JPH03135755A - 試験装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、燃料、特に蒸留石油燃料を低温で用いるとき
、燃料中の蝋生成作用を考慮に入れて、ディーゼル車両
が低温でいかに十分作動するかを評価する装置及び方法
に関する。

粗精製した石油燃料、例えばディーゼル燃料及び加熱オ
イルは、燃料曇り点（蝋が現れる温度）以下で分離して
固体の蝋の形態になる成る範囲のｎ−アルカンを含んで
いる０例えば、０℃曇り点ディーゼル燃料が長い期間、
例えば冬の寒い期間中に０℃以下に保たれたとき、蝋は
結晶化して板状結晶になり、板状結晶は燃料をゲル化し
て狭いパイプ及びフィルタを燃料が通過するのを妨げる
。

蝋の結晶化がそのような燃料の使用と分配を制限する温
度を下げるために、成る蝋結晶改質添加剤が形成される
蝋の結晶の寸法を小さくし、蝋の結晶の形状を変えるの
に添加される６例えば、エチレン及び不飽和エステルの
低分子量コポリマー特にエチレンビニルアセテートコポ
リマー（ＥＶＡＣ）をディーゼル燃料及び加熱オイルに
添加することが一般に行われている。このような添加剤
を用いると、寸法で約０．５乃至５＋ａｍの板状結晶の
生成が長さ約２０乃至２５μｍの針状結晶の生成に置き
換わる。このようなＥＶＡＣ添加剤の使用の結果１．ゲ
ルはもはや形成せず蝋を含む燃料が依然として曇り点以
下数度でも使用できる。燃料は依然として流動性があり
、大部分のディーゼル車両は添加剤なしで可能な温度よ
り低い温度まで低下しても継続して作動する。

燃料の品質、特に低温でのその性能を評価するために、
試験が、結晶化した蝋がフィルタを目詰まりさせる温度
を測定するために実行される。この温度は低温フィルタ
目詰まり点（ＣＦＰＰ）として知られている。多くの国
は、オイル及び燃料が満たさなければならないＣＦＰＰ
に対する標準を設定している。この試験はＢ５２８６９
及び［石油学会ジャーナル３５２巻（１９６６）１７３
乃至１８５頁に述べられており、両方の説明を杏考のた
め参照されたい、試験は、オイルまたは燃料をフィルタ
に通し、フィルタが蝋によつて目詰まりされる温度を測
定することによって行われる。

この試験は燃料の連続的な流動特性を評価するが、ＣＦ
ＰＰ試験によって指示された性能温度と低温でのディー
ゼル燃料式車両の運転性との間に矛盾がある。

曇り点温度以下、例えば曇り点より１０℃低い温度で長
い期間貯蔵すると、蝋の結晶化が生じるばかりでなく、
もし燃料がこの温度で例えば数日間静止したままである
と、蝋の結晶が燃料貯蔵タンクの底部に沈殿して凝集す
る。この作用はディーゼル車両の燃料タンク内で一夜で
生じる。この現象の事実上の結果として、成るディーゼ
ル車両は、蝋の沈殿がないときの破損温度より高い温度
で早期破損を生じる。また、露出した貯蔵タンク内の燃
料は不均一になり、ときには（関連する低温流動性の問
題を伴う）蝋の濃い燃料を送出し、別のときには蝋の少
ない燃料を送出する。この問題を緩和するため、欧州特
許Ａ−００３００９９に説明さているような蝋沈降防止
剤（ＷＡＳＡ）が燃料に添加されてもよい。

さらに、成る場合の最近の添加剤は古い添加剤と同様に
は作用せず、古いＣＦＰＰ相関はもはや適切でないかも
しない。したがって、−層精密な実際上の冷却速度、フ
ィルタ面及び燃料の作用をモデル化する必要がある。

