JP6485797B2 - 放射線照射構造並びに放射線発生層形成用組成物及びその使用方法 - Google Patents

放射線照射構造並びに放射線発生層形成用組成物及びその使用方法 Download PDF

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Description

本発明は、放射線照射構造並びに放射線発生層形成用組成物及びその使用方法に関する。
近年、エンジンが吸入する燃焼用空気や、エンジンが排出する燃焼排気ガス等の物質を活性化させ、高速走行時での燃料消費量を低減させるとともに、排気ガスに含まれる二酸化炭素量を削減することが提案されている。
例えば、特許文献1の物質活性化装置は、活性化させる物質と、この物質に照射する放射線を発生させる放射線発生手段との間に、導電性の金属層を介在させることを開示する。この物質活性化装置を用いて自動車用エンジンの燃焼用空気及び燃焼排気ガスを活性化させることにより、時速100km/hでの高速走行時の燃料消費量を最大で約40%低減させることができるとともに、排気ガス中に含まれる二酸化炭素量を最大で20%削減させることができる。
特開2000−019296号公報
しかしながら、特許文献1に記載の物質活性化装置では、放射線発生手段が発生する放射線量は、100mSv/h程度である。そのため、放射線発生層の表面に、放射線発生層によって発生される放射線を遮蔽する放射線遮蔽層を設けることを要する。
放射線遮蔽層として、厚さ5cm〜10cm程度の鉛板等が挙げられる。しかしながら、この鉛板は、剛性であるため、活性化させる物質を内在する装置の各々の形状に合わせて、物質活性化装置を複数種類提供することを要する。
放射線遮蔽層を設けないようにするため、放射線の発生量を、放射線遮蔽層を不要にできる程度に微量にすることが考えられる。しかしながら、放射線の発生量は、活性化の対象となる物質、すなわち、エンジンが吸入する燃焼用空気や、エンジンが排出する燃焼排気ガス等の物質の活性化の程度に影響する。そこで、放射線の発生量を低く抑えつつ、上記物質を高レベルで活性化させることを可能にすることが求められる。
また、放射線の発生量を低く抑えることは、放射線発生手段として用いる天然鉱石の使用量を減らすことにもつながるため、鉱物資源の有効利用、コストダウンという点からも好ましい。
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、活性化させる物質を内在する装置の各々の形状に関わらず利用可能な仕組みを提供することである。
本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意検討した結果、活性化させる物質と放射線発生手段との間に位置する金属層を特定の素材にすることで、上記の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。具体的に、本発明は以下のものを提供する。
本発明は、金属層と、放射線発生層とが積層され、前記金属層は、酸化還元電位が0V以下の金属、又は酸化還元電位が0V以下の金属の合金であって、前記合金としての酸化還元電位が0V以下である合金を含む板状又は箔状であり、前記放射線発生層は、放射性物質を含有する天然鉱石と、酸化還元電位が−1.5V以上0V以下の金属の粉体、又は酸化還元電位が−1.5V以上0V以下の金属の合金の粉体であって、合金としての酸化還元電位が−1.5V以上0V以下である合金の粉体と、放射線透過性樹脂と、の混合物を含み、前記混合物には、酸化還元電位が−1.5V未満の金属の粉体、又は酸化還元電位が−1.5V未満の金属の合金の粉体であって、合金としての酸化還元電位が−1.5V未満である合金の粉体が実質的に含まれておらず、前記放射線発生層が発生する放射線量は、0.02μSv/h以上0.2μSv/h以下である、放射線照射構造である。
また、本発明は、放射性物質を含有する天然鉱石と、酸化還元電位が−1.5V以上0V以下の金属の粉体、又は酸化還元電位が−1.5V以上0V以下の金属の合金の粉体であって、合金としての酸化還元電位が−1.5V以上0V以下である合金の粉体と、放射線透過性樹脂とを含み、酸化還元電位が−1.5V未満の金属の粉体、又は酸化還元電位が−1.5V未満の金属の合金の粉体であって、合金としての酸化還元電位が−1.5V未満である合金の粉体が実質的に含まれていない、放射線発生層形成用組成物である。この組成物を、酸化還元電位が0V以下の金属、又は酸化還元電位が0V以下の金属の合金であって、前記合金としての酸化還元電位が0V以下である合金を含む板状又は箔状の金属層に積層させることで、前記組成物を、放射線照射構造用途に使用できる。
本発明の放射線照射構造は、放射線発生層によって発生される放射線量が0.02μSv/h以上0.2μSv/h以下と、従来に比べて数十万分の一であるため、装置の最表面に、放射線発生層によって発生される放射線を遮蔽する放射線遮蔽層を設けることを必須としない。
本発明の放射線照射構造によると、活性化させる物質を内在する装置の表面が平面であるか、曲面であるかにかかわらず、放射線照射構造の金属層を装置の表面に密着させることができる。これにより、活性化させる物質を内在する装置の表面には、金属層と、放射線発生層とがこの順に積層される。
放射線発生層は、放射性物質を含有する天然鉱石を含み、放射線を発生する。この放射線は、装置に内在する、活性化の対象となる物質をイオン化させる。そして、このイオン化の際に生じた電荷が金属層を構成する金属に帯電し、電界及び磁界を生じさせるとともに、その電界及び磁界が、装置に内在する物質に作用し、その物質を活性化させると考えられる。
反対に、放射線照射構造の放射線発生層を装置の表面に密着させてもよい。これにより、活性化させる物質を内在する装置の表面には、放射線発生層と、金属層とがこの順に積層される。
