(57)【要約】  機能性塗料組成物の遠赤外線効果と、マイナスイオン効果によって、内燃機関の燃焼効率向上、脱臭効性、防錆効果を高めること。  天然珪酸塩類鉱物として鉄電気石、雲母、石英閃緑ひん岩、二酸化チタンと、微量の放射性元素を含むランタン、セリウム、ネオジウム、イットリウム、ジルコニウム、チタニウム、カルシウム、珪素からなる鉱石燃焼酸化物との混合物を合成樹脂化合物に混練した塗料組成物を塗布したマットを用いる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
天然珪酸塩類鉱物として電気石、雲母、石英閃緑ひん岩、二酸化チタンと、微量の放射性元素を含むランタン、セリウム、ネオジウム、イットリウム、ジルコニウム、チタニウム、カルシウム、珪素からなる鉱石燃焼酸化物との混合物を合成樹脂化合物に混練した塗料組成物を塗布したマット。
【請求項２】
上記鉱石燃焼酸化物が、Ｌａ２Ｏ３、ＣｅＯ２、ＳｉＯ２をそれぞれ１０〜２０質量％、Ｎｄ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、Ｃａ０、Ｙをそれぞれ２〜１０質量％含むことを特徴とする上記請求項１記載のマット。
【請求項３】
上記天然珪酸塩類鉱物として電気石を５〜２５質量％、雲母０．５〜５質量％、石英閃緑ひん岩１０〜３０質量％、二酸化チタン２〜１５質量％と、微量の放射性元素を含むランタン、セリウム、ネオジウム、イットリウム、ジルコニウム、チタニウム、カルシウム、珪素からなる鉱石燃焼酸化物２５〜８０質量％との混合物１５〜４５質量部を、合成樹脂化合物１００質量部に混練した塗料組成物を塗布することを特徴とする上記請求項１または請求項２に記載のマット。
【請求項４】
マットの厚みが３〜２０ｍｍ、塗布する上記塗料組成物の塗布量が１９０ｍｍ×２８０ｍｍ当り２０〜３００グラムであり、塗布後にエアーガンを用いて該塗料組成物をマットの深部にまで均一に浸透塗布し乾燥した後、直径２〜１５ｍｍの穴を１９０ｍｍ×２８０ｍｍ当り２０〜８０ヶ所設けたことを特徴とする上記請求項１〜３のいずれか一項に記載のマット。
【請求項５】
上記請求項１〜４のいずれか一項に記載のマットを、内燃機関の空気導入経路内に設置する内燃機関の燃焼性改善方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発生期の活性酸素及び活性水素を同時に発生させるマイナスイオン発生機能を活用することによって、内燃機関の燃焼効率の向上と排ガス中の一酸化炭素、窒素酸化物及びカーボン等の排出を低下させることや、有害な化学物質等の分解効果による無害化と脱臭効果の向上改善を図ることのできる機能性塗料組成物を塗布したマットに関する。
【背景技術】
【０００２】
我が国が抱える燃料輸入による貿易赤字や、大気汚染による生活環境破壊は、国家的に大きな課題となっている。そして、大気汚染は、我が国の目覚ましい経済発展に伴い自動車の保有台数が大幅に増えたことにより排気ガスが増大した結果であって、早急な解決が求められている。
そのため、内燃機関の燃焼効率の向上や、排ガス低減のために触媒を始めとする添加剤を用いる方法、あるいは希土類を使った方法等の研究が進められている。【０００３】
例えば、マイナスイオン発生量が、１立方センチメートル当り３５０個以上のマイナスイオンを発生する空気をつくる塗料を、エアークリーナ室内の内面に塗布して燃焼性を向上した公害物質排出量の低いエンジン用エアークリーナを用い、マイナスイオンから発生する活性酸素により、燃料成分が完全燃焼して燃焼効率が向上し、二酸化窒素化合物および一酸化炭素の低減と併せ、カーボン排出量が著しく低下する技術が知られている（特許文献１）。【０００４】
また、電気石と、微量の天然放射性元素とランタナイド希土類元素を含む二酸化ジルコン原料鉱砂との混合微粉、および光触媒活性二酸化チタンと塗料用バインダーを含有する機能性塗料組成物を用い、内燃機関の空気吸入路の内壁および／またはエアークリーナの内壁にコーティング層を形成することにより、空気中の酸素と水分を活性イオン化して完全燃焼を達成する技術が知られている（特許文献２）。【０００５】
また、光触媒活性を有する酸化チタン微粒子が分散されたシリカの膜であって、且つ多孔質構造を有していることを特徴とする建材用塗膜が知られ、該塗膜は抗菌、防汚、消臭機能を有することが知られている（特許文献３）。【０００６】
また、導電性を有するバインダーに、ガーネットと鉱物焼成酸化物の混合微粉末からなる陰イオンを発生する鉱物を微細粉末化して混合させてなる、コーティング層の状態において定常的に陰イオンを放出することを特徴とする液状組成物が知られ、該組成物は、空気清浄効果、風味改質効果、消臭効果などを有することが知られている（特許文献４）。【０００７】
また、電気石や希土類を使い、空気中の水分を電解してイオン化する特性を利用して、内燃機関の吸気口やフィルターに塗布したり含侵させる方法が知られ、前記空気を活性化させることも知られている。そして、トルマリンの持つ機能特性により、空気中の水分を電解して陰イオンを発生させることが知られている。（特許文献５）。【０００８】
しかしながら、これら内燃機関の吸気口やフィルターからマニホールドまでの距離を考慮すると、マイナスイオン減衰時間から判断してマイナスイオンの発生量が少なく、その効果は十分ではない。また、放射性元素を含む希土類を多く使うとマイナスイオンの発生量は多くなるが、放射線の発生量も多くなることから自然界に与える影響が心配される。
したがって、上記の技術は、いずれも満足できるものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第４４５２３２１号
【特許文献２】特許第３６０３９６１号
【特許文献３】特許第３６７７７６８号
【特許文献４】特開２００６−１７６７４０号公報
【特許文献５】特開２００３−４２０１６号公報
【発明の概要】
【００１０】
本発明は、内燃機関への吸入空気量を変えることなく、放射性元素を含む希土類元素による陰イオン発生効果を最大限に生かしながら、その使用量を極力少なく抑えようとする発明で、放射性元素を含む希土類元素と、電気石、雲母、石英閃緑ひん岩、二酸化チタンとの相乗効果によって空気中に含まれる湿気（水分）を電解してイオン化し、これを利用して、エンジン吸気口からマニホールドまでの空気通過による滞留時間を考慮しても、内燃機関の燃焼効率向上効果を十分に発揮することができる機能性塗料組成物、及びこれを塗布したマットに関する発明である。
また、本発明は、使用用途に応じて各成分の配合比を変えることで防錆効果が高められ、大気中の湿気（水分）によって金属類の表面が酸化されることから生じる錆の発生を抑えることができ、さらには、海水及び淡水が塗布面に接触する環境に於いても還元性が高い状況を作ることで防錆の効果を高めることができる、機能性塗料組成物に関する発明である。
