WO2016046925A1 - マイクロエマルジョン生成装置 - Google Patents
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- F23K5/02—Liquid fuel
- F23K5/08—Preparation of fuel
- F23K5/10—Mixing with other fluids
- F23K5/12—Preparing emulsions
Definitions
- the present invention relates to a microemulsion generator that generates a microemulsion by mixing two kinds of liquids.
- FIG. 3 is a diagram showing such a conventional liquid mixing apparatus.
- 201 and 202 are piping
- 203 is a mixing part
- 204 is a stirring drive part
- 205 is a tank
- 206 is a liquid mixture
- 207 is a stirring blade
- 208 and 209 are pipings
- 210 is a water softening part.
- the mixing unit 203 includes a tank 205 that contains a liquid to be mixed, a stirring blade 207 that stirs the mixed solution in the tank 205, and a stirring drive unit 204 that rotates the stirring blade 207.
- water hard water
- oil fuel oil
- the oil is sent to the tank 205 of the mixing unit 203 through the pipe 202. Since water is not mixed well with oil in the form of hard water, it is first sent to the water softening unit 210 where it is softened. The softened water is sent to the tank 205 through the pipe 208.
- the emulsifier surfactant
- the mixed solution to which the emulsifier is added is emulsified (white turbidity), and by vigorously stirring it with the stirring blade 207, the mixing becomes gradually uniform and eventually becomes an emulsion.
- the mixed fuel in an emulsion state is taken out from the pipe 209 and used. Note that the liquid mixture becomes cloudy because the mixed liquid has a large particle size, and the scattered visible light is much scattered. In the emulsion, the particle size of the mixed liquid is about 0.1 ⁇ m even if it is small.
- the liquid mixture produced by the conventional liquid mixing apparatus described above has the following problems. 1. Although an emulsifier is required, this is relatively expensive and expensive. 2. Because of the emulsifier, the color of the mixed liquid becomes milky white (white turbidity). For example, when mixed fuel is produced, it does not look like fuel oil. 3. The diameter (particle size) of the mixed liquid particles is still large and the viscosity is large. Therefore, it separates with the passage of time. 4). When mixed fuel is produced, the calorific value is less than that of the original fuel oil. An object of the present invention is to solve such problems.
- the present invention provides a microemulsion generating apparatus in which a mixed solution is in a microemulsion state.
- Microemulsion refers to a liquid mixture in which the particle size of the mixed liquid is 0.05 ⁇ m or less. It can be said that it is no longer a single liquid phase.
- the microemulsion generator of the present invention includes a water softening unit (2) for softening water to be mixed, a pure water purification unit (3) for purifying soft water from the water softening unit, and the pure water.
- a potential applying unit (6) for applying a positive potential to the positive ionized oil from the oil ionizing unit, the oil from the potential applying unit being charged to a positive potential and sprayed again, and from the water ionizing unit
- the water is charged with a negative potential and sprayed, and the sprays are mixed with each other so that the mixed solution (7) is mixed so that the mixed liquid is in a microemulsion state.
- the water ionization unit (4) is a tank that stores pure water sent from the pure water purification unit, and a redox potential reducing material and water quality that reduce the redox potential of water.
- a first pulse power supply (45) for supplying a first pulse power supply for ionization.
- the oil ionization section (5) includes a second tank (51) that contains oil to be mixed, a second pump (53) and a second pipe for circulating the oil. (52), a second liquid magnetic processing apparatus (54) that is installed on the outer periphery in the middle of the second pipe and applies an electromagnetic field to the oil flowing through the second pipe, A second pulse power supply device (55) for supplying a second pulse power supply for positively ionizing oil to the two liquid magnetic processing apparatuses.
- the potential applying section (6) includes a third tank (61) for storing oil sent from the oil ionization section, and a third pump (63) for circulating the oil. ) And the third pipe (62), the first nozzle (64) attached to the end of the third pipe drawn into the upper part of the third tank and spraying the oil, and the first pipe
- a first DC high voltage power supply device (65) for supplying a positive first DC high voltage to the first nozzle is provided. I can do it.
- the mixing unit (7) includes a fifth tank (71) that contains the mixed solution, and a fourth pipe (in which water from the water ionization unit is drawn into the upper part of the fifth tank ( 20) attached to the end of the second nozzle (73) for spraying the water, and at the end of the fifth pipe (22) for drawing oil from the potential applying section into the upper part of the fifth tank.
- a third nozzle (72) that is attached and sprays the oil, and applies a negative potential to the water sprayed from the second nozzle and also applies a positive potential to the oil sprayed from the third nozzle
- the second direct current high voltage power supply device (75) for supplying the second direct current high voltage can be provided.
- the first pulse power supply and the second pulse power supply can be supplied from one pulse power supply apparatus, or the first DC high voltage power supply and the second DC high power supply can be supplied.
- the voltage power supply may be supplied from one DC high voltage power supply device.
- the microemulsion generator of the present invention has the following effects. 1. Cost can be reduced. Since the mixing of the two liquids is performed without using an emulsifier, the production cost can be greatly reduced. 2. The color of the liquid mixture remains the color of the liquid used for production. In the present invention, since no emulsifier is added, it does not become milky white and remains the color of the liquid used for production. For example, in the case of a microemulsion in which fuel oil and water are mixed, since water is transparent, it eventually becomes the same color as the fuel oil and has a fuel oil-like appearance. 3. The diameter (particle diameter) of the mixed liquid droplets is small and the viscosity is small. Therefore, it does not separate over time. 4). The calorific value of the mixed fuel microemulsion is comparable to that of the original fuel oil.
- generation apparatus of this invention The figure explaining a liquid magnetic processing apparatus Diagram showing a conventional liquid mixing device
- FIG. 1 is a diagram showing an example of a microemulsion generator of the present invention.
