(57)【要約】燃料タンク１６から内燃機関１４へ至る燃料パイプ１８の経路に、マイナスイオンを発生するナイロンとセラミックスの混合物質からなる触媒物質１０を装填した筒体２４を接続し、送給する石油等の液体燃料１２に負電荷を与えるようにする。これにより、燃料タンクから内燃機関に至る燃料パイプの経路に、液体燃料に燃焼前処理を施す触媒を介在させ、内燃機関から出る排気ガス中の有害物質を少なくする。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車、船舶等の内燃機関の排気ガスを、液体燃料をイオン化して浄化する排気ガス浄化装置であって、燃料タンクから内燃機関へ至る燃料パイプの経路に、その燃料パイプを通過する石油液体燃料に負電荷を与える触媒物質を配設し、その触媒物質が、マイナスイオンを発生するナイロンとセラミックスの混合物質からなることを特徴とする排気ガス浄化装置。
【請求項２】
触媒物質を収納した筒体を燃料パイプに介装して、その燃料パイプを通過する液体燃料を触媒物質に接触させるものである請求の範囲第１項に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項３】
触媒物質が、ナイロンとセラミックスの粉粒体を混合して５〜１０ｍｍ径の玉状に形成したものである請求の範囲第１項または第２項に記載の排気ガス浄化装置。
【請求項４】
触媒物質を形成するナイロンとセラミックスの混合比率を、重量比で（８５：１５）〜（９５：５）の範囲とした請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記載の排気ガス浄化装置。
【請求項５】
触媒物質を形成するセラミックスの主な構成成分が、セリウム、ランタン、フッ素、ネオジウム、二酸化珪素の一種または二種以上を含有したものである請求の範囲第１項ないし第４項のいずれかに記載の排気ガス浄化装置。
【請求項６】
筒体を正に帯電し易いナイロン材で形成し、この筒体に負の電荷を送るように、内燃機関の車体のフアン横のシュラウド等の負に帯電し易い個所と筒体を結線した請求の範囲第２項ないし第５項のいずれかに記載の排気ガス浄化装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
この発明は、自動車や船舶、航空機等の内燃機関の排出ガス浄化分野における、特に燃料タンクから内燃機関に至る燃料パイプの経路に触媒物質を介在させ、内燃機関から出る排気ガス中の有害物質を少なくする排気ガス浄化装置に関するものである。
背景技術
自動車では、内燃機関の排気管の中間に３元触媒を取り付けるのが一般的で、これは内燃機関から排出された有害物質の後処理である。また、中間処理は、内燃機関の燃焼効果を揚げるリーンバーンエンジン、さらに直噴式のディーゼルエンジン、直噴式のガソリンエンジンなどで行われている。しかしながら、このような後処理や中間処理だけでは、有害物質を十分に低減させるには限界があった。
そこで、燃料タンクから内燃機関に至る燃料パイプの経路に触媒物質を介在させて、液体燃料が内燃機関に至る前すなわち燃焼前に処理を施すことで、有害物質の低減を促進するといった試みがなされている。
この種の触媒物質としては、例えば以下の特許文献１、２に開示されているものがある。日本国特許公報である特開平１１−１５３３１９号公報（特許文献１）に記載の触媒物質は、正の電荷に帯電し易いナイロンや絹、鱗珪石のいずれかによって構成されている。また、日本国特許第２９１８８８０号公報（特許文献２）に記載の触媒物質は、樹脂、炭素源、二酸化珪素源及びガラス繊維等からなる組成物を加熱加圧成形して熟成させることで構成されている。
そして、いずれの特許文献においても、上記の触媒物質中に液体燃料を通過させることで、その液体燃料の燃焼効率を向上して、排ガス中の有害物質の低減を図ることができる旨が記載されている。
しかしながら、特許文献１に記載の触媒物質のように、ナイロン、絹、鱗珪石のいずれかを単体で使用するものである場合には、有害物質の低減効果は確かにあるものの、十分に満足できる効果を得るまでには至らなかった。しかも、絹や鱗珪石を使用した場合、成形性が悪くて、製品毎に性能にバラツキが生じ易くなるといった不具合があった。
