JP2008274919A

JP2008274919A - 吸入気プラズマ化装置に拠る内燃機関＆燃焼機器の燃焼効率向上システム

Info

Publication number: JP2008274919A
Application number: JP2007148599A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Yokomizo; 哲郎横溝
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-05-07
Filing date: 2007-05-07
Publication date: 2008-11-13

Abstract

【課題】燃料の種別、燃焼室の規模を問わず内燃機関＆燃焼機器の燃焼効率の向上に関するものであり、本発明は１００％の再現性と半永久的に外部エネルギー不要で維持されること（コストフリー）を課題とする。
【解決手段】本発明の原理法則は、燃焼に於いて圧倒的多量を占める空気中の酸素を、磁石を用いた強力な磁界中を通過させることで電離（プラズマ）状態に転換し、燃焼速度を速くする（＝強力な酸化力）ことで解決した。また、永久磁石の金属への吸着力（エネルギー）を利用することで、半永久的に安定して、ランニングコスト無しで実現することを解決した。
【選択図】図５

Description

本発明は、燃焼効率の向上、即ち環境及び省エネルギーに関するものであり、燃焼用酸化剤である酸素を電離状態へ導く工夫によって、酸化力の強いマイナスイオン状の酸素を安定的に生成転換する、燃料の種別、燃焼室の規模を問わず内燃機関＆燃焼機器の燃焼効率の向上に関するものである。

酸素の酸化力を向上させるために吸入気体の流入路に、天然鉱石や磁気元素、セラミック粉体混合樹脂、水晶粒体等を用いて、マイナスイオン、波動等を発生させて燃焼効率の向上を図るものが、これまでの技術に開示されている。（特開２００６−２１４４２１、特開２００５−３２０９５３、特開２００４−１１５６３、登録実用新案第３０９２６９７号、）

発明が解決しようとする課題

ところで、これ等の吸入気体の酸化力を高める従来技術の難点は、大型トラック、船舶等の大排気量エンジンでは燃料の種類と併せて、膨大な吸入気体に対し、安定的に酸化力を高め、その結果として燃焼率の向上効果の確認が困難なことであった。これは、波動やイオン発生体は素粒子レベルの作用であるのが原因と考えられる。また、理論空燃比から導かれるガソリン１ｃｃに必要な空気量は約８．５リットルであり、この内の酸素はその約２１％の約１．８リットルであり、燃料対酸素（酸化剤）の体積比は約１８００倍になる。つまり、本発明の原理法則は、１：１８００の比率で圧倒的多量を占める燃焼用酸化剤としての空気中の酸素の酸化力を、安定して、半永久的に、ランニングコスト無しで実現することを課題としている。つまり、圧倒的多量の物質側に工夫を加えることにより、最小のコストで、高い再現性の確立を目指したものである。

燃焼用酸化剤としての空気中の酸素の酸化力を強化する為に本発明が導入したのは、強力に形成された磁界を空気が通過する際、磁力線の作用によって空気全体が電離（プラズマ）状態となり、その中で酸素はマイナスに帯電した反応性の非常に高い電子状の酸素に形成転換される原理である。この酸素は反応性が高く極めて強い酸化力を持つ。この原理を用いることにより、プラズマ化されていない空気による通常の燃焼より燃焼が速やかにより均一に起る。燃焼速度が速くなることは、より少ない燃料で、より多い燃料と同等の燃焼を起こすこととなり、本発明が目指す燃焼効率の向上と言う課題が果たされるものである。

課題を解決するための手段

この流入空気全体を、電離（プラズマ）状態に転換するエネルギーは、磁石の磁力線による金属への吸着力（エネルギー）を利用することで解決する。強力な磁界を作り出すのに電磁石も有効であるが、ネオジウム磁石、サマリウムコバルト磁石等の永久磁石を用いて強力な吸着力下にある磁界を創り出すことで、半永久的に流入空気を電離（プラズマ）状態に転換するエネルギーをコスト無しで得ることが可能となる。

