunktsabschnitten 111, die zwischen der Schwingungsplatte 13 und der reflektierenden Platte 14 vorliegen, konvergiert. Die Brennpunktsabschnitte 111 bilden einen ultrastarke Schockwellen erzeugenden Bereich 112, der zwischen der Schwingungsplatte 13 und der reflektierenden Platte 14 vorliegt.
Die Gesamtkonfiguration der Flüssigkeitsmischvorrichtung dieser Ausführungsform ist im Wesentlichen mit derjenigen z.B. der zweiten Ausführungsform identisch, wie es in der 13 gezeigt ist. Die Komponenten in der 13, die mit den Komponenten in der 6 identisch sind, weisen die gleichen Bezugszeichen auf und eine Beschreibung der Komponenten wird weggelassen.
In dieser Ausführungsform ist, wie es in den 14 und 15 gezeigt ist, welche die Schwingungsplatte 13 in einem Querschnitt in einem vergrößerten Maßstab zeigen, eine große Anzahl der kegelförmigen Vertiefungen 110 auf der Oberfläche der Endplatte 13a, die der reflektierenden Platte 14 gegenüber liegt, angeordnet. Die Vertiefungen 110 weisen eine Tiefe von z.B. 0,1 bis 1 mm auf und sind in Abständen von z.B. 0,0 bis 3 mm angeordnet. Nach der Kollision der Schockwellen, die durch die reflektierende Platte 14 reflektiert worden sind, mit den Wänden der Vertiefungen 110, konvergieren die Schockwellen aufgrund der konkaven Reflexion auf Punkten auf dem Weg zu der reflektierenden Platte 14. D.h., die Schockwellen, die mittels Ultraschall durch die Wirkung der Schwingungsplatte erzeugt worden sind, werden auf einem Mittelbereich einer Kavitation-erzeugenden Zone 15 durch die Effekte der geneigten Oberflächen der Vertiefungen 110 konvergieren gelassen. Wenn die Schwingungsplatte 13 angetrieben wird, werden Brennpunktsabschnitte 111, die den ultrastarke Schockwellen erzeugenden Bereich 112 bilden, zwischen der Schwingungsplatte 13 und der reflektierenden Platte 14 erzeugt. Die Kavitationsblasen weisen vorzugsweise einen Durchmesser von 0,2 bis 0,8 mm auf.
Gemäß dieser Konfiguration weisen die Schockwellen, die in dem ultrastarke Schockwellen erzeugenden Bereich 112, der in der Kavitation-erzeugenden Zone 15 ausgebildet ist, erzeugt werden, eine Intensität auf, die 10- bis 20-mal größer ist als die Intensität von Schockwellen, die in einem anderen Bereich der Kavitation-erzeugenden Zone 15 erzeugt werden. D.h., ein Hochdruckfeld mit einem Druck von 3000 atm bis mehreren 10000 atm kann erzeugt werden.
Die 16 zeigt eine Konfiguration, in der eine große Anzahl der kegelförmigen Vertiefungen 110 auch in der reflektierenden Platte 14 angeordnet ist. Bei dieser Konfiguration werden in Schockwellen, die durch die reflektierende Platte 14 reflektiert werden, Schockwellen einbezogen, die mit der Schwingungsplatte 13 erzeugt werden, wodurch ein Flüssigkeitsgemisch mit einer ultrafeinen Teilchengröße erzeugt werden kann.
Achte Ausführungsform (17)
Eine achte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt einen Dieselmotor bereit, der die Kraftstoffvorrichtung 1 zur Erzeugung eines Emulsionskraftstoffs gemäß der ersten Ausführungsform umfasst. Die 17 ist eine Veranschaulichung, die eine Konfiguration des Dieselmotors dieser Ausführungsform zeigt. Die Komponenten, die mit den Komponenten in der ersten Ausführungsform identisch sind, weisen die gleichen Bezugszeichen auf, wie sie in der 1 gezeigt sind, und eine Beschreibung der gleichen Komponenten, die in der ersten Ausführungsform beschrieben sind, wird weggelassen.
