JP3111006U - 燃料原液改質システム - Google Patents
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Abstract
【課題】効率良く燃料原液の改質を行うことが可能な燃料原液改質システムを提供する。
【解決手段】食廃油や廃油などの高粘度低品位な燃料原液を循環させる循環系路に、燃料原液を力学的に微細化する破砕部39の流出口と燃料原液を電磁気的に微細化する磁場印加部40の流入口とを直結して両者を一体的に結合して構成した低分子化装置9を設け、破砕部39は、燃料原液を加速するノズル43と、ノズル43で加速された燃料原液の流れ方向にスライド自在に設けられ、燃料原液を破砕するロータ44とを、交互に複数組み合わせて構成され、磁場印加部40は、燃料原液の流れ方向と直交する面内に異なる磁性のN極磁石55とS極磁石56が交互に環状に配列されて構成される。
【選択図】図2
【解決手段】食廃油や廃油などの高粘度低品位な燃料原液を循環させる循環系路に、燃料原液を力学的に微細化する破砕部39の流出口と燃料原液を電磁気的に微細化する磁場印加部40の流入口とを直結して両者を一体的に結合して構成した低分子化装置9を設け、破砕部39は、燃料原液を加速するノズル43と、ノズル43で加速された燃料原液の流れ方向にスライド自在に設けられ、燃料原液を破砕するロータ44とを、交互に複数組み合わせて構成され、磁場印加部40は、燃料原液の流れ方向と直交する面内に異なる磁性のN極磁石55とS極磁石56が交互に環状に配列されて構成される。
【選択図】図2
Description
本考案は、効率良く燃料原液の改質を行うことが可能な燃料原液改質システムに関する。
高品質なエマルジョン燃料を製造する装置として、例えば特許文献1が知られている。この装置では、流路上に、液体撹拌装置と磁場印加装置とが設けられている。液体撹拌装置は、内部に、複数のロータと、複数のノズルを、それぞれ交互に有する。磁場印加装置は、或る側面上にN極磁石を、それらに対向した側面上にS極磁石を有している。液体撹拌装置内では、エマルジョン燃料が、ポンプの圧出又はノズルからのジェット噴出でロータに高速で衝突し破砕されることと、ロータが回転して巨視的に撹拌されることが行われる。液体撹拌装置から磁場印加装置内をエマルジョン燃料が通過すると、流路方向及び磁場の印加方向に対して垂直方向に起電力が発生し、その起電力によってミセル粒子の各分子クラスタが引きちぎられ、ミセル粒子の混合及び拡散が促進されてその粒径が小さくなるようになっている。
特開2001−348581号公報
従来の装置にあっては、液体撹拌装置と磁場印加装置とを配管を介して連結していたため、液体撹拌装置で微細化されたエマルジョン燃料が配管中で再度凝集してしまい、効率が良くないという課題があった。また、磁場印加装置が、一対のN極磁石とS極磁石を対向する側面上に配置したものであるため、この面でも効率が良くないという課題があった。
本考案は上記従来の課題に鑑みて創案されたものであって、効率良く燃料原液の改質を行うことが可能な燃料原液改質システムを提供することを目的とする。
本考案にかかる燃料原液改質システムは、食廃油や廃油などの高粘度低品位な燃料原液を循環させる循環系路に、燃料原液を力学的に微細化する破砕部の流出口と燃料原液を電磁気的に微細化する磁場印加部の流入口とを直結して両者を一体的に結合して構成した低分子化装置を設け、上記破砕部は、燃料原液を加速するノズルと、該ノズルで加速された燃料原液の流れ方向にスライド自在に設けられ、燃料原液を破砕するロータとを、交互に複数組み合わせて構成され、上記磁場印加部は、燃料原液の流れ方向と直交する面内に異なる磁性の磁性体が交互に環状に配列されて構成されることを特徴とする。
複数の前記ロータは、燃料原液の流れ方向下流側のロータの外径寸法が上流側のロータの外形寸法よりも大きく形成されることを特徴とする。
前記交互に環状に配列される異なる磁性の磁性体が、上下2つのN極磁石と左右2つのS極磁石であることを特徴とする。
本考案にかかる燃料原液改質システムにあっては、効率良く燃料原液の改質を行うことができる。
以下に、本考案にかかる燃料原液改質システムの好適な一実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。本実施形態にかかる燃料原液改質システム1は図1に示すように、食廃油や廃油、さらにはバイオマスなどの高粘度低品位な燃料原液が循環される循環系路2と、改質処理を行う燃料原液を循環系路2に供給する供給系3と、改質処理を完了した燃料原液を排出する排出系4と、バージン油などの各種液剤を循環系路2へ供給する液剤供給系5と、改質した酸素を循環系路2へ供給する酸素供給系6とから主に構成される。本実施形態にあっては、液剤供給系5に、燃料原液が凝集して高分子化することを抑制する植物性由来の助剤、例えば界面活性剤や脂肪酸、アルキルベンゼンスルホン酸塩、トール油、ナトリウム塩の少なくともいずれか一種を含む助剤を添加するための助剤添加系が含まれている。
