(57)【要約】【課題】燃焼用鉱物油の燃焼効率を向上させることが可能な燃料改質剤を簡易な手法により製造することができる燃料改質剤の製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】水に鉱物油分解微生物及び培養基材を添加して培養し、一次培養体を形成する工程と、前記一次培養体に鉱物油を添加して培養し、二次培養体を形成する工程と、前記二次培養体の上清を抽出する工程と、を有することを特徴とする燃料改質剤の製造方法である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
水に鉱物油分解微生物及び培養基材を添加して培養し、一次培養体を形成する工程と、
前記一次培養体に鉱物油を添加して培養し、二次培養体を形成する工程と、
前記二次培養体の上清を抽出する工程と、を有することを特徴とする燃料改質剤の製造方法。
【請求項２】
前記鉱物油分解微生物は、Bacillus  cereus、Bacillus  subtilis  subsp.Subtilis、及び、Bacillus  siamensisを培養して培養体を形成する工程と、該培養体を芽胞形成させた後、該芽胞を精製する工程と、精製された芽胞を凍結乾燥する工程により得られることを特徴とする請求項１に記載の燃料改質剤の製造方法。
【請求項３】
前記水に前記鉱物油分解微生物を１．１×１０８ＣＦＵ／Ｌ〜３．５×１０９ＣＦＵ／Ｌ添加することを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料改質剤の製造方法。
【請求項４】
前記培養基材を前記鉱物油分解微生物に対して８０〜５００質量％添加することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の燃料改質剤の製造方法。
【請求項５】
前記鉱物油を前記水に対して６５〜７０質量％添加することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の燃料改質剤の製造方法。
【請求項６】
前記鉱物油は灯油又は軽油であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の燃料改質剤の製造方法。
【請求項７】
前記培養基材は、ペプトン、ブドウ糖、酵母及び肉エキスから選ばれる１種以上を含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の燃料改質剤の製造方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の燃料改質剤の製造方法によって得られた燃料改質剤を燃焼用鉱物油に添加して燃焼させることを特徴とする燃料改質方法。
【請求項９】
前記燃焼用鉱物油は、重油、軽油、ガソリン又は灯油であることを特徴とする請求項８に記載の燃料改質方法。
【請求項１０】
前記燃料改質剤を前記燃焼用鉱物油に対して１／５００〜１／４０００の割合で添加することを特徴とする請求項８又は９に記載の燃料改質方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃料改質剤の製造方法及び燃料改質方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、実用車のエンジンの進歩が著しく、多様な省エネエンジンが開発されている。エンジンにはガソリンやディーゼルなどの種類がある。これらは燃焼エネルギーを機械的エネルギーに変換して利用しているが、駆動のための有効仕事率は約３０％であり、排気損失、冷却損失、摩擦損失で７０％は排気ガスと一緒に放出される。自動車のガソリンエンジンなど、排気管にアフターバーナーを取り付けてみると燃焼済みの排気が燃えることがあり未燃成分が含まれていることがわかる。このため、効率を更に向上させることが従来から求められている。
【０００３】
一方、燃料の分野においても燃料の組成や製造方法ともに進歩しており、例えばクラッキングという技術により重質油を分子レベルで精製し必要な燃料成分を得ている。しかし、コスト面や行いやすさ等の観点から、既存の製造方法によって得られた燃料について例えば燃料に添加剤を混ぜて燃焼を促進させ、効率を向上させるといった技術が強く望まれている。
【０００４】