この場合、放射線発生層において発生した放射線の一部は、装置に内在する、活性化の対象となる物質に直接伝わる。また、他の一部は、金属層に向けられ、中でも、一部の放射線は、金属層に対して特定の入射角及び反射角で反射する。特定の入射角及び反射角で反射すると、放射線は、増幅され、増幅された放射線は、放射線透過性樹脂を含む放射線発生層を通過して、装置に内在する、活性化の対象となる物質に伝わる。当該物質は、放射線発生層から直接伝わった放射線、及び金属層での反射を通じて増幅された放射線のいずれもを吸収し、当該物質の分子を励起状態にして電子の引き抜きや付加によって遊離基化して、当該物質を活性化するものと考えられる。
本発明の放射線照射構造によると、放射線発生層によって発生される放射線量が0.02μSv/h以上0.2μSv/h以下と、従来に比べて数十万分の一であるにも関わらず、活性化の対象となる物質(例えば、エンジンが吸入する燃焼用空気や、エンジンが排出する燃焼排気ガス等)を十分に活性化させることができる。
また、従来技術に比べ、放射線発生源に相当する天然鉱石の使用量を減らすことができ、鉱物資源の有効利用、コストダウンにもつながる。
本実施形態の物質活性化部材1を説明するための概略模式図である。 上記物質活性化部材1を、自動車用エンジンの高分子材料製の空気ダクトDに使用したときの模式図である。
以下、本発明の具体的な実施形態について、詳細に説明するが、本発明は、以下の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の目的の範囲内において、適宜変更を加えて実施することができる。
<放射線照射構造>
図1は、本実施形態の放射線照射構造の一例である物質活性化部材1を説明するための概略模式図である。物質活性化部材1は、少なくとも、金属層11と、放射線発生層12とを備える。
〔金属層11〕
金属層11は、酸化還元電位が0V以下の金属、又は酸化還元電位が0V以下の金属の合金であって、合金としての酸化還元電位が0V以下である合金を含んで構成される。金属層11を構成する材料が特定の材料であることから、放射線発生層12によって発生される放射線量が0.02μSv/h以上0.2μSv/h以下と、極めて低いにも関わらず、活性化の対象となる物質(例えば、エンジンが吸入する燃焼用空気や、エンジンが排出する燃焼排気ガス等)のイオン化に伴って生じる電荷が帯電した際に、当該物質を十分に活性化させるに足りるだけの電界及び磁界を生じさせることができると考えられる。
酸化還元電位が0V以下の金属として、リチウム(−3.045V)、セシウム(−2.923V)、ルビジウム(−2.924V)、カリウム(−2.925V)、バリウム(−2.92V)、ストロンチウム(−2.89V)、カルシウム(−2.84V)、ナトリウム(−2.714V)、マグネシウム(−2.356V)、トリウム(−1.90V)、ベリリウム(−1.85V)、アルミニウム(−1.676V)、チタン(−1.63V)、ジルコニウム(−1.534V)、マンガン(−1.18V)、タンタル(−0.81V)、亜鉛(−0.7626V)、クロム(−0.74V)、鉄(−0.44V)、カドミウム(−0.4025V)、コバルト(−0.277V)、ニッケル(−0.257V)、スズ(−0.1375V)、鉛(−0.1263V)等が挙げられる。
活性化の対象となる物質のよりいっそうの活性化を促すため、金属層11を構成する金属又は合金の酸化還元電位は、−0.4V以下であることが好ましく、−1.0V以下であることがより好ましく、−1.5V以下であることがさらに好ましく、−2.0V以下であることがよりさらに好ましく、−2.5V以下であることが特に好ましい。
本実施形態において、金属層11は、板状又は箔状であることが好ましい。板状又は箔状であることから、粉体状に比べて表面積が小さい。その結果、粉体状に比べて金属又は合金が自然発火しづらいため、酸化還元電位が低い金属又は合金であっても、比較的容易に取り扱うことができる。
他方、酸化還元電位が0Vを超える金属として、アンチモン(0.1504V)、ビスマス(0.3172V)、銅(0.340V)、水銀(0.7960V)、銀(0.7991V)、パラジウム(0.915V)、イリジウム(1.156V)、白金(1.188V)、金(1.52V)等が挙げられる。これらの金属では、活性化の対象となる物質を十分に活性化させるために、放射線発生層12によって発生される放射線量を100mSv/h程度にする必要があるため、好ましくない。
金属層11の厚さの下限は、活性化の対象となる物質(例えば、エンジンが吸入する燃焼用空気や、エンジンが排出する燃焼排気ガス等)のイオン化に伴って生じる電荷が帯電した際に、当該物質を十分に活性化させるに足りるだけの電界及び磁界を生じさせることができ、かつ、折り曲げたり、管体等に巻き付けたりしても、金属層11が破れたり切れたりしない程度であれば、特に限定されない。金属層11の厚さの下限は、0.01mm以上であることが好ましく、0.05mm以上であることがより好ましく、0.1mm以上であることがさらに好ましい。
金属層11の厚さの上限は、物質活性化部材1が全体として可撓性を有していれば、特に限定されない。金属層11の厚さの上限は、10mm以下であることが好ましく、5mm以下であることがより好ましく、1mm以下であることが特に好ましい。
〔放射線発生層12〕
放射線発生層12は、放射性物質を含有する天然鉱石と、樹脂との混合物である樹脂組成物を含む。
天然鉱石は、放射性物質を含有する材料であれば、特に限定されず、モナザイト(モナズ石)、ラジウム鉱石、リン鉱石、コロンバイト、タンタライト、ストロベライト、パイロクロール、バストネサイト、セリウムコンセントレート、ジルコン、ゴム石、デービド鉱、ブランネル石、センウラン鉱(ピッチブレンド)、ニンギョウ石、リンカイウラン石、カルノー石、ツャムン石、メタチャムン石、チャヤームン鉱、シュレーキンゲル鉱、ジルケル鉱、ゼノタイム、トロゴム石、オーエル石、バクハン石、カツレン石、タングステン鉱、ホウトリウム石、ブロッカイト、ウラノフェン、リンドウウラン石、コフィン石、ウラントール石、ウランホウトリウム鉱、トール石、及びフランセビル石等が挙げられる。
