JP2006182890A - Method for producing emulsion fuel and apparatus for producing the same and apparatus for modifying fuel - Google Patents
Method for producing emulsion fuel and apparatus for producing the same and apparatus for modifying fuel Download PDFInfo
- Publication number
- JP2006182890A JP2006182890A JP2004377074A JP2004377074A JP2006182890A JP 2006182890 A JP2006182890 A JP 2006182890A JP 2004377074 A JP2004377074 A JP 2004377074A JP 2004377074 A JP2004377074 A JP 2004377074A JP 2006182890 A JP2006182890 A JP 2006182890A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel
- emulsion
- water
- oil
- spg
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims abstract description 83
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 title claims abstract description 75
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 42
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims abstract description 31
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 claims abstract description 27
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 22
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 24
- 239000003921 oil Substances 0.000 claims description 19
- 239000012466 permeate Substances 0.000 claims description 8
- 238000002407 reforming Methods 0.000 claims description 8
- 238000010248 power generation Methods 0.000 claims description 2
- 238000007670 refining Methods 0.000 claims 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 abstract description 32
- 238000004945 emulsification Methods 0.000 abstract description 17
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 13
- 239000005373 porous glass Substances 0.000 abstract description 4
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 abstract description 3
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 abstract 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 abstract 1
- 239000005288 shirasu porous glass Substances 0.000 description 40
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 21
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 19
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 10
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 9
- 239000002283 diesel fuel Substances 0.000 description 8
- 239000013618 particulate matter Substances 0.000 description 8
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 3
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 3
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 3
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 3
- 239000003995 emulsifying agent Substances 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 238000004868 gas analysis Methods 0.000 description 2
- 239000008399 tap water Substances 0.000 description 2
- 235000020679 tap water Nutrition 0.000 description 2
- 239000007762 w/o emulsion Substances 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 238000005422 blasting Methods 0.000 description 1
- 230000037237 body shape Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 230000001804 emulsifying effect Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 1
- 239000002828 fuel tank Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000012510 hollow fiber Substances 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Liquid Carbonaceous Fuels (AREA)
Abstract
Description
近年、京都議定書や東京都の公害条件の施行により、ますます地球環境保全への関心が高まっている。特に現在の車社会において、大型トラックなどに使用されているディーゼルエンジンに対する批判が最も多い。環境保全のために、ディーゼルエンジンから排出されるNOX(窒素酸化物)や黒煙、PM(粒子状物質)の同時低減が検討されている。本発明は、環境問題がますます深刻化するなかで公害防止や限りある化石燃料を最大限に有効に利用することのできる品質の高いエマルション燃料の生成方法と燃料改質方法、また、低コストかつ簡単、コンパクトなエマルション燃料生成装置、燃料改質装置に関するものである。 In recent years, due to the enforcement of the Kyoto Protocol and the pollution conditions of the Tokyo Metropolitan Government, there has been a growing interest in preserving the global environment. In particular, in the current automobile society, the criticism of diesel engines used for heavy trucks is the largest. In order to preserve the environment, simultaneous reduction of NOX (nitrogen oxides), black smoke, and PM (particulate matter) discharged from diesel engines is being studied. The present invention provides a high quality emulsion fuel generation method and fuel reforming method capable of preventing pollution and making effective use of limited fossil fuels as environmental problems become more serious. The present invention also relates to a simple and compact emulsion fuel generator and fuel reformer.
