專利名稱：：乳化裝置及使用該乳化裝置的乳劑精制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及為了制造用于各種燃燒器及汽車等內(nèi)燃機的乳化燃料、化妝品、食品等而使用的乳化裝置及使用該乳化裝置的乳劑精制方法。
背景技術(shù)：
：以前，廣為周知的是將水混入燃料油并微?；蟮娜榛剂蠂娚涞饺紵隣t內(nèi)燃燒的乳化燃燒方式。乳化燃料是指向A重油、B重油、C重油、再生油等液體燃料中混入310%的水，乳化后包含微小水粒子的液體燃料，這種乳化燃料通過燃燒器吹進使之燃燒，通過燃料粒子中包含的水粒子在燃燒器內(nèi)的高溫狀態(tài)下發(fā)生的微爆，燃料粒子被進一步分裂，從而使燃料和空氣充分混合從而提高了燃燒效率。但是，讓本來是不溶于油的水均勻地分散在燃料油中，制造油水長時間不分離的穩(wěn)定化乳化燃料，并且還要讓這種乳化燃料長時間穩(wěn)定地燃燒，實際上是一個很困難的問題。本申請的發(fā)明人，以前曾提出過關(guān)于乳化燃料精制乳化器的專利申請(參照專利文獻1)。相對于以前的乳化器是在3個齒輪中，兩側(cè)配置大直徑的齒輪，將馬達與中間的齒輪連接，施加旋轉(zhuǎn)力而言，前述申請的該乳化器是在以前的乳化器的基礎(chǔ)上，解決了伴隨氣泡發(fā)生而導致的燃料粘度上升，也就是所謂的因發(fā)動機淤渣現(xiàn)象弓I起的管堵塞或燃燒不均弓I起的問題。專利文獻1:特開昭62-213829號公報
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的問題本發(fā)明人對前述專利文獻1中記載的乳化器做了進一步改良，對于以前的乳化器來說難點是油和水的混合，并且了解到當混入油和水之外的液體和空氣、可燃性氣體等氣體時，可以獲得水在油滴上以極微粒子狀的均勻狀態(tài)分散的乳劑，通過這個想到了本發(fā)明。本發(fā)明的目的在于，提供了可以在無需添加乳化劑的情況下，通過將水粒子微粒子化后均勻地分散在油滴上，而精制穩(wěn)定乳劑乳化裝置，通過齒輪箱內(nèi)多個齒輪的旋轉(zhuǎn)，將包含油和水的粒子分散的精制乳劑的乳化裝置，其特征在于前述齒輪的直徑按照油及水等的壓送方向逐漸減小，在各齒輪的旋轉(zhuǎn)軸處于平行的狀態(tài)下設(shè)置齒輪，前述各齒輪收納在齒輪箱內(nèi)，在收納大直徑齒輪的齒輪箱壁面上設(shè)置油的供給孔、水的供給孔、油及水以外的第三成分的供給孔，同時在收納小直徑齒輪的齒輪箱的壁面上設(shè)置排出乳劑的排出口。(權(quán)利要求1)。另外，為了解決前述課題，本發(fā)明是將前述乳化裝置上設(shè)置的油的供給孔和乳劑的排出口設(shè)置為與油及水等的行進方向相平行，并且水的供給孔和前述第三成分的供給孔相對于油及水等的行進方向分別垂直并且彼此相對設(shè)置。(權(quán)利要求2)。另外，為了解決前述的課題，本發(fā)明最好在前述乳化裝置中安裝的齒輪是齒輪直徑越大的齒數(shù)越多，并且無論哪個齒輪其相鄰齒輪的齒數(shù)差都相同。(權(quán)利要求3)。另外，為了解決前述課題，本發(fā)明在前述乳化裝置的齒輪箱內(nèi)設(shè)置了溫度調(diào)節(jié)器，并且對供給油的粘度進行控制(權(quán)利要求4)。