樹脂の種類は、特に限定されるものでない。樹脂として、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリオレフィン樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、及びこれらの樹脂から選択された組み合わせによる共重合体が挙げられる。中でも、可撓性に優れることから、樹脂は、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂であることが好ましい。
放射線発生層12によって発生される放射線量の下限は、0.02μSv/h以上であり、0.05μSv/h以上であることがより好ましく、0.1μSv/h以上であることが特に好ましい。天然鉱石に含まれる放射性物質が0.02μSv/h以上の放射線を発生すると、その放射線が、装置に内在する、活性化の対象となる物質をイオン化させる。そして、このイオン化の際に生じた電荷が金属層11を構成する金属に帯電し、電界及び磁界を生じさせるとともに、その電界及び磁界が、装置に内在する物質に作用し、その物質を活性化させると考えられる。
放射線発生層12によって発生される放射線量の上限は、0.2μSv/h以下であり、0.15μSv/h以下であることがより好ましく、0.1μSv/h以下であることが特に好ましい。本実施形態の物質活性化部材1によると、放射線発生層12によって発生される放射線量が0.2μSv/h以下と、従来に比べて数十万分の一であるにも関わらず、活性化の対象となる物質(例えば、エンジンが吸入する燃焼用空気や、エンジンが排出する燃焼排気ガス等)を十分に活性化させることができる。
また、従来技術に比べ、放射線発生源に相当する天然鉱石の使用量を減らすことができ、鉱物資源の有効利用、コストダウンにもつながる。
そして、放射線発生層12によって発生される放射線量が、従来に比べて数十万分の一であるため、装置の最表面に、放射線発生層12によって発生される放射線を遮蔽する放射線遮蔽層を設けることを必須としない。これにより、物質活性化部材1を可撓性にすることができ、活性化させる物質を内在する装置の各々の形状に合わせて、物質活性化装置を複数種類提供することを要しない。
なお、本実施形態において、放射線量の値は、NaIシンチレーション式サーベイメータを用いたときのバックグラウンド(放射線発生層12に天然鉱石が含まれていないときの線量)を含む値であるものとする。
天然鉱石の含有量の下限は、装置に内在する、活性化の対象となる物質を活性化させるのに十分な量の放射線を発生させることができれば、特に限定されない。天然鉱石の含有量の下限は、樹脂組成物100質量部に対して、0.01質量部以上であることが好ましく、0.1質量部以上であることがより好ましく、1質量部以上であることが特に好ましい。
天然鉱石の含有量の上限は、放射線発生層12によって発生される放射線量を0.2μSv/h以下にすることができれば、特に限定されない。天然鉱石の含有量の上限は、樹脂組成物100質量部に対して、90質量部以下であることが好ましく、85質量部以下であることがより好ましく、80質量部以下であることが特に好ましい。
放射線発生層12の厚さの下限は、装置に内在する、活性化の対象となる物質を活性化させるのに十分な量の放射線を発生させることができれば、特に限定されない。放射線発生層12の厚さの下限は、0.01mm以上であることが好ましく、0.05mm以上であることがより好ましく、0.1mm以上であることが特に好ましい。
放射線発生層12の厚さの上限は、物質活性化部材1が全体として可撓性を有していれば、特に限定されない。放射線発生層12の厚さの上限は、10mm以下であることが好ましく、5mm以下であることがより好ましく、1mm以下であることが特に好ましい。
なお、放射線発生層12において、本実施形態に記載の発明に影響を及ぼさない範囲で、一般に広く用いられる添加剤が含まれていてもよい。添加剤として、粘度調整剤、加工助剤、安定剤、難燃剤、防災剤、老化防止剤、帯電防止剤、紫外線吸収剤、充填剤、着色剤、発泡剤等が挙げられる。
必須ではないが、放射線発生層12において、酸化還元電位が−1.5V以上0V以下の金属の粉体、又は酸化還元電位が−1.5V以上0V以下の金属の合金の粉体であって、合金としての酸化還元電位が−1.5V以上0V以下である合金の粉体が含まれていることが好ましい。このような金属又は合金の粉体が放射線発生層12に含まれていることで、放射線発生層12で発生した放射線が金属又は合金の粉体に衝突して乱反射を引き起こし、放射線が金属層11に向けられたときに、金属層11に対して特定の入射角及び反射角で反射する放射線の量が増え、結果として物質のよりいっそうの活性化に繋がり得ると考えられる。
以下で説明するとおり、放射線発生層12を調製する際の金属又は合金の粉体の取扱いを容易にするため、放射線発生層12に含まれる金属又は合金の粉体の酸化還元電位は、−1.0V以上であることがより好ましく、−0.75V以上であることがさらに好ましく、−0.5V以上であることがよりさらに好ましく、−0.4V以上であることが特に好ましい。
ところで、放射線発生層12で発生した放射線の乱反射を促すためには、放射線発生層12に含まれる金属又は合金の粉体の粒子径は、できるだけ小さい方が好ましい。他方、粒子径が小さいほど金属又は合金の表面積が大きくなり、結果として、金属又は合金の自然発火を防ぐための対策を要することになる。金属又は合金の粉末の取扱いを容易にするため、放射線発生層12において、金属又は合金の粉体に関し、酸化還元電位が−1.5V未満の粉体は、実質的に含まれていないことが好ましい。そして、酸化還元電位が−1.0V未満の粉体は、実質的に含まれていないことがより好ましく、酸化還元電位が−0.75V未満の粉体は、実質的に含まれていないことがさらに好ましく、酸化還元電位が−0.5V未満の粉体は、実質的に含まれていないことがよりさらに好ましく、酸化還元電位が−0.4V未満の粉体は、実質的に含まれていないことが特に好ましい。
