燃料添加剤
【課題】含有されるフェロセン及び／又はフェロセン誘導体が燃料中で容易に安定溶解することができる燃料添加剤を提供する。
【解決手段】燃料添加剤は、フェロセン及び／又はフェロセン誘導体とレシチンとを含む。また固体状の燃料添加剤は、フェロセン及び／又はフェロセン誘導体を８０〜９９質量％、レシチンを１〜２０質量％含む。粒子状の燃料添加剤は、フェロセン及び／又はフェロセン誘導体を７８〜９９質量％、レシチンを０．９〜２０質量％、水分を０．１〜２質量％を含む。液体状燃料添加剤は、フェロセン及び／又はフェロセン誘導体とレシチンとを溶解させた鉱物油を含み、該フェロセン及び／又はフェロセン誘導体の含有量は２〜５質量％、該レシチンの含有量は５〜５０質量％である。燃料中のフェロセン及び／又はフェロセン誘導体の濃度を１〜５０ｐｐｍ、レシチンの濃度を０．０１〜５００ｐｐｍとして使用される。
【解決手段】燃料添加剤は、フェロセン及び／又はフェロセン誘導体とレシチンとを含む。また固体状の燃料添加剤は、フェロセン及び／又はフェロセン誘導体を８０〜９９質量％、レシチンを１〜２０質量％含む。粒子状の燃料添加剤は、フェロセン及び／又はフェロセン誘導体を７８〜９９質量％、レシチンを０．９〜２０質量％、水分を０．１〜２質量％を含む。液体状燃料添加剤は、フェロセン及び／又はフェロセン誘導体とレシチンとを溶解させた鉱物油を含み、該フェロセン及び／又はフェロセン誘導体の含有量は２〜５質量％、該レシチンの含有量は５〜５０質量％である。燃料中のフェロセン及び／又はフェロセン誘導体の濃度を１〜５０ｐｐｍ、レシチンの濃度を０．０１〜５００ｐｐｍとして使用される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はフェロセン及び／又はフェロセン誘導体を含有する燃料添加剤に係り、更に詳細には、レシチンの添加により燃焼促進、煤塵減少、ＮＯＸ低減等の作用が強化されたフェロセン及び／又はフェロセン誘導体含有燃料添加剤に関する。
【背景技術】
【０００２】
フェロセンとその誘導体は、各種液体燃料用の添加剤として従来から使用されている。例えば、特許文献１には、フェロセン及びその誘導体と、それを溶解する液体有機キャリヤーである芳香族系溶剤、脂肪族系溶剤及び／又は石油系溶剤とから成る燃料添加剤組成物の存在下における液体炭化水素の改良燃焼方法が記載されている。また、特許文献２には、ディーゼルエンジンのコンディショニング方法として、燃料に２０〜３０ｐｐｍのフェロセンを添加することで、燃焼室中の炭素含有付着物が除去され、運行距離当たりの燃料消費が５％程減少することが示されている。
【０００３】
更に、特許文献３には、重質残留油から成る内燃機関用燃料油に対する添加剤として、フェロセンとその誘導体とを他の添加物質を配合することなく、直接燃料に１〜１００ｐｐｍ添加してエンジンとその付属機器の炭素質付着物を減少させる方法が提案されている。
【特許文献１】特開平２−１３２１８８号公報
【特許文献２】米国特許第４３８９２２０号明細書
【特許文献３】特許第３５９９３３７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、これらの発明に使用されているフェロセン及びフェロセン誘導体は、芳香族系溶剤、脂肪族系溶剤及び石油系溶剤への溶解度が非常に低いという欠点を有している。
フェロセンは一般に固体状であり、特に固体状フェロセンを溶解させるには、固体の大きさにも依存するが、かなりの攪拌力と時間を必要とする。僅かな添加量でも簡単には溶けず、燃料に添加する前に予め溶解しなければ内燃機関にトラブルが発生するため、攪拌機付き溶解タンクで溶剤に溶かしてから燃料に添加しているのが現状である。
【０００５】
本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、含有されるフェロセン及び／又はフェロセン誘導体が燃料中で容易に安定溶解することができる燃料添加剤を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意検討を重ねた結果、フェロセン及び／又はフェロセン誘導体をレシチンと併用することにより、上記目的が達成されることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
即ち、本発明の燃料添加剤は、フェロセン及び／又はフェロセン誘導体とレシチンとを含むことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の固体状燃料添加剤は、フェロセン及び／又はフェロセン誘導体を８０〜９９質量％、レシチンを１〜２０質量％含むことを特徴とし、本発明の粒子状燃料添加剤は、フェロセン及び／又はフェロセン誘導体を７８〜９９質量％、レシチンを０．９〜２０質量％、水分を０．１〜２質量％含むことを特徴とする。
【０００９】
更に、本発明の液体状燃料添加剤は、フェロセン及び／又はフェロセン誘導体とレシチンとを溶解させた鉱物油を含有し、該フェロセン及び／又はフェロセン誘導体の含有量が２〜５質量％、該レシチンの含有量が５〜５０質量％であることを特徴とする。
【００１０】
また更に、本発明の燃料添加剤は、燃料中のフェロセン及び／又はフェロセン誘導体の濃度が１〜５０ｐｐｍ、且つレシチンの濃度が０．０１〜５００ｐｐｍとなるように添加して使用されることを特徴する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、フェロセン及び／又はフェロセン誘導体をレシチンと併用することにより、含有されるフェロセン及び／又はフェロセン誘導体が燃料中で容易に安定溶解することができる燃料添加剤を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の燃料添加剤につき詳細に説明する。なお、本明細書において、「％」は特記しない限り質量百分率を表すものとする。
上述の如く、本発明の燃料添加剤は、フェロセン及び／又はフェロセン誘導体とレシチンとを含む燃料添加剤である。またこれらの燃料添加剤は、固体状、その中でも特に粒子状、及び液体状の形態をとることができる。
【００１３】
（１）フェロセン及びフェロセン誘導体
フェロセンは、正式にはビス（シクロペンタジエニル）鉄といい、またジシクロペンタジエニル鉄とも呼ばれる。本発明で用いるフェロセン誘導体は、ジシクロペンタジエニル環にアルキル基等の置換基を有する構造の化合物であり、例えばエチルフェロセン、ブチルフェロセン、アセチルフェロセン、２,２−ビスーエチルフェロセニルプロパン等を挙げることができる。
【００１４】
フェロセンとその誘導体（以下、フェロセン類という）の製造方法は、例えば、米国特許第２６５０７５６号明細書、米国特許第２７６９８２８号明細書、米国特許第２８３４７９６号明細書、米国特許第２８９８３６０号明細書、米国特許第３０３５９６８号明細書、米国特許第３２３８１５８号明細書、米国特許第３４３７６３４号明細書等に開示されている。
