JP6176759B1 - 燃焼装置用積層体および燃焼装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃焼器の出力およびトルク容易に向上させることができる燃焼装置用積層体を提供すること。【解決手段】塗料層と金属層とを有し、下記要件を満たす、燃焼装置用積層体。要件：面積が２７ｍｍ×７５ｍｍの塗料層を有する積層体を用い、該塗料層を空気に接するように配置し、ＪＩＳ Ｂ ９９２９に基づいて、同軸二重円筒式イオン密度測定器を用いて測定した空気中のマイナスイオン密度が７５０／ｃｍ3以上である【選択図】なし

Description

本発明は、燃焼装置用積層体および燃焼装置に関する。

燃焼装置は、空気を取り入れ、該空気をエンジンやガスタービンなどの燃焼器に導いて燃料を燃焼させる装置である。
このような燃焼装置では、燃焼性の改善が求められており、特許文献１には、燃焼性を安定化させること等を目的とする、特定のエアダクト装着用吸気活性シートが記載されている。

また、燃焼器としてエンジンを備える自動車やオートバイなどの燃焼装置は、その速度の点から最高出力が大きい方が好ましく、その加速性の点から最大トルクが大きい方が好ましい。

特開２００６−２９１８９６号公報

最高出力や最大トルクを向上させるには、エンジン等の改良が必要であり、一般人にとっては、このような改良は容易にできるものではなかった。
また、前記特許文献１に記載のシートには、燃焼器の出力およびトルクを向上させる点でさらなる改良の余地があった。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、燃焼器の出力およびトルク容易に向上させることができる燃焼装置用積層体を提供することを目的とする。

このような状況のもと、本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意検討した結果、下記構成によれば、前記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
本発明の構成は以下の通りである。

［１］ 塗料層と金属層とを有し、下記要件を満たす、燃焼装置用積層体。
要件：面積が２７ｍｍ×７５ｍｍの塗料層を有する積層体を用い、該塗料層を空気に接するように配置し、ＪＩＳ Ｂ ９９２９に基づいて、同軸二重円筒式イオン密度測定器を用いて測定した空気中のマイナスイオン密度が７５０／ｃｍ³以上である

［２］ 塗料層、金属層および多孔質層をこの順で積層した積層体である、［１］に記載の燃焼装置用積層体。

［３］ 前記塗料層が、希土類元素含有鉱物、ニオブまたはタンタル元素含有鉱物、アクチノイド系元素含有鉱物、トルマリン、黒曜石および松鉱石からなる群より選ばれる少なくとも１種の特殊顔料を含有する、［１］または［２］に記載の燃焼装置用積層体。

［４］ 前記金属層が銅層である、［１］〜［３］のいずれかに記載の燃焼装置用積層体。

［５］ 前記多孔質層がポリエチレンフォームからなる層である、［１］〜［４］のいずれかに記載の燃焼装置用積層体。

［６］ 厚みが０．３〜２ｍｍである、［１］〜［５］のいずれかに記載の燃焼装置用積層体。

［７］ 燃焼装置の空気の流路内に、［１］〜［６］のいずれかに記載の積層体の塗料層が空気と接するように配置された、燃焼装置。

本発明によれば、燃焼器の出力およびトルク容易に向上させることができる。
また、本発明によれば、排気ガス中の炭素粒子の濃度（不透明度）を低下させることができ、燃焼装置の長寿命化を図ることができる。
さらに、本発明によれば、煩雑な作業を行わなくても、簡便な方法で、前記効果を奏する燃焼装置を得ることができる。

図１右図は、本発明に係る積層体を用いた場合の点火プラグの状態を示し、図１左図は、本発明に係る積層体を用いない場合の点火プラグの状態を示す。

≪燃焼装置用積層体≫
本発明に係る燃焼装置用積層体（以下「本積層体」ともいう。）は、塗料層と金属層とを有する積層体であり、下記要件を満たす。
要件：面積が２７ｍｍ×７５ｍｍの塗料層を有する積層体を用い、該塗料層を空気に接するように配置し、ＪＩＳ Ｂ ９９２９に基づいて、同軸二重円筒式イオン密度測定器を用いて測定した空気中のマイナスイオン密度が７５０／ｃｍ³以上である。