Gemäß der 17 ist der Dieselmotor 30 mit einem Kraftstoffsystem ausgestattet, das einen Kraftstofftank 31 zum Lagern von Kraftstoff 2, der noch nicht mittels Kavitation behandelt worden ist, und einen Wassertank 32 zum Lagern von Frischwasser 4 umfasst, das noch nicht mittels Kavitation behandelt worden ist. Der Kraftstofftank 31 ist mit dem proximalen Ende (Basisende) einer Kraftstoffzuführungsleitung 3 verbunden und der Wassertank 32 ist mit dem proximalen Ende einer Wasserzuführungsleitung 5 verbunden. Das distale (vordere) Ende der Kraftstoffzuführungsleitung 3 ist mit einem Emulsionskraftstofferzeugungstank 10 mit einer dazwischen angeordneten Kraftstoffzuführungspumpe 6 verbunden und das distale Ende der Wasserzuführungsleitung 5 ist mit dem Emulsionskraftstofferzeugungstank 10 mit einer dazwischen angeordneten Wasserzuführungspumpe 8 verbunden.
In dem Dieselmotor 30, der die vorstehend beschriebene Konfiguration aufweist, weist der Emulsionskraftstofferzeugungstank 10 im Wesentlichen die gleiche Konfiguration auf wie derjenige, der in die in der ersten Ausführungsform beschriebene Kraftstoffvorrichtung 1 ein bezogen ist, und umfasst eine Schwingungsplatte 13 und eine reflektierende Platte 14, die eine Kavitation-erzeugende Zone 15 definieren. Die Schwingungsplatte 13 wird mit einem Hochfrequenzschwingungserzeuger 20 mit einer hohen Frequenz schwingen gelassen, wodurch eine Kavitationsbehandlung, die mit derjenigen identisch ist, die in der ersten Ausführungsform beschrieben worden ist, in dem Emulsionskraftstofferzeugungstank 10 durchgeführt wird. Eine Emulsionskraftstoffzuführungsleitung 33, die als Ablaufleitung dient, ist mit der Sekundärseite des Emulsionskraftstofferzeugungstanks 10 verbunden und ein Emulsionskraftstoff 12, der durch die Kavitationsbehandlung erzeugt worden ist, wird zu der Emulsionskraftstoffzuführungsleitung 33 ausgetragen oder in diese eingespeist.
Die Emulsionskraftstoffzuführungsleitung 33 ist mit einer Emulsionskraftstoffeinspritzpumpe 36 verbunden, wobei eine Saugpumpe 34 und ein Strömungssteuerventil 35 dazwischen angeordnet sind. Die Emulsionskraftstoffeinspritzpumpe 36 ist z.B. mit zwei Kraftstoffeinspritzleitungen 37a und 37b verbunden, die mit zwei Zylindern 39a bzw. 39b eines Dieselmotorkörpers 38 verbunden sind. Das Bezugszeichen 40 stellt eine Motorwelle dar.
In der vorstehend beschriebenen Konfiguration werden dann, wenn der Motor betrieben wird, der Kraftstoff 2 und Frischwasser 4, die dem Emulsionskraftstofferzeugungstank 10 zugeführt worden sind, einheitlich gerührt und zu einem Emulsionskraftstoff 12 gemischt. Der so hergestellte Emulsionskraftstoff 12 wird der Emulsionskraftstoffeinspritzpumpe 36 durch den Betrieb der Saugpumpe 34 zugeführt.
Die Strömungsgeschwindigkeit des Emulsionskraftstoffs 12, welcher der Emulsionskraftstoffeinspritzpumpe 36 zugeführt wird, wird durch das Strömungssteuerventil 35, das in der Emulsionskraftstoffzuführungsleitung 33 angeordnet ist, abhängig von der Last des Dieselmotors 30 gesteuert. Der Emulsionskraftstoff 12, welcher der Emulsionskraftstoffeinspritzpumpe 36 zugeführt worden ist, wird den Zylindern 39a und 39b des Dieselmotorkörpers 38 durch die Kraftstoffeinspritzleitungen 37a bzw. 37b zugeführt und dann in den Zylindern 39a und 39b verbrannt. Das Abgas, das durch die Verbrennung erzeugt wird, wird aus einer Abgasabgabeöffnung, die nicht gezeigt ist, abgegeben.
Bei dieser Konfiguration wird, während der Emulsionskraftstoff 12 in den Zylindern 39a und 39b explodiert oder verbrannt wird, die Verbrennungstemperatur niedrig gehalten und das Mischen des Kraftstoffs mit Luft wird verstärkt, da der Kraftstoff durch die geringe Explosionskraft, die durch einen Teil des Dampfs erzeugt wird, der aus dem Wasser in dem Kraftstoff entstanden ist, zerstäubt wird. Dies fördert die Verbrennung und verhindert, dass unverbrannte Substanzen in den Zylindern 39a und 39b zurückbleiben. Daher kann die Menge an unverbrannten Produkten, d.h. von so genanntem Staub, wie z.B. von schwarzem Rauch, die durch eine unvollständige Verbrennung verursacht werden, stark vermindert werden. Ferner kann die Menge an NO_x und Staub in dem Abgas, das in die Luft abgegeben wird, effektiv vermindert werden.
