JP2002159832A - エマルジョン製造装置 - Google Patents
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Abstract
るとともに、コストダウンおよび小型化を図ることがで
きるエマルジョン製造装置を提供すること。 【解決手段】液体同士を混ぜ合わせる混合手段と、この
混合手段で製造された混合液を昇圧する昇圧ポンプと、
隔壁64によって区切られた複数の部屋61Aを有する
とともに隔壁64に隣り合う部屋61A同士を連通する
3つの小孔64Aが形成された乳化手段60とを備えた
エマルジョン製造装置。昇圧ポンプで乳化手段60に圧
送された混合液は、隔壁64の小孔64Aから高圧かつ
高速で噴出されて流体摩擦が生じる。このため、混合液
の粒子を微細化でき、安定した良質な水エマルジョン燃
料が得られる。さらに、エマルジョン製造装置は、混合
手段および構造が簡単な乳化手段60から構成されてい
るので、装置全体の小型化およびコストダウンが図れ
る。
Description
装置に係り、詳しくは、少なくとも2種類以上の液体同
士を混合してエマルジョンを製造するエマルジョン製造
装置に関する。
(NOx)、黒煙等の有害物質を低減するために、燃料
と水とを混合した水エマルジョン燃料を用いることが知
られている。このような水エマルジョン燃料は、燃料と
水との混合を良好にするのに界面活性剤が用いられてい
る。このような水エマルジョン燃料を製造する装置とし
ては、以下に挙げるものが知られている。 燃料、水、および界面活性剤を高速のミキサーで混合
してからその混合液をエンジンに供給するもの。 燃料、水、および界面活性剤に回転を与えながらその
回転によって混合された混合液をエンジンに供給するも
の。
のものが提案されている。筒状本体と、この筒状本体
内に噴射口が配置された流体加速用ノズルと、筒状本体
内に配置された衝突壁および攪拌用ロータまたはステー
タとを備えているもの。この製造装置では、燃料、水、
および界面活性剤をミキサー等で混合した後にこの混合
液を液体加速用ノズルで筒状本体内に噴射し、混合液を
衝突壁に衝突させて混合液の粒子の微小化を図ってい
る。また、筒状本体内に充満した混合液は、攪拌用ロー
タまたはステータによって攪拌されてより均一に混ざり
合った状態となる。
たような〜のエマルジョン燃料の製造装置では、以
下のような問題がある。およびの製造装置では、燃
料、水、および界面活性剤をミキサーで混合したり、液
体に回転力を与えることで混合したりしているから、こ
れらの製造装置で製造した水エマルジョン燃料は混合が
十分でない。このため、水エマルジョン燃料の安定性が
悪く、保存に不向きであり、保存中に燃料と水とが分離
しやすい。そして、燃料と水とが分離したものがエンジ
ンの燃料系統に供給されると、燃料系統にさび等の劣化
が生じ、エンジンの耐久性等の性能に悪影響が生じるお
それがある。一方、の製造装置では、水エマルジョン
燃料の製造に時間がかかるため、製造した水エマルジョ
ン燃料を連続的にエンジンに供給するためには、製造し
た水エマルジョン燃料をためておく貯蓄タンクが必要で
あるうえ、装置全体が大がかりなものとなるのでコスト
面に問題がある。
マルジョンを製造できるとともに、コストダウンおよび
小型化を図ることができるエマルジョン製造装置を提供
することにある。
造装置は、上記目的を達成するために、以下の構成を備
える。請求項1に記載の発明は、少なくとも2種類以上
の液体同士を混合してエマルジョンを製造するエマルジ
ョン製造装置であって、前記複数の液体同士を略均一に
混ぜ合わせる混合手段と、この混合手段で製造された混
合液を昇圧する昇圧ポンプと、この昇圧ポンプから圧送
された混合液を乳化状態にする乳化手段とを備え、前記
乳化手段は、前記混合液が流入する複数の部屋を有し、
前記複数の部屋は、各部屋間に配置される隔壁によって
区切られ、前記隔壁には、当該隔壁を挟んで隣り合う前
記部屋同士を連通する少なくとも1つ以上の小孔が形成
されていることを特徴とするものである。
同士が混合され、この混合液は昇圧ポンプによって乳化
手段へ圧送される。乳化手段の部屋に混合液が流入する
と、混合液は隔壁の小孔から高速で噴出されて隣の部屋
に流入する。この際、小孔から高速で噴出された混合液
と、隣の部屋に充満している混合液とで流体摩擦が生じ
るので混合液を粒径の細かい乳化状態にすることができ
る。また、混合手段で複数の液体同士を略均一に混合し
て、この混合液を乳化手段に供給しているから、均一に
混ぜ合わされたエマルジョンを製造できる。さらに、本
発明のエマルジョン製造装置は、混合手段および構造が
簡単な乳化手段から構成されているので、装置全体を小
型化できるとともに、コストダウンを図ることができ
る。
のエマルジョン製造装置において、前記隔壁の小孔の相
当円直径は、0.5mm〜2mmであることを特徴とす
るものである。この発明によれば、隔壁の小孔の相当円
直径を0.5mm〜2mmとしているため、より高圧か
つ高速(たとえば40〜50m/s)で小孔から混合液
を噴出でき、小孔から高速で噴出された混合液と、隣の
部屋に充満している混合液との流体摩擦をより大きくで
きて、混合液を粒径がより細かくて分離しにくい乳化状
態にすることができる。なお、小孔の相当円直径を0.
