JP2018135775A - バイオディーゼル発電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ほぼ１００％パーム油をその凝固を回避しつつパーム油タンクからストレージタンクへ効率良く供給できる新規なバイオディーゼル発電装置の提供。【解決手段】パーム油タンク２１とストレージタンク２２間をパーム油送りラインＬ１とパーム油戻りラインＬ２で接続し、パーム油タンク２１からストレージタンク２２内へパーム油を送るときはパーム油戻りラインＬ２を閉じて供給ポンプＰ１の流量を最大にし、ストレージタンク２２が満タン状態になったときはパーム油戻りラインＬ２を開くと共に供給ポンプＰ１の流量を低くする。これによって、ほぼ１００％パーム油をその凝固を回避しつつパーム油タンクからストレージタンクへ効率良く供給できる。【選択図】図１

Description

本発明はバイオディーゼル燃料として１００％パーム油を使用できるバイオディーゼル発電装置に関する。

一般にバイオディーゼル燃料は、植物油にメタノールを加えエステル交換反応によってグリセリンを取り除いて燃料化したものであり、軽油や重油などの液体化石燃料の代替燃料として主にディーゼルエンジンに使用可能である。良質のバイオディーゼル燃料は、ＣＯ_２削減効果だけでなく、硫黄などの大気汚染物質が少ないクリーンな燃料であり、しかも液体化石燃料と同等の燃費やエンジン性能を発揮できることが知られている。

一方、アブラヤシから得られるパーム油は、食用油やマーガリン、ショートニング、石鹸の原料として利用される他に、近年ではバイオディーゼル燃料としての利用も進められている。例えば、以下の特許文献１ではパーム油などの植物由来油（バイオマス油）と廃食油を混合し、さらにアルコールおよび灯油を混合して６０重量％以下にしたものをディーゼルエンジンの燃料として用いる技術が提案されている。また、以下の特許文献２ではパーム油などの植物油のエステル類を分解すると共に不要な化合物を除去したものをディーゼルエンジンやタービンの燃料として用いる技術が提案されている。

特開２００８−２３９７５１号公報 特表２００９−５４２８５１号公報

ところで、本発明者は植物油の中でも生産量が多く、かつ比較的安価なパーム油を従来の化石燃料に代えてそのままディーゼル発電用のバイオディーゼル燃料として商業的に利用することを検討している。しかしながら、パーム油は植物油の中でも融点が高く、日本のような比較的寒冷な土地では常温で固形化してしまうことから、そのままではディーゼルエンジンの燃料として用いることが難しい。

そのため、前記特許文献１や２のようにパーム油にアルコールや灯油を混合したり、エステル類を分解する等の処理を行う必要があるが、そうすると燃料コストが高くなってしまい、ディーゼル発電用の燃料として用いると採算がとれなくなってしまうといった問題がある。

一方、本発明者はほぼ１００％パーム油であってもこれを一定温度以上に加熱してその粘度を下げれば、日本のような寒冷地であっても重油や軽油などのような化石燃料と同じようにディーゼル発電用の燃料として十分活用できることを発見した。具体的には、このパーム油を貯蔵するパーム油タンク内で蒸気によって凝固しない程度に加熱してからこれをストレージタンクに送り、このストレージタンクからディーゼルエンジンに供給する直前でさらにヒーターで加熱してその粘度を重油や軽油などと同等程度にまで下げてから供給するようにしたものである。

また、特に冬場などにおいては、このパーム油をパーム油タンクからストレージタンクに送るに際してパーム油の流れが一時的に停止すると、パーム油の温度が下がって供給ポンプやそのパーム油送りライン（配管内）でパーム油が凝固するおそれがある。そのため、ストレージタンクからパーム油タンクへパーム油戻りラインを付設し、ストレージタンクが満タンのときは、このパーム油戻りラインからストレージタンク内のパーム油をパーム油タンクに戻すことで常にこのパーム油送りラインにおいてはパーム油が流れる状態とすることで係る不都合を回避している。

しかしながら、このように常にパーム油送りラインのポンプを駆動している状態では、そのための電力が無駄になるばかりでなく、パーム油戻りラインにパーム油を流した際にキャビテーションが起こり、それによる騒音や振動が発生するといった問題がある。特に、短時間で大量のパーム油をストレージタンクに送るためには大流量の供給ポンプを高速で駆動する必要がなるが、そうなると問題がより顕著となる。

そこで、本発明はこれらの課題を解決するために案出されたものであり、その目的はほぼ１００％パーム油をその凝固を回避しつつパーム油タンクからストレージタンクへ効率良く供給できる新規なバイオディーゼル発電装置を提供するものである。