另外，為了解決前述課題，本發(fā)明中采用前述齒輪的旋轉(zhuǎn)軸垂直于地面的方式設(shè)置前述齒輪。(權(quán)利要求5)。另外，為了解決前述課題，本發(fā)明使用前述的任何一個乳化裝置，將作為第三成分的油及水以外的液體或氣體當中的任何一種，以及油和水分別從各自的供給孔供給的方式精制乳劑，以此為特征的乳劑精制方法最佳(權(quán)利要求6)。另外，為了解決前述課題，本發(fā)明使用前述的任何一個乳化裝置，從油的供給孔供給燃料油、從水的供給孔供給水、從第三成分的供給孔供給空氣、可燃性氣體、可燃性液體或這其中的任何的組合來精制乳化燃料，以此為特征的乳劑精制方法最佳(權(quán)利要求7)。發(fā)明的效果本發(fā)明的乳化裝置，如前述那樣，按照齒輪直徑從大逐漸到小進行配置，可以獲得5微米以下水微粒均勻地分散在油粒子上的乳劑。這種乳劑無需添加乳化劑穩(wěn)定性也很好，即使流量和溫度發(fā)生變化也很穩(wěn)定。并且，即使油和水分離，只要通過輕循環(huán)或振動就很容易地實現(xiàn)均勻分散。另外，通過添加重油或再生油等的燃料油和水，混入空氣或可燃性氣體等，可以獲得水的微粒子均勻地分散在油滴粒子上的乳化燃料。該乳化燃料在能夠保持長時間穩(wěn)定燃燒的基礎(chǔ)上，在幾乎接近于完全燃燒更進一步提高燃燒效率的同時，對降低排氣中的粉塵和NOx也有效果。有助于節(jié)約燃料費，因為廢油再生后可以作為高質(zhì)量的燃料油利用，所以從資源的有效利用和經(jīng)濟的觀點來看也極其優(yōu)越。并且，在蛋黃醬或番茄醬等食品中，通過使用本發(fā)明的乳化裝置對食用油、水、雞蛋等的粉碎物進行乳化的微粒子化會使其變得更加美味可口?；瘖y品也同樣，通過微粒子化可以起到更好的潤膚效果。具體實施方式本發(fā)明的最佳實施方式(以下稱為"實施方式")，在下面進行詳細的說明，但本發(fā)明不僅限于該實施方式。圖1是本發(fā)明實施狀態(tài)的該乳化裝置的齒輪箱內(nèi)部收納齒輪狀態(tài)下的中間板的示意圖，圖2是本發(fā)明實施狀態(tài)的該乳化裝置的部分縱剖面圖，圖3是與本發(fā)明實施狀態(tài)的該乳化裝置的底側(cè)壁板的示意圖。圖4是本發(fā)明實施狀態(tài)的該乳化裝置的一個實施例的線路圖。在各圖中，表示同一部件或同一部分時，都用相同的符號表示。在圖1和圖2中，1是實施狀態(tài)下的該乳化裝置，在齒輪箱2的內(nèi)側(cè)，按照第一齒輪3a、第二齒輪3b、第三齒輪3c、第四齒輪3d的順序，齒輪3的直徑按照從大到小的順序使相鄰的齒輪在相互嚙合的狀態(tài)下配置。雖然齒輪的齒數(shù)沒有特別的限定，但是在本發(fā)明的實施形態(tài)中，第一齒輪3a第四齒輪3d的齒輪的齒數(shù)分別是20、18、16、14，第一齒輪3a和第二齒輪3b、第二齒輪3b和第三齒輪3c、第三齒輪3c和第四齒輪3d之間的齒數(shù)差都是2個，像這樣相鄰齒輪的齒數(shù)差都相同的齒輪設(shè)計最佳。這樣齒輪的直徑越大齒數(shù)越多，并且由于無論對哪個齒輪而言和相鄰齒輪的齒數(shù)差相同，由此可以防止乳劑倒流，從而增加剪切力。齒輪箱2由具有支持各齒輪3a、3b、3c、3d各軸的軸承部3e、3f、3g、3h的蓋側(cè)壁板2a及底側(cè)壁板2c和這兩側(cè)壁板中間夾持的中間板2b組成，這3板的接合面上為了將齒輪包圍而設(shè)有密封件4，在各螺栓孔14上穿過螺栓擰緊，使3板貼緊固定。