JP6041383B2

JP6041383B2 - Ｗ／ｏ可溶化型加水燃料

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Publication number: JP6041383B2
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Inventors: 正廣及川
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Publication date: 2016-12-07
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Description

本発明は、非イオン系界面活性剤を使用して構成した添加剤をＡ重油又は灯油等の油と水に添加混合して製造したＷ／Ｏ可溶化型加水燃料に関する。

油焚き小型蒸気ボイラは、Ａ重油や灯油等の油を燃料としてオイルバーナーに供給し、ボイラ本体の燃焼室で噴霧燃焼させて、該燃焼室の周りを取り囲むように配置された水管群を加熱させることで、該水管群内に供給された水を過熱蒸気にするものである。オイルバーナーには、圧力噴霧ノズルが使用されているが、その圧力噴霧ノズルから噴霧される燃料の粒径には５〜１００［μｍ］程度のバラツキがある。そのうち、大きい粒子は局部的な燃え残りとなり、燃焼率を低下させるとともに最終的にススとなる。発生したススは水管表面に付着するため、経年とともに断熱作用が増大し、使用年数が経過する程、ボイラ効率を低下させる。

そこで、ボイラ燃料として加水燃料を使用することが行われている。この加水燃料は、燃料の連続相に水粒子を分散させて製造されるものである。この加水燃料を前記した噴霧ノズルから噴霧燃焼させると、油膜に包まれた水粒子が燃焼火炎にさらされることにより瞬間的膨張・気化（ミクロ爆発）し、油膜を微細化させる。これにより、発生していた局部的な燃え残りを減らし、燃料の燃焼率を１００［％］に近づけ、燃料削減とスス発生を抑制することが可能となる。また、含有水粒子が気化することで、Ａ重油や灯油等の油の燃焼火炎温度がより低下し、火炎温度分布も均一化され、窒素酸化物の発生も大幅に抑制することが可能となる。

従来の加水燃料は乳化型と呼ばれている。この乳化型加水燃料は、長期間にわたって油水分離の防止を追求するために添加剤（界面活性剤）を加えた非透明の高粘度の液体であり、Ｏ／Ｗ（Oil in Water：水中油滴）乳化型と、Ｗ／Ｏ（Water in Oil：油中水滴）乳化型とがある。乳化型加水燃料は油、水、添加剤（界面活性剤）で構成され、添加剤が水と油のミセル、又は燃料と水の逆ミセルを構成する。

Ｏ／Ｗ乳化型加水燃料のミセル構成は、加水がＡ重油、灯油等の油滴を包み込む形で形成され、水の連続相に油滴を分散させた形となる。一方、Ｗ／Ｏ乳化型加水燃料のミセル構成は、油が水滴を包みこむ形で形成され、油の連続相に水滴を分散させた形となる。Ｏ／Ｗ乳化型加水燃料は油に比べ加水量が多いため、安定した着火および単独燃焼は難しく、パイロット燃焼等の補助的燃焼を用いる必要があり、加水燃料単独で燃焼させる用途には向かない。そのため、現在流通している加水燃料は、加水燃料製造装置での製造を含め、Ｗ／Ｏ乳化型加水燃料だけとなっている。

Ｗ／Ｏ乳化型加水燃料は、乳化作用が発生するため、５０〜２００［ｍＰａ・Ｓ］程度の高粘度になる。油焚き小型蒸気ボイラは、前述のように圧力噴霧ノズルを使用しており、その圧力噴霧ノズルは粘度が高いと流量が増加する傾向を持っている。言わば、粘度が高いと定格より燃料を多く消費し、燃料削減の観点から好ましくない。また、粘度が高いと噴霧粒子も大きくなり、且つ加水燃料供給経路に異物等を取り除く目的で取り付けてあるストレーナーに目詰まりが発生し、燃料の供給が阻害されるなど問題点があった。

また、Ｗ／Ｏ乳化型加水燃料は、油の連続相に水滴を分散させたミセルの粒径が１〜２０［μｍ］程度に分布するため、分散状態が疎らになりがちであった。実際、ミセル粒径が２０［μｍ］程度のＷ／Ｏ乳化型加水燃料をボイラで燃焼させた場合、燃焼時に水分がはぜ、ボイラの定格蒸気発生量を得るために当該燃料の流量を増加させて行くと、ボイラの煙道が音を立て振動するとともに、爆風がオイルバーナーの燃焼空気供給ファンの負荷となって、大きな騒音が発生する現象が発生していた。

