特許 7493275 混合液微粒子化装置および燃料供給装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-05-23

(45)【発行日】2024-05-31

(54)【発明の名称】混合液微粒子化装置および燃料供給装置

(51)【国際特許分類】

   B05B 7/32 20060101AFI20240524BHJP

   B01F 25/452 20220101ALI20240524BHJP

   B01F 25/72 20220101ALI20240524BHJP

   B01F 23/45 20220101ALI20240524BHJP

   B01F 35/75 20220101ALI20240524BHJP

   B01F 35/71 20220101ALI20240524BHJP

   F23G 5/033 20060101ALI20240524BHJP

   B01F 101/34 20220101ALN20240524BHJP

【ＦＩ】

B05B7/32

B01F25/452

B01F25/72

B01F23/45

B01F35/75

B01F35/71

F23G5/033 Z

B01F101:34

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2023031353

(22)【出願日】2023-03-01

【審査請求日】2023-03-01

(73)【特許権者】

【識別番号】523075844

【氏名又は名称】セブンシーズテクノロジー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100172225

【弁理士】

【氏名又は名称】高松 宏行

(72)【発明者】

【氏名】鳴尾 道人

【審査官】清水 晋治

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１０－２４７０８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５６－１７２３２５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１８－１８３７１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１７９５１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】登録実用新案第３１６０４３７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１３－０８６０８４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ０５Ｂ １／００－３／１８

７／００－９／０８

Ｂ０１Ｆ ２１／００－２５／９０

３５／００－３５／９５

１０１／３４

Ｆ２３Ｇ ５／０３３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数種の液体が混合された混合液を微粒子化する混合液微粒子化装置であって、
一端側から他端側に貫通して延びた前記混合液の供給路を有する供給側半体と、
一端面に開口して前記供給側半体の前記他端側が取り付けられたボア部と前記ボア部に繋がり前記供給路より内径の大きい内部空間形状を有する膨張室および前記膨張室から他端面に貫通して延びた吐出路を有する吐出側半体と、
前記ボア部内の前記供給路と前記膨張室とを仕切る仕切り位置に位置し、前記供給路より小さい内径を有する貫通孔によって前記供給路と前記膨張室を連通させる絞り体と、を備え、
前記絞り体は、前記吐出側半体の内部において、前記供給側半体の前記他端と前記吐出側半体の内壁の一部とによって挟持された状態で前記仕切り位置に位置する、混合液微粒子化装置。

【請求項2】

前記供給側半体の前記他端側の外周面に形成された雄螺子が、前記ボア部の内周面に形成された雌螺子に螺合されることで、前記供給側半体が前記ボア部内に取り付けられ、前記絞り体は、前記供給側半体が前記ボア部内に取り付けられる操作によって、前記吐出側半体と前記供給側半体との間に縁部が挟持される、請求項１に記載の混合液微粒子化装置。

【請求項3】

前記絞り体は前記貫通孔の内径が異なる複数のものが予め用意されており、そのうちの一つまたは複数が選択的に前記供給路と前記膨張室を仕切る位置に取り付けられる、請求項２に記載の混合液微粒子化装置。

【請求項4】

請求項１に記載の混合液微粒子化装置と、
燃料を含む複数の液体が混合された混合燃料を前記混合液微粒子化装置の前記供給路に圧送する圧送ポンプと、を備え、
前記混合液微粒子化装置によって微粒子化された前記混合燃料を対象装置に供給する、燃料供給装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複数種の液体が混合された混合液を微粒子化する混合液微粒子化装置および燃料を含む混合液を微粒子化して対象装置に供給する燃料供給装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、油等の液体燃料に水を混合・撹拌して微粒子化し、液体燃料中に水を分散させて得られるエマルジョン燃料を生成してこれをボイラやバーナ等の燃料に使用する技術が知られている。このようなエマルジョン燃料を生成するための混合液微粒子化装置としては、例えば、下記の特許文献１に開示されたものが知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１０－２４７０８０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に開示された混合液微粒子装置は構成が複雑であり、製造コストが高くなるおそれがあるという問題点があった。

