(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
非芳香族高揮発性ガソリン成分、非芳香族低揮発性ガソリン成分、芳香族ガソリン成分、及びエタノール成分を含有しているエタノール混合ガソリン燃料を使用できるフレキシブル燃料自動車において、前記エタノール混合ガソリン燃料から補助燃料を分離する燃料分離方法であって、下記の工程（ａ）及び（ｂ）を含む、燃料分離方法：
（ａ）メイン燃料タンクに貯蔵されている前記エタノール混合ガソリン燃料におけるエタノール濃度が、第１のエタノール濃度範囲の場合に、第１の分離温度において、前記エタノール混合ガソリン燃料を極性分離膜部材で分離して、前記エタノール混合ガソリン燃料よりも前記芳香族ガソリン成分及び前記エタノール成分が富化された第１の補助燃料を膜の透過側で得る工程、及び
（ｂ）前記メイン燃料タンクに貯蔵されている前記エタノール混合ガソリン燃料におけるエタノール濃度が、前記第１のエタノール濃度範囲よりも高い第２のエタノール濃度範囲の場合に、前記第１の分離温度よりも低い第２の分離温度において、前記エタノール混合ガソリン燃料を前記極性分離膜部材で分離して、前記エタノール混合ガソリン燃料よりも前記非芳香族高揮発性ガソリン成分が富化された第２の補助燃料を膜の透過側で得る工程。
【請求項２】
前記第１のエタノール濃度範囲の下限及び上限がそれぞれ、１体積％以上及び２５体積％以下であり、かつ前記第２のエタノール濃度範囲の下限及び上限がそれぞれ、２０体積％超及び９９体積％以下である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
第１の分離温度が、９５℃超かつ２００℃以下であり、かつ第２の分離温度が、６５℃以上かつ９５℃以下である、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記第１及び第２補助燃料を１つのサブ燃料タンクに貯留する工程を含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記第１及び第２補助燃料を別個のサブ燃料タンクに貯留する工程を含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記第１及び第２補助燃料を分離した前記エタノール混合ガソリン燃料の残部を、前記メイン燃料タンクに戻す工程を含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記第１及び第２補助燃料を分離した前記エタノール混合ガソリン燃料の残部を、前記メイン燃料タンクに戻さずに内燃機関に供給する工程を含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記極性分離膜部材が、多孔質基材、及び前記多孔質基材上の極性コーティングを具備している、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フレキシブル燃料自動車のための燃料分離方法、特にエタノール混合ガソリン燃料から補助燃料を分離する燃料分離方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、複数種の燃料を用いることができる内燃機関が知られている。このような内燃機関が搭載された自動車は一般に、フレキシブル燃料自動車（ＦＦＶ：Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｆｕｅｌ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）と呼ばれており、その例としては、ガソリンとエタノールとを、単独で又は混合して使用できる自動車が知られている。
【０００３】
