(57)【要約】      （修正有）【課題】高い湿度、低い温度、長期間放置などの劣悪な環境条件でも相分離現象を著しく遅延できるという効果があり、より低い融点を有することで、冬の凍結を防止する効果があるだけでなく、エンジン内に固着化した不純物に対する洗浄効果に優れるという利点があり、燃料以外の用途に使用されて致命的な問題を起こさないように、例えば、飲み物として使用できないようにする効果がある燃料複合添加剤の提供。【解決手段】バイオブタノールと、メチルエチルケトン、メチルイソプロピルケトン、メチルイソブチルケトンおよび５−メチル−３−ヘプタノンから選択されるいずれか一つまたは二つ以上を含むケトン系化合物と、メチルｔｅｒｔ−ブチルエーテルおよびエチルｔｅｒｔ−ブチルエーテルから選択されるいずれか一つ以上を含むエーテル系化合物とを含む、燃料複合添加剤。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
バイオブタノールと、
メチルエチルケトン、メチルイソプロピルケトン、メチルイソブチルケトンおよび５−メチル−３−ヘプタノンから選択されるいずれか一つまたは二つ以上を含むケトン系化合物と、
メチルｔｅｒｔ−ブチルエーテルおよびエチルｔｅｒｔ−ブチルエーテルから選択されるいずれか一つ以上を含むエーテル系化合物とを含む、燃料複合添加剤。
【請求項２】
前記バイオブタノール１００重量部に対して、前記ケトン系化合物１０〜１００重量部および前記エーテル系化合物０．１〜２０重量部を含む、請求項１に記載の燃料複合添加剤。
【請求項３】
ｔｅｒｔ−ブタノールをさらに含む、請求項１に記載の燃料複合添加剤。
【請求項４】
前記バイオブタノール１００重量部に対して、前記ｔｅｒｔ−ブタノール１０〜１００重量部を含む、請求項３に記載の燃料複合添加剤。
【請求項５】
デナトニウムベンゾエートをさらに含む、請求項３に記載の燃料複合添加剤。
【請求項６】
前記バイオブタノール１００重量部に対して、前記ｔｅｒｔ−ブタノール１０〜１００重量部および前記デナトニウムベンゾエート０．００１〜１重量部を含む、請求項５に記載の燃料複合添加剤。
【請求項７】
前記ケトン系化合物は、メチルエチルケトン、メチルイソプロピルケトンおよびメチルイソブチルケトンから選択されるいずれか一つまたは二つ以上のＣ４−Ｃ６ケトン系化合物と、５−メチル−３−ヘプタノンとを含む、請求項１に記載の燃料複合添加剤。
【請求項８】
前記ケトン系化合物は、前記Ｃ４−Ｃ６ケトン系化合物１００重量部に対して、前記５−メチル−３−ヘプタノン５〜１００重量部を含む、請求項７に記載の燃料複合添加剤。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項に記載の燃料複合添加剤を含む、燃料。
【請求項１０】
ガソリン燃料またはアルコール系燃料である、請求項９に記載の燃料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、様々な燃料に使用される燃料複合添加剤に関する。
【背景技術】
【０００２】
産業革命を始め、産業発展の根幹をなした化石燃料（ｆｏｓｓｉｌ  ｆｕｅｌ）または石油系燃料（ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ−ｂａｓｅｄ  ｆｕｅｌ）は、最近、コストアップと資源不足および供給介入の恐れ、環境的な問題のため、石油をベースとした製品に対する代案としてバイオ燃料が特に注目されている。
【０００３】
バイオ燃料は、一般的に、バイオマス由来のすべての燃料を意味する。バイオマスは、通常、トウモロコシ、豆、亜麻仁、サトウキビおよびパーム油というような植物性ソースから製造されるが、前記バイオマスはの原料は、一般的に現在生きているすべての有機体、または炭素サイクルで一部分を占めるそれらの代謝副産物にまで拡張することができる。
【０００４】
既存のバイオマスからバイオエネルギーを生産するための技術および研究として、輸送油であるガソリンおよびディーゼルを代替するための研究が主に進められてきた。ガソリンを代替するために、サトウキビ、トウモロコシなどを醗酵させて製造するバイオブタノールが開発された。
【０００５】