前述中間板2b的內(nèi)側(cè)連續(xù)設(shè)置有為了收納齒輪的齒輪收納部5。第一齒輪3a的齒頂和齒輪收納部5的壁面接近，第二齒輪3b、第三齒輪3c、第四齒輪3d和齒輪收納部5的壁面之間如圖1所示，在一側(cè)設(shè)有略微寬一點的間隙3i、3j、3k。并且，如圖3所示底側(cè)壁板2c的底部埋設(shè)有和溫度傳感器13聯(lián)動的加熱器12等溫度調(diào)節(jié)器，與供給油的溫度聯(lián)動，從而對其粘度進行控制。在收納最大直徑的第一齒輪3a的齒輪箱的周壁面上，油的供給孔6a基本是和油及水的行進方向平行設(shè)置的，水的供給孔6b和第三成分的氣體乃至液體的供給孔6c分別和油及水的行進方向幾乎垂直且彼此相對設(shè)置。并且，在收納最小直徑的第四齒輪3d的齒輪箱的壁面上，乳劑排出口7幾乎是按照和油及水的行進方向平行地被設(shè)置。前述供給孔6a、6b、6c和分別引入油、水及氣體等的不銹鋼制導管相連接，排出口7和排出乳劑的不銹鋼制導管相連接。水通過水泵壓送，從供給孔6b以霧狀供給，其它的油等隨著第一齒輪3a的旋轉(zhuǎn)，通過第一齒輪收納部5內(nèi)壓力的負壓化從各供給孔抽吸。第一齒輪3a的旋轉(zhuǎn)軸穿過一側(cè)的蓋側(cè)壁板2a和馬達M連接，通過馬達M的旋轉(zhuǎn)力向箭頭方向旋轉(zhuǎn)。第二齒輪3b、第三齒輪3c、第四齒輪3d和第一齒輪3a聯(lián)動旋轉(zhuǎn)。而且，如圖1所示，在相鄰齒輪的嚙合部，為了使一方齒輪的齒頂端部和另一方齒輪的齒谷部之間產(chǎn)生間隙，稍微留有一點間隙進行配置，通過旋轉(zhuǎn)的齒輪齒將水、油和氣體乃至液體按照第一齒輪3a、第二齒輪3b、第三齒輪3c、第四齒輪3d的順序輸送的同時，通過齒輪的齒頂和齒輪箱壁面之間及齒輪的齒和齒之間動作的剪切力，在被粉碎成微小粒子的同時，形成這些微小粒子均勻分散的乳劑。在本實施形態(tài)的該乳化裝置中，在第二齒輪3b、第三齒輪3c、第四齒輪3d和齒輪收納部5的壁面之間，在一側(cè)設(shè)有略微寬一點的間隙3i、3j、3k，并且由于齒輪的旋轉(zhuǎn)軸相對于大地呈垂直方向設(shè)定，如圖5所示，受到重力的影響，油、水和其它的液體乃至氣體一邊沿著齒輪的旋轉(zhuǎn)面垂直方向的上下流19，一邊被輸送到排出口的方向。此期間，在間隙3i處，通過齒輪的旋轉(zhuǎn)方向和同側(cè)齒輪箱壁面一側(cè)產(chǎn)生的與齒輪旋轉(zhuǎn)方向反向的對流18劇烈摩擦，通過對流摩擦混合20和齒輪強大的剪切力剪切混合21的二個步驟的作用使油和水混合而乳化。這種現(xiàn)象己通過觀察具有透明齒輪箱實驗設(shè)備的運轉(zhuǎn)狀態(tài)得到確認。經(jīng)過前述工序，水粒子被粉碎得更小，通過將水粒子以更多且緊密結(jié)合的狀態(tài)進入油粒子間，使油和水的微粒子難以分離，從而精制出長時間穩(wěn)定的乳劑。傳統(tǒng)方式的精制乳劑燃料油的乳化器，只是將油和水通過齒輪變成微粒子，但是在與本發(fā)明涉及的乳化裝置中，為了在油和水中混入其它的氣體或液體的狀態(tài)下產(chǎn)生剪切作用，涉及的氣體或液體介入到油和水之間，考慮將油和水的粒子粉碎成更加細小的微小粒子。