特許 6034577 駆動装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6034577

(24)【登録日】2016年11月4日

(45)【発行日】2016年11月30日

(54)【発明の名称】駆動装置

(51)【国際特許分類】

   F02D 19/06 20060101AFI20161121BHJP

   F02D 45/00 20060101ALI20161121BHJP

   F02M 37/00 20060101ALI20161121BHJP

   F02M 53/02 20060101ALI20161121BHJP

   F23K 1/04 20060101ALI20161121BHJP

   F23K 5/02 20060101ALI20161121BHJP

   C10G 1/10 20060101ALI20161121BHJP

【ＦＩ】

   F02D19/06 Z

   F02D45/00 305E

   F02D45/00 301M

   F02M37/00 301B

   F02M37/00 341A

   F02M37/00 341E

   F02M37/00 341Z

   F02M53/02

   F23K1/04

   F23K5/02 B

   C10G1/10

【請求項の数】2

【全頁数】7

(21)【出願番号】特願2012-57387(P2012-57387)

(22)【出願日】2012年3月14日

(65)【公開番号】特開2013-189932(P2013-189932A)

(43)【公開日】2013年9月26日

【審査請求日】2015年3月13日

(31)【優先権主張番号】特願2012-27952(P2012-27952)

(32)【優先日】2012年2月13日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】502018567

【氏名又は名称】株式会社ブレスト

(74)【代理人】

【識別番号】100120189

【弁理士】

【氏名又は名称】奥 和幸

(72)【発明者】

【氏名】伊東 昭典

(72)【発明者】

【氏名】中島 清

【審査官】 藤村 泰智

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００２−１６８１３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−１９９４６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１４６７４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−００８７９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１７４７４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２４５０６４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０２Ｄ １９／０６

Ｆ０２Ｄ ４５／００

Ｆ０２Ｍ ３７／００

Ｆ０２Ｍ ５３／０２

Ｆ２３Ｋ １／０４

Ｆ２３Ｋ ５／０２

Ｃ１０Ｇ １／１０

(57)【特許請求の範囲】

【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る切換装置と、を有し、前記混合油のうち、ポリプロピレン（ＰＰ）とポリエチレン（ＰＥ）からの再生油としての混合油に粘度指数向上剤と着火促進剤を加えてなる駆動装置。

【請求項2】

前記粘度指数向上剤と着火促進剤とをそれぞれ３％ｗｔを添加した請求項１記載の駆動装置。

【発明の詳細な説明】

【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を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。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００４−２４５０６４号公報

【特許文献2】特開２００６−２９９５５号公報

【発明の概要】

【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が詰まり、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る切換装置と、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用ヒーターおよび前記混合油用加熱装置の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と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】

【図1】本発明の油化装置付き駆動装置の概略構成図である。

【図2】本発明の油化装置付き駆動装置の運転工程図である。

【図3】ＡＳＴＭ蒸留試験結果を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【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のガスとなる。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）さらに燃料の分析に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２〜２．２８ｍｍ^２/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】

【表1】

【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】

【表2】

【0024】

【表3】

【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、着火性能と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。

【符号の説明】

【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

【図1】

【図2】

【図3】