JP6078627B1

JP6078627B1 - 燃料油の製造装置

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Publication number: JP6078627B1
Application number: JP2015245984A
Authority: JP
Inventors: 武荒川
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-12-17
Filing date: 2015-12-17
Publication date: 2017-02-08
Anticipated expiration: 2035-12-17
Also published as: JP2017110117A

Abstract

【課題】原料油を一定温度で撹拌できる燃料油の製造装置を提供すること。【解決手段】原料油が導入される導入口２１Ａと、燃料油が取り出される取出口２１Ｂとを有する円筒体２１と、円筒体２１の内部に設けられ、多数の突起物２４を有する回転子２２と、回転子２２を回転させる駆動手段２５とを含む撹拌手段２０を備える燃料油の製造装置１０であって、円筒体２１の内部の原料油を温度調節する温度調節手段３０（３１，３２，３３，３４）を備えること。【選択図】図１

Description

本発明は、燃料油の製造装置に関する。

従来、廃油などの原料油から燃料油を生成する燃料油の製造装置に関し、種々の提案がなされている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１には、円筒体と回転子とを含む撹拌手段を備える燃料油の製造装置が記載されている。これは、円筒体内に廃油と水とを混合した原料油を導入し、回転子を高速回転させることにより、原料油を撹拌し、エマルジョン状態の燃料油を製造するものである。

特開２００３−０１３０７３号公報

しかしながら、特許文献１に記載の燃料油の製造装置では、回転子が高速で回転するため、摩擦熱が発生するが、円筒体は外周から自然放熱されるのみであり、円筒体内で原料油が徐々に高温になり、所定の温度で飽和する。円筒体内での原料油の温度は、油の種類や、油と水との混合比などによって変化するため、生成された燃料油の粘度や温度などの品質が安定しない問題があった。

また、揮発成分を多く含む原料油を用いる場合、摩擦熱により上昇する温度が高くなると、可燃性気体が発生することがあり、爆発の危険性も考慮しなければならなかった。

そこで、本発明は、原料油を一定温度で撹拌できる燃料油の製造装置を提供することを目的とする。

原料油として、植物油や動物油を含む食用廃油、工業廃油、あるいは廃油同士の混合物
や、廃油と新品の油との混合物が、導入される導入口と、燃料油が取り出される取り出口
とを有する円筒体と、
前記円筒体の内部に設けられ、多数の突起物を有する回転軸と、前記回転軸を回転させ
る駆動手段とを含む撹拌手段と、
前記円筒体の内部で前記原料油を温度調節する温度調節手段と、を備え、
前記回転軸に形成された前記突起物は、高さが揃えられたブラシ状のステンレス製線であり、
該突起物は、該突起物の押え具に巻回されて、前記回転軸の軸線周りの表面から波型形状に直立され、前記原料油の螺旋流路を確保するため前記回転軸の軸線周りの表面に対し左巻きまたは右巻きに螺旋状に巻き付けられ、
前記突起物は、前記押え具により保持具のＵ字状の溝に挟み込まれ、前記保持具に嵌着され、
前記原料油を温度調節する前記温度調節手段は、前記原料油が必要とする温度に応じ、温調媒体を加熱する加熱手段として作動し、または、冷却水、クーランド、または冷却ガスを冷媒体として、前記温調媒体を冷却して維持する冷却手段として作動し、
前記温度調節手段を冷却手段として作動させる場合、
前記温調器として前記温調媒体を冷却するラジエータと、
該ラジエータと、前記円筒体と同心状に設けられたジャケットとの間に形成され、サーモスタット機構により前記冷媒体を循環又は停止させる温度調節弁と、
前記循環路に前記冷媒体を循環させる循環手段とを含む、燃料油の製造装置において、前記撹拌手段の円筒体が前記ジャケットに覆われて、該ジャケットの内側に前記温調媒体が供給され、
前記原料油に、空気などの酸素を含む気体を前記原料油に対して１〜５体積％の範囲で吹き込んで、前記原料油の見かけの粘度を下げ、前記突起物が形成された回転軸の回転抵抗を減らし、
該ラジエータとジャケットとの間の循環路の開閉度、前記ジャケットの温調媒体流出口側の測定温度、または前記原料油の温度センサの測定温度に基づき、前記温度調節弁の開度を調節し、
冷却手段は、前記円筒体内の前記原料油の温度を略７０〜８０℃の一定温度に維持され、
導入された前記原料油を、前記突起物が形成された回転軸に沿って前方又は後方に移動させるとともに、移動中に多数の前記突起物により撹拌して、キャビテーションを前記円筒体の内部に発生させ、前記燃料油が取り出される、
ことを特徴とする燃料油の製造装置。

