JPH03213653A - 燃焼機関の燃費向上方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は燃焼機関の燃費向上方法に係り、特に、自動車
ガソリン等の炭化水素系燃料の燃焼効率を増大させるこ
とにより、燃費を箸しく向上させる燃焼機関の燃費向上
方法に関する。

［従来の技術］ 近年、省資源、省エネルギー化があらゆる分野で検討さ
れており、自動車エンジンに必らずすべての内燃機関に
ついて、その燃費の向上が強く望まれている。

ところで、アルコール、ガソリン、灯油、軽油、重油な
どの一般に使用される炭化水素系液体燃料は、単一成分
よりなるものは少く、各種タイプの有機化合物、例えば
種々の分子量の炭化水素が混入され用途に適した燃料に
なっている。

例えば、自動車ガソリンの如く圧縮火花エンジンに使用
される液体燃料としては、自己着火し難い性質が要求さ
れ、オクタン価を高める芳香族炭化水素が混入される。

その結果、成分としてはトルエン、キシレンの低分子芳
香族が２Ｏ〜３０％、オレフィンが２Ｏ〜３０％、その
他飽和炭化水素からなり、これら構成分子の結合炭素数
は４〜１１個の範囲にある。

ジーゼルカー用灯油、軽油、航空機用ケロシン（灯油）
に対しては自己着火性が要求され、直鎖炭化水素が適し
ており、軽油では炭素数１１〜１６個、灯油では炭素数
９〜１４個の飽和炭化水素が混在している。

加熱炉で使用されるＡ、Ｂ、Ｃ重油は直鎖飽和炭化水素
が大部分で、一部子飽和オレフイン系炭化水素が含まれ
るが、その炭素数はへ重油は１１個以上、Ｂ、Ｃ重油は
１６個以上である。

燃料用アルコールとしては、メタノール、エタノールが
主である。

このように液体燃料中の有機化合物は、アルコール単味
のものを除き、直鎖飽和炭化水素、不飽和炭化水素、ベ
ンゼン核を有する低分子芳香族化合物の混合物とされて
いる。そして、これらの物質は常温において、特定波数
（特定波長）の遠赤外線を強く吸収し、構成分子の化学
構造の中のある特定部分の振動を励起することが知られ
ている。

［発明が解決しようとする課題］ 一般に内燃機関においては、上記のような各種炭化水素
系燃料を、密閉した小容積のシリンダー内で急速に無理
に爆発させるため、不完全燃焼が非常に起こり易い。こ
のため、理論値に近い燃焼効率を得ることは不可能であ
り、十分に満足し得る燃費を達成し得ない。

本発明は上記従来の問題点を解決し、炭化水素系燃料の
燃焼効率を向上させることにより燃費を大幅に改善する
燃焼機関の燃費向上方法を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 請求項（１）の燃焼機関の燃費向上方法は、炭化水素系
燃料を波数７００〜１７００ｃｍ−１、波長５．８〜１
６μｍの範囲における遠赤外線の放射率が黒体に対し０
．９以上の物質と接触させた後直ちに燃焼装置へ送るこ
とを特徴とする請求項（２）の燃焼機関の燃費向上方法
は、炭化水素系燃料を、５ｉＯ２５０〜８５重量％、Ａ
２Ｏ３１０〜５０重量％及びＦｅ２Ｏ３５重量％以下を
含む遠赤外線放射セラミックスと接触させることを特徴
とする。

以下に、本発明の詳細な説明する。

前述の如く、炭化水素系燃料は、各種の炭化水素化合物
により構成されるが、これらの炭化水素化合物の各原子
間結合の振動を励起する遠赤外線の波数は６００〜３５
００ｃｍ−’の範囲にある。

常温では２６００ｃｍ−’より波数の大きい遠赤外線は
殆ど放射されないので、必要な波数範囲は６００〜２６
００ｃｍ−１、特に、実際に炭化水素系燃料に多く混合
されている物質を取り上げた場合、必要波数範囲は６０
０〜１７００ｃｍ−１、即ち、波長で５．８〜１６μｍ
である。

従って、請求項（１）においては、波数７００〜１７０
０ｃｍ−１、波長５．８〜１６μｍの範囲における遠赤
外線の放射率が黒体に対し０．９以上の物質と接触させ
た後直ちに燃焼装置へ送るようにする。

請求項（２）において、炭化水素系燃料と接触させる遠
赤外線放射セラミックスは、 ＳｉＯ２．５Ｑ〜８５重量％ Ａｌ２Ｏ３　：１０〜５０重量％ Ｆｅ２Ｏ３：５重量％以下 を含むものであるが、この遠赤外線放射セラミックスの
ＳｉＯ２含有率が８５重量％を超えると純ＳｉＯ２に近
似して放射率が低下する。ＳｉＯ２が５０重量％未満で
は、５．８〜１６μｍ１特に１０〜１１μｍにおける特
異的な放射特性が低下する。従って、Ｓ　ｉ　Ｏ２は５
０〜８５重量％とする。

