(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化水素を燃料とする内燃機関において、空気の吸気口からインテークマニフォルドまでの間に上下に貫通する複数の貫通孔を有する固形アンモニアからアンモニアガスを発生させ、同ガスを空気と共に炭化水素ガス中に微量混合させるための炭化水素燃料混合用アンモニアガス導入装置において、
容器に断熱材を介して固形アンモニア収容容器を収納し、固形アンモニア収容容器内に前記固形アンモニアを収納するための網棚を備え、
前記固形アンモニア収容容器内空間に通じるアンモニアガス流出通路と、アンモニアガス流出通路に連通するアンモニアガス排出通路及び空気導入通路とが形成されたキャップで前記容器の上部が塞がれ、
前記固形アンモニア収容容器内に空気を導入して固形アンモニア収容容器内のアンモニアガスを撹拌するための撹拌用空気導入通路として、前記キャップに、一端が外気に通じるとともに他端に前記網棚の下方に位置して網棚に向かって空気を吹き出す吹出し口を備えた内部攪拌用パイプが設けられていることを特徴とする炭化水素燃料混合用アンモニアガス導入装置。」
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気点火式内燃機関（ガソリン車）及び圧縮式点火式内燃機関（ディーゼル車）の内燃機関において、燃焼を促進させて燃料の消費を抑え、有害な排出ガス発生を抑制するために固形アンモニアから発生したアンモニアガスを炭化水素燃料に混合させる炭化水素燃料混合用アンモニアガス導入装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン等の内燃機関の燃料の燃焼効率を高める方法として、アンモニア水より発生したアンモニアガスを燃料に混入することが提案されていたが、アンモニア水の場合、アンモニアガスの発生が急激でありかつ爆発限界外の濃度での導入が必要であるため、その使用は現実的には非常に困難で、実用化されていなかった。
【０００３】
その後、内燃機関の燃料の燃焼効率を高める方法として、特公昭５６−５４４６５号公報に、アンモニア水の代りにアンモニアガスを発生する炭酸アンモニウム、重炭酸アンモニウム等の固形アンモニアの化合物を用いて、これらからアンモニアガスを発生させ、発生したアンモニアガスを空気とともに、あるいは単独で燃料である炭化水素ガス中に微量混合させることにより、内燃機関の出力を増大させて燃料費の軽減を達成し、しかも有害な窒素酸化物の含量を実質的に増加せしめることなく、さらに安全性においても優れている炭化水素燃料の燃焼方法が開示されている。
【０００４】
図４は、前記方法を実施するための従来のアンモニアガス発生装置の概略図、図５は図４に示すアンモニアガス発生装置の部分拡大図で、粉状炭酸アンモニウムを収容する樹脂製の容器１はアルミ製収納器２に収納され、容器１及びその上部の蓋３にアンモニアガス直立流出通路４を設け、同通路４の上端を両端開口横向き通路５に接続して３方に連通する管継手６を形成し、管継手６の下端に嵌合したビニール管７の内部に流量調整パイプ１１を設け、これを容器１内に開口する。
【０００５】
また、管継手６の両端開口横向き通路５の一端を耐熱性シリコンパイプ１２に接続し同パイプ１２内に設けた流量調整パイプ１１により大気に開口し、他端を流量調整パイプ１１を介して耐熱性シリコンパイプ１２によりエアークリーナー１３内のエアーフィルター１４を囲繞する環状ビニール管１５に接続し、環状ビニール管１５の上下面に穿設したアンモニアガス流出孔１６によりエアークリーナー１３内部に開口するものである。
【０００６】
なお、図中１７で示すものは一端を大気に開口し他端を容器２内に開口した容器２の内部撹拌パイプ、１８は流量調整パイプ、１９は収納器２の取付板、２０はエアークリーナー空気取入口、２１は気化器である。
【０００７】
炭酸アンモニウムを収容する容器１を収納した収納器２を取付板１９により自動車ボンネット内の高温を避けた風通しのよい適当な場所に固定し、大気開口端を自動車進行方向に一致させて設定し、他端をエアークリーナー１３内部に配置した環状ビニール管１５に接続して取付を行うものである。
【０００８】
アンモニアガス発生装置を取付後、エンジンを始動し発車させると、内部撹拌パイプ１７先端に設けた流量調整パイプ１８より流入する風で自動車進行速度に比例して容器１内は、風圧を受け粉状炭酸アンモニウムの通風が促進されアンモニアガスの発生が促進されるもので、炭酸アンモニウムは、空気中に放置するとアンモニアガスを発生して重炭酸アンモニウムに転ずる性質を利用したものである。
【０００９】
