(57)【要約】【課題】燃料油と水をインラインミキサーで乳化してエマルジョン燃料を得るための乳化剤を提供する。【解決手段】燃料油、水及び乳化剤をインラインミキサーで乳化して得られるディーゼルエンジン用エマルジョン燃料に使用される乳化剤であって、（１）ソルビトール、ソルビタン、およびソルバイドからなる群から選ばれる多価アルコールと炭素数１６〜２２の脂肪族モノカルボン酸とのエステル、及び（２）平均分子量２００〜８００のポリエチレングリコールと炭素数９〜２２の脂肪族モノカルボン酸とのエステルを含有するものとする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料油、水及び乳化剤をインラインミキサーで乳化して得られるディーゼルエンジン用エマルジョン燃料に使用される乳化剤であって、下記の成分（１）及び成分（２）を含有することを特徴とするエマルジョン燃料用乳化剤；
（１）ソルビトール、ソルビタン、およびソルバイドからなる群から選ばれた多価アルコールと炭素数１６〜２２の脂肪族モノカルボン酸とのエステル、
（２）平均分子量２００〜８００のポリエチレングリコールと炭素数９〜２２の脂肪族モノカルボン酸とのエステル。
【請求項２】
前記成分（１）と成分（２）との比率が体積比で５０／５０〜９０／１０の範囲内であることを特徴とする、請求項１に記載のエマルジョン燃料用乳化剤。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のエマルジョン燃料用乳化剤を燃料油で希釈してなるエマルジョン燃料用乳化剤組成物。
【請求項４】
請求項３に記載のエマルジョン燃料用乳化剤組成物を用いて燃料油を水と乳化してなることを特徴とするエマルジョン燃料。
【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用に燃料油と水を乳化して得られるエマルジョン燃料を製造するための乳化剤に関する。
【背景技術】
【０００２】
エマルジョンは、水と油のようにお互いに混じり合わない液体に乳化剤を添加し攪拌等の機械的操作を加えて生成される。油滴が水中に分散したＯ／Ｗ型と水滴が油中に分散したＷ／Ｏ型がある。
【０００３】
エマルジョン燃料とは、軽油または重油などの燃料油を水と乳化したもので、燃焼時におけるパーティクルマターやＮＯｘ等の発生を通常の燃料より低減できることが知られている。燃料としての燃焼性・着火性やボイラー等の鉄系金属部品に対する防錆性の観点から、通常はＷ／Ｏ型のエマルジョン形態が選ばれる。
【０００４】
乳化するためには一般的に乳化剤が使用され、代表的な乳化剤としてはソルビトール、ソルビタン及びソルバイド等の多価アルコールの脂肪酸エステルやエチレンオキシド基を有する非イオン界面活性剤等がある（特許文献１）。
【０００５】
しかしながら、エマルジョン燃料に用いられる燃料油は、灯油・軽油・Ａ重油・Ｂ重油・Ｃ重油と種類が多く、また、例えば軽油についても１号軽油〜３号軽油まで規格の異なる軽油がある上に、その規格自身も非常広いため、安定なエマルジョンを得ることは難しかった。そのため、水の分離による発錆や失火等を防止するために、エマルジョンの粒子径を下げたり、粘度を高めにする等の工夫により、エマルジョンの安定性を得ていた。
【０００６】
これに対し、ボイラー用途や定置発電機用の燃料では、燃焼させる直前に乳化することで、これらの離水によるトラブルを回避することができた。また、本発明が関与するディーゼルエンジン用途においても、乳化機を車に搭載して走行することで直前乳化が可能である。
【０００７】
しかしながら、自動車用途の場合は、大型の乳化機を搭載することができないために、小型で攪拌を伴わないインライン静止型ミキサーが用いられる（特許文献２）。
【０００８】
インラインミキサーを用いる場合、水と油と乳化剤によるエマルジョンが初期段階から容易に均一化されなければ、濃度ムラ等の理由からエマルジョン燃料に離水等が発生する。また、自動車用途においては、インラインミキサーで乳化された燃料エマルジョンは直接燃やされるだけでなく、ストックタンクに一時的に蓄えられる場合もあり、乳化安定性も必要となる。