そこで近年、低粘度でミセル粒径が小さく且つ長期間にわたって油水分離しないＷ／Ｏ加水燃料として、Ｗ／Ｏ可溶化型加水燃料が開発されてきている。このＷ／Ｏ可溶化型加水燃料は、透明に近いため、加水のミセル粒子の粒径が光の通過を阻害しない程に小さく、可視光の波長の１／１０以下の４０［ｎｍ］程度と推定される（ミセルが小さすぎて顕微鏡撮影ができない。）。

このようなＷ／Ｏ可溶化型加水燃料として、特許文献１〜５に記載がある。これらの特許文献を見ると、添加剤の界面活性剤や薬品は最低４種類以上を要し、１０種類を使用する製造方法も見られる。

特開２００８−２５５２０８号公報特開２００９−０９１５９３号公報特開２０１１−０６３６３３号公報特開２０１１−２４５４７０号公報特開２０１２−０２１１０５号公報

ところで、可溶化にするためには、界面活性剤や薬品の配合は量的に正確さが必要となる。各添加剤の量的配合比率にバラツキが生じると可溶化が構成されなくなり、安定性が大きく劣化する。これを回避し量的配合比率の正確さを担保するには、それぞれの界面活性剤や薬品の供給のために、それぞれ送液ポンプや供給電磁弁を必要とするので、製造装置としては添加剤を構成する材料の種類が多い程、煩雑でコストアップとなり且つ故障率も上昇する。

前記した特許文献についてみると、特許文献１は６種類、特許文献２は７種類、特許文献３は９種類、特許文献４は５種類、特許文献５は４種類の、それぞれ界面活性剤や薬品等を用いて可溶化型加水燃料を製造している。界面活性剤や薬品の種類が多いと、幾つもの混合工程とそれぞれの攪拌時間が必要となるため、ボイラを運転しながら可溶化型加水燃料をリアルタイムに製造して当該ボイラに供給することは困難となる。また、使用する薬品によっては温度管理が必要となり、製造装置は複雑且つ高価なものとなる。さらに、前記のように配合は量的に正確さが必要であるが、経年とともに故障率の上昇や安定性の低下が考えられ、実用的に好ましくない。

本発明の目的は、少ない種類の材料で構成される添加剤を用い、前記した問題を解決したＷ／Ｏ可溶化型加水燃料を提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１にかかる発明は、Ａ重油又は灯油等の油と水に添加剤を添加して混合したＷ／Ｏ可溶化型加水燃料であって、前記添加剤は、第１の非イオン系界面活性剤としてのヤシ油脂肪酸ジエタノールアミド８０〜９５容量％と、ＨＬＢ値が４〜８の第２の非イオン系界面活性剤２０〜５容量％とを、互いに混合してなることを特徴とする。
請求項２にかかる発明は、請求項１に記載のＷ／Ｏ可溶化型加水燃料において、前記第２の非イオン系界面活性剤は、ポリオキシエチレンソルビタンモノオレート、ポリオキシアルキレンラウリエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエーテルの内から選択した１つであることを特徴とする。
請求項３にかかる発明は、請求項１又は２に記載のＷ／Ｏ可溶化型加水燃料において、前記油が７０容量％、前記水が２０容量％、前記添加剤が１０容量％の混合割合、又は前記油が６０容量％、前記水が２３容量％、前記添加剤が１７容量％の混合割合でなることを特徴とする。

本発明によれば、Ｗ／Ｏ可溶化型加水燃料を製造する際に必要な添加剤は、２種類の非イオン系界面活性剤で構成されるため、Ａ重油又は軽油等の油と水にこの添加剤を加えて混合攪拌する１工程でＷ／Ｏ可溶化型加水燃料を製造することが可能である。このため、ボイラを運転しながら当該のＷ／Ｏ可溶化型加水燃料をリアルタイムで製造し当該ボイラに供給することが可能となる。また、このＷ／Ｏ可溶化型加水燃料は、加水のミセル粒子の粒径が４０［ｎｍ］程度と非常に小さく均等に油中に分散しているため、個々の加水粒子のミクロ爆発は小さく且つその加水粒子の周りを取り囲む油膜を効率よく微細化させるので、重油と同様の燃焼が行われる。このＷ／Ｏ可溶化型加水燃料を綿棒等に染み込ませて燃焼させたときに、加水分がはぜることなくＡ重油や灯油と同一火炎燃焼することを確認している。