- water and oil fuel oil: kerosene, heavy oil, light oil, etc.
- 1 is a microemulsion generator
- 2 is a water softening unit
- 3 is a pure water purification unit
- 4 is a water ionization unit
- 5 is an oil ionization unit
- 6 is a potential application unit
- 7 is a mixing unit
- 8 is an addition unit.
- Temperature storage unit 20 to 24, piping, 41, tank, 42, piping, 43, pump, 44, liquid magnetic processing device, 45, pulse power supply, 46, wiring, 51, tank, 52, piping, 53 , 54 is a liquid magnetic processing device, 55 is a pulse power supply device, 56 is wiring, 61 is a tank, 62 is piping, 63 is a pump, 64 is a nozzle, 65 is a direct current high voltage power supply device, 66 is wiring, 71 is a tank, Reference numerals 72 and 73 are nozzles, 74 is a stirring blade, 75 is a DC high-voltage power supply device, 76 and 77 are wiring, 81 is a tank, and 82 is a heater.
- the structure for pretreatment of water is a water softening unit 2, a pure water purification unit 3, and a water ionization unit 4.
- the oil pretreatment is the oil ionization unit 5 and the potential application unit 6.
- the water ionization unit 4 includes a tank 41, a pipe 42, a pump 43, a liquid magnetic processing device 44, a pulse power supply device 45, a wiring 46, and the like.
- a redox potential lowering material for example, special ceramic
- a water quality stabilizing material for example, tourmaline
- the pipe 42 and the pump 43 are arranged so as to circulate pure water in the tank 41, and a liquid magnetic processing device 44 is provided in the middle of the pipe 42.
- the liquid magnetic processing device 44 is for subjecting pure water flowing through the pipe 42 to magnetic processing and ionization.
- the pulse power supply device 45 is a power supply for operating the liquid magnetic processing device 44.
- FIG. 2 is a diagram illustrating a liquid magnetic processing apparatus.
- 100 is a pipe
- 101 is a liquid magnetic processing apparatus
- 102 is an electromagnetic field generator
- 103 is a pulse power supply apparatus.
- the electromagnetic field generator 102 is provided along the outer periphery of the pipe 100 and generates an electromagnetic field that acts on the liquid flowing in the pipe 100.
- an electromagnetic field acts on the liquid flowing in the pipe 100
- the element is ionized and eluted when the frequency of the electromagnetic field is a frequency suitable for ionization of the element constituting the liquid.
- the liquid magnetic processing apparatus 101 is supplied with pulse power from the pulse power supply apparatus 103.
- the polarity application method and pulse frequency are appropriately selected according to the type of liquid (elements) to be ionized. .
- the liquid magnetic processing device 44 of the water ionization unit 4 performs a process such that negative ions are generated from pure water.
- the type and number of frequencies and the method of applying the polarity are selected so that such processing is performed efficiently there. .
- the pure water containing negative ions generated here has a lower oxidation-reduction degree (eg, ⁇ 300 mV).
- the pure water in the tank 41 is strongly alkaline due to the action of the redox potential reducing material.
- the pure water ionized as described above in the water ionization section 4 is sent to the mixing section 7 through the pipe 20 (it is sent by a pump not shown. The same applies to the following pipes).
- the oil pre-treatment is first performed by the oil ionization unit 5 and then by the potential applying unit 6.
- the oil ionization unit 5 includes a tank 51, a pipe 52, a pump 53, a liquid magnetic processing device 54, a pulse power supply device 55, a wiring 56, and the like.
- the pipe 52 and the pump 53 are arranged to circulate oil in the tank 51, and a liquid magnetic processing device 54 is provided in the middle of the pipe 52.
- the liquid magnetic processing device 54 performs magnetic processing on the oil flowing through the pipe 52 and ionizes the oil.
- the pulse power supply device 55 is a power supply for operating the liquid magnetic processing device 54.
- processing is performed so that positive ions are generated from the oil.
- the type and number of frequencies and the method of applying the polarity are selected so that such processing is performed efficiently.
- the oil containing positive ions generated here has an increased redox degree (eg, +150 mV).
- the oil ionized by the oil ionization unit 5 is sent to the potential applying unit 6 through the pipe 21.
- the potential applying unit 6 includes a tank 61, a pipe 62, a pump 63, a nozzle 64, a direct current high voltage power supply device 65, a wiring 66, and the like.
- the pipe 62 and the pump 63 are arranged to circulate the oil in the tank 61.
- the nozzle 64 is attached to the upper end of the pipe 62, and circulates the oil that is circulated and returned to the tank 61 into a spray form as fine as possible. Therefore, as the pump 63, a pump having a supply pressure sufficient to make the oil finely sprayed is used. Further, a positive potential is applied to the nozzle 64 from the DC high-voltage power supply device 65 through the wiring 66. This is to impart a positive potential to the oil to be sprayed. This potential application is to further improve the mixing with water.
- the electric potential provision part equivalent to the electric potential provision part 6 is not provided about the pretreatment of water, it is necessary to provide about the pretreatment of oil. Although the reason has not yet been elucidated, an experimental result has been obtained that the mixed liquid does not become a microemulsion unless the potential applying unit 6 is provided in the oil pretreatment.
- the oil ionized by the oil ionization unit 5 and given a positive potential by the potential application unit 6 is sent to the mixing unit 7 via the pipe 22.
- the mixing unit 7 includes a tank 71, nozzles 72 and 73, stirring blades 74, a direct current high voltage power supply device 75, wirings 76 and 77, and the like.
- the pipe 20 for supplying the pretreated water is drawn into the mixing unit 7, and a nozzle 73 is attached to the tip thereof.
