(57)【要約】【課題】  回収した作動油を有効に再資源化することが可能な、建設機械の作動油の再資源化方法と作動油再資源化システムを構築する。【解決手段】  建設機械から劣化した作動油を回収し、回収した作動油をガス化溶融システムのガス化炉３１に投入する。【選択図】        図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
建設機械から劣化した作動油を回収し、
回収した該作動油をガス化溶融システムのガス化炉に投入する
ことを特徴とする、建設機械の作動油の再資源化方法。
【請求項２】
該ガス化炉で発生した熱分解ガスの少なくとも一部を燃料電池のエネルギ用ガスとして使用する
ことを特徴とする、請求項１記載の建設機械の作動油の再資源化方法。
【請求項３】
建設機械で使用できない廃棄処理対象の作動油の投入口と、
該投入口から投入された該作動油を産業廃棄物に混入して無酸素状態で蒸し焼きにするガス化炉と、
該ガス化炉での該作動油と該産業廃棄物の熱分解により発生した熱分解ガスを該ガス化炉から取り出す取出口と、
該産業廃棄物の熱分解残さと該熱分解ガスを燃焼させてスラグ化する溶融炉と、
該溶融炉での該熱分解残さと該熱分解ガスの燃焼により発生する高温排ガスを熱源として蒸気を発生させるボイラーと、
該取出口から取り出された該熱分解ガスの少なくとも一部が供給され該熱分解ガスを通過させて該ボイラーで発生した該蒸気を過熱する過熱器と、
該過熱器で過熱された該蒸気を駆動源とするタービンと、
該タービンにより駆動される発電機とを備えた
ことを特徴とする、作動油再資源化システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧ショベル，ホイールローダ，クレーン等の油圧式建設機械で使用される作動油の再資源化方法及び再資源化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
油圧ショベル，ホイールローダ，クレーン等の油圧式建設機械では油圧シリンダや油圧モータへの動力伝達媒体として作動油が用いられているが、作動油は使用されるうちに次第に劣化していく。作動油の劣化は建設機械の動力性能を低下させるため、ある程度劣化が進んだ時点で新しい作動油に交換することが好ましいが、作動油の劣化状態をユーザ自身が判定するのは困難であり、通常は一定期間使用した時点で新しい作動油に交換することが行われている。ところが、作動油の劣化は使用状況により変化するため、作動油の無駄な交換が発生する可能性もあれば、逆に交換が遅れて建設機械の運動性能を低下させてしまう可能性もある。
【０００３】
そこで、本出願人は特開平１０−２９９７２１号公報、特開平１０−２９９７２２号公報、特開平１０−２９９７２３号公報に開示するように、ベースオイル成分の酸価，塩基価や、作動油中の添加剤（耐酸化剤，耐磨耗剤，防錆剤等の高分子添加剤）の量（割合）、及び作動油中に含まれる土砂粒，金属粉，水分等の不溶解異物の量に基づき作動油の劣化を判断する技術を提案した。この技術によれば、作動油の劣化を正確に判定することができるので、作動油の無駄な交換が生じることがなく、また、交換の遅れによる運動性能の低下を招くこともない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、作動油の劣化が正確に判定されたとしても、ユーザ自身が作動油を交換しようとしない場合がある。これは、作動油の交換作業が面倒なことと、回収した作動油の処理が難しいことによる。特に回収した作動油の処理に関しては、可能な限り資源として有効に活用にできるようにしたい。
本発明はこのような課題に鑑み創案されたもので、回収した作動油を有効に再資源化することが可能な、建設機械の作動油の再資源化方法と作動油再資源化システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明の建設機械の作動油の再資源化方法は、建設機械から劣化した作動油を回収し、回収した作動油をガス化溶融システムのガス化炉に投入することを特徴としている。