Gemäß dieser Ausführungsform kann ein Vorteil bezüglich der Verminderung des Kraftstoffverbrauchs erreicht werden, da der Emulsionskraftstoff den Kraftstoff 2 und das Frischwasser 4 enthält.
In dieser Ausführungsform wird ein Zweizylinder-Dieselmotor verwendet und ein Einzylinder-Dieselmotor oder ein Mehrzylinder-Dieselmotor, der drei oder mehr Zylinder umfasst, kann verwendet werden.
Neunte Ausführungsform (18)
Eine neunte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt ein System bereit, das einen Dieselmotor 30 und einen daran angebrachten Stromerzeuger umfasst. Die 18 ist eine Veranschaulichung, die eine Konfiguration des Dieselmotors dieser neunten Ausführungsform zeigt. Die Komponenten, die mit den Komponenten in der ersten Ausführungsform identisch sind, weisen die gleichen Bezugszeichen auf, wie sie in der 1 gezeigt sind, und eine Beschreibung der gleichen Komponenten, die in der ersten Ausführungsform beschrieben sind, wird weggelassen.
Gemäß der 18 umfasst der Dieselmotor 30 eine rotierende Welle 40 und der Stromerzeuger 42 umfasst eine rotierende Welle 43, die mit einem dazwischen angeordneten Flansch 41 mit der rotierenden Welle 40 verbunden ist. Der Stromerzeuger 42 ist mit einem Transformator 45 verbunden, wobei ein Übertragungskabel 44 dazwischen angeordnet ist. Die erzeugte Spannung wird mit dem Transformator 45 in eine normale Spannung (100V) umgewandelt und die Energie wird einem Ausgabeanschluss 46 oder dergleichen zugeführt.
Der Transformator 45 ist mit einer Hochfrequenzstromversorgungseinheit 24 mit einem Stromversorgungskabel 47 verbunden und ein Teil des Stroms, der durch den Stromerzeuger 42 erzeugt wird, wird einem Hochfrequenzschwingungserzeuger 20 zur Erzeugung einer Schwingung zugeführt.
In dieser Ausführungsform werden ein Kraftstoffströmungssteuerventil 7 und ein Wasserströmungssteuerventil 9, die von einem automatischen Typ sind, verwendet, um die Zufuhr des Kraftstoffs 2 und des Frischwassers 4 zu steuern. Das Kraftstoffströmungssteuerventil 7, das Wasserströmungssteuerventil 9 und die Hochfrequenzstromversorgungseinheit 24 sind mit Signalleitungen 49a, 49b bzw. 49c mit einer Steuereinrichtung 48 verbunden und werden durch die Steuereinrichtung 48 gesteuert. Die Steuereinrichtung 48 ist mit dem Transformator 45 mit einem Stromversorgungskabel 51 verbunden und das Kraftstoffströmungssteuerventil 7 und das Wasserströmungssteuerventil 9 sind mit einem Stromversorgungskabel 50 mit dem Transformator 45 verbunden, wodurch der Steuereinrichtung 48, dem Kraftstoffströmungssteuerventil 7 und dem Wasserströmungssteuerventil 9 von dem Transformator 45 Ansteuerungsströme zugeführt werden.
Gemäß der Konfiguration dieser neunten Ausführungsform können die folgenden Vorteile zusätzlich zu den Vorteilen, wie sie in der achten Ausführungsform beschrieben worden sind, erreicht werden, da ein Teil der Energie, die durch den Motor erzeugt wird, zur Steuerung und zum Betreiben der Komponenten zur Erzeugung des Emulsionskraftstoffs verwendet werden kann: Ein wirtschaftlicher Vorteil, da der Motor betrieben werden kann, ohne Elektrizität von einer äußeren Quelle zu erhalten, der Vorteil, dass das System einfach ist, und der Vorteil, dass sich bewegende Objekte, wie z.B. Fahrzeuge und Schiffe, die das System umfassen, selbst Elektrizität erzeugen können.
Zehnte Ausführungsform (19)
Eine zehnte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt eine modifizierte Kraftstoffvorrichtung bereit, die einen einzelnen Kraftstoffemulsionserzeugungstank umfasst, der eine Mehrzahl von Kavitation-erzeugenden Zonen umfasst. Mehrere Schwingungsvorrichtungen, die bei einer hohen Frequenz betrieben werden, sind in der Kraftstoffvorrichtung angeordnet und weisen entsprechende Strömungswege auf, die abwechselnd angeordnet sind und durch die ein Gemisch aus Kraftstoff und Frischwasser strömt, so dass das Gemisch in einem Vorgang wiederholt durch die Kavitation behandelt wird. Die 19 ist eine Schnittansicht, die eine Konfiguration der Kraftstoffvorrichtung dieser zehnten Ausführungsform zeigt.
