JP2012082746A

JP2012082746A - 内燃機関の燃料燃焼性向上構造

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Publication number: JP2012082746A
Application number: JP2010229622A
Authority: JP
Inventors: Saburo Saito; 三郎齋藤
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-10-12
Filing date: 2010-10-12
Publication date: 2012-04-26

Abstract

【課題】製造しやすい燃焼性活性化部材を用いて、メンテナンスを容易に行うことが可能な内燃機関の燃料燃焼性向上構造を提供する。
【解決手段】燃焼性活性化部材１は、不織布２を構造体とし、この不織布に対してトルマリン粉末が塗りこまれるとともに、二酸化ジルコニウム粉末と二酸化ケイ素粉末とが塗りこまれ、不織布２の外側に酸化チタンを含む薄膜層３が形成されて構成されている。薄膜層３には、酸化チタンの他に、銀または銅の少なくとも１つが含まれている。燃焼性活性化部材１は、燃料タンクの鉄製外壁に取り付けられ、燃料タンク付近に設けられた磁気発生装置によって、燃料タンクと燃焼性活性化部材とが存在する領域に磁場が形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車等の内燃機関における燃料ガスの燃焼性を向上することを目的とした、内燃機関の燃料燃焼性向上構造に関する。

内燃機関において、燃料ガスの燃焼性を向上することは、燃料の有効利用に貢献するとともに、排出ガスによる大気汚染や温暖化の抑制を達成することができるため、近年極めて重要な課題となっている。
内燃機関の燃焼性を向上することを目的として、電気石、二酸化ジルコン、二酸化チタン等を含む機能性塗料を塗布することに関する技術が、特許文献１に記載されている。また、特許文献２には、トルマリン粉粒体、モナズ石粉粒体、セラミック粒等を袋体に混合封入した燃焼促進部材が記載されている。さらに、特許文献３には、α崩壊を利用した燃焼改善方法が記載されている。
一方、永久磁石を流体通路に対して配置した磁気処理装置が、特許文献４に記載されている。

特許第３６０３９６１号公報特許第４１１２９０１号公報特開２０００−２０５０６２号公報特許第３７１６３４８号公報

特許文献１に記載された技術は、電気石と二酸化ジルコンを用いて、二酸化チタンの光触媒作用を活性化している点で大きな効果があると考えられるが、塗料として内壁等に塗布されるものであることから、機能性塗料と空気との接触面積が限定される可能性がある。また、空気の流路内には当然に不純物が存在するが、塗布された機能性塗料上に不純物が付着すると、機能性塗料による作用が低下し、この作用を回復するためのメンテナンスがしにくい。

また、特許文献２に記載されたものでは、袋体を形成する必要があり、構造が複雑であるとともに、別途加熱手段が必要であるため、装置として大規模となってしまう。また、特許文献３では、自然放射性元素を含む物質よりなるシート部材は、空気取入口のパイプの外側や、エアークリーナの内壁に単独で設置されており、更なる改善の可能性がある。

本発明は、これらの先行技術の問題点を踏まえつつ、特許文献４に記載された技術を改良して燃料燃焼性向上に適用したもので、製造しやすい燃焼性活性化部材を用いて、メンテナンスを容易に行うことが可能な内燃機関の燃料燃焼性向上構造を提供することを目的とする。

以上の課題を解決するために、本発明の内燃機関の燃料燃焼性向上構造は、少なくともトルマリン粉末と二酸化ジルコニウム粉末とが塗りこまれた不織布に対して、酸化チタンを含むとともに、銀または銅の少なくとも１つを含む薄膜層が形成された燃焼性活性化部材が、燃料タンクの鉄製外壁に取り付けられ、前記燃料タンク付近に設けられた磁気発生装置によって、前記燃料タンクと前記燃焼性活性化部材とが存在する領域に磁場が形成されていることを特徴とする。

燃焼性活性化部材には金属成分が含まれているため、磁気による燃料の活性化を促進するとともに、燃料の活性化作用を持続させることができる。そのため、内燃機関で用いられる燃料の燃焼性を向上することができ、燃焼性向上の作用を長時間に亘って持続することができる。