この強力な吸着力下にある磁界を創り出す為の磁極配列は、先ず横方向に同極並列で磁石を並べたものを複数造り、それを上下で異極対向となるようにグリッド（格子）状に配置（図５）する。この磁界フィルターは、流入空気又は酸化剤の流入の障害にならないように留意して構造を決定する。

磁界フィルターの空気又は酸化剤が通過する空隙は、金属片を強力に吸着するレベルであり、１．５グラムの金属片を１００個、直径１５ｃｍの円状の磁界フィルターへ１ｍの高さから自由落下させても、全てフィルター内に吸着される磁界強度である。つまり、１５０グラムの金属を全く通さない磁界中を、空気又は酸化剤が通過する際、強力な磁力線によって気体の原子＆分子中の電子が飛び出し電離する。この、形成された強力な磁界が、半永久的に外部エネルギー不要で維持されることにより、本発明の課題を解決する。

発明の効果

理論空燃比に於ける燃料対酸素（酸化剤）の体積比は１：１８００であり、圧倒的多量を占める燃焼用酸化剤としての空気中の酸素を電離（プラズマ）状態に転換した結果、炭化水素と結合する速度が速くなる（＝酸化力の強化）ことにより、燃料の種別、燃焼室の規模を問わず、内燃機関＆燃焼機器の燃焼効率の向上を得ることが実現した。一例を挙げると、燃焼効率向上の確認に於いて最も判別し易いのは、車両搭載のエンジンに於ける燃費であるが、本発明の吸入気プラズマ化装置を装着した大型トラック１５台（１０，０００ｃｃ以上、メーカー、車種、年式問わず）に於いて、乗車条件（アクセル・シフトチェンジ等）を指定する事無く、全て１２％以上の燃費改善が確認された。１０，０００ｃｃのエンジンが毎分２，０００回転で動いた場合、１分間で１万リットル、毎秒約１６７リットルの空気がエンジンに吸入されるが、１時間６０万リットルもの膨大な空気中の酸素に対し、常に物理的に安定して電離（プラズマ）状態に転換している結果が、１００％の再現性で効果として確認された。

燃焼の調節に最も重要な要素は、燃料の質量と空気の質量の比であるが、ガソリンエンジンを例に取ると、燃焼による出力（パワー）と燃料消費率の関係、空気中の酸素が全て燃料との完全燃焼に使われる場合の理論空燃比をグラフに表すと（図１）の様になる。理論空燃比より燃料が濃い方が出力が大きくなっているが、これは、燃焼速度（酸素分子が燃料の分子に出会う確率が高くなる為）の違いによって発生する現象である。
本発明の吸入気プラズマ化装置に拠っての電離（プラズマ）状態に転換された空気中の酸素分子は、通常の状態で燃焼室に導入される空気中の酸素分子とは異なり、反応性が高いマイナスイオンに帯電しており、明らかに燃料分子との結合（反応）速度が速くなる。この燃焼速度が速くなった分、（図１）グラフ中にあるように、出力が大きくなる。これも、一例を挙げると、排気量２０００ｃｃの普通乗用車（オートマチック車）がそれまで時速７０ｋｍを維持する際、毎分１５００回転を要していたのに、吸入気プラズマ化装置装着後、毎分１３００回転で走行できるように変化した。これは、オートマチックトランスミッション車であるが故、走行時のフリクション（抵抗）と出力の拮抗で、エンジンの回転数が決まる為、１３００回転で１５００回転時と同じ出力（パワー）が発生していることを示したものと言える。つまり、燃焼速度が速くなることは、より少ない燃料で従来以上の出力（パワー）を獲得する事であり、それは、完全燃焼に近い燃焼を実現する事とも同義である。

