(57)【要約】【課題】  燃料の燃焼効率をさらに改善し、燃料の経済性をさらに向上させる燃料効率改善用焼成体を提供すること。【解決手段】  本発明の燃料効率改善用焼成体は、硫化金属成分と酸化金属成分とを珪酸成分に混練および成形して、焼成してなる。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
硫化金属成分と酸化金属成分とを珪酸成分に混練および成形して、焼成してなる燃料効率改善用焼成体。
【請求項２】
前記硫化金属成分を３重量％〜６５重量％、前記酸化金属成分を４重量％〜８０重量％、および、前記珪酸成分を１重量％〜５重量％含有する、請求項１に記載の燃料効率改善用焼成体。
【請求項３】
導電性カーボンを１重量％〜１０重量％さらに含有する、請求項１または２に記載の燃料効率改善用焼成体。
【請求項４】
前記焼成は、窒素雰囲気中で９００℃〜１３００℃の温度で行う、請求項１〜３の何れか１項に記載の燃料効率改善用焼成体。
【請求項５】
粒子状であって、該粒子の平均粒子径が８ｍｍ未満である、請求項１〜４の何れか１項に記載の燃料効率改善用焼成体。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか１項に記載の燃料効率改善用焼成体を含む燃料効率改善手段を有する、燃料効率改善装置。
【請求項７】
微小気泡を燃料に導入する微小気泡導入手段をさらに有する、請求項６に記載の燃料効率改善装置。
【請求項８】
請求項１〜５の何れか１項に記載の燃料効率改善用焼成体に燃料を接触させる焼成体接触工程を有する、燃料効率改善方法。
【請求項９】
微小気泡を燃料に導入する微小気泡導入工程をさらに有する、請求項８に記載の燃料効率改善方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料効率改善用焼成体、燃料効率改善装置、および燃料効率改善方法に関する。より詳細には、本発明は、燃料の燃焼効率を増大することができる、燃料効率改善用焼成体、燃料効率改善装置、および燃料効率改善方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料の燃焼効率を向上させる燃料効率改質剤として、酸化セリウム、酸化ジルコニウム、酸化トリウム、および酸化マグネシウムと粘土とを主成分としこれを焼結した焼成体（特許文献１）、ならびに、酸化亜鉛を珪酸ナトリウムに混練および成形して、焼成してなる焼成体（特許文献２）が知られている。
【０００３】
しかしながら、燃料の燃焼効率をさらに改善し、燃料の経済性をさらに向上させる技術が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１３１４６１号公報
【特許文献２】特開２００７−００９８７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、燃料の燃焼効率をさらに改善し、燃料の経済性をさらに向上させる燃料効率改善用焼成体、燃料効率改善装置、および燃料効率改善方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、酸化金属成分に加えて、硫化金属成分を用いることにより、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
本発明の燃料効率改善用焼成体は、硫化金属成分と酸化金属成分とを珪酸成分に混練および成形して、焼成してなる。
好ましい実施形態においては、上記燃料効率改善用焼成体は、上記硫化金属成分を３重量％〜６５重量％、上記酸化金属成分を４重量％〜８０重量％、および、上記珪酸成分を１重量％〜５重量％含有する。
好ましい実施形態においては、上記燃料効率改善用焼成体は、導電性カーボンを１重量％〜１０重量％さらに含有する。
好ましい実施形態においては、上記焼成は、窒素雰囲気中で９００℃〜１３００℃の温度で行う。
好ましい実施形態においては、上記燃料効率改善用焼成体は、粒子状であって、該粒子の平均粒子径が８ｍｍ未満である。
本発明の別の局面によれば、燃料効率改善装置が提供される。この燃料効率改善装置は、上記燃料効率改善用焼成体を含む燃料効率改善手段を有する。
好ましい実施形態においては、上記燃料効率改善装置は、微小気泡を燃料に導入する微小気泡導入手段をさらに有する。
本発明のさらに別の局面によれば、燃料効率改善方法が提供される。この燃料効率改善方法は、上記燃料効率改善用焼成体に燃料を接触させる焼成体接触工程を有する。
好ましい実施形態においては、上記燃料効率改善方法は、微小気泡を燃料に導入する微小気泡導入工程をさらに有する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の燃料効率改善用焼成体、燃料効率改善装置、および燃料効率改善方法によれば、燃料の燃焼効率がさらに改善され、燃料の経済性がさらに向上する。
【０００９】
