JP3188727U - 燃焼空気改質装置 - Google Patents

Abstract

【課題】吸気抵抗を少なく透過させながら接触面積も広く確保できる立体形状の金属基板を用いて、振動や衝撃効果や空気の乱流をつくることでトルマリンのマイナスイオン発生効果を高めることのできる燃焼空気改質装置を提供する。
【解決手段】内燃機関の燃焼空気の吸入経路に設けた空気改質装置において、金属基板の表面に切込みと折曲げにより、交互に凹凸形のアーチ孔８が連通する表裏面が互い違いに同じ成形面となるように、凹部溝１１と凸部面１２を構成するとともに、金属基板に触媒塗料を皮膜してエアフィルターの吸入側に配設した。
【選択図】図５

Description

本考案は、空気の衝撃で静電気発生する惹起作用により燃焼空気の改質を図り、燃焼効率を高めることで内燃機関の効率的運転とクリーンな排気を目的とした内燃機関の燃焼空気改質装置に関するものである。

吸入空気に接触または非接触の形で吸入経路内外に設置する装置の考案は従来から様々なものがあり、先行技術として示した「特許文献」が参考になる。

類似発明は、板面上に立体突起を持つ基板にイオン発生物質を樹脂に練り込み成形もしくは被膜したものである。

特許公開２０１０−２４２７３３ 特許公開２０１１−１９０７１１

特許文献１は、トルマリン粉末をシリコンゴム被膜の網目状をシートとして設置するものであるが、空気の接触部が少なく素通りであるためイオン発生効果も少ない。また特許文献２は、基板そのものにトルマリンを練りこんだ成型した樹脂シート面にパンチ孔と円錐状突起孔を設けるなど空気の衝撃接触面積を増加させた工夫は見られるが通気性が充分でない。いずれの特許文献もトルマリン鉱石のもつマイナスイオン発生効果である震動と衝撃を利用したものであるが、構造的に空気抵抗が多すぎるため自動車の急激なアクセルワークに対応できない上、ダクト内部の配置には孔形状の向きが変わるため不適であった。

上記課題を解決するために本考案では、金属基板面に複数配置された立体孔溝部を設けたことで格段の通気性を確保するとともに摩擦熱と空気の乱流により発生するマイクロ波がトルマリンのイオン発生効果を高まる燃焼空気改質装置である。

以上の説明から明らかなように、本考案にあっては次に列挙する効果が得られる。

(１)「請求項１」の構成要件で構成されているので、従来の平面上の突起孔と比較すれば、該基板は側面から水平方向に見た躯体骨部の側面面積比率は35%以下と少なくし残りの孔面積と大きくなる立体構造としたため格段の通気性が確保されている。従って、空気需要に対して閉塞による性能低下を低く抑えることができる。

(２)前記、(１)の形状がもたらす効果は、吸込み空気は表面溝と凸部溝表面に衝突しながら孔に向かって収束しながら孔内側面に接触通過するので接触面積を確保するとともに、凸孔面に設けたアーチ形状より空気の乱流を引き起こすことができる。

(３)「請求項２」の構成要件である触媒のトルマリンは、イオン発生物質の主成分の発電石の異名をもつトルマリン鉱石は粒子単位に独立極性が保持される特徴をもつので、平均粒子径を１ミクロンサイズ以下にサイクロン処理で微粉化させた質量あたりの粒子数の増加とイオン発生量の増加は比例するため微粒子加工したものにゼオライトの焼結微粉末を混合することで相乗効果としてイオン交換性が促進される結果、イオン発生量を高めることが出来た。

(４)前記(１)〜(２)に用いる素材は、樹脂製でも効果はあり代用も可能であるが、凸孔の切り口面が鋭利であることが空気抵抗も少なくし亀裂防止の強度確保も必要なことから、１枚の金属平板から切り込みとプレス加工して立体成形したこと接合部をもたず耐久性を確保させるとともに、硬度と伝導性をもつアルミ素材としたことで基板全体にマイナス電子を帯電させながら周囲に発生するプラス静電気との中和作用の効果をもたらせば内燃機関の電気系統動作を安定するができる。

