(57)【要約】【課題】廃植物油改質のエステル交換反応にかける時間を最適化し、無駄な反応時間をなくす。【解決手段】エステル交換を行う反応容器２０に粘度計２５を取り付け、反応溶液２１の粘度を測定する。反応が進み廃植物油がエステルに分解されるに従って、反応溶液２１の粘度の値は低下してくる。この性質を利用し、粘度の値があらかじめ設定した値になったとき反応の終了決定をする。これにより、反応時間を最適化でき、改質燃料の製造にかかる時間が短縮され、無駄な反応時間がなくなり、装置全体の小型化が可能となる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃植物油に、水酸化ナトリウム若しくは水酸化カリウムとメタノールとを混合し反応させて得られたナトリウムメトキサイド若しくはカリウムメトキサイドを反応させ、
その反応させている溶液中の粘度を計測し、その粘度が予め設定した値以下となった時に反応終了を決定し、
その後、溶液をグリセリンと改質燃料に分離させてからグリセリンを排出して改質燃料を取り出した後、
改質燃料を中和させた後に、その燃料から不純物を取り除き、洗浄、水分除去をして改質燃料を得ることを特徴とする改質燃料製造方法。
【請求項２】
前記反応溶液の粘度の値が、室温で２０ｃＰ以下になった時点を反応終了とすることを特徴とする請求項１に記載の改質燃料製造方法。
【請求項３】
廃植物油に、水酸化ナトリウム若しくは水酸化カリウムとメタノールとを混合し反応させて得られたナトリウムメトキサイド若しくはカリウムメトキサイドを反応させ、
その後、溶液をグリセリンと改質燃料に分離させてからグリセリンを排出して改質燃料を取り出した後、
改質燃料を中和させた後にその燃料から不純物を取り除き、洗浄した後、
改質燃料を加熱して水分除去を行い、改質燃料を得る改質燃料製造方法において、
加熱中の改質燃料の透視度を測定し、透視度があらかじめ設定した値以上になった時に水分除去完了を決定することを特徴とする改質燃料製造方法。
【請求項４】
廃植物油に、水酸化ナトリウム若しくは水酸化カリウムとメタノールとを混合し反応させて得られたナトリウムメトキサイド若しくはカリウムメトキサイドを反応させ、
その後、溶液をグリセリンと改質燃料に分離させてからグリセリンを排出して改質燃料を取り出した後、
改質燃料を中和させた後にその燃料から不純物を取り除き、洗浄した後、
改質燃料を加熱して水分除去を行い、改質燃料を得る改質燃料製造方法において、
グリセリンと改質燃料とを分離する際に混合溶液の透視度を測定し、透視度があらかじめ設定した値以上になった時に分離完了を決定することを特徴とする改質燃料製造方法。
【請求項５】
廃植物油に、水酸化ナトリウム若しくは水酸化カリウムとメタノールとを混合し反応させて得られたナトリウムメトキサイド若しくはカリウムメトキサイドを反応させる反応部と、
この反応部の溶液をグリセリンと改質燃料に分離する分離部と、
この分離部で分離されたグリセリンを排出し、改質燃料を取り出す抽出部と、
この抽出部で取り出された改質燃料を中和させ、中和させた改質燃料から不純物を凝集沈殿させて取り除く不純物除去部と、
この不純物除去部で不純物を取り除いた改質燃料を洗浄する洗浄部と、
この洗浄部で洗浄に用いた水分を除去する水分除去部と、を備えた廃植物油改質装置において、
前記反応部の溶液内に粘度計測装置を設けて、溶液の粘度があらかじめ設定した値以下になった時に反応部内の溶液の反応を終了させるようにしたことを特徴とする廃植物油改質装置。
【請求項６】
廃植物油に、水酸化ナトリウム若しくは水酸化カリウムとメタノールとを混合し反応させて得られたナトリウムメトキサイド若しくはカリウムメトキサイドを反応させる反応部と、
この反応部の溶液をグリセリンと改質燃料に分離する分離部と、
この分離部で分離されたグリセリンを排出し、改質燃料を取り出す抽出部と、
この抽出部で取り出された改質燃料を中和させ、中和させた改質燃料から不純物を凝集沈殿させて取り除く不純物除去部と、
この不純物除去部で不純物を取り除いた改質燃料を洗浄する洗浄部と、
この洗浄部で洗浄に用いた水分を除去する水分除去部と、を備えた廃植物油改質装置において、
