JP5689170B2 - 燃焼室からの天然ガス灰沈着物の清掃 - Google Patents

Description

本発明は燃焼室から灰沈着物を除去することに関する。より詳しくは、本発明は燃焼室から天然ガス灰沈着物を除去する方法に関する。該方法は、アルカリ金属水酸化物の使用を含み、清浄化のために全体の燃焼室又は機関を分解する必要性を避ける。

自動車機関が、炭化水素燃料の酸化及び重合に起因して、気化器のポート、スロットルチャンバ、燃料噴射器、吸気ポート、及び吸気弁のような機関部品の表面上に沈着物を形成する傾向があることは、良く知られている。これらの沈着物は、比較的少量で存在している場合でも、失速及び不十分な加速のような目立つ運転性能問題を度々引き起こす。更に、機関沈着物は、乗り物の燃料消費及び排気汚染物質の生成を著しく増加させる可能性がある。

従来のガソリン内燃機関の使用に伴う問題を克服するために、天然ガス及びプロパンのような軽質炭化水素ガスを使用することが次第に普及しつつある。しかしながら、燃焼室における天然ガスのような軽質炭化水素ガスの使用は、ガス中の不純物に起因して、燃焼室内に灰ベースの沈着物を生ずる。例えば、天然ガス機関のような燃焼室内における灰沈着物の蓄積は、燃焼過程に伴う問題を度々引き起こし、その後でこの排気は悪影響を受ける可能性がある。かかる沈着物の蓄積に対する現在の解決には、機関を分解して部品を手で清浄にすることが含まれる。これは全く面倒で時間がかかる。全体の燃焼室又は天然ガス機関を分解することなく沈着物を清掃する能力は、時間及び経済の点で大量の節約についての可能性を有する。

従って、本発明の目的は軽質炭化水素ガス燃焼室からかかる灰沈着物を除去する方法を提供することである。

本発明のもう一つの目的は、軽質炭化水素ガス燃焼室から、全燃焼室を分解する必要性なしに、低炭素質灰沈着物を除去する方法を提供することである。

本発明のこれらの目的及び他の目的は、以下の明細書及びそれに添付した特許請求の範囲を読むと明白になるであろう。

軽質炭化水素ガス燃焼室をアルカリ金属水酸化物と接触させることを含む、ガス燃焼室から灰沈着物を除去する方法が提供される。アルカリ金属水酸化物は一般に、灰沈着物を軟化させ、或る場合には地金に至るまで薄片になってはげ始め（ｆｌａｋｅ ｏｆｆ ｄｏｗｎ）させるのに十分な長さの時間、灰沈着物と接触しておかれる。それから該室に水をかけて（ｆｌｕｓｈ）薄片になってはげた灰沈着物を除去する。該灰沈着物は、しばしばシロキサン及び金属化合物を含む低炭素質灰沈着物である。

一態様において、該燃焼室は、天然ガス又はプロパンのような軽質炭化水素ガス用の火花点火機関である。

他の態様において、該方法は、天然ガス機関が空運転（ｉｄｌｉｎｇ）している間に、機関中にアルカリ金属水酸化物溶液を注入することを含む。該灰沈着物をはがれ落ち（ｆｌａｋｅ）始めさせるのに十分な長さの時間後、機関を停止させる。次にエンジン・オイルを機関から排出してアルカリ金属水酸化物及び灰沈着物を除去する。

他にも要因はあるが、アルカリ金属水酸化物の使用は軽質炭化水素ガス燃焼室から該灰沈着物を除去できることが分った。一態様において、水酸化カリウムは、天然ガスのような軽質炭化水素ガスの燃焼で生成する灰沈着物の速く効果的な除去を達成するのに特に有用である。他の水酸化物化合物は、アルカリ金属水酸化物がするように、灰と反応したり或いは完全な除去を達成することをしない。該アルカリ金属水酸化物は灰を軟化させ、一態様では、地金に至るまで薄片になってはげさせる。それによりアルカリ金属水酸化物の使用は、例えば、天然ガス機関の燃焼室の内部から、機関を分解することなく、灰沈着物を清掃できるようにさせる。

燃焼室中で燃焼させることが出来る軽質炭化水素ガスは、任意の利用できる供給源から得られる。該軽質炭化水素ガスは任意のＣ１〜Ｃ４炭化水素から成っていてもよい。該軽質炭化水素ガスは、一般にメタンである天然ガスから成っていてもよい。プロパンもまた、しばしば燃焼させるガスである。

該軽質炭化水素ガスを燃焼させる燃焼室は、任意のガス用途の一部であってもよい。多数のものは、天然ガスのような軽質炭化水素のために存在する。例えば、該燃焼室は、発電機の中に存在していてもよいし、或いは火花点火機関であってもよい。かかる火花点火機関は、バス又は他の大きな乗り物のような工業的乗り物においてしばしば使用されている。天然ガス又はプロパンのような他の軽質炭化水素ガスが、燃焼用燃料として使用されている。