(５)従来の技術は、いずれも燃焼空気の負圧と触媒との接触を発生要因としてマイナスイオンを発生させることで燃焼効率が高まる有効性を捉えた点は共通するが、実際的には空気を衝撃的に触媒に接触させながら通気抵抗は少なくすることが必要で、特に自動車の設計はアクセルワークの変化特性に対応した適度な吸気圧とエアカウンター対策として適度な空気抵抗の保持がメーカー設計よりベストバランス調整済みでありその中にはクリーナーボックスの形状やダクトの長さも含まれ、著しく改造を加えることは不適とみなされている。従って、吸入経路内に配置する吸気抵抗物は通気性の高いものに限られますが、本考案はその難点を同時に解決する為に基板の形状を立体的に加工したことで通気性を高め、空気接触面積も広く確保できた。この立体成通気量容量に適した溝幅や孔をサイズアップさせることで大容量の内燃機関にも対応でき取り付け箇所もエアクリーナーボックスに限定されずアルミ基板に適度な可撓性があるので円ダクトや略四角形のダクト内側にも設置できる。

本考案の設置概観図である。 敷設箇所の構成を示した概観図である 基板の形状を示した上面図である。 基板の形状を示した側面図である。 基板の空気流通を示した斜め上拡大図である。 基板を円形ダクト向けに円筒状に丸めた概観図である。

本考案の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１は自動車のエンジンルーム１０の概観図である。既設のエアクリーナーのケースを開いた位置に敷設するがその位置は図２で示すように燃焼空気は吸気ダクト２から外気を吸引してエアクリーナーボックス上部３からエアフィルター４を通過してエアクリーナーボックス下部５より短いダクトを中継して内燃機関６に送り込まれるが、本装置の基板１は、エアクリーナー４より吸気側に敷設しエアクリーナーボックス３、４を封鎖して使用するものであるが、エアフィルター４と平行に載置し吸気の全てがこの基板本体1を通過するよう敷設し、吸気ダクト２の経路内に併用する方法も有効でありその場合図６で示すように円筒状に丸めて内周側に固定設置する方法もある。

以下、本考案である液体燃料改質装置の実施形態を図面ともに詳述する。
本実施例に掛かる燃焼空気改質装置１の車両設置概観図「図1」で示すようにエアクリーナーボックス３．４を開示してエアフィルター４の手前位置に敷設するが、その設置順を示したものが「図２」となる。基板本体１は表面形状に特徴をもつもので「図３」のように上面から見れば隙間の無い規定配列の凹凸となるが「図４」のように加工方向の側面から見れば立体孔断面にアーチ形状をもつ連通孔となり吸入空気がその連通孔に収束して入り込む時にアーチ孔に空気が切られて乱流に変わる仕組みでその空気の流れを示したのが「図５」である。負圧で吸込まれる空気は本体基板１の凹部１１と凸部１２面に接触しながら近くの連通したアーチ孔８に収束されて吸い込まれるときにアーチ形状の孔部端面１３で空気が切られて同孔からの通過空気が衝突して乱流をつくることができその空気の震動と衝撃がトリマリンのマイナスイオン発生率を格段に高めている。

効果を検証するために実走行に近いシャーシダイナモテストを以下の条件と修正値を測定器に設定して行った。
測定機器：ダイノテック社製 シャーシダイナモ計測
テスト車両名：スズキ自動車製 アルト
エンジン型式：平成２３年式 Ｋ６Ａエンジン
排気量：６５０ＣＣ
テスト条件（入力項目）：乾球温度・湿球温度・大気圧修正係数・低速計測の速度・低トルク計測・勾配ころがり抵抗係数を車両の適した数値設定した。