このような本積層体によれば、燃焼装置の空気の流路内に取り付けるなどの簡便な方法で、燃焼器の出力およびトルクを向上させること、排気ガス中の炭素粒子の濃度（不透明度）を低下させること、および、燃焼装置の長寿命化を図ることができる。
また、本積層体は、燃焼促進や燃費向上にも寄与する場合がある。
本積層体がこのような効果を奏する理由は必ずしも明確ではないが、燃焼装置が取り込んだ、正の電荷を帯びたまたは汚染物質が付着した酸素に対し、本積層体から発生されるマイナスイオンが作用することによると考えられる。

＜塗料層＞
前記塗料層は、マイナスイオンを発生すれば特に制限されないが、マイナスイオンを発生する特殊顔料を含有していることが好ましく、該特殊顔料を金属層上に十分に固着させることができる等の点から、さらに樹脂を含有していることが好ましい。
本積層体は、塗料層を２層以上有していてもよいが、通常１層である。

前記塗料層の厚みは、マイナスイオンが十分に発生する厚みでありながらも、空気の流れを大きく変化させないことから薄いことが好ましく、通常１ｍｍ以下であり、好ましくは１０〜２５μｍであり、より好ましくは１０〜２０μｍであり、特に好ましくは１３〜１９μｍである。

〈特殊顔料〉
前記特殊顔料としては、マイナスイオンを発生することができる顔料であれば特に制限されないが、塗料層から、空気中のマイナスイオン密度が下記範囲となるような顔料が好ましい。
このような顔料としては、希土類元素含有鉱物、ニオブまたはタンタル元素含有鉱物、アクチノイド系元素含有鉱物、トルマリン、黒曜石および松鉱石が挙げられる。
前記特殊顔料は、１種単独で用いてもよく、２種以上を用いてもよい。

前記希土類元素含有鉱物としては、セリウムやランタン元素を含むリン酸塩鉱物、フェルグソン石、モナズ石、ゼノタイム石、サマルスキー石、ガドリン石等が挙げられる。これらの中でも、人体に悪影響を及ぼさない等の点から、セリウムやランタンを含むリン酸塩鉱物、モナズ石が好ましい。

前記ニオブまたはタンタル元素含有鉱物としては、コルンブ石、ベタホ石、タンタル石等が挙げられる。

前記アクチノイド系元素含有鉱物としては、トリウムまたはウラン元素含有鉱物が好ましく、具体的には、方トリウム石、ウラン石、ゴム石等が挙げられる。これらの中でも、人体に悪影響を及ぼさない等の点から、トリウム元素含有鉱物が好ましく、方トリウム石が好ましい。

前記特殊顔料としては、マイナスイオン発生性に優れ、人体への悪影響が少ない等の点から、希土類元素含有鉱物、ニオブまたはタンタル元素含有鉱物およびトルマリンが好ましく、セリウムやランタンを含むリン酸塩鉱物、モナズ石、コルンブ石、ベタホ石、タンタル石およびトルマリンがより好ましく、トルマリンが特に好ましい。

前記特殊顔料としては、特に制限されないが、塗料層表面の美観に優れ、マイナスイオンの発生量を減少させない等の点から、その粒径が、１ｍｍ以下、より好ましくは２５μｍ以下の粉末が好適に用いられる。

前記特殊顔料の配合量は、より、燃焼器の出力およびトルクを向上させることができ、排気ガス中の炭素粒子の濃度（不透明度）を低下させることができ、燃焼装置の長寿命化を図ることができる等の点から、塗料層１００重量％に対し、好ましくは３０〜７０重量％、より好ましくは４０〜６５重量％であり、特に好ましくは５０〜６５重量％である。

〈樹脂〉
前記樹脂としては、前記特殊顔料を金属層上に固着させることができれば、その種類および使用量は特に制限されないが、耐熱性樹脂であることが好ましい。
前記樹脂としては、従来公知の樹脂を用いることができ、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、アセタール樹脂、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリイミド等が挙げられる。
前記樹脂は、１種単独で用いてもよく、２種以上を用いてもよい。