しかし、既存のバイオブタノールをそのまま輸送燃料として使用するには、水分混入の問題およびこれに伴う相分離の問題など、石油系燃料に比べて安定性に劣るという限界がある。特に、バイオブタノールは、燃料添加剤として使用する際に、他の燃料添加剤に比べて相分離現象が大幅に生じるという問題がある。
【０００６】
化石燃料または石油系燃料も程度の差があるだけで、依然として水分混入の問題、相分離の問題などが伴われるため、バイオアルコールを始め、新再生燃料および従来のガソリンなどの化石燃料の物理的／化学的安定性をより向上させることができる複合燃料添加剤に関する研究が必要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】韓国公開特許公報第１０−２０１３−００２９３１４号（２０１３年０３月２２日）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、高い湿度、低い温度、長期間放置などの劣悪な環境条件でも相分離現象を著しく遅延することができ、より低い融点を有することで冬の凍結を防止するだけでなく、エンジン内に固着化した不純物に対する洗浄効果に優れた燃料複合添加剤を提供することにある。
【０００９】
本発明の他の目的は、上述の効果が実現されることで、燃料が、燃料以外の用途に使用されて致命的な問題を起こさないように、例えば、飲み物として使用できなくする燃料複合添加剤を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明による燃料複合添加剤は、バイオブタノールと、メチルエチルケトン、メチルイソプロピルケトン、メチルイソブチルケトンおよび５−メチル−３−ヘプタノンから選択されるいずれか一つまたは二つ以上を含むケトン系化合物と、メチルｔｅｒｔ−ブチルエーテルおよびエチルｔｅｒｔ−ブチルエーテルから選択されるいずれか一つ以上を含むエーテル系化合物とを含む。
【００１１】
本発明の一例による燃料複合添加剤は、前記バイオブタノール１００重量部に対して、前記ケトン系化合物１０〜１００重量部および前記エーテル系化合物０．１〜２０重量部を含むことができる。
【００１２】
本発明の一例による燃料複合添加剤は、ｔｅｒｔ−ブタノールをさらに含むことができる。
【００１３】
本発明の一例による燃料複合添加剤は、前記バイオブタノール１００重量部に対して、前記ｔｅｒｔ−ブタノール１０〜１００重量部を含むことができる。
【００１４】
本発明の一例による燃料複合添加剤は、デナトニウムベンゾエートをさらに含むことができる。
【００１５】
本発明の一例による燃料複合添加剤は、前記バイオブタノール１００重量部に対して、前記ｔｅｒｔ−ブタノール１０〜１００重量部および前記デナトニウムベンゾエート０．００１〜１重量部を含むことができる。
【００１６】
本発明の一例において、前記ケトン系化合物は、メチルエチルケトン、メチルイソプロピルケトンおよびメチルイソブチルケトンから選択されるいずれか一つまたは二つ以上のＣ４−Ｃ６ケトン系化合物と、５−メチル−３−ヘプタノンとを含むことができる。
【００１７】
本発明の一例において、前記ケトン系化合物は、前記Ｃ４−Ｃ６ケトン系化合物１００重量部に対して、前記５−メチル−３−ヘプタノン５〜１００重量部を含むことができる。
【００１８】
本発明による燃料複合添加剤は、燃料に含まれて使用されることができる。
【００１９】
本発明の一例において、前記燃料は、ガソリン燃料またはアルコール系燃料であることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明による燃料複合添加剤は、高い湿度、低い温度、長期間放置などの劣悪な環境条件でも相分離現象を著しく遅延することができる効果があり、より低い融点を有することで冬の凍結を防止する効果があるだけでなく、エンジン内に固着化した不純物に対する洗浄効果に優れるという利点がある。
【００２１】
また、本発明による燃料複合添加剤は、上述の効果が実現されることで、燃料が、燃料以外の用途に使用されて致命的な問題を起こさないように、例えば、飲み物として使用できなくする効果がある。
【００２２】
本発明において明示的に言及されない効果であっても、本発明の技術的特徴により期待される明細書に記載の効果およびその内在的な効果は、本発明の明細書に記載のものと同様として取り扱われる。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明による燃料複合添加剤について詳細に説明する。
