(57)【要約】【目的】排気ガス中の有害物質の排出を低減し、且つ燃焼効率が高い内燃機関を提供する。【構成】一重項酸素を発生させる手段、例えば光の吸収により三重項励起状態となり得る有機色素および／またはフラーレン類を表面に担持した固体担体と、該固体担体表面に紫外線および／または可視光線および／または近赤外線を照射する光源を吸気流路内に有する内燃機関。【特許請求の範囲】
【請求項１】
一重項酸素を発生させる手段を吸気流路内に有することを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
請求項１において、一重項酸素を発生させる手段が、光の吸収により三重項励起状態となり得る有機色素および／またはフラーレン類を表面に担持した固体担体と、該固体担体表面に紫外線および／または可視光線および／または近赤外線を照射する光源から構成される内燃機関。
【請求項３】
請求項２において、該有機色素および／またはフラーレン類を担持する固体がカーボンファイバーである内燃機関。
【請求項４】
一重項酸素を含む空気を支燃ガスに用いることを特徴とする内燃機関の運転方法。
【請求項５】
光の吸収により三重項励起状態となり得る有機色素および／またはフラーレン類および／またはカーボン繊維を表面に担持した固体担体に紫外線および／または可視光線および／または近赤外線を照射し、該固体担体表面を通過した空気または混合気を用いることを特徴とする内燃機関の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は、燃焼効率を高め、且つ、不完全燃焼に伴なう有害成分の排出を低減することが可能な内燃機関およびその運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】内燃機関は、気体または微粒子状の燃料と空気との混合物をシリンダー内で燃焼せしめることにより運転されるが、その燃焼の際に燃料と空気との混合状態の不均一性、シリンダー表面での冷却、燃焼途中でのシリンダーからの排出等により、反応が不完全となり、一酸化炭素、炭化水素、固形微粒子等の有害成分が排気ガス中に含まれることになり、その低減が望まれている。【０００３】内燃機関の排気ガス中のこれらの有害成分を低減するためには、シリンダー内での燃焼が短時間で完全に行われることが望ましく、内燃機関に供給する空気中の酸素ガスの反応性を高めることができれば、未反応成分の排出が抑制され、更に、燃焼効率も向上し、燃費の改善にもつながることが期待できる。【０００４】空気中の酸素ガスの反応性を高める手段として、本発明者等は、先に一重項酸素の作用に着目し、一重項酸素が殺菌（特許文献１参照）、脱臭（特許文献２参照）等に有効であることを見出した。これらの方法で発生させた一重項酸素を燃焼反応の促進に応用した結果、本発明に至ったものである。
【特許文献１】特開平１０−２４９３６４号公報
【特許文献２】平成１７年２月０６日出願の特許願、整理番号ＰＩ０５０２０３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】本発明は、内燃機関のシリンダー内での燃焼反応を、これに供給する空気の反応性を高めることにより促進し、これにより、燃焼効率を高め、且つ排気ガス中の有害成分の量を低減しようとするものである。
【発明を解決するための手段】
【０００６】本発明は、一重項酸素を発生させる手段を吸気流路内に有する内燃機関であり、好ましくは前記の一重項酸素を発生させる手段が、光の吸収により三重項励起状態となり得る有機色素および／またはフラーレン類を表面に担持した固体担体と、該固体担体表面に紫外線および／または可視光線および／または近赤外線を照射する光源から構成される内燃機関であり、更に好ましくは前記の有機色素および／またはフラーレン類を担持する固体がカーボンファイバーである内燃機関である。また、本発明は、一重項酸素を含む空気を支燃ガスに用いることを特徴とする内燃機関の運転方法であり、更に、光の吸収により三重項励起状態となり得る有機色素および／またはフラーレン類および／またはカーボン繊維を表面に担持した固体担体に紫外線および／または可視光線および／または近赤外線を照射し、該固体担体表面を通過した空気または混合気を用いる内燃機関の運転方法である。
【発明の効果】
