JPWO2006088084A1 - メタンガスの燃料活性化装置 - Google Patents
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Abstract
燃焼前のメタンガスを大きく活性化させ、燃焼時の熱効率が向上する遠赤外線発生体を提供する。燃焼前のメタンガス通路に、メタンガス通路素材よりも吸収率の高い吸収素材として、トルマリンに少なくとも炭素を混合させて形成した吸収素材(58)を位置させ、かつこの吸収素材の外面に、エネルギー吸収塗膜(59)を塗布固定させ、そのエネルギー吸収塗膜の周面に、トルマリンを少なくとも鉄粉、炭素を混合させて形成した遠赤外線発生体(57)及び磁石(54)を位置させた。
Description
本発明はメタンガスの燃料活性化装置、更に詳しくは燃焼前にメタンガスを活性化することによってメタンガスの燃焼時の熱効率を向上させるためのメタンガスの燃料活性化装置に関するものである。
従来から、燃焼器具の燃焼時の熱効率の向上は種々研究されていた。燃焼時の熱効率が５％向上すると、天然資源としての燃料の削減が図られると共に、毎月燃料費用が５％削減できることとなり、大きな産業効果を有することとなる。
このため、例えば特開平１１−１７０７号公報記載の発明のように、バーナーの改良を行ったりしたものがあった。
一方、燃焼器具のうちで暖房器具には、暖房効率を向上させるために遠赤外線発生体が設けられているものがあった。例えば、特開２００３−３３６８１１に記載されているように、赤熱部の周りにガラス外筒を設け、加熱されたガラス外筒から遠赤外線が発射され、良好な暖房が得られるようになっている。
このため、例えば特開平１１−１７０７号公報記載の発明のように、バーナーの改良を行ったりしたものがあった。
一方、燃焼器具のうちで暖房器具には、暖房効率を向上させるために遠赤外線発生体が設けられているものがあった。例えば、特開２００３−３３６８１１に記載されているように、赤熱部の周りにガラス外筒を設け、加熱されたガラス外筒から遠赤外線が発射され、良好な暖房が得られるようになっている。
ただここで使用する遠赤外線は、遠赤外線を発生する遠赤外線発生体の加熱に伴うものであり、もっぱら体を温めるために用いられていた。
特開平１１−１７０７号公報
特開２００３−３３６８１１公報
本発明の発明者らは、遠赤外線からの放射波によって、燃焼前のメタンガスを活性化させることによる燃焼時の熱効率の向上を考えた。
さらに詳しくは、遠赤外線からの放射波のうち、振動や回転にのみ関与するある特定波長域の電磁波エネルギーをメタン分子に投与することによって、メタン分子をスピンさせ、メタン分子を始めとしてメタン分子から発する燃焼先駆体である活性化学種の回転・振動運動をより激しく加速する。このことにより、空気中の酸素分子との衝突エネルギーが高められ、かつ衝突頻度が高められることとなり、その結果、燃焼反応が促進されて火炎温度の上昇を導くことができるものである。
さらに詳しくは、遠赤外線からの放射波のうち、振動や回転にのみ関与するある特定波長域の電磁波エネルギーをメタン分子に投与することによって、メタン分子をスピンさせ、メタン分子を始めとしてメタン分子から発する燃焼先駆体である活性化学種の回転・振動運動をより激しく加速する。このことにより、空気中の酸素分子との衝突エネルギーが高められ、かつ衝突頻度が高められることとなり、その結果、燃焼反応が促進されて火炎温度の上昇を導くことができるものである。
そのため、まず遠赤外線を放射するトルマリンに着目し、トルマリンからの遠赤外線を燃焼前のメタンガスに照射して実験を行ったものの、燃焼時の熱効率を向上させたというほどの向上は見られなかった。
この結果を検討したところ、メタンガスの吸収帯に合致した遠赤外線発生体からの放射波を照射することによって、遠赤外線によって、燃焼前のメタンガスを活性化させることができることがわかった。
そこで本発明は、燃焼前のメタンガスを大きく活性化させ、燃焼時の熱効率が向上する遠赤外線発生体を提供することを目的とする。
この結果を検討したところ、メタンガスの吸収帯に合致した遠赤外線発生体からの放射波を照射することによって、遠赤外線によって、燃焼前のメタンガスを活性化させることができることがわかった。
そこで本発明は、燃焼前のメタンガスを大きく活性化させ、燃焼時の熱効率が向上する遠赤外線発生体を提供することを目的とする。
前述した課題を解決するために、本発明のうち、第１の発明は、燃焼前のメタンガス通路に、トルマリンに少なくとも鉄粉を混合させて形成した遠赤外線発生体を位置させたことを特徴とする。
更に、第２の発明は、第１の発明の遠赤外線発生体に、更に炭素を混合させて形成したことを特徴とする。
また、第３の発明は、第１の発明の遠赤外線発生体に、更に珪素を混合させて形成したことを特徴とする。
第４の発明は、第１、第２または第３の発明の遠赤外線発生体の周囲に、磁石を配置したことを特徴とする。
更に、第２の発明は、第１の発明の遠赤外線発生体に、更に炭素を混合させて形成したことを特徴とする。
また、第３の発明は、第１の発明の遠赤外線発生体に、更に珪素を混合させて形成したことを特徴とする。
第４の発明は、第１、第２または第３の発明の遠赤外線発生体の周囲に、磁石を配置したことを特徴とする。
第５の発明は、燃焼前のメタンガス通路に、トルマリンに少なくとも炭素を混合させて形成した遠赤外線発生体を位置させたことを特徴とする。
第６の発明は、燃焼前のメタンガス通路に、メタンガス通路素材よりも吸収率の高い吸収素材として、トルマリンに少なくとも炭素を混合させて形成した吸収素材を位置させ、かつこの吸収素材の外面に、エネルギー吸収塗膜を塗布固定させ、そのエネルギー吸収塗膜の周面に、トルマリンを少なくとも鉄粉、炭素を混合させて形成した遠赤外線発生体及び磁石を位置させたことを特徴とする。
第７の発明は、第６の発明のメタンガス通路として、燃焼部分を含むことを特徴とする。
第６の発明は、燃焼前のメタンガス通路に、メタンガス通路素材よりも吸収率の高い吸収素材として、トルマリンに少なくとも炭素を混合させて形成した吸収素材を位置させ、かつこの吸収素材の外面に、エネルギー吸収塗膜を塗布固定させ、そのエネルギー吸収塗膜の周面に、トルマリンを少なくとも鉄粉、炭素を混合させて形成した遠赤外線発生体及び磁石を位置させたことを特徴とする。
第７の発明は、第６の発明のメタンガス通路として、燃焼部分を含むことを特徴とする。
第１の発明は、燃焼前のメタンガス通路に、トルマリンに少なくとも鉄粉を混合させて形成した遠赤外線発生体を位置させることによって、燃焼前のメタンガスを活性化させ、メタンガスの全熱量中の有効利用熱量を向上させたものである。
第２の発明は、トルマリン及び鉄粉に炭素を混合させて形成した遠赤外線発生体を用いることによって、第１の発明に比べて、更にメタンガスの全熱量中の有効利用熱量を更に向上させたものである。
第３の発明は、トルマリン及び鉄粉に珪素を混合させて形成した遠赤外線発生体を用いることによって、第１の発明に比べて、更にメタンガスの全熱量中の有効利用熱量を更に向上させたものである。
第２の発明は、トルマリン及び鉄粉に炭素を混合させて形成した遠赤外線発生体を用いることによって、第１の発明に比べて、更にメタンガスの全熱量中の有効利用熱量を更に向上させたものである。
第３の発明は、トルマリン及び鉄粉に珪素を混合させて形成した遠赤外線発生体を用いることによって、第１の発明に比べて、更にメタンガスの全熱量中の有効利用熱量を更に向上させたものである。
第４の発明は、第１、第２または第３の発明の効果に加えて、磁石からの磁力によって、メタンガスを活性化させ、更にメタンガスの全熱量中の有効利用熱量を更に向上させたものである。
第５の発明は、燃焼前のメタンガス通路に、トルマリンに少なくとも炭素を混合させて形成した遠赤外線発生体を位置させることによって、燃焼前のメタンガスを活性化させ、メタンガスの全熱量中の有効利用熱量を向上させたものである。
第６の発明は、燃焼前のメタンガス通路に、メタンガス通路素材よりも吸収率の高い吸収素材として、トルマリンに少なくとも炭素を混合させて形成した吸収素材を位置させ、かつこの吸収素材の外面に、エネルギー吸収塗膜を塗布固定させ、そのエネルギー吸収塗膜の周面に、トルマリンを少なくとも鉄粉、炭素を混合させて形成した遠赤外線発生体及び磁石を位置させたことによって、遠赤外線発生体の効率的利用を図り、燃焼前のメタンガスをさらに活性化させ、メタンガスの全熱量中の有効利用熱量を向上させたものである。
第５の発明は、燃焼前のメタンガス通路に、トルマリンに少なくとも炭素を混合させて形成した遠赤外線発生体を位置させることによって、燃焼前のメタンガスを活性化させ、メタンガスの全熱量中の有効利用熱量を向上させたものである。
第６の発明は、燃焼前のメタンガス通路に、メタンガス通路素材よりも吸収率の高い吸収素材として、トルマリンに少なくとも炭素を混合させて形成した吸収素材を位置させ、かつこの吸収素材の外面に、エネルギー吸収塗膜を塗布固定させ、そのエネルギー吸収塗膜の周面に、トルマリンを少なくとも鉄粉、炭素を混合させて形成した遠赤外線発生体及び磁石を位置させたことによって、遠赤外線発生体の効率的利用を図り、燃焼前のメタンガスをさらに活性化させ、メタンガスの全熱量中の有効利用熱量を向上させたものである。
また、第７の発明は、第６の発明の効果に加えて、メタンガス通路として、燃焼部分を含むことによって、燃焼直前、あるいは燃焼中のメタンガスの活性化を図ったものである。
以下、本発明の第１の実施例を説明する。
まず最初に、下記の実験を行った。
使用燃料：都市ガス（１３Ａ）
ＣＨ4 ：８８．０％
Ｃ2Ｈ6 ： ５．８％
Ｃ3Ｈ8 ： ４．５％
Ｃ4Ｈ10： １．７％
火炎形態：噴流拡散火炎
燃料流速：７３ｃｍ／ｓ
空気流速：２７ｃｍ／ｓ
初期条件：室温、大気圧（０．１ＭＰａ）
上記の状態で、図１に示した測定装置１０によって、温度上昇を測定した。
まず最初に、下記の実験を行った。
使用燃料：都市ガス（１３Ａ）
ＣＨ4 ：８８．０％
Ｃ2Ｈ6 ： ５．８％
Ｃ3Ｈ8 ： ４．５％
Ｃ4Ｈ10： １．７％
火炎形態：噴流拡散火炎
燃料流速：７３ｃｍ／ｓ
空気流速：２７ｃｍ／ｓ
初期条件：室温、大気圧（０．１ＭＰａ）
上記の状態で、図１に示した測定装置１０によって、温度上昇を測定した。