【００１５】
本発明において、フェロセン類は、微粉末状、粗粒子状、ペレット状等の固体であっても、液体であってもよく、本発明の燃料添加剤の形態によって適宜に選択することができる。それについては後に詳述する。
【００１６】
フェロセン類を含有することで、本発明の燃料添加剤は、燃焼促進作用、煤塵減少作用、ＮＯＸ低減作用等を有することができる。特に、内燃機関であるディーゼルエンジンでは、この燃焼促進作用により、弁、ピストンリング、燃焼室への付着物の形成を抑制するクリーニング効果が見られる。この付着物は、エンジンの出力を低下させ、また付着した部品の磨耗を増大させるので、付着物の形成を抑制することは、ディーゼルエンジンの安定運転を実現するものである。更に、燃焼促進、煤塵減少、ＮＯＸ低減等の燃焼改質による燃焼時の過剰な空気の抑制により、数％のレベルでの燃料消費量の削減が実現できる。
【００１７】
（２）レシチン
レシチンは、グリセロリン脂質及びスフィンゴリン脂質を主成分とする動植物リン脂質である。各種の植物油、例えば大豆油、菜種油、米ぬか油、パーム油、ヒマワリ油、ヤシ油、綿実油、トウモロコシ油、落花生油、アマニ油、サフラワー油、オリーブ油等の精製工程で得られる。通常、植物油を１〜５０％含んでおり、この植物油の含有量や、植物油中の飽和酸と不飽和酸との比率に応じて、常温で液体と固体のものが存在する。また、近年は、油分抽出・真空乾燥することによって、液体レシチンから粉末レシチンが製造されている。
【００１８】
本発明において、レシチンは、液体であっても微粉末状等の固体であってもよく、本発明の燃料添加剤の形態によって適宜に選択することができる。それについては後に詳述する。
【００１９】
（３）燃料添加剤の形態
本発明の燃料添加剤は、固体状、粒子状及び液体状の形態をとることができる。
【００２０】
（ｉ）固体状燃料添加剤
本発明の固体状燃料添加剤は、８０〜９９％のフェロセン類と１〜２０％のレシチンとを含むことが好ましい。レシチンが１％未満ではフェロセン類が燃料に溶解し難いことがあり、レシチンを２０％含有すれば十分にフェロセン類の溶解性向上の効果が生じ得るからである。
フェロセン類は、常温において固体の形態であれば特に限定されるものではなく、例えば微粉末状、粗粒子状、ペレット状などの形態を挙げることができる。またレシチンは、常温において粉末状の形態であることが好ましく、更に好ましくは粒子径が１ｍｍ以下の微粉末状の形態である。フェロセン類との混合がより均一になり得るからである。
【００２１】
（ｉｉ）粒子状燃料添加剤
本発明の粒子状燃料添加剤は、上記固体状燃料添加剤の一形態であり、微粉末状フェロセン化合物を、粗粒子状に造粒したものである。その粒径は０．５ｍｍ〜１５ｍｍであることが好ましく、より好ましくは１ｍｍ〜１０ｍｍである。粒径が０．５ｍｍ未満では、飛散のために作業性が劣る場合があり、１５ｍｍを超えると解膠性が低下して溶解性が下がる可能性があるからである。
７８〜９９％のフェロセン類、０．９〜２０％のレシチン及び０．１〜２％の水分を含むことが好ましい。レシチンが０．９％未満ではフェロセン類が燃料に溶解し難いことがあり、レシチンを２０％含有すれば十分にフェロセン類の溶解性向上の効果が生じ得るからである。
フェロセン類は、常温において粉末状の形態であることが好ましく、更に好ましくは粒子径が２ｍｍ以下の微粉末状の形態である。またレシチンも、常温において粉末状の形態であることが好ましく、更に好ましくは粒子径が１ｍｍ以下の微粉末状の形態である。造粒の便宜のためである。
本発明において使用する粉末状レシチンは吸湿性が高く、少量の水分を混合することで造粒に適する粘着性を生じるが、水分が０．１％未満では十分な粘着性が生じない可能性があり、２％を超えると水分が過剰となり上記粉末状フェロセン類及び上記粉末状レシチンが塊状化する恐れがある。
【００２２】
（ｉｉｉ）液体状燃料添加剤
本発明の液体状燃料添加剤は、フェロセン及び／又はフェロセン誘導体とレシチンとを溶解させた鉱物油を含有し、該フェロセン及び／又はフェロセン誘導体の含有量が２〜５％、該レシチンの含有量が５〜５０％であることが好ましい。レシチンが５％未満ではフェロセン類が鉱物油に溶解し難いことがあり、レシチンを５０％含有すれば十分に鉱物油に対するフェロセン類の溶解性向上の効果が生じ得るからである。
フェロセン類は、微粉末状、粗粒子状、ペレット状等の固体であっても、液体であってもよいが、鉱物油に溶解させやすい形状という観点から、液体又は微粉末状であることが好ましい。また、レシチンも同様に液体であっても微粉末状等の固体であってもよいが、鉱物油に溶解させやすい形状である液体又は微粉末状であることが好ましい。
なお、本発明において使用される鉱物油とは、炭化水素系の重油、軽油、灯油等をいう。例えば、船舶用の大型ディーゼルエンジン等の燃料として用いられるC重油に対しては、Ａ重油、Ｂ重油、軽油、灯油等を好ましく用いることができ、更に好ましくはＡ重油を用いることができる。
【００２３】
（４）レシチンの作用・効果
本発明におけるレシチンは、主に次の作用を担う。
ｉ）燃料に対するフェロセン類の溶解性及び溶解度の向上。
ｉｉ）燃料油中のスラッジの分散作用。
ｉｉｉ）粒子状燃料添加剤における造粒時のバインダー作用。
ｉｖ）粒子状燃料添加剤における解膠作用。
ｖ）液体状燃料添加剤におけるフェロセン類の鉱物油に対する溶解性の向上。
以下に、上記の各々の作用について説明する。
【００２４】
（ｉ）燃料に対するフェロセン類の溶解性及び溶解度の向上
上述のようにフェロセン類は、各種燃料に対する溶解性及び溶解度が低いという欠点を有している。ここで「燃料」としては、ディーゼルエンジン、油燃焼炉及びボイラー装置等の燃料油として用いられるＡ重油、灯油や軽油等の軽質油、重質油、重質残渣油、潤滑油、廃油及びこれらの混合油、更にこれらのエマルション燃料、また石炭等の固体燃料等を挙げることができるが、形状が気体以外の燃料であればこれらに限定されるものではない。
【００２５】
例えばフェロセン単独の場合、ベンゼン、トルエン及びキシレン以外の芳香族系溶剤、脂肪族系溶剤等の石油系溶剤への溶解度は非常に低く、２０℃において最大３％濃度までしか溶解しない。また長期的に安定な溶液のフェロセン濃度は、好ましくは２．５％以下である。重油等の燃料にフェロセンを溶解した場合も同様である。しかし、所定量のレシチンを添加することによって、フェロセンを５％濃度まで溶解することが可能となり、その溶液の安定性は幅広い温度域で良好となる。
Ａ重油に対するフェロセン最大溶解度とレシチン添加量との関係を表１に示す。
【００２６】
【表１】
【００２７】