- a negative potential is applied to the nozzle 73 from the DC high voltage power supply device 75 through the wiring 77. Water is strongly sprayed from the nozzle 73, and the water particles in a fine mist are further negatively charged.
- the pipe 22 for supplying the pretreated oil is drawn into the mixing unit 7, and a nozzle 72 is attached to the tip of the pipe 22.
- a positive potential is applied to the nozzle 72 from the DC high voltage power supply device 75 through the wiring 76.
- the oil is strongly sprayed from the nozzle 72 and the fine mist of oil particles is further positively charged.
- the intervals and directions of the nozzles 72 and 73 are set such that the sprays produced from the nozzles 72 and 73 are mixed in the air.
- the pretreated water and oil are sprayed into the tank 71 so as to mix with each other from the nozzles 73 and 72, respectively, but the sprayed water and oil particles are charged to opposite polarities. Therefore, a strong suction force acts between the two, and they mix very well when they are floating in the air.
- the stirring blade 74 is for accelerating the mixing of the mixed liquid that has fallen and accumulated. However, since the mixing blade 74 is mixed very well when it is dropped, the stirring blade 74 only needs to be lightly stirred. In the mixed liquid thus produced, the particle diameter of the mixed liquid is as small as 0.05 ⁇ m or less, and the mixed liquid is in a microemulsion state.
- microemulsion since the particle size of the mixed liquid is small, the scattering of visible light hitting it is small. Therefore, the color of the microemulsion does not become cloudy and maintains the original liquid color. For example, in the case of a microemulsion of water and kerosene, since the water is transparent, the microemulsion retains the kerosene color. Therefore, the appearance is a kerosene-like appearance, which is preferable.
- the mixed liquid (microemulsion) obtained in the mixing unit 7 is sent to the warm storage unit 8 through the pipe 23.
- the warming storage unit 8 includes a tank 81, a heater 82, and the like.
- the heater 82 is for keeping the microemulsion in a stable state.
- the heater for such a purpose can also be provided in places other than the warm storage part 8.
- the tanks 41 and 61 may be provided.
- the pulse power supply devices 45 and 55 are shown as separate devices, but may be configured as one device, and a required pulse power supply may be supplied from each device.
- the DC high-voltage power supply devices 65 and 75 may be configured as one device, and a required high-voltage power supply may be supplied to each from there.
- the microemulsion generator of the present invention the following effects can be obtained.
- the cost is reduced accordingly.
- the mixed particle size is very small, it does not separate and return to the original liquid.
