JP2003105343A - 高分子化合物の改質方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】各種高分子化合物の低分子化による改質を比較
的簡単な装置構成によって高効率で行うことができるよ
うにする。 【解決手段】高分子化合物の液１３を収容する収容部内
にアクチュエータ１７を接液状態で配置し、このアクチ
ュエータを高周波振動もしくは高速回転させて高分子化
合物に連続的に圧力変動を与え、高分子化合物の液中に
てキャビテーション気泡の連続的な発生および崩壊を繰
返させることにより、高分子化合物を低分子化すること
を特徴とする高分子化合物の改質方法を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高分子化合物の液
の高分子成分組成量を減少させて低分子化する高分子化
合物の改質方法および装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えばディーゼルエンジン車などは、経
由や重油を燃料として走行しているが、近年、排気ガス
に含まれるＮＯｘや未燃焼生成物や煤塵などの排出が大
気を汚染し、人間に健康被害をもたらしていることが社
会問題として取り上げられている。

【０００３】このため、ディーゼルエンジンの排気ガス
浄化を行うために種々の技術開発が行われ、エンジンの
排気パイプ先端部にセラミックスフィルタや特殊な触媒
装置を取付け、ＮＯｘや煤塵を減らす装置が開発され
た。

【０００４】ディーゼルエンジン車とりわけ大型トラッ
クでは、排気量が大きいために、エンジンから排出され
る排気ガス量も多量になり、これらの排気ガス浄化装置
は、大型の装置となってくる。

【０００５】また、排気ガスに含まれる種々の化学物質
を目の細かいフィルタや触媒表面に捕集するため、走行
距離が多くなるに従って、目詰まりが生じることとな
り、装置内部を定期的に洗浄し、目詰まりした物質を除
去する作業が必要となってくる。ある種の触媒などで
は、排気ガス中に含まれる化学物質を捕集し、酸化・還
元反応によってクリーンな別の物質に化学変化させるタ
イプのものもあるが、これらのタイプのものでも、未反
応部分は依然として存在するため、使用時間の経過とと
もに触媒表面が汚れるため、定期的な洗浄作業が必要と
なってくる。

【０００６】ディーゼルエンジントラック等は、一般に
長距離運搬などに使用されることが多いため、業務の関
係上、排ガス洗浄装置の頻繁な洗浄作業が時間的に確保
できない場合が多い。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
では、ディーゼルエンジン等に適用される排気ガス浄化
装置等が大型となったり、排気ガスに含まれる種々の化
学物質を目の細かいフィルタや触媒表面の目詰まり除去
のために、装置内部を定期的に洗浄して目詰まりした物
質を除去する作業が必要であった。また、触媒利用の装
置においては、未反応部分が依然として存在し、使用時
間の経過とともに触媒表面が汚れて定期的な洗浄作業が
必要となる等の不具合があった。

【０００８】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、ディーゼルエンジン用燃料その他各種高分子化
合物を燃焼前の段階で低分子化による改質を比較的簡単
な装置構成によって高効率で行うことができ、燃料排気
ガス中に含まれる有害な化学物質生成等の未然抑制が有
効に図れる高分子化合物の改質方法および装置を提供す
ることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、請求項１に係る発明では、高分子化合物の液を収
容する収容部内にアクチュエータを接液状態で配置し、
このアクチュエータを高周波振動もしくは高速回転させ
て前記高分子化合物に連続的に圧力変動を与え、前記高
分子化合物の液中にてキャビテーション気泡の連続的な
発生および崩壊を繰返させることにより、前記高分子化
合物を低分子化することを特徴とする高分子化合物の改
質方法を提供する。

【００１０】請求項２に係る発明では、高分子化合物の
液を収容する収容部と、この収容部内に設けられ、前記
高分子化合物と接液する面と直行する方向に振動できる
振動式アクチュエータと、この振動式アクチュエータを
その接液面と直行する方向に沿って高周波振動させる高
周波振動発生装置とを備えたことを特徴とする高分子化
合物の改質装置を提供する。