表１は本装置着装前の計測データで、これを基準値として示したもので、装置着装前のエンジン性能値が示されている。

表２は、装置着装後の計測データであり、「表1」と比較すれば損失馬力は減り、修正馬力、修正トルクとも向上していることがわかる。

表３は、テスト結果の主要なデータを比較グラフで表示した図である。

本考案は、内燃機関の吸気経路内に設置する基板本体１であって自動車を例として設置する場合、内燃機関室に向かって塩ビ樹脂製のダクトで外気を吸込み交換可能なエアフィルターが内設する、エアクリーナーボックス を経由して最短距離で機関に負圧で送られる仕組みであるが、本装置はダクト２からエアクリーナーボックス３．５の吸込み側内に設置使用するもので、吸込み空気が基板本体１に衝突して基板表面に複数配置された立体孔溝部１１、１２に衝突しながらアーチ孔８を通過する時にマイナスイオン活性条件である衝撃と空気の乱流発生に伴う摩擦熱が同時発生する構造としたものであるが、基板強度確保するために１枚の板金から立体成型からしたことで接合部を無くした。空気の通気性の高い立体形状は、側面から見れば骨部の側面面積の比率35%以下で、残り65%が空隙を占める構造としたため、平面上に複数のパンチ孔式や立体円錐孔のものと比較すれば格段の通気性が確保されたものになっている。発電触媒には主としてトルマリン粉末を用いるが、この細分しても極性保持をもつ発電鉱石をナノサイズまでの細かく微粉化しても粒子単位に極性をもつ性質があるため、粒子の増加数に比例してイオン発生量が増加するためミクロンサイズに微粒子加工をした。このトルマリンのマイナスイオン発生要因となる震動・衝撃の強さと触媒触面積の広さとマイナスイオン発生量は比例関係にあるので、トルマリンの性能発揮に適した形状をもつ燃焼空気改質装置である。

自動車のダクト設置例より、ダクト断面は円形に限らず楕円形から略四角形までサイズ・形状は様々である。本考案の基板本体１は可撓性を持たせているので如何なる板状にも配設できるよう鋏で簡単に適当サイズ切断でき、溝部より折り曲げることも若干の収縮も可能できる。「図６」は円形のダクト向けに円筒形状加工したものである。また、エアフィルター４の吸気側に敷設する場合は、震動で偏らないように基板本体1の外周にウレタンゴム等の滑り止め枠１４を着装する。

実際に複数台の車両に取り付けてモニターしたところ、以下の効果順で体感できた。ほとんど体感できなかったというのは皆無であった。１．アクセルの踏み込みが浅くなった。２．低速からのトルクが向上して上り坂でも良く走るようになった。３．エンジン音が大変静かになった。４．アクセル開放直後の空走距離が格段に伸びた。５．軽々と走るので運転が楽になった。等とあり、全車的に燃費も向上したが個々に測定条件も異なるため統計していない。燃焼効率が向上を示す使用例では完全燃焼現象であるマフラー水が流れ出したというものも見られた。

本考案は、内燃機関の燃焼空気を燃焼効率の高い空気に改質する装置であるが、自動車以外にも焼却炉やボイラーといった幅広い用途が考えられる。

１ 基板本体
２ 吸気ダクト
３ エアクリーナーボックス 上部
４ エアフィルター
５ エアクリーナーボックス 下部
６ 内燃機関
７ 通気方向
８ アーチ孔
９ 直線溝
１０ エンジンルーム
１１ 基板凹部溝
１２ 基板凸部面
１３ アーチ孔端面
１４ すべり止め枠

Claims (2)

1. 内燃機関の燃焼空気の吸入経路に設けた空気改質装置において、金属基板の表面に切込みと折曲げを交互に凹凸形の孔が連通する表裏面が互い違いに同じ成形面となるよう構成するとともに該金属基板に触媒塗料を皮膜してエアフィルターの吸入側に配設したことを特徴とする燃焼空気改質装置。
2. 金属基板に皮膜する触媒塗料はマイナスイオン発生物質であるトルマリンを使用したことを特徴とする請求項１に記載の燃焼空気改質装置。