JP2008101596A - 炭化水素燃料分子の共鳴エネルギー付与方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 従来技術の欠点を赤外線の同一周波数内において炭素と水素を同時にエネルギー共鳴付与し、更に結合電子をチタン・セラミックによって確実に放出させる方法と装置の提供。
【解決手段】 燃料分子を励起活性化し、燃焼性を向上する方法に於いて、振動などによって断線しない赤外線を発光する導電性の炭素含浸セラミックを開発し、その赤外線周波数に呼応する、磁界の強さに、水素と炭素に呼応する２種類の掃引磁界を構成し、双方の原子を共鳴励起し、さらにチタンのセラミックボールで的確に放出される電子を、やはり導電性の炭素含浸セラミックと導電体外ケースの反応系枠外に取り出すことにより、燃料分子が不対電子から遊離基化し、連鎖反応によって、反応中間体の生成から原子間解離に進行する如き、従来の燃焼を高速、高温燃焼に改良する。
【選択図】図１

Description

本発明は、炭化水素燃料分子の燃焼性を改良する技術分野に属する。

本願発明に係わる従来の技術は、特許第３２１０９７５号と特許願第２００５−３６７１１３号である。本願発明は、炭化水素燃料分子（以下燃料分子と称す）を通過流体として、共鳴吸収エネルギーにより励起状態にする場合、瞬時に基底状態に戻らないようにするため、その流体の共鳴吸収周波数に合わせた３μ〜８μ波長の赤外線を、通電可能な導電性セラミックによって放射、分子に回転と振動のエネルギーを付与する。その流通方向に磁石による強磁界を複数箇所構成し、水素と炭素の両方に、共有結合にあづかる電子をエネルギー共鳴付与せしめ、解離してその結合電子が放出されやすい状態にし、更には元の基底状態に戻さない様に、焼成したチタンセラミックにより燃料分子から結合電子を叩きだし、その電子を通電セラミックに吸収させ、反応系の枠外に強制的に持ち出す様な構成にして、炭素と水素の解離状態を維持するようにした。