このように溶解促進作用を有するレシチンの添加により、各種燃焼設備の燃料又は燃料添加剤自体にフェロセン類を容易に溶解させて安定な溶液を得ることができるので、燃焼機関にフェロセン類を均一な微粒子状で噴霧することが可能となる。その結果、フェロセン類の持つ作用効果を十二分に発揮させることができる。
【００２８】
なお、レシチンは親油性部分と親水性部分を有する為、界面活性剤として働くことが知られているが、本発明では、レシチンの親油性部分の働きにより溶解性等が向上するものと考えられる。即ち、燃料にフェロセン類及びレシチンを溶解すると、速やかにフェロセン類の表面にレシチンの親油性部分の一部が吸着し、それ以外の親油性部分がフェロセン類の表面で親油性を強化することによって、燃料油への溶解性及び溶解度の向上に寄与すると考えられる。
これらの作用は、新油性の強い非イオン系界面活性剤など他の界面活性剤には見られず、レシチン固有の特異性である。
【００２９】
ｉｉ）燃料油中のスラッジの分散作用。
この作用は、上述のフェロセン類の溶解促進作用とは異なり、レシチン自体が燃料添加剤として働き、ディーゼルエンジンを始めとする燃焼設備の長期安定運転に寄与するものである。
【００３０】
スラッジは、特に重質系の燃料油中に存在する不溶物であり、沈降しやすいためにストレーナーの閉塞トラブルや燃焼不良の原因となるものである。その発生は、原油の精製過程における熱処理、接触分解、熱分解等によって、釜残油中に残存する炭化水素が、酸化、重合、縮合されて水素分の少ない高分子の炭化水素に変化することに起因する。
【００３１】
上述の変化は、炭化水素→マルテン→アスファルテン→カーベン→カーボイド→カーボンの順に起こり、これらの高分子は、最初は巨大な分子のコロイドとして重油中に存在する。該コロイドは、カーベンやカーボイド等のＣ／Ｈ比の極めて高い炭化水素を核としてその周りをいくらかのアスファルテンが囲み、さらにその周りを順次Ｃ／Ｈ比の低い高分子炭化水素が覆うものと考えられる。
【００３２】
このようなコロイド粒子として重油中に存在するアスファルト性物質は、安定したコロイド状で分散して浮遊していれば、沈殿することなくストレ−ナの閉塞、燃焼不良等の問題を起こすことはない。しかし、このコロイド粒子は極性を持ち、吸着性がある。そのため、加熱、異種の油等の混合、長時間の貯蔵などにより平衡状態が崩れると、コロイド粒子同士が次々に結合し大きな粒子の集合体（ミセルコロイド）となり、沈殿してスラッジが形成される。
【００３３】
具体的には、上記コロイド粒子を有する重油に軽質分が加えられた場合、コロイド表層部の高分子炭化水素やマルテンは溶解されるが、アスファルテンやカーボイド等は不飽和であり、極性を有するために、互いに結合して巨大なアスファルテン粒子が析出し、スラッジが形成される。また、熱が加えられた場合、コロイド表層部は溶解し、更に温度上昇により粘度が低下することで粒子運動が盛んになり、アスファルテン同士が衝突する機会が多くなることで結合・会合してスラッジが形成される。
【００３４】
レシチンは、これらのカーボン、アスファルテン質等のスラッジの結合や会合内に浸透及び吸着し、界面活性剤として働くことによって、その分散力でスラッジを細分化する作用を有する。また、この作用により異種燃料の混合や加熱によるコロイド粒子の結合等を防ぐことでスラッジの析出沈殿を防止する効果をも有する。
【００３５】
ｉｉｉ）粒子状燃料添加剤における造粒時のバインダー作用。
上述のように、粒子状燃料添加剤を造粒する際にレシチンは少量の水分と混合されることで造粒に適する粘着性を生じ、バインダーとしての役割を担う。
【００３６】
ｉｖ）粒子状燃料添加剤における解膠作用。
粒子状燃料添加剤に含まれるレシチンは、添加剤を燃料に投入した際に粒子が砕けやすくする解膠作用を有する。砕かれた添加剤は、更にレシチンの溶解性向上作用により非常に溶解しやすくなる。
【００３７】
ｖ）液体状燃料添加剤におけるフェロセン類の鉱物油に対する溶解性の向上。
フェロセン類は、鉱物油に対する溶解度が非常に低く、約２．５％の濃度までしか溶解しない。しかし、所定量のレシチンを添加することによって、フェロセンを５％の濃度まで溶解することが可能となり、その溶液の安定性は幅広い温度域で良好となる。
【００３８】
（５）フェロセン類及びレシチンの燃料中での濃度
本発明の燃料添加剤は、船舶や発電設備等で使用されるディーゼルエンジン、油燃焼炉及びボイラー装置等に用いる各種燃料において、フェロセン類の濃度が１〜５０ｐｐｍ、レシチンの濃度が０．０１〜５００ｐｐｍとなるように添加して使用することが好ましい。
更に詳しくは、通常は、フェロセン類の濃度について、油燃焼炉及びボイラー装置では１〜１０ｐｐｍ、ディーゼルエンジンでは１０〜５０ｐｐｍとなるように連続注入して用いることが好ましい。
ただし、燃焼機関の状態によっては、目的とする燃焼促進作用、煤塵減少作用、ＮＯＸ低減作用等を大幅に改善させようとする場合に、この連続注入量の数〜数十倍量を一時的に短時間注入することができる。
【００３９】
上記レシチンの濃度は、燃料油及び燃料添加剤自体に対し、フェロセン類を容易に安定的に溶解させるのに有利な濃度であり、特に重質系の燃料油では、更にスラッジを分散させるのに有利な濃度である。
【００４０】
このように、好ましいレシチンの濃度でフェロセン類を容易に安定的に溶解することにより、フェロセン類の有する作用効果を十二分に発揮させ、燃焼設備の長期安定運転に寄与することができる。
【実施例】
【００４１】
以下、本発明を実施例及び比較例により更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
なお、各種特性の評価は下記の要領で行った。
【００４２】
［フェロセンの溶解性試験による評価］
固体状燃料添加剤（実施例１〜４・比較例１）
燃料油としてのＡ重油（硫黄分＝０．０９%、粘度＝２．８ｃｓｔ（５０℃））２００ｇに対し、２０℃、６０ｒｐｍで攪拌しながらフェロセンを添加し、フェロセン濃度が３％に至るまでの溶解速度を秒数で評価した。引き続き、更にフェロセンを添加して安定な溶解液を最大濃度で作製し、室温に静置して１週間後の状態で安定性を評価した。結果を表２に示す。
液体状燃料添加剤（実施例５〜７・比較例２）
２０℃、６０ｒｐｍで攪拌しながら、表３の配合で調製した燃料添加剤について、Ａ重油にフェロセンが完全に溶解するまでの溶解速度を秒数で評価した。得られた溶解液を室温にて静置して1週間後の状態で安定性を評価した。試験は２００ｇスケールで行った。結果を表３に示す。
【００４３】
【表２】
【００４４】
【表３】
【００４５】
結果
本発明の固体状燃料添加剤（実施例１〜４）は、比較例１と比較して、フェロセン濃度が３％に至るまでの溶解速度が非常に速い。また安定な溶解液の濃度について、比較例１が３％で不溶物が多い状態であるのに対し、実施例１〜４では３．５〜５．０％の濃度が可能となった。更に、実施例１〜４の１週間後の安定性評価は○〜◎の結果となった。このように本発明の固体状燃料添加剤は、フェロセンの溶解速度、溶解濃度、安定性評価の全ての面において非常に優れていることが認められた。