ガソリンとエタノールとの混合燃料としては、Ｅ３（体積比でエタノール約３％とガソリン約９７％との混合物）〜Ｅ８５（体積比でエタノール約８５％とガソリン約１５％との混合物）といった幅広い範囲の組成のエタノール混合ガソリン燃料が用いられている。したがって、フレキシブル燃料自動車のための内燃機関では、この幅広い組成に最適化した燃焼を行わせる必要がある。
【０００４】
これに関して、エタノールはガソリンと異なる特性を有するので、メイン燃料タンク内にエタノール混合ガソリン燃料を貯留し、燃料分離装置によりエタノール富化燃料又はガソリン富化燃料を分離して、内燃機関の運転状態に応じて、これらの燃料を選択的に内燃機関に供給することが考慮されている（特許文献１）。
【０００５】
なお、エタノールは、沸点が高く、かつ気化潜熱が大きいので、内燃機関の始動時には可性燃混合気を形成することが困難であり、したがって内燃機関の始動性を低下させるという欠点を有する。他方で、エタノールは、オクタン価が高いことから、内燃機関の高回転・高負荷の運転領域においてノッキングの発生を抑制でき、またエンジンの圧縮比を大きくすることができるという長所を有する。
【０００６】
なお、エタノール混合ガソリン燃料の分離のためには、極性分離膜部材による分離、特に浸透気化膜（ｐｅｒｖａｐｏｒａｔｉｏｎ  ｍｅｍｂｒａｎｅ）による分離を行うことが知られている。このような極性分離膜部材を用いる分離では、極性の大きいエタノール等の成分を優先的に透過させ、それによって透過側でエタノール等が富化した燃料を得ることができる（特許文献２及び３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−１３３２１２号公報
【特許文献２】特開２００９−１５０３９７号公報
【特許文献３】特開２０１１−１７４３９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記のように、エタノール混合ガソリン燃料をフレキシブル自動車のための内燃機関で用いる場合には、エタノール混合ガソリン燃料から、エタノール富化燃料を分離し、エタノール混合ガソリン燃料及びエタノール富化燃料を、運転状態に応じて内燃機関に供給することが知られている。
【０００９】
本発明では、エタノール混合ガソリン燃料のために好ましく用いることができる燃料分離方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本件発明者は鋭意検討の結果、下記の本発明に想到した。
【００１１】
〈１〉非芳香族高揮発性ガソリン成分、非芳香族低揮発性ガソリン成分、芳香族ガソリン成分、及びエタノール成分を含有しているエタノール混合ガソリン燃料を使用できるフレキシブル燃料自動車において、上記エタノール混合ガソリン燃料から補助燃料を分離する燃料分離方法であって、下記の工程（ａ）及び（ｂ）を含む、燃料分離方法：
（ａ）メイン燃料タンクに貯蔵されている上記エタノール混合ガソリン燃料におけるエタノール濃度が、第１のエタノール濃度範囲の場合に、第１の分離温度において、上記エタノール混合ガソリン燃料を極性分離膜部材で分離して、上記エタノール混合ガソリン燃料よりも上記芳香族ガソリン成分及び上記エタノール成分が富化された第１の補助燃料を膜の透過側で得る工程、及び
（ｂ）上記メイン燃料タンクに貯蔵されている上記エタノール混合ガソリン燃料におけるエタノール濃度が、上記第１のエタノール濃度範囲よりも高い第２のエタノール濃度範囲の場合に、上記第１の分離温度よりも低い第２の分離温度において、上記エタノール混合ガソリン燃料を上記極性分離膜部材で分離して、上記エタノール混合ガソリン燃料よりも上記非芳香族高揮発性ガソリン成分が富化された第２の補助燃料を膜の透過側で得る工程。
〈２〉上記第１のエタノール濃度範囲の下限及び上限がそれぞれ、１体積％以上及び２５体積％以下であり、かつ上記第２のエタノール濃度範囲の下限及び上限がそれぞれ、２０体積％超及び９９体積％以下である、上記〈１〉項に記載の方法。