燃料分子の燃焼は、基本的に炭素と水素の解離から始まり、空気中の酸素と、それぞれが会合し熱酸化する事である。
その解離はシリンダーによる高圧縮の加熱や電気点火プラグの発火によってもたらされるが直ちに分子が解離するわけではない。
燃料分子の一部分に熱が加わって、不対電子状態が小さな穴の突破口として発生し、そこから連鎖反応的に成長して遊離基化し、様々な反応中間体を生成しながら、シリンダーの内壁に衝突もし、火炎を伝搬しながら酸素と熱反応するのである。
シリンダー内部の火炎伝搬速度は、およそ０．１ｍ／ｓｅｃ〜０．５ｍ／ｓｅｃといわれているが、元々シリンダーとピストンの機械的運動が助勢し、ガソリンエンジンの燃焼では〜１５ｍ／ｓｅｃに加速されるといわれている。いずれにしても、この反応中間体の連鎖反応が起こらない限り、燃料分子の高圧縮燃焼は進行しないのである。
本願発明は、その燃料分子の燃焼に於いて、さけて通れない反応中間体の発生を経ずして、燃料分子を効率よく高速に燃焼させようとする技術の提供にある。
従来の圧縮や電気点火による熱エネルギーの付与燃焼は、熱の伝搬速度に依拠して進行するので、ニトログリセリンやトリニトロトルエンの様な高速連鎖反応の様な、爆轟燃焼状態にはならない、緩やかな速度で伝搬してゆく。
これが吸入・圧縮・爆発・排気の機械的なサイクルの中にすんなり納めることは機械機構技術的に極めて困難である。
まして、燃焼速度を加速する技術、方法がないから必ず燃え残りか燃料不足のアンバランスが発生し、炭素の燃え残りによる二重結合の黒鉛のような不完全燃焼による排出ガスが多発したり、出力不足にもなったりする。
内燃機関が未だ解決出来ない低効率に甘んじる技術分野である。
この燃料分子の燃焼速度を改善する技術が、本願発明の目的である。燃料分子は、燃焼において必ず水素と炭素に解離されなければならない宿命は前述の通りである。
この解離を熱以外の方法を用いて促進する技術手段が本願発明の骨子であり、反応中間体が出来ないようにして、水素と炭素に解離させれば、反応中間体が発生する事はない。炭化水素の燃料分子は、紛れもない水素と炭素が共有結合したもので、それぞれの電子が共有結合を構成しているのである。この共有結合原子団は、赤外線の３μ〜８μ波長を極端に共鳴吸収して、分子全体が振動回転しエネルギー励起する。
更に、その原子団の中の水素は単独の場合、１４，０９２Ｇ（ガウス）×６０ＭＨｚの高周波磁場に共鳴し、結合に預かる電子を遠ざけ放出する。
殻外に奇数個の電子が存在する様な原子は、極めて不安定であり、外部からの僅かなエネルギーの影響で、近くに存在する原子と反応して電子を共有する様な形で結合（化合）する。
良く知られている炭化水素、炭素Ｃの周りに取り囲むように、水素Ｈが結合したのが炭化水素であり、炭素数の少ない物は化石燃料として多量に消費されている。
この外側に構成する水素Ｈは、殻外電子が１個しかない極めて反応性の高い原子で、自身一つの原子だけでは物質の分子として存在出来ず、二つ連なって水素分子を構成するのである。
燃料に使われている炭化水素は、核となる炭素の数が比較的少ないもので、水素とは電子を共有する形で結合をしていて、結合度は硬く、熱解離で水素と炭素は崩壊し、二酸化炭素と水に変化し多量の熱エネルギーを放出する。
此の崩壊は、薬品や電気では全くその影響を受けない。ところが燃料分子の水素及び炭素は、固有の共鳴振動数下で磁力の影響を受ける。６０ＭＨｚの高周波は、波長３μ〜８μ赤外線の周波数換算では、１０，０００ＧＨｚ〜３，７５０ＧＨｚ（ギガヘルツ）である。その高周波内で８６０〜２，５００Ｇ（ガウス）の掃引磁場が存在すれば水素が共鳴励起されてスピンを起こし、エネルギー準位を高めると量子力学的な、飛び飛び状態で電子を遠ざける事は良く知られていて、高磁場のレールの上を光速で走らせて原子核＝プロトンだけにするサイクロトロンは、自然物理学では常識となっている。
つまり燃料分子は、高磁界の高周波振動中でエネルギー変化をする。同様の赤外線放射条件下、炭素も、その赤外線３μ〜８μ、つまり１０，０００ＧＨｚ〜３，７５０ＧＨｚの周波数内の９，４００〜３，７５０Ｇ（ガウス）の掃引磁界でエネルギーを共鳴吸収する。
この現象を燃料改質に利用するため、３μ〜８μ波長の赤外線を、第１次区域が８６０Ｇ〜２，５００Ｇ（ガウス）の掃引磁界になるように構成された隙間に向け放射して、先ず分子外殻に配列された水素に共鳴エネルギーを付与して、エルギー準位の高騰遷移を目論み、第２次区域の隙間を９，４００Ｇ〜３，７５０Ｇ（ガウス）の掃引磁界に構成して、炭素にも共鳴エネルギーを付与、水素と炭素の共有結合を順次、分裂解離に促進しようとするものである。
水素は、次の条件に於いて磁気共鳴すると云われている。
即ち、１０，０００Ｇ（ガウス）の磁場に於いて４２ＭＨｚの電磁波
１４，０９２Ｇ（ガウス）の磁場において６０ＭＨｚの電磁波
２３，４８７Ｇ（ガウス）の磁場に於いて１００ＭＨｚの電磁波
８４，５５３Ｇ（ガウス）の磁場に於いて３６０ＭＨｚの電磁波に磁気共鳴し、エネルギー励起すると云う。磁気共鳴の条件式は次の通りである。
２πν＝γＨ_０
ここで、νは磁気回転比（物質の磁気能率によって定まる）
πは円周率。
γは周波数。
各原子の磁気回転比＝ηは以下の通り。
水素原子：Ｈのηｈ＝２６７５４ｓ^−１・Ｇ^−１
炭素原子：Ｃのηｃ＝６７２８ｓ^−１・Ｇ^−１
窒素原子：Ｎのηｎ＝１９３４ｓ^−１・Ｇ^−１
酸素原子：Ｏのηｏ＝−３６２８ｓ^−１・Ｇ^−１
Ｈ_０は磁場の大きさテスラ＝１０，０００Ｇで計算される。
因みに水素原子を計算すると
γｈ＝ηｈ×Ｈｈ／２π
＝２６７５４×１４，０９２／６．２８３２＝６０．０００４２ＭＨｚ（メガヘルツ）、
比較的入手し易い高周波発信器は１．５ＭＨｚ〜１００ＭＨｚの水晶発振器が市販されているが、磁力を１４，０９２Ｇに固定した場合の用法には合致するが、３〜８μの波長、周波数に換算して１０，０００ＧＨｚ〜３，７５０ＧＨｚ（ギガヘルツ）を際だって共鳴吸収する赤外線を考慮した場合、波長はミリに換算すると０．０３〜０．０８ｍｍとなる。
各数値を確認するためマグネトロンの波長が３１．７４６ｍｍだから周波数に換算すると９，４５０ＭＨｚ、従って０．０３ｍｍは３１．７４６／０．０３＝１０５８．２倍と３１．７４６／０．０８＝３９６．２５倍、即ちη_１＝１０５８．２×９４５０＝９，９９９，９９０ＭＨｚ≒１０，０００ＧＨｚとη_２＝３，７４９，９９９．２５ＭＨｚ≒３，７５０ＧＨｚになる。
この数値から磁場の磁力を計算すると、水素の場合
３μでは、Ｈｈ_１＝２πη_１／２６７５４＝６．２８３２×１０^７ＭＨｚ／２６７５４
＝２３４８．５Ｇ≒２，５００Ｇの磁力が必要になる。
８μでは、Ｈｈ_２＝２πη_２／２６７５４＝６．２８３２×３，７５０，０００／２６７５４
＝８８０．７Ｇ≒８６０Ｇ（範囲を広げる）
つまり、赤外線３〜８μの電磁波の元で水素は、磁力８６０〜２，５００Ｇ（ガウス）の掃引磁場で共鳴励起解離する。
この８６０Ｇ〜２，５００Ｇの磁界強度は掃引磁界であり、ヨークがテーパー勾配の形状にして加工構成できる。
磁界の磁力は、距離に反比例する相関にある事を考慮すればよい。念のため共有結合の相手である炭素は、γ＝６７２８ｓ^−１Ｇ^−１だから、
Ｈ_１＝６．２８３２×１０^７ＭＨｚ／６７２８＝９３３８．９Ｇ≒９，４００Ｇ（ガウス）
Ｈ_２＝６．２８３２×３．７５×１０^６ＭＨｚ／６７２８＝７００４．２Ｇ≒３，７５０Ｇ（ガウス）
炭素の二重結合（黒鉛）等を皆無にするためには、８６０Ｇ〜２，５００Ｇ（ガウス）の掃引強磁界で、先に分子の外側に結合配列された燃えやすい水素の解離を行い、直後に３，７５０Ｇ〜９，４００Ｇの掃引磁界を構成し、中芯に存在する燃え難い炭素も、同じ赤外線下で共鳴励起して解離すれば二重、三重結合は防げる。
しかし折角、原子間が解離しても、放出される電子が反応系内に止まると、不対電子化から遊離機化した分子が、再び放出電子を取り込んで仕舞い、安定の基底状態に戻る確率が高く反応中間体を抑制する効果は出ない。
その課題を解決したのが、特許願第２００５−３６７１１３号の放出電子反応枠外取り出し方法である。

