(57)【要約】      （修正有）【課題】内燃機関の燃費を改善する【解決手段】格納箱内に、コンデンサー及びコイルの直列共振回路とコンデンサー及びコイルの並列共振回路の並列回路に保護抵抗Ｒ０を直列に接続した電気回路を収納し、当該電気回路の一側を入力端子に、保護抵抗Ｒ０側を出力端子にし、前記出力端子から外部電磁界により前記コイルに誘導された周波数５００〜３ｋＨｚの誘起起電力ｅと入力端子に印加された直流入力電圧Ｅとが重畳した直流脈動電圧Ｅ０を出力する燃費改善器本体と、正極側を燃費改善器本体の入力端子に、負極側を内燃機関の支持架台に夫々接続したバッテリーＢと、燃焼改善器本体の出力端子と内燃機関Ｇの本体とを接続する出力側コードとから構成され、燃焼改善器本体の出力端子から直流脈動電圧を内燃機関の本体の回転接触部や摺動接触部の近傍及び回転接触部と回転部材の間や摺動接触部と摺動部材の間の接触境界面へ印加することにより接触抵抗を低減させる。【選択図】図３
2020007980.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
格納箱(1a)内に、コンデンサーC1及びコイルL1の直列共振回路(4)とコンデンサーC2及びコイルL2の並列共振回路(5)との並列回路に保護抵抗R0を直列に接続した電気回路を収納し、当該電気回路の一側を入力端子(3a)とすると共に保護抵抗R0側を出力端子(3b)として成り、前記出力端子(3b)から、外部電磁界により前記コイルL2に誘導された周波数５００Hz〜３０００Hzの誘起起電力ｅと前記入力端子(3a)に印加された直流入力電圧Eとが重畳した直流脈動電圧E0を出力する燃費改善器本体(1)と、
正極側を前記燃費改善器本体(1)の入力端子(3a)に、負極側を内燃機関Gの支持架台(7)に夫々接続したバッテリーBと、
前記燃焼改善器本体(1)の出力端子(3b)と、内燃機関Gの本体(6)とを接続する出力側コード(3)と、
から構成され、燃焼改善器本体(1)の出力端子(3b)から前記直流脈動電圧E0を内燃機関の本体(6)の回転接触部(8)や摺動接触部(9)の近傍及び回転接触部(8)と回転部材(10)の間や摺動接触部(9)と摺動部材(11)の間の接触境界面(12)へ印加することにより、接触抵抗を低減させる構成としたことを特徴とする内燃機関の燃費改善器。
【請求項２】
内燃機関Gを、自動車に搭載されたガソリンを燃料とする内燃機関とした請求項１に記載の内燃機関の燃費改善器。
【請求項３】
バッテリーBを、自動車に搭載した電圧１２ボルト〜４８ボルトのバッテリーとした請求項１に記載の内燃機関の燃費改善器。
【請求項４】
直流脈動電圧E0の脈動周波数を５００〜１０００Hz、入力電圧Eを２４V、脈動電圧の振幅e0を１０〜１００mVとするようにした請求項１に記載の内燃機関の燃費改善器。
【請求項５】
燃焼改善器本体(1)の入力端子(3a)とバッテリーBの正極側とを入力側コード(2)により着脱自在に接続するようにした請求項１に記載の内燃機関の燃費改善器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車や自家発電機等の内燃機関の燃費改善器に関するものであり、内燃機関の回転接触部や摺動接触部の近傍や接触境界面に、直流電圧と所定周波数の交番電圧を重畳した直流脈動電圧を印加し、各接触部の接触境界面における摩擦抵抗を低減させることにより内燃機関の負荷を減少させ、燃費の改善を図るようにした新規な内燃機関の燃費改善器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関を駆動源とする自動車や航空機、発電機、コンプレッサー、農業用機械等に於いては、省エネルギーや経済性の点から内燃機関の燃費改善が緊急の課題とされている。その為、内燃機関の機械的構造や構成材、燃料、燃焼制御等の各技術分野に於いて、多様な燃費改善に係る技術が開発され、公開されている。
【０００３】
その中でも、燃費改善に関しては、回転接触部や摺動接触部の接触抵抗を減少させることにより燃費改善や騒音低減を図るようにした技術が主流を占めており、特に、内燃機関の機械的構造の改良に係る技術が多数開発されている（特許文献１〜５等）。
【０００４】
しかし、特許文献１〜５に記載のような内燃機関の機械的構造の改良に係る技術では、達成可能な燃費改善のレベルに一定の限界があり、大幅な燃費改善が図れないと言う問題がある。
また、内燃機関の構造的な改変は、手数や費用が掛かるため容易に実施することが困難であり、特に、実稼働中の内燃機関へは、新たに開発された技術を適用することが殆ど出来ないと言う問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１８０９号公報