また、発生期の水素及び酸素によって空気中の水分が還元され清々しさが得られると共に、建材等に多く使われている一部の塗料や接着剤に含まれる化学物質（ＶＯＣ）を、発生期の水素及び酸素によって分解し、無害化することができる脱臭性の機能性建材用塗料組成物、及びこれを塗布したマットに関する発明である。
【００１１】
そして、本発明は、以下の点を特徴とする。
１．天然珪酸塩類鉱物として電気石、雲母、石英閃緑ひん岩、二酸化チタンと、微量の放射性元素を含むランタン、セリウム、ネオジウム、イットリウム、ジルコニウム、チタニウム、カルシウム、珪素からなる鉱石燃焼酸化物との混合物を合成樹脂化合物に混練した塗料組成物を塗布したマット。
２．上記鉱石燃焼酸化物が、Ｌａ２Ｏ３、ＣｅＯ２、ＳｉＯ２をそれぞれ１０〜２０質量％、Ｎｄ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、Ｃａ０、Ｙをそれぞれ２〜１０質量％含むことを特徴とする上記１記載のマット。
３．上記天然珪酸塩類鉱物として電気石を５〜２５質量％、雲母を０．５〜５質量％、石英閃緑ひん岩を１０〜３０質量％、二酸化チタンを５〜１５質量％と、微量の放射性元素を含むランタン、セリウム、ネオジウム、イットリウム、ジルコニウム、チタニウム、カルシウム、珪素からなる鉱石燃焼酸化物２５〜８０質量％との混合物１５〜４５質量部を、合成樹脂化合物１００質量部に混練した塗料組成物を塗布することを特徴とする上記請求項１または請求項２に記載のマット。
４．発生期の活性水素ガスと活性酸素ガスを発生する上記１〜３のいずれかに記載のマットによる内燃機関の燃焼効率改善方法。
５．上記１〜４のいずれかに記載のマットを、内燃機関の空気導入経路内に設置し、吸入空気中の酸素および水分を活性イオン化する内燃機関の燃焼性改善方法。
６．上記の機能性塗料組成物を使い、内燃機関の空気導入経路の内壁及びエアークリーナにコーティング層を形成し、吸入空気中の湿気（水分）を電解して活性イオン化し、さらに、鉱物の機能特性で酸素を発生させてなる、内燃機関の燃焼性改善方法。
７．マットの厚みが３〜２０ｍｍ、塗布する上記機能性塗料の塗布量が１９０ｍｍ×２８０ｍｍ当り２０〜３００グラムであり、塗布後にエアーガンを用いて塗料をマットの深部にまで均一に浸透させ塗布し乾燥した後、Ф２〜１５ｍｍの穴を１９０ｍｍ×２８０ｍｍ当り２０〜８０ヶ所設けたことを特徴とする上記請求項１〜３のいずれかに記載のマット。
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、発生期の活性酸素ガスと、活性水素ガスを発生させることにより、様々な効果を発揮する機能性塗料組成物,及びこれを塗布したマットを提供し、従来技術の有する諸問題を解決するものである。
具体的には、機能性塗料組成物が発生期の酸素ガス及び発生期の水素ガスを発生させることにより、内燃機関の燃焼効率を改善する機能性塗料組成物、及びそれを塗布したマットを提供することにある。
すなわち、少量の放射性元素を含む希土類元素等の原料の使用で、また、エアークリーナのフィルターに新たな器具を装着する等の面倒な構成を必要とせずに、高い活性イオン化と、高い燃焼効果を発揮する機能性塗料組成物と、これを塗布した特定形状のマット、及び、これを利用した内燃機関の燃焼効率改善方法を提供することにある。
また、添加物の配合比を変えることで、発生期の酸素ガス及び発生期の水素ガスを使用目的の特性に合わせて適宜の濃度で発生させることにより、脱臭効果を向上した機能性塗料組成物と、これを塗布したマット、及びこれを利用した脱臭効率の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】
【００１３】
本発明は、天然珪酸塩類鉱物として電気石、雲母、石英閃緑ひん岩、二酸化チタンと、これら鉱物の持つ機能特性であるマイナスイオンを発生させるように励起する微弱な天然放射性元素を含む希土類元素の原料鉱砂燃焼酸化物微粉末との混合物を、合成樹脂化合物に混練し、塗布されたコーティング層は発生期の活性水素と活性酸素状態を発生することを特徴とする機能性塗料組成物に関するものである。
空気中の水分（Ｈ２Ｏ）は、湿気分として通常４０〜７３％程度含まれている。この水分は電気特性を有する珪酸塩鉱物の電気石等の二極性鉱物に触れると、活性水素ガスとマイナスイオンを発生することが知られている。
これらの反応分解のメカニズムを式に示す。
Ｈ２Ｏ  （可逆反応）  Ｈ＋＋ＯＨ−・・・・・・・（１）
Ｈ＋＋Ｈ＋  →  Ｈ２・・・・・・・・・・・・・・（２）
Ｈ＋＋Ｈ２Ｏ  →  Ｈ３Ｏ−・・・・・・・・・・・（３）
ＯＨ−＋Ｈ２Ｏ  →  Ｈ３Ｏ２−・・・・・・・・・・（４）
マイナスイオンのＨ３Ｏ２−は、さらに式（５）に示すように活性酸素を発生する。
２（Ｈ３Ｏ２−）  →３（Ｈ２Ｏ）＋１／２Ｏ２・・・・（５）
Ｈ３Ｏ−＋ＯＨ−    →Ｈ２Ｏ＋Ｈ＋＋ＯＨ−    ＨＯ＝−４２１．６ＭＪ／Ｋｍｏｌ【００１４】
次に、発生期の活性水素の自然作用と発生期の活性酸素の酸化燃焼作用について説明する。
活性酸素は式（５）に示すとおり、発生期の活性水素ガスを増やし、発生期の水素ガスの酸化燃焼は、石油成分の炭化水素化合物（Ｃ７Ｈ１６＋１１Ｏ２）の燃焼、すなわち（Ｃ７Ｈ１６＋１１Ｏ２→７ＣＯ２＋８Ｈ２Ｏ）により、空気中の酸素と結合して、炭化水素化合物の燃焼を効率よく促す。
また、ヒドロキシルイオン（Ｈ３Ｏ２−）は、炭化水素化合物に出会うと式（４）に示すとおり、直ちに活性酸素を放出して酸化燃焼をする。この点は、上記特許文献４にも示されているとおりである。
そして、火炎中ではヒドロニウムイオンと水酸イオンは、極めて高い反応熱を生成し、燃焼効率向上に重要な役割を果たす。
以上のとおり、内燃機関での炭化水素化合物の燃焼は、空気中の酸素によるところが大きいが、流入する空気中の酸素だけでは完全な燃焼を達成させることが困難である。そのため、単純に内燃機関の吸入空気量を増やしただけでは、燃焼に必要な炭化水素化合物と空気との混合比のバランスが崩れることから逆効果となる。
したがって、本発明では、通常の空気供給量を変えることなく、本発明にいう機能特性を引き出すこと、すなわち活性水素と活性酸素によって、先ず活性水素の自燃により空気中の酸素と結合して炭化水素化合物の燃焼を促進し、さらに活性酸素による燃焼が酸化燃焼を促進して石油成分を完全燃焼することで燃焼効果が向上することを見出した。【００１５】
以下に、本発明に必須の各成分について、その役割等を詳細に説明する。
（１）電気石
電気石は、電気特性と遠赤外線放射特性を有し、水を活性イオン化する。そして電気石の電解反応については、「固体物理」Ｖｏｌ．２４，Ｎｏ．１２（１９８９）に示されているとおりである。
電気石［一般式ＮａＭ２３Ｍ３６ＢＯ３Ｓｉ６Ｏ１８（ＯＨ・Ｆ）４］の電気特性は、永久電極と呼ばれる特殊な有極性結晶体を有し、粉砕した微細粒子であっても、それぞれが独立した有極性結晶体である。この結晶体は対極する両極の一端が正極、反対側が負極となり、この電極は常温で消滅することのない永久電極となっている。すなわち、天然珪酸塩類鉱物である鉄電気石は、二極性結晶として知られ、粉砕した微粉末が、それぞれ独立した二極性結晶体を有する（例えば、特許第２８５２３２２号参照）。
