水乳液制造装置.pdf

一种水乳液制造装置，其特征在于，包括：水乳液容器；泵，该泵用于对油-水混合液进行加压；喷嘴，该喷嘴用于将从所述泵供给的油-水混合液喷射至所述水乳液容器内；碰撞板，该碰撞板在所述水乳液容器内与所述喷嘴相向地设置，用于使从所述喷嘴喷射的油-水混合液碰撞。

1.  一种水乳液制造装置，其特征在于，包括：水乳液容器；泵，该泵用于对油-水混合液进行加压；喷嘴，该喷嘴用于将从所述泵供给的油-水混合液喷射至所述水乳液容器内；碰撞板，该碰撞板在所述水乳液容器内与所述喷嘴相向地设置，用于使从所述喷嘴喷射的油-水混合液碰撞。

2.  如权利要求1所述的水乳液制造装置，其特征在于，具有循环管道，该循环管道用于将贮留于所述水乳化容器内的水乳液通过所述泵从所述喷嘴喷射。

3.  如权利要求1所述的水乳液制造装置，其特征在于，在所述泵的上游具有用于混合油和水的混合槽。

4.  如权利要求1所述的水乳液制造装置，其特征在于，在所述循环管道上设有用于注入空气的气阀。

5.  如权利要求1所述的水乳液制造装置，其特征在于，所述泵的压力在5MPa以上，所述喷嘴的喷嘴孔和所述碰撞板的距离为1～50mm。

6.  如权利要求1所述的水乳液制造装置，其特征在于，所述喷嘴和碰撞板设于所述水乳化容器内的液面上方。

7.  如权利要求1所述的水乳液制造装置，其特征在于，所述喷嘴和碰撞板设于所述水乳化容器内的液体中。

8.  如权利要求1所述的水乳液制造装置，其特征在于，以可切换的方式设有多个水乳化容器。

9.  如权利要求1所述的水乳液制造装置，其特征在于，以串联方式设有多个水乳化容器。

10.  一种水乳液的制造方法，其特征在于，使经加压的油-水混合液从喷嘴喷射，使其与碰撞板碰撞。

水乳液制造装置
技术领域
本发明涉及用于制造水乳液、例如水乳化燃料的装置。
背景技术
已知油包水型(W/O型)的水乳化燃料根据如下的原理进行燃烧。即，水乳化燃料被喷雾至燃烧机器内后，燃料的油滴受热而燃烧的同时，油滴中所含的水粒子接受辐射热而被加热，达到沸点而发生微爆，使周围的油滴二次微粒化。由此，燃料瞬间超微粒化，因而与空气的接触面积增大，实现接近于完全燃烧的燃烧，抑制燃烧废气中的未燃烧碳和NOx的产生。此外，由于与空气的接触面积增大，因而可减少燃烧所需的过量空气，因此能够获得较大的节能效果。
目前，制造燃料(重油、轻油、煤油、BDF、汽油)和水的二相类的水乳化燃料时主要采用如下的方法：将燃料和水的混合物通过螺杆、混合机、剪切、超声波均化器等以机械方式搅拌，使水的微粒(分散相)分散于燃料(连续相)中。
例如，专利文献1中记载有一种乳化燃料制造装置，该装置包括：喷嘴，该喷嘴用于在向搅拌容器的周向喷射含燃料和水的混合液的同时，在搅拌容器内的混合液中形成第一涡流；搅拌叶片，该搅拌叶片用于在第一涡流的下方形成直径比第一涡流小的第二涡流。
因为水不溶于燃料、特别是轻油和A重油等与水的密度差大的燃料，所以容易发生相分离。以机械方式搅拌含燃料和水的混合液的方法存在如下的缺点：在燃料中以约1～30μm的宽粒径分布形成水粒子，大的水粒子在短时间内凝集、沉降而引发相分离。如上所述发生了相分离的水乳化燃料特别是在启动时无法作为燃料使用。于是，一般使用乳化剂来防止燃料和水的相分离。
如上所述使用机械方式的搅拌的装置大且复杂，装置价格昂贵。此外，由于使用乳化剂，因此在性能价格比方面不利。而且，即使使用乳化剂，也可能会在短时间内发生燃料和水的相分离，实际中难以与燃烧机器以直通方式并设搅拌装置。