ガス化溶融システムのガス化炉に作動油を投入することで、投入された作動油は乾燥ゴミ中の熱分解成分とともに熱分解して熱分解ガスを発生させることになるが、作動油は高分子成分の量が多いので熱量の高い熱分解ガスを発生させることができる。この熱分解ガスを過熱器に導入して通過させ、タービン駆動用の蒸気を過熱することで、蒸気をより高温高圧にすることができ、発電機の発電効率を高めることが可能になる。
【０００６】
また、作動油から発生した熱量の高い熱分解ガスは燃料電池のエネルギ用ガスとして使用することもできる。したがって、ガス化炉で発生した熱分解ガスの少なくとも一部を燃料電池のエネルギ用ガスとして使用するのも作動油の再資源化の上で好ましい。
なお、建設機械で使用される作動油を再資源化するための専用システム（本発明の作動油再資源化システム）としては、以下の構成を有していれば良い。すなわち、建設機械で使用される作動油の投入口と、投入口から投入された作動油を産業廃棄物に混入して無酸素状態で蒸し焼きにするガス化炉と、ガス化炉での作動油と産業廃棄物の熱分解により発生した熱分解ガスをガス化炉から取り出す取出口と、産業廃棄物の熱分解残さと熱分解ガスを燃焼させてスラグ化する溶融炉と、溶融炉での熱分解残さと熱分解ガスの燃焼により発生する高温排ガスを熱源として蒸気を発生させるボイラーと、取出口から取り出された熱分解ガスの少なくとも一部が供給され熱分解ガスを通過させてボイラーで発生した蒸気を過熱する過熱器と、過熱器で過熱された蒸気を駆動源とするタービンと、タービンにより駆動される発電機とを備えるようにする。これにより、作動油を無駄なく再資源化することができ、また、作動油とともにガス化炉に投入する産業廃棄物も無駄なく利用することができる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の建設機械の作動油の再資源化方法によれば、ガス化溶融システムのガス化炉に作動油を投入することで、投入された作動油は乾燥ゴミとともに熱分解して熱分解ガスを発生させることになるが、作動油は高分子成分の量が多いので熱量の高い熱分解ガスを発生させることができ、この熱分解ガスを過熱器に導入して通過させ、タービン駆動用の蒸気を過熱することで、蒸気をより高温高圧にして発電機の発電効率を高めることができる。特に、ガス化炉で発生した熱分解ガスの少なくとも一部を燃料電池のエネルギ用ガスとして使用することで、回収した作動油をさらに有効に再資源化することができる。
【０００８】
また、本発明の作動油再資源化システムによれば、作動油を無駄なく再資源化することができ、また、作動油とともにガス化炉に投入する産業廃棄物も無駄なく利用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。
図１〜図４は本発明の一実施形態としての建設機械の作動油再資源化システムに係る作動油管理システムについて示し、図５は本実施形態の作動油再資源化システムについて示すものである。まず、作動油管理システムの全体構成について説明すると、図１に示すように、作動油管理システムは、管理対象となる油圧式建設機械（以下、建設機械という）１と、建設機械１と無線通信（例えば衛星５を介した通信）が可能な管理装置６と、作動油の回収／交換のための作業車両９とから構成されている。ここでは建設機械１は一つのみ図示しているが、一つの管理装置６に対して複数の建設機械１を管理対象とすることも勿論可能である。なお、建設機械１は建設現場，港湾，工場内等の作業現場に配置され、管理装置６は例えば作動油のディーラーに配置されている。また、作業車両９は管理装置６との間で無線通信が可能になっている。
【００１０】
