(57)【要約】  重油などの高分子系燃料を用いた場合においても高燃焼効率化を図ることができる液体燃料の高燃焼効率化装置を提供することを目的としている。  燃料タンクから燃焼部に液体燃料を供給する燃料供給路の一部を形成する筒状体と、導電性材料からなる中空部材中に少なくともカーボン粒子または電気石粒子が、導電性溶液または導電性ゲル中に分散された分散液が充填されていて、前記筒状体内に液体燃料の通路を確保した状態で配置される遠赤外線発生器と、を有するとともに、この遠赤外線発生器の上流および下流で筒状体内に流れ込んだ液体燃料の少なくとも一部を対流させる液体燃料の対流構造を備えていることを特徴としている。
2008093388.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料タンクから燃焼部に液体燃料を供給する燃料供給路の一部を形成する筒状体と、
導電性材料からなる中空部材中に少なくともカーボン粒子または電気石粒子が、導電性溶液または導電性ゲル中に分散された分散液が充填されていて、前記筒状体内に液体燃料の通路を確保した状態で配置される遠赤外線発生器と、を有するとともに、
この遠赤外線発生器の上流および下流で筒状体内に流れ込んだ液体燃料の少なくとも一部を対流させる液体燃料の対流構造を備えていることを特徴とする液体燃料の高燃焼効率化装置。
【請求項２】
孔またはスリット状の液体燃料通路を備えた対流発生板を、遠赤外線発生器の上流および下流で電磁波発生装置との間に対流空間を形成し、液体燃料の筒状体の管軸方向の流れの一部を、前記孔またはスリット状の液体燃料通路を除く部分で遮るように筒状体内に装着して液体燃料を強制対流させる請求項１に記載の液体燃料の高燃焼効率化装置。
【請求項３】
筒状体の両端を塞ぐ蓋を備え、この蓋の中央に液体燃料の流入口または排出口が設けられているとともに、
対流発生板の孔またはスリット状の液体燃料通路が、前記流入口を通る筒状体の管軸に平行な軸線からずれた位置に形成されている請求項２に記載の液体燃料の高燃焼効率化装置。
【請求項４】
対流発生板の液体燃料の筒状体の管軸方向の流れの一部を遮る部分が、凹面に形成されている請求項２または請求項３に記載の液体燃料の高燃焼効率化装置。
【請求項５】
対流発生板が円盤状をしていて、対流発生板の液体燃料通路が、対流発生板の中心軸を中心とする円の円周上に等間隔で並ぶ複数の小孔と、この小孔が設けられた円周の円と同心の大きな円の円周上に等間隔で並ぶとともに、前記小孔に対して周方向にずれた位置に設けられた大孔とからなる請求項２〜請求項４のいずれかに記載の液体燃料の高燃焼効率化装置。
【請求項６】
各部材がアルミニウムで形成されているとともに、各部材の少なくとも液体燃料接触面が硬質アルマイトで被覆されている請求項１〜請求項５のいずれかに記載の液体燃料の高燃焼効率化装置。
【請求項７】
遠赤外線発生器が接地されている請求項１〜請求項6のいずれかに記載の液体燃料の高燃焼効率化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体燃料の高燃焼効率化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車や船舶等の排ガス中には、環境汚染物質であるＣＯ（一酸化炭素）、ＨＣ（ハイドロカーボン）等の未燃物やＮＯｘ（窒素酸化物）等が含まれている。
そこで、自動車は、ＣＯ、ＨＣ等の未燃物やＮＯｘを除去する触媒が、排ガス経路中に設けられ、ＣＯ、ＨＣ等の未燃物やＮＯｘが大気中に排出されないようになっている（特許文献１参照）。【０００３】
しかしながら、触媒は、長期間の使用により劣化してＣＯ、ＨＣ等の未燃物やＮＯｘの除去効率が低下する。したがって、ＣＯ、ＨＣ等の未燃物やＮＯｘが安定して除去できない。また、劣化した触媒を定期的に交換しなければならず、維持コストがかかると言う問題がある。【０００４】
このような問題を解決するために、本発明の発明者は、導電性材料からなる中空部材中に、少なくとも電気石粒子が、中空部材に電気的に接続された状態で充填されていて、液体燃料のタンクおよびこのタンクから液体燃料の燃焼装置に至る燃料流路の少なくとも一部に装着される構成にした液体燃料の高燃焼効率化装置を既に提案している（特許文献２参照）。