Gemäß der 19 umfasst die Kraftstoffvorrichtung dieser Ausführungsform einen Emulsionskraftstofferzeugungstank 10 mit einem zylindrischen Raum, der eine vorgegebene Länge aufweist und dessen Achse parallel zur vertikalen Richtung ist. D.h., ein Kanal 57, der eine Länge aufweist, die in der vertikalen Richtung größer ist, ist in dem Emulsionskraftstofferzeugungstank 10 ausgebildet. Ein Kraftstoffeinlass 58a und ein Wassereinlass 58b, die beide mit dem Kanal 57 verbunden sind, sind in einem oberen Ende des Emulsionskraftstofferzeugungstanks 10 angeordnet, und ein Emulsionskraftstoffauslass 59 liegt in einem unteren En de davon vor. Der Kraftstoff 2, der mit einer Kraftstoffzuführungspumpe 6 zugeführt wird, und Frischwasser 4, das mit einer Wasserzuführungspumpe 8 zugeführt wird, werden durch den Kraftstoffeinlass 58a bzw. den Wassereinlass 58b in den Emulsionskraftstofferzeugungstank 10 eingeführt, in dem Emulsionskraftstofferzeugungstank 10 strömen gelassen, kontinuierlich aus einem Ablaufrohr 17, das mit dem Emulsionskraftstoffauslass 59 verbunden ist, ablaufen gelassen, durch ein Strömungssteuerventil 60 strömen gelassen und dann einer Verbrennungseinrichtung (z.B. einem Dieselmotor 30) zugeführt.
Eine vertikal längere säulenförmige Stange 61 erstreckt sich durch einen Mittelbereich des Emulsionskraftstofferzeugungstanks 10 und ist derart an dem Emulsionskraftstofferzeugungstank 10 fixiert, dass ein Flansch 62, der an der Oberseite der Führungsstange 61 angebracht ist, z.B. durch Bolzen 63 an dem Emulsionskraftstofferzeugungstank 10 fixiert ist. Mehrere elastische Träger 64 mit einer zylindrischen Form sind in einer äußeren Oberfläche der Führungsstange 61 derart eingepasst, dass die elastischen Träger 64 in gleichen Abständen angeordnet sind. Mehrere scheibenförmige Schwingungsvorrichtungen 65, die ein magnetostriktives Material enthalten, sind derart in der Führungsstange 61 eingepasst, dass die Schwingungsvorrichtungen 65 jeweils zwischen den elastischen Trägern 64 in vorgegebenen Abständen angeordnet sind. Die Schwingungsvorrichtungen 65 bewegen sich parallel zur Achse der Führungsstange 61 auf und ab, d.h. parallel zu der Richtung, in welcher der Kraftstoff vertikal strömt, so dass die Schwingungsvorrichtungen 65 jeweils vertikal sandwichartig zwischen den elastischen Trägern 64 angeordnet sind. Spalte d mit einer geringen Breite, die dazu dienen, zu verhindern, dass die Schwingungsvorrichtungen mit dem Emulsionskraftstofferzeugungstank 10 in Kontakt kommen, liegen zwischen äußeren Enden der Schwingungsvorrichtungen 65 und der Innenfläche des Emulsionskraftstofferzeugungstanks 10 vor.
Die Schwingungsvorrichtungen 65 weisen Löcher oder kleine Perforationen 66 auf, durch die ein Flüssigkeitsgemisch 11, das durch Mischen des Kraftstoffs 2 und des Frischwassers 4 hergestellt wird, vertikal strömt. Die kleinen Perforationen 66 sind in einem Innenbereich oder Außenbereich jeder Schwingungsvorrichtung 65 angeordnet. D.h., einige der kleinen Perforationen 66 liegen in einem Innenbereich von einer der kleinen Perforationen 66 vertikal angrenzend aneinander vor und einige der kleinen Perforationen 66 liegen in einem Außenbereich der anderen der kleinen Perforationen 66 vor. Hochfrequenzspulen 67 sind in dem Emulsionskraftstofferzeugungstank 10 derart angeordnet, dass die Spulen 67 jeweils die entsprechenden Schwingungsvorrichtungen 65 umgeben. Die Ströme für die Schwingung werden an die Spulen 67 von einer Hochfrequenzstromversorgungseinheit 24 durch ein Stromversorgungskabel 25 angelegt, wodurch ein Hochfrequenzmagnetfeld erzeugt wird. Das Magnetfeld ermöglicht es den Schwingungsvorrichtungen 65, eine vertikale Schwingung zu erzeugen. Die Hochfrequenzstromversorgungseinheit 24 sowie die Einheiten, die in anderen Ausführungsformen beschrieben worden sind, werden von einer herkömmlichen Stromquelle, einer Fahrzeugbatterie oder einem Haushaltsstromerzeuger mit Strom versorgt, so dass ein Hochfrequenzstrom erzeugt wird.