この測定装置１０は、連結部２０と、この連結部２０に固定された燃料パイプ３０と、バーナ部４０とから形成され、連結部２０には空気孔２１が設けられ、燃料パイプ３０からの燃料と空気孔２１からの空気が混合されてバーナ部４０で燃焼するようになっている。
また、燃料パイプ３０およびバーナ部４０の燃焼部分手前には、遠赤外線発生体５０が取り付けられている。
そしてバーナでの燃焼炎の到達位置には、温度上昇測定装置６０が位置させてある。この温度上昇測定装置６０は、全体が１２０φの円筒状の筒体６１として形成され、筒体６１の一方面を火炎が当たる火炎面６２とし、かつこの火炎面６２から離れて、熱電対６３が設けられ、筒体６１の内の温度を測定している。
また、燃料パイプ３０およびバーナ部４０の燃焼部分手前には、遠赤外線発生体５０が取り付けられている。
そしてバーナでの燃焼炎の到達位置には、温度上昇測定装置６０が位置させてある。この温度上昇測定装置６０は、全体が１２０φの円筒状の筒体６１として形成され、筒体６１の一方面を火炎が当たる火炎面６２とし、かつこの火炎面６２から離れて、熱電対６３が設けられ、筒体６１の内の温度を測定している。
そして、下記の試料について、筒体６１内の単位時間あたりの温度上昇を測定した。
試料０：遠赤外線発生体なし、磁石なし
試料１：遠赤外線発生体なし、磁石あり
試料２：トルマリンのみ取り付け、磁石あり
試料３：トルマリン＋鉄粉、磁石あり（トルマリン５０ｇ、鉄粉１１０ｇ）
試料４：トルマリン＋炭素、磁石あり（トルマリン５０ｇ、炭素４ｇ）
試料５：トルマリン＋珪素、磁石あり（トルマリン５０ｇ、ブラックシリカ３０ｇ）
試料６：トルマリン＋鉄粉＋炭素、磁石あり（トルマリン５０ｇ、鉄粉１１０ｇ、炭素４ｇ）
試料７：トルマリン＋鉄粉＋珪素、磁石あり（トルマリン５０ｇ、鉄粉１１０ｇ、ブラックシリカ３０ｇ）
これらの各試料を、合計重量の９０％の重量のウレタン樹脂と混合した後、同一の大きさに成形して試料とした。
試料０：遠赤外線発生体なし、磁石なし
試料１：遠赤外線発生体なし、磁石あり
試料２：トルマリンのみ取り付け、磁石あり
試料３：トルマリン＋鉄粉、磁石あり（トルマリン５０ｇ、鉄粉１１０ｇ）
試料４：トルマリン＋炭素、磁石あり（トルマリン５０ｇ、炭素４ｇ）
試料５：トルマリン＋珪素、磁石あり（トルマリン５０ｇ、ブラックシリカ３０ｇ）
試料６：トルマリン＋鉄粉＋炭素、磁石あり（トルマリン５０ｇ、鉄粉１１０ｇ、炭素４ｇ）
試料７：トルマリン＋鉄粉＋珪素、磁石あり（トルマリン５０ｇ、鉄粉１１０ｇ、ブラックシリカ３０ｇ）
これらの各試料を、合計重量の９０％の重量のウレタン樹脂と混合した後、同一の大きさに成形して試料とした。
ここで、試料０と試料１についての温度上昇率Ｓnを測定した。
その結果は、下記の通りである。
試料０：Ｓ0＝４．０９℃／ｍｉｎ
試料１：Ｓ1＝４．２０℃／ｍｉｎ
この結果から、単に磁石を付設するだけで、温度上昇率Ｓn が上昇することがわかった。
これは、磁石によって形成される磁場により、燃焼基部でメタン等の熱分解によって生ずるイオン化された活性化学種が、さらにその反応エネルギーを増すために、若干の火炎温度の上昇を導き、そのことが温度上昇率Ｓnを向上させたと考えられる。
その結果は、下記の通りである。
試料０：Ｓ0＝４．０９℃／ｍｉｎ
試料１：Ｓ1＝４．２０℃／ｍｉｎ
この結果から、単に磁石を付設するだけで、温度上昇率Ｓn が上昇することがわかった。
これは、磁石によって形成される磁場により、燃焼基部でメタン等の熱分解によって生ずるイオン化された活性化学種が、さらにその反応エネルギーを増すために、若干の火炎温度の上昇を導き、そのことが温度上昇率Ｓnを向上させたと考えられる。
また同時に、試料２〜７についても、温度上昇率Ｓnを測定した。その結果を、図２に示す。
ここで、試料０の温度上昇率Ｓ0を省エネ率０％とし、試料１〜７について、温度上昇率及び試料０に対する省エネ率を測定した。省エネ率は下記の数式で計算した。
省エネ率ε＝（試料ｎの温度上昇率−試料１の温度上昇率）／試料１の温度上昇率
その結果は下記の通りである。
試料１：Ｓ1＝４．２０℃／ｍｉｎ ε1＝ ２．６９％
試料２：Ｓ2＝４．２５℃／ｍｉｎ ε2＝ ３．９２％
試料３：Ｓ3＝４．３８℃／ｍｉｎ ε3＝ ７．０９％
試料４：Ｓ4＝４．３５℃／ｍｉｎ ε4＝ ６．３６％
試料５：Ｓ5＝４．２０℃／ｍｉｎ ε5＝ ２．６９％
試料６：Ｓ6＝４．６８℃／ｍｉｎ ε6＝１４．４３％
試料７：Ｓ7＝４．５０℃／ｍｉｎ ε7＝１０．０２％
このデータから、遠赤外線を発生する代表的な物質であるトルマリンでは、３．９２％の省エネ率となった。
ここで、試料０の温度上昇率Ｓ0を省エネ率０％とし、試料１〜７について、温度上昇率及び試料０に対する省エネ率を測定した。省エネ率は下記の数式で計算した。
省エネ率ε＝（試料ｎの温度上昇率−試料１の温度上昇率）／試料１の温度上昇率
その結果は下記の通りである。
試料１：Ｓ1＝４．２０℃／ｍｉｎ ε1＝ ２．６９％
試料２：Ｓ2＝４．２５℃／ｍｉｎ ε2＝ ３．９２％
試料３：Ｓ3＝４．３８℃／ｍｉｎ ε3＝ ７．０９％
試料４：Ｓ4＝４．３５℃／ｍｉｎ ε4＝ ６．３６％
試料５：Ｓ5＝４．２０℃／ｍｉｎ ε5＝ ２．６９％
試料６：Ｓ6＝４．６８℃／ｍｉｎ ε6＝１４．４３％
試料７：Ｓ7＝４．５０℃／ｍｉｎ ε7＝１０．０２％
このデータから、遠赤外線を発生する代表的な物質であるトルマリンでは、３．９２％の省エネ率となった。
また、トルマリンに珪素を混合（試料５）すると、省エネ率が低下するものの、炭素の混合（試料４）により省エネ率が向上し、更に、トルマリンに鉄粉を混合（試料３）すると、トルマリンのみの試料２に比べても約８１％の省エネ率向上が図れることがわかった。
また、トルマリンに鉄粉及び珪素（試料７）を混合すると、トルマリンのみの試料１に比べて１０．０２％まで省エネ率が向上しているだけでなく、トルマリンのみの試料２に比べても約２．５６倍の省エネ率向上が図れることがわかった。
更に、トルマリンに鉄粉及び炭素（試料６）を混合すると、トルマリンのみの試料１に比べて１４．４３％まで省エネ率が向上しているだけでなく、トルマリンのみの試料２に比べても約３．６８倍の省エネ率向上が図れることがわかった。
また、トルマリンに鉄粉及び珪素（試料７）を混合すると、トルマリンのみの試料１に比べて１０．０２％まで省エネ率が向上しているだけでなく、トルマリンのみの試料２に比べても約２．５６倍の省エネ率向上が図れることがわかった。
更に、トルマリンに鉄粉及び炭素（試料６）を混合すると、トルマリンのみの試料１に比べて１４．４３％まで省エネ率が向上しているだけでなく、トルマリンのみの試料２に比べても約３．６８倍の省エネ率向上が図れることがわかった。
なおここで、燃料を燃焼させた際の全発熱量は、燃焼器具の本来の目的として利用できる有効利用熱量と、排ガス損失あるいは周囲への熱損失等の合計であり、燃焼器具本来の目的に利用できない無効熱量との合計となる。
ここで、特に排ガス損失は、燃焼温度が向上すると、排ガスとして排出されていた燃料が燃焼するので、減少することとなる。
この点、試料３，６，７については、試料１，２，４，５に比べて、温度上昇率が大きい。このことは、試料３，６，７は、試料１，２，４，５に比べて、早く高温に達し、かつ最高温度も高いことを意味する。
ここで、特に排ガス損失は、燃焼温度が向上すると、排ガスとして排出されていた燃料が燃焼するので、減少することとなる。
この点、試料３，６，７については、試料１，２，４，５に比べて、温度上昇率が大きい。このことは、試料３，６，７は、試料１，２，４，５に比べて、早く高温に達し、かつ最高温度も高いことを意味する。
従って、排ガス損失としての無効熱量の一部が有効熱量として利用できるので、燃焼時の熱効率の向上を図ることができるものである。
さらに、もっとも効率がよい試料が、試料６であった。
以下、本発明の第２の実施例を説明する。
下記の実験を行った。
使用燃料：都市ガス（１３Ａ）
ＣＨ4 ：８８．０％
Ｃ2Ｈ6 ： ５．８％
Ｃ3Ｈ8 ： ４．５％
Ｃ4Ｈ10： １．７％
火炎形態：噴流拡散火炎
燃料流速：７３ｃｍ／ｓ
空気流速：２７ｃｍ／ｓ
初期条件：室温、大気圧（０．１ＭＰａ）
上記の状態で、図３に示した測定装置１０によって、温度上昇を測定した。
さらに、もっとも効率がよい試料が、試料６であった。
以下、本発明の第２の実施例を説明する。
下記の実験を行った。
使用燃料：都市ガス（１３Ａ）
ＣＨ4 ：８８．０％
Ｃ2Ｈ6 ： ５．８％
Ｃ3Ｈ8 ： ４．５％
Ｃ4Ｈ10： １．７％
火炎形態：噴流拡散火炎
燃料流速：７３ｃｍ／ｓ
空気流速：２７ｃｍ／ｓ
初期条件：室温、大気圧（０．１ＭＰａ）
上記の状態で、図３に示した測定装置１０によって、温度上昇を測定した。
この測定装置１０は、連結部２０と、この連結部２０に固定された燃料パイプ３０と、バーナ部４０とから形成され、連結部２０には空気孔２１が設けられ、バーナ部４０に突出している燃料パイプ３０からの燃料と空気孔２１からの空気が混合されてバーナ部４０で燃焼するようになっている。
また、燃料パイプ３０およびバーナ部４０の燃焼部分手前には、遠赤外線発生体５０が取り付けられている。
ここで、バーナ部４０は、外径８０φ、内径６０φのステンレス管によって形成され、連結部２０から燃料パイプ３０の先端までが１３０ｍｍ、連結部２０から遠赤外線発生体５０先端までが、１５０ｍｍとなっている。
また、燃料パイプ３０およびバーナ部４０の燃焼部分手前には、遠赤外線発生体５０が取り付けられている。
ここで、バーナ部４０は、外径８０φ、内径６０φのステンレス管によって形成され、連結部２０から燃料パイプ３０の先端までが１３０ｍｍ、連結部２０から遠赤外線発生体５０先端までが、１５０ｍｍとなっている。
そしてバーナでの燃焼炎の到達位置には、温度上昇測定装置６０が位置させてある。この温度上昇測定装置６０は、全体が１２０φの円筒状の筒体６１として形成され、筒体６１の一方面を火炎が当たる火炎面６２とし、かつこの火炎面６２から離れて、熱電対６３が設けられ、筒体６１の中の温度を測定している。
またここで、遠赤外線発生体５０は、バーナ部４０に塗布するエネルギー吸収塗膜５１と、エネルギー発生体５２とから形成されている。さらに、エネルギー発生体５２は、図４に示したように、鉄製のブロック５３および磁石５４を内装したコマを単位枠に複数内装させ、さらにこの単位枠の磁石５４の側にエネルギーシート５７を位置させたものである。ここで用いる磁石５４は、２０ｋＧ（ガウス）のものである。