〈３〉第１の分離温度が、９５℃超かつ２００℃以下であり、かつ第２の分離温度が、６５℃以上かつ９５℃以下である、上記〈１〉又は〈２〉項に記載の方法。
〈４〉上記第１及び第２補助燃料を１つのサブ燃料タンクに貯留する工程を含む、上記〈１〉〜〈３〉項のいずれか一項に記載の方法。
〈５〉上記第１及び第２補助燃料を別個のサブ燃料タンクに貯留する工程を含む、上記〈１〉〜〈３〉項のいずれか一項に記載の方法。
〈６〉上記第１及び第２補助燃料を分離した上記エタノール混合ガソリン燃料の残部を、上記メイン燃料タンクに戻す工程を含む、上記〈１〉〜〈５〉項のいずれか一項に記載の方法。
〈７〉上記第１及び第２補助燃料を分離した上記エタノール混合ガソリン燃料の残部を、上記メイン燃料タンクに戻さずに内燃機関に供給する工程を含む、上記〈１〉〜〈６〉項のいずれか一項に記載の方法。
〈８〉上記極性分離膜部材が、多孔質基材、及び上記多孔質基材上の極性コーティングを具備している、上記〈１〉〜〈７〉項のいずれか一項に記載の方法。
〈９〉非芳香族低揮発性ガソリン成分、非芳香族高揮発性ガソリン成分、芳香族ガソリン成分、及びエタノール成分を含有しているエタノール混合ガソリン燃料を使用できるフレキシブル燃料自動車において、上記エタノール混合ガソリン燃料から補助燃料を分離する燃料分離方法であって、下記の工程（ｃ）を含む、燃料分離方法：
（ｃ）上記メイン燃料タンクに貯蔵されている上記エタノール混合ガソリン燃料におけるエタノール濃度が、第２のエタノール濃度範囲の場合に、第２の分離温度において、上記エタノール混合ガソリン燃料を極性分離膜部材又は無極性分離膜部材で分離して、上記エタノール混合ガソリン燃料よりも上記非芳香族高揮発性ガソリン成分が富化された第２の補助燃料を膜の透過側で得る工程。
【発明の効果】
【００１２】
第１及び第２の本発明の燃料分離方法によれば、エタノール混合ガソリン燃料において、内燃機関の制御のために好ましい補助燃料を得ることができる。特に第１の本発明の燃料分離方法によれば、幅広い組成範囲のエタノール混合ガソリン燃料において、内燃機関の制御のために好ましい補助燃料を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、第１の本発明の燃料分離方法を実施するための装置の例を示す図である。
【図２】図２は、第１の本発明の燃料分離方法を概念的に説明するための図である。
【図３】図３は、第１の本発明の燃料分離方法の工程（ａ）における膜分離の原理を概念的に説明するための図である。
【図４】図４は、第１の本発明の燃料分離方法の工程（ｂ）における膜分離の原理、及び第２の本発明の燃料分離方法における膜分離の原理を概念的に説明するための図である。
【図５】図５は、高い膜分離温度を用いることを除いて第１の本発明の燃料分離方法の工程（ｂ）と同様に行う膜分離の原理を概念的に説明するための図（参考）である。
【図６】図６は、第１の本発明の燃料分離方法において用いることができる極性膜分離部材の構造の例を説明するための図である。
【図７】図７は、第２の本発明の燃料分離方法における膜分離の原理を概念的に説明するための図である。
【図８】図８は、実施例１及び２において用いた膜分離部を説明するための図である。具体的には、図８（ａ）は、膜分離部の側面図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）のＡ−Ａ線における断面図であり、かつ図８（ｃ）は、図８（ｂ）の一部を拡大した拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
《第１の本発明》
第１の本発明の燃料分離方法では、非芳香族高揮発性ガソリン成分、非芳香族低揮発性ガソリン成分、芳香族ガソリン成分、及びエタノール成分を含有しているエタノール混合ガソリン燃料を使用できるフレキシブル燃料自動車において、エタノール混合ガソリン燃料から補助燃料を分離する。
【００１５】
この本発明の方法は、下記の工程（ａ）及び（ｂ）を含む。
【００１６】