本発明で使用するＷ／Ｏ可溶化型加水燃料の製造装置の構成図である。実施例１の説明図である。実施例２の説明図である。参考例１の説明図である。参考例２の説明図である。参考例３の説明図である。参考例４の説明図である。参考例５の説明図である。参考例６の説明図である。実施例１，２と参考例１，２をまとめた説明図である。

ボイラ技士の資格がなくても取扱いのできる油焚き貫流蒸気ボイラの換算蒸発量は、２０００［ｋｇ／ｈ］が最大で、そのときの燃料消費量は、Ａ重油タイプで約１３０［Ｌ／ｈ］、灯油タイプで約１４０［Ｌ／ｈ］である。ボイラ技士の資格を持たないユーザにおいて、換算蒸発量が２０００［ｋｇ／ｈ］以上必要なときは、不足蒸気量を補うため、換算蒸発量１０００［ｋｇ／ｈ］や１５００［ｋｇ／ｈ］の貫流蒸気ボイラを併設し、又は２０００［ｋｇ／ｈ］ボイラを２台、３台並列運転し、必要蒸気量を発生させている。

従って、このような貫流蒸気ボイラ用のＷ／Ｏ可溶化型加水燃料の製造装置としては、最低１４０［Ｌ／ｈ］以上が製造が可能な製造装置が必要となる。Ｗ／Ｏ可溶化型加水燃料を製造する場合、界面活性剤や薬品を投入してから可溶化状態にするためには、攪拌させ均一に混合させるとともに、所定の反応時間が必要となる。そのため、界面活性剤や薬品の種類を少なくし、１つの工程で安定してＷ／Ｏ可溶化型加水燃料の製造を行う必要がある。図１にその製造装置の構成を示す。

図１において、１は複数の材料を外部から順次供給する配管、２は配管１の途中に設けられた流量制御弁、３は複数の材料を混合する容量２０［Ｌ］の混合層、４はその混合層３内に配置された４枚羽プロペラ、５はその４枚羽プロペラ４を６０〜１２００［ｒｐｍ］で回転駆動させるためのインバータ制御モータ、６は混合材料を取り出す配管、７はその配管７の途中に設けられた電磁弁、８は容量１００［Ｌ］の攪拌槽、９は攪拌槽８内に配置された４枚羽の２層プロペラ、１０はその２層プロペラ９を回転駆動するモータ、１１は攪拌材料を取り出して貫流蒸気ボイラに供給する配管である。

配管１から、Ａ重油、水、２種類の非イオン系界面活性剤を、それぞれ流量制御弁２を介して混合槽３に所定の混合比率で投入し、モータ５によって４枚羽プロペラ４を約４００［ｒｐｍ］で約８分間回転し攪拌して、約２０［Ｌ］のＷ／Ｏ可溶化型加水燃料を製造する。このＷ／Ｏ可溶化型加水燃料は、攪拌槽８内のＷ／Ｏ可溶化型加水燃料の量が半分（５０［Ｌ］）以下になると配管６と電磁弁７を介し、攪拌槽８に供給される。攪拌槽８に供給されたＷ／Ｏ可溶化型加水燃料はモータ１０によって回転する２層プロペラ９で攪拌される。攪拌槽８で攪拌されたＷ／Ｏ可溶化型加水燃料は配管１１から、蒸気貫流ボイラ（換算蒸発量７５０［ｋｇ／ｈ］、Ａ重油消費量４９．８［Ｌ／ｈ］、ボイラ効率８８［％］以上の規格）のオイルバーナーオイルポンプ、噴霧用電磁バルブを介して噴霧ノズルに供給され、当該ボイラの燃焼シーケンスにより噴霧燃焼される。

２種類の非イオン系界面活性剤として、ＨＬＢ値が１３の第１の非イオン系界面活性剤とＨＬＢが４．３の第２の非イオン系界面活性剤を用いた。なお、非イオン化系界面活性剤とは、水に溶けてもイオン性を示さないが、界面活性を呈する界面活性剤である。また、ＨＬＢは、Hydrophile-Lipophile Balanceの略で、界面活性剤の水と油への親和性の程度を表す値である。ＨＬＢの値が大きいほど水への親和性が高い。ＨＬＢ値が１３の界面活性剤としてヤシ油脂肪酸ジエタノールアミドを使用し、ＨＬＢ値が４．３の界面活性剤としてポリオキシエチレンソルビタンモノオレートを使用し、これにより混合比率を異ならせた２種類の添加剤を製造し、この添加剤をＡ重油と水に添加して２種類のＷ／Ｏ可溶化型加水燃料を製造し、それぞれ上記ボイラで燃焼させる実験を行いボイラ効率を得た。