【０００９】
しかし、従来からある多価アルコールの脂肪酸エステルやエチレンオキシド基を有する非イオン界面活性剤等を乳化剤として使用した場合、経時的に安定なエマルジョン燃料を得られるが、初期乳化性が悪く、インラインミキサーでの乳化では安定なエマルジョンを得ることは困難であった。
【特許文献１】特開昭５２−６９９０９号公報
【特許文献２】特開２００２−００４９４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、燃料油と水等を混合した際のエマルジョンの易乳化性を実現させるとともに、燃焼時まで乳化破壊を抑え、且つ水の分離による発錆を防止する乳化剤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】
【００１１】
本発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意検討した結果、特定の多価アルコール脂肪酸エステルとポリエチレングリコール脂肪酸エステルとを組み合わせることで、易乳化性とエマルジョンの安定性が得られることを見出し、本発明に到達した。
【００１２】
すなわち、本発明のエマルジョン燃料用乳化剤組成物は、燃料油、水及び乳化剤をインラインミキサーで乳化して得られるディーゼルエンジン用エマルジョン燃料に使用される乳化剤であって、次の成分（１）及び成分（２）；（１）ソルビトール、ソルビタン、およびソルバイドからなる群から選ばれた多価アルコールと炭素数１６〜２２の脂肪族モノカルボン酸とのエステル、及び（２）平均分子量２００〜８００のポリエチレングリコールと炭素数９〜２２の脂肪族モノカルボン酸とのエステルを含有するものとする。
【００１３】
上記において、成分（１）と成分（２）との比率は体積比で５０／５０〜９０／１０の範囲内とするのが好ましい。
【００１４】
本発明のエマルジョン燃料用乳化剤組成物は、上記エマルジョン燃料用乳化剤を燃料で希釈してなるものとする。
【００１５】
また本発明のエマルジョン燃料は、上記本発明のエマルジョン燃料用乳化剤組成物を用いて燃料油と水とを乳化してなるものとする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のエマルジョン燃料用乳化剤によれば、燃料油と水等を混合した際のエマルジョンの易乳化性を実現させるとともに、燃焼時まで乳化破壊を抑え、且つ水の分離による発錆を防止することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明をさらに詳細に説明する。本発明で用いられるインラインミキサーは、槽中の製造原料等を直接攪拌するものではなく、槽中の製造原料等が通過する配管の途中に設置される邪魔板、突起物、スチールウール等によって乳化を行う装置を意味する。インラインミキサーの具体例としては、ノリタケスタティックミキサー〔ノリタケカンパニー（株）製〕、スルーザーミキサー〔住友重機械（株）製〕、ハイミキサー〔東レ（株）製〕、Ｔ．Ｋ．パイプラインホモミキサー〔特殊機化工業（株）製〕、Ｔ．Ｋ．ホモミックラインフロー〔特殊機化工業（株）製〕、マルチラインミキサー〔佐竹化学機械（株）製〕、コマツスルーザーディスインテグレーター〔小松ゼノア（株）製〕等を挙げることができる。
【００１８】
本発明において成分（１）に用いられる炭素数１６〜２２の脂肪族モノカルボン酸としては、例えば、ステアリン酸、アラキン酸、ベヘン酸等の飽和脂肪酸、オレイン酸、エライジン酸、リノール酸、リノレイン酸、エルカ酸等の不飽和脂肪酸等を挙げることができる。これらの脂肪酸は、単独で又は２種以上混合して使用される。これらのうち、好ましくは、炭素数１６〜２０の脂肪族モノカルボン酸である。炭素数が１６未満であると金属が錆びやすくなり、２２を超えると乳化安定性が悪くなる。
【００１９】
また、成分（２）で用いられる炭素数９〜２２の脂肪族モノカルボン酸の例としても、上記成分（１）について挙げたものに加え、ペラルゴン酸、カプリン酸、ウンデカン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸が挙げられる。
