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ジメチルエーテル(慣用名:Dimethyl ether)は、エーテルの一種で最も単純なもの。DME と略称され、メトキシメタン(組織名:Methoxymethane)とも呼ばれる。

近年の原油価格高騰にともないLPG高騰が続いているため、ジメチルエーテルによる代替も選択肢として挙げられている。このように、LPG代替としての民生用、自動車用、都市ガス原料用の実用化に向け開発が進められている。

◆性質

低温でメタノールを硫酸等で脱水すると得られる。組成式は C₂H₆O、示性式は CH₃OCH₃ で、分子量は 46.07 である。水素結合を形成するものの、分子の幾何学的構造により、水素結合の強度が弱いため、沸点や融点は低いが毒性はそれほど高くはない。また、一般的なエーテル類が空気と反応して生じる過酸化物は、ジメチルエーテルでは生じない点では炭素数が多い他のエーテル類より優位である。

LPGを構成するプロパン(沸点 −42.1℃)ほど低い温度にせずとも液化し(−23.6℃)、また常温でもより低圧で液化する(25℃でプロパン9.1気圧に対しDME 6.1気圧)ことから、LPG代替としての用途がある。

この液化に関する特性は、タンカーやタンクローリーでの輸送においても低温容器やより低強度の容器での輸入・輸送を可能にする点で、経済性の面でもLPG対比で注目されるものである。

◆用途

◇スプレー

LPGより引火性が低く、ドライヤー使用時など引火しやすい環境で使うスプレーに使われる。ほぼ無臭のものが多いフロン類と違い、やや臭いがあるが、あまり気にならない範囲であるのでエアダスターなどにも使用される。

◇燃料

セタン価が高くディーゼルエンジン向きであり、酸素含有率が高く黒煙が出ないため、環境負荷の少ないディーゼル燃料として期待されている。代替エネルギーを使う低公害車のエンジンである。

ディーゼル燃料として利用するに際して、開発当初は15MPaの噴射圧力を一定に保つ方式が採用された。また、DMEは常温・常圧では気体であるため、LPG燃料などと同様に潤滑性や粘性で軽油に劣る。そのため潤滑性向上剤(主として脂肪酸)を添加するが、粘性向上剤に適切なものは見つかっていないこともあり、低粘性が原因で発生するリーク(液漏れ)対策が行われている。

DMEを燃料としたディーゼルエンジンでの全負荷性能試験で、軽油を燃料とする場合に比べて以下のような特徴が知られている。

・DMEは含酸素燃料であり、炭素 (C) 同士が直接結合することがないエーテル結合を有する。このため低速ではスモーク排出が無く燃料噴射量の増量が可能となり、低回転域のトルクを増大させる。これはディーゼルエンジンの最大の特徴が軽油以上に生かされることを示す。

・15MPa噴射では高速負荷の領域で噴射期間が長くなり、排気温度が上昇することによる出力低減が発生する(高速回転域での出力減退)。

・排出ガス中の微粒子物質 (PM) が無く、硫黄 (S) を含まないことから硫黄酸化物 (SOx) を発生させない。

・スモーク排出が無いことから、大量 Cooled EGR を実行することで排出ガス中の窒素酸化物 (NOx) が低減される。Cooled EGR とは冷却・排ガス再利用循環システムのことで、酸素の不足した状態の排ガスを冷却して再びエンジンの空気取り込みに利用することで窒素酸化物の発生を抑制する。

・燃料中に硫黄が含まれていないため、酸化触媒などにより不完全燃焼物 (CO)、炭化水素類 (HC) などが低減される。

・民生用に関しては、当時NKK(日本鋼管)現JFEホールディングスがガスコンロを使って燃焼実験の結果LPガス用は使用不可だったが、都市ガス用13Aの空気混合ダンパーを少し絞れば問題ないが、パッキン,シール剤等部品はLPガス用は使えないためニチアスが新たにジメチル用にパッキン、シール剤の開発が進められている。

・プロパン混合に関しては、エルピーガス振興センターでLPガス用器具を使って燃焼テストをした結果20%程度ならLPガス器具を改造しなくても使えるという結果が出ている。

・実際ジメチルエーテルを輸入する際はエーテル類には4%の関税が掛かる。ちなみにLNGやLPGは関税は無税である。

・燃料を実際に使用する際には様々な規制があり、高圧ガス保安法規制がありそのため、LPG並の規制緩和や関税を無税の緩和措置あるいは構造改革特区での申請が必要である。

・エルピーガス振興センターは平成20年度から3ヵ年計画でLPガスとDME20%を混合ガスの一般家庭での実証試験を横浜市鶴見区大黒地区周辺で実施することになった実際は来年?。このため、実施に向け準備が進められている。

 その後の技術改良の動向

エンジンの高速回転域における出力減退の改善が進められている。また、様々な部品の採用に当たっては個別の研究成果と将来の大量生産を念頭において、軽油との共通性を確保することが検討されている。

噴射孔の数や口径の研究、全負荷性能試験が行われ、一律の条件下では出力の低下を起こすことなどがわかっている。噴射圧と噴射時間を運転条件の中で変化させることによって適切な出力が確保されることが研究されている。

一方、DME燃料自動車に必要とされた燃料の冷却や自動車運転休止中の燃料の配管中からの排除(パージ)なども、その必要性の有無についての検討がなされている。

なお定置型産業用分野においては自動車に先駆けて製品化されている。

http://www.dhtd.co.jp/ja/products.html 製品情報:ダイハツディーゼル株式会社]

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