5mmよりも小さくすると、混合液が小孔を通るときの
抵抗が大きくなりすぎるため効率のよい混合を行うこと
ができない。一方、小孔の相当円直径を2mmよりも大
きくすると、生じる流体摩擦が小さいため、混合液を十
分な乳化状態にすることができない可能性がある。
請求項2に記載のエマルジョン製造装置において、前記
昇圧ポンプの吐出圧は、5MPa〜15MPaであるこ
とを特徴とするものである。この発明によれば、昇圧ポ
ンプの吐出圧を5MPa〜15MPaとしたので、請求
項2に記載の発明と略同様な作用効果が期待できる。つ
まり、小孔から混合液を高圧かつ高速で噴出できて、流
体摩擦をより大きくでき、混合液を粒径がより細かくて
分離しにくい乳化状態にすることができる。なお、昇圧
ポンプの吐出圧を5MPaよりも小さくすると、混合液
の噴出速度が小さくなって流体摩擦が小さくなるため、
混合液の粒子を十分に微細化できない可能性がある。一
方、昇圧ポンプの吐出圧を15MPaよりも大きくする
と、混合液の小孔からの噴出速度が大きくなりすぎて、
混合液が小孔を通るときの抵抗が大きくなるため効率の
よい混合を行うことができない。
請求項3のいずれかに記載のエマルジョン製造装置にお
いて、前記混合手段は、前記複数の液体と界面活性剤と
を略均一に混ぜ合わせることを特徴とするものである。
この発明によれば、液体の表面張力を下げる界面活性剤
を用いているので、分離しにくい安定したエマルジョン
を作ることができる。
請求項4のいずれかに記載のエマルジョン製造装置にお
いて、前記昇圧ポンプは、回転速度が変更可能な電動モ
ータによって駆動されていることを特徴とするものであ
る。この発明によれば、回転速度が変更可能な電動モー
タによって昇圧ポンプを駆動しているので、電動モータ
の回転速度を任意に設定することで、昇圧ポンプの吐出
流量を容易に調整できて、隔壁の小孔から噴出する混合
液の速度や圧力を容易に調整できる。
請求項4のいずれかに記載のエマルジョン製造装置にお
いて、前記昇圧ポンプは、前記乳化手段で乳化状態にさ
れた混合液を燃料として利用するエンジンによって駆動
されていることを特徴とするものである。この発明によ
れば、たとえば、エンジンのクランクシャフトやカムシ
ャフト等から駆動力を取り出して昇圧ポンプを駆動して
いるので、昇圧ポンプを駆動するための別体のモータ等
が不要になり、部品点数を低減できるとともに、コスト
ダウンおよび省スペース化を図ることができる。
請求項6のいずれかに記載のエマルジョン製造装置にお
いて、前記昇圧ポンプは、可変容量形であることを特徴
とするものである。この発明によれば、昇圧ポンプとし
て可変容量形のポンプを用いたので、昇圧ポンプの吐出
圧を自由に設定でき、隔壁の小孔から噴出する混合液の
速度や圧力を簡単に調整できる。
請求項7のいずれかに記載のエマルジョン製造装置にお
いて、前記昇圧ポンプの上流側には、前記混合手段で製
造された混合液を前記昇圧ポンプに圧送する予圧送ポン
プが設けられていることを特徴とするものである。この
発明によれば、予圧送ポンプにより、昇圧ポンプ入口側
の混合液の流体圧を高くできるので、昇圧ポンプ入口で
のキャビテーションを防止できる。
請求項8のいずれかに記載のエマルジョン製造装置にお
いて、前記乳化手段は、筒状の本体を有し、この本体内
には、前記隔壁同士間の間隔、および/または前記隔壁
と前記本体内の一端との間の間隔を一定に保つスペーサ
が配置され、前記スペーサは、前記本体の長手方向に沿
って前記隔壁と交互に配列され、前記隔壁およびスペー
サは、前記本体内に配置されるスプリングによって前記
本体の長手方向に沿う一方向に付勢されて前記本体に押
し当てられていることを特徴とするものである。この発
明によれば、筒状の本体内に隔壁とスペーサとが交互に
配列され、これら隔壁およびスペーサがスプリングによ
って本体内の端部に付勢されているから、隣り合う隔壁
間の間隔等を一定に保持できて、本体内に複数の部屋を
容易に形成できる。また、筒状の本体内に隔壁およびス
ペーサを交互に挿入して、これら隔壁およびスペーサを
スプリングで付勢するだけで、隔壁を位置決め・固定で
きるので、乳化手段の組み立て作業を容易にできる。
