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この項目の情報は公開日時点(2013年9月26日)のものです。
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図面 (4)

課題

解決手段

油化装置2からの混合油を第1油タンク9に貯溜するとともに、軽油灯油又は重油を第2油タンク17に財溜し、第1油タンク9からの混合油を加熱装置10を介して65℃程度に加熱し、運転当初と終了時に軽油、灯油又は重油で運転し、その中間に混合油運転を行うように切換装置開閉弁19、20、コントローラ21)を介して両油の運転を切換え、ディーゼルエンジン又はボイラー等の駆動装置の噴射ノズルの詰まりを有効に防止しつつ混合油運転を可能にする。

概要

背景

従来、軽油又は灯油を使用してディーゼルエンジンを駆動してダイナモを回転せしめるようにした油を利用した駆動装置としての発電機が存在し、また、食用油からなる廃油エステル化して軽油又は灯油の代わりに使用した発電機が存在している。

概要

プラスチック油化装置から採集した混合油詰まりを起こすことなく従来のディーゼルエンジン又はボイラー等の駆動装置の噴射ノズルから噴射する。油化装置2からの混合油を第1油タンク9に貯溜するとともに、軽油、灯油又は重油を第2油タンク17に財溜し、第1油タンク9からの混合油を加熱装置10を介して65℃程度に加熱し、運転当初と終了時に軽油、灯油又は重油で運転し、その中間に混合油運転を行うように切換装置開閉弁19、20、コントローラ21)を介して両油の運転を切換え、ディーゼルエンジン又はボイラー等の駆動装置の噴射ノズルの詰まりを有効に防止しつつ混合油運転を可能にする。

目的

効果

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請求項1

プラスチックを油化して混合油とする油化装置と前記混合油を貯溜しておくための第1油タンク軽油灯油又は重油のようなディーゼルエンジンボイラー等の駆動装置を駆動するための駆動装置用の第2油タンクと、前記混合油からの混合油を加熱するための加熱装置と、前記駆動装置の噴射ノズルへの第1油タンクと第2油タンクからの油の供給を切換え切換装置と、を有する駆動装置。

請求項2

前記駆動装置は発電機であり、この発電機はダイナモを有し、前記ダイナモからの電気出力の一部が油化装置のプラスチックを熱分解ヒーターおよび前記混合油用加熱装置加熱源として使用されるプラスチックの油化装置付き請求項1記載の駆動装置。

請求項3

軽油、灯油又は重油を駆動装置の噴射ノズルへ運転当初に送給し、その一定時間後にプラスチックを油化して採集した混合油に切換え、混合油の運転終了前に噴射ノズルにフラッシングのために一定時間、軽油、灯油又は重油に切換えるようにした駆動装置の駆動方法

請求項4

前記混合油のうち、ポリプロピレン(PP)とポリエチレン(PE)からの混合油に粘度指数向上剤着火促進剤を加えてなる請求項1記載の駆動装置。

技術分野

0001

本発明は、プラスチックを油化して混合油とする油化装置を備えた発電装置ボイラー等の油を利用して駆動する駆動装置及び駆動方法に関する。

背景技術

0002

従来、軽油又は灯油を使用してディーゼルエンジンを駆動してダイナモを回転せしめるようにした油を利用した駆動装置としての発電機が存在し、また、食用油からなる廃油エステル化して軽油又は灯油の代わりに使用した発電機が存在している。

先行技術

0003

特開2004−245064号公報
特開2006−29955号公報

発明が解決しようとする課題

0004

しかしながら、上記特許文献の発電機は、いずれも軽油又は灯油を使用するものであり、廃プラスチックから採集した混合油を使用することは何ら開示されていない。前記混合油は、灯油、軽油、重油ピッチ成分が混合したものであり、粘度が灯油又は軽油に比較して高く、そのまま使用するとディーゼルエンジンの噴射ノズル詰まり故障したり、噴霧が均一になされなかったりする。

課題を解決するための手段

0005

そこで、本発明の駆動装置は、プラスチックを油化して混合油とする油化装置と前記混合油を貯溜しておくための第1油タンクと軽油、灯油又は重油のようなディーゼルエンジン、ボイラー等の駆動装置を駆動するための駆動装置用の第2油タンクと、前記混合油からの混合油を加熱するための加熱装置と、前記駆動装置の噴射ノズルへの第1油タンクと第2油タンクからの油の供給を切換え切換装置と、を有する。

0006

また、前記駆動装置は発電機であり、この発電機はダイナモを有し、前記ダイナモからの電気出力の一部が油化装置のプラスチックを熱分解ヒーターおよび前記混合油用加熱装置加熱源として使用される。
また、本発明の駆動方法は、軽油、灯油又は重油を駆動装置の噴射ノズルへ運転当初に送給し、その一定時間後にプラスチックを油化して採集した混合油に切換え、混合油の運転終了前に噴射ノズルにフラッシングのために一定時間、軽油、灯油又は重油に切換えるようにした。

