(57)【要約】【課題】ＦＴ燃料であるＧＴＬ軽油と、バイオディーゼルをベースとしながら、ＨＮＢＲが自動車の燃料供給系統に使用された場合であってもその燃料として使用できる適度なゴム膨潤性を備え、しかもその適切な配合比率を容易に決定することができる軽油燃料組成物を提供する。【解決手段】本発明に係る軽油燃料組成物は、ＧＴＬ軽油と、脂肪酸メチルエステル（ＦＡＭＥ）と含有する。そして、該脂肪酸メチルエステルの配合比率が、所定の式で決定されている。該式は、ゴム材料への影響が、脂肪酸メチルエステルとＧＴＬ軽油の混合物（脂肪酸メチルエステルの配合比率が０％及び１００％の場合を含む）の密度と一定の関係にあることに基いて導出されている。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＧＴＬ軽油と、脂肪酸メチルエステルとを含有し、該脂肪酸メチルエステルの配合比率Ｚが、次の式（１）
【数１】
2009126935.tif 000010
で決定されたことを特徴とする軽油燃料組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼルエンジン等に使用される軽油燃料を構成する軽油燃料組成物に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、フィッシャー・トロプシュ燃料（以下、ＦＴ燃料という）をわが国における自動車燃料として利用するための様々な研究がなされている。なお、ＦＴ燃料とは、天然ガス、石炭、バイオマス等の原料をフィッシャー・トロプシュ合成により合成して得られる燃料であり、原料に応じた呼び名が使用されることが多い。例えば、天然ガスを原料とするものはＧＴＬ、石炭を原料とするものはＣＴＬ、バイオマスを原料とするものはＢＴＬと呼ばれることが多い。一方、ＧＴＬという語が、フィッシャー・トロプシュ合成により得られた燃料の総称として使用される場合もあるが、本発明においては、ＦＴ燃料という語を、フィッシャー・トロプシュ合成により得られた燃料の総称とし、ＧＴＬという語は、天然ガスを原料としてフィッシャー・トロプシュ合成により合成して得られた燃料を意味するものとする。
【０００３】
このＦＴ燃料は、天然ガス、石炭を原料として合成されるため、石油代替燃料としての利用が、また、硫黄や芳香族炭化水素を含まないため、エンジンからの硫黄酸化物や粒子状物質（ＰＭ）の排出を抑える環境に優しい軽油燃料としての利用が期待されている。
【０００４】
また、石油由来の軽油燃料に代わる軽油燃料としては、近年、バイオディーゼルについても、ＦＴ燃料と同様、自動車燃料としての利用を目的とした様々な研究がなされている。バイオディーゼルとは、原料となる動植物油を処理することにより得られる脂肪酸メチルエステルであるが、その原料は生態系において二酸化炭素と水から形成された物質であるため、地球温暖化対策に有効な燃料になるものと期待されている。
【０００５】
そして、ＦＴ燃料とバイオディーゼルを配合して自動車燃料とする試みもなされており、例えば、特表２００４−５３４１３０号公報（特許文献１）には、バイオディーゼル−フィッシャー−トロプシュ炭化水素配合物が開示されている。
【０００６】
しかしながら、ＦＴ燃料やバイオディーゼルを軽油燃料として日本国内で利用するにはいくつかの問題も指摘されており、その問題として、ゴム材料への悪影響が挙げられている。例えば、ＦＴ燃料については、２００１年に発行された自動車技術Ｖｏｌ５５、Ｎｏ．５の中の「ＧＴＬ燃料利用技術の研究開発動向」において、ＦＴ軽油（ＦＴ燃料のなかで、密度や蒸留性状等の性状が軽油燃料に相当するもの）は、通常の軽油のようにゴム材料を膨張させる性質を持たず、シール性の問題を抱えている旨が指摘されている。そして、このシール性の問題の解決を図るために、例えば、特開２００６−１６５４１号公報（特許文献２）では、ＦＴ軽油を含みながら既存の軽油とゴム膨潤性において遜色のない燃料油組成物が提案されている。
【０００７】