特許文献１には石油改質剤及び石油改質剤の製造方法が開示されている。特許文献１では、まず、自然界に存在する水や土壌から海生微生物、陸水生微生物、陸土壌微生物を含む複数の材料を採取し、この複数の材料サンプル中の菌を重油用培地で培養（初期培養）して重油分解微生物を得る。次いで、得られた重油分解微生物を混合培養し、混合培養体を重油用培地で継代培養を行う。これを樹液の希アルコール化液である植物性産物抽出液と混合、分散させ、更に植物性産物抽出液、界面活性剤、ホワイトガソリンを混合、培養して石油改質剤を得ている。
【０００５】
特許文献１の石油改質剤は、鉱物油分解微生物が生きた状態で保存するための培地が混合されており、鉱物油分解微生物が燃料としての重油に直接作用し、所期の効果が得られるとしている。特許文献１によれば、鉱物油分解微生物の作用により石油燃料の質を向上させ、石油燃料を完全燃焼に近づけ、燃費が良くなるとしている。また、発生する黒煙が少なくボイラー等の装置のメンテナンスが楽で耐久性が向上することや、有害ガスの発生も抑制し、環境に対する影響が少なくなるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３６９８５７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１における石油改質剤の製造方法では、工程数や添加する材料が多く、製造方法が煩雑であるという問題がある。
【０００８】
そこで、本発明は、燃焼用鉱物油の燃焼効率を向上させることが可能な燃料改質剤を簡易な手法により製造することができる燃料改質剤の製造方法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】
【０００９】
本発明の燃料改質剤の製造方法は、水に鉱物油分解微生物及び培養基材を添加して培養し、一次培養体を形成する工程と、前記一次培養体に鉱物油を添加して培養し、二次培養体を形成する工程と、前記二次培養体の上清を抽出する工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、燃焼用鉱物油の燃焼効率を向上させることが可能な燃料改質剤を簡易な手法により製造することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の燃料改質剤の製造方法及び燃料改質方法について説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、修正、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。
【００１２】
（燃料改質剤の製造）
本発明の燃料改質剤の製造方法は、水に鉱物油分解微生物及び培養基材を添加して培養し、一次培養体を形成する工程と、前記一次培養体に鉱物油を添加して培養し、二次培養体を形成する工程と、前記二次培養体の上清を抽出する工程と、を有することを特徴とする。
本発明によれば、燃焼用鉱物油の燃焼効率を向上させることが可能な燃料改質剤を簡易な手法により製造することができる。
【００１３】
＜鉱物油分解微生物の製造方法＞
本実施形態における鉱物油分解微生物は、Bacillus  cereus、Bacillus  subtilis  subsp.Subtilis、及び、Bacillus  siamensisを培養して培養体を形成する工程と、該培養体を芽胞形成させた後、該芽胞を精製する工程と、精製された芽胞を凍結乾燥する工程により得られる。
【００１４】
前記培養は、特に制限されるものではく、３０〜３７℃で１〜３日間培養する。また、培養基材としては、公知のものを用いることができる。ここでは、これに制限されるものではないが、２段階の培養を行うことが好ましい。条件によっても異なるが、上記３種類の菌を一緒に培養することにより、２種又は３種の菌が増殖する。採取された２種又は３種の菌を第二世代（基本の菌）とし、更に培養をして菌数を増やす。更に増やしたものを第三世代とする。
【００１５】
次に、上記のようにして得られた培養体を芽胞形成させる。芽胞形成させる方法としては、例えば芽胞形成培地で７〜１０日間培養する。芽胞形成培地は、栄養分を与えず、生育環境を悪くすることができ、芽胞形成が可能な環境にすることができる。
【００１６】
上記のようにして芽胞形成した後、例えば遠心分離を行うことにより、芽胞を精製する。これにより、目的以外の成分を除外し、芽胞のみとすることができる。