〈その他の成分〉
前記塗料層には、本発明の効果を損なわない範囲で、特殊顔料および樹脂以外の従来公知のその他の成分を配合してもよい。
該その他の成分としては、着色顔料、酸化チタン、アルミナ、長石、シリカ、花崗岩、ステアタイト、雲母、ソーダガラス、コージライト、チタン酸バリウム、ニオブ酸カリウム、チタン酸ストロンチウム、スズ酸バリウム、炭化ケイ素、ケイ化モリブデン、ランタンクロマイト、ジルコニア、ジルコン、酸化クロム、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、ガリウム砒素、ベリリア、ガラスセラミックス、ムライト、フェライト、薄片状又はガラスフレークに、金、銀、ニッケルなどの金属や、二酸化チタンなどの金属酸化物をコーティングしたもの等が挙げられる。
前記その他の成分は、１種単独で用いてもよく、２種以上を用いてもよい。

＜金属層＞
前記金属層としては特に制限されず、従来公知の層を使用することができる。
本積層体では、金属層を前記塗料層と共に用いることで、燃焼器の出力およびトルクを向上させること、排気ガス中の炭素粒子の濃度（不透明度）を低下させること、および、燃焼装置の長寿命化を図ることができる。
本積層体は、金属層を２層以上有していてもよいが、通常１層である。

前記金属層としては、熱伝導率の高い金属からなる層が好ましく、具体的には、銅、銀、金、アルミニウム、ニッケル、白金、これらの元素を含む合金からなる層が好ましく、コスト等の点から、銅、銀、アルミニウム、ニッケルからなる層がより好ましく、より、燃焼器の出力およびトルクを向上させることができ、排気ガス中の炭素粒子の濃度（不透明度）を低下させることができ、燃焼装置の長寿命化を図ることができる等の点から、銅層が特に好ましい。

前記金属層の厚みは、より、燃焼器の出力およびトルクを向上させることができ、排気ガス中の炭素粒子の濃度（不透明度）を低下させることができ、燃焼装置の長寿命化を図ることができる等の点から、好ましくは３０〜２００μｍであり、より好ましくは５０〜１５０μｍである。

＜多孔質層＞
前記多孔質層としては、孔を有する層であれば、孔の大きさ、空孔率等は特に制限されず、従来公知の層を使用することができる。
本積層体では、多孔質層を用いることで、燃焼装置の長寿命化を図ることができる。
本積層体は、多孔質層を１層有していてもよく、２層以上有していてもよい。

前記多孔質層としては、耐熱性の高い層であることが好ましく、１００℃以上の温度に耐えられる層が好ましい。
前記多孔質層としては、具体的には、ガラス繊維からなる布帛（織布、不織布、編布）、ポリウレタンフォーム層、メラミンフォーム層、ポリエステルフォーム層等が挙げられる。

前記多孔質層の厚みは、燃焼装置をより長寿命化できる等の点から、好ましくは１００〜３００μｍであり、より好ましくは１２０〜２５０μｍである。

＜積層体＞
本積層体は、塗料層と金属層とを有すれば特に制限されないが、より、燃焼器の出力およびトルクを向上させることができ、排気ガス中の炭素粒子の濃度（不透明度）を低下させることができ、燃焼装置の長寿命化を図ることができる等の点から、塗料層が最表面に存在していることが好ましく、塗料層、金属層および少なくとも１層の多孔質層がこの順で積層された積層体であることがより好ましい。

本積層体には、これら層の他に、従来公知の層、例えば、接着層を有していてもよく、前記効果と簡便な方法で本積層体を用いることができる等の点から、一方の最表面が塗料層であり、該塗料層とは反対側の最表面が剥離紙付の接着層である積層体が好ましい。

前記接着層としては、耐熱性の高い層であることが好ましく、接着剤からなる層、貼着テープ（片面）、両面テープなどが挙げられる。
前記接着層としては、例えば、ウレタンエマルション中に適量のセラミックス粉体を混練してペースト状にし、これのペーストから得られるセラミックテープ等が好ましい。

本積層体の製造方法としては特に制限されないが、容易に前記効果を有する積層体を得ることができる等の点から、金属層の一方の面に前記塗料層を形成する材料を塗布する方法が好ましく、金属層の一方の面に塗布により塗料層を形成した後、該金属層の他方の面に接着層を介して多孔質層を形成する方法、または、金属層の一方の面に接着層を介して多孔質層を形成した後、該金属層の他方の面に塗布により塗料層を形成する方法がより好ましい。