【００１１】請求項３に係る発明では、請求項２記載の
高分子化合物の改質装置において、振動式アクチュエー
タは、振動源として圧電型セラミックス振動子または超
磁歪材料製振動子を有することを特徴とする高分子化合
物の改質装置を提供する。

【００１２】請求項４に係る発明では、請求項３記載の
高分子化合物の改質装置において、高分子化合物の液を
一方向に沿って流動させる容器と、この容器内に前記液
の流動方向に間隔をもって段状に配置された振動式アク
チュエータとしての複数枚の振動盤とを備え、これら各
振動盤に通液用の孔をそれぞれ隣接する振動盤同士に異
なる配置で形成したことを特徴とする請求項３記載の高
分子化合物の改質装置を提供する。

【００１３】請求項５に係る発明では、高分子化合物の
液を収容する収容部と、この収容部内に設けられ、前記
高分子化合物とその外周面を接液させて回転できるロー
タの外周面に複数の突起物を設けた回転式アクチュエー
タと、この回転式アクチュエータをその軸心周りに高速
回転させる回転駆動装置とを備えたことを特徴とする高
分子化合物の改質装置を提供する。

【００１４】請求項６に係る発明では、請求項２から５
までのいずれかに記載の高分子化合物の改質装置におい
て、アクチュエータは高分子化合物に超音波振動を与え
る設定としたことを特徴とする高分子化合物の改質装置
を提供する。

【００１５】請求項７に係る発明では、請求項２から６
までのいずれかに記載の高分子化合物の改質装置を、エ
ンジン、ボイラ等の燃焼器の燃料供給路に配置し、燃料
改質用として適用したことを特徴とする燃料改質装置を
提供する。

【００１６】請求項８に係る発明では、請求項７記載の
燃料改質装置において、ディーゼルエンジンの燃料噴射
ポンプの前段に収容部を配置し、改質された燃料を前記
燃料噴射ポンプに供給する構成としたことを特徴とする
燃料改質装置を提供する。

【００１７】請求項９に係る発明では、請求項２から６
までのいずれかに記載の高分子化合物の改質装置をフロ
ン溶液やＰＣＢオイル等の有害有機物処理工程に配置
し、前記フロンやＰＣＢオイルの化学組成を変化させ、
無害化することを特徴とする高分子化合物の改質装置を
提供する。

【００１８】請求項１０に係る発明では、請求項２から
８までのいずれかに記載の高分子化合物の改質装置にお
いて、キャビテーション気泡を発生せしめるアクチュエ
ータの接液部にセラミックス等の高硬度材料を使用し、
キャビテーションによる壊触を防止することを特徴とす
る高分子化合物の改質装置を提供する。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る高分子化合物
の改質方法および装置の実施形態について図面を参照し
て説明する。なお、以下の実施形態においては、本発明
をディーゼルエンジンの燃料改質方法および装置として
適用した場合について説明する。

【００２０】第１実施形態（図１〜図３） 本実施形態は、ディーゼルエンジンの燃料（例えば軽
油）を改質する燃料改質方法および装置として実施した
ものである。アクチュエータは振動式であり、このアク
チュエータには圧電型の振動子を適用している。図１
は、ディーゼルエンジンおよびその燃料供給系統を概略
的に示す説明図であり、図２は燃料改質装置の構成を拡
大して示す説明図である。図３は燃料改質例を示す特性
図である。

【００２１】図１に示すように、本実施形態のディーゼ
ルエンジン１は一般的な構成のもので、燃料噴射ポンプ
２から、ピストン３の動作に伴って燃料をシリンダ４に
燃料供給パイプ５を介して噴霧する。シリンダ４内で
は、吸気・圧縮・爆発・排気を繰返すことによりピスト
ン３の往復駆動が行われ、エンジン本体部６に設けられ
た出力軸７が連続的に回転する。排気ガスは、エンジン
排気口８から排出される。