この高燃焼効率化装置によれば、維持コストがほとんど不要で、エンジン部分での液体燃料の燃焼効率を高め、できるだけ未然物を低減し、窒素酸化物の発生も抑えることができるとともに、従来に比べ燃焼効率が向上するという優れたものであった。
しかし、先に本発明者が提案した高燃焼効率化装置の場合、ガソリンには十分優れた効果を発揮するものの、重油などの高分子系燃料を用いた場合、燃焼効率の向上が従来に比べ数％程度でまだまだ不十分であった。【０００５】
【特許文献１】特開平７−１７４０１７号公報
【特許文献２】ＷＯ２００４／０１８９３８号公報
【発明の開示】
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みて、重油などの高分子系燃料を用いた場合においても高燃焼効率化を図ることができる液体燃料の高燃焼効率化装置を提供することを目的としている。
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明にかかる液体燃料の高燃焼効率化装置は、燃料タンクから燃焼部に液体燃料を供給する燃料供給路の一部を形成する筒状体と、導電性材料からなる中空部材中に少なくともカーボン粒子または電気石粒子が、導電性溶液または導電性ゲル中に分散された分散液が充填されていて、前記筒状体内に液体燃料の通路を確保した状態で配置される遠赤外線発生器と、を有するとともに、この遠赤外線発生器の上流および下流で筒状体内に流れ込んだ液体燃料の少なくとも一部を対流させる液体燃料の対流構造を備えていることを特徴としている。
【０００８】
本発明においては、特に限定されないが、以下のような構成とすることができる。
（１）孔またはスリット状の液体燃料通路を備えた対流発生板を、遠赤外線発生器の上流および下流で電磁波発生装置との間に対流空間を形成し、液体燃料の筒状体の管軸方向の流れの一部を、前記孔またはスリット状の液体燃料通路を除く部分で遮るように筒状体内に装着して液体燃料を対流させる構成
（２）筒状体の両端を塞ぐ蓋を備え、この蓋の中央に液体燃料の流入口または排出口が設けられているとともに、上記対流発生板の孔またはスリット状の液体燃料通路が、前記流入口を通る筒状体の管軸に平行な軸線からずれた位置に形成されている構成
（３）上記対流発生板の液体燃料の筒状体の管軸方向の流れの一部を遮る部分が、凹面に形成されている構成
（４）上記対流発生板が円盤状をしていて、対流発生板の液体燃料通路が、対流発生板の中心軸を中心とする円の円周上に等間隔で並ぶ複数の小孔と、この小孔が設けられた円周の円と同心の大きな円の円周上に等間隔で並ぶとともに、前記小孔に対して周方向にずれた位置に設けられた大孔とからなる構成
（５）各部材がアルミニウムで形成されているとともに、各部材の少なくとも液体燃料接触面が硬質アルマイトで被覆されている構成
（６）遠赤外線発生器が接地されている構成
【０００９】
また、本発明において、電気石とは、片方にプラス電極、もう片方にマイナス電極を自然に発生させる性質を持っている結晶体のことであって、鉄電気石（ＮａＦｅ3Ａｌ6（ＢＯ3）3Ｓｉ6Ｏ18（ＯＨ）4）、苦土電気石（ＮａＭｇ3Ａｌ6（ＢＯ3）3Ｓｉ6Ｏ18（ＯＨ）4）、リチア電気石（Ｎａ（Ｌｉ，Ａｌ）3Ａｌ6（ＢＯ3）3Ｓｉ6Ｏ18（ＯＨ）4）、リディコート電気石（Ｃａ（Ｌｉ，Ａｌ）3Ａｌ6（ＢＯ3）3Ｓｉ6Ｏ18（Ｏ，ＯＨ，Ｆ）4）、灰電気石（（Ｃａ、Ｎａ）（Ｍｇ，Ｆｅ）3Ａｌ5Ｍｇ（ＢＯ3）3Ｓｉ6Ｏ18（ＯＨ，Ｆ）4）などが挙げられる。
【００１０】
導電性溶液または導電性ゲルとしては、導電性に優れていれば特に限定されない。また、分散液としては、シリコーンオイル、マシーン油等でも構わない。
また、溶液中には、界面活性剤等の分散剤を添加するようにしても構わない。界面活性剤としては、電気石粒子を均一に分散できれば特に限定されないが、ノニオン系のものが好ましい。
【００１１】
電気石粒子とカーボングラファイト粒子の粒径は、特に限定されないが、１０μ以下が好ましく５μ以下がより好ましい。
電気石粒子とカーボングラファイト粒子の配合割合は、特に限定されないが、１００：１〜１：２程度が好ましい。