本発明では、電気石として鉄電気石［ＮａＦｅ３Ａｌ６ＢＯ３Ｓｉ６Ｏ１８（ＯＨ・Ｆ）４］の微細粉末（平均粒度５μm以下９８％）を用いることが望ましい。この微細粉末に空気中の水分が接触すると、直ちに水（Ｈ２Ｏ）は、水素イオン（Ｈ＋）と水酸イオン（ＯＨ−)に解離され、また水酸イオンは水和され、ヒドロキシルマイナスイオン（Ｈ３Ｏ２−）に変換される。さらにヒドロキシルマイナスイオンＨ３Ｏ２−は石油成分である炭化水素化合物に出合うと活性状態の酸素（Ｏ２）に変化し、燃焼を促進すると考えられている（特許第３２８６３０７号公報参照）。【００１６】
そして、上記特許や固体物理学の文献などで明らかな様に、電気石が空気中の湿気(水分)である水と接触することで生じる電気石の電極荷電圧は、２ＥＶ〜１０ＥＶ（３.２×１０−１２〜１.６×１０−１１ＣＧＳｅｒｇ）と極めて低く、水の分解圧（理論値０.７Ｖ）以下の微弱な電気分解をする時に、水（Ｈ２Ｏ）より発生期の水素ガスＨ２（２Ｈ２＋ｅ→２Ｈ→Ｈ２）を生じ、一部は周辺の水分子と結合し、ヒドロニウムイオンＨ３Ｏ＋を生成する（Ｈ＋＋Ｈ2O→Ｈ3O＋）。そして、残った水素イオンＯＨ−は、周りの水分子（Ｈ２Ｏ）と結合してヒドロキシルイオン（Ｈ３Ｏ２−）となる。
また、電気石は、上記ヒドロキシルイオン（Ｈ３Ｏ２−）を分解して活性酸素を発生することが知られている。ヒドロニウムイオンと水酸イオン（ＯＨ−）は、火炎中に於いて一般のラジカル反応より速く、極めて高い燃焼熱を発生することが知られている。【００１７】
電気石（鉄電気石）の電気特性は上記のとおり微弱電界作用を示すが、静置状態においてより多くのマイナスイオンを発生させるためには、作用を励起させるための外的なエネルギーを付与するための物質、すなわち、微弱な天然放射性元素を含むランタノイド系希土類元素の原料鉱砂燃焼酸化物を混入させることが最も有効である。
そして、電気石に、マイナスイオンを発生させるように励起する微量の放射性元素を含むランタン、セりウム、ネオジウム、イットリウム、ジルコニウム、チタン、カルシウム、珪素、からなる鉱石（希土類鉱石）の燃焼酸化物等を添加することで、それぞれを単独使用する場合と比較して、マイナスイオンを多く発生させることが可能となる。【００１８】
（２）雲母
本発明に用いる機能性塗料においては、雲母を必須の成分とする。
雲母は、本発明の機能性塗料を塗布する際に、微粉末状態の電気石と希土類鉱石が接触することを避けるために、及び、電気石の二極性の特性をより高めるために用いる。
絶縁性を有する雲母(マイカ)の微粉末を添加混合して合成樹脂バインダーに練り込み、極を分散させることによりコーティング層より多量の活性酸素と活性水素の発生が可能となる。
混合微粉末中において、天然珪酸塩鉱物の電気石と雲母の含有率が規定した量を超えた場合、希土類鉱物の微量の放射性元素を含むランタン、セリウム、ネオジウム、イットリウム、ジルコニウム、チタニウム、カルシウム、珪素からなる酸化物の含有量が低くなり、塗膜層からの高いマイナスイオン発生量は期待できない。したがって、このような塗料を使ってエンジンクリーナ室の内壁やマニホイールドのゴム製の継ぎ手の外壁等の所定箇所に機能性塗料を塗布しても大きな効果を得ることはできない。【００１９】
さらに、雲母を使用せずに、天然珪酸塩類鉱物として鉄電気石、及び微量の放射性元素を含むランタン、セリウム、ネオジウム、イットリウム、ジルコニウム、チタニウム、カルシウム、珪素からなる鉱石燃焼酸化物との混合微粉末を、合成樹脂化合物に練り込んだ場合は、自然に発生するイオン発生量と殆ど同じ程度のマイナスイオン発生量しか得られなかった。すなわち、コーティング層のマイナスイオン発生の効果がなく、燃焼効率の向上効果は期待できなかった。
このように、雲母を使用した場合と、使用しなかった場合のイオン発生量の差は大きく、雲母の電気特性である絶縁性が、機能性塗料全体の特性を大きく左右することが明らかとなった。【００２０】
（３）石英閃緑ひん岩
本発明者らは、励起作用をより効率的に行うために、電気石に加えて、還元性が高い特性を有する物質として、石英閃緑ひん岩（医王石ともいわれている。）を併用することが極めて有効であることを見いだした。
石英閃緑ひん岩は、火成岩の一つで石英などの斑晶を含み、花崗岩の周縁として出現する。組成構成は、完晶質斑状組織であり、微細な多孔質を持つ。そして石英閃緑ひん岩は、微量のラドンを含み、遠赤外線作用が有り、多孔質のため、多孔質空間から大量の酸素を徐々に放出することができる。
石英閃緑ひん岩は、ミネラルイオンとしてＦｅ３＋、Ｎａ＋、Ｃａ２＋、Ｋ＋、Ｍｇ２＋、Ｈ２Ｏ＋及びＨ２Ｏ−をそれぞれ含むことを特徴とし、その成分分析結果を、表１に示す。【００２１】
【表１】
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さらに、石英閃緑ひん岩は、ミネラルイオンとしてＦｅ３＋、Ｎａ＋、Ｃａ２＋、Ｋ＋、Ｍｇ２＋、イオン状シリカ、塩化物イオン、リン酸イオン、硝酸イオン、硫酸イオン等を含むことを特徴とし、空気中の湿気(水分)と接触するとマイナスイオン効果がある。【００２２】
本発明者らは、石英閃緑ひん岩を添加することにより、これを含まない機能性塗料、例えば、先に示した特許文献２（特許第３６０３９６１号）記載の機能性塗料より、内燃機関の燃焼効率が向上することを確認している。
そして、本発明において規定するとおりの特定の組み合わせである、石英閃緑ひん岩と、天然珪酸塩類鉱物として鉄電気石、雲母、二酸化チタン、微量の放射性元素を含むランタン、セりウム、ネオジウム、イットリウム、ジルコニウム、チタン、カルシウム、珪素、からなる鉱石（希土類鉱石）の燃焼酸化物との混合微粉末を、バインダーである合成樹脂化合物に練り込んで塗布したコーティング層から、発生期の酸素及び発生期の水素が多く発生することを確認した。【００２３】
すなわち、珪酸塩類鉱物の電気石（鉄電気石）と雲母、さらに石英閃緑ひん岩と、これら鉱物の持つ機能特性のマイナスイオンを発生させるように励起する微弱な天然放射性元素を含むランタノイド希土類元素のランタン、セリウム、ネオジウム、イットリウム、ジルコニウム、チタニウム、カルシウム、珪素からなる原料鉱砂燃焼酸化物のそれぞれの微粉末（平均粒径３μｍ程度）を、合成樹脂化合物エマルジョンに練り込んでマイナスイオンの発生量を測定したところ、発生量に顕著な効果があることが確認された。
そして、これらの混合物を合成樹脂化合物エマルジョンに添加することで、マイナスイオンの発生を励起すると共に、空気中の酸素を活性化して燃焼効率を著しく向上させることができる。
本発明混合物の、マイナスイオン測定結果を、表２に示す。表２は、本発明の機能性塗料の使用目的別の、含有量に対するマイナスイオン発生量を示すデータである。【００２４】
【表２】