【００２２】このディーゼルエンジン１の燃料噴射ポン
プ２に燃料を供給する燃料供給系統は、燃料タンク９
と、燃料改質装置１０と、燃料供給ポンプ１１とを備え
ている。燃料タンク９には改質前の燃料１３が収容さ
れ、この改質前の燃料１３が燃料タンク９から１次燃料
供給パイプ１２ａを介して燃料改質装置１０に供給され
る。燃料改質装置１０は、燃料１３を収容する燃料収容
部としての密閉タンクからなる容器１４を有し、この容
器１４の例えば上部に設けた燃料導入口１４ａから改質
前の燃料１３を受け入れ、容器１４内で燃料改質を行
い、容器１４の下部に設けた燃料吐出口１４ｂから改質
後の燃料１５を吐出する。そして、燃料改質装置１０で
改質された燃料１５は、２次燃料供給パイプ１２ｂを介
して燃料供給ポンプ１１、燃料噴射ポンプ２に供給され
る。

【００２３】図２は、燃料改質装置１０の構成を詳細に
示している。容器１４の内底部に振動式アクチュエータ
１６が設けられている。この振動式アクチュエータ１６
は、例えば１枚の水平な平板状の振動子１７として構成
されており、容器１４の底部と平行に配置されている。
この振動子１７の平坦な上面１７ａが改質すべき燃料１
３と接液状態となっている。この振動子１７は、例えば
セラミックスや超硬合金などの硬度の高い材料によって
構成されている。この振動子１７の下面側に、この振動
子を高周波振動させる高周波振動発生装置１８が設けら
れ、この高周波振動発生装置１８によって振動子１７が
駆動される。

【００２４】高周波振動発生装置１８は、振動子１７の
下面に一体的に接合された振動源としての圧電素子１９
と、この圧電素子１９に高周波電流用ケーブル２０を介
して振動用電流を供給する高周波電源装置２１とを備え
ている。圧電素子１９は例えばセラミックス製とされ、
圧電作用によって振動子１７を接液面（上面）と直行す
る方向（上下方向）に沿って振動する。高周波電源装置
２１は、車両用バッテリーあるいは車両の発電機等の基
本電源２１ａからの電力Ｐを周波数変換し、高周波電流
を発生するものである。

【００２５】このような構成の燃料改質装置１０におい
ては、ディーゼルエンジン１の起動に際し、図示しない
スイッチ等により高周波電源装置２１から高周波電流が
圧電素子１９に供給され、これにより圧電素子１９に接
合された振動子１７が高周波振動する。振動子１７が燃
料１３中で高周波振動すると、振動子１７の表面１７ａ
に微細なキャビテーション気泡２２が発生し、振動子１
７の往復動作によって、このキャビテーション気泡２２
が形成・崩壊を繰返す。キャビテーション気泡２２が崩
壊する際には、大きな衝撃圧力が生じ、条件によって
は、発生する衝撃圧力が数百ＭＰａに達することが可能
となる。

【００２６】また、振動子１７を２０ＫＨｚ以上の超音
波領域で振動させると、高分子の液体である燃料１３中
の分子のクラスターが振動によって小さくなる。したが
って、振動子１７を超音波振動させることにより、キャ
ビテーションによる衝撃圧力と、超音波振動によるクラ
スター分解作用との相乗効果により、燃料１３を構成し
ている高分子鎖が物理的に切断され低分子化による改質
作用が行われる。

【００２７】図３は、実験例として、燃料に超音波照射
を行った場合の分子量変化データを示したものである。
横軸に超音波照射時間を表し、縦軸に分子量を表してい
る。この図３に特性線ａで示したように、超音波を照射
し初めてから急速に燃料の分子量が低減し、数分後には
分子量が１×１０^−５オーダーまで低減することが認め
られた。

【００２８】このように、高分子鎖の分断による改質作
用で低分子化された燃料１５は、ディーゼルエンジン１
に供給されて燃焼した場合、煤塵などが生じ易い高分子
成分の組成量が減少するため、ディーゼルエンジン１の
燃料として使用した場合に、従来の未処理燃料１３をそ
のまま燃焼した場合に比べて煤塵などの発生量が大幅に
抑制される。すなわち、ディーゼルエンジン１の排気ガ
スを浄化した場合と同等の効果を奏することができる。