本発明の液体状燃料添加剤（実施例５〜７）は、比較例２と比較して、燃料添加剤の調製時において、Ａ重油に対し所定量のフェロセンが完全溶解に至るまでの溶解速度が非常に速い。更に、１週間後の安定性評価は○〜◎の結果となった。このように本発明の液体燃料添加剤は、フェロセンの溶解速度、溶解濃度、安定性評価の全ての面において非常に優れていることが認められた。
【００４６】
［スラッジ分散効果］
表２及び表３に記載の実施例及び比較例を用いてスラッジ分散試験を行った。
試験は日本船主協会法に準じて行った。
【００４７】
操作手順
（１）Ｃ重油０．１ｇを試験管に採り、これにノルマルヘプタン２０ｍｌを加えた。これに実施例１〜７及び比較例１〜２の燃料添加剤を０．０２ｍｌ（１／１０００）添加した。
（２）試験管に栓をして完全に混ざるまで２０回以上強く振とうした。
（３）これを室温で静置し、経過時間毎の分散状態を、次の基準によって判定した。
【００４８】
判定基準
Ａ…完全に分散し沈殿のないもの。
Ｂ…分散はしているが沈殿のあるもの。
沈殿量の少ないものから順に、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３とする。
Ｃ…分散しないもの（ほとんど沈殿しているもの）。
試験結果を表４に示す。
【００４９】
【表４】
【００５０】
結果
本発明の固体状燃料添加剤（実施例１〜４）及び本発明の液体状燃料添加剤（実施例５〜７）は、比較例１、２及び無添加と比較して極めて優れたスラッジ分散効果を有する。レシチンを含有しない比較例１、２では全く効果が見られず、無添加のＣ重油と同じであった。レシチンの効果は、概ね添加量に比例した結果であった。
【００５１】
［燃焼速度の測定］
本発明の液体状燃料添加剤（実施例５〜７）及び比較例２の液体状燃料添加剤を添加した燃料油（Ｃ重油…上記スラッジ分散効果の評価に用いたものと同じ）１０ｍｇを示差熱天秤ＴＧ／ＤＴＡ６３００（セイコーインスツメンツ株式会社製）を用いて、昇温速度１００℃／分にて５００℃まで加熱燃焼させ（残炭生成終了点での質量をｍ１とする）５００℃で保持した時の生成残炭（９５％燃えきり点の質量をｍ２とする）の質量減少曲線からＴＧ（熱重量分析）残炭燃焼速度定数を算出した。空気量は１００ｍｌ／分で行った。算出方法には次式（Ｉ）を用いた。※１、※２
ＴＧ残炭燃焼速度定数＝Ａ×Ｔ×Ｉｎ（ｍ１/ｍ２）／τ・・・（Ｉ）
Ａ ：定数
Ｔ ：温度
ｍ１：残炭生成終了点での質量
ｍ２：９５％燃えきり点の質量
τ ：（ｍ２−ｍ１）時間
※１ 柴山ら、日本機械学会論文集、３４（２６０）、７６９（１９６８）
※２ 候ら、日本機械学会論文集、５４（５０７）３３０１（１９８８）
試験結果を表５に示す。
【００５２】
【表５】
【００５３】
結果
本発明の液体状燃料添加剤（実施例５〜７）の１０００ｐｐｍ添加は、比較例２の１０００ｐｐｍ添加と比較して高いＴＧ残炭燃焼速度定数（相対速度定数）が得られた。これはフェロセンの含有量が多いので当然の結果であるが、実施例５〜７の５００ｐｐｍ添加でも比較例２の１０００ｐｐｍ添加よりも高いＴＧ残炭燃焼速度定数（相対速度定数）が得られた。更に、実施例５〜７の１０００ｐｐｍ添加では、比較例２の２０００ｐｐｍ添加よりも高いＴＧ残炭燃焼速度定数（相対速度定数）が得られた。
これはレシチンのフェロセンに対する溶解度の向上とスラッジ分散効果との相乗効果と推察できる。レシチンを含有しない比較例２ではフェロセンは添加剤液中で不安定であるので燃料油中でも溶解が不十分と考えられる。また、スラッジ分散効果もないために、フェロセンの相対含有量が同じ場合、実施例５〜７と比較して効果が劣ったと思われる。
【００５４】
［ディーゼルエンジンによる実機試験］
本発明の固体状燃料添加剤（実施例３）及び比較例１の固体状燃料添加剤を用いて、ディーゼルエンジンを備えた下記の仕様の貨物船で実機試験を行った。実機試験は、攪拌機付溶解タンク内で、固体燃料添加剤９．０Ｋｇを３６０リットルのＡ重油に溶解させ、次いで、該溶解タンクから注入ポンプで燃料（Ｃ重油）ラインに１／１０００添加して行った（燃料添加剤の添加量は２５ｐｐｍ）。
実施例３と比較例１の固体状燃料添加剤について、１ヶ月（３０日）ごと交互に４ヶ月に渡って上記の方法で添加を行い（各固体燃料添加剤について、１ヶ月間×２回）、燃料消費量及び熱交換機の汚れ具合を目視観察して比較した。その後、水洗浄を行い汚れの除去性を比較した。
【００５５】
貨物船の仕様
総トン数 ：１６０，０００トン
載貨重量トン数 ：３００，５００トン
連続最大出力 ：２１，３００ＫＷ×７４ｒｐｍ
シリンダー数 ：１０個
ターボ過給機の回転数 ：１０，０００ｒｐｍ
燃料消費量 ：９０，０００Ｌ／ｄａｙ（無添加時）
試験結果を表６に示す。
【００５６】
【表６】
【００５７】
実船での試験なので、燃料消費量は風、潮の流れ、出力の相違等によって影響されるが、それぞれの項目について２回の試験とも同様の結果となったので評価は正しいと判断出来る。
本発明の固体燃料添加剤（実施例３）では、フェロセン自体の添加量は比較例１よりも僅かに少ないにも関わらず、燃料消費量が少ない結果となった。これは、レシチンがフェロセンの溶解性及び溶解度を向上させ、更にレシチン自体のスラッジ分散効果により、微細で安定した燃料噴霧が実現することで、総合的かつ相乗的に燃焼効率が向上したものである。また、燃焼促進作用が向上したため、熱交換機の汚れも比較例１に比べて清浄であり、簡単な水洗で除去されるという優位性がみられた。
その裏付けとして、実施例３の燃料添加剤を溶解タンク内に溶解させた場合、投入後、速やかに崩壊分散して約１０分で完全に溶解し、また試験中も溶解タンク内には全く沈殿物・浮遊物は観られないことが確認された。それに対して、比較例１の燃料添加剤は約３０分攪拌後に一部浮遊物が観られ、試験中も溶解タンク内はフェロセン不溶解分の沈殿・浮遊物が観られた。
【技術分野】
【０００１】
本発明はフェロセン及び／又はフェロセン誘導体を含有する燃料添加剤に係り、更に詳細には、レシチンの添加により燃焼促進、煤塵減少、ＮＯＸ低減等の作用が強化されたフェロセン及び／又はフェロセン誘導体含有燃料添加剤に関する。
【背景技術】
【０００２】
フェロセンとその誘導体は、各種液体燃料用の添加剤として従来から使用されている。例えば、特許文献１には、フェロセン及びその誘導体と、それを溶解する液体有機キャリヤーである芳香族系溶剤、脂肪族系溶剤及び／又は石油系溶剤とから成る燃料添加剤組成物の存在下における液体炭化水素の改良燃焼方法が記載されている。また、特許文献２には、ディーゼルエンジンのコンディショニング方法として、燃料に２０〜３０ｐｐｍのフェロセンを添加することで、燃焼室中の炭素含有付着物が除去され、運行距離当たりの燃料消費が５％程減少することが示されている。
【０００３】