従来、エンジンの排出ガス中のNOXや黒煙、PMを低減するために燃料油と水または燃料油と水溶液を混合し乳化した油中水滴型エマルション燃料が用いられている。エマルション燃料は、エマルション内の水滴粒子がエンジン内で瞬時に発生する高温の燃焼温度を下げ、NOXの発生を抑えることや、エマルション内の水滴粒子がエンジン内で微爆することにより空気との混合が促進され理想燃焼に近づくことによりPMの低減に繋がるといわれている。このような特徴をもつ燃料油と水の混合液であるエマルション燃料の生成方法として、例えば特許文献1や特許文献2に記載されているように燃料油、水、界面活性剤を高速な攪拌式ミキサーで混合する方法や、送液ラインに数箇所の隔壁を設けて、その各隔壁には小孔が形成されており、燃料油と水の混合液を昇圧ポンプにより圧送することにより、小孔で高圧かつ高速で噴出しながら微細な水エマルジョン燃料を得るという方法、また特許文献3に記載されている燃料改質方法がある。
Conventionally, in order to reduce NOx, black smoke, and PM in engine exhaust gas, a water-in-oil emulsion fuel obtained by mixing and emulsifying fuel oil and water or fuel oil and an aqueous solution has been used. Emulsion fuel mixes with air by lowering the high-temperature combustion temperature at which water droplet particles in the emulsion are instantaneously generated in the engine, suppressing NOX generation, and by causing water droplet particles in the emulsion to slightly explode in the engine. It is said that PM is promoted and it leads to reduction of PM by approaching ideal combustion. As a method for producing an emulsion fuel that is a mixed liquid of fuel oil and water having such characteristics, for example, as described in
しかしながら、従来のエマルション燃料の生成方法のうち、攪拌式ではエマルションの油中水滴粒子の大きさの均一性に信頼性と再現性を保障することは困難で、この方法によるエマルション燃料をエンジンに使用すると安定した燃焼が得られない。また、送液ラインに設けられた各隔壁の直径が0.5mm乃至2mm程度の小孔に透過させて微細な水滴粒子を得るために、昇圧ポンプの送圧力が5MPa乃至15MPaと非常に高圧で、装置の構造的な安全面で非常にリスクが高い。液体燃料の改質方法として、液体攪拌や衝突壁にジェット状に噴出して液体を破砕し液体クラスタを微細化するということや、これとあわせて磁場、または電場または超音波振動などで液体クラスタを微細化することができるといわれている。本発明はこれらの課題に鑑みなされたもので、燃料油中に多孔質体の三次元的な網目状の連続した孔径の均一に揃った無数の超微細孔に水を透過させながら燃料油中に分散させることにより、油中水滴なるW/Oエマルションを均一な水滴粒子として低圧エネルギーで生成することができることや、燃料油を多孔質体の三次元的な網目状の連続した孔径の均一に揃った無数の超微細孔に透過させることにより低エネルギー、低コストで簡単に液体クラスタを微細化することが可能である。このように品質の高いエマルション燃料、クラスタ微細化燃料を低コストかつコンパクト、低エネルギーで生成することのできるエマルション燃料生成、または燃料改質装置を提供することにある。本発明に関してO/W型エマルション燃料においても十分同様である。 However, among the conventional emulsion fuel generation methods, it is difficult to ensure reliability and reproducibility in the uniformity of the size of the water-in-oil droplet particles in the emulsion with the stirring method. Then, stable combustion cannot be obtained. In addition, in order to obtain fine water droplet particles by passing through a small hole having a diameter of about 0.5 mm to 2 mm of each partition provided in the liquid feeding line, the pressure feeding pressure of the pressure pump is 5 MPa to 15 MPa. In terms of the structural safety of the device, the risk is very high. Liquid fuel reforming methods include liquid agitation and jetting onto the collision wall to break up the liquid to make the liquid cluster finer, and in conjunction with this, the liquid cluster is applied by magnetic field, electric field or ultrasonic vibration. It is said that can be refined. The present invention has been made in view of these problems, and in the fuel oil while allowing water to permeate through the infinite number of ultrafine pores having a uniform three-dimensional network pore size of the porous body in the fuel oil. The W / O emulsion, which is water-in-oil droplets, can be produced as uniform water droplet particles with low-pressure energy, and the fuel oil can be made uniform in a three-dimensional network-like continuous pore size of the porous body. Liquid clusters can be easily miniaturized with low energy and low cost by allowing them to permeate through a myriad of ultrafine holes. Thus, an object of the present invention is to provide an emulsion fuel generation apparatus or a fuel reformer capable of generating high-quality emulsion fuel, cluster refined fuel with low cost, compactness and low energy. The same applies to the O / W emulsion fuel in the present invention.