前記目的を達成するために第１の発明は、ほぼ１００％のパーム油をバイオディーゼル燃料として用いるバイオディーゼル発電装置であって、前記パーム油を液体状で貯留するパーム油タンクおよびストレージタンクと、前記パーム油タンクとストレージタンクとを接続するパーム油送りラインと、前記パーム油送りラインに設けられて前記パーム油タンク内のパーム油を前記ストレージタンクに供給する供給ポンプと、前記供給ポンプを制御する制御部と、前記供給ポンプよりも下流側の前記パーム油送りラインから分岐して前記パーム油タンクへ接続されるパーム油戻りラインとを有し、前記制御部は、前記ストレージタンク内のパーム油の量が規定量未満のときは、前記パーム油の流量が所定値以上かつ上限値以下の範囲で前記供給ポンプを制御し、前記ストレージタンク内のパーム油の量が規定量に達したときは、前記パーム油の流量が所定値未満でかつ下限値以上の範囲で前記供給ポンプを制御すると共に、前記パーム油戻りラインを開いて前記パーム油送りラインを流れるパーム油を前記パーム油タンクに循環させることを特徴とするバイオディーゼル発電装置である。

このような構成によれば、ストレージタンク内へパーム油を一気に溜めるときには、供給ポンプの単位時間当たりの流量（供給量）を最大限にすることで短時間で効率良く作業を行うことができる。一方、ストレージタンクが満タン状態になったときは、供給ポンプの単位時間当たりの流量（供給量）を低くすると共に、パーム油戻りラインを開いてパーム油送りラインから戻りラインにパーム油を流せば、パーム油送りラインでパーム油の流れが停止することがなくなるため、これがパーム油送りライン内で凝固して詰まりを起こすようなおそれがない。また、供給ポンプの流量を低くすることによって供給ポンプを駆動するためのモータの電力消費を低く抑えることができると共に、パーム油戻りラインにパーム油を流した際のキャビテーションなどの発生による騒音や振動を抑制することができる。

第２の発明は、第１の発明において、前記パーム油戻りラインにこれを開閉するバイパス弁を設けると共に、当該バイパス弁は、閉状態のときでも一定量のパーム油が流通するようになっていることを特徴とするバイオディーゼル発電装置である。このような構成によれば、ストレージタンク内へパーム油を供給している間でもパーム油戻りラインには一定量のパーム油が流れ込むことになるため、パーム油戻りライン内のパーム油の流れが停滞して凝固してしまうような不都合を回避できる。

第３の発明は、第１または第２の発明において、前記制御部は、インバータ制御によって前記供給ポンプの回転数を増減してパーム油の流量を制御することを特徴とするバイオディーゼル発電装置である。このように公知のインバータ技術によって供給ポンプを駆動するモータの回転数を可変制御すれば、その流量を無段階に調整できるため、その環境や気温などに応じた最適な流量制御が可能となる。

第４の発明は、第１乃至第３の発明において、前記パーム油の流量の下限値は、前記パーム油が前記パーム油戻りラインを流れる間の温度低下によって凝固しない値であることを特徴とするバイオディーゼル発電装置である。このような構成によれば、無駄な電力を消費することなく最小限の消費電力でパーム油の凝固を抑えることができる。

第５の発明は、第１乃至第４の発明において、前記パーム油送りラインに、予備の供給ポンプを併設したことを特徴とするバイオディーゼル発電装置である。このような構成によれば、仮にメインの供給ポンプが故障やメンテナンスで停止した場合でも、予備（サブ）の供給ポンプを駆動することで、常にパーム油送りライン内のパーム油の流れを維持することができる。

本発明によれば、以下のような優れた効果を発揮する。
１．ストレージタンク内へパーム油を一気に溜めるときには、供給ポンプの流量を最大にすることで短時間で効率良く作業を行うことができる。
２．ストレージタンクが満タン状態になったときは、供給ポンプの流量を低くすると共に、パーム油戻りラインを開いてパーム油送りラインからパーム油戻りラインにパーム油を流せば、パーム油送りラインでパーム油の流れが停止することがなくなるため、これがパーム油送りライン内で凝固して詰まりを起こすようなおそれがない。
３．供給ポンプの流量を低くすることによって供給ポンプを駆動するための電力消費を低く抑えることができると共に、パーム油戻りラインにパーム油を流した際のキャビテーションなどの発生による騒音や振動を抑制することができる。
４．ストレージタンク内へパーム油を供給している間でもパーム油戻りラインには一定量のパーム油が流れ込むことになるため、パーム油戻りライン内のパーム油の流れが停滞して凝固してしまうような不都合を回避できる。
５．公知のインバータ技術によって供給ポンプを駆動するモータの回転数を可変制御すれば、その流量を無段階に調整できるため、その環境や気温などに応じた最適な流量制御が可能となる。
６．仮にメインの供給ポンプが故障やメンテナンスで停止した場合でも、予備（サブ）の供給ポンプを駆動することで、常にパーム油送りライン内のパーム油の流れを維持することができる。