【0005】

そこで本発明は、構成が極めて簡単であり、安価なコストで製造することができる混合液微粒子化装置およびこの混合液微粒子化装置を用いた燃料供給装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の混合液微粒子化装置は、複数種の液体が混合された混合液を微粒子化する混合液微粒子化装置であって、一端側から他端側に貫通して延びた前記混合液の供給路を有する供給側半体と、一端面に開口して前記供給側半体の前記他端側が取り付けられたボア部と前記ボア部に繋がり前記供給路より内径の大きい内部空間形状を有する膨張室および前記膨張室から他端面に貫通して延びた吐出路を有する吐出側半体と、前記ボア部内の前記供給路と前記膨張室とを仕切る仕切り位置に位置し、前記供給路より小さい内径を有する貫通孔によって前記供給路と前記膨張室を連通させる絞り体と、を備え、前記絞り体は、前記吐出側半体の内部において、前記供給側半体の前記他端と前記吐出側半体の内壁の一部とによって挟持された状態で前記仕切り位置に位置する。

【0007】

本発明の燃料供給装置は、上記本発明の混合液微粒子化装置と、燃料を含む複数の液体が混合された混合燃料を前記混合液微粒子化装置の前記供給路に圧送する圧送ポンプと、を備え、前記混合液微粒子化装置によって微粒子化された前記混合燃料を対象装置に供給する。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、構成が極めて簡単であり、安価なコストで製造することができる混合液微粒子化装置およびこの混合液微粒子化装置を用いた燃料供給装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の一実施の形態における燃料供給装置の概略構成図

【図2】本発明の一実施の形態における燃料供給装置が備える混合液微粒子化装置の（ａ）斜視図（ｂ）分解斜視図

【図3】本発明の一実施の形態における混合液微粒子化装置の（ａ）断面図（ｂ）分解断面図

【図4】本発明の一実施の形態における混合液微粒子化装置の一部の（ａ）分解断面図（ｂ）断面図

【図5】本発明の一実施の形態における混合液微粒子化装置内での混合液の流れを示す図

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の一実施の形態における燃料供給装置１の概略を示している。

【0011】

図１において、燃料供給装置１は、重油等の燃料に水を混合させて成る混合燃料を微粒子化した状態でボイラやバーナ等の対象装置２に供給するものであり、混合燃料生成部１１、圧送ポンプ１２および混合液微粒子化装置１３を備えている。圧送ポンプ１２と混合液微粒子化装置１３は供給配管１４によって接続されており、混合液微粒子化装置１３と対象装置２は吐出配管１５によって接続されている。

【0012】

混合燃料生成部１１は、混合される第１の液体である燃料Ｌ１と第２の液体である水Ｌ２を撹拌手段１１Ｋによって撹拌することで、燃料Ｌ１と水Ｌ２が混合された混合液としての混合燃料Ｌ３を生成する。圧送ポンプ１２は混合燃料生成部１１で生成された混合燃料Ｌ３を吸い上げ、供給配管１４を通じて混合液微粒子化装置１３に圧送する。圧送ポンプ１２としては液体の高圧圧送が可能なベーンポンプが好ましいが、特に限定されない。

【0013】

混合液微粒子化装置１３は、本発明の混合液微粒子化装置の一実施形態に係るものであり、図２（ａ），（ｂ）に示すように、供給側半体２１、吐出側半体２２および絞り体２３の３つのパーツから成る。本実施の形態では、供給側半体２１と吐出側半体２２はそれぞれ１つの部材から成っており、それぞれ全体として円筒形状を有している。また、本実施の形態では、絞り体２３はプレート状の部材から成っており、円盤形状を有している。

【0014】

図２（ａ），（ｂ）および図３（ａ），（ｂ）において、供給側半体２１の内部には、供給路３１が設けられている。供給路３１は供給側半体２１の一端３２側から他端３３側に貫通して延びて設けられている。すなわち本実施の形態において、供給側半体２１は、一端３２側から他端３３側に貫通して延びた混合燃料Ｌ３（混合液）の供給路３１を有する構成となっている。

【0015】

図２（ａ），（ｂ）および図３（ａ），（ｂ）において、供給側半体２１の他端３３側の外周面３３Ｈには雄螺子３４が形成されている。供給側半体２１の一端３２側の外周面には、供給配管１４の一端側が螺合接続される供給配管用螺子部３５が形成されている。

【0016】

図２（ａ），（ｂ）および図３（ａ），（ｂ）において、吐出側半体２２は、一端面４１に開口して他端面４２側に向かって延びる円筒状開口から成るボア部４３を有している。ボア部４３の内周面４３Ｈには、供給側半体２１の雄螺子３４が螺合される雌螺子４４が形成されている。供給側半体２１は雄螺子３４を雌螺子４４に螺合させることでボア部４３内に（すなわち吐出側半体２２に）取り付けられる。