し請求項9のいずれかに記載のエマルジョン製造装置に
おいて、前記複数の液体は、水および燃料の2種類の液
体であることを特徴とするものである。この発明によれ
ば、水エマルジョン燃料を製造でき、これをエンジンに
利用すれば排気中のNOxや黒鉛等を低減することがで
きる。
に基づいて説明する。図1には、本発明の一実施形態に
係るエマルジョン製造装置1が示されている。エマルジ
ョン製造装置1は、複数の液体、たとえば水、燃料、お
よび界面活性剤を乳化状態に混合して水エマルジョン燃
料を製造するものであり、本実施形態では、この水エマ
ルジョン燃料をエンジンの燃料系統に供給している。液
体供給装置10、混合手段20、予圧送ポンプとしての
フィードポンプ30、フィルタ40、昇圧ポンプ50、
乳化手段60、およびリリーフ弁70を備えている。
面活性剤がそれぞれ収納された水タンク10W、燃料タ
ンク10F、および界面活性剤タンク10Sを備えてい
る。各タンク10W,10F,10Sの出口には、流出
流量を調整するための流量調整弁11W,11F,11
Sが設けられている。これら流量調整弁11W,11
F,11Sの下流側には混合手段20が配置されてお
り、各タンク10W,10F,10Sからの流体は各流
量調整弁11W,11F,11Sを通過した後に合流し
て混合手段20に流れ込むようになっている。
うに、電動モータ20Aが内部に収納された基台21を
備え、この基台21上には、上端開口が蓋部22Aで閉
じられかつ下端開口が基台21上面で閉じられた円筒状
の本体22が立設されている。本体22内中心部におい
て、蓋部22Aの下部には、本体22よりも径の小さい
円筒部材23が下方に突出して設けられ、この円筒部材
23は、上端が蓋部22A下面に固定されているととも
に、下端が基台21の上面近くで下方へ開口している。
円筒部材23の外周面には、本体22の内径と略同じ大
きさの径を有する円盤部材24が円筒部材23の長手方
向(上下方向)に沿って複数枚設けられ、これら円盤部
材24には、多数の小孔24Aが形成されている。この
ような円盤部材24は、たとえばパンチングメタル等を
用いて構成すればよい。なお、各円盤部材24は、当該
円盤部材24上部に十字状(図3)に配置された4枚の
側面略三角形状(図2)の補強部材241によって、円
筒部材23への取付強度が補強されている。円筒部材2
3下端の開口付近には、円筒部材23の軸線と略同一の
軸線上に回転軸を有したインペラ25が配置され、この
インペラ25は、前述した基台21内部の電動モータ2
0Aによって回転されるようになっている。
2個所の入口201,202と、2個所の出口203,
204とが設けられている。2個所の入口201,20
2は、両方とも蓋部22Aの略中央に形成され、それぞ
れ本体22の外側と円筒部材23内部とを連通してい
る。入口201,202のうち、第1入口201は、各
タンク10W,10F,10Sからの水、燃料、および
界面活性剤を円筒部材23内に導入するための開口であ
り、第2入口202は、混合手段20よりも下流に配置
された乳化手段60またはリリーフ弁70を通過した液
体を再び円筒部材23内に導入するための開口である。
本体22の側面部分に形成され、それぞれ本体22の内
外を連通している。出口203,204のうち、第1出
口203は、本体22内の液体をフィードポンプ30に
供給するための開口であり、最も上方に配置された円盤
部材24よりも上方に位置している。第2出口204
は、本体22内の液体を排出するための開口であり、基
台21の上面付近に位置している。なお、第2出口20
4は通常閉じられており、本体22内を空にしたいとき
に第2出口204を開くことで本体22内の液体を全て
排出できるようになっている。
本体22内に液体が略充満されている状態では、各入口
201,202から円筒部材23内に流入した液体は、
回転するインペラ25によって、円筒部材23下端の開
口から円筒部材23の外側に流れ出る。ここで、最も下
方に配置された円盤部材24の下面と、本体22の内周
面と、基台21の上面とである程度閉鎖された空間A
(図2中一点鎖線で囲まれた空間A)が形成されている
ので、インペラ25によって、この空間A内で液体が攪