0007

また、前記混合油のうち、ポリプロピレン(PP)とポリエチレン(PE)からの混合油に粘度指数向上剤着火促進剤を加えることが好ましい。

発明の効果

0008

プラスチックを油化して得た灯油、軽油、重油、ピッチ成分等が混合した混合油は粘度が灯油又は軽油より高く、混合油タンクからの混合油を加熱装置により65℃前後の温度に加熱して粘度を落としディーゼルエンジン又はボイラー等の駆動装置の噴射ノズルに供給するようにしたので、噴射ノズルから均一に混合油を噴射できるし、切換装置を設けることにより運転当初噴射ノズルが温かくなる迄、軽油、灯油又は重油で駆動装置を駆動し、その後混合油運転に切換え、運転終了時にも軽油、灯油又は重油運転に切換えて噴射ノズルをフラッシングして混合油の噴射ノズルの残留を除去し、次の運転の際、噴射ノズルの詰まりを有効に防止できる。

図面の簡単な説明

0009

本発明の油化装置付き駆動装置の概略構成図である。
本発明の油化装置付き駆動装置の運転工程図である。
ASTM蒸留試験結果を示すグラフである。

実施例

0010

以下、図面を参照して本発明の実施態様について説明する。図1において、本発明の駆動装置の一例である油化装置付き発電装置1は、プラスチックを油化して混合油を作るための油化装置2を有し、この油化装置2は、例えば、バッチ式の小型油化装置であり、加熱釜3を備え、この加熱釜3内に廃プラスチックPが供給され、この加熱釜3は開閉自在の開閉蓋4で閉塞され、この開閉蓋4には、ポッパー5が設けられ、このホッパー5を介して廃プラスチックが加熱釜3内に供給される。この加熱釜3は、面状ヒータ6によって400℃前後に加熱され、その中の廃プラスチックは、熱分解されて炭化水素ガスとなる。このガスは、触媒部7を通って分解されコンデンサ8で冷却されて混合油となり、この混合油は混合油タンク9(第1油タンク)に送られ貯溜される。前記混合油タンク9には、加熱装置10が接続されている。前記加熱装置10は、水が貯溜された水容器11と、混合油を通す熱交換パイプ12と、水容器11内の水を加熱するためのヒータ13からなり、この加熱装置10により水を介して混合油は均一に60〜70℃程度に加熱される。最適には、65℃前後に加熱される。一般に、廃プラスチックの混合油は、軽質油ガソリン軽油)25%、灯油50%、A重油20%、ピッチ5%の成分割合を有し、その粘度は軽油又は灯油単独の油に比較して高く、加熱装置10により65℃程度に加熱しないと、ディーゼルエンジンEの噴射ノズルユニット14が詰まったり、噴射の偏りが生じてしまう。前記加熱装置10と噴射ノズルユニット14間のパイプ15は断熱材16で被覆され、混合油の温度低下が防止される。

0011

一方、噴射ノズルユニット14には、軽油又は灯油を貯留するための第2油タンク17が接続され、パイプ18を介して噴射ノズルユニット14に軽油又は灯油が供給され、パイプ18及びパイプ15には、開閉バルブ19、20が設けられ、これら開閉バルブ19、20はコントローラ21によって開閉される。前記噴射ノズルユニット14に軽油(灯油)又は混合油のいずれかが供給され、前記両開閉バルブ19、20、コントローラ21が両タンク9、17からの油の送給を切換えるための切換装置を形成している。なお、コントローラ21は、油化装置2のヒータ6および加熱装置10のヒータ13をもコントロールする。前記ディーゼルエンジンEはダイナモDを駆動し、その一部の電力は前記両ヒータ6、13の加熱に使用される。

0012

実際の運転は、図2に示すように運転当初は、第1油タンク17からの灯油又は軽油を供給して噴射ノズルユニット14を暖め、そこが65℃程度に暖かくなったときに第2油タンク9からの混合油を加熱装置10を通して65℃に加熱しつつ噴射ノズルユニット14に供給し、運転終了時には、再び第2油タンクからの油の供給に切換えて噴射ノズルをフラッシングして混合油の残渣を洗い流す。このように、混合油供給の前後に軽油又は灯油の供給運転をすれば、噴射ノズルの詰まりや、偏った方向への噴射を有効に防止できる。なお、25kw発電装置の場合、運転初期の軽油又は灯油の供給量は0.5l程度、運転終了時の軽油又は灯油の供給量は1l程度が好適である。

0013

また、前記駆動装置の他の例としては、ボイラーがあり、ボイラーも噴射ノズルを有し、この噴射ノズルは、前記ディーゼルエンジンの噴射ノズルと原理は同一であり、ボイラーの噴射ノズルに上述したものと同一のシステムが適用可能であるが、ボイラーの場合には、灯油又は重油が使用されるのが一般的であり、図1の第2油タンク17には、重油又は灯油タンクが貯溜される。

