(57)【要約】      （修正有）【課題】安全性を確保し、燃費を向上させた、魚雷用燃料として好適な燃料組成物の提供。【解決手段】以下の成分：（ａ）硝酸エステル基又はニトロ基を１つ以上有し、かつ、常温において液体である化合物からなる主剤、（ｂ）カルボン酸エステルからなる鈍感剤、並びに（ｃ）安定剤を含有し、酸素バランスが−８１以上であり、且つ、粘度が５．１ｃＰ以下であることを特徴とする燃料組成物。前記（ｂ）成分がフタル酸ジエチルであり、前記（ａ）成分が二硝酸プロピレンである燃料組成物。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の成分：
（ａ）硝酸エステル基又はニトロ基を１つ以上有し、かつ、常温において液体である化合物からなる主剤、
（ｂ）カルボン酸エステルからなる鈍感剤、並びに
（ｃ）安定剤
を含有し、酸素バランスが−８１以上であり、且つ、粘度が５．１ｃＰ以下であることを特徴とする燃料組成物。
【請求項２】
前記カルボン酸エステルの酸素バランスが−２４５以上である、請求項１に記載の燃料組成物。
【請求項３】
前記カルボン酸エステルがフタル酸ジエチルである、請求項１又は２に記載の燃料。
【請求項４】
前記（ｂ）成分の含有量が１６〜２９重量％である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃料組成物。
【請求項５】
前記（ａ）成分が二硝酸プロピレンである、請求項１〜４のいずれか１項に記載の燃料組成物。
【請求項６】
魚雷用である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の燃料組成物。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の燃料組成物を用いた魚雷。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料組成物、特に魚雷用燃料組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在の魚雷用燃料としては、オットー燃料II（ＯＴＴＯ  ＦＵＥＬ  II）が一般的である。オットー燃料IIは、独占的に米国海軍が魚雷などの武器システムで使用している液体推進剤であり、二硝酸プロピレン（硝酸エステル爆薬、主剤）、セバシン酸ジブチル（減感剤）、２−ニトロジフェニルアミン（安定剤）の３種類の合成化合物の混合物であり、３０年以上も前からこの組成（構成）を変えずに使用されている。この組成の酸素バランス（１００ｇの物質が完全燃焼するために必要な酸素量［ｇ］）は−８１．１であるため、燃料として使用された場合、不完全燃焼となり、黒い燃焼残渣が残ることになる。
本来、燃料が最大エネルギーで完全燃焼するためには、その組成について、酸素バランスを０に近づけるよう設計することが一般的であるが、従来の魚雷用燃料の酸素バランスは、前記したように負の値である。
【０００３】
燃費改善の手段としては、含有エネルギーの高い物質の組成比率を高める、即ち主剤を増量することが挙げられるが、落槌感度や摩擦感度などの取扱上の安全性の低下に繋がることが容易に考えられる。
【０００４】
以下特許文献１には、オットー燃料の摩擦摩耗減少添加物が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００８−５０８４１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、従来技術の魚雷用燃料の代替燃料として、酸素バランスを上昇させることで燃費を向上させ、且つ、安全性も確保した燃料組成物を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意検討し実験を重ねた結果、鈍感剤として特定の化合物を用いることにより、上記課題を解決できることを予想外に発見し、本発明を完成するに到ったものである。
【０００８】
即ち、本発明は、以下のとおりのものである。
［１］以下の成分：
（ａ）硝酸エステル基又はニトロ基を１つ以上有し、かつ、常温において液体である化合物からなる主剤、