- the calorific value of the microemulsion of water and fuel oil was examined, it was almost the same as the original fuel oil. Therefore, the microemulsion produced from water and gasoline can be used for an internal combustion engine such as an automobile (conventional mixed fuel cannot be used for an internal combustion engine).
- the demand for mixing two types of liquids as finely as possible to a fine particle level is not limited to the field of mixed fuels but also in various fields (for example, paints, cosmetics, foods, etc.). Needless to say, the present invention is applicable to such a field.
- DC high voltage power supply device 66 ... wiring, 71 ... tank, 72, 73 ... Nozzle, 74 ... stirring blade, 75 ...
- DC high voltage power supply device 76, 77 ... wiring, 81 ... tank, 82 ... heater, 100 ... piping, 101 ... liquid magnetic processing device, 102 ... electromagnetic field generator, 103 ... pulse Power supply, 201 202 ... pipe, 203 ... mixer, 204 ... stirring drive unit, 205 ... tank, 206 ... liquid mixture, 207 ... stirring blades, 208, 209 ... pipe, 210 ... water softening unit
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Abstract
従来、燃料油と水に乳化剤を添加して生成された混合燃料は、乳化剤が高価でコスト高の上、乳白色をしていて燃料油の外観をしていなかった。そこで、混合しようとしている水に対しては、軟水化部2,純水化部3および水イオン化部4で前処理をし、酸化還元電位がマイナスで強アル力リ性の水にして混合部7へ送る。混合しようとしている油に対しては、油イオン化部5および電位付与部6で前処理をし、酸化還元電位がプラスで正に帯電した油にして混合部7へ送る。混合部7では、水は負に帯電させて噴霧し、油は正に帯電させて噴霧し、それらの噴霧を交わらせることにより混合させる。混合液はマイクロエマルジョンの状態となっており、その色は元の油の色のままである。そして、乳化剤を使用しないので、コストが安くなる。
Description
本発明は、2種類の液体を混合してマイクロエマルジョンを生成するマイクロエマルジョン生成装置に関するものである。
水と油のように、本来なら混ざり合わない2種の液体を、種々の目的から出来るだけ均一に混合することが、従来から行われている。例えば、重油とか灯油等の燃料油と水とを均一に混合して混合燃料を生成すれば、その混合燃料は、純粋な燃料油に比して低コストとなるばかりでなく、燃焼時のCO2やNOXの発生量が少なく、公害防止にも資することが知られている。
混合燃料の燃焼効率を向上させるには、燃料油と水との混合が、出来るだけ細かいレベル(例、微粒子レベル)で良好になされることが要請される。そのため、従来の液体混合装置では、混合しようとしている液体に乳化剤(界面活性剤)を加え、攪拌羽根で攪拌してエマルジョンとすることが行われている。
混合燃料の燃焼効率を向上させるには、燃料油と水との混合が、出来るだけ細かいレベル(例、微粒子レベル)で良好になされることが要請される。そのため、従来の液体混合装置では、混合しようとしている液体に乳化剤(界面活性剤)を加え、攪拌羽根で攪拌してエマルジョンとすることが行われている。
図3は、そのような従来の液体混合装置を示す図である。図3において、201,202は配管、203は混合部、204は攪拌駆動部、205はタンク、206は混合液、207は攪拌羽根、208,209は配管、210は軟水化部である。
混合部203は、混合する液を収容するタンク205と、該タンク205の中で混合液を攪拌する攪拌羽根207と、該攪拌羽根207を回転させる攪拌駆動部204とを具えている。
混合部203は、混合する液を収容するタンク205と、該タンク205の中で混合液を攪拌する攪拌羽根207と、該攪拌羽根207を回転させる攪拌駆動部204とを具えている。
ここでは、混合する液体として、水(硬水)と油(燃料油)を例にとっている。油は、配管202を通って混合部203のタンク205へ送られる。水は、硬水のままでは油との混合が良好に行われないので、先ず軟水化部210に送られ、ここで軟水化される。軟水化された水は、配管208を通ってタンク205へ送られる。
一方、配管201で送られて来る乳化剤(界面活性剤)は、配管202で送られて来る油に添加され、タンク205へ送られる。
乳化剤が添加された混合液は乳化し(白濁し)、これを攪拌羽根207で強力に攪拌することにより混合は次第に均一となり、やがてエマルジョンとなる。エマルジョンの状態となった混合燃料は、配管209から外部へ取り出され、使用に供される。なお、混合液が白濁するのは、混ざっている液体の粒径が大きいので、それに当たった可視光の散乱が多いからである。エマルジョンでは、混入している液体の粒径は、小さいものでも0.1μm程度の大きさはある。
一方、配管201で送られて来る乳化剤(界面活性剤)は、配管202で送られて来る油に添加され、タンク205へ送られる。
乳化剤が添加された混合液は乳化し(白濁し)、これを攪拌羽根207で強力に攪拌することにより混合は次第に均一となり、やがてエマルジョンとなる。エマルジョンの状態となった混合燃料は、配管209から外部へ取り出され、使用に供される。なお、混合液が白濁するのは、混ざっている液体の粒径が大きいので、それに当たった可視光の散乱が多いからである。エマルジョンでは、混入している液体の粒径は、小さいものでも0.1μm程度の大きさはある。
前記した従来の液体混合装置で生成した混合液には、次のような問題点があった。
1.乳化剤を必要とするが、これは比較的高価であり、コストが高くなる。
2.乳化剤のため混合液体の色は乳白色となってしまう(白濁)。例えば混合燃料を生成した場合、見た目が燃料油らしくない。
3.混合している液粒の直径(粒径)がまだ大きく、粘性が大である。そのため、時間の経過と共に分離してくる。
