(57)【要約】【課題】オゾンの強力な酸化力によって、油脂の複雑な炭素、水素、酸素の結合を直接切断し、これにより、炭化水素あるいはアルコールを分解生成することによって、バイオ燃料を容易に製造することができる。【解決手段】バイオ燃料を製造するに関して、大豆油、トウモロコシ油等バイオ油脂あるいは廃食用油を原料とし、オゾン混合装置により、内燃機関燃料を製造する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バイオ燃料を製造するに関して、大豆油、トウモロコシ油等バイオ油脂あるいは廃食用油を原料とし、オゾン混合装置により、内燃機関燃料を製造することを特徴とする、燃料の製造方法。
【請求項２】
バイオ燃料を製造するに際して、大豆油、トウモロコシ油等バイオ油脂あるいは廃食用油ならびに水を原料とし、オゾン混合装置により、水の添加により、エンジンの燃焼効率向上およびＮＯｘ発生を低減する内燃機関燃料を製造することを特徴とする、燃料の製造方法。
【請求項３】
バイオ燃料を製造するに際して、大豆油、トウモロコシ油等バイオ油脂あるいは廃食用油ならびに油脂あるいは廃食用油の容量比２５％以下のメタノールを原料とし、オゾン混合装置により、内燃機関燃料を製造することを特徴とする、燃料の製造方法。
【請求項４】
バイオ燃料を製造するに際して、大豆油、トウモロコシ油等バイオ油脂あるいは廃食用油ならびに油脂または廃食用油の容量比２５％以下のメタノールおよび水を原料とし、オゾン混合装置により、内燃機関燃料を製造することを特徴とする、燃料の製造方法。
【請求項５】
水を燃料炭化水素油および含酸素燃料に完全に溶かした燃料を製造するに際して、燃料炭化水素油および含酸素燃料と水を原料とし、オゾン装置により、内燃機関燃料を製造することを特徴とする、燃料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、燃料の製造方法、特に、バイオ燃料内燃機関ならびに加水バイオ燃料、加水燃料炭化水素油および加水含酸素燃料を製造するに際して、大豆油、トウモロコシ油等バイオ油脂あるいは廃食用油、あるいは、大豆油、トウモロコシ油等バイオ油脂あるいは廃食用油、ならびに燃料炭化水素油および含酸素燃料と水を原料として、それらの原料油をオゾン混合装置により、内燃機関燃料を製造する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
大豆油、トウモロコシ油等、あるいは廃食用油の油脂はトリグリセライドと呼ばれる。トリグリセライドの化学式は、グリセリンの水酸基３個のそれぞれに脂肪酸が１個ずつ結合した高分子化合物である。
【０００３】
油脂に含まれる脂肪酸の種類は、大豆油、トウモロコシ油、アマニ油、ヒマワリ油、オリーブ油等によって異なるが、その主なものは、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、エイコセン酸、エルシン酸等で、油脂によってそれら酸の混合割合が異なってくる。但し、パーム油、ヤシ油はラウリン酸、ミリスチン酸等が主成分になる。
【０００４】
すなわち、油脂は、含酸素炭化水素と考えられる。これらの油脂は、セタン価が６０前後と高く、ディーゼルエンジンを単に運転することは不可能ではない。当然燃料系の詰まり等の問題があり、油脂を内燃機関に実用することは望ましくない。特に、耐久性が要求される自動車用ディーゼルエンジン用燃料として、油脂を原料とするバイオ燃料を作ろうと考える場合は、実用化している軽油性状に近い燃料性状にする必要がある。
【０００５】
従来の代表的な油脂からバイオ燃料を製造する方法は、油脂と油脂に対して２５容量％のメタノールを反応させる。例えば、水酸化ナトリウムを触媒とした場合、エステル交換の化学反応により、３個の脂肪酸の上に乗っていたグリセリンの水酸基からグリセリンを作り、グリセリンの水酸基にぶらさがっていた脂肪酸をグリセリンの水酸基から分離してバイオディーゼル燃料を製造していた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このエステル反応による製造方法は、以下の欠点を有している。
【０００７】
（１）原料の油脂に水分が含まれると、例えば、廃食用油には一般的に水分が含まれているが、水分の存在により、「けん化」の化学反応が起こり、バイオディーゼル燃料ではなく、石鹸が出来る。従って、燃料の油脂は、水分の除去が必要になる。
【０００８】
