(57)【要約】【課題】燃料の改質に要する労力や時間や処理コストを削減すること。【解決手段】本発明では、紫外線照射環境下で燃料とオゾンとを接触させることによって燃料を改質することにした。これにより、紫外線のエネルギーによってオゾンが分解されてＯＨラジカルが生成され、オゾンよりも強いＯＨラジカルの酸化力を利用して燃料を改質する。たとえば、無機質成分を含有する重油や軽油などの燃料の場合には、無機質成分が酸化され、酸化物が生成され、かかる酸化物を除去することで燃料に含有される無機質成分を除去することができ、これにより、燃料の改質を行うことができる。一方、植物油などの脂肪酸を含有する燃料を用いた場合には、高分子からなる脂肪酸が酸化分解され、燃料効率の良い炭化水素化合物や含酸素炭化水素化合物が生成され、これにより、燃料の改質を行うことができる。【選択図】      図１
2004238478.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
紫外線照射環境下で燃料とオゾンとを接触させることを特徴とする燃料の改質方法。
【請求項２】
紫外線照射環境下で燃料とオゾンとを接触させることによって燃料に含有される無機質成分の酸化物を生成し、その後、固液分離することによって燃料から酸化物を除去することを特徴とする燃料の改質方法。
【請求項３】
燃料とオゾンとの接触は、磁力を作用させた状態で行うことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の燃料の改質方法。
【請求項４】
燃料とオゾンとを接触させる前に、燃料に磁力を作用させることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の燃料の改質方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料の改質方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、燃料を燃焼させた際に生成される硫黄酸化物や窒素酸化物などが環境破壊を招くことから、燃焼による硫黄酸化物などの生成を抑制する方法が研究されている。
【０００３】
その方法の一つとして、燃料を燃焼させると燃料に含有される硫黄や窒素などの無機質成分が酸化して硫黄酸化物や窒素酸化物などが生成されることに着目して、燃料に含有される無機質成分を燃料から除去する燃料の改質方法が考えられている。
【０００４】
かかる燃料の改質方法としては、燃料とオゾンとを接触させ、オゾン中の活性酸素を利用して燃料に含有される無機質成分を酸化させ、燃料から酸化物を除去する方法が知られている（たとえば、特許文献１、２参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−３２２４８２号公報
特開２００２−３６３５７４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来の燃料の改質方法にあっては、オゾン中の活性酸素と無機質成分とを反応させることで、無機質成分の酸化物を生成していたため、短時間では無機質成分を完全に酸化させることができず、燃料から無機質成分を完全に除去することができなかった。
【０００７】
また、燃料から無機質成分を完全に除去するためには、十分な時間をかけて燃料とオゾンとを接触させなければならず、無機質成分の除去に多大な労力と時間とを要し、処理コストの増大を招いていた。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
そこで、請求項１に係る本発明では、紫外線照射環境下で燃料とオゾンとを接触させることで燃料を改質することにした。
【０００９】
また、請求項２に係る本発明では、紫外線照射環境下で燃料とオゾンとを接触させることによって燃料に含有される無機質成分の酸化物を生成し、その後、固液分離することによって燃料から酸化物を除去することにした。
【００１０】
また、請求項３に係る本発明では、前記請求項１又は請求項２に係る本発明において、磁力を作用させた状態で燃料とオゾンとを接触させることにした。
【００１１】
また、請求項４に係る本発明では、前記請求項１〜請求項３のいずれかに係る本発明において、燃料とオゾンとを接触させる前に燃料に磁力を作用させることにした。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明に係る燃料の改質方法は、紫外線照射環境下で燃料とオゾンとを接触させるものである。
【００１３】