更に、特許文献３には、重質残留油から成る内燃機関用燃料油に対する添加剤として、フェロセンとその誘導体とを他の添加物質を配合することなく、直接燃料に１〜１００ｐｐｍ添加してエンジンとその付属機器の炭素質付着物を減少させる方法が提案されている。
【特許文献１】特開平２−１３２１８８号公報
【特許文献２】米国特許第４３８９２２０号明細書
【特許文献３】特許第３５９９３３７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、これらの発明に使用されているフェロセン及びフェロセン誘導体は、芳香族系溶剤、脂肪族系溶剤及び石油系溶剤への溶解度が非常に低いという欠点を有している。
フェロセンは一般に固体状であり、特に固体状フェロセンを溶解させるには、固体の大きさにも依存するが、かなりの攪拌力と時間を必要とする。僅かな添加量でも簡単には溶けず、燃料に添加する前に予め溶解しなければ内燃機関にトラブルが発生するため、攪拌機付き溶解タンクで溶剤に溶かしてから燃料に添加しているのが現状である。
【０００５】
本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、含有されるフェロセン及び／又はフェロセン誘導体が燃料中で容易に安定溶解することができる燃料添加剤を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意検討を重ねた結果、フェロセン及び／又はフェロセン誘導体をレシチンと併用することにより、上記目的が達成されることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
即ち、本発明の燃料添加剤は、フェロセン及び／又はフェロセン誘導体とレシチンとを含むことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の固体状燃料添加剤は、フェロセン及び／又はフェロセン誘導体を８０〜９９質量％、レシチンを１〜２０質量％含むことを特徴とし、本発明の粒子状燃料添加剤は、フェロセン及び／又はフェロセン誘導体を７８〜９９質量％、レシチンを０．９〜２０質量％、水分を０．１〜２質量％含むことを特徴とする。
【０００９】
更に、本発明の液体状燃料添加剤は、フェロセン及び／又はフェロセン誘導体とレシチンとを溶解させた鉱物油を含有し、該フェロセン及び／又はフェロセン誘導体の含有量が２〜５質量％、該レシチンの含有量が５〜５０質量％であることを特徴とする。
【００１０】
また更に、本発明の燃料添加剤は、燃料中のフェロセン及び／又はフェロセン誘導体の濃度が１〜５０ｐｐｍ、且つレシチンの濃度が０．０１〜５００ｐｐｍとなるように添加して使用されることを特徴する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、フェロセン及び／又はフェロセン誘導体をレシチンと併用することにより、含有されるフェロセン及び／又はフェロセン誘導体が燃料中で容易に安定溶解することができる燃料添加剤を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の燃料添加剤につき詳細に説明する。なお、本明細書において、「％」は特記しない限り質量百分率を表すものとする。
上述の如く、本発明の燃料添加剤は、フェロセン及び／又はフェロセン誘導体とレシチンとを含む燃料添加剤である。またこれらの燃料添加剤は、固体状、その中でも特に粒子状、及び液体状の形態をとることができる。
【００１３】
（１）フェロセン及びフェロセン誘導体
フェロセンは、正式にはビス（シクロペンタジエニル）鉄といい、またジシクロペンタジエニル鉄とも呼ばれる。本発明で用いるフェロセン誘導体は、ジシクロペンタジエニル環にアルキル基等の置換基を有する構造の化合物であり、例えばエチルフェロセン、ブチルフェロセン、アセチルフェロセン、２,２−ビスーエチルフェロセニルプロパン等を挙げることができる。
【００１４】
フェロセンとその誘導体（以下、フェロセン類という）の製造方法は、例えば、米国特許第２６５０７５６号明細書、米国特許第２７６９８２８号明細書、米国特許第２８３４７９６号明細書、米国特許第２８９８３６０号明細書、米国特許第３０３５９６８号明細書、米国特許第３２３８１５８号明細書、米国特許第３４３７６３４号明細書等に開示されている。
【００１５】
本発明において、フェロセン類は、微粉末状、粗粒子状、ペレット状等の固体であっても、液体であってもよく、本発明の燃料添加剤の形態によって適宜に選択することができる。それについては後に詳述する。
【００１６】
フェロセン類を含有することで、本発明の燃料添加剤は、燃焼促進作用、煤塵減少作用、ＮＯＸ低減作用等を有することができる。特に、内燃機関であるディーゼルエンジンでは、この燃焼促進作用により、弁、ピストンリング、燃焼室への付着物の形成を抑制するクリーニング効果が見られる。この付着物は、エンジンの出力を低下させ、また付着した部品の磨耗を増大させるので、付着物の形成を抑制することは、ディーゼルエンジンの安定運転を実現するものである。更に、燃焼促進、煤塵減少、ＮＯＸ低減等の燃焼改質による燃焼時の過剰な空気の抑制により、数％のレベルでの燃料消費量の削減が実現できる。
【００１７】
（２）レシチン
レシチンは、グリセロリン脂質及びスフィンゴリン脂質を主成分とする動植物リン脂質である。各種の植物油、例えば大豆油、菜種油、米ぬか油、パーム油、ヒマワリ油、ヤシ油、綿実油、トウモロコシ油、落花生油、アマニ油、サフラワー油、オリーブ油等の精製工程で得られる。通常、植物油を１〜５０％含んでおり、この植物油の含有量や、植物油中の飽和酸と不飽和酸との比率に応じて、常温で液体と固体のものが存在する。また、近年は、油分抽出・真空乾燥することによって、液体レシチンから粉末レシチンが製造されている。
【００１８】
本発明において、レシチンは、液体であっても微粉末状等の固体であってもよく、本発明の燃料添加剤の形態によって適宜に選択することができる。それについては後に詳述する。
【００１９】
（３）燃料添加剤の形態
本発明の燃料添加剤は、固体状、粒子状及び液体状の形態をとることができる。
【００２０】
（ｉ）固体状燃料添加剤
本発明の固体状燃料添加剤は、８０〜９９％のフェロセン類と１〜２０％のレシチンとを含むことが好ましい。レシチンが１％未満ではフェロセン類が燃料に溶解し難いことがあり、レシチンを２０％含有すれば十分にフェロセン類の溶解性向上の効果が生じ得るからである。
フェロセン類は、常温において固体の形態であれば特に限定されるものではなく、例えば微粉末状、粗粒子状、ペレット状などの形態を挙げることができる。またレシチンは、常温において粉末状の形態であることが好ましく、更に好ましくは粒子径が１ｍｍ以下の微粉末状の形態である。フェロセン類との混合がより均一になり得るからである。
【００２１】