建設機械１には、コントローラ４が備えられている。コントローラ４には、エンジン２に設けられたセンサ１１と、作動油タンク３に設けられたセンサ群１０とが接続されており、コントローラ４はこれらセンサ１１及びセンサ群１０からの検出信号に基づき作動油の劣化を判定するようになっている。そして、作動油の劣化が判定されたときには、作動油が劣化していることを知らせるための劣化信号を管理装置６に向けて自動出力するようにする。なお、コントローラ４は、建設機械１の現在位置を示す位置情報（緯度経度情報）と、建設機械１のＩＤ情報とを劣化信号に含ませて出力するようになっている。ＩＤ情報は予め建設機械１毎に割り当てられた識別情報である。また、建設機械１の位置情報はＧＰＳを利用して取得する。
【００１１】
ここで、コントローラ４による作動油の劣化判定処理について、図２のブロック図を用いて説明する。通常、作動油には、ベースオイル成分に耐酸化剤，耐磨耗剤，防錆剤などの高分子添加剤を添加したものが使用されるが、その品質は使用を継続するにつれて次第に劣化してくる。また、作動油の品質は、ベースオイル成分の酸価，塩基価や作動油中の添加剤の量(割合)のほか、油圧シリンダや油圧モータ等の可動部分の内部摩擦により作動油に含まれうる金属粉や、油圧シリンダのロッドシール部分を通じて外界から侵入しうる土砂粒や水分等の不溶解異物の量をみることで判断することもできる。すなわち、作動油はその品質が劣化してくると、ベースオイル成分の酸価，塩基価と不溶解異物の量がそれぞれ増加する一方、上記添加剤の量が減少する傾向にある。そこで、本実施形態では、これらの作動油の劣化に関する情報を全て検出して作動油の劣化を判定すべく、以下のセンサ群１０（１０Ａ〜１０Ｇ）を備えている。なお、これらの各センサ１０Ａ〜１０Ｇは、いずれも作動油タンク３から図示しない油圧ポンプへ至る吸引流路上に縦列的に配設されている。
【００１２】
（１）作動油中の耐酸価剤を検出する耐酸化剤センサ１０Ａ
（２）作動油中の耐磨耗剤を検出する耐磨耗剤センサ１０Ｂ
（３）作動油中の防錆剤を検出する防錆剤センサ１０Ｃ
（４）作動油中のベースオイル成分の全酸価値を検出する全酸価センサ１０Ｄ
（５）作動油中のベースオイル成分の全塩基価値を検出する全塩基価センサ１０Ｅ
（６）作動油中の不溶解異物(金属粉や土砂粒)を検出する固形物粉センサ１０Ｆ
（７）作動油中の不溶解異物(水分)を検出する水分センサ１０Ｇ
さらに、本実施形態では、エンジン２の運転時間から作動油の劣化を間接的に判定すべく、運転時間センサ１１を備えている。この運転時間センサ１１による劣化判定は上記各センサ１０Ａ〜１０Ｇによる劣化判定に対して予備的なものであり、その判定のための閾値（後述する）は、上記各センサ１０Ａ〜１０Ｇによる判定のための閾値とは別に作動油の一般的使用可能時間に関する経験から決定されている。
【００１３】
コントローラ４は、上記各センサ１０Ａ〜１０Ｇ，１１での検出結果（作動油の劣化情報）に基づいて作動油の劣化を判定するもので、ここでは、各センサ１０Ａ〜１０Ｇ，１１での検出結果毎に作動油の劣化について評価し、各評価結果の総合的判断から作動油の劣化（交換が必要な程度まで劣化したどうか）を判定するようになっている。
このため、コントローラ４には、閾値設定部１３Ａ〜１３Ｈ、比較部１２Ａ〜１２Ｈ及びＯＲ回路（論理和回路））１４が設けられている。ここで、各閾値設定部１３Ａ〜１３Ｈは、各センサ１０Ａ〜１０Ｇ，１１の検出値に対する閾値を設定しておくものである。比較部１２Ａ〜１２Ｈは、それぞれ、対応するセンサ１０Ａ〜１０Ｇ，１１での検出結果と対応する閾値設定部１３Ａ〜１３Ｈに設定された閾値とを比較するもので、その比較結果が作動油の劣化を示す場合にはその旨を評価結果（Ｈパルス）として出力するようになっている。
【００１４】
ＯＲ回路（劣化判定部）１４は、上記各比較部１２Ａ〜１２Ｈの出力の論理和をとることにより、各比較部１２Ａ〜１２ＨのいずれかからＨパルスが出力されると、作動油が劣化したものと判定してＨパルスを出力するものである。ＯＲ回路１４から出力されたＨパルスは出力部１５に入力され、建設機械１の位置情報とＩＤ情報とともに劣化信号として送信部１５から管理装置６に向けて送信されるようになっている。
【００１５】