【特許文献２】特開平６−１１７２０５号公報
【特許文献３】特開２００１−８２１２２号公報
【特許文献４】特開平１１−１５３００９号公報
【特許文献５】特開２０１０−１０６７１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、従前の内燃機関の機械的構造の改造による燃費改善に於ける上述のような問題、即ち、簡単且つ容易に大幅な燃費改善が図れないと言う問題を解決せんとするものであり、所望の周波数で脈動する直流脈動電圧を内燃機関の回転接触部や摺動接触部の近傍及び接触境界面へ印加し、これにより各接触部に於ける接触抵抗を減少させることにより、内燃機関の大幅な燃費改善を可能にした燃費改善器を提供することを発明の主目的とするものである。
【０００７】
本願発明者は、産業用機械装置の軸受部の摩擦抵抗の測定試験中に、軸受部の固定部と回転部との間の摺動境界面や固定部や回転部の摺動境界面の近傍部に、所定の周波数で脈動する直流脈動電圧を印加することにより、軸受部の摩擦抵抗が大幅に減少することを偶発的に発見した。
そこで、本願発明者は、摩擦抵抗の減少量と、摺動境界面及びその近傍の固定部や回転部に印加する直流脈動電圧の大きさや脈動周波数との関係を調査し、その調査結果から、
特定周波数の脈動分を有する直流脈動電圧を接触境界面及びその近傍の固定部や回転部へ印加することにより、接触部の摩擦抵抗が大幅に減少することを知得した。
【０００８】
尚、特定周波数の脈動分を有する直流脈動電圧を接触境界面及びその近傍へ印加することにより、当該接触境界面の摩擦抵抗が減少すると言う事象の理論的な解析は、未だ完了しておらず、その結果現時点においては、回転接触部や摺動接触部の摩擦抵抗が大幅に減少する理由は不明である。しかし、後述するように、本願発明の奏する燃費改善効果は、自動車を用いた燃費改善試験の結果から明確に確認されているものである。
【０００９】
本発明は、本件発明者の上記の如き新たな知見を基にして創作されたものであり、直流電源の電圧と、共振回路に誘導された所定周波数の誘起起電力とを重畳した直流脈動電圧を、内燃機関の回転接触部や摺動接触部の接触境界面及び接触境界面の近傍の固定部材や回転部材へ印加し、これによって接触境界面の接触抵抗を低減させて内燃機関の大幅な燃費改善を可能とした、内燃機関の燃費改善器を開示するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１の発明は、格納箱1a内に、コンデンサーC1及びコイルL1の直列共振回路4とコンデンサーC2及びコイルL2の並列共振回路5との並列回路に保護抵抗R0を直列に接続した電気回路を収納し、当該電気回路の一側を入力端子3aとすると共に保護抵抗R0側を出力端子3bとして成り、外部電磁界により前記コイルL2に誘導された周波数５００Hz〜３０００Hzの誘起起電力ｅと前記入力端子3aに印加された直流入力電圧Eとが重畳した直流脈動電圧E0を出力端子3bから出力する燃費改善器本体1と, 正極側を前記燃費改善器本体1の入力端子3aに、負極側を内燃機関Gの支持架台７に夫々接続したバッテリーBと,  前記燃焼改善器本体1の出力端子3bと、内燃機関Gの本体6とを接続する出力側コード3と,から構成され、燃焼改善器本体1の出力端子3bから前記直流脈動電圧E0を内燃機関の本体6の回転接触部8や摺動接触部9の近傍及び回転接触部8と回転部材10の間や摺動接触部9と摺動部材11の間の接触境界面12へ印加することにより、接触抵抗を低減させることを発明の基本構成とするものである。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１の発明に於いて、内燃機関Gを、自動車に搭載されたガソリンを燃料とする内燃機関としたものである。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項１の発明に於いて、バッテリーBを、自動車に搭載した電圧１２ボルト〜４８ボルトのバッテリーとしたものである。
【００１３】
請求項４の発明は、請求項１の発明に於いて、直流脈動電圧E0の脈動周波数を５００〜１０００Hz、入力電圧Eを２４V、脈動電圧の振幅e0を１０〜１００mVとしたものである。
【００１４】
請求項４の発明は、請求項１の発明に於いて、燃焼改善器本体１の入力端子３aとバッテリーBの正極側とを入力側コード２により着脱自在に接続するようにしたものである。
【発明の効果】
【００１５】
