(57)【要約】【課題】液化石油ガス（ＬＰＧ）に近い燃焼性を維持しながら、優れた貯蔵安定性を有する、液化石油ガスの代替組成物およびその使用を提供する。【解決手段】本発明の液化ガス組成物は、ジメチルエーテルおよび炭化水素混合物を含む組成物であって、前記炭化水素混合物は、少なくとも１種の炭素数３の炭化水素と、少なくとも１種の炭素数４の炭化水素とを含み、この液化ガス組成物は、当該組成物の５０重量％超が放出されるまで、貯蔵容器から放出される混合ガス中のＤＭＥ濃度が５０重量％以下の一定値幅に維持されるようにして使用される。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ジメチルエーテル（以下ＤＭＥと称す）および炭化水素混合物を含む貯蔵可能な液化ガス組成物の使用であって、
前記炭化水素混合物は、少なくとも１種の炭素数３の炭化水素、または少なくとも１種のプロパンと、少なくとも１種の炭素数４の炭化水素、または少なくとも１種のブタンとを含み、
当該組成物の５０重量％超が放出されるまで、貯蔵容器から放出される混合ガス中のＤＭＥ濃度が５０重量％以下の一定値幅に維持される、使用。
【請求項２】
請求項１において、放出される混合ガスのＤＭＥ濃度が、５〜３０重量％の範囲内の一定値幅に維持される、使用。
【請求項３】
請求項１または２において、混合ガスの６０重量％超が放出されるまで、ＤＭＥ濃度が一定値幅に維持される、使用。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項において、放出される前の混合ガスが、ＤＭＥを１０〜３０重量％、プロパンを２０〜５０重量％、およびブタンを５０〜２０重量％含む、使用。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項において、放出される前の液化ガス組成物の混合液体中のＤＭＥ／ブタンの比が７以下である、使用。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項において、放出される前の液化ガス組成物の混合液体中のＤＭＥ／プロパンの比が６以下である、使用。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項において、放出される前の液化ガス組成物の混合液体中のＤＭＥ／プロパンの比およびＤＭＥ／ブタンの比が、それぞれ０．５〜２である、使用。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一項において、放出される前の混合液体が、ＤＭＥを５〜４０重量％、プロパンを５〜９１重量％、およびブタンを９０〜４重量％含む、使用。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一項において、液化ガス組成物が、商用ＤＭＥ、商用ブタン、および商用プロパンからの液化ガスから得られたものである、使用。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか一項において、着火形態に関係なく、空気の存在下での燃焼によって動作する家庭機器の燃料、特に、ボイラ、調理器や暖房装置の燃料としての使用。
【請求項１１】
請求項１から９のいずれか一項において、液化ガス組成物が、ボトル型またはタンク型の圧力容器に貯蔵されている、使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、家庭用途における液化ガスおよび液化ガス組成物の使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガス混合組成物を家庭用途に用いる場合、ガス混合組成物はボイラや家庭用調理器のバーナで要求される燃料の混合条件下で十分に燃焼可能である必要があり、その用途では、十分な知識を持たない主婦や主夫が取り扱う。
【０００３】