本願発明を図により説明を加えると図１は、炭化水素分子つまり燃料分子の共鳴エネルギー付与方法の構成を示す長手方向一部断面の側面図であり、図２は図１の簡略表示の一部断面の側面図である。共鳴エネルギー付与機能は、磁性金属ケース符号１と、符号７の入り口蓋、符号８の出口蓋に内包構成されるが、炭化水素分子つまり液状の燃料分子は、符号２１の矢印から入って、符号２２、２３，２４，２５，２６，２７，２８，２９，３０，３１，３２，３３，３４，３５の矢印を通過して、符号３６の出口矢印の如くエンジン燃焼部に送られる。
その燃料分子は、殆どが炭素原子と水素原子の殻外電子を共有結合したもので、中芯を炭素にし外殻を水素で取り囲む様な形状をしている分子であり、その科学記号はＣ_ｎＨ_２ｎ＋２で表示される。
水素は酸素と５５０℃以上の温度で会合すると、多量の熱を発して化合し、水を生じる事はよく知られている。
特にＨ_２：Ｏ_２＝２：１の混合物は爆鳴気といわれ、２７００℃に至る高温に達する。ところが炭素は、Ｃ−Ｃ結合またはＣ＝Ｃの結合状態が多くて、水素より１５０〜２５０℃も高く７００〜８００℃でないと酸素分子とは熱会合が出来ず、二酸化炭素、つまり炭酸ガスに化合変化し難く、活性分子ＣＯと言う、恐ろしく猛毒性の一酸化炭素になり、水素より低い３５０℃の温度で、不完全燃焼化合状態になり易い。
従って、外殻の水素と芯になっている一重連鎖したり、二重結合し易い炭素を切り離した状態にし、水素を先燃えさせて炭素分子を充分高温に曝し、炭素同志が繋がりを抑止して、一度切り離した炭素を低温に曝さない様にして完全燃焼に導くことが、反応中間体生成の抑止効果に繋がるのである。
圧縮室内に於いて、燃料分子が従来技術で燃焼させられる場合、その燃焼は水素と炭素が完全に解離して、満遍なく酸素と会合しないと完全燃焼には進行しないことは、先に説明の通りである。
そのために圧縮や点火により、熱エネルギーを付与して分子を熱励起し、炭素と水素を解離しながら分子を不対電子化し、遊離基に推移せしめて、連鎖反応を繰り返しながら解離状態に至るのであるが、複雑且つ様々な反応中間体に変化するので、シリンダー壁面などに衝突を繰り返し、やっと吸入混合空気中の酸素と会合して燃焼を完了させるのであるが、燃焼完了に至るまでには時間を要し、遊離基同志や反応中間体のぶつかり合いなどもあって、折角、分裂解離した水素と炭素が再び結合する事も、また元の結合分子に戻る可能性もあって、その結果ノッキングの原因になり、完全燃焼を妨げる状態の基底状態に戻って燃え残りとなる。
従って、従来技術の燃焼に於いては、燃料と空気の混合割合が燃料の濃い低速運転開始時の場合は、吸入・圧縮・爆発・排気の機械的な１サイクルの間に、はまらないで燃え切れない燃料の割合が高くなり、温度が上がらない儘に火炎速度も上がらず、不完全燃焼状態で出力が得られずノッキングを起こし黒煙を大量に排出するのである。
本願発明は、この様な燃焼に於ける反応中間体の連鎖反応を抑制して、燃焼速度つまり火炎速度を上げ、１サイクルの工程内に爆発が十分に収まる高速の燃焼をせしめ、排気に至る膨張力を十分に得る機械的な時間を稼ぎ、完全燃焼に於ける膨張出力の向上により、排気ガスの低減と著しい燃費低減の向上効果を得た。
熱解離であれ何であれ分子が解離するためには、結合の手である電子の放出がないと、きっかけとなる分子が不対電子状態化され、ついで遊離基化しないと、反応中間体の連鎖解離は進まないが、放出された電子も、反応系外に取り出されないと、再び、その電子を取り込む確率が高く、瞬時に元の基底状態に戻って仕舞って元の結合分子になり燃焼は改良されない。