本発明に係るバイオディーゼル発電装置１００の実施の一形態を示す全体構成図である。 パーム油の精製工程の流れを示すフローチャート図である。 パーム油とＡ重油との性状を比較した表図である。 制御部４０による供給ポンプＰ１などの制御の流れを示すフローチャート図である。

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照しながら説明する。図１は本発明に係るバイオディーゼル発電装置１００の実施の一形態を示したものである。図示するように、このバイオディーゼル発電装置１００は、ディーゼルエンジンの動力で発電する発電機１０、１０と、この発電機１０、１０にバイオディーゼル燃料としてほぼ１００％パーム油を供給するパーム油供給部２０と、このパーム油供給部２０から供給されるパーム油に代えて液体化石燃料を発電機１０に供給する置換燃料供給部３０と、これらを制御する制御部４０とから主に構成されている。

発電機１０は、図示しないディーゼルエンジンとこのディーゼルエンジンの出力軸に連結された発電機とが一体化されたものであり、従来公知のものをそのまま適用することができる。特に、コモンレール式燃料噴射システムのディーゼルエンジンを用いたものであれば、排ガスのクリーン化、騒音・振動の低減、出力の向上が図れるため、望ましい。この発電機１０には、給油口１１と出口１２が形成されており、運転時にはエンジンに内蔵された燃料ポンプによって給油口１１から常に一定の燃料が供給されると共に、余剰の燃料が出口１２から排出されるようになっている。なお、この発電機１０で発電された電気は、図示しない変圧器によって所定電圧に昇圧（例えば４００Ｖから６６００Ｖ）された後、外部に供給されて商業的に利用されるようになっている。

パーム油供給部２０は、複数（本実施の形態にあっては４つ）の大型のパーム油タンク２１、２１，２１，２１と、ストレージタンク２２と、ヒーター２３とから主に構成されている。先ず、このパーム油タンク２１、２１，２１，２１は、それぞれ容量が例えば２００００Ｌ程度の横型をした大型のタンク本体２１ａに、パーム油導入ライン（配管）Ｌ８とパーム油排出ライン（配管）Ｌ９とを接続したものであり、パーム油導入ラインＬ８から導入されたパーム油を液体状で貯留しておき、必要に応じてパーム油排出ラインＬ９からストレージタンク２２側に排出（供給）するようになっている。

このパーム油導入ラインＬ８の上流側には、複数（本実施の形態では３つ）のバグフィルターＢＦ、ＢＦ、ＢＦと導入ポンプＰ３とが設けられており、タンクローリーなどで運ばれてきたパーム油を給油口２１ｂから導入し、バグフィルターＢＦ、ＢＦ、ＢＦで固形物を濾過してからパーム油導入ラインＬ８から各タンク本体２１ａ、２１ａ、２１ａ、２１ａに導入するようになっている。なお、これら各タンク本体２１ａ、２１ａ、２１ａ、２１ａは、連通管２１ｃ、２１ｃ、２１ｃによって互いに連通しており、各タンク本体２１ａ、２１ａ、２１ａ、２１ａ内のパーム油はいずれかに偏ることなくいずれも略等しい状態で貯蔵されるようになっている。

また、これら各タンク本体２１ａ、２１ａ、２１ａ、２１ａの内部には蒸気管２１ｄが蛇行するように配置されており、その蒸気管２１ｄ内に高温の蒸気を通過させることで貯留されているパーム油の油温をその融点温度以上、具体的には３５℃〜４５℃程度に加温するようになっている。なお、この蒸気管２１ｄに供給される蒸気は、燃料タンク２１ｅが付設された貫流ボイラー２１ｆで生成され、蒸気配給管２１ｊを介して各蒸気管２１ｄに供給されるようになっている。