また、金属層の一方の面に多孔質層を形成する場合、多孔質層と接着層とが一体となった層として、日本グラスファイバー工業（株）製のアルミガラスクロス粘着テープ、日東電工（株）製のニトフロン粘着テープ（９７３ＵＬ）、中興化成工業（株）製のチューコーフロー粘着テープ（ＡＧＦ−１００、ＡＧＦ−１００Ａ）、恵比寿化成（株）製の７０００Ｈ等の市販品を用いてもよい。

金属層に前記塗料層を形成する材料を塗布する方法としては、特に制限されず、従来公知の方法を採用することができるが、空気中のマイナスイオン密度が下記範囲となるような塗料層を容易に形成することができる等の点から、印刷法が好ましく、オフセット印刷、シルク印刷がより好ましい。

本積層体は、面積が２７ｍｍ×７５ｍｍの塗料層を有する積層体を用い、該塗料層を空気に接するように配置し、ＪＩＳ Ｂ ９９２９に基づいて、同軸二重円筒式イオン密度測定器を用いて測定した空気中のマイナスイオン密度が７５０／ｃｍ³以上であり、好ましくは１０００／ｃｍ³以上であり、より好ましくは１２００／ｃｍ³以上である。マイナスイオン密度は、大きい方が好ましく、その上限は特に制限されないが、該上限としては、例えば、５００００／ｃｍ³が挙げられる。
空気中のマイナスイオン密度が前記範囲となる積層体を用いることで、燃焼器の出力およびトルクを向上させること、排気ガス中の炭素粒子の濃度（不透明度）を低下させること、および、燃焼装置の長寿命化を図ることができる。
空気中のマイナスイオン密度は、具体的には、下記実施例に記載の方法で測定することができる。

本積層体は、好適には、燃焼装置の空気の流路内に配置されるため、空気の流れを大きく変化させないことが好ましい。このため、本積層体の厚みは、できるだけ薄い方が好ましく、燃焼器の出力およびトルクを向上させること、排気ガス中の炭素粒子の濃度（不透明度）を低下させること、および、燃焼装置の長寿命化を図ること等の効果とのバランスを考えると、好ましくは０．３〜２ｍｍであり、より好ましくは０．５〜１．５ｍｍである。
また、厚みが前記範囲にある積層体は可撓性に優れるため、所望の位置、例えば曲面にも配置することができる。

本積層体の大きさ（縦×横）は特に制限されないが、本積層体を排気量が２，５００ｃｃまでの輸送機器に使用する場合には、例えば、２５〜３０ｍｍ×７０〜８０ｍｍ程度の大きさが好ましく、排気量１５０ｃｃまでの輸送機器に使用する場合には、例えば、１０〜２０ｍｍ×２５〜４０ｍｍ程度の大きさが好ましい。

＜燃焼装置＞
前記燃焼装置としては、各種燃焼器を有する装置であれば特に制限されない。
前記燃焼器としては、各種エンジン、ボイラー、ガスタービン等が挙げられる。
また、前記燃焼装置の例としては、乗用車、トラック、バス、オートバイ、リフト車、クレーン車、ショベル車、船舶、航空機などの輸送機器、火力発電所、自家発電機等が挙げられ、本積層体は、輸送機器に好適に使用できる。

≪燃焼装置≫
本発明に係る燃焼装置は、該燃焼装置の空気の流路内に、本積層体の塗料層が空気と接するように配置されることを特徴とする。
本積層体は、所望の箇所に配置することができ、配置される位置は特に限定されず、空気取り込み口から燃焼器までの間のいずれにも配置することができるが、好ましくは、エアクリーナー内が挙げられる。
なお、本積層体をエアフィルター等と一体化させてもよい。

本積層体を配置する方法としては、特に制限されず、耐熱性の紐やワイヤなどの締結部材を用いた締着、空気の流路形状に合わせた嵌着、フックなどの係止具を用いた係着等の方法でもよいが、本積層体を容易に配置することができる等の点から、通常、前記接着層を介して配置する方法が好ましい。

