JP2007146748A - デュアル燃料式ディーゼルエンジン - Google Patents

Abstract

【課題】装置構成が簡単でありながら、廃食用油を燃料として十分に再利用することができるデュアル燃料式ディーゼルエンジンを提供する。
【解決手段】エンジン本体１の始動の際および停止の際には、軽油燃料タンク４に貯留された軽油Ｆが副燃料として三方弁６により燃料供給管路５を介して燃料噴射ノズル２に供給される。一方、エンジン本体１の始動後から停止直前までの間は、廃食用油燃料タンク３に貯留された廃食用油ＢＤＦが主燃料として三方弁６により燃料供給管路５を介して燃料噴射ノズル２に供給される。
【選択図】図１

Description

本発明は、主燃料と副燃料とを切り替えて使用するデュアル燃料式ディーゼルエンジンに関し、詳しくは、廃食用油を主燃料として使用するデュアル燃料式ディーゼルエンジンに関するものである。

てんぷら油などの食用油の使用後の油を廃食用油というが、この廃食用油は、生物化学的酸素要求量（ＢＯＤ）が大きく、環境負荷が非常に高いため、これを生活排水と一緒に公共水域に排出すると水質汚染を招く。そこで、廃食用油を再利用することが種々検討されており、その一つとして、廃食用油を濾過精製して不純物を除去することによりディーゼルエンジン用の燃料とすることが検討されている。

ここで、濾過精製されて不純物が除去された廃食用油は、その着火性を表すセタン価が軽油と同等以上であるため、ディーゼルエンジン用の燃料として十分に使用できる。そして、この廃食用油からなるディーゼルエンジン用の燃料（バイオディーゼル燃料（ＢＤＦ））は、もともと菜種やひまわりなどの植物が空気中の二酸化炭素を取り込んで光合成により作り出した植物由来の油であるため、軽油などの化石燃料のように排気ガス中にＳＯｘを放出することがない。

また、このバイオディーゼル燃料（ＢＤＦ）は、もともと酸素分が結合している含酸素燃料であるため、軽油に較べて燃料と酸素の混合が速やかに行われるようになり、その結果、排気ガス中の二酸化炭素（ＣＯ_２）、黒煙、粒子状物質（パティキュレートマター（ＰＭ））の発生も軽油に較べて少ない。

加えて、このバイオディーゼル燃料（ＢＤＦ）は、植物由来の原料（バイオマス）であるため、カーボンニュートラルとみなすことができ、このバイオディーゼル燃料（ＢＤＦ）を積極的に使用することは地球温暖化対策としても有効である。

このような技術的背景から、不純物が除去された廃食用油を燃料の一部として使用できるようにしたディーゼルエンジンが提案されている（例えば特許文献１参照）。このディーゼルエンジンは、燃焼状態の不安定な始動時には軽油などの燃料油を使用して運転し、燃焼状態が安定した以後には、不純物が除去された廃食用油などの廃油と軽油など燃料油との混合油を使用して運転を継続するように構成されている。
特開２００４−１４４０７３号公報

ところで、特許文献１に記載されているディーゼルエンジンにおいて、燃焼状態が安定した以後に燃料として使用される混合油は、廃食用油などの廃油と軽油など燃料油とを所定比率で混合攪拌してエマルジョン化したものである。

従って、このディーゼルエンジンにおいては、廃油タンク、燃料タンク、廃油と燃料の混合比率を制御する比率制御装置、所定の比率で混合された廃油と燃料を攪拌してエマルジョン化する燃料改質装置、エマルジョン化された混合油を保管する混合油タンクなどが必要であって、装置構成が複雑である。

また、このディーゼルエンジンにおいて燃焼状態が安定した以後に使用される燃料は、あくまでも廃油と燃料油との混合油であるため、廃食用油を燃料として十分に再利用しているとは言い難い。

