JP2010185356A

JP2010185356A - エンジン燃焼効率改善方法及びエンジン燃焼効率改善装置

Info

Publication number: JP2010185356A
Application number: JP2009029745A
Authority: JP
Inventors: Yuta Saito; 祐太齋藤; Junsuke Sugito; 旬亮杉藤
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-02-12
Filing date: 2009-02-12
Publication date: 2010-08-26

Abstract

【課題】稼働中のエンジンには全然手を触れることなく、しかもエンジンの知識が全然ない者でも問題なく作業が出来て、簡単に燃焼効率を改善させ、少なくとも１０％〜２０％の省エネルギーを達成させることが可能なエンジン燃焼効率改善方法及びエンジン燃焼効率改善装置を提供することを目的とする。
【解決手段】微弱赤外線を放出する物質３を空気１と接触させることにより、該空気に含まれている水蒸気を前記微弱赤外線によって分子振動を励起させ、該励起された水蒸気を含む空気をエンジンの燃焼用としてエンジンルーム６に送風することを特徴とするエンジン燃焼効率改善方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンとエンジン関連部品を改造することはなく、燃焼効率を改善できるエンジンの燃焼効率改善方法及びエンジン燃焼効率改善装置に関する。

エンジンの燃焼効率の改善は、直接省エネルギーに結びつくので、エンジン各部の改良や燃料の改善は著しく進歩を遂げたのが現状である。例えば、特許文献１にはエンジンの燃焼効率の改善装置の一例が開示されている。

特開２００５−２４０７４１号公報

しかし、どんな高性能のエンジンを開発しても、現存の稼働中のエンジンを高性能のエンジンに交換することは、総トン数が２０トンを越える船舶、又は、離島の発電所等に於いては容易ではない。

また、エンジンメーカーの立場からみれば、最良のエンジンを開発した自負があるので、エンジンの燃焼効率の改善を目的とした作業は、たとえ些細な改良でも当事者以外が行えば、快く思われず非協力的になることは必然である。

船外機が設置されているような小さなボートの類いを除けば、船舶はエンジンルームを船底に設けてあり、エンジンルームは、浸水、騒音防止のため密閉されており、出入り口もドアで仕切られていて、エンジンが必要とする空気の供給は、甲板上にあるエンジンルーム専用の空気取入れ口から流入してくる空気を送風機で加圧送風して、エンジンの吸気行程に負荷をかけないようにしている。

一方、離島は水力発電を除けば、そのほとんどがディーゼルエンジンを動力源にした発電であり、そのエンジンルームには換気口が設けられている。

以上のことを勘案して、稼働中のエンジンには全然手を触れることなく、しかもエンジンの知識が全然ない者でも問題なく作業が出来て、簡単に燃焼効率を改善させ、少なくとも１０％〜２０％の省エネルギーを達成させることが可能なエンジン燃焼効率改善方法及びエンジン燃焼効率改善装置を提供することを目的とする。

本発明は、上述の目的を達成するため、以下（１）〜（３）の構成を備えるものである。

（１）微弱赤外線を放出する物質を空気と接触させることにより、該空気に含まれている水蒸気を前記微弱赤外線によって分子振動を励起させ、該励起された水蒸気を含む空気をエンジンの燃焼用としてエンジンルームに送風することを特徴とするエンジン燃焼効率改善方法。

（２）前記（１）記載のエンジンの燃焼方法を用いたことを特徴とするエンジン燃焼効率改善装置。

（３）前記エンジン燃焼効率改善装置が、既設のエンジンルーム用の空気取入れ系統に組み込まれたことを特徴とする前記（２）記載のエンジン燃焼効率改善装置。

本発明のエンジン燃焼効率改善方法及びエンジン燃焼効率改善装置によれば、エンジンルーム内に設置されている全てのエンジンに対応し、運転中でも設置作業が出来、しかも燃焼効率改善の結果、エンジンの燃料消費量は少なくとも２０％は節減することが可能となる。

ダクトタイプのエンジンの燃焼効率改善装置で、その中のパイプをダクトから引き出した状態を示す図メインエンジンルーム２室の空気吸込み系統図で、既存の有圧送風機が吹き出し口側に設置されている状態を示す図空調、照明用の補助エンジンルームの空気吸込み系統図

以下本発明を実施するための形態を、実施例により詳しく説明する。

尚、本実施例に示した空気取り入れ系統に設置される赤外線放射物質の形状は、エンジンの仕様、空気取り入れ口等により、その形状、サイズが異なるため本発明を制限するものではない。

空気を構成している物質のうち水蒸気を除けば赤外線吸収率は非常に少なく、無視してもよい数値だが、赤外線のうち波数が約３６００ｃｍ^−１〜３８００ｃｍ^−１附近の赤外線領域は水蒸気に対して最大の吸収帯になっている。その結果、これを吸収した水蒸気は分子振動を励起され、運動エネルギーに変換するものと思われる。

従って、本発明に採用する赤外線放射物質は先に記載した波数の範囲内で赤外線を多く放射するものであれば良い結果が得られる。

水蒸気の分子振動を、基底状態から励起状態に変化させると、なぜ燃焼効率が良くなるのか、その確定的理由は不明であるが、エンジンの燃焼効率改善装置設置以前のエンジンルーム内の空気中の水蒸気分子の状態は（Ｈ_２Ｏ）ｎで、それが赤外線の吸収によりｎ数のクラスターが小さくなるか或は０となり、多くの水蒸気の分子は単分子で存在するものと推定される。単分子になった水蒸気の分子量は１８で、これは乾燥空気の分子量２８．８より小さく、そして軽くなる。化石燃料は炭化水素の混合物で、その混合比率は一様ではないが、分子量は２２６〜２８２の範囲である。