【００１２】
また、本発明においては、筒状体を遠赤外線反射シートで囲繞するようにしても構わない。
遠赤外線反射シートとしては、遠赤外線を反射できれば、特に限定されないが、たとえば、アルミニウム箔等の金属箔や、ポリエチレンテレフタレートに錫ドープ酸化インジウム超微粉末を含有させた樹脂組成物シート（三菱マテリアル社製 エコシェード）等が挙げられる。
硬質アルマイト層の厚みは特に限定されないが、たとえば、２０〜４０μ程度が好ましい。
【００１３】
本発明にかかる高燃焼効率化装置は、以上のように、燃料タンクから燃焼部に液体燃料を供給する燃料供給路の一部を形成する筒状体と、導電性材料からなる中空部材中に少なくともカーボン粒子または電気石粒子が、導電性溶液または導電性ゲル中に分散された分散液が充填されていて、前記筒状体内に液体燃料の通路を確保した状態で配置される遠赤外線発生器と、を有するとともに、この遠赤外線発生器の上流および下流で筒状体内に流れ込んだ液体燃料の少なくとも一部を対流させる液体燃料の対流構造を備えているので、維持コストがほとんど不要で、エンジン等の燃焼部分での液体燃料の燃焼効率を高め、できるだけ未然物を低減し、窒素酸化物の発生も抑えることができるとともに、より高い燃焼効率を達成することができる。
【００１４】
すなわち、分散液中に分散された電気石粒子やカーボングラファイトによって発生する遠赤外線等の電磁波が筒状体内部を通過する液体燃料に照射され、液体燃料中の炭化水素分子に作用し、各炭化水素分子を燃焼しやすい状態（酸素がアタックしやすい状態）にする。しかも、対流構造を備えているので、筒状体内で液体燃料が対流し、液体燃料全体の炭化水素分子を燃焼しやすい状態になる。すなわち、液体燃料が不完全燃焼することなく、完全に燃焼し、液体燃料が有する最大限の熱量を有効に得ることができる。
【００１５】
また、エンジン等の燃焼部に送られてきた液体燃料が、素早くかつ完全に燃焼部で燃焼するので、排気ガス中には、ＣＯやＨＣがほとんど含まれない状態になる。しかも、燃焼部で液体燃料がほぼ完全に燃焼されるので、排気ガスが排気管中でさらに燃焼することがなく排気管内が低温に保たれるため、高温状態で発生しやすいＮＯｘの発生を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明にかかる液体燃料の高燃焼効率化装置の１つの実施の形態であって、その分解斜視図である。
【図２】図１の高燃焼効率化装置の組み立てられた状態の断面図である。
【図３】図１の高燃焼効率化装置の組み立てられた状態の側面図である。
【図４】図１の高燃焼効率化装置の対流発生板の平面図である。
【図５】図４の対流発生板の断面図である。
【図６】図１の高燃焼効率化装置の遠赤外線発生器の断面図である。
【図７】図１の高燃焼効率化装置をエンジンの燃料パイプ中に組み込んだ状態を模式的にあらわす図である。
【図８】対流発生板の他の例をあらわす断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に、本発明を、その実施の形態をあらわす図面を参照しつつ詳しく説明する。
図１〜図３は、本発明に係る液体燃料の高燃焼効率化装置（以下、「高燃焼効率化装置」とのみ記す）の１つの実施の形態をあらわしている。【００１８】
図１または図２に示すように、この高燃焼効率化装置１は、構成部材として、筒状体２と、２つの蓋３と、３つの対流発生板４ａと、６つのスペーサ５と、２つの遠赤外線発生器６と、を備えている。
筒状体２は、円筒形をした筒状体本体部２１と、フランジ部２２とを備え、アルミニウムで形成され、表面が全面にわたって硬質アルマイトで被覆されている。
フランジ部２２は、４つのねじ孔２２ａと、リング状のシール材7が装着される凹溝２２ｂが設けられている。【００１９】
蓋３は、アルミニウムで形成され、表面が全面にわたって硬質アルマイトで被覆され、フランジ部２２とほぼ同じ外形をしていて、図３に示すように、筒状体２への液体燃料の供給口あるいは筒状体２からの液体燃料の排出口となる孔３１が中央に穿設されているとともに、ボルト挿通孔３２をフランジ部２２のねじ孔２２ａに対応する位置に備えている。そして、ボルト挿通孔３２に挿通したボルト３３の先端部をねじ孔２２ａに螺合することによって、筒状体本体部２１を閉鎖するようになっている。
