植物油廃油燃料ディーゼル機関の特性に関する研究

　 ME麗0夏RS

　

OF

　

SHONAN

I四STITUTE

　

OF

　

T巴CHNOLOGY 　 Vol

．

31

，

No

．

1

，

1997

植 物油

廃

油

燃

料

デ

ィ

ー

ゼ

ル

機 関

の

特性

に

関

す

る

研 究

森 　棟　隆　

昭

＊

Performance

　and 　

Emissions

　of　a　

Diesel

　

Engine

　

Operated

　on 　

Transesterified

　

Vegetable

　

Oi1

Takaaki

　

MoRIMuNE

　

Asingle −

cylinder

．

　direct

・

injected　diesel　engine 　was 　operated 　on 　a　transesterified　vegetable 　oil _（TVO _）

derived

　

from

　waste 　

food−

oil

．

　

A

　

diesel

　engine 　performance 　and 　exhaust 　emissions 　such 　as　

NO

_。

，

　

CO ，

　

HC

and 　diesel　_particulate　matter （DPM ）were 　compared 　to　

JIS

＃2diesel　oi1

．

　From 　this　experiment

，

　the

following　results 　were 　

drawn

_：

1

． Emissions

　of　NO

．　were 　up 　to　

15

％ higher　with 　TVO 　compared 　to　diesel　oil　and 　

CO

　emissions 　were

　　 10to 　20％ lower　with 　TVO 　within 　the　whoie 　engine 　operating 　range

．

　

Emission

　of　the　unburned

　 　

hydrocarbons

　are　lower　at　all　load　condition 　with 　TVO 　when 　compared 　to　diesel　oi1

．

2， Soot

　emissions _（

Bosch

　smoke 　

degreel

　were 　up 　to　

50

％

lower

　compared 　to　

diesel

　o藍

l

　

in

　the　whole

　 　engine 　operating 　range 　with 　

TVO ．

3． The

　

fuel

　consumption 　with 　

TVO

　was 　up 　to　

30

_％ higher　compared 　to　diesel　oil

．

The

　performance 　test　on 　road 　was 　carried 　out 　on　a　

diesel

　vehicle

，

　and the　

behavier

　of　the　vehicle was

considered 　satisfactory

。

　