本願発明では、燃費改善器本体１の出力端子３bから出力側コード３を通して、内燃機関の本体６へ、所定周波数の直流脈動電圧E０を印加し、内燃機関の回転接触部８や摺動接触部９の接触境界面１２及び接触境界面１２の近傍の固定側部材や回転部材１０、摺動部材１１に、所定周波数５００〜３０００Hz、振幅１０〜１００mVの脈動成分を有する直流脈動電圧を印加することにより、容易に接触境界面１２に於ける接触抵抗を減少させることが出来、約２０％〜２５％の燃費改善が可能となる。
【００１６】
また、外部電磁界を利用して交流脈動電圧eを発生させると共に、直列共振回路を活用
して所定の周波数の交流脈動電圧eを得るようにしているため、簡単な回路構成でもって所定の周波数の脈動成分を有する直流脈動電圧を得ることが出来、燃費改善器の構造の大幅な簡素化が可能となる。
【００１７】
更に、燃費改善器本体１は、入力側コード２及び出力側コード３を介してバッテリーBと内燃機関本体６へ着脱自在に接続することが出来、バッテリーを備えた自動車等の内燃機関の場合には、より簡単且つ安価に燃費改善を行うことが出来る。。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施例に係る内燃機関の燃費改善器の構成図である。
【図２】本発明の実施例に係る内燃機関の燃費改善器の出力電圧E0の波形を示すものである。
【図３】本発明の実施例に係る内燃機関の燃費改善器を自動車等の車両へ適用した場合を示す系統図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面に基づいて本発明の各実施形態を説明する。
図１は、本発明の実施例に係る内燃機関の燃費改善器の構成図であり、図２は燃焼改善器の出力電圧E0の波形を示すものである。また、図３は、当該燃費改善器を自動車等の内燃機関の燃費改善に適用した場合を示す系統図である。
【００２０】
図１を参照して、燃費改善器Aは、改善器本体１とバッテリーBと入力側コード２及び出力側コード３等から構成されている。
【００２１】
燃費改善器Aの主要部をなす改善器本体１は、金属又は合成樹脂製の格納箱１aの内部に、コンデンサーC1とコイルL1との直列共振回路４と、コンデンサーC2とコイルL2との並列共振回路５とを並列に接続し、これに保護抵抗R０を直列に接続して成る電気回路を収納することにより形成されている。尚、図１に於いて、３aは入力端子、３bは出力端子、Bはバッテリー（DG２４V）、Gは内燃機関（エンジン）であり、また、コンデンサーC1は１μF、コイルL1は１００mH、コンデンサーC2は１μF、コイルL2は１００mH、保護抵抗R０は２００KΩに選定されている。
【００２２】
次に、本発明に係る燃焼改善器Aの作動について説明する。
先ず、燃費改善器Aを適宜の個所、例えば自動車等のエンジンルーム等の内部に設置する。これにより、空間中に存在する様々な周波数の外部電磁界が並列共振回路５のコイルL2と鎖交し、コイルL2に様々な周波数の誘起起起電力e=e0Sinωtが誘起される。そして、この誘起起電力eが、直列共振回路４の両端部に印加される。
【００２３】
次に、直列共振回路４のコンデンサーC1を調整して、当該直列共振回路４の共振周波を５００Hz〜３０００Hz、望ましくは５００〜１０００Hzに設定する。これにより、コイルL2の両端には直列共振周波数の誘起起電力eが印加されることになり、燃費改善器本体１の出力端子３bには 、入力端子３aに印加した バッテリ−Bの直流電圧Eに前記誘起起電力e=e0Sinωtを重畳した、図3に示すような振幅e0が１０〜１００mVの直流脈動電圧E0が出力されることとなる。尚、バッテリーBから流入した電流は、コイルL2のみを通して流通することは勿論である。
【００２４】
その後、図１に示すように、入力側コード２によりバッテリーBの＋極と改善器本体１の入力端子３a間を、また、出力側コード３により改善器本体１の出力端子３bと内燃機関Bの本体６間を夫々連結する。尚、バッテリーBの−極は、一般に内燃機関本体６等の支持架台７へ連結されている。
【００２５】
尚、図３に示すように、自動車等の内燃機関Gの燃費改善を行う場合には、自動車に搭載されているバッテリー（DC24V）Bの使用が可能であり、別途にバッテリーBを準備する必要はなく、また、バッテリーの−極と内燃機関本体６の支持架台７との連結も不要である。
【００２６】
また、上記誘起起電力eの周波数は、燃費改善作用の点から５００〜３０００Hzの値が望ましいことが、試験結果から判明している。同様に、前記誘起起電力eの振振幅e0は、１０〜１００ｍV程度が望ましいことが、実験により判明している。
【００２７】
