JPH08508763A - フェロセンの利用 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 高圧縮、自動点火内燃エンジン用の重品質燃料への添加物としてフェロセンおよび／またはフェロセン誘導体を利用することが記載されている。この方式は下流のユニットでの堆積による機能不全を低減する。

Description

【発明の詳細な説明】 フェロセンの利用 この発明は、高圧縮、自動点火内燃エンジン用の重品質燃料の添加物としてフ ェロセンおよび／またはフェロセン誘導体を利用することに関する。 フェロセンおよびその誘導体は文献により周知である。フェロセンとその製造 は最初Nature 168（1951），第1039頁に記載された。それ以来、フェロセンとそ の誘導体および対応する製造方法は多くの特許の対象になった。例えば、米国特 許第2 650 756号明細書、米国特許第2 769 828号明細書、米国特許第2 834 769 号明細書、米国特許第2 898 360号明細書、米国特許第3 035 968号明細書、米国 特許第3 238 158号明細書および米国特許第3 437 634号明細書である。 フェロセンが燃焼過程を望ましくすることも同じように特許刊行物により周知 である。ドイツ特許第34 18 648号明細書は、他の多くの化合物の外に、燃料油 の燃焼を最適にするため、つまり、燃料油をバーナーを通して供給することを容 易にし、燃料油の完全燃焼を望ましくするため、一つの可能な添加物としてフェ ロセン（ヂシクロペンタヂエニル鉄）を挙げている。 米国特許第4 389 220号明細書には、ディーゼルエンジンのコンディショニン グを行う方法が開示されている。そのためには、デーゼル燃料に20〜30ppmのフ ェロセンを添加する。これにより、燃焼室中の炭素を含む付着物が除去され、付 着物を新たに形成することが阻止される。同時に、この処置により走行区間当た りの燃料消費が５％ほど低下することが見出されている。デーゼル燃料とはＡＳ ＴＭにより「第２燃料油」として知られている燃料である。この種の燃料は鉱物 油の精製処理の中間蒸留物であり、ガソリンスタンドで「ディーゼル」という名 称で入手できる。これにより、通常道路の乗物、例えば乗用車、バス、トラック の４サイクルディーゼルエンジンが駆動される。前記燃料はドイツ工業規格DIN 51601に相当し、その品質で燃料油ＥＬに似ている。従って、これは軽量から中 間の品質の燃料である。 例えば船舶あるいは発電設備で使用されるような低速回転の大型エンジンでは 、重品質の燃料が使用される。ここでは、後続する機能ユニットがその機能に対 して炭素を含む付着物により悪影響を受けるという問題がある。この種の機能ユ ニットは、特にターボー過給機や熱交換器である。弁、ピストンリングへの付着 物および燃焼室内の付着物も望ましくない。何故なら、エンジン出力が低下し、 および／または当該部品の磨耗が大きくなるからである。 この発明の課題は、上記付着物を最小にしたり、除去を容易にすることにある 。 上記の課題は、この発明により、高圧縮、自動点火エンジン用の重品質内燃エ ンジンの燃料に対する添加物としてフェロセンおよび／またはフェロゼン誘導体 の利用により解決されている。 重い燃料を使用するこのような大型のエンジンを駆動する時こそ、フェロセン の添加は驚くほど効果的である。これは、何よりも比較的大型のエンジン、つま り全出力が400〜100 000，好ましくは15 000〜50 000，特に30 000kW以上である ようなエンジンに当てはまる。 燃料が重くなれば、それだけ上記の付着物を伴う問題が通常より早く顕著にな る。これ等の燃料では、フェロセンの添加が思いがけなく特に有効になる。これ は、フェロセンが軽い燃料油の燃焼を改善する場合、非常に有効であるが、重い 燃料油では有効性が少ないことが知られている。 特に、船舶燃料油、「バンカーＣ」品質、船舶ディーゼル燃料あるいは蒸留船 舶ディーゼル燃料と通常称される品質に対して、この発明による利用法は有利で ある。燃料品質の名称では識別し難いように、これは主に船舶エンジンを駆動す るために使用される。 問題となる燃料は、例えば大気原油蒸留、真空蒸留あるいは触媒分解からの残 留物であってもよい。この燃料の密度は、特に0.9〜1.0kg/dm³の範囲にある。こ の燃料をISO 82 17に基づきより正確に分類できる。燃料は、そこでは、二つの クラス、つまり所謂蒸留された船舶燃料（Marine Desidual Fuels）と所謂残留燃料（Heavy Residual Fuels）に区別される。前者はＤＭタ イプと称され、後者はＲＭタイプと称される。以下に若干のタイプを密度、粘度 、硫黄含有量および炭素残査のような重要な特性と共に例示的に説明する。 全てのＤＭおよびＲＭタイプはこの発明の意味で燃料として使用できる。 遠洋航海に使われる大型船の多くの船舶エンジンは２サイクルエンジンである 。前記のためには、この発明が特に適している。