另一方面，专利文献2中记载了一种乳液制造装置，该装置包括：水喷嘴，该喷嘴配置于混合搅拌室的一端，用于喷射加压水；燃料喷嘴，该喷嘴与水喷嘴相向地配置于混合搅拌室的另一端，用于喷射加压燃料。
但是，由于从相向的2个喷嘴喷射的雾状的水和雾状的燃料碰撞的概率非常低，因此认为不可能制造使微小的水粒子分散于燃料中而得的水乳液。
专利文献1：日本专利特开2006-111666号公报
专利文献2：日本专利特开平6-42734号公报
发明的揭示
本发明的目的在于提供一种水乳液制造装置，该装置的机器结构简单而可小型化，且可在不使用乳化剂的情况下低成本地制造使微小的水粒子分散于油中而得的水乳液，能够与燃烧机器等以直通方式并设。
本发明的水乳液制造装置的特征在于，包括：水乳化容器；泵，该泵用于对油-水混合液进行加压；喷嘴，该喷嘴用于将从所述泵供给的油-水混合液喷射至所述水乳化容器内；碰撞板，该碰撞板在所述水乳化容器内与所述喷嘴相向地设置，用于使从所述喷嘴喷射的油-水混合液碰撞。
附图的简单说明
图1(a)是本发明的第一种实施方式的水乳化燃料制造装置的结构图，图1(b)是图1(a)的俯视图。
图2(a)是本发明的第二种实施方式的水乳化燃料制造装置的结构图，图2(b)是沿图2(a)的B-B’线的剖面图。
图3是本发明的第三种实施方式的水乳化燃料制造装置的结构图。
图4(a)是本发明的第四种实施方式的水乳化燃料制造装置的结构图，图4(b)是图4(a)的俯视图。
图5是本发明的第五种实施方式的分散配置的水乳化燃料制造装置的结构图。
图6是本发明的第五种实施方式的变形例的分散配置的水乳化燃料制造装置的结构图。
图7是本发明的第六种实施方式的单程(one-pass)型的水乳化燃料制造装置的结构图。
实施发明的最佳方式
对与本发明的水乳液制造装置相关的理论进行说明。
由背景技术的说明可知，如果可以使微小的水粒子分散于燃料中，则理论上即使不使用乳化剂(表面活性剂)也可以制造稳定的水乳液。作为其理论根据，可以通过表示粒子的移动速度(沉降速度)的斯托克斯公式(1)近似地进行说明。
Vp＝a²×(ρ₀-ρ₁)×G/18×ρ₀×v    (1)
在这里，Vp是粒子的移动速度(m/s)，a是(水的)粒径(m)，ρ₀是连续相的密度(kg/m³)，ρ₁是分散相的密度(kg/m³)，v是连续相的运动粘度(m²/s)，G是重力加速度(9.8m/s²)。
由(1)式可知，水粒径a越小，则可以使粒子的移动速度(沉降速度)Vp越小，能够更长时间地抑制相分离。本发明中，目标是1μm以下(亚微细粒)、较好是500nm以下、更好是100nm以下的水粒径。
为了形成微小的水粒子，使水滴崩解即可。水滴的崩解机理一般认为如下。水滴被喷射至流体中后，前端因表面张力而趋向于形成球状。但是，排除静止的流体时，在流体的中心部形成滞留点(stagnation point)。该部分的压力高于其他部分。该压力可以通过伯努利定理(2)求得。
P＝(σV²/2)^1/2    (2)
如果该压力P大于水滴的表面张力，则水滴自滞留点发生变形，最终崩解而形成更小的水粒子。在这里，形成自由表面的水的表面张力为72dyn/cm(估计轻油的表面张力为约30dyn/cm)。例如，在轻油中存在直径1μm的水粒子时，该水粒子的内压P为P＝408×10⁴dyn/cm²，比周围的压力高4bar。因此，如果施加该内压以上的压力，就可以破坏水滴而形成微小的水粒子。
