JP2010013598A - Manufacturing device of emulsion fuel - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料油、水及び乳化剤等の添加剤の混合液を攪拌してエマルション燃料を製造するエマルション燃料製造装置に関する。 The present invention relates to an emulsion fuel production apparatus for producing an emulsion fuel by stirring a mixed liquid of additives such as fuel oil, water and an emulsifier.
2008年7月7日から始まる洞爺湖サミット(主要国首脳会議)では、地球温暖化防止に向けた対策が主要議題として扱われる。
燃料油の価格高騰、環境悪化、地球温暖化等の諸問題に対応するため、燃料油中に水粒子が分散したエマルション燃料が実用化されている。エマルション燃料は、燃焼効率が高く、油消費量が少なくて済み、燃焼による窒素酸化物や粒子状物質の発生を抑制する効果がある。特に、近年では、水を多く加えて、油と水を1:1の比率で混合したエマルション燃料も開発されている。
このようなエマルション燃料は、油と水が分離するのを防ぐために、粒子径をできる限り微細化する必要がある。
At the Toyako Summit (major summit meeting) starting on July 7, 2008, measures to prevent global warming will be treated as the main agenda.
Emulsion fuels in which water particles are dispersed in fuel oil have been put into practical use in order to cope with various problems such as a rise in the price of fuel oil, environmental deterioration, and global warming. Emulsion fuel has high combustion efficiency, requires less oil consumption, and has an effect of suppressing generation of nitrogen oxides and particulate matter due to combustion. In particular, in recent years, an emulsion fuel in which a large amount of water is added and oil and water are mixed at a ratio of 1: 1 has been developed.
Such an emulsion fuel needs to be made as fine as possible in order to prevent the oil and water from separating.
従来、攪拌効率を高めて、短時間で燃料油と水を微細混合するエマルション燃料製造装置が種々提案されている。
例えば、特許文献1には、攪拌容器の上部周壁に、攪拌容器内の混液に第1の旋回流を形成する噴射ノズルを設置し、攪拌容器の底部に第2の旋回流を形成する攪拌翼を設けたエマルジョン燃料製造装置が記載されている。
しかし、この装置は、2種類の攪拌装置が必要なので攪拌容器が大型化し、構造も複雑であり、攪拌を行なうのにエネルギー消費量が増加するだけでなく、混液を噴射する噴射ノズルが目詰まりを起こしやすい。
Conventionally, various emulsion fuel production apparatuses that improve the stirring efficiency and finely mix fuel oil and water in a short time have been proposed.
For example, in
However, since this apparatus requires two types of stirring devices, the size of the stirring container is increased and the structure is complicated, and not only the energy consumption increases to perform stirring, but also the injection nozzle that injects the mixed liquid is clogged. It is easy to cause.
また、特許文献2には、複数枚の翼からなる回転翼状体と、ねじり方向を逆向きにした回転翼状体を交互に複数枚配置して、管内に挿入した列状集合体と、中央に穿孔された半球面状体と、周辺部に複数の微小孔を設けた半球面状体を複数個組み合わせて配置して、管内に挿入した列状集合体とを有し、エマルジョン流体が列状回転翼状体及び列状半球面状体を通過して微細混合されるエマルジョン製造装置が開示されている。
しかしながら、この装置はさらに構造が複雑であって、列状回転翼状体を回転させるのに多くの電力を消費し、半球面状体も目詰まりしやすいという欠点がある。
In
However, this apparatus is further complicated in structure, and consumes a lot of power to rotate the row-shaped rotary wings, and the hemispherical body is easily clogged.
本発明が解決しようとする課題は、攪拌効率が高く、しかも、構造が簡単で、製造コスト及び運転コストが低廉で済むエマルション燃料製造装置を提供することにある。 The problem to be solved by the present invention is to provide an emulsion fuel production apparatus which has high stirring efficiency, has a simple structure, and can be produced at low manufacturing and operating costs.
本発明は、燃料油、水及び乳化剤等の添加剤の混合液を周方向の旋回流により攪拌する攪拌槽を備えたエマルション燃料製造装置に関し、前記攪拌槽の内面から中心部に向けて、軸方向に沿う少なくとも1枚のフィンを張り出し、該フィンの中心部寄り側縁に矩形の突出部を少なくとも1つ形成してある。
複数のフィンを前記攪拌槽の内面に、その周方向に等間隔で配置するのが望ましい。
前記フィンにそれぞれ複数の突出部を形成し、前記突出部の軸方向の寸法を前記突出部間の距離よりも大きくすると良い。
The present invention relates to an emulsion fuel production apparatus provided with an agitation tank that stirs a mixed liquid of additives such as fuel oil, water and an emulsifier by a swirling flow in a circumferential direction. At least one fin extending in the direction is projected, and at least one rectangular protrusion is formed on the side edge closer to the center of the fin.