これは毎分900〜50回転、主に 毎分200〜50回転、特に毎分100回転より少ない最大回転数の遅いエンジを問題に する場合、特に当てはまる。もっとも、４サイクルエンジンの場合のように早い エンジンでも良好な結果がこの発明による添加物に より得られる。 良好な結果は１〜100ppmのフェロセンで得られる。１ppm以下の添加物では、 この効果は添加されていない燃料に比べて著しい改善となるほど顕著ではない。 100ppm以上の添加物では、更に添加してもとるにたらない影響を及ぼす限界に達 している。通常、５〜50ppmの範囲が望ましい。最適な範囲は10〜30ppmに間にあ る。添加は、例えば添加物が燃料の一部に溶解し、この溶液が例えば配量ポンプ により燃料の主流に導入されることにより行われる。 フェロセンの代わりに、少なくとも一部フェロセン誘導体も採用できる。フェ ロセン誘導体は、フェロセン本体から出発して、一つまたは二つのシクロペンタ ディエニールリングに他の置換があるような化合物である。例としてエチルフェ ロセン、ブチルフェロセン、アセチルフェロセンおよび2.2までのエチルフェロ セニールプロパンである。 この発明によれば、使用される重品質の燃料から潤滑油による付着物も有効に 低減される。 付着物により、ターボ過給機や熱交換機のような後続する機能ユニットと弁や ピストンリングのようなエンジン部品も一部機能で大規模に影響を受ける。付着 物を除去するためには、しはしは大きな経費をかける必要がある。つまり、例え ば遠洋航海の大型船では、後続するターボ過給機を洗浄するため、細かく分割さ れたナッツの実あるいは小枝を排気ガス流の中に通常吹き込む。この所謂“soft blasting”（穏やかな吹き込み）により羽根車と前置されているノズルリングも 付着物の大部分を受けていない。この処置は通常毎日行われ、必要な場合、一日 に二回も行われ、エンジンの全出力で行われる。しかし、この種の洗浄は少なく とも十分ではない。それ故、更に一ヵ月に一度、あるいは必要であれば、水によ る洗浄をしばしば行う。この洗浄はエンジンの出力を低減して行われるので、何 時も船の時間損失となる。この洗浄では、ノズルを通して水をノズルリングと羽 根車の前で排気ガス週に導入する。この水洗浄は、特に熱ショック作用によりタ ーボ過給機には大きな 負担となることを意味する。それ故、水洗浄を最小に制限する試みがなされてい る。このよう洗浄に必要な通常の時間は約２〜３時間である。洗浄過程の後に水 をきれいにするにより簡単に方針を決める。その場合、通常洗浄水が１〜２時間 顕著に汚れる。この発明によるフェロセンを添加した燃料の利用により、“soft blasting”も水洗浄も一般的に過剰となる。これは、当該機能ユニットをいたわ り、機能に制限を与えず、時間の作用を節約する。 ターボ過給機が付着物でその機能を損なうと、一連の問題が生じる。ターボ過 給機および最終的には機械全体の効率は減少するので、燃料消費が大きくなる。 付着物により回転数の低下、極端な場合、ターボ過給機の一つまたはそれ以上の 羽根車の停止にまでなる。多重ターボ過給機を備えた機械の場合、羽根車は多く のシリンダから排気ガスを受ける共通の排気ガス受入れ場所“reciever”から排 気ガスを供給される。付着物により生じる流れ抵抗の相違により、ガスが不均一 に分布していると、回転数の低下、回転数の変動あるいは連結されているターボ 過給機の間の回転数に顕著な差、あるいは運転が停止する。付着物による上記の 問題は材料の疲労を早め、極端な場合、材料の割れを与える。付着が特に強い場 合、これは多重ターボ過給機を備えていない小さな機械で同じように生じる。回 転数の不規則、つまり一様でない運転は非常に大きな振動を与え、この振動が短 時間の後、軸受および他の機械部品の材料破損を与える。 羽根車の不均一な付着物は必ずしも回転数の低下や多重ターボ過給機の場合、 回転数の差を与えず、不均一な運転により磨耗を高める原因となる望ましくない 振動を与える。 後続する熱交換機でも、この発明の添加を行わないと、熱交換機の表面に付着 物が形成し、この付着はその厚さに応じて熱交換機を阻害することが確認されて いる。主に煤を有する付着物も時々水洗浄により、場合によっては、添加物、例 えばCuCl₂溶液を用いて除去する必要がある。フェロセンを添加した燃料のこの 発明による利用により、付着物の形成が非常に強く低下する。従来の技術とは異 なり非常に長時間の後、水洗浄が必要であれば（例えば乾 燥ドック中で），驚くべきことに、運転による付着物はこの発明による添加燃料 で非常に簡単に除去できることが確認された。これは恐らく付着物の組成が変わ ったためである。これは添加燃料を使用しない運転とは異なり高い灰分量、低い 加熱値および低い炭素成分を示すことが確認された。これ等の付着物は疎水性が 少ないと推定される。何故なら、これ等の付着物は油成分あるいは油に似た成分 を含んでいないからである。 熱交換機あるいはボイラーのそのような水洗浄は、船が規定されいる保守作業 や検査作業のため乾燥ドックにある時、通常遅くとも２年毎に行われる。