本发明的水乳液制造装置中，为了破坏水滴而形成微小的水粒子，对油-水混合液加压并使其从喷嘴喷射而与碰撞板碰撞。这样的话，可以将所喷射的油-水混合液的动能以接近100％的高效率转化为压力，能够形成亚微细粒的水粒子。含这样的微小的水粒子的水乳液即使不含乳化剂，也可在长时间内不发生相分离。因此，本发明的水乳液制造装置可以与例如燃烧机器以直通方式并设。较好是反复进行对油-水混合液加压并使其从喷嘴喷射而与碰撞板碰撞的操作，从而可以高效地形成更微小的水粒子，能够在长时间内维持水乳液。此外，本发明的水乳液制造装置的机器结构简单，因此可小型化，在大容量化的情况下也不会导致装置的复杂化。因此，本发明的水乳液制造装置的性能价格比非常高。
下面，参照附图对本发明的第一种实施方式进行说明。
图1(a)是本发明的第一种实施方式的水乳化燃料制造装置的结构图，图1(b)是图1(a)的俯视图。该水乳化燃料制造装置与锅炉、热电联供系统、船舶或汽车的发动机等并设，以直通方式向这些燃烧机器供给水乳化燃料。本发明的水乳化燃料制造装置的基本结构不论在与何种燃烧机器并设的情况下都几乎没有变化。
不锈钢制的水乳化容器10为贮留所制造的水乳化燃料的容器，呈例如圆筒状。水乳化容器10的形状不限于圆筒状，也可以是棱柱状，还可以是立式或卧式。水乳化容器10的容量可以根据所用的燃烧机器在1升左右的小容量至船舶用或发电用等的大容量的范围内任意地设定。
在水乳化容器10的顶部插入有将高压的燃料-水混合液向水乳化容器10的内部喷射的喷嘴11。喷嘴11的喷嘴口径例如为0.1～1.0mm。喷嘴的安装位置以及喷嘴口的形状、方向、数量等可以根据目的适当调整。还有，虽然未图示，但可以设置单独喷射燃料的喷嘴和单独喷射水的喷嘴。
在水乳化容器10内与喷嘴11相向地支承有碰撞板12，该碰撞板12用于使所喷射的燃料-水混合液碰撞。喷嘴11的喷嘴口和碰撞板12的距离设定为1～50mm。该距离越短，就越能够抑制所喷射的燃料-水混合液的压降。碰撞板12的形状没有特别限定，可以采用例如平板状、圆锥状、球状等形状。平板状的碰撞板12在将所喷射的燃料-水混合液的动能转化为压力方面是有利的。圆锥状或球状的碰撞板12在使水粒子高效地分散于燃料中方面是有利的。
喷嘴11上连接有混合液供给管道13。该混合液供给管道13上设有泵14和换向阀15。混合液供给管道13直到混合槽16为止。在混合槽16设有混合机，混合燃料和水。然后，通过泵13将燃料-水混合液加压至5～40MPa。水乳化容器10为大容量时，可以通过泵13将燃料-水混合液加压至50Mpa以上。
在混合槽16的上游连接有具备燃料供给电磁阀17的燃料供给管道18和具备水供给电磁阀19的水供给管道20。
水乳化容器10上连接有循环管道21，可以使水乳化容器10内的水乳化燃料通过换向阀15、泵14回到喷嘴11进行循环。循环管道21的中途设有搅拌机(未图示)。
此外，可以根据需要在循环管道21的中途设置用于注入空气的气阀22。如果从气阀22注入空气，则可以制造除微粒化的水之外还含有微粒化的空气的水乳化燃料。如果这样的水乳化燃料喷雾至燃烧机器内，则溶存于水乳化燃料中的空气瞬间膨胀而使燃料扩散的作用增强，可以利用容易与空气中的氧进行燃烧的燃料的油滴，所以可实现更接近完全燃烧的燃烧，能够有利于燃烧效率的提高和废气净化。
还有，从气阀的空气注入不仅可用于水乳化燃料的制造，还可用于单独的燃料的改性。即，如果从气阀将空气注入燃料，使经加压的燃料从喷嘴喷射而与碰撞板碰撞，将燃料改性而使其含有微粒化的空气，则可以通过燃烧机器内的空气膨胀来利用容易与空气中的氧进行燃烧的燃料的油滴，所以能够有利于燃烧效率的提高和废气净化。
此外，对于除燃料以外的液体(水、混合水、清洗水、灭菌水等)，也可以采用从气阀将空气注入液体中并使经加压的液体从喷嘴喷射而与碰撞板碰撞的方法，制造含有微粒化的空气的液体。