次に、管理装置６の機能について、図３のブロック図を用いて説明する。管理装置６には、受信部２０，ユーザ確認部２１，検索部２２，データベース２５，処理判定部２３，位置特定部２６及び作業指示部２４が設けられている。受信部２０は、建設機械１から送信される劣化信号（位置情報及びＩＤ情報を含む）を受信するインタフェースにあたり、受信した劣化信号をユーザ確認部２１に入力する機能を有している。ユーザ確認部２１は、入力された劣化信号に含まれるＩＤ情報を照合して、入力された劣化信号が管理装置６で管理しているユーザからのものであるかどうか確認する機能を有している。
【００１６】
入力された劣化信号が管理装置６が管理しているユーザからのものである場合には、ユーザ確認部２１は劣化信号に含まれるＩＤ情報を検索部２２に入力し、また、劣化信号に含まれる位置情報を位置特定部２６に入力するようになっている。検索部２２は、データベース２５から当該ユーザの作動油交換情報を検索する機能を有している。データベース２５には、ユーザ毎（すなわち建設機械１毎）にＩＤ情報に関連付けられて前回交換時期や現在使用している作動油の再生回数等の情報が記憶されている。検索部２２は、このうち作動油の再生回数に関する情報を読み出して処理判定部２３に入力するようになっている。
【００１７】
処理判定部２３は、今回建設機械１から回収する作動油の処理方法を検索部２２で検索した作動油の再生回数に基づき判定する機能を有している。具体的には、作動油の再生回数が再生限度である所定回数（例えば３回）未満の場合には処理方法として作動油の再生処理を選択し、作動油の再生回数が所定回数以上の場合には処理方法として作動油の廃棄処理を選択するようになっている。そして、判定した処理方法を作業指示部２４に入力するようになっている。なお、再生回数を制限しているのは、作動油を再生した場合に完全に新品の状態にできるわけではなく、再生を繰り返すと次第に作動油の劣化が早まり、再生コストに見合わなくなるためである。
【００１８】
一方、位置情報が入力される位置特定部２６は、入力された位置情報から建設機械１の現在位置を特定する機能を有している。具体的には、位置情報（緯度経度情報）を地図に照合し、地図上における現在位置を特定するようになっている。そして、特定した現在位置に関する情報を作業指示部２４に入力するようになっている。
作業指示部２４は、作業車両９に対して作動油の回収／交換作業を指示する機能を有している。作業指示部２４と作業車両９とは無線通信可能であり、回収した作動油の処理方法に関する情報と、建設機械１の現在位置に関する情報とが作業指示部２４から作業車両９へ送信されるようになっている。これにより、作業車両９は、情報が示す建設機械１の現在位置に向かい、指示された処理方法に応じた方法で作動油を回収し新しい作動油に交換することになる。具体的には、指示された処理方法が再生処理の場合には、再生用の回収タンクに作動油を回収して図１に示すように作動油再生工場７に搬送し、指示された処理方法が廃棄処理の場合には、廃棄用の回収タンクに作動油を回収して図１に示すように作動油再資源化工場８に搬送する。なお、作業車両９が複数台ある場合、作業指示部２４は、各作業車両９の現在位置と建設機械１の現在位置とを対比して、建設機械１の現在位置に対して最も近い作業車両９に対して指示を送信するようになっている。
【００１９】
以上説明した本実施形態の作動油管理システムにおける処理の流れをフローチャートで示したのが図４である。ステップＳ１０では、建設機械１のコントローラ４は、各センサ１０Ａ〜１０Ｇ，１１によるセンシングを周期的に行い、各センサ１０Ａ〜１０Ｇ，１１の検出結果に基づいて作動油の劣化を判定する。そして、作動油の劣化が判定されたときには、ステップＳ２０として、建設機械の位置情報とＩＤ情報を含んだ劣化信号を管理装置６に送信する。
【００２０】