前記水分除去部に透視度を測定する手段を設けて、改質燃料の透視度があらかじめ設定した値以上になった時に水分除去を完了させるようにしたことを特徴とする廃植物油改質装置。
【請求項７】
廃植物油に、水酸化ナトリウム若しくは水酸化カリウムとメタノールとを混合し反応させて得られたナトリウムメトキサイド若しくはカリウムメトキサイドを反応させる反応部と、
この反応部の溶液をグリセリンと改質燃料に分離する分離部と、
この分離部で分離されたグリセリンを排出し、改質燃料を取り出す抽出部と、
この抽出部で取り出された改質燃料を中和させ、中和させた改質燃料から不純物を凝集沈殿させて取り除く不純物除去部と、
この不純物除去部で不純物を取り除いた改質燃料を洗浄する洗浄部と、
この洗浄部で洗浄に用いた水分を除去する水分除去部と、を備えた廃植物油改質装置において、
前記分離部に透視度を測定する手段を設けて、グリセリンと改質燃料との混合溶液の透視度があらかじめ設定した値以上になった時に分離を完了させるようにしたことを特徴とする廃植物油改質装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は廃植物油をエステル交換反応により改質し、マイクロガスタービン(出力が３００ＫＷ以下のガスタービン)、ディーゼルエンジン等の燃料として用いることができるようにする改質燃料製造方法及び廃植物油改質装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、環境や資源等への配慮から、家庭および外食産業などで使用されて捨てられる食用油をはじめとする廃植物油を改質してエステルを取り出し、改質燃料として再利用する方法が開発されている。
【０００３】
例えば、廃食用油からディーゼル燃料を製造する方法(例えば、特許文献１参照。)、廃食用油にメタノールと苛性アルカリを作用させてメチルエステルを得る際に、残留する副産物を重油代替燃料等に有効利用する方法(例えば、特許文献２参照。)、廃食用油からメチルエステルとグリセリンを連続的に製造する方法及び装置等である(例えば、特許文献３参照。)。
【０００４】
図９は、エステル交換反応により行われる廃植物油の改質の工程図である。各工程を、図９を用いて以下に説明する。
【０００５】
図９において、第１工程６０で、廃植物油に、水酸化ナトリウム若しくは水酸化カリウムとメタノールとを混合し反応させ得られたナトリウムメトキサイド若しくはカリウムメトキサイドを反応させ、グリセリンとメチルエステル(改質燃料)に分解させる。
【０００６】
この第1工程６０で得たメチルエステルとグリセリンとを比重の差を利用して、第２工程６１で相分離により分離する。分離後は、比重からメチルエステルが上相でグリセリンが下相になる。なお、分離の方法は静置分離と遠心分離とがあるが、主に静置分離が用いられている。
【０００７】
この第２工程６１で分離したグリセリンとメチルエステルからグリセリンを排出し、メチルエステルだけを第３工程６２で取り出す。この第３工程６２で取り出した改質燃料はアルカリ性となっているため、第４工程６３で塩酸等を用いて改質燃料を中和させる。
【０００８】
中和させた改質燃料に凝集剤を投入して不純物を、第５工程６４にて凝集、沈殿させて取り除く。その後、温水にて改質燃料を第６工程６５で水洗浄し、グリセリンなどの不純物を完全に除く。
【０００９】
第７工程６６で水分を除去し改質燃料を完成させる。水分除去は改質燃料を加熱し水分を蒸発除去する方法が一般的である。
【００１０】
そして、上記図９に示した各工程を自動化した改質装置が、既に製品化されている。この改質装置における各工程はタイマーにより時間管理されて運転されている。
【００１１】
【特許文献１】
特開平７−１９７０４７号公報
【００１２】
【特許文献２】
特開平９−２３５５７３号公報
【００１３】
【特許文献３】
特開平１０−１８２５１８号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、廃植物油の性状はその使用状況等により多種多様であり、各工程に要する時間も性状によって異なってくることから、従来の改質装置では、これら性状の異なる廃植物油の改質を自動化して行うために、各工程において種々の性状の廃植物油が確実に処理されるに十分な時間を設定している。この結果、廃植物油の改質に要する時間が、必要以上に長くなってしまうという問題がある。