The

　results 　of　

the

　analysis 　indicate　

that

　the　TVQ 　is　usable 　as　a 且ternative　fuel　for　diesel　engine 　and 　the

TVO

　manufacture 　is　available 　

for

　a　treatment 　

process

　of　the　waste 　

food−

oi1

．

1

．

ま え が き 　大 気 中の 二酸 化 炭 素

CO2

濃 度の 増 加 と地 球 温暖 化の 関係が _問題と な っ て以来_， 石 油な どの代替燃料と してバ イ オ マ ス に よ るエ ネル ギ

ー

の利 用が注 目されてきてい る。 バ イ オマ ス燃 料と して は

，

ブラ ジル の サ ト ウキ ビか らの ア ル コ

ー

ル_{燃 料}

，

_{木 材}な どの森 林バ _{イ オマ ス}

，

_{都 市} ご み 等の_有機廃 棄 物

，

植物油など が 知 られてお り

，

これ らのバ _{イ オ}マ ス燃料は更新可能なエ ネル ギ

ー

と し て重要 で あ る。 また

，

木 材や植物 油の燃 焼 時にも

COz

は排 出す る が

，

森 林や植 物の成 長 過 程 にお い て吸 収 した

CO2

と 相 殺 するこ とに な り， 化 石 燃 料の 燃焼 時と比較する と

CO2

排 出量は結 果と して減少するこ と と なる。 　ル ドル フ

・

デ ィ

ー

ゼ ルがデ ィ

ー

ゼル機 関を発 明 して以 来

，

植 物 油は燃 料と して 使 用 されて お り

，

ル ドル フ も ピ

ー

ナツ 油でデ ィ

ー

ゼル機 関 を 稼 動 して いる。 現 在 も植 ＊ _機械工 学科 　 助 教 授 　 平 成

8

年

10

月 7 日受 付 物 油は石油資源 を持 っ て い ない 国の 有 効なエ _ネル ギ

ー

と し て， 広く使用さ れ てい る。 し か し， 植 物 油の ディ

ー

ゼ ル _{燃 料}と して の_{適 性}が組織 的に調査さ れ た の は最近であ る。 綿 実 油

，

菜 種 油

，

大 豆 油

，

米ぬ か油

，

ひ ま わ り油

，

パ

ー

ム_{油な どや}

，

これ をエ _{ス テ}ル交 換 した油 が 軽 油の代 替燃料として ディ

ー

ゼル_{機 関}に使用され

，

機関 性 能 や 排 ガス 特 性が従来の ディ

ー

ゼ ル _油の_{場 合}と比較さ れ た。 し か し

，

植物の成長過程にお ける土 壌， 肥料や天 候な ど に よ り植 物 油の 成 分は異な り

，

デ ィ

ー

ゼル燃 料 と して用い られた場 合に は， 機 関の 諸特 性や排ガス特 性の傾 向も異 な る。 植物 油と軽 油の混 合 油を燃 料と す るデ ィ

ー

ゼ ル 機 関や

，

植物油の み を使用する デ ィ

ー

ゼ ル 機 関の 場 合に はt 軽 油ディ

ー

ゼル機 関と比 較 して排ガス中の窒素酸 化 物

NO

．

，

芳 香 族高分 子

PAH ，

炭 化 水 素

HC ，

スモ

ー

ク は 減少し

，一

酸 化 炭素

CO

は増 加 する とい _{う結 果}1”4）が多く 見 ら れ る。

一

方

，

植 物 油 をエ ス テ ル 化し た燃 料を用い る デ ィ

ー

ゼル機 関5F9 ）で は， 軽油の場 合 と比較して熱 効率 は低 下

，

NOx は増 大 し

，

スモ

ー

ク

，

　

CO ，

　PAH

，

　HC _{は低 下}

7

湘 南工科 大 学 紀 要　第 31 巻　第 1 号 する とい う測定結果が大勢を占め る が

，NOx

や

CO

の排 出 傾 向が逆に な る測 定 結 果 も見 られる。 　本 研 究で はエ ステル交 換 した植物 油の_{石 油代 替}燃料と して の可 能 性の 検 討 と と もに

，

廃食 用 油の適 正 な処理処 分 法の_{模 索}を目的と して い る。 これ より

，

本 実 験で はて ん ぷ ら油な ど の廃 食 用 油をエ ス テ ル交 換 した油

TVO

（transesterified　vegetable 　oil）を

，

デ ィ

ー

ゼル機 関の燃

料 と して使 用 した 場 合に機 関性能や排ガス特 性を求めて 軽油の場 合と比 較 した

。

ま た

，

ディ

ー

ゼル _{自動 車}の 燃料 と して使 用 して そ の走 行 特 性を検 討 し た。 これ らの 特 性 に問題が なければ， 石油 代替燃料と して採 用で き る ば か りで なく

，

環境に対する負 荷の大 きい廃 食 用 油 を 適 正に 処理 で きる こ と と な りそ の _効果は大きい_。

2 ． 廃食

用

油

の メ チ ルエ ス テル化 　 　 　 　に よる

TVO

製 油 り

，

それぞれディ

ー

ゼル 自動 車の 燃料と して の使_用実績 を重ねっ っ _ある 。 　植 物油をエ ス テ ル化 す る理 由は

，

常 温で植 物 油の 粘 度 は軽 油の 10 倍以 上 も高 く

，

植 物 油 を 直 接 燃 料 に使 用 と する とデ ィ

ー

ゼル_{機 関}の燃 焼に必 要な噴霧 特 性が得 ら れ ない ためで ある

。一

般に粘度を下げる た めに

，

植 物油の てん ぷ ら 油 　 廃 油 TVO _過 製 ろ 精 グ リ セ リン 分離 行程 前 処 理 行 程 水 分

、

異 物 除 去 メ タ ノ

ー

ル 触 媒添 加 NaOH

，

　KOH 反 応 行 程 90

呷

50℃ 2

−

3 時 間 グ1_， セvン 　植 物 油の エ ステル 化 燃 料 TVO にっ い て は

，

軽 油の_代 替 燃 料と して ， 東 京の染谷 商 店が廃 食 用 油 を 用い て開 発

・

製 油 して お り

，

商標 を

VDF

（

Vegetable

　

Diesel

Fuel

） と して平 成 6年よ り販 売を始めて い る

。

また

，

グ リ

ー

ン コ

ー

プかごし ま生協や滋賀 県愛 東 町役 場で も同様 なエ ス テル _化燃料

BDF

（

Bio−diesel

　

Fue1

_{）を製 油}して お メ チルエ _{ス テル 化 応 （}R 、

−

s ＝ 炭 化 水 素 基

．

C数11

−

17_） CHg

−

0

−C−

R， 1　

6CH

　

−

0

−

C

−

R2 1

　