In der Vorrichtung dieser zehnten Ausführungsform liefert die Hochfrequenzstromversorgungseinheit 24 Hochfrequenzströme an die Spulen 67 und die Hochfrequenzströme ermöglichen es den Spulen 67, Hochfrequenzmagnetkräfte zu erzeugen. Diese Magnetfelder ermöglichen es den Spulen 67, die darin angeordnet sind, sich wiederholt in der Achsenrichtung auszudehnen und zusammenzuziehen. Das Ausdehnen und das Zusammenziehen werden auf die Kavitation-erzeugenden Zonen zwischen den Schwingungsvorrichtungen 65 übertragen, die eine Hochfrequenzschwingung erzeugen.
Gemäß dieses Vorgangs werden Kavitationsblasen 29 wiederholt zwischen den Schwingungsvorrichtungen 65 erzeugt und dann zerstört, wodurch Schockwellen in dem Flüssigkeitsgemisch 11 erzeugt werden, das mäanderartig zwischen den kleinen Perforationen 66 nach unten strömt. Dies führt zur Erzeugung eines hohen Drucks in dem Flüssigkeitsgemisch 11. Daher wird in dieser Ausführungsform das Flüssigkeitsgemisch 11 in einen einheitlichen Emulsionskraftstoff 12 umgewandelt, während das Flüssigkeitsgemisch 11 kontinuierlich durch die kleinen Perforationen 66 strömt. Große Molekülketten des Kraftstoffs 2 des Flüssigkeitsgemischs 11 werden aufgebrochen und das Frischwasser 4 wird zu feinen Teilchen zerstäubt. Der Emulsionskraftstoff 12 wird einer Verbrennungseinrichtung, wie z.B. dem Dieselmotor 30 oder dergleichen, zugeführt, so dass der Emulsionskraftstoff 12 verminderte Mengen an hochmolekularen Komponenten enthält, die während der Verbrennung einen Staub bilden. D.h, der einheitlich gemischte und gerührte Emulsionskraftstoff 12, der eine feine Teilchengröße aufweist, wird ablaufen gelassen. Wenn der Emulsionskraftstoff 12 einer Verbrennungseinrichtung zugeführt wird, kann daher die Erzeugung von Staub und anderen Emissionen verhindert werden und daher kann der gleiche Vorteil wie bei der Reinigung eines Abgases erreicht werden.
Gemäß dieser Ausführungsform ist die Behandlungszeit pro Einheitsvolumen lang, da das Flüssigkeitsgemisch 11 wiederholt zwischen einer Mehrzahl der Schwingungsvorrichtungen 65 strömen gelassen wird, und die Kavitationsblasen 29 werden dadurch zusätzlich zu den Effekten, die für die vorstehende Ausführungsform beschrieben worden sind, wiederholt erzeugt und zerstört. Folglich kann durch Steuern der Zufuhr des Kraftstoffs 2 und des Frisch wassers 4 eine Umwandlung effizient mit einer hohen Reproduzierbarkeit durchgeführt werden.
In dieser Ausführungsform wird das Flüssigkeitsgemisch 11, das durch Mischen des Kraftstoffs 2 und des Frischwassers 4 hergestellt wird, parallel zur Achse des Emulsionserzeugungstanks 10 strömen gelassen, d.h. das Flüssigkeitsgemisch 11 wird in der vertikalen Richtung strömen gelassen. Das Flüssigkeitsgemisch 11 kann jedoch in jedweder Richtung strömen gelassen werden, wie z.B. in einer horizontalen Richtung oder einer geneigten Richtung.
Elfte Ausführungsform (20)
Eine elfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt ein System bereit, das mit einer großen Anzahl von Flüssigkeitsmischvorrichtungen ausgestattet ist, die in der ersten bis siebten Ausführungsform beschrieben worden sind. Die 20 ist eine schematische Ansicht, welche die Flüssigkeitsmischvorrichtungen gemäß dieser elften Ausführungsform zeigt.