在水乳化容器10的下游连接有水乳化燃料供给管道23，水乳化燃料供给管道23与锅炉或汽车发动机等燃烧机器连接。该水乳化燃料供给管道23上设有压力调整阀24和捕集器25。捕集器25的底部通过回流管26与水乳化容器10的底部连接。回流管26上设有泵27。
理想的是泵14、换向阀15、混合槽16、燃料供给电磁阀17和水供给电磁阀19通过控制器30进行控制。通过控制器30处理的燃料和水的流量等数据根据需要被送至管理用服务器(未图示)。
还有，本发明的水乳化燃料制造装置可以是各机器一体化而成的一体型，也可以是各机器分离的分离型。此外，结构更简单的水乳化燃料制造装置中，可以省去燃料供给电磁阀17、燃料供给管道18、水供给电磁阀19、水供给管道20。该情况下，向水乳化容器18内加入规定的混合比例的燃料-水混合物，通过循环管道(以及根据需要设于其中途的搅拌机)使燃料-水混合物循环，同时进行喷射和碰撞，从而制造水乳化燃料。
下面，对该水乳化燃料制造装置的动作进行说明。流量通过燃料供给电磁阀17得到控制的燃料供给管道18的燃料和流量通过水供给电磁阀19得到控制的水供给管道20的水以规定的流量比被供给至混合槽15。混合槽15中，燃料和水通过混合机被混合。燃料-水混合液被从混合槽15送至泵14，并加压至5～40MPa的压力。经加压的混合液被从喷嘴11喷射，与碰撞板12碰撞。
本发明中，利用喷嘴11赋予燃料-水混合物的喷流比水粒子的内压更高的动能，该喷流与碰撞板12碰撞后，喷流的动能被转化为压力，水粒子(分散相)被超微粒化，分散于燃料(连续相)中。水微粒的尺寸与喷射压力相关，压力越高，则可以形成越微小的水粒子。本发明中，通过采用使燃料-水混合物的喷流与碰撞板12碰撞的方法，可以容易地形成1μm以下(亚微细粒)的尺寸的水粒子。
水乳化容器10内的上部空间成为所喷射的燃料和水混合的混合部。在混合部中，通过与碰撞板12的碰撞而微粒化了的水粒子的周围形成由喷雾状的燃料形成的被膜。由此，先生成由燃料形成的连续相中分散有由水粒子形成的分散相的水乳化燃料。所生成的水乳化燃料被贮留于贮留部51。如果不发生相分离，则水乳化容器10内几乎仅贮留水乳化燃料。但是，如果形成含有胶束胶体化了的水粒子的燃料-水混合物，则滞留于贮留部51的下部的滞留部52。滞留于滞留部52的含大尺寸的水粒子的水乳化燃料不适合在燃烧机器启动时使用，所以不将滞留部52的水乳化燃料向燃料机器供给。还有，图1(a)和1(b)中，水乳化容器10内未设有隔板，但因振动等而产生液体的紊流时可以设置隔板。
理想的是切换换向阀15，反复进行使水乳化容器10内的水乳化燃料从循环管道21通过泵14自喷嘴11喷射而与碰撞板12碰撞的操作。即，如果仅使燃料-水混合物的喷流与碰撞板12碰撞1次，则有时形成尺寸在1μm以上的水粒子。此外，即使是亚微细粒的水粒子，经过一段时间后也会形成胶束胶体，尺寸达到1μm以上。针对这一点，通过反复进行水乳化燃料的循环，可以使水乳化燃料中的水粒子更微小。除了如后所述供给新的燃料和水的期间之外，循环管道21可以连续使用，也可以间歇使用。其结果是，可以长时间防止燃料和水的相分离。
水乳化容器10内的水乳化燃料通过水乳化燃料供给管道23以直通方式被供给至锅炉或汽车发动机等燃烧机器。捕集器25可在水乳化容器10和燃烧机器的距离长而可能会发生胶束胶体沉降的情况下根据需要设置。通过捕集器25捕集的胶束胶体通过泵27经由回流管26回到水乳化容器10的滞留部51。由此，可防止因启动时含胶束胶体化的水粒子的水乳化燃料被供给至燃烧机器而引发的无法点火。