孔３１には、燃料パイプ（図示せず）が接続されるようになっている。【００２０】
対流発生板４ａは、その外径が筒状体２の筒状体本体部２１の内径とほぼ同じである円盤状をしていて、図４に示すように、対流発生板４ａの中心軸を中心とする円の円周上に等間隔で並ぶ複数の小孔４１と、この小孔４１が設けられた円周の円と同心の大きな円の円周上に等間隔で並ぶとともに、小孔４１に対して周方向にずれた位置に設けられた複数の大孔４２とを液体燃料通路として備え、アルミニウムで形成され、表面が全面にわたって硬質アルマイトで被覆されている。
また、対流発生板４ａの小孔４１より半径方向内側部分は、図５に示すように、上流側（燃料の流入側）が凹面４０ａ，下流側（燃料の排出側）が凸面４０ｂとなっている。【００２１】
スペーサ５は、対流発生板４ａの外径とほぼ同じ外径のリング状をしていて、アルミニウムで形成され、表面が全面にわたって硬質アルマイトで被覆されている。【００２２】
遠赤外線発生器６は、アルミニウムで形成され、表面が全面にわたって硬質アルマイトで被覆されている中空部材６０を有し、この中空部材６０内に少なくともカーボン粒子または電気石粒子が、導電性溶液または導電性ゲル中に分散された分散液６ａが充填されている。【００２３】
中空部材６０は、中央に液体燃料の通路となる孔６０ａを有する対流発生板４ａの外径とほぼ同じ外径の円筒形をしている。
そして、対流発生板４ａの外径とほぼ同じ外径の外筒部６１ａと、この外筒部６１ａとの間に円筒状をした上記分散液６ａの充填空間を形成する内筒部６１ｂと、外筒部６１ａと内筒部６１ｂとを一端で連結する底部６１ｃとからなる断面ドーナツ形の容器６１と、容器６１の開口を塞ぐように、容器６１に溶接で固定されるドーナツ形をした分散液６ａの充填孔６２ａを備える蓋部材６２とからなる。
なお、上記分散液６ａは、充填孔６２aから上記分散液が中空部材６０内に充填されたのち、リベット状の封止部材６３によって封止されることによって中空部材６０内に充填された状態に保持されている。【００２４】
そして、この高燃焼効率化装置１は、まず、一方の蓋３を筒状体２にボルト３３によって固定し、筒状体本体部２１の一方の開口を閉じたのち、筒状体本体部２１の他方の開口からスペーサ５、対流発生板４ａ、スペーサ５、遠赤外線発生器６、スペーサ５、対流発生板４ａ、スペーサ５、遠赤外線発生器６、スペーサ５、対流発生板４ａ、スペーサ５の順で筒状体本体部２１内に挿入したのち、他方の蓋３を筒状体２にボルト３３によって固定し、筒状体本体部２１の他方の開口を閉じることによって組み立てられる。
なお、対流発生板４ａは、凹面形成側を同一方向に向けて筒状体本体部２１内に挿入される。遠赤外線発生器６はアース線によって、接地状態とされている。そして、この組み立てによってスペーサ５と、対流発生板４ａとによって遠赤外線発生器６の前後に対流空間Ｓが形成される。【００２５】
また、このようにして組み立てられた高燃焼効率化装置１は、図６に示すように、燃料タンクTからエンジンEに到る燃料パイプFの中間に対流発生板４ａの凹面４０ａ側が上流側（燃料タンクＴ側）を向くとともに、燃料の流入側が上、燃料の排出側が下を向くように組み入れられて使用される。
すなわち、燃料タンクTから燃料パイプFを介してポンプPの吸引により高燃焼効率化装置１のところまで流れてきた液体燃料は、高燃焼効率化装置１の一方の蓋３に設けられた孔３１から筒状体本体部２１内に入り込む。【００２６】
筒状体本体部２１内に入り込んだ液体燃料は、ポンプＰによる吸引力と重力によって筒状体Ｃ内を流下しようとするが、筒状体本体部２１の管軸方向の流れの一部が、対流発生板４ａの凹面４０ａに当たり、図５に矢印で示すように、対流空間Ｓ内で対流しながら、小孔４１および大孔４２を通り、対流発生板４ａと遠赤外線発生器６との間の対流空間Ｓに入り込み、遠赤外線発生器６に筒状体の管軸方向の流れの一部が遮ぎられ、対流した後、中空部材６０の中央の孔６０ａをとおり、つぎの対流空間Ｓ入り込むということを繰り返しながら、他方の蓋３の孔３１をとおり燃料パイプＦを介してエンジンＥに送られ、燃焼される。【００２７】