Gemäß der 20 ist in dieser Ausführungsform eine Mehrzahl von Schwingungsplatten 13 und reflektierenden Platten 14 in einem einzelnen Behälter 70 derart angeordnet, dass die Schwingungsplatten 13 jeweils parallel zu der entsprechenden reflektierenden Platte 14 angeordnet sind. Die Schwingungsplatten 13 werden gleichzeitig bei hoher Frequenz im Ultraschallbereich schwingen gelassen. Dies erzeugt eine Kavitation-erzeugende Zone, die sich über einen breiten Bereich erstreckt.
Wenn daher der Behälter 70 groß ist und die Kavitation-erzeugende Zone so erzeugt wird, dass sie sich in einem großen Bereich davon erstreckt, kann eine große Menge an Gemischkomponenten in einem Schritt in ein Gemisch mit einer feinen Teilchengröße umgewandelt werden.
Wenn der Behälter 70 eine Röhrenform aufweist, sind die Schwingungsplatten 13 und die reflektierenden Platten 14 in der Achsenrichtung des Behälters 70 angeordnet und die Gemischkomponenten werden in der Achsenrichtung des Behälters 70 strömen gelassen, wodurch das System kontinuierlich eine Schockwellenenergie auf die Gemischkomponenten anwenden kann, so dass die Teilchengröße mehr und mehr auf ein ultrafeines Niveau vermindert wird.
Wie es vorstehend beschrieben worden ist, kann gemäß der Flüssigkeitsmischvorrichtung und des Flüssigkeitsmischverfahrens der vorliegenden Erfindung die Kavitation extrem effizient erzeugt und effektiv verwendet werden. Daher kann insbesondere ein Flüssigkeitsgemisch, wie z.B. ein Emulsionskraftstoff, ein industrielles Flüssigkeitsmaterial, ein Nahrungsmittel, ein Kosmetikum oder ein Arzneistoff, das eine ultrafeine Teilchengröße aufweist, in einer kurzen Zeit hergestellt werden. Das Flüssigkeitsgemisch weist ferner eine ultrahohe Gemischdichte und eine hohe Qualität auf. Ferner werden Komponenten des Flüssigkeitsgemischs kaum voneinander getrennt, wenn das Flüssigkeitsgemisch für eine lange Zeit gelagert wird.

Claims

Flüssigkeitsmischvorrichtung (1) zur Herstellung eines Flüssigkeitsgemischs (11), das durch Mischen von zwei oder mehr Flüssigkeitskomponenten erhalten wird, eines Flüssigkeitsgemischs (11), das durch Mischen einer Flüssigkeitskomponente und einer Gaskomponente erhalten wird, eines Flüssigkeitsgemischs (11), das durch Mischen einer Flüssigkeitskomponente und einer Pulverkomponente erhalten wird oder einer Kombination aus einigen der vorstehend genannten Flüssigkeitsgemische (11), wobei die Flüssigkeitsmischvorrichtung (1) umfasst: einen Behälter (10) zum Lagern der Gemischkomponenten, eine Schwingungsvorrichtung (22) in dem Behälter (10), die mindestens eine Oberfläche mit einer vorgegebenen Fläche aufweist, welche die Gemischkomponenten kontaktiert, einen Hochfrequenzschwingungserzeuger (20), der mit der Schwingungsvorrichtung (22) zum Schwingenlassen der Schwingungsvorrichtung (22) bei einer hohen Frequenz in einer Richtung senkrecht zu der Oberfläche verbunden ist, und einen Reflektor (14), der in dem Behälter (10) angeordnet ist, wobei der Reflektor (14) mit einem Zwischenraum von der Schwingungsvorrichtung (22) bei einem kleinen Abstand angeordnet ist, so dass die Oberfläche der Schwingungsvorrichtung (22), welche die Gemischkomponenten kontaktiert, auf eine Oberfläche des Reflektors (14) gerichtet ist, und eine Hochfrequenzschwingung, die von der Schwingungsvorrichtung (22) übertragen wird, reflektiert, so dass in den Gemischkomponenten, die zwischen den gegenüber liegenden Flächen fließen, reflektierte Wellen erzeugt werden, wobei die Schwingungsvorrichtung (22) und der Reflektor (14) zur Erzeugung von Kavitationsblasen (29) in den Gemischkomponenten unter Nutzung einer Dekompressionswirkung der Schwingungsvorrichtung (22) zusammenwirken, der es ermöglicht wird, sich durch die Hochfrequenzschwingung, die von dem Hochfrequenzschwingungserzeuger (20) zu der Schwingungsvorrichtung (22) übertragen wird, von dem Reflektor (14) wegzubewegen, und auch zur Zerstörung der Kavitationsblasen (29) unter Nutzung der Kompressionswirkung der Schwingungsvorrichtung (22) zusammenwirken, der es ermöglicht wird, sich in die Richtung des Reflektors (14) zu bewegen, und wobei die Schockwellenenergie, die durch die Zerstörungswirkung erzeugt wird, die Größe der Kavitationsblasen (29) extrem vermindert und die Diffusion der Gemischkomponenten fördert, so dass es ermöglicht wird, dass das Flüssigkeitsgemisch (11) eine ultrafeine Teilchengröße und eine hohe Dichte aufweist.