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なお、上記（１）は燃費改善機能性塗料の一例を示すマイナスイオン発生量を、
（２）は防錆塗料の一例を示すマイナスイオン発生量を、
（３）は防臭・脱臭機能性塗料の一例を示すマイナスイオン発生量を示す。【００２５】
（４）二酸化チタン
本発明に用いる機能性塗料においては、二酸化チタン、すなわち光触媒活性二酸化チタンを必須の成分とする。
光触媒活性二酸化チタンのヒドロキシルラジカル（・ＯＨ）表面活性について説明する。
光触媒活性二酸化チタンの反応メカニズムについては、一般に以下のように考えられている（「光触媒のしくみ」日本実業出版（２０００．１０）参照）。
二酸化チタン（ＴｉＯ２）が紫外線などの光波（１５０μm以上）電磁波を吸収し、電子（ｅ−）と正孔（ｈ＋）が二酸化チタン内部に生成する。これを式(１)に示す。
ＴｉＯ２＋λ（電磁波）→ｅ−＋ｈ＋(１)
式(１)のｈ＋（正孔）は、空気中の水分（Ｈ２Ｏ）と反応してヒドロキシルラジカル（・ＯＨ）を生じる。これを式(２)に示す。
ｈ＋＋Ｈ２Ｏ→・ＯＨ（ＯＨ−）＋Ｈ＋(２)
式(１)および式(２)に示す二酸化チタン触媒反応式は、太陽光線や紫外線による反応式であるが、本発明においては、電気石の遠赤外線放射エネルギー（電磁波）と併せ、微量の天然放射性元素とランタナイド希土類元素を含む二酸化ジルコン原料鉱砂の有する天然放射エネルギー（電磁波）により励起され、空気中の水分がヒドロキシルラジカル（・ＯＨ）を生成し、これが活性酸素に変換されて燃焼を促進する。【００２６】
従来の方法では電気石の電解反応が微弱で、活性イオン化速度が低く、かつ活性イオンの発生量が少量であるため、電気石単独では内燃機関の燃焼効率向上効果が低い。
本発明者等の研究により、電気石の電解反応を活発化する手段として、電気石、望ましくは鉄電気石と、雲母、石英閃緑ひん岩、上記鉱石燃焼酸化物との混合微粉、及び光触媒活性二酸化チタンを、塗料組成物中に含有させることにより、コーティング層の状態において、（あ）電気石、石英閃緑ひん岩の電気特性が二酸化ジルコン原料鉱砂により励起されて電解反応が高まり、（い）電気石、石英閃緑ひん岩の遠赤外放射エネルギー（電磁波）と微量の天然放射性元素とランタナイド希土類元素を含む二酸化ジルコン原料鉱砂の天然放射エネルギー（電磁波）による励起作用により、光触媒活性二酸化チタンのヒドロキシルラジカル（・ＯＨ）活性が高まり、（う）電気石、石英閃緑ひん岩と光触媒二酸化チタンの相乗励起作用により、活性イオン化速度を速め、かつイオン発生量を増加することがわかった。【００２７】
本発明は、光触媒活性二酸化チタンのヒドロキシルラジカル表面活性が、太陽光線や紫外線などの光エネルギーではなく、電気石、石英閃緑ひん岩の有する遠赤外線放射エネルギーと、天然放射性元素とランタナイド希土類元素を含む原料鉱砂燃焼酸化物の放射エネルギー（電磁波）により励起されることを見出した。
そしてこれにより、活性イオン化速度を速めてイオン発生量を増加することを可能にし、内燃機関の燃焼効果、消臭効果等が向上することを見いだして本発明を完成するに至った。
本発明に用いられる光触媒活性二酸化チタンは、結晶型に限定されるものではないが、アナターゼ型、アモルファス型、ブルッカイト型、ルチル型の二酸化チタンが用いられ、また粒径は０.０００１ないし０.２ミクロンのものが好ましい。これらの光触媒は、表面に白金、ロジウム、ルテニウム、銀、銅、亜鉛などの金属が担持されていてもよい。【００２８】
（５）微量の放射性元素を含むランタン、セリウム、ネオジウム、イットリウム、ジルコニウム、チタニウム、カルシウム、珪素からなる鉱石燃焼酸化物
本発明の、微量の天然放射性元素とランタナイド希土類元素を含む原料鉱砂の成分は、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｐ２Ｏ５、ＳｉＯ２、Ｆｅ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、ＣｅＯ２、ＣａＯ、Ｎｄ２Ｏ３、Ｐｒ６Ｏ１１、Ｙ２Ｏ３、Ｋ２Ｏ、Ｃｄ２Ｏ３、Ｓｍ２Ｏ３、ＭｏＯ３などであり、その他、極微量の天然放射性元素である酸化トリウム（ＴｈＯ２）を含有する。
これらのうち、主要な成分の組成（質量組成比）は次のとおりである。Ｆｅ２Ｏ３ ２０〜３０％、ＣｅＯ２、Ｐ２Ｏ５、ＳｉＯ２  １０〜２０％、Ｌａ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＣａＯ  ２〜１０％、ＴｈＯ２
１〜６％（望ましくは２〜５％）。
希土類元素は、微量ながら放射性物質を含有するが、自然の河床から得られた崩壊性の物質であることから、危険性も低く、さらに本発明においては他の成分をも併用することから、使用量を極力抑えることとしている。そして、上記鉱石燃焼酸化物は、例えば、中国貴洲省にある曹渡河の河床鉱区から採取され、市販されているものである。
なお、上記鉱石燃焼酸化物の天然放射線濃度（電磁波）が、文部科学省指導による安全基準値以下であり、その使用において安全であることを、東京都立産業技術センターにおける測定により確認している。【００２９】
（６）合成樹脂化合物（バインダー）
本発明の塗料組成物の合成樹脂化合物（バインダー）としては、天然ゴムラテックス、アクリル樹脂、シリコン樹脂、シリコンゴム、ラテックス、エポキシ酢酸ビニル樹脂、エポキシ樹脂、アクリルフッ素樹脂等の樹脂を、有機あるいは無機材料の溶媒と共に用いることができるが、このための樹脂としては、アクリル系樹脂が望ましい。
さらにこれらの樹脂は、水性塗料バインダー、あるいは水性樹脂エマルジョンとして用いることが望ましい。
水性樹脂エマルジョンとする場合は希釈剤が水であるから、有機溶媒と比較して火災の恐れが少なく、低毒性で有機溶媒のような不快臭が無い。また乾燥も速い。
これに適した樹脂としては、エチレン−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体などの酢酸ビニル系エマルジョン、スチレン−ブタジエン系エマルジョン、アクリル系エマルジョンなどが挙げられ、これらは適宜、選択して用いられる。【００３０】
本発明においては、マイナスイオンを効果的に発生させるために、受容体として負に帯電する樹脂を用いることが好ましく、本発明のバインダーとしては、特に、アクリル酸エステル共重合体系のエマルジョン樹脂が望ましい。
本発明の合成樹脂化合物（バインダー）には、積極的に導電性を付与しても良い。
バインダーに一定範囲の導電性を保持させるために使用する導電性物質としては、金属微粉末を使用することができ、例えば、銀、銅、その他の導電性微粉末、炭素繊維微粉末、及び、チタン酸カリウムのウイスカー等を、樹脂に適量添加して使用することができる。
導電性物質の種類によって異なるが、これらを使ったコーティング層の表面固有抵抗を、１０５〜１０８Ωｃｍの範囲として適度の導電性を持たせると、塗料に添加されているマイナスイオン発生鉱物から、多量のマイナスイオンを発生させることができる。