（２）触媒は、化学反応に加わらない。従って、水酸化ナトリウムのような強アルカリ溶液を使用すると、精製されたバイオディーゼル燃料は、当然アルカリ性燃料になる。従って、酸で中和する工程が必要になる。
【０００９】
このように、従来、バイオ燃料は、エステル反応による複雑な化学的方法により製造していた。
【００１０】
従って、この発明の目的は、オゾンの強力な酸化力によって、油脂の複雑な炭素、水素、酸素の結合を直接切断し、これにより、炭化水素あるいはアルコールを分解生成することによって、バイオ燃料を容易に製造する方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、バイオ燃料を製造するに関して、大豆油、トウモロコシ油等バイオ油脂あるいは廃食用油を原料とし、オゾン混合装置により、内燃機関燃料を製造することに特徴を有するものである。
【００１２】
請求項２記載の発明は、バイオ燃料を製造するに際して、大豆油、トウモロコシ油等バイオ油脂あるいは廃食用油ならびに水を原料とし、オゾン混合装置により、水の添加によりエンジンの燃焼効率向上およびＮＯｘ発生を低減する内燃機関燃料を製造することに特徴を有するものである。
【００１３】
請求項３記載の発明は、バイオ燃料を製造するに際して、大豆油、トウモロコシ油等バイオ油脂あるいは廃食用油ならびに油脂あるいは廃食用油の容量比２５％以下のメタノールを原料とし、オゾン混合装置により、内燃機関燃料を製造することに特徴を有するものである。
【００１４】
請求項４記載の発明は、バイオ燃料を製造するに際して、大豆油、トウモロコシ油等バイオ油脂あるいは廃食用油ならびに油脂または廃食用油の容量比２５％以下のメタノールおよび水を原料とし、オゾン混合装置により、内燃機関燃料を製造することに特徴を有するものである。
【００１５】
請求項５記載の発明は、水を燃料炭化水素油および含酸素燃料に完全に溶かした燃料を製造するに際して、燃料炭化水素油および含酸素燃料と水を原料とし、オゾン装置により、内燃機関燃料を製造することに特徴を有するものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に、この発明の燃料の製造方法の一実施態様を、図面を参照しながら説明する。
【００１７】
図１は、この発明の燃料の製造方法を示す工程図、図２は、オゾン混合器を示す平面図、図３は、オゾン混合器を示す正面図、図４は、オゾン混合器を示す部分切り欠き拡大図、図５は、図４のＡ−Ａ断面図である。
【００１８】
大豆油、トウモロコシ油等バイオ油脂あるいは廃食油、大豆油、トウモロコシ油等バイオ油脂あるいは廃食油ならびに水、油脂または廃食油の容量比２５％以下のメタノール、油脂または廃食油の容量比２５％以下のメタノールならびに水、燃料炭化水素油および含酸素燃料と水、等それぞれ使用する原料は、地上オイルタンク１あるいは地下オイルタンク２に集められる。集められた原料油は、中継槽３を通ってポンプによりフィルタで清浄化され、オゾン混合機４に送られる。オゾン混合器４には、オゾン発生器５からオゾンが供給される。オゾン混合器４によりオゾン処理された燃料は、混合槽６に集められる。混合槽６からからフィルタで清浄化された燃料は、酸素混合オイル槽７に送られる。このようにして、上記原料油から燃料が製造される。
【００１９】
図２から図５に示すように、オゾン混合器４は、直列に連結された前段混合器４Ａと後段混合器４Ｂとからなっている。各混合器４Ａ、４Ｂは、管９内に複数本の磁気棒１０を管９と同心円状に互いに平行に配したものをしたものからなっていて、前段混合器４Ａと後段混合器４Ｂとの間のエジェクタの負圧部にオゾンガス供給口１４が形成されている。磁気棒１０は、リング支持棒１１を介して、支持リング１２および支持バンド１３により管９内に固定されている。
【００２０】
送られてきた原料油は、まず、前段混合器４Ａ中で磁気棒１０の強力な磁力にさらされる。これにより後段混合器４Ｂによるオゾンとの化学反応が促進される。次いで、磁気処理された原料油は、エジェクタ効果によりオゾンが吸引される後段混合器４Ｂに入り、ここで、再度、磁気にさらされる。これにより原料油中にオゾンが混合、溶解される。
【００２１】
オゾン（Ｏ３）は、酸素（Ｏ２）の同素体で、きわめて不安定な物質であり、酸化力が強い。そして有機物、無機物を酸化して分離する力が強い。オゾン混合器４は、密閉方式、高濃度オゾン反応方式である。
【００２２】
このようにしてオゾン処理された原料油は、混合槽６に送られ、ここで、保持され、化学反応が十分に行われる。
【００２３】
