(57)【要約】【課題】排気ガスの有害な成分の低減または無害化効果が充分にあり、しかも自動車の燃費の改善効果も高い自動車の排気ガスの清浄化方法とし、また可及的に簡単な構造で軽量化可能であり燃費改善にも効果の高い排気ガスの清浄化装置とすることである。【解決手段】自動車のエンジンルーム内におけるラジエータ１の金属製の放熱部２に紫外線が照射されるように紫外線ランプ３を設け、紫外線ランプ３は放熱部２を形成するアルミニウム等の金属が光電効果を起す限界波長以下の紫外線を含む光電子活性紫外線を照射可能である紫外線ランプ３である自動車の排気ガスの清浄化装置とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関を有する自動車を駆動する際に、自動車のエンジンルーム内におけるラジエータの金属製放熱部に対し、この放熱部を構成する金属が光電効果を起す限界波長以下の紫外線を含む光電子活性紫外線を照射することからなる自動車の排気ガスの清浄化方法。
【請求項２】
自動車のエンジンルーム内におけるラジエータの金属製放熱部に紫外線が照射されるように紫外線ランプを設け、前記紫外線ランプは前記放熱部を形成する金属が光電効果を起す限界波長以下の紫外線を含む光電子活性紫外線を照射可能である紫外線ランプである自動車の排気ガスの清浄化装置。
【請求項３】
紫外線ランプが、活性化鉱水を接触させて活性化処理された光透過性ガラス部を有する紫外線ランプである請求項２に記載の自動車の排気ガスの清浄化装置。
【請求項４】
ラジエータは、エンジン吸気用の空気取入れ口の前方に配置されているラジエータである請求項２または３に記載の自動車の排気ガスの清浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自動車の排気ガスの清浄化方法および自動車の排気ガスの清浄化装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、自動車の排気ガスには、一酸化炭素、二酸化炭素、窒素酸化物、硫黄酸化物などのような人体に直接有害であるばかりでなく、地球温暖化や大気汚染の原因となる様々な物質が含まれており、そのような成分をできるだけ少なく排出する努力が求められている。
【０００３】
ディーゼルエンジン自動車やガソリンエンジン車などの自動車では、その排気ガスを浄化する一般的な方法として、フィルタや触媒に排気ガスを接触通過させ、排ガス中の有害物質をろ過し、または酸化または還元処理する方法が知られており、さらには燃料やエンジンに供給される燃焼用空気を改質して燃焼状態の改善を図る技術が知られている。
【０００４】
例えば、トルマリンにゼオライトを所定割合で混合してマイナスイオンの発生する混合粉を通気性のある容器に入れ、これを内燃機関の燃焼空気通路の外壁に取り付けてマイナスイオンを供給して燃焼状態の改善を図る装置も知られている（特許文献１）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３３７２３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記した従来の自動車の排気ガスの清浄化方法や装置では、マイナスイオンの供給量が不足するせいなのか、燃費の改善効果が１〜４ｋｍ／リットル程度に留まり、このような改善程度では、充分に有害ガスが低減されているとは認められず、改善の余地があった。
【０００７】
また、内燃機関の燃焼空気通路の外壁に、混合粉を入れた通気性のある容器を取り付け、混合粉と接触した空気中のマイナスイオン量を増加させる方法が知られている。
【０００８】
しかし、鉱石や金属を含む混合粉を多量に保持することは車体重量の増加に繋がるため、できるだけ軽量な装置で効率よく燃費を改善することができるような有害排気ガスの無害化装置が要望されている。
【０００９】