バイオディーセルについても、ゴム材料に対する影響が指摘されているが、この影響に関する見解は様々あり、例えば、ゴム材料を過度に膨潤させるとの見解がある。そして、そのような見解を基にした考えから、特開２００７−０１６０８９号公報（特許文献３）に開示されたバイオディーゼル燃料では、そのゴム膨潤性の調整が図られている。一方、バイオディーゼルは状況によってはゴム材料を収縮させるという見解もあり、例えば、ＳＡＥ  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｐａｐｅｒ  Ｓｅｒｉｅｓ，２００７−０１−００２９（非特許文献１）では、バイオディーゼルとＦＴ軽油とを混合した場合、ゴム材料として広く使用されているニトリル・ブタジエン・ラバー（ＮＢＲ）を、所定の条件の下において収縮させたという実験結果が報告されている。
【０００８】
上記特許文献１では、軽油燃料に必要とされる幾つかの性状については考慮されているものの、ゴム材料への影響については何ら考慮がされていない。しかしながら、ＦＴ燃料とバイオディーゼルをベースとしつつ、このゴム材料への影響も考慮された燃料組成物の提案はなされており、例えば、特表２００６−５０３１４７号公報には、エラストマー成分（ゴム材料）に対する中性作用又は中性に近い作用を有する目的で、フィッシャー・トロプシュ誘導ガス油（ＦＴ燃料）と酸素化物（植物油のエステル）の両方を燃料組成物に含める旨が開示されている。
【特許文献１】特表２００４−５３４１３０号公報
【特許文献２】特開２００６−０１６５４１号公報
【特許文献３】特開２００７−０１６０８９号公報
【特許文献４】特表２００６−５０３１４７号公報
【非特許文献１】「ＧＴＬ燃料利用技術の研究開発動向」自動車技術Ｖｏｌ．５５、Ｎｏ．５、２００１
【非特許文献２】「Ｅｌａｓｔｍｅｒ  Ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ  ｏｆ  Ｂｌｅｎｄｓ  ｏｆ  Ｂｉｏｄｉｅｓｅｌ  ａｎｄ  Ｆｉｃｈｅｒ−Ｔｒｏｐｓｃｈ  Ｄｉｅｓｅｌ」ＳＡＥ  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｐａｐｅｒ  Ｓｅｒｉｅｓ，２００７−０１−００２９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ＦＴ軽油やバイオディーゼルを自動車燃料として使用することへの社会的要請が高まっている昨今、上記のように様々な研究や提案が行われているものの、殆ど普及していないというのが現状である。その理由として、まず、上記のとおり、バイオディーゼルそのもののゴム材料に与える影響に関する統一的な見解はなく、様々なゴム材料に対しどのような影響を与えるのか未解明の部分があるという点が考えられる。このゴム材料については、特に自動車の燃料供給系統に用いるものとして、既存のＮＢＲよりも耐油性などにおいて優れた水素化ニトリル・ブタジエン・ラバー（ＨＮＢＲ）の使用も検討されているが、そのような状況にあるバイオディーゼルを自動車燃料とした場合、燃料供給系統に使用されたＨＮＢＲへの悪影響が懸念される。
【００１０】
また、ＦＴ軽油とバイオディーゼルの配合比率についての知見が不足しているという点も、その理由の一つとして考えられる。この点に関し、例えば、上記特許文献４にも開示されているように、ゴム材料への影響を考慮しながら、ＦＴ軽油とバイオディーゼルを配合するという発想は存在する。しかしながら、バイオディーゼルはその原料によっても性状が変わってくるため、配合に際しては都度性状を確認する必要があり、自動車燃料として必要な性質を得るためのＦＴ軽油との最適な配合比率の決定は難しいものとなっている。そして、自動車燃料として必要な性質を得るための適切な配合比を決める有効な方法は提案されていないのが実情であり、実際、特許文献４においても、適切な配合比については何ら記載されていない。更に、特許文献４に開示されている燃料組成物では、ベース燃料として従来型のディーゼル燃料が想定されているため、その性状傾向は、ＦＴ燃料とバイオディーゼルをベースとして配合する場合とは異なる可能性がある。
【００１１】