（ｂ）カルボン酸エステルからなる鈍感剤、並びに
（ｃ）安定剤
を含有し、酸素バランスが−８１以上であり、且つ、粘度が５．１ｃＰ以下であることを特徴とする燃料組成物。
［２］前記カルボン酸エステルの酸素バランスが−２４５以上である、前記［１］に記載の燃料組成物。
［３］前記カルボン酸エステルがフタル酸ジエチルである、前記［１］又は［２］に記載の燃料組成物。
［４］前記（ｂ）成分の含有量が１６〜２９質量％である、前記［１］〜［３］のいずれかに記載の燃料組成物。
［５］前記（ａ）成分が二硝酸プロピレンである、前記［１］〜［４］のいずれかに記載の燃料組成物。
［６］魚雷用である、前記［１］〜［５］のいずれかに記載の燃料組成物。
［７］前記［１］〜［６］のいずれかに記載の燃料組成物を用いた魚雷。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る燃料組成物を用いることで、安全性を確保し、燃費を向上させた魚雷用燃料の提供が可能となる。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を詳細に説明する。
本実施形態の燃料組成物は、以下の成分：（ａ）硝酸エステル基又はニトロ基を１つ以上有し、かつ、常温において液体である化合物からなる主剤、（ｂ）カルボン酸エステルからなる鈍感剤、並びに（ｃ）安定剤を含有し、酸素バランスが−８１以上であり、且つ、粘度が５．１ｃＰ以下であることを特徴とする燃料組成物である。
【００１１】
本実施形態の燃焼組成物の摩擦感度は、オットー燃料IIと同様、６級を呈する。摩擦感度の差は、摩擦時に発生する摩擦熱によるものとすれば、低粘度のものであるほど、摩擦熱、即ち摩擦感度抑えることができると考えられる。よって、本実施形態の燃料組成物の粘度も、オットー燃料IIと同様、５．１ｃＰ以下である。また、燃費の観点から、本実施形態の燃焼組成物の酸素バランスは、オットー燃料IIの酸素バランスを上回る−８１以上、好ましくは−７０以上である。
【００１２】
本実施形態の燃料組成物の（ａ）成分である主剤は、硝酸エステル基又はニトロ基を１つ以上有し、かつ、常温において液体である化合物からなる。その中でも、燃費の観点から、主剤としては、酸素バランスが−３０以上であり単体の感度も低い、二硝酸プロピレン、二硝酸エチレンが好ましく、水に不溶である二硝酸プロピレンがより好ましい。
【００１３】
本実施形態の燃料組成物の（ｂ）成分である鈍感剤は、カルボン酸エステルであれば特に制限はないが、燃費の観点から、オットー燃料IIの鈍感剤であるセバシン酸ジブチルの酸素バランス−２４５以上の物質であることが好ましい。その中でも、前記主剤の分解を抑えるために、末端基が炭素鎖であるカルボン酸エステルがより好ましく、コストの点から、セバシン酸ジエチル、シュウ酸ジエチル、コハク酸ジエチル、アジピン酸ジエチル、マロン酸ジメチル、マロン酸ジエチル、ピメリン酸ジメチル、ピメリン酸ジエチル、グルタミン酸ジメチル、フタル酸ジエチルがさらに好ましく、感度抑制効果の観点から、フタル酸ジエチルが特に好ましい。鈍感剤は単独で用いても２種以上を併用してもよい。
【００１４】
本実施形態の燃料組成物の（ｃ）成分である安定剤は、本実施形態の燃料組成物を安定化させるものであれば特に制限はないが、例えば、ジエチルジフェニルウレア、メチルジフェニルウレア、ジフェニルアミン、２−ニトロジフェニルアミン、トリフェニルアミンが挙げられる。中でも、コストの点や酸素バランスの観点から、２−ニトロジフェニルアミンがより好ましい。
【００１５】
また、本実施形態の燃料組成物の（ａ）成分である主剤の含有量は、エネルギーや着火性の面から、７０重量％以上であることが好ましく、取扱安全性の観点から、８２重量％以下であることが好ましい。また、主剤の増加に対する安定性維持の観点から、（ｃ）成分である安定剤の含有量は、１〜２重量％であることが好ましい。（ｂ）成分である鈍感剤の含有量は、燃料組成物の全体から、（ａ）成分である主剤と（ｃ）成分である安定剤の含有量の合計を差し引いたもの、すなわち、１６〜２９重量％となる。
【００１６】
以下、実施例を用いて本発明を具体的に説明するが、本発明は、実施例に限定されるものではない。