＜実施例１＞（Ｗ／Ｏ可溶化型加水燃料使用：図２参照）
配管１から、１バッチ分として、Ａ重油＝１４［Ｌ］、水＝４［Ｌ］、ヤシ油脂肪酸ジエタノールアミド＝１．８［Ｌ］、ポリオキシエチレンソルビタンモノオレート＝０．２［Ｌ］（つまり、Ａ重油：水：添加剤の容量比％＝７０：２０：１０）を、流量制御弁２を介して混合槽３に供給し混合攪拌した。

このとき、Ａ重油に水を加え、攪拌させながらヤシ油脂肪ジエタノールアミドを加え、ポリオキシエチレンソルビタンモノオレートを徐々に加えてゆくと、混合液は突然透明度の高い可溶化液に変化する。

ただし、この状態にさらにポリオキシエチレンソルビタンモノオレートを加えると、再度乳化状態に戻る。そして、粘度が増加し、それ以上ポリオキシエチレンソルビタンモノオレートを追加しても粘度が増加するだけで、可溶化状態には戻らない。乳化状態になると時間経過とともに油水分離が発生するが、可溶化状態になれば、長期間放置しても油水分離は発生しない。

本実施例では、製造したＷ／Ｏ可溶化型加水燃料の粘度は、約１２［ｍＰａ・Ｓ］であった。図２に示すように、このＷ／Ｏ可溶化型加水燃料を綿棒に染みこませて燃焼させても、加水粒子がはじけることはなかった。また、製造後約７ケ月経過しても状態に変化は無く安定し、分離しなかった。

混合槽３内で攪拌プロペラ４で約４００［ｒｐｍ］で混合攪拌して製造後、攪拌槽８を介して配管１１からボイラオイルバーナーに供給し、蒸気発生後１時間以上噴霧燃焼させ、１時間分のボイラ効率を算出した。このときの使用ボイラは、日本サーモエナー製のＥＱＳ−７５１ＫＳII、蒸気圧力１［ｋｇ／ｃｍ^２］、蒸気温度１２０［℃］（過熱蒸気の比エンタルピは２７０６．５４［ｋＪ／ｋｇ］）である。

なお、攪拌槽８に貯蔵されたＷ／Ｏ可溶化型加水燃料が５０［Ｌ］まで低下すると、混合槽３でＷ／Ｏ可溶化型加水燃料を２０［Ｌ］製造して攪拌槽８に供給することを繰り返し、攪拌槽８の貯蔵量が１００［Ｌ］になると、混合槽３での加水燃料製造を停止するシステムとした。

ボイラ効率ηは、
η＝Ｇ×（ｈ２−ｈ１）×１００／（Ａ×Ｂ）・・・（１）
で求められる。Ｇは実際蒸発量（実際給水量ブロー無しの場合は給水量）［ｋｇ］、ｈ２は蒸気の比エンタルピ［ｋＪ／ｋｇ］、ｈ１は給水の比エンタルピ［ｋＪ／ｋｇ］、Ａは燃料消費量［ｋｇ］、Ｂは燃料低発熱量［ｋＪ／ｋｇ］である。

ここで、比エンタルピとは、単位質量がもつ全エネルギー［ｋＪ／ｋｇ］であり、温度（圧力）によって決まる。また、燃料発熱量には低発熱量と高発熱量があり、ボイラ効率算出には低発熱量が使用される。燃料には水分が含まれており、その水分が加熱され水蒸気（過熱蒸気）になるが、その水蒸気が１００℃以下の低い温度の水管などで冷やされると凝縮して水となり、凝縮潜熱が発生する。この凝縮潜熱も含めた発熱量は高発熱量と呼ばれている。低発熱量は、水蒸気のまま排出され凝縮潜熱の発生がない場合の発熱量であるが、凝縮潜熱を利用するボイラ構造の場合、凝縮潜熱が加わるために、低発熱基準で考えるボイラ効率では、１００［％］を超えることがある。