【００２９】また、本実施形態では、振動子１７をセラ
ミックスや超硬合金などの硬度の高い材料によって構成
したことにより、高周波振動発生時に生じるキャビテー
ション気泡２２の崩壊圧力に抗して壊触されにくい構成
とすることができ、したがって長期間の使用にも十分対
応することができる。

【００３０】以上のように、本実施形態によれば、排気
ガスの浄化用装置を使用する必要なく煤塵の発生防止を
図ることができ、ディーゼルエンジン車、とりわけ大型
トラック等に適用される排気量の大きいエンジンに対し
ても、簡便な装置として適用することができる。また、
従来の排気ガス浄化装置と異なり、化学物質の触媒表面
への捕集等による目詰まり洗浄等も必要がないため、目
詰り物質の除去作業も不用化でき、さらに触媒利用の場
合のような使用時間の経過に伴う触媒表面の定期的な洗
浄作業も不要となる等、利用上および経済上で多くの効
果が奏される。

【００３１】なお、本実施形態では、説明を容易にする
ため基本例として、一の容器１４に一枚構成の振動子１
７を単一体として配置とした例を示したが、本発明はこ
れに限らず、例えば振動子を複数枚構成として段状に配
置したり、複数の振動子に分割して並列に設置する等、
種々の変形が可能なことは勿論である。

【００３２】また、車両以外の燃焼器に適用する場合に
は、高周波電源装置２１の基本電源２１ａとして、商用
電源等を利用することができる。

【００３３】第２実施形態（図４、図１） 本実施形態は、振動源として超磁歪材料を適用したもの
である。図４は本実施形態による燃料改質装置の構成を
拡大して示す説明図である。なお、この燃料改質装置を
適用する燃料供給装置については、図１をそのまま参照
し、重複する説明は省略する。また、燃料改質装置にお
いて、第１実施形態と同様の部分には、図４に図２と同
一の符号を付して説明を省略する。

【００３４】図４に示すように、本実施形態の燃料改質
装置１０も、燃料１３を収容する容器１４の内底部に振
動式アクチュエータ１６が設けられている。この振動式
アクチュエータ１６は、上面が水平な振動子１７として
構成され、この振動子１７の平坦な上面１７ａが燃料１
３と接液状態となっている。

【００３５】本実施形態においては、この振動子１７
が、例えば高周波振動発生装置１８の振動源となる超磁
歪材料からなる振動体２３と一体的に構成されている。
なお、第１実施形態と同様に、振動子１７の部分をセラ
ミックスや超硬合金などの硬度の高い材料によって構成
し、これを超磁歪材料からなる振動体２３と接合しても
よい。

【００３６】振動体２３の周囲には高周波電流用のコイ
ル２４が設けられ、このコイル２４に高周波電源装置２
１から高周波電流用ケーブル２０を介して振動用電流が
供給されるようになっている。なお、コイル２４は、コ
イル固定金具２５によって静止部２６に固定されてい
る。

【００３７】このような構成の本実施形態においては、
高周波電源装置２１から高周波電流がコイル２４に供給
され、コイル２４により高周波磁力が発生する。この高
周波磁場により、コイル２４の内側に配置されている超
磁歪材料からなる振動体２３が軸方向に収縮と伸長とを
繰返し、その収縮と伸長とが振動子１７に伝達され、振
動子１７の表面１７ａであるキャビテーション発生部が
高周波振動を発生する。

【００３８】この作用により、燃料１３中に第１実施形
態と同様に、燃料１３中にキャビテーション気泡２２が
発生する。そして、振動子１７の往復動作によって、キ
ャビテーション気泡２２が連続的に形成・崩壊を繰返
し、これにより衝撃波が連続して発生し、その結果、高
圧が発生する。よって、本実施形態においても、燃料１
３の高分子鎖が分断され、燃焼時に煤塵などが生じ易い
高分子成分の組成量が減少する。これにより、ディーゼ
ルエンジン１の燃料として使用した場合に、未処理の燃
料に比べて煤塵などの発生を抑制することができ、ディ
ーゼルエンジン１の排気ガスを浄化したと同等の機能が
得られ、第１実施形態と同様の効果が奏される。