【００２４】
本発明で使用される技術用語および科学用語において他の定義がなければ、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者が通常理解している意味を有し、下記の説明で本発明の要旨を不明瞭にし得る公知の機能および構成に関する説明は省略する。
【００２５】
本発明で使用される用語の単数形態は、特別の指示がない限り、複数形態をも含むものと解釈され得る。
【００２６】
本発明で特別の断りなく不明に使用された％の単位は、重量％を意味する。
【００２７】
本発明による燃料複合添加剤は、バイオブタノールと、メチルエチルケトン（Ｍｅｔｈｙｌｅｔｈｙｌｋｅｔｏｎｅ）、メチルイソプロピルケトン（Ｍｅｔｈｙｌｉｓｏｐｒｏｐｙｌｋｅｔｏｎｅ）、メチルイソブチルケトン（Ｍｅｔｈｙｌｉｓｏｂｕｔｙｌｋｅｔｏｎｅ）および５−メチル−３−ヘプタノン（５−ｍｅｔｈｙｌ−３−ｈｅｐｔａｎｏｎｅ）から選択されるいずれか一つまたは二つ以上を含むケトン系化合物と、メチルｔｅｒｔ−ブチルエーテル（Ｍｅｔｈｙｌ  ｔｅｒｔ−ｂｕｔｙｌｅｔｈｅｒ）およびエチルｔｅｒｔ−ブチルエーテル（Ｅｔｈｙｌ  ｔｅｒｔ−ｂｕｔｙｌｅｔｈｅｒ）から選択されるいずれか一つ以上を含むエーテル系化合物とを含む。
【００２８】
本発明で言及される「バイオブタノール」は、燃料として使用するための公知の一般的なバイオブタノールを意味し、具体的には、バイオマスから燃料として使用するために製造されたブタノールであり、実質的にノルマルブタノールまたはノルマルブタノールを主成分とするブタノール系混合物であってもよい。
【００２９】
前記燃料複合添加剤において、ケトン系化合物およびエーテル系化合物は、相分離遅延特性およびエンジン洗浄特性を向上させるための必須の構成成分であり、水分の浸透または混合によって油分層および水分層に相分離される現象を遅延させる特性においてより効果的である。具体的には、本発明による燃料複合添加剤にケトン系化合物およびエーテル系化合物のいずれか一つの系の化合物が単独で使用される場合、相分離遅延特性が小幅に減少するが、本発明のようにケトン系化合物およびエーテル系化合物がいずれも使用される場合、相分離遅延特性が非常に向上し、これと共にエンジン洗浄特性が向上するという効果が実現される。それだけでなく、各成分が混合されることで融点下降が極大化し、冬のなどの温度が非常に低い環境でも凍結を最小化できるという効果があり、後述する他の成分がさらに含まれることで、前記効果はさらに向上することができる。
【００３０】
本発明の一例による燃料複合添加剤は、その組成比を大きく制限しないが、上述の効果を十分に実現するための面で、前記バイオブタノール１００重量部に対して、前記ケトン系化合物１０〜１００重量部および前記エーテル系化合物０．１〜２０重量部、より好ましくは、前記ケトン系化合物２０〜８０重量部および前記エーテル系化合物１〜７重量部を含むことができる。しかし、これは、好ましい一例であって、本発明がこれに制限されないことは言うまでもない。
【００３１】
より好ましくは、前記ケトン系化合物は、メチルエチルケトン、メチルイソプロピルケトンおよびメチルイソブチルケトンから選択されるいずれか一つまたは二つ以上のＣ４−Ｃ６ケトン系化合物および５−メチル−３−ヘプタノンを含むことが好ましい。具体的には、前記ケトン系化合物において、前記Ｃ４−Ｃ６ケトン系化合物と５−メチル−３−ヘプタノンがともに使用される場合、相分離現象の抑制においてより効果的であり得る。すなわち、相対的に低い炭素数系のケトン系化合物と高い炭素数のケトン系化合物が併用されることにより、全体の系の自由エネルギーが最小化し、溶存水がミセル（ｍｉｃｅｌｌｅ）のような形態で安定して存在することになり、燃料内に高い湿度、低い温度また長期間放置などの劣悪な環境条件でも相分離現象を著しく減少させることができる。
【００３２】
本発明の一例による燃料複合添加剤が、前記Ｃ４−Ｃ６ケトン系化合物および５−メチル−３−ヘプタノンを含む場合、これらの組成比は大きく制限されるものではないが、上述の効果を十分に実現するための面で、前記ケトン系化合物は、前記Ｃ４−Ｃ６ケトン系化合物１００重量部に対して、前記５−メチル−３−ヘプタノン５〜１００重量部、好ましくは１０〜６０重量部含むことができる。しかし、これは、好ましい一例であって、本発明がこれに制限されないことは言うまでもない。