このように、紫外線照射環境下で燃料とオゾンとを接触させることによって、紫外線のエネルギーによってオゾンが分解されてＯＨラジカルが生成され、オゾンよりも強いＯＨラジカルの酸化力を利用して燃料を改質することができるものである。
【００１４】
すなわち、燃料として、石油燃料に代わる燃料として注目される植物油などの脂肪酸を含有するものを用いた場合には、植物油中の高分子からなる脂肪酸が酸化分解され、燃料効率の良い炭化水素化合物や含酸素炭化水素化合物が生成され、これにより、燃料の改質を行うことができる。
【００１５】
また、燃料として、無機質成分を含有する重油や軽油などを用いた場合には、無機質成分が酸化され、酸化物が生成され、かかる酸化物を除去することで燃料に含有される無機質成分を除去することができ、これにより、燃料の改質を行うことができる。なお、ここでいう無機質成分とは、燃料に含有されている硫黄、窒素、燐、珪素などの無機質の成分をさしている。
【００１６】
この場合には、紫外線照射環境下で燃料とオゾンとを接触させることによって燃料に含有される無機質成分の酸化物を生成し、その後、固液分離することによって燃料から酸化物を除去する。
【００１７】
特に、磁力を作用させた状態で燃料とオゾンとを接触させた場合には、ＯＨラジカルの生成を促進することができ、より一層短時間で燃料の改質を行うことができる。
【００１８】
また、燃料とオゾンとを接触させる前に燃料に磁力を作用させた場合には、燃料中に無機質成分や脂肪酸の密度が高い領域を形成することができ、かかる高密度領域で活性酸素と無機質成分や脂肪酸とを反応させることで、無機質成分や脂肪酸の酸化を促進することができ、これによっても燃料の改質に要する労力や時間や処理コストをより一層削減することができる。
【００１９】
以下に、本発明の具体的な実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００２０】
本発明に係る燃料の改質方法は、以下の工程からなる。
【００２１】
まず、燃料に磁力を作用させる（一次磁化工程）。たとえば、燃料を供給する配管の外周部に磁石を取付けておき、かかる配管内で燃料を流動させることによって、磁石による磁力を燃料に作用させる。
【００２２】
かかる一次磁化工程は、燃料中の無機質成分がプラス側にイオン化している傾向にあることを利用して、燃料の油脂中にほぼ均一に散在する無機質成分に磁力を作用させることで、燃料中に無機質成分の密度が高い領域を形成するものである。
【００２３】
次に、燃料とオゾンとを接触させる（オゾン接触工程）。たとえば、燃料を供給する配管の内部にオゾンを供給して、配管内で燃料とオゾンとを接触させる。
【００２４】
かかるオゾン接触工程では、主にオゾン中の活性酸素を利用して、無機質成分を酸化させ、或いは、脂肪酸を酸化分解させる。その際に、一次磁化工程によって燃料中に無機質成分や脂肪酸の密度が高い領域が形成されているため、かかる高密度領域で活性酸素と無機質成分や脂肪酸とが良好に反応する。
【００２５】
次に、オゾンに紫外線を照射する（紫外線照射工程）。たとえば、オゾンを供給した燃料用の配管の外部に紫外線照射装置を取付け、かかる配管内でオゾンに紫外線を照射する。
【００２６】
かかる紫外線照射工程によって、紫外線照射環境下で燃料とオゾンとを接触させることができる。
【００２７】
そして、オゾンに紫外線を照射することによって、紫外線のエネルギーでオゾンが分解してＯＨラジカルが生成され、かかるＯＨラジカルで無機質成分を酸化させ、或いは、脂肪酸を酸化分解させる。
【００２８】
たとえば、波長が２５４ｎｍの紫外線をオゾンに照射すると、
Ｏ３＋ｈν→Ｏ２＋Ｏ
Ｏ＋Ｈ２Ｏ→２ＯＨ
（ｈν：紫外線のエネルギー）
なる反応が生じて、ＯＨラジカルが生成される。
【００２９】
かかるＯＨラジカルは、オゾン中の活性酸素よりも酸化力が強いため、短時間で燃料に含有される無機質成分を酸化して酸化物を生成することができ、或いは、燃料に含有される脂肪酸を酸化分解して燃料効率の良い炭化水素化合物や含酸素炭化水素化合物を生成することができる。
【００３０】
また、紫外線照射工程では、紫外線の照射と同時にオゾンに磁力を作用させる（二次磁化工程）。たとえば、オゾンを供給した燃料用の配管の外部に磁石を取付け、かかる配管内でオゾンに磁力を作用させる。
【００３１】
かかる二次磁化工程は、オゾン中の活性酸素がマイナス側にイオン化している傾向にあることを利用して、燃料中にほぼ均一に散在する活性酸素に磁力を作用させることで、燃料中に活性酸素の密度が高い領域を形成するものである。
【００３２】