【0017】

図２（ａ），（ｂ）および図３（ａ），（ｂ）において、吐出側半体２２の内部には、膨張室４５と吐出路４６が設けられている。膨張室４５は、ボア部４３側から他端面４２側に向かって窄まるほぼ円錐状の内部空間形状を有している。吐出路４６は膨張室４５から延びており、他端面４２に開口している。すなわち本実施の形態において、吐出側半体２２は、一端面４１に開口して供給側半体２１の他端３３側が取り付けられたボア部４３とボア部４３に繋がり供給路３１より内径の大きい内部空間形状を有する膨張室４５および膨張室４５から他端面４２側に貫通して延びた吐出路４６を有する構成となっている。吐出側半体２２の外周部の他端面４２側には、吐出配管１５の一端側が螺合接続される吐出配管用螺子部４７が形成されている。

【0018】

図２（ａ），（ｂ）および図３（ａ），（ｂ）において、絞り体２３は、中央部に１つの円孔から成る貫通孔２３Ｈを備えている（図４（ａ），（ｂ）も参照）。絞り体２３の外径は、ボア部４３の内径（詳細にはボア部４３の内周面４３Ｈに形成された雌螺子４４の螺子山の内側の空間の内径）よりもやや小さい寸法を有している。

【0019】

図２（ａ），（ｂ）、図３（ａ），（ｂ）および図４（ａ），（ｂ）において、絞り体２３は、吐出側半体２２内の供給路３１と膨張室４５とを仕切る位置（以下、「仕切り位置」と称する）に位置している。詳細には、図４（ｂ）に示すように、絞り体２３は、吐出側半体２２の内部において、供給側半体２１の他端３３と吐出側半体２２の内壁（詳細にはボア部４３の内壁の一部であり、ボア部４３と膨張室４５との境界部に位置する段差面４８）とによって縁部２３Ｆが挟持された状態で仕切り位置に位置している。

【0020】

絞り体２３を吐出側半体２２内への取り付けるには、先ず、供給側半体２１と吐出側半体２２が分離した状態で、吐出側半体２２の一端面４１側からボア部４３内に絞り体２３を入れる。そして、供給側半体２１を吐出側半体２２に取り付ける（ねじ込む）操作によって、絞り体２３を仕切り位置に位置させつつ、供給側半体２１の端面３３Ｔで絞り体２３の縁部２３Ｆを吐出側半体２２の段差面４８に押し付けていく（図４（ａ）→図４（ｂ））。

【0021】

このように本実施の形態では、供給側半体２１の他端３３側の外周面に形成された雄螺子３４が、ボア部４３の内周面４３Ｈに形成された雌螺子４４に螺合されることで、供給側半体２１がボア部４３の内部に取り付けられる（供給側半体２１が吐出側半体２２に結合される）ようになっている。そして、絞り体２３は、供給側半体２１がボア部４３内に取り付けられる操作（供給側半体２１を吐出側半体２２に結合させる操作）によって、吐出側半体２２と供給側半体２１との間に縁部２３Ｆが挟持され、供給路３１と膨張室４５を仕切る位置（仕切り位置）に位置するようになっている。

【0022】

このような構成の燃料供給装置１から対象装置２に燃料を供給する場合には、圧送ポンプ１２を作動させて、混合燃料生成部１１において生成された混合燃料Ｌ３を、混合液微粒子化装置１３の供給路３１内に供給（圧送）する。供給路３１に供給された混合燃料Ｌ３は絞り体２３の貫通孔２３Ｈを通って膨張室４５に流入するが（図５中に示す矢印Ａ）、図４（ａ）に示すように、貫通孔２３Ｈの内径ｄ１は供給路３１の内径ｄ２よりも小さいために（すなわち供給路３１の内径が急激に絞られるために）、混合燃料Ｌ３の構成粒子は貫通孔２３Ｈを通る前に絞り体２３の下面２３Ｍに衝突し（図５中に示す矢印Ｂ）、破砕されて微粒子化される。