そこで、本発明は、装置構成が簡単でありながら、廃食用油を燃料として十分に再利用することができるデュアル燃料式ディーゼルエンジンを提供することを課題とする。

本発明に係るデュアル燃料式ディーゼルエンジンは、燃料噴射ノズルから主燃料として噴射される廃食用油が貯留される廃食用油燃料タンクと、燃料噴射ノズルから副燃料として噴射される軽油が貯留される軽油燃料タンクと、この軽油燃料タンクに貯留された軽油をエンジンの始動の際および停止の際に燃料噴射ノズルに供給するための弁手段とを燃料供給系に備えていることを特徴とする。

本発明に係るデュアル燃料式ディーゼルエンジンでは、エンジンの始動の際および停止の際には、軽油燃料タンクに貯留された軽油が副燃料として弁手段により燃料噴射ノズルに供給される。一方、エンジンの始動後から停止直前までの間は廃食用油燃料タンクに貯留された廃食用油が主燃料として燃料噴射ノズルに供給される。この廃食用油は、予め濾過精製などの手段によって不純物が除去されたものである。

本発明のデュアル燃料式ディーゼルエンジンにおいて、前記弁手段は、前記軽油燃料タンクからの軽油または前記廃食用油燃料タンクからの廃食用油を燃料噴射ノズルに切り替えて供給可能な三方弁とすることができる。この場合、燃料噴射ノズルに供給する軽油と廃食用油との切り替えを三方弁のみの操作で行えるので好ましい。

ここで、前述した廃食用油は、高温に晒されて酸化すると樹脂状物質が析出することがある。そして、この樹脂状物質が燃料供給管路に溜まると、燃料供給管路の流路抵抗が増大して軽油や廃食用油の流れが悪くなり、極端な場合にはエンジンが停止するおそれがある。

そこで、このような事態を未然に回避すべく、本発明のデュアル燃料式ディーゼルエンジンには、廃食用油から析出する樹脂状物質を溶解可能な添加剤を貯留する添加剤タンクを付設するのが好ましい。この添加剤タンクは、前記廃食用油燃料タンクと前記三方弁との間の燃料供給管路に二方弁を介して接続することができる。この場合、二方弁の開閉により必要時にのみ添加剤を廃食用油に添加することができる。

なお、廃食用油から析出する樹脂状物質を溶解可能な添加剤としては、例えば植物精油の構成成分である揮発性のテルペン系物質が挙げられる。そして、このテルペン系物質からなる添加剤は、廃食用油燃料タンク内の廃食用油に予め混入しておいてもよい。

本発明に係るデュアル燃料式ディーゼルエンジンによれば、エンジンの始動の際には、軽油燃料タンクに貯留された軽油が副燃料として弁手段により燃料噴射ノズルに供給されるため、大気温度が低い場合にも安定して確実にエンジンを始動させることができる。

また、エンジンの停止の際には、同様にして軽油燃料タンクに貯留された軽油が燃料噴射ノズルに供給されるため、エンジンの停止状態では燃料供給管路に軽油が残留することとなる。従って、エンジンの停止状態で燃料供給管路に廃食用油が残留し、この廃食用油が高温に晒されて酸化することにより樹脂状物質が析出して燃料供給管路を詰まらせるという不都合を未然に回避することができる。

そして、本発明のデュアル燃料式ディーゼルエンジンによれば、エンジンの始動後から停止直前までの間は、廃食用油燃料タンクに貯留された廃食用油が主燃料として燃料噴射ノズルに供給されるため、少なくとも廃食用油燃料タンクと軽油燃料タンクと弁手段とを燃料供給系に備えた簡単な装置構成でありながら、廃食用油を燃料として十分に再利用することができる。

以下、図面を参照して本発明に係るデュアル燃料式ディーゼルエンジンの実施の形態を説明する。参照する図面において、図１は第１実施形態に係るデュアル燃料式ディーゼルエンジンの概略構成を示す模式図である。

図１に示す第１実施形態のデュアル燃料式ディーゼルエンジンは、例えば図示しない発電機を駆動するように構成された汎用のディーゼルエンジンである。このデュアル燃料式ディーゼルエンジンは、エンジン本体１におけるシリンダブロック１Ａ内のピストン１Ｂとシリンダヘッド１Ｃとの間の燃焼室１Ｄに燃料を噴射する燃料噴射ノズル２を備えている。