ストレージタンク２２は、パーム油排出ラインＬ９が合流したパーム油送りライン（配管）Ｌ１を介してパーム油タンク２１、２１，２１，２１と接続されている。そして、パーム油送りラインＬ１に設けられたメインの供給ポンプＰ１によってパーム油タンク２１、２１，２１，２１内のパーム油がパーム油排出ラインＬ９およびパーム油送りラインＬ１を通過してストレージタンク２２に適宜供給されるようになっている。このストレージタンク２２は、例えば５０００Ｌ〜１００００Ｌ程度のパーム油を一時的に溜められる容量となっている。また、このストレージタンク２２には、例えば超音波式のレベルセンサーＳ１が設けられており、パーム油の貯蔵量を検出して制御部４０に入力するようになっている。

パーム油送りラインＬ１の下流側、すなわちストレージタンク２２接続側には、パーム油戻りライン（配管）Ｌ２がこれより分岐するように接続されると共に、その端部はパーム油タンク２１、２１，２１，２１側に接続されており、パーム油送りラインＬ１を流れるパーム油一部または全部をパーム油タンク２１、２１，２１，２１側に戻す（循環）ようになっている。

また、このパーム油送りラインＬ１の下流端には電磁弁からなるタンク弁Ｖ１が設けられていると共に、パーム油戻りラインＬ２の分岐端には同じく電磁弁からなるバイパス弁Ｖ２が設けられており、それぞれのラインＬ１，Ｌ２を開閉してパーム油の流れを制御している。なお、パーム油送りラインＬ１側のタンク弁Ｖ１は、閉状態（クローズ）のときは、パーム油の流れを完全に遮断するようになっているのに対し、パーム油戻りラインＬ２側のバイパス弁Ｖ２は、閉状態（クローズ）のときでも完全に閉じるのではなく、ある程度例えば全開状態（オープン）の約１０％程度の流量が確保されるようになっている。

また、このパーム油送りラインＬ１の途中、すなわちメインとなる供給ポンプＰ１の上下には、これを迂回するようにバイパスラインＬ３が設けられている。そして、このバイパスラインＬ３には、予備（サブ）の供給ポンプＰ２がメインの供給ポンプＰ１と並列に設けられており、このパーム油送りラインＬ１を流れるパーム油を、メインの供給ポンプＰ１を迂回するようにしてバイパスラインＬ３を介してその下流側に流すようになっている。

このメインの供給ポンプＰ１および予備の供給ポンプＰ２は、インバータ制御によってその流量が無段階に可変調整可能となっており、パーム油の流量が所定値以上かつ上限値以下の範囲とするときは、例えば出力５０％〜１００％の範囲で駆動し、パーム油の流量が所定値未満でかつ下限値以上の範囲とするときは、例えば出力５％〜５０％未満の範囲で駆動するようになっている。そして、このメインの供給ポンプＰ１および予備の供給ポンプＰ２の出入口側には、それぞれの流れを制御する電磁弁Ｖ３，Ｖ４と、パーム油の逆流を防ぐ逆止弁Ｖ５，Ｖ６が付設されている。なお、このメイン供給ポンプＰ１および予備供給ポンプＰ２、タンク弁Ｖ１、バイパス弁Ｖ２、電磁弁Ｖ３，Ｖ４、逆止弁Ｖ５，Ｖ６は、すべて後述する制御部４０によって制御されている。

ストレージタンク２２には、溜められているパーム油を発電機１０側に供給するための燃料供給ライン（配管）Ｌ４が設けられていると共に、この燃料供給ラインＬ４の途中（上流側）にはヒーター２３が設けられている。このヒーター２３は、例えば電熱線を巻き付けた熱交換器などから構成されており、ストレージタンク２２から発電機１０に供給されるパーム油をその流通過程で７０℃以上に加熱するようになっている。さらに、このストレージタンク２２には、燃料戻りライン（配管）Ｌ５が接続されており、発電機１０の出口１２から排出された余剰の燃料（パーム油）をストレージタンク２２内に戻すようになっている。なお、このストレージタンク２２の容量としては特に限定されるものではないが、余りに大きすぎると消費される前に冷えて内部でパーム油が固まってしまうおそれがあり、反対に小さすぎると頻繁に供給を繰り返すことになるため、例えば５００Ｌ〜１５００Ｌ程度が望ましい。

一方、置換燃料供給部３０は、このストレージタンク２２に接続される燃料供給ラインＬ４と燃料戻りラインＬ５間をバイパスするように設けられており、重油や軽油などの一般的な液体化石燃料を溜める置換燃料タンク３１と、これを燃料供給ラインＬ４および燃料戻りラインＬ５に接続するためのバイパスラインＬ６，Ｌ７とから構成されている。そして、このバイパスラインＬ６を介して重油や軽油などの液体化石燃料を発電機１０に送り、発電機１０の出口１２から出てきた余剰の液体化石燃料をバイパスラインＬ７を介して置換燃料タンク３１内に戻すようになっている。