【実施例】
【００１７】
＜燃費の評価＞
以下、燃費の考え方を説明する。
従来技術の燃料組成物と本実施形態の燃料組成物の理想気体の状態式は、それぞれ、下記式（１）と（２）：
ＰＶ＝ｍＲＴ   ．．．式（１）
ＰＶ=ｍ’Ｒ’Ｔ’  ．．．式（２）
｛式（１）と（２）中、ｍ、ｍ’は、それぞれ、必要流量であり、Ｒ、Ｒ’は、ぞれぞれ、燃焼ガス定数であり、そしてＴ、Ｔ’は、ぞれぞれ、燃焼温度である。｝。
これから、ｍ’／ｍ = ＲＴ／Ｒ’Ｔ’となるため、ｍ’が小さくなれば、即ちＲ’Ｔ’が大きくなれば、従来技術の燃料組成物の必要流量に対して本実施形態の燃料組成物の必要流量は相対的に減少する、つまり燃費の向上となることが分かる。
【００１８】
ＲＴ／Ｒ’Ｔ’が1以下となれば、燃費向上％は{１-(ＲＴ／Ｒ’Ｔ’)}×１００となるが、Ｔ’の測定は容易ではないため、以下に示すように、Ｒ’Ｔ’を算出することにする。
ここで、燃焼ガス定数Ｒは気体定数Ｒ０を反応ガスのモル質量Ｍで除したものと定義する：
Ｒ＝Ｒ０／Ｍ  ．．．式（３）
｛式中、Ｍは、モル質量であり、そしてＲ０は、気体定数である。｝。
また、ガスの比熱に関しては次の関係式がある：
ｋ＝Ｃｐ／Ｃｖ  ．．．式（４）
Ｃｐ−Ｃｖ＝Ｒ  ．．．式（５）
｛式中、Ｃｖは、定積比熱であり、Ｃｐは、定圧比熱であり、そしてｋは、比熱比である。｝。
上記式（３）、（４）、（５）から、以下の式（６）、（７）に変換することができる：
Ｃｐ＝ｋＲ０／｛Ｍ（ｋ−１）｝  ．．．式（６）
Ｃｖ＝Ｒ０／｛Ｍ（ｋ−１）｝  ．．．式（７）
また、単位質量あたりの熱量に関しては次の関係式がある：
ｅ＝ＣｖＴ  ．．．式（８）
｛式中、ｅは、単位質量あたりの熱量である。｝。
上記式（７）、（８）から、以下の式（９）に変換することができる：
ｅ＝Ｒ０Ｔ／｛Ｍ（ｋ−１）｝  ．．．式（９）
これを整理すれば、最終的に以下の式（１０）、（１１）に変換することができる：
ＲＴ＝ｅ（ｋ−１）  ．．．式（１０）
Ｒ’Ｔ’＝ｅ’（ｋ’−１）  ．．．式（１１）
｛式（１０）と（１１）中、ＲＴ、Ｒ’Ｔ’は、それぞれ、物質が持つ単位質量あたりのエネルギーであり、ｋ、ｋ’は、それぞれ、比熱比であり、そしてｅ、ｅ’は、それぞれ、単位質量あたりの熱量である。｝。
【００１９】
上記式（１０）、（１１）を用いて、従来技術の燃料組成物のＲＴと本実施形態の燃料組成物のＲ’Ｔ’を比較することにより、燃費の向上をパーセンテージで確認した。単位質量あたりの熱量ｅ、ｅ’には、熱研式自動ボンベ熱量計にて測定した数値を、そして比熱比ｋ、ｋ’には、ＮＡＳＡ−ＣＥＡにて算出した数値を用いた。
【００２０】
＜安全性の評価＞
安全性を確認するために、摩擦感度を測定した。日本工業規格 Ｋ４８１０：２００３に従って、ＢＡＭ式摩擦感度試験機を用いた。
【００２１】
また、感度上昇の要因であると考えられる粘度を測定した。日本工業規格 Ｋ２２８３：２００３に従って、オストワルド形粘度計を用いた。
【００２２】
＜比較例１〜３、実施例１＞
鈍感剤種による燃料組成物の酸素バランス、粘度、摩擦感度、ＲＴ（Ｒ’Ｔ’)、及び燃費向上の結果を、それぞれ、以下の表１に示す。比較例１〜４、及び実施例１の全てにおいて、組成比率は、主剤７６重量％、鈍感剤２２．５重量％、安定剤１．５重量％であり、主剤は、二硝酸プロピレンであり、そして安定剤は、２−ニトロジフェニルアミンであった。
【００２３】
【表１】
2016175805.tif 000002
【００２４】
比較例１は、従来技術の燃料組成物である。
比較例２、３では、鈍感剤種を変更することで燃費は向上するが、粘度が高いため、摩擦感度が１級低下し、従来技術の燃料組成物と同等以上の安全性は得られなかった。
実施例１では、鈍感剤種をフタル酸ジエチルとすることで、粘度が低下し摩擦感度が６級となり、従来技術の燃料組成物と同等以上の安全性が得られ、さらに、酸素バランスが増加することでＲ’Ｔ’が増加し、燃費が向上していた。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明に係る燃料組成物は、安全性を確保し、燃費を向上させた燃料であるため、魚雷用燃料として好適に利用可能である。