循環系路2には、循環させる燃料原液を一次貯留する循環タンク7と、循環タンク7から燃料原液を吸引して吐出する循環ポンプ8と、循環ポンプ8から吐出される燃料原液を低分子化して改質する低分子化装置9と、低分子化装置9から流出される燃料原液の動粘度を測定して、循環系路2を循環する燃料原液の排出系4への排出を制御する制御器10とが順次に設けられる。
供給系3は、循環タンク7に接続される。供給系3には、燃料原液を受け入れる受け入れタンク11と、受け入れタンク11に開閉弁12およびポンプ13を介して接続され、受け入れタンク11から供給される燃料原液から不純物を取り除く電解沈殿スクリーン装置14と、電解沈殿スクリーン装置14に開閉弁15およびポンプ16を介して接続され、電解沈殿スクリーン装置14から供給される清浄化された燃料原液を一次貯留する原料油タンク17とが順次に設けられる。原料油タンク17は、これに貯留された燃料原液を循環タンク7に供給するために、供給ポンプ18を介して循環タンク7に接続される。
液剤供給系5は、循環タンク7に接続される。液剤供給系5には、バージン油を貯留するバージン油タンク19と、水タンク20と、化学的作用で燃料原液を細分化するOH基を有するアルコール、エタノールもしくはメタノールなどを貯留する第1助剤タンク21と、植物性由来の界面活性剤やトール油などの助剤を貯留する第2助剤タンク22と、酸性の燃料原液を中和して細分化を安定化させるためのpH調整用の苛性ソーダ水溶液などの第3助剤タンク23とが並列に設けられ、これらタンク19〜23は個別に循環タンク7に開閉弁24およびポンプ25を介して接続される。
酸素供給系6は、循環タンク7に接続される。酸素供給系6には、原料空気から濃縮酸素を生成する酸素濃縮器26と、酸素濃縮器26に接続され、供給される酸素をそのイオン化を促進して改質する磁場印加装置27とが順次に設けられる。磁場印加装置27は、生成された改質酸素で循環タンク7内の燃料原液をバブリングするために、循環用タンク7に接続される。
排出系4は、低分子化装置9よりも下流側に設けた三方切替弁28を介して循環系路2に接続される。排出系4にはリザーブタンク29と、リザーブタンク29に開閉弁30およびポンプ31を介して接続され、製品油を計量して排出する計量器32とが順次に設けられる。三方切替弁28は、制御器10によって切替制御され、改質処理中は燃料原液を循環タンク7に環流させる一方で、動粘度が設定値に達したことに応じて、燃料原液を製品油としてリザーブダンク29に送り出すように、系路を切り換えるようになっている。
リザーブタンク29は、三方切替弁33を介して循環系路2に接続され、必要に応じてリザーブタンク29内の製品油が循環系路2に補充されるようになっている。また、リザーブタンク29は、開閉弁34およびポンプ35を備える配管36を介して、原料油タンク17および受け入れタンク11に接続され、これらタンク11,17に必要に応じて製品油が供給されるようになっている。製品油を原料タンク17に供給するか、受け入れタンク11へ供給するかの選択は、分岐部に設けた三方切替弁37で切り換えられるようになっている。
次に、低分子化装置9について説明する。低分子化装置9は、筒状部材38内に配設された燃料原液を力学的に微細化する破砕部39および燃料原液を電磁気的に微細化する磁場印加部40とから構成される。破砕部39は、締め緩め自在なネジによって順次結合された5つの管状ユニット41a〜41eから構成される。循環ポンプ8側の第1管状ユニット41a内には、上流側に異物を除去するストレーナ42が設けられるとともに、下流側に燃料原液を加速するノズル43が形成される。第1管状ユニット41aに結合される第2管状ユニット41b内には、上流側にロータ44を装着するロータ装着通路部45が形成されるとともに、下流側にノズル43が形成される。
第3管状ユニット41cおよび第4管状ユニット41dはほぼ同様な構造で構成される。これら管状ユニット41c、41dには、上流側にチャンバー部46が形成され、チャンバー部46と連通させてロータ装着通路部45が形成されるとともに、下流側にノズル43が形成される。ロータ装着通路部45内には、上流側のノズル43から噴出される燃料原液を衝突させて破砕するために、当該ノズル43に向かい合うようにロータ44が設けられる。ロータ44はロータ装着通路部45内に回転自在かつスライド自在に設けられる。