また、特許文献２に記載の触媒物質のように、数多くの素材を所定の重量比で混合したものである場合、製造工程が複雑で、製造コストの高騰を招き易いといった不具合があった。
この発明は、液体燃料の燃焼前処理に用いる触媒を改良して、有害物質の低減、燃焼効率の向上を良好に図ることができるとともに、製品性能の安定化や製造コストの低減を実現し得る排気ガス浄化装置の提供を目的とする。
発明の開示
上記の課題を解決するため、この発明に係る排気ガス浄化装置は、燃料タンクから内燃機関へ至る燃料パイプの経路に、その燃料パイプを通過する石油液体燃料に負電荷を与える触媒物質を配設し、その触媒物質が、マイナスイオンを発生するナイロンとセラミックスの混合物質からなることを特徴とする。
以上のように、この発明にあっては、ナイロンとセラミックスの混合物質を石油系液体燃料の触媒として使用することにより、内燃機関の燃焼効果が上がり、内燃機関から排出される排気ガス中の有害物質（ＣＯ、ＨＣ、ＮＯｘ）を軽減し、環境保護の助けとなるとともに、単にナイロンの玉だけの触媒物質のものよりも数十％ものより高い有害物質低減効果を得ることができ、かつより安定した効果がはかれる。
さらに、セラミックスだけを使用した触媒物質に比べて、軽量であり、しかもナイロンの作用によって良好な成形性を有するようになり、触媒物質の大きさや形状を略均一に揃え易くなって、製品性能を安定させることができる。また、数多くの素材を混合して構成する触媒物質に比べて、製造コストを抑えることができる。
具体的には、触媒物質を収納した筒体を燃料パイプに介装して、その燃料パイプを通過する液体燃料を触媒物質に接触させるようにしている。
これによって、内燃機関の燃焼前の触媒処理によって液体燃料を負の電荷に帯電させることができ、燃料の燃焼効率を上げて内燃機関から排出される有害物質を軽減し、環境保護を助けるとともに、燃料も節約できる。
また、触媒物質は、ナイロンとセラミックスの粉粒体を混合して５〜１０ｍｍ径の玉状に形成したものであり、ナイロンとセラミックスの混合比率は、重量比で（８５：１５）〜（９５：５）の範囲としている。さらに、触媒物質を形成するセラミックスの主な構成成分が、セリウム、ランタン、フッ素、ネオジウム、二酸化珪素の一種または二種以上を含有したものである。
また、筒体を正に静電気が発生し易いナイロン材で形成し、この筒体に負の電荷を送るように、内燃機関の車体のフアン横のシュラウド等の負に帯電し易い個所と筒体を結線している。
これによって、筒体に継続的に負の電荷を送ることができ、液体燃料を負の電荷に確実に帯電させて目的を達成できる。
発明を実施するための最良の形態
以下、この発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。この発明の排気ガス浄化装置は、自動車、船舶、航空機等の内燃機関の排気ガスを浄化するものであって、図１に示すように、燃料タンク１６から内燃機関１４へ至る燃料パイプ１８の経路に、その燃料パイプ１８を通過する石油液体燃料１２に負電荷を与える触媒物質１０を配設している。なお、２０は排気管、２２は排気ガスである。具体的には、図２に示すように、燃料パイプ１８に介装する筒体２４に触媒物質１０を装填するようにしている。
触媒物質１０は、マイナスイオンを発生するナイロンとセラミックスの混合物質からなり、この触媒物質１０に液体燃料１２を接触させることによりマイナスイオンを与え、液体燃料１２を負の電荷に帯電させて、負にイオン化させるようになっている。これは、内燃機関１４に液体燃料１２が入る直前で行うのが望ましい。
また、触媒物質１０は、数μｍ〜数百μｍの粉粒体からなるナイロンとセラミックスを混合して、５〜１０ｍｍ径の玉状に形成するのが好ましく、このナイロンとセラミックスの混合比率を重量比で（８５：１５）〜（９５：５）の範囲とするのが好ましい。触媒物質１０が５ｍｍ径より小さいと、液体燃料１２の通過抵抗が大きくなりやすく、１０ｍｍ径より大きいと、マイナスイオンの付与効率が低下して好ましくない。また、ナイロンとセラミックスの混合比率が上記の範囲外になると、マイナスイオンの付与効率が低下して好ましくない。
さらに、セラミックスの主な構成成分としては、マイナスイオンを多く発生するセリウムＣｅ、ランタンＬａ、フッ素Ｆ、ネオジウムＮｄ、二酸化珪素ＳｉＯ２を含有するのが好ましく、これらの一種または二種以上を含有したものとできる。