【００１５】
更に、従来の改質装置は、各工程がバッチ処理により行われるため、前述の問題により改質装置の製造に時間がかかると、例えば改質装置を連続運転するマイクロガスタービンやディーゼルエンジンに使用している場合には、燃料供給が間に合わなくなるという問題が生じ、これを解決するためには一度に製造する改質燃料の量を多くする必要から、改質装置(各反応容器等)が大型化してしまうという問題がある。
【００１６】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、その目的は、廃植物油を改質して改質燃料を得るために要する時間を最適化して、無駄な時間を無くするようにした改質燃料製造方法および廃植物油改質装置を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明は以下のことを特徴とする。
【００１８】
請求項１に記載の改質燃料製造方法は、廃植物油に、水酸化ナトリウム若しくは水酸化カリウムとメタノールとを混合し反応させて得られたナトリウムメトキサイド若しくはカリウムメトキサイドを反応させ、その反応させている溶液中の粘度を計測し、その粘度が予め設定した値以下となった時に反応終了を決定し、その後、溶液をグリセリンと改質燃料に分離させてからグリセリンを排出して改質燃料を取り出した後、改質燃料を中和させた後にその燃料から不純物を取り除き、洗浄、水分除去をして改質燃料を得ることを特徴とする。
【００１９】
請求項１に記載の改質燃料製造方法によれば、粘度の値から反応がどの程度進行したかを知ることができ、反応時間を適正化でき、無駄な反応時間をなくすことができる。
【００２０】
請求項２に記載の改質燃料製造方法は、前記反応溶液の粘度の値が、室温で２０ｃＰ以下になった時点を反応終了とすることを特徴とする。
【００２１】
請求項２に記載の改質燃料製造方法によれば、粘度の値から反応がどの程度進行したかを知ることができ、反応時間を適正化でき、無駄な反応時間をなくすことができる。
【００２２】
請求項３に記載の改質燃料製造方法は、廃植物油に、水酸化ナトリウム若しくは水酸化カリウムとメタノールとを混合し反応させて得られたナトリウムメトキサイド若しくはカリウムメトキサイドを反応させ、その後、溶液をグリセリンと改質燃料に分離させてからグリセリンを排出して改質燃料を取り出した後、改質燃料を中和させた後にその燃料から不純物を取り除き洗浄し、改質燃料を加熱して水分除去を行い、改質燃料を得る改質燃料製造方法において、加熱中の改質燃料の透視度を測定し、透視度があらかじめ設定した値以上になった時に水分除去完了とすることを特徴とする。
【００２３】
請求項３に記載の改質燃料製造方法によれば、透視度から水分除去終了を決定しているので、水分除去時間を適正化でき、無駄な水分除去時間をなくすことができる。
【００２４】
また従来は、廃植物油の状態によっては水分蒸発の時間が一定でないため、加熱時間を長めに設定し、さらに確実に水分を蒸発させる目的でメチルエステルを１２０℃〜１４０℃くらいまで加熱していた。しかし、廃植物油をエステル交換し精製したメチルエステルの引火点は通常160℃〜170℃程度であり、引火点付近まで加熱してしまうことになり、引火する可能性があり危険であった。
【００２５】
請求項３に記載の改質燃料製造方法によれば、加熱温度をメチルエステルの引火が起こる危険のない程度の温度に設定しても確実な水分除去が可能となる。
【００２６】
請求項４に記載の改質燃料製造方法は、廃植物油に、水酸化ナトリウム若しくは水酸化カリウムとメタノールとを混合し反応させて得られたナトリウムメトキサイド若しくはカリウムメトキサイドを反応させ、その後、溶液をグリセリンと改質燃料に分離させてからグリセリンを排出して改質燃料を取り出した後、改質燃料を中和させた後にその燃料から不純物を取り除き、洗浄した後、改質燃料を加熱して水分除去を行い、改質燃料を得る改質燃料製造方法において、グリセリンと改質燃料とを分離する際に混合溶液の透視度を測定し、透視度があらかじめ設定した値以上になった時に分離完了を決定することを特徴とする。