化石ガスの量は減少の一途をたどっており、長期的には不足に陥る恐れがある。したがって、化石ガスに取って代わる化合物を探し出す必要性がある。しかしながら、新しいガス燃料資源、すなわち、化石液化ガスに取って代わる代替組成物を開発する場合、このような資源としては、従来からの液化ガス組成物の挙動と大きく変わらず、また、既存の機器に直接利用できるような組成物が求められる。つまり、新しい組成物は、従来の組成物のように貯蔵安定性に優れ、そして何よりも、一般的なバーナまたはその他のバーナ向けの家庭用のガスボンベとして販売された場合に、暖房機器（heating installation）の燃料として継続的に燃焼可能なものでなければならない。
【０００４】
特許文献１には内燃機関用の代替燃料が記載されている。この代替燃料は、少なくとも一種の高オクタン価の燃料および少なくとも一種の高セタン価の燃料を含む、互いに混和可能な数種類の燃料の混合物で構成されている。当該文献に記載された代替燃料のうちの１つは、少なくとも２種類のガスの液化混合物からなり、圧縮自着火するガスと、優れた酸化剤であるガスとを含有する。この代替燃料の一実施形態は、液化石油ガス（ＬＰＧ）、すなわち、炭素数４以下の炭化水素混合物と、高セタン価のジメチルエーテル（ＤＭＥ）との混合物で構成されている。この燃料は、従来の燃料と比べて、不完全燃焼によるパティキュレート排出や汚染物質排出を抑えることができる。
【０００５】
特許文献２には、乾式低ＮＯｘ燃焼システムにおける燃料組成物の使用が記載されており、この燃料組成物は、次の３種類の成分の混合物で構成される：ジメチルエーテル１５〜９３重量％；少なくとも１種のアルコール７〜８５重量％；水およびＣ１〜Ｃ６アルカンからなる群から選択された１種の成分５０重量％以下。詳細な一実施形態において、上記の３番目の成分は、水、メタン、プロパンおよび液化石油ガスから選択される。当該文献に記載された燃焼チャンバは、動力生産用のタービンに駆動力を供給するものである。
【０００６】
特許文献３には、２種類のガス燃料を燃焼機関のシリンダに噴射する方法が記載されており、この２種類のガス燃料のうち、一方は主燃料であって、他方は主燃料よりも素早く自着火するパイロット燃料である。主燃料は、天然ガス、液化石油ガス、バイオガス、ランドフィルガスおよび水素ガスから選択され、パイロット燃料はジメチルエーテルである。当該文献に記載されたガス燃料噴射方法の詳細な一実施形態では、主燃料とパイロット燃料は、それぞれ第１段階、第２段階において別々に燃焼機関に導入さる。ここで、第１段階及び第２段階は、燃焼機関の異なる負荷運転モードに対応している。
【０００７】
特許文献４には、炭素数３〜４のアルカン及びアルキレンの炭化水素混合物１００重量部に対しジメチルエーテル（ＤＭＥ）５〜３０重量部を配合してなるガス燃料組成物が記載されている。この組成物は、貯蔵安定性と燃焼性に優れている。詳細な一実施形態によると、これら２種類の成分は、いずれも液化された状態で、互いに混合されてからガスボンベに送入される。このガス組成物は、プロパン、ｎ−ブタンまたはｉ−ブタンを含むが、好ましくはプロパン単独とジメチルエーテルまたはジエチルエーテルとを含む。プロパンを含む場合は、貯蔵安定性と燃焼性が特に向上する。さらに、当該文献のガス燃料組成物は均一性が高く、途切れることなく継続的に燃焼可能なので、産業用途や家庭用途の燃料として利用することができる、と記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】国際公開第９９／００４６６号パンフレット
【特許文献２】欧州特許第９２８３２６号明細書
【特許文献３】米国特許第６２０２６０１号明細書
【特許文献４】特開昭６０−８６１９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