本発明は、低エネルギーかつ簡単に微細な粒子を有するエマルション燃料を生成することができることと、低コストかつコンパクトなエマルション燃料生成装置に関するもので、成形した多孔質体の三次元的な網目状の連続した孔径の均一に揃った超微細孔に水を透過させながら燃料油中に分散させることを特徴とし、油中水滴なる均一な水滴粒子を有するW/Oエマルションを低圧エネルギーで生成することができる。 The present invention relates to a low-energy and easy-to-produce emulsion fuel having fine particles, and to a low-cost and compact emulsion fuel production apparatus, which is a three-dimensional network of molded porous bodies. It is characterized by being dispersed in fuel oil while allowing water to permeate through ultra-fine pores of uniform uniform pore size, and to produce a W / O emulsion having uniform water droplet particles that are water droplets in oil at low pressure energy. it can.
また、燃料油を改質する方法として成形した多孔質体の均一に揃った無数の三次元的な網目状の連続した超微細孔に透過させることにより燃料油を構成する分子のクラスターを簡単に微細化することが可能である。本発明に最も適している多孔質体のシラス多孔質ガラス膜(以下、SPGという)は、膜を貫通する無数の超微細孔を有し、気孔率が非常に高く、細孔の均一性について非常に優れている公知の多孔質ガラス膜である。成形するSPGの形状自体は特に限定されないが、平板形、円柱形など使用目的に応じた形状に成形できる。SPGはガラスフィルターであり、管状のものでは外圧に対して約30kgf/cm2に耐えることができる。またSPGの多孔質を構成する気孔率は細孔径に因ることなく約50%乃至60%を有する。液体をこのSPGに透過させるのに高圧は全く必要なく、非常に低エネルギーで透過させることが可能である。 In addition, as a method for reforming the fuel oil, it is possible to easily create a cluster of molecules constituting the fuel oil by permeating through an infinite number of three-dimensional network-like continuous ultra-fine pores of the molded porous body. It can be miniaturized. The porous Shirasu porous glass membrane (hereinafter referred to as SPG) most suitable for the present invention has innumerable ultrafine pores penetrating the membrane, has extremely high porosity, and pore uniformity. It is a known porous glass membrane that is very good. The shape of the SPG to be molded is not particularly limited, but it can be formed into a shape according to the purpose of use, such as a flat plate shape or a cylindrical shape. SPG is a glass filter, and a tubular filter can withstand about 30 kgf / cm 2 against external pressure. The porosity constituting the porous SPG has about 50% to 60% regardless of the pore diameter. No high pressure is required to permeate the liquid through the SPG, and it can be permeated with very low energy.
本発明により生成されるエマルション燃料は、均一粒径を有するエマルション内の水滴粒子がエンジン内に均等に噴霧拡散されることにより、瞬時に発生する高温の燃焼温度をムラなく下げ、NOXの発生を抑えることや、本発明により生成されるエマルションは水滴粒径が均一であることから、単分散エマルション燃料は、水の含有量に比例して密度が軽油より大きく、質量効果により、エンジン内に同一圧力で軽油のみを噴射したときより広く拡散し微爆することにより、多くの空気と遭遇することができるため、理想燃焼に近づきPMの低減に繋げることができる。また、燃焼が改善されて燃費向上につなげることができる。また、SPGは細孔径が小さくなるほどSPG表面積も広くなり細孔径10μmで表面積は約0.2m2/g、細孔径0.2μmで表面積は約8m2/gにもなる。透過する液体がこのSPG表面に接触し改質される確率が非常に高いということである。このように、本発明の多孔質体を用いるエマルション燃料生成方法、燃料改質方法は従来のエマルション燃料生成方法より簡易に生成することができ、かつ軽量で多孔質体形状加工も幅広く可能であることから自動車搭載用のエマルション燃料生成装置や、自家発電など内燃機関用のエマルション燃料生成装置に簡単に組み込むことが可能である。 The emulsion fuel produced according to the present invention uniformly reduces the high-temperature combustion temperature generated instantaneously by spraying and diffusing the water droplet particles in the emulsion having a uniform particle size into the engine, thereby reducing the generation of NOX. Because the emulsion produced by the present invention has a uniform water droplet size, the monodisperse emulsion fuel has a density proportional to the water content, which is greater than that of light oil, and is the same in the engine due to the mass effect. When only light oil is injected under pressure, it is possible to encounter a lot of air by diffusing and blasting more widely, so that it can approach ideal combustion and lead to a reduction in PM. Moreover, combustion can be improved and fuel consumption can be improved. Further, SPG is higher pore diameter decreases SPG surface area surface area widens pore diameter 10μm to about 0.2 m 2 / g, the surface area at pore size 0.2μm also about 8m 2 / g. This means that there is a very high probability that the permeating liquid will contact the SPG surface and be modified. As described above, the emulsion fuel generation method and the fuel reforming method using the porous body of the present invention can be generated more easily than the conventional emulsion fuel generation method, and are lightweight and can be widely processed into a porous body shape. Therefore, it can be easily incorporated into an emulsion fuel generation device for use in automobiles and an emulsion fuel generation device for internal combustion engines such as in-house power generation.