次に、本発明について実施例を示してさらに詳細に説明するが、本発明はこれらによって限定されない。

［実施例１］
縦２７ｍｍ、横７５ｍｍ、厚さ約５０μｍの銅箔上に、トルマリンと樹脂とを約１：１で含む塗料を塗装し、厚さ約１５μｍの塗料層を形成した。該塗料層を形成した銅箔の塗料層とは反対側に、不織布層を有する両面テープ（恵比寿化成（株）製、７０００Ｈ）を貼り付けることで、積層体を形成した。なお、得られた積層体は、縦２７ｍｍ、横７５ｍｍ、厚さ約０．５ｍｍの大きさであった。

＜空気中のマイナスイオン密度の測定＞
実施例１で得られた積層体を、その塗料層が上となるように、机の上に置き、アンデス電気（株）製の同軸二重円筒式イオン密度測定器である空気イオンカウンターｉｎｔｉ−ＰＲＯ ＮＴ−Ｃ１０１Ａを用い、ＪＩＳ Ｂ ９９２９に基づいて空気中のマイナスイオン密度を測定した。結果、空気中のマイナスイオン密度は、１６９０／ｃｍ³であった。

＜出力およびトルクの測定＞
フォルクスワーゲン製のトゥーラン（Ｔｏｕｒａｎ）のエアクリーナーの内壁に、実施例１で得られた積層体を張り付けた場合と、該積層体を張り付けない場合とで、エンジンの出力およびトルクを、ＢＯＳＣＨ製のシャシダイナモメータ（ｃｈａｓｓｉｓ ｄｙｎａｍｏｍｅｔｅｒ）を用いて測定した。結果を表１に示す。

＜排ガス黒煙の測定＞
ブカレスト交通公団（Ｒ．Ａ．Ｔ．Ｂ．）の協力の下、４台のバス（メルセデス・ベンツ・シターロ（Ｍｅｒｃｅｄｅｓ−Ｂｅｎｚ ＣＩＴＡＲＯ））のエアクリーナーの内壁に、実施例１で得られた積層体を張り付けた場合と、該積層体を張り付けない場合とで、排ガス黒煙量を測定した。
なお、該排ガス黒煙量は、不透明度計を用いて測定した不透明度（％）で評価し、各バスに対し、３回ずつ測定を行った結果の平均値を表２に示す。

＜エンジンの状態評価＞
Ｈｏｎｄａ ＰＣＸ １５０ｃｃのエアクリーナーの内壁に、積層体の大きさを縦１６ｍｍ、横３２ｍｍ、厚さ約０．５ｍｍとした以外は実施例１と同様にして得られた積層体を張り付け、６ヶ月間運転した場合の点火プラグの状態を図１の右図に示す。また、該積層体を張り付けない以外はほぼ同様の条件下で６ヶ月間運転した場合の点火プラグの状態を図１の左図に示す。

Claims (6)

1. 銅層に接して塗料層を有し、下記要件を満たす、燃焼装置用積層体。
   要件：面積が２７ｍｍ×７５ｍｍの塗料層を有する積層体を用い、該塗料層を空気に接するように配置し、ＪＩＳ Ｂ ９９２９に基づいて、同軸二重円筒式イオン密度測定器を用いて測定した空気中のマイナスイオン密度が７５０／ｃｍ³以上である
2. 塗料層、銅層および多孔質層をこの順で積層した積層体である、請求項１に記載の燃焼装置用積層体。
3. 前記塗料層が、希土類元素含有鉱物、ニオブまたはタンタル元素含有鉱物、アクチノイド系元素含有鉱物、トルマリン、黒曜石および松鉱石からなる群より選ばれる少なくとも１種の特殊顔料を含有する、請求項１または２に記載の燃焼装置用積層体。
4. 前記多孔質層がポリエチレンフォームからなる層である、請求項２に記載の燃焼装置用積層体。
5. 厚みが０．３〜２ｍｍである、請求項１〜４のいずれか１項に記載の燃焼装置用積層体。
6. 燃焼装置の空気の流路内に、請求項１〜５のいずれか１項に記載の積層体の塗料層が空気と接するように配置された、燃焼装置。