鋭意研究の結果、本発明では、ジメチルエーテル（すなわちＤＭＥ）と、少なくとも１種の炭素数３の炭化水素化合物および少なくとも１種の炭素数４の炭化水素化合物の混合物とを含む液化ガスが、液化石油ガス（ＬＰＧ）に近い燃焼性を維持しながら、向上した貯蔵安定性を提供することが判明した。特許文献４の開示内容と反して、実際には、ＤＭＥをプロパン単独との混合物として利用することはできない。なぜなら、この混合物ではプロパンが最初に消費され、その後ＤＭＥが主成分になるため、炎が消えてしまうのである。ＤＭＥをブタン単独との混合物として利用した場合には、ＤＭＥが最初に蒸発するため、着火安定性および火炎安定性（保炎性）に問題が生じる。また、ガス中のＤＭＥの最大濃度を４０％以下に保持することが、安定した燃焼を実現するのに好ましい。しかしながら、空気量を調節できるタイプの家庭用着火装置であれば、パラメータの最適化しだいで、蒸発相（または気相）中のＤＭＥを５９％または６０％にまで増やしてもよい。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
以上を踏まえて、本発明の主題は、ジメチルエーテル（すなわちＤＭＥ）および炭化水素混合物を含む貯蔵可能な液化ガス組成物の使用であって、前記炭化水素混合物は、少なくとも１種の炭素数３の炭化水素（または少なくとも１種のプロパン）と、少なくとも１種の炭素数４の炭化水素（または少なくとも１種のブタン）とを含み、当該組成物の５０重量％超が放出されるまで、貯蔵容器から放出される混合ガス中のＤＭＥ濃度が５０重量％以下の一定値幅に維持される使用である。
【００１１】
上記組成物は、現在上市されている家庭用の化石液化ガスの代替品として、既存のあらゆる種類の着火装置に使用でき、さらには、エンジンに使用してエンジン内の安定した継続的な燃焼を実現することもできる。
【００１２】
好ましくは、本発明の使用において、放出される混合ガスのＤＭＥ濃度は、５〜３０重量％の範囲内の一定値幅に維持される。
【００１３】
好ましくは、本発明の使用において、混合ガスの６０重量％超が放出されるまで、ＤＭＥ濃度は一定値幅に維持される。
【００１４】
好ましくは、本発明の使用において、放出される前の混合ガスは、ＤＭＥを１０〜３０重量％、プロパンを２０〜５０重量％、およびブタンを５０〜２０重量％含む。
【００１５】
好ましくは、本発明の使用において、放出される前の液化ガス組成物の混合液体中のＤＭＥ／ブタンの比は７以下である。
【００１６】
好ましくは、本発明の使用において、放出される前の液化ガス組成物の混合液体中のＤＭＥ／プロパンの比は６以下である。
【００１７】
好ましくは、本発明の使用において、放出される前の液化ガス組成物の混合液体中のＤＭＥ／プロパンの比およびＤＭＥ／ブタンの比は、それぞれ０．５〜２である。
【００１８】
好ましくは、本発明の使用において、放出される前の混合液体は、ＤＭＥを５〜４０重量％、プロパンを５〜９１重量％、およびブタンを９０〜４重量％含む。
【００１９】
好ましくは、本発明の使用において、液化ガス組成物は、商用ＤＭＥ、商用ブタン、および商用プロパンからの、液化ガスから得られたものである。
【００２０】
好ましくは、本発明にかかる液化ガス組成物の使用は、着火形態（バーナ）に関係なく、空気の存在下での燃焼によって動作する家庭機器の燃料としての使用であり、特に、ボイラ、調理器や暖房装置の燃料としての使用である。
【００２１】
好ましくは、上記液化ガス組成物は、ボトル型またはタンク型の圧力容器に貯蔵される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】貯蔵条件下における各種組成物Ｅ１〜Ｅ４の液相組成の変化を示すグラフである。
【図２】放出時の組成物Ｅ３における気相組成の変化を示すグラフである。
【図３】放出時の組成物Ｅ３における液相組成の変化を示すグラフである。
【図４】放出時の組成物Ｅ４における気相組成の変化を示すグラフである。
【図５】放出時の組成物Ｅ４における液相組成の変化を示すグラフである。
【図６】放出時の組成物Ｅ１における気相組成の変化を示すグラフである。
【図７】放出時の組成物Ｅ１における液相組成の変化を示すグラフである。
【図８】放出時の組成物Ｅ２における気相組成の変化を示すグラフである。
【図９】放出時の組成物Ｅ２における液相組成の変化を示すグラフである。
【図１０】放出時の組成物Ｅ５における組成変化についてのシミュレーション結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