在水乳化容器10内，可以设置供给开始传感器31和供给停止传感器32。水乳化容器10内的水乳化燃料因用于燃烧机器中而减少时，燃料的供给开始传感器31开启。其结果是，换向阀15切换，燃料供给电磁阀17和水供给电磁阀19被打开，新的燃料和水在混合槽16中混合，燃料-水混合液通过换向阀15和泵14从喷嘴11喷射而与碰撞板12碰撞，生成新的水乳化燃料并贮留于水乳化容器10内。水乳化容器10内的水乳化燃料增加而达到供给停止传感器32的水平后，停止供给新的燃料和水。
下面，通过具备A重油用燃烧器的锅炉进行燃烧试验，加热水。作为实施例，使用通过本发明的水乳化燃料制造装置以A重油∶水的比例为8∶2的条件制成的水乳化燃料，使其燃烧2小时。作为比较例，仅使用A重油作为燃料，使其燃烧2小时。该燃烧试验中，比较了锅炉效率。
将锅炉输出功率设为Q1，热供给量设为Q2，锅炉效率η以
η＝Q1/Q2
表示。Q1和Q2分别如下定义：
Q1＝Qw(Wt2-Wt1)，
Qw为供水量[L/分钟]，Wt1为入口水温，Wt2为出口水温；
Q2＝Hu×Gf，
Hu为A重油的热值，Gf为燃料流量，采用本实施例的水乳化燃料时为实际的燃料流量Gf的0.8倍。
比较例中的A重油的燃料流量平均为9.572L/h，入口水温Wt1(平均值)为16.75℃，而出口水温Wt2(平均值)为65.75℃。该情况下，Q1/Q2如下：
Q1/Q2＝Qw(65.75-16.75)/Hu×9.572
＝5.119Qw/Hu。
实施例中的水乳化燃料的燃料流量平均为9.786L/h，入口水温Wt1(平均值)为18.4℃，而出口水温Wt2(平均值)为64.0℃。该情况下，Q1/Q2如下：
Q1/Q2＝Qw(64.0-18.4)/Hu×9.786×0.8
＝5.825Qw/Hu。
由上述的结果可知，采用水乳化燃料的情况下，与采用A重油的情况相比，获得5.825/5.119＝1.137、即约14％的效率提升。
此外，还确认了已知为采用水乳化燃料的优点的二氧化碳和NOx、烃(HC)的减少效果。
同样地，采用以轻油∶水的比例为8∶2的条件制成的水乳化燃料或者仅采用轻油通过发动机进行燃烧试验的情况下，也确认了基于水乳化燃料的效率提升和二氧化碳及NOx、烃(HC)的减少效果。
以上，对使用本发明的装置制造重油-水类或轻油-水类的水乳化燃料的例子进行了说明，但可以考虑各种应用。例如，重油-水类或轻油-水类中，可以将水的混合比例提高至50％。此外，不限于重油-水类或轻油-水类，还可以制造重油-水-甘油类或轻油-水-甘油类的水乳化燃料。甘油作为BDF燃料的副产物生成，目前无法有效利用而进行焚烧处理，但如果采用本发明的装置，则还可以实现作为含甘油的水乳化燃料的有效利用。因为甘油溶于水，所以将燃料与水和甘油混合后供给即可。另外，不限于重油或轻油等燃料，可以使用各种油分制造水乳液。
下面，对本发明的另一种实施方式的水乳化燃料制造装置进行说明。
图2(a)是本发明的第二种实施方式的水乳化燃料制造装置的结构图，图2(b)是沿图2(a)的B-B’线的剖面图。
所制造的水乳化燃料贮留于水乳化容器100的内部的贮留部101。在水乳化容器100内的液体中，设有支承于支承体111的喷嘴112及与其相向配置的碰撞板113。如图2(b)所示，4组喷嘴112及碰撞板113以90°的间隔配置于圆周上。此外，包含4组喷嘴112及碰撞板113的单元设置上下2段。通过如上所述设置总计8组喷嘴112及碰撞板113，实现了水乳化燃料的制造的高效化。此外，如图2(b)的下部所示，如果对应于喷嘴112稍稍倾斜地配置1个或1个以上的碰撞板113，则可以使水乳化容器100内的液体中产生涡流，从而实现良好的搅拌。