なお、この置換燃料タンク３１内の液体化石燃料中には、エンジンに付着したカーボンやガム状物質などを除去するためのエンジン清浄剤が予め適量添加されている。このエンジン清浄剤としては特別なものを用いる必要はなく、一般に市販されているエンジン清浄剤、例えば不活性窒素酸化物の影響を受けない三価アミンと高沸点タール酸を非イオン化した高度純水中に分散させたもの（市販品）を用いることができる。

制御部４０は、図示しない制御機器と操作盤とから構成されており、各ラインに設けられたポンプＰ１、Ｐ２，Ｐ３の駆動制御や各種電磁弁Ｖ１〜Ｖ１０などの開閉制御、ヒーター２３の温度制御などをレベルセンサーＳ１や図示しない温度センサー、流量センサーなどの検出値に基づいて自動的に制御するようになっている。この具体的な制御方法については以下に詳述する。

次に、このような構成をした本発明に係るバイオディーゼル発電装置１００の運転方法について説明する。先ず、原料となるほぼ１００％パーム油は、保温設備の整ったタンクローリーなどによって液体のまま運ばれてきてその給油口２１ｂから各パーム油タンク２１、２１，２１，２１内に送られて溜められる。このパーム油タンク２１内は上述したように蒸気管２１ｄが配設されているため、この蒸気管２１ｄに貫流ボイラー２１ｆから高温の蒸気を流すことでそのパーム油の油温を下げることなくその融点（凝固点）以上の温度である３５〜４５℃に維持して保温する。

これによって寒冷地や寒冷期であっても各パーム油タンク２１、２１，２１，２１内のパーム油は凝固することなく、液体の状態を保ったままで貯留することができる。なお、このパーム油の保温手段としては、貫流ボイラー２１ｆで生成された高温の蒸気の他に、電熱線による熱や発電機１０からの燃焼排ガスの熱を利用することもできる。また、天然温泉がある地域ではその温泉の熱や蒸気を用いることも可能である。

図２は、本発明装置の燃料として用いることができる１００％パーム油の精製工程の流れの一例を示したものである。一般に、アブラヤシの果房（Fresh palm fruit bunch）には直径数ｃｍの小粒の果実が数百個ついており、先ず、これを飽和水蒸気で約１時間程度蒸して果房を機械で叩き、果房から果実(Fruit)を剥離する。果実がとられた殻果房（茎の部分：Empty bunches）は、ボイラーの燃料などとして焼却処分される。

次に、剥離した果実を蒸気で約１００℃程度まで加熱しながら攪拌してどろどろの液体にした後、スクリューで圧力をかけて油を搾る（圧搾）。この処理で果実は粗製パーム油（ＣＰＯ：Crude palm oil）と繊維とに分かれる。この繊維と実（種）のかたまりはケーキ（Cake）と呼ばれる。その後、この圧搾工程で搾り取られた粗製ＣＰＯに水を加えて粘度を低くしてから加熱・静置した後、遠心分離器にかけて水分や余分な成分（スラッジ）を除去して乾燥する。この精製工程によって精製された精製パーム油（精製ＣＰＯ：Pure palm oil）がオレオケミカルズとしてパーム油精製工場に送られる。

一方、繊維と実（種）のかたまりであるケーキは、その後、実（Nut）と繊維（Fiber）に分離され、実はさらにミキサで粉砕されて核（Kernel）と皮（Shell）に分かれ、皮（Shell）と繊維（Fiber）は、殻果房と同様にボイラーの燃料などとして焼却処分される。その後、核（Kernel）を圧搾（加圧）して粗製ＫＰＯ（Crude palm kernel oil）と食用パーム核（Palm kernrl meal）に分離し、粗製ＫＰＯを遠心分離器にかけて水分や余分な成分（スラッジ）を除去して乾燥する。この精製工程によって精製された精製パーム油（精製ＫＰＯ：Pure palm kernel oil）は精製ＣＰＯと同様にオレオケミカルズとしてパーム油精製工場に送られる。そして、本発明では、このようにして精製された１００パーム油（精製ＣＰＯ、精製ＫＰＯ）をそのまま用いることができるが、その前段階の粗製ＣＰＯおよび粗製ＫＰＯを用いることもできる。