導電性付与材料としては、使用用途に応じて添加量を変えやすいことから、粉末状炭素繊維が好ましく、これにより、様々な使用目的に合わせた利用方法が得られ適用範囲が広がる。
さらに、本発明の塗料組成物には、通常塗料に加えられる添加物、例えば顔料、粘度調整剤、レベリング剤、沈降防止剤、可塑剤、界面活性剤、防錆剤等を任意の割合で添加することができる。
また、本発明の塗料は、上記水性塗料の他、油性塗料、酒精塗料、セルロース塗料としても広範囲に適用できる。【００３１】
（７）各成分の配合
本発明においては、表２に示すように、添加率(配合比)を変えることで、例えばエンジンの燃焼効率向上に寄与するために必要なマイナスイオン発生量や、臭気低減効果、防錆効果の向上に寄与するために必要なマイナスイオン発生量等、それぞれの利用用途に応じたマイナスイオン発生量が得られることが確認できた。
また、添加物の配合比を変えることで、微量の放射性元素を含む鉱石燃焼酸化物粉の使用量を下げることが可能となる。
したがって、本発明における機能性塗料の一例として、発生期の酸素ガスと発生期の水素ガスの活性を促進するために、電気石５〜２０質量％、雲母０．５〜３質量％、石英閃緑ひん岩５〜５０質量％、二酸化チタン１〜２０質量％からなるこれら鉱物の混合物１００質量％に対し、これら鉱物にマイナスイオンを発生させるように励起する天然放射性元素を含むランタノイド希土類元素のランタン、セリウム、ネオジウム、イットリウム、ジルコニウム、チタニウム、カルシウム、珪素からなる鉱石燃焼酸化物１０〜６５質量％を混ぜて混合物とする。
そしてこの混合物１０〜７０質量部に、合成樹脂化合物エマルジョン１００質量部を練り込んで機能性塗料とすることができる。【００３２】
また他の望ましい例として、鉄電気石を５〜２５質量％、雲母０．５〜５質量％、石英閃緑ひん岩１０〜３０質量％、二酸化チタン２〜１５質量％と、微量の放射性元素を含むランタン、セリウム、ネオジウム、イットリウム、ジルコニウム、チタニウム、カルシウム、珪素からなる鉱石燃焼酸化物２５〜８０質量％との混合物１５〜４５質量部を、合成樹脂化合物エマルジョン１００質量部に混練した塗料組成物とし、これをマットに塗布することができる。
さらに、本発明の天然珪酸塩類鉱物である、電気石、雲母、石英閃緑ひん岩、二酸化チタンと、これら鉱物の持つ機能特性のマイナスイオンを発生させるように励起する上記鉱石燃焼酸化物の励起材の微粉末の平均粒度は、３μｍ以下とし、添加する鉱物の粒径を揃えることが望ましい。
そして、コーティング層の塗膜状態において微粉末化による粒径を揃えることで微粉末鉱物の表面固有抵抗が適度の導電性を有するものとすることができる。【００３３】
（８）マット（イオンマット）
本発明の機能性塗料を塗布したマットは、イオンの発生量が１万個以上のものとすることが望ましい。
そのため、様々な試験の結果、機能を十分発揮するためには、イオンマットの基材としてはヤシガラを固めたものが適していることが判明した。
マットの製造は、機能性塗料の各成分を所定量ずつ混合して攪拌し、その後、マットの表裏にローラで塗布する。さらに、マットの編み目がふさがらないように、エアーを吹きつけ乾燥、圧縮する。
ヤシガラマットに必要な所定の要件としては、マットの厚みが３〜２０ｍｍ、望ましくは５ｍｍ程度であること。塗布する機能性塗料の塗布量は、標準的なマットのサイズである１９０ｍｍ×２８０ｍｍ当り２０〜３００グラム、望ましくは２００グラム程度である。
そして、機能性塗料をマットに塗布後、エアーガンを用いて均一にエアーを当てて塗布した塗料をヤシガラマットの深部（中心部）にまで均一に万遍なく浸透させて塗布し、さらに乾燥させる。
その後、内燃機関へのマット挿入で二次的な弊害として考えられる吸入空気量の不足を解消し、既定の空気供給量を確保するために、Ф（直径）２〜１５ｍｍ、望ましくはФ４〜８ｍｍの穴を、１９０ｍｍ×２８０ｍｍ当り２０〜８０ヶ所、望ましくは３９ヶ所程度設ける。
【発明の効果】
【００３４】
本発明の機能性塗料を塗布したマットを用い、発生期の活性水素と活性酸素を同時に発生させるマイナスイオン発生機能を活用することによって、内燃機関の燃焼効率の向上と、排ガス中の一酸化炭素、窒素酸化物、カーボン等の排出量を低下させることができる。
また、防錆効果の飛躍的な改善や、さらには、有害化学物質等の分解効果による無害化と脱臭効果の向上改善を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】図１は、イオンマットの装着図（１）である。
【図２】図２は、穴なしのイオンマットである。
【図３】図３は、穴ありのイオンマットである。
【図４】図４は、イオンマットの装着図（２）である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
本発明の機能性塗料を、図４に示す２−１及び２−２の内燃機関のエアークリーナ内壁に塗布し、さらにマニホールドをつなぐゴム製の通気管（図示しない）の内壁又は外壁に塗布し、コーティング層を形成する。
本発明者らは、該塗料を図４の２−１及び２−２の内壁に塗布してコーティング層を形成したエアークリーナによるエンジン燃焼テストを試みた。
その結果、エンジン給気中の湿気（水分）の電解反応により、発生期の活性水素ガスと活性酸素ガスの発生が活発になり、同時に空気の通過時間による減衰低下を防ぐためマニホイールをつなぐゴム製の通気管（図示しない）内壁及び外壁に本発明の塗料を塗布したことにより、燃焼効果が著しく向上し、これにより排気ガスに含まれる窒素酸化物、とカーボンの排出量が減少したことを確認した。
さらに、本発明者らは、該塗料を、ヤシガラで作られる平板状のマットに塗布するだけで、エアークリーナの内壁に塗布しなくても、塗布以上の効果を得ることができる新たな商品を開発した。
【００３７】
該イオンマットは、図４の３に示すとおり、従来のエアーフィルター４の前側（吸気口側）に装着するだけで、燃焼効率の向上が可能であることを確認した。
前記の実験により、本発明者らは、図４に示すイオンマット３は、細い繊維の固まり（平板）で、このことから実際の表面積と比較して数十倍に表面積が広がることから空気（水分）との接触面が多くなることで、より大きな効果を得ることができ、さらに、エアークリーナ図４の２−１及び２−２の内壁及びマニホールドをつなぐゴム製の通気管（図示しない）内壁及び外壁に塗布することで、燃焼効率の向上がさらに顕著であることを確認した。
イオンマット図４の３は、ヤシガラ繊維の固まり（平版）で、吸入空気（水分）との接触面は細い繊維の表面積の総和となることから、単純に接触面積が大きくなる。
【００３８】
電気石の電極は、外部から電場を加えて作られたものでは無く、外部電場によって影響を受けないことから永久磁場を持つものである。従って大気の温度や水中に於いても、微弱ではあるが電気分解を生じ、この時の発生期の水素ガスにより電流を作る。このことから、吸入空気が該イオンマットを通過（接触）することで接触面積が拡大し、さらに細かい繊維状の塊のため、空隙を通過する際の吸入空気圧による圧電効果が向上し、従ってより多くのマイナスイオンが発生する。