特許登録第３２１０９７号及び、特許願第２００５−３６７１１３号である。

以上述べた従来技術では、燃料分子を解離状態にして、反応中間体を抑制する様な、共鳴によるエネルギー吸収の励起状態を必要な時間維持する技術、つまり燃焼室に至るまでの時間保持する確実な実用化手段の技術は、特許願第２００５−３６７１１３号によって完成された。しかし、その従来技術は赤外線の放射装置を、振動に弱い発光ランプで構成していた。また燃料分子が極端に共鳴吸収する赤外線の周波数に合致した強磁界が固定化していたので影響の幅が狭く、水素の一部だけを励起する構造になっており、炭素を含む分子全体の結合電子の放出、また、その放出電子の系外取り出しの構造が十分でなかった。
本願発明が解決しようとする課題は、正に、この従来技術の欠点を、赤外線の同一周波数内に於いて、炭素と水素を同時にエネルギー共鳴付与し、更に結合電子をチタン・セラミックによって確実に放出させる方法と装置の発明で解決した。
頭書目的の燃料分子を高温・高速燃焼化するために、連鎖反応による複雑な反応中間体を生成させなければ解離進行しない従来の燃焼を、逆の反応中間体生成を抑止する手段、つまり赤外線周波数に同調する炭素と水素を同時に共鳴励起せしめ、分子のパスカル加成性によって、等しくは分配されない共鳴エネルギーに対抗して、磁力に幅を持たせる掃引磁界を構成し、一定でない共鳴のばらつきを包含し、燃料分子全体を幅広くカバーする状態でエネルギーを共鳴励起させ、放出された電子全てを確実に反応系外に取り出して、反応中間体の生成を幅広く抑制した結果、出力が顕著に向上して燃費が激減し、裏返して地球温暖化ガスの二酸化炭素排出が同様に低減し、併せて黒煙の排出と一酸化炭素、窒素酸化物、硫黄酸化物など不完全燃焼による悪性ガスの排出も低減し、頭書の課題を解決した。

内燃機関によっては、粒子状化した黒煙の排出をフイルターで、燃焼後に除去する技術が開発実用化されているが、燃費を低減して燃料の消費量を減らし、直接、二酸化炭素の排出量を低減する効果はなく、却って燃費は増大し二酸化炭素ガスの排出も増大している。本願発明は、内燃機関、つまりオットーサイクル（ガソリンエンジン）、サバタサイクル（ディーゼルエンジン）、カルノーサイクル（ジェットエンジン）の燃料を、燃焼直前に反応中間体が生成しない状態に改質して、直接原子解離して直に酸素と会合させることにより、出力を向上させながら燃料の消費を低減、その裏返しに排出する二酸化炭素、黒鉛、その他の悪性ガスの排出を低減する実用化技術の提供を目的としている。

前項の課題を解決するために、特許請求の範囲にも記載の如く、赤外線の共鳴吸光によって、燃料分子をエネルギー励起させる方法に於いて、荷電すると８０〜７００℃近辺に加熱する、振動では容易に破損しない、安定した３μ〜８μ（周波数に換算すると＝１０，０００〜３，７５０ＧＨｚ：ギガヘルツ）波長の赤外線を発光する如き、炭素を含浸させた導電性のセラミックで構成、従来使用していた長時間の振動によって断線することもある発光ランプを排除した。
燃料分子の励起状態が、瞬時に基底状態に戻って不活性な安定分子状態にならない様、燃料分子の流れる方向に併行する状態で、３〜８μ（黒体の放射温度換算で７００〜８０℃）の赤外線を放射する。
その赤外線の放射範囲内に、０．０８６〜０．２５（８６０〜２，５００Ｇ＝ガウス）テスラーの掃引強磁界を第１次区域に構成し、分子の外殻に存在する水素に幅広く、エネルギーを共鳴励起共させ、次いで０．３７５〜０．９２（３，７５０〜９，２００Ｇ＝ガウス）テスカラーの掃引強磁界を第２次区域に構成し、内芯の炭素を幅広く共鳴励起させて、一重や二重結合を抑制しながら、結合の電子をもぎとる準備状態にし、更に、チタン・セラミックボールの放射線（主としてγ線＝ガンマー線）の少なくとも１分子に対して、３０ｅＶ（エネルギーボルト）放射される流速状態で、導電性の管内を通過させ、さらには中心に該導電性の炭素含浸セラミックによって、放出電子を強制的に分離吸引し、共鳴励起の反応枠外に取り出すことで、燃料分子が励起状態を維持継続されると、炭素と水素は容易に原子間解離へと進むことになる。従って、燃焼時に複雑に遊離基化する連鎖解離が必要なくなるので、反応中間体の生成は抑制され、混合空気、即ち酸素との会合によって、その儘直ちに熱酸化に突入し、余分な化学反応を発生させることもなく火炎速度の速い燃焼状態に入る。
燃料分子の燃焼は、間違いなしに炭素と水素が解離し、空気中の酸素と熱会合する事で、炭素は酸素と化合し二酸化炭素に、水素は酸素と化合し水になるのである。
つまり燃料分子の解離を、共鳴エネルギーの付与によって行う場合、反応中間体の生成を抑止する共鳴エネルギーの励起状態を構成継続させることが必要であり、励起すれば炭素と水素の結合手である電子の放出現象が重要であるから、同一周波数の放射赤外線下で、同時に炭素と水素の異なった、しかも幅広の共鳴磁界に曝す必要があり、炭素と水素が前述の如く理由で、同時に同様の共鳴励起をしなければならないのである。
そして、その励起状態を維持継続させるためには、一度放出された電子は、電気的にマイナス（−）の電荷であるから、直ちに反応系の枠外に取り出す必要があり、燃料分子の炭素と水素が解離されて、反応中間体の生成が不要になれば、燃焼性は当然改良されるのである。