图2(a)中示出了择一使用的3种燃料-水供给体系F1、F2、F3。对它们在后进行说明。
配置于水乳化容器100内的液体中的喷嘴112与混合液供给管道121连接。使用第一燃料-水供给体系F1或第二燃料-水供给体系F2时，在混合液供给管道121的上游设置高压泵122。该高压泵122通过电动机123驱动。
使用第一燃料-水供给体系F1时，将来自燃料供给管道131的燃料和来自水供给管道132的水在混合槽133中混合后，将该燃料-水混合液通过高压泵122加压，经混合液供给管道121从喷嘴112喷射，使其与碰撞板113碰撞，从而制造水乳化燃料。
使用第二燃料-水供给体系F2时，在罐135内预先混合燃料和水，将该燃料-水混合液通过高压泵122加压，经混合液供给管道121从喷嘴112喷射，使其与碰撞板113碰撞，从而制造水乳化燃料。
另一方面，使用第三燃料-水供给体系F3时，将使水乳化容器100内的液体循环的循环管道125与混合液供给管道121连接，在循环管道125上设置高压泵126。该高压泵126通过电动机127驱动。使用第三燃料-水供给体系F3时，测量来自燃料供给管道136的燃料和来自水供给管道137的水后直接加入水乳化容器100中，将该燃料-水混合液通过高压泵126加压，经循环管道125和混合液供给管道121从喷嘴112喷射，使其与碰撞板113碰撞，从而制造水乳化燃料。持续该循环运转，直至制成适合于燃烧的水乳化燃料。
还有，使用第一燃料-水供给体系F1或第二燃料-水供给体系F2时，也可以在使用设于混合液供给管道121的上游的高压泵122的同时，并用设于循环管道125的高压泵126。
通过如上的运转制成的水乳化燃料通过水乳化燃料供给管道141被供给至发动机或锅炉等燃烧机器。还有，停止制造水乳化燃料的运转后，较好是通过搅拌装置142搅拌水乳化容器100内的液体，从而保持水乳化燃料的混合率恒定。搅拌装置142通过电动机143驱动。图2(a)中，使用螺杆作为搅拌装置142，也可以使用低压泵代替螺杆。
图3是本发明的第三种实施方式的水乳化燃料制造装置的结构图。该装置中，以手动方式进行用于供给燃料和水的阀门操作和泵的运转。该装置是制造少量的水乳化燃料时所用的低价的装置。
所制造的水乳化燃料贮留于水乳液容器200的内部的贮留部201。在水乳化容器200内的液体中，设有支承于支承体211的喷嘴212及与其相向配置的碰撞板213。水乳化容器200上连接有具备手动阀222的燃料供给管道221。在水乳化容器200的侧面安装有刻度计223。使用者在观察刻度计223的同时供给燃料，直至规定的燃料线(0L)。
水乳化容器200的上部设有水罐230。水罐230上连接有具备手动阀232的水供给管道231。在水罐230的侧面安装有刻度计233。使用者在观察刻度计233的同时供给水，直至规定的水线(OL)。水罐230隔着手动阀234与水乳化容器200连接。
水乳化容器200的下部设有通过电动机252驱动的高压泵251。使用者打开高压泵251使其运作的同时，打开手动阀234逐次少量地供给水，水乳化容器200内的液面达到规定的水线(WL)后，关闭手动阀234。
水乳化容器200内的液体通过高压泵251加压，经循环管道253从喷嘴212喷射，与碰撞板213碰撞，从而制成水乳化燃料。持续该循环运转，直至制成适合于燃烧的水乳化燃料。所制成的水乳化燃料通过水乳化燃料供给管道255被供给至锅炉等燃烧机器。