方法の工程（ａ）では、メイン燃料タンクに貯蔵されているエタノール混合ガソリン燃料におけるエタノール濃度が、第１のエタノール濃度範囲の場合に、第１の分離温度において、エタノール混合ガソリン燃料を極性分離膜部材で分離して、エタノール混合ガソリン燃料よりも芳香族ガソリン成分及びエタノール成分が富化された第１の補助燃料を膜の透過側で得る。
【００１７】
方法の工程（ｂ）では、メイン燃料タンクに貯蔵されているエタノール混合ガソリン燃料におけるエタノール濃度が、第１のエタノール濃度範囲よりも高い第２のエタノール濃度範囲の場合に、第１の分離温度よりも低い第２の分離温度において、エタノール混合ガソリン燃料を極性分離膜部材で分離して、エタノール混合ガソリン燃料よりも非芳香族高揮発性ガソリン成分が富化された第２の補助燃料を膜の透過側で得る。
【００１８】
本発明の方法において、「非芳香族高揮発性ガソリン成分」は、ガソリンに含まれる非芳香族成分のうちの、「非芳香族低揮発性ガソリン成分」よりも揮発性が高い成分、例えばブタン及びペンタンのような炭素原子数が５以下の非芳香族成分を意味している。また、「非芳香族低揮発性ガソリン成分」は、ガソリンに含まれる非芳香族成分のうちの、「非芳香族高揮発性ガソリン成分」よりも揮発性が低い成分、例えばシクロヘキサン及びイソオクタンのような炭素原子数が６以上の非芳香族成分を意味している。また、「芳香族ガソリン成分」は、ガソリンに含まれる芳香族成分、例えばトルエンのようなベンゼン環を有する成分を意味している。また、「エタノール成分」は、エタノールを意味している。
【００１９】
第１の本発明の燃料分離方法では、メイン燃料タンク中のエタノール混合ガソリン燃料におけるエタノール濃度が低い場合には、工程（ａ）において、極性分離膜部材に対する各成分の透過性の差を利用して、エタノール混合ガソリン燃料から第１の補助燃料を分離している。また、第１の本発明の燃料分離方法では、メイン燃料タンク中のエタノール混合ガソリン燃料におけるエタノール濃度が高い場合には、工程（ｂ）において、各成分の蒸気圧差を利用して、エタノール混合ガソリン燃料から第２の補助燃料を分離している。なお、エタノール混合ガソリン燃料のエタノール濃度は、メイン燃料タンクに取り付けたエタノール濃度センサー等によって判断することができる。
【００２０】
このような本発明の燃料分離方法によれば、メイン燃料タンクのエタノール混合ガソリン燃料におけるエタノール濃度が高い場合にも低い場合にも、エタノール混合ガソリン燃料と、この混合燃料から分離された補助燃料とを、用途に応じて適切に使い分けることができる。
【００２１】
すなわち例えば、第１の本発明の方法の工程（ａ）及び（ｂ）では、図１で示すように、メイン燃料タンク（Ｔ１）からのエタノール混合ガソリン燃料を、分離部（Ｓ）に供給し（１２）、この分離部（Ｓ）において、極性分離膜部材（Ｍ）で分離して、透過側で補助燃料（１５）を得、この補助燃料をサブ燃料タンク（Ｔ２）に貯留し、必要に応じて内燃機関（ＥＮＧ）に供給することができる（１６）。また、極性分離膜部材（Ｍ）を透過しなかった部分（１７）は、メイン燃料タンク（Ｔ１）に戻さずに内燃機関（ＥＮＧ）に供給すること（１７ａ）、又はメイン燃料タンク（Ｔ１）に戻すこと（１７ｂ）ができる。
【００２２】
なお、図１では、第１及び第２補助燃料を同じサブ燃料タンクに貯留しているが、これらの補助燃料は別個のサブ燃料タンクに貯留してもよい。
【００２３】
〈工程（ａ）〉
工程（ａ）は、メイン燃料タンクのエタノール混合ガソリン燃料におけるエタノール濃度が、第１のエタノール濃度範囲、すなわち低い濃度範囲であるときに行う。
【００２４】
第１のエタノール濃度範囲の下限は、それ以下では、膜分離によってもエタノール成分が富化された第１の補助燃料が効率的に得られない濃度として決定することができる。具体的には、第１のエタノール濃度範囲の下限は、１体積％（Ｅ１）以上、３体積％（Ｅ３）以上、又は５体積％（Ｅ５）以上にすることができる。