なお、本実施形態において、「実質的に含まれていない」とは、樹脂組成物を調製する際に、上記金属又は上記合金の粉体が自然発火し、調製装置をはじめとした周囲環境に影響を及ぼすリスクを伴う量をいうものとする。
〔繰り返し構造であってもよいこと〕
物質活性化部材1は、金属層11と、放射線発生層12とが繰り返された構造であってもよい。すなわち、物質活性化部材1は、金属層11、放射線発生層12、金属層11、放射線発生層12、金属層11、放射線発生層12、・・・のように、金属層11と、放射線発生層12とが複数回繰り返された構造であってもよい。
〔使用例〕
以下、本実施形態の物質活性化部材1の使用例について、必要に応じて図面を参照しながら説明する。これらの使用例は、いずれも、活性化の対象となる物質が内在する装置に、物質活性化部材1を金属層11、放射線発生層12の順で取り付け、物質活性化部材1の取付構造を形成したときの例である。
[第1の使用例:自動車用エンジンの空気ダクトDへの使用]
図2は、物質活性化部材1を、自動車用エンジンの空気ダクトDに使用したときの模式図である。
物質活性化部材1は、可撓性であるため、空気ダクトDの表面が曲面であっても、物質活性化部材1の金属層11をダクトDの表面に密着するように巻きつけることができる。これにより、ダクトDの表面には、金属層11と、放射線発生層12とがこの順に積層される。
物質活性化部材1を巻きつけた後、物質活性化部材1を固定するため、周囲をホースバンドBで留めればよい。
図2は、物質活性化部材1を巻きつけた後に周囲をホースバンドBで留めるものとしているが、これに限るものではない。例えば、物質活性化部材1がホースバンドBに内包されていてもよい。この場合、ホースバンドBを、物質活性化部材1の金属層11がダクトDの表面に密着するように巻きつけるだけで、空気ダクトDに物質活性化部材1を取り付けることができる。
放射線発生層12は、放射性物質を含有する天然鉱石を含み、0.02μSv/h以上0.2Sv/h以下の放射線を発生する。この放射線は、ダクトDの内部を流れる吸入空気に作用してこれをイオン化させる。そして、このイオン化の際に生じた電荷が金属層11を構成する金属に帯電し、電界及び磁界を生じさせるとともに、その電界及び磁界が、上記した流入空気に作用し、吸入空気の活性化を大幅に促進させると考えられる。
そして、このように活性化された吸入空気が、自動車エンジンのシリンダ(図示せず)の内部に供給されると、シリンダ内に噴射された燃料と活性化された吸入空気とが充分に混合されるので、シリンダ内における燃料の燃焼効率が大幅に高まり、燃料消費率の低減及び排気ガスの清浄化を促進することができる。
すなわち、本実施形態の物質活性化部材1を自動車用エンジンのダクトDの外側に、金属層11が内側、放射線発生層12が外側になるように巻き付けることで、自動車用エンジンのダクトDの外側に、鉄、チタン、マグネシウム、リチウム、及びそれらの金属の合金による金属層11と、放射性物質層12とを同時に形成することができる。そして、その取り付けは、ダクトDに巻き付けるだけであるため、ダクトDの形状に左右されることなく、その取付作業を極めて容易に行うことができる。物質活性化部材1は、ダクトDの外側に取り付けられるので、エンジンが空気を吸入する際の抵抗となることがない。
[第2の使用例:自動車の排気管への使用]
物質活性化部材1を、自動車の排気管に使用することもできる。物質活性化部材1を、自動車の排気管の外側に、金属層11が内側、放射線発生層12が外側になるように巻き付ける。
放射線発生層12は、放射性物質を含有する天然鉱石を含み、0.02μSv/h以上0.2Sv/h以下の放射線を発生する。この放射線は、排気ガスにに含まれる一酸化炭素や二酸化炭素、窒素酸化物等の化合物に作用してこれをイオン化させる。そして、このイオン化の際に生じた電荷が金属層11を構成する金属に帯電し、電界及び磁界を生じさせるとともに、その電界及び磁界が、上記した一酸化炭素や二酸化炭素、窒素酸化物等の化合物に作用し、これらの化合物の活性化を大幅に促進させると考えられる。
そして、これらの化合物は、放射線によってイオン化され大幅に活性化された状態で触媒装置に送られ、きわめて効率よく清浄化される。
また、第2の使用例は、自動車の排気管EPの外側に物質活性化部材1を巻きつけるものであるから、放射性発生層12が高温の排気ガスの影響を受けて損傷することは、ない。
なお、第2の使用例では、物質活性化部材1を自動車の排気管に使用したが、自動車の吸気管にも使用できることは、言うまでもない。
[第3の使用例:自動車のシリンダブロックへの使用]
物質活性化部材1を、自動車のシリンダブロックに使用することもできる。物質活性化部材1を、自動車のシリンダブロックの外側に、金属層11が内側、放射線発生層12が外側になるように巻き付ける。
放射線発生層12は、放射性物質を含有する天然鉱石を含み、0.02μSv/h以上0.2Sv/h以下の放射線を発生する。この放射線は、シリンダブロックの内部を流れる自動車エンジンの吸入空気又は排気ガスに作用してこれをイオン化させる。そして、このイオン化の際に生じた電荷が金属層11を構成する金属に帯電し、電界及び磁界を生じさせるとともに、その電界及び磁界が、上記した吸入空気又は排気ガスに作用し、吸入空気又は排気ガスの活性化を大幅に促進させると考えられる。
そして、これらの化合物は、放射線によってイオン化され大幅に活性化された状態で触媒装置に送られ、きわめて効率よく清浄化される。
[第4の使用例:潤滑装置への使用]
第1〜第3の使用例は、いずれも、エンジンの燃焼用空気及び燃焼排気ガスを活性化することを目的にしていた。しかしながら、本実施形態の物質活性化部材1は、エンジンの燃焼用空気及び燃焼排気ガスに限らず、様々な物質の活性化に用いることができる。そこで、第4実施形態以降では、種々の例について説明する。
物質活性化部材1を、機械の摺動部分を潤滑油で潤滑する潤滑装置に使用することもできる。