以下、本発明の実施の形態として以下に示す実施例に基づいて詳細に説明する。本発明における多孔質体としては、例えば、金属性多孔質体、ガラス性多孔質体、木性多孔質体などが挙げられる。本実施例は、本発明における多孔質体で最も適したSPGを用いてエマルション燃料生成を実施した。燃料油に界面活性剤を添加した軽油、水は水道水を用いた。 Hereinafter, the present invention will be described in detail based on examples shown below. Examples of the porous body in the present invention include a metallic porous body, a glassy porous body, and a wooden porous body. In this example, emulsion fuel generation was performed using the most suitable SPG for the porous body of the present invention. Tap oil was used as light oil and water with surfactant added to fuel oil.
混合方法として、本実施例に係るSPG膜乳化では、SPG形状寸法は、外径10mm、内径8.5mm、長さ125mmの円筒状のものを用い、循環ポンプ4により循環している燃料油2中に水タンク3から水を注入しながら乳化していく。このようにSPG膜(多孔質ガラス)の三次元的な網目状の連続した細孔に水を透過させることにより、水分子クラスターを小さくし、水を改質する。本発明に最も適しているシラス多孔質ガラスは、膜を貫通する多数の細孔を有し、気孔率の高い細孔の均一性について優れている。SPGの成形形状は特に限定されないが、平板形、円柱形、あるいは中空糸膜状のSPGを束ねたフィルターなどにも成形できる。比較対象として液体の送液配管ライン中に数枚のスリットを設けて燃料油と水をせん断しながらミキシングするインパイプミキサー、並びに超音波混合法を行った。図1にSPG膜乳化法で生成したエマルション燃料生成概略を示す。循環ポンプ4により循環している燃料油2中に水タンク3から水を注入しながら乳化していく。SPG膜乳化法、パイプミキサー及び超音波乳化法により界面活性剤を3%添加した軽油と水道水を混合乳化してW/Oエマルションを生成してエマルション粒径を比較した。その結果を表1並びに図3乃至図5のグラフに示す。
As the mixing method, in the SPG membrane emulsification according to the present embodiment, the SPG shape dimensions are a cylindrical shape having an outer diameter of 10 mm, an inner diameter of 8.5 mm, and a length of 125 mm, and the
表1並びに図3乃至図5に示すグラフから明らかなように、一般にSPG膜乳化で生成されるエマルションは、使用するSPG膜孔径の約3乃至4倍の粒径のエマルションが生成される。また、均一な孔径を有しており生成されるエマルションも非常に単分散である。他の乳化方法で生成されるエマルションについて、インパイプミキサーで生成されるエマルションは平均約2μmで微細であるが、SPG膜乳化で得られたエマルションと比較すると標準偏差10%D乃至90%Dと分布の幅が広い。また、超音波で生成されるエマルションは相対粒子量が最も多いエマルション粒径が約1.7μmと微細ではあるが全体的なエマルション粒径の分布幅が非常に広い。インパイプミキサー、超音波で生成されたエマルションを顕微鏡下で観察したところO/W/Oなど二重型エマルションが所々確認された。これはエマルションの分布幅の広さとともにエンジン内で燃焼のばらつきが生じる原因になると考えられる。このように他のエマルション燃料生成方法と比較するとSPG膜乳化で得られるエマルション燃料はエマルション粒径が非常に単分散であることからエンジンで安定した燃焼が確保できる。 As is apparent from the graphs shown in Table 1 and FIGS. 3 to 5, the emulsion generally generated by SPG membrane emulsification produces an emulsion having a particle size of about 3 to 4 times the SPG membrane pore diameter to be used. Also, the emulsion produced has a uniform pore size and is very monodispersed. For emulsions produced by other emulsification methods, the emulsion produced by the in-pipe mixer is fine with an average of about 2 μm, but the standard deviation is 10% D to 90% D compared to the emulsion obtained by SPG membrane emulsification. Wide distribution range. The emulsion produced by ultrasonic waves has a very wide emulsion particle size of about 1.7 μm with the largest relative particle amount, but the entire emulsion particle size distribution range is very wide. When an emulsion generated by an in-pipe mixer and ultrasonic waves was observed under a microscope, double-type emulsions such as O / W / O were found in some places. This is considered to cause a variation in combustion within the engine along with the wide distribution width of the emulsion. As described above, the emulsion fuel obtained by SPG membrane emulsification can ensure stable combustion in the engine because the emulsion particle size is very monodispersed as compared with other emulsion fuel generation methods.