It is desirable to arrange a plurality of fins on the inner surface of the stirring tank at equal intervals in the circumferential direction.
A plurality of protrusions may be formed on each of the fins, and the axial dimension of the protrusions may be larger than the distance between the protrusions.
前記突出部の張り出し幅を前記フィンの本体部分の幅よりも大きくしても良い。
前記攪拌槽へ水を供給する経路に、水流と交差する磁場を形成する改質装置を設け、前記攪拌槽から延びる給油路を燃料備蓄槽に連結すると共に、前記給油路に攪拌パイプを設置し、前記燃料備蓄槽から延びる循環路を前記攪拌槽と攪拌パイプとの間において前記給油路に接続してあり、前記攪拌パイプの内面は、その一端から軸方向中間部に向けて段階的に径が狭くなり、軸方向中間部から他端に向けて段階的に径が広くなる多数の段を有するのが望ましい。
この場合、前記攪拌パイプの軸方向中間部には、内径が全長に亘って均一な円柱状流路を形成すると良い。
The projecting width of the protruding portion may be larger than the width of the main body portion of the fin.
A reformer that forms a magnetic field that intersects the water flow is provided in a path for supplying water to the agitation tank, an oil supply path extending from the agitation tank is connected to a fuel storage tank, and an agitation pipe is installed in the oil supply path. A circulation path extending from the fuel storage tank is connected to the oil supply path between the agitation tank and the agitation pipe, and the inner surface of the agitation pipe has a diameter stepwise from one end toward an intermediate portion in the axial direction. It is desirable to have a large number of steps that become narrower and gradually increase in diameter from the intermediate portion in the axial direction toward the other end.
In this case, it is preferable to form a cylindrical flow path having a uniform inner diameter over the entire length in the axially intermediate portion of the stirring pipe.
請求項1に係る発明によれば、旋回流がフィンにぶつかって乱流が発生し、しかも、突出部が形成されている部分と形成されていない部分とでは流速が異なると共に、軸方向への流れも発生するので、短時間で燃料油中に微細な粒子を分散できる。
また、突出部が矩形なので、角がなだらかなものに比べて抵抗が大きくなり、攪拌効率が高まる。
さらに、攪拌槽の内面にフィンを固定しただけなので、一般的なタンクを利用することができ、旋回流を発生する攪拌装置を増やしたり、特別な攪拌装置を設置する必要が無く、装置全体が小型化されて一般家庭や小型船舶等でも利用しやすく、運転に要するエネルギーも少なくて済む。
According to the first aspect of the present invention, the turbulent flow is generated by the swirling flow hitting the fins, and the flow velocity is different between the portion where the protrusion is formed and the portion where the protrusion is not formed. Since a flow is also generated, fine particles can be dispersed in the fuel oil in a short time.
Moreover, since a protrusion part is a rectangle, resistance becomes large compared with a thing with a gentle angle | corner, and stirring efficiency increases.
Furthermore, since the fins are only fixed to the inner surface of the stirring tank, a general tank can be used, and it is not necessary to increase the number of stirring devices that generate a swirl flow or install a special stirring device. Miniaturized and easy to use in ordinary homes and small ships, and requires less energy for operation.
請求項2に係る発明によれば、旋回流を複数のフィンにぶつけて多くの乱流を形成することができる。
請求項3に係る発明によれば、突出部間の隙間を狭くすることにより、この隙間を通過する流れを速め、攪拌槽内の流速の差を大きくして攪拌効率を高めることができる。
請求項4に係る発明によれば、突出部による抵抗を大きくして、旋回流が突出部にぶつかる際の衝撃を大きくし、水粒子の微細化を促進する。
According to the invention which concerns on
According to the invention which concerns on Claim 3, by narrowing the clearance gap between protrusion parts, the flow which passes this clearance gap can be accelerated | stimulated, the difference of the flow velocity in a stirring tank can be enlarged, and stirring efficiency can be improved.