【００３９】なお、超磁歪材料は、超音波領域での振動
も可能なため、超音波で振動させることにより、第１実
施形態と同様に、高分子の液体である燃料１３中の分子
のクラスターの超音波振動によるクラスター分解作用が
容易に得られる。したがって、キャビテーションによる
衝撃圧力と、超音波振動によるクラスター分解作用との
相乗効果により、燃料を構成している高分子鎖の物理的
切断を効果的に行なえる。

【００４０】特に、磁歪材料の場合には、圧電型セラミ
ックス材に比べて軸方向のストロークを５〜１０倍程度
大きくすることができるので、同一の超音波周波数領域
では、ストロークが大きい分だけ、キャビテーション気
泡の生成量が増大できる。したがって、本実施形態で
は、より短時間で燃料改質が可能になる。また、超磁歪
材料は高硬度材であることから、振動体２３と振動子１
７とを一体構成とすることにより、構成の簡素化も図れ
る。

【００４１】第３実施形態（図５、図１） 本実施形態は、燃料を一方向に沿って流動させる容器内
に、振動式アクチュエータとしての複数枚の振動盤を配
設し、燃料改質を高効率で行えるようにしたものであ
る。図５は本実施形態による燃料改質装置の構成を拡大
して示す説明図である。なお、本実施形態の燃料改質装
置も図１に示したディーゼルエンジン１に適用するもの
であるが、この燃料改質装置は、前記第１、第２実施形
態と異なり、燃料供給ポンプの下流側に配置される。

【００４２】図５に示すように、容器１４は所定軸長の
筒状空間を有する構成とされており、例えば軸心が縦方
向に配置され、これにより容器１４内に縦長な流路２７
が形成されている。容器１４の上端部には流路２７に通
じる燃料入口２８が設けられ、下端部には燃料出口２９
が設けられている。そして、燃料供給ポンプ１１から供
給される燃料１３が燃料入口２８から導入された後、容
器１４内を流動して燃料出口２９から連続的に排出さ
れ、流量調整バルブ３０を経て、燃料噴射ポンプ２に供
給されるようになっている。

【００４３】容器１４の中心位置には縦長な柱状のガイ
ドロッド３１が容器１４の上下端に亘って挿入され、こ
のガイドロッド３１は例えばその上端に設けたフランジ
３２をボルト３３等によって締結することにより容器１
４に固定されている。ガイドロッド３１の外周部には複
数の短筒状の弾性支持体３４が略等間隔で嵌合されてお
り、これらの弾性支持体３４間に位置して、ガイドロッ
ド３１に振動式アクチュエータとしての磁歪材料からな
る複数のディスク状の振動盤３５が所定間隔で段状に嵌
合されている。そして、これらの振動盤３５が、ガイド
ロッド３１の軸方向、すなわち燃料の流動方向である上
下方向ｂに沿い、弾性支持体３４にそれぞれ上下方向か
ら支持された状態で上下動可能とされている。なお、各
振動盤３５の外周縁と流路２７を形成する容器１４の内
周面との間には、これらの接触防止のため僅かな幅δの
間隙が設けられている。

【００４４】各振動盤３５には、燃料１３を上下方向に
通過し得る通液用の孔、例えば小径孔３６が例えばその
振動盤３５の中心側と外周側とに交互に位置を異ならせ
て、すなわち上下に隣接する振動盤３５同士に対して内
外周に異なる配置で穿設されている。そして、容器１４
内には、各振動盤３５の周囲に位置して、高周波電流用
のコイル３７が設けられている。これらのコイル３７
に、高周波電源装置２１から高周波電流用ケーブル２０
を介して振動用電流が供給され、発生する高周波の磁場
によって各振動盤３５に上下方向の振動が発生するよう
になっている。なお、高周波電源装置２１では、第１、
第２実施形態と同様に、車両用バッテリー等からの電力
供給により高周波電流を発生する。

【００４５】このような構成の本実施形態においては、
高周波電源装置２１から高周波電流が各コイル３７に供
給され、高周波電流が各コイル３７にて高周波の磁力を
発生させる。これらの発生磁場により、その内側に配置
されている各振動盤３５が軸方向に収縮と伸長とを繰返
し、その収縮と伸長とが振動盤３５の表面であるキャビ
テーション発生部に伝達され、キャビテーション発生部
が高周波で振動を発生する。