【００２７】
請求項４に記載の改質燃料製造方法によれば、透視度からグリセリンと改質燃料との分離終了を決定しているので、改質燃料にグリセリンが混在しているか混在していないかを確認できる。そして、分離時間を適正化でき、無駄な分離時間をなくすことができる。
【００２８】
請求項５に記載の廃植物油改質装置は、廃植物油に、水酸化ナトリウム若しくは水酸化カリウムとメタノールとを混合し反応させて得られたナトリウムメトキサイド若しくはカリウムメトキサイドを反応させる反応部と、この反応部の溶液をグリセリンと改質燃料に分離する分離部と、この分離部で分離されたグリセリンを排出し、改質燃料を取り出す抽出部と、この抽出部で取り出された改質燃料を中和させ、中和させた改質燃料から不純物を凝集沈殿させて取り除く不純物除去部と、この不純物除去部で不純物を取り除いた改質燃料を洗浄する洗浄部と、この洗浄部で洗浄に用いた水分を除去する水分除去部と、を備えた廃植物油改質装置において、前記反応部の溶液内に粘度計測装置を設けて、溶液の粘度があらかじめ設定した値以下になった時に反応部内の溶液の反応を終了させるようにしたことを特徴とする。
【００２９】
請求項５に記載の廃植物油改質装置によれば、粘度の値から反応がどの程度進行したかを知ることができ、反応時間を適正化でき、無駄な反応時間をなくすことができる。
【００３０】
請求項６に記載の廃植物油改質装置は、廃植物油に、水酸化ナトリウム若しくは水酸化カリウムとメタノールとを混合し反応させて得られたナトリウムメトキサイド若しくはカリウムメトキサイドを反応させる反応部と、この反応部の溶液をグリセリンと改質燃料に分離する分離部と、この分離部で分離されたグリセリンを排出し、改質燃料を取り出す抽出部と、この抽出部で取り出された改質燃料を中和させ、中和させた改質燃料から不純物を凝集沈殿させて取り除く不純物除去部と、この不純物除去部で不純物を取り除いた改質燃料を洗浄する洗浄部と、この洗浄部で洗浄に用いた水分を除去する水分除去部と、を備えた廃植物油改質装置において、前記水分除去部に透視度を測定する手段を設けて、改質燃料の透視度があらかじめ設定した値以上になった時に水分除去を完了させるようにしたことを特徴とする。
【００３１】
請求項６に記載の廃植物油改質装置によれば、透視度から水分除去終了を決定しているので、水分除去時間を適正化でき、無駄な水分除去時間をなくすことができる。
【００３２】
また従来は、廃植物油の状態によっては水分蒸発の時間が一定でないため、加熱時間を長めに設定し、さらに確実に水分を蒸発させる目的でメチルエステルを１２０℃〜１４０℃くらいまで加熱していた。しかし、廃植物油をエステル交換し精製したメチルエステルの引火点は通常160℃〜170℃程度であり、引火点付近まで加熱してしまうことになり、引火する可能性があり危険であった。
【００３３】
請求項６に記載の廃植物油改質装置によれば、加熱温度をメチルエステルの引火が起こる危険のない程度の温度に設定しても確実な水分除去が可能となる。
【００３４】
請求項７に記載の廃植物油改質装置は、廃植物油に、水酸化ナトリウム若しくは水酸化カリウムとメタノールとを混合し反応させて得られたナトリウムメトキサイド若しくはカリウムメトキサイドを反応させる反応部と、この反応部の溶液をグリセリンと改質燃料に分離する分離部と、この分離部で分離されたグリセリンを排出し、改質燃料を取り出す抽出部と、この抽出部で取り出された改質燃料を中和させ、中和させた改質燃料から不純物を凝集沈殿させて取り除く不純物除去部と、この不純物除去部で不純物を取り除いた改質燃料を洗浄する洗浄部と、この洗浄部で洗浄に用いた水分を除去する水分除去部と、を備えた廃植物油改質装置において、前記分離部に透視度を測定する手段を設けて、グリセリンと改質燃料との混合溶液の透視度があらかじめ設定した値以上になった時に分離を完了させるようにしたことを特徴とする。
【００３５】
請求項７に記載の廃植物油改質装置によれば、透視度からグリセリンと改質燃料との分離終了を決定しているので、改質燃料にグリセリンが混在しているか混在していないかを確認できる。そして、分離時間を適正化でき、無駄な分離時間をなくすことができる。
【００３６】