そこで、本発明は、ＦＴ燃料であるＧＴＬ軽油（密度や蒸留性状などが一般の軽油と同等のＧＴＬ燃料）と、バイオディーゼルをベースとしながら、ＨＮＢＲが自動車の燃料供給系統に使用された場合であってもその燃料として使用できる適度なゴム膨潤性を備え、しかもその適切な配合比率を容易に決定することができる軽油燃料組成物を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る軽油燃料組成物は、ＧＴＬ軽油と、脂肪酸メチルエステル（ＦＡＭＥ）とを含有し、該脂肪酸メチルエステルの配合比率Ｚが、次の式（１）
【数２】
2009126935.tif 000002
で決定されたものである。
【００１３】
本発明においてＧＴＬ軽油の組成に特に限定はないが、燃焼性の悪化やゴム膨潤性への影響を予防する観点から、ＧＴＬ軽油はパラフィンのみであることが好ましい。なお、前記特許文献２には、パラフィンが多くなる場合における低温流動性の問題が指摘されているが、イソパラフィンの含有率を高くすること、好ましくは６０質量％以上とすることによりＧＴＬ軽油の低温流動性を向上させることができる。
【００１４】
本発明における脂肪酸メチルエステルは、その原料となる動植物油に制限はなく、適宜選択すればよい。例えば、菜種油メチルエステル（ＲＭＥ）、大豆油メチルエステル（ＳＭＥ）、パーム油メチルエステル（ＰＭＥ）等を好適に使用できる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ＧＴＬ軽油と、脂肪酸メチルエステル（ＦＡＭＥ）を含有する軽油燃料組成物において、脂肪酸メチルエステルの配合比率を所定の式により決定することにより、その軽油燃料組成物がゴム材料、特にＨＮＢＥを適度に膨潤させるものとなる。そのため、ＦＴ燃料であるＧＴＬ軽油と、バイオディーゼルをベースとしながら、ＨＮＢＲが自動車の燃料供給系統に使用された場合であってもその燃料として使用することが可能となる。
【００１６】
本発明の特徴は、脂肪酸メチルエステルの配合比率を、上記式（１）で容易に決定できることにある。脂肪酸メチルエステルのゴム材料への影響は、その原材料により異なるため、軽油燃料組成物の基材として使用する場合、まずゴム材料への影響を調べる必要があった。しかしながら、本発明者は、実験により、ゴム材料への影響が、脂肪酸メチルエステルとＧＴＬ軽油の混合物（脂肪酸メチルエステルの配合比率が０％及び１００％の場合を含む）の密度と一定の関係にあるという新しい知見を得た。本発明は、この新しい知見に基づくものである。密度は極めて容易に測定することができるので、密度を利用してゴム材料への影響を予測しその予測値を基に配合比率を決定することとすれば、これまでゴム材料への影響を調べなければ決めらなかった配合比率を、極めて容易に決定することができる。
【００１７】
脂肪酸メチルエステルの配合比率は、地球温暖化防止の観点からできるだけ多くすることが好ましいが、上記式（１）を満たす配合比率よりも多くなると、得られる組成物がゴム材料を過度に膨張させることになり、燃料としての適合性に欠くものとなる。一方、上記式（１）を満たす配合比率よりも少なくなると、得られる組成物がゴム材料を収縮させることになり、やはり、燃料としての適合性を欠くことになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明に係る軽油燃料組成物を、実施例によって説明する。ただし、本発明は以下に示す実施例に何ら限定されるものではない。
【００１９】
表１に示す性状のＧＴＬ軽油と、３種類の脂肪酸メチルエステル、すなわち、菜種油メチルエステル（ＲＭＥ）、大豆油メチルエステル（ＳＭＥ）及びパーム油メチルエステル（ＰＭＥ）のいずれかとを配合し軽油燃料組成物を得た。そして、得られた軽油燃料組成物にＨＮＢＲを浸漬させ、その体積変化率を測定した。なお、浸漬は、表２に示す通り、経済産業省によるエタノール許容値検証試験（ゴム材料影響試験）で用いられた試験方法をベースに、より厳しい条件（浸漬温度８５℃）に変更して行った。また、体積変化率以外の性状を、次の方法で測定した。