以下に、本発明の実施例を示す。
【実施例１】
【００３９】
（燃焼改善について）
燃焼効率改善用塗料をエアークリーナに用いた場合
初めに、本発明の塗料を、図４に示すエアークリーナ２−１、及び、２−２の内壁に塗布しない状態で走行テストを行った。次に、該塗料をエアークリーナ２−１、及び、２−２の内壁に塗布し、順に方法を変えて走行テストを実施した。
テスト車は、トヨタクラウン（３０００ｃｃ、走行距離１５万８，０００Ｋｍ）を使用し、エアークリーナ図４の、２−１及び２−２の内壁、及び、マニホイールをつなぐゴム製の通気管（図示しない）の内壁及び外壁に、本発明の塗料を塗布して走行テストを行った。その結果を表３に示す。
その際の塗料組成は以下のとおりである。
電気石２５質量部、雲母０．７質量部、石英閃緑ひん石（医王石）１５質量部、二酸化チタン７質量部と、鉱物の持つ機能特性であるマイナスイオンを発生させるように励起する微弱な天然放射性元素を含むランタノイド希土類元素のランタン、セリウム、ネオジウム、イットリウム、ジルコニウム、チタニウム、カルシウム、珪素から成る鉱石燃焼酸化物の混合物３５質量部とを混合した。そして、この混合物を、それぞれ１０、２０、３０質量部有する混合物と、合成樹脂化合物エマルジョン１００質量部を練り込んで、表３に示した測定に用いる塗料とした。【００４０】
【表３】
2015056298.tif 000005
【００４１】
テストコースでの走行テストの結果、例えばバインダー樹脂１００質量部に対して混合粉末１０質量部のコーティング層を形成し、平均速度１００Ｋｍ／ｈで走行した際に、未塗布の場合は８．５Ｋｍ／リットルであったが、塗布した場合の走行距離は１０．８Ｋｍ／リットルと改善された。
また、バインダー樹脂１００質量部に対して混合粉末３０質量部のコーティング層を形成し、平均速度１２０Ｋｍ／ｈで走行した際に、未塗布の場合は８．２Ｋｍ／リットルであったが、塗布した場合の走行距離は１３．０Ｋｍ／リットルと改善された。
このことから明らかなとおり、本発明の燃焼効率改善用塗料組成物を用いることにより、塗膜のコーティング層の表面に含湿空気が接触して、マイナスイオンである発生期の活性水素及び活性酸素が同時に発生する。そして、活性水素の自燃と活性酸素による酸化燃焼を高める相乗効果により、燃料の完全燃焼が行われることから、排ガス中の一酸化炭素とカーボン（煤）粒子が低減したが、環境への影響は少なく、改善効果は大きなものである。
【実施例２】
【００４２】
次に、上記実施例１のバインダー樹脂１００質量部に対して混合粉末２０質量部の塗料を、ヤシガラマットに塗布してイオンマット（図２に示す穴なしマット）を作成し、図１及び、図４の３に示す箇所に、イオンマットを装着して走行テストを行った。
テストは、前記のテストと同様、トヨタクラウン３０００ccを用いたが、その結果を表４に示す。【００４３】
【表４】
2015056298.tif 000006
走行実験の結果、バインダー塗料１００質量部に対し、混合粉末２０質量部のコーティング層を、図４に示すエアークリーナ２−１及び２−２の内壁に塗布し、本発明のイオンマットを図４の３に示す通り、従来のエアーフィルター４の前側（吸気口側）に装着して平均速度１００Ｋｍ／ｈで走行したところ、走行距離は１６．５Ｋｍ／リットルと改善された。【００４４】
上記実施例から明らかなとおり、本発明の燃焼効率改善用塗料組成物をエアークリーナ内壁に塗布した上に、本発明のイオンマットを用いることにより、塗膜のコーティング層の表面に含湿空気が接触し、さらに、イオンマット（図２に示す穴なしマット）に吸入空気が同時に接触することで、マイナスイオンである発生期の活性水素及び活性酸素がより多量に発生することが確認できた。
さらに、活性水素と活性酸素による酸化燃焼を高める相乗効果により、燃料の完全燃焼が行われることから、排ガス中の一酸化炭素とカーボン（煤）粒子が低減し、環境への効果は顕著なことが確認できた。
【実施例３】
【００４５】
本発明者らは、２０１３年８月５日から８月１０日までの６日間を掛け、九州１周無給油２，０００Ｋｍエコチャレンジに参加した。
参加条件は車種及び排気量に関係なく、それぞれの車種でカタログに記載されるガソリン給油量（満タン状態）まで給油し、給油口を一旦封印した後２，０００Ｋｍを走行して、実際に1リットル当たりの走行距離を競うものである。
今回使用した車両は、トヨタプリウス・ＦＮＯ  ＮＨＷ２０−３５８９２０７、登録番号：久留米３００ふ６８−６３を使用した。メーカーカタログでは３５Ｋｍ／リットルであり、過去のチャレンジ記録の燃費は４４．７Ｋｍ／リットルであったが、今回の記録は燃料を満タン（４１．５リットル）に搭載して５６．６Ｋｍ／リットルと記録的な実走距離を達成した。
【実施例４】
【００４６】
本発明者らは、本発明の塗料の黒煙防止の効果を確認するために、平成２１年６月２３日に久留米大学に依頼して、本発明の塗料をエアークリーナに塗布し、黒煙の排出量を確認するために、４トンディーゼルトラックを使って測定を行った。
その結果を、表５に示す。
【表５】
2015056298.tif 000007
測定は、久留米工業大学の交通機械工学科に依頼し、測定方法は検知管法を用いて行った。
黒鉛の濃度は、アイドリング時において、本発明の機能性塗料の塗布前は、７．８％であったものが、塗布後は、４．０％に低減していた。
また、黒鉛の濃度は、フルスロットル時において、本発明の機能性塗料の塗布前は、１７．４％であったものが、塗布後は、９．０％に低減していた。
さらに、黒鉛の濃度は、フルハーフ時において、本発明の機能性塗料の塗布前は、３３．０％であったものが、塗布後は、２２．０％にそれぞれ低減していた。
測定の結果から明らかなように、本発明の機能性塗料を使うことで排ガスに含まれる黒鉛（煤）の減少が見られることから、生活環境に与える効果（ＰＭ２．５の減少）、すなわち、大気汚染の改善効果が大きい。
【実施例５】
【００４７】
実施例４の久留米大学の実験では、塗料をエアークリーナに塗布し、イオンマットは使用しなかったことから、次に、本発明者らは、新たに購入した４トントラックの新車（実走行距離０Ｋｍ）を使って排ガス中の黒鉛の計測を行った。
走行実験では、本発明のイオンマットを装着しない場合と、装着した場合の実走行実験を試みた。
測定の結果、本発明のイオンマットを装着前の測定結果は０．０２ｍ−１であったのに対し、装着後の測定値は検出限界以下であった。新車の規制値は０．５ｍ−１であり、しきい値は０．４ｍ−１となっている。従来は、検出限界以下とする技術はなく、最良のものでも０．０２ｍ−１とされていたが、本発明のイオンマットを装着したことで、排ガス中の黒鉛が検出限界以下となったことは大きな成果である。