（ｉｉ）粒子状燃料添加剤
本発明の粒子状燃料添加剤は、上記固体状燃料添加剤の一形態であり、微粉末状フェロセン化合物を、粗粒子状に造粒したものである。その粒径は０．５ｍｍ〜１５ｍｍであることが好ましく、より好ましくは１ｍｍ〜１０ｍｍである。粒径が０．５ｍｍ未満では、飛散のために作業性が劣る場合があり、１５ｍｍを超えると解膠性が低下して溶解性が下がる可能性があるからである。
７８〜９９％のフェロセン類、０．９〜２０％のレシチン及び０．１〜２％の水分を含むことが好ましい。レシチンが０．９％未満ではフェロセン類が燃料に溶解し難いことがあり、レシチンを２０％含有すれば十分にフェロセン類の溶解性向上の効果が生じ得るからである。
フェロセン類は、常温において粉末状の形態であることが好ましく、更に好ましくは粒子径が２ｍｍ以下の微粉末状の形態である。またレシチンも、常温において粉末状の形態であることが好ましく、更に好ましくは粒子径が１ｍｍ以下の微粉末状の形態である。造粒の便宜のためである。
本発明において使用する粉末状レシチンは吸湿性が高く、少量の水分を混合することで造粒に適する粘着性を生じるが、水分が０．１％未満では十分な粘着性が生じない可能性があり、２％を超えると水分が過剰となり上記粉末状フェロセン類及び上記粉末状レシチンが塊状化する恐れがある。
【００２２】
（ｉｉｉ）液体状燃料添加剤
本発明の液体状燃料添加剤は、フェロセン及び／又はフェロセン誘導体とレシチンとを溶解させた鉱物油を含有し、該フェロセン及び／又はフェロセン誘導体の含有量が２〜５％、該レシチンの含有量が５〜５０％であることが好ましい。レシチンが５％未満ではフェロセン類が鉱物油に溶解し難いことがあり、レシチンを５０％含有すれば十分に鉱物油に対するフェロセン類の溶解性向上の効果が生じ得るからである。
フェロセン類は、微粉末状、粗粒子状、ペレット状等の固体であっても、液体であってもよいが、鉱物油に溶解させやすい形状という観点から、液体又は微粉末状であることが好ましい。また、レシチンも同様に液体であっても微粉末状等の固体であってもよいが、鉱物油に溶解させやすい形状である液体又は微粉末状であることが好ましい。
なお、本発明において使用される鉱物油とは、炭化水素系の重油、軽油、灯油等をいう。例えば、船舶用の大型ディーゼルエンジン等の燃料として用いられるC重油に対しては、Ａ重油、Ｂ重油、軽油、灯油等を好ましく用いることができ、更に好ましくはＡ重油を用いることができる。
【００２３】
（４）レシチンの作用・効果
本発明におけるレシチンは、主に次の作用を担う。
ｉ）燃料に対するフェロセン類の溶解性及び溶解度の向上。
ｉｉ）燃料油中のスラッジの分散作用。
ｉｉｉ）粒子状燃料添加剤における造粒時のバインダー作用。
ｉｖ）粒子状燃料添加剤における解膠作用。
ｖ）液体状燃料添加剤におけるフェロセン類の鉱物油に対する溶解性の向上。
以下に、上記の各々の作用について説明する。
【００２４】
（ｉ）燃料に対するフェロセン類の溶解性及び溶解度の向上
上述のようにフェロセン類は、各種燃料に対する溶解性及び溶解度が低いという欠点を有している。ここで「燃料」としては、ディーゼルエンジン、油燃焼炉及びボイラー装置等の燃料油として用いられるＡ重油、灯油や軽油等の軽質油、重質油、重質残渣油、潤滑油、廃油及びこれらの混合油、更にこれらのエマルション燃料、また石炭等の固体燃料等を挙げることができるが、形状が気体以外の燃料であればこれらに限定されるものではない。
【００２５】
例えばフェロセン単独の場合、ベンゼン、トルエン及びキシレン以外の芳香族系溶剤、脂肪族系溶剤等の石油系溶剤への溶解度は非常に低く、２０℃において最大３％濃度までしか溶解しない。また長期的に安定な溶液のフェロセン濃度は、好ましくは２．５％以下である。重油等の燃料にフェロセンを溶解した場合も同様である。しかし、所定量のレシチンを添加することによって、フェロセンを５％濃度まで溶解することが可能となり、その溶液の安定性は幅広い温度域で良好となる。
Ａ重油に対するフェロセン最大溶解度とレシチン添加量との関係を表１に示す。
【００２６】
【表１】
【００２７】
このように溶解促進作用を有するレシチンの添加により、各種燃焼設備の燃料又は燃料添加剤自体にフェロセン類を容易に溶解させて安定な溶液を得ることができるので、燃焼機関にフェロセン類を均一な微粒子状で噴霧することが可能となる。その結果、フェロセン類の持つ作用効果を十二分に発揮させることができる。
【００２８】
なお、レシチンは親油性部分と親水性部分を有する為、界面活性剤として働くことが知られているが、本発明では、レシチンの親油性部分の働きにより溶解性等が向上するものと考えられる。即ち、燃料にフェロセン類及びレシチンを溶解すると、速やかにフェロセン類の表面にレシチンの親油性部分の一部が吸着し、それ以外の親油性部分がフェロセン類の表面で親油性を強化することによって、燃料油への溶解性及び溶解度の向上に寄与すると考えられる。
これらの作用は、新油性の強い非イオン系界面活性剤など他の界面活性剤には見られず、レシチン固有の特異性である。
【００２９】
ｉｉ）燃料油中のスラッジの分散作用。
この作用は、上述のフェロセン類の溶解促進作用とは異なり、レシチン自体が燃料添加剤として働き、ディーゼルエンジンを始めとする燃焼設備の長期安定運転に寄与するものである。
【００３０】
スラッジは、特に重質系の燃料油中に存在する不溶物であり、沈降しやすいためにストレーナーの閉塞トラブルや燃焼不良の原因となるものである。その発生は、原油の精製過程における熱処理、接触分解、熱分解等によって、釜残油中に残存する炭化水素が、酸化、重合、縮合されて水素分の少ない高分子の炭化水素に変化することに起因する。
【００３１】
上述の変化は、炭化水素→マルテン→アスファルテン→カーベン→カーボイド→カーボンの順に起こり、これらの高分子は、最初は巨大な分子のコロイドとして重油中に存在する。該コロイドは、カーベンやカーボイド等のＣ／Ｈ比の極めて高い炭化水素を核としてその周りをいくらかのアスファルテンが囲み、さらにその周りを順次Ｃ／Ｈ比の低い高分子炭化水素が覆うものと考えられる。
【００３２】
このようなコロイド粒子として重油中に存在するアスファルト性物質は、安定したコロイド状で分散して浮遊していれば、沈殿することなくストレ−ナの閉塞、燃焼不良等の問題を起こすことはない。しかし、このコロイド粒子は極性を持ち、吸着性がある。そのため、加熱、異種の油等の混合、長時間の貯蔵などにより平衡状態が崩れると、コロイド粒子同士が次々に結合し大きな粒子の集合体（ミセルコロイド）となり、沈殿してスラッジが形成される。
【００３３】
具体的には、上記コロイド粒子を有する重油に軽質分が加えられた場合、コロイド表層部の高分子炭化水素やマルテンは溶解されるが、アスファルテンやカーボイド等は不飽和であり、極性を有するために、互いに結合して巨大なアスファルテン粒子が析出し、スラッジが形成される。また、熱が加えられた場合、コロイド表層部は溶解し、更に温度上昇により粘度が低下することで粒子運動が盛んになり、アスファルテン同士が衝突する機会が多くなることで結合・会合してスラッジが形成される。