このデュアル燃料式ディーゼルエンジンは、燃料噴射ノズル２から主燃料として噴射される廃食用油ＢＤＦが貯留される廃食用油燃料タンク３と、燃料噴射ノズル２から副燃料として噴射される軽油Ｆが貯留される軽油燃料タンク４とを備えている。なお、廃食用油ＢＤＦは、予め濾過精製などの手段によって不純物が除去されたものである。

廃食用油燃料タンク３は、燃料供給管路５を介して燃料噴射ノズル２に連通接続されており、軽油燃料タンク４は、燃料供給管路５に設置された三方弁６に合流管路７を介して連通接続されている。そして、燃料供給管路５における三方弁６と燃料噴射ノズル２との間には、軽油Ｆまたは廃食用油ＢＤＦを燃料噴射ノズル２に圧送する燃料ポンプ８が設置されている。

ここで、三方弁６は、軽油燃料タンク４に貯留された軽油Ｆをエンジン本体１の始動の際および停止の際に燃料噴射ノズル２に供給するための弁手段を構成するものであり、エンジン本体１の始動後から停止直前までの間は、廃食用油燃料タンク３に貯留された廃食用油ＢＤＦを燃料噴射ノズル２に供給するように切り替え制御される。

以上のように構成された第１実施形態のデュアル燃料式ディーゼルエンジンでは、エンジン本体１の始動の際に三方弁６が軽油燃料タンク４内の軽油Ｆを燃料噴射ノズル２に供給するように切り替え制御される。そして、エンジン本体１の始動から暖機完了までの所定時間（例えば５〜１０分）の間は、燃料噴射ノズル２から噴射される軽油Ｆによってエンジン本体１は安定した燃焼状態で運転される。

エンジン本体１が始動して暖機が完了すると、三方弁６が廃食用油燃料タンク３内の廃食用油ＢＤＦを燃料噴射ノズル２に供給するように切り替え制御される。そして、エンジン本体１の暖機完了から停止直前までの間は、燃料噴射ノズル２から噴射される廃食用油ＢＤＦによってエンジン本体１が運転される。

そして、エンジン本体１の停止の際には、再び三方弁６が軽油燃料タンク４内の軽油Ｆを燃料噴射ノズル２に供給するように切り替え制御される。そして、軽油燃料タンク４内の軽油Ｆが燃料供給管路５を介して燃料噴射ノズル２から噴射されるまでの所定時間の経過後にエンジン本体１が停止される。

このように、第１実施形態のデュアル燃料式ディーゼルエンジンによれば、エンジン本体１の始動から暖機完了までの所定時間（例えば５〜１０分）の間は、軽油燃料タンク４に貯留された軽油Ｆが三方弁６により燃料供給管路５を介して燃料噴射ノズル２に供給されるため、大気温度が−１０℃以下に低下した場合にもエンジン本体１を安定して確実に始動させることができる。

また、エンジン本体１の停止の際には、三方弁６が軽油燃料タンク４内の軽油Ｆを燃料噴射ノズル２に供給するように切り替え制御され、軽油Ｆが燃料供給管路５を介して燃料噴射ノズル２から噴射されるまでの所定時間の経過後にエンジン本体１が停止されるため、エンジン本体１の停止状態では燃料供給管路５に軽油Ｆが残留することとなる。

従って、エンジン本体１の停止状態で燃料供給管路５に廃食用油ＢＤＦが残留し、この廃食用油ＢＤＦが高温に晒されて酸化することにより樹脂状物質が析出して燃料供給管路５を詰まらせるという不都合を未然に回避することができる。

そして、第１実施形態のデュアル燃料式ディーゼルエンジンによれば、エンジン本体１の暖機完了後から停止直前までの間は、廃食用油燃料タンク３に貯留された廃食用油ＢＤＦが主燃料として燃料噴射ノズル２に供給されるため、少なくとも廃食用油燃料タンク３と軽油燃料タンク４と三方弁６とを燃料供給系に備えた簡単な装置構成でありながら、廃食用油ＢＤＦを燃料として十分に再利用することができる。