本実施例では、添加剤（ヤシ油脂肪酸ジエタノールアミド＝１．８［Ｌ］、ポリオキシエチレンソルビタンモノオレート＝０．２［Ｌ］）を熱量として加えないときは、図２から、
Ｇ＝２６２［ｋｇ］
ｈ２＝２７０６．５４［ｋＪ／ｋｇ］
ｈ１＝１１７．２１［ｋＪ／ｋｇ］
Ａ＝１６．１６１［ｋｇ］（Ａ重油消費量）
Ｂ＝４２３００［ｋＪ／ｋｇ］（燃料低発熱量＝Ａ重油低発熱量）
であった。

よって、添加剤を熱量として加えないときのボイラ効率ηは、
η＝２６２×（２７０６．５４−１１７．２１）×１００／（１６．１６１×４２３００）
＝９９．２４［％］
となった。

また、添加剤を２．１５［ｋｇ］としてそれを熱量として加えた場合は、
Ａ＝１６．１６１＋２．１５
＝１８．３１１［ｋｇ］
となる。

さらに、図２に示したように、重油含有量が１６．１６１［ｋｇ／ｈ］、その低発熱量が４２３００［ｋＪ／ｋｇ］、添加剤含有量が２．１５［ｋｇ／ｈ］、その低発熱量が２５０００［ｋＪ／ｋｇ］であったので、Ａ重油と添加剤の平均発熱量である燃料低発熱量Ｂは、
Ｂ＝（１６．１６１×４２３００＋２．１５×２５０００）/（１６．１６１＋２．１５）
＝４０２６８［ｋＪ／ｋｇ］
となる。

よって、添加剤を加えたときのボイラ効率ηは、
η＝２６２×（２７０６．５４−１１７．２１）×１００／（１８．３１１×４０２６８）
＝９２．００［％］となった。

＜実施例２＞（Ｗ／Ｏ可溶化型加水燃料使用：図３参照）
配管１から、１バッチ分として、Ａ重油＝１２［Ｌ］、水＝４．６［Ｌ］、ヤシ油脂肪酸ジエタノールアミド＝３［Ｌ］、ポリオキシエチレンソルビタンモノオレート＝０．３［Ｌ］（つまり、Ａ重油：水：添加剤の容量％＝６０：２３：１７）を、流量制御弁２を介して混合槽３に供給し混合攪拌した。

このとき、Ａ重油に水を加え、攪拌させながらヤシ油脂肪ジエタノールアミドを加え、ポリオキシエチレンソルビタンモノオレートを徐々に加えてゆくと、混合液は突然透明度の高い可溶化液に変化する。ただし、この状態にさらにポリオキシエチレンソルビタンモノオレートを加えると、再度乳化状態に戻る。

本実施例では、製造したＷ／Ｏ可溶化型加水燃料の粘度は、約１０［ｍＰａ・Ｓ］であった。図３に示すように、このＷ／Ｏ可溶化型加水燃料を綿棒に染みこませて燃焼させても、加水粒子がはじけることはなかった。また、製造後約７ケ月経過しても状態に変化は無く安定し、分離しなかった。

以下、実施例１と同様、このＷ／Ｏ可溶化型加水燃料をボイラオイルバーナーに供給し、蒸気発生後１時間以上噴霧燃焼させ、１時間分のボイラ効率を算出した。このときの使用ボイラは、日本サーモエナー製のＥＱＳ−７５１ＫＳII、蒸気圧力０．７５［ｋｇ／ｃｍ^２］、蒸気温度１１６［℃］（過熱蒸気の比エンタルピは２７００．０４［ｋＪ／ｋｇ］）である。

本実施例では、添加剤（ヤシ油脂肪酸ジエタノールアミドが３［Ｌ］、ポリオキシエチレンソルビタンモノオレートが０．３［Ｌ］）を熱量として加えないときは、
Ｇ＝２３９［ｋｇ］
ｈ２＝２７００．０４［ｋＪ／ｋｇ］
ｈ１＝１１７．２１［ｋＪ／ｋｇ］
Ａ＝１２．８７９［ｋｇ］（Ａ重油消費量）
Ｂ＝４２３００［ｋＪ／ｋｇ］（燃料低発熱量＝Ａ重油低発熱量）
であった。