4.混合燃料を生成した場合、発熱量が元の燃料油に比べて少ない。
本発明は、このような問題点を解決することを課題とするものである。
1.乳化剤を必要とするが、これは比較的高価であり、コストが高くなる。
2.乳化剤のため混合液体の色は乳白色となってしまう(白濁)。例えば混合燃料を生成した場合、見た目が燃料油らしくない。
3.混合している液粒の直径(粒径)がまだ大きく、粘性が大である。そのため、時間の経過と共に分離してくる。
4.混合燃料を生成した場合、発熱量が元の燃料油に比べて少ない。
本発明は、このような問題点を解決することを課題とするものである。
前記課題を解決するため、本発明では、混合液がマイクロエマルジョンの状態となるようなマイクロエマルジョン生成装置を提供する。なお、マイクロエマルジョンとは、混入している液体の粒径が0.05μm以下の大きさとなっている混合液のことを言い、混合していると言えども、あたかも溶け込んでいるかのような外観を呈し、もはや1液相をなしていると言えるものである。
本発明のマイクロエマルジョン生成装置は、混合しようとする水を軟水化する軟水化部(2)と、該軟水化部からの軟水を純水化する純水化部(3)と、該純水化部からの純水を第1の液体磁気処理装置によりマイナスイオン化する水イオン化部(4)と、混合しようとする油を第2の液体磁気処理装置によりプラスイオン化する油イオン化部(5)と、該油イオン化部からのプラスイオン化された油に正の電位を付与する電位付与部(6)と、該電位付与部からの油を改めて正電位に帯電させて噴霧すると共に前記水イオン化部からの水を負電位に帯電させて噴霧し、これら噴霧同士を交わらせることにより、混合液がマイクロエマルジョンの状態となるよう混合を行う混合部(7)とを具えることとした。
前記したマイクロエマルジョン生成装置において、水イオン化部(4)は、純水化部から送られて来る純水を収容するタンクであって、水の酸化還元電位を低下させる酸化還元電位低下材および水質を安定化する水質安定化材が入れられた第1のタンク(41)と、該純水を循環させるための第1のポンプおよび第1の配管(42)と、該第1の配管の途中の外周に装備され、該第1の配管の中を通流する純水に電磁界を作用させる第1の液体磁気処理装置(44)と、該第1の液体磁気処理装置に純水をマイナスイオン化するための第1のパルス電源を供給する第1のパルス電源装置(45)とを具えるよう構成することが出来る。
前記したマイクロエマルジョン生成装置において、油イオン化部(5)は、混合する油を収容する第2のタンク(51)と、該油を循環させるための第2のポンプ(53)および第2の配管(52)と、該第2の配管の途中の外周に装備され、該第2の配管の中を通流する油に電磁界を作用させる第2の液体磁気処理装置(54)と、該第2の液体磁気処理装置に油をプラスイオン化するための第2のパルス電源を供給する第2のパルス電源装置(55)とを具えるよう構成することが出来る。
前記したマイクロエマルジョン生成装置において、電位付与部(6)は、油イオン化部から送られて来る油を収容する第3のタンク(61)と、該油を循環させるための第3のポンプ(63)および第3の配管(62)と、前記第3のタンクの上部に引き入れられた第3の配管の端部に取り付けられ、該油を噴霧する第1のノズル(64)と、該第1のノズルから噴霧する油に正電位を付与するため、該第1のノズルに正極性の第1の直流高電圧を供給する第1の直流高電圧電源装置(65)とを具えるよう構成することが出来る。
前記したマイクロエマルジョン生成装置において、混合部(7)は、混合液を収容する第5のタンク(71)と、該第5のタンクの上部に水イオン化部からの水を引き入れる第4の配管(20)の端部に取り付けられ、該水を噴霧する第2のノズル(73)と、該第5のタンクの上部に電位付与部からの油を引き入れる第5の配管(22)の端部に取り付けられ、該油を噴霧する第3のノズル(72)と、該第2のノズルから噴霧する水に負電位を付与すると共に、該第3のノズルから噴霧する油に正電位を付与するための第2の直流高電圧を供給する第2の直流高電圧電源装置(75)とを具えるよう構成することが出来る。
前記したマイクロエマルジョン生成装置において、第1のパルス電源と第2のパルス電源とを1つのパルス電源装置から供給するよう構成することも出来るし、第1の直流高電圧電源と第2の直流高電圧電源とを1つの直流高電圧電源装置から供給するよう構成することも出来る。
本発明のマイクロエマルジョン生成装置によれば、次のような効果を奏する。
1.コストを低減することが出来る。
2種の液体の混合を乳化剤を使用することなく行うので、生成コストを大幅に低減することが出来る。
2.混合液の色は、生成に使用した液体の色のままとなる。
本発明では乳化剤を添加しないので乳白色となることはなく、生成に使用した液体の色のままとなる。例えば、燃料油と水とを混合したマイクロエマルジョンの場合、水は透明なので、結局、燃料油の色と同じになり、いかにも燃料油らしい外観を具えることになる。
3.混合している液粒の直径(粒径)が小さく、粘性が小である。そのため、時間が経過しても分離しない。
4.混合燃料のマイクロエマルジョンの発熱量は、元の燃料油と同程度である。
1.コストを低減することが出来る。
2種の液体の混合を乳化剤を使用することなく行うので、生成コストを大幅に低減することが出来る。
2.混合液の色は、生成に使用した液体の色のままとなる。
本発明では乳化剤を添加しないので乳白色となることはなく、生成に使用した液体の色のままとなる。例えば、燃料油と水とを混合したマイクロエマルジョンの場合、水は透明なので、結局、燃料油の色と同じになり、いかにも燃料油らしい外観を具えることになる。
3.混合している液粒の直径(粒径)が小さく、粘性が小である。そのため、時間が経過しても分離しない。
4.混合燃料のマイクロエマルジョンの発熱量は、元の燃料油と同程度である。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図1は、本発明のマイクロエマルジョン生成装置の1例を示す図である。ここでは、混合する2種の液体として、水と油(燃料油…灯油,重油,軽油など)を例に取って説明する。
図1において、1はマイクロエマルジョン生成装置、2は軟水化部、3は純水化部、4は水イオン化部、5は油イオン化部、6は電位付与部、7は混合部、8は加温保管部、20~24は配管、41はタンク、42は配管、43はポンプ、44は液体磁気処理装置、45はパルス電源装置、46は配線、51はタンク、52は配管、53はポンプ、54は液体磁気処理装置、55はパルス電源装置、56は配線、61はタンク、62は配管、63はポンプ、64はノズル、65は直流高電圧電源装置、66は配線、71はタンク、72,73はノズル、74は攪拌羽根、75は直流高電圧電源装置、76,77は配線、81はタンク、82はヒーターである。