図３を参照して、自動車等の内燃機関Gにあっては、機関本体6及びバッテリーBは通常共通の金属製架台７の上に載置固定されており、また、内燃機関本体６には、複数の回転接触部（軸受部）８や摺動接触部（摺動部）９が設けられており、そこには回転部材１０や摺動部材１１が配置されている。更に、前記回転接触部（軸受部）８の固定部と回転部材１０の間、及び、摺動接触部（摺動部）９の固定部と摺動部材１１との間には、夫々薄い油膜から成る接触境界面１２が形成されている。
【００２８】
その為、保護抵抗R0及び出力側コード３を通して直流脈動電圧E0が機関本体６へ印加されると、機関本体６内の様々な電流通路を通して極く微弱な直流脈動電流が流れ、金属製支持架台７を通してバッテリーBの負極へ還流する。例えば、前記直流脈動電流の一部は、回転摺動部（軸受部）８の固定側や回転部材１０の接触境界面１２近傍を通って、また、摺動接触部（摺動部）９の固定側や摺動部材１１の接触境界面１２近傍を通って負極へ還流する。更に、内燃機関本体６内を流通する直流脈動電流の一部は、前記回転接触部（軸受部）８の固定側と回転部材１０の間の接触境界面１２や、摺動接触部（摺動部）９の固定側と摺動部材１１との間の接触境界面１２を通って支持架台７へ流入し、バッテリーBの負極へ環流することになる。
【００２９】
ところで、前記周波数５００〜３０００Hz、振幅１０〜１００mVの脈動成分を有する直流脈動電圧E0が、内燃機関本体６に設けられた軸受部や摺動部の前記接触境界面１２及び接触境界面１２近傍の軸受部固定側や回転部材１０、摺動部固定側や摺動部材１１に印加されると、軸受部８や摺動部９等の接触境界面１２に於ける摩擦抵抗が大幅に減少することになり、結果として内燃機関Gの負荷抵抗が減少して燃料消費量が減少することとなる。また、当該負荷抵抗が低減する事象は、後述するように試験結果から明確に確認されている。
【００３０】
しかし、何故に、前記直流脈動電圧が、前記接触境界面１２等や回転接触部（軸受部）８等の固定側の接触境界面１２の近傍に印加されることにより、回転接触部（軸受部）８等の接触境界面１２に於ける摩擦抵抗が大幅に減少することになるかについては、現在その理論的な解析研究が進められているものの、未だその解析研究が完了しておらず、従って、上記負荷抵抗の減少理由は不明である。尚、本願発明者も、現時点では、摩擦抵抗が減少する理由の理論的な根拠を明確に示すことはできないが、直流脈動電圧が印加されることにより油膜近傍の電界が変動し、これによって接触境界面１２を形成する油膜が変成されてその潤滑性能が向上するのではないかと、想定している。
【００３１】
上述のように、本願発明の燃費改善に係る作用効果は、まだ理論的に十分解析されていない。しかし、当該燃費改善に係る作用効果は、下記の試験結果からも明らかなように、本願発明の実稼働試験によって明確に確認されている。
【００３２】
次に、本願発明の燃費改善に係る作用効果の試験方法及びその試験結果について説明をする。
先ず、試験対象である普通乗用車とその走行経路を下記のように選定し、積載負荷等を一定にして、所定の走行経路を所定の速度で走行し、各試験走行後に、燃料消費量を計測した。
燃料消費量の計測は、燃料タンクを走行開始時に満タン状態にして置き、走行後に燃料タンクを満タンにするのに必要とした補充燃料量から計測をした。また、走行距離は、自動車の走行距離表示器の表示値より算出した。
更に、燃費改善器本体１の出力電圧E0は、コンデンサーC１の調整により自動車の走行前に、共振周波数５００Hz、振幅２０mV、平均出力電圧２４Vの直流脈動電圧E0に調整した。
【００３３】
試験日及び試験条件
Ａ  燃費改善器を使用しない場合
第１回試験  平成３０年６月９日  午後２０時走行開始
所定の走行経路を時速８０ｋｍ／ｈで走行〈約１００ｋｍ〉
第２回試験  平成３０年６月１６日  午後１２時走行開始
所定の走行経路を時速８０ｋｍ／ｈで走行（約１００ｋｍ）
Ｂ  燃費改善器を使用した場合
第１回試験  平成３０年６月９日  午後２２時走行開始
所定の走行経路を時速８０ｋｍ／ｈで走行〈約１００ｋｍ〉
第２回試験  平成３０年６月１６日  午前２２時走行開始
所定の走行経路を時速８０ｋｍ／ｈで走行〈約１００ｋｍ〉
燃費改善器の直流脈動電圧E0  共振周波数５００Hz、振幅２０mV、平均出
力電圧２４V(バッテリ―電圧２４V)
【００３４】
試験場所及び走行経路
名神高速道路  豊中インターと大津インターの間を連続折返走行（往復  約100
ｋｍ）
【００３５】
試験に供した内燃機関
普通乗用車に搭載されている内燃機関
普通乗用車の仕様
登録番号    なにわ３２２た１２３４      登録年月     平成２９年１２月４日
社名        ニッサン                    初登録年月   平成２９年３月