エマルション燃料を生成する方法で、本実施例のSPG膜乳化で得られるエマルション燃料はSPG孔径によりエマルション粒径を制御することが非常に簡単である。本実施例は、SPG膜乳化で用いるSPG膜の孔径の違いによりエマルション燃料の粒径を制御できることを示す。このときのエマルション粒度分布を図6乃至図7に示す。 The emulsion fuel obtained by the SPG membrane emulsification of the present embodiment is a method for producing an emulsion fuel, and it is very easy to control the emulsion particle size by the SPG pore size. This example shows that the particle size of the emulsion fuel can be controlled by the difference in the pore size of the SPG membrane used in the SPG membrane emulsification. The emulsion particle size distribution at this time is shown in FIGS.
SPG膜乳化で生成したエマルション燃料を水冷式単気筒直噴ディーゼル機関に用いて、一定の機関回転速度1000rpmのもとで部分負荷試験を行い、総合性能と排気ガス分析を比較した。燃料油のJIS2号軽油には乳化剤3%を添加して、図1に示す乳化システムのように循環している軽油中にSPG膜を介し水道水を分散してエマルション燃料を生成した。孔径1μmのSPG膜を用い、水(W)と軽油(O)の容積比をW/O=30%、40%、50%と生成した。このエマルション燃料とのエンジン性能および排気ガス特性の比較を図8に示す。
(1)正味窒素酸化物(BSNOX)は全負荷域で、最大55乃至99%の減少を示している。これは、エマルション燃料中の水が燃焼熱を吸収し、最高燃焼温度が低下することによりNOXが低減したと考えられる。また、燃焼中に炭化水素から生成する遊離炭素と水分が反応する水性ガス反応が一部で起こり、燃焼促進を助長すると同時に、吸熱作用が寄与し、さらに燃焼温度が低下してNOXの抑制に関与したものと予想される。
(2)黒煙はほぼ全負荷域で最大49%乃至69%の減少率であった。単分散エマルション燃料は、水の含有量に比例して密度が軽油より大きく、噴射後における液滴の運動エネルギーが大きくなり、同一圧力で噴射されたときより広く拡散し、より多くの空気と遭遇することができるため、燃焼が改善されて黒煙が減少したと考えられる。黒煙が減少したことによりPMの低減も十分予想される。
(3)正味燃料消費率(BSFC)は水の含有量の増加と共に最大17%乃至19%の減少率を示した。黒煙減少の理由と同様だが単分散エマルション燃料は、水の含有量に比例して密度が軽油より大きく、質量効果により、同一圧力で噴射されたときより広く拡散する。このことにより、より多くの空気と遭遇することができ、燃焼が改善され燃費向上につながったと考えられる。
(4)騒音(Noise)の増加はそれぞれ2乃至5、0乃至8、1乃至8dB・Aであった。これは水を混入ことにより熱容量が増えるため着火遅れ期間が長くなり圧力上昇率が増加した推測される。
Using the emulsion fuel produced by SPG membrane emulsification in a water-cooled single cylinder direct injection diesel engine, a partial load test was performed at a constant engine speed of 1000 rpm, and the overall performance and exhaust gas analysis were compared.