なお、本測定に当っては、装着前及び装着後の走行距離は各々８０Ｋｍを走行した後に測定を行い、穴なしイオンマット装着前及び装着後の排ガス中の黒鉛の計測結果を表６に示す。
測定の結果、本発明の機能性塗料及びイオンマットを使うことで排ガスに含まれる黒鉛（煤）の減少が見られることから、生活環境に与える効果（ＰＭ２．５の減少）が期待され、大気汚染の改善効果が大きいと期待できる。
【表６】
2015056298.tif 000008
【実施例６】
【００４８】
本発明者らは、他のメーカーの車種を保有する複数のオーナーに協力を求め、実証走行実験を拡大して試みたところ、燃費改善（向上）に「ばらつき」があることが判った。
燃焼性改善のための製品には、ばらつきのない同一の品質と高い効果が求められることから、その原因を解決するために研究を進めた結果、エンジンの理想的な空気量が不足していることが判明した。これに対しては、イオンマットの形状に改良を加え、直径Ф５ｍｍの穴をイオンマットに施し、再度、実証走行実験を行った。
この実施例において使用した車両は、トヨタカローラ１９９６年制のセダンタイプの乗用車で、走行距離が８７，９５０Ｋｍの古い車両を使って実証実験を行った。
テストは、走行条件を同じ条件、すなわち、同じ時間帯、同じ走行距離（２００Ｋｍ）、同じ経路として実験を行った結果、イオンマットなしでは１３．１Ｋｍ／リットルの結果であったが、「穴なしイオンマット」を装着した場合は、１４．１８Ｋｍ／リットルで、７．５％（１．０８Ｋｍ／リットル）の燃費向上が確認できた。
そして、さらに改良を加えた「穴あきイオンマット」を同車に装着して、同様の条件で走行実験を行った所、１９．１９Ｋｍ／リットルとなり、装着後の改善効果は1リットル当たり５．４３Ｋｍ／リットルと走行距離が延びて、３５．３２％の改善が確認できた。【００４９】
様々な試験の結果、イオンマットの条件は、マットの厚みが３〜２０ｍｍ、望ましくは５ｍｍで、塗布する該機能性塗料の塗布量は１９０ｍｍ×２８０ｍｍ当り２０〜３００グラム、望ましくは２００グラムであった。
そして、マット塗布後に、エアーガンを用いて均一にエアーを当てて塗布した塗料をヤシマットの深部（中心部）まで均一に万遍なく塗布し、乾燥した後、Ф２〜１５ｍｍ、望ましくはФ４〜８ｍｍの穴を、１９０ｍｍ×２８０ｍｍ当り２０〜８０ヶ所、望ましくは３９ヶ所設けることにより、マット挿入で二次的な弊害として考えられる吸入空気量の不足は穴をあけることで、既定の空気供給量を確保することが可能となった。【００５０】
実証実験の結果、すなわち、塗布及びマット等を全く施さない車両と、該塗料塗布・穴なしマット・穴あきイオンマットのそれぞれの１リットル当たりの走行距離を表７に示す。
【表７】
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走行実験の結果、例えば内燃機関内部にコーティング層を形成し、平均速度１００Ｋｍ／ｈで走行した際に、未塗布の場合は１１．５Ｋｍ／リットルであったが、塗布した場合の走行距離は１７．３Ｋｍ／リットルと改善された。
また、平均速度８０Ｋｍ／ｈで走行した際に、未塗布の場合は１１．８Ｋｍ／リットルであったが、穴なしマットを使用した場合の走行距離は１７．５６Ｋｍ／リットルと改善された。
さらに、平均速度１２０Ｋｍ／ｈで走行した際に、穴なしマットを使用した場合は１８．５Ｋｍ／リットルであったが、穴ありマットを使用した場合の走行距離は２１．５６Ｋｍ／リットルと改善された。
条件は、1回あたりの走行距離はそれぞれ２００Ｋｍ、各走行は全て同じ道路と同じ時間帯で行った。
【実施例７】
【００５１】
本発明のイオンマットを、クリーナーに装着した状況を想定して、イオンマットの穴なしタイプと、穴ありタイプの、吸入空気の流れと空気量の差を確認するため簡易な装置を作成して風洞実験を実施した。
実験では、Ф３００でＬ８００の筒状の器具に1分間あたり１０００リットルの空気を送風できる装置で行い、装置の中間点に穴なしマット及びФ６×３９か所の穴ありマットを固定し、煙をマットの前で発生させて風洞実験（図示しない）を試みた。
実施例から、イオンマットに空気（水分）が通る時に、マットの繊維全体にくまなく当たることが判り、このことから接触面積が大きいことが明らかとなった。
さらに、穴あきイオンマットと穴なしイオンマットを比較すると、穴あきマットでは空気量が多く通過しているのが確認できたが、同時にイオンマット全面にくまなく空気が接触していることが確認できた。
そして、広い空間から狭い空間を通過する時に発生する空気圧が、該塗料を塗布したイオンマットの機能特性でもある圧電効果に強く作用していることが確認できた。実験の結果、穴をあけたことで燃焼に必要な空気量を十分に確保しながら、イオンマットの狭い空間を通過する時に、大量のマイナスイオンを発生させていることが確認できた。
【実施例８】
【００５２】
（ホルムアルデヒドの脱臭効果）
ホルムアルデヒドの脱臭効果を示す機能性塗料は、次のような組成を有するものである。
天然珪酸塩鉱物の、電気石２〜３０質量％、雲母１〜１０質量％、二酸化チタン５〜３５質量％、石英閃緑ひん岩１５〜３０質量％の混合物１００質量部に対して、マイナスイオンを発生させるように励起する微弱な天然放射性元素を含むランタン、セリウム、ジルコニウム、チタニウム、カルシウム、珪素等からなる鉱石燃焼酸化物の微粉末１０〜２５質量部との混合物を作成し、さらにこの混合物１０〜３５質量部と、合成樹脂化合物１００質量部を練り込んで機能性塗料。
本発明の消臭材によるホルムアルデヒド（ＨＣＨＯ）の無臭化の空気中での基本反応は以下のようになる。
ホルムアルデヒドは、水分の電解による酸素により蟻酸となり、さらに反応が進み最終的には炭酸ガスと水になる。
ＨＣＯＨ＋１／２Ｏ２  →  ＨＣＯＯＨ・・・式（１）となり、
ＨＣＯＯＨ＋１／２Ｏ２  →  ＣＯ２＋Ｈ２Ｏ・・・式（２）となる。
ヒドロキシルマイナスイオン（Ｈ３Ｏ２）−は、還元性であるホルムアルデヒド（ＨＣＯＨ）と接触すると、４（Ｈ３Ｏ２）−  →  ６Ｈ２Ｏ＋Ｏ２・・式（３）となる。
すなわち、式（１）に示す反応により、蟻酸（ＨＣＯＯＨ）に変化し、さらに式（２）に示すとおり炭酸ガスと水を生成して無臭化する。
このことから、ヒドロキシルマイナスイオンの分解により生じた酸素を発生する。従って、ホルムアルデヒドと、ヒドロキシルマイナスイオンとの反応は、前記各式に示すとおり、
ＨＣＨＯ＋４（Ｈ３Ｏ２）−  →  ＣＯ２＋７Ｈ２Ｏ・・・式（４）
このような段階を経て、マイナスイオンであるヒドロキシルマイナスイオンによりホルムアルデヒドは脱臭される。【００５３】
（試験方法）
試料の和紙を、それぞれ３ｃｍ×１０ｃｍ四方の短冊状にカットした後、下記の塗料を塗布し、両端を止めて３６枚を輪にして作製した。
天然珪酸塩鉱物の、電気石３０質量％、雲母１０質量％、二酸化チタン３０質量％、石英閃緑ひん岩３０質量％の混合物１００質量部に対して、マイナスイオンを発生させるように励起する微弱な天然放射性元素を含むランタン、セリウム、ジルコニウム、チタニウム、カルシウム、珪素等からなる鉱石燃焼酸化物の微粉末１５質量部を加えて混合物とした。そしてこの混合物を合成樹脂化合物１００質量％に２５質量％を練り込んで機能性塗料を作成した。