天然ガス又は他の軽質炭化水素ガスは任意の適切な供給源から得ることができ、それらの多くは知られている。これらはガス田、埋立地源からのメタンガス、又はメタンから成る消化ガスを含むであろう。天然ガス及びメタンはしばしば使用される軽質炭化水素ガスであるが、Ｃ１〜Ｃ４炭化水素から成る任意のガスを使用することができる。例えば、プロパンは、火花点火機関又は他の燃焼室の中で燃焼させることができる他のガスである。

本方法で使用されるアルカリ金属水酸化物は、一般に０．０５〜０．１５Ｍの範囲の濃度である。一態様において、該アルカリ金属水酸化物の濃度は０．０５〜０．１Ｍで変動する。他の態様において、該アルカリ金属水酸化物は約０．１Ｍの濃度を有する。これらの濃度で、アルカリ金属水酸化物は安全にではあるが効果的に該灰沈着物を除去できることが分った。他の水酸化物と比較して、アルカリ金属水酸化物だけが本発明の方法により可能な速くて効果的な除去を提供するのである。０．０５６〜０．１５Ｍで変動する水酸化カリウム溶液は、一つの態様である。

アルカリ金属水酸化物の水性溶液は効果的であるが、特に高温度に関わるときには、油性溶液を使用することも出来る。

アルカリ金属水酸化物溶液が灰沈着物及び燃焼室と接触すると、すぐに発泡が始まる。この泡はメタン泡であると信じられている。灰は燃焼室壁から薄片になってはげ始める。灰は薄片になってはげ、燃焼室又は機関の地金が現れる。アルカリ金属水酸化物は、灰を除去するのに効果的な長さの時間、燃焼室内の灰と接触したままでいる。その時間の長さは１〜１２時間であってよいが、通常は５時間未満であり、１〜２時間の範囲が効果的でありうる。

該方法は、灰を有するガス燃焼室を、アルカリ金属水酸化物を含む溶液と接触させることを含む。アルカリ金属水酸化物は、灰沈着物をはがれ落ち始めさせるのに十分な長さの時間、灰沈着物との接触を保つ。それから該室に水をかけて灰沈着物を除去する。この時間の長さは、上述したように、１〜１２時間で変動し得るが、結局該時間の長さはアルカリ金属水酸化物の濃度及び灰を除去すべき程度に依存している。１〜２時間の時間長さが、約０．１Ｍのアルカリ金属水酸化物濃度を用いるとき、有効でありうる。

一態様において、該方法は、機関が空運転（ｉｄｌｉｎｇ）している間に、燃焼室又は機関中にアルカリ金属水酸化物溶液を注入することを含む。アルカリ金属水酸化物は機関の点火を減速するであろうから、該機関の空運転は負荷なし空運転に保持されるであろう。アルカリ金属水酸化物溶液の注入は、一般的にアルカリ金属水酸化物溶液の霧又は霞の形状でなされる。機関の空運転の際、機関の中で発火し続ける天然ガス又は他の軽質炭化水素ガスは清浄化に役立つであろう。灰を機関から清掃し除去することを助けるのは、点火により生成した熱的効果又は熱、並びにガスの速度又は流れの両方である。

アルカリ金属水酸化物を熱い機関の中に注入しなければならない場合、油性溶液を良好な結果を伴って使用することが出来る。油性溶液は、水性溶液ほど速く蒸発しないので、比較的高い温度の環境ではより効果的でありうる。ＫＯＨを機関中に注入するのに使用される溶液は、水有り又は無しで、以下に述べる成分のいかなる組合せから成っていてもよい：
基油：
使用することができる鉱物基油には、減圧蒸留、溶剤脱歴、溶剤抽出、溶剤脱蝋、水素化脱蝋、接触脱蝋、水素化分解、酸による洗浄、又はハイドロファイニングの組合せから成る方法により精製された油が含まれる。

使用することができる合成炭化水素油には、アルファオレフィンのような油が含まれ、例としては、直鎖パラフィン、イソパラフィン、ポリブテン、ポリイソブチレン、又は１−デセン・オリゴマー；モノ、ジ、及びポリアルキル化ベンゼン及びナフタレンのようなアルキル化芳香族化合物；モノエステル、ジエステル、ポリエステル、芳香族エステル、及びポリオールエステル；ポリエチレングリコール、ポリエチレングリコールモノエーテルのようなポリグリコール及びポリアルキレングリコール；ポリフェニルエーテル；燐酸トリクレジル、シリコ−ン油、又はパーフロオロアルキルエーテルが含まれる。