According to the invention which concerns on
請求項5に係る発明によれば、攪拌槽から燃料備蓄槽へエマルション燃料を移動させる際、及び、燃料備蓄槽内のエマルション燃料を循環させる際に、攪拌パイプを通過させることにより、次第に径が狭くなる部分では流れに交差する段状の面にぶつかって拡販され、次第に径が広くなる部分では急激な径の変化によって攪拌され、この結果、燃料油と水との分離を防ぐことができる。
また、攪拌パイプは、その軸方向中間部で狭くなって両端部で広くなっているので、一端から他端に向かって次第に細くしたものよりも内径を小さくでき、このため、流れの中心部分をも確実に攪拌することが可能であり、エマルション燃料を一端から他端に向かって流しても、他端から一端に向かって流しても同様の攪拌効果が得られる。
さらに、エマルション燃料中の不純物が多数の段にぶつかって除去され、燃料備蓄槽内に侵入しにくい。
また、磁場を通過した水分子が帯電して活発に衝突するため、攪拌による微細化が促進される。
請求項6に係る発明によれば、攪拌パイプの軸方向中間部において、断面積の小さい円柱状流路により流速を上昇させて圧力を低下させ、段階的に断面積が増加する部分へ流れた時の流速及び圧力の変化を大きくし、攪拌効率を高める。
According to the invention of
In addition, since the stirring pipe is narrow at the middle in the axial direction and wide at both ends, the inner diameter can be made smaller than that gradually narrowed from one end to the other, so that the central portion of the flow can be reduced. However, even if the emulsion fuel is flowed from one end to the other end or from the other end to the one end, the same stirring effect can be obtained.
Furthermore, impurities in the emulsion fuel are removed by hitting a large number of stages, and do not easily enter the fuel storage tank.
Further, since water molecules that have passed through the magnetic field are charged and collide actively, miniaturization by stirring is promoted.
According to the invention of claim 6, in the middle part in the axial direction of the stirring pipe, the flow rate is increased by the cylindrical flow path having a small cross-sectional area to decrease the pressure, and the flow has flowed to the part where the cross-sectional area increases stepwise. Increase the flow rate and pressure change at the time to increase the stirring efficiency.
以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
図1に示すように、本発明のエマルション燃料製造装置は、攪拌槽1及び燃料備蓄槽2を備え、攪拌槽1から延びる給油路3を燃料備蓄槽2に連結すると共に、給油路3に攪拌パイプ4を設置し、燃料備蓄槽2から延びる循環路5を、攪拌槽1と攪拌パイプ4との間に設置された切換弁13を介して給油路3に接続してある。
攪拌槽1には、重油、軽油等の燃料油と、水と、乳化剤等の添加剤とが供給され、水を供給する経路には水流と交差する磁場を形成する改質装置6を設置してある。なお、燃料油と水との比率は、90%:10%〜50%:50%とすることができる。
また、循環路5には切換弁14を介して燃料排出路15が接続され、燃料排出路15の先端にボイラー等の燃焼装置8が連結される。燃料排出路15には、必要に応じて加温装置を有するサービスタンク7を設置しても良い。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the emulsion fuel production apparatus of the present invention includes an
Fuel oil such as heavy oil and light oil, water, and additives such as emulsifiers are supplied to the
In addition, a
攪拌槽1は、図2及び図3に示すように、所定容量の円筒体であり、その中心下部に回転翼9を設置してある。回転翼9は図示省略した電動モータにより回転させられる。そして、回転翼9が形成する周方向の旋回流により、攪拌槽1内に収容されている燃料油、水及び添加剤の混合液を攪拌して、油中に水粒子を分散させるようになっている。