【００４６】この作用により、小径孔３６を介して交互
に蛇行状態で上方から下方に向って流れる燃料１３中
に、各振動盤３５間においてキャビテーション気泡２２
が連続的に形成・崩壊を繰返すことにより衝撃波が連続
して発生し、その結果燃料１３に高圧が発生する。よっ
て、本実施形態においては、燃料１３が連続的に流動す
る間に、その燃料１３の高分子鎖が分断され、燃焼時に
煤塵などが生じ易い高分子成分の組成量が減少した状態
でディーゼルエンジン１に供給される。これにより、デ
ィーゼルエンジン１の燃料として使用した場合に、未処
理の燃料に比べて煤塵などの発生を抑制することがで
き、ディーゼルエンジン１の排気ガスを浄化したと同等
の機能が得られ、第１、第２実施形態と同様の効果が奏
される。

【００４７】本実施形態によれば、前記各実施形態と同
様の効果に加えて、複数の振動盤３５の間に連続的に燃
料１３を通過させることにより、キャビテーション気泡
２２の形成・崩壊を繰返すので、単位体積当りの処理時
間を長くすることが可能となる。したがって、燃料改質
装置に供給する燃料１３の流量を制御することにより、
安定した改質処理が効率よく行える。

【００４８】なお、本実施形態では容器の軸心、すなわ
ち燃料１３の流動方向を上下方向とした場合について説
明したが、この方向は横・斜め方向等、任意の方向に設
定することができる。

【００４９】第４実施形態（図６、図７、図１） 本実施形態は、前記各実施形態の振動式アクチュエータ
に代えて、回転式アクチュエータを適用したものであ
る。図６は本実施形態による燃料改質装置の構成を拡大
して示す説明図であり、図７は図６のＡ−Ａ線に沿う拡
大断面図である。なお、この燃料改質装置を適用する燃
料供給装置については、図１をそのまま参照し、重複す
る説明は省略する。

【００５０】図６および図７に示すように、本実施形態
では、容器１４が縦長な流路を構成する円筒状をなし、
この容器１４の上端部に燃料入口３８が設けられ、下端
部に燃料出口３９が設けられている。すなわち、本実施
形態においても、容器１４内に縦長な流路４０が形成さ
れ、燃料タンク９から供給される燃料１３が燃料入口３
８から容器１４内に導入された後、流路４０を流動して
燃料出口３９から連続的に排出され、流量調整バルブ４
１を経て、燃料供給ポンプ１１に供給されるようになっ
ている。

【００５１】容器１４内には、その中心位置に所定径の
ロータ４２が配置され、このロータ４２の上下端に一体
に設けた軸４３，４４が上部ベアリング４５および下部
ベアリング４６を介して容器１４に回転自在に支持され
ている。上部の軸４３には高速回転用モータ４７の出力
軸４８がカップリング４９を介して連結されている。モ
ータ４７には、ケーブル５０を介して電源装置５１から
駆動電力が供給され、これによりモータ４７が回転し、
これによりロータ４２が一方向ｃに高速回転されるよう
になっている。なお、電源装置５１では、前記各実施形
態と同様に、車両用バッテリー等からの電力供給を受け
るものである。

【００５２】そして、ロータ４２の外周面には図６およ
び図７に示すように、例えば周方向に一定の間隔で、か
つ軸方向にも一定の間隔で多数の突起物５２が設けら
れ、これら多数の突起物５２が燃料１３中でロータ４２
とともに一体回転するようになっている。

【００５３】このような本実施形態の構成によると、突
起物５２を有するロータ４２を燃料１３中で高速回転す
ることにより、突起物５２の回転進行方向ｃの面、すな
わち燃料１４に抗する面には燃料１３に対して加圧力が
発生し、逆に反対側の面には圧力低下により負圧が発生
する。そして、この加圧および負圧となる燃料１３中の
位置が絶えず変動するため、燃料１３中には、反圧力側
にキャビテーション気泡２２が連続的に発生し、この発
生したキャビテーション気泡に対して加圧側の突起物５
２が直ぐに衝突し、そのキャビテーション気泡が直ぐに
崩壊する。すなわち、本実施形態においても、前記各実
施形態による高周波振動の場合と同様に、キャビテーシ
ョン気泡２２の発生・崩壊が繰返される。