図1は、本発明のマイクロエマルジョン生成装置の1例を示す図である。ここでは、混合する2種の液体として、水と油(燃料油…灯油,重油,軽油など)を例に取って説明する。
図1において、1はマイクロエマルジョン生成装置、2は軟水化部、3は純水化部、4は水イオン化部、5は油イオン化部、6は電位付与部、7は混合部、8は加温保管部、20~24は配管、41はタンク、42は配管、43はポンプ、44は液体磁気処理装置、45はパルス電源装置、46は配線、51はタンク、52は配管、53はポンプ、54は液体磁気処理装置、55はパルス電源装置、56は配線、61はタンク、62は配管、63はポンプ、64はノズル、65は直流高電圧電源装置、66は配線、71はタンク、72,73はノズル、74は攪拌羽根、75は直流高電圧電源装置、76,77は配線、81はタンク、82はヒーターである。
(装置の概要)
まずマイクロエマルジョン生成装置1の概要を説明する。水と油との混合は、混合部7にて行う。混合部7での混合が良好に行われるようにするため、そこへ供給する水と油につき、それぞれ前処理をする構成を配設する。
水の前処理をする構成は、軟水化部2,純水化部3,水イオン化部4である。油の前処理をする構成は、油イオン化部5,電位付与部6である。
まずマイクロエマルジョン生成装置1の概要を説明する。水と油との混合は、混合部7にて行う。混合部7での混合が良好に行われるようにするため、そこへ供給する水と油につき、それぞれ前処理をする構成を配設する。
水の前処理をする構成は、軟水化部2,純水化部3,水イオン化部4である。油の前処理をする構成は、油イオン化部5,電位付与部6である。
以下、各構成について詳細に説明する。
(1)水の前処理について
水は硬水である場合が多いが、混合に適しているのは純水であるので、水の前処理としては先ず軟水化部2によって軟水にし、ついで純水化部3によって純水にする。硬水を軟水にする装置や、シリカ等の不純物を除去して純水にする装置は公知である。
ここで、酸化還元電位が高い(例、数百mV)硬水を、それより酸化還元電位が相当低い純水にする理由は、後の工程(混合部7)で水を噴霧する際、水の電位を出来るだけマイナスにしたいがためである(なお、混合相手の油は、プラスの電位にして噴霧される。)。
(1)水の前処理について
水は硬水である場合が多いが、混合に適しているのは純水であるので、水の前処理としては先ず軟水化部2によって軟水にし、ついで純水化部3によって純水にする。硬水を軟水にする装置や、シリカ等の不純物を除去して純水にする装置は公知である。
ここで、酸化還元電位が高い(例、数百mV)硬水を、それより酸化還元電位が相当低い純水にする理由は、後の工程(混合部7)で水を噴霧する際、水の電位を出来るだけマイナスにしたいがためである(なお、混合相手の油は、プラスの電位にして噴霧される。)。
水イオン化部4は、タンク41,配管42,ポンプ43,液体磁気処理装置44,パルス電源装置45および配線46等で構成される。タンク41の中には、水の酸化還元電位の低下促進作用をする酸化還元電位低下材(例、特殊なセラミック)や、水が変質しないよう安定化する水質安定化材(例、トルマリン等の鉱石)を入れておく。
配管42とポンプ43とは、タンク41内の純水を循環させるよう配設され、その配管42の途中に液体磁気処理装置44が設けられる。液体磁気処理装置44は、配管42を流れる純水に対して磁気的処理を施し、イオン化するためのものである。パルス電源装置45は、液体磁気処理装置44を動作させるための電源である。
配管42とポンプ43とは、タンク41内の純水を循環させるよう配設され、その配管42の途中に液体磁気処理装置44が設けられる。液体磁気処理装置44は、配管42を流れる純水に対して磁気的処理を施し、イオン化するためのものである。パルス電源装置45は、液体磁気処理装置44を動作させるための電源である。
図2は、液体磁気処理装置を説明する図である。図2において、100は配管、101は液体磁気処理装置、102は電磁界発生器、103はパルス電源装置である。電磁界発生器102は配管100の外周に沿って設けられ、配管100内を流れる液体に作用させる電磁界を発生する。
配管100内を流れている液体に電磁界が作用した場合、その電磁界の周波数が液体を構成する元素のイオン化に適合した周波数であると、元素はイオン化して溶出する。液体磁気処理装置101にはパルス電源装置103からパルス電源が供給されるが、その極性の印加の仕方やパルス周波数は、イオン化しようとしている液体(を構成する元素)の種類等により適宜選定される。
配管100内を流れている液体に電磁界が作用した場合、その電磁界の周波数が液体を構成する元素のイオン化に適合した周波数であると、元素はイオン化して溶出する。液体磁気処理装置101にはパルス電源装置103からパルス電源が供給されるが、その極性の印加の仕方やパルス周波数は、イオン化しようとしている液体(を構成する元素)の種類等により適宜選定される。
図1に戻るが、水イオン化部4の液体磁気処理装置44は、純水からマイナスイオンが生ずるような処理をする。パルス電源装置45から配線46を通じて液体磁気処理装置44に供給されるパルス電源は、そこでそのような処理が効率的に行われるよう、周波数の種類および個数、および極性の印加の仕方が選定される。
ここで発生されたマイナスイオンを含む純水は、酸化還元度が更に低いものとなっている(例、-300mV)。タンク41内の純水は、イオン化の結果、酸化還元電位低下材の作用も加わり、強アルカリ性になっている。
水イオン化部4で、上記のようにイオン化された純水は、配管20を経て混合部7へ送られる(図示してないポンプにより送られる。以下の配管の場合も同様である。)。
ここで発生されたマイナスイオンを含む純水は、酸化還元度が更に低いものとなっている(例、-300mV)。タンク41内の純水は、イオン化の結果、酸化還元電位低下材の作用も加わり、強アルカリ性になっている。
水イオン化部4で、上記のようにイオン化された純水は、配管20を経て混合部7へ送られる(図示してないポンプにより送られる。以下の配管の場合も同様である。)。
(2)油の前処理段階について
油の前処理は、まず油イオン化部5で行い、次いで電位付与部6で行う。油イオン化部5は、タンク51,配管52,ポンプ53,液体磁気処理装置54,パルス電源装置55および配線56等で構成される。配管52とポンプ53とは、タンク51内の油を循環させるよう配設され、その配管52の途中に液体磁気処理装置54が設けられる。
液体磁気処理装置54は、配管52を流れる油に対して磁気的処理を施し、その油をイオン化するためのものである。パルス電源装置55は、液体磁気処理装置54を動作させるための電源である。
油の前処理は、まず油イオン化部5で行い、次いで電位付与部6で行う。油イオン化部5は、タンク51,配管52,ポンプ53,液体磁気処理装置54,パルス電源装置55および配線56等で構成される。配管52とポンプ53とは、タンク51内の油を循環させるよう配設され、その配管52の途中に液体磁気処理装置54が設けられる。
