JP2009180191A

JP2009180191A - 燃焼活性化シート

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Publication number: JP2009180191A
Application number: JP2008021537A
Authority: JP
Inventors: Kazuyoshi Okamoto; 一義岡本
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-01-31
Filing date: 2008-01-31
Publication date: 2009-08-13

Abstract

【課題】内燃機関に貼着することにより燃料の燃焼を活性化させる燃焼活性化シートを提供する。
【解決手段】燃焼活性化シート１は、例えば耐熱性シート材から形成された基材２と、基材２の第１主面上に微量放射線放射物質及び金属酸化物を含有する所定の燃焼活性化材を合成樹脂材により結合してなる活性化材を塗布して形成した活性化層３と、活性化層３上に耐熱性シート材から形成された基材４と、基材２の第２主面上に粘着剤を塗布して形成した粘着層５とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関に貼着することにより燃料の燃焼を活性化させる燃焼活性化シートに関する。

地球温暖化に対する二酸化炭素削減意識が近年高まりつつあり、特に、原油価格の高騰を機に自動車の燃費への関心は高い状況にある。例えば、財団法人運輸低公害車普及機構では、燃費向上に有効な機器・装置の普及を図ることを目的としており、自動車優良環境機器・装置評価公表事業の規定集を提案している。この規定集では、対象となる機器が燃費の改善に寄与するものとして、以下のような要件を規定している。即ち、公的な燃費、排出ガス試験法で測定可能なものであること、装着後直ちに効果を発揮するものであること、異なる燃料類、潤滑油、添加材等及びこれらの燃料への混和、添加等を行う装置等ではないことや、ＥＣＵ（電子制御ユニット）等の制御システムに関するものではないことが規定されている。ここで、対象となる機器・装置としては、取付け、取外しが可能で交換できるもの、例えばエアフィルター等に張り付けるシール状のものや給油口に挿入する機器等が挙げられる。

燃費の向上や排気ガスの無害化のための従来技術としては、所定の天然鉱石を主原料とする燃焼効率活性剤を、車両のエンジンに外気を取り入れる部分であるエアクリーナ等に散布する技術（例えば、特許文献１参照。）や、空気濾過洗浄器に吸入空気活性剤として、トルマリン等を使用する技術（例えば、特許文献２参照。）が開示されている。

特開２００６−２２０１２６特開２００５−３２０９２６

しかしながら、特許文献１や特許文献２に記載された技術は、異なる燃料類、潤滑油、添加材等及びこれらの燃料への混和、添加等を行う装置等に該当するため、上述した自動車優良環境機器・装置評価公表事業の規定集の基準を満たすものではない。

本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、異なる燃料類、潤滑油、添加材等及びこれらの燃料への混和、添加等を必要とせずに内燃機関の燃料の燃焼効率を向上させる燃焼活性化シートを提供することを目的とする。

本発明に係る燃焼活性化シートは、内燃機関に貼着されることにより、燃焼効率を向上させる燃焼活性化シートであり、少なくとも耐熱性シート材から形成した第１の基材と、上記第１の基材の第１主面上に微量放射線放射物質及び金属酸化物を含有する所定の燃焼活性化材を合成樹脂材により結合してなる活性化材を塗布して形成した活性化層と、上記第１の基材の第２主面上に粘着剤を塗布して形成した粘着層とから構成され、上記粘着層を介して上記内燃機関の空気供給部の外側面に貼着されることを特徴としている。

本発明に係る燃焼活性化シートによれば、内燃機関の空気供給部の外側面に貼着することによりシリンダーに供給する空気を活性化させることで、内燃機関の燃料の燃焼効率を向上させて燃費の向上を図るとともに排気ガスの清浄化を図ることができる。また、本発明に係る燃焼活性化シートによれば、その取付け、取り外しを容易に行うことができる。さらに、本発明に係る燃焼活性化シートによれば、異なる燃料類、潤滑油、添加材等及びこれらの燃料への混和、添加等を必要としないとする自動車優良環境機器・装置評価公表事業の規定集の基準に適合する。

以下、図面を参照しながら、本発明を適用した具体的な実施の形態について説明する。図１は、燃焼活性化シート１の断面を模式的に示す図である。本実施の形態における燃焼活性化シート１は、例えば耐熱性シート材から形成された基材２と、基材２の第１主面上に微量放射線放射物質及び金属酸化物を含有する所定の燃焼活性化材を合成樹脂材により結合してなる活性化材を塗布して形成した活性化層３と、活性化層３上に耐熱性シート材から形成された基材４と、基材２の第２主面上に粘着剤を塗布して形成した粘着層５とを備える。