【００５４】したがって、キャビテーション気泡２２が
崩壊するときに発生する衝撃力にて燃料の分子組成を変
化することが可能となる。この場合、ロータ４２を高速
回転させることにより、各突起物５２の燃料攪拌による
圧力変動で超音波を発生させることが可能である。これ
により本実施形態でも超音波によるクラスターの分解効
果とキャビテーションの衝撃圧力との相乗効果による燃
料の高分子鎖の切断が可能である。なお、ロータ４２の
回転数が低い場合には、超音波の発生はなく、超音波と
の相乗効果は望めないが、キャビテーション気泡２２の
発生・崩壊が繰返されることによる燃料改質は十分に図
れる。

【００５５】本実施形態によれば、装置構成が比較的簡
易であることから、安価に製作できるとともに、適用が
容易に行える等の実用的利点が得られる。

【００５６】他の実施形態 上述した各実施形態では、ディーゼルエンジンの供給燃
料の改質について適用したが、本発明はこれに限られな
り。例えばボイラその他の各種燃焼装置の燃料の改質に
適用することも可能であり、また燃料以外にも、各種化
学プラント等で利用する各種高分子化合物の改質にも適
用することが可能である。例えば、高分子化合物の改質
装置をフロン溶液やＰＣＢオイル等の有害有機物処理工
程に配置し、フロンやＰＣＢオイルの化学組成を変化さ
せ、無害化することも可能である。超磁歪材料などを適
用してアクチュエータを超音波振動する構成とする場合
には、静止型の燃料改質装置等に有効に利用することが
できる。

【００５７】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、有機物
燃料等の高分子化合物の液に超音波振動作用、キャビテ
ーション気泡の崩壊時に発生する衝撃圧力作用、または
これら超音波振動とキャビテーション気泡の崩壊時に発
生する衝撃圧力との相互作用により、高分子化合物中の
高分子鎖を物理的に切断することができ、燃料等に適用
した場合に煤塵等の発生のない極めて処理効率の高い良
好な改質燃料を得ることができる。また、本発明の改質
装置においては従来の触媒利用の排煙浄化装置等と異な
り、目詰まり除去や触媒交換その他のメンテナンスが不
要であり、機械的作用のみによって高分子化合物に直接
作用させて改質することが可能であるため、装置構成の
簡単化、メンテナンスフリー等により利便性を大幅に向
上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態による燃料改質装置を適
用した燃料供給系を示す構成図。

【図２】図１に示した燃料改質装置を拡大して示す構成
図。

【図３】上記実施形態における作用を示すグラフ。

【図４】本発明の第２実施形態を示す構成図。

【図５】本発明の第３実施形態を示す構成図。

【図６】本発明の第４実施形態を示す構成図。

【図７】図６のＡ−Ａ線拡大断面図。

【符号の説明】

１ ディーゼルエンジン ２ 燃料噴射ポンプ ３ ピストン ４ シリンダ ５ 燃料供給パイプ ６ エンジン本体部 ７ 出力軸 ８ エンジン排気口 ９ 燃料タンク １０ 燃料改質装置 １１ 燃料供給ポンプ １２ａ １次燃料供給パイプ １２ｂ ２次燃料供給パイプ １３ 燃料 １４ 容器 １４ａ 燃料導入口 １４ｂ 燃料吐出口 １５ 燃料 １６ 振動式アクチュエータ １７ 振動子 １７ａ 上面 １８ 高周波振動発生装置 １９ 圧電素子 ２０ 高周波電流用ケーブル ２１ａ 基本電源 ２２ キャビテーション気泡 ２３ 振動体 ２４ コイル ２５ コイル固定金具 ２６ 静止部 ２７ 流路 ２８ 燃料入口 ２９ 燃料出口 ３０ 流量調整バルブ ３１ ガイドロッド ３２ フランジ ３３ ボルト ３４ 弾性支持体 ３５ 振動盤 ３６ 小径孔 ３７ コイル ３８ 燃料入口 ３９ 燃料出口 ４０ 流路 ４１ 流量調整バルブ ４２ ロータ ４３，４４ 軸 ４５ 上部ベアリング ４６ 下部ベアリング ４７ 高速回転用モータ ４８ 出力軸 ４９ カップリング ５０ ケーブル ５１ 電源装置 ５２ 突起物