そこで、この発明の課題は上記した問題点を解決し、排気ガスの有害な成分の低減または無害化効果が充分にあり、しかも自動車の燃費の改善効果も高い自動車の排気ガスの清浄化方法とし、また可及的に簡単な構造で軽量化可能であり燃費改善にも効果の高い排気ガスの清浄化装置とすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するために、この発明では、内燃機関を有する自動車を駆動する際に、自動車のエンジンルーム内におけるラジエータの金属製放熱部に対し、この放熱部を構成する金属が光電効果を起す限界波長以下の紫外線を含む光電子活性紫外線を照射することからなる自動車の排気ガスの清浄化方法としたのである。
【００１１】
上記したように構成されるこの発明の自動車の排気ガスの清浄化方法では、ラジエータのアルミニウムなどを主成分とする金属製放熱部に対し、放熱部を構成する金属が光電効果を起す限界波長以下の紫外線を含む光電子活性紫外線を照射する。
【００１２】
すなわち、放熱部を構成する金属の限界波長以下の紫外線を照射すると、放熱部を構成する金属表面から光電効果により光電子が放出される。
【００１３】
金属から光電子１個を取り出すために必要なエネルギーは、一般に仕事関数φと呼ばれるが、この仕事関数と限界波長λ0には、以下の数式の関係がある。
λ0＝ｈｃ／φ
（式中、ｈはプランク定数であり、ｃは光速度である。）
【００１４】
ここで、放熱部を構成する金属の代表例としてアルミニウムの仕事関数は、４．２８ｅＶであり、金は５．１ｅＶである。この数値を代入して限界波長λ0を求めると、アルミニウムでは２９０ｎｍになり、金では２４０ｎｍになる。
【００１５】
紫外線領域は、１００〜３８０ｎｍなので、２９０ｎｍ以下の波長の光であれば、アルミニウムは光電効果を起こすことになる。
【００１６】
このようにして、放熱部を構成する金属の限界波長以下の紫外線を照射されたときに放出された光電子は、空気中の気体分子などと結びついてマイナスイオンとなる。
【００１７】
そしてエンジンルーム内で発生したマイナスイオンは、エアインレットとも呼ばれるエンジン吸気用の空気取入れ口から取り入れられ、燃料ガスと混合されてエンジンでの燃焼状態を改善し、完全燃焼後の排気ガスに近い清浄化された排気ガスが放出される。
【００１８】
マイナスイオン含有の燃焼ガスが内燃機関の燃焼を促進することは、特開２００５−３３７２３１号公報（特許文献１）、特開平９−３０３２２０号公報、特開２００４−１２４９２５号公報にも明らかにされている事項である。
【００１９】
本願の発明でマイナスイオンは、ラジエータの放熱部（コアとも別称される。）という非常に広い面積から多量に発生するため、多量のマイナスイオンが燃焼空気に取り込まれることになり、排気ガスの浄化作用や燃費の向上作用を充分に発揮させる。
【００２０】
このような作用を確実に奏するための装置としては、自動車のエンジンルーム内にラジエータの金属製放熱部に紫外線を照射可能な紫外線ランプを設け、前記紫外線ランプは前記放熱部を構成する金属の限界波長以下の紫外線を照射可能な紫外線ランプである自動車の排気ガスの清浄化装置とすることが好ましく、特に紫外線ランプは、紫外線ランプが、活性化鉱水を接触させて活性化処理された光透過性ガラス部を有する紫外線ランプであることが、充分にマイナスイオンを発生させるために好ましいものである。
【００２１】
またラジエータは、自動車のエンジンルーム内におけるエンジン吸気用の空気取入れ口の前方に配置されているラジエータであれば、マイナスイオンを含んだ空気が、自動車の走行時に車体前方から後方へ流れる気流に乗って効率よくエンジン吸気用の空気取入れ口から吸入され、さらに好ましくは車内空気の取り入れ口から車内にも取り込まれ、車内の空気中のマイナスイオンも富化することもできる。
【発明の効果】
【００２２】
この発明は、自動車のエンジンルーム内におけるラジエータの金属製放熱部に所定波長の光電子活性紫外線を照射しながら自動車を駆動することにより、排気ガスの有害な成分の低減効果が充分であり、しかも自動車の燃費の改善効果も高い自動車の排気ガスの清浄化方法および装置となる利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
この発明に係る自動車の排気ガスの清浄化装置およびその使用状態の清浄化方法について、実施形態を以下に図面を参照しながら説明する。