前述のように、ＣＦＰＰ試験は蝋の沈殿を考慮に入れて
なく、現実の冷却条件から垂離している。

ＣＦＰＰ破損温度以上では、大部分のディーゼル車両に
は、もし蝋の沈殿がなければ、運転性に関する問題はな
い、しかしながら、もし蝋の沈殿が生じているならば、
このことによりＣＦＰＰ以上の温度でエンジン破損が起
こる恐れがある。かくして、ＣＦＰＰ試験には、同一の
低温フィルタ目詰まり点を持つ２つの燃料が必ずしも蝋
結晶が沈殿することに対して同一の傾向を示さないとい
う欠点のあることがある。さらに、もしＣＦＰＰ試験が
不都合なほど厳密な限界値の範囲外で使用されるならば
、試験が現実の条件から垂離している結果、試験は蝋が
誘起する破損に対する燃料及び車両抵抗を過大評価する
ことがある。

欧州特許Ａ−００３００９９に説明されている試験は、
燃料内の蝋の沈殿量を評価するため考案されたものであ
る。この評価方法は燃料タンク内の状態をシミュレート
したものである。メスフラスコ内の燃料のサンプルが、
形成される結晶の寸法及び形状を実際に形成される結晶
の寸法及び形状に対応させるように、試験温度まで、例
えば１℃／時の速度で徐々に冷却される。一般に燃料の
曇り点より５乃至１５℃低い試験温度に達すると、燃料
がその温度に３乃至５日間維持されて燃料タンクと同様
に重力下で結晶を沈殿させる。

しかしながら、この試験には時間がかかり、燃料の蝋沈
殿特性を迅速に評価することができない。

このように、この試験は、評価がかなり迅速に要求され
る精油所では使用できない。

現在、試験を早めることに対する極めて大きな要求があ
る。都合の悪いことに、屋外で見られるものより極めて
速いＣＦＰＰ形式の冷却速度、約４０°Ｃ／時を含むか
なり正確な蝋化の試験は提案されてない、このことは、
異なった種類の添加剤が冷却速度によって異なった量影
響を受け、しかもその効果が全く一貫してないからであ
る。実際には、８−１０℃／時（屋外冷却速度の最高値
）においてさえ、添加剤の識別が失われた。

本発明は、車両運転状態に良く相関しかつ蝋の沈殿を考
慮に入れたＣＦＰＰの変更例を提供することにある。

本発明は、蝋含有燃料の低温性能を評価する装置におい
て、評価すべき燃料を収容する容器と、容器内の燃料を
冷却する冷却手段と、フィルタ要素と、容器内の燃料を
フィルタ要素に通過させる燃料移送手段と、燃料が容器
内に収容されているときに燃料に所定の対流を発生させ
る手段と、を有し、フィルタ要素は使用中、少なくとも
燃料移送手段が作動中であるとき、好ましくは常に、フ
ィルタ要素が燃料から沈殿されたまたは沈殿する蝮を優
先的に受けるように配置されている、ことを特徴とする
装置を提供することにある。

本発明は、さらに、蝋含有燃料の低温性能を測定する方
法において、燃料を冷却しながら燃料に安定した対流を
発生させ、所定の温度に達したとき燃料を対流に対して
位置決めしたフィルタに通して燃料から沈殿されまたは
沈殿する蝋を優先的に受けさせる、ことを特徴とする方
法を提供することにある。

したがって、本発明により、冷却セルを用いて蝋含有燃
料の低温性能を評価できる。冷却セル内には燃料サンプ
ル用の試験容器が置かれ、試験容器内には、フィルタモ
ジュールが沈められており、フィルタモジュールを通し
て燃料が真空の下で下方に引き込まれ、試験ジャー（試
験容器）には、好丈しくは外側に、調整された冷却速度
を与え、燃料内の温度差により、燃料サンプル内に対流
が生じるように加熱手段及び冷却手段が設けられている
。

本発明は、さらに、円筒形ブロックを有し、円筒形ブロ
ックにはチューブが該ブロックの１つの端面上にブロッ
クの軸線と平行にかつブロックの軸線から間隔を隔てて
取付けられており、反対の端面に、または好ましくは同
一の端面にフィルタ要素を受け入れるのに適したねじ山
付きソケットが形成されており、ソケットの軸線はチュ
ーブ及びブロックの軸線と平行でかつ間隔を隔てて配置
されており、チューブとソケットとの間に流路がある、
ことを特徴とするフィルタモジュールを提供することに
ある。