Ａｕ２Ｏ３が５０重量％を超えると５．８〜１６μｍ、
特に８〜９μｍ近辺での放射効果が低下し、逆に１０重
量％未満ではＳｉＯ２の量が多くなりすぎ、純５ｆＯ２
に近似して効果が低下する。従って、Ａ２Ｏ３は１０〜
５０重量％とする。

また、天然鉱物の中には不純物として Ｆｅ２Ｏ３が混在しているが、Ｆｅ２Ｏ＊が５重量％を
超えると、必要波長以外の波長範囲の放射率が高まり、
熱的な副作用を起し、本発明の効果が得られない。従フ
て、Ｆｅ２Ｏ３は５重量％以下とする。

本発明においては、特にＳｉＯ２とＡＪ２Ｏｓの合計割
合が９０重量％以上とするのが好ましい。ＳｉＯ２とＡ
λ２Ｏ３の合計割合が９０重量％未満では、他の成分が
増え、必要波長近辺での特異的な放射効果が低下する傾
向がある。

また、本発明に係る遠赤外線放射セラミックスは、上記
５ｔ０２、Ａｕ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３以外の成分、例えば
Ｂ２Ｏ２、Ｃｒ２Ｏ３、アルカリ金属の酸化物、アルカ
リ土類金属の酸化物、その他Ｃｏｏ、Ｎｉｐ、ＭｎＯ２
，ＺｎＯ。

ＴｉＯ２、ＣｕＯ等を不純物として含有していても良い
が、こらの不純物はできるだけ少ない方が良く、例えば
、Ｂ２Ｏ２及びＣｒ２ｏ３はその合計割合で２重量％以
下、アルカリ金属の酸化物及びアルカリ土類金属の酸化
物はその合計で３重量％以下であることが好ましい。

このような遠赤外線放射セラミックスに炭化水素系燃料
を接触させる方法としては、例えば自動車ガソリンの場
合、次の■〜■の方法が挙げられるが、本発明の方法は
下記方法に限定されるものではないことは言うまでもな
い。

■　第１図に示す如く、ガソリンの給油口１とガソリン
タンク２との間の給油管３の適当な箇所に遠赤外線放射
セラミックスのボール４をはめ込む。（なお、第１図及
び第２図において、５は車体外板である。） ■　第２図に示す如く、ガソリンタンク２とエンジン６
との間の給油管７にセラミックスホルダー８を取り付け
る。

このセラミックスホルダー８としては、第３図に示す如
く、ホルダー８内に遠赤外線放射セラミックスの小ボー
ル９を充填したもの、第４図（ａ）（縦断面図）、（ｂ
）（（ａ）のＢ−Ｂ線断面図）に示す如く、遠赤外線放
射セラミックスよりなる蓮根状の孔明き体１０を挿入し
たもの、第５図（ａ）（Ｍ断面図）、（ｂ）（（ａ）の
Ｂ−Ｂ線断面図）に示す如く、遠赤外線放射セラミック
スのバイブ１１を複数本挿入したものなどを用いること
ができる。

第３図、第４図、第５図に示すホルダーを自動車ガソリ
ンに用いる場合、小ボール９の直径は３〜１５ｍｍ、孔
明き体１０の孔径、或いは、バイブ１１の内径は８ｍｍ
以下とするのが好ましく、また、バイブ１１の挿入本数
は３〜１５本程度とし、ガソリンは少なくとも３０秒程
度遠赤外線放射セラミックスに接触するようにするのが
好ましい。

■　給油管、ガソリンタンク等の内壁面に遠赤外線放射
セラミックスよりなるコーティングを施す。或いは遠赤
外線放射セラミックスのプレートを内張すする。

上記■、■のボールやホルダーはガソリンタンク内に設
けても良い。

また、炭化水素系燃料と遠赤外線放射セラミックスとの
接触による効果を有効に得るためには、エンジン等の内
燃機関に近い箇所で接触させるのが好ましい。

上記■〜■等の接触方法に用いる遠赤外線セラミックス
は、 ■　所定成分組成のセラミックス粉体を所望形状に成形
し、得られた成形体を焼成する。

■　所定成分組成のセラミックス粉体を炭化水素系燃料
不溶のプラスチック、例えばポリエチレン、ポリプロピ
レン等に１５〜５０％程度練り込んで成形する。

などの方法により容易に製造することができる。

■、■の方法において、成形方法は、通常の成形方法で
良く、成形体の形状に応じて、次のような方法が採用さ
れる。

ところで、本発明に係る遠赤外線放射セラミックスは、
主要な構成物質に完全な結晶構造が少なく、アモルファ
ス状態を示し、アモルファスシリカ及び／又はアモルフ
ァスアルミノシリケートを主成分とすることが好ましい
。即ち、ＳｉＯ２とＡｊ２Ｏ３の混合物の粉末成形体で
は波長１０〜１２μｍにおける放射率が低下し、本発明
の効果が得られない場合があるが、アミノシリケート化
合物でアモルファス構造をなすものであれば、良好な放
射特性が得られる。