【００２５】
また、第１のエタノール濃度範囲の上限は、それ以上では、分離を行うまでもなく、エタノール混合ガソリン燃料自身が十分なアンチノック性を有する濃度として決定することができる。具体的には、第１のエタノール濃度範囲の上限は、２５体積％（Ｅ２０）以下、２０体積％（Ｅ２０）以下、１５体積％（Ｅ１５）以下、又は１０体積％（Ｅ１０）以下にすることができる。
【００２６】
エタノール濃度が第１のエタノール濃度範囲である場合、メイン燃料タンクのエタノール混合ガソリン燃料は、通常のガソリン燃料と同様に比較的高い蒸気圧を有し、したがって内燃機関の始動のために好ましく用いることができる。他方で、この混合ガソリン燃料は、エタノールと比較するとオクタン価が小さく、したがって運転状態によっては十分なアンチノック性を提供できないことがある。
【００２７】
これに対して、工程（ａ）におけるエタノール混合ガソリン燃料の膜分離では、分離前のエタノール混合ガソリン燃料よりも芳香族ガソリン成分及びエタノール成分が富化された第１の補助燃料を膜の透過側で得る。このような第１の補助燃料は、芳香族ガソリン成分及びエタノール成分が富化されていることによって、分離前のエタノール混合ガソリン燃料よりも大きいオクタン価を有し、したがって優れたアンチノック性を有する。これについては、図２に概念的に示している。
【００２８】
すなわち、図２で示しているように、メイン燃料タンクのエタノール混合ガソリン燃料におけるエタノール濃度が低い場合、工程（ａ）でのようにして第１の補助燃料を得ることによって、エタノール混合ガソリン燃料を始動時に好ましく用いることができ、また補助燃料をアンチノック制御時に好ましく用いることができる。また、通常運転時には、エタノール混合ガソリン燃料及び補助燃料のいずれか、又は両方を用いることができる。
【００２９】
なお、内燃機関の始動のための指標としての揮発性の評価のためには、「リード蒸気圧」が知られており、これは、約０℃に冷却した試料を試験容器に封入し、３７．８℃まで試験容器を加温したときの蒸気圧力である。内燃機関の始動、特に周囲温度が低いときの内燃機関の始動のためには、この蒸気圧の値がある程度大きいことが必要である。
【００３０】
〈工程（ａ）−膜分離原理〉
工程（ａ）では、高い第１の分離温度を用いることによって、分離前のエタノール混合ガソリン燃料よりも芳香族ガソリン成分及びエタノール成分が富化された第１の補助燃料を膜の透過側で得ている。
【００３１】
工程（ａ）では、極性分離膜部材の選択性によって、図３に示すように、極性の大きいエタノール成分及び芳香族成分が優先的に、膜を透過するようにできる。また、工程（ａ）では、膜分離において高い第１の分離温度を用いているので、混合ガソリン燃料中のいずれの成分も大きい蒸気圧を有し、したがって図３に示すように、透過側における蒸気圧差による濃度変化は小さく又は実質的にない。
【００３２】
第１の分離温度は、混合ガソリン燃料中のいずれの成分も大きい蒸気圧を有し、したがって透過側における蒸気圧差による濃度変化が小さく又は実質的にない温度として決定できる。具体的には、第１の分離温度は、９５℃超、１００℃以上、１０５℃以上、又は１１０℃以上にすることができる。また、第１の分離温度は、２００℃以下、１５０℃以下、１３０℃以下、又は１２０℃以下にすることができる。第１の分離温度の決定においては、極性分離膜部材の透過側における減圧の程度も考慮する必要があり、一般的に、減圧の程度が大きい場合には、低い温度を用いることができる。
【００３３】
〈工程（ｂ）〉
工程（ｂ）は、メイン燃料タンクのエタノール混合ガソリン燃料におけるエタノール濃度が、第２のエタノール濃度範囲、すなわち高い濃度範囲であるときに行う。
【００３４】
第２のエタノール濃度範囲の下限は、それ以下では、分離を行うまでもなく、エタノール混合ガソリン燃料自身が十分な揮発性を有する濃度として決定することができる。具体的には、第２のエタノール濃度範囲の下限は、２０体積％（Ｅ２０）超、２５体積％（Ｅ２５）以上、３０体積％（Ｅ３０）以上、３５体積％（Ｅ３５）以上、又は４０体積％（Ｅ４０）以上にすることができる。