図２は、燃焼活性化シート１を内燃機関１０に適用した例を模式的に示す図である。内燃機関１０は、例えば、吸入空気を濾過するエアクリーナ１１と、シリンダー１２と、燃料タンク１３と、マフラー１４と、ラジエター１５とを備える。燃焼活性化シート１は、図２に示すように、例えば内燃機関１０の空気供給部であるエアクリーナ１１や吸気管１６の外側面に貼着されることにより、シリンダー１２に供給する空気を活性化させることで、内燃機関１０の燃料の燃焼効率を向上させて燃費の向上を図るとともに排気ガスの清浄化を図ることができる。

基材２としては、例えば耐熱性シート基材である繊維状のガラス、カーボン、合成化学繊維等を使用することができる。本実施の形態では、耐熱性に優れ、曲げ性、加工性を有し、化学処理に安定であり、軽量かつ高強度であること等を考慮して、ガラス繊維からなる織布のガラスクロス、特にガラス繊維を縦横に編んで布状からなり、その曲げ性が良好なＦＲＰガラスクロスを使用するのが好ましい。なお、耐熱性に優れ、曲げ性、加工性を有し、化学処理に安定であり、軽量かつ高強度であるようなものであれば上述したもの以外を基材として使用してもよい。

活性化層３は、例えば微量放射線放射物質及び金属酸化物を含有する所定の燃焼活性化材を合成樹脂材により結合してなる活性化材を塗布して形成されている。活性化材には、例えば電離放射線及び／又は電磁波を放射する鉱石を素材とした粉末を用いることができる。電離放射線及び／又は電磁波を放射する所定の鉱石としては、ラジウム鉱石、ゲルマニウム鉱石、ウラン鉱石、セラミック、トルマリン鉱石、蛇紋岩、麦飯石、黄土石、天寿石、ブラックシリカ鉱石等を適宜選択して使用することができる。ここで、電離放射線とは、原子や分子を電離する能力を有する放射線をいう。本実施の形態では、効果的に空気を活性化させる観点で、ラジウム鉱石、蛇紋岩を使用するのが好ましい。また、燃焼活性化材に含有される金属酸化物としては、例えば酸化チタン（ＴｉＯ_２）を使用するのが好ましい。

本実施の形態では、活性化層３として電離放射線及び／又は電磁波を放射する鉱石を素材とした粉末と酸化チタン粉末とを混合した燃焼活性化材を活性化材として用いた燃焼活性化シート１を内燃機関１０の空気供給部の外側面に貼着することにより、シリンダー１２に供給する空気を活性化させることで、より効果的に内燃機関１０の燃料の燃焼効率を向上させて燃費の向上を図るとともに排気ガスの清浄化を図ることができる。

また、活性化層３に用いられる燃焼活性化材は、その重量を空気の活性化が不十分にならない程度とするのが好ましい。活性化層３に用いられる燃焼活性化材は、その重量が合成樹脂材の重量に対して少なすぎると空気の活性化が不十分であり、その重量が一定量を超えると空気の活性化の効果が一定となるためである。

なお、活性化層３に用いられる燃焼活性化材は、その種類が上述したものに限定されるものではなく、例えば内燃機関１０のシリンダー１２に供給する空気の活性化が向上するような他の材料を使用することも可能であり、配合方法も上述した例に限定されるものではなく、適宜変更することができる。

また、本実施の形態では、シリンダー１２に供給する空気の活性化をより向上させるために、活性化層３に含有される微量放射線放射物質及び金属酸化物を粉末状にして使用するのが好ましい。微量放射線放射物質及び金属酸化物の粒度としては、１〜５０〔μｍ〕程度にしたものを使用するのが空気を効果的に活性化させる点で好ましく、本実施の形態では、特に微量放射線放射物質及び金属酸化物を配合する合成樹脂材への分散性、担持性等を考慮して、粒度が４０〔μｍ〕程度のものを使用するのが好ましい。

活性化層３に用いられる合成樹脂材としては、例えば放射線を吸収しない熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂等を使用することができる。熱可塑性樹脂としては、ポリスチレン（スチロール樹脂）、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合合成樹脂（ＡＢＳ樹脂）、ポリアミド（ナイロン）、ポリカーボネート、ふっ素樹脂、塩化ビニル樹脂（ポリ塩化ビニル）、メタクリル樹脂（アクリル樹脂）等を使用することができる。熱硬化性樹脂としては、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂等を使用することができる。本実施の形態では、燃焼活性化材を混合させた際にその活性が低下しない点、担持性が優れている点等を考慮して、熱可塑性樹脂であるポリエステル樹脂、特にＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastics）グラスファイバ用のポリエステル樹脂を使用するのが好ましい。なお、燃焼活性化材を混合させた際にその活性が低下せず、担持性に優れているものであれば、上述したもの以外の材料を使用してもよい。