液体磁気処理装置54は、配管52を流れる油に対して磁気的処理を施し、その油をイオン化するためのものである。パルス電源装置55は、液体磁気処理装置54を動作させるための電源である。
油イオン化部5の液体磁気処理装置54では、油からプラスイオンが生ずるような処理をさせる。パルス電源装置55から配線56を通じて液体磁気処理装置54に供給されるパルス電源は、そこでそのような処理が効率的に行われるよう、周波数の種類および個数、および極性の印加の仕方が選定される。
ここで発生されたプラスイオンを含む油は、酸化還元度が高められたものとなっている(例、+150mV)。
油イオン化部5でイオン化された油は、配管21を経て電位付与部6へ送られる。
ここで発生されたプラスイオンを含む油は、酸化還元度が高められたものとなっている(例、+150mV)。
油イオン化部5でイオン化された油は、配管21を経て電位付与部6へ送られる。
電位付与部6は、タンク61,配管62,ポンプ63,ノズル64,直流高電圧電源装置65および配線66等で構成される。配管62とポンプ63とは、タンク61内の油を循環させるよう配設される。ノズル64は、配管62の上方の端部に取り付けられ、循環させてタンク61に戻す油を出来るだけ細かい噴霧状にする。それゆえ、ポンプ63としては、油を細かい噴霧状にするに充分な供給圧力を有するものを用いる。
また、ノズル64には、直流高電圧電源装置65から配線66を通じてプラス電位が印加される。これは、噴霧する油にプラス電位を付与するためである。この電位付与は、水との混合をより一層良好にするためである。
また、ノズル64には、直流高電圧電源装置65から配線66を通じてプラス電位が印加される。これは、噴霧する油にプラス電位を付与するためである。この電位付与は、水との混合をより一層良好にするためである。
なお、水の前処理については電位付与部6に相当する電位付与部を設けてはいないが、油の前処理については設ける必要がある。その理由は未だ解明するに至ってはいないが、油の前処理に電位付与部6を設けなければ、混合液はマイクロエマルジョンとはならないという実験結果を得ている。
油イオン化部5でイオン化され、電位付与部6でプラス電位が付与された油は、配管22を経て混合部7へ送られる。
油イオン化部5でイオン化され、電位付与部6でプラス電位が付与された油は、配管22を経て混合部7へ送られる。
(3)水と油の混合段階について
それぞれ前処理された水と油の混合は、混合部7で行われる。混合部7は、タンク71,ノズル72,73、攪拌羽根74,直流高電圧電源装置75および配線76,77等で構成される。
前処理された水を供給する配管20は混合部7内に引き込まれ、その先端にはノズル73が取り付けられる。そして、ノズル73には直流高電圧電源装置75から配線77を通じてマイナス電位が印加される。水はノズル73から強力に噴霧され、細かい霧とされた水の粒子は更に負に帯電させられる。
それぞれ前処理された水と油の混合は、混合部7で行われる。混合部7は、タンク71,ノズル72,73、攪拌羽根74,直流高電圧電源装置75および配線76,77等で構成される。
前処理された水を供給する配管20は混合部7内に引き込まれ、その先端にはノズル73が取り付けられる。そして、ノズル73には直流高電圧電源装置75から配線77を通じてマイナス電位が印加される。水はノズル73から強力に噴霧され、細かい霧とされた水の粒子は更に負に帯電させられる。
同様に、前処理された油を供給する配管22は混合部7内に引き込まれ、その先端にはノズル72が取り付けられる。そして、ノズル72には直流高電圧電源装置75から配線76を通じてプラス電位が印加される。油はノズル72から強力に噴霧され、細かい霧とされた油の粒子は更に正に帯電させられる。
そして、ノズル72,73の間隔および方向は、それぞれから噴射されて出来た噴霧が空中で混ざり合うような間隔および方向にしておく。
そして、ノズル72,73の間隔および方向は、それぞれから噴射されて出来た噴霧が空中で混ざり合うような間隔および方向にしておく。
前記したように前処理された水と油は、それぞれノズル73,72から互いに混ざり合うようにタンク71内に噴霧されるが、噴霧された水と油の粒は、互いに逆の極性に帯電させられているので、両者の間には強い吸引力が作用し、空中で浮遊している段階で極めて良好に混ざり合う。
攪拌羽根74は、落下して溜まった混合液の混合を促進するためのものであるが、落下した段階で極めて良好に混ざり合っているので、攪拌羽根74では軽く攪拌するだけで良い。
このようにして出来た混合液では、混ざっている液の粒径は0.05μm以下の小さなものとなっており、混合液はマイクロエマルジョンの状態になっている。
攪拌羽根74は、落下して溜まった混合液の混合を促進するためのものであるが、落下した段階で極めて良好に混ざり合っているので、攪拌羽根74では軽く攪拌するだけで良い。
このようにして出来た混合液では、混ざっている液の粒径は0.05μm以下の小さなものとなっており、混合液はマイクロエマルジョンの状態になっている。
マイクロエマルジョンでは、混ざっている液体の粒径が小さいので、それに当たった可視光の散乱は少ない。そのため、マイクロエマルジョンの色は白濁せず、元の液体の色を保っている。例えば、水と灯油のマイクロエマルジョンの場合、水は透明なので、マイクロエマルジョンは灯油の色を保っている。従って、外観は灯油らしい外観をしていて、好ましい。
混合部7で得られた混合液(マイクロエマルジョン)は、配管23を経て加温保管部8へ送られる。加温保管部8は、タンク81,ヒーター82等で構成される。ヒーター82は、マイクロエマルジョンを安定な状態に保つためのものである。そのような目的のヒーターは、加温保管部8以外の箇所に設けることも出来る。例えば、タンク41,61内に設けるようにしてもよい。
また、図1の例では、パルス電源装置45,55は別の装置として示しているが、1つの装置として構成し、そこからそれぞれに所要のパルス電源を供給するようにしてもよい。同様に、直流高電圧電源装置65,75についても1つの装置として構成し、そこからそれぞれに所要の高電圧電源を供給するようにしてもよい。
また、図1の例では、パルス電源装置45,55は別の装置として示しているが、1つの装置として構成し、そこからそれぞれに所要のパルス電源を供給するようにしてもよい。同様に、直流高電圧電源装置65,75についても1つの装置として構成し、そこからそれぞれに所要の高電圧電源を供給するようにしてもよい。
このような本発明のマイクロエマルジョン生成装置によれば、次のような効果を奏する。まず、乳化剤(界面活性剤)を一切使用しないので、その分コストが安くなる。そして、混ざっている粒径が極めて小さいので、分離して元の液体に戻ることがない。
また、水と燃料油のマイクロエマルジョンの発熱量を調べてみたところ、元の燃料油と殆ど同じであった。従って、水とガソリンとから生成したマイクロエマルジョンは、自動車等の内燃機関に使用することが可能である(従来の混合燃料は内燃機関には使用できなかった)。