本発明においては、前記燃焼性活性化部材が、エンジンルームに流入する空気の流路内にも配置されていることが好ましい。

燃焼性活性化部材に含まれる成分が、空気中の水分を活性イオン化し、この活性イオン化された水分が、燃料に含まれる炭化水素化合物に接触して活性状態の酸素を発生させることによって、燃料の燃焼促進効果が得られる。
燃焼性活性化部材は、不織布を構造体とするものであることから、空気との接触面積を大きくすることができるため、燃焼促進の効果を得やすいばかりでなく、空気との接触に伴って不純物によって汚染された場合でも、洗浄や取り換えによって、燃焼促進化の機能を回復することを容易に行うことができ、メンテナンスにかかる手間を削減することができる。

本発明においては、前記磁気発生装置は、同種の磁極が互いに間隔を置いて対向するように配置された一対の磁石が、筒状体の長手方向に沿って複数配置されて形成されていることが好ましい。

磁石から発せられる磁力線は、筒状体内でその方向が集約されて、筒状体端部から放出されるため、大規模な磁石を用いることなく、小型の磁石を集積することにより、燃料の活性化作用を得ることができる。

本発明においては、前記燃焼性活性化部材の薄膜層の外側に、α粒子を放出する鉱石の粉末からなる層が形成されていることが好ましい。
放出されるα粒子は、イオン化作用を有するため、燃料の活性化が促進され、燃焼性の向上が促進される。

本発明によると、製造しやすい燃焼性活性化部材を用いて、メンテナンスを容易に行うことが可能な内燃機関の燃料燃焼性向上構造を実現することができる。

本発明の内燃機関の燃料燃焼性向上構造で使用される燃焼性活性化部材の第１実施形態の構成を示す図である。本発明の内燃機関の燃料燃焼性向上構造で使用される燃焼性活性化部材の第２実施形態の構成を示す図である。本発明の内燃機関の燃料燃焼性向上構造で使用される磁気発生装置の構造を示す図である。内燃機関の全体構成の概略を示す図である。燃焼性活性化部材を空気の流路内に配置した内燃機関の燃料燃焼性向上構造の詳細を示す図である。燃焼性活性化部材を空気の流路内に配置した内燃機関の燃料燃焼性向上構造の詳細を示す図である。

以下に、本発明をその実施形態に基づいて説明する。
図１に、本発明の燃料燃焼性向上構造で使用される燃焼性活性化部材の第１実施形態の構成を示す。
燃焼性活性化部材１は、不織布２を構造体とし、この不織布に対してトルマリン粉末が塗りこまれるとともに、二酸化ジルコニウム粉末と二酸化ケイ素粉末とが塗りこまれ、不織布２の外側に酸化チタンを含む薄膜層３が形成されて構成されている。不織布として、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）不織布を用いることができ、１３０ｇ／ｍ^３以上１８０ｇ／ｍ^３以下の密度の不織布に対して、トルマリン粉末を１０ｇ／ｍ^３以上５０ｇ／ｍ^３以下、二酸化ジルコニウム粉末と二酸化ケイ素粉末の混合体を１０ｇ／ｍ^３以上５０ｇ／ｍ^３以下の量で塗りこんでいる。二酸化ジルコニウム粉末と二酸化ケイ素粉末との混合比は、重量比で約５：１としている。不織布に対してアクリル樹脂を４０ｇ／ｍ^３以上８０ｇ／ｍ^３以下の量で含有するようにしてもよい。不織布の厚みは１ｍｍ以上１０ｍｍ以下としている。なお、上記の数値は一例であって、状況に応じて適宜定めることができる。薄膜層３には、酸化チタンの他に、銀または銅の少なくとも１つが含まれている。また、薄膜層３には、白金や金を含むこともでき、必要に応じて他の金属を含むこともできる。

図２に、本発明の燃料燃焼性向上構造で使用される燃焼性活性化部材の第２実施形態の構成を示す。
燃焼性活性化部材４は、図１に示す燃焼性活性化部材１の薄膜層３の外側、すなわち不織布２とは反対側の両面に、α粒子を放出する鉱石の粉末からなる鉱石粉末層５が形成されて構成されている。鉱石粉末層５は吹き付けによって形成することができ、α粒子を放出する鉱石として、長石、石英、雲母等を用いることができる。鉱石粉末層５の外側にさらに、酸化チタンを含む薄膜層６を形成してもよく、この薄膜層６には、酸化チタンの他に、銀または銅の少なくとも１つを含むようにしてもよい。また、薄膜層６には、白金や金を含むこともでき、必要に応じて他の金属を含むこともできる。なお、α粒子を放出する鉱石の粉末からなる鉱石粉末層５は、燃焼性活性化部材１の外側の片面のみに設けることもできる。