管理装置６は、ステップＳ３０で劣化信号を受信すると、まずステップＳ４０として、劣化信号に含まれるＩＤ情報からユーザの確認を行う。確認したユーザが正当なユーザである場合には、ステップＳ５０として、データベース２５から当該ユーザ（建設機械１）の作動油交換情報（作動油の再生回数情報）を検索する。そして、ステップＳ６０として、作動油の再生回数を再生限度である所定回数と比較し、再生回数が所定回数未満の場合には回収した作動油の処理方法として再生処理に決定し（ステップＳ７０）、再生回数が所定回数以上の場合には廃棄処理に決定する（ステップＳ８０）。決定した処理方法は作業車両９に指示する。
【００２１】
ステップＳ９０では、作業車両９は、劣化信号に含まれる位置情報から特定される建設機械１の現在位置に向けて出張し、建設機械１から劣化した作動油を回収して新しい作動油に交換する。そして、指示された処理方法を確認し（ステップＳ１００）、指示された処理方法が再生処理の場合には回収した作動油を作動油再生工場７へ搬送する（ステップＳ１１０）。指示された処理方法が廃棄処理の場合には回収した作動油を作動油再資源化工場８へ搬送する（ステップＳ１２０）。
【００２２】
このように、本実施形態の作動油管理システムによれば、建設機械１で使用される作動油が劣化したときには、コントローラ４からの劣化信号を受信した管理装置６の指示により、作業車両９が建設機械１まで出張して劣化した作動油を回収／交換し、回収した作動油を再生回数に応じた方法で処理するので、ユーザの手を煩わせることなく、劣化した作動油を適切な時期で交換することができ、回収した作動油を適切に処理することができる。
【００２３】
また、本実施形態の作動油管理システムによれば、回収した作動油の処理方法として作動油の再生処理を選択肢とすることで、資源の有効活用が可能になるとともに、再生回数を所定回数未満に制限しているので、作動油の品質の低下を防止して建設機械の動力性能を安定させることができる。
さらに、本実施形態の作動油管理システムによれば、建設機械１から位置情報（緯度経度情報）を受信し、受信した位置情報に基づき特定した建設機械１の地図上での現在位置に関する情報を作業指示部から作業車両に対して送信しているので、作業車両９を建設機械１の現在位置へ速やかに派遣することができる。
【００２４】
なお、作動油再生工場７としては、作動油に含まれる添加剤の量を適正化したり、ベースオイル成分の酸価，塩基価の量を適正化したり、作動油中の不溶解異物を除去できるような設備が整った工場である必要がある。具体的な作動油の再生方法については公知であるので、ここでは説明は省略する。再生した作動油は再びディーラーに出荷されて、交換用作動油として用いられる。
【００２５】
一方、作動油再資源化工場（作動油再資源化システム）８としては、図５に示すようなガス化溶融システムを利用することができる。ガス化溶融システムは、乾燥機３０により産業廃棄物等のゴミを乾燥して水分を調整し、乾燥したゴミをガス化炉３１に投入して４５０〜５５０℃の無酸素状態で蒸し焼きにして熱分解させるようになっている。このときガス化炉３１で発生する熱分解ガスは、ガス化炉３１の加熱用燃料としてバーナー３２に供給される。
【００２６】
また、ガス化炉３１で残った熱分解残さ（チャー）は、チャー取扱設備３３に投入され、チャーから有価金属類が未酸化の状態で回収されリサイクルされるようになっている。そして、有価金属類が回収された残りの灰分は溶融炉３４に投入され、熱分解ガスと共に１３００〜１４００℃で燃焼されることにより灰分まで溶融し、溶融したものを冷却したものがスラグ化されるようになっている。
【００２７】
そして、灰分が溶融炉３４で燃焼されるときに発生する高温の排ガスは、ボイラー３６に供給されて蒸気を発生させるための熱源として使用される。ボイラー３６での加熱により発生した蒸気３９は、発電機４０用のタービン３９に供給されてタービン３９の駆動源として用いられる。ガス化溶融システムでは、ボイラー３６からタービン３９への蒸気の供給経路上に過熱器３５が設けられている。この過熱器３５には、ガス化炉３１の取出口３１ｂから取り出された熱分解ガスが導入されるようになっており、過熱器３５内に熱分解ガスを通過させることで蒸気をさらに高圧高温（例えば５００℃・１００気圧）にして、発電機４０の高効率発電を可能にしている。なお、ボイラー３６を通過した排ガスは、排ガス処理設備３７において有害物質を除去された後、排気筒３８から排気されるようになっている。