またここで、遠赤外線発生体５０は、バーナ部４０に塗布するエネルギー吸収塗膜５１と、エネルギー発生体５２とから形成されている。さらに、エネルギー発生体５２は、図４に示したように、鉄製のブロック５３および磁石５４を内装したコマを単位枠に複数内装させ、さらにこの単位枠の磁石５４の側にエネルギーシート５７を位置させたものである。ここで用いる磁石５４は、２０ｋＧ（ガウス）のものである。
なおここで、エネルギー吸収塗膜５１は、エネルギーシート５７からの電磁波を、バーナ部４０等の金属面で反射することなく有効にメタンガスに作用させるために用いるものであり、プライマー５８と塗膜５９とから形成されている。
プライマー５８は、Ａ剤とＢ剤とからなる２液混合固化方式のエポラ＃３０００（日本特殊塗料株式会社製）をベースに用いている。
具体的には、プライマー５８のＡ剤１８５ｇに、トルマリン（３０〜３５ミクロン）４５ｇ、炭素（パウダー）６ｇを添加して均一に混合する。塗布直前にＢ剤を１１０ｇ添加して塗布すると、約１０分程度で固化する。
プライマー５８は、Ａ剤とＢ剤とからなる２液混合固化方式のエポラ＃３０００（日本特殊塗料株式会社製）をベースに用いている。
具体的には、プライマー５８のＡ剤１８５ｇに、トルマリン（３０〜３５ミクロン）４５ｇ、炭素（パウダー）６ｇを添加して均一に混合する。塗布直前にＢ剤を１１０ｇ添加して塗布すると、約１０分程度で固化する。
塗膜５９は、Ａ剤とＢ剤とからなる２液混合固化方式のエポラ＃３０００（日本特殊塗料株式会社製）をベースに用いている。
具体的には、塗膜５９のＡ剤８０ｇに、トルマリン（３０〜３５ミクロン）１１２ｇ、炭素（パウダー）１２ｇを添加して均一に混合する。塗布直前にＢ剤を２００ｇ添加して塗布する。なお、トルマリンを混合させないままで、Ａ剤８０ｇに、炭素（パウダー）１２ｇを添加して均一に混合するだけであっても足りる。
なお、前記量は、６００，０００〜７５０，０００ｍｍ2に塗るための量を示してあり、プライマー５８が約０．２ｍｍ厚、塗膜５９が約０．５ｍｍ厚程度となる。
具体的には、塗膜５９のＡ剤８０ｇに、トルマリン（３０〜３５ミクロン）１１２ｇ、炭素（パウダー）１２ｇを添加して均一に混合する。塗布直前にＢ剤を２００ｇ添加して塗布する。なお、トルマリンを混合させないままで、Ａ剤８０ｇに、炭素（パウダー）１２ｇを添加して均一に混合するだけであっても足りる。
なお、前記量は、６００，０００〜７５０，０００ｍｍ2に塗るための量を示してあり、プライマー５８が約０．２ｍｍ厚、塗膜５９が約０．５ｍｍ厚程度となる。
なおここで、プライマー５８は、金属面への接着性が要求されるため、トルマリン等の添加量を少なくしてある。また、塗膜５９は単独では接着性が悪いので、２層構造としてある。
また、エネルギーシート５７は、Ａ剤とＢ剤とからなる２液混合固化方式の変性ウレタン樹脂（日本特殊塗料株式会社製）をベースに用いている。
エネルギーシート５７のＡ剤１５６ｇに、トルマリン（３０〜３５ミクロン）２４０ｇ、鉄（鉄粉）４１８ｇ、炭素（パウダー）１５ｇを添加して均一に混合する。塗布直前にＢ剤を３９０ｇ添加混合して、不織布を中間に位置させた枠の中に流し込んで、厚さ２ｍｍのシートを、室温で１８時間かけて整形する。
また、エネルギーシート５７は、Ａ剤とＢ剤とからなる２液混合固化方式の変性ウレタン樹脂（日本特殊塗料株式会社製）をベースに用いている。
エネルギーシート５７のＡ剤１５６ｇに、トルマリン（３０〜３５ミクロン）２４０ｇ、鉄（鉄粉）４１８ｇ、炭素（パウダー）１５ｇを添加して均一に混合する。塗布直前にＢ剤を３９０ｇ添加混合して、不織布を中間に位置させた枠の中に流し込んで、厚さ２ｍｍのシートを、室温で１８時間かけて整形する。
ここでエネルギーシート５７は、第１実施例でもっとも省エネ率が大きかったトルマリンと、鉄と、炭素との組み合わせとしてある。
なお、塗膜５９に用いる樹脂、あるいはエネルギーシート５７に用いる樹脂としては、前記以外にも、使用環境温度が１１０℃以下の場合には一般的な合成樹脂が、また１５０℃を越えるような場合にはシリコン樹脂が使用可能である。
そして、下記の試料について、筒体６１内の単位時間当たりの温度上昇を測定した。
試料０：遠赤外線発生体なし、磁石なし
試料１：遠赤外線発生体なし、磁石あり
試料１１：エネルギーシートなし、エネルギー吸収塗膜あり、磁石なし
試料１２：エネルギーシートあり、エネルギー吸収塗膜なし、磁石なし
試料１３：エネルギーシートあり、エネルギー吸収塗膜なし、磁石あり
試料１４：エネルギーシートあり、エネルギー吸収塗膜あり、磁石あり
試料１５：エネルギーシートあり、エネルギー吸収塗膜なし、磁石あり（ただし、バーナ部４０をステンレス製でなく、鉄製とした。）
ここで、試料０と試料１についての温度上昇率Ｓnを測定した。
なお、塗膜５９に用いる樹脂、あるいはエネルギーシート５７に用いる樹脂としては、前記以外にも、使用環境温度が１１０℃以下の場合には一般的な合成樹脂が、また１５０℃を越えるような場合にはシリコン樹脂が使用可能である。
そして、下記の試料について、筒体６１内の単位時間当たりの温度上昇を測定した。
試料０：遠赤外線発生体なし、磁石なし
試料１：遠赤外線発生体なし、磁石あり
試料１１：エネルギーシートなし、エネルギー吸収塗膜あり、磁石なし
試料１２：エネルギーシートあり、エネルギー吸収塗膜なし、磁石なし
試料１３：エネルギーシートあり、エネルギー吸収塗膜なし、磁石あり
試料１４：エネルギーシートあり、エネルギー吸収塗膜あり、磁石あり
試料１５：エネルギーシートあり、エネルギー吸収塗膜なし、磁石あり（ただし、バーナ部４０をステンレス製でなく、鉄製とした。）
ここで、試料０と試料１についての温度上昇率Ｓnを測定した。
その結果は、下記の通りである。
試料０：Ｓ0＝４．０９℃／ｍｉｎ
試料１：Ｓ1＝４．２０℃／ｍｉｎ
この結果から、単に磁石を付設するだけで、温度上昇率Ｓnが上昇することがわかった。
これは、磁石からの磁場によって、磁場を通過するメタンガスあるいは酸素の化学種に対して、その対称性を崩す変化が生じて分子レベルでの活性化が生じることによって、温度上昇率Ｓnが向上したと考えられる。
試料０：Ｓ0＝４．０９℃／ｍｉｎ
試料１：Ｓ1＝４．２０℃／ｍｉｎ
この結果から、単に磁石を付設するだけで、温度上昇率Ｓnが上昇することがわかった。
これは、磁石からの磁場によって、磁場を通過するメタンガスあるいは酸素の化学種に対して、その対称性を崩す変化が生じて分子レベルでの活性化が生じることによって、温度上昇率Ｓnが向上したと考えられる。
また同時に、試料１１〜１５についても、温度上昇率Ｓnを測定した。
ここで、試料０の温度上昇率Ｓ0を省エネ率０％とし、試料１１〜１５について、温度上昇率及び試料０に対する省エネ率を測定した。省エネ率は下記の数式で計算した。
省エネ率ε＝（試料ｎの温度上昇率−試料１の温度上昇率）／試料１の温度上昇率
その結果は下記の通りである。
試料１１：Ｓ1＝４．５０℃／ｍｉｎ ε1＝１０．０２％
試料１２：Ｓ2＝４．４５℃／ｍｉｎ ε2＝ ８．８０％
試料１３：Ｓ3＝４．７３℃／ｍｉｎ ε3＝１５．６５％
試料１４：Ｓ4＝５．０６℃／ｍｉｎ ε4＝２３．７２％
試料１５：Ｓ5＝４．９６℃／ｍｉｎ ε5＝２１．２７％
このデータから、磁石がない状態でも、エネルギーシートのみ（試料１２）あるいはエネルギー吸収塗膜のみ（試料１１）を用いるだけでも、省エネ率が向上することがわかった。
ここで、試料０の温度上昇率Ｓ0を省エネ率０％とし、試料１１〜１５について、温度上昇率及び試料０に対する省エネ率を測定した。省エネ率は下記の数式で計算した。
省エネ率ε＝（試料ｎの温度上昇率−試料１の温度上昇率）／試料１の温度上昇率
その結果は下記の通りである。
試料１１：Ｓ1＝４．５０℃／ｍｉｎ ε1＝１０．０２％
試料１２：Ｓ2＝４．４５℃／ｍｉｎ ε2＝ ８．８０％
試料１３：Ｓ3＝４．７３℃／ｍｉｎ ε3＝１５．６５％
試料１４：Ｓ4＝５．０６℃／ｍｉｎ ε4＝２３．７２％
試料１５：Ｓ5＝４．９６℃／ｍｉｎ ε5＝２１．２７％
このデータから、磁石がない状態でも、エネルギーシートのみ（試料１２）あるいはエネルギー吸収塗膜のみ（試料１１）を用いるだけでも、省エネ率が向上することがわかった。
さらに、「エネルギーシートあり、エネルギー吸収塗膜なし」の場合の、磁石なし（試料１２）に対する磁石あり（試料１３）の省エネ率向上の方が、試料０と試料１との間の省エネ率向上よりも大きいことがわかった。
さらに、「エネルギーシートあり、エネルギー吸収塗膜あり、磁石あり」の試料１４が、最高の省エネ率となった。
なお、試料１５は、試料１３よりも省エネ率が向上している。これは、いずれもエネルギー吸収塗膜を用いていないので、バーナ部４０をステンレス製でなく、鉄製とした方が、エネルギーシートからの電磁波の金属表面での反射が少ないことが原因であると思われる。
さらに、「エネルギーシートあり、エネルギー吸収塗膜あり、磁石あり」の試料１４が、最高の省エネ率となった。
なお、試料１５は、試料１３よりも省エネ率が向上している。これは、いずれもエネルギー吸収塗膜を用いていないので、バーナ部４０をステンレス製でなく、鉄製とした方が、エネルギーシートからの電磁波の金属表面での反射が少ないことが原因であると思われる。
以下、本発明の第３の実施例を説明する。
この第３の実施例では、分光放射率の点から、最適なエネルギーシートを得ようとしたものである。
メタンガスには、１２００ｃｍ-1程度の波数に、大きな電磁波放射エネルギーの吸収帯が存在している。
そこで、このような波数での波長をメタンガスに投与することによって、メタン分子を始めとしてメタン分子から発する燃焼先駆体である活性化学種の回転・振動運動をより激しく加速させ、火炎温度の上昇を導くことができるものである。
この第３の実施例では、分光放射率の点から、最適なエネルギーシートを得ようとしたものである。
メタンガスには、１２００ｃｍ-1程度の波数に、大きな電磁波放射エネルギーの吸収帯が存在している。
そこで、このような波数での波長をメタンガスに投与することによって、メタン分子を始めとしてメタン分子から発する燃焼先駆体である活性化学種の回転・振動運動をより激しく加速させ、火炎温度の上昇を導くことができるものである。