安定した物理法則で燃焼にとって大量に必要とする空気を電離（プラズマ）状態に転換することにより、酸素は炭化水素（燃料）と結合する速度が速くなる（＝酸化力の強化）ため、より少ない燃料で従来以上の出力（パワー）を獲得する効果を得ることが確認出来た。つまり、燃焼効率の向上を１００％の再現性で実現する効果が得られた。

本発明の吸入気プラズマ化装置の形態は、先ず、設置概念図（図２）と取り付け実施例（図３）にあるように、発明品本体の設置箇所は、燃焼室へ空気を導入する吸入気導入管の途中に磁界フィルターを設置することで構成される。

次に、強力な磁界を創り出す為には、吸入気導入管が小径の場合（図４）、磁石は導入管の外側に異極対向で設置するが、吸入気導入管が大径の場合（図５）、導入管の内側に先ず横方向に同極並列で磁石を並べたものを複数造り、それを上下で異極対向となるようにグリッド（格子）状に配置。磁石が流入空気又は酸化剤の流入の障害にならないように、断面形が流線型のカバーを取り付ける。

この発明は、燃焼する際に不可欠な空気側（酸素側）への工夫であることから、燃料が天然ガス、プロパン、アルコール、灯油（含：ケロシン等のジェット燃料）、ガソリン、軽油、各種重油等の全ての燃料に対し、燃焼効率の向上を図ることが可能であり、燃焼室の種類・規模を問わず内燃機関＆燃焼機器の燃焼効率の向上を図ることが可能で、省エネルギー・環境保護の分野からも産業上の利用性が充分にある。

燃焼による出力（パワー）と燃料消費率の関係を表したグラフ。吸入気プラズマ化装置の設置概念図吸入気プラズマ化装置の取り付け実施例吸入気導入管が小径の場合の吸入気プラズマ化装置本体構成図吸入気導入管が大径の場合の吸入気プラズマ化装置本体構成図

符号の説明

１吸入気プラズマ化装置
２吸気口
３導入管
４燃焼室
５排気管
６排気口
７空気
８プラズマ化された空気（酸素）
９排気ガス
１０エアークリーナーボックス
１１エアーフィルター
１２磁石
１３小径の導入管
１４大径の導入管
１５大径の導入管内部にセットする格子状フレーム（構造体）
１６流線型のカバー

Claims

燃焼用気体である酸素を、吸入気プラズマ化装置に拠って電離状態のプラズマに転換し、転換された反応性の高いマイナスイオン状の強い酸化力を持つ酸素が、内燃機関＆燃焼機器の燃焼室に導入され、燃焼効率を向上させるシステム。
燃焼室の直前に配置される吸入気プラズマ化装置は、電磁石、永久磁石等の磁力線によって形成される強力な磁界をフィルター様に有する部品の内部を燃焼用気体である酸素が通過するように設計された基本構造を持つもので、酸素が磁界フィルターを通過する際、電離状態のプラズマに転換されるが、その転換用エネルギーは吸入気プラズマ化装置の部品構成だけで担保保証されるもので、安定した性能と高い耐久性、皆無のランニングコストを特長とした燃焼効率を向上させるシステム。
吸入気プラズマ化装置は、燃焼において必要な空気と燃料が例えばガソリンが完全燃焼する理論空燃比が１４．７であり、つまりガソリン重量１に対し、空気重量１４．７とされていることから原理考案された装置であり、重量比で１４．７倍を必要とする空気＝燃焼用気体中の酸素の酸化力を皆無のランニングコストで安定して強化することによって、燃料の種別、燃焼室の規模を問わず燃焼効率の向上を実現するシステム。
請求項１請求項２及び請求項３のシステムを装着したロケットエンジン、ターボジェットエンジン、ターボファンエンジン、ターボプロップエンジン、４サイクルエンジン、２サイクルエンジン、ロータリーエンジン、ディーゼルエンジン等の動力用内燃機関。
請求項１請求項２及び請求項３のシステムを装着したストーブ、ファンヒーター、家庭用ボイラー、大型ボイラー、農業用ハウスボイラー等の熱源用燃焼機器。