分子には、それぞれ固有の振動があり、その振動波長領域の電磁波とは共鳴し、エネルギーを吸収して電子的励起状態へとエネルギー準位は上がり電子を結合力の弱い状態に遠ざける。
つまり分子は興奮状態となるのであるが、しかしこの遷移状態は前述の如く極めて短時間であり、一重項励起状態で１０^−８秒、三重項励起状態で１０^−４秒位のうちに、大半が反応せず蛍光を発するか、次いで発熱して元の状態に戻るか、希れに反応して他の分子あるいは電子を放出してイオン化しエネルギー準位が基底状態に戻る事は良く知られている。特殊な条件（剛性媒質中）では、数秒程度の寿命を持つ場合もある。なかでも炭化水素つまり燃料分子は、光とりわけ赤外線の波長３〜４μ（μ＝ｃｍ^−４）（黒体の放射温度換算で７００〜５００℃）叉は、６〜８μ（黒体の放射温度換算で２３０〜８０℃）の領域で、８６０Ｇ〜９，２００Ｇ（ガウス）の磁場エネルギーを共鳴吸収し、熱分解、光分解し電子放出して反応中間体、不対電子を持った活性化した（電気的に壊れた分子）遊離基、つまり、メチル基、メチレン基、メチン基と云ったラジカルに変化する事は良く知られている。
この現象は、分子に放射線（主としてγ線＝ガンマー線）を放射しても、また強力なマグネトロン（磁電管）の極超短波（９〜１０ＧＨｚ＝ギガヘルツ＝×１０^９サイクル／秒）による電磁波の放電で、加速電子を分子に衝突させても、分子の化学結合を切断させることが出来、多数の反応中間体を得ることができる。
そして分子が励起状態に突入すると、マイナス（−）に電荷し多量の電子を放出する。しかし此の電子を共鳴系の枠外に取り出さないと、折角励起した分子が前述の如く放出電子を呼び戻して、元の不活性安定状態、エネルギーの基底状態に戻って仕舞う。
燃料分子の燃焼は、熱による反応中間体の進行、つまり自燃熱により炭素と水素に解離して、酸素と酸化発熱反応を起こし、二酸化炭素と水に変化する反応現象であるが、このことから燃焼に於ける、分子の原子解離による反応中間体の発生は不可欠であることは充分に理解された筈である。
自己の燃焼熱で反応中間体を発生させる事は、人間が火を使い始めた時からの技術であり、分子の加熱分解は容易であると言えるが、シリンダーとピストンで構成された様な密閉容器内での燃焼は、燃料分子が連鎖反応の過程で、加熱した容器の壁に衝突してノッキングの原因となり、解離熱を含めエネルギーの損失が大きく、そのような状態で、色々な多数の反応中間体が繰り返し連鎖的に発生するため、従って寿命の短い反応中間体を、一時に多数生成させる事は、古典的な燃焼方法に於いては極めて困難である。このように複雑な反応中間体が次々に発生する、連鎖反応の燃焼は、即ち燃焼時間を遅くらせることであり、従って、燃焼速度は当然の如く遅くなる。
しかし、燃焼を力として取り出し利用する場合、速度は速い程大きな力が取り出せるのである。ニトログリセリン、ＴＮＴ火薬の岩盤破壊の爆轟燃焼と、ガソリンや灯油、軽油、重油の金属シリンダー内燃焼を比較すれば、この事は明白に理解される筈である。前者は爆轟火炎で、６，８００〜９，０００ｍ／ｓｅｃと極めて速く、後者は、約０．１ｍ／ｓｅｃの燃焼速度に、オットー、サバタ、カルノー・サイクルなど膨張速度の流れが加わっても、１５〜２５ｍ／ｓｅｃ程度で、余程速くても３０ｍ／ｓｅｃを越える事は珍しい。
従って、燃焼に於ける反応中間体の発生メカニズムを、自己燃焼エネルギーで発生させず、別の手段で行えば、自己燃焼エネルギーの消費がなくなるばかりか、燃焼時間を短縮出来、燃焼速度が上げられるので、より大きな力が取り出せる。しかも反応は単純になり、燃焼の進行が速いので、反応中間体で生成する有毒な悪性の活性ガスは、発生する余裕のない状態に抑制され、完全燃焼が可能となる。
この様な考え方に基ずく、色々な研究が成されてきたが、エネルギーを共鳴励起した状態で一定の時間、維持して原子間解離まで発展させ、円滑な燃焼に遷移させる技術は参考文献以外にはなく、高速燃焼の技術はなかった。
例えばレーザー光発信の場合は、炭酸ガスやヘリューム・ネオンガスの様なレーザー物質に対して、励起エネルギーがしきい値を越えてポンピング（励起）されると、光波の共振放出が盛んに行われ、増幅されていって損失を上回ると、ついにレーザー発信が起こる。これがレーザー発光の原理であるが同方向、同位相、同振動数、さらに同じ偏光特性をもった光波が連鎖反応で増幅され、極めて規則正しい光波が発光されるのである。
同じように、燃料分子の流体が、低レベルの放射性物体で焼成された、多孔質のチタン・セラミックボールを浸責して通過すると、その１分子が３０ｅＶ（エネルギーボルト）のγ（ガンマー線）を放射されると、結合の分子を構成している電子が叩き出されて、その電子を本願発明の手段、反応系の枠外に持ち出すと、励起状態が一定時間維持される。この励起状態のエネルギーが非常に大きい場合は、前述の如く分子は基底状態に遷移出来ず更に原子間解離に進むまのである。つまり炭素（Ｃ）と水素（Ｈ）の原子間解離が起こり酸素に出逢うと、複雑な連鎖反応が省略されて、極めて短時間に直接酸素との熱酸化反応が起こり、高温高速度で燃焼するのである。
励起されず解離しない分子は、その共有結合分子形態が、約５５０℃で燃焼し始める水素が外殻に存在し、７００〜８８０℃にならないと燃焼しない炭素が、内芯に存在する構造であるため、どうしても内芯に燃え残りが出来、炭素の二重結合状態、即ち黒煙が排出ガスに混入したり、三重結合状態の粒状黒煙が出来、排出ガスに混入されるのである。
この燃焼の仕方は、圧縮熱で自然点火する方式の内燃機関、即ちサバタサイクル機関、ディーゼルエンジンの燃焼に多発する。
通常、燃料の圧縮室内、つまりエンジンのシリンダー内での燃焼火炎速度は、前述の如く、１５〜２５ｍ／ｓｅｃで、燃焼温度は、２，３００〜２５００℃であるが、共鳴エネルギーにより燃料分子が励起され原子間解離まで進められていると、がちがちにコンピューターで電子制御された内燃機関でも、火炎速度は３０〜５０ｍ／ｓｅｃに、燃焼温度は２，７００〜３，２００℃と飛躍的に向上し、発熱量も１０，０００ｋｃａｌ／ｋｇ前後が、１５，０００ｋｃａｌ／ｋｇ以上に向上し、火炎色は殆ど紫外色に近い完全高温燃焼になる。
このような高温、高速燃焼は燃焼室壁面を加熱することがないので、エンジン温度が上昇せず、ラジエーターなどによる熱損失も減少するのでエネルギー効率が上がるばかりか、ノッキングを抑制し、希釈燃焼（リーンバーン）を可能にする。