【００２０】
成分（２）である平均分子量２００〜８００のポリエチレングリコールと炭素数９〜２２の脂肪族モノカルボン酸とのエステルは、例えば、脂肪族モノカルボン酸にエチレンオキサイドを付加反応させる方法や、ポリエチレングリコールと脂肪酸とをエステル化させることにより得ることができる。
【００２１】
本発明において用いられる成分（１）と成分（２）との配合体積比は、体積比で５０／５０〜９０／１０の範囲内であり、好ましくは６０／４０〜８０／２０の範囲内である。成分（１）の配合体積比が両成分の合計量１００中５０未満の場合は乳化安定性が得られず、水の分離による発錆や失火等の発生という問題が生じるおそれがあり、１００中９０を超える場合は、乳化安定性が劣るとともに、インラインミキサーで使用できるほどの易乳化性が得られないという問題がある。
【００２２】
本発明のエマルジョン燃料用乳化剤は、液体、ペースト、固体、粉末など種々の形態で使用することができるが、液体が使いやすく好ましい。本発明の乳化剤からなる乳化剤組成物において、成分（１）および（２）以外に添加する成分は特に限定されず、例えば燃料油による希釈が考えられる。希釈に用いる燃料油としては、例えば、灯油、軽油、アルキルベンゼン、炭素数６〜１２の炭化水素（ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン）などが好ましい。これらのうち、特に好ましいものは灯油または軽油である。
【００２３】
燃料油を上記した本発明のエマルジョン燃料用乳化剤を用いて水と乳化することでエマルジョン燃料が得られる。
【００２４】
そのエマルジョン燃料において、燃料油／水／乳化剤（固形分）の体積比は、好ましくは６０〜９０／１０〜４０／０．５〜５、さらに好ましくは７０〜８０／２０〜３０／１〜２とする。但し、燃料油と水との体積比は合計で１００とする。
【００２５】
なお、エマルジョン燃料中には、必要に応じてその他の公知の添加剤、例えば防錆剤、流動点降下剤、腐食防止剤等を、乳化に悪影響を与えない範囲内の量であれば配合することもできる。
【００２６】
エマルジョン燃料を構成する燃料油としては、石油留分、ＬＮＧ、植物油等燃料油が挙げられるが、軽油が好ましい。また、本発明の関係するエマルジョン燃料は好ましくはＷ／Ｏ型とする。Ｗ／Ｏ型の方がエマルジョン形成時の粘度が低く、燃料噴射の点で好ましく、またディーゼルエンジンの防錆性においても好ましい。
【実施例】
【００２７】
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００２８】
［製造例１］
ソルビタンオレイン酸エステル（第一工業製薬（株）製、ソルゲン４０Ｖ）とオレイン酸のエチレンオキサイド８モル付加物（第一工業製薬（株）製、ノイゲンＥＳ−１４９Ｄ）を７０／３０の体積比で配合して得た乳化剤を、灯油を用いて固形分６０％に希釈した乳化剤組成物（Ａ−１）を得た。
【００２９】
［製造例２］
ソルビタンオレイン酸エステル（第一工業製薬（株）製、ソルゲン４０）とオレイン酸と分子量３００のポリエチレングリコールとのエステル（第一工業製薬（株）製、ノイゲンＥＳ−１２９）を６０／４０の体積比で配合して得た乳化剤を、灯油を用いて固形分８０％に希釈した乳化剤組成物（Ａ−２）を得た。
【００３０】
［製造例３］
ソルビタンオレイン酸エステル（第一工業製薬（株）製、ソルゲン４０）とオレイン酸のエチレンオキサイド１１モル付加物（第一工業製薬（株）製、ノイゲンＥＳ−１６９Ｄ）を７０／３０の体積比で配合して得た乳化剤を、灯油を用いて固形分６０％に希釈した乳化剤組成物（Ａ−３）を得た。
【００３１】
［製造例４］
ソルビタンオレイン酸エステル（第一工業製薬（株）製、ソルゲン３０）とオレイン酸と分子量４００のポリエチレングリコールとのエステルを７０／３０の体積比で配合して得た乳化剤を、軽油を用いて固形分７０％に希釈した乳化剤組成物（Ａ−４）を得た。