そのためには、前述した１２００ｃｍ-1程度の波数域での分光放射率が大きい材料が、遠赤外線発生体５０の材料に適している。
そこで、第２の実施例における素材配合のエネルギーシートを中心として、下記のように素材の分量をふったエネルギーシートを作成し、分光放射率を測定した。
なお、分光放射率は、黒体塗料の分光放射率を９４％としたときの各材料の分光放射率を比率として表示し、１２００ｃｍ-1の波数域での分光放射率を、１００℃に換算して求めた。また、トルマリンは３０〜３５ミクロンの粉末、鉄は鉄粉、炭素はパウダーのものを用いた。
そこで、第２の実施例における素材配合のエネルギーシートを中心として、下記のように素材の分量をふったエネルギーシートを作成し、分光放射率を測定した。
なお、分光放射率は、黒体塗料の分光放射率を９４％としたときの各材料の分光放射率を比率として表示し、１２００ｃｍ-1の波数域での分光放射率を、１００℃に換算して求めた。また、トルマリンは３０〜３５ミクロンの粉末、鉄は鉄粉、炭素はパウダーのものを用いた。
試料２０：樹脂５４６ｇ、トルマリン２４０ｇ、鉄３３４ｇ、炭素１５ｇ
試料２１：樹脂５４６ｇ、トルマリン２４０ｇ、鉄４１８ｇ、炭素１５ｇ
試料２２：樹脂５４６ｇ、トルマリン２４０ｇ、鉄５０２ｇ、炭素１５ｇ
試料２３：樹脂５４６ｇ、トルマリン１９２ｇ、鉄４１８ｇ、炭素１５ｇ
試料２４：樹脂５４６ｇ、トルマリン２８８ｇ、鉄４１８ｇ、炭素１５ｇ
試料２５：樹脂５４６ｇ、トルマリン２４０ｇ、鉄４１８ｇ、炭素７．５ｇ
試料２６：樹脂５４６ｇ、トルマリン２４０ｇ、鉄４１８ｇ、炭素２２．５ｇ
試料２７：樹脂５４６ｇ、トルマリン２４０ｇ、鉄４１８ｇ、炭素４ｇ
試料２８：樹脂５４６ｇ、トルマリン２４０ｇ、鉄４１８ｇ、炭素２ｇ
試料２９：樹脂５４６ｇ、トルマリン２４０ｇ、鉄２００ｇ、炭素７．５ｇ
試料３０：樹脂５４６ｇ、トルマリン２４０ｇ、鉄６００ｇ、炭素７．５ｇ
試料３１：樹脂５４６ｇ、トルマリン２４０ｇ、鉄４１８ｇ、炭素０ｇ
試料３２：樹脂５４６ｇ、トルマリン５００ｇ、鉄４１８ｇ、炭素１５ｇ
各試料の分光放射率は、下記の通りであった。
試料２１：樹脂５４６ｇ、トルマリン２４０ｇ、鉄４１８ｇ、炭素１５ｇ
試料２２：樹脂５４６ｇ、トルマリン２４０ｇ、鉄５０２ｇ、炭素１５ｇ
試料２３：樹脂５４６ｇ、トルマリン１９２ｇ、鉄４１８ｇ、炭素１５ｇ
試料２４：樹脂５４６ｇ、トルマリン２８８ｇ、鉄４１８ｇ、炭素１５ｇ
試料２５：樹脂５４６ｇ、トルマリン２４０ｇ、鉄４１８ｇ、炭素７．５ｇ
試料２６：樹脂５４６ｇ、トルマリン２４０ｇ、鉄４１８ｇ、炭素２２．５ｇ
試料２７：樹脂５４６ｇ、トルマリン２４０ｇ、鉄４１８ｇ、炭素４ｇ
試料２８：樹脂５４６ｇ、トルマリン２４０ｇ、鉄４１８ｇ、炭素２ｇ
試料２９：樹脂５４６ｇ、トルマリン２４０ｇ、鉄２００ｇ、炭素７．５ｇ
試料３０：樹脂５４６ｇ、トルマリン２４０ｇ、鉄６００ｇ、炭素７．５ｇ
試料３１：樹脂５４６ｇ、トルマリン２４０ｇ、鉄４１８ｇ、炭素０ｇ
試料３２：樹脂５４６ｇ、トルマリン５００ｇ、鉄４１８ｇ、炭素１５ｇ
各試料の分光放射率は、下記の通りであった。
試料２０：８４．９
試料２１：８４．９
試料２２：８４．５
試料２３：７５．９
試料２４：６１．４
試料２５：９４．０
試料２６：８５．２
試料２７：９３．５
試料２８：９１．４
試料２９：８１．９
試料３０：７７．１
試料３１：７８．９
試料３２：８１．７
このような結果から、下記のことが確認された。
試料２１：８４．９
試料２２：８４．５
試料２３：７５．９
試料２４：６１．４
試料２５：９４．０
試料２６：８５．２
試料２７：９３．５
試料２８：９１．４
試料２９：８１．９
試料３０：７７．１
試料３１：７８．９
試料３２：８１．７
このような結果から、下記のことが確認された。
（１）炭素については、試料２１が炭素１５ｇとしているのに対して、試料３１，試料２８，試料２７，試料２５，試料２６でそれぞれ、０ｇ、２ｇ、４ｇ、７．５ｇ、２２．５ｇとして調合した。試料３１と試料２８との比較からしても、炭素の混合が望ましいことであることがわかった、
また、分光放射率を９０以上になるように設定するには、１ｇ程度の添加は必要であるものの、その上限としては、１２ｇ程度まで添加することも可能であることがわかった。
また、分光放射率から判断すると、最適値が７．５ｇ程度であることもわかった。
（２）鉄については、試料２１が鉄４１８ｇとしているのに対して、試料２９，試料２０，試料２２，試料３０でそれぞれ、２００ｇ、３３４ｇ、５０２ｇ、６００ｇとして調合した。また、試料２０，試料２２はそれぞれ他の素材の量は同一にしてある。更に、試料２９，試料３０は、トルマリンが一定のまま、炭素を、前記（１）の最適値である７．５ｇとして調合したものである。
また、分光放射率を９０以上になるように設定するには、１ｇ程度の添加は必要であるものの、その上限としては、１２ｇ程度まで添加することも可能であることがわかった。
また、分光放射率から判断すると、最適値が７．５ｇ程度であることもわかった。
（２）鉄については、試料２１が鉄４１８ｇとしているのに対して、試料２９，試料２０，試料２２，試料３０でそれぞれ、２００ｇ、３３４ｇ、５０２ｇ、６００ｇとして調合した。また、試料２０，試料２２はそれぞれ他の素材の量は同一にしてある。更に、試料２９，試料３０は、トルマリンが一定のまま、炭素を、前記（１）の最適値である７．５ｇとして調合したものである。
ここでは、６００ｇの添加を行った試料３０が「７０台」となっている他は、「８０」を越えていることがわかった。
また、分光放射率を９０以上に設定するには、炭素を最適値の７．５ｇにした場合、３００ｇ〜４５０ｇ程度の添加が望ましいことがわかった。
（３）トルマリンについては、試料２１がトルマリン２４０ｇとしているのに対して、試料２３，試料２４，試料３２でそれぞれ、１９２ｇ、２８８ｇ、５００ｇとして調合した。また、試料２１，試料２３，試料２４，試料３２はそれぞれ他の素材の量は同一にしてある。
また、分光放射率を９０以上に設定するには、炭素を最適値の７．５ｇにした場合、３００ｇ〜４５０ｇ程度の添加が望ましいことがわかった。
（３）トルマリンについては、試料２１がトルマリン２４０ｇとしているのに対して、試料２３，試料２４，試料３２でそれぞれ、１９２ｇ、２８８ｇ、５００ｇとして調合した。また、試料２１，試料２３，試料２４，試料３２はそれぞれ他の素材の量は同一にしてある。
その結果、試料２１の分光放射率が「８４．９」と高く、試料２３は「７５．９」、試料３２は「８１．７」となっており、試料２４は「６１．４」となっている。
従って、トルマリンについては、試料２１の２４０ｇ程度が最適であることがわかった。
また、炭素を最適値の７．５ｇにして実験した結果、分光放射率を９０以上になるように設定するには、１７５ｇ〜６００ｇ程度まで使用することができることが確認された。
上述のような、実施例１乃至実施例３を総合的に判断すると、エネルギーシートとしては、トルマリン、炭素、鉄の混合物が樹脂中に分散固定されたものの使用が望ましいことがわかった。
従って、トルマリンについては、試料２１の２４０ｇ程度が最適であることがわかった。
また、炭素を最適値の７．５ｇにして実験した結果、分光放射率を９０以上になるように設定するには、１７５ｇ〜６００ｇ程度まで使用することができることが確認された。
上述のような、実施例１乃至実施例３を総合的に判断すると、エネルギーシートとしては、トルマリン、炭素、鉄の混合物が樹脂中に分散固定されたものの使用が望ましいことがわかった。
またそこで量的には、トルマリンが１７５ｇ〜６００ｇ程度、炭素が１ｇ〜１２ｇ、鉄が３００ｇ〜４５０ｇ程度の量であることが望ましい。
更に、このエネルギーシートの使用に加えて、エネルギー吸収塗膜を塗布し、かつ磁石を使用する場合が最も優れた燃焼効果を発揮するものである。
更に、このエネルギーシートの使用に加えて、エネルギー吸収塗膜を塗布し、かつ磁石を使用する場合が最も優れた燃焼効果を発揮するものである。
本発明はメタンガスの燃料活性化装置に関し、ボイラ、発電機等の燃焼機器、エンジン等に用いることができるものであり、メタンガスとなって燃焼するものであれば、燃料自体は気体燃料でも液体燃料でも使用可能なものである。
【発明の名称】メタンガスの燃料活性化装置
【０００１】
【技術分野】
［０００１］
本発明はメタンガスの燃料活性化装置、更に詳しくは燃焼部分手前にメタンガスを活性化することによってメタンガスの燃焼時の熱効率を向上させるためのメタンガスの燃料活性化装置に関するものである。
【背景技術】
［０００２］
従来から、燃焼器具の燃焼時の熱効率の向上は種々研究されていた。燃焼時の熱効率が５％向上すると、天然資源としての燃料の削減が図られると共に、毎月燃料費用が５％削減できることとなり、大きな産業効果を有することとなる。
このため、例えば特開平１１−１７０７号公報記載の発明のように、バーナの改良を行ったりしたものがあった。
一方、燃焼器具のうちで暖房器具には、暖房効率を向上させるために遠赤外線発生体が設けられているものがあった。例えば、特開２００３−３３６８１１に記載されているように、赤熱部の周りにガラス外筒を設け、加熱されたガラス外筒から遠赤外線が発射され、良好な暖房が得られるようになっている。
［０００３］
ただここで使用する遠赤外線は、遠赤外線を発生する遠赤外線発生体の加熱に伴うものでおり、もっぱら体を温めるために用いられていた。
【特許文献１】特開平１１−１７０７号公報
【特許文献２】特開２００３−３３６８１１公報
【発明の開示】
［０００４］
本発明の発明者らは、遠赤外線からの放射波によって、燃焼部分手前のメタンガスを活性化させることによる燃焼時の熱効率の向上を考えた。
さらに詳しくは、遠赤外線からの放射波のうち、振動や回転にのみ関与するある特定波長域の電磁波エネルギーをメタン分子に投与することによって、メタン分子をスピンさせ、メタン分子を始めとしてメタン分子から発する燃焼先駆体である活性化学種の回転・振動運動をより激しく加速する。このことにより、空気中の酸素分子との衝突エ
【技術分野】
［０００１］
本発明はメタンガスの燃料活性化装置、更に詳しくは燃焼部分手前にメタンガスを活性化することによってメタンガスの燃焼時の熱効率を向上させるためのメタンガスの燃料活性化装置に関するものである。