よって、添加剤を熱量として加えないときのボイラ効率ηは、
η＝２３９×（２７００．０４−１１７．２１）×１００／（２４．９６×４２３００）
＝１１３．３１［％］
となった。このように、凝縮潜熱を利用するボイラ構造の場合、凝縮潜熱が加わるために、低発熱基準で考えるボイラ効率は、１１３．３１［％］になった。

また、添加剤を３．４０［ｋｇ］としてそれを熱量として加えた場合は、
Ａ＝１２．８７９＋３．４０
＝１６．２７９［ｋｇ］
となる。

さらに、図３に示したように、重油含有量が１２．８７９［ｋｇ／ｈ］、その低発熱量が４２３００［ｋＪ／ｋｇ］、添加剤含有量が３．４０［ｋｇ／ｈ］、その低発熱量が２５０００［ｋＪ／ｋｇ］であったので、Ａ重油と添加剤の平均発熱量である燃料低発熱量Ｂは、
Ｂ＝（１２．８７９×４２３００＋３．４０×２５０００）/（１２．８７９＋３．４０）
＝３８６８８［ｋＪ／ｋｇ］
となる。

よって、添加剤を熱量として加えたときのボイラ効率ηは、
η＝２３９×（２７００．０４−１１７．２１）×１００／（１６．２７９×３８６８８）
＝９８．０２［％］
となった。

＜参考例１＞（Ｗ／Ｏ乳化型加水燃料使用：図４参照）
参考までに、Ａ重油：水：添加剤の容量％＝８０：２０：０．２のＷ／Ｏ乳化型加水燃料を使用した。このＷ／Ｏ乳化型加水燃料は、粘度が７５［ｍＰａ・Ｓ］であって、図４に示すように、約２週間放置すると油と水が分離した。一般滴に、Ｗ／Ｏ乳化型加水燃料は、加水のミセル粒子の粒径が２〜２０［μｍ］程度に分布し、粒径が１０［μｍ］以上になると図４に示したように燃焼時にパチパチと音を立てて水分がはぜる現象が発生する。これをボイラ燃料として燃焼させた場合は、２５［Ｌ／ｈ］程度の流量まではＡ重油燃焼と変わらないが、３０［Ｌ／ｈ］を越える流量になるとボイラの煙道が音を立て振動を始め、さらに流量を増してミクロ爆発量が増大すると振動と音が激しくなる。また、爆風がオイルバーナーの燃焼空気供給ファン側にも戻るため、空気供給ファンの負荷が増大し当該ファンからも大きな騒音が発生し、運転は不可能となる。

そこで、Ｗ／Ｏ乳化型加水燃料での運転は、ボイラ煙道が振動しない程度の流量に合わせ運転を実施した。このときの使用ボイラは、日本サーモエナー製のＥＱＳ−７５１ＫＳII、蒸気圧力１．１［ｋｇ／ｃｍ^２］、蒸気温度１２２．２［℃］（過熱蒸気の比エンタルピは２７０９．１［ｋＪ／ｋｇ］）である。ここでは、添加剤を熱量として加えない場合は
Ｇ＝２８０［ｋｇ］
ｈ２＝２７０９．１３［ｋＪ／ｋｇ］
ｈ１＝８７．９０６［ｋＪ／ｋｇ］
Ａ＝１９．４９［ｋｇ］
Ｂ＝４２３００［ｋＪ／ｋｇ］
であった。

よって、添加剤を熱量として加えないときのボイラ効率ηは、
η＝２８０×（２７０９．１３−８７．９０６）×１００／（１９．４９×４２３００）
＝８９．０１［％］
となった。

また、添加剤を０．４５［ｋｇ］としてそれを熱量として加えた場合は、
Ａ＝１９．４９＋０．４５
＝１９．９４［ｋｇ］
となる。

さらに、図４に示したように、重油含有量が１９．４９［ｋｇ／ｈ］、その低発熱量が４２３００［ｋＪ／ｋｇ］、添加剤含有量が０．４５［ｋｇ／ｈ］、その低発熱量が２５０００［ｋＪ／ｋｇ］であったので、Ａ重油と添加剤の平均発熱量である燃料低発熱量Ｂは、
Ｂ＝（１９．４９×４２３００＋０．４５×２５０００）/（１９．４９＋０．４５）
＝４１９０６［ｋＪ／ｋｇ］
となる。