＜密度＞  ＪＩＳ  Ｋ  ２２４９「原油及び石油製品−密度試験方法及び密度・質量・容積換算表」により測定した。
＜動粘度＞  ＪＩＳ  Ｋ  ２２８３「原油及び石油製品−動粘度試験方法及び粘度指数算出方法」により測定した。
＜蒸留性状＞  ＪＩＳ  Ｋ  ２２５４「石油製品−蒸留試験方法」により測定した。
＜曇り点＞  ＪＩＳ  Ｋ  ２２６９「原油及び石油製品の流動点 並びに石油製品曇り点試験方法」により測定した。
＜目詰まり点＞  ＪＩＳ Ｋ ２２８８「石油製品−軽油 −目詰まり点試験方法」により測定した。
＜流動点＞  ＪＩＳ  Ｋ  ２２６９「原油及び石油製品の流動点 並びに石油製品曇り点試験方法」により測定した。
＜セタン価＞  ＪＩＳ  Ｋ  ２２８０「石油製品−燃料油−オクタン価及びセタン価試験方法並びにセタン指数算出方法」により測定した。
＜硫黄分＞  ＪＩＳ  Ｋ  ２５４１−２「原油及び石油製品−硫黄分試験方法  第２部：微量電量滴定式酸化法」により測定した。
＜総芳香族分＞  ＩＰ３９１「Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ−Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ  ｏｆ  ａｒｏｍａｔｉｃ  ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ  ｔｙｐｅｓ  ｉｎ  ｍｉｄｄｌｅ  ｄｉｓｔｉｌｌａｔｅｓ−Ｈｉｇｈ  ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  ｌｉｑｕｉｄ  ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ  ｍｅｔｈｏｄ  ｗｉｔｈ  ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ  ｉｎｄｅｘ  ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ」で測定される、一環芳香族分、二環芳香族および三環以上の芳香族分の総和より求めた。
＜ＣＨ分析＞  ＡＳＴＭ  D  ５２９１「Ｔｅｓｔ  Ｍｅｔｈｏｄs  ｆｏｒ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｌ  Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｃａｒｂｏｎ，  Ｈｙｄｒｏｇｅｎ，  ａｎｄ  Ｎｉｔｒｏｇｅｎ  ｉｎ  Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ  ａｎｄ  Ｌｕｂｒｉｃａｎｔｓ」により測定した。  
＜真発熱量＞  ＪＩＳ  Ｋ  ２２７９「原油及び石油製品−発熱量試験方法及び計算による推定方法  ７．３．３」により測定した。
＜潤滑性＞  ＪＰＩ−５Ｓ−５０−９８「軽油−潤滑性試験方法」により測定した。  
【表１】
2009126935.tif 000003
【表２】
2009126935.tif 000004
【００２０】
配合比率とＨＮＢＲの体積変化率を表３、表４及び表５に示す。なお、表３に示すように、ＪＩＳ２号軽油（以下、２号軽油という）のサンプル試験により得られたＨＮＢＲの体積変化率が５％であったことから、本発明ではＨＮＢＲの体積変化率が０〜５％の範囲内のものがゴム材料に対して適合すると判断した。
【表３】
2009126935.tif 000005
このＲＭＥの１５℃における密度は０．８８５２ｇ／ｃｍ３であることから、その配合比率は、上記式（１）より１４〜４９体積％となる。一方、表３に示されているように、１５体積％及び２０体積％においてＨＮＢＲの体積変化率が０〜５％の範囲内であることから、上記式（１）により決定される配合比率が妥当であることが確認された。
【００２１】
【表４】
2009126935.tif 000006