【背景技術】
［０００２］
従来から、燃焼器具の燃焼時の熱効率の向上は種々研究されていた。燃焼時の熱効率が５％向上すると、天然資源としての燃料の削減が図られると共に、毎月燃料費用が５％削減できることとなり、大きな産業効果を有することとなる。
このため、例えば特開平１１−１７０７号公報記載の発明のように、バーナの改良を行ったりしたものがあった。
一方、燃焼器具のうちで暖房器具には、暖房効率を向上させるために遠赤外線発生体が設けられているものがあった。例えば、特開２００３−３３６８１１に記載されているように、赤熱部の周りにガラス外筒を設け、加熱されたガラス外筒から遠赤外線が発射され、良好な暖房が得られるようになっている。
［０００３］
ただここで使用する遠赤外線は、遠赤外線を発生する遠赤外線発生体の加熱に伴うものでおり、もっぱら体を温めるために用いられていた。
【特許文献１】特開平１１−１７０７号公報
【特許文献２】特開２００３−３３６８１１公報
【発明の開示】
［０００４］
本発明の発明者らは、遠赤外線からの放射波によって、燃焼部分手前のメタンガスを活性化させることによる燃焼時の熱効率の向上を考えた。
さらに詳しくは、遠赤外線からの放射波のうち、振動や回転にのみ関与するある特定波長域の電磁波エネルギーをメタン分子に投与することによって、メタン分子をスピンさせ、メタン分子を始めとしてメタン分子から発する燃焼先駆体である活性化学種の回転・振動運動をより激しく加速する。このことにより、空気中の酸素分子との衝突エ
【０００２】
ネルギーが高められ、かつ衝突頻度が高められることとなり、その結果、燃焼反応が促進されて火炎温度の上昇を導くことができるものである。
［０００５］
そのため、まず遠赤外線を放射するトルマリンに着目し、トルマリンからの遠赤外線を燃焼部分手前のメタンガスに照射して実験を行ったものの、燃焼時の熱効率を向上させたというほどの向上は見られなかった。
この結果を検討したところ、メタンガスの吸収帯に合致した遠赤外線発生体からの放射波を照射することによって、遠赤外線によって、燃焼部分手前のメタンガスを活性化させることができることがわかった。
そこで本発明は、燃焼部分手前のメタンガスを大きく活性化させ、燃焼時の熱効率が向上する遠赤外線発生体を提供することを目的とする。
［０００６］
前述した課題を解決するために、本発明のうち、第１の発明は、燃焼部分手前にあたるメタンガス通路に、トルマリン１７５〜６００重量部に鉄粉３００〜４５０重量部及び炭素１〜１２重量部を混合させて形成した遠赤外線発生体を位置させたことを特徴とする。
また、第２の発明は、第１の発明の遠赤外線発生体に、更に珪素を混合させて形成したことを特徴とする。
第３の発明は、第１または第２の発明の遠赤外線発生体の周囲に、磁石を配置したことを特徴とする。
［０００７］
第４の発明は、燃焼部分手前のメタンガス通路に、樹脂にトルマリン及び炭素を混合してなるプライマーを塗布し、この外面に樹脂にトルマリン及び炭素を混合してなる塗膜を塗布してなるエネルギー吸収塗膜と、そのエネルギー吸収塗膜の周面に設けた、樹脂にトルマリン、鉄粉及び炭素を混合させて形成したエネルギーシート及び磁石とを備えた遠赤外線発生体を位置させたことを特徴とする。
第５の発明は、第４の発明のメタンガス通路として、燃焼部分を含むことを特徴とする。
ネルギーが高められ、かつ衝突頻度が高められることとなり、その結果、燃焼反応が促進されて火炎温度の上昇を導くことができるものである。
［０００５］
そのため、まず遠赤外線を放射するトルマリンに着目し、トルマリンからの遠赤外線を燃焼部分手前のメタンガスに照射して実験を行ったものの、燃焼時の熱効率を向上させたというほどの向上は見られなかった。
この結果を検討したところ、メタンガスの吸収帯に合致した遠赤外線発生体からの放射波を照射することによって、遠赤外線によって、燃焼部分手前のメタンガスを活性化させることができることがわかった。
そこで本発明は、燃焼部分手前のメタンガスを大きく活性化させ、燃焼時の熱効率が向上する遠赤外線発生体を提供することを目的とする。
［０００６］
前述した課題を解決するために、本発明のうち、第１の発明は、燃焼部分手前にあたるメタンガス通路に、トルマリン１７５〜６００重量部に鉄粉３００〜４５０重量部及び炭素１〜１２重量部を混合させて形成した遠赤外線発生体を位置させたことを特徴とする。
また、第２の発明は、第１の発明の遠赤外線発生体に、更に珪素を混合させて形成したことを特徴とする。
第３の発明は、第１または第２の発明の遠赤外線発生体の周囲に、磁石を配置したことを特徴とする。
［０００７］
第４の発明は、燃焼部分手前のメタンガス通路に、樹脂にトルマリン及び炭素を混合してなるプライマーを塗布し、この外面に樹脂にトルマリン及び炭素を混合してなる塗膜を塗布してなるエネルギー吸収塗膜と、そのエネルギー吸収塗膜の周面に設けた、樹脂にトルマリン、鉄粉及び炭素を混合させて形成したエネルギーシート及び磁石とを備えた遠赤外線発生体を位置させたことを特徴とする。
第５の発明は、第４の発明のメタンガス通路として、燃焼部分を含むことを特徴とする。
【０００３】
［０００８］
第１の発明は、燃焼部分手前にあたるメタンガス通路に、トルマリン１７５〜６００重量部に鉄粉３００〜４５０重量部及び炭素１〜１２重量部を混合させて形成した遠赤外線発生体を位置させることによって、燃焼部分手前のメタンガスを活性化させ、メタンガスの全熱量中の有効利用熱量を向上させたものである。
第２の発明は、トルマリン及び鉄粉に珪素を混合させて形成した遠赤外線発生体を用いることによって、第１の発明に比べて、更にメタンガスの全熱量中の有効利用熱量を更に向上させたものである。
［０００９］
第３の発明は、第１または第２の発明の効果に加えて、磁石からの磁力によって、メタンガスを活性化させ、更にメタンガスの全熱量中の有効利用熱量を更に向上させたものである。
第４の発明は、燃焼部分手前のメタンガス通路に、樹脂にトルマリン及び炭素を混合してなるプライマーを塗布し、この外面に樹脂にトルマリン及び炭素を混合してなる塗膜を塗布してなるエネルギー吸収塗膜と、そのエネルギー吸収塗膜の周面に設けた、樹脂にトルマリン、鉄粉及び炭素を混合させて形成したエネルギーシート及び磁石とを備えた遠赤外線発生体を位置させたことによって、遠赤外線発生体の効率的利用を図り、燃焼部分手前のメタンガスをさらに活性化させ、メタンガスの全熱量中の有効利用熱量を向上させたものである。
［００１０］
また、第５の発明は、第４の発明の効果に加えて、メタンガス通路として、燃焼部分を含むことによって、燃焼直前、あるいは燃焼中のメタンガスの活性化を図ったものである。
【図面の簡単な説明】
［００１１］
［図１］温度上昇測定装置の概略図である。
［図２］試料０〜７の温度上昇率Ｓ１を示したグラフである。
［０００８］
第１の発明は、燃焼部分手前にあたるメタンガス通路に、トルマリン１７５〜６００重量部に鉄粉３００〜４５０重量部及び炭素１〜１２重量部を混合させて形成した遠赤外線発生体を位置させることによって、燃焼部分手前のメタンガスを活性化させ、メタンガスの全熱量中の有効利用熱量を向上させたものである。
第２の発明は、トルマリン及び鉄粉に珪素を混合させて形成した遠赤外線発生体を用いることによって、第１の発明に比べて、更にメタンガスの全熱量中の有効利用熱量を更に向上させたものである。
［０００９］
第３の発明は、第１または第２の発明の効果に加えて、磁石からの磁力によって、メタンガスを活性化させ、更にメタンガスの全熱量中の有効利用熱量を更に向上させたものである。
第４の発明は、燃焼部分手前のメタンガス通路に、樹脂にトルマリン及び炭素を混合してなるプライマーを塗布し、この外面に樹脂にトルマリン及び炭素を混合してなる塗膜を塗布してなるエネルギー吸収塗膜と、そのエネルギー吸収塗膜の周面に設けた、樹脂にトルマリン、鉄粉及び炭素を混合させて形成したエネルギーシート及び磁石とを備えた遠赤外線発生体を位置させたことによって、遠赤外線発生体の効率的利用を図り、燃焼部分手前のメタンガスをさらに活性化させ、メタンガスの全熱量中の有効利用熱量を向上させたものである。
［００１０］
また、第５の発明は、第４の発明の効果に加えて、メタンガス通路として、燃焼部分を含むことによって、燃焼直前、あるいは燃焼中のメタンガスの活性化を図ったものである。
【図面の簡単な説明】
［００１１］
［図１］温度上昇測定装置の概略図である。
［図２］試料０〜７の温度上昇率Ｓ１を示したグラフである。
【０００４】
［図３］第２の実施例で用いた温度上昇測定装置の概略図である。
［図４］第２の実施例で用いた遠赤外線発生体の詳細図である。
【発明を実施するための最良の形態】
［００１２］
以下、本発明の第１の実施例を説明する。
まず最初に、下記の実験を行った。
使用燃料：都市ガス（１３Ａ）
ＣＨ４ ：８８．０％
Ｃ２Ｈ６ ： ５．８％
Ｃ３Ｈ８ ： ４．５％
Ｃ４Ｈ１０： １．７％
火炎形態：噴流拡散火炎
燃料流速：７３ｃｍ／ｓ
空気流速：２７ｃｍ／ｓ
初期条件：室温、大気圧（０．１ＭＰａ）
上記の状態で、図１に示した測定装置１０によって、温度上昇を測定した。
［００１３］
この測定装置１０は、連結部２０と、この連結部２０に固定された燃料パイプ３０と、バーナ部４０とから形成され、連結部２０には空気孔２１が設けられ、燃料パイプ３０からの燃料と空気孔２１からの空気が混合されてバーナ部４０で燃焼するようになっている。
また、燃料パイプ３０およびバーナ部４０の燃焼部分手前には、遠赤外線発生体５０が取り付けられている。
そしてバーナでの燃焼火炎の到達位置には、温度上昇測定装置６０が位置させてある。この温度上昇測定装置６０は、全体が１２０φの円筒状の筒体６１として形成され、筒体６１の一方面を火炎が当たる火炎面６２とし、かつこの火炎面６２から離れて、熱電対６３が設けられ、筒体６１の内の温度を測定している。
［００１４］
そして、下記の試料について、筒体６１内の単位時間あたりの温度上昇を測定した。
試料０：遠赤外線発生体なし、磁石なし
［図３］第２の実施例で用いた温度上昇測定装置の概略図である。
［図４］第２の実施例で用いた遠赤外線発生体の詳細図である。
【発明を実施するための最良の形態】
［００１２］
以下、本発明の第１の実施例を説明する。
まず最初に、下記の実験を行った。
使用燃料：都市ガス（１３Ａ）
ＣＨ４ ：８８．０％