(1) Net nitrogen oxide (BSNOX) shows a maximum reduction of 55 to 99% in the full load range. This is thought to be due to the fact that water in the emulsion fuel absorbs combustion heat and the maximum combustion temperature is lowered, thereby reducing NOx. In addition, a part of the water gas reaction occurs in which water reacts with free carbon generated from hydrocarbons during combustion, which promotes combustion promotion, contributes to endothermic action, and further reduces combustion temperature to suppress NOX. Expected to be involved.
(2) Black smoke was reduced by a maximum of 49% to 69% in almost all load ranges. Monodisperse emulsion fuel has a density higher than that of light oil in proportion to the water content, and the kinetic energy of the droplets after injection becomes larger, spreads more widely when injected at the same pressure, and encounters more air It is thought that the combustion was improved and the black smoke was reduced. The reduction in PM is also expected due to the decrease in black smoke.
(3) Net fuel consumption rate (BSFC) showed a decrease rate of up to 17% to 19% with increasing water content. Although similar to the reason for the reduction of black smoke, monodisperse emulsion fuels are more dense than light oil in proportion to the water content and diffuse more widely when injected at the same pressure due to mass effects. As a result, it was considered that more air could be encountered, combustion was improved, and fuel consumption was improved.
(4) The increase in noise was 2 to 5, 0 to 8, 1 to 8 dB · A, respectively. This is presumed that the heat delay increases due to the mixing of water, so that the ignition delay period becomes longer and the pressure increase rate increases.
本発明は、従来のエマルション燃料生成システムにはない簡単、軽量、低コスト、低エネルギーでシステム化が可能で、図9の自動車搭載用エマルション燃料生成システム例の概略図に示すように、多孔質体1と燃料油2-2をつなぐループの破線で囲んである多孔質膜乳化システムで得られるエマルション燃料供給経路16と、純粋燃料供給経路17を設けて、エンジン稼動の安定性を考慮して、稼動開始時と停止時のみは経路17を使い、運転中は経路16を使うというように切り替えシステムを付与したエマルション燃料生成装置搭載エンジンシステムを構成することが十分可能である。また、純粋燃料を使いながら一定水濃度のエマルション燃料タンクから切り替えシステム15により純粋燃料供給経路17中に少しずつ注入させながらエマルション燃料濃度を調整しながら運転することが可能である。本発明の均一孔径を有する多孔質体で得られる均一粒径エマルション燃料は、NOX、PMを同時に低減することが可能な画期的なまさしく環境調和型エマルション燃料生成システムである。
The present invention is simple, light weight, low cost, and low energy, which is not possible with conventional emulsion fuel generation systems, and is porous as shown in the schematic diagram of an example of an emulsion fuel generation system for automobiles shown in FIG. An emulsion fuel supply path 16 obtained by a porous membrane emulsification system surrounded by a broken line of a loop connecting the
SPG膜を透過して燃料油分子のクラスターを微細化し、水冷式単気筒直噴ディーゼル機関に用いて、機関回転速度1000rpm一定のもとで部分負荷試験を行い、総合性能と排気ガス分析を比較した。燃料油としてJIS2号軽油を、図2に示す膜透過燃料改質システムのように、孔径1μmのSPG膜に加圧力約0.1MPa程度で透過し分子のクラスターを微細化した燃料を生成した。この改質燃料のエンジン性能および排気ガス特性の比較を図10に示す。
(1)正味窒素酸化物(BSNOX)は微粒化軽油が低負荷域から中負荷域にかけて最大9%の減少みせた。
(2)黒煙濃度は微粒化軽油が200(kPa)から700(kPa)の間で最大47%低減を示している。これは、軽油をSPG膜に透過させることにより軽油分子のクラスター構造が小さくなっているために、シリンダー内部の空気と遭遇し易くなり黒煙濃度低減につながっているものと考えられる。
(3)正味燃料消費率(BSFC)は微粒化軽油が0乃至19(g/kW・h)減少しており、その減少率は0乃至4%で燃焼状態が軽油に比べて良いことが分かった。黒煙濃度減少と同様に、軽油をSPG膜に透過させることで軽油分子のクラスター構造が小さくなるため、シリンダー内部の空気と遭遇し易くなり燃費向上につながったと考えられる。
(4)騒音(Noise)は全負荷域で微粒化軽油が下回る結果となった。これも燃料分子構造の微細化による効果と考えられる。燃焼状態が良いことから燃焼が素早く行われ着火遅れ期間が短くなったと考えられる。
The fuel oil molecule clusters are refined through the SPG membrane and used in a water-cooled single-cylinder direct-injection diesel engine. A partial load test is performed at a constant engine speed of 1000 rpm, and overall performance and exhaust gas analysis are compared. did. As fuel oil, JIS No. 2 diesel oil was permeated through an SPG membrane having a pore diameter of 1 μm at a pressure of about 0.1 MPa as in the membrane permeation fuel reforming system shown in FIG. 2 to produce a fuel in which molecular clusters were refined. A comparison of engine performance and exhaust gas characteristics of this reformed fuel is shown in FIG.
