(57)【要約】【課題】  本発明の目的は、エタノールを主成分として含有し、従来用いられているガソリン等を使用するエンジンを有する自動車にそのまま使用できる低公害燃料組成物を提供することである。【解決手段】下記成分（ａ）及び（ｂ）を含有する低公害燃料組成物：（ａ）エタノール、及び（ｂ）ジイソプロピルエーテル、メチル−ｔ−ブチルエーテル、エチル−ｔ−ブチルエーテル、ジプロピルエーテル、ｔ−ブタノール、ジブチルエーテル及びジエチルエーテルよりなる群から選択される少なくとも２種の化合物。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記成分（ａ）及び（ｂ）を含有する低公害燃料組成物：
（ａ）エタノール、及び
（ｂ）ｔ−ブタノール、ジｎ−ブチルエーテル、ジｔ−ブチルエーテル、エチルｔ−ブチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル及びメチルｔ−ブチルエーテルよりなる群から選択される少なくとも２種の化合物。
【請求項２】
成分（ｂ）が、
（ｂ１）ｔ−ブタノール、ジｎ−ブチルエーテル、ジｔ−ブチルエーテル及びエチルｔ−ブチルエーテルよりなる群から選択される少なくとも１種、及び
（ｂ２）ジイソプロピルエーテル、ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル及びメチルｔ−ブチルエーテルよりなる群から選択される少なくとも１種
の混合物である、請求項１に記載の低公害燃料組成物。
【請求項３】
成分（ｂ）が、ｔ−ブタノール、ジイソプロピルエーテル、ジエチルエーテル及びメチルｔ−ブチルエーテルの混合物である、請求項１又は２に記載の低公害燃料組成物。
【請求項４】
組成物中に成分（ａ）及び成分（ｂ）の総量１００重量部当たり（ａ）成分を２５〜８５重量部の割合で含有する請求項１乃至３のいずれかに記載の低公害燃料組成物。
【請求項５】
成分（ｂ１）１００重量部に対して、（ｂ２）成分を３０〜６００重量部の割合で含有する請求項２乃至４のいずれかに記載の低公害燃料組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低公害燃料組成物に関する。より詳細には、本発明は、エタノールを主成分として含有し、従来用いられているガソリン等を燃料として使用するエンジンに適用できる低公害燃料組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、産業用、自動車用その他の燃料として化石燃料である石油が主として用いられている。しかしながら、近年の石油系燃料の大量消費によって石油の埋蔵量に限界が見え始めている。
【０００３】
また環境的な側面からも、石油系燃料の大量消費によって引き起こされる地球温暖化が大きな社会問題となっている。特に、日本国において、自動車用石油系燃料（ガソリン）の使用により排出されるＣＯ2は、国内ＣＯ2全排出量の２．８％にも及んでおり、地球温暖化の一因となっている。
【０００４】
また、石油系燃料の消費によって排出される排気ガスには、未燃焼の炭化水素、或いは窒素酸化物、硫黄酸化物等を含んでおり、大気汚染の大きな要因となっている。更に、我国は石油燃料を９８％近くも輸入に頼っており、その石油燃料は我国の全エネルギー量の８０％程度にも及んでいるため、オイルショックのように石油の輸入制限や価格の高騰が起こると、それによって日本経済に及ぼされる影響は計り知れない。
【０００５】
このように、石油資源の枯渇、石油系燃料の消費による地球環境の悪化、並びにエネルギーセキュリティーの面から、石油燃料の代替としての燃料組成物の開発が課題となっている。
【０００６】
近年、とうもろこし、大豆、ケナフ、天然木、その他種々の原料または産業廃棄物から大量、安価に製造出来るエタノールが、自動車の燃料として注目されており、世界各国で研究がなされている。エタノールは、燃焼の際の有毒な酸化物の発生量がガソリンに比して極めて少なく、更にオクタン価が高い所謂クリーン燃料である点で優れている。しかしながら、エタノールは、ガソリンに比べ発熱量が小さい、空燃比が小さい(リーン状態)、気化熱が大きく寒冷時スタートが困難である、或いは現在の日本での自動車の構成部品等の金属を腐食、酸化させる等といった欠点がある。
【０００７】