このようなことから、アモルファス構造の焼結体を得る
ために、上記■の場合、得られる成形体を１５００℃以
下にて焼結するのが好ましい。即ち、１５００℃を超え
る温度では、焼結時に成形体の変形や融着などの好まし
くない焼成欠陥を引き起す。一方、焼結温度が１０００
を未満では、焼結体に十分な強度が得られない。従って
、■の場合、成形体は１０００〜１５００ｔの温度で焼
成して焼結体を得るのが好ましい。

いずれの場合においても、本発明では、所定波数範囲に
おいて、遠赤外線放射率９０％以上を得ることが好まし
い。

本発明は自動車ガソリンに限らず、航空機用ケロシン、
船舶用灯油、軽油或いは重油にも適用し得る。また、移
動機器だけではなく加熱炉等、各種の燃焼機関の炭化水
素系燃料にも適用可能である。なお重油に適用する場合
は、遠赤外線放射セラミックス表面の油は常に新しい油
に変わることが接触効率の面で好ましいため、重油の粘
性は低い方が良い。このため、セラミックスボールやセ
ラミックスホルダー等を設置する場合、その設置場所は
重油予熱器の後でフィルターの手前、或いはフィルター
内とするのが好ましい。

［作用］ 本発明に係る遠赤外線放射セラミックスは、炭化水素系
燃料中の炭化水素化合物の原子間結合の振動を励起させ
る遠赤外線、波数６００〜１７００ｃｍ−１、波長５．
９〜１６μｍの範囲において９２％以上の放射率を示す
。

因みに、本発明の組成範囲の中から、適当な組織になる
よう原料粉体を選定し、混合して１０５０〜１２５０℃
で焼成して得られたシリカ−アルミナ系のセラミックス
化合物は５０％以上の非晶質を含有するが、その放射率
の測定結果（ ０℃測定） は、 第１表のようであった。

第１表 従って、炭化水素系燃料を本発明に係る遠赤外線放射セ
ラミックスと接触させることにより、炭化水素系燃料中
の炭化水素化合物の原子間結合の振動が効果的に励起さ
れ、分子が活性化され、燃焼速度が増大する。このため
、不完全燃焼が防止され、完全燃焼効率が向上し、燃料
使用量は大幅に削減される。即ち、燃費が向上する。

因みに、本発明を自動車ガソリンに採用した場合、燃費
は１５％以上向上する。

［実施例〕 以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。

実施例１ 第１表の組成りの遠赤外線放射セラミックスで直径２９
ｍｍのボールを成形し、これを２Ｏ０℃で焼成して波数
範囲６００〜２Ｏ００ｃｍ−’の遠赤外線を強く放射す
るセラミックスポールを製造した。

このセラミックスポールを、乗用車（マツダ（株）製「
ルーチエ２Ｏ００ＣＣＪ　）のガソリンタンクと給油口
との間の給油管に第１図に示す如く挿入した。ボールは
タンク内部に達せず、タンク入口の給油管内に滞留して
いた。

この状態でガソリンを給油し、満タンにして大阪から奈
良の間を走行テストし、ボール不使用の場合と、燃料消
費量と走行距離との関係について比較した。テストは各
々数回性ない、平均値を結果として第２表に示した。

第２表 実施例２ 実施例１と同様にして、直径３１ｍｍの組成りのボール
を３個製造し、輸入乗用車（ベンツ）のガソリンタンク
内に投入し、ガソリンを満タンにして大阪から東京の間
の高速道路を走行テストした。

この結果、ボールを使用しない場合には、途中、御殿場
で給油する必要があったが、ボールを使用することによ
り、途中で給油することなく、東京に到着し、更に、部
内を４０ｋｍ走行することができた。

本実施例において、ボール使用による走行距離の変化を
評価するために、ボールを使用しないときに、御殿場で
給油した際はまだ１０％ガソリンタンク内にガソリンが
残留していたものとして、以下のような計算を行なった
。

ボール使用前の満タンでの走行距離 大阪−御殿場間距離 （１９１＋２５６）÷０．９＝４９６ｋｍボール使用中
の満タンでの走行距離 大阪−東京間＋４０ｋｍ （１９１＋３５５）＋４０＝５８６ｋｍこの結果、ボー
ル使用により燃費は１８．２％向上したことが確認され
た。

［発明の効果コ 以上詳述した通り、本発明の燃焼機関の燃費向上方法に
よれば、炭化水素系燃料の燃焼が促進され、完全燃焼効
率が向上し、燃料使用量が削減されるため、燃費は大幅
に向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の一実施例を説明する模式図
、第３図、第４図及び第５図はセラミックスホルダーの
実施例を示す断面図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）炭化水素系燃料を波数７００〜１７００ｃｍ＾−
   ＾１、波長５．８〜１６μｍの範囲における遠赤外線の
   放射率が黒体に対し０．９以上の物質と接触させた後直
   ちに燃焼装置へ送ることを特徴とする燃焼機関の燃費向
   上方法。
2. （２）炭化水素系燃料を、ＳｉＯ＿２５０〜８５重量％
   、Ａｌ＿２Ｏ＿３１０〜５０重量％及びＦｅ＿２Ｏ＿３
   ５重量％以下を含む遠赤外線放射セラミックスと接触さ
   せることを特徴とする燃焼機関の燃費向上方法。