機械の金属同士が摺動する部分の摩擦を少なくするために、潤滑油が用いられている。このような潤滑油は、熱や、摩耗した金属粉等の影響を受け、その潤滑能力や熱交換能力が次第に低下する。また、オイルフィルタに金属磨耗粉が滞積すると、潤滑油の通過能力が低下し、潤滑性能が更に低下する。
そこで、物質活性化部材1を、機械の摺動部分を潤滑する潤滑油を収納する容器、あるいは潤滑油が流れる管の外側に、金属層11が内側、放射線発生層12が外側になるように巻き付ける。
放射線発生層12は、放射性物質を含有する天然鉱石を含み、0.02μSv/h以上0.2Sv/h以下の放射線を発生する。この放射線は、潤滑装置の内部を流れる潤滑油に作用し、潤滑油をイオン化させる。そして、モリブデン等の金属のイオン化の際に生じた電荷が金属層11を構成する金属に帯電し、電界及び磁界を生じさせるとともに、その電界及び磁界が、上記した潤滑油に作用し、潤滑油の活性化を大幅に促進させると考えられる。
また、イオン化した潤滑油は、オイルフィルタ上に滞積した金属磨耗粉等の間を滑らかに流れることができるので、オイルフィルタの性能を維持しつつ潤滑性能を向上できるばかりでなく、オイルポンプヘの負担を軽減して動力損失を低減することができる。
[第5の使用例:冷却装置への使用]
物質活性化部材1を、冷却液を用いて機械の発熱部分を冷却する冷却装置に使用することもできる。
例えば、エンジン等においては、燃焼によって生じた熱をシリンダブロックから効率的に取り除くために、冷却液を加圧して循環させている。しかしながら、冷却液を加圧して循環させるとポンプに負担がかかるばかりでなく、パイプ等の接続部から漏れが発生したりホースの破損が生じたりする。
そこで、物質活性化部材1を、機械の発熱部分を冷却する冷却液を収納する容器、あるいはその内部を冷却液が流れる管の外側に、金属層11が内側、放射線発生層12が外側になるように巻き付ける。
放射線発生層12は、放射性物質を含有する天然鉱石を含み、0.02μSv/h以上0.2Sv/h以下の放射線を発生する。この放射線は、冷却装置の内部を流れる冷却液に作用し、冷却液をイオン化させる。そのイオン化の際に生じた電荷が金属層11を構成する金属に帯電し、電界及び磁界を生じさせるとともに、その電界及び磁界が、上記した冷却液に作用し、冷却液の活性化を大幅に促進させると考えられる。
その結果、冷却液循環系統の内壁面に被膜を形成することができ、熱伝達率を向上させて冷却効率を向上できるばかりでなく、冷却液が層流化して滑らかに流れるようになって冷却液の循環抵抗が減少する。これにより、冷却液の循環圧力を低下させることができるから、ポンプの負担を減少させて動力損失を低減できるばかりでなく、パイプ等の接続部からの漏れやホースの破損等をも防止することができる。さらに、イオンした冷却液の層は冷却液循環系統の腐食を防止するとともに、ゴムホース等の劣化を防止する効果をも有する。
[第6の使用例:燃料供給装置への使用]
物質活性化部材1を、エンジン等の燃焼機関に液体または気体燃料を供給する燃料供給装置に使用することもできる。
一般的な燃焼においては、気化させた液体燃料又は気体燃料と、酸素とを燃焼室内で結合させて熱エネルギーを取り出している。液体燃料又は気体燃料から効率良くそのエネルギーを取り出すためには、燃料と空気を充分に混合させなければならない。
そこで、物質活性化部材1を、燃焼機関に供給する液体燃料又は気体燃料を収容する容器、あるいはこれらの燃料が内部を流れる管路の外側に、金属層11が内側、放射線発生層12が外側になるように巻き付ける。
放射線発生層12は、放射性物質を含有する天然鉱石を含み、0.02μSv/h以上0.2Sv/h以下の放射線を発生する。この放射線は、燃料供給装置の内部を流れる、ガソリンや軽油等の液体燃料や、プロパンガス等の気体燃料に作用し、これらの燃料をイオン化させる。そのイオン化の際に生じた電荷が金属層11を構成する金属に帯電し、電界及び磁界を生じさせるとともに、その電界及び磁界が、上記した燃料に作用し、燃料の活性化を大幅に促進させると考えられる。
その結果、燃料噴射弁から噴射して燃料を霧化させる際の燃料の粒径を、通常の場合に比較して遥かに微細化することができる。これにより、燃焼室内において燃料と空気とを充分に混合させ、燃料が持つ熱エネルギーを十分に取り出すことができる。
[第7の使用例:タービンを構成する動翼への使用]
物質活性化部材1を、タービンを構成する動翼に使用することもできる。
水力発電においては水、火力発電においては水蒸気、自動車の自動変速機においてはオイル等の作動流体を、それぞれタービン翼に作用させることによって回転駆動力を得ている。しかしながら、流体とタービン翼とが接触する際、タービン翼に生じる抵抗は、流体の速度が増すにつれて大きくなるため、流体の速度を大きくしすぎると、流体からタービン翼へのエネルギー伝達能力を低下させることに繋がる。
そこで、物質活性化部材1を、タービン翼の外側、あるいは内部にタービン翼を収容するケーシングの外側に、金属層11が内側、放射線発生層12が外側になるように巻き付ける。
放射線発生層12は、放射性物質を含有する天然鉱石を含み、0.02μSv/h以上0.2Sv/h以下の放射線を発生する。この放射線は、タービン翼に接触する流体に作用し、その流体をイオン化させる。そのイオン化の際に生じた電荷が金属層11を構成する金属に帯電し、電界及び磁界を生じさせるとともに、その電界及び磁界が、上記した流体に作用し、流体の活性化を大幅に促進させると考えられる。
その結果、タービンの動翼の表面に層流を形成し、流体がタービン翼の間を滑らかに流れるようになるため、タービン翼に生じる抵抗を減少させ、高い効率で回転駆動力を得ることができるようになる。
[第8の使用例:エアコン等の冷却装置への使用]
物質活性化部材1を、エアコン等の冷却装置に使用することもできる。
エアコンや冷蔵庫の冷却装置は、エバポレータ内で冷媒を気化させて居室内や冷蔵庫内の空気から熱を奪い取った後、コンデンサで冷媒を圧縮しラジエターを介して外部に放熱する。したがって、冷蔵庫やエアコンの冷却性能を向上させるためには、エバポレータにおける冷媒の熱交換効率を向上させる必要がある。