【０００７】本発明で使用する一重項酸素は、例えば特許文献１や特許文献２に記載したように、光の吸収により三重項励起状態となり得る有機色素および／またはフラーレン類を固体担体の表面に担持し、これに空気中で光を照射して一重項酸素を発生させることができる。本発明者等は、内燃機関のインテークマニフォールドの上流に接続されているエアフィルターの下流側に有機色素および／またはフラーレン類を表面に担持した固体担体を設置し、更にこれに隣接して設置したランプによりこの固体担体に可視光を照射し、内燃機関を運転した結果、燃費が５パーセントないし１５パーセント向上し、ディーゼルエンジンの場合には黒煙の発生が著しく減少することを見出した。更に排気ガス中の有害成分である一酸化炭素、炭化水素についても減少することが認められた。
【０００８】従来、水中で発生した一重項酸素の寿命は半減期が数マイクロ秒程度と極めて短く、その応用も限られていたが、気相中で発生した一重項酸素の寿命は半減期が数ミリ秒と比較的長い為、内燃機関のインテークマニフォールドを通過する際に消滅することなく、シリンダー内での燃焼反応を促進する効果が有るものと思われる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】本発明で一重項酸素を発生させるために用いる光の吸収により三重項励起状態となり得る有機色素および／またはフラーレン類としては、例えば、メチレンブルー、チオニン、ローズベンガル、エリトロシン、エオシンＹ、フルオレッセイン、プロフラビン、フルオレノン、ローダミンＢ、テトラフェニルポルフィリン、クロロフィル類、クロロフィリン、ヘモグロビン類、ヘミン、等の有機色素およびその誘導体がある。またフラーレン類としては、Ｃ６０やＣ７０を好適に用いることができる。更にポリアクリル系繊維を１３００度程度の温度で炭化処理したカーボン繊維や、ピッチ系繊維を３０００度程度で炭化処理したカーボン繊維も用いることができる。【００１０】本発明で用いる担体は、内燃機関の運転に伴なう振動に耐える強度を有し、且つ気体との接触面積が大きいものが望ましく、例えば、セルロース、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、シリカゲル、アルミナ、珪藻土、ゼオライト、ガラス、カーボン等の無機または有機の多孔質体あるいは繊維を用いることができる。【００１１】一重項酸素の発生量は光を照射する際の温度が高いほど多く、燃焼反応の促進効果がより大きいので、有機色素および／またはフラーレン類を表面に担持した固体担体は内燃機関の熱を受けて温度の高い部分、例えばインテークマニフォールド内がより好ましく、この場合の担体としては耐熱性の高いカーボンファイバーにフラーレン類を担持させたものが好ましい。【００１２】本発明において、内燃機関に供給する空気は、通常の空気でも当然有効であるが、更に燃焼反応を促進させる目的で、これに少量のオゾンを加えることができる。その方法としては、無声放電等の一般的な方法を用いることができる。【００１３】本発明で用いる光源としては、通常のタングステンランプの他に、太陽光、水銀灯、ナトリウム灯、蛍光灯、ＬＥＤ、キセノン灯、等を用いることができる。
【実施例１】
【００１４】電子式空燃比制御システムの排気量１６００ｃｃのガソリンエンジンを搭載した乗用車について、吸気エアフィルターの下流側に、１００ｍｍ×３００ｍｍ×５ｍｍのポリエステル繊維の不織布にローズベンガルのアルコール溶液に浸した後アルコールを蒸発させたものを貼りつけ、これに光源として白色ＬＥＤを設置して５０ワット電力で点灯してその光を照射した。この乗用車をシャーシーダイナモメーター上で１０・１５モード試験を行った。その結果、表１に示すようにＣＯ、ＨＣが２０パーセント程度減少し、燃費は１５パーセント程度向上した。
【表１】
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【実施例２】
【００１５】排気量２０００ｃｃのディーゼルエンジンを搭載したステーションワゴンについて、吸気エアフィルターの下流側に、１３５０℃で炭化したＰＡＮ系カーボン繊維を５％混合した１５０ｍｍ×１５０ｍｍ×３ｍｍのカーボンファイバーを取りつけ、これに光源として５０ワットのタングステンランプを設置してその光を照射した。このステーションワゴンを用いてシャーシーダイナモメーター上でＤ１０・１５モード試験を行った。その結果、表２に示すようにＣＯ、ＨＣが１０パーセント程度減少し、黒煙の原因である粒子状物質も１５パーセント程度減少した。
【表２】
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