また、基材２には活性化層３上に耐熱性シート材から形成した基材４が接合されている。換言すると、燃焼活性化シート１は、基材２及び基材４で活性化層３を挟み込む構成とすることで厚み等がほぼ一定となるように成形を可能にするとともに、その強度を向上させることができる。基材４としては、例えば耐熱性シート基材である繊維系のガラス、カーボン、合成化学繊維等を使用することができ、本実施の形態では上述した基材２と同様の理由でＦＲＰガラスクロスを使用するのが好ましい。

粘着層５は、基材２の第２主面上、即ち、基材２において活性化層３が塗布されていない主面側に設けられている。この粘着層５としては、例えば燃焼活性化シート１を空気供給部の外側面に対して容易に着脱可能とするとともに耐熱性を有する粘着剤を用いることができる。例えば、粘着層５として剥離紙（図示せず）を備えた耐熱性を有する両面テープを用いることにより、燃焼活性化シート１の貼着を容易にすることができる。また、粘着層５の粘着部が剥がれてしまうことを防止するために、燃焼活性化シート１を内燃機関１０の空気供給部等に貼着する前に、内燃機関１０の貼着する部分をブレーキクリーナ等で予め脱脂しておくことが好ましい。本実施の形態では、内燃機関１０の空気供給部等の構造体に手を加えずに着脱可能とすることが可能であれば、上述したような貼着以外の方法を採用してもよい。例えば、空気供給部であるエアクリーナ１１に燃焼活性化シート１を装着する場合には、エアクリーナ１１本体を包み込むようにして取付けてもよい。また、例えば燃焼活性化シート１を空気排出部であるマフラー１４に配置する場合には、燃焼活性化シート１がマフラー１４に密着するように耐熱性を有する材料、例えばアルミ箔で燃焼活性化シート１の外側から巻きつけてもよい。なお、粘着層５は、基材２の一主面ではなく基材４の一主面に設けるようにしてもよい。

本実施の形態に係る燃焼活性化シート１は、例えば内燃機関１０の空気供給部の外側面に貼着することを考慮して、活性化層３に配合する合成樹脂材を硬化させた後の厚さを、はさみ等で容易に加工が可能となるようにするのが好ましい。具体的には、燃焼活性化シート１は、活性化層３に配合する合成樹脂材を硬化させた後の厚さを１〜２〔ｍｍ〕程度とするのが好ましい。また、燃焼活性化シート１は、例えば内燃機関１０の空気供給部の外側面に貼着することを考慮して、その縦及び横の長さが、それぞれ５０〜３００〔ｍｍ〕となるような正方形や長方形に成形するのが好ましい。ここで、燃焼活性化シート１の形状は、正方形や長方形に限定されるものではなく、内燃機関１０の空気供給部等に対して取付け、取外しが容易な形状であればいずれの形状でもよく、例えば菱形、円形、楕円形等の形状を採用することができる。

以上のような燃焼活性化シート１は、例えば内燃機関１０の空気供給部であるエアクリーナ１１の外側面に貼着することにより、例えば自動車エンジンのシリンダー１２に供給する空気を活性化させるため、燃料の燃焼効率が大幅に高まり、燃料消費率の低減（燃費の向上）及び排気ガス（ＣＯ（一酸化炭素）、ＨＣ（炭化水素）、ＮＯｘ（窒素酸化物）、ＣＯ_２（二酸化炭素））の清浄化を促進することができる。また、本発明に係る燃焼活性化シート１によれば、その取付け、取り外しを容易に行うことができる。さらに、燃焼活性化シート１は、異なる燃料類、潤滑油、添加材等及びこれらの燃料への混和、添加等を必要としないとする自動車優良環境機器・装置評価公表事業の規定集の基準に適合する。

さらにまた、燃焼活性化シート１は、空気供給部とともにシリンダー１２や空気排出部にも貼着されることで、より効果的に燃料の燃焼効率を向上させることができる。例えば、燃焼活性化シート１は、エアクリーナ１１とともにマフラー１４、排気管１７等の空気排出部にも貼着されることで、例えば渦巻き状に排出される排気ガスが直線状に排出されるようになるため、エンジンブレーキ作用が減少する。これにより、内燃機関１０の燃料の燃焼消費率をさらに低減させることができる。