Flüssigkeitsmischvorrichtung (1) nach Anspruch 1, bei der die Hochfrequenzschwingung, die von dem Hochfrequenzschwingungseneuger (20) zu der Schwingungsvorrichtung (22) übertragen wird, eine Ultraschallfrequenz aufweist.
Flüssigkeitsmischvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Schwingungsvorrichtung (22) die Kavitationsblasen (29) in den Gemischkomponenten erzeugt und dann die Kavitationsblasen (29) wiederholt zerstört.
Flüssigkeitsmischvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welcher der Hochfrequenzschwingungserzeuger (20) ein keramisches piezoelektrisches Schwingungselement oder ein Schwingungselement umfasst, das aus einem supermagnetostriktiven Material oder einem magnetostriktiven Material zusammengesetzt ist, und die Schwingungsvorrichtung (22) mit dem Reflektor (14) ausgestattet ist oder mit dem Reflektor (14) mit einem dazwischen vorliegenden Zwischenraum verbunden ist.
Flüssigkeitsmischvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die Schwingungsvorrichtung (22) einen Oberflächenabschnitt aufweist, und der Reflektor (14) einen Oberflächenabschnitt aufweist, der dem Oberflächenabschnitt der Schwingungsvorrichtung (22) gegenüber liegt, und mindestens einer dieser Oberflächenabschnitte ein hartes Material enthält, das bezüglich einer Kavitationsbeschädigung beständig ist, die durch die Kavitationsblasen (29) verursacht wird.
Flüssigkeitsmischvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei welcher der Reflektor (14) abnehmbar an dem Behälter (10) angebracht ist.
Flüssigkeitsmischvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei welcher der Abstand zwischen der Schwingungsvorrichtung (22) und dem Reflektor (14) 10 mm oder weniger beträgt.
Flüssigkeitsmischvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei welcher der Behälter (10) einen Gemischkomponenteneinlass (3; 5), durch den die Gemischkomponenten zu einem Zwischenraum zwischen der Schwingungsvorrichtung (22) und dem Reflektor (14) zugeführt werden, und einen Flüssigkeitsgemischauslass (17) umfasst, durch den ein Flüssigkeitsgemisch (11), das zwischen der Schwingungsvorrichtung (22) und dem Reflektor (14) mit Schockwellen (c) behandelt worden ist und das eine feine Teilchengröße aufweist, nach außen ausgetragen wird.
Flüssigkeitsmischvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei welcher der Behälter (10) eine oder mehrere Perforation(en) (66) aufweist, die sich durch einen Mittelbereich des Reflektors (14) erstreckt bzw. erstrecken und durch welche die Gemischkomponenten zu einem Zwischenraum zwischen der Schwingungsvorrichtung (22) und dem Reflektor (14) zugeführt werden.
Flüssigkeitsmischvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei der mindestens eine einer Oberfläche der Schwingungsvorrichtung (22), die auf den Reflektor (14) gerichtet ist, und einer Oberfläche des Reflektors (14), die auf die Schwingungsvorrichtung (22) gerichtet ist, eine große Anzahl von kegelförmigen Vertiefungen (110) zur Erzeugung von Schockwellen (c) aufweist, wobei die in den Vertiefungen (110) erzeugten Schockwellen (c) auf Brennpunktsabschnitte (111) konvergiert werden, die zwischen der Schwingungsvorrichtung (22) und dem Reflektor (14) vorliegen, und die Brennpunktsabschnitte (111) eine Zone der Erzeugung ultrastarker Schockwellen (112) bilden, die zwischen der Schwingungsvorrichtung (22) und dem Reflektor (14) vorliegt.