拌されて、水、燃料、および界面活性剤が均一に混ぜ合
わせられる。
よって上昇し、各円盤部材24の小孔24Aを通り抜け
ていく。これにより、水、燃料、および界面活性剤がよ
り均一に混ぜ合わされる。インペラ25によって攪拌さ
れた液体は本体22下部では旋回流であるが、複数枚の
円盤部材24の小孔24Aを通り抜けていくうちに整流
されるので、本体22上部では略上昇流のみとなる。こ
のため、最上段の円盤部材24よりも上方に位置する第
1出口203からは、整流された混合液を取り出すこと
が可能となる。そして、このような混合液は、第1出口
203からフィードポンプ30に供給される。
合手段20で製造された混合液を圧送して昇圧ポンプ5
0に供給するためのポンプであり、本実施形態では、エ
マルジョン製造装置1で製造された水エマルジョン燃料
を利用するエンジンにおける燃料系統のフィードポンプ
が用いられている。このようなフィードポンプ30は、
前述したエンジンのクランクシャフトやカムシャフト等
から駆動力を得ている。フィードポンプ30の吐出圧
は、当該フィードポンプ30よりも下流に配置された昇
圧ポンプ50の入口圧が負圧(大気圧に対して)となら
ない程度に設定されていればよい。このようにすること
で、昇圧ポンプ50の入口でキャビテーションを防止で
きるようになる。フィルタ40は、液体中のゴミや汚れ
を取り除くためのものであり、本実施形態では、前述し
たエンジンの燃料系統の燃料フィルタが用いられてい
る。
ャポンプであり、たとえば斜軸式アキシャル形プランジ
ャポンプ、斜板式アキシャル形プランジャポンプや回転
シリンダ式ラジアル形プランジャポンプ等が挙げられ
る。このような昇圧ポンプ50は、回転速度が変更可能
な電動モータ50Aによって駆動されている。ここで、
昇圧ポンプ50の吐出圧は、5MPa〜15MPaに設
定されている。
圧ポンプ50の下流側に並列に設けられている。リリー
フ弁70は、安全弁としての役割を果たしており、乳化
手段60の入口圧がリリーフ弁70の設定圧を超える
と、リリーフ弁70が液体を混合手段20へ逃がすよう
になっている。
うに、円筒状の本体61を有し、この本体61の左端の
開口には、介装部材621を介して左側蓋部62が取り
付けられ、右端の開口には、右側蓋部63が取り付けら
れている。左側蓋部62は、キャップ状に形成され、凹
部空間62Bが介装部材621に形成された連通孔62
1Aを介して本体61の円筒内と連通されている。左側
蓋部62には、本体61の長手方向と略直交する方向
(図4の紙面直交方向)に入口62Aが形成され、左側
蓋部62の内外を連通している。入口62Aは、凹部空
間62Bの上部、すなわち凹部空間62Bの中心からオ
フセットされた位置に円周方向に向かって形成されてお
り、液体は、入口62Aから流入すると、凹部空間62
Bの壁面に沿って流れて旋回流となる(図5参照)。一
方、右側蓋部63には、本体61の長手方向に沿って出
口63Aが形成されている。
数、本実施形態では3枚の円盤状の隔壁64が配列され
ており、隔壁64同士の間、隔壁64と右側蓋部63と
の間には薄肉円筒状の本発明のスペーサとしての第1ス
ペーサ65がそれぞれ設けられている。これにより、本
体61内には、隔壁64で区切られた複数の部屋61A
が形成されている。また、各隔壁64には、隣り合う部
屋61A同士を連通する複数の小孔64Aが形成され、
本実施形態では120°ずつ互いに間隔をあけた3つの
小孔64A形成されている。ここで、本体61の長手方
向から見た際、隣り合う隔壁64の小孔64Aの位置が
互いに重ならないように、各小孔64Aが配置されてい
る。このような小孔64Aは、図4中左側から右側に向
かうほど縮径する縮径孔部641、および縮径孔部64
1の右側(小径側)に連続して形成された円筒孔部64
2で構成されている。円筒孔部642の相当円直径D
は、0.5mm〜2mmに設定されている。
に配置された隔壁64の左側には、薄肉円筒状の第2ス
ペーサ66が配置され、この第2スペーサ66の左側に
は、円盤状のばね受け部材67が配置されている。これ
により、最も左側に配置された隔壁64とばね受け部材
67との間にも部屋61Aが形成されることとなる。ば