この高燃焼効率化装置１は、以上のように、液体燃料が筒状体２内で対流するので、筒状体２内で遠赤外線発生器６から発生する遠赤外線が液体燃料に効率よく照射される。
したがって、遠赤外線が液体燃料全体の炭化水素分子に作用し、各炭化水素分子を燃焼しやすい状態（酸素がアタックしやすい状態）にする。すなわち、液体燃料が不完全燃焼することなく、完全に燃焼し、液体燃料が有する最大限の熱量を有効に得ることができる。
さらに、遠赤外線発生器６がアース線を介して接地された状態になっているので、電気石やカーボングラファイトによる分極が常に安定した状態になり、半永久的に遠赤外線を発生させることができる。しかも、直接液体燃料に触れたりすることが無いので、電気石粒子の劣化もなく半永久的に遠赤外線が供給できるので、維持コストがほとんど不要である。また、簡単な構造であるので、製作コストもあまりかからないため、初期コストもほとんどかからない。
また、対流発生板４ａの、液体燃料の筒状体の管軸方向の流れの一部を遮る部分が凹面４０ａとなっているので、この部分に当たった液体燃料が凹面の焦点方向に跳ね返り、他の部分から跳ね返ってきた液体燃料と焦点付近で衝突するため、より対流が効率よく行なわれる。
図８は、対流発生板の他の例をあらわしている。
図８に示すように、この対流発生板４ｂは、凹面４０ａの部分が周囲より突出している以外は、上記の対流発生板４ａと同様になっている。【００２８】
本発明にかかる高燃焼効率化装置は、上記の実施の形態に限定されない。
たとえば、上記の実施の形態では、対流発生板の中央部で液体燃料の筒状体の管軸方向の流れの一部を遮ることによって液体燃料を対流させるようにしていたが、風車はね状の対流発生構造を筒状体内部に設け、この風車はね部分で液体燃料を対流させるようにしても構わない。なお、風車はね部分は、液体燃料の圧力で、筒状体内で回るようにしても構わないし、固定されていても構わない。
また、上記の実施の形態では、高燃焼効率化装置の下流に設けられた吸引ポンプによって燃料タンクの燃料を吸引していたが、高燃焼効率化装置の上流側に設けたポンプによって圧送するようにしても構わない。ただし、圧送すると高燃焼効率化装置内の圧力が高くなるため、シール部分からの液漏れを確実に防止するためにバックアップリングを設けることが好ましい。【００２９】
以下、本発明の具体的な実施例を説明する。
（実施例１）
図１に示す高燃焼効率化装置１を、３００馬力のヤンマー社製の６４００ｃｃエンジンを備えた排水量５トンの船の燃料パイプの途中に組み入れ、３ヶ月間、一定の航路を航海させ、１ヶ月毎の燃料であるＡ重油の消費量を調べ、その結果を表１に示した。
なお、遠赤外線発生器の分散液としては、電気石粒子とカーボングラファイト粒子とが１０重量％ずつ分散混合された導電性溶液を用いた。【００３０】
【表１】
2008093388.tif 000003
【００３１】
（比較例１）
本発明の高燃焼効率化装置１を用いない以外は、上記実施例１と同じ船を、３ヶ月間、実施例１と同様の航路を航海させ、１ヶ月毎の燃料であるＡ重油の消費量を調べ、その結果を表２に示した。【００３２】
【表２】
2008093388.tif 000004
【００３３】
上記表１、２から本発明の高燃焼効率化装置を用いれば、燃料消費量が非装着の場合に比べ約57％と、燃焼効率が飛躍的に向上することがよくわかる。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明の高燃焼効率化装置は、船舶以外にたとえば、自動車、飛行機等の液体燃料の燃料パイプの途中や、ボイラー等の燃料パイプの途中に用いることができる。
【図１】
2008093388.tif 000005
【図２】
2008093388.tif 000006
【図３】
2008093388.tif 000007
【図４】
2008093388.tif 000008
【図５】
2008093388.tif 000009
【図６】
2008093388.tif 000010
【図７】
2008093388.tif 000011
【図８】
2008093388.tif 000012
【国際調査報告】
2008093388.tif 000013
2008093388.tif 000014