上記のような効果が奏されるメカニズムは詳細には不明であるが、以下のように推測される。すなわち、上記燃料効率改善用焼成体において、酸化金属成分は層状結晶構造を形成し、上記層状結晶構造上に燃料中の高分子を吸着することにより、上記吸着された高分子の分解反応を触媒していると推定される。ここで良好な潤滑性能を示す硫化金属成分をさらに用いることにより、上記層状結晶構造における層状間の滑りが発現する。その結果、上記吸着された高分子が相互にぶつかり合う頻度が増し、触媒活性が向上するものと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の１つの実施形態による燃料効率改善装置を説明する概略図である。
【図２】図２は、本発明の１つの実施形態による燃料効率改善装置における燃料効率改善手段を説明する概略図である。
【図３】図３は、本発明の別の実施形態による燃料効率改善装置を説明する概略図である。
【図４】図４は、本発明の別の実施形態による燃料効率改善装置において、燃料効率改善手段を説明する概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の好ましい実施形態について説明するが、本発明はこれらの実施形態には限定されない。
【００１２】
［Ａ．燃料効率改善用焼成体］
本発明の燃料効率改善用焼成体は、硫化金属成分と酸化金属成分とを珪酸成分に混練および成形して、焼成してなる。
【００１３】
上記燃料効率改善用焼成体は、任意の適切な形状をとり得る。形状としては、例えば、粒子状、板状、および棒状が挙げられる。上記燃料効率改善用焼成体が粒子状であると、重量あたりの表面積が大きくなり、触媒活性がさらに向上する。上記燃料効率改善用焼成体が粒子状である場合の平均粒子径としては、任意の適切な値をとり得る。平均粒子径は、例えば８ｍｍ未満（例えば０．１ｍｍ以上８ｍｍ未満）、好ましくは７ｍｍ以下、より好ましくは６ｍｍ以下である。
【００１４】
上記燃料効率改善用焼成体は、任意の適切な構造をとり得る。燃料効率改善用焼成体としては、例えば、多孔質体、中空体（バルーン）、および中実体が挙げられ、好ましくは多孔質体である。燃料効率改善用焼成体のポロシティーは任意の適切な値をとり得る。具体的には、燃料効率改善用焼成体のポロシティーは、好ましくは０．２ｃｍ３／ｇ〜１．２ｃｍ３／ｇであり、さらに好ましくは０．４ｃｍ３／ｇ〜０．８ｃｍ３／ｇである。
【００１５】
上記燃料効率改善用焼成体は、好ましくは導電性カーボンをさらに含有する。上記燃料効率改善用焼成体は、導電性カーボンをさらに含有することにより、燃料の浄化機能が改善され、結果として、燃料効率をさらに向上させることができる。
【００１６】
上記燃料効率改善用焼成体は、任意の適切な燃料の燃料効率改善用に用いられる。上記燃料としては、例えば石油燃料（例えば、灯油、軽油、およびＡ重油）が挙げられる。
【００１７】
以下、燃料効率改善用焼成体の構成成分について具体的に説明する。燃料効率改善用焼成体の製造方法については、Ｂ項で後述する。
【００１８】
［Ａ−１．硫化金属成分］
上記硫化金属成分としては任意の適切な物質を用いることができる。硫化金属成分としては、例えば、二硫化亜鉛、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、三硫化アンチモン、硫化スズ、硫化鉄、および硫化鉛が挙げられる。これらは、単独で、または組み合わせて用いられ、好ましくは組み合わせて用いられる。
【００１９】
上記硫化金属成分は、好ましくは、二硫化亜鉛、二硫化モリブデン、および二硫化タングステンの何れか１以上の組み合わせを含み、より好ましくは、二硫化亜鉛、および二硫化モリブデンを含み、さらに好ましくは、二硫化亜鉛、二硫化モリブデン、および二硫化タングステンを含む。これらの硫化金属成分を用いることにより、触媒活性がさらに向上する。
【００２０】
上記燃料効率改善用焼成体は、上記硫化金属成分を、例えば３重量％〜６５重量％、好ましくは５重量％〜６０重量％、より好ましくは１０重量％〜５５重量％、さらに好ましくは２０重量％〜５０重量％含有する。
【００２１】
上記燃料効率改善用焼成体は、上記硫化金属成分として、二硫化亜鉛を、例えば１重量％〜１５重量％、より好ましくは２重量％〜１４重量％、さらに好ましくは４重量％〜１３重量％含有する。また、燃料効率改善用焼成体は、二硫化モリブデンを、例えば１重量％〜２０重量％、より好ましくは２重量％〜１９重量％、さらに好ましくは４重量％〜１８重量％含有する。また、燃料効率改善用焼成体は、二硫化モリブデンを、例えば１重量％〜２０重量％、より好ましくは２重量％〜１９重量％、さらに好ましくは４重量％〜１８重量％含有する。上記所定量の硫化金属成分を用いることにより、触媒活性がさらに向上する。
【００２２】
［Ａ−２．酸化金属成分］
上記酸化金属成分としては任意の適切な物質を用いることができる。酸化金属成分としては、例えば、酸化イットリウム、酸化マグネシウム、酸化ゲルマニウム、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、および酸化チタンが挙げられる。これらは、単独で、または組み合わせて用いられ、好ましくは組み合わせて用いられる。