このようにして発生したアンモニアガスが容器１内に充満すると、アンモニアガスは、両端開口横向き通路５の一端に設けた流量調整パイプ１１からの風圧及び他端に設けたエアークリーナー１３の吸気力によって流量調整パイプ１１、アンモニアガス流出通路４を経てアンモニアガスは流出し、さらに流量調整パイプ１１、耐熱性シリコンパイプ１２を経てエアークリーナー１３内の環状ビニール管１５に到達し、環状ビニール管１５の上下面に穿設したアンモニアガス流出孔１６によりアンモニアガスが流出し、フィルター１４を通過して浄化空気と共に気化器２１を経てエンジン内へアンモニアガスが送り込まれるものである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
前記公報に示された炭化水素燃料混合用アンモニアガス導入装置は、粉状炭酸アンモニウムを収容する樹脂製の容器がアルミ製収納器に収納され、各通路には流量調整パイプが設けられているために部品点数が多く、また、エアークリーナー内にアンモニアガス流出孔を有する環状ビニール管を設ける必要があるため、装置の構造が複雑で、しかも車種ごとに導入装置を用意しなければならないという欠点がある。
【００１１】
また、固形アンモニウムとして粉末状のアンモニウムを用いるので、発生するアンモニアガス濃度にムラがあり、また、真夏時には、エンジン内温度が上昇し容器内の固形アンモニウムが液剤となり作用がなくなるといった一定した濃度のアンモニアガスが供給されないという欠点がある。
【００１２】
本発明は、発生するアンモニアガス濃度のムラをなくすとともに、構造が簡単で各種の内燃機関に使用できて汎用性があり、燃料消費率を向上させる炭化水素燃料混合用アンモニアガス導入装置を提供するものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、炭化水素を燃料とする内燃機関において、空気の吸気口からインテークマニフォルドまでの間に上下に貫通する複数の貫通孔を有する固形アンモニアからアンモニアガスを発生させ、同ガスを空気と共に炭化水素ガス中に微量混合させるための炭化水素燃料混合用アンモニアガス導入装置において、容器に断熱材を介して固形アンモニア収容容器を収納し、固形アンモニア収容容器内に前記固形アンモニアを収納するための網棚を備え、前記固形アンモニア収容容器内空間に通じるアンモニアガス流出通路と、アンモニアガス流出通路に連通するアンモニアガス排出通路及び空気導入通路とが形成されたキャップで前記容器の上部が塞がれ、前記固形アンモニア収容容器内に空気を導入して固形アンモニア収容容器内のアンモニアガスを撹拌するための撹拌用空気導入通路として、前記キャップに、一端が外気に通じるとともに他端に前記網棚の下方に位置して網棚に向かって空気を吹き出す吹出し口を備えた内部攪拌用パイプが設けられていることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の炭化水素燃料混合用アンモニアガス導入装置の断面図で、固形アンモニウムを収容する容器１は、円筒状のアルミ缶からなる。アルミ缶の外面は、耐食性を向上させるために、周知の酸化防止加工を施してもよい。
【００１６】
アルミ缶の内面には、アンモニアガス発生源となる炭酸アンモニウム、重炭酸アンモニウム等の固形アンモニア８を収納する耐アンモニア性を有する合成樹脂製の固形アンモニア収容容器２を配置する。
【００１７】
固形アンモニア収容容器２内には固形アンモニア８を収納するために、網棚９が形成されている。固形アンモニア８には、図２の固形アンモニアの斜視図に示すように、昇華を促進するために、上下を貫通する複数の貫通孔８ａが設けられている。
【００１８】
固形アンモニア収容容器２は、これを取り囲む発泡スチロール等の断熱材２２を介して容器１内に収納され、容器１の上部の合成樹脂製のキャップ２３でパッキン２４を介して容器１内に固定される。
【００１９】
容器１の上部の合成樹脂製のキャップ２３には、固形アンモニア収容容器２の内側空間に通じるオリフィス２５ａを有する直立したアンモニアガス流出通路２５を設けるとともに、キャップ２３内の同通路２５の上端に両端がキャップの外側に開口する横向き通路に接続して固形アンモニア収容容器２の内側と容器１の外側とに連通する通路を形成する。
【００２０】
両端開口横向き通路の一方はアンモニアガス排出通路２６となり、他方は大気に開口し空気導入通路２７となる。両端開口横向き通路のアンモニアガス排出通路２６には、耐熱性シリコンパイプが接続され、その他端はエアークリーナーの吸気口に接続される。なお、空気導入通路２７には流量を調整するためにオリフィスを設けてもよい。
【００２１】
さらに、キャップ２３には、固形アンモニア収容容器２内のアンモニアガスを撹拌するために撹拌用空気導入通路として、外気に通じる内部撹拌用パイプ２８を設け、網棚９の下方に位置するパイプ２８の下端の吹出口２９から網棚９に向かって空気を吹き出すようにする。
【００２２】