ね受け部材67には、ばね受け部材67を挟んで左側の
空間と右側の空間とを連通する連通孔67Aが形成され
ている。このばね受け部材67の連通孔67Aおよび前
述した介装部材621の連通孔621Aは、両方とも軸
方向が本体61の長手方向に沿っているとともに、互い
にオフセットされている。
にはスプリング68が配置されている。介装部材621
は本体61の左側端部に固定されているから、ばね受け
部材67は、スプリング68によって図4中右側に付勢
され、ばね受け部材67よりも図中右側に配置された隔
壁64およびスペーサ65,66も右側に付勢される。
このことにより、隔壁64、スペーサ65,66、およ
びばね受け部材67は、本体61の右側端部に固定され
た右側蓋部63に押し当て、これら隔壁64、スペーサ
65,66、およびばね受け部材67が位置決めされ
る。
0の組み立て順序について説明すると、まず、本体61
に右側蓋部63を取り付けた後、本体61内に隔壁6
4、スペーサ65,66、およびばね受け部材67を配
列する。次に、本体61内にスプリング68を挿入し、
本体61の左側端部に介装部材621および左側蓋部6
2を取り付けて乳化手段60の組み立てが完了する。こ
のように、スプリング68および第1スペーサ65を用
いることで、隔壁64の位置決めが容易となり、乳化手
段60の組み立て作業が簡単になる。
本体61内に液体が略充満されている状態では、昇圧ポ
ンプ50によって圧送されて入口62Aから左側蓋部6
2に流入した混合液は、旋回流となり、オフセットされ
た介装部材621の連通孔621Aおよびばね受け部材
67の連通孔67Aを順に通り抜けていくことで、さら
に混ぜ合わせられる。そして、このように混ぜ合わせら
れた混合液は、各隔壁64の小孔64Aを通り抜けて、
当該隔壁64を挟んだ左側の部屋61Aから右側の部屋
61Aへ流入する。ここで、小孔64Aの円筒孔部64
2の相当円直径が0.5mm〜2mmとされているとと
もに、昇圧ポンプ50の吐出圧が5MPa〜15MPa
に設定されているから、混合液は、隔壁64の小孔64
Aから右側の部屋61Aに高速かつ高圧で噴出されるこ
ととなる。この際、隔壁64の小孔64Aから噴出され
た混合液と、右側の部屋61Aに充満している混合液と
で流体摩擦が生じるので、この摩擦により混合液の粒子
が***して、粒径の小さい水エマルジョン燃料が得られ
るようになる。
ルジョン燃料の粒径の大きさとの関係を、図7のグラフ
を参照しながら説明する。図7のグラフにおいて、縦軸
は水エマルジョン燃料の粒径の大きさを示し、横軸は、
昇圧ポンプ50の吐出圧の大きさ、すなわち乳化手段6
0の入口圧の大きさを示しており、乳化手段60の入口
圧が高くなるにつれて、水エマルジョン燃料の粒径が小
さくなることが分かる。水エマルジョン燃料は、粒径が
大きいと燃料と水とが分離して不均一になりやすいの
で、粒径の大きい水エマルジョン燃料をエンジンに使用
した場合、エンジンの性能が安定しないという不具合が
生じる。このため、水エマルジョン燃料の粒径を小さく
することが望ましい。
うに、乳化手段60で製造した後、連続的にエンジン
(たとえば、燃料系統の燃料噴射ポンプ)に供給するよ
うなシステムであった場合には、水エマルジョン燃料の
製造から使用までの時間が長くないので、平均粒径の大
きさが約2.5μm以下であればよく、粒径約2.5μ
m以下の水エマルジョン燃料を製造するためには、乳化
手段60の入口圧、すなわち昇圧ポンプ50の吐出圧の
下限を5MPa以上とすればよいことがグラフから分か
る。一方、昇圧ポンプ50の耐久性やエネルギー消費等
を考慮すると、上限を15MPa以下にすることが好ま
しい。つまり、乳化手段60の入口圧(昇圧ポンプ50
の吐出圧)を、5MPa〜15MPa(50kgf/c
m2〜150kgf/cm2)に設定することが好まし
い。
ルジョン燃料は、長期にわたって分離が進みにくくて安
定しているので、停止と作動を繰り返すエンジンの燃料
として最適であり、このような粒径2μm以下の水エマ
ルジョン燃料を製造するためには、乳化手段60の入口
圧の下限を約7.5MPa以上にすることが望ましい。
さらに、グラフからも分かるように、乳化手段60の入