図３に、本発明の燃料燃焼性向上構造で使用される磁気発生装置の構造を示す。
内部が中空である筒状体１１の長手方向に沿って、一対の磁石保持部１２が複数形成され、この一対の磁石保持部１２は、筒状体１１の長手方向に対して垂直な方向に、２つの磁石保持部１２が互いに対向して設けられて形成されている。筒状体１１を挟んで対向する一対の磁石保持部１２には、磁石１３が挿入されており、磁石１３はそれぞれのＮ極が互いに間隔を置いて対向するように配置されている。

すなわち、磁気発生装置１０は、Ｎ極が互いに間隔を置いて対向するように配置された一対の磁石１３が、筒状体１１の長手方向に沿って複数配置されて形成されている。対向する２つのＮ極の間隔は、適宜定めることができ、Ｎ極が筒状体１１の内部に突出して、筒状体１１に磁石１３のＮ極側の一部が挿入されるようにすることができる。筒状体端部１４は開放されており、磁石保持部１２の磁極が存在する側の両端も開放されている。

また、一対の磁石１３の磁極の向きをこれと反対とすることもできる。この場合には、筒状体１１を挟んで対向する一対の磁石保持部１２には、磁石１３が挿入され、磁石１３はそれぞれのＳ極が互いに間隔を置いて対向するように配置されている。すなわち、磁気発生装置１０は、Ｓ極が互いに間隔を置いて対向するように配置された一対の磁石１３が、筒状体１１の長手方向に沿って複数配置されて形成されている。対向する２つのＳ極の間隔は、適宜定めることができ、Ｓ極が筒状体１１の内部に突出して、筒状体１１に磁石１３のＳ極側の一部が挿入されるようにすることができる。

磁気発生装置１０についての以上の構成を統合すると、磁気発生装置１０は、同種の磁極が互いに間隔を置いて対向するように配置された一対の磁石１３が、筒状体１１の長手方向に沿って複数配置されて形成されている。ここで、同種の磁極とは、Ｎ極同士またはＳ極同士のことをいう。対向する２つの同種の磁極の間隔は、適宜定めることができ、この同種の磁極が筒状体１１の内部に突出して、筒状体１１に、磁石１３の対向する同種の磁極側の一部が挿入されるようにすることができる。

上述した燃焼性活性化部材１、または燃焼性活性化部材４は、図４に示す燃料タンク２６の鉄製外壁を外側から覆うように取り付けられており、燃料タンク２６付近には、上述した磁気発生装置１０が配置されている。これによって、燃料タンク２６と燃焼性活性化部材１、または燃焼性活性化部材４とが存在する領域に、磁場が形成されている。燃焼性活性化部材４を用いる場合は、燃焼性活性化部材４の鉱石粉末層５が燃料タンク２６側となるように取り付ける。磁気発生装置１０と燃料タンク２６との距離は近いほど良いが、磁気発生装置１０が配置される場所は、車内スペースを考慮して適宜定めることができる。

燃焼性活性化部材１、または燃焼性活性化部材４には、金属成分が含まれているため、磁気による燃料の活性化を促進するとともに、燃料の活性化作用を持続させることができる。
特に、磁気発生装置１０を図３に示す構成とすることにより、磁石１３から発せられる磁力線は、筒状体１１内でその方向が集約されて、筒状体端部１４から放出される。そのため、大規模な磁石を用いることなく、小型の磁石を集積することにより、燃料の活性化作用を得ることができる。磁気発生装置１０を用いる場合には、燃料タンク２６に対する方向に、筒状体端部１４を向けて配置することが好ましい。また、筒状体１１は、磁力線をその内部に閉じ込める性質を有する材料で形成されることが好ましい。

図４、図５、図６に基づいて、燃焼性活性化部材を空気の流路内に配置した燃料燃焼性向上構造について説明する。
図４は、内燃機関の全体構成の概略を示しており、空気取込口２１から流入した空気は、エアークリーナ２２内に設置されたフィルタ２３を通ってエンジンルーム２４へ流れ込む。エンジンルーム２４へは、燃料パイプ２５を介して燃料タンク２６から燃料ガスが流入し、この燃料ガスは、エンジンルーム２４で空気と混合されて燃焼し、排気ガスは排気管２７を通って排出される。