另外，在本實施形態(tài)涉及的乳化裝置中，通過將水混入到重油乃至再生油等燃料油、空氣或酒精等可燃性液體中進行乳化，在獲得利用以前的膠體磨或機械性粉碎中不可能微粒子化的水微粒子的同時，通過空氣乃至酒精成分附著乃至溶解到水粒子中，促進燃燒的反應(yīng)，可以進一步提高燃燒效率。在本實施形態(tài)涉及的乳化裝置中，油、水和第三成分的混入比例雖然沒有被限定，但是，例如通過重油乃至再生油等燃料油精制乳化燃料時，相對于燃料油9775%重量，將水以320重量％，空氣、可燃性氣體乃至可燃性液體5重量％以下的比例混入最佳。水的混入率根據(jù)燃料油的種類適當選擇，對于A重油等粘度比較低的在310重量％，對于C重油或再生油等粘度比較高的在520重量％的范圍選擇最佳。如果水分太多反而可能降低燃燒效率。在A重油、B重油、C重油、再生油等液體燃料中混入水，乳化后的包含微小水粒子的液體燃料，成為油粒子周圍附著微小水粒子的W/0型(Waterinoi1)乳化燃料。通常，通過燃燒器的燃料噴霧器的油粒子直徑是30130微米，但是本實施狀態(tài)涉及的乳化裝置精制的乳化燃料中在油粒子周圍包含很多直徑在5微米以下的多個水粒子(參照圖6)。因此，通過在燃燒器內(nèi)的高溫狀態(tài)下的微爆，噴霧微粒子被顯著分化，擴大和周圍氧氣的接觸面積，從而促進燃燒反應(yīng)，顯著提高燃燒效率。在圖4表示的乳化裝置的一個實施例的線路圖中，重油供給箱8、水箱W及第三成分容器G和通過導管連接的乳化裝置1、乳化燃料罐9、鍋爐IO，分別經(jīng)流量自動調(diào)節(jié)閥MV1,MV2,MV3，通過輸送用管ll連接。并且重油供給箱8和鍋爐10經(jīng)流量自動調(diào)節(jié)閥MV4設(shè)置成直接連線。而且，在重油供給箱8和乳化裝置1的中間設(shè)置是溫度調(diào)節(jié)器的加熱器12和濾網(wǎng)15。通過設(shè)置溫度調(diào)節(jié)器使供給乳化裝置1的油分的粘度保持恒定，和乳化裝置1內(nèi)的溫度調(diào)節(jié)器12、13相互作用，在保持供給量和排出量均衡的同時，使乳化裝置內(nèi)的剪切力或剪切作用恒定，可以精制更加均一、穩(wěn)定的乳劑。并且通過設(shè)置連接重油供給箱8和鍋爐10的線路，即使在乳化裝置萬一不動作時也可以緊急地保持鍋爐的繼續(xù)運轉(zhuǎn)。乳化裝置1精制的乳化燃料，暫時存儲在乳化燃料罐9中，通過泵P輸送至鍋爐IO。為了供給穩(wěn)定的乳化燃料，乳化燃料罐9里可以準備攪拌機等。實施示例接下來，使用本實施狀態(tài)涉及的乳化裝置，將水約9重量％、空氣約3重量%混入到A重油約88重量％中進行乳化。圖5是將獲得的乳劑用燃料噴霧器噴射后使用400倍光學顯微鏡觀察到的照片。此照片中，在約1020微米的油滴間附著約38微米的水滴的微粒子。此乳化燃料在前述實施形態(tài)中記載的線路圖中表示的燃燒爐(Max351/h、爐體尺寸0800x4200L)中燃燒的結(jié)果，同普通的A重油燃燒時相比較，可以節(jié)約510%的燃料費。在前述實施例中，除A重油之外，對C重油、再生油、煤油、輕油分別按照同樣的方法精制乳劑，將得到的乳劑放進容器后在靜止的狀態(tài)下放置，測定到油水分離為止的時間的結(jié)果如下。