よって、添加剤を熱量として加えたときのボイラ効率ηは、
η＝２８０×（２７０９．１３−８７．９０６）×１００／（１９．９４×４１９０６）
＝８７．８［％］
となった。

＜参考例２＞（Ａ重油のみ使用：図５参照）
Ａ重油のみを使用した場合のボイラ効率を以下に記す。このときの使用ボイラは、日本サーモエナー製のＥＱＳ−７５１ＫＳII、蒸気圧力１．２［ｋｇ／ｃｍ^２］、蒸気温度１２７．７［℃］（過熱蒸気の比エンタルピは２７１１．２４［ｋＪ／ｋｇ］）である。
Ｇ＝２９５［ｋｇ］
ｈ２＝２７１１．２４［ｋＪ／ｋｇ］
ｈ１＝１１７．２１［ｋＪ／ｋｇ］
Ａ＝２０．２７１４９［ｋｇ］（Ａ重油消費量）
Ｂ＝４２３００［ｋＪ／ｋｇ］（Ａ重油発熱量）
であった。

よって、ボイラ効率ηは
η＝２９５×（２７１１．２４−１１７．２１）×１００／（２０．２７１４９×４２３００）
＝８９．２４［％］
となった。

さらに、ヤシ油脂肪酸ジエタノールアミドのＨＬＢ値（＝１３）とほぼ同じＨＬＢ値を示す液状非イオン界面活性剤の代替え剤として、松本油脂製薬のマーポンＣＳ−４０Ｋ（ＨＬＢ＝１３．０）、松本油脂製薬のマーポンＮＰ−１０（ＨＬＢ＝１３．３）、三洋化成工業のサンノニックＳＳ−７０（ＨＬＢ＝１２．１）、三洋化成工業のナロアクテイＣＬ−８５（ＨＬＢ＝１２．６）を、ポリオキシエチレンソルビタンモノオレートと水とＡ重油を混合加算した加水燃料を作成してみたので、以下に記す。ここでは、ポリオキシエチレンソルビタンモノオレートとして、第１工業製薬のソルゲン４０を使用した。

＜参考例３＞（加水燃料：図６参照）
本参考例３の加水燃料は、Ａ重油：水：添加剤の容量％＝７０［ｍＬ］：２０［ｍＬ］:１０．５［ｍＬ］である。ただし添加剤は、マーポンＣＳ−４０Ｋ：ゾルゲン４０＝１０［ｍＬ］：０．５［ｍＬ］である。この参考例３では、図６に示すように、粒子の粗さは見えず、Ｗ／Ｏ乳化型に近い状態まで持って行けるが、６時間で油水分離が発生した。

＜参考例４＞（加水燃料：図７参照）
本参考例４の加水燃料は、Ａ重油：水：添加剤の容量％＝７０［ｍＬ］：２０［ｍＬ］:１０．５［ｍＬ］である。ただし添加剤は、マーポンＮＰ−１０：ゾルゲン４０＝１０［ｍＬ］：０．５［ｍＬ］である。この参考例４では、図７に示すように、粒子が粗く２層に分離し、下部がゲル（団子）状態となった。

＜参考例５＞（加水燃料：図８参照）
本参考例５の加水燃料は、Ａ重油：水：添加剤の容量％＝７０［ｍＬ］：２０［ｍＬ］:１０．５［ｍＬ］である。ただし添加剤は、サンノニックＳＳ−７０：ゾルゲン４０＝１０［ｍＬ］：０．５［ｍＬ］である。この参考例５でも、図８に示すように、粒子が粗く２層に分離した。

＜参考例６＞（加水燃料：図９参照）
本参考例６の加水燃料は、Ａ重油：水：添加剤の容量％＝７０［ｍＬ］：２０［ｍＬ］:１０．５［ｍＬ］である。ただし添加剤は、ナロアクテイＣＬ−８５：ゾルゲン４０＝１０［ｍＬ］：０．５［ｍＬ］である。この参考例６でも、図９に示すように、粒子が粗く２層に分離した。

＜まとめ＞
実際に燃焼試験を行った前記の実施例１，２と参考例１，２をまとめると、図１０に示す通りとなる。本発明のＷ／Ｏ可溶化型加水燃料は、実施例１，２ともに、参考例１，２と比べてボイラ効率が優れており、燃料削減および化石燃料削減の観点から有益である。参考例３〜６の加水燃料は使用に適しなかった。特に、ＨＬＢ値がヤシ油脂肪酸ジエタノールアミドとほぼ同じであっても、マーポンＣＳ−４０Ｋ、マーポンＮＰ−１０、サンノニックＳＳ−７０、ナロアクテイＣＬ−８５等の材料ではＷ／Ｏ可溶化ができないことが確認された。