オゾンガスは、燃料の化学反応に直接関与する部分が少なく、大部分は、酸素混合オイル槽７に溜まる。このオゾンガスは、吸着器８により吸着され、残存空気は、大気に放出される。
【００２４】
図６に示すような特性を有するオゾン処理無しの大豆油をオゾン混合装置に通すと、大豆油は、オゾン処理量に応じて、炭化水素、アルコールの種類、生成量が図７および図８に示すように変化する。このように、オゾンの処理条件により、任意の炭化水素、アルコールの精製が可能である。なお、図７は、大豆油１Ｌに対して１．９８ｇのオゾンを混合した場合であり、図８は、大豆油１Ｌに対して１６．６ｇのオゾンを混合した場合である。
【００２５】
ディーゼルエンジンの燃焼は、燃焼室にノズルから噴射された燃料液滴の燃焼である。燃料である軽油は、炭素数が２０以上のものを含む炭化水素である。炭素数２０以上になると、沸点より分解温度が低くなる。従って、分解されずに残された遊離炭素が形成する煤が形成される。黒煙である。ディーゼルエンジンは、軽油の特性から、出力最大になる。燃料を噴射すると、多量の黒煙を排出するために許容される黒煙まで供給燃料の量を絞る必要がある。
【００２６】
従って、ディーゼルエンジンの排気ガスは、燃料に対して空気量が過剰となるために、酸素過剰の酸性排気ガスになる。燃料に対して、空気過剰の燃焼は、完全燃焼に向かい、排気ガス中の一酸化炭素、未燃燃料は低い排出量であるが、窒素酸化物の処理が困難になる。窒素酸化物は、還元反応であり、酸化雰囲気の排気ガスでは還元触媒が使えない。
【００２７】
ディーゼルエンジン燃料に水を混入して燃焼温度を下げ、窒素酸化物の精製を減少させる試みが行われている。
【００２８】
水は燃料炭化水素油と混合させることは、単に混合させても層分離を起こして、混合させられない。
【００２９】
燃料炭化水素油および含酸素燃料に水を混合させる時、一般的には界面活性剤により、水滴を燃料炭化水素油及び含酸素燃料に浮遊させる。当然、燃料は白濁状になる。この状態は、燃料として望ましくない。
【００３０】
水を燃料炭化水素油および含酸素燃料に完全に溶かした燃料を製造するに際して、燃料炭化水素油および含酸素燃料と水を原料とし、上記オゾン混合装置により、完全に混合する透明な内燃機関燃料を製造することができる。
【００３１】
バイオ燃料を製造するに際して、大豆油、トウモロコシ油等バイオ油脂あるいは廃食用油のエステル反応は、油脂または廃食用油の容量比２５％のメタノールを用いる。上記オゾン混合装置により、内燃機関燃料を製造するこの発明は、油脂または廃食用油の容量比２５％以下のメタノールを用いて、内燃機関燃料を製造することができる。精製される炭化水素、アルコールの種類、生成量を制御する製造方法である。
【００３２】
バイオ燃料を製造するに際して、大豆油、トウモロコシ油等バイオ油脂あるいは廃食用油を原料とし、上記オゾン混合装置により、内燃機関燃料を製造する場合に、窒素酸化物の生成を低減するために燃料中に水を混合した場合は、原料としてバイオ油脂あるいは廃食用油に水を加え、これらを原料として、水を加えて内燃機関燃料を製造する。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、オゾンの強力な酸化力によって、油脂の複雑な炭素、水素、酸素の結合を直接切断し、これにより、炭化水素あるいはアルコールを分解生成することによって、バイオ燃料を容易に製造することができるといった有用な効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の燃料の製造方法を示す工程図である。
【図２】オゾン混合器を示す平面図である。
【図３】オゾン混合器を示す正面図である。
【図４】オゾン混合器を示す部分切り欠き拡大図である。
【図５】図４のＡ−Ａ断面図である。
【図６】オゾン処理無しの大豆油の成分特性を示すグラフである。
【図７】オゾンを１．９８ｇ混合した場合の大豆油の成分特性を示すグラフである。
【図８】オゾンを１６．６ｇ混合した場合の大豆油の成分特性を示すグラフである。
【符号の説明】
１：地上オイルタンク
２：地下オイルタンク
３：中継槽
４：オゾン混合槽
５：オゾン発生器
６：混合槽
７：酸素混合オイル槽
８：吸着器
９：管
１０：磁気棒
１１：リング支持棒
１２：支持リング
１３：支持バンド
１４：オゾンガス供給口
【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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