【0023】

絞り体２３の下面２３Ｍに衝突して微粒子化された混合燃料Ｌ３は、貫通孔２３Ｈを通った直後に膨張室４５において急激に膨張される。このため、混合燃料Ｌ３の構成粒子は膨張室４５の内壁面４５Ｈ側に引き寄せられて内壁面４５Ｈに衝突し（図５中に示す矢印Ｃ）、破砕されてさらに微粒子化される。そして、構成粒子が微粒子化された混合燃料Ｌ３は吐出路４６内に入り（図５中に示す矢印Ｄ）、吐出配管１５を通じて対象装置２に到達する。

【0024】

このように本実施の形態における燃料供給装置１は、燃料Ｌ１を含む複数の液体が混合された混合燃料Ｌ３と、混合液微粒子化装置１３と、混合燃料Ｌ３を混合液微粒子化装置１３の供給路３１に圧送する圧送ポンプ１２と、を有し、混合液微粒子化装置１３によって微粒子化した混合燃料Ｌ３を吐出路４６から対象装置２に供給するようになっている。

【0025】

上述したように、本実施の形態における燃料供給装置１では、供給路３１に供給された混合燃料Ｌ３は、先ず、供給路３１より内径の小さい貫通孔２３Ｈを通過する際に一段階目の微粒子化が行われる。そして、貫通孔２３Ｈを通過した後、膨張室４５の内壁面４５Ｈに衝突することによって二段階目の微粒子化が行われ、そのうえで対象装置２に送り出される。このように段階的に微粒子化された混合燃料Ｌ３は、燃料Ｌ１の中に水Ｌ２が分散された、いわゆるエマルジョン燃料となっているので、対象装置２に供給されれば、対象装置２は高い作業効率（対象装置２がボイラであれば燃焼効率）で稼働する。

【0026】

上述のように、本実施の形態における混合液微粒子化装置１３は、混合燃料Ｌ３の供給路３１が形成された供給側半体２１と、供給側半体２１が取り付けられるボア部４３、ボア部４３に繋がる膨張室４５および吐出路４６を備えた吐出側半体２２と、供給路３１と膨張室４５を仕切る位置に設けられて供給路３１より小さい内径を有する貫通孔２３Ｈによって供給路３１と膨張室４５を連通させる絞り体２３とのわずか３つのパーツから成っている。そして、絞り体２３は、供給側半体２１あるいは吐出側半体２２に結合されるのではなく、吐出側半体２２の内部において、供給側半体２１の他端３３と吐出側半体２２の（ボア部４３の）内壁の一部である段差面４８とによって縁部２３Ｆが挟持されているだけであるので構成は極めて簡単であり、安価なコストで製造することができる。

【0027】

また、本実施の形態における混合液微粒子化装置１３は、供給側半体２１の他端３３側の外周面３３Ｈに形成された雄螺子３４が、ボア部４３の内周面４３Ｈに形成された雌螺子４４に螺合されることで、供給側半体２１がボア部４３内に取り付けられるようになっているので、供給側半体２１と吐出側半体２２の結合と分離は容易である。よってメンテナンス作業を行い易い。絞り体２３の取り付けと取り外しも供給側半体２１と吐出側半体２２の着脱操作によって行うことができるので、絞り体２３の清掃作業が容易なことは勿論、絞り体２３の交換作業も容易である。

【0028】

混合液微粒子化装置１３において、絞り体２３の内径ｄ１の大きさは、混合燃料Ｌ３を構成する燃料Ｌ１の種類によっては微粒子化の程度に大きな影響を与える。本実施の形態では、上記のように絞り体２３を吐出側半体２２に対して容易に着脱できるので、貫通孔２３Ｈの内径ｄ１が異なる複数の絞り体２３を予め用意しておき、そのうちの一つを選択的に取り付けるようにすることができる。これにより、貫通孔２３Ｈの内径ｄ１の大きさが異なる複数種（複数個）の混合液微粒子化装置１３を用意せずとも、燃料Ｌ１の種類に応じた混合燃料Ｌ３の適切な微粒子化を行うことができる。

【0029】

また、予め同じ内径ｄ１を有する複数の絞り体２３を用意しておき、これらを厚み方向に重ねた状態でボア部４３内に取り付けることで、複数枚の絞り体２３の全体から成る貫通孔（複数の貫通孔２３Ｈが直列に繋がって成る貫通孔）の長さを自在に設定することができる。さらには、内径ｄ１が異なる複数の絞り体２３を厚み方向に重ねた状態でボア部４３内に取り付けることで、複数枚の絞り体２３の全体から成る貫通孔の内部形状を自在に設定することも可能である。