（２）上記（１）の態様において、前記温度調節手段は、前記円筒体を覆うように設けられたジャケットと、前記ジャケットと前記円筒体との間の空間に、温調媒体を供給する供給手段と、前記温調媒体を加熱及び冷却する温調器とを含んでもよい。

（３）上記（２）の態様において、前記温度調節手段は、前記温調媒体を冷媒体とし、前記冷媒体により冷却する冷却手段であり、前記冷却手段は、前記温調器としてのラジエータと、前記ラジエータと前記ジャケットの内側との間に形成される循環路を開閉する温度調節弁と、前記循環路で前記冷媒体を循環させる、前記供給手段としての循環手段とを含んでもよい。

（４）上記（３）の態様において、前記温度調節弁が、サーモスタット機構で調節されてもよい。

（５）上記（１）から（４）までのいずれか一つの態様において、前記円筒体の内部に、前記原料油の温度を測定する温度センサが設けられてもよい。

本発明によれば、原料油を一定温度で撹拌できる燃料油の製造装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係る燃料油の製造装置の説明図である。撹拌手段の断面図である。回転子の正面図である。突起物の保持具の説明図である。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、実施形態の説明の全体を通じて同じ要素には同じ符号を付して説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る燃料油の製造装置の断面図である。図１に示される燃料油の製造装置１０は、撹拌手段２０と、温度調節手段３０とを備えている。

図２は、撹拌手段の断面図である。図２に示される撹拌手段２０は、円筒体２１と回転子２２と駆動手段２５とを含んでいる。円筒体２１は、原料油が導入される導入口２１Ａと、燃料油が取り出される取出口２１Ｂとを有している。導入口２１Ａ及び取出口２１Ｂの位置は、左右両端部でなくてもよいが、できるだけ離れた位置が好ましい。導入口２１Ａ及び取出口２１Ｂは、バルブにより開閉可能となっている。なお、原料油として、水と油との混合物を用いる場合は、導入口２１Ａが２箇所に設けられてもよい。

図示されないが、円筒体２１は、内部の原料油の温度を測定する温度センサを有している。また、円筒体２１は、バルブで開閉されるガス抜口を上方に有してもよい。

図３は、回転子の正面図である。図３に示される回転子２２は、円筒体２１の内部に設けられ、回転軸２３の表面に多数の突起物２４を有する。回転軸２３は、一端側が駆動手段２５に連結されており、駆動手段２５により、回転子２２が、１５００〜４０００ｒｐｍ程度の回転速度で回転される。

突起物２４は、直径０．５〜１．０ｍｍ程度のステンレス製線を束ねたブラシ状のものである。ブラシ状の突起物２４は、波型形状であり、少なくとも略直交する面に二重に波型形状である。ここで、“直交する面に二重に波型形状”とは、一つの平面上に投影した形状が波型であるとともに、この面に直交する他の面に投影した形状においても波型であることを意味し、また、“略直交”とは必ずしも９０°である必要はなく、±１０°度程度の違いは、許容される。

ブラシ状の突起物２４の波型形状の寸法は、凹凸が、１．５〜３．０ｍｍ程度、好ましくは、２ｍｍ前後であり、高さが、２０〜４０ｍｍ程度、好ましくは、２５〜３５ｍｍ程度であり、本数は、１０〜４０本／１０ｍｍ程度である。

ブラシ状の突起物２４は、回転軸２３の軸線周りに螺旋状に巻付けられており、軸線方向から見ると、ステンレス製線が放射状に設けられている。ブラシ状の突起物２４は、原料油の螺旋流路を確保するために、ピッチＰが１８〜２３ｍｍ程度で回転軸２３に左巻きに巻付けられる。円筒体２１の内面とブラシ状の突起物２４の先端との間には、２．０〜５．０ｍｍ程度の隙間が設けられる。

回転軸２３の表面に螺旋状に巻付けられたブラシ状の突起物２４の外径Ｄと、突起物２４が巻付けられた部分の回転軸２３の長さＬとの比（Ｄ／Ｌ）は、０．５〜０．８であるとよい。また、回転軸２３の半径Ｒと突起物２４の高さＨの比（Ｒ／Ｈ）は、１以上であるとよい。

