WO2006088084A1 - メタンガスの燃料活性化装置 - Google Patents

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Seitaro Takahashi
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels

Definitions

  • the present invention relates to a methane gas fuel activation system, and more particularly to a methane gas fuel activation system for improving thermal efficiency during combustion of methane gas by activating the methane gas before combustion. is there.
  • some of the heating appliances are provided with a far-infrared ray generator in order to improve the heating efficiency.
  • a glass outer cylinder is provided around the red hot part, and far infrared rays are emitted from the heated glass outer cylinder so that good heating can be obtained.
  • the far-infrared rays used here are accompanied by the heating of the far-infrared ray generator that generates far-infrared rays, and have been used to warm the rods.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 11-1707
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 2003-336811
  • the inventors of the present invention have considered improving the thermal efficiency during combustion by activating the methane gas before combustion with a radiation wave from far infrared rays.
  • methane molecules are spun by applying electromagnetic energy in a specific wavelength range, which is only involved in vibration and rotation, to methane molecules. Accelerates the rotational 'oscillating motion of the active chemical species that are the combustion precursors that are emitted. This allows collisions with oxygen molecules in the air. The energy level is increased and the collision frequency is increased. As a result, the combustion reaction is promoted, and the flame temperature can be increased.
  • an object of the present invention is to provide a far-infrared ray generator that greatly activates methane gas before combustion and improves thermal efficiency during combustion.
  • the first invention of the present invention has a far-infrared generator formed by mixing tourmaline with at least iron powder in a methane gas passage before combustion. It is characterized by that.
  • the second invention is characterized in that the far-infrared ray generator of the first invention is further mixed with carbon.
  • the third invention is characterized in that the far infrared ray generator of the first invention is further mixed with silicon.
  • the fourth invention is characterized in that a magnet is arranged around the far infrared ray generator of the first, second or third invention.
  • a fifth invention is characterized in that a far-infrared generator formed by mixing at least carbon with tourmaline is positioned in a methane gas passage before combustion.
  • an absorbent material formed by mixing at least carbon with tourmaline is positioned in the methane gas passage before combustion as an absorbent material having a higher absorption rate than the methane gas passage material.
  • An energy absorbing coating film is applied and fixed, and a far infrared ray generator and a magnet formed by mixing at least iron powder and carbon with tourmaline are positioned on the peripheral surface of the energy absorbing coating film.
  • the seventh invention is characterized in that the methane gas passage of the sixth invention includes a combustion portion.
  • the first invention activates the methane gas before combustion by positioning a far-infrared generator formed by mixing at least iron powder in tourmaline in the methane gas passage before combustion. This is an improvement in the amount of effective heat used in the amount of heat.
  • the second invention uses a far-infrared generator formed by mixing carbon in tourmaline and iron powder, thereby further improving the effective heat of use in the total heat of methane gas compared to the first invention. It is a thing.
  • the third invention uses a far-infrared generator formed by mixing tourmaline and iron powder with silicon to further improve the effective heat consumption in the total heat of methane gas compared to the first invention. It is a thing.
  • the methane gas is activated by the magnetic force of the magnetic force, and the methane gas is effectively used in the total heat quantity.
  • the amount of heat is further improved.
  • the far-infrared generator formed by mixing at least carbon with tourmaline is positioned in the methane gas passage before combustion, so that the methane gas before combustion is activated and effective in the total amount of heat of methane gas. The amount of heat used is improved.
  • an absorbent material formed by mixing at least carbon with tourmaline is positioned in the methane gas passage before combustion as an absorbent material having a higher absorption rate than the methane gas passage material.
  • the far-infrared rays are generated by applying and fixing the energy-absorbing coating and positioning the far-infrared generator and magnet formed by mixing at least iron powder and carbon on the peripheral surface of the energy-absorbing coating.
  • the methane gas before combustion is further activated to improve the effective use heat quantity in the total heat quantity of the methane gas.
  • the seventh invention is intended to increase the activity of methane gas immediately before or during combustion by including a combustion portion as a methane gas passage. .
  • FIG. 1 is a schematic view of a temperature rise measuring device.
  • FIG. 2 is a graph showing the temperature increase rate S of Samples 0-7.
  • FIG. 3 is a schematic view of a temperature rise measuring apparatus used in the second embodiment.
  • FIG. 4 is a detailed view of a far infrared ray generator used in the second embodiment.