6CH2

−

O

−−

C

−

Rs 　 　 　δ 　 植 物 油 （トリグリセライド） 　 1kg 　 　 図 1 RlceOCH3 十　3cHsoH　

−

　　R

，

COOCH3 メ タ ノ

ー

ル 0

．

1kg R3COOCH3 メチ ル エ ス テ ル 　1kg 　 CH2

−

OH 　 　 l 十 　 CH

−・

OH 　 　 I 　 CH2

−

OH グ リセ リン 0

．

1kg TVO 製 油とメチル エ ス テル化反 応 表 1　ディ

ー

ゼル油

，

各 種 植物油

，

各

TVO

の燃料 性 状1”7） 性 状 項 目 引 火 点 密 度 動 粘 度 セ タン 低 発 熱 量 各 　 成 　 分 ℃ kg／0 皿 2／s 指 数 MJ／  c 　 　h　 　 o 　 　 5 　 　 　 　 ▲　 　 　” 燃 料 油 20／毎0℃

38

℃   _高発 熱 量 ”t ％ デイ

ー

ゼル 油   “

60

．

8321 ．6〜645

．

042

，

り デイ

ー

ゼ ル油   630

．

8393

．

1254

．

0 勾5

．

2 串 0

．

21　 　D

．

001 デイ

ー

ゼ ル油   0

．

85 叫

．

751 43

．

6 86　 14　 0　 0

．

2 ディイ ル油＋Tvo η00

．

8543

．

1849

．

043

．

叫 串 0

．

1　　 　 　 0

．

01 ピ

ー

ナツ油 2370

．

92141

．

2 噂1

．

537

．

0 ピ

ー

ナツ油TVO1760

．

883 噂

．

954

．

038

．

1 大 豆 油 2190

．

92336

．

838

．

536

．

8

大豆油TVO  ↑780

．

885 噂

．

545

．

037

．

9

大豆油Tvo  1200

．

8874

．

448

．

739

．

5

串 0

．

01　　0

．

001　 0

．

005 パー _ム油 2670

．

91839642

．

038

．

1 パ

ー

ム油TVO 16葛 0

，

8805

．

762

．

037

．

8 ひ まわ り油   232O

．

92η 37

．

135

，

₅₃₆

．

8 c 　 　h　 　o 　 　8 　 　 　 　 ▲　 　 　” ひ ま わ り油   O

．

9229

．

μ 37

．

0 78　　12　　1D　　O

．

5　　　　0

．

01 ひ ま わ り油TV183O

．

8804

．

649

．

038

．

1 ひ まわ り油TV

850

．

8874

．

849

．

038

．

1 拿 0

．

01　 　0

．

001　 0

．

OO5 菜 種 油   274 α 90646

．

742

．

6 賜0

．

叫 串 0

．

022 菜 種 油  D

．

9275

41

37

．

3

78

　　10　　12　　0

．

0012　0

．

01　　　0

．

07 菜 種 油TVO 0

．

874 ＜6

．

25 η

．

聞 鞠0

．

68

0

．

031

8

植 物 油 廃油燃料ディ

ー

ゼ ル _{機 関}の_{特 性}に_関する研 究 （森 棟 隆 昭） 表

2

使 用し た

TVO

と軽 油 および ブレ ン ド油の燃 料 性 状 TVO _{軽 油} ブ レ ン ド油 引 火 点 　 ℃ 密度（

30

℃

Mkg

／

2

） 動粘度（

35

℃ ）（m2 ／s） セ タ ン _{指 数} 低 発 熱 量 くMJ／kg） 水 　 分 w _（wt _{％ 〉} 灰　 分

A

（就 ％ ） 硫 黄 分 　s （wt ％ ） 　

800

．

8585

．

2853

．737

．

240

，

08q ＜

0，010

．

10

680

．

8153

．

265743

．

5

0．

17 　

80

　

0．

85410

，

5548

．

039

．

83

　