Ｃ２Ｈ６ ： ５．８％
Ｃ３Ｈ８ ： ４．５％
Ｃ４Ｈ１０： １．７％
火炎形態：噴流拡散火炎
燃料流速：７３ｃｍ／ｓ
空気流速：２７ｃｍ／ｓ
初期条件：室温、大気圧（０．１ＭＰａ）
上記の状態で、図１に示した測定装置１０によって、温度上昇を測定した。
［００１３］
この測定装置１０は、連結部２０と、この連結部２０に固定された燃料パイプ３０と、バーナ部４０とから形成され、連結部２０には空気孔２１が設けられ、燃料パイプ３０からの燃料と空気孔２１からの空気が混合されてバーナ部４０で燃焼するようになっている。
また、燃料パイプ３０およびバーナ部４０の燃焼部分手前には、遠赤外線発生体５０が取り付けられている。
そしてバーナでの燃焼火炎の到達位置には、温度上昇測定装置６０が位置させてある。この温度上昇測定装置６０は、全体が１２０φの円筒状の筒体６１として形成され、筒体６１の一方面を火炎が当たる火炎面６２とし、かつこの火炎面６２から離れて、熱電対６３が設けられ、筒体６１の内の温度を測定している。
［００１４］
そして、下記の試料について、筒体６１内の単位時間あたりの温度上昇を測定した。
試料０：遠赤外線発生体なし、磁石なし
【０００５】
試料１：遠赤外線発生体なし、磁石あり
試料２：トルマリンのみ取り付け、磁石あり
試料３：トルマリン＋鉄粉、磁石あり（トルマリン５０ｇ、鉄粉１１０ｇ）
試料４：トルマリン＋炭素、磁石あり（トルマリン５０ｇ、炭素４ｇ）
試料５：トルマリン＋珪素、磁石あり（トルマリン５０ｇ、ブラックシリカ３０ｇ）
試料６：トルマリン＋鉄粉＋炭素、磁石あり（トルマリン５０ｇ、鉄粉１１０ｇ、炭素４ｇ）
試料７：トルマリン＋鉄粉＋珪素、磁石あり（トルマリン５０ｇ、鉄粉１１０ｇ、ブラックシリカ３０ｇ）
これらの各試料を、合計重量の９０％の重量のウレタン樹脂と混合した後、同一の大きさに成形して試料とした。
［００１５］
ここで、試料０と試料１についての温度上昇率Ｓｎを測定した。
その結果は、下記の通りである。
試料０：Ｓ０＝４．０９℃／ｍｉｎ
試料１：Ｓ１＝４．２０℃／ｍｉｎ
この結果から、単に磁石を付設するだけで、温度上昇率Ｓｎが上昇することがわかった。
これは、磁石によって形成される磁場により、燃焼基部でメタン等の熱分解によって生ずるイオン化された活性化学種が、さらにその反応エネルギーを増すために、若干の火炎温度の上昇を導き、そのことが温度上昇率Ｓｎを向上させたと考えられる。
［００１６］
また同時に、試料２〜７についても、温度上昇率Ｓｎを測定した。その結果を、図２に示す。
ここで、試料０の温度上昇率Ｓ０を省エネ率０％とし、試料１〜７について、温度上昇率及び試料０に対する省エネ率を測定した。省エネ率は下記の数式で計算した。
省エネ率ε＝（試料ｎの温度上昇率−試料０の温度上昇率）／試料０の温度上昇率
その結果は下記の通りである。
試料１：Ｓ１＝４．２０℃／ｍｉｎ ε１＝ ２．６９％
試料２：Ｓ２＝４．２５℃／ｍｉｎ ε２＝ ３．９２％
試料１：遠赤外線発生体なし、磁石あり
試料２：トルマリンのみ取り付け、磁石あり
試料３：トルマリン＋鉄粉、磁石あり（トルマリン５０ｇ、鉄粉１１０ｇ）
試料４：トルマリン＋炭素、磁石あり（トルマリン５０ｇ、炭素４ｇ）
試料５：トルマリン＋珪素、磁石あり（トルマリン５０ｇ、ブラックシリカ３０ｇ）
試料６：トルマリン＋鉄粉＋炭素、磁石あり（トルマリン５０ｇ、鉄粉１１０ｇ、炭素４ｇ）
試料７：トルマリン＋鉄粉＋珪素、磁石あり（トルマリン５０ｇ、鉄粉１１０ｇ、ブラックシリカ３０ｇ）
これらの各試料を、合計重量の９０％の重量のウレタン樹脂と混合した後、同一の大きさに成形して試料とした。
［００１５］
ここで、試料０と試料１についての温度上昇率Ｓｎを測定した。
その結果は、下記の通りである。
試料０：Ｓ０＝４．０９℃／ｍｉｎ
試料１：Ｓ１＝４．２０℃／ｍｉｎ
この結果から、単に磁石を付設するだけで、温度上昇率Ｓｎが上昇することがわかった。
これは、磁石によって形成される磁場により、燃焼基部でメタン等の熱分解によって生ずるイオン化された活性化学種が、さらにその反応エネルギーを増すために、若干の火炎温度の上昇を導き、そのことが温度上昇率Ｓｎを向上させたと考えられる。
［００１６］
また同時に、試料２〜７についても、温度上昇率Ｓｎを測定した。その結果を、図２に示す。
ここで、試料０の温度上昇率Ｓ０を省エネ率０％とし、試料１〜７について、温度上昇率及び試料０に対する省エネ率を測定した。省エネ率は下記の数式で計算した。
省エネ率ε＝（試料ｎの温度上昇率−試料０の温度上昇率）／試料０の温度上昇率
その結果は下記の通りである。
試料１：Ｓ１＝４．２０℃／ｍｉｎ ε１＝ ２．６９％
試料２：Ｓ２＝４．２５℃／ｍｉｎ ε２＝ ３．９２％
【０００６】
試料３：Ｓ３＝４．３８℃／ｍｉｎ ε３＝ ７．０９％
試料４：Ｓ４＝４．３５℃／ｍｉｎ ε４＝ ６．３６％
試料５：Ｓ５＝４．２０℃／ｍｉｎ ε５＝ ２．６９％
試料６：Ｓ６＝４．６８℃／ｍｉｎ ε６＝１４．４３％
試料７：Ｓ７＝４．５０℃／ｍｉｎ ε７＝１０．０２％
このデータから、遠赤外線を発生する代表的な物質であるトルマリンでは、３．９２％の省エネ率となった。
［００１７］
また、トルマリンに珪素を混合（試料５）すると、省エネ率が低下するものの、炭素の混合（試料４）により省エネ率が向上し、更に、トルマリンに鉄粉を混合（試料３）すると、トルマリンのみの試料２に比べても約８１％の省エネ率向上が図れることがわかった。
また、トルマリンに鉄粉及び珪素（試料７）を混合すると、トルマリンのみの試料１に比べて１０．０２％まで省エネ率が向上しているだけでなく、トルマリンのみの試料２に比べても約２．５６倍の省エネ率向上が図れることがわかった。
更に、トルマリンに鉄粉及び炭素（試料６）を混合すると、トルマリンのみの試料１に比べて１４．４３％まで省エネ率が向上しているだけでなく、トルマリンのみの試料２に比べても約３．６８倍の省エネ率向上が図れることがわかった。
［００１８］
なおここで、燃料を燃焼させた際の全発熱量は、燃焼器具の本来の目的として利用できる有効利用熱量と、排ガス損失あるいは周囲への熱損失等の合計であり、燃焼器具本来の目的に利用できない無効熱量との合計となる。
ここで、特に排ガス損失は、燃焼温度が向上すると、排ガスとして排出されていた燃料が燃焼するので、減少することとなる。
この点、試料３，６，７については、試料１，２，４，５に比べて、温度上昇率が大きい。このことは、試料３，６，７は、試料１，２，４，５に比べて、早く高温に達し、かつ最高温度も高いことを意味する。
［００１９］
従って、排ガス損失としての無効熱量の一部が有効熱量として利用できるので、燃焼時の熱効率の向上を図ることができるものである。
さらに、これらの組み合わせの中でもっとも効率がよい試料が、試料６であった。
試料３：Ｓ３＝４．３８℃／ｍｉｎ ε３＝ ７．０９％
試料４：Ｓ４＝４．３５℃／ｍｉｎ ε４＝ ６．３６％
試料５：Ｓ５＝４．２０℃／ｍｉｎ ε５＝ ２．６９％
試料６：Ｓ６＝４．６８℃／ｍｉｎ ε６＝１４．４３％
試料７：Ｓ７＝４．５０℃／ｍｉｎ ε７＝１０．０２％
このデータから、遠赤外線を発生する代表的な物質であるトルマリンでは、３．９２％の省エネ率となった。
［００１７］
また、トルマリンに珪素を混合（試料５）すると、省エネ率が低下するものの、炭素の混合（試料４）により省エネ率が向上し、更に、トルマリンに鉄粉を混合（試料３）すると、トルマリンのみの試料２に比べても約８１％の省エネ率向上が図れることがわかった。
また、トルマリンに鉄粉及び珪素（試料７）を混合すると、トルマリンのみの試料１に比べて１０．０２％まで省エネ率が向上しているだけでなく、トルマリンのみの試料２に比べても約２．５６倍の省エネ率向上が図れることがわかった。
更に、トルマリンに鉄粉及び炭素（試料６）を混合すると、トルマリンのみの試料１に比べて１４．４３％まで省エネ率が向上しているだけでなく、トルマリンのみの試料２に比べても約３．６８倍の省エネ率向上が図れることがわかった。
［００１８］
なおここで、燃料を燃焼させた際の全発熱量は、燃焼器具の本来の目的として利用できる有効利用熱量と、排ガス損失あるいは周囲への熱損失等の合計であり、燃焼器具本来の目的に利用できない無効熱量との合計となる。
ここで、特に排ガス損失は、燃焼温度が向上すると、排ガスとして排出されていた燃料が燃焼するので、減少することとなる。
この点、試料３，６，７については、試料１，２，４，５に比べて、温度上昇率が大きい。このことは、試料３，６，７は、試料１，２，４，５に比べて、早く高温に達し、かつ最高温度も高いことを意味する。
［００１９］
従って、排ガス損失としての無効熱量の一部が有効熱量として利用できるので、燃焼時の熱効率の向上を図ることができるものである。
さらに、これらの組み合わせの中でもっとも効率がよい試料が、試料６であった。
【０００７】
以下、本発明の第２の実施例を説明する。
下記の実験を行った。
使用燃料：都市ガス（１３Ａ）
ＣＨ４ ：８８．０％
Ｃ２Ｈ８ ： ５．８％
Ｃ３Ｈ８ ： ４．５％
Ｃ４Ｈ１０： １．７％
火炎形態：噴流拡散火炎
燃料流速：７３ｃｍ／ｓ
空気流速：２７ｃｍ／ｓ
初期条件：室温、大気圧（０．１ＭＰａ）
上記の状態で、図３に示した測定装置１０によって、温度上昇を測定した。
［００２０］
この測定装置１０は、連結部２０と、この連結部２０に固定された燃料パイプ３０と、バーナ部４０とから形成され、連結部２０には空気孔２１が設けられ、バーナ部４０に突出している燃料パイプ３０からの燃料と空気孔２１からの空気が混合されてバーナ部４０で燃焼するようになっている。
また、燃料パイプ３０およびバーナ部４０の燃焼部分手前にあたるメタンガス通路には、遠赤外線発生体５０が取り付けられている。
ここで、バーナ部４０は、外径８０φ、内径６０φのステンレス管によって形成され、連結部２０から燃料パイプ３０の先端までが１３０ｍｍ、連結部２０から遠赤外線発生体５０先端までが、１５０ｍｍとなっている。
［００２１］
そしてバーナでの燃焼火炎の到達位置には、温度上昇測定装置６０が位置させてある。この温度上昇測定装置６０は、全体が１２０φの円筒状の筒体６１として形成され、筒体６１の一方面を火炎が当たる火炎面６２とし、かつこの火炎面６２から離れて、熱電対６３が設けられ、筒体６１の中の温度を測定している。