そして、二次磁化工程によって燃料中に活性酸素の濃度が高い領域が形成されると、前記したＯＨラジカルの生成が促進され、より一層短時間で燃料に含有される無機質成分を酸化して酸化物を生成し、或いは、燃料に含有される脂肪酸を酸化分解して燃料効率の良い炭化水素化合物や含酸素炭化水素化合物を生成することができる。
【００３３】
次に、固液分離することによって燃料から酸化物を除去する（酸化物除去工程）。たとえば、燃料が流れる配管中に濾過器を取付け、濾過器に設けた耐油性フィルタで酸化物を捕捉する一方、油脂を透過させる。
【００３４】
以上に説明したようにして、紫外線照射環境下で燃料とオゾンとを接触させることによって、紫外線のエネルギーによってオゾンが分解されてＯＨラジカルが生成され、オゾンよりも強いＯＨラジカルの酸化力を利用して燃料を改質することができる。
【００３５】
特に、無機質成分を含有する重油や軽油などの燃料の場合には、無機質成分が酸化され、酸化物が生成され、かかる酸化物を除去することで燃料に含有される無機質成分を除去することができ、これにより、燃料の改質を行うことができる。
【００３６】
一方、植物油などの脂肪酸を含有する燃料を用いた場合には、高分子からなる脂肪酸が酸化分解され、燃料効率の良い炭化水素化合物や含酸素炭化水素化合物が生成され、これにより、燃料の改質を行うことができる。
【００３７】
このように燃料に含有される脂肪酸が酸化分解して炭化水素化合物や含酸素炭化水素化合物が生成されることは、熱分析によって証明される。
【００３８】
すなわち、図２は、熱分析結果を定性的に示すグラフであり、図２中において、点線で示した曲線が何の処理も施さなかった場合を示し、一点鎖線で示した曲線が燃料（大豆油）とオゾンとを１６６時間かけて接触させた場合を示し、実線で示した曲線が燃料（大豆油）とオゾンとを紫外線照射環境下で１８時間かかて接触させた場合を示す。
【００３９】
燃料に何の処理も施さなかった場合には、蒸発開始温度が約３４０℃であったのに対して、燃料とオゾンとを１６６時間かけて接触させることで、蒸発開始温度が約１３３℃にまで低減する。これにより、燃料に含有される沸点の高い脂肪酸が酸化分解して沸点の低い炭化水素化合物や含酸素炭化水素化合物が生成されたことがわかる。
【００４０】
そして、燃料とオゾンとを紫外線照射環境下で１８時間かけて接触させた場合には、さらに蒸発開始温度が低減することがわかる。
【００４１】
このように、紫外線照射環境下で燃料とオゾンとを接触させることで、接触時間を１／９にしても、より多くの脂肪酸を酸化分解することができる。これは、オゾンに紫外線を照射することで、オゾン中の活性酸素よりも酸化力の強いＯＨラジカルが生成され、かかるＯＨラジカルの酸化力を有効に利用しているからである。
【００４２】
【発明の効果】
本発明は、以上に説明したような形態で実施され、以下に記載されるような効果を奏する。
【００４３】
すなわち、請求項１に係る本発明では、紫外線照射環境下で燃料とオゾンとを接触させているため、紫外線のエネルギーによってオゾンが分解されてＯＨラジカルが生成され、オゾンよりも強いＯＨラジカルの酸化力を利用して燃料を改質することができるので、燃料の改質に要する労力や時間や処理コストを大幅に削減することができる。
【００４４】
また、請求項２に係る本発明では、紫外線照射環境下で燃料とオゾンとを接触させることによって燃料に含有される無機質成分の酸化物を生成し、その後、固液分離することによって燃料から酸化物を除去することで燃料に含有される無機質成分の除去しているため、紫外線のエネルギーでオゾンを分解してＯＨラジカルが生成され、かかるＯＨラジカルの酸化力を利用して無機質成分を酸化させることになり、短時間で無機質成分を完全に酸化させることができて、燃料から無機質成分を完全に除去することができ、無機質成分の除去に要する労力や時間や処理コストを大幅に削減することができる。
【００４５】
また、請求項３に係る本発明では、磁力を作用させた状態で燃料とオゾンとを接触させているため、ＯＨラジカルの生成を促進することができ、より一層短時間で燃料の改質を行うことができる。
【００４６】
また、請求項４に係る本発明では、燃料とオゾンとを接触させる前に燃料に磁力を作用させているため、燃料中に無機質成分や脂肪酸の密度が高い領域を形成することができ、かかる高密度領域で活性酸素と無機質成分や脂肪酸とを反応させることで、無機質成分の酸化や脂肪酸の酸化分解を促進することができ、これによっても燃料の改質に要する労力や時間や処理コストをより一層削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る燃料の改質方法を示す説明図。
【図２】熱分析結果を示すグラフ。
【図１】
2004238478.tif 000003
【図２】
2004238478.tif 000004