そこで、物質活性化部材1を、冷却装置に用いる冷媒の通路であるエバポレータ、又はその内部を冷媒が流れる管路に、金属層11が内側、放射線発生層12が外側になるように巻き付ける。
放射線発生層12は、放射性物質を含有する天然鉱石を含み、0.02μSv/h以上0.2Sv/h以下の放射線を発生する。この放射線は、冷却装置の内部を流れる冷媒に作用し、その冷媒をイオン化させる。そのイオン化の際に生じた電荷が金属層11を構成する金属に帯電し、電界及び磁界を生じさせるとともに、その電界及び磁界が、上記した冷媒に作用し、流体の活性化を大幅に促進させると考えられる。
その結果、エバポレータや管路の金属内壁面に、イオン化した冷媒の膜が密着するので、エバポレータや管路の金属内壁面と冷媒との間の熱交換効率を大幅に向上させることができる。
[第9の使用例:洗浄水収納容器への使用]
物質活性化部材1を、洗浄水収納容器に使用することもできる。
一般家庭等では、食器等を洗浄する洗剤の溶媒として水道水を利用する。洗浄力を高めるためには温水を利用せざるを得ず、光熱費がかかる難点がある。
そこで、物質活性化部材1を、洗浄水収納容器、又は若しくはその内部を洗浄水が流れる管路に、金属層11が内側、放射線発生層12が外側になるように巻き付ける。
放射線発生層12は、放射性物質を含有する天然鉱石を含み、0.02μSv/h以上0.2Sv/h以下の放射線を発生する。この放射線は、洗浄水に作用し、その洗浄水をイオン化させる。そのイオン化の際に生じた電荷が金属層11を構成する金属に帯電し、電界及び磁界を生じさせるとともに、その電界及び磁界が、上記した洗浄水に作用し、洗浄水の活性化を大幅に促進させると考えられる。
イオン化させた水道水を溶媒にすると、常温であったとしても、洗剤の界面活性剤が効率的に活性作用を呈する。その結果、食器や洗濯物等を洗浄する能力を大幅に向上させることができる。また、イオン化した水道水は、水道管内部の腐食を防止する効果も有する。
[第10の使用例:植物の生育用途への使用]
物質活性化部材1を、植物の生育用途に使用することもできる。
植物の生育には、太陽光や大気中の二酸化炭素の他に栄養分を含んだ水が必要である。そして、植物の生育を促進させるためには、植物の根から吸収される水の量を増加させることが好ましい。
しかしながら、従来の技術では、水の温度を高めることによってその吸収量をある程度増加させることができる程度にとどまっている。
別の観点で植物の根から吸収される水の量を増やすため、物質活性化部材1を、植物に供給する栄養分を含んだ水の供給水収納容器、又はその内部を供給水が流れる管路に、金属層11が内側、放射線発生層12が外側になるように巻き付ける。
放射線発生層12は、放射性物質を含有する天然鉱石を含み、0.02μSv/h以上0.2Sv/h以下の放射線を発生する。この放射線は、供給水及び供給水に含まれる栄養分に作用し、これら供給水等をイオン化させる。そのイオン化の際に生じた電荷が金属層11を構成する金属に帯電し、電界及び磁界を生じさせるとともに、その電界及び磁界が、上記した供給水等に作用し、供給水等の活性化を大幅に促進させると考えられる。
その結果、植物に供給する水とそれに含まれる栄養分とをイオン化させることができる。そして、このようにイオン化された水及び栄養分は、植物の毛根によって容易に吸収されるので、植物の生育を促進させることができる。また、植物が必要とする窒素化合物は、細菌と酵素が腐葉土を分解する際に生成されるが、高度に活性化された水を供給すると、腐葉土の分解が促進されて窒素化合物の生成が増加する。これにより、このような窒素化合物を十分に溶存したイオン化水によって植物の生育を大幅に促進することができる。
[第11の使用例:動物の生育用途への使用]
物質活性化部材1を、動物の生育用途に使用することもできる。
動物の生育には、その体の大部分を構成するための水が必要である。動物園等で飼育される動物は、飲料水を水道水から得ている。しかしながら、飲料水を供給水タンク内に収容している間に、飲料水の酸化、劣化が進行する。
そこで、物質活性化部材1を、供給水タンク、又はその内部を供給水が流れる管路に、金属層11が内側、放射線発生層12が外側になるように巻き付ける。
放射線発生層12は、放射性物質を含有する天然鉱石を含み、0.02μSv/h以上0.2Sv/h以下の放射線を発生する。この放射線は、供給水に作用し、その供給水をイオン化させる。そのイオン化の際に生じた電荷が金属層11を構成する金属に帯電し、電界及び磁界を生じさせるとともに、その電界及び磁界が、上記した供給水に作用し、供給水等の活性化を大幅に促進させると考えられる。
そして、イオン化された水は、動物の体内に容易に吸収される。また、酸化還元電位を抑えるために抗酸化作用があり、さらに免疫機能を高め、成長促進に効果がある。
[第12の使用例:魚介類の生育用途への使用]
物質活性化部材1を、魚介類の生育用途に使用することもできる。
魚介類の生活環境は、水中であるため、水の品質は、極めて重要である。魚介類を飼育する際、生息している水と同じ水槽内に老廃物を排出するため、常に浄化しなければ、水質が悪化する。
そこで、物質活性化部材1を、魚介類に供給する水の供給水収納容器、循環浄化装置、又はその内部を供給水が流れる管路に、金属層11が内側、放射線発生層12が外側になるように巻き付ける。
放射線発生層12は、放射性物質を含有する天然鉱石を含み、0.02μSv/h以上0.2Sv/h以下の放射線を発生する。この放射線は、供給水に作用し、その供給水をイオン化させる。そのイオン化の際に生じた電荷が金属層11を構成する金属に帯電し、電界及び磁界を生じさせるとともに、その電界及び磁界が、上記した供給水に作用し、供給水等の活性化を大幅に促進させると考えられる。
そして、イオン化された水は、魚介類の体内に容易に吸収される。また、酸化還元電位を抑えるために抗酸化作用があり、さらに免疫機能を高め、成長促進に効果がある。
[第13の使用例:浄化槽への使用]
物質活性化部材1を、汚水を処理する浄化槽に使用することもできる。