また、燃焼活性化シート１は、貼着する枚数を所定の枚数に増加することで、より効果的に排気ガス（ＣＯ、ＨＣ、ＮＯｘ、ＣＯ_２）の清浄化を促進させ、排気ガス濃度を効果的に低減させることができる。さらに、燃焼活性化シート１は、ラジエター１５、ラジエターホース１８、燃料供給管１９に貼着されることでも、燃料の燃焼効率を向上させることができる。さらにまた、燃焼活性化シート１は、例えば、はさみ等で加工することができるため、その大きさを適宜調整することができるとともに、容易にその取付け、取り外しを行うことができる。このように燃焼活性化シート１は、目的に応じて使用できるため使用形態において汎用性がある。

なお、本実施の形態に係る燃焼活性化シート１は、その使用対象が内燃機関１０の一例である自動車エンジンに限定されるものではなく、例えば発電機やポンプ等の自動車エンジン以外にも適用することができる。

次に、本発明の具体的な実施例について説明する。なお、本発明は、以下に示す実施例で用いる実験条件の末節に限定されないのは明らかである。

〔実施例〕
微量放射線の放射量が異なる所定のラジウム鉱石の粉末の混合物（粒経４０〔μｍ〕）を４０〔ｇ〕、蛇紋岩粉末（粒経４０〔μｍ〕）を２０〔ｇ〕、酸化チタン粉末（粒経４０〔μｍ〕）を２０〔ｇ〕、計８０〔ｇ〕の所定の燃焼活性化材料を量り取った。続いて、これら粉末をＦＲＰグラスファイバ用ポリエステル樹脂５００〔ｇ〕に混合させ、１〔ｍ^２〕あたりの重量が１００〜２００〔ｇ〕であるガラスクロス（１×１〔ｍ〕）に含浸させた。続いて、同一のガラスクロスを重ね合わせることで鉱石等を含んだ樹脂を挟み込み、合成樹脂材を硬化させた。続いて、合成樹脂材を硬化させた燃焼活性化シート１を２５×５０〔ｍｍ〕の大きさに切断した。

〔評価試験１〕
本実施の形態に係る燃焼活性化シート１を貼着前・貼着後におけるガソリン１０・１５モード走行状態の排出ガス試験及び燃焼消費率試験を実施した。ここで、ガソリン１０・１５モード排出ガス試験とは、日本の都市交通の走行状態を反映させたもので、シャシダイナモメータ上で所定のモードに沿って自動車を走行させ、排出ガスを測定するものである。試験は、燃焼活性化シート１の貼着前、貼着後の順で行った。試験車両としては、トヨタブレビス（ＴＡＪＣＧ１０）のオートマチック車を使用した。燃焼活性化シート１は計８枚を使用し、エアクリーナ１１に６枚、サージタンク、スロットルボディの外側面にそれぞれ１枚ずつ貼着した。また、燃焼活性化シート１は、内燃機関１０の貼着箇所をブレーキクリーナでよく脱脂洗浄をした後に貼着した。計測機器としては、シャシダイナモメータＲＤＤＹ−４１１０（株式会社堀場製作所製）、排出ガス分析装置ＭＥＸＡ−９４００（株式会社堀場製作所製）、排出ガス定容量採取装置ＣＶＳ−９１００（株式会社堀場製作所製）を使用した。

表１において、ｐｐｍＣとは、非メタン炭化水素（ＮＭＨＣ）とメタン（ＣＨ_４）及びこの両者の合計である全炭化水素（ＴＨＣ）の濃度の単位として用いられ、単位としての意味はｐｐｍと同じで、百万分の１を単位とする体積比率の概念である。また、表１における各成分の測定方法でＮＤＩＲ方式とは、ＣＯ_２のガスに光源からの赤外線エネルギーを照射することでＣＯ_２固有の波長の赤外線エネルギーが吸収されることを利用した測定方法である。さらに、ＦＩＤとは、試料ガス中の有機化合物が、水素炎の熱エネルギーによって原子レベルさらにイオンレベルに分解されることを利用した測定法である。さらにまた、ＣＬＤとは、ＮＯがオゾンと反応してＮＯ₂を生成する過程において生じる化学発光を利用した測定法である。また、カーボンバランス法とは、燃料消費量を計算するための方法であり、燃料組成（Ｃ、Ｈ、Ｎ、Ｏ、Ｓ組成〔％〕）と排ガス成分（ＣＯ、ＣＯ_２、ＨＣ、ＮＯｘ、Ｏ_２（体積濃度））が判っているときに用いられ、ＩＳＯ８１７８に準拠して「炭素供給量＝炭素排出量」という等式に基づいて排ガス排出量を求める方式である。