0．

04 　 0

．

01 〈

0．01

元 分 素 析 　 値 日

t

％ 炭素　 c 水 素 　

h

酸 素 　 o 窒 素 　 n

76 ，911

．

810

，

60

，

6

85 ．913

．

900

．

005

81 ．

912

，

15

．

30

．

7

温 度 を上 げる

，

ディ

ー

ゼル油と ブ レ ン ドする

，

エ ス テ ル 交 換 する

，

の 3方法が模索さ れて い る。 欧米やア ジ ア に おい て は デ ィ

ー

ゼ ル油 と 植 物 油 を 混 合 し た 燃 料 や

，

ディ

ー

ゼル油と植物 油エ ステ ル 化燃料の混合 油を 燃料と す るデ ィ

ー

ゼ ル _{機 関}が研 究 開 発さ れて い る。 ま た

，

植 物 油の み を 直 接 燃 料 とす る機 関 も開 発

・

販 売 されて い る。 　植 物 油の エ _ス テ ル交 換 反応の式を図 1に示す。 植物 油 とメ タノ

ー

ル を混 合

・

反 応 させる こ とで _， メ チル エ ス テ ル （エ ス テ ル 化燃料

，TVO

）が生成さ れ

，

同時に副 生 成 品として グリセ リンがで き ること が わ か る。 反応触 媒と して は

，

40

〜

50℃ の_{場 合}は カ セ イソ

ー

ダ

NaOH ，

常 温 反 応の場 合は カセ イ カ リ

KOH

を 用い る

。

こ のエ ス テ ル 交 換 反 応に よ り得られた メ チル エ ス テル の粘 度は軽 油の

12 〜1．

8

倍 程度となり， ディ

ー

ゼル燃料と して十 分 使 用 で き る。 た だ し， 廃 食用油の処 理 とい う立 場 から見ると

，

今 度 は副 生 成 品の グ リセ _リンの処理を検 討する必要が生 じ る。 これ より

，

廃 食用油を直接 軽 油と ブ レ ン ド して粘 度 を下 げる方 法 も ありうる。 　 従 来 各 研 究1”7］_におい て燃料と して用い ら れ た 植 物 油 や

，

その エ ス テ ル_化燃料

TVO

の _{諸 特}性を ま と めて_{表 1} に示す。 エ ス テル 化燃料を 元の 植物油と比 較す る と

，

引 火 点は下 降し， 密 度は減少， 動粘 度は

1110

オ

ー

ダで 減 少

，

セ タン指 数は 2

〜

3割増加 して

，

従来の デ ィ

ー

ゼル 油に や や類 似し て く る傾 向のあるこ とがわかる。 また

，

植 物油に は酸 素が

10

％ 程 度 含ま れ るこ と が デ ィ

ー

ゼル 油 と異なる。 　本 研 究で は

，

染 谷商店 が 製 油 し た 「

VDF

」 （以 下

TVO

と する） を用い て

，

デ ィ

ー

ゼル機 関の性 能 や 排ガス特 性 を求め た。 な お

，

比 較に用い た ディ

ー

ゼ ル 油は市 販の

JIS

　

2

_{号 軽 油}で あ る。 表

2

に本 実 験で 用い るエ ス テ ル化 油

TVO

と軽 油の燃料特 性の分析結 果 を 示 す。 これ より

TVO

が 約

10

％ の酸 素 を 含 む 含 酸 素 燃 料で あ るこ と や 発 熱 量 が 軽 油 と 比較 し て約 15％ 低い こと

，

窒素分 を含 む こ と な ど の特徴が見 ら れ る。

3

．

デ ィ

ー

ゼ ル

機

関

実

験

装

置と測 定 法 　 実 験で は図 2 に示 す 設 置 型の単 気 筒 ディ

ー

ゼル機 関 （

411cc ，

直接 噴 射 方 式， 定格 出力 5

．

l　kW12500 　rp 皿 ） を用い ， 電 気 動 力計に よ り機関の 負 荷を変え た。 燃料と して エ ス テ ル_{化 燃 料}

TVO

と市 販の

JIS2

号 軽 油を使 用 して

，

それ ぞ れの 燃料の_{場 合}の _排ガス _中の_{成 分} NO

、

，

02

，

CO ，

　

COz ，

　

SO2，

　

N20 ，

　

HC

_{な ど}の濃 度を測 定 し

，

ス モ

ー

ク 度 を 求めて 比 較 した

。

また こ の実 験と並 行 して燃 料 に TVO _を用いた デ ィ

ー

ゼル 自動 車 （1

．

5 トン積バ _ン ， 4 気 図

2

　 定 置 型デ ィ

ー

ゼル機 関と排ガス特 性 実 験 装 置

一

₉

一

湘 南工科 大 学 紀 要　第

31

巻　第

1

号

筒

，1952cc ，

渦 燃 焼 室方式

，

最大 出 力

49

　

kWt4600

rpm ）を， 市 街地で通 常に走 行 させ た場 合や高速 道路に

おい て加 速 走 行 した場 合の車の状 態を調べ た。

　

設置 型 機 関の排ガ ス中の 各 成 分の 体積 濃度にっ い て

は，

NOx

（

NO ．

　

NO2

），　

02，

（

CO ．

　CO2

，

　

HC

）

，

　

SO2 ，

　

N20

を そ れ

ぞ れ化学 発 光法

，

磁 気 風式， 非分散型 赤外線 吸 収 法

，

赤 外 線 法

，

ガ ス相 関 法で 分 析 ・_{測 定 し た}

。

排 ガス中の ス モ

ー

ク濃度は排 気管 出口 に お い た ボッ シュ ス モ

ー

クメ

ー

タ に よ り測 定して い る。 燃料 消 賀率にっ いては

，

約

30 〜

60 分の_機関 負 荷 稼 動時に燃料の消 費 質量 を測定 し て求 め た。 使用 し た2種の燃 料 油の引 火点

，

動 粘度， 発熱量， セ タン指 数

，

水 分 灰 分な どの特性は

JIS

規 格に沿っ て分 析し てい る。 また元 素 成 分に っ い て は元 素 分 析 装置 を使 用し て い る。

4

．

排 ガス性 状 と 燃 料 消 費 率の 考

察

　