なお、2種類の液体を細かい粒子レベルまで出来るだけ均一に混合したいという要求は、混合燃料の分野ばかりでなく、いろいろな分野(例えば、塗料,化粧品,食料品等)にある。本発明は、言うまでもなくそのような分野にも適用可能である。
また、水と燃料油のマイクロエマルジョンの発熱量を調べてみたところ、元の燃料油と殆ど同じであった。従って、水とガソリンとから生成したマイクロエマルジョンは、自動車等の内燃機関に使用することが可能である(従来の混合燃料は内燃機関には使用できなかった)。
なお、2種類の液体を細かい粒子レベルまで出来るだけ均一に混合したいという要求は、混合燃料の分野ばかりでなく、いろいろな分野(例えば、塗料,化粧品,食料品等)にある。本発明は、言うまでもなくそのような分野にも適用可能である。
1…マイクロエマルジョン生成装置、2…軟水化部、3…純水化部、4…水イオン化部、5…油イオン化部、6…電位付与部、7…混合部、8…加温保管部、20~24…配管、41…タンク、42…配管、43…ポンプ、44…液体磁気処理装置、45…パルス電源装置、46…配線、51…タンク、52…配管、53…ポンプ、54…液体磁気処理装置、55…パルス電源装置、56…配線、61…タンク、62…配管、63…ポンプ、64…ノズル、65…直流高電圧電源装置、66…配線、71…タンク、72,73…ノズル、74…攪拌羽根、75…直流高電圧電源装置、76,77…配線、81…タンク、82…ヒーター、100…配管、101…液体磁気処理装置、102…電磁界発生器、103…パルス電源装置、201,202…配管、203…混合部、204…攪拌駆動部、205…タンク、206…混合液、207…攪拌羽根、208,209…配管、210…軟水化部
Claims (7)
- 混合しようとする水を軟水化する軟水化部(2)と、
該軟水化部からの軟水を純水化する純水化部(3)と、
該純水化部からの純水を第1の液体磁気処理装置によりマイナスイオン化する水イオン化部(4)と、
混合しようとする油を第2の液体磁気処理装置によりプラスイオン化する油イオン化部(5)と、
該油イオン化部からのプラスイオン化された油に正の電位を付与する電位付与部(6)と、
該電位付与部からの油を改めて正電位に帯電させて噴霧すると共に前記水イオン化部からの水を負電位に帯電させて噴霧し、これら噴霧同士を交わらせることにより、混合液がマイクロエマルジョンの状態となるよう混合を行う混合部(7)と
を具えたことを特徴とするマイクロエマルジョン生成装置。 - 水イオン化部(4)が、
純水化部から送られて来る純水を収容するタンクであって、水の酸化還元電位を低下させる酸化還元電位低下材および水質を安定化する水質安定化材が入れられた第1のタンク(41)と、
該純水を循環させるための第1のポンプおよび第1の配管(42)と、
該第1の配管の途中の外周に装備され、該第1の配管の中を通流する純水に電磁界を作用させる第1の液体磁気処理装置(44)と、
該第1の液体磁気処理装置に純水をマイナスイオン化するための第1のパルス電源を供給する第1のパルス電源装置(45)と
を具えていることを特徴とする請求項1記載のマイクロエマルジョン生成装置。 - 油イオン化部(5)が、
混合する油を収容する第2のタンク(51)と、
該油を循環させるための第2のポンプ(53)および第2の配管(52)と、
該第2の配管の途中の外周に装備され、該第2の配管の中を通流する油に電磁界を作用させる第2の液体磁気処理装置(54)と、
該第2の液体磁気処理装置に油をプラスイオン化するための第2のパルス電源を供給する第2のパルス電源装置(55)と
を具えていることを特徴とする請求項1または2記載のマイクロエマルジョン生成装置。 - 電位付与部(6)が、
油イオン化部から送られて来る油を収容する第3のタンク(61)と、
該油を循環させるための第3のポンプ(63)および第3の配管(62)と、
前記第3のタンクの上部に引き入れられた第3の配管の端部に取り付けられ、該油を噴霧する第1のノズル(64)と、
該第1のノズルから噴霧する油に正電位を付与するため、該第1のノズルに正極性の第1の直流高電圧を供給する第1の直流高電圧電源装置(65)と
を具えていることを特徴とする請求項1,2または3記載のマイクロエマルジョン生成装置。 - 混合部(7)が、
混合液を収容する第5のタンク(71)と、
該第5のタンクの上部に水イオン化部からの水を引き入れる第4の配管(20)の端部に取り付けられ、該水を噴霧する第2のノズル(73)と、
該第5のタンクの上部に電位付与部からの油を引き入れる第5の配管(22)の端部に取り付けられ、該油を噴霧する第3のノズル(72)と、
該第2のノズルから噴霧する水に負電位を付与すると共に、該第3のノズルから噴霧する油に正電位を付与するための第2の直流高電圧を供給する第2の直流高電圧電源装置(75)と
を具えていることを特徴とする請求項1,2,3または4記載のマイクロエマルジョン生成装置。 - 第1のパルス電源と第2のパルス電源とを1つのパルス電源装置から供給するよう構成したことを特徴とする請求項3,4または5記載のマイクロエマルジョン生成装置。
- 第1の直流高電圧電源と第2の直流高電圧電源とを1つの直流高電圧電源装置から供給するよう構成したことを特徴とする請求項4,5または6記載のマイクロエマルジョン生成装置。
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- 2014-09-25 SG SG11201603096UA patent/SG11201603096UA/en unknown
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2016
- 2016-04-28 PH PH12016500800A patent/PH12016500800A1/en unknown
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Legal Events
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NENP | Non-entry into the national phase |
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NENP | Non-entry into the national phase |
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122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 14902618 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |