(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エステル化燃料生成用の油とメタノールとアルカリ性の電解質の触媒とから少なくともなる混合物を攪拌する攪拌部材が反応槽に設けられ、前記攪拌部材駆動用のモータが前記攪拌部材に連結され、前記反応槽中にイオン化傾向の異なる金属によりそれぞれ構成される正極部と負極部とが設けられ、前記正極部と前記負極部と前記混合物とにより発生する起電力に基づいて前記モータが駆動されることを特徴とするエステル化燃料製造装置。
【請求項２】
前記反応槽には前記起電力により発熱するヒータが設けられていることを特徴とする請求項１記載のエステル化燃料製造装置。
【請求項３】
エステル化燃料生成用の油とメタノールとアルカリ性の電解質の触媒とから少なくともなる混合物を加熱するヒータが反応槽に設けられ、該反応槽には前記混合物を攪拌する攪拌部材が設けられ、前記攪拌部材駆動用のモータが前記攪拌部材に連結され、前記反応槽中にイオン化傾向の異なる金属によりそれぞれ構成される正極部と負極部とが設けられ、前記正極部と前記負極部と前記混合物とにより発生する起電力に基づいてヒータが発熱することを特徴とするエステル化燃料製造装置。
【請求項４】
前記正極部は水素よりもイオン化傾向の大きい金属により構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載のエステル化燃料製造装置。
【請求項５】
前記混合物には微量の水が混入していることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載のエステル化燃料製造装置。
【請求項６】
イオン化傾向の異なる金属によりそれぞれ構成される正極部と負極部とを反応槽に設け、該反応槽の内部にエステル化燃料生成用の油とメタノールとアルカリ性の電解質の触媒とから少なくともなる混合物と前記正極部と前記負極部とにより生じる起電力を利用して前記混合物を攪拌することにより、エステル交換反応を促進させてエステル化燃料を製造することを特徴とするエステル化燃料製造方法。
【請求項７】
イオン化傾向の異なる金属によりそれぞれ構成される正極部と負極部とを反応槽に設け、該反応槽の内部にエステル化燃料生成用の油とメタノールとアルカリ性の電解質の触媒とから少なくともなる混合物と前記正極部と前記負極部とにより生じる起電力を利用して前記混合物を加熱することにより、エステル交換反応を促進させてエステル化燃料を製造することを特徴とするエステル化燃料製造方法。
【請求項８】
前記正極部を水素よりもイオン化傾向の大きい金属により構成し、前記正極部において発生する水素の気泡により前記混合物の攪拌を助長することを特徴とする請求項６又は請求項７記載のエステル化燃料製造方法。
【請求項９】
前記混合物に微量の水を混入することを特徴とする請求項６乃至請求項８のいずれか１項記載のエステル化燃料製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、食用の油等とメタノールとを原料としてエステル化燃料を製造するエステル化燃料製造装置及びエステル化燃料製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、この種のエステル化燃料製造システムには、エステル化燃料生成用の油とメタノールとアルカリ性の触媒である水酸化カリウムとを反応槽に入れて、このエステル化燃料生成用の油とメタノールと水酸化カリウムとからなる混合物をモータ駆動の攪拌部材により攪拌しながらヒータで加熱することにより、エステル交換反応を促進させてメチルエステルとグリセリンとを生成するものが知られている。
【０００３】
生成されたメチルエステルはグリセリンから分離され、精製工程を経てエステル化燃料となり、軽油の代替としてディーゼル機関等に利用される。
【０００４】
このシステムでは、原料のエステル化燃料生成用の油とメタノールとに比重差があるのでエステル交換反応のために攪拌が必須であり、また、その反応促進のために混合物を所定温度に昇温することが必須の条件となっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この従来のエステル化燃料製造システムでは、外部の商用電力を用いてモータを駆動すると共に、商用電力を用いてヒータを加熱させる構成となっているために、反応開始から反応終了までの間にかなりの電力が消費され、電力消費という観点から望ましくない面がある。
【０００６】
そこで、この発明は、商用電力の消費の節約を図りつつ、エステル化燃料生成用の混合物それ自体に潜在的に存在する起電力を利用して攪拌及び加熱することのできるエステル化燃料製造装置及びエステル化燃料製造方法を提供することを課題としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために本願発明の請求項１に記載されたものでは、エステル化燃料生成用の油とメタノールとアルカリ性の電解質の触媒とから少なくともなる混合物を攪拌する攪拌部材が反応槽に設けられ、前記攪拌部材駆動用のモータが前記攪拌部材に連結され、前記反応槽中にイオン化傾向の異なる金属によりそれぞれ構成される正極部と負極部とが設けられ、前記正極部と前記負極部と前記混合物とにより発生する起電力に基づいて前記モータが駆動されるエステル化燃料製造装置を特徴としている。
【０００８】
請求項２に記載されたものでは、前記反応槽には前記起電力により発熱するヒータが設けられている請求項１記載のエステル化燃料製造装置を特徴としている。
【０００９】
請求項３に記載されたものでは、エステル化燃料生成用の油とメタノールとアルカリ性の電解質の触媒とから少なくともなる混合物を加熱するヒータが反応槽に設けられ、該反応槽には前記混合物を攪拌する攪拌部材が設けられ、前記攪拌部材駆動用のモータが前記攪拌部材に連結され、前記反応槽中にイオン化傾向の異なる金属によりそれぞれ構成される正極部と負極部とが設けられ、前記正極部と前記負極部と前記混合物とにより発生する起電力に基づいてヒータが発熱するエステル化燃料製造装置を特徴としている。
【００１０】
請求項４に記載されたものでは、前記正極部は水素よりもイオン化傾向の大きい金属により構成されている請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載のエステル化燃料製造装置を特徴としている。
【００１１】
請求項５に記載されたものでは、前記混合物には微量の水が混入している請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載のエステル化燃料製造装置を特徴としている。
【００１２】
請求項６に記載されたものでは、イオン化傾向の異なる金属によりそれぞれ構成される正極部と負極部とを反応槽に設け、該反応槽の内部にエステル化燃料生成用の油とメタノールとアルカリ性の電解質の触媒とから少なくともなる混合物と前記正極部と前記負極部とにより生じる起電力を利用して前記混合物を攪拌することにより、エステル交換反応を促進させてエステル化燃料を製造するエステル化燃料製造方法を特徴としている。
【００１３】
請求項７に記載されたものでは、イオン化傾向の異なる金属によりそれぞれ構成される正極部と負極部とを反応槽に設け、該反応槽の内部にエステル化燃料生成用の油とメタノールとアルカリ性の電解質の触媒とから少なくともなる混合物と前記正極部と前記負極部とにより生じる起電力を利用して前記混合物を加熱することにより、エステル交換反応を促進させてエステル化燃料を製造するエステル化燃料製造方法を特徴としている。
【００１４】
請求項８に記載されたものでは、前記正極部を水素よりもイオン化傾向の大きい金属により構成し、前記正極部において発生する水素の気泡により前記混合物の攪拌を助長する請求項６又は請求項７記載のエステル化燃料製造方法を特徴としている。
【００１５】
請求項９に記載されたものでは、前記混合物に微量の水を混入する請求項６乃至請求項８のいずれか１項記載のエステル化燃料製造方法を特徴としている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的な実施の形態について、図１〜図３を参照しつつ説明する。
【００１７】
まず、この実施の形態の構成について説明する。
【００１８】
この発明に係るエステル化燃料製造工程は、図１に示すように、前処理工程１０と、エステル交換反応工程１１と、後処理工程１２に分けられる。
【００１９】
前処理工程１０では、まず、エステル化燃料生成用の油としての食用油から夾雑物を除去した後に水分を除去する。この夾雑物や水分が除去された食用油は、エステル交換反応工程１１でメタノールと反応し、メチルエステルとグリセリンとが生成される。生成されたメチルエステルは分離された後に精製されて、エステル化燃料として利用される。一方、分離されたグリセリンは後処理工程１２において、副生成物の中和・分解処理が行われる。
【００２０】
このエステル交換反応工程１１で用いられるエステル化燃料製造装置は、図２、図３に示すように、反応槽１３、正極部としての白金電極１４、負極部としてのマグネシウム電極１５、攪拌部材としての回転羽１６、モータ１７、及びヒータ１８から主に構成されている。
【００２１】
反応槽１３は絶縁体からなっている。白金電極１４は反応槽１３の一端側に設けられ、マグネシウム電極１５は反応槽１３の他端側に設けられ、両者は互いに離間するように構成されている。白金電極１４及びマグネシウム電極１５は、後述する混合物１９が反応槽１３に入れられた際に、その混合物１９に浸漬されるようになっている。
【００２２】
反応槽１３の上方には、図示を略す支持部材によりモータ１７が固定されている。モータ１７の各リード線は白金電極１４とマグネシウム電極１５とにつながれている。白金電極１４とマグネシウム電極１５との間には、後述するように混合物１９とその両電極１４，１５とにより起電力Ｖが生じるが、モータ１７はその起電力Ｖを利用して回転するようになっている。
【００２３】
そのモータ１７の回転軸１７ａは下方に向かって延設されている。この回転軸１７ａの先端部には回転羽１６が直結されている。回転羽１６は混合物１９に浸漬され、モータ１７の回転によって混合物１９を攪拌するようになっている。