エンジンのシリンダー内における空気と燃料の混合状態は、分子量の大きい燃料分子に空気と水蒸気の分子が取り囲んだ状態になるので、この際、水蒸気の分子が単分子で小さくなれば、その分空気の燃料に接する領域が増え、燃焼が良くなるものと思われる。

本実施例において空気取り入れ系統に設置すべき赤外線放射物質の形状は、挿入することにより発生する空気抵抗を極力少なくするため、ストロー状の中空パイプにした。中空パイプの赤外線放射物質を以下「パイプ」と言う。

この実施形態において用いたパイプの材料は、有機溶媒、油、燃料に対し優れた耐性のあるナイロン６をバインダーとし、パイプの肉厚を薄くするする必要上補強には摩耗に強いチタン酸カリウム繊維を配合、赤外線放射物質は石英の微粉末とし、配合比率は石英微粉末２％重量比、チタン酸カリウム繊維１３％重量比、ナイロン６は８５％重量比とし、本材料を混合加熱してペレットに成形したものを使用したが、赤外線を多く放射する他の物質を素材として用いても良い。また、この実施形態においては赤外線放射物質の形状は中空パイプ状をなしているが、必ずしもパイプ状に限る必要はなく、エンジンルームの形状に合わせ適宜他の形状を選択しても良い。

大型船舶、離島の小規模発電所等のエンジンルームは床面積が広いので、空気取入れ系統仕組みは、吸込み口は一カ所でもダクト（導風管）により数ヶ所から十数ヶ所に分配され、末端に取り付けられたレジスターより空気を吹き出す仕組みになっているので、レジスターの外径寸法と同じダクトを製作し、内部にパイプを通風方向に充填してダクトの両端は金網にてパイプの移動を防止し、ダクトの奥行寸法は３２センチメートルとし、レジスターとの接続を容易にするため、両端にフレームを設けると良い（図１を参照）。

パイプの成形寸法はφ１０ミリメートルとし、肉厚は０．３ミリメートル以内で、長さは３０センチメートルで製作し、２０トン以下の小型船舶に使用するときは１／２の寸法にカットすれば良い。

本発明の効果を確認するために船を用いることにして、神奈川県横須賀市所在の株式会社トライアングルが所有する小型客船しーふれんど２号（双胴船１９トン）を用いて実施した。同船は横須賀市三笠公園（戦艦三笠保存地）にある桟橋より東方約１．７５キロメートル沖合に浮かぶ自然島である猿島間の定期航路を持つ連絡船で、燃料流量計を装備しており、又、同航路以外の別途貸切り用の航路は横須賀軍港内の見学であり、附近は潮流の影響も少なく、正確なデータを取得することが出来た。

しーふれんど２号に取り付けるエンジンの燃焼効率改善装置は、作業の難易度を考慮して空気吸込み口に設置することにした。空気吸込み口は３カ所あるので、その吸込み口の２カ所は図２のように、１カ所は図３のように設置した。

しーふれんど２号の諸元及び燃料消費計測方法は下記の（１）〜（６）による。
（１）船の大きさ１９トン定員９６名、
（２）メインエンジン三菱重工製出力２７９．４９ＫＷ×２基
（３）補助エンジン三菱重工製１５．６６ＫＷ×１基
（４）推進器ウォータージェット方式
（５）エンジンの燃焼効率改善装置取り付け以前の消費燃料計測方法は、航海日誌記載の燃料消費量の平均値の記録を転記す。
（６）エンジンの燃焼効率改善装置取り付け後の消費燃料計測方法は、船内設置の燃料流量計を読み取る。

エンジンの燃焼効率改善装置取り付け以前の消費燃料平均値は次の通りである。
（１）猿島航路１往復あたり約２９．４Ｌ
（２）稼働時間１時間あたり約４９．５Ｌ
エンジンの燃焼効率改善装置取り付け後の消費燃料の取得データの平均値は次の通りである。
（３）猿島航路１往復あたり約２３．１Ｌ
（４）稼働時間１時間あたり約３９．０Ｌ
エンジンの燃焼効率改善装置取り付け以前とエンジンの燃焼効率改善装置取り付け後の対比は、
猿島航路１往復あたり２３．１÷２９．４＝７８．５７％
稼働時間１時間あたり３９．０÷４９．５＝７８．７９％
エンジンの燃焼効率改善装置の効果は２１％以上の燃料消費減が確認出来た。

表１に、燃焼効率改善装置を取り付けた後の消費燃料の計測データを示す。

１流入空気
２エンジンの燃焼効率改善装置のダクト
３エンジンの燃焼効率改善装置に内蔵されているパイプ
４エンジンの燃焼効率改善装置
５有圧送風機
６エンジンルーム

Claims

微弱赤外線を放出する物質を空気と接触させることにより、
該空気に含まれている水蒸気を前記微弱赤外線によって分子振動を励起させ、
該励起された水蒸気を含む空気をエンジンの燃焼用としてエンジンルームに送風することを特徴とするエンジン燃焼効率改善方法。
請求項１記載のエンジンの燃焼方法を用いたことを特徴とするエンジン燃焼効率改善装置。
前記エンジン燃焼効率改善装置が、既設のエンジンルーム用の空気取入れ系統に組み込まれたことを特徴とする請求項２記載のエンジン燃焼効率改善装置。