【００３５】
また、第２のエタノール濃度範囲の上限は、それ以上では、膜分離によっても非芳香族高揮発性ガソリン成分が富化された第２の補助燃料が効率的に得られない濃度として決定することができる。分具体的には、第２のエタノール濃度範囲の上限は、９９体積％（Ｅ９９）以下、９５体積％（Ｅ９５）以下、９０体積％（Ｅ９０）以下、又は８５体積％（Ｅ８５）以下にすることができる。
【００３６】
エタノール濃度が第２のエタノール濃度範囲である場合、メイン燃料タンクのエタノール混合ガソリン燃料は、通常のガソリン燃料よりも大きいオクタン価を有し、したがって優れたアンチノック性を有する。他方で、この混合ガソリン燃料は、通常のガソリン燃料と比較すると揮発性が低く、したがって内燃機関の始動のために必要とされる蒸気圧を有さないことがある。
【００３７】
これに対して、工程（ｂ）におけるエタノール混合ガソリン燃料の膜分離では、エタノール混合ガソリン燃料よりも非芳香族高揮発性ガソリン成分が富化された第２の補助燃料を膜の透過側で得る。このような第２の補助燃料は、非芳香族高揮発性ガソリン成分が富化されていることによって、分離前のエタノール混合ガソリン燃料よりも大きい蒸気圧を有し、したがって内燃機関の始動時に好ましく用いることができる。これについては、図２に概念的に示している。
【００３８】
すなわち、図２で示しているように、メイン燃料タンクのエタノール混合ガソリン燃料におけるエタノール濃度が高い場合、工程（ｂ）において、エタノール混合ガソリン燃料をアンチノック制御時に好ましく用いることができ、また補助燃料を始動時に好ましく用いることができる。なお、通常運転時には、エタノール混合ガソリン燃料及び補助燃料のいずれか、又は両方を用いることができる。
【００３９】
〈工程（ｂ）−膜分離原理〉
工程（ｂ）では、低い第２の分離温度を用いることによって、エタノール混合ガソリン燃料よりも非芳香族高揮発性成分が富化された第２の補助燃料を膜の透過側で得ている。
【００４０】
工程（ｂ）では、混合ガソリン燃料中の各成分は、極性分離膜部材による選択性によって、図４に示すように工程（ａ）の場合と同様に、極性の大きいエタノール成分及び芳香族成分が優先的に、膜を透過するようにできる。
【００４１】
ただし、工程（ｂ）では、膜分離において低い温度を用いているので、図４に示すように、混合ガソリン燃料中の非芳香族低揮発性ガソリン成分、芳香族ガソリン成分、及びエタノール成分は小さい蒸気圧を有し、他方で混合ガソリン燃料中の非芳香族高揮発性ガソリン成分は大きい蒸気圧を有する。したがって、小さい蒸気圧を有するエタノール成分等は、透過側において気化しにくく、透過側における濃度が小さくなる。これに対して、大きい蒸気圧を有する非芳香族高揮発性ガソリン成分は、透過側において気化しやすく、相対的に透過側における濃度が大きくなる。
【００４２】
第２の分離温度は、非芳香族高揮発性ガソリン成分が大きい蒸気圧を有し、かつエタノール成分等の他の成分が小さい蒸気圧を有し、それによって非芳香族高揮発性ガソリン成分が選択的に気化する温度として決定できる。具体的には、第２の分離温度は、６５℃以上、７０℃以上、７５℃以上、８０℃以上、又は８５℃以上にすることができる。また、第２の分離温度は、９５℃以下、９０℃以下、又は８５℃以下にすることができる。第２の分離温度の決定においては、極性分離膜部材の透過側における減圧の程度も考慮する必要があり、一般的に、減圧の程度が大きい場合には、低い温度を用いることができる。
【００４３】
なお、参考までに、高い分離温度を用いる以外は工程（ｂ）と同様にして分離を行う場合、図５に示すように、混合ガソリン燃料中のいずれの成分も大きい蒸気圧を有し、したがって気化の程度による差は小さくなり、又は実質的になくなるので、非芳香族高揮発性成分を富化することはできなくなる。