また、攪拌槽1の内面から中心部に向かって、軸方向に沿う少なくとも1枚のフィン10を張り出してある。本実施例では、フィン10を周方向に等間隔で4枚配置してあるが、攪拌槽1の直径によってフィン10の数は任意に変更できる。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
Further, at least one
図4に示すように、フィン10の中心部寄り側縁には、矩形の突出部12を少なくとも1つ形成してある。
フィン10及び突出部12の寸法と突出部12の数は攪拌槽1の大きさによって適宜変更することができるが、突出部12の張り出し幅aをフィン10の本体部分の幅bよりも大きくし、複数の突出部12を形成する場合、突出部12の軸方向の寸法cを突出部12間の距離dよりも大きくするのが望ましい。
As shown in FIG. 4, at least one
The dimensions of the
例えば、攪拌槽1の直径が600mm、高さが600mmであれば、攪拌槽1の底から長さLが480mmのフィン10を起立させ、フィン10の上端及びその下方に合計二つの突出部12を形成する。また、突出部12の張り出し幅aを70mm、フィン10の本体部分の幅bを30mmとし、突出部12の軸方向の寸法cを140mm、突出部12間の距離dを50mmとする。
攪拌槽1の直径が600mm、高さが1200mmの場合、フィン10の長さLを670mmとし、フィン10の上端及びその下方に合計三つの突出部12をそれぞれ50mmの距離をあけて形成する。その他の寸法は、攪拌槽1の高さが600mmの場合と同じである。
For example, if the diameter of the
When the diameter of the
回転翼9を駆動して混合液を攪拌すると、旋回流がフィン10にぶつかって乱流が発生する。突出部12は矩形でフィン10の本体部分から幅広く張り出しているので、抵抗が大きくて旋回流がぶつかったときの衝撃は激しく、また、突出部12にぶつかった混合液の一部は突出部12間の隙間に流れ込むため、突出部12が張り出した部分と突出部12間の隙間とでは流速が異なり、しかも、攪拌槽1内には軸方向の流れも発生する。
このため、燃料油と、水と、乳化剤との混合液は短時間で微細混合され、エマルション燃料となる。
When the rotating
For this reason, the liquid mixture of fuel oil, water, and an emulsifier is finely mixed in a short time, and becomes an emulsion fuel.
攪拌が終了すると、攪拌槽1内のエマルション燃料は給油路3を通り、切換弁13及び攪拌パイプ4を経て燃料備蓄槽2へ移送され、ここに備蓄される。
燃料備蓄槽2に長時間貯蔵しておくと、エマルション燃料が油と水とに分離してしまうので、燃料備蓄槽2内のエマルション燃料は、定期的に循環路5及び攪拌パイプ4を通して循環させる。
When the stirring is completed, the emulsion fuel in the
When stored in the
図5に示すように、攪拌パイプ4は、長さ200mm、外径30mm程度の寸法を有し、内部の流路は両端において最も太く、軸方向中間部において最も細くなっており、両端の内径が約16mm、軸方向中間部の内径が約5mmである。
攪拌パイプ4の軸方向中間部には、内径が全長に亘って均一な円柱状流路17を形成してある。円柱状流路17の長さは約10mmとする。
また、攪拌パイプ4の内面は、図6の(ア)に示すように、その一端から軸方向中間部の円柱状流路17に向けて階段状に段階的に径が狭くなり、図6の(イ)に示すように、軸方向中間部の円柱状流路17から他端に向けて階段状に段階的に径が広くなる多数の段16を有する。
As shown in FIG. 5, the stirring
A
Further, as shown in FIG. 6A, the inner surface of the stirring
従って、エマルション燃料を攪拌パイプ4に通すと、階段状に段階的に径が狭まっていく部分では、多数の段16にぶつかって攪拌される。円柱状流路17は、流路断面積が小さいので流速は上昇し、それに反比例して圧力が低下し、他端に向かって階段状に段階的に径が広がる部分では、流路断面積が増大し、流速が下がって圧力が増し、流速及び圧力が急激に段階的に変化することにより攪拌される。
Therefore, when the emulsion fuel is passed through the stirring
エマルション燃料を使用する時は、切換弁14を切り換えて燃料備蓄槽2から燃料排出路15を通り、サービスタンク7を経て燃焼装置8へエマルション燃料を送る。
なお、攪拌パイプ4は軸方向中間部を挟んで両側が同じ形状となっているので、エマルション燃料を循環させる際に、攪拌パイプ4の一端から他端に向かってエマルション燃料を流しても、他端から一端に向かってエマルション燃料を流しても同様に攪拌することができる。
また、攪拌パイプ4の寸法は、処理するエマルション燃料の量に応じて適宜調整する。
When using the emulsion fuel, the
In addition, since the stirring
Moreover, the dimension of the stirring
1 攪拌槽
2 燃料備蓄槽
3 給油路
4 攪拌パイプ
5 循環路
6 改質装置
7 サービスタンク
8 燃焼装置
9 回転翼
10 フィン
11 本体部分
12 突出部
13,14 切換弁
15 燃料排出路
16 段
17 円柱状流路
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Claims (6)
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