これまでに、含水率0．3％以下のエタノールをガソリンに５〜２４％混合したエタノ−ル混合ガソリン燃料（エタノール配合割合に応じて、Ｅ１０、Ｅ２５と呼ばれている。）が開発され、一部の国で公式に自動車燃料として実用されている（例えば、特許文献１参照。）。しかしながら、これらのエタノ−ル混合ガソリン燃料では、エタノールの添加量が少なく石油代替燃料としての価値が低い、或いは水分を吸収してガソリンとエタノールに分離し易い等といった問題点がある。更に、エタノ−ル混合ガソリン燃料では、エタノールの含有割合が高くなる程、気化熱が大きくなるため、エタノール含有割合の高い燃料を使用するには、気化器の加熱や噴射式への変更等の付加装置の装備やエンジンの改造が必要であった。
【０００８】
これまで、エタノールを主成分として含有し、ガソリン（炭化水素）を実質的に含まない燃料で、気化器の加熱や噴射式への変更を要することなく、既存のエンジンに使用できるものについては、未だ開発されていないのが現状である。
【特許文献１】特開平０５−２０２３７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで本発明の目的は、上記従来の問題を解決して、低公害燃料組成物を提供することである。具体的には、本発明は、エタノールを主成分として含有し、従来用いられているガソリンを燃料として稼動するエンジンにそのまま使用できる低公害燃料組成物を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意検討したところ、エタノールを主成分として、更にメチルｔ−ブチルエーテル、エチルｔ−ブチルエーテル、ジプロピルエーテル、ジブチルエーテル及びジエチルエーテルよりなる群から選択される少なくとも２種の化合物を含有する燃料組成物が、燃焼しても有害物質の発生量が低く低公害性であり、更にガソリンを燃料として稼動するエンジンにそのまま使用できることを見出した。本発明は、かかる知見に基づき、更に検討を重ねて完成されたものである。
【００１１】
即ち、本発明は下記に掲げる低公害燃料組成物である：
項１．下記成分（ａ）及び（ｂ）を含有する低公害燃料組成物：
（ａ）エタノール、及び
（ｂ）ｔ−ブタノール、ジｎ−ブチルエーテル、ジｔ−ブチルエーテル、エチルｔ−ブチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル及びメチルｔ−ブチルエーテルよりなる群から選択される少なくとも２種の化合物。
項２．成分（ｂ）が、
（ｂ１）ｔ−ブタノール、ジｎ−ブチルエーテル、ジｔ−ブチルエーテル及びエチルｔ−ブチルエーテルよりなる群から選択される少なくとも１種、及び
（ｂ２）ジイソプロピルエーテル、ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル及びメチルｔ−ブチルエーテルよりなる群から選択される少なくとも１種
の混合物である、項１に記載の低公害燃料組成物。
項３．成分（ｂ）が、ｔ−ブタノール、ジイソプロピルエーテル、ジエチルエーテル及びメチルｔ−ブチルエーテルの混合物である、項１又は２に記載の低公害燃料組成物。
項４．組成物中に成分（ａ）及び成分（ｂ）の総量１００重量部当たり（ａ）成分を２５〜８５重量部の割合で含有する項１乃至３のいずれかに記載の低公害燃料組成物。
項５．成分（ｂ１）１００重量部に対して、（ｂ２）成分を３０〜６００重量部の割合で含有する項２乃至４のいずれかに記載の低公害燃料組成物。
【００１２】
以下本発明を詳細に説明する。本発明の低公害燃料組成物は、（ａ）エタノール及び（ｂ）ｔ−ブタノール、ジｎ−ブチルエーテル、ジｔ−ブチルエーテル、エチルｔ−ブチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル及びメチルｔ−ブチルエーテルよりなる群から選択される少なくとも２種の化合物を含有することを特徴とするものである。
【００１３】
成分（ａ）
本発明の低公害燃料組成物は、成分（ａ）として主成分であるエタノールを含有する。本発明に使用するエタノールは、その起源や製法については制限されない。バイオマスの有効利用という観点からは、好ましくは、穀物又はその他のバイオマスに由来する糖を発酵させることによって製造されたエタノール（いわゆるバイオマス・エタノール）である。また、本発明に使用するエタノールは、必ずしも純度が１００％のものでなくてもよく、本発明の効果が損なわれないことを限度として、水分等の他の成分を含むものであってもよい。例えば、本発明に使用するエタノールとして、純度が８７％以上、好ましくは９９％以上のものを挙げることができる。