図５は、エンジンルーム２４に流入する空気の流路内であって、フィルタ２３より空気取込口２１に近い側に、フィルタ２３とほぼ平行に燃焼性活性化部材１を配置した例を示している。
燃焼性活性化部材１に含まれる成分が空気中の水分を活性イオン化し、この活性イオン化された水分が、燃料に含まれる炭化水素化合物に接触して活性状態の酸素を発生させることによって、燃料の燃焼促進効果が得られる。この配置にすると、流入する空気が燃焼性活性化部材１と接触する可能性が最も高くなり、燃焼活性化による効果が高められる。

また、図６は、エンジンルーム２４に流入する空気の流路内であって、フィルタ２３より空気取込口２１に近い側に、空気の流路の壁面３１に接するように、壁面３１の内周に沿って燃焼性活性化部材１を配置した例を示している。
このように配置すると、燃焼性活性化部材１が、空気の流れを妨げることなく、燃焼活性化を実現することができ、急発進時のように、多量の空気が必要となる場合にも対応できる。

いずれの配置を採っても、燃焼性活性化部材１は、不織布２を構造体とするものであることから、空気との接触面積を大きくすることができるため、燃焼活性化の効果を得やすいばかりでなく、空気との接触に伴って不純物によって汚染された場合でも、洗浄や取り換えによって、燃焼活性化の機能を回復することを容易に行うことができ、メンテナンスにかかる手間を削減することができる。
なお、以上の説明においては、燃焼性活性化部材１を配置した例を用いているが、燃焼性活性化部材４を用いて同様のことを行うことができる。

本発明の燃料燃焼性向上構造について、同一車を用いて走行試験を行い、ガソリン燃料消費の比較を行った。
本発明の燃料燃焼性向上構造を用いずに、通常の装備で走行すると、燃料１リットルあたりの走行距離が１５ｋｍである車に対して、図３に示す磁気発生装置のみを配置したときの、燃料１リットルあたりの走行距離は１６．６７ｋｍであった。さらに、燃焼性活性化部材を燃料タンクの鉄製外壁の外側を覆うように取り付けたうえで、磁気発生装置を配置したときの、燃料１リットルあたりの走行距離は、最高で２４．７３ｋｍであり、平均値としても２０ｋｍを超えた。

このことから、燃焼性活性化部材を燃料タンクの鉄製外壁に取り付け、燃料タンク付近に設けられた磁気発生装置によって、燃料タンクと燃焼性活性化部材とが存在する領域に磁場が形成された燃料燃焼性向上構造を用いることにより、走行性能が大きく向上することが実証されている。

また、磁気発生装置を用いずに、燃焼性活性化部材をエンジンルームに流入する空気の流路内に配置したときの、燃料１リットルあたりの走行距離は１９．４４ｋｍであった。このことから、燃焼性活性化部材を空気の流路内に配置することによっても、走行性能が向上することが実証されている。

本発明は、製造しやすい燃焼性活性化部材を用いて、メンテナンスを容易に行うことが可能な内燃機関の燃料燃焼性向上構造として利用することができ、省エネルギーと環境保全に寄与するものである。

１、４燃焼性活性化部材
２不織布
３、６薄膜層
５鉱石粉末層
１０磁気発生装置
１１筒状体
１２磁石保持部
１３磁石
１４筒状体端部
２１空気取込口
２２エアークリーナ
２３フィルタ
２４エンジンルーム
２５燃料パイプ
２６燃料タンク
２７排気管
３１壁面

Claims

少なくともトルマリン粉末と二酸化ジルコニウム粉末とが塗りこまれた不織布に対して、酸化チタンを含むとともに、銀または銅の少なくとも１つを含む薄膜層が形成された燃焼性活性化部材が、燃料タンクの鉄製外壁に取り付けられ、前記燃料タンク付近に設けられた磁気発生装置によって、前記燃料タンクと前記燃焼性活性化部材とが存在する領域に磁場が形成されていることを特徴とする内燃機関の燃料燃焼性向上構造。
前記燃焼性活性化部材が、エンジンルームに流入する空気の流路内にも配置されていることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の燃料燃焼性向上構造。
前記磁気発生装置は、同種の磁極が互いに間隔を置いて対向するように配置された一対の磁石が、筒状体の長手方向に沿って複数配置されて形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の燃料燃焼性向上構造。
前記燃焼性活性化部材の薄膜層の外側に、α粒子を放出する鉱石の粉末からなる層が形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の内燃機関の燃料燃焼性向上構造。