次いで、精製された芽胞を凍結乾燥する。凍結乾燥は公知の装置を用いて行うことができる。
【００１７】
＜一次培養体＞
次に、水に鉱物油分解微生物及び培養基材を添加して培養し、一次培養体を形成する工程を行う。
水としては、適宜変更することができるが、井戸水であることが好ましい。井戸水は金属を腐食させにくい性質や物質を溶かし込みにくい性質である還元性を持ち、微生物の発育に必要なカルシウムや鉄分を含むといった利点が挙げられる。
【００１８】
水を適当な容器（容量、材質は特に制限されない）に入れ、鉱物油分解微生物を添加する。
水に鉱物油分解微生物を添加する量は、適宜変更することができるが、１．１×１０８ＣＦＵ／Ｌ〜３．５×１０９ＣＦＵ／Ｌ添加することが好ましい。
【００１９】
培養基材としては、特に制限されるものではないが、例えば、ペプトン、ブドウ糖、酵母及び肉エキスから選ばれる１種以上を含むことが好ましい。また、培養基材としてＳＣＤ液体培地（粉末）を用いることができる。
培養基材の添加量は、適宜変更することができるが、前記鉱物油分解微生物に対して８０〜５００質量％添加することが好ましい。この範囲より小さいと、鉱物油分解微生物の培養が不十分になることがある。また、この範囲より大きいと、この範囲を超えて添加した分が鉱物油分解微生物の培養にあまり寄与しなくなる。
【００２０】
上記のようにして水に鉱物油分解微生物と培養基材を入れた後、培養する。培養は、適宜変更することが可能であるが、３０〜３７℃で１〜３日間行う。これにより一次培養体が得られる。
【００２１】
＜二次培養体＞
次に、前記一次培養体に鉱物油を添加して培養し、二次培養体を形成する工程を行う。
鉱物油としては、適宜変更することが可能であるが、例えば、灯油、軽油、重油、ガソリン、アルコール（エタノール、メタノール等）等が挙げられる。中でも灯油、軽油であることが好ましい。灯油である場合、鉱物油分解微生物の分解がよりスムーズに行いやすくなり、また、質の良い燃料改質剤が得られる。また、軽油である場合、自動車等に好適に用いられる燃料改質剤を得ることができる。
【００２２】
前記鉱物油を添加する量は、適宜変更することが可能であるが、前記水に対して、６０〜７５質量％添加することが好ましい。この範囲であると、鉱物油分解微生物が十分に鉱物油を分解することができる。この範囲より小さいと、鉱物油分解微生物が鉱物油を分解する量が少なくなり収率が減少することがあり、この範囲より大きいと、鉱物油分解微生物が分解しきれなかった鉱物油が増加し、燃料改質剤の質が低下することがある。
【００２３】
鉱物油を添加した後の培養は、適宜変更することが可能であるが、３０〜３７℃で１〜３日間行う。鉱物油を添加した後の培養は、複数回行うことが好ましい。例えば、３０〜３７℃で２日間培養し、攪拌した後、更に３０〜３７℃で３日間培養することが挙げられる。このような操作を行うことにより、鉱物油分解微生物がまんべんなく鉱物油を分解し、分解されない鉱物油の割合を減らすことができる。このようにして二次培養体が得られる。
【００２４】
＜上清抽出＞
次に、前記二次培養体の上清を抽出する工程を行う。上記培養により、得られた二次培養体では上層と下層が形成され、上層は主に油成分、下層は主に水性の成分と沈殿物で形成される。上清を抽出することにより燃料改質剤が得られる。
上清を抽出する方法としては、適宜変更することが可能であるが、例えば、くみ上げ方式が挙げられる。くみ上げ方式ではポンプを使用してもよいし、手動であってもよい。
【００２５】
詳細は調査中であるが、燃料改質剤を燃焼用鉱物油に添加すると燃焼用鉱物油の動粘度が下がり（柔らかくなり）、これにより従来スラッジとしてボイラー内に溜まっていたミネラルや重金属等の不燃物を灰として排出することができ、ボイラー内にスラッジが増加することを抑制することができる。また、古いボイラーに使用した場合、固着していたスラッジが分解され、スラッジを減少させることができるため、燃焼用鉱物の燃焼効率が向上する。
【００２６】
本実施形態において上記のようにして得られた燃料改質剤について、微生物が存在しているかを検証したところ、微生物は確認されなかった。上記のようにして得られた燃料改質剤には微生物が存在していないことが好ましい。
【００２７】
このように、本発明では工程数が少なく、また添加する材料が多くない等の理由から、燃料改質剤を簡易な手法により製造することができる。