有利には、燃料は、好ましくは所定の温度から所定の試
験温度に所定の速度で冷却される。所望に応じて、燃料
は、燃料をフィルタに通す（または通そうとする）こと
により試験を行う前に所定の時間試験温度に維持されて
もよい。

フィルタモジュールは、有利には、標準のＣＦＰＰ試験
ジャーより直径がわずかに小さい円筒形ブロックから成
る。ブロックの片側にはフィルタが配置され、別の側に
は、使用中標準のＣＦＰＰとベットが上部に取付けられ
る軸形チューブが配置され、このとベットを通して真空
が作用される。

１０乃至７０ｋＰａの範囲の、好ましくは１３乃至１８
ｋＰａの範囲の代表的な真空が、調整した仕方で、例え
ば、試験の開始前では１０乃至１１秒間９ｋＰａで、そ
して２４乃至２８秒間１３乃至１８ｋＰａで作用される
。真空の作用を、試験の厳しさを変えるため、例えば６
０秒にわたって「瞬間」から「極めてゆっくりとしたも
の」に変えることもできる。

この好ましい構成により、フィルタモジュールはＣＦＰ
Ｐ試験ヘッドと交換でき、標準のＣＦＰＰピペット及び
試験設備を本発明のヘッドと共に使用できる。

セルは、好ましくは、ＣＦＰＰ試験で伝統的に用いられ
ている形式の標準ユニット（別の真空ライン、窒素浄化
器、切り替え弁を設けて補助的に変更した）であり、こ
のセル内でスリーブが通常の試験ジャーキャリヤの適所
に嵌合される６スリーブは鋼ブロックに対向して取付け
られた制御式電気加熱器を有し、この加熱器により、温
度差（変更してもよい）を維持しながらセル冷却速度を
正確に制御でき、この温度差により、セルを横切って、
制御した自然の対流によって内容物を強制的に循環させ
、蝋の沈殿をフィルタ上でまたはフィルタの近くで促進
させる。

対流を発生する手段は、有利には、冷却手段と容器の一
部だけを加熱するように配置された加熱手段とから成る
。加熱手段は、好ましくは、容器の片側だけを加熱する
ように配置され、冷却手段は反対側を冷却するように配
置されている。

容器は、有利には、使用中直立している円形シリンダで
あり、加熱手段は円形シリンダの第１の円弧を形成する
周囲の一部を加熱するように配置され、冷却手段は円形
シリンダの第２の円弧を冷却するように配置され、フィ
ルタ要素は第２の円弧にまで延びている扇形部分内に位
置決めされている。フィルタ要素は、好ましくは、所定
の対流経路の下方部分の底部または底部の下方に位置決
めされている。

セルは、有利には、伝統的なＣＦＰＰ形式の冷却セルか
ら成り、本発明によって設けられた温度制御スリーブが
ぴったりと嵌合されるように作られている。このことに
より、すべてのサンプルに対して一貫した冷却条件を確
保する。（スリーブ内に嵌合するため試験ジャーを特に
選ぶ必要があるかもしれない、） フィルタヘッドは、有利には、好ましくは試験ジャーの
冷却側に、上方に向けて設定され、好丈しくは、（加熱
器がオンの状態で）装置が冷却されている間に形成され
る対流経路の下方部分のすぐ下に配置され、そして、フ
ィルタの面に沈殿した蝋の最大量を捕集するように好ま
しい燃料移送手段を構成する真空を作用し、その結果、
フィルタを通して真空によって引かれる燃料は既にフィ
ルタヘッドにあるかもしれない沈殿した蝋を通る必要が
ある。さらに、引かれているサンプル内にある蝋もまた
ヘッドに沈殿するようになる。なお、燃料移送手段の動
作は形成された対流を妨げることがわかる。