表１に示すように、燃焼活性化シート１を使用することで、その貼着前後の希釈排出ガス濃度を比較した際に、貼着後ではＣＯ〔ｐｐｍ〕、ＨＣ〔ｐｐｍＣ〕、ＮＯｘ〔ｐｐｍ〕、ＣＯ_２〔％〕のいずれについても排出ガス濃度を低減できる。また、カーボンバランス法による燃料消費率〔ｋｍ／Ｌ〕を燃焼活性化シート１の貼着前後で比較すると、貼着後ではその燃料消費率の値を約７〔％〕向上させることができる。

このように、燃焼活性化シート１によれば、内燃機関１０の空気供給部の外側面に貼着することにより、シリンダー１２に供給する空気が活性化して燃料との混合が促進されるため、燃料の燃焼を完全燃焼に近い状態とすることができる。したがって、燃費の向上及び排気ガスの改善を図ることができる。

〔評価試験２〕
評価試験２は、燃焼活性化シート１の貼着前後の順で行った。試験車両としては、マツダのデミオ（平成１９年式、排気量１３００ｃｃ、エンジン型式ＺＪ）のオートマチック車を使用した。１回目の測定では、燃焼活性化シート１をエアクリーナ１１に６枚貼着し、２回目及び３回目の測定では、燃焼活性化シート１をエアクリーナ１１に４枚貼着した。また、１回目及び２回目の測定では乗車人数２人（平均体重６２ｋｇ）、３回目の測定では乗車人数３人（平均体重６２ｋｇ）の条件とした。

表２に示されるように、燃焼活性化シート１をエアクリーナ１１に貼着することで、その貼着前後における時速約７０ｋｍ／ｈでの走行時の燃費を約２２％向上させることができる。

以上のように、本発明に係る燃焼活性化シート１によれば、異なる燃料類、潤滑油、添加材等及びこれらの燃料への混和、添加等を必要としないとする自動車優良環境機器・装置評価公表事業の規定集の基準に適合する。また、本発明に係る燃焼活性化シート１によれば、内燃機関１０の空気供給部の外側面に貼着することによりシリンダー１２に供給する空気を活性化させることで、内燃機関１０の燃料の燃焼効率を向上させて燃費の向上を図るとともに排気ガスの清浄化を図ることができる。さらに、本発明に係る燃焼活性化シート１によれば、その取付け、取り外しを容易に行うことができる。

燃焼活性化シートの断面を模式的に示す図である。本発明に係る燃焼活性化シートを内燃機関に適用した例を模式的に示す図である。

符号の説明

１燃焼活性化シート、２基材、３活性化層、４基材、５粘着層、１０内燃機関、１１エアクリーナ、１２シリンダー、１３燃料タンク、１４マフラー、１５ラジエター、１６吸気管、１７排気管

Claims

内燃機関に貼着されることにより、燃焼効率を向上させる燃焼活性化シートであり、
少なくとも耐熱性シート材から形成した第１の基材と、
上記第１の基材の第１主面上に微量放射線放射物質及び金属酸化物を含有する所定の燃焼活性化材を合成樹脂材により結合してなる活性化材を塗布して形成した活性化層と、
上記第１の基材の第２主面上に粘着剤を塗布して形成した粘着層とから構成され、
上記粘着層を介して上記内燃機関の空気供給部の外側面に貼着されることを特徴とする燃焼活性化シート。
上記活性化材には、電離放射線及び／又は電磁波を放射する鉱石を素材とした粉末と酸化チタン粉末とを混合した燃焼活性化材が用いられることを特徴とする請求項１に記載の燃焼活性化シート。
上記鉱石は、ラジウム鉱石、ゲルマニウム鉱石、ウラン鉱石、セラミック、トルマリン鉱石、蛇紋岩、麦飯石、黄土石、天寿石、ブラックシリカ鉱石のうちいずれか１種類又は組み合わせたものであることを特徴とする請求項２に記載の燃焼活性化シート。
上記第１の基材には、上記活性化層上に耐熱性シート材から形成した第２の基材が接合されてなることを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項に記載の燃焼活性化シート。
上記内燃機関に対して、上記空気供給部とともに空気排出部にも貼着されることを特徴とする請求項１乃至４いずれか１項に記載の燃焼活性化シート。
上記内燃機関に対して、上記空気供給部とともにシリンダーにも貼着されることを特徴とする請求項１乃至４いずれか１項に記載の燃焼活性化シート。