口圧を12MPaよりも大きく設定しても、粒径の低減
効果が小さい。このことにより、省エネルギー化を図る
ためにも乳化手段60の入口圧の上限を12MPa以下
にすることがより望ましい。
ン燃料の粒径の大きさ等によって、乳化手段60の入口
圧の大きさ、すなわち昇圧ポンプ50の吐出圧の大きさ
を、5MPa〜15MPaの範囲で適宜設定すればよ
い。昇圧ポンプ50の吐出圧の大きさは、昇圧ポンプ5
0を駆動させる電動モータ50Aの回転速度を変更した
り、昇圧ポンプ50がたとえば斜板式アキシャル形プラ
ンジャポンプで合った場合、斜板角度を変えて吐出容量
を変更したりすることで任意に設定できる。
エマルジョン燃料の粒径の大きさとの関係を説明した
が、乳化手段60における隔壁64の小孔64Aの大き
さによっても、製造される水エマルジョン燃料の粒径の
大きさが変化する。本実施形態では、小孔64Aの相当
円直径Dを0.5mm〜2mmとすることで、混合液の
小孔64Aから高圧かつ高速(たとえば40〜50m/
s)で噴出できるようにして、小孔64Aから噴出され
た混合液と、噴出した側の部屋61Aに充満している混
合液とで生じる流体摩擦を大きくしている。これによ
り、粒径がより微細化された分離しにくい乳化状態の混
合液が製造できるようになる。なお、小孔64Aの相当
円直径を0.5mmよりも小さくすると、混合液が小孔
64Aを通るときの抵抗が大きくなりすぎるため効率の
よい混合を行うことができない。一方、小孔64Aの相
当円直径を2mmよりも大きくすると、生じる流体摩擦
が小さいため、混合液を十分な乳化状態にすることがで
きない可能性がある。
ず、流量調整弁11W,11F,11Sによって、適量
ずつの水、燃料、界面活性剤が、液体供給装置10から
混合手段20に供給される。混合手段20のおいて、イ
ンペラ25等で略均一に混合された混合液は、フィード
ポンプ30によって圧送され、フィルタ40を通って、
昇圧ポンプ50に供給される。昇圧ポンプ50によって
乳化手段60に圧送された混合液は、上述したように隔
壁64の小孔64Aから高圧かつ高速で噴出されること
で安定した乳化状態となる。つまり、良質な水エマルジ
ョン燃料が製造される。このようにして製造された水エ
マルジョン燃料は、図示しないエンジンの燃料系統の燃
料噴射ポンプ等に供給される。なお、乳化手段60の小
孔64A等が詰まる等の不具合があった場合には、乳化
手段60の入口圧が通常よりも大きくなるため、リリー
フ弁70が開いて、昇圧ポンプ50で圧送された混合液
が混合手段20へ逃がされる。
ジンへ供給する水エマルジョン燃料の供給量を、エンジ
ンで使用する水エマルジョン燃料の使用量よりも大きく
設定しておき、図1に示すように、余剰製造した水エマ
ルジョン燃料を再び混合手段20に戻す構成としてもよ
い。このようにすれば、混合手段20内には、ある程度
の量の水エマルジョン燃料が常に収容されていることと
なるから、エマルジョン製造装置1の始動時においても
安定した良質の水エマルジョン燃料をエンジンに供給で
きるようになる。
うな効果がある。 (1)乳化手段60において、隔壁64の小孔64Aか
ら高圧かつ高速で噴出された混合液と、噴出された側の
部屋61Aに充満している混合液とで流体摩擦が生じる
ので、混合液を粒径の細かい乳化状態にすることがで
き、安定した良質な水エマルジョン燃料を得ることがで
きる。また、混合手段20で複数の液体同士を略均一に
混合して、この混合液を乳化手段60に供給しているか
ら、均一に混ぜ合わされた水エマルジョン燃料を製造で
きる。さらに、エマルジョン製造装置1は、混合手段2
0および構造が簡単な乳化手段60から構成されている
ので、装置全体を小型化できるとともに、コストダウン
を図ることができる。
小孔64Aの相当円直径を0.5mm〜2mmとしてい
るため、より高圧かつ高速(たとえば40〜50m/
s)で小孔64Aから混合液を噴出でき、流体摩擦をよ
り大きくできる。これにより、混合液を粒径がより細か
くて分離しにくい乳化状態にすることができる。
〜15MPaとしたので、乳化手段60の小孔64Aか
ら混合液を高圧かつ高速で噴出でき、混合液を粒径がよ
り細かくて分離しにくい乳化状態にすることができる。