【００３３】
本発明の一例による燃料複合添加剤は、ｔｅｒｔ−ブタノール（ｔｅｒｔ−ｂｕｔａｎｏｌ）および／またはデナトニウムベンゾエート（Ｄｅｎａｔｏｎｉｕｍ  ｂｅｎｚｏａｔｅ）をさらに含んでもよく、好ましくは、ｔｅｒｔ−ブタノールとデナトニウムベンゾエートをいずれも含むことが好ましい。具体的には、前記燃料複合添加剤がｔｅｒｔ−ブタノールおよびデナトニウムベンゾエートをともに含む場合、これらが単独でそれぞれ含まれる場合と比較して、相分離遅延特性およびエンジン洗浄特性が著しく向上することができる。ｔｅｒｔ−ブタノールの立体障害が塩の状態で存在するデナトニウムベンゾエートとともに混合されることで、相分離遅延特性およびエンジン洗浄特性のいずれもが著しく向上することができる。
【００３４】
また、本発明の一例による燃料複合添加剤は、デナトニウムベンゾエートを含む場合、特異な香および味を出すため、燃料が、燃料以外の用途に使用されないようにする効果がある。
【００３５】
本発明の一例による燃料複合添加剤がｔｅｒｔ−ブタノールを含む場合、その組成比は、大きく制限されず、例えば、前記バイオブタノール１００重量部に対して、前記ｔｅｒｔ−ブタノール１０〜１００重量部、好ましくは１５〜６０重量部で含むことができる。しかし、これは、好ましい一例であって、本発明がこれに制限されないことは言うまでもない。
【００３６】
本発明の一例による燃料複合添加剤がデナトニウムベンゾエートを含む場合、その組成比は大きく制限されず、例えば、前記バイオブタノール１００重量部に対して、前記デナトニウムベンゾエート０．００１〜１重量部、好ましくは、０．００１〜０．５重量部含むことができる。しかし、これは、好ましい一例であって、本発明がこれに制限されないことは言うまでもない。
【００３７】
本発明の一例による燃料複合添加剤がｔｅｒｔ−ブタノールおよびデナトニウムベンゾエートを含む場合、その組成比は大きく制限されないが、上述の効果を十分に実現するための面で、前記燃料複合添加剤は、前記バイオブタノール１００重量部に対して、前記ｔｅｒｔ−ブタノール１０〜１００重量部および前記デナトニウムベンゾエート０．００１〜１重量部、好ましくは、前記ｔｅｒｔ−ブタノール１５〜６０重量部および前記デナトニウムベンゾエート０．００１〜０．５重量部を含むことができる。しかし、これは、好ましい一例であって、本発明がこれに制限されないことは言うまでもない。
【００３８】
本発明の一例による燃料複合添加剤は、場合に応じてノルマルブタノールをさらに含んでもよく、その含量は、当業者が適切に調節してもよいため、制限されない。
【００３９】
本発明による燃料複合添加剤は、バイオ燃料、化石燃料など、様々な燃料に含まれて使用されてもよく、好ましくは、アルコール系燃料またはガソリン燃料に添加されて使用されることができる。
【００４０】
以下、本発明について実施例により詳細に説明するが、これらは本発明をより詳細に説明するためのものであって、本発明の権利範囲が下記の実施例によって限定されるものではない。
【００４１】
［実施例１］
下記表１の成分および含量を満たすように各成分を十分に撹拌し、燃料複合添加剤を製造した。
【００４２】
［実施例２］
下記表１の成分および含量を満たすように各成分を十分に撹拌し、燃料複合添加剤を製造した。
【００４３】
［実施例３］
下記表１の成分および含量を満たすように各成分を十分に撹拌し、燃料複合添加剤を製造した。
【００４４】
［実施例４］
下記表１の成分および含量を満たすように各成分を十分に撹拌し、燃料複合添加剤を製造した。
【００４５】
［実施例５］
下記表１の成分および含量を満たすように各成分を十分に撹拌し、燃料複合添加剤を製造した。
【００４６】
［実施例６］
下記表１の成分および含量を満たすように各成分を十分に撹拌し、燃料複合添加剤を製造した。
【００４７】
［比較例１］
下記表１の成分および含量を満たすように各成分を十分に撹拌し、燃料複合添加剤を製造した。
【００４８】
［比較例２］
下記表１の成分および含量を満たすように各成分を十分に撹拌し、燃料複合添加剤を製造した。