【００４４】
〈極性分離膜部材〉
本発明の方法において用いることができる極性分離膜部材は、非芳香族高揮発性ガソリン成分、非芳香族低揮発性ガソリン成分、芳香族ガソリン成分、及びエタノール成分を含有しているエタノール混合ガソリン燃料と接触させたときに、その極性によって、芳香族ガソリン成分及びエタノール成分を優先的に透過させることができる任意の極性分離膜部材であってよい。
【００４５】
このような極性分離膜部材自体は一般的に知られており、例えば特許文献２及び３においても開示されている。
【００４６】
本発明の方法において使用することができる極性分離膜部材は、任意の構造を有していてよく、例えば図６に示すように、極性分離膜部材（６０）は、多孔質基材（６１）、及びこの多孔質基材（６１）上の極性コーティング（６２）を具備しており、混合ガソリン燃料の一部が矢印（６５）で示すように透過するようにされていてよい。ここで、多孔質基材としては、多孔質ジルコニアのような多孔質セラミック基材、又は好ましくは、米国特許出願公開第２０１１／０３００３５５号に記載されているようなコージェライトの多孔質セラミックモノリスを用いることができる。また、極性コーティングとしては、ポリエーテルスルホンのような極性ポリマーコーティング、又は好ましくは、エタノール安定性ポリマー、例えば米国特許第８，１１９，００６号及び米国仮出願第６１／４７６，９８８号に記載されているようなエポキシ系ポリエーテルアミンを用いることができる。
【００４７】
《第２の本発明》
第２の本発明の燃料分離方法では、非芳香族高揮発性ガソリン成分、非芳香族低揮発性ガソリン成分、芳香族ガソリン成分、及びエタノール成分を含有しているエタノール混合ガソリン燃料を使用できるフレキシブル燃料自動車において、エタノール混合ガソリン燃料から補助燃料を分離する。
【００４８】
この本発明の方法は、下記の工程（ｃ）を含む。
【００４９】
工程（ｃ）では、メイン燃料タンクに貯蔵されているエタノール混合ガソリン燃料におけるエタノール濃度が、第２のエタノール濃度範囲の場合に、第２の分離温度において、エタノール混合ガソリン燃料を極性又は無極性分離膜部材で分離して、エタノール混合ガソリン燃料よりも非芳香族高揮発性ガソリン成分が富化された第２の補助燃料を膜の透過側で得る。
【００５０】
第２の本発明の燃料分離方法では、エタノール混合ガソリン燃料におけるエタノール濃度が高い場合に、工程（ｃ）において、各成分の蒸気圧差を利用して、エタノール混合ガソリン燃料から第２の補助燃料を分離している。
【００５１】
このような本発明の燃料分離方法によれば、メイン燃料タンクのエタノール混合ガソリン燃料におけるエタノール濃度が高い場合に、エタノール混合ガソリン燃料と、この混合燃料から分離された補助燃料とを、用途に応じて適切に使い分けることができる。
【００５２】
〈無極性分離膜部材〉
第２の本発明の方法において用いることができる無極性分離膜部材は、非芳香族低揮発性ガソリン成分、非芳香族高揮発性ガソリン成分、芳香族ガソリン成分、及びエタノール成分を含有しているエタノール混合ガソリン燃料と接触させたときに、選択透過性を実質的に示さない分離膜部材であってよい。
【００５３】
具体的には、このような無極性分離膜部材自体は一般的に知られており、例えば多孔質セラミック膜部材であってよい。
【００５４】
第２の本発明の方法においてこのような無極性分離膜部材を用いる場合、図７に示すように、膜部材自体は、極性による選択性を実質的に示さず、また混合ガソリン燃料中の非芳香族低揮発性ガソリン成分、芳香族ガソリン成分、及びエタノール成分は小さい蒸気圧を有し、他方で混合ガソリン燃料中の非芳香族高揮発性ガソリン成分は大きい蒸気圧を有する。したがって、小さい蒸気圧を有するエタノール成分等は、気化しにくく、透過側における濃度が小さくなる。これに対して、大きい蒸気圧を有する非芳香族高揮発性ガソリン成分は、気化しやすく、相対的に透過側における濃度が大きくなる。