0014

次に、PE,PS、PPから採取した混合油の燃料特性について説明する。

0015

プラスチックから採集した混合油の燃料特性は発熱量(熱研式自動ポンプ熱量計)、動粘度エングラー式)、引火点ペンスキーマルテンス式)、水分含有量(カールフィッシャ)さらに燃料分析にASTM蒸留試験を、また質量分析としてガスクロマトグラフ質量分析器を用いた。

0016

プラスチック混合油の基本燃料特性を表1に示すが、発熱量については、比較のためJIS2号軽油も測定した。なお、引火点は測定で不可能であったので30℃以下としている。発熱量はPEが46.32MJ/KgでJIS2号軽油の47.57MJ/Kgに最も近く、次いでPPの44.66MJ/Kg、PSの41.81MJ/Kgの順であり、軽油と比べて僅かに低くPSを除いてPEとPPは軽油と遜色のない値を有しており、発熱量はディーゼル燃料として満足している。動粘度は何れも20℃と30℃において2〜2.28mm2/sと低く、ディーゼル燃料としては動粘度不足のため粘度向上対策を要する。水分はPE、PPの230、256ppmと比べてPSの742ppmが最も多い結果であった。

0017

0018

プラスチックから採取した混合油のASTM蒸留試験結果を図3に示す。蒸留性状はPEが最も高い温度分布で、次いでPPはやや温度は低くなるものの、両者とも直線的で一様な温度分布を示す。ただし、PSは50%まで約140〜150℃の水平分布を示し60%から温度が急上昇して、低沸点成分が約60%を占めており、さらに上述したように水分が742ppmと最も多く、これらが発熱量の低い原因である。よって、PEとPPの高温度域は軽油とほぼ変わらないが、低温度域は約100℃で低沸点成分ガソリンや灯油の成分を一部含有している特性である。

0019

以上の特性から、プラスチック再生油のPSはボイラー燃料としては有効であるが、ディーゼル用燃料としては不適である。しかし、PPとPEはディーゼル用燃料として可能性があるが、着火促進剤と粘度向上剤の添加が必要と判断される。

0020

プラスチックからの混合油の実用性向上のためPP、PEおよび50%PP/50%PEの燃料改質のため、着火促進剤として2−エチルヘキシルナイトレート(2−EHN)と粘度指数向上剤としてアクループ146(三洋化成)をそれぞれ3%mass添加して、その動粘度(キャノンフェスケ)、アニリン点試験とASTM蒸留試験を実施した。その動粘度とアニリン点試験から求めたDI指数を表2と表3に示す。

0021

PP、PEとPP/PEの動粘度を表2に示すが、基礎動粘度は各々1.14、1.52と1.47mm2/Sで、粘度指数向上剤の添加により各々1.56、1.98と1.96mm2/Sで42〜49%に向上した。着火促進剤の2−EHN添加によるとPP、PEの動粘度は1.49、1.54mm2/Sと変わらず、PP/PEは2.04mm2/Sで39%の向上であった。2−EHNと粘度向上剤の両添加によると、PP、PEの動粘度は各々1.83、2.38と2.57mm2/Sで向上率は61、57、75%となり、PPを除いて目標の2.5mm2/Sに近い値が得られた。

0022

PP、PEとPP/PEのアニリン点試験によるDI指数を表3に示すが、PP、PEとPPの基礎DI指数は81.0、81.4と83.8で、粘度指数向上剤の添加により各々87.2、87.0、86.0と僅かな向上であった。次いで2−EHNを添加するとDI指数は同様に88.6、88.3と90.9とさらに向上した。2−EHNと粘度指数向上剤の両添加によると、DI指数は各々90.2、88.2と94.0で11.8および10%の向上率であった。よってプラスチックから採取した混合油に対する着火促進剤の添加により、着火性が10%ほど向上するものと判断される。

0023

0024

0025

また、プラスチック混合油に粘度指数向上剤と着火促進剤を添加したPEとPPを用いてエンジンを駆動させたところ、PPとPEとも軽油と遜色のない運転が可能であったが、プラスチック混合油は軽油と比べてBSFCは2〜6%の向上で、黒煙濃度は変わらず、騒音は軽油に比べてPPが1〜1.7dBとPEが3〜3.5dB低減した。これは着火促進剤の添加により着火遅れが減少したものと思われる。PPとPEの軸性能差は騒音と充填効率に僅かな差が見られたものの、軽油とほぼ変わりなく、代替軽油として使用が可能と判断される。

0026

以上の結論として、ポリプロピレン(PP)とポリエチレン(PE)の再生油は粘度指数向上剤と着火促進剤を各々3%wt添加することにより、燃料特性の発熱量、動粘度、着火性能エンジン軸性能は軽油と遜色ないことから、ディーゼル燃料としての実用性と環境負荷対応性が認められることが判明した。

0027

1…発電装置
2…油化装置
3…加熱釜
8…コンデンサ
9…第1油タンク
10…加熱装置
14…噴射ノズルユニット
17…第2油タンク
E…ディーゼルエンジン
D…ダイナモ

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