図３は、このようにして得られた１００％パーム油の性状を一般的な液体化石燃料の１つであるＡ重油と比較したものである。図示するように１００％パーム油の発熱量は、８８４０ｋｃａｌであって、Ａ重油（９２９３ｋｃａｌ）とほぼ同じ発熱量を有している。また、比重も０．９２１−０．９４８であり、Ａ重油（０．８−０．９６）とほぼ同じ値となっている。一方、１００％パーム油の動粘度は、常温（２０℃）では、６３．６mm^２／ｓであり、Ａ重油（４．８mm^２／ｓ）の１０倍以上の高い値となっている。このため、１００％パーム油は、常温では凝固した状態となっており、そのままではディーゼルエンジンの燃料として用いることができない。

ところが、同図に示すようにこの１００％パーム油を７０℃に加熱すると、１６．１５mm^２／ｓまで低下することが分かった。そして、ディーゼルエンジンの燃料として用いることができるＡ重油の動粘度の既定値は、２０．０mm^２／ｓ以下であることから、１００％パーム油であってもこれを７０℃以上に加熱すれば、その動粘度がＡ重油の既定値を下回ることからディーゼルエンジンの燃料としてＡ重油の代替燃料として利用可能であることがわかった。しかも、その発熱量や比重はＡ重油とほぼ同程度であることから、エンジン出力もＡ重油を用いた場合と何ら遜色ないことが分かる。

図１に戻り、各パーム油タンク２１、２１，２１，２１に溜められたパーム油は、供給ポンプＰ１によってタンク内から抜き出され、パーム油送りラインＬ１を通ってストレージタンク２２内に送られる。ストレージタンク２２内に送られたパーム油は一時的にここで貯留された後、順次抜き出され、燃料供給ラインＬ４を通って発電機１０側に連続して供給される。このとき、ストレージタンク２２から抜き出されたパーム油は、ヒーター２３を通過する際にここで７０℃以上に加熱されることでその動粘度が２０．０mm^２／ｓ以下となることから、スムーズに発電機１０側に供給されて燃料として利用することができる。そして、余剰のパーム油は出口１２から燃料戻りラインＬ５を介してストレージタンク２２内に戻される。なお、この供給ポンプＰ１の流量としては特に限定されるものではないが、例えば１５０Ｌ／分程度の流量とすれば、容量が８００〜１０００Ｌのストレージタンク２２の場合は、約５〜７分程度で一気に満タンにすることができる。

このようにしてディーゼルエンジンを搭載した発電機１０は、１００％パーム油を燃料として連続駆動することが可能となるが、長時間連続して運転すると前述したようにパーム油の高い動粘度故に噴射ノズルの先端などに液だれしたガム状物質が付着して噴射状態の悪化を招き、生成したカーボンが燃焼室内やピストンリングに堆積してエンジン不調やエンジン破損などを招くことがある。そこで、所定時間経過後、例えば連続運転が１２０時間程度経過したならば、パーム油から置換燃料タンク３１内の液体化石燃料に切り換えて運転を継続する。具体的には、燃料供給ラインＬ４の電磁弁Ｖ７および燃料戻りラインＬ５の電磁弁Ｖ８を閉めると共に、置換燃料タンク３１側のバイパスラインＬ６、Ｌ７の電磁弁Ｖ９，Ｖ１０を開く。これによって、パーム油から置換燃料タンク３１内の液体化石燃料への切り換えが瞬時に行われる。

前述したようにこの液体化石燃料中にはエンジン清浄剤が含まれているため、液体化石燃料に切り換えてから所定時間、例えば数十時間程度運転を継続すれば、エンジンの燃焼室内に溜まったカーボンやガム状物質が除去されてエンジンが清浄化される。その後、所定時間経過したならば、液体化石燃料からパーム油の供給に戻すことでパーム油を再び燃料として利用することができる。

一方、このようにして燃料をパーム油から液体化石燃料に切り換えたときは、その間はストレージタンク２２内のパーム油は消費されなくなる。また、このストレージタンク２２内へのパーム油の供給は、供給ポンプＰ１の出力を最大にして短時間で一気に行うのが効率良い。そのため、ストレージタンク２２内のパーム油が満タン状態のときやストレージタンク２２内のパーム油が消費されていないときには、パーム油を送る必要が無いため、パーム油送りラインＬ１の供給ポンプＰ１を停止することが望ましい。

しかし、供給ポンプＰ１を停止すると、パーム油送りラインＬ１内のパーム油の流れが止まり、そのパーム油送りラインＬ１内でパーム油が冷えて固まってしまい、再開したときにパーム油送りラインＬ１が詰まってしまう可能性がある。特に、パーム油タンク２１、２１，２１，２１と発電機１０は別の建屋に設置するケースが多く、その場合にはその間の屋外を通ってパーム油送りラインＬ１が配設されることになる。パーム油送りラインＬ１の配管周囲には断熱材が巻かれているが、それでも長時間流れが停止すると内部のパーム油が冷えて固まってしまうことが避けられない。