4，

1

設 置型ディ

ー

ゼル機 関にお け る 実 験 結 果 　図3 に 設 置型 ディ

ー

ゼ ル 機 関の排 気ガス 中の NO 。

，

CO

濃 度の記 録 例を示 す。 機 関負 荷が 100％ の場合

，

エ ス テ ル化 燃 料

TVO

で は

NOx

濃 度は や や高 く なり

，

　

CO

濃 度は低 く半分以 下で あ ること が わ か る。 負荷

75

％ で は

NO

。濃 度は ほぼ 同 じで あ るが、　

CO

濃 度は や や低い。 図

4a．

　

b，

　_{c に負 荷 を 横 軸}に して

NO

．

．

　

CO ．

　

HC

濃度の変化

鼠

器 閑 哲 丙 慎_O ヨ

8

劉 雪 口

8

口

8

δ Z 日 巳 09 　 　 　 　 Time （minutes ） 図 3 排 気ガス _中の NO 。 と

CO

濃 度 の 記録 例 （エ 　 　 　ス テ ル化 燃料

TVO

と軽 油の比較） を 示 す

。

図

4a，

　

b

_におい て_{排気 管}入口温度は ほぼ等しい にもか か わ らず

，

図4c に比 較を示す よ う に，　

TVO

の場 合は軽 油 と比 較 して Nq 排 出 濃 度は最 大約

15

％増 加，

CO

は 10

〜20

％ 減 少 す ること が確認 され

，

こ れ は

TVO

で は 燃焼 状態が軽 油の場 合よ り良 好で ある ことに相 当す る と考え ら れ る。 炭化 水素

HC

の排 出 濃 度にっ い て は図 日 騒 匹 　 O り 　

．

躍 OZ 　 ρ 8 喬h

§

曄 伽 　 柵

　

  　 　 　 Engine　load％ 図 4a 　機 関 負荷と Nq

，

　

CO

濃度の関係 （エ ス テル 　 　 　 化 燃 料の場合 ） 1  　 800 　     oo2 日 ＆ 　 O り 　

_．

kOZ o 図

4b

1    伽 蜘 目 ＆ O り

、

δ Z   硼 98

昼

＆ 日 β 　 　 伽 　   　 　 　 50　 　　 　　　 　　 　　　 　　 　　100 　 　 　 E  i臓elaad ％ 機関負荷と

NO

。

，

　CO 濃 度の 関係 （軽 油 燃料 の場 合 ） 　 0 　 　0　　 　 　 　　 　 　 　　 　 　 　　 50　　 　 　 　　 　 　 　 　　 　 　 　100 　 　 　 E皿gino　Ioad％ 図4c 　エ エ ス テル _{化燃 料}と軽 油の 場 合の NO

。

，

　

CO ，

　 　 　

HC

濃度の比 較

鴛

§

　o 里

一 10 一

植 物 油 廃 油 燃料ディ

ー

ゼル機 関の特 性に関す る研 究 （森 棟 隆 昭 ） 4c に示 すよ うに

，

　 TVO の場 合は軽 油の場 合と比 較 して 低 濃 度である。 なお

，

本 実 験の結 果の図

4〜8

で は実 験 の_{傾 向}と ともに

，

実 験 値の ば らっ き も表す よ うに実験 点 を実線や破 線で _結んで い る。 ま た

，

表 2 の

TVO

の成分 中に は窒 素分が

0．

6

％ 含 ま れて おり， 燃料起 源の NOx が 発生 して い るこ と が推 測される

。

こ の窒 素 分は も と も と 2G 15 10 δ U

．

δ o 　 soEn 暫ne 　lead％ IDO 日 皓 ユ

門

O の

、

O

_国

Z 図 5a 機 関 負 荷 と

02，

　CO2

，

　SO2

，

　

N

，

O

濃度の関 係 δ ∪ 　

．

δ （エ ス テル化 燃 料の場 合 ） 　 0 　　　　　　　50　　　　　　 100 　 　 　 Engine　load　％ 図

5b

　

機 関 負荷と

02，

　

CO2

_，　

SO2 ，

　

N20

_{濃 度}の_{関 係} 　 　 　 （軽 油 燃料の場 合 ） δ り

．

δ o 図 5c E 圧 匡

日

09 唱

、

O

_「

_噸

Z 　 　民

　　窟

　 自 　 　 　 so 　 　 　 Engine　load％ エ ス テ ル_化燃料 と軽 油の場 合の

02，

CO2 、

　