またここで、遠赤外線発生体５０は、バーナ部４０に塗布するエネルギー吸収塗膜５１と、エネルギー発生体５２とから形成されている。さらに、エネルギー発生体５２は、図４に示したように、鉄製のブロック５３および磁石５４を内装したコマを単位枠に複数
以下、本発明の第２の実施例を説明する。
下記の実験を行った。
使用燃料：都市ガス（１３Ａ）
ＣＨ４ ：８８．０％
Ｃ２Ｈ８ ： ５．８％
Ｃ３Ｈ８ ： ４．５％
Ｃ４Ｈ１０： １．７％
火炎形態：噴流拡散火炎
燃料流速：７３ｃｍ／ｓ
空気流速：２７ｃｍ／ｓ
初期条件：室温、大気圧（０．１ＭＰａ）
上記の状態で、図３に示した測定装置１０によって、温度上昇を測定した。
［００２０］
この測定装置１０は、連結部２０と、この連結部２０に固定された燃料パイプ３０と、バーナ部４０とから形成され、連結部２０には空気孔２１が設けられ、バーナ部４０に突出している燃料パイプ３０からの燃料と空気孔２１からの空気が混合されてバーナ部４０で燃焼するようになっている。
また、燃料パイプ３０およびバーナ部４０の燃焼部分手前にあたるメタンガス通路には、遠赤外線発生体５０が取り付けられている。
ここで、バーナ部４０は、外径８０φ、内径６０φのステンレス管によって形成され、連結部２０から燃料パイプ３０の先端までが１３０ｍｍ、連結部２０から遠赤外線発生体５０先端までが、１５０ｍｍとなっている。
［００２１］
そしてバーナでの燃焼火炎の到達位置には、温度上昇測定装置６０が位置させてある。この温度上昇測定装置６０は、全体が１２０φの円筒状の筒体６１として形成され、筒体６１の一方面を火炎が当たる火炎面６２とし、かつこの火炎面６２から離れて、熱電対６３が設けられ、筒体６１の中の温度を測定している。
またここで、遠赤外線発生体５０は、バーナ部４０に塗布するエネルギー吸収塗膜５１と、エネルギー発生体５２とから形成されている。さらに、エネルギー発生体５２は、図４に示したように、鉄製のブロック５３および磁石５４を内装したコマを単位枠に複数
【０００８】
内装させ、さらにこの単位枠の磁石５４の側にエネルギーシート５７を位置させたものである。ここで用いる磁石５４は、２０ｋＧ（キロガウス）のものである。
［００２２］
なおここで、エネルギー吸収塗膜５１は、エネルギーシート５７からの電磁波を、バーナ部４０等の金属面で反射することなく有効にメタンガスに作用させるために用いるものであり、プライマー５８と塗膜５９とから形成されている。
プライマー５８は、Ａ剤とＢ剤とからなる２液混合固化方式のエポラ＃３０００（日本特殊塗料株式会社製）をベースに用いている。
具体的には、プライマー５８のＡ剤１８５ｇに、トルマリン（３０〜３５ミクロン）４５ｇ、炭素（パウダー）６ｇを添加して均一に混合する。塗布直前にＢ剤を１１０ｇ添加して塗布すると、約１０分程度で固化する。
［００２３］
塗膜５９は、Ａ剤とＢ剤とからなる２液混合固化方式のエポラ＃３０００（日本特殊塗料株式会社製）をベースに用いている。
具体的には、塗膜５９のＡ剤８０ｇに、トルマリン（３０〜３５ミクロン）１１２ｇ、炭素（パウダー）１２ｇを添加して均一に混合する。塗布直前にＢ剤を２００ｇ添加して塗布する。なお、トルマリンを混合させないままで、Ａ剤８０ｇに、炭素（パウダー）１２ｇを添加して均一に混合するだけであっても足りる。
なお、前記量は、６００，０００〜７５０，０００ｍｍ２に塗るための量を示してあり、プライマー５８が約０．２ｍｍ厚、塗膜５９が約０．５ｍｍ厚程度となる。
［００２４］
なおここで、プライマー５８は、金属面への接着性が要求されるため、トルマリン等の添加量を少なくしてある。また、塗膜５９は単独では接着性が悪いので、プライマー５８とで２層構造としてある。
また、エネルギーシート５７は、Ａ剤とＢ剤とからなる２液混合固化方式の変性ウレタン樹脂（日本特殊塗料株式会社製）をベースに用いている。
エネルギーシート５７のＡ剤１５６ｇに、トルマリン（３０〜３５ミクロン）２４０ｇ、鉄（鉄粉）４１８ｇ、炭素（パウダー）１５ｇを添加して均一に混合する。塗布直前にＢ剤を３９０ｇ添加混合して、不織布を中間に位置させた枠の中に流し込んで、厚さ２ｍｍのシートを、室温で１８時間かけて整形する。
［００２５］
ここでエネルギーシート５７は、第１実施例でもっとも省エネ率が大きかったトルマリ
内装させ、さらにこの単位枠の磁石５４の側にエネルギーシート５７を位置させたものである。ここで用いる磁石５４は、２０ｋＧ（キロガウス）のものである。
［００２２］
なおここで、エネルギー吸収塗膜５１は、エネルギーシート５７からの電磁波を、バーナ部４０等の金属面で反射することなく有効にメタンガスに作用させるために用いるものであり、プライマー５８と塗膜５９とから形成されている。
プライマー５８は、Ａ剤とＢ剤とからなる２液混合固化方式のエポラ＃３０００（日本特殊塗料株式会社製）をベースに用いている。
具体的には、プライマー５８のＡ剤１８５ｇに、トルマリン（３０〜３５ミクロン）４５ｇ、炭素（パウダー）６ｇを添加して均一に混合する。塗布直前にＢ剤を１１０ｇ添加して塗布すると、約１０分程度で固化する。
［００２３］
塗膜５９は、Ａ剤とＢ剤とからなる２液混合固化方式のエポラ＃３０００（日本特殊塗料株式会社製）をベースに用いている。
具体的には、塗膜５９のＡ剤８０ｇに、トルマリン（３０〜３５ミクロン）１１２ｇ、炭素（パウダー）１２ｇを添加して均一に混合する。塗布直前にＢ剤を２００ｇ添加して塗布する。なお、トルマリンを混合させないままで、Ａ剤８０ｇに、炭素（パウダー）１２ｇを添加して均一に混合するだけであっても足りる。
なお、前記量は、６００，０００〜７５０，０００ｍｍ２に塗るための量を示してあり、プライマー５８が約０．２ｍｍ厚、塗膜５９が約０．５ｍｍ厚程度となる。
［００２４］
なおここで、プライマー５８は、金属面への接着性が要求されるため、トルマリン等の添加量を少なくしてある。また、塗膜５９は単独では接着性が悪いので、プライマー５８とで２層構造としてある。
また、エネルギーシート５７は、Ａ剤とＢ剤とからなる２液混合固化方式の変性ウレタン樹脂（日本特殊塗料株式会社製）をベースに用いている。
エネルギーシート５７のＡ剤１５６ｇに、トルマリン（３０〜３５ミクロン）２４０ｇ、鉄（鉄粉）４１８ｇ、炭素（パウダー）１５ｇを添加して均一に混合する。塗布直前にＢ剤を３９０ｇ添加混合して、不織布を中間に位置させた枠の中に流し込んで、厚さ２ｍｍのシートを、室温で１８時間かけて整形する。
［００２５］
ここでエネルギーシート５７は、第１実施例でもっとも省エネ率が大きかったトルマリ
【０００９】
ンと、鉄と、炭素との組み合わせとしてある。
なお、塗膜５９に用いる樹脂、あるいはエネルギーシート５７に用いる樹脂としては、前記以外にも、使用環境温度が１１０℃以下の場合には一般的な合成樹脂が、また１５０℃を越えるような場合にはシリコン樹脂が使用可能である。
そして、下記の試料について、筒体６１内の単位時間当たりのの温度上昇を測定した。
試料０：遠赤外線発生体なし、磁石なし
試料１：遠赤外線発生体なし、磁石あり
試料１１：エネルギーシートなし、エネルギー吸収塗膜あり、磁石なし
試料１２：エネルギーシートあり、エネルギー吸収塗膜なし、磁石なし
試料１３：エネルギーシートあり、エネルギー吸収塗膜なし、磁石あり
試料１４：エネルギーシートあり、エネルギー吸収塗膜あり、磁石あり
試料１５：エネルギーシートあり、エネルギー吸収塗膜なし、磁石あり（ただし、バーナ部４０をステンレス製でなく、鉄製とした。）
ここで、試料０と試料１についての温度上昇率Ｓｎを測定した。
［００２６］
その結果は、下記の通りである。
試料０：Ｓ０＝４．０９℃／ｍｉｎ
試料１：Ｓ１＝４．２０℃／ｍｉｎ
この結果から、単に磁石を付設するだけで、温度上昇率Ｓｎが上昇することがわかった。
［００２７］
また同時に、試料１１〜１５についても、温度上昇率Ｓｎを測定した。
ここで、試料０の温度上昇率Ｓ０を省エネ率０％とし、試料１１〜１５について、温度上昇率及び試料０に対する省エネ率を測定した。省エネ率は下記の数式で計算した。
省エネ率ε＝（試料ｎの温度上昇率−試料０の温度上昇率）／試料０の温度上昇率
ンと、鉄と、炭素との組み合わせとしてある。
なお、塗膜５９に用いる樹脂、あるいはエネルギーシート５７に用いる樹脂としては、前記以外にも、使用環境温度が１１０℃以下の場合には一般的な合成樹脂が、また１５０℃を越えるような場合にはシリコン樹脂が使用可能である。
そして、下記の試料について、筒体６１内の単位時間当たりのの温度上昇を測定した。
試料０：遠赤外線発生体なし、磁石なし
試料１：遠赤外線発生体なし、磁石あり
試料１１：エネルギーシートなし、エネルギー吸収塗膜あり、磁石なし
試料１２：エネルギーシートあり、エネルギー吸収塗膜なし、磁石なし
試料１３：エネルギーシートあり、エネルギー吸収塗膜なし、磁石あり
試料１４：エネルギーシートあり、エネルギー吸収塗膜あり、磁石あり
試料１５：エネルギーシートあり、エネルギー吸収塗膜なし、磁石あり（ただし、バーナ部４０をステンレス製でなく、鉄製とした。）
ここで、試料０と試料１についての温度上昇率Ｓｎを測定した。
［００２６］
その結果は、下記の通りである。
試料０：Ｓ０＝４．０９℃／ｍｉｎ
試料１：Ｓ１＝４．２０℃／ｍｉｎ
この結果から、単に磁石を付設するだけで、温度上昇率Ｓｎが上昇することがわかった。
［００２７］
また同時に、試料１１〜１５についても、温度上昇率Ｓｎを測定した。
ここで、試料０の温度上昇率Ｓ０を省エネ率０％とし、試料１１〜１５について、温度上昇率及び試料０に対する省エネ率を測定した。省エネ率は下記の数式で計算した。
省エネ率ε＝（試料ｎの温度上昇率−試料０の温度上昇率）／試料０の温度上昇率
【００１１】
そこで、第２の実施例における素材配合のエネルギーシートを中心として、下記のように素材の分量をふったエネルギーシートを作成し、分光放射率を測定した。
なお、分光放射率は、黒体塗料の分光放射率を９４％としたときの各材料の分光放射率を比率として表示し、１２００ｃｍ−１の波数域での分光放射率を、１００℃に換算して求めた。また、トルマリンは３０〜３５ミクロンの粉末、鉄は鉄粉、炭素はパウダーのものを用いた。
［００３１］
試料２０：樹脂５４６ｇ、トルマリン２４０ｇ、鉄３３４ｇ、炭素１５ｇ
試料２１：樹脂５４６ｇ、トルマリン２４０ｇ、鉄４１８ｇ、炭素１５ｇ
試料２２：樹脂５４６ｇ、トルマリン２４０ｇ、鉄５０２ｇ、炭素１５ｇ