本発明に従って構成された装置及びモジュールの１つの
形態を添付図面を参照して単に例示として以下に説明す
る。

第１図及び第２図を参照すると、半円形金属ブロック１
にはプラスチックフランジ２及びプラスチック基部１８
（両方とも好ましくはナイロンから作られている）が設
けられている。ブロック１は、フランジ及び基部１８に
よって、このブロックに固定された内側金属シリンダ３
を断熱材１７と共に支持している。ブロック１と断熱材
１７を取り囲んでいるのは、容器となる外側黄銅シリン
ダ（図示せず）である。シリンダ３内にぴったりと嵌入
しているのはガラス試験ジャー４である。

ジャー内には、フィルタモジュール５が取付けられてお
り、このフィルタモジュール５は互いに一体に連結され
た円筒形ブロック部品６とチューブ部品７とから成る。

ブロック部品６は、雌ねじ山９を持つキャビティ８とこ
のキャビティ内に取付けられたＯリングシール１０を有
する。キャビティ８は内部ボア１１と連通し、この内部
ボアはフィルタモジュール５のチューブ部品７のボア１
２と連通している。チューブ部品７は真空源（図示せず
）に連結できる。

第２図を参照すると、フィルタ要素１３はキャビティ８
の雌ねじ山９に対応する雄ねじ山１４を有する。この要
素１３は内部フランジ１９と圧ばめ式スリーブ１５を有
し、これらの間にフィルタ２０が保持されている。この
フィルタ２０は有利には４５乃至２５μｍの公称開口を
持つメツシュである。素子１３は対応するねじ山９及び
１４によってフィルタモジュール５のブロック部品６（
第１図参照）にねじ込まれる。（要素１３は明瞭にする
ため第１図ではなく第２図に示されている。） 第３図を参照すると、第１図及び第２図には示していな
い加熱及び冷却手段が示されている。ジャー４は示され
ていない、金属ブロック１と内部金属シリンダ３との間
で、かつこのシリンダ３に配置されているのは、加熱器
を持ち温度センサが埋め込まれたプラスチックシートの
形態の発熱体１６である。この発熱体１６は内部シリン
ダ３のまわりに部分的に延び、制御式電源（図示せず）
に接続できる。第３区には、また、有利には発泡体から
作られた断熱材１７が示されており、この断熱材１７は
発熱体１６の一部に隣接して設けられており、その結果
、ブロック１は金属シリンダ３を完全には取り囲んでは
いない、ブロック１がシリンダ３を取り囲んでいる箇所
では、ブロック１は熱をシリンダ３から周囲の冷却タン
ク（図示せず）に伝達する。

第１図、第２図及び第３図に示す装置の操作を説明する
と、試験すべき燃料をジャー４に入れ、冷凍装ｆ（図示
せず）によって冷却された周囲のタンクに熱を伝達する
ことによって所望の速度で装置を冷却する。そして、発
熱体１６に給電する。

発熱体が試験ジャー４のまわりに部分的にしか延びてい
ないので、試験ジャー４内の燃料の一部は加熱され、一
部は冷却され、その結果、対流が第１図の矢印ａで示す
ように燃料内で生じる。フィルタ要素１３はジャー４の
冷却側に隣接して非対称的に配置されており、その結果
、優先的に燃料中のいずれの蝋をもフィルタ２０に受け
取る。ジャー４内の燃料が、フィルタ２０の面より上方
、例えば面より上方的４５ｍ＋ｎに配置した温度計（図
示せず）によって測定された所定の温度まで冷却され、
かつシリンダの片側の加熱と反対側の冷却により安定な
対流が生じたとき、真空をパイプ（チューブ）部品７を
通して作用し燃料をフィルタ２０を通してキャビティ８
内に引き込み、ボア１１次いでパイプ部品７のボア１２
を通し、パイプ部品７の上部に取付な標準のＣＦＰＰピ
ペット（図示せず）に入れる。

フィルタ２０を通過してピペットに６０秒で入る燃料の
能力は試験温度における燃料の性能の尺度として考えら
れる。もし２０ｍＱが６０秒以内にピペットに入るなら
ば、燃料は試験に合格し、もし２０ｍより少ない量がそ
の時間内に入るならば、燃料は不合格となる。この試験
はここに示すように「ワン　オフ（ｏｎｅ　ｏｆｆ　）
　Ｊ試験である。