  • the measuring device 10 is formed of a connecting portion 20, a fuel pipe 30 fixed to the connecting portion 20, and a burner portion 40.
  • the connecting portion 20 is provided with an air hole 21, and a fuel.
  • the fuel from the pipe 30 and the air from the air hole 21 are mixed and combusted in the PANA section 40.
  • the far infrared ray generator 50 is located in front of the combustion parts of the fuel pipe 30 and PANA section 40. It is attached.
  • a temperature rise measuring device 60 is positioned at the position where the combustion flame reaches the PANA.
  • This temperature rise measuring device 60 is formed as a cylindrical cylinder 61 having a diameter of 120 ⁇ as a whole.
  • a flame surface 62 on which one side of the cylinder 61 hits a flame is provided, and the thermocouple is separated from the flame surface 62 of the parenthesis. 63 is provided, and the temperature in the cylinder 61 is measured!
  • the temperature increase rate S was measured for sample 0 and sample 1.
  • the temperature rise rate S of sample 0 is assumed to be 0%, and the temperature rise of samples 1 to 7
  • Energy saving rate ⁇ (Temperature increase rate of sample ⁇ Sample 1 temperature increase rate) ⁇ Sample 1 temperature increase rate
  • tourmaline a representative material that generates far-infrared rays, has an energy saving rate of 3.92%.
  • the total calorific value when the fuel is burned is the sum of the effective heat amount that can be used as the original purpose of the combustion appliance and the exhaust gas loss or the heat loss to the surroundings. This is the total amount of reactive heat that cannot be used for the original purpose of the appliance.
  • the exhaust gas loss is reduced when the combustion temperature is increased, because the fuel that has been discharged as exhaust gas burns.
  • Samples 3, 6, and 7 have a higher rate of temperature rise than Samples 1, 2, 4, and 5 ⁇ This indicates that Samples 3, 6, and 7 have Samples 1, 2, 4, and 5 This means that the temperature reaches a high temperature quickly and the maximum temperature is high.
  • the measuring device 10 is formed of a connecting portion 20, a fuel pipe 30 fixed to the connecting portion 20, and a burner portion 40.
  • the connecting portion 20 is provided with an air hole 21, and a The fuel from the fuel pipe 30 protruding to the portion 40 and the air from the air hole 21 are mixed and burned in the PANA portion 40.
  • a far-infrared ray generator 50 is attached in front of the combustion portion of the fuel pipe 30 and the burner portion 40.
  • the Pana portion 40 is formed of a stainless steel pipe having an outer diameter of 80 ⁇ and an inner diameter of 60 ⁇ .
  • the distance from the connecting portion 20 to the tip of the fuel pipe 30 is 130 mm, and the force from the connecting portion 20 to the tip of the far infrared ray generator 50 is the force. 150mm.
  • the temperature rise measuring device 60 is located at the position where the combustion flame reaches the PANA.
  • This temperature rise measuring device 60 is formed as a cylindrical cylinder 61 having a diameter of 120 ⁇ as a whole.
  • a flame surface 62 on which one side of the cylinder 61 hits a flame is provided, and the thermocouple is separated from the flame surface 62 of the parenthesis. 63 is provided, and the temperature in the cylinder 61 is measured.
  • the far infrared ray generator 50 is formed of an energy absorbing coating 51 applied to the PANA portion 40 and an energy generator 52. Furthermore, as shown in FIG. 4, the energy generator 52 includes a plurality of frames with iron blocks 53 and magnets 54 in a unit frame. The energy sheet 57 is positioned on the magnet 54 side of the unit frame.
  • the magnet 54 used here is 20 kG (Gauss).
  • the energy absorbing coating film 51 is used for causing the electromagnetic wave from the energy sheet 57 to effectively act on methane gas without being reflected by a metal surface such as the burner section 40, and the primer 58 And a coating film 59.
  • Primer 58 is based on Ebola # 3000 (manufactured by Nippon Special Paint Co., Ltd.), which is a two-component mixed solidification system consisting of agent A and agent B.
  • tourmaline (30 to 35 microns) and 6 g of carbon (powder) are added to 185 g of the A agent of primer 58 and mixed uniformly. If 110g of B agent is added immediately before application, it will solidify in about 10 minutes.
  • the coating film 59 is based on Ebola # 3000 (manufactured by Nippon Special Coating Co., Ltd.), which is a two-component mixed solidification method consisting of an A agent and a B agent.