Flüssigkeitsmischvorrichtung (1) nach Anspruch 1, die ferner eine Mehrzahl von Schwingungsvorrichtungen (65) umfasst, die in der Schwingungsrichtung einander gegenüber liegend angeordnet sind, wobei die aneinander angrenzenden Schwingungsvorrichtungen (65) als Reflektoren wirken.
Flüssigkeitsmischvorrichtung (1) nach Anspruch 11, bei der die Schwingungsvorrichtungen (65) sich durch diese erstreckende Kanäle aufweisen, so dass ermöglicht wird, dass sich die Gemischkomponenten mäanderartig bewegen.
Flüssigkeitsmischverfahren zum Erzeugen eines Flüssigkeitsgemischs (11), das durch Mischen von zwei oder mehr Flüssigkeitskomponenten erhalten wird, eines Flüssigkeitsgemischs (11), das durch Mischen einer Flüssigkeitskomponente und einer Gaskomponente erhalten wird, eines Flüssigkeitsgemischs (11), das durch Mischen einer Flüssigkeitskomponente und einer Pulverkomponente erhalten wird oder einer Kombination aus einigen der vorstehend genannten Flüssigkeitsgemische (11), wobei das Flüssigkeitsmischverfahren die Schritte umfasst: Lagern der Gemischkomponenten in einem Behälter (10), der eine Schwingungsvorrichtung (22), die bei einer hohen Frequenz schwingt, und einen von der Schwingungsvorrichtung (22) in einem geringen Abstand beabstandeten Reflektor (14) umfasst, Erzeugen von Kavitationsblasen (29) in den Gemischkomponenten, die zwischen der Schwingungsvorrichtung (22) und dem Reflektor (14) fließen, unter Nutzung einer Dekom pressionswirkung der Schwingungsvorrichtung (22), der es ermöglicht wird, dass sie sich von dem Reflektor (14) durch eine Hochfrequenzschwingung, die von einem Hochfrequenzschwingungserzeuger (20) zu der Schwingungsvorrichtung (22) übertragen wird, wegbewegt, Zerstören der Kavitationsblasen (29) unter Nutzung der Kompressionswirkung der Schwingungsvorrichtung (22), der es ermöglicht wird, sich in Richtung des Reflektors (14) zu bewegen, Vermindern der Größe der Kavitationsblasen (29) mit einer Schockwellenenergie, die aufgrund der Kompressionswirkung erzeugt worden ist, und Fördern der Diffusion der Gemischkomponenten, so dass es ermöglicht wird, dass das Flüssigkeitsgemisch (11) eine ultrafeine Teilchengröße und eine hohe Dichte aufweist.
Flüssigkeitsmischverfahren nach Anspruch 13, bei dem dann, wenn zwei oder mehr Flüssigkeitskomponenten verwendet werden, wobei eine der Flüssigkeitskomponenten ein Heizöl, ein Dieselöl, ein Abfallöl oder ein Abfall-Speiseöl und die andere der Flüssigkeitskomponenten mindestens eine ist, die aus der Gruppe bestehend aus einem Öl, das von dem vorstehend genannten Öl verschieden ist, einem Alkohol, einem von einem Alkohol verschiedenen Lösungsmittel und Wasser ausgewählt ist, diese Komponenten zu einem flüssigen Kraftstoff bzw. Brennstoff gemischt werden.
Flüssigkeitsmischverfahren nach Anspruch 13, bei dem dann, wenn eine Flüssigkeitskomponente und eine Gaskomponente verwendet werden, die Flüssigkeitskomponente ein Speiseöl oder ein fettes Öl ist, das mindestens eines von einem flüssigen Additiv und einem flüssigen Duftstoff enthält, und die Gaskomponente Luft ist, diese Komponenten zu einem cremigen Nahrungsmittelprodukt, einem Kosmetikprodukt oder einem Arzneistoffprodukt gemischt werden.
Flüssigkeitsmischverfahren nach Anspruch 13, bei dem dann, wenn eine Flüssigkeitskomponente und eine Pulverkomponente verwendet werden, die Flüssigkeitskomponente ein industrieller Bestandteil, ein Nahrungsmittelbestandteil, ein Kosmetikbestandteil oder ein Arzneistoffbestandteil ist, und die Pulverkomponente ein feines Keramikpulver, ein feines Nahrungsmittelpulver, ein feines Kosmetikpulver oder ein feines Arzneistoffpulver ist, das ein Additiv enthält, diese Komponenten zu einem industriellen Flüssigkeitsmaterial, einem Nahrungsmittelprodukt, einem Kosmetikprodukt oder einem Arzneistoffprodukt gemischt werden.