以上説明したように、本発明のＷ／Ｏ可溶化型加水燃料を製造する際に必要な添加剤は、２種類の非イオン系界面活性剤で構成される。このため、Ａ重油又は灯油等の油と水にこの添加剤を加えて混合攪拌する１工程でＷ／Ｏ可溶化型加水燃料を製造することが可能であり、ボイラを運転しながら当該のＷ／Ｏ可溶化型加水燃料をリアルタイムで製造し当該ボイラに供給することが可能となる。

また、これらのＷ／Ｏ可溶化型加水燃料は、加水のミセル粒子の粒径が４０［ｎｍ］程度と非常に小さく均等に油中に分散している。このため、個々の加水粒子のミクロ爆発は小さく且つその加水粒子の周りを取り囲む油膜を効率よく微細化させるので、重油と同様の燃焼が行われる。このＷ／Ｏ可溶化型加水燃料を綿棒等に染み込ませて燃焼させた時に、加水分がはぜることなくＡ重油や灯油と同一火炎燃焼することを確認している。

なお、以上の実施例１，２では添加剤として、第１の非イオン系界面活性剤としてＨＬＢ＝１３のヤシ油脂肪酸ジエタノールアミドを使用し、第２の非イオン系界面活性剤として、ＨＬＢ＝４．３のポリオキシエチレンソルビタンモノオレート（製品名：ソルゲン４０、第１工業製薬）を使用した例を説明した。

しかし、第２の非イオン系界面活性剤としては、これに限られず、ＨＬＢ＝４〜８のものを使用出来る。例えば、ＨＬＢ＝６．５のポリオキシアルキレンラウリエーテル（製品名：ＤＡＳＨ４０３、第１工業製薬）、ＨＬＢ＝８．０のポリオキシエチレンアルキルエーテル（製品名：エマルミン４０、三洋化成工業）、その他を使用しても本発明の効果を得ることができる。

また、第１の非イオン系界面活性剤と第２の非イオン系界面活性剤の容量比（％）は、実施例１では１．８：０．２、実施例２では３：０．３のように、ほぼ９０：１０であったが、第１の非イオン系界面活性剤が８０〜９５［％］、第２の非イオン系界面活性剤が２０〜５［％］程度の範囲であれば、本発明の効果を得ることができる。

さらに、Ｗ／Ｏ可溶化型加水燃料の材料の容量比［％］は、実施例１ではＡ重油：水：添加剤＝７０：２０：１０であり、実施例２では６０：２３：１７であったが、これについても、Ａ重油等の油：水：添加剤＝（６０〜８０）：（２０〜２５）：（３〜２０）の範囲であれば、本発明の効果を得ることができる。

１：配管、２：流量制御弁、３：混合槽、４：４枚羽プロペラ、５：モータ、６：配管、７：電磁弁、８：攪拌槽、９：２層プロペラ、１０：モータ、１１：配管

Claims

Ａ重油又は灯油等の油と水に添加剤を添加して混合したＷ／Ｏ可溶化型加水燃料であって、
前記添加剤は、第１の非イオン系界面活性剤としてのヤシ油脂肪酸ジエタノールアミド８０〜９５容量％と、ＨＬＢ値が４〜８の第２の非イオン系界面活性剤２０〜５容量％とを、互いに混合してなることを特徴とするＷ／Ｏ可溶化型加水燃料。
請求項１に記載のＷ／Ｏ可溶化型加水燃料において、
前記第２の非イオン系界面活性剤は、ポリオキシエチレンソルビタンモノオレート、ポリオキシアルキレンラウリエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエーテルの内から選択した１つであることを特徴とするＷ／Ｏ可溶化型加水燃料。
請求項１又は２に記載のＷ／Ｏ可溶化型加水燃料において、
前記油が７０容量％、前記水が２０容量％、前記添加剤が１０容量％の混合割合、又は前記油が６０容量％、前記水が２３容量％、前記添加剤が１７容量％の混合割合でなることを特徴とするＷ／Ｏ可溶化型加水燃料。