【００２８】
本実施形態では、このような構成のガス化溶融システムを作動油再資源化システムとして利用するにあたり、ガス化炉３１の投入口３１ａに建設機械１から回収した作動油を直接投入できるようにしている。投入口３１ａから投入された作動油は乾燥ゴミ（固形の産業廃棄物等）に混入された状態で蒸し焼きにされ、熱分解するが、作動油は高分子成分の量が多いので熱量の高い熱分解ガスを発生させることができる。したがって、この熱分解ガスを過熱器３５に導入して通過させ、タービン３９駆動用の蒸気を過熱することで、蒸気をより高温高圧にすることができ、発電機４０の発電効率をさらに高めることができる。
【００２９】
また、作動油から発生した熱量の高い熱分解ガスは燃料電池のエネルギ用ガスとして使用することもできる。したがって、本実施形態では、ガス化炉３１で発生した熱分解ガスの一部を燃料電池のエネルギ用ガスとして取出口３１ｂから別に取り出すようにしている。なお、建設機械１が、燃料電池を電源とする電気モータを駆動として有している場合には、取り出した熱分解ガスを建設機械１に充填するようにしてもよい。
【００３０】
このように作動油再資源化工場８としてガス化溶融システムを利用することで、建設機械１から回収した作動油を無駄なく再資源化することができる。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々変形して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施形態にかかる作動油再資源化システムに関する作動油管理システムの全体構成を示す概略図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる作動油の劣化判定回路の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかる管理装置の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の一実施形態にかかる作動油管理システムの処理の流れを示すフローチャートである。
【図５】本発明の一実施形態にかかる作動油再資源化システムの構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  建設機械
２  エンジン
３  作動油タンク
４  コントローラ
６  管理装置
７  作動油再生工場
８  作動油再資源化工場（作動油再資源化システム）
９  作業車両
１０  センサ群
１０Ａ  耐酸化剤センサ
１０Ｂ  耐磨耗剤センサ
１０Ｃ  防錆剤センサ
１０Ｄ  全酸価センサ
１０Ｅ  全塩基価センサ
１０Ｆ  固形物紛センサ
１０Ｇ  水分センサ
１１  運転時間センサ
１２Ａ〜１２Ｈ  比較器
１３Ａ〜１３Ｈ  閾値設定部
１４  ＯＲ回路（劣化判定部）
１５  送信部
２０  受信部
２１  ユーザ確認部
２２  検索部
２３  処理判定部
２４  作業指示部
２５  データベース
２６  位置特定部
３０  乾燥機
３１  ガス化炉
３１ａ  投入口
３１ｂ  取出口
３２  バーナー
３３  チャー取扱設備
３４  溶融炉
３５  過熱器
３６  ボイラー
３７  排ガス処理設備
３８  排気筒
３９  タービン
４０  発電機
【図１】
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【図２】
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【図３】
2006199946.tif 000005
【図４】
2006199946.tif 000006
【図５】
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