炭素数３の炭化水素とは、ノルマルプロパン（ｎ−プロパン）およびイソプロパンであってもよく、これらを以降プロパンと称す。炭素数４の炭化水素とは、ノルマルブタン（ｎ−ブタン）およびイソブタンであってもよく、これらを以降ブタンと称す。
【００２４】
本発明の好ましい一実施形態において、貯蔵容器から放出される混合ガス中のＤＭＥ濃度を一定値幅に維持するとは、当該混合ガスの６０重量％超が消費されるまでＤＭＥ濃度を一定値幅に維持することを指す。
【００２５】
プロパンの役割は、燃焼を確実に開始させ、さらに燃焼安定性を確保することである。一般的に、ＤＭＥおよびブタンよりも先に燃焼するのが好ましい。
【００２６】
ＤＭＥよりも後に燃焼するブタンの役割は、ＤＭＥが貯蔵容器から完全になくなるまでのあいだ当該ＤＭＥの継続的な蒸発を保証し、保炎を確実に行うことである。
【００２７】
当然ながら、本発明の液化ガスは、ＤＭＥ合成の副産物である水やメタノールなどの他の成分を含んでいてもよい。したがって、「商用」ＤＭＥとは、ＤＭＥを少なくとも９５％含む製品のことをいう。
【００２８】
「商用」プロパンとは、プロパンおよびプロペンを約９０％含み、残りの成分としてエタン、エチレン、ブタンやブテンを含む炭化水素混合物のことをいう。
【００２９】
「商用」ブタンとは、主にブタンおよびブテンで構成され、プロパンやプロペンが１９体積％未満である炭化水素混合物のことをいう。
【００３０】
混合ガス中のＤＭＥ濃度を一定値幅に維持し、全体として良好な燃焼安定性および発熱量を保持するには、混合ガス中、すなわち、貯蔵容器内の混合液化ガス中のＤＭＥ／プロパンの比およびＤＭＥ／ブタンの比を調整することが必要となる。
【００３１】
好ましくは、放出される前の混合液体において、ＤＭＥ／ブタンの比は７以下となり、かつ、ＤＭＥ／プロパンの比は６以下となるように選択される。好ましくは、ＤＭＥ／プロパンの比およびＤＭＥ／ブタンの比は、それぞれ０．５〜２である。
【００３２】
本発明の好ましい一実施形態において、貯蔵容器内の混合ガスは、ＤＭＥを５〜４０重量％、プロパンを５〜９１重量％、およびブタンを４〜９０重量％含む。好ましくは、貯蔵容器内の混合ガスは、ＤＭＥを１０〜３０重量％、プロパンを２０〜５０重量％、およびブタンを５０〜２０重量％含む。
【００３３】
本発明で使用される液化ガスの液状組成物の利点として、その貯蔵安定性が挙げられる。混合物を様々な割合で測定したが、５２日間にわたる測定期間でその組成に変化は見られなかった。
【００３４】
本発明で使用される液化ガスの貯蔵手段としては、圧縮ガスおよび／または加圧液体を貯蔵するための、ボトル、シリンダー（ガスボンベ）、コンテナ、貯蔵容器、またはタンクに貯蔵するといった一般的なものが挙げられる。充填方法については、通常の方法に従って行われる。
【００３５】
好ましい一実施形態において、上述した液化ガスおよび組成物は、着火形態（バーナ）に関係なく、空気の存在下での燃焼によって動作する家庭機器、特に、ボイラ、調理器や暖房装置の燃料として使用される。
【００３６】
また、上述した液化ガスおよび液化ガス組成物は、内燃機関（内燃エンジン）用の燃料、特に、車載燃料容器で液化ガスを用いる型の車両の燃料としての使用が想定される。
【００３７】
本発明の実施例を以下に示す。
【実施例】
【００３８】
ＤＭＥを含む液化ガス組成物について、以下の表１に示す５種類の組成物を用意し試験した。
【００３９】
【表１】
2011500879.tif 000002
【００４０】
［実施例１］
これらの組成物Ｅ１〜Ｅ５を、ガスボンベに送入する各成分の重量を測定しながら、当該家庭用のガスボンベを含め総重量が１３ｋｇとなるように調製した。その後、ボンベの減圧器をガスクロマトグラフィーに接続して、ボンベを縦に立てて気相のＤＭＥ、ブタンおよびプロパンの各濃度を測定し、かつ、ボンベをひっくり返して液相のＤＭＥ、ブタンおよびプロパンの各濃度を測定した。
【００４１】
ガスの取出しを一切行わない貯蔵条件下における液状組成物の変化を調べた。その結果を以下の表２に示す。
【００４２】
【表２】
2011500879.tif 000003
【００４３】