そのため、ストレージタンク２２にパーム油を供給する必要が無いときでも、供給ポンプＰ１をそのまま停止させることなく駆動してパーム油タンク２１、２１，２１，２１からストレージタンク２２へのパーム油の供給を継続した状態で、パーム油戻りラインＬ２のバイパス弁Ｖ２を開くと共に、タンク弁Ｖ１を閉じるように制御する。これによって、パーム油送りラインＬ１内のパーム油がパーム油戻りラインＬ２に流れてパーム油タンク２１、２１，２１，２１側に戻るように循環するため、パーム油送りラインＬ１内でパーム油が固まるような不都合を回避できる。

図４は、制御部４０によるこの供給ポンプＰ１などの具体的な制御の流れの一例を示したものである。このフローに示すように制御部４０は、ストレージタンク２２にパーム油を供給するときは、最初のステップＳ１００に示すように供給ポンプＰ１を駆動した後（または同時あるいは予め）、タンク弁Ｖ１を開くと共にバイパス弁Ｖ２を閉じる（ステップＳ１０２）。ストレージタンク２２内のパーム油の貯蔵量は、レベルセンサーＳ１によって常時検出されていることから、制御部４０は、その量が規定値以下の場合には、供給ポンプＰ１をインバータ制御してその回転数を増加してその流量を最大まで上昇させる（ステップＳ１０４）。これによって、パーム油タンク２１、２１，２１，２１内のパーム油を短時間で一気にストレージタンク２２内に送ることができる。

次に、この制御部４０は、レベルセンサーＳ１の検出値に基づいてストレージタンク２２内のパーム油の量が上限値（満タン）になったか否かを判定し、なっていないとき（ＮＯ）はそのまま供給ポンプＰ１をその回転数を維持したまま駆動制御するが、上限値（満タン）になったと判定したとき（ＹＥＳ）は、パーム油戻りラインＬ２のバイパス弁Ｖ２を開くと共に、パーム油送りラインＬ１のタンク弁Ｖ１を閉じる（ステップＳ１０８）。これによって、ストレージタンク２２内へのパーム油の供給が停止すると共に、引き続きパーム油送りラインＬ１からパーム油戻りラインＬ２にパーム油が流れ、パーム油タンク２１、２１，２１，２１内に戻るように循環する。

このようにしてバイパス弁Ｖ２およびタンク弁Ｖ１を切り換えたならば、制御部４０は、次のステップＳ１１０に移行して供給ポンプＰ１をインバータ制御してその回転数を減少させる。ここで、供給ポンプＰ１の最小回転数としては、少なくともパーム油が戻りラインＬ２を流れる間の温度低下によって凝固しない程度の時間（分または秒）当たりの流量を確保できるものであれば良く、その具体的な回転数は、パーム油の凝固点や外気温、使用する供給ポンプＰ１の種類や流量などに応じて適宜調整する。例えば、前述したようにストレージタンク２２への供給時の流量である１５０Ｌ／分の約１／１０である１０〜１５Ｌ／分程度の流量が確保できるような回転数に制御する。なお、このパーム油送りラインＬ１およびパーム油戻りラインＬ２の外側に図示しないラバーヒーターを巻き付けて外部から加熱するようにすれば、その流量（回転数）をさらに低く抑えることができる。

次に、この制御部４０は、次のステップＳ１１２においてレベルセンサーＳ１の検出値に基づいてストレージタンク２２内のパーム油の量が減って下限値になったか否かを判定し、なっていないとき（ＮＯ）はその状態を継続するが、下限値になったと判定したとき（ＹＥＳ）は、次のステップＳ１１４に移行して、そのまま運転を停止するか否かを判定し、停止しないとき（ＮＯ）は、ステップＳ１０２に戻ってバイパス弁Ｖ２およびタンク弁Ｖ１をそれぞれ切り換え、その後、同様の処理を繰り返す。そして、メンテナンスや故障・修理などの理由によって運転を停止するとき（ＹＥＳ）は、ステップＳ１１８に移行して供給ポンプＰ１を停止して処理を終了する。

このように本発明のバイオディーゼル発電装置１００は、インバータ制御によって供給ポンプＰ１の回転数を増減してその流量を可変制御したため、ストレージタンク２２内へパーム油を一気に溜めるときには、供給ポンプＰ１の回転数を上げて供給量を最大限にすることで短時間で効率良く作業を行うことができる。そして、ストレージタンク２２が満タン状態になったときは、その回転数を下げて供給ポンプＰ１の供給量を低くすると共に、パーム油戻りラインＬ２を開いてパーム油送りラインＬ１からパーム油戻りラインＬ２にパーム油を流すことでパーム油送りラインＬ１でパーム油の流れが停止することがなくなるため、これがパーム油送りラインＬ１内で凝固して詰まってしまうような現象を起こすことがない。