  • 112 g of tourmaline (30 to 35 microns) and 12 g of carbon (powder) are added to 80 g of agent A of coating film 59 and mixed uniformly. Apply 200g of B agent immediately before application. It is sufficient to add 12 g of carbon (powder) to 80 g of agent A without mixing tourmaline and mix evenly.
  • the above-mentioned amounts are those for application to 600,000 to 750,000 mm 2 , and the primer 58 is about 0.2 mm thick and the coating film 59 force S is about 0.5 mm thick.
  • the primer 58 is required to adhere to a metal surface, the amount of tourmaline or the like added is reduced.
  • the coating film 59 has a two-layer structure because it alone has poor adhesion.
  • Energy sheet 57 is based on a modified two-component mixed urethane resin (manufactured by Nippon Special Paint Co., Ltd.) consisting of agent A and agent B! /
  • the energy sheet 57 is a tourmaline having the highest energy saving rate in the first embodiment.
  • the resin used for the coating film 59 or the energy sheet 57 may be a general synthetic resin when the operating environment temperature is 110 ° C or lower, or 150 ° C. In the case of exceeding the above range, silicone resin can be used.
  • Example 0 No far infrared ray generator, no magnet
  • Sample 15 With energy sheet, without energy absorbing coating film, with magnet (however, the burner part 40 is made of iron made of stainless steel)
  • the temperature rise rate S of sample 0 is set to 0% energy saving rate
  • the rate of increase and the energy saving rate for sample 0 were measured.
  • the energy saving rate was calculated by the following formula.
  • Energy saving rate ⁇ (Temperature increase rate of sample ⁇ Sample 1 temperature increase rate) ⁇ Sample 1 temperature increase rate
  • Sample 15 has an energy saving rate higher than that of sample 13. This is because none of the energy-absorbing coatings are used, and the Pana part 40 is made of iron, which is made of stainless steel. .
  • an optimum energy sheet is obtained from the viewpoint of spectral emissivity.
  • Methane gas has a large absorption band of electromagnetic radiation energy at a wave number of about 1200 cm 1 .
  • the rotational and vibrational motions of the active species which are combustion precursors that generate methane molecular force, including methane molecules, are accelerated more rapidly, and the flame temperature It can lead to the rise of.
  • the above-described material having a large spectral emissivity in the wave number region of about 1200 cm 1 is suitable for the material of the far infrared ray generator 50. Therefore, centering on the material-mixed energy sheet in the second example, an energy sheet was prepared with the amount of the material as described below, and the spectral emissivity was measured.
  • the spectral emissivity is displayed as a ratio of the spectral emissivity of each material when the spectral emissivity of the black body paint is 94%, and the spectral emissivity in the wave number region of 1200 cm 1 is set to 100 ° C. Calculated and calculated.
  • tourmaline powder of 30 to 35 microns, iron powder of iron, and carbon powder were used.
  • Sample 20 Resin 546 g, Tourmaline 240 g Pig iron 334 g, Charcoal 15 g
  • Sample 21 546 g of sesame oil, 240 g of coconut lumarin, 418 g of pig iron, 5 g of charcoal
  • Sample 25 546 g of fat, 240 g of lumarin, 418 g of pig iron, 7.5 g of carbon
  • Sample 26 546 g of resin, 240 g of lulumarin, 418 g of iron, 22.5 g of carbon
  • Sample 28 546g of fat, 240g of lumarin, 418g of pig iron, 2g of carbon
  • Sample 29 Resin 546g, ⁇ lumazine 240g, iron 200g, carbon 7.5g
  • Sample 30 546g of rosin, 240g of lumarin, 600g of pig iron, 7.5g of carbon
  • Sample 31 546g of rosin, 240g of coconut lumarin, 418g of pig iron, carbon Og
  • Sample 32 Resin 546g, Tourmaline 500g, Iron 418g, Charcoal 15g
  • the spectral emissivity of each sample was as follows.
  • sample 21 is 15 g carbon
  • sample 31, sample 28, sample 27, sample 25, and sample 26 are Og, 2 g, 4 g, 7.5 g, 22 Formulated as 5g. It turns out that mixing of carbon is desirable even with the comparative force between sample 31 and sample 28.