A重油3天再生油5天C重油7天煤油3小時輕油4小時并且按照上述標準，在乳化汽油和水和乙醇時，確認出同煤油乃至輕油有同等的穩(wěn)定性。在前述實施例中，對于l)煤油、2)再生油、3)乳化燃料(水10%)、4)乳化燃料(水15%)、5)乳化燃料(水20%、燃燒量35)、6)乳化燃料(水20%、燃燒量15)，讓這些燃料在前述燃燒爐(Max351/h、爐體尺寸0800x4200L)中燃燒，通過目測燃燒室的火焰確認排出氣體中的黑煙或粉塵的同時，測定的CO，NOx，02各成分和爐內(nèi)溫度的結(jié)果在表1中表示。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage0</column></row><table>表1中的"排出氣體中的黑煙或粉塵"欄的評價如下。排出氣體中的黑煙或粉塵少。O:排出氣體中的黑煙或粉塵稍少。排出氣體中的黑煙或粉塵稍多。x:排出氣體中的黑煙或粉塵很多。根據(jù)表l，如果以煤油的最佳狀態(tài)為基準對各種燃料進行比較，只有再生油時NOx(氮氧化合物)多出4倍左右，排出氣體中的02最大(5.8%)。乳化燃料通過增加水的混合比例使NOx變少，02也變少了。排出氣體中的黑煙或粉塵僅與再生油相比乳化燃料的少，并且增加水的混合比例時變得更少。6)即使是乳化燃料(水20%、燃燒量15)也能保持了最佳的燃燒狀態(tài)。對于一般的燃燒器來說，為了讓燃料完全燃燒而大量送入空氣，但是通過使用乳化燃料，送入的空氣量減少而使因排出氣體導致的能源損失降低，已被確認有助于節(jié)約能源。并且雖然混入了界面活性劑的乳劑隨著時間的流逝活動粘度上升，但是根據(jù)本實施例，可以確認即使轉(zhuǎn)數(shù)上升乳劑的動態(tài)粘度也幾乎沒有變化。前述的實施形態(tài)及實施例是對油和水和油及水以外的第三成分進行混合乳化的乳化裝置的介紹，但是在與本申請發(fā)明涉及的乳化裝置中，關(guān)閉供給第三成分的供給孔，使用油和水的兩種成分的乳化裝置及使用該裝置的乳劑精制方法也包含在本申請發(fā)明內(nèi)。并且在不脫離本申請發(fā)明精神的前提下，可以進行各種各樣的改變，有關(guān)本申請發(fā)明相關(guān)的演變的發(fā)明毋庸贅言。產(chǎn)業(yè)上利用的可能性近年，工業(yè)用的機械油和業(yè)務(wù)用油的廢油幾乎都被廢棄這己經(jīng)成為問題，但是如果使用本發(fā)明的乳化裝置，作為燃料可以被有效利用，并且還可以節(jié)約燃料費，通過降低廢氣中包含的有害物質(zhì)減少環(huán)境污染，在產(chǎn)業(yè)上利用的可能性相當大。圖1是本發(fā)明實施狀態(tài)的該乳化裝置的齒輪箱內(nèi)收納齒輪狀態(tài)下的中間板的示意圖；圖2是本發(fā)明實施狀態(tài)的該乳化裝置的部分縱剖面圖。圖3是本發(fā)明實施狀態(tài)的該乳化裝置的底側(cè)壁板的平面圖。圖4是本發(fā)明實施狀態(tài)的該乳化裝置的一個實施例的線路圖。圖5是本發(fā)明實施狀態(tài)的該乳化裝置的間隙附近流體狀態(tài)說明圖。圖6是本實施例涉及的乳劑噴出粒子在光學顯微鏡下的照片。