このＳＭＥの１５℃における密度は０．８８５３ｇ／ｃｍ３であることから、その配合比率は、上記式（１）より１４〜４９体積％となる。一方、表４に示されているように、１５体積％及び２０体積％においてＨＮＢＲの体積変化率が０〜５％の範囲内であることから、上記式（１）により決定される配合比率が妥当であることが確認された。
【００２２】
【表５】
2009126935.tif 000007
このＰＭＥの１５℃における密度は０．８７５３ｇ／ｃｍ３であることから、その配合比率は、上記式（１）より１５〜５４体積％となる。一方、表５に示されているように、２０体積％においてＨＮＢＲの体積変化率が０〜５％の範囲内であることから、上記式（１）により決定される配合比率が妥当であることが確認された。
【００２３】
次に、軽油燃料としての性状を満たしていることを確認するため、上記実施例のうち、実施例２及び実施例５について、その性状確認を行った。各性状は、表１に示す性状と同様の方法によって測定した。性状確認の結果を表６に示す。なお、表６において、試験結果を明確にするため、市販の２号軽油の性状も併せて示されている。この結果、蒸留性状や低温流動性は、市販の２号軽油と比較しても遜色無く、製品としての要求性状を満たすことが確認できた。
【表６】
2009126935.tif 000008
【００２４】
しかしながら、ＧＴＬ軽油と脂肪酸メチルエステルのみで調合された上記軽油燃料組成物は、その混合比率のみでは、潤滑性、セタン価において、製品としての要求性状を満たさない場合もある。そのような場合は、それら性状について、他の基材や添加剤を加えることにより適宜調整することが好ましい。そこで、要求性状の調整用として使用が想定される主な添加剤、すなわち潤滑性向上剤（ＬＩ）及びセタン価向上剤（ＣＩ）について、ＨＮＢＲに対する影響を確認する試験を行った。また、低温流動性においても、ＧＴＬ軽油と脂肪酸メチルエステルの混合比率のみでは、消費地によっては、例えば、寒冷地では製品としての要求性状を満たさない場合も考えられるので、低温流動性向上剤（ＣＦＩ）についても、併せて、ＨＮＢＲに対する影響を確認する試験を行った。
【００２５】
「比較例９」
表１に示す性状のＧＴＬ軽油に潤滑性向上剤としてＲ６５５（製品名、株式会社インフィニアム製）を４００ｐｐｍ添加したものについて、実施例１と同様の浸漬試験を行った。
「比較例１０」
表１に示す性状のＧＴＬ軽油にセタン価向上剤としてＨＩＴＥＣ-４１０５（製品名、アフトンケミカル・ジャパン株式会社製）を４００ｐｐｍ添加したものについて、実施例１と同様の浸漬試験を行った。
「比較例１１」
表１に示す性状のＧＴＬ軽油に低温流動性向上剤としてＲ５７１（製品名、株式会社インフィニアム製）を４００ｐｐｍ添加したものについて、実施例１と同様の浸漬試験を行った。
比較例９、比較例１０及び比較例１１の試験結果を表７に示す。
【００２６】
【表７】
2009126935.tif 000009
表７に示すように、これらいずれの添加剤にも、ＧＴＬ軽油のＨＮＢＲに対する性質を改善する効果の無いことが確認された。従って、これら添加剤は、ＨＮＢＲの膨潤に影響を与えることなく、軽油燃料組成物に製品として要求される性状を満たすための調整用として使用することができる。
【００２７】
なお、ゴム膨潤とは溶剤分子がゴムのポリマー分子間に入り込んだ状態を示し、燃料とゴムの親和性が良い場合、ゴムの膨潤性が高くなる。極性を有する芳香族分を含有しないＧＴＬ軽油は極性が低く、高い極性を持つＨＮＢＲに対して親和性が低いため、膨潤効果が小さく、約２０％の芳香族を含む軽油の場合との差が生じたと考えられる。一方、上記比較例の添加剤は、いずれも極性基を持つためゴムとの親和性が高くなると予想されたが、表７に示すように実際には膨潤効果の小さいことが確認された。この結果より、膨潤効果は、極性のみの問題ではないことも併せて確認できた。
【００２８】
上記実施例の軽油燃料組成物はいずれもＧＴＬ軽油と脂肪酸メチルエステルのみを含むものとなっているが、粒子状物質（ＰＭ）や二酸化炭素の排出が問題とならない範囲であれば、石油由来の基材（鉱油）を適宜混合してもよい。