【００１４】
成分（ｂ）
また、本発明の低公害燃料組成物は、成分（ｂ）として、ｔ−ブタノール、ジｎ−ブチルエーテル、ジｔ−ブチルエーテル、エチルｔ−ブチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル及びメチルｔ−ブチルエーテルよりなる群から選択される少なくとも２種の化合物を含有する。当該（ｂ）成分を配合することにより、空燃比や蒸留性状が改善され、従来のガソリンと同様の発熱量、出力、運転性能を燃料組成物に備えることができる。
【００１５】
当該（ｂ）成分として、上記化合物が２種以上組み合わせて使用される限り、その組み合わせについては特に制限されないが、好ましい組み合わせの一例として、ｔ−ブタノール、ジｎ−ブチルエーテル、ジｔ−ブチルエーテル及びエチルｔ−ブチルエーテルよりなる群から選択される少なくとも１種（以下、（ｂ１）成分という。）と、ジイソプロピルエーテル、ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル及びメチルｔ−ブチルエーテルよりなる群から選択される少なくとも１種（以下、（ｂ２）成分という。）との組み合わせを挙げることができる。上記（ｂ１）成分は主として燃焼熱及び蒸留性状の改善に寄与し、一方上記（ｂ２）成分は主として引火点及び空燃比の改善に寄与するので、（ｂ１）成分と（ｂ２）成分を組み合わせることによって、一層優れた特性を備える燃料組成物を得ることができる。特に好ましい（ｂ）成分としては、（ｂ１）成分としてｔ−ブタノールを含有するもの、或いは（ｂ２）成分としてジイソプロピルエーテル、ジエチルエーテル及びメチルｔ−ブチルエーテルを含有するものを挙げることができる。更に、好ましい（ｂ）成分として、ｔ−ブタノール、ジイソプロピルエーテル、ジエチルエーテル及びメチルｔ−ブチルエーテルを含有するものを例示することができる。
【００１６】
（ｂ）成分として（ｂ１）成分と（ｂ２）成分を配合する場合、（ｂ１）成分と（ｂ２）成分との配合割合については、特に制限されるものではないが、一例として、（ｂ１）成分の総量１００重量部に対して、（ｂ２）が総量で３０〜６００重量部、好ましくは４０〜４００重量部、更に好ましくは５０〜２００重量部となる割合を挙げることができる。
【００１７】
燃料組成物
本発明の低公害燃料組成物に含有される（ａ）及び（ｂ）成分の割合としては、特に制限されないが、例えば、（ａ）及び（ｂ）成分の総量１００重量部当たり、（ａ）成分が２５〜８５重量部、好ましくは２５〜６０重量部、更に好ましくは３０〜６０重量部、特に好ましくは４０〜６０となる割合を挙げることができる。また、（ｂ）成分の配合割合として、例えば、（ａ）及び（ｂ）成分の総量１００重量部当たり、（ｂ）成分が１５〜７５重量部、好ましくは４０〜７５重量部、更に好ましくは４０〜７０重量部、特に好ましくは４０〜６０となる割合を挙げることができる。また、（ａ）及び（ｂ）成分の総量に対する（ｂ）成分を構成する各々の化合物の割合の下限としては、（ａ）及び（ｂ）成分の総量１００重量部に対して、例えば（ｂ）成分を構成する各々の化合物が３重量部、好ましくは４重量部、更に好ましくは５重量部を挙げることができる。上記範囲内であれば、発熱量、出力、運転性能、保存安定性等の点で優れた性能を備えさせることができる。
【００１８】
本発明の低公害燃料組成物には、上記（ａ）及び（ｂ）成分に加えて、本発明の効果が阻害されないことを限度として、当該技術分野において公知の添加剤を目的に応じて適宜含有することもできる。このように任意に配合される添加剤として、具体的には、2,6-ジｔ-ブチルパラクレゾール、フェニル-α-ナフチルアミン−ジアルキルジフェニルアミンt-ブチルヒドロキシアニソール(BHA)等の酸化防止剤；N,N'-ビス[3-(3,5-ジt-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオニル]ヒドラジン、ジアルキルセレン等の金属不活性剤；並びにベンゾトリアゾール、4-ノニルフェノール等の腐食抑制剤を例示することができる。また、これらの添加剤の他、本発明の低公害燃料組成物には、エタノール中で好適に使用される金属不活性剤や腐食抑制剤を配合することもできる。