しかし 、二つの乾燥ドック係留の間二は通常５〜６甲斐の付加的な洗浄が必要である。 これは、この発明を利用する場合省くことができる。 第１図の説明 第１図は上記の程度の船舶エンジンの排気ガス路を模式的に示す。全部で１０ つのシリンダ（２）を備えたエンジンブロック（１）がある。それぞれ３または ４つのシリンダからの排気ガスは所謂排気ガス“receiver”（３，４，５）にま とめ、ターボ過給機（６，７，８）に導入される。ターボ過給機から排出した排 気ガスの流れは排気ガス導管（９）に集まり、所謂排気ガス「ボイラー」（１０ ）を通過する。このボイラーの中に熱交換機（１１，１２，１３）があり、これ 等の熱交換機により高圧、中圧および低圧蒸気が発生する。排気ガスは煙道（１ ４）を通り系から出てゆく。 この発明はコンテナ船に関して以下に報告する結果で試験に成功した。 スタート期間を過ぎると、この船の上記機械のターボ過給機は基本的に“soft blastlng”と水洗浄で洗浄される。中間洗浄を行うことなく、約三ヵ月後に一回 水洗浄を行った。この水洗浄は技術的に必ずしも必要なかった。何故なら、ター ボ過給機は満足に動作するからである。しかし、汚染度（付着物）に関する解明 を行うため、実行した。従来の技術では、毎日一回の“softblasting”と、毎月 ほぼ一回の水洗浄を行う必要があり、この場合に使用した洗浄水は１〜２時間で 非常に汚れたか、ここでは殆ど三ヵ月（85日）洗浄処置が省け、それにもかかわ らず洗浄水は最初澄んでいた。これは、前記期間で実際上付着物が形成されなか ったことを推定させる。通常の洗浄方法で達成できない場所でも汚れた被覆物を 示さなかったか、あるいは被覆物が著し低減されていた。 熱交換機では、著しく少ない付着物が形成されていることが目視で確認できた 。形成されている付着物は水洗浄で従来より著しく簡単にしかも早く除去できた 。 ピストンリングや弁でも付着物を目視で確認できなかった。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９５年２月２７日 【補正内容】 請求の範囲 １．回転数が900〜50，好ましくは200〜50rpmの高圧縮、自動点火エンジンを運 転するため、フェロセンおよび／またはフェロセン誘導体を１〜100ppm，特に５ 〜50ppm，主に10〜30ppmの量で含む、密度が0.9〜1.01kg/dm³の内燃エンジン燃 料の利用。 ２．全出力のエンジンは400〜100,000，好ましくは15,000〜50,000kWであること を特徴とする請求の範囲第１項に記載の利用。 ３．エンジンは２サイクルエンジンであることを特徴とする請求の範囲第１項ま たは第２項に記載の利用。 ４．エンジンは４サイクルエンジンであることを特徴とする請求の範囲第１項ま たは第２項に記載の利用。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 ダンプスキープスセルスカベット・アフ 1912・アクティーゼルスカブ デンマーク国、デーカー‐1098 コペンハ ーゲン カー、エスプラナーデン、50 (72)発明者 チュンケル・ヴァルター ドイツ連邦共和国、デー‐46244 ボット ロープ、ロイヴェンカムプ、36 (72)発明者 ローマン・ガブリーレ ドイツ連邦共和国、デー‐44532 リュー ネン、アルフレート‐ゼーペ‐ストラー セ、２ (72)発明者 マルシェウスキィ・アルニム ドイツ連邦共和国、デー‐45897 ゲルゼ ンキルヒェン、ベッカーアドスデレー、 110 (72)発明者 ニールセン・ターゲ・イブ デンマーク国、デーカー‐3060 エスペル ゲルデ、コグレヴェイ、４ (72)発明者 リュッツェン・クリスチアン デンマーク国、デーカー‐2750 バレルッ プ、ヴィゴー・バルフーズ・アレー、23

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．高圧縮、自動点火エンジン用の重品質、特に0.9〜1.01kg/dm³の密度の内燃 エンジン燃料の添加物としてのフェロセンおよび／またはフェロセン誘導体の利 用。 ２．添加された燃料は400〜100,000，好ましくは15,000〜50,000kWの全出力のエ ンジンを運転するために使用されることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の 利用。 ３．添加された燃料は２サイクルエンジンを運転するために使用されることを特 徴とする請求の範囲第１項または第２項に記載の利用。 ４．添加された燃料は４サイクルエンジンを運転するために使用されることを特 徴とする請求の範囲第１項または第２項に記載の利用。 ５．添加された燃料は回転数が900〜50，好ましくは200〜50rpmの遅く動作する エンジンを運転するために使用されることを特徴とする請求の範囲第１〜４項の 何れか１項に記載の利用。 ６．燃料の添加物含有量は１〜100ppm，特に５〜50ppm，主に10〜30ppmであるこ とを特徴とする請求の範囲第１〜５項の何れか１項に記載の利用。