添加剤：
添加剤を該混合物の中で使用することも出来る。乳化剤、界面活性剤、分散剤、及び洗浄剤のような成分を使用してもよい。

一旦機関がアルカリ金属水酸化物で十分に処理されると、機関を停止し、エンジン・オイルを機関から排出してアルカリ金属水酸化物及び灰沈着物を機関から除去することができる。本方法は特に、機関を分解する必要がないように、機関に使用することができる。しかしながら、該方法は、発電機内に位置している他の燃焼室に使用することもできる。

他の態様において、アルカリ金属水酸化物溶液は、燃焼室又は機関の中に単純に注入することができる。この溶液は、灰沈着物のはがれ落ちを終らせるのに十分な長さの時間、灰沈着物上に保持させるか又は作用させる。同じ時間間隔が適切である。一旦灰が一般に地金に至るまで薄片になってはげると、燃焼室に水をかけて灰沈着物及びいかなる残りのアルカリ金属水酸化物をも除去することは比較的容易である。

天然ガスのような軽質炭化水素ガスの燃焼により生成した灰沈着物は、しばしば不純物の存在下におけるガスの燃焼の結果である。かかる汚染物質又は不純物は有機及び無機化合物を含み、機関沈着物を生ずる可能性がある。これらの沈着物は大部分、カルシウムのような金属の塩、酸化物、又は燐酸塩のような無機化合物から成っている。それらはまた、シロキサン及び金属化合物をも含有する可能性がある。これらのシステムは少しの炭素を含有しているが、それは一般に沈着物の１０重量パーセント未満である。一態様において、沈着物の５重量％未満が炭素を含有している。

以下の例は説明の目的のために提供するが、本発明を限定するつもりはない。

比較のための諸例
天然ガス燃焼からの灰沈着物が積まれた機関部品を、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化アンモニウム、及び水酸化カルシウムの水性溶液中に浸して、灰沈着物を除去する際のそれらの有効性を測定した。結果は以下の通りである。

前述の結果は、灰沈着物に対していくらかの効果を有しているのはアルカリ金属水酸化物だけであることを示している。示された条件下では、水酸化カリウムが特に効果的である。アルカリ金属水酸化物以外の水酸化物は、灰沈着物に対して少しの効果しか、又は何の効果も有さない。

本発明を詳細に説明しなければならないけれども、かかる詳細に厳しく固執する必要はなくて、続く特許請求の範囲により定義された本発明の範囲内に入る、更なる変化及び修正が当該技術に注入されることが示唆されるであろうことは理解されるであろう。

Claims (15)

1. 軽質炭化水素ガス燃焼室から灰沈着物を除去する方法であって、該ガス燃焼室をアルカリ金属水酸化物と接触させることを含む前記方法。
2. 該室に水をかけて灰沈着物を除去する前に、灰沈着物をはがれ落ち始めさせるのに十分な長さの時間、アルカリ金属水酸化物が灰沈着物との接触を保つ、請求項１に記載の方法。
3. 該燃焼室が軽質炭化水素ガス用火花点火機関から成っている、請求項１に記載の方法。
4. 該軽質炭化水素ガスがＣ_１〜Ｃ_４炭化水素から成っている、請求項３に記載の方法。
5. 該軽質炭化水素ガスが天然ガスから成っている、請求項３に記載の方法。
6. 該方法が、機関が空運転している間に該機関の中へアルカリ金属水酸化物の溶液を注入すること、機関を停止させること、及び、機関からエンジン・オイルを排出してアルカリ金属水酸化物及び灰沈着物を除去することを含む、請求項３に記載の方法。
7. 該アルカリ金属水酸化物濃度が０．０５〜０．１５Ｍである、請求項１に記載の方法。
8. 該燃焼室が発電機中に位置している、請求項１に記載の方法。
9. 該灰沈着物が１０重量％未満の炭素を含む、請求項１に記載の方法。
10. 該灰沈着物がシロキサン及び金属化合物を含む、請求項９に記載の方法。
11. 該アルカリ金属水酸化物が水性溶液の形で注入される、請求項４に記載の方法。
12. 該アルカリ金属水酸化物が油性溶液の形で注入される、請求項４に記載の方法。
13. 燃料として天然ガスを使用した乗り物の機関であって、気化器に灰沈着物を有する該機関を清浄にする方法であって、
    機関を空回転で動かすこと、
    該灰沈着物をはがれ落ち始めさせるのに十分な長さの時間、アルカリ金属水酸化物を霧として機関中に注入すること、
    機関を停止させること、及び
    機関からエンジン・オイルを排出し、アルカリ金属水酸化物及び灰沈着物を除去することを含む方法。
14. 該方法が少なくとも二度目に繰返される、請求項１３に記載の方法。
15. 該灰沈着物を軟化させるのに十分な長さの時間、アルカリ金属水酸化物が灰沈着物との接触を保つ、請求項１に記載の方法。