図２は本発明の第２実施形態に係るデュアル燃料式ディーゼルエンジンの概略構成を模式的に示している。このデュアル燃料式ディーゼルエンジンは、図１に示した第１実施形態のデュアル燃料式ディーゼルエンジンと略同様に構成されているため、同様の構成部分については同一符号を付して詳細な説明を省略する。

ここで、第２実施形態のデュアル燃料式ディーゼルエンジンにおいては、廃食用油燃料タンク３から燃料供給管路５に流出した廃食用油ＢＤＦが高温に曝されることによって析出する樹脂状物質を溶解可能な添加剤を貯留する添加剤タンク９が設けられている。この添加剤タンク９は、燃料供給管路５における廃食用油燃料タンク３と三方弁６との間の部分に合流管路１０を介して接続されており、この合流管路１０には、２方弁である開閉弁１１が設置されている。

添加剤タンク９に貯留される添加剤は、例えば植物精油の構成成分である揮発性のテルペン系物質であり、この添加剤は、廃食用油ＢＤＦが高温に曝されて酸化することにより樹脂状物質が析出するのを抑制でき、また、析出した樹脂状物質を溶解することができる。

この第２実施形態のデュアル燃料式ディーゼルエンジンによれば、廃食用油燃料タンク３から三方弁６に至る燃料供給管路５中の廃食用油ＢＤＦが高温に曝されて酸化し、樹脂状物質が析出する虞がある使用環境下においても、開閉弁１１を適宜開放して添加剤を廃食用油ＢＤＦに添加することにより、樹脂状物質の析出を未然に回避し、あるいは析出した樹脂状物質を溶解することができる。その結果、燃料供給管路５の詰まりを予防して安定したエンジン本体１の運転状態を確保することができる。

本発明に係るデュアル燃料式ディーゼルエンジンは、前述した各実施形態に限定されるものではない。例えば、廃食用油燃料タンク３内に貯留される廃食用油ＢＤＦには、前述した樹脂状物質を溶解可能な添加剤を予め混入させておいてもよい。

本発明の第１実施形態に係るデュアル燃料式ディーゼルエンジンの概略構成を示す模式図である。 本発明の第２実施形態に係るデュアル燃料式ディーゼルエンジンの概略構成を示す模式図である。

符号の説明

１ エンジン本体
１Ａ シリンダブロック
１Ｂ ピストン
１Ｃ シリンダヘッド
１Ｄ 燃焼室
２ 燃料噴射ノズル
３ 廃食用油燃料タンク
４ 軽油燃料タンク
５ 燃料供給管路
６ 三方弁
７ 合流管路
８ 燃料ポンプ
９ 添加剤タンク
１０ 合流管路
１１ 開閉弁

Claims (4)

1. 燃料噴射ノズルから主燃料として噴射される廃食用油が貯留される廃食用油燃料タンクと、燃料噴射ノズルから副燃料として噴射される軽油が貯留される軽油燃料タンクと、この軽油燃料タンクに貯留された軽油をエンジンの始動の際および停止の際に燃料噴射ノズルに供給するための弁手段とを燃料供給系に備えていることを特徴とするデュアル燃料式ディーゼルエンジン。
2. 前記弁手段は、前記軽油燃料タンクからの軽油または前記廃食用油燃料タンクからの廃食用油を燃料噴射ノズルに切り替えて供給可能な三方弁であることを特徴とする請求項１に記載のデュアル燃料式ディーゼルエンジン。
3. 前記廃食用油から析出する樹脂状物質を溶解可能な添加剤を貯留する添加剤タンクが二方弁を介して前記廃食用油燃料タンクと前記三方弁との間の燃料供給管路に接続されていることを特徴とする請求項２に記載のデュアル燃料式ディーゼルエンジン。
4. 前記廃食用油から析出する樹脂状物質を溶解可能な添加剤が予め廃食用油に混入されていることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のデュアル燃料式ディーゼルエンジン。

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