(1) Net nitrogen oxide (BSNOX) showed a decrease of 9% at maximum in the atomized diesel oil from the low load region to the medium load region.
(2) The black smoke concentration shows a reduction of 47% at maximum in the atomized light oil between 200 (kPa) and 700 (kPa). This is thought to be due to the fact that the cluster structure of light oil molecules is reduced by allowing light oil to permeate through the SPG membrane, so that it easily encounters the air inside the cylinder and leads to a reduction in the black smoke concentration.
(3) The net fuel consumption rate (BSFC) is 0 to 19 (g / kW · h) reduction in atomized diesel oil, and the reduction rate is 0 to 4%, indicating that the combustion state is better than that of diesel oil. It was. Similar to the decrease in the black smoke concentration, the permeation of light oil through the SPG membrane reduces the cluster structure of light oil molecules, making it easier to encounter the air inside the cylinder, leading to improved fuel economy.
(4) Noise (Noise) was less than that of atomized diesel oil in the entire load range. This is also considered to be an effect of miniaturization of the fuel molecular structure. It is considered that combustion was performed quickly because the combustion state was good, and the ignition delay period was shortened.
以上のように、軽油をSPG膜に透過させた微細化軽油は、透過前の軽油と比べてBSNOX、黒煙濃度をそれぞれ最大9%、47%低減することができた。これは燃料を微粒化するためにSPG膜透過を行ったことがエミッション低減効果につながったと考えられる。本実施例では孔径1μmを用いたが、より小さい孔径に燃料を透過し微粒化することでエミッション低減効果が顕著に現れる可能性を有する。このように孔径の均一に揃った無数の三次元的な網目状の連続した超微細孔に透過させることにより燃料油を構成する分子のクラスターを低エネルギーで簡単に微細化することが可能である。 As described above, the refined diesel oil obtained by allowing the diesel oil to permeate the SPG membrane was able to reduce the BSNOX and black smoke concentrations by 9% and 47%, respectively, as compared with the diesel oil before the penetration. This is thought to be because the SPG membrane permeation for atomizing the fuel led to an emission reduction effect. In this embodiment, a pore diameter of 1 μm was used, but there is a possibility that the emission reduction effect will be remarkably exhibited by permeating the fuel into a smaller pore diameter and atomizing. In this way, it is possible to easily refine the molecular clusters constituting the fuel oil with low energy by permeating through an infinite number of three-dimensional mesh-like continuous ultrafine holes with uniform pore diameters. .