燃料分子が流体で使用される状態において、共鳴エネルギーによって、分子が励起されると電子を放出するが、その分子流体を導電管路に通流させ、且つ導電セラミックによって更に放出電子を共鳴の枠外に取り出し、励起解離状態を維持する。

共鳴励起する燃料の特性を、活かして燃焼性を改良して出力を向上せしめ、裏返して燃費低減を向上させると共に排出ガスを低減する。

この燃焼技術により、全ての内燃機関を小型軽量化し、高価な電子制御による燃焼制御の構成が不要になり、内燃機関のコストダウンを可能にし、併せて燃費低減率を向上、地球温暖化の排出ガスを削減した。

図に示す如く、単純且つ堅牢な構成であるため安価にでき、安定した機能を保持し、容易に製作出来て広範に実用化可能な共鳴エネルギー付与方法と装置の提供を目的とする。

以下、本願発明の実施の形態を図１、２に基づいて説明する。

図１と２に示す如く、各エネルギー共鳴付与を磁性金属室内に構成し、燃料分子を符号７の入り口蓋から矢印符号２１の様に入れ、符号２２の矢印の如く符号９の電気絶縁ブッシュを経由してから、符号２３の矢印の如く、接触嵌入構成する符号１１のねじが形成された導電金属軸を経由し、符号１５の荷電されたり、加熱されると赤外線を発光放射する通電赤外線（酸化アルミナや酸化チタンの如き一度焼成されたものを炭素パウダーに埋没させ再焼成すると絶縁性が消え導電状態に変化する）放射セラミックの内部を符号２４の矢印の如く通流してから、そのセラミックに接触して嵌入構成された符号６の非磁性金属ねじに穿たれた穴より、符号２５の如く、赤外線が放射されたエリアに流出される。
他方、符合３の中央スペーサーヨークに、符号２の磁石を左右両側から反発状態に、符号４の掃引ヨークを吸着させて密着、符号５のねじ込みスペーサーで、双方が中央スペーサーヨークに密着すると、符号１に内接する符号３の中央スペーサーヨークを伝わり、符号４の両ヨークに異なった掃引磁界が構成される。
この符号２，３，４を符号５と符号６で構成された磁石ブロックを、符号１の磁性金属外側ケースの中央に、符号３のスペーサーヨークが密着する状態で内装されると、符号４の掃引ヨークとで構成される隙間に勾配のある強力な磁界が発生する。
符号４の掃引ヨークが、符号１の磁性金属外側ケースとで構成される左右の勾配隙間は異なった状態にして、水素と炭素の異なった共鳴エネルギーを付与する様に構成する。
それぞれに励起され電子放出状態にして、符号２６〜３１の矢印のまで通流させると、符号１〜５の導電体を経由する事になり、符号１６のセラミックボール篭に内装された、符号１７のガンマー放射線のチタン・セラミックボールに浴して、符号３２の矢印の如く流れて、再度符号６の非磁性金属ねじに穿たれた穴に入り、それに嵌合されている右側の符号１５の導電セラミックに接触しながら通流させると、放出された電子は、符号１の磁性金属ケースに導線を結線すれば、その電子はマイナスに電荷しているため、容易に反応系外に取り出されエネルギーの励起状態は継続、更に解離が進んだ状態で、他方の出口から燃焼機関に供給される。