【００５５】
〈その他〉
第２の本発明の燃料分離方法の工程（ｃ）の他の詳細については、第１の本発明の燃料分離方法についての記載、特に工程（ｂ）についての記載を参照できる。
【実施例】
【００５６】
実施例では、図８に示す装置を用いて、エタノール混合ガソリン燃料の膜分離における温度依存性について評価する。
【００５７】
具体的には、図８で示す装置では、エタノール混合ガソリン燃料（混合燃料）を、ポンプ（８１）によって加圧し、加熱部（８２）によって加熱し、そしてノズル（８３）を通して噴射して、膜分離部（８５）に供給する。
【００５８】
ノズル（８３）から噴射された混合ガソリン燃料は、少なくとも部分的に気化して気液混相流となり、膜分離部（８５）内の原料側流路（８７）を流通し、その間に混合ガソリン燃料の一部が、分離膜部材（８６）を透過して透過側流路（８８）に到達し、そして透過側燃料として回収される。なお、ここでは、混合ガソリン燃料の一部が膜部材（８６）を透過するのを促進するために、透過側は、エダクター（ジェットポンプとして言及されることもある）によって減圧して、約０．２気圧にする。
【００５９】
また、膜分離部の原料側流路（８７）を流通する混合ガソリン燃料のうちの膜部材を透過しなかった部分は、膜分離部の原料側流路（８７）をそのまま流通して、原料側燃料として回収される。
【００６０】
なお、膜部材（８６）は、多孔質セラミック材料の基材（８６ａ）と、この基材中の原料側流路（８７）の壁面にコーティングされた極性ポリマーコーティング（８６ｂ）とからなっている。
【００６１】
《実施例１》
この実施例では、図８に示す装置を用いて、エタノール約１０体積％とガソリン約９０体積％との混合物であるＥ１０エタノール混合ガソリン燃料を、１４８℃の分離温度で分離した。評価結果を下記の表１に示す。なお、使用した極性分離膜部材は、米国仮出願第６１／４７６，９８８号に記載されているような、多孔質セラミック基材上のＤ４００−ＤＥＮＯ脂肪族エポキシ架橋ポリエーテルアミンからなっていた。
【００６２】
【表１】
0006009103.tif 000002
【００６３】
表１から理解されるように、実施例１では、１４８℃という比較的高い温度での膜分離によって、膜の透過側で得られる混合ガソリン燃料において、芳香族ガソリン成分及びエタノール成分の割合を増やすこと、及びそれによってオクタン価を大きくすることができた。
【００６４】
《実施例２》
この実施例では、図８に示す装置を用いて、エタノール約７０体積％とガソリン約３０体積％との混合物であるＥ７０エタノール混合ガソリン燃料を、８５℃の分離温度で分離した。評価結果を下記の表２に示す。
【００６５】
【表２】
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【００６６】
表２から理解されるように、実施例２では、８５℃という比較的低い温度での膜分離によって、膜の透過側で得られる混合ガソリン燃料において、非芳香族高揮発性ガソリン成分の割合を増やすこと、及びそれによってリード蒸気圧の値を大きくすることができた。なお、Ｅ１０混合ガソリン燃料のような低エタノール含有率ガソリンでは、リード蒸気圧が約８ｐｓｉであるので、膜分離によって、リード蒸気圧の値を低エタノール含有率ガソリンに近づけられたことが理解される。
【符号の説明】
【００６７】
Ｔ１    メイン燃料タンク
Ｔ２    サブ燃料タンク
Ｍ    分離膜部材
Ｓ    分離部
ＥＮＧ    内燃機関
６０    極性分離膜部材
６１    多孔質基材
６２    極性コーティング
８１    ポンプ
８２    加熱部
８３    ノズル
８６    膜部材
８７    原料側流路
８８    透過側流路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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