試料２３：樹脂５４６ｇ、トルマリン１９２ｇ、鉄４１８ｇ、炭素１５ｇ
試料２４：樹脂５４６ｇ、トルマリン２８８ｇ、鉄４１８ｇ、炭素１５ｇ
試料２５：樹脂５４６ｇ、トルマリン２４０ｇ、鉄４１８ｇ、炭素７．５ｇ
試料２６：樹脂５４６ｇ、トルマリン２４０ｇ、鉄４１８ｇ、炭素２２．５ｇ
試料２７：樹脂５４６ｇ、トルマリン２４０ｇ、鉄４１８ｇ、炭素４ｇ
試料２８：樹脂５４６ｇ、トルマリン２４０ｇ、鉄４１８ｇ、炭素２ｇ
試料２９：樹脂５４６ｇ、トルマリン２４０ｇ、鉄２００ｇ、炭素７．５ｇ
試料３０：樹脂５４６ｇ、トルマリン２４０ｇ、鉄６００ｇ、炭素７．５ｇ
試料３１：樹脂５４６ｇ、トルマリン２４０ｇ、鉄４１８ｇ、炭素０ｇ
試料３２：樹脂５４６ｇ、トルマリン５００ｇ、鉄４１８ｇ、炭素１５ｇ
各試料の分光放射率は、下記の通りであった。
［００３２］
試料２０：８４．９％
試料２１：８４．９％
試料２２：８４．５％
試料２３：７５．９％
試料２４：６１．４％
試料２５：９４．０％
試料２６：８５．２％
試料２７：９３．５％
そこで、第２の実施例における素材配合のエネルギーシートを中心として、下記のように素材の分量をふったエネルギーシートを作成し、分光放射率を測定した。
なお、分光放射率は、黒体塗料の分光放射率を９４％としたときの各材料の分光放射率を比率として表示し、１２００ｃｍ−１の波数域での分光放射率を、１００℃に換算して求めた。また、トルマリンは３０〜３５ミクロンの粉末、鉄は鉄粉、炭素はパウダーのものを用いた。
［００３１］
試料２０：樹脂５４６ｇ、トルマリン２４０ｇ、鉄３３４ｇ、炭素１５ｇ
試料２１：樹脂５４６ｇ、トルマリン２４０ｇ、鉄４１８ｇ、炭素１５ｇ
試料２２：樹脂５４６ｇ、トルマリン２４０ｇ、鉄５０２ｇ、炭素１５ｇ
試料２３：樹脂５４６ｇ、トルマリン１９２ｇ、鉄４１８ｇ、炭素１５ｇ
試料２４：樹脂５４６ｇ、トルマリン２８８ｇ、鉄４１８ｇ、炭素１５ｇ
試料２５：樹脂５４６ｇ、トルマリン２４０ｇ、鉄４１８ｇ、炭素７．５ｇ
試料２６：樹脂５４６ｇ、トルマリン２４０ｇ、鉄４１８ｇ、炭素２２．５ｇ
試料２７：樹脂５４６ｇ、トルマリン２４０ｇ、鉄４１８ｇ、炭素４ｇ
試料２８：樹脂５４６ｇ、トルマリン２４０ｇ、鉄４１８ｇ、炭素２ｇ
試料２９：樹脂５４６ｇ、トルマリン２４０ｇ、鉄２００ｇ、炭素７．５ｇ
試料３０：樹脂５４６ｇ、トルマリン２４０ｇ、鉄６００ｇ、炭素７．５ｇ
試料３１：樹脂５４６ｇ、トルマリン２４０ｇ、鉄４１８ｇ、炭素０ｇ
試料３２：樹脂５４６ｇ、トルマリン５００ｇ、鉄４１８ｇ、炭素１５ｇ
各試料の分光放射率は、下記の通りであった。
［００３２］
試料２０：８４．９％
試料２１：８４．９％
試料２２：８４．５％
試料２３：７５．９％
試料２４：６１．４％
試料２５：９４．０％
試料２６：８５．２％
試料２７：９３．５％
【００１２】
試料２８：９１．４％
試料２９：８１．９％
試料３０：７７．１％
試料３１：７８．９％
試料３２：８１．７％
このような結果から、下記のことが確認された。
［００３３］
（１）炭素については、試料２１が炭素１５ｇとしているのに対して、試料３１，試料２８，試料２７，試料２５，試料２６でそれぞれ、０ｇ、２ｇ、４ｇ、７．５ｇ、２２．５ｇとして調合した。試料３１と試料２８との比較からしても、炭素の混合が望ましいことであることがわかった、
また、分光放射率を９０％以上になるように設定するには、炭素１ｇ程度の添加は必要であるものの、その上限としては、１２ｇ程度まで添加することも可能であることがわかった。
また、分光放射率から判断すると、最適値が７．５ｇ程度であることもわかった。
（２）鉄については、試料２１が鉄４１８ｇとしているのに対して、試料２９，試料２０，試料２２，試料３０でそれぞれ、２００ｇ、３３４ｇ、５０２ｇ、６００ｇとして調合した。また、試料２０，試料２２はそれぞれ他の素材の量は同一にしてある。更に、試料２９，試料３０は、トルマリンが一定のまま、炭素を、前記（１）の最適値である７．５ｇとして調合したものである。
［００３４］
ここでは、６００ｇの添加を行った試料３０が「７０％台」となっている他は、「８０％」を越えていることがわかった。
また、分光放射率を９０％以上に設定するには、炭素を最適値の７．５ｇにした場合、３００ｇ〜４５０ｇ程度の添加が望ましいことがわかった。
（３）トルマリンについては、試料２１がトルマリン２４０ｇとしているのに対して、試料２３，試料２４，試料３２でそれぞれ、１９２ｇ、２８８ｇ、５００ｇとして調合した。また、試料２１，試料２３，試料２４，試料３２はそれぞれ他の素材の量は同一にしてある。
［００３５］
その結果、試料２１の分光放射率が「８４．９％」と高く、試料２３は「７５．９％」、試料３２は「８１．７％」となっており、試料２４は「６１．４％」となっている。
従って、トルマリンについては、試料２１の２４０ｇ程度が最適であることがわかった。
試料２８：９１．４％
試料２９：８１．９％
試料３０：７７．１％
試料３１：７８．９％
試料３２：８１．７％
このような結果から、下記のことが確認された。
［００３３］
（１）炭素については、試料２１が炭素１５ｇとしているのに対して、試料３１，試料２８，試料２７，試料２５，試料２６でそれぞれ、０ｇ、２ｇ、４ｇ、７．５ｇ、２２．５ｇとして調合した。試料３１と試料２８との比較からしても、炭素の混合が望ましいことであることがわかった、
また、分光放射率を９０％以上になるように設定するには、炭素１ｇ程度の添加は必要であるものの、その上限としては、１２ｇ程度まで添加することも可能であることがわかった。
また、分光放射率から判断すると、最適値が７．５ｇ程度であることもわかった。
（２）鉄については、試料２１が鉄４１８ｇとしているのに対して、試料２９，試料２０，試料２２，試料３０でそれぞれ、２００ｇ、３３４ｇ、５０２ｇ、６００ｇとして調合した。また、試料２０，試料２２はそれぞれ他の素材の量は同一にしてある。更に、試料２９，試料３０は、トルマリンが一定のまま、炭素を、前記（１）の最適値である７．５ｇとして調合したものである。
［００３４］
ここでは、６００ｇの添加を行った試料３０が「７０％台」となっている他は、「８０％」を越えていることがわかった。
また、分光放射率を９０％以上に設定するには、炭素を最適値の７．５ｇにした場合、３００ｇ〜４５０ｇ程度の添加が望ましいことがわかった。
（３）トルマリンについては、試料２１がトルマリン２４０ｇとしているのに対して、試料２３，試料２４，試料３２でそれぞれ、１９２ｇ、２８８ｇ、５００ｇとして調合した。また、試料２１，試料２３，試料２４，試料３２はそれぞれ他の素材の量は同一にしてある。
［００３５］
その結果、試料２１の分光放射率が「８４．９％」と高く、試料２３は「７５．９％」、試料３２は「８１．７％」となっており、試料２４は「６１．４％」となっている。
従って、トルマリンについては、試料２１の２４０ｇ程度が最適であることがわかった。
【００１３】
また、炭素を最適値の７．５ｇにして実験した結果、分光放射率を９０％以上になるように設定するには、トルマリンを１７５ｇ〜６００ｇ程度まで使用することができることが確認された。
上述のような、実施例１乃至実施例３を総合的に判断すると、エネルギーシートとしては、トルマリン、炭素、鉄の混合物が樹脂中に分散固定されたものの使用が望ましいことがわかった。
［００３６］
またそこで量的には、トルマリンが１７５ｇ〜６００ｇ程度、炭素が１ｇ〜１２ｇ、鉄が３００ｇ〜４５０ｇ程度の量であることが望ましい。
更に、このエネルギーシートの使用に加えて、エネルギー吸収塗膜を塗布し、かつ磁石を使用する場合が最も優れた燃焼効果を発揮するものである。
【産業上の利用可能性】
［００３７］
本発明はメタンガスの燃料活性化装置に関し、ボイラー、発電機等の燃焼機器、エンジン等に用いることができるものであり、メタンガスとなって燃焼するものであれば、燃料自体は気体燃料でも液体燃料でも使用可能なものである。
また、炭素を最適値の７．５ｇにして実験した結果、分光放射率を９０％以上になるように設定するには、トルマリンを１７５ｇ〜６００ｇ程度まで使用することができることが確認された。
上述のような、実施例１乃至実施例３を総合的に判断すると、エネルギーシートとしては、トルマリン、炭素、鉄の混合物が樹脂中に分散固定されたものの使用が望ましいことがわかった。
［００３６］
またそこで量的には、トルマリンが１７５ｇ〜６００ｇ程度、炭素が１ｇ〜１２ｇ、鉄が３００ｇ〜４５０ｇ程度の量であることが望ましい。
更に、このエネルギーシートの使用に加えて、エネルギー吸収塗膜を塗布し、かつ磁石を使用する場合が最も優れた燃焼効果を発揮するものである。
【産業上の利用可能性】
［００３７］
本発明はメタンガスの燃料活性化装置に関し、ボイラー、発電機等の燃焼機器、エンジン等に用いることができるものであり、メタンガスとなって燃焼するものであれば、燃料自体は気体燃料でも液体燃料でも使用可能なものである。
Claims (7)
- 燃焼前のメタンガス通路に、トルマリンに少なくとも鉄粉を混合させて形成した遠赤外線発生体を位置させたことを特徴とするメタンガスの燃料活性化装置。
- 遠赤外線発生体に、更に炭素を混合させて形成したことを特徴とする請求項１記載のメタンガスの燃料活性化装置。
- 遠赤外線発生体に、更に珪素を混合させて形成したことを特徴とする請求項１記載のメタンガスの燃料活性化装置。
- 遠赤外線発生体の周囲に、磁石を配置したことを特徴とする請求項１，２または３記載のメタンガスの燃料活性化装置。
- 燃焼前のメタンガス通路に、トルマリンに少なくとも炭素を混合させて形成した遠赤外線発生体を位置させたことを特徴とするメタンガスの燃料活性化装置。
- 燃焼前のメタンガス通路に、メタンガス通路素材よりも吸収率の高い吸収素材として、トルマリンに少なくとも炭素を混合させて形成した吸収素材を位置させ、かつこの吸収素材の外面に、エネルギー吸収塗膜を塗布固定させ、そのエネルギー吸収塗膜の周面に、トルマリンを少なくとも鉄粉、炭素を混合させて形成した遠赤外線発生体及び磁石を位置させたことを特徴とするメタンガスの燃料活性化装置。
- メタンガス通路として、燃焼部分を含むことを特徴とする請求項６記載のメタンガスの燃料活性化装置。
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