試験中、強力な「二重対流」パターン、即ち、燃料に対
する蝋の高い密度によって補強された対流パターンが形
成される。その結果、蝋は試験ジャーの底部にわたって
均等に付着するというよりむしろフィルタ上に優先的に
付着する。

対流の強さを試験ジャーにある温度差によって調節して
もよい。好ましくは、２°Ｃと６℃との間の温度差を維
持する。試験は、−層正確な冷却速度を用いるので、Ｃ
ＦＰＰより良好に車両の運転性を予測するばかりでなく
、フィルタ上の蝋の沈殿を増大させ、対流により、燃料
内に温度循環を生じさせる。

温度差を、被覆内の加熱及び冷却面の面積を変更し、金
属ブロック１及び内部金属シリンダ３に用いられている
構造の厚み及び材料を変更することによって変えてもよ
い。断熱材の効率及び加熱器の電力を変更してもよい。

操作を説明すると、温度プローブをフィルタの面の上方
に位置決めし、被覆組立体を挿入し、真空を、例えば３
０秒試験の後公称１５ｋＰａになるように設定する。次
に、試験ヘッドを挿入し、温度を燃料による運転性を評
価できる温度になるように設定する。断熱材及び金属伝
熱部品の設計と組み合わせた高温側の加熱器により、冷
却しながら、燃料間の温度差を例えば２及び６℃の間に
設定する。次に、この装置を、所望の冷却速度で全試験
温度にまで安定に連続的に冷却するように設定し、そし
て、所望の温度でフィルタを通る燃料の能力を測定する
。

この試験装置の使用例を、４５μｍフィルタを用いて時
間当たり２℃の冷却速度で得られる結果を冷却シャーシ
動力計試験によって得られる結果と比較する以下に記載
の例で説明する。

第４１１Ｕは、種々の燃料を用いた、屋外試験とＣＣＣ
Ｄ　（寒冷気候シャーシ動力計）とを比較する結果を示
す。屋外運転性のデータの組Ａ、Ｂ及びＣは６つの車両
形式を表し、Ａは在来のエチレンビニルアセテートコポ
リマーの流動性向上剤を用い、Ｂは蝋沈殿防止剤パッケ
ージを用い、Ｃは欧州特許Ａ３００９９に説明されてい
るような添加剤の組み合わせを用いている。４つの異な
った燃料を用いたＣＣＣＤデータの組り乃至Ｇは、最も
臨界的な車両（即ち最も臨界的な屋外試験形式と同一）
、即ち１９８７年製モデルのフォードのニスコートを用
いている。

屋外データは、異なった種類の添加剤で処理された３つ
の燃料で、本発明の方法を用いて得られた値が一般的な
性能レベルに対応していることを示している。

これとは対照的に、ＣＣＣＤ試験のプログラムでは、本
発明の試験は、全体的に、動力計の結果よりもわずかに
厳密であった。即ち、２．２℃の標準偏差に対して、平
均して１．９℃はど厳密であった。このことは、この組
の結果では、所定の燃料に対する最も厳密な車両のＣＣ
ＣＤの結果の５％の相当量が本発明の技術を用いて表さ
れた運転可能な温度より２．５℃またはそれ以上である
ことを意味している。この差は、屋外空気温度が−ｉに
燃料温度より低い開きに一致しており、データのすべて
は一致した結果を保証する燃料温度を伴っている。した
がって、本発明による試験によって記録された値は、実
際の燃料温度に代えて、満足のいく運転のための限定的
な空気温度とみなしてもよい。

個々の結果が第５図に示されており、第５図のＡ、Ｂ及
びＣで用いられた燃料及び添加剤は第４図のものと同一
である。「Ｐ」は合格結果を表し、「Ｆ」は不合格を表
し、本発明の試験では、一般に重要な温度の各々で多数
の試験を行うことができる。アスタリスクは、試験のた
めに記録された「目詰まり点」の温度を表す。これらの
結果はこの試験による一貫性が良好であることを示す。