なお、請求項１〜４いずれかに記載の各改質燃料製造方法の特徴を任意に組み合わせることで、各改質燃料製造方法の効果を任意に組み合わせることが可能である。同様に、請求項５〜７いずれかに記載の各廃植物油改質装置の特徴を任意に組み合わせることで、各廃植物油改質装置の効果を任意に組み合わせることが可能である。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。
【００３８】
食用油、廃植物油、改質燃料は各々粘度に差がある。そこで、食用油、廃植物油(一例)、改質燃料(一例)の粘度測定を行った。粘度測定には図１に示すブルックフィールド社製のデジタル粘度計ＶＤ−Ｅを用いた。なお、前記粘度計に限定せず、種々のタイプの粘度計を使用することができる。
【００３９】
図１は本発明に用いるブルックフィールド社製のデジタル粘度計ＶＤ−Ｅの構成図である。図１においてハウジング１内の上部には、モータ２と変速機３が配設されている。ハウジング１側部にはクラッチ１０が設けられている。ハウジング１内の下部には、ダイアル４うず巻きスプリング５とピボットシャフト６の一端が配設される。そして、うず巻きスプリング５の一端にはピボットシャフト６が連結され、その他端はダイアル４に連結される。
【００４０】
ピボットシャフト６は軸受７を介して下部に延設され、その先端部にスピンドル８が設けられる。スピンドル８は容器１３内の供試(反応)溶液１４に挿入される。１１はピボットシャフト６と軸受け７の保護部材、１２は保護部材１１に複数本設けらた保護棒で、この保護棒１２でピボットシャフト６の延設部６aとスピンドル８を機械的な衝撃から保護する。ポインタ９はピボットシャフト６に連結され、ダイアル４とピボットシャフト６の角度の関係を指示する。うず巻きスプリング５の収縮は、ポインタ９、ダイアル４によって指示される。
【００４１】
図１に示すように、反応溶液１４中にスピンドル８を挿入し、モータ２の駆動力を、うず巻きスプリング５、ピボットシャフト６を介してスピンドル８に伝え、スピンドル８を回転させる。反応溶液１４の粘度が変化するとスピンドル８にかかる抵抗が変化するためスプリング５のねじれが異なってくる。このねじれとスピンドル８の回転速度の関係から反応溶液１４の粘度の値が算出される。
【００４２】
上記のように構成された粘度計を用いて市販の食用油、廃植物油(一例)、および改質燃料(一例)の粘度の値を測定した結果を表１に示す。なお、測定は室温(２６℃)で行った。
【００４３】
【表１】
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【００４４】
表１から、改質燃料と改質前の廃植物油とでは粘度の値が大きく異なることがわかる。一般に、市販食用油の粘度の値は５０〜８０ｃＰ程度であり、廃植物油では使用経緯によって程度は異なるが、酸化等の影響でそれ以上の値となる。これに対し、エステル交換により得た改質燃料は２０ｃＰ以下(主には５〜１５cP)程度と低い粘度の値であることを確認した。この粘度の差を利用し、エステル交換反応中の反応溶液の粘度の値を測定し、あらかじめ設定した値以下(例えば２０ｃＰ以下)の粘度となった時点で反応終了とすることができる。なお、油の粘度は温度の影響を受けるため、改質反応終了を確認する粘度は実際に改質を行う温度環境において予め反応が終了する粘度を測定し、その値を反応終了として設定することが必要である。
【００４５】
(第１実施の形態)
図２は本発明の第１実施の形態を示す概略構成図で、図２において２０はエステル交換を行う反応容器である。この容器２０には反応溶液２１を入れ、この溶液２１の反応を均一に行わせるために攪拌を行っている。この攪拌はモータ２２の回転軸にシャフト２３を連結し、このシャフト２３の図示下端部に攪拌子２４を固着した装置で行う。なお、２５は反応溶液２１の粘度を測定する粘度計である。粘度計には、前述のブルックフィールド社製のデジタル粘度計ＶＤ−Ｅをはじめとする種々のタイプの粘度計を使用することができる。
【００４６】