【００２３】
上記燃料効率改善用焼成体は、上記酸化金属成分を、例えば４重量％〜８０重量％、好ましくは１０重量％〜７０重量％、より好ましくは２０重量％〜６０重量％、さらに好ましくは２５重量％〜５５重量％含有する。
【００２４】
上記燃料効率改善用焼成体は、上記酸化金属成分として、酸化イットリウムを、例えば１重量％〜２０重量％、より好ましくは２重量％〜１６重量％、さらに好ましくは４重量％〜１４重量％含有する。また、燃料効率改善用焼成体は、酸化マグネシウムを、例えば１重量％〜２０重量％、より好ましくは２重量％〜１６重量％、さらに好ましくは４重量％〜１４重量％含有する。また、燃料効率改善用焼成体は、酸化ゲルマニウムを、例えば１重量％〜２０重量％、より好ましくは２重量％〜１６重量％、さらに好ましくは４重量％〜１４重量％含有する。また、燃料効率改善用焼成体は、酸化ジルコニウムを、例えば１重量％〜２０重量％、より好ましくは２重量％〜１６重量％、さらに好ましくは４重量％〜１４重量％含有する。また、燃料効率改善用焼成体は、酸化亜鉛を、例えば１重量％〜２０重量％、より好ましくは２重量％〜１６重量％、さらに好ましくは４重量％〜１４重量％含有する。また、燃料効率改善用焼成体は、酸化チタンを、例えば１重量％〜２０重量％、より好ましくは２重量％〜１６重量％、さらに好ましくは４重量％〜１４重量％含有する。
【００２５】
［Ａ−３．珪酸成分］
上記珪酸成分としては任意の適切な物質を用いることができる。珪酸成分としては、例えば、珪酸ナトリウム、および水ガラスが挙げられ、好ましくは珪酸ナトリウムである。これらは、単独で、または組み合わせて用いられる。
【００２６】
燃料効率改善用焼成体における珪酸成分の含有量は、例えば１重量％〜５重量％であり、好ましくは２重量％〜４重量％である。
【００２７】
［Ａ−４．導電性カーボン］
上記導電性カーボンとしては任意の適切な物質を用いることができる。導電性カーボンとしては、例えば、グラファイト（例えば、竹炭から得られるグラファイト）、およびスス（例えば、松スス）が挙げられる。これらは、単独で、または組み合わせて用いられる。このような材料を用いることにより、より低コストで環境負荷が低い燃料効率改善用焼成体を得ることができる。
【００２８】
燃料効率改善用焼成体における導電性カーボンの含有量は、例えば１重量％〜１０重量％であり、好ましくは１．２重量％〜７．５重量％あり、より好ましくは１．５重量％〜５重量％である。
【００２９】
［Ａ−５．その他の成分］
上記燃料効率改善用焼成体は、その他の成分をさらに含有していてもよい。
【００３０】
その他の成分としては、例えば、その他の金属成分（金属成分であって、硫化金属成分および酸化金属成分の何れでもないもの）が挙げられる。上記燃料効率改善用焼成体は、上記その他の金属成分を好ましくは０重量％〜３０重量％、より好ましくは５重量％〜２５重量％、さらに好ましくは１０重量％〜２０重量％含有する。
【００３１】
その他の金属成分としては、例えば、ガリウム、コバルト、ニッケル、およびマグネシウムが挙げられ、好ましくはガリウムおよびコバルトである。これらは、単独で、または組み合わせて用いられ、好ましくは組み合わせて用いられる。このような金属成分を所定の割合で含有させることにより、このような金属成分の触媒機能に起因して、燃料効率をさらに向上させることができる。
【００３２】
上記燃料効率改善用焼成体は、上記その他の金属成分として、ガリウムを、例えば１重量％〜２０重量％、より好ましくは２重量％〜１６重量％、さらに好ましくは４重量％〜１４重量％含有する。燃料効率改善用焼成体は、コバルトを、例えば１重量％〜１０重量％、より好ましくは２重量％〜８重量％、さらに好ましくは３重量％〜７重量％含有する。燃料効率改善用焼成体は、ニッケルを、例えば０重量％〜１０重量％、より好ましくは２重量％〜８重量％、さらに好ましくは３重量％〜７重量％含有する。燃料効率改善用焼成体は、マグネシウムを、例えば０重量％〜１０重量％、より好ましくは２重量％〜８重量％、さらに好ましくは３重量％〜７重量％含有する。
【００３３】
［Ｂ．燃料効率改善用焼成体の製造方法］
燃料効率改善用焼成体の製造方法の一例を説明する。この製造方法は、各成分を混練して組成物を得る混練工程と、該組成物を成形して成形体を形成する成形工程と、該成形体を焼成させる焼成工程と、必要に応じて上記焼成体に放射線処理を施す放射線処理工程とを含む。
【００３４】
［Ｂ−１．混練工程］
まず、硫化金属成分と酸化金属成分と珪酸成分と必要に応じて導電性カーボンとその他の成分と、水とを混練する。混練は、任意の適切な手段により行われる。混練温度は、例えば５０℃〜３００℃である。混練時間は、例えば３０分〜１２０分である。珪酸成分は、次の成形工程における賦形剤として機能する。水は、水以外の成分の総量１００重量部に対して、好ましくは２重量部〜１５００重量部、より好ましくは２０重量部〜５００重量部、さらに好ましくは１５０重量部〜２５０重量部の割合で用いられる。必要に応じて、混練物（組成物）を乾燥する。乾燥温度は、例えば１００℃〜３００℃である。乾燥時間は、例えば３０分〜５時間である。乾燥手段としては、例えば赤外線ヒーターが用いられる。