図４は、突起物の保持具の説明図である。図４に示される保持具２４Ａは、断面が略Ｕ字状の長尺のステンレス製で、回転軸２３の軸心の周りに螺旋状に巻付けて溶接又は接着により固着されたものである。ブラシ状の突起物２４は、各ステンレス線の高さが揃えられて、押え具２４Ｂにより、保持具２４ＡのＵ字状の溝に挟み込まれる。その後、Ｕ字状の上部が、破線に示されるように内側にカシメられて、ブラシ状の突起物２４は、保持具２４Ａに嵌着される。押え具２４Ｂは、長尺のステンレス製線である。

図１に戻って、温度調節手段３０は、円筒体２１を覆うように設けられたジャケット３１と、ジャケット３１と円筒体２１との間の空間に、温調媒体を供給する供給手段３４と、温調媒体を流通させる管路を開閉する温度調節弁３３と、温調媒体を加熱及び冷却する温調器３２とを含んでいる。

図２に示されるように、ジャケット３１は、円筒体２１と同心に設けられる円筒状であり、両端は、円筒体２１と共通の外蓋３１Ａに嵌め合わされて、一体化されている。ジャケット３１には、原料油の導入口２１Ａからできるだけ離れた位置に温調媒体の流入口が設けられており、温調媒体の流入口からできるだけ離れた位置に温調媒体の流出口が設けられている。

ここで、温度調節手段３０は、必要とする燃料油の温度により、円筒体２１内の原料油を加熱又は冷却する場合がある。以下は、温度調節手段３０として冷却手段を採用する場合について説明する。

冷却手段３０は、温調器としてのラジエータ３２と、温度調節弁３３と、供給手段としての循環手段３４とを含んでいる。ラジエータ３２は、温調媒体としての冷媒体を冷却するものである。温度調節弁３３は、ラジエータ３２とジャケット３１の内側との間に形成される循環路を開閉するものであり、サーモスタット機構により作動し、冷媒体を循環又は停止させる。循環手段３４は、循環路に冷媒体を循環させるものであり、ポンプが用いられる。

冷却手段３０は、円筒体２１内の原料油の温度を７０〜８０℃程度に維持するようになっている。冷媒体には、冷却水が用いられるが、クーラント液や冷却ガスでもよい。

以上、本発明の実施形態によれば、燃料油の製造装置は、撹拌手段の円筒体がジャケットに覆われて、ジャケットの内側に温調媒体が供給されている。これにより、円筒体内の原料油の温度が一定に維持される。さらに、音や振動がジャケットの内側の温調媒体により減衰されるため、回転子の回転による騒音や振動も低減される。また、円筒体とジャケットと外蓋との一体化構造により、撹拌手段の強度も確保できる。

また、本発明の実施形態によれば、燃料油の製造装置は、導入された原料油を、回転子に沿って前方に移動させるとともに移動中に多数の突起物により撹拌して、キャビテーションを円筒体の内部に発生させる簡単な構造である。そのため、燃料油の製造装置は、５００リットル／時間で燃料油を製造することができる。

本発明の実施形態に係る燃料油の製造装置に用いられる原料油の種類は、レストランや食品工場などの業務用や一般家庭用として使用される、菜種油、紅花油、綿実油、大豆油、コーン油、ごま油、椿油、オリーブ油、ヒマシ油、その他の植物油や、ラード、ヘッド、魚油、その他の動物油を含む食用廃油、使用又は長期間の貯蔵により変質した灯油、軽油、重油などの工業廃油、あるいは、これらの廃油同士の混合物や廃油と新品の油との混合物であってもよい。なお、これらの廃油が不溶性の固形物を含む場合には、フィルタにより除去するとよい。あるいは、原料油は、非食用植物性のヤトロファ（ジャトロファ）油などであってもよい。

油に水を混合して製造された燃料油は、燃焼効率が良く、特に、油に対して水を１０〜３０重量％の範囲で混合したものがよい。油に水を混合する際、超音波や電場を付加したり、遠赤外線を照射したりすると、原料油がエマルジョン状態になり易くなる。

また、原料油に、空気などの酸素を含む気体を、原料油に対して１〜５体積％の範囲で吹き込んでもよい。これにより、原料油の見かけの粘度が下がり、回転子２２の回転抵抗が減る。また、気体を含むことによりキャビテーションの発生が促進される。

（変形例）
上記実施形態では、温度調節手段３０は、冷却手段とされたが、摩擦熱では所定の温度まで上昇せず、原料油の粘度が低下しないため、駆動手段２５の負荷が大きくなる場合や、高温の燃料油が必要な場合などでは、加熱手段であってもよい。