1 多孔質体
2 燃料油タンク
2A多孔質体透過前の燃料分子クラスター
2B多孔質体透過後の燃料分子クラスター
3 水タンク
4 循環ポンプ
5 燃料供給先
12 燃料油供給
13 水供給
14 乳化剤供給
15 燃料供給切り替えシステム
16 エマルション燃料供給経路
17 純粋燃料供給経路
DESCRIPTION OF
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004377074A JP2006182890A (en) | 2004-12-27 | 2004-12-27 | Method for producing emulsion fuel and apparatus for producing the same and apparatus for modifying fuel |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004377074A JP2006182890A (en) | 2004-12-27 | 2004-12-27 | Method for producing emulsion fuel and apparatus for producing the same and apparatus for modifying fuel |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2006182890A true JP2006182890A (en) | 2006-07-13 |
Family
ID=36736243
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2004377074A Pending JP2006182890A (en) | 2004-12-27 | 2004-12-27 | Method for producing emulsion fuel and apparatus for producing the same and apparatus for modifying fuel |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2006182890A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017145310A (en) * | 2016-02-16 | 2017-08-24 | 泰弘 山本 | Manufacturing method of oil and water fusion fuel |
| WO2018047318A1 (en) * | 2016-09-09 | 2018-03-15 | 泰弘 山本 | Method for producing fuel in which oil is diluted with water |
| WO2021109333A1 (en) * | 2019-12-06 | 2021-06-10 | 南京工业大学 | Method for preparing monodisperse diesel emulsion |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0295433A (en) * | 1988-09-29 | 1990-04-06 | Miyazaki Pref Gov | Production of emulsion |
| JP2002285176A (en) * | 2001-03-26 | 2002-10-03 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Emulsion fuel oil production plant |
-
2004
- 2004-12-27 JP JP2004377074A patent/JP2006182890A/en active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0295433A (en) * | 1988-09-29 | 1990-04-06 | Miyazaki Pref Gov | Production of emulsion |
| JP2002285176A (en) * | 2001-03-26 | 2002-10-03 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Emulsion fuel oil production plant |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017145310A (en) * | 2016-02-16 | 2017-08-24 | 泰弘 山本 | Manufacturing method of oil and water fusion fuel |
| WO2017141471A1 (en) * | 2016-02-16 | 2017-08-24 | 泰弘 山本 | Method for producing oil-water blended fuel |
| WO2018047318A1 (en) * | 2016-09-09 | 2018-03-15 | 泰弘 山本 | Method for producing fuel in which oil is diluted with water |
| JP2018039953A (en) * | 2016-09-09 | 2018-03-15 | 泰弘 山本 | Method for producing fuel diluted with water |
| WO2021109333A1 (en) * | 2019-12-06 | 2021-06-10 | 南京工业大学 | Method for preparing monodisperse diesel emulsion |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8381701B2 (en) | Bio-diesel fuel engine system and bio-diesel fuel engine operating method | |
| US20160319209A1 (en) | Apparatus and process for production of nanobubble liquid | |
| JP5124145B2 (en) | Production equipment for fine fluid mixed liquid fuel | |
| JP4790066B2 (en) | Water emulsion production equipment | |
| EA019107B1 (en) | High shear process for air/fuel mixing | |
| JP2016534275A (en) | Apparatus and method for reducing the amount of pollutant content in the exhaust gas of a liquid fuel combustion engine | |
| JP2006182890A (en) | Method for producing emulsion fuel and apparatus for producing the same and apparatus for modifying fuel | |
| JP2009180418A (en) | Mixed fuel supply device and mixed fuel supply method | |
| WO2008004450A1 (en) | Emulsion fuel and equipment and process for production of the same | |
| JP2006348157A (en) | Method for forming emulsion-type fuel using porous material and apparatus for producing the same | |
| KR101864789B1 (en) | Manufacturing apparatus for high-efficiency hybrid fuel with nano gas bubble and manufacturing method using thereof | |
| JP2006241243A (en) | Fuel improving device for internal-combustion engine | |
| CN116212671A (en) | A kind of diesel oil fast emulsification device and emulsification method for diesel engine | |
| JP4095861B2 (en) | Diesel engine for reformed fuel | |
| JP2006214310A (en) | Nox removing device for vehicle | |
| EP4692533A1 (en) | Internal combustion engine | |
| KR101389978B1 (en) | Emulsified Fuel Manufacturing Apparatus | |
| JP2015075097A (en) | Gas-liquid mixture fuel manufacturing device | |
| JP2008074936A (en) | Method for modifying fuel oil and apparatus therefor | |
| JP2011219628A (en) | Apparatus for producing emulsion fuel | |
| JP4404034B2 (en) | Internal combustion engine using hydrogen | |
| RU2396442C2 (en) | Method to produce fuel mix for gasoline ice and carb to this end | |
| JP2011001533A (en) | Apparatus for synthesizing emulsion fuel | |
| JP6051674B2 (en) | Exhaust gas aftertreatment device and internal combustion engine equipped with the exhaust gas aftertreatment device | |
| JP2006282975A (en) | Method for producing emulsifier-free oil |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20071226 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20101117 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20101130 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20110329 |