SO2

濃 度の比較 植 物 油に含まれるもの なの か， あ るい はて ん ぷ ら等の 食 用油として_{使 用}した 際に た んぱく質が油 中に溶 出 した か は不明で あ る。 表

2

中に全 く別の排 出 源か ら得た廃て ん ぷ ら油と軽 油を ブレ ン ドし た燃 料の性 状も示す が

，

や は り窒素 分が 0

．

7％含ま れて いる

。

これよ り

，

窒素 分は肉 や魚 等の た ん ぱ く質か ら油 中に溶 出した もの と判断さ れ

，

廃 食 用油 を TVO の 原料と し て使 用 する場 合の留 意 点の 1っ と考え ら れ る。

　

図

5a．

　

b，

　c に排ガス中の

CO2 ，

02

，

　

SO2，

　

N

，

O

濃 度を示

す。 TVO の場 合

，

排ガス 中の酸 素

，

二酸 化炭素 濃 度は や や 高い。 こ れ は も と も と

TVO

分 子中に 10％ 程 度 酸 素が 含まれること や

，TVO

は炭 素 数が大きい ことに起 因 す る。 排ガス中の微量成分で あ る SO2

，

　N，

O

濃度の 結 果 に つ い ては

， TVO

の場 合

SO2

濃度は や や低い傾 向が見 ら れる。 これ は表

2

よ り硫 黄の含有量が

TVO

の場 合は少 な い こと と対 応 して い る。 N20 濃度に っ い て は

TVO

の 場 合が や や高い傾 向がある が

，

顕著な 有 意の差は認め が たい。

　

図 6a に ボ ッ シ ュ ス モ

ー

ク濃 度の 測 定 値を TVO と軽 油 の _{場 合}に比 較 する が

，TVO

燃 料 を 用い _{機 関 負 荷}

100

％ と し た場 合

，

スモ

ー

ク は軽 油燃料の場 合の約 半 分 の排 出に_留ま る。 ま た

，

図

6a

中の

A 〜D

点の条 件にお い て

，

ス モ

ー

クメ

ー

タの フ ィ ル タ

ー

上の ス モ

ー

クの蓄 積 寧 2 善 巴 § 切 ・ つ 逐 三 豆

。

巷 日 の 　 　 　 Engine］ead ％ 図6a

　

エ ス テ ル _化燃料と軽 油の場 合の 排ガス 中ス 　 　 　 モ

ー

ク度の比較

●

■

欝

○

〔a，　Filter 　A　　　｛b｝　Filしer　B　　　【c，　『i）ter　C　　　〔d｝　Filter　D

　

図

6b

図

6a

の A

〜

D にお け る

Filter

　A

〜

D 上の

　 　 　 　 ス モ

ー

ク蓄積 状況

湘 南工科 大 学 紀 要　第

31

巻　第 1 号

鑾

　 　 　 餐

「

（a） 軽 油の 場 合　 　 　 　（b｝ TVOの場 合

　　

（スモ

ー

ク度79）

　　　　

（ス モ

ー

ク度匂6） 図 7 酸 素 濃度 計の フ ィル _タ

ー

_上の ス モ

ー

ク蓄 積 状 　 　 況 （機 関 負 荷 100％

，

601 の ガ ス がフ ィ ル 　 　 　タ

ー

を 通 過） 珊 　 　 　 　 蜘

　

　

　

珊 ‘

°

≧ ぎ 凶 　

_印

5 蜜 ら 日 耄 8 雪 」 　   　 　 0　 　　　 　　 　　　 　　 　　　 　50　　　 　　 　　　 　　 　　　 　　100 　 　 　 Engine匚oad ％ 図

8

エ ス テ ル化 燃料と_{軽 油}の燃料 消費 率の_比較 状況を図 6b に示 す。 以上よ りTVO で はス モ

ー

ク度の 小さい こ と が利 点と な ると考え られる。 な お，

TVO

で は軽油の場合と比 較 して

，

排 気 管 出口からス モ

ー

クメ

ー

タ まで の_数m の サ ンプ リン グ管の内 壁に

，

スモ

ー

ク微 粒子が付着し やすい ことも考え られる。 そ こで， こ こ で は設置機 関の排 気管の入口付 近か ら直 接サ ン プ リン グし て い る酸 素計 中のペ