【００３５】
［Ｂ−２．成形工程］
次に、得られた混練物（組成物）を成形する。成形は、任意の適切な手段（例えば、型枠に入れること）により行われる。得られる成形体は、所望の形状（例えば、粒子状、板状、および棒状）であり得る。成形体（焼成前）が粒子状である場合には、その平均粒子径は任意の適切な値をとり得る。平均粒子径は、例えば８ｍｍ未満（例えば０．１ｍｍ以上８ｍｍ未満）、好ましくは７ｍｍ以下、より好ましくは６ｍｍ以下である。
【００３６】
［Ｂ−３．焼成工程］
次に、得られた成形体を焼成させる。焼成は、非酸化性雰囲気中で行われ得る。非酸化性雰囲気中で焼成を行うことにより、酸化による劣化を防止することができる。
【００３７】
非酸化性雰囲気は、酸化性の気体（例えば、酸素）を実質的に含まない雰囲気であってもよい。実質的に含まないとは、酸化性の気体の分圧が例えば１０００Ｐａ以下（例えば０．０１Ｐａ〜１０００Ｐａ）であり、好ましくは５００Ｐａ以下であり、より好ましくは２００Ｐａ以下である。非酸化性雰囲気に含まれる気体としては、任意の適切な気体を用いることができ、例えば、窒素（Ｎ２）、希ガス（例えばアルゴン）、二酸化炭素（ＣＯ２）、および一酸化炭素（ＣＯ）といった気体が挙げられる。
【００３８】
非酸化性雰囲気は、窒素雰囲気であってもよい。窒素雰囲気とは、窒素の分圧が例えば２００００Ｐａ以上（例えば２００００Ｐａ〜１０００００００Ｐａ）、好ましくは４００００Ｐａ以上、より好ましくは８００００Ｐａ以上である雰囲気である。窒素雰囲気中で焼成を行うことにより、高温下で焼成を行っても成形体固体表面がケロイド状になる等の構造変性を防止できる。その結果、酸化による劣化が起こりにくい高温で焼成することができ、より確実に高い触媒活性を得ることができる。
【００３９】
焼成温度は、例えば９００℃〜１３００℃であり、好ましくは９５０℃〜１２５０℃、より好ましくは１０００℃〜１２００℃である。
【００４０】
焼成を行う手段としては、例えば、炭焼き窯、および電気炉が挙げられる。炭焼き窯で行う場合には、導電性カーボン（例えば、竹炭）の生成ならびに炭素の浸透および固着と、焼成とを同時に行うことができる。
【００４１】
［Ｂ−４．放射線処理工程］
次に、必要に応じて上記焼成体に放射線処理を施す。放射線処理を施すことにより、焼成体の安定性が向上する。特に、焼成体の平均粒子径が８ｍｍ未満である場合には、放射線処理による安定性の向上は顕著である。
【００４２】
上記のような効果が奏されるメカニズムは詳細には不明であるが、以下のように推測される。すなわち、焼成体中には有機化合物が微量に存在しており、放射線処理により上記有機化合物が分解されると推定される。これにより、金属腐食能を有する微生物が焼成体中に発生することが抑制され、その結果、焼成体の安定性が向上するものと考えられる。従来は、無機材料の安定性向上のために放射線処理を施すことは無かったが、無機材料にも放射線処理が有効であることを初めて見出したものである。
【００４３】
上記放射線としては、任意の適切な放射線を用い得る。上記放射線としては、例えば、粒子線（例えば、電子線、陽子線、中性子線）、ベータ線、エックス線、ガンマ線、およびアルファ線が挙げられ、好ましくは粒子線であり、より好ましくは電子線である。
【００４４】
上記放射線の吸収線量としては、任意の適切な値を採用し得る。上記吸収線量としては、例えば１０ｋＧｙ〜１００００ｋＧｙであり、好ましくは１００ｋＧｙ〜５０００ｋＧｙであり、より好ましくは５００ｋＧｙ〜２０００ｋＧｙである。
【００４５】
このようにして、本発明の燃料効率改善用焼成体が得られる。
【００４６】
［Ｃ．燃料効率改善装置］
本発明の燃料効率改善装置としては、上記燃料効率改善用焼成体を含む任意の適切な燃料効率改善装置を用い得る。以下、上記燃料効率改善装置の実施形態について説明するが、本発明はこれらの実施形態には限定されない。これらの実施形態を組み合わせて用いて、上記燃料効率改善装置としてもよい。
【００４７】
以下の実施形態において、燃料効率改善用焼成体を含む燃料効率改善手段以外の構成は、任意の構成である。これらの任意の構成については、設けられる場所および／または数も適切な範囲で任意に変更できる。
【００４８】
［Ｃ−１．実施形態Ａ］
図１は、本発明の１つの実施形態による燃料効率改善装置を説明する概略図である。燃料効率改善装置１００は、燃料タンク３０から燃焼装置４０に燃料を供給する燃料供給配管に設けられている。
【００４９】