上記構成において、自動車走行中に風圧空気が内部撹拌用パイプ２８から送入され、内部撹拌用パイプ２８の下端の吹出口２９より吹き出し、吹き出した空気は網棚９を通って固形アンモニア８に触れると、固形アンモニア８が徐々に昇華し、さらにエンジン熱により昇華力を増し、固形アンモニア８の６ヶの貫通孔８ａを通って上方の空間がアンモニアガスとして満杯になるまで蓄えられ、昇華力と、アクセルを踏むときにエアクリーナーより発せられる吸引力とにより引き込まれ、オリフィス２５ａを通ってアンモニアガス排出通路を経てシリンダー内に吹き込まれる。空気導入通路２７から送入され、内部撹拌用パイプ２８の下端の吹出口２９より吹き出した空気は、上昇した空気が正しくシリンダー方向へ送入されるよう、押しやる役目も果たす。
【００２３】
この装置では、風圧力、固形アンモニアの昇華力、アクセルからの吸引力が一体となって確実にアンモニアガスをシリンダーへ送り込むことができる。
【００２４】
また、真夏時のエンジン内温度が上昇して固形アンモニア収容容器内の固形アンモニアが６０℃で液体となれば効果がゼロになるが、本発明では、断熱材を使用することにより、真夏時でも液体となることなく、アンモニアガスをシリンダーへ送り込むことができる。
【００２５】
年間約１万ｋｍ走行する自動車の場合、固形アンモニアの年間使用量はこれまでの試験で約８０ｇなので、一個１００ｇの固形アンモニアで十分である。
【００２６】
表１は本発明の炭化水素燃料混合用アンモニアガス導入装置を装着して路上走行テストをした結果である。試験に使用した車両はスバル・レックス３ドアバンで、搭載エンジンはＥＫ２３型、直列２気筒、総排気量５４４ｃｃ、５速手動変速機である。
【００２７】
【表１】
0003659550.tif 000002
表１から明らかなとおり、本発明の装置を装着してアンモニアを添加することにより、添加しないものに比べて、改善されていることが判る。
【００２８】
図３は本発明の炭化水素燃料混合用アンモニアガス導入装置別実施例の断面図である。
【００２９】
本実施例においては、ボックス型のアルミ缶からなる容器１に断熱材２２を介して合成樹脂製の固形アンモニア収容容器２が収納されている。固形アンモニア収容容器２の後ろ半分には、固形アンモニウムを収納する網棚９が設けられている。容器２には、アンモニアガス流出通路２６が形成され、ディーゼルエンジンのシリンダーに接続される。
【００３０】
固形アンモニア収容容器内２には、固形アンモニア収容容器２内のアンモニアガスを撹拌するために、外気に通じる内部撹拌用パイプ２８が網棚９の下方に延びている。網棚９の下方に位置する内部撹拌用パイプ２８の下端は、網棚９に向かって空気を吹き出す吹出口２９を設ける。
【００３１】
前記実施例と同じく風圧空気が内部撹拌用パイプ２８から送入され、内部撹拌用パイプ２８の下端の吹出口２９より吹き出し、固形アンモニア８に触れると、固形アンモニア８が昇華し、アンモニアガス排出通路２６を経てシリンダー内に吹き込まれる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明により、試験の結果から明らかなとおり、燃料消費率を向上させることができる。また、構造がシンプルでかつ部品点数が少なくなく容易に量産化することができる。
【００３３】
また、断熱材により容器の温度が固形アンモニアを液状にする温度まで上昇しないので、アンモニアの作用がなくなることがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の炭化水素燃料混合用アンモニアガス導入装置の断面図である。
【図２】  本発明に使用する固形アンモニアの一例を示す斜視図である。
【図３】  本発明の炭化水素燃料混合用アンモニアガス導入装置の別実施例の断面図である。
【図４】  従来のアンモニアガス発生装置の概略図である。
【図５】  図４に示すアンモニアガス発生装置の部分拡大図である。
【符号の説明】
１：容器    ２：固形アンモニア収容容器    ３：蓋    ４：アンモニアガス流出通路    ５：両端開口横向き通路    ６：管継手    ７：ビニール管    ８：固形アンモニア    ９：網棚   １１：流量調整パイプ   １２：シリコンパイプ    １３：エアークリーナー    １４：エアーフィルター    １５：環状ビニール管    １６：アンモニアガス流出孔    １７：内部撹拌パイプ
１８：流量調整パイプ    １９：取付板    ２０：エアークリーナー空気取入口    ２１：気化器    ２２：断熱材    ２３：キャップ    ２４：パッキン２５：アンモニアガス流出通路    ２５ａ：オリフィス    ２６：アンモニ
アガス排出通路    ２７：空気導入通路    ２８：内部撹拌用パイプ
２９：吹出口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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