【００１９】
本発明の低公害燃料組成物に上記添加剤を配合する場合、該添加剤の配合割合については、添加剤の種類や用途等によって異なり一律に規定することはできないが、例えば、（ａ）及び（ｂ）成分の総量１００重量部に対して、該添加剤が総量で０．０２〜３重量部、好ましくは０．０３〜１重量部となる割合を挙げることができる。
【００２０】
尚、本発明の低公害燃料組成物は、含水量が余りに多い場合には、層分離を起こし易くなるので、該組成物中の水分含量を低く抑えることが望ましい。本発明の低公害燃料組成物の水分含量として、該組成物の総重量に対して５重量％以下であることが望ましい。
【００２１】
本発明の低公害燃料組成物は、常法に従って、上記成分を混合することにより調製することができる。尚、ｔ−ブタノールは１５℃以下では固体状であるので、（ｂ）成分の構成成分としてｔ−ブタノールを含有する低公害燃料組成物を調製するには、例えば１５℃以上の温度条件下でｔ−ブタノールと適当量のエタノールを予め混合したり、また固体状のｔ−ブタノールをエタノール中で溶解したりすることによって、該ｔ−ブタノール／エタノール混合液を調製し、該ｔ−ブタノール／エタノール混合液を他の配合成分と混合すればよい。
【００２２】
本発明の低公害燃料組成物は、気化器を加熱する、或いは噴射式にする等といったエンジンの改造若しくは付加装置の装備を要することなく、従来用いられているガソリンを燃料として使用するエンジンを有する自動車の燃料として好適に使用することができる。
【００２３】
更に、本発明の低公害燃料組成物は、上記自動車の他に、従来のガソリンを使用する原付二輪車、自動二輪車、軽自動車、ジェットスキー、モーターボート、ゴーカート、船舶、その他各種産業用車両、或いはガソリンを使用する各種装置の燃料として、使用することもできる。
【００２４】
尚、本発明の低公害燃料組成物は、上記成分を含有していれば、炭化水素（ガソリン）を実質的に含有していなくても、従来用いられているガソリンを燃料として稼動するエンジンの燃料として使用できるが、低公害性という特性を損なわない範囲で従来のガソリンと混合して、ガソリン含有燃料として、上記車両や装置に使用してもよい。
【００２５】
本発明の低公害燃料組成物をガソリンと混合して使用する場合、ガソリンとの混合割合については、特に制限されないが、例えば、（ａ）及び（ｂ）成分の総量１００重量部に対して、ガソリンが総量で０．１〜１００重量部となる割合を挙げることができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の低公害燃料組成物によれば、使用によって生じる排気ガス中の有害物質量を顕著に低減できる。更に、本発明の低公害燃料組成物によれば、エンジンの改造若しくは付加装置の装備を要することなく、従来用いられているガソリンを燃料として稼動するエンジンに使用でき、ガソリンと同程度の発熱量、出力、運転性能を発揮させることができる。また、本発明の低公害燃料組成物は、低温においても層分離しにくく、長期の保存や冬季における使用に耐える特性を備えている。故に、本発明の低公害燃料組成物は、低公害性のガソリン代替燃料として有用である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、実施例及び試験例により本発明をより詳細に説明する。ただし、本発明はかかる実施例等によって何ら制限されるものではない。
【００２８】
なお、実施例中、密度の測定は、JIS K 2249に従い、密度試験器（振動式密度機）（型式DMA4、パイオニア・アントンパール社製）を用いて行った。また、オクタン価（モーター法）の測定はJIS K2280に従い、オクタン価試験器（型式CFR、WAUKESHA MOTOR COMPANY製）を用いて行った。リード蒸気圧はドライ法により測定した。また、引火点はタグ密閉方式で測定し、発火点はＡＳＴＭ Ｅ６５９に従って測定した。更に、蒸留性状の試験は、JIS K 2254に従い、蒸留試験器（型式AD4、田中科学機器製作所製）を用いて行った。
【００２９】
実施例１−１５
下表１に示す組成の低公害燃料組成物を常法に従って調製した。
【００３０】
【表１】
2004285346.tif 000002