【００２８】
（燃料改質方法）
次に、本発明の燃料改質方法について説明する。本発明の燃料改質方法は、本発明の燃料改質剤の製造方法によって得られた燃料改質剤を燃焼用鉱物油に添加して燃焼させる。
【００２９】
前記燃焼用鉱物油としては、例えば、重油、軽油、ガソリン、灯油等が挙げられる。
本発明によって得られた燃料改質剤は、ガソリン、軽油、重油を使用する内燃機関（エンジン）やボイラー、灯油を使用するストーブ等に使用することができる。ボイラーは年数とともに効率が低下するため、前記燃料改質剤を使用することにより燃焼効率を改善できるため特に好ましい。
【００３０】
また、前記燃料改質剤を前記燃焼用鉱物油に対して１／５００〜１／４０００の割合で添加することが好ましい。この範囲であると燃焼効率の向上効果がより大きくなり、この範囲から外れる場合、燃焼効率の向上効果が小さくなることがある。
【００３１】
一般的に、燃料に由来する炭素などがスラッジとしてタンクの底や液中に発生する。スラッジが溜まった状態で燃料を使用し続けると、劣化した油分が燃焼に使用され、黒煙の発生や燃焼効率の低下、フィルターの目詰まり等の問題が生じる。
【００３２】
一方、本発明によって得られた燃料改質剤によれば、スラッジを分解・除去することができ、前記燃料改質剤の使用前に比べてスラッジが減少し、劣化した油分が燃焼に使用されることを防ぎ、燃焼効率の低下やフィルターの目詰まりを抑制することができる。更に、スラッジが減少することで、タンクを清掃する回数を減らすことができる。
【００３３】
本発明によって得られた燃料改質剤の使用は、１回のみではなく、継続して使用することが好ましい。１回のみの使用であっても上述の効果が得られるが、継続して使用することで、よりスラッジを減らすことができ、燃焼効率の向上がより大きくなる。１回のみの使用である場合、燃焼効率の向上が数値として明確に認識できない場合がある。燃料改質剤の製造条件、燃焼用鉱物油の種類、燃焼条件、燃料改質剤の添加量や使用頻度などにより変化するため、一概には言えないが、燃料改質剤を使用し続けた後、燃焼効率が向上していることを数値として確認できるようになるには数か月を要する場合がある。
【００３４】
上記の種々の条件によっても異なるが、継続して使用する場合は、初回の添加量を多めにし、次回以降の添加量を初回の添加量よりも少なくしてもよい。
燃料フィルターを有する機器の燃料に前記燃料改質剤を使用する場合、燃料改質剤の使用前に燃料フィルターを清掃することが好ましい。これは分解されたスラッジの低分子成分が液中を漂って燃料フィルターに付着し、目詰まりが生じる場合を考慮している。
【００３５】
燃料改質剤の添加方法としては、適宜変更することが可能である。例えば、内燃機関（エンジン）やボイラーなどに使用する場合は、直接タンクに投入すればよい。燃料改質剤を添加した後、攪拌は不要であるが、必要に応じて攪拌してもよい。
また、特に制限されるものではないが、燃料改質剤の分散等を考慮し、燃料改質剤は運転開始の６時間以上前に鉱物油に添加することが好ましい。
【００３６】
上記の他にも、本発明によって得られた燃料改質剤は、以下の効果も期待できる。例えば、排ガスや黒煙、ＮＯｘ、ＳＯｘ、ＣＯ等の削減が期待できる。また、燃焼効率が向上することにより、燃料の供給回数が減り、燃料の節約などコスト面での利点がある。
【実施例】
【００３７】
以下、本発明について具体的な実施例を用いて詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に制限されるものではない。
【００３８】
（実施例１）
＜燃料改質剤の作製＞
Bacillus  cereus、Bacillus  subtilis  subsp.Subtilis、及び、Bacillus  siamensisを３０〜３７℃で３日間培養することにより、上記３種の菌のうちすべての菌が増殖した。採取された３種の菌を第二世代（基本の菌）とし、３０〜３７℃で３日間培養をして菌数を増やし、第三世代とした。このようにして得た培養体について、栄養分を与えず、生育環境を悪くすることで芽胞形成させた。次いで、遠心分離を行うことにより、芽胞を精製した。これにより、目的以外の成分を除外し、芽胞のみとした。次いで、凍結乾燥させ、鉱物油分解微生物を得た。
【００３９】