更に詳細に説明すると、図１は、本願発明を実施化する為の単純且つ最良の構成形態を示す一部断面の長手方向側面図、図２は、図１の簡略表示した一部断面の側面図であるが、請求項１，２，３の共鳴エネルギーを付与する方法と実用化装置に関わるもので、符号１５の左側の炭素を含浸した導電セラミックに通電して赤外線を、符号２の磁石、符号３の中央スペーサーヨーク、符号４の掃引ヨークと符号５のねじ込みスペーサーで、第１次区域掃引磁界では水素原子に、第２次区域掃引磁界では炭素原子に対応するように構成してある。
燃料分子を符号７の流入口より、符号２１〜３５の矢印の方向に流入せしめ、符号８の出口蓋より燃焼機関の噴射ポンプに送る。
前述の通り、原子には固有の共鳴振動数があり、炭素の共鳴振動数と水素の共鳴振動数には大差がある。共鳴が水素原子だけなら、炭素原子との間の結合力が勝り、電子が放出される力が潜在化し、共鳴解離は顕在化しない。
此の二つの電子共有による結合原子を、同一高周波共鳴振動内で、前述の如く二つの異なった掃引磁界を構成する事によって、燃料分子に共鳴エネルギーを全体付与し解離率を増大促進する。
共鳴エネルギーの励起状態を維持する効果をもたらすのは、放出された電子を、効率よく反応系の枠外に確実に取り出すことであり、共鳴エネルギーの付与には加熱現象が伴うため、保温特性の高い材料がが選択される。

符号７と８は、燃料分子流体が外気の影響を遮断する蓋であり、符号１３，１４は、空気の混入を避ける密閉機能のオイルシールである。
通常サバタサイクル、ディーゼルエンジンの燃焼では、空気の混入が有ると、エンジンは始動しないが、本願発明の装置が燃料供給器系に連結されると、燃料分子が燃焼性の良いものに変化するため、多少の空気混入があっても、エンジンは始動するのであるが、多少燃焼が不安定になる。
従って、噴射ポンプまでは可能な限り、密閉を保つ必要があり空気の混入は極力避けたい。
図２の符号１８−１及び符号１８−２は、符号１５の通電赤外放射セラミックを荷電して、赤外線を放射させる電源であり、符号１９と２０は、その導電線である。符号１２は、符号１１の導電金属軸の締め付けナットであると同時に、符号１８−１の電源を繋ぐ。
符号３７は、符号３の中央スペーサーヨークと符号６の非磁性金属ねじを固定するノックピンである。
以上、図示及び説明の如く構造は至って具体的であり、製作も通常の機械加工技術で容易に工作でき、広範な用途で実用化が可能であり、且つ安定した効果が得られ、請求項１，２の方法は実用化して立証されており、且つ請求項３の装置は完成している。

燃料分子の共鳴によるエネルギー励起状態は、全てが電荷したマイナスの電子放出であり、電気として外部に導き出し処理できる。確実に系の外枠に取り出すには、通電セラミックとセラミック・チタンボールの役割が効果的で、特許請求の範囲にも記載する如く、反応中間体抑制の方法は完成する。

内燃機関を搭載して走行したり、作業する装置に於いて、船舶や走行機構に金属のキャタピラー及び金属の軌道車輪が構成されているものは、放出電子が容易にアースされるので、本願発明の装置は効果的に利用できるが、電気的に絶縁性の高いゴム車輪では、充分な効果を期待できない。従って、タイヤ自体を導電性の高いものを構成するか、電源電池のマイナス極に容量の大きい導線で結線するか、直接アースを装着することが望ましい。
アースは、金属ボディーを経て地球に電子を放出するが、常時接触して走行しても摩滅に対して耐久性の高い、且つ交換性のあるものが望ましい。

本願発明の実施は、図１，２に示す構造のもので、排気量５０００ＣＣ、のディーゼルエンジン・ガソリンエンジン搭載の車、燃料分子の流量が、常時１２０Ｋｍ／Ｈｒ走行を基準条件にした装置にしてある。