面活性剤を用いているので、分離しにくい安定した水エ
マルジョン燃料を作ることができる。
0Aによって昇圧ポンプ50を駆動しているので、電動
モータ50Aの回転速度を任意に設定することで、昇圧
ポンプ50の吐出流量を容易に調整できて、乳化手段6
0における小孔64Aから噴出する混合液の速度や圧力
を容易に調整できる。
ポンプを用いたので、昇圧ポンプ50の吐出圧を自由に
設定でき、乳化手段60の小孔64Aから噴出する混合
液の速度や圧力を簡単に調整できる。
ポンプ30を設けたので、昇圧ポンプ50入口側の混合
液の流体圧を高くでき、昇圧ポンプ50入口でのキャビ
テーションを防止できる。
に隔壁64と第1スペーサ65とが交互に配列され、こ
れら隔壁64および第1スペーサ65がスプリング68
によって右側蓋部63に付勢されているから、隣り合う
隔壁64間の間隔等を一定に保持できて、本体61内に
複数の部屋を容易に形成できる。また、本体61内に隔
壁64および第1スペーサ65を交互に挿入して、これ
ら隔壁64および第1スペーサ65をスプリング68で
付勢するだけで、隔壁64を位置決め・固定できるの
で、乳化手段60の組み立て作業を容易にできる。
ジョン燃料を製造して、これをエンジンに供給している
ので、当該エンジンの排気中のNOxや黒鉛等を低減す
ることができる。
ものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変
形、改良は、本発明に含まれるものである。たとえば、
前記実施形態では、乳化手段60において、スペーサ6
5,66およびスプリング68を用いることにより、本
体61内に隔壁64を位置決め固定したが、溶接等の接
着手段で隔壁54を本体61内に位置決め固定してもよ
く、このような場合も本発明に含まれる。
設けたが、フィードポンプ30は特に設けなくともよ
い。しかし、昇圧ポンプ50の入口でのキャビテーショ
ンを防止するためにフィードポンプ30を設けることが
望ましい。また、フィードポンプ30として、エマルジ
ョン製造装置1で製造した水エマルジョン燃料を利用す
るエンジンのフィードポンプを用いたが、エンジンのフ
ィードポンプと別個のポンプを用いてもよい。
容量形のプランジャポンプであったが、プランジャポン
プでなくともよく、また、定容量形のポンプであっても
よい。また、前記実施形態では、昇圧ポンプ50を電動
モータ50Aで駆動させたが、たとえば、エンジンのク
ランクシャフトやカムシャフト等から駆動力を取り出し
て昇圧ポンプ50を駆動してもよい。このような場合、
昇圧ポンプ50を駆動するための別体の電動モータ50
Aが不要になるから、部品点数を低減できるとともに、
コストダウンおよび省スペース化を図ることができる。
1に安全弁としてリリーフ弁70を設けたが、たとえば
図8に示すようなエマルジョン製造装置1Aであっても
よい。図8において、エマルジョン製造装置1Aは、昇
圧ポンプ50の電動モータ50Aの回転数を制御するコ
ントローラ82を備えている。このコントローラ82
は、昇圧ポンプ50および乳化手段60間の流路に設け
られた圧力センサ81からの出力信号に応じて、すなわ
ち乳化手段60の入口圧に応じて電動モータ50Aの回
転数を変更する。このようなエマルジョン製造装置1A
において、乳化手段60の小孔64A等が詰まる等の不
具合があった場合、乳化手段60の入口圧が通常よりも
大きくなるので、コントローラ82は、圧力センサ81
からの出力信号に基づいて電動モータ50Aの回転数を
下げ、昇圧ポンプ50の吐出容量を小さくする。これに
より、乳化手段60の入口圧を常に一定に保つことがで
き、乳化手段60に無理な負荷がかかるのを防止でき
る。
活性剤を混ぜ合わせて水エマルジョン燃料を製造した
が、界面活性剤は必ずしも用いる必要はなく、界面活性
剤を用いずに、水および燃料だけを混ぜ合わせて水エマ
ルジョン燃料を製造した場合も本発明に含まれる。
圧を5MPa〜15MPaとしたが、この数値範囲外の
値に設定してもよく、このような場合、昇圧ポンプ50
の吐出圧の値に適宜対応して、乳化手段60における隔
壁64の小孔64Aの相当円直径Dの大きさを変えるこ
とで、小孔64Aから液体を高圧・高速で噴出できるよ
うになる。