即使停止制造水乳化燃料的运转，只要通过搅拌用的低压泵254对水乳化容器200内的液体进行吸入和吐出来搅拌，也可以使用水乳化燃料。
还有，如果使用沉降延迟剂，则可以延缓水粒子的沉降，所以也可以减少或省去采用低压泵254的搅拌。作为沉降延迟剂，可以使用废机油或废食用油。沉降延迟剂的添加量在水乳化燃料的0.2～1％的范围内根据燃料和水混合率设定。例如，以30％的水混合率使用A重油的情况下，沉降延迟剂的添加量设定为约0.5％。沉降延迟剂可以直接加入水乳化容器200中，也可以预先加入燃料罐中。
图4(a)是本发明的第四种实施方式的水乳化燃料制造装置的结构图，图4(b)是图4(a)的俯视图。该装置是具有2个水乳化容器的串联型的装置，通过自动控制切换这些水乳化容器来进行运转。该装置与例如水乳化燃料的使用量多的锅炉等并设。
所制造的水乳化燃料贮留于2个水乳液容器300A、300B的内部的贮留部。在2个水乳化容器300A、300B内的液体中，分别设有支承于支承体311的喷嘴312及与其相向配置的碰撞板313。与图2(a)同样，包含喷嘴112及碰撞板113的单元设置上下2段。
燃料从燃料供给管道331经流量计332被供给至任一个水乳化容器。水从水供给管道333经流量计334被供给至任一个水乳化容器。各水乳化容器300A、300B内的液量通过液面传感器302A、302B监控。
在水乳化容器300A、300B的下部设有与水乳化容器300A、300B的循环管道355连接的高压泵351。该高压泵351通过电动机352驱动。水乳化容器内的液体通过高压泵351加压，经循环管道355从喷嘴312喷射，与碰撞板313碰撞，从而制成水乳化燃料。水乳化容器300A、300B的水乳化燃料通过低压泵356搅拌，均匀混合。还有，为了进行简化，图4(a)省去了用于低压泵356对水乳化容器的水乳化燃料进行吸引和吐出的管道。此外，可以使用螺杆等搅拌机代替低压泵356。
水乳化容器300A、300B的水乳化燃料经由水乳化燃料供给管道361、流量计362、带搅拌机的捕集器363被供给至发动机或锅炉等燃烧机器。将水乳化燃料供给至发动机时，使来自发动机的回流燃料返回捕集器363。通过捕集器363捕集的水乳化燃料经回流管366回到水乳化容器300A、300B。
各种机器通过控制器370控制。控制器370包括倒相器371等。控制器370的动作条件从操作面板372输入。
以下，对本实施方式的水乳化燃料制造装置的动作的一例进行说明。
首先，向一方的水乳化容器300A供给燃料。通过液面传感器302A检出燃料达到规定水平后，停止燃料供给。与此同时，驱动高压泵351，开始水的供给。燃料供给和水供给的开始和停止通过控制器370进行程序控制。
使水乳化容器300A内的液体循环的同时，使经高压泵351加压的液体从喷嘴312喷射，使其与碰撞板313碰撞，从而制造水乳化燃料。还有，使用C重油等粘度高的燃料或者将水乳化燃料制造装置与水的粒径可较大的炉、大型发动机和大型锅炉等并设的情况下，并不需要使水乳化容器内的液体一直循环。
通过2个水乳化容器300A、300B交替地进行用于制造水乳化燃料的运转。从2个水乳化容器300A、300B向燃烧机器的乳化燃料的供给也交替地进行。
泵、电动机、电磁阀和倒相器等的运转和管理、采用流量计和压力计等的测量以及数据传输等通过控制器370进行控制。各种数据根据需要被送至管理用服务器。
还有，图4(a)和(b)中，使用2个水乳化容器，也可以根据需要使用3个以上的水乳化容器。此外，虽然未图示，但在紧急停止时和为了保养而停止时，可以切换成使用普通燃料的管道。