この結果から、上記貯蔵条件下では、液相の組成には特に変化が見られないことが分かる（図１も参照）。
【００４４】
［実施例２］
本実施例は、使用時におけるガス組成物のＤＭＥ成分の変化に関するものである。
【００４５】
（ブタン含有量の多い組成物）
（Ａ：組成物Ｅ３の放出）（ガス放出速度：０．９ｋｇ／時）
【００４６】
気相の組成（図２）
【表３】
2011500879.tif 000004
【００４７】
液相の組成（図３）
【表４】
2011500879.tif 000005
【００４８】
（Ｂ：組成物Ｅ４の放出）（ガス放出速度：０．９ｋｇ／時）
【００４９】
気相の組成（図４）
【表５】
2011500879.tif 000006
【００５０】
液相の組成（図５）
【表６】
2011500879.tif 000007
【００５１】
（プロパン含有量の多い組成物）
（Ａ：組成物Ｅ１の放出）（ガス放出速度：１．２ｋｇ／時（ただし、最後の２ｋｇを放出するあいだは、ガス放出速度：０．６ｋｇ／時））
【００５２】
気相の組成（図６）
【表７】
2011500879.tif 000008
【００５３】
液相の組成（図７）
【表８】
2011500879.tif 000009
【００５４】
（Ｂ：組成物Ｅ２の放出）（ガス放出速度：１．２ｋｇ／時（ただし、最後の２ｋｇを放出するあいだは、ガス放出速度：０．６ｋｇ／時））
【００５５】
気相の組成（図８）
【表９】
2011500879.tif 000010
【００５６】
液相の組成（図９）
【表１０】
2011500879.tif 000011
【００５７】
（プロパン含有量とブタン含有量が平均的な組成物）
組成物Ｅ５などがこれに相当する（図１０）。
【００５８】
気相の組成：
【表１１】
2011500879.tif 000012
【００５９】
液相の組成：
【表１２】
2011500879.tif 000013
【００６０】
（測定結果の分析）
上記の様々な混合物について、その放出前の組成に関係なく、ガス放出時、二相における組成は様々な変化が見られた。最良のケースである本発明の組成物Ｅ５では、最初にプロパン濃度が減少し、次にＤＭＥ濃度が減少してから、最後にブタン濃度が上昇した。その一方で、ボンベから放出される混合ガス中のＤＭＥ濃度を４０重量％未満に維持したい場合、組成物Ｅ３などのブタン含有量の多い組成物では、その要件を満たすことができない（表３を参照されたい。放出前のガス中のＤＭＥ濃度は５０％超であり、混合物中のその濃度はしだいにゆっくりと減少する（図２）。また、液相中のプロパンの含有量は少ない。（放出前の混合物で約４．８重量％））。上記要件を満たすのであれば、組成物Ｅ４（液相中のプロパン濃度は約６重量％）のような混合物が必要となる。
【００６１】
放出前または放出後に関係なくプロパン含有量の多い組成物Ｅ１のような混合物の場合、ガス中のＤＭＥ濃度に関する上記要件を満たすのであれば、最低限必要な量のブタンをその混合ガスに添加すべきである。組成物Ｅ１の液体中のブタン含有量を４重量％未満に調製した場合、蒸発が終盤に差し掛かると、混合ガス中のＤＭＥ濃度が６０％にまで上昇するので、これは燃焼の安全性に支障をきたしかねない。反対に、ブタン含有量が４％を超える組成物Ｅ２では、気相のＤＭＥ濃度が４０重量％未満になる。
【図１】
2011500879.tif 000014
【図２】
2011500879.tif 000015
【図３】
2011500879.tif 000016
【図４】
2011500879.tif 000017
【図５】
2011500879.tif 000018
【図６】
2011500879.tif 000019
【図７】
2011500879.tif 000020
【図８】
2011500879.tif 000021
【図９】
2011500879.tif 000022
【図１０】
2011500879.tif 000023
【国際調査報告】
2011500879.tif 000024
2011500879.tif 000025
2011500879.tif 000026
2011500879.tif 000027