【００３４】
レシチンは、これらのカーボン、アスファルテン質等のスラッジの結合や会合内に浸透及び吸着し、界面活性剤として働くことによって、その分散力でスラッジを細分化する作用を有する。また、この作用により異種燃料の混合や加熱によるコロイド粒子の結合等を防ぐことでスラッジの析出沈殿を防止する効果をも有する。
【００３５】
ｉｉｉ）粒子状燃料添加剤における造粒時のバインダー作用。
上述のように、粒子状燃料添加剤を造粒する際にレシチンは少量の水分と混合されることで造粒に適する粘着性を生じ、バインダーとしての役割を担う。
【００３６】
ｉｖ）粒子状燃料添加剤における解膠作用。
粒子状燃料添加剤に含まれるレシチンは、添加剤を燃料に投入した際に粒子が砕けやすくする解膠作用を有する。砕かれた添加剤は、更にレシチンの溶解性向上作用により非常に溶解しやすくなる。
【００３７】
ｖ）液体状燃料添加剤におけるフェロセン類の鉱物油に対する溶解性の向上。
フェロセン類は、鉱物油に対する溶解度が非常に低く、約２．５％の濃度までしか溶解しない。しかし、所定量のレシチンを添加することによって、フェロセンを５％の濃度まで溶解することが可能となり、その溶液の安定性は幅広い温度域で良好となる。
【００３８】
（５）フェロセン類及びレシチンの燃料中での濃度
本発明の燃料添加剤は、船舶や発電設備等で使用されるディーゼルエンジン、油燃焼炉及びボイラー装置等に用いる各種燃料において、フェロセン類の濃度が１〜５０ｐｐｍ、レシチンの濃度が０．０１〜５００ｐｐｍとなるように添加して使用することが好ましい。
更に詳しくは、通常は、フェロセン類の濃度について、油燃焼炉及びボイラー装置では１〜１０ｐｐｍ、ディーゼルエンジンでは１０〜５０ｐｐｍとなるように連続注入して用いることが好ましい。
ただし、燃焼機関の状態によっては、目的とする燃焼促進作用、煤塵減少作用、ＮＯＸ低減作用等を大幅に改善させようとする場合に、この連続注入量の数〜数十倍量を一時的に短時間注入することができる。
【００３９】
上記レシチンの濃度は、燃料油及び燃料添加剤自体に対し、フェロセン類を容易に安定的に溶解させるのに有利な濃度であり、特に重質系の燃料油では、更にスラッジを分散させるのに有利な濃度である。
【００４０】
このように、好ましいレシチンの濃度でフェロセン類を容易に安定的に溶解することにより、フェロセン類の有する作用効果を十二分に発揮させ、燃焼設備の長期安定運転に寄与することができる。
【実施例】
【００４１】
以下、本発明を実施例及び比較例により更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
なお、各種特性の評価は下記の要領で行った。
【００４２】
［フェロセンの溶解性試験による評価］
固体状燃料添加剤（実施例１〜４・比較例１）
燃料油としてのＡ重油（硫黄分＝０．０９%、粘度＝２．８ｃｓｔ（５０℃））２００ｇに対し、２０℃、６０ｒｐｍで攪拌しながらフェロセンを添加し、フェロセン濃度が３％に至るまでの溶解速度を秒数で評価した。引き続き、更にフェロセンを添加して安定な溶解液を最大濃度で作製し、室温に静置して１週間後の状態で安定性を評価した。結果を表２に示す。
液体状燃料添加剤（実施例５〜７・比較例２）
２０℃、６０ｒｐｍで攪拌しながら、表３の配合で調製した燃料添加剤について、Ａ重油にフェロセンが完全に溶解するまでの溶解速度を秒数で評価した。得られた溶解液を室温にて静置して1週間後の状態で安定性を評価した。試験は２００ｇスケールで行った。結果を表３に示す。
【００４３】
【表２】
【００４４】
【表３】
【００４５】
結果
本発明の固体状燃料添加剤（実施例１〜４）は、比較例１と比較して、フェロセン濃度が３％に至るまでの溶解速度が非常に速い。また安定な溶解液の濃度について、比較例１が３％で不溶物が多い状態であるのに対し、実施例１〜４では３．５〜５．０％の濃度が可能となった。更に、実施例１〜４の１週間後の安定性評価は○〜◎の結果となった。このように本発明の固体状燃料添加剤は、フェロセンの溶解速度、溶解濃度、安定性評価の全ての面において非常に優れていることが認められた。
本発明の液体状燃料添加剤（実施例５〜７）は、比較例２と比較して、燃料添加剤の調製時において、Ａ重油に対し所定量のフェロセンが完全溶解に至るまでの溶解速度が非常に速い。更に、１週間後の安定性評価は○〜◎の結果となった。このように本発明の液体燃料添加剤は、フェロセンの溶解速度、溶解濃度、安定性評価の全ての面において非常に優れていることが認められた。
【００４６】
［スラッジ分散効果］
表２及び表３に記載の実施例及び比較例を用いてスラッジ分散試験を行った。
試験は日本船主協会法に準じて行った。
【００４７】
操作手順
（１）Ｃ重油０．１ｇを試験管に採り、これにノルマルヘプタン２０ｍｌを加えた。これに実施例１〜７及び比較例１〜２の燃料添加剤を０．０２ｍｌ（１／１０００）添加した。
（２）試験管に栓をして完全に混ざるまで２０回以上強く振とうした。
（３）これを室温で静置し、経過時間毎の分散状態を、次の基準によって判定した。
【００４８】
判定基準
Ａ…完全に分散し沈殿のないもの。
Ｂ…分散はしているが沈殿のあるもの。
沈殿量の少ないものから順に、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３とする。
Ｃ…分散しないもの（ほとんど沈殿しているもの）。
試験結果を表４に示す。
【００４９】
【表４】
【００５０】
結果
本発明の固体状燃料添加剤（実施例１〜４）及び本発明の液体状燃料添加剤（実施例５〜７）は、比較例１、２及び無添加と比較して極めて優れたスラッジ分散効果を有する。レシチンを含有しない比較例１、２では全く効果が見られず、無添加のＣ重油と同じであった。レシチンの効果は、概ね添加量に比例した結果であった。
【００５１】
［燃焼速度の測定］
本発明の液体状燃料添加剤（実施例５〜７）及び比較例２の液体状燃料添加剤を添加した燃料油（Ｃ重油…上記スラッジ分散効果の評価に用いたものと同じ）１０ｍｇを示差熱天秤ＴＧ／ＤＴＡ６３００（セイコーインスツメンツ株式会社製）を用いて、昇温速度１００℃／分にて５００℃まで加熱燃焼させ（残炭生成終了点での質量をｍ１とする）５００℃で保持した時の生成残炭（９５％燃えきり点の質量をｍ２とする）の質量減少曲線からＴＧ（熱重量分析）残炭燃焼速度定数を算出した。空気量は１００ｍｌ／分で行った。算出方法には次式（Ｉ）を用いた。※１、※２
ＴＧ残炭燃焼速度定数＝Ａ×Ｔ×Ｉｎ（ｍ１/ｍ２）／τ・・・（Ｉ）
Ａ ：定数
Ｔ ：温度
ｍ１：残炭生成終了点での質量
ｍ２：９５％燃えきり点の質量
τ ：（ｍ２−ｍ１）時間