【００３２】
［製造例５］
ソルビタンステアリン酸エステル（第一工業製薬（株）製、ソルゲン５０）とオレイン酸と分子量４００のポリエチレングリコールとのエステルを５０／５０の体積比で配合して得た乳化剤を、灯油を用いて固形分５０％に希釈した乳化剤組成物（Ａ−５）を得た。
【００３３】
［比較製造例１］
ソルビタンオレイン酸エステル（第一工業製薬（株）製、ソルゲン３０）とオレイルアルコールのエチレンオキサイド６モル付加物（第一工業製薬（株）製、ノイゲンＥＴ−１２９）を６５／３５の体積比で配合して乳化剤組成物（Ｂ−１）を得た。
【００３４】
［比較製造例２］
オレイルアルコールのエチレンオキサイド６モル付加物（第一工業製薬（株）製、ノイゲンＥＴ−１２９）を乳化剤（Ｂ−２）とした。
【００３５】
［比較製造例３］
ソルビタンオレイン酸エステル（第一工業製薬（株）製、ソルゲン４０）を乳化剤（Ｂ−３）とした。
【００３６】
［比較製造例４］
ソルビタンカプリル酸エステルとオレイン酸と分子量４００のポリエチレングリコールとのエステルを５０／５０の体積比で配合して乳化剤組成物（Ｂ−４）を得た。
【００３７】
［比較製造例５］
ソルビタンネルボン酸エステルとラウリン酸のエチレンオキサイド１０モル付加物を８０／２０の体積比で配合して乳化剤組成物（Ｂ−５）を得た。
【００３８】
［比較製造例６］
ソルビタンオレイン酸エステル（第一工業製薬（株）製、ソルゲン４０）とラウリン酸のエチレンオキサイド２５モル付加物を７０／３０の体積比で配合して乳化剤組成物（Ｂ−６）を得た。
【００３９】
比較製造例１の乳化剤組成物（Ｂ−１）および比較製造例５の乳化剤組成物（Ｂ−５）は灯油または軽油と混合すると外観白濁するため、希釈することが出来なかった。
【００４０】
得られた乳化剤組成物につき、以下の方法で（１）易乳化性試験（試験−１）、（２）乳化安定性試験（試験−２）、（３）鉄系素材に対する防錆性（試験−３）を評価した。結果を表１に示す。
【００４１】
〈試験−１〉
易乳化性を以下の基準で比較した。燃料油・水・乳化剤組成物を所定の体積比で合計２Ｌになるようにガラス製ビーカーに測り取り、ガラス製攪拌棒を用いて３０秒間攪拌した。直後の乳化状況を目視で確認し、易乳化性を以下の基準にて比較した。 
［基準］
○：未乳化の燃料油が１０％未満
×：未乳化の燃料油が１０％以上。
【００４２】
〈試験−２〉
試験−１で得られたエマルジョンを攪拌羽を用いて均一に攪拌した後、流量１０Ｌ／分、圧力０．７ＭＰａの条件でインラインミキサーに５回通し、Ｗ／Ｏ 型エマルジョンを製造した。製造したエマルジョンのうち１００ｍｌを共栓付きガラス製メスシリンダー（１００ｍｌ）に移して室温にて２４時間静置した。油相、水相及び乳化相の体積を測定することで乳化安定性の評価とした。インラインミキサーは、内口径５ｍｍ・長さ１５ｃｍのステンレス管にスチールウールを詰め込んで自作した物を用いた。
【００４３】
〈試験−３〉
鋳鉄粉（ＦＣ２０）をシャーレに敷きつめ、この鋳鉄粉に対し、試験−２で得られたエマルジョン２ｍｌを滴下し、室温下における２時間での発錆状況を確認し、防錆性を以下の基準にて比較した。 
［基準］
○：発錆１５％未満
×：発錆１５％以上。
【００４４】
【表１】
2009179751.tif 000002
【００４５】
表１に示された結果から分かるように、製造例１〜５により得られた本発明の実施例の乳化剤（組成物）は易乳化性、乳化安定性、発錆防止のいずれにおいても優れていた。これに対し、成分（２）に代えてオレイルアルコールのエチレンオキサイド６モル付加物を用いた比較製造例１、成分（１）不使用の比較製造例２、成分（２）不使用の比較製造例３、成分（１）に代えてソルビタンと炭素数８の脂肪族モノカルボン酸とのエステルを用いた比較製造例４、成分（１）に代えてソルビタンと炭素数２４の脂肪族モノカルボン酸とのエステルを用いた比較製造例５、成分（２）に代えて平均分子量８００を越えるポリエチレングリコールとラウリン酸とのエステルを用いた比較製造例６で得られた乳化剤（組成物）では、上記性能のうち、いずれかが劣る結果となった。