１０００Ｌタンクに君津市小櫃で得られた井戸水４５０Ｌを入れた。これに上記のようにして得た鉱物油分解微生物１０５０ｇ（３．０×１０９ＣＦＵ／Ｌ）を添加した。次いで、培養基材４２００ｇを添加して５分間攪拌した。培養基材はＳＣＤ液体培地（粉末）を用いた。これを３０〜３７℃で３日間培養して一次培養体を得た。
【００４０】
次に、前記一次培養体に灯油３００Ｌを添加して５分間攪拌した後、３０〜３７℃で２日間培養した。更に５分間攪拌した後、３０〜３７℃で３日間培養し、二次培養体を得た。前記二次培養体では、上層は主に油成分、下層は主に水性の成分と沈殿物が形成されていた。前記二次培養体の上清をくみ上げ方式により抽出し、実施例１の燃料改質剤２４０Ｌを得た。
上記のようにして得られた燃料改質剤について、微生物が存在するか検証したところ、得られた燃料改質剤には微生物の存在は確認されなかった。
【００４１】
＜評価＞
得られた燃料改質剤について、以下のようにして検証を行った。検証には１９９６年にサーモエナー社により製造されたボイラーを用いた。検証に用いたボイラーは約６０００Ｌのタンクを有し、そのタンクには燃焼用鉱物油として重油（主にＣ重油を用いる）が溜められる。ボイラーを燃焼させて得られた湯は特定の施設において主に風呂として利用される。タンクには重油給油日に満タン近くまで重油を給油する。重油給油日は月１回程度の頻度であるが、タンク内の残量がある一定の数値になった場合に給油を行う。そのため、実施日は不定期であり、実施しない月もある。また、検証に用いたボイラーのタンクは、１日の重油の使用量を計測することができ、所定の期間、毎日記録を行った。
【００４２】
まず、比較のため、燃料改質剤を添加する前のボイラーにおける１日の使用量の月平均を表１に示す。表１は平成２７年１０月から平成２８年１月までのデータである。なお、検証に用いたボイラーでは気温が低いと１日の使用量が大きくなる傾向にある。
【００４３】
【表１】
2019048962.tif 000002
【００４４】
次に、燃料改質剤を添加した場合について説明する。燃料改質剤の添加は上述した重油給油日に行う。燃料改質剤は平成２８年２月から添加を開始した。初回である当月は、まず燃料改質剤を添加する前に燃料フィルターの清掃を行い、フィルターの目詰まりがないことを確認した。次いで、タンクがほぼ満タンになるまで重油を供給した後、燃料改質剤を約１２リットル添加した。混合比（燃料改質剤／重油）は１２／６０００程度である。燃料改質剤の添加と重油の給油はボイラー運転開始の６時間前に行った。
【００４５】
２回目以降となる平成２８年２月以降は、重油供給日に重油を供給する前に燃料改質剤をタンクに約９リットル添加した。混合比（燃料改質剤／重油）は９／６０００程度である。なお、初回と同様に燃料改質剤を添加する前に燃料フィルターの清掃を行い、フィルターの目詰まりがないことを確認した。
【００４６】
ボイラーにおける１日の使用量の月平均を表２に示す。表２は平成２８年１０月から平成２９年１月までのデータである。表２では月ごとに前年度比（％）を示している。
【００４７】
【表２】
2019048962.tif 000003
【００４８】
表２から、燃料改質剤を用いることで、燃焼効率が向上していることがわかる。また、平成２８年１０月から平成２９年１月までの前年度比の平均は９６％であった。
【００４９】
実際の検証では、燃料改質剤を平成２８年２月から添加して１日の使用量の記録を取った。燃料効率が向上しているのが確認できたのは平成２８年９月以降であり、それ以前の平成２８年２月から平成２８年の８月までは、燃料効率は前年とほぼ変わらなかった。このことから、本実施例での検証では、燃焼効率の向上効果が数値として認識されるまでには、ある程度の期間がかかったものと考えられる。本実施例の燃料改質剤はスラッジを除去する効果が期待でき、燃料改質剤を使用し続けることでスラッジの除去効果が燃焼効率の向上に影響を与えたものと考えられる。
【００５０】
また、燃焼効率が向上したことに起因して、重油を供給した回数が減少した。燃料改質剤の使用前である平成２７年では１１回であったのに対し、燃料改質剤の使用を続けた平成２８年では１０回であった。特に平成２８年７月頃から重油給油日の間隔が広がり始めた。
【００５１】
また、タンクの底の汚れ具合について、燃料改質剤を使用しなかった平成２７年と、燃料改質剤を使用した平成２８年とを比べると、平成２８年はタンクの底の汚れ具合が減少していた。これは燃料改質剤によるスラッジの除去効果によるものと考えられる。