それぞれ１００リットルのデドラーバッグに試料を入れ、ポンプでバッグ内の空気を除去した。次に、５０％に調湿した正常空気１００リットルをそれぞれのデトラーバッグに入れ、ホルムアルデヒドを約４０μg／cc≒０．３ｐｐｍとなるように添加した。
添加後１時間〜４時間まで、１時間ごとにバッグ内の空気１０リットルをサンプリングした。試験中は一定時間のインターバルでデドラーバッグを回転させて容器内の空気を撹拌した。（ホルムアルデヒド補修法：ＤＮＰＨカートリッジ補修、測定法：アセトニトル溶出後高速液体クロマトグラフ法で行った。）
（株）住化分析センターで実施したホルムアルデヒド除去率の経時変化を示す結果を表８に示す。
【表８】
2015056298.tif 000010
試験の結果、本発明の塗料のホルムアルデヒド除去率は、３時間後に９７％であることから、ホルムアルデヒドの室内での濃度ガイドライン値を１時間以内に脱臭することが確認された。
これに対して、比較試料として脱臭機能がある市販塗料（アサヒペンビッグ１０）のホルムアルデヒドの除去率は、４時間後でも６０％でしかなく、本発明の優れた効果が明らかとなった。
【実施例９】
【００５４】
（アンモニアの脱臭効果）
アンモニアは、大気中の水分と共にアンモニウムイオン（ＮＨ４ＯＨ）として存在する。アンモニウムイオンは、ヒドロキシルマイナスイオン（Ｈ３Ｏ２）−の分解、前式（５）の、２（Ｈ３Ｏ２）−→  ３（Ｈ２Ｏ）＋１／２Ｏ２により生じた酸素により酸化される。
すなわち、一酸化窒素や二酸化窒素となり、さらに、硝酸に変化する。
以下に反応式を示す。
２ＮＨ３＋５／２Ｏ２→２ＮＯ＋３Ｈ２Ｏ・・・・・（１）
２ＮＯ＋Ｏ２→２ＮＯ２・・・・・・・・・・・・・（２）
２ＮＯ２＋１／２Ｏ２＋３Ｈ２Ｏ→  ２ＨＮＯ３・・・（３）
２ＮＨ３＋２Ｏ２→  ＨＮＯ３＋Ｈ２Ｏ・・・・・・・（４）【００５５】
アンモニウムイオン（ＮＨ４ＯＨ）とヒドロキシルマイナスイオン（Ｈ３Ｏ２）−との反応式は、前記式より
ＮＨ４ＯＨ＋８Ｈ３Ｏ２−  →  ＨＮＯ３＋１４Ｈ２Ｏ・・・・・・（５）
となり安定する。最終的に、アンモニア臭と硝酸が中和される。
ＮＨ４ＯＨ＋ＨＮＯ→(ＮＨ４)ＮＯ３(硝安)＋Ｈ２Ｏ・・・・・（６）【００５６】
次に光触媒活性二酸化チタンのヒドロキシルラジカル（・ＯＨ）活性作用は、「光触媒のしくみ」日本実業出版２０００／１０参考）で開示されているとおり、二酸化チタン（ＴｉＯ２）は光が届きにくい時に紫外線などの光波(１５０μm以上)、電磁波を吸収し、電子（ｅ−）と正孔（ｈ＋）が二酸化チタン内部に生成する。これを式（７）に示す。
ＴｉＯ２λ（電磁波）→e−＋ｈ＋・・・・・・・（７）
式（７）のｈ＋（正孔）は、空気中の水分と反応してヒドロキシルラジカル（・ＯＨ）を生じる。これを式（８）に示す。
ｈ＋＋Ｈ２Ｏ→・ＯＨ（ＯＨ−）＋Ｈ２Ｏ・・・（８）
このように、アンモニアの脱臭効果は、ヒドロキシルマイナスイオンによる他、二酸化チタンによる遠赤外線の放射効果と石英閃緑ひん岩の吸着効果による相乗効果の発揮によるものであると総合的に推察される。
【実施例１０】
【００５７】
（防錆効果について）
防錆効果を示す機能性塗料は、次のような組成を有するものである。
天然珪酸塩鉱物の、電気石１０〜４５質量％、雲母１〜１０質量％、石英閃緑ひん岩（医王石）１５〜３０質量％、二酸化チタン５〜３５質量％の混合物１００質量部に対して、マイナスイオンを発生させるように励起する微弱な天然放射性元素を含むランタン、セリウム、ジルコニウム、チタニウム、カルシウム、珪素等からなる鉱石燃焼酸化物の微粉末１０〜５０質量部の混合物を作成し、さらに、この混合物１０〜６５質量部と、合成樹脂化合物１００質量部を練り込んでなる機能性塗料。【００５８】
発生期の活性水素（Ｈ・又はＨ２）を生成し、赤錆へマタイト（Ｆｅ２Ｏ３）を部分還元して、黒錆、マグネタイト（Ｆｅ３Ｏ４）を形成することを特徴とし、石英閃緑岩がミネラル成分としてカルシウム、マグネシウム、ナトリウム、及びＨ２Ｏ＋及びＨ２Ｏ−をそれぞれ含むことを特徴とする機能性塗料組成物。
これを、式（１）に示す。
３Ｆｅ２Ｏ３＋Ｈ２→２Ｆｅ３Ｏ４＋Ｈ２Ｏ・・・（１）【００５９】
以下に示す防錆効果を発揮する機能性塗料を作成した。
天然珪酸塩鉱物の、電気石３５質量％、雲母１０質量％、石英閃緑岩（医王石）２５質量％、二酸化チタン３０質量％の混合物１００質量部に対して、マイナスイオンを発生させるように励起する微弱な天然放射性元素を含むランタン、セリウム、ジルコニウム、チタニウム、カルシウム、珪素等からな鉱石燃焼酸化物の微粉末３５質量部との混合物を作成し、この混合物４０質量部を合成樹脂エマルジョン１００質量部に練り込んでなる機能性塗料。
そして、この塗料を１ｍ四方の鉄板に塗布した試験体Ａと、一般に市販されている船底塗料（関西ペイント社謹製）を同じく１ｍ四方の鉄板に塗布下試験体Ｂを作成、さらに何も塗布しない通常の鉄板、同じく１ｍ四方の試験体Ｃを夫々作成、試験体Ａ・Ｂ・Ｃを同時に海中３ｍに固定して実験を行った。
試験体Ａ・Ｂ・Ｃを比較すると、試験体Ｃは約１ヶ月で全体が赤錆で覆われていたが、塗布した試験体Ａ・Ｂは６ヶ月を経過しても錆の発生は認められなかった。
しかしながら、試験体ＡとＢを比較した所、塗膜表面に違いが表れ、その一部を削り取って顕微鏡で確認した所、試験体Ｂには藤壺の種子が全体的に付着（着床）していることを確認した。
これに対し、本発明の機能性塗料を塗布した試験体Ａには特に変化は見られなかった。
塗膜表面のフジツボの付着と、鉄板表面の解析を、表９に示す。
【表９】
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【００６０】
表９から明らかなとおり、本発明の組成物を練り込んだ機能性塗料は、６ケ月間浸漬しても赤錆の発生は無く、防錆成分の黒錆（マグネタイト）が鉄板表面全体に生成され、錆の進行を防止することが確認できた。又、市販塗料の鉄板表面には、一般に錆と言われる赤錆（へマタイト）が生成され、明らかに錆の進行が進んでいることが確認できた。
この結果から、本発明の塗料を塗布した試験体Ａは、塗料の機能特性として海水に触れる所でも還元性が持続的に保持されること、及び、フジツボの付着（着床）が困難であることが証明され、本発明の防錆効果が確認された。
【符号の説明】
【００６１】
１．外部空気吸入口
２−１．エアークリーナ吸入空気口ＢＯＸ
２−２．エアークリーナ吸入空気排出（マニホールド側）ＢＯＸ
３．本発明イオンマット
４．従来のエアークリーナフィルター
５．内燃機供給空気口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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