図示しないが、燃料供給配管に対して直列および／または並列に、２以上の燃料効率改善手段１０が設けられていてもよい。燃料供給配管に対して直列および／または並列に、２以上の微小気泡導入手段２０が設けられていてもよい。燃料供給配管には、例えば、任意の適切な燃料送液手段（例えばポンプ）および不純物除去手段（例えばストレーナなどのろ過手段）が設けられていてもよい。
【００５０】
図示例では、燃料タンク３０と燃焼装置４０との間には、燃料供給方向順に、燃料効率改善手段１０、必要に応じて燃料送液手段６１（例えばポンプ）、必要に応じて微小気泡導入手段２０、および必要に応じて冷却タンク６２が設けられている。燃料効率改善手段１０と微小気泡導入手段２０とは、燃料供給方向でこの順に設けられていてもよく、この逆の順に設けられていてもよいが、図示例のようにこの順に設けられていることが好ましい。
【００５１】
図示するように、燃料タンク３０と燃料効率改善手段１０との間の燃料供給配管を燃料供給配管５１、燃料効率改善手段１０と燃料送液手段６１との間の燃料供給配管を燃料供給配管５２、燃料送液手段６１と微小気泡導入手段２０との間の燃料供給配管を燃料供給配管５３、微小気泡導入手段２０と冷却タンク６２との間の燃料供給配管を燃料供給配管５４、冷却タンク６２と燃焼装置４０との間の燃料供給配管を燃料供給配管５５とする。燃料は、これらの燃料供給配管中を、燃料タンク３０から燃焼装置４０に向かって、図中矢印Ａで示す方向に送液される。
【００５２】
図２は、本実施形態による燃料効率改善装置における燃料効率改善手段を説明する概略図である。燃料効率改善手段１０は、代表的には、シリンダー１１に充填された状態の燃料効率改善用焼成体１を含む。燃料効率改善用焼成体１は、上記Ａ項およびＢ項で説明した本発明の燃料効率改善用焼成体である。シリンダー１１の一方の端部は、燃料供給配管５１を介して、燃料タンク３０に連結されている。シリンダー１１の他方の端部は、燃料供給配管５２を介して、燃料送液手段６１に連結されている。
【００５３】
シリンダー１１は、代表的には中空で両端が開口している。シリンダー１１の形状は、代表的には略円筒状または略角筒状である。図示例では、シリンダー１１は略円筒状である。図示例のように、シリンダー１１と燃料供給配管５１および／または５２との連結部分近傍において、シリンダー１１の断面が狭まっていてもよい。シリンダー１１のサイズは適宜設定され得る。シリンダー１１の長さは、例えば５０ｃｍ〜３００ｃｍである。シリンダー１１が略円筒状である場合、燃料供給配管との連結部分である端部におけるシリンダー１１の内径は、例えば１ｃｍ〜２０ｃｍであり、シリンダー１１の中央部における内径は、例えば１０ｃｍ〜１００ｃｍである。シリンダー１１の材料としては、燃料の品質に影響を与えず、かつ、燃料により溶解または腐蝕等しない限り、任意の適切な材料が用いられる。代表的には、ステンレス鋼である。
【００５４】
燃料効率改善用焼成体１は、燃料タンクの容量１００リットルに対して好ましくは１００ｇ〜１０ｋｇ、より好ましくは２００ｇ〜５ｋｇ、さらに好ましくは５００ｇ〜２ｋｇの割合で用いられる。
【００５５】
燃料効率改善用焼成体１は、代表的には、シリンダー１１の内壁面との間に隙間を生じることなく充填されている。図示例では、シリンダー１１の内壁面に沿って、燃料効率改善用焼成体保護手段１２が設けられている。燃料効率改善用焼成体保護手段１２は略円筒状であり、上記略円筒の外径はシリンダー１１の内径と略同一である。さらに、図示例では、燃料効率改善用焼成体保護手段１２の内壁面に沿って、燃料効率改善用焼成体１が充填されている。充填された燃料効率改善用焼成体１は略円柱状であり、上記略円柱の外径は燃料効率改善用焼成体保護手段１２の内径と略同一である。
【００５６】
図示例では、燃料効率改善用焼成体保護手段１２’が、充填された燃料効率改善用焼成体１の燃料送液方向の端部表面を覆って設けられている。燃料効率改善用焼成体保護手段１２’は略円板状であり、上記略円板の直径はシリンダー１１の内径と略同一である。燃料効率改善用焼成体保護手段１２’の外縁部はシリンダー１１の内壁に取り付けられている。
【００５７】
燃料効率改善用焼成体保護手段１２および１２’としては任意の適切な手段を用い得る。燃料効率改善用焼成体保護手段１２および１２’は、代表的にはカーボンメッシュである。上記カーボンメッシュのメッシュサイズとしては、任意の適切なメッシュサイズを用い得る。上記メッシュサイズは、例えば１０メッシュ〜５００メッシュ、好ましくは５０メッシュ〜２５０メッシュである。燃料効率改善用焼成体保護手段１２および／または１２’を設けることにより、燃料効率改善用焼成体１の表面構造を安定に保護することができる。
【００５８】
シリンダー１１の端部と充填された燃料効率改善用焼成体１の端部との間に、ろ過手段１３が設けられ得る。図示例では、シリンダー１１の端部と燃料効率改善用焼成体保護手段１２’との間に、ろ過手段１３が設けられている。ろ過手段１３は略円板状であり、上記略円板の直径はシリンダー１１の内径と略同一である。ろ過手段１３の外縁部はシリンダー１１の内壁に取り付けられている。ろ過手段１３としては任意の適切な手段を用い得る。ろ過手段１３としては、例えばカーボンメッシュおよびステンレスメッシュが挙げられる。上記カーボンメッシュおよびステンレスメッシュのメッシュサイズとしては、任意の適切なメッシュサイズを用い得る。上記メッシュサイズは、例えば１０メッシュ〜５００メッシュ、好ましくは５０メッシュ〜２５０メッシュである。好適なステンレスメッシュとしては、例えば、ＳＵＳ３０４、およびＳＵＳ３１６が挙げられる。