上記実施例１−１５の低公害燃料組成物を燃料として使用して、ガソリンエンジンを搭載する自動車（トヨタマークII、水冷直列６気筒DOHC24パルブ、総排気量1988cc、圧縮比9.6、内径（ボア）75mm、工程（ストローク）75mm、電子制御式噴射装置）を用いて走行試験を行った。その結果、いずれの燃料組成物でも上記自動車は走行可能であり、加速時及び定速時の走行状態はともに良好であった。
【００３１】
実施例３の低公害燃料組成物の密度、オクタン価（モーター法）及び蒸留性状を表２に示す。
【００３２】
【表２】
2004285346.tif 000003
該組成物中に銅片を50℃で3時間浸したところ、腐蝕は認められなかった。また、該組成物を360日間室温で外気を遮断した状態で保存したところ、層分離、組成変化等の性状変化は認められなかった。更に、該組成物の層分離温度は−29.5℃であり、冬季の使用にも耐えることが確認された。
【００３３】
試験例１  排ガス試験
実施例１の低公害燃料組成物を用いて、下記方法で排ガス試験を行った。ガソリン自動車（トヨタマークII、水冷直列６気筒DOHC24パルブ、総排気量1988cc、圧縮比9.6、内径（ボア）75mm、工程（ストローク）75mm、電子制御式噴射装置）を用いて、１０モード法に従って、排気ガス中の一酸化炭素（ＣＯ）及び未燃焼炭化水素（ＨＣ）を測定した。ＣＯ及びＨＣの測定は、ＣＯ・ＨＣアナライザー（堀場製作所製、品番MEXA-324F）を用いて行った。また、比較として、市販のレギュラーガソリン（比較例１）を用いて同様に排ガス試験を行った。
【００３４】
得られた結果を表３に示す。表３から明らかなように、本発明の低公害燃料組成物を使用することによって生じる排気ガスは、ＣＯ値及びＨＣ値が何れも非常に低いことが確認された。この結果から、本発明の低公害燃料組成物によれば、従来のレギュラーガソリンに比して、燃焼時に排出されるＣＯ及びＨＣ量を大幅に減少させることができ、環境への負荷を低減できることが明らかとなった。
【００３５】
【表３】
2004285346.tif 000004
試験例２
実施例１５の低公害燃料組成物を用いて、下記方法で排ガス試験及び駆動輪出力試験を行った。ガソリン自動車（マツダロードスター、水冷４気筒、ＤＯＨＣバルブ、総排気量１５９７ｃｃ）を用いて、エンジンの回転数を２２５０から６０００ｒｐｍ程度に加速させることにより駆動した際に、各回転数毎の、排気ガス中の一酸化炭素（ＣＯ）、二酸化炭素（ＣＯ2）及び未燃焼炭化水素（ＨＣ）の測定、及びエンジントルク（ｋｇ）と駆動輪出力（ＰＳ）の測定を行った。なお、ＣＯ、ＣＯ2及びＨＣの測定は、排気ガス測定器（堀場製作所製、品番MEXA544.T）を用いて行った。また、エンジントルク及び駆動輪出力の測定は、過渡動力特性計測シャーシダイメーター（エイ・エム・エスフジイ社製）を用いて行った。
【００３６】
また、比較として、市販のレギュラーガソリン（比較例２）を用いて同様に排ガス試験を行った。
【００３７】
得られた結果を図１〜５に示す。図１には、各回転数における排ガス中のＣＯ2の濃度を示す。図２には、各回転数における排ガス中のＣＯの濃度を示す。図３には、各回転数における排ガス中のＨＣの濃度を示す。図４には、各回転数におけるエンジントルク（ｋｇ）を示す。図５には、各回転数における駆動輪出力（ＰＳ）を示す。図１〜３から、明らかなように、本発明の低公害燃料組成物を使用することによって生じる排気ガスは、ＣＯ、ＣＯ2及びＨＣが何れも非常に低い濃度であることが確認された。また、図４及び５から、本発明の低公害燃料組成物は、従来のガソリンエンジンと同程度又はそれ以上のエンジン動力特性があることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】試験例２において、各回転数における排ガス中のＣＯ2の濃度を示す図である。
【図２】試験例２において、各回転数における排ガス中のＣＯの濃度を示す図である。
【図３】試験例２において、各回転数における排ガス中のＨＣの濃度を示す図である。
【図４】試験例２において、各回転数におけるエンジントルク（ｋｇ）を示す図である。
【図５】試験例２において、各回転数における駆動輪出力（ＰＳ）を示す図である。
【図１】
2004285346.tif 000005
【図２】
2004285346.tif 000006
【図３】
2004285346.tif 000007
【図４】
2004285346.tif 000008
【図５】
2004285346.tif 000009