ー

パ フ ィル タ

ー

を 両 方の燃 料の_場合 に採 取して比較し た。 図 7に示す結 果による と

，

や は り

TVO

にお けるス モ

ー

ク は少ない こ と が確 認 される。 軽 油に添 加 物 を加 え た含 酸素燃 料の燃焼におい て スモ

ー

ク が低 減 すること田 や

，

解 離 した酸素がス モ

ー

ク の再 燃 焼 を 促 進 してスモ

ー

_{クを 減 少さ せ る こと}塒_{な ど従 来の研究} で 得 ら れ て い る結 果 を 検 討 する と

，

本 実 験で 用い た

TVO

が含 酸素 燃 料であることがス モ

ー

クの_少ない理由 と考え られる。

　

図

8

に燃料消費量 （g！

kW ・

h）の比較を示すが

，

低 負荷 の _場合を除い て

，

TVO の ほ うが燃 料 消 費 率は

10〜30

％ 高くな

っ

て い ることが わか る。 以 上

，

NOx

，　SO2，　

CO

，ス モ

ー

ク

，

燃料 消費 率の測 定 結 果が得 られた が， 本 実 験に おけ るこ れ らの 結 果は

，

従 来の研 究結果5F9］_{とも傾 向が} 図

9　

市街 地

，

高 速 道 路 走 行 実 験に使用した ディ

ー

　 　　ゼル _自勳 車

一

_{致 する} 。 今 後

，

排ガス 中に含ま れ る

HC

の測 定を行 う 予 定で ある。 ま た， エス テル化によ らず直接廃植物 油 と 軽 油を混 合 した燃 料 をディ

ー

ゼル_{機 関}へ 使_{用す るこ とに} つ い て も今 後 検 討 する

。

　

4．

2

　デ ィ

ー

ゼ ル自動 車にお け る 市街地 走行の結果 　

TVO

を燃 料と す る デ ィ

ー

ゼル 自動 車 （図9）の走 行 実 験において，

TVO

で は軽 油の場 合と比 較して排気 管 出 口 の スモ

ー

ク （黒 煙）が拡 散 しや すい_{状 況}にあること が 目視より認め られた。 また排 気は軽 油の場合と異なり， いわゆ る

“

てんぷ ら

”

の匂いが し た。 数十

km

の みの市 街地

，

高 速 道 路 走 行であっ た が_， 加 速・走行 ， 高速 性 能 にっ い て軽 油 燃 料 との違いは全く感知で きず， 石油代替 燃料 と して 十 分 使 用に耐 え うるもの と判 断で きる。 現 在

，TVO

を燃料とするディ

ー

ゼ ル _自動車を走 行して， 燃 費や排ガス成 分の測 定 を行う実験を 予定して い る。 　

4．

3

　

TVO

燃 料 製 油によ る 廃 食 用 油 適 正 処 理の 可能 性 　

TVO

をデ ィ

ー

ゼル機 関の燃料と して用い た 4

．

1_，4

．

2 節の_{実験 結果}より，

TVO

を 使 用 した場 合

，

排ガス中の NOx 濃 度が や や高い

_，

スモ

ー

ク や

HC ，

　

SO

_{。濃 度}は低い

．

燃料消費率が や や高いなど軽 油 燃料との多少の違い はあ る が

，

軽 油の代替燃料と して_十分使用に_耐えうる。 ま た

，

デ ィ

ー

ゼル 自動 車の走 行 性能

，

乗り心 地につ い ては軽 油 燃 料 との違いを 感 知で き ない

。

以上を考 慮す る と

TVO

を軽 油の代 替 燃料と して使用するこ と に問題が ないばか りで なく

，TVO

の製 油は廃 食 用 油の適 正かっ 有 効な処 理法の

一

つ と成り得ると考え ら れ る

。

5

．

ま　 と　 め 　て んぷ ら な どの廃食用 油の エ ス テ ル化 燃 料 （TVO ）と 通 常の軽 油で ディ

ー

ゼル _機関を稼 動さ せて

，

排ガス_中の

一 12 一

植 物 油 廃 油 燃 料ディ

ー

ゼ ル機 関の_特性に関す る研究 （森棟隆 昭 ） 成分や機 関の_{燃 料 消 費 率}を比較し

，

ま た

，

ディ

ー

ゼル 自 動車の 燃料に

TVO

を用い て市 街地走 行を行っ て以 下の 結 果を得た。 （

1

＞

TVO

で は軽 油の場 合と比 較して， 排ガズ 中の

CO ，

　　

SO2．

　

N20 ．

　

HC

濃 度_やス モ

ー

ク_度は低いが

，

　

NO

．

，

　