【００５９】
微小気泡導入手段２０としては、微小気泡を燃料に導入する任意の適切な手段を用い得る。微小気泡導入手段２０は、代表的には、微小気泡発生装置２１と気体導入配管２２とを備える。
【００６０】
微小気泡発生装置２１としては、微小気泡を発生する任意の適切な装置が用いられる。微小気泡発生装置２１としては、例えば、気液混合せん断方式微小気泡発生装置、超音波方式微小気泡発生装置、旋回流方式微小気泡発生装置、加圧溶解方式微小気泡発生装置、および微細孔方式微小気泡発生装置が挙げられる。
【００６１】
図示例では、微小気泡発生装置２１は、燃料供給配管５４を介して、冷却タンク６２に連結している。さらに、微小気泡発生装置２１は、気体導入配管２２の一方の端部と連結している。
【００６２】
図示例では、気体導入配管２２の微小気泡発生装置２１と連結していない端部（他方の端部）は大気中に開口している。図示しないが、気体導入配管２２の上記他方の端部は、例えばボンベ（例えば、酸化性の気体を収納したボンベ）に連結していてもよい。気体導入配管２２には、任意の適切な気体導入手段（例えばポンプ）が設けられていてもよい。
【００６３】
図示例では、冷却タンク６２は、燃料供給配管５５を介して、燃焼装置４０に連結している。
【００６４】
循環配管７１は、例えば、燃料効率改善手段１０および微小気泡導入手段２０の少なくとも一方を含む経路、好ましくは燃料効率改善手段１０および微小気泡導入手段２０を含む経路を燃料が循環するように設けられ得る。図示例では、循環配管７１は、冷却タンク６２と燃料タンク３０とを連結している。循環配管を設けて燃料を循環させることにより、燃料効率改善効果が一層高まる。燃料は、循環配管７１中を、冷却タンク６２から燃料タンク３０に向かって、図中矢印Ｂで示す方向に送液される。
【００６５】
燃焼装置４０としては、任意の適切な装置を用いることができ、例えばボイラおよびバーナーが挙げられ、熱機関において用いられる燃焼装置も含まれる。上記熱機関は、外燃機関および内燃機関の何れであってもよい。燃焼装置４０は、間欠燃焼する内燃機関（例えば、火花点火機関、およびディーゼル機関）において用いられ得る。間欠燃焼する内燃機関では、熱エネルギーが運動エネルギーに変換される時間が限られている。その結果、本発明の燃料効率改善装置を用いて燃焼期間を短縮することによって、エネルギー変換効率が劇的に向上する。さらに、上記時間内に完全燃焼しない燃料が低減するので、燃焼の妨げとなるデポジットの生成を抑制できる。その結果燃料の経済性が特に顕著に改善される。
【００６６】
燃料タンク３０から燃料供給配管５１を介してシリンダー１１内に供給された燃料は、シリンダー１１内で燃料効率改善用焼成体１と接触する。燃料は、燃料効率改善用焼成体１による触媒反応を受けた後、燃料供給配管５２を介して燃料送液手段６１に供給される。
【００６７】
燃料送液手段６１に供給された燃料は、燃料供給配管５３を介して、微小気泡導入手段２０に供給される。
【００６８】
一方、気体導入配管２２を介して微小気泡発生装置２１に空気が導入される。微小気泡発生装置２１に導入される気体は、任意の適切な気体であってよい。上記気体としては、例えば、酸化性の気体（例えば、酸素）を含む気体が挙げられる。上記酸化性の気体の分圧としては、例えば２０００Ｐａ以上（例えば２０００Ｐａ〜１０００００００Ｐａ）であり、好ましくは５０００Ｐａ以上であり、より好ましくは１００００Ｐａ以上である。
【００６９】
微小気泡発生装置２１に導入された上記空気は、上記導入された燃料と混合される。その後、微小気泡発生装置２１内で、燃料中に微小気泡を発生させることにより、微小気泡を燃料に導入する。
【００７０】
上記微小気泡の平均直径は、例えば１ｎｍ〜１０μｍであり、好ましくは５ｎｍ〜５μｍであり、より好ましくは１０ｎｍ〜１μｍであり、さらに好ましくは５０ｎｍ〜５００ｎｍである。上記燃料中における上記微小気泡の密度は、例えば１×１０２個／ｍＬ〜１×１０１０個／ｍＬであり、好ましくは１×１０４個／ｍＬ〜１×１０９個／ｍＬであり、より好ましくは１×１０６個／ｍＬ〜１×１０８個／ｍＬである。微小気泡の平均直径および密度の評価は、例えば、燃焼装置への供給時点で行ってもよい。
【００７１】
図示例では、微小気泡導入手段２０において微小気泡を導入された燃料は、燃料供給配管５４を介して、冷却タンク６２に供給される。
【００７２】