符號說明-l:乳化裝置、2:齒輪箱、2a:蓋側(cè)壁板、2b:中間板、2c:底側(cè)壁板、3:齒輪、3a:第一齒輪、3b:第二齒輪、3c:第三齒輪、3d:第四齒輪、3e,3f，3g,3h:軸承部、間隙:3i，3j,3k、4:密封件、5:齒輪收納部、5a:齒輪收納部壁面、6:供給孔、6a:油的供給孔、6b:水的供給孔、6c:第三成分的供給孔、7:排出口、8:重油供給箱、9:乳化燃料罐、IO:鍋爐、ll:輸送管、12:加熱器、13:傳感器、14:螺栓孔、15:濾網(wǎng)、18:對流、19:上下流、20:摩擦混合部、2L剪切混合部、22:齒輪旋轉(zhuǎn)方向；MV1,MV2,MV3,MV4:流量自動調(diào)節(jié)閥、M:馬達、P:泵、W:水箱、G:第三成分容器。權(quán)利要求1、一種乳化裝置，通過齒輪箱內(nèi)多個齒輪的旋轉(zhuǎn)，將包含油和水的粒子分散的精制乳劑的乳化裝置，其特征在于前述齒輪的直徑按照油及水等的壓送方向逐漸減小，在各齒輪的旋轉(zhuǎn)軸處于平行的狀態(tài)下設(shè)置齒輪，前述各齒輪收納在齒輪箱內(nèi)，在收納大直徑齒輪的齒輪箱壁面上設(shè)置油的供給孔、水的供給孔、油及水以外的第三成分的供給孔，同時在收納小直徑齒輪的齒輪箱的壁面上設(shè)置為排出乳劑的排出口。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的乳化裝置，其特征在于前述乳化裝置上設(shè)置的油的供給孔和乳劑的排出口設(shè)置為與油及水等的行進方向相平行，并且水的供給孔和前述第三成分的供給孔相對于油及水等的行進方向分別垂直并且彼此相對設(shè)置。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的乳化裝置，其特征在于前述乳化裝置中安裝的齒輪是齒輪直徑越大的齒數(shù)越多，并且無論哪個齒輪其相鄰齒輪的齒數(shù)差都相同。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的乳化裝置，其特征在于前述乳化裝置的齒輪箱內(nèi)設(shè)置了溫度調(diào)節(jié)器，并且對供給油的粘度進行控制。5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的乳化裝置，其特征在于采用前述齒輪的旋轉(zhuǎn)軸垂直于地面的方式設(shè)置前述齒輪。6、一種乳劑的精致方法，其特征在于使用權(quán)利要求15中任意一項所述的乳化裝置，將作為第三成分的除油及水以外的液體或氣體當中的任意一種，以及油和水分別從各自的供給孔供給精制乳劑。7、一種乳劑的精致方法，其特征在于使用權(quán)利要求15中任意一項所述的乳化裝置，從油的供給孔供給燃料油、從水的供給孔供給水、從第三成分的供給孔供給空氣、可燃性氣體、可燃性液體或這其中的任意的組合來精制乳化燃料。全文摘要本發(fā)明涉及不添加乳化劑將水粒子微?；⒕鶆虻姆稚⒃谟偷紊蠌亩品€(wěn)定乳劑的乳化裝置，使用該裝置的乳劑精制方法。通過齒輪箱內(nèi)收納的多個齒輪的旋轉(zhuǎn)，將包含油和水的粒子分散的精制乳劑的乳化裝置，所述齒輪的直徑按照油及水的壓送方向逐漸減小。文檔編號B01F3/08GK101325999SQ20058005227公開日2008年12月17日申請日期2005年12月13日優(yōu)先權(quán)日2005年12月13日發(fā)明者中山威申請人:生命未來制造有限公司