第６図は、種々の車両に対して本発明の試験を用いて、
屋外試験によって測定された運転可能な温度と得られた
結果との比較を示し、やはり良好な相関を示している。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に従って構成された装置の垂直断面図
である。 第２図は、装置で使用するフィルタ要素の拡大断面図で
ある。 第３図は、第１図の線Ａ−Ａの断面図である。 第４図は、本発明の方法によって得られた結果と屋外試
験との比較を示す。 第５図は、本発明の方法で得られた個々の結果を示す。 第６図は、異なった車両を用いて、本発明の方法によっ
て得られた結果と屋外試験との比較を示す。 １・・・ブロック、 ２・・・フランジ、 １８・・・基部、 ３・・・シリンダ、 ４・・・ジャー ５・・・フィルタモジュール、 ６・・・ブロック部品、 ７・・・チューブ部品、 ２０・・・フィルタ、 １６・・・発熱体。 〜・５・

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. （１）■含有燃料の低温性能を評価する装置において、
   評価すべき燃料を収容する容器と、前記容器内の燃料を
   冷却する冷却手段と、フィルタ要素と、前記容器内の燃
   料をフィルタ要素に通す燃料移送手段と、燃料が前記容
   器内に収容されているときに燃料に所定の対流を発生さ
   せる手段と、を有し、前記フィルタ要素は使用中、少な
   くとも燃料移送手段が作動中であるとき、フィルタ要素
   が燃料から沈殿されたまたは沈殿する■を優先的に受け
   取るように配置されている、ことを特徴とする装置。
2. （２）請求項１記載の装置において、フィルタ要素は水
   平フィルタから成り、燃料移送装置は燃料を下向きにフ
   ィルタを通過させる、ことを特徴とする装置。
3. （３）請求項１または２記載の装置において、フィルタ
   要素が対流経路の下方部分中またはその下に配置されて
   いる、ことを特徴とする装置。
4. （４）請求項１乃至３のいずれか１項に記載の装置にお
   いて、対流を発生する手段は冷却手段と、容器の一部だ
   けを加熱するように位置決めされた加熱手段とから成る
   、ことを特徴とする装置。
5. （５）請求項４記載の装置において、加熱手段は容器の
   片側だけを加熱するように位置決めされ、冷却手段はそ
   の反対側を冷却するように位置決めされている、ことを
   特徴とする装置。
6. （６）請求項４記載の装置において、容器は使用中直立
   している円形シリンダであり、加熱手段は円形シリンダ
   の第１の円弧を形成する周囲の一部を加熱するように配
   置され、冷却手段は円形シリンダの第２の円弧を冷却す
   るように配置され、フィルタ要素は第２の円弧にまで延
   びている扇形部分内に位置決めされている、ことを特徴
   とする装置。
7. （７）請求項６記載の装置において、フィルタ要素は所
   定の対流経路の下方部分の底部または底部の下方に位置
   決めされている、ことを特徴とする装置。
8. （８）請求項１記載の装置に使用するフィルタモジュー
   ルにおいて、円筒形ブロックを有し、円筒形ブロックに
   はチューブが該ブロックの１つの端面上にブロックの軸
   線と平行にかつブロックの軸線から間隔を隔てて取付け
   られており、同一の端面にフィルタ要素を受け入れるの
   に適したねじ山付きソケットが形成されており、ソケッ
   トの軸線はチューブ及びブロックの軸線と平行でかつ間
   隔を隔てて配置されており、チューブとソケットとの間
   に流路がある、ことを特徴とする装置。
9. （９）■含有燃料の低温性能を測定する方法において、
   燃料を冷却しながら燃料に安定した対流を発生させ、所
   定の温度に達したとき燃料を対流に対して位置決めした
   フィルタに通過させて燃料から沈殿されまたは沈殿する
   ■を優先的に受けさせる、ことを特徴とする方法。
10. （１０）請求項９記載の方法において、請求項１乃至７
    のいずれか１項に記載の装置で実施し、または請求項８
    記載のフィルタモジュールを使用する方法。