冷却タンク６２に供給された燃料の一部は、燃料供給配管５５を介して、燃焼装置４０に供給される。冷却タンク６２に供給された燃料のうち、燃焼装置４０に供給されなかったぶんは、循環配管７１を介して、燃料タンク３０に戻される。循環する燃料の送液速度は、例えば１Ｌ／分〜５００Ｌ／分、好ましくは２Ｌ／分〜１００Ｌ／分、より好ましくは３Ｌ／分〜２０Ｌ／分である。
【００７３】
［Ｃ−２．実施形態Ｂ］
図３は、本発明の別の実施形態による燃料効率改善装置を説明する概略図である。燃料効率改善装置１０１は、燃料タンク３０内に設けられた燃料効率改善手段１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、…を有する。燃料効率改善装置の数は、１以上の任意の数に設定され得る。
【００７４】
燃料効率改善手段１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、…は、燃料タンク３０内に固定されて設けられ得る。このような構成であれば、燃料効率改善手段１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、…が、燃料タンク３０内を移動することが無くなり、例えば熱機関（例えば、車両および船舶に用いられるエンジン）に燃料を供給する場合に特に有用である。図示しないが、固定手段としては、例えば、燃料タンク３０の底部に磁石を固定し、当該磁石の磁力によって燃料効率改善手段１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、…を固定する手段が挙げられる。
【００７５】
燃料効率改善手段１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、…は、燃料効率改善用焼成体１を含む。上記の通り、燃料効率改善用焼成体１は、上記Ａ項およびＢ項で説明した本発明の燃料効率改善用焼成体である。
【００７６】
図４は、燃料効率改善手段１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、…を説明する概略図である。燃料効率改善手段１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、…は、代表的には、ケーシング１６に充填された状態の燃料効率改善用焼成体（図示せず）を含む。例えば、袋に収納された状態の燃料効率改善用焼成体がケーシング１６内に装填されることにより、燃料効率改善用焼成体がケーシング１６に充填されていてもよい（図示せず）。袋としては、例えば、ポリエステル織布、および不織布の袋が挙げられる。
【００７７】
ケーシング１６は、図４に示すように、代表的には直方体状である。図示例では、ケーシング１６は孔１７を有する。孔１７の数および場所は適切な範囲で任意に設定し得る。ケーシング１６が孔１７を有することにより、燃料と焼成体とがより容易に接触する。
【００７８】
ケーシングのサイズは、用いられる燃料タンクの大きさに応じて適宜設定され得る。１つの実施形態においては、ケーシングのサイズは、約３．８ｃｍ×３．８ｃｍ×４５ｃｍの直方体形状である。このような形状は、２００リットルの燃料タンクに配置するのに適したサイズである。ケーシングの材料としては、例えば、上記シリンダーの材料と同様の材料が挙げられる。
【００７９】
［Ｄ．燃料効率改善方法］
本発明の燃料効率改善方法としては、上記燃料効率改善用焼成体に燃料を接触させる焼成体接触工程を有する任意の適切な燃料効率改善方法を用い得る。上記燃料効率改善方法は、微小気泡を燃料に導入する微小気泡導入工程をさらに有していてもよい。ここで、上記燃料効率改善方法の具体的な実施形態については、Ｃ項で述べた燃料効率改善装置の説明が援用できるので、更なる説明は省略する。
【実施例】
【００８０】
以下、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、特に明記しない限り、実施例中の部およびパーセントは重量基準である。
【００８１】
〔実施例１〕
表１の配合比の材料を用い、８０℃で１００分混練し、型枠に入れて粒子状に成形し、赤外線ヒーターを用いて１５０℃で乾燥した。次いで、成形体を焼成窯に入れ、窒素ガスを吹き込みながら１１００℃で焼成し冷却した後に、吸収線量１０００ｋＧｙで電子線照射を行い、焼成体Ａを得た。焼成体Ａの平均粒子径は５ｍｍであった。
【００８２】
【表１】
2015036135.tif 000002
【００８３】
〔実施例２〕
〔焼成体Ａに接触させた後、微小気泡を導入した灯油の着火燃焼特性試験〕
以下のようにして、実施形態Ａと同様の燃料効率改善装置を作製し、上記燃料効率改善装置により灯油を処理した。
【００８４】
まず、焼成体Ａを、図２に示すとおり、円柱状のシリンダー（長さ約１５０ｃｍ、内径約３０ｃｍ）にシリンダーの内壁面との間に隙間が生じないように充填した。ろ過手段１３としてステンレスメッシュ（２００メッシュ、ＳＵＳ３０４）を用い、燃料効率改善用焼成体保護手段１２および１２’としてカーボンメッシュ（２００メッシュ）を用いた。
【００８５】