图5是本发明的第五种实施方式的分散配置的水乳化燃料制造装置的结构图。该装置是将分散配置的2个水乳化容器400A、400B串联连接而得的装置。该装置与没有设置图4(a)和(b)中图示的一体型的装置的空间且燃料使用量较多的船舶发动机等并设。
燃料罐431的燃料也可以经燃料供给管道432、旁通换向阀461、462直接供给至船舶发动机等燃烧机器460，进行与以往同样的燃烧。
制造水乳化燃料的情况下，切换旁通换向阀461、462。燃料罐431的燃料也可以经燃料供给管道432、旁通换向阀461、流量计433被送至混合槽440。水罐435的水经水供给管道436、流量计437被送至混合槽440。串联方式中，与从燃料罐431供给的燃料量成比例地调节从水罐435供给的水量。在混合槽440中混合了的燃料-水混合液依次通过第一通路的高压泵451、第一通路的水乳化容器400A、第二通路的高压泵452、第二通路的水乳化容器400B。在2个水乳化容器400A、400B内的液体中，分别设有支承于支承体411的喷嘴412及与其相向配置的碰撞板413。经高压泵451加压的燃料-水混合液在水乳化容器400A内从喷嘴412喷射，与碰撞板413碰撞，从而制成水乳化燃料。然后，流出水乳化容器400A并经高压泵451加压的水乳化燃料在水乳化容器400A内从喷嘴412喷射，与碰撞板413碰撞，从而制成含更细粒子的水乳化燃料。
所制成的水乳化燃料经旁通换向阀462、捕集器465被供给至燃烧机器460进行燃烧。燃烧机器460为发动机的情况下，回流燃料被送回至捕集器465。
泵、电动机、电磁阀和倒相器等的运转和管理、采用流量计和压力计等的测量以及数据传输等通过控制器470进行控制。
大型的船舶发动机采用粘度高且比重大的C重油等燃料，乳液制造后水粒子的沉降也较慢，水粒子的尺寸为5～10μm左右就可以使用。因此，通过将多个水乳化容器400A、400B串联连接，可以高效地制造水乳化燃料。
图6是本发明的第五种实施方式的变形例的分散配置的水乳化燃料制造装置的结构图。该装置具有除了通过高压泵451使分散配置的2个水乳化容器400A、400B的液体循环来制造水乳化燃料以外与图5的装置同样的结构。
图7是本发明的第六种实施方式的单程型的水乳化燃料制造装置的结构图。该装置中，仅将燃料-水混合液喷射1次来制造水乳化燃料。该装置与水乳化燃料的水粒子的尺寸可以不太均一的发动机、锅炉、炉等燃烧装置并设。该装置尽可能接近燃烧装置地配置，所制成的水乳化燃料直接在燃烧装置中进行燃烧。
燃料也可以经燃料供给管道531、流量计532、旁通换向阀561、562直接供给至燃烧机器560，进行与以往同样的燃烧。
制造水乳化燃料的情况下，切换旁通换向阀561、562。燃料经燃料供给管道531、流量计532、旁通换向阀561供给，水经水供给管道535、流量计536供给，燃料-水混合液通过高压泵551加压，被送至水乳化容器500。在水乳化容器500内的液体中，设有支承于支承体511的喷嘴512及与其相向配置的碰撞板513。经高压泵551加压的燃料-水混合液在水乳化容器500内从喷嘴512喷射，与碰撞板513碰撞，从而制成水乳化燃料。所制成的水乳化燃料经旁通换向阀562被供给至燃烧机器560进行燃烧。泵、电动机、电磁阀和倒相器等的运转和管理、采用流量计和压力计等的测量以及数据传输等通过控制器570进行控制。
还有，水乳化容器500上可连接有循环管道521。此外，可以将来自发动机的回流燃料经回流管道563送回水乳化容器500。