て、隔壁64の小孔64Aの相当円直径を0.5mm〜
2mmとしたが、この数値範囲外の値に設定してもよ
く、このような場合、小孔64Aの相当円直径Dの値に
適宜対応して、昇圧ポンプ50の吐出圧の大きさを変え
ることで、小孔64Aから液体を高圧・高速で噴出でき
るようになる。
1は、製造した水エマルジョン燃料を連続的にエンジン
に供給したが、たとえば水エマルジョン燃料を貯蓄タン
クにためるようにしてもよく、このような場合も本発明
に含まれる。
1によって、水、燃料、および界面活性剤を混ぜ合わせ
て水エマルジョン燃料を製造したが、エマルジョン製造
装置1を、たとえば、農業、化粧品、食品、医療等の分
野における乳化剤(エマルジョン)の製造および各液体
の混合に用いてもよい。
ば、分離しにくい安定したエマルジョンを製造できると
ともに、コストダウンおよび小型化を図ることができる
という効果がある。
置の概略を示すブロック図である。
である。
である。
の入口圧の大きさとの関係を示すグラフである。
Claims (10)
- 【請求項1】 少なくとも2種類以上の液体同士を混合
してエマルジョンを製造するエマルジョン製造装置であ
って、 前記複数の液体同士を略均一に混ぜ合わせる混合手段
と、 この混合手段で製造された混合液を昇圧する昇圧ポンプ
と、 この昇圧ポンプから圧送された混合液を乳化状態にする
乳化手段とを備え、 前記乳化手段は、前記混合液が流入する複数の部屋を有
し、 前記複数の部屋は、各部屋間に配置される隔壁によって
区切られ、 前記隔壁には、当該隔壁を挟んで隣り合う前記部屋同士
を連通する少なくとも1つ以上の小孔が形成されている
ことを特徴とするエマルジョン製造装置。 - 【請求項2】 請求項1に記載のエマルジョン製造装置
において、 前記隔壁の小孔の相当円直径は、0.5mm〜2mmで
あることを特徴とするエマルジョン製造装置。 - 【請求項3】 請求項1または請求項2に記載のエマル
ジョン製造装置において、 前記昇圧ポンプの吐出圧は、5MPa〜15MPaであ
ることを特徴とするエマルジョン製造装置。 - 【請求項4】 請求項1ないし請求項3のいずれかに記
載のエマルジョン製造装置において、 前記混合手段は、前記複数の液体と界面活性剤とを略均
一に混ぜ合わせることを特徴とするエマルジョン製造装
置。 - 【請求項5】 請求項1ないし請求項4のいずれかに記
載のエマルジョン製造装置において、 前記昇圧ポンプは、回転速度が変更可能な電動モータに
よって駆動されていることを特徴とするエマルジョン製
造装置。 - 【請求項6】 請求項1ないし請求項4のいずれかに記
載のエマルジョン製造装置において、 前記昇圧ポンプは、前記乳化手段で乳化状態にされた混
合液を燃料として利用するエンジンによって駆動されて
いることを特徴とするエマルジョン製造装置。 - 【請求項7】 請求項1ないし請求項6のいずれかに記
載のエマルジョン製造装置において、 前記昇圧ポンプは、可変容量形であることを特徴とする
エマルジョン製造装置。 - 【請求項8】 請求項1ないし請求項7のいずれかに記
載のエマルジョン製造装置において、 前記昇圧ポンプの上流側には、前記混合手段で製造され
た混合液を前記昇圧ポンプに圧送する予圧送ポンプが設
けられていることを特徴とするエマルジョン製造装置。 - 【請求項9】 請求項1ないし請求項8のいずれかに記
載のエマルジョン製造装置において、 前記乳化手段は、筒状の本体を有し、 この本体内には、前記隔壁同士間の間隔、および/また
は前記隔壁と前記本体内の一端との間の間隔を一定に保
つスペーサが配置され、 前記スペーサは、前記本体の長手方向に沿って前記隔壁
と交互に配列され、 前記隔壁およびスペーサは、前記本体内に配置されるス
プリングによって前記本体の長手方向に沿う一方向に付
勢されて前記本体に押し当てられていることを特徴とす
るエマルジョン製造装置。 - 【請求項10】 請求項1ないし請求項9のいずれかに
記載のエマルジョン製造装置において、 前記複数の液体は、水および燃料の2種類の液体である
ことを特徴とするエマルジョン製造装置。
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