【００４９】
【表１】
2019108519.tif 000002
【００５０】
相分離遅延特性の評価
実施例１〜実施例６、比較例１および比較例２それぞれの燃料複合添加剤を下記方法で実験し、相分離遅延程度を評価した。
【００５１】
具体的には、それぞれの１００ｍｌ試験管にそれぞれの燃料複合添加剤を投入し、水分（０．０５％、０．１％、０．１５％、０．２０％、０．２５％、０．３０％、０．３５％、０．４０％、０．４５％、０．５０％）をそれぞれさらに投入して激しく振盪して水分を強制に混入させた後、１０分間放置し、変化する層を確認した。また、最終的に明らかな層分離を確認するために、２０℃で１，５００ｒｐｍで１０分間遠心分離し、試験管に発生した層のスケールを測定した。
【００５２】
【表２】
2019108519.tif 000003
【００５３】
前記表２のように、ケトン系化合物およびエーテル系化合物のいずれか一つの系のみ単独で使用された比較例１および比較例２の場合は、相分離遅延特性が最も良好でない一方、ケトン系化合物およびエーテル系化合物がともに使用された実施例１〜実施例６の場合は、相分離遅延特性が著しく向上した。
【００５４】
Ｃ４−Ｃ６ケトン系化合物およびＣ８ケトン系化合物（５−メチル−３−ヘプタノン）のいずれか一つの系のみ単独で使用された実施例１および実施例２の場合よりも、これらの系がいずれも使用された実施例３〜実施例６の場合が、相分離遅延特性がより高かった。
【００５５】
前記表２の実施例３および実施例４の場合より、ｔｅｒｔ−ブタノール単独は、相分離遅延特性にそれほど影響を与えないことが分かる。また、前記表２の実施例５および実施例６の場合より、デナトニウムベンゾエートは、ｔｅｒｔ−ブタノールとともに使用されるときに、相分離遅延特性が著しく向上することが分かる。かかる結果は、ｔｅｒｔ−ブタノールの立体的特性とデナトニウムベンゾエートの塩特性がともに複合作用し、組成物の相分離を大幅に抑制したものと考えられる。
【００５６】
エンジン洗浄特性の評価
実施例１〜実施例６、比較例１および比較例２それぞれの燃料複合添加剤をガソリンに１重量％添加する下記方法で実験し、エンジン洗浄特性程度を評価した。
【００５７】
具体的には、前記実験は、ＳＡＥ（Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｆｏｒ  Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）によって出刊された文献の参照番号ＳＡＥ  ＃  ９２２１８４（１９９２）に記述の方法によるガソリンエンジンテスト方式で行われた。この際、各実験は、３，０００ｒｐｍのエンジン速度および最大荷重の２／３の条件下で、５時間行われた。各実験が開始する時、エンジンに新しいインジェクターを装着し、インジェクターを装着する前に各インジェクターの放出量をそれぞれのニードルリフト（ｎｅｅｄｌｅ  ｌｉｆｔ）で測定した。各実験完了段階でインジェクターを分離し、同じニードルリフトの間の放出量を測定した。実験されたそれぞれの燃料複合添加剤の効率を残留物放出パーセントとして比較し、これは、以下のような式１により計算した。その結果は下記表２に図示しており、放出量が高いほどエンジン洗浄効果に優れていることを意味する。
【００５８】
［式１］
残留物放出量（％）＝（テスト完了時のインジェクターの平均放出量／新しいインジェクターの平均放出量）×１００
【００５９】
【表３】
2019108519.tif 000004
【００６０】
前記表３のように、ケトン系化合物およびエーテル系化合物のいずれか一つの系のみ単独で使用された比較例１および比較例２の場合は、エンジン洗浄特性が最も良好でない一方、ケトン系化合物およびエーテル系化合物がともに使用された実施例１〜実施例６の場合は、エンジン洗浄特性が著しく向上した。
【００６１】
実施例４の場合のように、ｔｅｒｔ−ブタノールが単独で加えられる場合、エンジン洗浄特性に大きく影響がなかったが、デナトニウムベンゾエートが単独で加えられる場合、エンジン洗浄特性が向上し、特に、デナトニウムベンゾエートとｔｅｒｔ−ブタノールがともに使用される場合、デナトニウムベンゾエートが単独で加えられた場合よりもエンジン洗浄特性が著しく向上することを前記表３から確認することができる。