一般家庭から排出されるし尿を処理する浄化槽においては、好気性細菌が空気中の酸素を取り入れつつ有機物質を酸化し分解している。したがって、このような好気性細菌を増殖させることにより、し尿を効率的に処理することが可能となる。
そこで、物質活性化部材1を、エアレーション用空気供給用ポンプ、又はその内部をエアレーション用空気が流れる管路に、金属層11が内側、放射線発生層12が外側になるように巻き付ける。
放射線発生層12は、放射性物質を含有する天然鉱石を含み、0.02μSv/h以上0.2Sv/h以下の放射線を発生する。この放射線は、ポンプを通過する空気、あるいは、管路を流れる空気に作用し、その空気をイオン化させる。そのイオン化の際に生じた電荷が金属層11を構成する金属に帯電し、電界及び磁界を生じさせるとともに、その電界及び磁界が、上記した空気に作用し、空気の活性化を大幅に促進させると考えられる。
その結果、イオン化された空気を浄化槽に供給することができるので、し尿を分解する好気性細菌を活性化させ、より高い効率で汚水を処理することができる。
[第14の使用例:スプレー塗装装置への使用]
物質活性化部材1を、スプレー塗装装置に使用することもできる。
自動車のボディを塗装する際には、より均質で高品質な塗装面を形成するために、霧状に分散させる塗料の粒径をより小さくする必要がある。しかしながら、従来のスプレー塗装装置は、空気をそのまま用いて塗料を霧状に分散させる構造となっているため、分散させた塗料の粒径をさらに小さくすることが難しい。
そこで、物質活性化部材1を、塗料を噴射して霧化させるために用いる圧縮空気供給ポンプ、又はその内部を圧縮空気が流れる管路に、金属層11が内側、放射線発生層12が外側になるように巻き付ける。
イオン化させた圧縮空気を用いて塗料を噴射し霧化させることで、空気と塗料との混合が促進され、霧化させる塗料の粒径をより一層小さなものとすることができる。したがって、より均質で高品質な塗装面を形成することができる。
〔他の使用例〕
上記の使用例は、いずれも、活性化の対象となる物質が内在する装置に、物質活性化部材1を金属層11、放射線発生層12の順で取り付け、物質活性化部材1の取付構造を形成したときの例である。しかしながら、上記の使用例に限定されるものでない。具体的には、上記の使用例とは反対に、活性化の対象となる物質が内在する装置に、物質活性化部材1を放射線発生層12、金属層11の順で取り付け、物質活性化部材1の取付構造を形成してもよい。
この場合、放射線発生層12において発生した放射線の一部は、装置に内在する、活性化の対象となる物質に直接伝わる。また、他の一部は、金属層11に向けられ、中でも、一部の放射線は、金属層11に対して特定の入射角及び反射角で反射する。特定の入射角及び反射角で反射すると、放射線は、増幅され、増幅された放射線は、放射線透過性樹脂を含む放射線発生層12を通過して、装置に内在する、活性化の対象となる物質に伝わる。当該物質は、放射線発生層12から直接伝わった放射線、及び金属層11での反射を通じて増幅された放射線のいずれもを吸収し、当該物質の分子を励起状態にして電子の引き抜きや付加によって遊離基化して、当該物質を活性化するものと考えられる。
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるもので
はない。
<実施例及び比較例>
〔実施例1〕
図1に記載の物質活性化部材1を、ラジエターホース及びブローバイホースの2箇所に装着した。装着の際、物質活性化部材1の金属層11をこれら2箇所の装置の表面に密着するように巻きつけ、上記2箇所の装置の表面に、金属層11と、放射線発生層12とをこの順で積層させた物質活性化部材1の取付構造を得た。物質活性化部材1の大きさは、縦300mm、横10mm、厚さ1mmである。
また、物質活性化部材1を取り付けた状態で放射線量を測定したところ、放射線量は、0.05μSv/hであった。なお、放射線量の値は、NaIシンチレーション式サーベイメータを用いたときのバックグラウンド(放射線発生層12に天然鉱石が含まれていないときの線量)を含む値である。
そして、気温が約30℃の条件下で、箱根ターンパイクを走行した。走行テストの車両として、マツダ社のCX−5(総排気量:2.188L)を使用した。
〔実施例2〕
図1に記載の物質活性化部材1の取付順序を反対にしたこと以外は、実施例1と同じ手法にて、走行試験を行った。すなわち、図1に記載の物質活性化部材1の放射線発生層12を、ラジエターホース及びブローバイホースの表面に密着するように巻きつけ、ラジエターホース及びブローバイホースの表面に、放射線発生層12と、金属層11とをこの順で積層させた物質活性化部材1の取付構造を得た。そして、実施例1と同じ手法にて、走行試験を行った。
〔比較例〕
図1に記載の物質活性化部材1を、上記2箇所の装置の表面に取り付けなかったこと以外は、実施例1と同様の手法にて、走行試験を行った。
〔評価1:上り勾配での燃費の評価〕
車速が50km/hになったところで車速を一定にし、箱根ターンパイクの2kmポストで燃費計をリセットした。そこから12kmポストまでの上り勾配10km区間を走ったところで、車を減速する前に、燃費計の値を記録した。これを上り勾配での燃費の計測値とした。
〔評価2:下り勾配での燃費の評価〕
車速が50km/hになったところで車速を一定にし、箱根ターンパイクの12kmポストで燃費計をリセットした。2kmポストまでの下り勾配10km区間を走ったところで、車を減速する前に、燃費計の値を記録した。これを上り勾配での燃費の計測値とした。
結果を表1に示す。
Figure 0006485797
図1に記載の物質活性化部材1を、ラジエターホース及びブローバイホースの2箇所に装着した場合、金属層11、放射線発生層12の積層順序に関わらず(実施例1、2)、物質活性化部材1を空気ダクトDに取り付けない場合(比較例)に比べ、上り勾配では5.8%、下り勾配では9.9%の燃費改善効果がみられることが確認された。
<本実施形態に記載の他の発明>
本実施形態は、以下の発明を包含する。