  • the spectral emissivity in order to set the spectral emissivity to be 90 or more, it is necessary to add about lg, but the upper limit is that it is possible to add up to about 12 g. . Judging from the spectral emissivity, the optimum value was about 7.5 g.
  • sample 21 was 418 g of iron
  • sample 29, sample 20, sample 22 and sample 30 were prepared as 200 g, 334 g, 502 g and 600 g, respectively.
  • Samples 20 and 22 have the same amount of other materials.
  • Sample 29 and Sample 30 were prepared by adding carbon as 7.5 g which is the optimum value of the above (1) while the tourmaline was constant.
  • Sample 21 was 240 g of tourmaline, whereas Sample 23, Sample 24, and Sample 32 were prepared as 192 g, 288 g, and 500 g, respectively. Sample 21, Sample 23, Sample 24, and Sample 32 have the same amount of other materials.
  • the amount of tourmaline strength is about 75 to 600 g, carbon is about lg to 12 g, and iron is about 300 g to 450 g!
  • the present invention relates to a fuel activation system for methane gas, which can be used for combustion equipment such as boilers and generators, engines, etc. As such, it can be used with either gaseous fuel or liquid fuel.

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Description

明 細 書
メタンガスの燃料活性化装置
技術分野
[0001] 本発明はメタンガスの燃料活性ィ匕装置、更に詳しくは燃焼前にメタンガスを活性ィ匕 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 性ィ匕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、バーナーの改良 を行つたりしたものがあつた。
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つている。
[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 うものであり、もつばら体を温めるために用いられて 、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、燃焼前のメタンガスを活性 ィ匕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ェ ネルギ一が高められ、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、トルマリン力もの遠赤外線 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力 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力 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。
[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。
[0007] 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、かっ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。 [0008] 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。
[0009] 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、磁石力 の磁力によつ て、メタンガスを活性ィ匕させ、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、かっ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。
[0010] 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ィ匕を図ったもので 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 Sを示したグラフである。 [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)
CH : 88. 0%
4
C H ： 5. 8%
2 6
C H ： 4. 5%
3 8
C H ： 1. 7%
4 10
火炎形態:噴流拡散火炎
燃料流速： 73cmZs
空気流速： 27cmZs
初期条件:室温、大気圧 (0. IMPa)
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パーナ部 40で燃焼するようになって 、る また、燃料パイプ 30およびパーナ部 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。
そしてパ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 120 φ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、かっこの火炎面 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!/、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 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 llOg)
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 力 30g)
これらの各試料を、合計重量の 90%の重量のウレタン榭脂と混合した後、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 、ての温度上昇率 Sを測定した。
その結果は、下記の通りである。
試料 0: S =4. 09°C/min
o
試料 1 : S =4. 20°C/min
1
この結果から、単に磁石を付設するだけで、温度上昇率 S が上昇することがわか つた o
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 S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 S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 Sを省エネ率 0%とし、試料 1〜7について、温度上昇
0
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 ηの温度上昇率 試料 1の温度上昇率) Ζ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 : S =4. 20。CZmin ε = 2. 69%
1 1
試料 2: S =4. 25°C/min ε = 3. 92% 試料 3 : S =4. 38°C/min ε = 7. 09
3 3
試料 4 : S =4. 35。CZ min ε = 6. 36
4 4
試料 5 : S =4. 20°C/min ε = 2. 69
5 5
試料 6 : S =4. 68°C/min ε = 14. 43
6 6
試料 7 : S =4. 50°C/min ε = 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ぐ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〖こ 比べて 14. 43%まで省エネ率が向上しているだけでなぐ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 οこのことは、試料 3, 6, 7は、試料 1, 2, 4, 5に itベて、早く高温に達し、力つ最高 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、もっとも効率がよい試料力 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)
CH : 88. 0%
4
C H ： 5. 8%
2 6
C H ： 4. 5%
3 8
C H ： 1. 7%
4 10
火炎形態:噴流拡散火炎
燃料流速： 73cmZs
空気流速： 27cmZs
初期条件:室温、大気圧 (0. IMPa)