２００リットルの灯油を貯留可能な燃料タンクに連結している燃料供給配管にシリンダーを接続した。
【００８６】
冷却タンクとしては、２００リットルの灯油を貯留可能なものを用いた。冷却は、冷却タンク周囲に冷却フィンを設け、さらに上記冷却フィンを冷却水槽で冷やすことにより行った。
【００８７】
微小気泡発生装置としては、気液混合せん断方式微小気泡発生装置（商品名「ＢＵＶＩＴＡＳ」、Ｌｉｇａｒｉｃ社製）を用い、空気で構成される微小気泡を発生させた。微小気泡発生装置の使用条件としては、灯油に、平均気泡径が約１５０ｎｍの微小気泡を、約１×１０８個／ｍＬの密度で導入するように設定した。
【００８８】
２００リットルの灯油を、上記燃料効率改善装置を送液速度６Ｌ／分で６時間循環処理させて、サンプルを得た。
【００８９】
上記サンプルを、燃焼試験装置（商品名「ＦＩＡ１００」、ＦＵＥＬ  ＴＥＣＨ社製）による着火燃焼特性試験に供した。燃焼条件はすべて同一とし、燃焼室内の圧力は２０ｂａｒ、温度は４５０℃とした。燃焼試験装置による１２回の噴射を行い、はじめの２回分のデータを棄却して、１０回の噴射・燃焼のデータを取得した。以下に算出または測定されたセタン価、全燃焼期間、主燃焼期間、および最大発熱率時間の値は、上記１０回分のデータの平均値である。
【００９０】
（セタン価）
セタン価は、セタン価が既知の２種の標準燃料を用いてあらかじめ作成された検量線を用いて推定セタン価を算出した。結果を表２に示す。
【００９１】
（全燃焼期間）
燃料が噴射されてから９０％燃焼が終わるまでの時間を測定し、全燃焼期間（ＥＭＣ）を求めた。結果を表２に示す。
【００９２】
（主燃焼期間）
燃焼圧力が基準圧力より０．１ＩＰ（ＩＰ：燃焼最高圧力、約１０ｂａｒ）上昇したときを、主燃焼開始（ＭＲＤ）と定義し、主燃焼開始から９０％燃焼が終わるまでの時間を測定し、主燃焼期間（ＭＣＰ）を求めた。結果を表２に示す。
【００９３】
（最大発熱率時間）
測定された圧力変化から計算により得られる単位時間あたりの熱発生率が、噴射開始以降に噴射開始時の熱発生率（基準値）を超えた時点から、最大値となる時点までの時間を測定し、最大発熱率時間（ＭＲＴ）を求めた。結果を表２に示す。
【００９４】
〔実施例３〕
〔焼成体Ａに接触させた後、微小気泡を導入しない灯油の着火燃焼特性試験〕
微小気泡発生装置を有しない他は実施例２と同様の燃料効率改善装置を循環処理させた灯油をサンプルとして用いた他は、実施例２と同様の方法で着火燃焼特性試験を行った。結果を表２に示す。
【００９５】
〔比較例１〕
〔未処理の灯油の着火燃焼特性試験〕
燃料効率改善装置による循環処理を行っていない灯油を用いた他は、実施例２と同様の方法で着火燃焼特性試験を行った。結果を表２に示す。
【表２】
2015036135.tif 000003
【００９６】
表２に示すように、燃料改質処理を行った燃料（実施例２および３）のセタン価は、未処理の燃料（比較例１）のセタン価に比較して、１ポイント以上の向上が見られた。このことから、上記燃料改質処理により灯油の着火性が向上したことが示された。
【００９７】
表２に示すように、燃料改質処理を行った燃料（実施例２および３）の全燃焼期間および主燃焼期間は、未処理の燃料（比較例１）の場合に比較して、短縮されていた。比較例１に対しての全燃焼期間および主燃焼期間の短縮率、および上記短縮率の平均値を表２に示す。このことから、上記燃料改質処理により灯油の燃焼性が向上したことが示された。さらに、排気ガス中のスモークおよび微粒子が減少した結果、燃焼後期の再燃焼効率が向上したことが示唆された。
【００９８】
表２に示すように、燃料改質処理を行った燃料（実施例２および３）の最大発熱率時間は、未処理の燃料（比較例１）の場合に比較して、短縮されていた。このことから、上記燃料改質処理により灯油の着火から燃焼への移行がよりスムーズになったことが示された。
【産業上の利用可能性】
【００９９】
本発明の燃料効率改善用焼成体、燃料効率改善装置、および燃料効率改善方法は、燃料の燃焼効率をさらに改善し、燃料の経済性をさらに向上させることができる。したがって、本発明の燃料効率改善用焼成体、燃料効率改善装置、および燃料効率改善方法は、例えば燃焼装置に用いる石油燃料（例えば灯油、軽油、およびＡ重油）に特に好適に用いることができる。
【符号の説明】
【０１００】
１  燃料効率改善用焼成体
１０  燃料効率改善手段
１１  シリンダー
１２  燃料効率改善用焼成体保護手段
１３  ろ過手段
１６  ケーシング
１７  孔
２０  微小気泡導入手段
２１  微小気泡発生装置
２２  気体導入配管
３０  燃料タンク
４０  燃焼装置
５１、５２、５３、５４、５５  燃料供給配管
６１  燃料送液手段
６２  冷却タンク
７１  循環配管
１００、１０１  燃料効率改善装置
【図１】
2015036135.tif 000004
【図２】
2015036135.tif 000005
【図３】
2015036135.tif 000006
【図４】
2015036135.tif 000007