さらに、この供給ポンプＰ１の回転数を下げてその流量を低くすることによって供給ポンプＰ１を駆動するための電力消費を低く抑えることができると共に、パーム油戻りラインＬ２にパーム油を流した際のキャビテーションなどの発生による騒音や振動を抑制することができる。また、このメインとなる供給ポンプＰ１に予備の供給ポンプＰ２を併設することにより、仮にこのメインの供給ポンプＰ１が故障して動かなくなったり交換する際などには、この予備の供給ポンプＰ２に切り換えることにより、パーム油送りラインＬ１およびパーム油戻りラインＬ２におけるパーム油の流れが滞るのを一時的にも回避することができる。

そして、このメイン供給ポンプＰ１および予備供給ポンプＰ２の入口側にはそれぞれ電磁弁Ｖ３，Ｖ４が設けられているため、その切換は瞬時かつ容易に行うことができ、また、これらの出口側にはそれぞれ逆止弁Ｖ５，Ｖ６が設けられているため、切り換え後のパーム油の逆流も確実に防止できる。また、パーム油戻りラインＬ２側のバイパス弁Ｖ２は、閉状態（クローズ）のときでも完全に閉じるのではなく、ある程度例えば開状態（オープン）の約１０％程度の流量が確保されているため、ストレージタンク２２内にパーム油を供給している間も一定量のパーム油がパーム油戻りラインＬ２側に流れることになる。従って、このパーム油戻りラインＬ２内においてもパーム油の流れが完全に滞ることはないため、パーム油戻りラインＬ２内でのパーム油の凝固を確実に防止できる。

１００…バイオディーゼル発電装置
１０…発電機
２１…パーム油タンク
２２…ストレージタンク
４０…制御部
Ｌ１…パーム油送りライン
Ｌ２…パーム油戻りライン
Ｌ３…バイパスライン
Ｐ１…（メイン）供給ポンプ
Ｐ２…予備（サブ）供給ポンプ
Ｓ１…レベルセンサー
Ｖ１…タンク弁
Ｖ２…バイパス弁
Ｖ３、Ｖ４…電磁弁
Ｖ５，Ｖ６…逆止弁

Claims (5)

1. ほぼ１００％のパーム油をバイオディーゼル燃料として用いるバイオディーゼル発電装置であって、
   前記パーム油を液体状で貯留するパーム油タンクおよびストレージタンクと、
   前記パーム油タンクとストレージタンクとを接続するパーム油送りラインと、
   前記パーム油送りラインに設けられて前記パーム油タンク内のパーム油を前記ストレージタンクに供給する供給ポンプと、
   前記供給ポンプを制御する制御部と、
   前記供給ポンプよりも下流側の前記パーム油送りラインから分岐して前記パーム油タンクへ接続されるパーム油戻りラインとを有し、
   前記制御部は、
   前記ストレージタンク内のパーム油の量が規定量未満のときは、前記パーム油の流量が所定値以上かつ上限値以下の範囲で前記供給ポンプを制御し、
   前記ストレージタンク内のパーム油の量が規定量に達したときは、前記パーム油の流量が所定値未満でかつ下限値以上の範囲で前記供給ポンプを制御すると共に、前記パーム油戻りラインを開いて前記パーム油送りラインを流れるパーム油を前記パーム油タンクに循環させることを特徴とするバイオディーゼル発電装置。
2. 請求項１に記載のバイオディーゼル発電装置において、
   前記パーム油戻りラインにこれを開閉するバイパス弁を設けると共に、当該バイパス弁は、閉状態のときでも一定量のパーム油が流通するようになっていることを特徴とするバイオディーゼル発電装置。
3. 請求項１または２に記載のバイオディーゼル発電装置において、
   前記制御部は、インバータ制御によって前記供給ポンプの回転数を増減してパーム油の流量を制御することを特徴とするバイオディーゼル発電装置。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載のバイオディーゼル発電装置において、
   前記パーム油の流量の下限値は、前記パーム油が前記パーム油戻りラインを流れる間の温度低下によって凝固しない値であることを特徴とするバイオディーゼル発電装置。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載のバイオディーゼル発電装置において、
   前記パーム油送りラインに、予備の供給ポンプを併設したことを特徴とするバイオディーゼル発電装置。

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