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ２３Ｋ 5/08 Ｆ２３Ｋ 5/08 Ｚ Ｆターム(参考） 2E191 BA12 BA13 BA15 BD11 3K068 AA11 AB35 4G075 AA13 AA32 BA05 BD17 CA23 CA25 DA02 EB01 ED01 ED15 EE12 4H029 CA16

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高分子化合物の液を収容する収容部内に
   アクチュエータを接液状態で配置し、このアクチュエー
   タを高周波振動もしくは高速回転させて前記高分子化合
   物に連続的に圧力変動を与え、前記高分子化合物の液中
   にてキャビテーション気泡の連続的な発生および崩壊を
   繰返させることにより、前記高分子化合物を低分子化す
   ることを特徴とする高分子化合物の改質方法。
2. 【請求項２】 高分子化合物の液を収容する収容部と、
   この収容部内に設けられ、前記高分子化合物と接液する
   面と直行する方向に振動できる振動式アクチュエータ
   と、この振動式アクチュエータをその接液面と直行する
   方向に沿って高周波振動させる高周波振動発生装置とを
   備えたことを特徴とする高分子化合物の改質装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載の高分子化合物の改質装置
   において、振動式アクチュエータは、振動源として圧電
   型セラミックス振動子または超磁歪材料製振動子を有す
   ることを特徴とする高分子化合物の改質装置。
4. 【請求項４】 請求項３記載の高分子化合物の改質装置
   において、高分子化合物の液を一方向に沿って流動させ
   る容器と、この容器内に前記液の流動方向に間隔をもっ
   て段状に配置された振動式アクチュエータとしての複数
   枚の振動盤とを備え、これら各振動盤に通液用の孔をそ
   れぞれ隣接する振動盤同士に異なる配置で形成したこと
   を特徴とする高分子化合物の改質装置。
5. 【請求項５】 高分子化合物の液を収容する収容部と、
   この収容部内に設けられ、前記高分子化合物とその外周
   面を接液させて回転できるロータの外周面に複数の突起
   物を設けた回転式アクチュエータと、この回転式アクチ
   ュエータをその軸心周りに高速回転させる回転駆動装置
   とを備えたことを特徴とする高分子化合物の改質装置。
6. 【請求項６】 請求項２から５までのいずれかに記載の
   高分子化合物の改質装置において、アクチュエータは高
   分子化合物に超音波振動を与える設定としたことを特徴
   とする高分子化合物の改質装置。
7. 【請求項７】 請求項２から６までのいずれかに記載の
   高分子化合物の改質装置を、エンジン、ボイラ等の燃焼
   器の燃料供給路に配置し、燃料改質用として適用したこ
   とを特徴とする燃料改質装置。
8. 【請求項８】 請求項７記載の燃料改質装置において、
   ディーゼルエンジンの燃料噴射ポンプの前段に収容部を
   配置し、改質された燃料を前記燃料噴射ポンプに供給す
   る構成としたことを特徴とする燃料改質装置。
9. 【請求項９】 請求項２から６までのいずれかに記載の
   高分子化合物の改質装置をフロン溶液やＰＣＢオイル等
   の有害有機物処理工程に配置し、前記フロンやＰＣＢオ
   イルの化学組成を変化させ、無害化することを特徴とす
   る高分子化合物の改質装置。
10. 【請求項１０】 請求項２から８までのいずれかに記載
    の高分子化合物の改質装置において、キャビテーション
    気泡を発生せしめるアクチュエータの接液部にセラミッ
    クス等の高硬度材料を使用し、キャビテーションによる
    壊触を防止することを特徴とする高分子化合物の改質装
    置。