※１ 柴山ら、日本機械学会論文集、３４（２６０）、７６９（１９６８）
※２ 候ら、日本機械学会論文集、５４（５０７）３３０１（１９８８）
試験結果を表５に示す。
【００５２】
【表５】
【００５３】
結果
本発明の液体状燃料添加剤（実施例５〜７）の１０００ｐｐｍ添加は、比較例２の１０００ｐｐｍ添加と比較して高いＴＧ残炭燃焼速度定数（相対速度定数）が得られた。これはフェロセンの含有量が多いので当然の結果であるが、実施例５〜７の５００ｐｐｍ添加でも比較例２の１０００ｐｐｍ添加よりも高いＴＧ残炭燃焼速度定数（相対速度定数）が得られた。更に、実施例５〜７の１０００ｐｐｍ添加では、比較例２の２０００ｐｐｍ添加よりも高いＴＧ残炭燃焼速度定数（相対速度定数）が得られた。
これはレシチンのフェロセンに対する溶解度の向上とスラッジ分散効果との相乗効果と推察できる。レシチンを含有しない比較例２ではフェロセンは添加剤液中で不安定であるので燃料油中でも溶解が不十分と考えられる。また、スラッジ分散効果もないために、フェロセンの相対含有量が同じ場合、実施例５〜７と比較して効果が劣ったと思われる。
【００５４】
［ディーゼルエンジンによる実機試験］
本発明の固体状燃料添加剤（実施例３）及び比較例１の固体状燃料添加剤を用いて、ディーゼルエンジンを備えた下記の仕様の貨物船で実機試験を行った。実機試験は、攪拌機付溶解タンク内で、固体燃料添加剤９．０Ｋｇを３６０リットルのＡ重油に溶解させ、次いで、該溶解タンクから注入ポンプで燃料（Ｃ重油）ラインに１／１０００添加して行った（燃料添加剤の添加量は２５ｐｐｍ）。
実施例３と比較例１の固体状燃料添加剤について、１ヶ月（３０日）ごと交互に４ヶ月に渡って上記の方法で添加を行い（各固体燃料添加剤について、１ヶ月間×２回）、燃料消費量及び熱交換機の汚れ具合を目視観察して比較した。その後、水洗浄を行い汚れの除去性を比較した。
【００５５】
貨物船の仕様
総トン数 ：１６０，０００トン
載貨重量トン数 ：３００，５００トン
連続最大出力 ：２１，３００ＫＷ×７４ｒｐｍ
シリンダー数 ：１０個
ターボ過給機の回転数 ：１０，０００ｒｐｍ
燃料消費量 ：９０，０００Ｌ／ｄａｙ（無添加時）
試験結果を表６に示す。
【００５６】
【表６】
【００５７】
実船での試験なので、燃料消費量は風、潮の流れ、出力の相違等によって影響されるが、それぞれの項目について２回の試験とも同様の結果となったので評価は正しいと判断出来る。
本発明の固体燃料添加剤（実施例３）では、フェロセン自体の添加量は比較例１よりも僅かに少ないにも関わらず、燃料消費量が少ない結果となった。これは、レシチンがフェロセンの溶解性及び溶解度を向上させ、更にレシチン自体のスラッジ分散効果により、微細で安定した燃料噴霧が実現することで、総合的かつ相乗的に燃焼効率が向上したものである。また、燃焼促進作用が向上したため、熱交換機の汚れも比較例１に比べて清浄であり、簡単な水洗で除去されるという優位性がみられた。
その裏付けとして、実施例３の燃料添加剤を溶解タンク内に溶解させた場合、投入後、速やかに崩壊分散して約１０分で完全に溶解し、また試験中も溶解タンク内には全く沈殿物・浮遊物は観られないことが確認された。それに対して、比較例１の燃料添加剤は約３０分攪拌後に一部浮遊物が観られ、試験中も溶解タンク内はフェロセン不溶解分の沈殿・浮遊物が観られた。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フェロセン及び／又はフェロセン誘導体とレシチンとを含有することを特徴とする燃料添加剤。
【請求項２】
上記フェロセン及び／又はフェロセン誘導体を８０〜９９質量％、上記レシチンを１〜２０質量％含有し、固体状であることを特徴とする請求項１に記載の燃料添加剤。
【請求項３】
上記フェロセン及び／又はフェロセン誘導体を７８〜９９質量％、上記レシチンを０．９〜２０質量％、水分を０．１〜２質量％含有し、粒子状であることを特徴とする請求項１に記載の燃料添加剤。
【請求項４】
上記フェロセン及び／又はフェロセン誘導体と上記レシチンとを溶解させた鉱物油を含有する燃料添加剤であって、
上記フェロセン及び／又はフェロセン誘導体の含有量が２〜５質量％、上記レシチンの含有量が５〜５０質量％であり、液体状であることを特徴とする請求項１に記載の燃料添加剤。
【請求項５】
燃料中の上記フェロセン及び／又はフェロセン誘導体の濃度が１〜５０ｐｐｍ、且つ上記レシチンの濃度が０．０１〜５００ｐｐｍとなるように添加して使用されることを特徴する請求項１〜４のいずれかの項に記載の燃料添加剤。
【請求項１】
フェロセン及び／又はフェロセン誘導体とレシチンとを含有することを特徴とする燃料添加剤。
【請求項２】
上記フェロセン及び／又はフェロセン誘導体を８０〜９９質量％、上記レシチンを１〜２０質量％含有し、固体状であることを特徴とする請求項１に記載の燃料添加剤。
【請求項３】
上記フェロセン及び／又はフェロセン誘導体を７８〜９９質量％、上記レシチンを０．９〜２０質量％、水分を０．１〜２質量％含有し、粒子状であることを特徴とする請求項１に記載の燃料添加剤。
【請求項４】
上記フェロセン及び／又はフェロセン誘導体と上記レシチンとを溶解させた鉱物油を含有する燃料添加剤であって、
上記フェロセン及び／又はフェロセン誘導体の含有量が２〜５質量％、上記レシチンの含有量が５〜５０質量％であり、液体状であることを特徴とする請求項１に記載の燃料添加剤。
【請求項５】
燃料中の上記フェロセン及び／又はフェロセン誘導体の濃度が１〜５０ｐｐｍ、且つ上記レシチンの濃度が０．０１〜５００ｐｐｍとなるように添加して使用されることを特徴する請求項１〜４のいずれかの項に記載の燃料添加剤。
【公開番号】特開２００９−１６７３０１（Ｐ２００９−１６７３０１Ａ）
【公開日】平成２１年７月３０日（２００９．７．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−７２６９（Ｐ２００８−７２６９）
【出願日】平成２０年１月１６日（２００８．１．１６）
【特許番号】特許第４１３１７４８号（Ｐ４１３１７４８）
【特許公報発行日】平成２０年８月１３日（２００８．８．１３）
【出願人】（０００１０８５４６）株式会社タイホーコーザイ (28)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月３０日（２００９．７．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１月１６日（２００８．１．１６）
【特許番号】特許第４１３１７４８号（Ｐ４１３１７４８）
【特許公報発行日】平成２０年８月１３日（２００８．８．１３）
【出願人】（０００１０８５４６）株式会社タイホーコーザイ (28)
【Ｆターム（参考）】
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