このように、触媒物質１０を、ナイロンとセラミックスの混合物質から構成しているので、例えばセラミックスのみを使用した触媒物質に比べて、軽量で、且つ、ナイロンの作用によって良好な成形性を有するようになり、上記のような玉状の加工が簡単となって、略均一な粒径の触媒物質１０を容易に揃えることができ、製品毎の性能のバラツキを抑えることができるようになる。さらに、図３に示すように、玉状に形成した触媒物質１０に対して、さらに孔３０や溝３１を簡単に形成することもでき、これによって触媒物質１０の表面積を拡大させて、液体燃料１２との接触面積を増大させることができ、触媒としての機能をさらに向上することができる。また、ナイロンとセラミックスのみから構成されているので、数多くの素材を混合して構成する触媒物質に比べて、製造コストを抑えることができる。
上記構成において、燃料タンク１６から内燃機関１４へ至る燃料パイプ１８に介在させた触媒物質１０に、液体燃料１２を接触させて、液体燃料１２を負にイオン化させる。一方、混合気となる空気は、車体との摩擦により電荷を奪われているため正にイオン化している。これらの負にイオン化した燃料１２と正にイオン化した空気は、混合気となるとき、静電気を利用した静電塗装のように互いの電荷が引き合うため均一な混合を作り出すことができ、これによって液体燃料１２の燃焼効率を上げることができる。
図４は、筒体２４を正に帯電しやすいナイロンで形成し、この筒体２４に負の電荷を帯電させるように、内燃機関の車体のファン２８横のシュラウド等の負に帯電しやすい個所と筒体２４とを結線し、筒体２４に継続的に負の電荷を送るようにして、液体燃料１２を負の電荷に帯電させることで、液体燃料１２の燃焼効率を上げるようにしたものである。
なお、この発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で上記実施形態に多くの修正及び変更を加え得ることは勿論である。
（実施例１）
ナイロンの玉（直径８ｍｍ）を直径３０ｍｍ、長さ９５ｍｍとした筒体２４の中に入れたものと、ナイロンとセラミックスの２〜５μｍの粉体を９０：１０の重量比で混合した玉（直径８ｍｍ）を筒体２４（直径３０ｍｍ、長さ９５ｍｍ）の中に入れたナイロンとセラミックスの混合物質による燃料イオン化の排気ガス浄化装置の２種類を、ガソリンエンジン１８００ｃｃの同一の自動車燃料パイプに接続して排気ガス２２のＣＯとＨＣ濃度を調べた。その結果、次の表の通りであった。
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上記の測定の使用機械は、ＣＯ−ＨＣアナライザーＥＩＲ２１０５（株式会社柳川製作所）で、アイドリング時の排気ガスを計測したものである。この実験の結果からナイロンとセラミックスの混合物質による燃料イオン化の排気ガス浄化装置は、排気ガスに含まれる有害物質を低減させるのに非常に安定的かつ効果的であることがわかる。
（実施例２）
ガソリンエンジン３０００ｃｃの自動車で、実施例１と同様に実験した。その結果は次の表の通りである。
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この実験の結果からも、ナイロンとセラミックスの混合物質による燃料イオン化の排気ガス浄化装置は、より安定的かつ効果的に排気ガスに含まれる有害物質の低減が可能であると判断できる。
このようにエンジンが１８００ｃｃや３０００ｃｃのやや大きな自動車等で、特に安定的かつ効果的に排気ガスに含まれる有害物質の低減が可能であると判断できる。
産業上の利用可能性
この発明は、自動車用、船舶用等の石油燃料を用いる各種の内燃機関用の触媒として有用である。
【図面の簡単な説明】
第１図は、この発明の一実施形態に係る排気ガス浄化装置の配置概要図、第２図は、同じくその縦断面図、第３図は、孔や溝を形成した触媒物質の斜視図、第４図は、他の実施形態に係る排気ガス浄化装置の配置概要図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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