02，

　 　CO2 濃 度 は や や 高い。 （2） TVO を 使 用 する場 合

，

燃 料 消 費 率は軽 油の場 合よ 　 　り高い

。

（

3

｝ ディ

ー

ゼ ル 自動 車に TVO を 用いた市 街 地

，

高速 道 　　 路走行実 験に おい て

，

加 速

・

走 行

，

高 速 性 能にっ い 　 　ての軽油燃料 との違 い は感 知で き ない

。

（

4

） 供試ディ

ー

ゼル _{機 関}の性能や排ガス_{特 性}か ら考 察し 　　て

，

TVO は石 油 代 替 燃 料と して十 分使用に耐え う 　 　る もの と判 断で きる。 ま た

，

廃 食 用 油の適正 かっ 有 　 　 効な処 理 法の

一

っ と成 り得 る。 　 終り に

，

本 研 究は 日本 機 械 学 会エ ンジン システ ム _{部 門} 「石 油 代 替 燃 料 研 究 分 科 会」の

一

環と し て

，

湘 南工 科 大 学 で 推し進め た もの であ り

，

日本 機械 学 会な ら びに分 科 会 主 査の _{明 治}大学 　藤井 石根教授

，

エ ス テル_化燃料 VDF を供 給 した（有 ）染 谷 商 店に感 謝申し上 げる。 また

，

実験 を 手 伝っ た湘 南工科 大 学 　 江 本 哲 郎

，

菊 池 純

一，

官 谷 耕 太君に感謝する。 な お

，

本 実 験の

一

部は平 成 8 年 6 月

20

日の フ ジ テ レ ビ　ス

ー

パ

ー

_{タ イ}ム _{に て放 映さ れ てお} り

，

実験用自動車を提 供し た同テ レ ビ に感 謝する。 参 考 文 献

1_） Ziejewski

，

　M

，

，

　Goettler

，

　H

．

　

J．

，

　Cook

，

　L

．

　

W ．

　and

　 　

Flicker，

　

J

．

，

　

Polycyclic

　

Aromatic

　

Hydrocarbons

　 　Emissions 　

from

　Plant　Oil　

Based

　Alternative

　 　

Fuels，

　

SAE

　

Paper

　

911765 ，1991．

2） Ziejewski

，

　M

．

　and 　Goettler

，

　H

．

　

J，

，

　Comparative

）

3

）

4

） 5 ） 6 ） 7 ）

8

）

9

10

） 11）

Analysis

　of　the　

Exhaust

　

Emissions

　

for

　

Vegeta−

ble　Oi［Based　Alternative　Fuels

，

　SAE 　Paper

920795

，

1992

．

Hemmerlein ，

　

N ．

，

　

Korte，

　

V ．

，

　

Richter，

　

H ．

　and 　

Sch ・

roder

，

　

G ，

　

Performance ．

　

Exhaust

　

Emissions

　_and

Durability　of　Modern 　Diesel　Engines 　Running

on　

Rapeseed

　

Oil，

　

SAE

　

Paper

　

910848 ．1991．

Abbass ，

　

M ．

　

K ．

，

　

Andrews ，

　

G ．

　

E．

，

　Williams

，

　

P．

　T

．

，

Bart［e

，

　K

．

　D

．

，

　Davies

，

1

．

　L

．

　and 　Latah

，

　

J．

　O

．

　The

Composition 　of　the　Organic 　Fraction　of　Partic

−

ulate　

Ernissions

　of　a　

Diesel

　

Engine

　

Operated

　on

Vegetable

　

Oi1，

　

SAE

　

Paper

　

901563 ，1990．

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　P

．

　

S．

　and 　

Gopalakrishnan，

　

K ．

　V

．

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fuels

　

for

　

diesel

engines ，　

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Technology ，

　

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Avella

，

　

F ．

，

　

Galtieri

，

　

A ．

　and 　Fiumara

，

　

A ，

，

　

Charac−

teristics　and 　

Utilization

　of　

Vegetable

　

Deriva−

tives　as　Diesel　Fueis

，

　La　Rivista　dei　Combust

−

ibili

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　VoL　XLVI

，

　fasc

．

6

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C ．

　L

．

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D ，

　L

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Technical

　

Over−

view 　of　

Vegetable

　

Oil

　

As

　a　

Transportation

Fuel

，

　FACT

−

Vol

，

12

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the　

Transportation

　

Sector，

　ASME

，

1991

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New

　

Product

　

from

　

Ecological

　

Program

　of　

ZVU

Hradec 　

Kralove，

　

Equipment

　

for

　

Production

　of

Methyl 　Ester　from　Rapeseed 　Oil

，

　Czech　Heavy

Industry

，

1991

．

Geyer，

　

S，

　

M ，

　

Jacobus

，

　

M ．

　

J

．

　and 　

Lestz，

　

S．

　

S．

，

Comparison 　of　Engine 　Performance 　and 　Emis

−

sion 　from 　Neat　and 　Transesterified　Vegetable

Oils，

　

Trans ，

　of　the　

ASAE ，

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宮 本ほ か， 第

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No ．96−

15

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