上記の装置で２種類の実走行テストを行い、以下の結果を得た。
コンピーターで厳しく電子制御された３０００ＣＣ１２０ＨＰのガソリンエンジン車で実走行の場合、常にエンジンのラジエーター温度が水平位置より下回り、ハイオクガソリン使用のエンジンがレギュラーガソリンで燃焼し、約２０，０００Ｋｍの走行で燃費が４５％アップした。
また２０００ｒ，ｐ，ｍ，で８０ｋｍ／Ｈｒ速度に滑らかに到達し登坂力がつき、ハイトップギヤーで７／１０００の登り勾配にも関わらずノッキングなしに、アクセルの踏み込みもなく、その儘１２０Ｋｍ／ｈｒまで滑らかに加速し、更にエンジン音が消えた。
この結果から希釈燃焼するエンジンを搭載する実験は出来ないにしても、可能性は以上の現象変化から充分に予測され、小型化した希釈燃焼エンジンの開発が期待出来る。
但し、電子制御のディーゼル・エンジンを始動する場合はは、どうしても前の燃え残りがシリンダー内にあり、僅かに黒煙を瞬間排出するが、電子制御されていない旧式のトラックでは、高速高温燃焼が起こり、それら燃え残りの排出ガスは無調整で解消した。以上説明の如く、本願発明の方法と装置は、実走行テストにおいても当初の目的を達成した。

は、本願発明の炭化水素分子の共鳴エネルギー付与方法の構成を示す長手方向一部断面の側面図であ。 は、［図１］の簡略一部断面の側面図である。

符号の説明

１、磁性金属外側ケース。２、磁石。３、中央スペーサーヨーク。４、掃引ヨーク５、ねじ込みスペーサー。６、非磁性金属ねじ。７、入り口蓋。８、出口蓋。９、電気絶縁ブッシュ。１０、導電金属ブッシュ。１１、導電金属軸。１２、締め付けナット。１３、１４、オイルシール。１５、通電赤外放射線セラミック。１６、セラミックボール篭。１７、γ（ガンマー）放射のセラミック・チタンボール。１８−１、プラス直流電源。１８−２、マイナス直流電源。１９、２０、電導線。２１、炭化水素燃料分子入り口。２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９、３０、３１、３２、３３、３４、３５、炭化水素燃料分子の流れを示す矢印。３６、はエンジン室へ送る矢印。３７、は符号３と符号６を嵌合固定するノックピンである。

Claims (3)

1. アルミナやチタン磁器などの焼成されたセラミックをカーボンパウダーの中に埋没させ、再度加熱焼成すると黒色の状態に変化し、再焼成前は電気不良導体であった当該セラミックが電気良導体に変化するが、荷電するか、８０〜７００℃に加熱すると赤外線を放射する。その放射する赤外線の３μ〜８μ波長は、殆どの炭化水素分子、つまり燃料分子のエネルギー共鳴吸収波長帯にあり、その赤外線を放射されると、炭素と水素間の結合電子に振動回転のエネルギーが共鳴付与されて、原子間の結合力が弱まり解離容易な状態が醸成されるが、このような通電セラミックを利用して炭化水素分子に赤外線エネルギーの共鳴付与する方法。
2. 請求項１のアルミナやチタン等の磁器セラミックを球状に焼成し、チタンの合成粉末を表面に塗布して再焼成するか、初めからチタンを焼成するか、又はチタンより溶融温度の低い粉末を混入して球状に焼成し、該低温物質を溶出させ、ポウラス状の多弘質状にしたセラミックから放射されるγ（ガンマー）線の放射により結合電子を叩き出して、炭化水素分子を解離し放出電子を励起反応系外に運び出す装置。
3. 炭化水素分子が燃料に供され、燃焼させられるとき、水素と炭素が完全に解離して酸素と会合させないと燃焼は進行しない。そのために圧縮や点火により熱エネルギーを付与して分子を熱励起し、炭素と水素を解離させながら、遊離基に推移せしめるのであるが、複雑な反応中間体に変化して、シリンダー壁面などに衝突を繰り返し、空気中の酸素と会合し燃焼を進行させるのであるが、燃焼に至るまでに時間を要し、遊離基同志や反応中間体のぶつかり合いなどによって、折角分裂解離した水素と炭素が再び結合したりして、元の分子状態に戻ったりするが、解離容易な励起状態が、完全燃焼を妨げる基底状態へ瞬時に戻らない様にするために、赤外線、強磁界、放射線等を用いたエネルギーの共鳴付与によって、解離に容易に進行する様、そのエネルギー付与によって放出された電子を共鳴系の枠外へ取り出して分子のエネルギー励起状態を維持するため、装置に熱伝導性の低い金属で構成される室内に赤外線を照射する方法に於いて通電して表面が７００〜８０℃になるような炭素を焼成含浸する、通電を可能にしたセラミックに荷電するか加熱することよって得られる３μ〜８μの赤外線を発光せしめ、その中に燃料分子を流して振動、回転の吸光共鳴エネルギーで励起させ、更に最初は、０．０８６〜０．２５テスラー（８６０〜２，５００Ｇ：ガウス）の掃引磁界内を、次いで０，７〜０．９２テスラー（３，７５０〜９，２００Ｇ：ガウス）の掃引磁界内を通過させ、水素だけでなく炭素に対しても、同時に高準位にエネルギー励起させしめて、結合電子の放出を確実にし、チタンセラミックの放射線（主としてγ線＝ガンマー線）の少なくとも１分子当たり、３０ｅＶ（エネルギーボルト）が放射される状態で結合電子を叩き出す。
   そのようにして放出された電子を共鳴反応系の枠外へ、再び通電セラミックを経て取り出す事により、共鳴エネルギーを付与された状態の分子を、励起したまま維持して、燃焼の時に反応中間体を生成させない炭化水素燃料の燃焼改良装置。

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