上記のように構成された第１実施の形態において、モータ２２を駆動させて攪拌子２４を回転させ反応溶液２１を攪拌させる。この攪拌による反応溶液２１の粘度を粘度計２５で測定し、その測定粘度の値があらかじめ設定した検出値になったかを判定部２６で判定し、判定の結果、あらかじめ設定した検出値になったときはモータ停止信号発生部２７からモータ２２に停止信号を与えて反応終了を決定し、反応を終了させる。
【００４７】
エステル交換反応を行う工程の反応溶液の粘度の値を測定することで、反応終了を見極めることが可能となり、反応時間の最適化が可能となって、無駄な反応時間を要することがなくなる。
【００４８】
(第２実施の形態)
図３は本発明の第２実施の形態を示す概略構成図で、この第２実施の形態は粘度計２５を使用しないで、モータ２２の回転軸とシャフト２３との間に一般的な粘度計に使用されている、例えば、図１に示した粘度測定用スプリングからなるカップリング３０を介在させたものである。その他、反応容器２０、反応溶液２１は図２と同様に構成される。攪拌子２４については、これを粘度計のスピンドルとして利用し、粘度計を攪拌子２４と一体構成とした。
【００４９】
上記のように構成された第２実施の形態において、反応溶液２１の粘度測定はモータ２２を駆動させて攪拌子２４を溶液２１内で回転させて溶液２１を攪拌したときに、カップリング３０からなるスプリングのねじれから粘度が測定され、その粘度が第１実施の形態と同様にあらかじめ設定した検出値になったかを判定部２６で判定し、判定の結果、あらかじめ設定した検出値になったときにはモータ２２に停止信号を停止信号発生部２７から与え、反応終了を決定する。
【００５０】
反応溶液を攪拌する攪拌子を、粘度の値を測定するためのスピンドルとして兼用することで、別途粘度計を固定する必要がなく簡易な構成とすることができ、また攪拌子の回転から直接粘度を測定するので、精度の高い粘度測定が可能となる。
【００５１】
(第３実施の形態)
図４は本発明の３実施の形態を示す概略構成図で、この第３実施の形態は前記第２実施の形態で使用したカップリング３０を磁気式カップリング４１により構成したものである。この磁気式カップリング４１は、図示しない電源から供給される電流により励磁される電磁石４２と、下端部に攪拌子２４が固着されたシャフト２３の上端部に被吸着体４３とが設けられて構成されたものである。
【００５２】
上記のように構成された第３実施の形態において、攪拌子２４を反応溶液２１内で回転させるには、モータ２２を駆動させるとともに、電磁石４２を励磁し、被吸着体４３を電磁石４２の磁力により吸着して行う。
【００５３】
電磁石４２に被吸着体４３が吸着されると、モータ２２の駆動力がシャフト２３に伝達され、攪拌子２４が回転する。しかし、磁力が弱い場合、攪拌子２４にかかる抵抗(トルク)に磁力が負けるため、攪拌子２４は停止してしまう。
【００５４】
そこで、攪拌子２４の回転をエンコーダ４４により計測し、その計測値を図示しない電磁石制御回路にフィードバックして電磁石４２への電流値を、攪拌子２４が停止しないように制御する。粘度の値が変化すれば攪拌子２４にかかるトルクも変化する。このため、保持すべき磁力も変化し、上記の電流も変化する。この電流値を計測して粘度の値とし、粘度の値があらかじめ設定した値になったところで前記した判定部２６、停止信号発生部２７を介してモータ２２を停止し反応終了とする。
【００５５】
反応溶液を攪拌する攪拌子を、粘度の値を測定するためのスピンドルとして兼用することで、別途粘度計を固定する必要がなく簡易な構成とすることができ、また攪拌子の回転から直接粘度を測定するので、精度の高い粘度測定が可能となる。
【００５６】
また、磁気式カップリングを用いることで、スプリングなどに見られるような機械的な性能劣化が少なく、経時的な変化がない粘度測定が可能となる。
【００５７】
(第４実施の形態)
第４、５実施の形態では、精製したメチルエステルの透視度を利用し、水分除去工程における水分除去完了を決定する。一般に、精製されたメチルエステルは、有色(黄色あるいは茶色)で透明であるが、水分を多く含んでいると濁りが生じる。表2にメチルエステル中の水分と透視度との関係を示す。
【００５８】
【表2】
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【００５９】
つまり、メチルエステルの透視度がある程度高ければメチルエステル中に水分は含まれていないことがわかる。