【００２４】
ヒータ１８の両端は白金電極１４とマグネシウム電極１５とにそれぞれつながれている。ヒータ１８の発熱部１８ａは反応槽１３の内部に設けられている。その発熱部１８ａの発熱により、反応槽１３に入れられた混合物１９は加熱されて対流するので、この対流が円滑に行われるように発熱部１８ａは反応槽１３の下方に設けられていることが望ましい。なお、その発熱部１８ａの抵抗値は、混合物１９の量や起電力Ｖ等に応じて適宜選択されている。
【００２５】
つぎに、この実施の形態の作用について説明する。
【００２６】
反応槽１３には、食用油、メタノール、アルカリ性の電解質の触媒としての水酸化カリウム及び微量の水が供給される。この際、予め水酸化カリウムと微量の水とをメタノールに溶解させ、これに食用油を静かに加えることが好ましい。このように各液が供給されることによって、反応槽１３の内部では、水酸化カリウム及び微量の水が溶解するメタノールと食用油とが、比重の違いにより分離境界面Ｓで分離する。その水酸化カリウム及び微量の水が溶解するメタノールは電解液として作用し、白金電極１４とマグネシウム電極１５との間に起電力Ｖが生じる。すなわち、マグネシウム電極１５においては化学式１で表される反応が起こって電子が遊離し、白金電極１４においてはその遊離した電子が流れ込んで化学式２で表される反応が起こり、モータ１７とヒータ１８には電流が流れる。
【００２７】
【化学式１】
Ｍｇ → Ｍｇ2+＋２ｅ-
【００２８】
【化学式２】
２Ｈ+＋２ｅ- → Ｈ2↑
これにより、モータ１７の回転軸１７ａが回転するとともにヒータ１８の発熱部１８ａが発熱し、反応槽１３の内部は回転羽１６により攪拌されるとともに所定温度まで加熱される。その攪拌及び加熱による対流によって分離境界面Ｓは消滅し、食用油、メタノール、水酸化カリウム及び微量の水は略均質な混合物１９を構成する。また、化学式２で示されるように、白金電極１４付近においては水素ガスが発生するので、その水素の気泡によっても混合物１９の攪拌は助長される。
【００２９】
混合物１９が攪拌、加熱されると、反応槽１３内においては水酸化カリウムを触媒としたエステル交換反応が促進され、食用油とメタノールとからメチルエステルとグリセリンとが生成される。
【００３０】
そのエステル交換反応の進行に伴って、電解液の一成分であるメタノールは減少するが、新たに生じるグリセリンが水酸化カリウム及び微量の水とともに電解液の役割を果たすので、白金電極１４とマグネシウム電極１５との間に流れる電流はなお維持されてエステル交換反応も続行する。
【００３１】
なお、上述のように反応層１３に水を混入することによって、エステル交換反応の歩留まりは一般に低下するが、ここでは化学式２に示すように混合物１９中のＨ+が消費されていくので、その水の量は徐々に減少して歩留まりは次第に改善されていく。
【００３２】
以上、この発明の実施の形態を図面により詳述してきたが、具体的な構成は上述したものに限られず、要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があってもこの発明に含まれる。
【００３３】
例えば、上記実施の形態では、アルカリ性の電解質の触媒として水酸化カリウムと微量の水とを用いたが、水酸化ナトリウムと微量の水とを使用してもよい。
【００３４】
混合物の攪拌、加熱は、正極部と負極部との間に生じる起電力のみを利用して行ったが、外部からの電力にその両電極間に生じる起電力に基づく電力を加えることにより行うようにしても構わない。
【００３５】
正極を白金電極、負極をマグネシウム電極としたが、両電極はイオン化傾向の異なる金属により構成されていればどのようなものでもよく、また、正極を水素よりもイオン化傾向の大きい金属で構成する必要も必ずしもない。
【００３６】
なお、上記実施の形態における回転羽１６の位置は、攪拌を効率的に行うために、分離境界面Ｓの下方で発熱部１８ａの上方であることが好ましい。
【００３７】
【発明の効果】
本願発明は、以上説明したように構成したので、商用電力の消費の節約を図りつつ、エステル化燃料生成用の混合物それ自体に潜在的に存在する起電力を利用して攪拌及び加熱に要する電力を自給することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るエステル化燃料製造工程を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るエステル交換反応装置を模式的に示す平面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るエステル交換反応装置を模式的に示す断面側面図である。
【符号の説明】
１３…反応槽
１４…白金電極（正極部）
１５…マグネシウム電極（負極部）
１６…回転羽（攪拌部材）
１７…モータ
１９…混合物
【図１】
0003682750.tif 000002
【図２】
0003682750.tif 000003
【図３】
0003682750.tif 000004