上記実施形態では、供給手段３４は、循環手段とされたが、多量の冷却水が得られる場合などでは、循環させなくてもよい。これによれば、温調器３２を不要にすることができ、設備がコンパクトになる。

上記実施形態では、温度調節弁３３は、サーモスタット機構で調節されたが、ジャケット３１の温調媒体の流出口側に、温調媒体の温度を測定する温調媒体用の温度センサを設け、この温調媒体用の温度センサの測定温度に基づいて、温度調節弁３３の開度を調節してもよい。あるいは、原料油用の温度センサの測定温度に基づいて、温度調節弁３３の開度を調節してもよい。

上記実施形態では、ジャケット３１は、円筒状であったが、ジャケット３１と円筒体２１との間に、温調媒体の流入口から流出口まで、円筒の中心軸と交差するように邪魔板を設けてもよい。これによれば、円筒体をより均一に温度調節できる。

上記実施形態では、温度調節手段３０は、円筒体２１の外周を加熱及び冷却したが、加えて、回転子２２の回転軸２３の内部に温調媒体用の通路を形成し、回転子２２を加熱及び冷却してもよい。これによれば、円筒体内の原料油をより均一に温度調節できる。

上記実施形態では、突起物２４は、ブラシ状のステンレス製線を螺旋状に巻付けたものであったが、螺旋板であってもよいし、あるいは、パドル、プロペラ、アーム、ロータなどの撹拌子であってもよい。

以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。

１０燃料油の製造装置
２０撹拌手段
２１円筒体
２１Ａ導入口
２１Ｂ取出口
２２回転子
２３回転軸
２４突起物
２４Ａ保持具
２４Ｂ押え具
２５駆動手段
３０冷却手段（温度調節手段）
３１ジャケット
３１Ａ外蓋
３２ラジエータ（温調器）
３３温度調節弁
３４循環手段（供給手段）

Claims

原料油として、植物油や動物油を含む食用廃油、工業廃油、あるいは廃油同士の混合物や、廃油と新品の油との混合物が、導入される導入口と、燃料油が取り出される取り出口とを有する円筒体と、
前記円筒体の内部に設けられ、多数の突起物を有する回転軸と、前記回転軸を回転させる駆動手段とを含む撹拌手段と、
前記円筒体の内部で前記原料油を温度調節する温度調節手段と、を備え、
前記回転軸に形成された前記突起物は、高さが揃えられたブラシ状のステンレス製線であり、
該突起物は、該突起物の押え具に巻回されて、前記回転軸の軸線周りの表面から波型形状に直立され、前記原料油の螺旋流路を確保するため前記回転軸の軸線周りの表面に対し左巻きまたは右巻きに螺旋状に巻き付けられ、
前記突起物は、前記押え具により保持具のＵ字状の溝に挟み込まれ、前記保持具に嵌着され、
前記原料油を温度調節する前記温度調節手段は、前記原料油が必要とする温度に応じ、温調媒体を加熱する加熱手段として作動し、または、冷却水、クーランド、または冷却ガスを冷媒体として、前記温調媒体を冷却して維持する冷却手段として作動し、
前記温度調節手段を冷却手段として作動させる場合、
前記温調器として前記温調媒体を冷却するラジエータと、
該ラジエータと、前記円筒体と同心状に設けられたジャケットとの間に形成され、サーモスタット機構により前記冷媒体を循環又は停止させる温度調節弁と、
前記循環路に前記冷媒体を循環させる循環手段とを含む、燃料油の製造装置において、前記撹拌手段の円筒体が前記ジャケットに覆われて、該ジャケットの内側に前記温調媒体が供給され、
前記原料油に、空気などの酸素を含む気体を前記原料油に対して１〜５体積％の範囲で吹き込んで、前記原料油の見かけの粘度を下げ、前記突起物が形成された回転軸の回転抵抗を減らし、
該ラジエータとジャケットとの間の循環路の開閉度、前記ジャケットの温調媒体流出口側の測定温度、または前記原料油の温度センサの測定温度に基づき、前記温度調節弁の開度を調節し、
冷却手段は、前記円筒体内の前記原料油の温度を略７０〜８０℃の一定温度に維持され、
導入された前記原料油を、前記突起物が形成された回転軸に沿って前方又は後方に移動させるとともに、移動中に多数の前記突起物により撹拌して、キャビテーションを前記円筒体の内部に発生させ、前記燃料油が取り出される、
ことを特徴とする燃料油の製造装置。