【００６０】
図５は本発明の第4実施の形態を示す概略構成図である。加熱容器５０内に光源５１と光センサ５２とを対向設置する。水分除去工程中に光源５１から光を発し、光センサ５２で感知する。メチルエステルの透視度が低い(濁っている、つまり水分が含まれている) 状態では光センサ５２は反応しないが、水分除去が進むにつれ、透視度が上がり、光センサ５２が反応する。
【００６１】
光センサ５２の感度は光源５１とメチルエステルの透視度から水分が抜けた状態で感知するように調整する。光センサ５２が光源５１からの光を感知した段階で水分除去完了と判断し水分除去工程を終了する。
【００６２】
メチルエステルの透視度の変化を読み取ることで水分除去完了を判断することが可能となる。水分除去完了時を判断することが可能となるため、水分除去に要する時間を適正化でき、無駄な水分除去時間が無くなる。
【００６３】
また従来は、廃植物油の状態によっては水分蒸発の時間が一定でないため、加熱時間を長めに設定し、さらに確実に水分を蒸発させる目的でメチルエステルを１２０℃〜１４０℃くらいまで加熱していた。しかし、廃植物油をエステル交換し精製したメチルエステルの引火点は通常160℃〜170℃程度であり、引火点付近まで加熱してしまうことになり、引火する可能性があり危険であった。
【００６４】
本実施形態では、加熱温度をメチルエステルの引火が起こる危険のない程度の温度に設定しても確実な水分除去が可能となる。
【００６５】
(第５実施の形態)
図６は本発明の第5実施の形態を示す概略構成図である。加熱容器５０の内周面に図形５３、または文字等を設置し、これらと対向する側に画像認識手段５４(例えばＣＣＤカメラ)等を設置して、この手段５４により画像を認識させる。
【００６６】
透明度が低い場合には画像が認識できず、透明度が高い状態になると画像認識が可能となる。画像認識が可能となった段階で水分除去終了と判断し、水分除去工程を終了する。
【００６７】
メチルエステルの透視度の変化を読み取ることで水分除去完了を判断することが可能となる。水分除去完了時を判断することが可能となるため、水分除去に要する時間を適正化でき、無駄な水分除去時間が無くなる。
【００６８】
また従来は、廃植物油の状態によっては水分蒸発の時間が一定でないため、加熱時間を長めに設定し、さらに確実に水分を蒸発させる目的でメチルエステルを１２０℃〜１４０℃くらいまで加熱していた。しかし、廃植物油をエステル交換し精製したメチルエステルの引火点は通常160℃〜170℃程度であり、引火点付近まで加熱してしまうことになり、引火する可能性があり危険であった。
【００６９】
本実施形態では、加熱温度をメチルエステルの引火が起こる危険のない程度の温度に設定しても確実な水分除去が可能となる。
【００７０】
(第6実施の形態)
一般に、メチルエステルは有色(黄色あるいは茶色)の透明液体であるが、グリセリンと混合した状態では濁っており、透明ではない。第6実施の形態ではメチルエステルと、メチルエステルとグリセリンとの混合液体との透視度の差を利用し、メチルエステルとグリセリンとの相分離の状況を判断する。
【００７１】
図７は第6実施の形態を示す概略構成図である。反応容器２０内に光源５１と光センサ５２とを対向設置する。メチルエステルとグリセリンとの分離中に光源５１から光を発し、光センサ５２で感知する。
【００７２】
図８に光センサ５１が感知した光量と時刻との特性図を示す。１３：２６以前は改質前の廃植物油である。その後改質が行われ、光量が０となっている時点(およそ１３：３０)ではメチルエステルとグリセリンとが混合した状態である。その後静置分離し、徐々に光量が増加し、およそ１３：５５から光量の増加が無くなっており、この時点で分離を完了したことが確認できる。
【００７３】
光センサ５２の感度は光源５１と溶液の透視度から、メチルエステルとグリセリンとが分離した状態で感知するように調整する。溶液の透視度が低い(濁っている、メチルエステルとグリセリンとが混合した状態) 状態では光センサ５２は反応しないが、分離が進むにつれ透視度が上がり、光センサ５２が光源５１からの光を感知した段階で分離完了と判断する。
【００７４】