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、パーナ部 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パーナ部 40 で燃焼するようになって 、る。
また、燃料パイプ 30およびパーナ部 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、パーナ部 40は、外径 80 φ、内径 60 φ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 5 0先端まで力 150mmとなっている。
[0021] そしてパ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 120 φ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、かっこの火炎面 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、パーナ部 40に塗布するエネルギー吸収塗膜 5 1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。
[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ボラ # 3000 (日本特 殊塗料株式会社製)をベースに用いて 、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ボラ # 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（パゥ 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力 S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、 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 ン榭脂（日本特殊塗料株式会社製)をベースに用いて！/、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 ンと、鉄と、炭素との組み合わせとしてある。
なお、塗膜 59に用いる榭脂、あるいはエネルギーシート 57に用いる榭脂としては、 前記以外にも、使用環境温度が 110°C以下の場合には一般的な合成樹脂が、また 1 50°Cを越えるような場合にはシリコン榭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、エネノレギー吸収塗膜なし、磁石なし
試料 13 :エネルギーシートあり、エネノレギー吸収塗膜なし、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ぐ鉄製とした。 )
ここで、試料 0と試料 1についての温度上昇率 Sを測定した。
[0026] その結果は、下記の通りである。
試料 0 : S =4. 09°C/min
o
試料 1 : S =4. 20°C/min
1
この結果から、単に磁石を付設するだけで、温度上昇率 Sが上昇することがわかつ 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ィ匕が生じることに よって、温度上昇率 Sが向上したと考えられる。
[0027] また同時に、試料 11〜15についても、温度上昇率 Sを測定した。
ここで、試料 0の温度上昇率 Sを省エネ率 0%とし、試料 11〜15について、温度上
0
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 ηの温度上昇率 試料 1の温度上昇率) Ζ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 : S =4. 50。CZmin ε = 10. 02%
1 1
試料 12 : S =4. 45°C/min ε = 8. 80%
2 2
試料 13 : S =4. 73°C/min ε = 15. 65%
3 3
試料 14 : S = 5. 06°C/min ε = 23. 72%
4 4
試料 15 : S =4. 96°C/min ε = 21. 27%
5 5
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)あるいはェ 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 つた ο
[0028] さら〖こ、「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力 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力つた。
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、いずれもェネル ギー吸収塗膜を用いていないので、パーナ部 40をステンレス製でなぐ鉄製とした方 力 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。
[0029] 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力 発する燃焼先駆体である活性ィ匕学種の回転 ·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。
[0030] 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°C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ゝ鉄 334g、炭 15g
試料 21 榭脂 546g、卜ルマリン 240gゝ鉄 418g、炭 5g
試料 22榭脂 546g、卜ルマリン 240gゝ鉄 502g、炭 5g
試料 23 樹脂 546g、卜ルマジン 192gゝ鉄 418g、炭 15g
試料 24榭脂 546g、トルマジン 288gゝ鉄 418g、炭 5g
試料 25 榭脂 546g、卜ルマリン 240gゝ鉄 418g、炭素 7. 5g
試料 26 樹脂 546g、卜ルマリン 240g、鉄 418g、炭素 22. 5g
試料 27榭脂 546g、卜ルマリン 240gゝ鉄 418g、炭素 4g
試料 28 榭脂 546g、卜ルマリン 240gゝ鉄 418g、炭素 2g
試料 29 .樹脂 546g、卜ルマジン 240g、鉄 200g、炭素 7. 5g
試料 30 ：榭脂 546g、卜ルマリン 240gゝ鉄 600g、炭素 7. 5g
試料 31 ：榭脂 546g、卜ルマリン 240gゝ鉄 418g、炭素 Og
試料 32 ：樹脂 546g、トルマリン 500g、鉄 418g、炭 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 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、 Og、 2g、 4g、 7. 5g、 22. 5gとして調合した 。試料 31と試料 28との比較力もしても、炭素の混合が望ましいことであることがわか つた、
また、分光放射率を 90以上になるように設定するには、 lg程度の添カ卩は必要であ 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力つた。 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力つた。
(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力 S「70台」となって!/ヽる他は、「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、 3 00g〜450g程度の添カ卩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」と高ぐ試料 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、鉄の混合物が榭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、トルマリン力 Sl75g〜600g程度、炭素が lg〜12g、鉄が 300 g〜450g程度の量であることが望まし!/、。
更に、このエネルギーシートの使用にカ卩えて、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ィ匕装置に関し、ボイラ、発電機等の燃焼機器、ェン 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

請求の範囲
[1] 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ィ匕装置。
[2] 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ィ匕装置。
[3] 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ィ匕装置。
[4] 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。
[5] 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ィ匕装置。
[6] 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、かっこの吸 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ィ匕装置。
[7] 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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