車台番号    J３２−２０７４５４         用途         乗用（自家用）
車体の形    箱型                        長さ          ４８５ｃｍ
幅          １７９cm                     高さ          １４７ｃｍ
車両重量    １５８０kg                  車両総重量     ８２５kg
前々重      ９７０kg                    後後重量       ５８０kg
形式        DBA-J３２                   原動機の形式    VQ２５
定格出力    ２．４９ｋｗ                燃料の種類     ガソリン
形式指定番号    １６５７５                類別区分番号    ０００８
走行距離表示値  ５９０００ｋｍ（平成２９年２月２０日）
【００３６】
試験方法  （１）  各試験日とも、先ず、走行開始前に、燃料タンクに燃料（高オクタ
ン価ガソリン）を満タン状態に充填する。
（２）  次に、午後２０時に豊中インタ−を出発し、大津インーで折り返  
し、豊中インターまで連続して往復走行する。尚、走行速度は、可
能な限り平均時速８０ｋｍ／ｈとし、且つ車両への乗員は２名とし
た。
（３）  豊中インタに到着後に、燃料タンクに燃料を満タン状態に充填し、
その充填量から、各走行毎の使用燃料量を計測した。
【００３７】
試験結果  
A  燃費改善器を使用しない場合
第１回走行試験    燃料消費量  7.29L   走行距離  108Km    燃費  0.069L/Km
第２回走行試験    燃料消費量  7.32L   走行距離  108Km    燃費  0.0691L/Km
B  燃費改善器を使用した場合
第１回走行試験    燃料消費量  6.13L   走行距離  109Km    燃費  0.0568L/Km
第２回走行試験    燃料消費量  5.98L   走行距離  106Km    燃費  0.0559L/Km
【００３８】
上記試験結果からも明らかなように、本発明に係る燃費改善器を使用することにより、燃費改善器を使用しない場合に比較して、燃料使用量が約7.27−6.13＝1.16L減少する。その結果、燃料消費量が0.069L/kmから0.056L/kmに減少し、約23％（0.069％-0.056％/0.056 %）減少することになる。
【００３９】
尚、燃費改善器本体１から出力する脈動直流電圧E0の脈動成分eの周波数（以下、共振周波数と呼ぶ）と燃費改善性能、及び、その振幅e0と燃費改善性能との関係を調査するため、平成３０年６月２０日に、上記と同一の試験条件の下で、燃費改善器本体１の燃費改善特性を調査した。
【００４０】
その結果、共振周波数が２００Hz    以下及び５０００Hz以上になると、燃費の改善レベルが大きく改善されないことが判明した。また、直流脈動電圧の周波数が５００から２０００Hzの場合には、前記５００Hzの場合とほぼ同一の燃費改善を得られることが確認できたので、このことから、直流脈動電圧の周波数は５００から２０００Hzの間に設定することとした。更に、直流脈動電圧の振幅e0は、直流電圧Eの0.05〜0.1％の値があれば、十分な燃費向上を得られることが確認されている。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明は、自動車や航空機、発電機、コンプレッサー、農業用機械等に於いて使用されているあらゆる内燃機関に適用できるものであり、使用する燃料の種類は如何なるものであっても良い。
【符号の説明】
【００４２】
A      燃費改善器
B      バッテリー
G      内燃機関（エンジン）
C1   C2   コンデンサー
L1    L2  コイル 
R0      保護抵抗
e          誘起起電力
E       バッテリー電圧
E0      直流脈動電圧 
１       燃費改善器本体
１a      格納箱
２      入力側コード
３      出力側コード
４      直列共振回路
５      並列共振回路
６      内燃機関本体
７      金属製支持架台
８      回転接触部（軸受部）
９      摺動接触部（摺動部）
１０    回転部材
１１    摺動部材
１２    接触境界面
【図１】
2020007980.tif 000003
【図２】
2020007980.tif 000004
【図３】
2020007980.tif 000005