【0030】

以上説明したように、本実施の形態における混合液微粒子化装置１３は、混合液（混合燃料Ｌ３）の供給路３１が形成された供給側半体２１と、供給側半体２１が取り付けられるボア部４３とボア部４３に繋がり供給路３１より内径の大きい内部空間形状を有する膨張室４５および吐出路４６を備えた吐出側半体２２と、供給路３１と膨張室４５を仕切る位置に設けられて供給路３１より小さい内径を有する貫通孔２３Ｈによって供給路３１と膨張室４５を連通させる絞り体２３とのわずか３つのパーツから成っており、絞り体２３は、ボア部４３の内部において、供給側半体２１と吐出側半体２２の内壁（ボア部４３の内壁）の一部によって挟持されているだけであるので構成は極めて簡単であり、安価なコストで製造することができる。

【0031】

また、本実施の形態における混合液微粒子化装置１３は、供給側半体２１の他端３３側の外周面に形成された雄螺子３４が、ボア部４３の内周面４３Ｈに形成された雌螺子４４に螺合されることで、供給側半体２１がボア部４３内に取り付けられるようになっており、供給側半体２１と吐出側半体２２の結合および分離が容易であるので、メンテナンス作業を行い易い。また、絞り体２３は、供給側半体２１がボア部４３内に取り付けられる操作によって、供給側半体２１と吐出側半体２２の内壁の一部との間に縁部２３Ｆが挟持されるようになっているので、ボア部４３内からの取り外しとボア部４３内への取り付けが容易であり、絞り体２３の交換も容易である。

【0032】

これまで本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上述したものに限定されず、種々の変形等が可能である。例えば、上述の実施の形態では、絞り体２３に設けられた貫通孔２３Ｈは１つであったが、貫通孔２３Ｈは複数設けられていてもよい。また、上述の実施の形態では、貫通孔２３Ｈは円孔であったが、必ずしも円孔でなくてもよい。

【0033】

また、上述の実施の形態では、供給側半体２１と吐出側半体２２はそれぞれ１つの部材から成っていたが、それぞれ複数の部材が結合されて構成されていてもよい。また、上述の実施の形態では、混合液微粒子化装置１３によって燃料と水が混合された混合燃料を微粒子化する例を示したが、混合液微粒子化装置１３は、複数種の液体が混合された混合液であれば、混合燃料に限らず微粒子化することができる。

【産業上の利用可能性】

【0034】

ボイラやバーナ等に燃料を供給する装置として利用することができる。

【符号の説明】

【0035】

１ 燃料供給装置
２ 対象装置
１２ 圧送ポンプ
１３ 混合液微粒子化装置
２１ 供給側半体
２２ 吐出側半体
２３ 絞り体
２３Ｈ 貫通孔
２３Ｆ 縁部
３１ 供給路
３２ 一端
３３ 他端
３３Ｈ 外周面
３３Ｔ 端面
３４ 雄螺子
４１ 一端面
４２ 他端面
４３ ボア部
４３Ｈ 内周面
４４ 雌螺子
４５ 膨張室
４５Ｈ 内壁面
４６ 吐出路
４８ 段差面（内壁の一部）
Ｌ１ 燃料（液体）
Ｌ２ 水（液体）
Ｌ３ 混合燃料（混合液）

【要約】

【課題】構成が極めて簡単であり、安価なコストで製造することができる混合液微粒子化装置およびこの混合液微粒子化装置を用いた燃料供給装置を提供することを目的とする。
【解決手段】混合液微粒子化装置１３が、混合液の供給路３１を有する供給側半体２１と、一端面４１側に開口して供給側半体２１が取り付けられたボア部４３とボア部４３に繋がり供給路３１より内径の大きい内部空間形状を有する膨張室４５および膨張室４５から延びて他端面４２に貫通して延びた吐出路４６を有する吐出側半体２２と、ボア部４３内の供給路３１と膨張室４５とを仕切る仕切り位置に位置し、供給路３１より小さい内径を有する貫通孔２３Ｈによって供給路３１と膨張室４５を連通させる絞り体２３から成る。絞り体２３は、吐出側半体２２の内部において、供給側半体２１の他端３３と吐出側半体２２の内壁の一部とによって挟持された状態で仕切り位置に位置する。
【選択図】図２

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】