ロータ44の周縁には図3に示すように、表面から裏面に向かって斜めにオリフィス47が形成される。ロータ44は、オリフィス47を通過する燃料原液によって回転されるとともに、この回転作用によってオリフィス47へ流入しようとする燃料原液に剪断作用を加えて破砕するようになっている。第5管状ユニット41e内には、支持ピン48で支持させて、第4管状ユニット41dのノズル43から噴出する燃料原液を衝突させる壁部49が設けられるとともに、この壁部49の周囲には、破砕部39の流出口に燃料原液を流出させるスリット50が形成される。
破砕部39の流出口にはこれに直結して磁場印加部40が結合される。磁場印加部40は、第5管状ユニット41eに有孔プラグ51を介して直結され、燃料原液が流通されるパイプ52と、パイプ52をその長さ方向および周方向に取り囲む管状の磁性ユニット53とから構成される。磁性ユニット53は図4に示すように、パイプ52内を流れる燃料原液の流れ方向と直交する面内に異なる磁性の磁性体、すなわちN極磁石55とS極磁石56とが交互に環状に筒部材54内部に配列され、パイプ52内部に高密度な磁場を形成するようになっている。図示例にあっては、パイプ52周りに4つの磁石55,56が設けられているが、4つ以上設けてもよいことはもちろんである。
本実施形態にかかる燃料原液改質システムの作用について説明すると、高粘度低品位の廃油や食廃油、さらにはバイオマスは予め受け入れタンク11に貯留される。受け入れタンク11に貯留された燃料原液は、電解沈殿スクリーン装置14で異物が除去されて、原料油タンク17に一時貯留される。これら原料油タンク17や受け入れタンク11には、燃料原液が過度に高粘度である場合などに流動性を高めるため、低粘度化された製品油がリザーブタンク29から適宜に供給される。原料油タンク17に一時的に貯留された燃料原液は、一回のバッチ処理に必要な量が供給ポンプ18により循環タンク7へ供給される。また循環タンク7には、バージン油や水、その他にOH基を有するアルコールや植物性由来の界面活性剤等、またpH調整剤などが液剤供給系5から供給される。さらに、酸素供給系6から改質酸素が循環タンク7に供給され、循環タンク7内の燃料原液は改質酸素によるバブリングで活性化される。特に、バブリングによる撹拌作用も相俟って、アルコールが有するOH基が化学的な作用で燃料原液を微細化する。
循環タンク7に貯留された燃料原液は、循環ポンプ8で吸引されて循環系路6内を循環される。循環ポンプ8から送り出された燃料原液は、低分子化装置9に送り込まれて、低分子化、ひいては低粘度化される。具体的には、低分子化装置9に流入した燃料原液は、ストレーナ42で異物が除去された後、第1管状ユニット41aのノズル43から噴出されて第2管状ユニット41b内のロータ44に衝突する。この衝突作用によって、燃料原液は破砕され微細化される。ロータ44に衝突した燃料原液は、ロータ装着通路部45内の高い液圧で、ロータ44のオリフィス47に向かって流入し、この流入作用によってロータ44が回転されるとともに、このロータ44の回転によって剪断作用を受けて、燃料原液はさらに破砕され微細化されつつ、ロータ44を通過する。
第2管状ユニット41bのロータ44を通過した燃料原液は、第2管状ユニット41bのノズル43から第3管状ユニット41c内へ噴出される。燃料原液は、第3管状ユニット41cおよび第4管状ユニット41dで、第2管状ユニット41bと同様な破砕作用を繰り返し受けてさらに微細化される。第4管状ユニット41dのノズル43から噴出された燃料原液は、第5管状ユニット41eの壁部49に衝突してさらに微細化された後、スリット50を介して破砕部39から磁場印加部40のパイプ材52へと流出される。各ロータ44については、オリフィス47を介してその背面に流入した燃料原液の液圧と、ノズル43から噴出されてこれに衝突する燃料原液の液圧のバランスによってロータ装着通路部45内をスライド移動され、これにより燃料原液の流通性を向上できるようになっている。この破砕過程で、力学的な作用により微細化された燃料原液は、分子レベルの大きさのものが界面活性剤によって包み込まれ、凝集が防止された状態で磁場印加部40へと流出される。
また、破砕部39の流出口と磁場印加部40の流入口とが直結されているので、微細化状態が維持されて燃料原液が磁場印加部40へと供給される。磁場印加部40では、パイプ52の周囲に環状に交互に配列された複数のN極磁石55およびS極磁石56で生成される高密度な磁場によって、燃料原液が電磁気的な微細化作用を受け、これによりさらに微細化が促進される。
このようにして微細化された燃料原液は、制御器10を流通する際に動粘度が測定され、循環系路2を介して循環タンク7へと環流され、粘度が低粘度化されていく。継続的な循環系路2への循環作用で燃料原液が低粘度化され、動粘度が所定値に達した際には、制御器10によって三方切替弁28が作動され、低分子化装置9の下流側が循環系路2の制御器10側から排出系4のリザーブタンク29側に切り換えられ、低粘度化された燃料原液は製品油として、リザーブタンク29へと供給されるようになっている。制御器10による制御によって、均質に低粘度化された製品油を製造することができる。リザーブタンク29に貯留された状態でも、燃料原液は分子レベルで界面活性剤等の助剤に包み込まれた状態が維持され、低分子化状態を維持することができる。特に、植物性由来の助剤を用いるようにしたため、化石原料由来のものと異なり、製品油を燃焼させた際に、クリーンな燃焼を保証することができる。
以上説明したように、本実施形態にかかる燃料原液改質システム1にあっては、低分子化装置9を、破砕部39の流出口と磁場印加部40の流入口とを直結して両者を一体的に結合して構成したので、燃料原液の再凝集を適切に抑制できる。また、磁場印加部40を、流入される燃料原液の流れ方向と直交する面内に異なる磁性の磁性体55,56を交互に環状に配列されて構成したので、高密度な磁場によってイオン化状態の燃料原液の電磁気的微細化作用を効果的に確保することができる。これらにより、効率良く燃料原液の改質を行うことができる。さらに、制御器10によって粘度が均質な製品油を製造することができる。また、植物性由来の助剤で燃料原液の凝集を抑制するようにしたので、製品油の清浄な燃焼作用を確保することができる。
特に本実施形態にあっては、パイプ52を取り囲んで配置される磁性体に関し、上下に2つのN極磁石55、左右に2つのS極磁石56という配置構成としていて、特に同じ極性の磁石55,56を向かい合わせて、燃料原液が流通するパイプ52を挟むようにしている。この配置によれば図5に示すように、燃料原液の流れ方向と直交する面内において、隣接するN極磁石55とS極磁石56との間でおおよそ流れの中央部を避けて磁界Mが生成され、この結果、全体的には燃料原液の流れの周辺部のみにほぼ環状(ドーナツ状)の、そして特に磁石55,56の近傍では磁束密度が大きくかつ錯綜した強い磁界Mが生成される。この磁界Mの強さが強い箇所(燃料原液の流れの周辺部)では、燃料原液の分子は、磁力線の作用、すなわち磁気エネルギによってイオン化が促進される傾向を示し、他方、磁界Mの強さが弱い箇所(燃料原液の流れの中央部)では、燃料原液の分子は、磁気エネルギの作用が小さく安定化する傾向を示す。
破砕部39から磁場印加部40へと流入する燃料原液は、破砕作用を発揮するロータ44を経過することによって定常流ではなく、いわゆる乱れた流れの状態にあり、このような乱れた流れであるために、燃料原液は、パイプ52の中央部と周辺部との間を行き来しながら流れていくこととなり、このプロセスにおいて各分子は高い確率で、強い磁界Mの作用と弱い磁界Mの作用を繰り返し受けることとなり、これにより各分子におけるそのイオン化状態が強められたり弱められたりして、すなわち各分子では、受ける磁気エネルギの量(磁界Mの強さ)だけではなく、磁気エネルギ量の変化によってさらにイオン化状態が活性化されるようになっている。
そしてまた殊に、パイプ52周辺部の「磁界Mの強さが強い箇所」には、錯綜した磁力線が存在することから、パイプ25中央部の「磁界Mの強さが弱い箇所」との磁界強度の顕著な差により、燃料原液の分子が受けるエネルギ量の変化を、効果的にきわめて大きなものとすることができ、きわめて高性能な磁場印加部40を構成することができている。要するに、燃料原液の流れ方向と直交する各面内において、磁気エネルギの量だけでなく、磁気エネルギが増減するその変動によって、分子のイオン化活性を促進することができる。
図6には、上記燃料原液改質システム1の変形例が示されている。この変形例では、供給系3および酸素供給系6が変更されている。供給系3には、電解沈殿スクリーン装置14に代えて、フィルタープレス57が備えられ、燃料原液から分離された固形分は乾留油化装置58に供給される。乾留油化装置58では、固形分を乾留して油分は原料油タンク17に供給される一方で、炭化物はリサイクルされるようになっている。酸素供給系6には、酸素濃縮器26に代えて、酸素水素発生器59が備えられ、水を原料として酸素と水素が生成され、これら酸素と水素が磁場印加装置27で改質されて循環タンク7のバブリングに利用されるようになっている。
図7には、低分子化装置9の変形例が示されている。破砕部39は5つの管状ユニット60a〜60eから形成されている。この変形例では、第2管状ユニット60b内には、上流側に衝突壁61が形成され、衝突壁61に続けてノズル43が形成されるとともに、下流側にロータ44が装着されるロータ装着通路部45が形成される。第3管状ユニット60c内には、連通孔62が形成される。第4管状ユニット60d内には、上流側にノズル43が形成され、続けてロータ装着通路部45が形成されるとともに、下流側にノズル43が形成される。第5管状ユニット60e内には、第4管状ユニット60dのノズル43に相対向する凹部49aが形成された壁部49が設けられる。第4管状ユニット60dの流出口側端面にも、壁部49の凹部49aに相対向させて凹部63が形成される。
燃料原液は、ストレーナ42から流出すると、第2管状ユニット60bの衝突壁61に衝突して微細化されつつノズル43内へと流入し、最初に小さなロータ44aと衝突し剪断作用を受けて、さらに微細化される。次いで、燃料原液は、第3管状ユニット60cを経過して第4管状ユニット60dのノズル43から大きなロータ44bに向かって衝突し、かつ剪断されつつノズル43から第5管状ユニット60e内の壁部49に衝突する。この第5管状ユニット60e内には、相対向する一対の凹部49a,63により燃料原液が衝突し打ち砕かれる衝突面が多数形成されていて、燃料原液は衝突とそれによる押し戻しで、凹部49a,63の様々な衝突面で繰り返し破砕されることとなり、これにより効果的に微細化される。燃料原液はその後、壁部49周りのスリット50から磁場印加装置40へと流出されていく。
特に、大きなロータ44bでは周縁部の回転速度を大きく確保することができ、燃料原液の流速が低下しても、適切に剪断作用を与えることができて、微細化を促進することができる。
1 燃料原液改質システム
2 循環系路
4 排出系
5 液剤添加系
9 低分子化装置
10 制御器
39 破砕部
40 磁場印加部
43 ノズル
44 ロータ
55 N極磁石
56 S極磁石
2 循環系路
4 排出系
5 液剤添加系
9 低分子化装置
10 制御器
39 破砕部
40 磁場印加部
43 ノズル
44 ロータ
55 N極磁石
56 S極磁石
Claims (3)
- 食廃油や廃油などの高粘度低品位な燃料原液を循環させる循環系路に、燃料原液を力学的に微細化する破砕部の流出口と燃料原液を電磁気的に微細化する磁場印加部の流入口とを直結して両者を一体的に結合して構成した低分子化装置を設け、
上記破砕部は、燃料原液を加速するノズルと、該ノズルで加速された燃料原液の流れ方向にスライド自在に設けられ、燃料原液を破砕するロータとを、交互に複数組み合わせて構成され、
上記磁場印加部は、燃料原液の流れ方向と直交する面内に異なる磁性の磁性体が交互に環状に配列されて構成されることを特徴とする燃料原液改質システム。 - 複数の前記ロータは、燃料原液の流れ方向下流側のロータの外径寸法が上流側のロータの外形寸法よりも大きく形成されることを特徴とする請求項1に記載の燃料原液改質システム。
- 前記交互に環状に配列される異なる磁性の磁性体が、上下2つのN極磁石と左右2つのS極磁石であることを特徴とする請求項1または2に記載の燃料原液改質システム。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2005001853U JP3111006U (ja) | 2005-04-04 | 2005-04-04 | 燃料原液改質システム |
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007061111A1 (ja) * | 2005-11-28 | 2007-05-31 | Akaike, Masazumi | 燃料改質装置 |
WO2008072619A1 (ja) * | 2006-12-11 | 2008-06-19 | Opt Creation, Inc. | ナノバブル液体製造装置及び製造方法 |
WO2011021473A1 (ja) * | 2009-08-19 | 2011-02-24 | 株式会社フォーライフ | エマルジョン燃料製造装置 |
US8381701B2 (en) | 2006-01-17 | 2013-02-26 | Tetuo Sugioka | Bio-diesel fuel engine system and bio-diesel fuel engine operating method |
-
2005
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