メチルエステルとグリセリンとの混合溶液の透視度の変化を読み取ることで分離完了を判断することが可能となる。分離完了を判断することが可能となるため、メチルエステルにグリセリンが混在しているか混在していないかを確認できる(分離の時点でメチルエステル中にグリセリンが多く混入していると中和、洗浄時に水を使用した場合には乳化が起こり、メチルエステルを精製することが困難になる。このため時間設定を長めに設定していた。)。また、分離了時を判断することが可能となるため、分離に要する時間を適正化でき、無駄な分離時間が無くなる。
【００７５】
また、改質する廃植物油の量が異なってくると、光源５１と光センサ５２とを設置した位置によっては、メチルエステルとグリセリンとが分離したにもかかわらず、グリセリンの透視度を測定している場合、液体が存在しない部分の気体の透視度を測定している場合があり、正確な分離完了を決定できない恐れがある。
【００７６】
上記問題を考慮して、反応容器２０に透明性の素材を用い、光源５１と光センサ５２とを反応容器２０外部に設置し、廃植物油の改質量に応じて光源５１と光センサ５２の設定位置を移動できるように構成してもよい。この点においては、図５、図6に示す透視度を測定する手段においても同様である。
【００７７】
このような構成にすることで、廃植物油の改質量が変化した場合でも正確にメチルエステルとグリセリンとの分離完了を判断できる。
【００７８】
なお、光源５１と光センサ５２とに換えて、図形５３と画像認識手段５４とを用いてもよい。
【００７９】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明は以下の効果を奏する。
【００８０】
エステル交換反応を行う工程の反応溶液の粘度の値を測定することで、反応終了を見極めることが可能となり、反応時間の最適化が可能となって、無駄な反応時間を要することがなくなる。
【００８１】
反応にかける時間の短縮が可能となり、装置全体の処理時間を短縮することが可能となるため、稼動効率が向上し、バッチ処理で従来と同量の廃植物油の処理を行う場合に、装置全体を小型化することが可能となる。
【００８２】
メチルエステルの透視度の変化を読み取ることで水分除去完了を判断することが可能となる。水分除去完了時を判断することが可能となるため、水分除去に要する時間を適正化でき、無駄な水分除去時間が無くなる。また、加熱温度をメチルエステルの引火が起こる危険のない程度の温度に設定しても確実な水分除去が可能となる。
【００８３】
透視度からグリセリンと改質燃料との分離終了を決定しているので、改質燃料にグリセリンが混在しているか混在していないかを確認できる。そして、分離時間を適正化でき、無駄な分離時間をなくすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に用いるブルックフィールド社製のデジタル粘度計ＶＤ−Ｅの構成図
【図２】本発明の第１実施の形態を示す構成図。
【図３】本発明の第２実施の形態を示す概略構成図。
【図４】本発明の第３実施の形態を示す概略構成図。
【図５】本発明の第４実施の形態を示す概略構成図。
【図６】本発明の第５実施の形態を示す概略構成図。
【図７】本発明の第6実施の形態を示す概略構成図。
【図８】本発明の第6実施の形態における光量と時刻との特性図
【図９】エステル交換反応により行われる廃植物油の改質の工程図。
【符号の説明】
１…ハウジング
２…モータ
３…変速機
４…ダイアル
５…うず巻きスプリング
６…ピボットシャフト
７…軸受
８…スピンドル
９…ポインタ
１０…クラッチ
１１…保護部材
１２…保護棒
１３…容器
１４…反応溶液
２０…反応容器
２１…反応溶液
２２…モータ
２３…シャフト
２４…攪拌子
２５…粘度計
２６…判定部
２７…停止信号発生部
３０…カップリング
４１…磁気式カップリング
４２…電磁石
４３…被吸着体
４４…エンコーダ
５０…加熱容器
５１…光源
５２…光センサ
５３…図形
５４…画像認識手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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