本実施形態に記載の発明は、酸化還元電位が0V以下の金属、又は酸化還元電位が0V以下の金属の合金を含む金属層と、放射性物質を含有する天然鉱石と放射線透過性樹脂との混合物を含む放射線発生層とが積層され、前記放射線発生層が発生する放射線量は、0.02μSv/h以上0.2μSv/h以下である、可撓性の物質活性化部材である。
また、本実施形態に記載の発明は、前記放射線発生層が発生する放射線を遮蔽する放射線遮蔽層が非形成であることが好ましい。
また、本実施形態に記載の発明は、金属層と、放射線発生層とが積層され、前記金属層は、酸化還元電位が0V以下の金属、又は酸化還元電位が0V以下の金属の合金であって、前記合金としての酸化還元電位が0V以下である合金を含む板状又は箔状であり、前記放射線発生層は、放射性物質を含有する天然鉱石と、酸化還元電位が−1.5V以上0V以下の金属の粉体、又は酸化還元電位が−1.5V以上0V以下の金属の合金の粉体であって、合金としての酸化還元電位が−1.5V以上0V以下である合金の粉体と、放射線透過性樹脂と、の混合物を含み、前記混合物には、酸化還元電位が−1.5V未満の金属の粉体、又は酸化還元電位が−1.5V未満の金属の合金の粉体であって、合金としての酸化還元電位が−1.5V未満である合金の粉体が実質的に含まれておらず、前記放射線発生層が発生する放射線量は、0.02μSv/h以上0.2μSv/h以下である、可撓性の放射線照射部材である。
これらの発明における部材は、放射線発生層によって発生される放射線量が0.02μSv/h以上0.2μSv/h以下と、従来に比べて数十万分の一であるため、装置の最表面に、放射線発生層によって発生される放射線を遮蔽する放射線遮蔽層を設けることを必須としない。これにより、部材を可撓性にすることができ、活性化させる物質を内在する装置の各々の形状に合わせて、物質活性化装置を複数種類提供することを要しない。
これらの発明によると、活性化させる物質を内在する装置の表面が平面であるか、曲面であるかにかかわらず、物質活性化部材の金属層を装置の表面に密着させることができる。これにより、活性化させる物質を内在する装置の表面には、金属層と、放射線発生層とがこの順に積層される。
放射線発生層は、放射性物質を含有する天然鉱石を含み、放射線を発生する。この放射線は、装置に内在する、活性化の対象となる物質をイオン化させる。そして、このイオン化の際に生じた電荷が金属層を構成する金属に帯電し、電界及び磁界を生じさせるとともに、その電界及び磁界が、装置に内在する物質に作用し、その物質を活性化させると考えられる。
反対に、物質活性化部材の放射線発生層を装置の表面に密着させてもよい。これにより、活性化させる物質を内在する装置の表面には、放射線発生層と、金属層とがこの順に積層される。
この場合、放射線発生層において発生した放射線の一部は、装置に内在する、活性化の対象となる物質に直接伝わる。また、他の一部は、金属層に向けられ、中でも、一部の放射線は、金属層に対して特定の入射角及び反射角で反射する。特定の入射角及び反射角で反射すると、放射線は、増幅され、増幅された放射線は、放射線透過性樹脂を含む放射線発生層を通過して、装置に内在する、活性化の対象となる物質に伝わる。当該物質は、放射線発生層から直接伝わった放射線、及び金属層での反射を通じて増幅された放射線のいずれもを吸収し、当該物質の分子を励起状態にして電子の引き抜きや付加によって遊離基化して、当該物質を活性化するものと考えられる。
上記の発明の部材によると、放射線発生層によって発生される放射線量が0.02μSv/h以上0.2μSv/h以下と、従来に比べて数十万分の一であるにも関わらず、活性化の対象となる物質(例えば、エンジンが吸入する燃焼用空気や、エンジンが排出する燃焼排気ガス等)を十分に活性化させることができる。
また、従来技術に比べ、放射線発生源に相当する天然鉱石の使用量を減らすことができ、鉱物資源の有効利用、コストダウンにもつながる。
1 物質活性化部材
11 金属層
12 放射線発生層

Claims (3)

  1. 金属層と、放射線発生層とが積層され、
    前記金属層は、酸化還元電位が0V以下の金属、又は酸化還元電位が0V以下の金属の合金であって、前記合金としての酸化還元電位が0V以下である合金を含む板状又は箔状であり、
    前記放射線発生層は、
    放射性物質を含有する天然鉱石と、
    酸化還元電位が−1.5V以上0V以下の金属の粉体、又は酸化還元電位が−1.5V以上0V以下の金属の合金の粉体であって、合金としての酸化還元電位が−1.5V以上0V以下である合金の粉体と、
    放射線透過性樹脂と、
    の混合物を含み、
    前記混合物には、酸化還元電位が−1.5V未満の金属の粉体、又は酸化還元電位が−1.5V未満の金属の合金の粉体であって、合金としての酸化還元電位が−1.5V未満である合金の粉体が実質的に含まれておらず、
    前記放射線発生層が発生する放射線量は、0.02μSv/h以上0.2μSv/h以下である、
    放射線照射構造。
  2. 放射性物質を含有する天然鉱石と、
    酸化還元電位が−1.5V以上0V以下の金属の粉体、又は酸化還元電位が−1.5V以上0V以下の金属の合金の粉体であって、合金としての酸化還元電位が−1.5V以上0V以下である合金の粉体と、
    放射線透過性樹脂とを含み、
    酸化還元電位が−1.5V未満の金属の粉体、又は酸化還元電位が−1.5V未満の金属の合金の粉体であって、合金としての酸化還元電位が−1.5V未満である合金の粉体が実質的に含まれておらず、
    発生する放射線量が0.02μSv/h以上0.2μSv/h以下である、
    放射線発生層形成用組成物。
  3. 請求項2に記載の組成物を、酸化還元電位が0V以下の金属、又は酸化還元電位が0V以下の金属の合金であって、前記合金としての酸化還元電位が0V以下である合金を含む板状又は箔状の金属層に積層させる、前記組成物の、放射線照射構造用途への使用。
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