【００２４】
図１に示すように、自動車の排気ガスの清浄化装置は、自動車のエンジンルーム内におけるラジエータ１の金属製放熱部２に紫外線ランプ３をパンチングメタル製筒などの保護部品４で包んで設け、この紫外線ランプ３は放熱部２を構成する主な金属（アルミニウムなど）の限界波長以下の光電子活性紫外線を照射可能なものを採用している。
【００２５】
この発明における対象の自動車は、特にその車種やエンジンの種類を限定したものではなく、ガソリンエンジンであってもディーゼルエンジンであってもよく、また水素ガスやアルコール、メタンガスなどを燃料とするエンジンであってもよい。
【００２６】
この発明でいうエンジンルームは、エンジン１２およびラジエータ１が収納されていて、ラジエータ１を通過した空気流が、ある程度まとまって滞留し、または一定方向に流れるなど、ある程度空気流がまとまった空間を形成するものであり、自動車の車体の前部または後部に収容されたエンジンの周囲または収容されたトランクルームなどの空間を指すものである。
【００２７】
この発明に用いるラジエータ１は、特にその構造を限定するものではなく、冷却液が縦流れ式のものまたは横流れ式のもののいずれであってもよい。金属製放熱部の材質は、紫外線の照射によってできるだけ多くの光電子が放出できるように仕事関数の可及的に小さな金属を採用することが好ましい。
【００２８】
現在、多くの自動車用ラジエータの放熱部（コア：導管およびそれに接続されたフィンからなる。）は、アルミニウムを主成分としている。ここでアルミニウムを主成分とするといっても実質的にアルミニウムからなるといってもよく、強度と防錆性を高めるために、シリコン、マンガン、クロムといった金属を０．１〜１％程度の微量に添加しているにすぎない。通常、このようなアルミニウムを主成分とするコアを備えたラジエータを用いることができる。
【００２９】
紫外線ランプ３は、可視光線をカットする濃い青色の特殊フィルターガラスを使用したガラス管を用い、蛍光なしにＵＶを外に放出させるものである。２９０ｎｍ以下の波長の光の紫外線ランプとしては、国際照明学会（ＣＩＥ）によればＵＶＣと呼ばれる殺菌力の強い波長を放出する紫外線ランプ（市販の殺菌灯用紫外線ランプ）であり、この領域の紫外線特有の光化学作用を有効に利用することができるものである。
【００３０】
なお、紫外線ランプ３の種類としては、連続スペクトル光源としてハロゲン電球、水素ランプ、キセノンランプがあり、線スペクトル光源として低圧水銀ランプ、高圧水銀ランプがある。また混合スペクトル光源としては、蛍光ランプ、メタルハライドランプ、超高圧水銀ランプ等もある。
【００３１】
紫外線ランプ３は、活性化鉱水を接触させて活性化処理された光透過性ガラス部を有する紫外線ランプであることが好ましい。
【００３２】
この場合に用いる活性化鉱水は、以下のようにして得られたものである。
すなわち、活性化鉱水は、５〜２５気圧に加圧された水を玄武岩、安山岩、磁鉄鉱から選ばれる１種以上の鉱物を含む鉱物性無機物質に接触通過させる工程と、この工程を経た加圧水を前記所定の気圧未満の雰囲気に貯留する工程とを繰り返して製造された活性化鉱水であり、この発明の出願人が特公平４−７４０７４号公報に開示した製法で得られる周知のものである。
【００３３】
因みに、活性化鉱水の製造に必要な水の被接触通過材として玄武岩、安山岩、磁鉄鉱の主な成分は、ＳｉＯ2、ＴｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｆｅ2Ｏ3、ＦｅＯ、ＭｎＯ、ＭｇＯ、ＣａＯ、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏである。
【００３４】
活性化鉱水の製造にあたり５〜２５気圧に加圧された水を使用して鉱物性無機物質に接触通過させる理由は、５気圧未満の低圧では活性化鉱水の製造効率が悪く、生成された鉱水の浸透性向上などの作用が不充分だからであり、また加圧の上限は、２５気圧を越える加圧水を接触させても活性化鉱水にそれ以上に変化が見られず、却って実用性を失するからである。
【００３５】
また、曝気した際に加圧された水は大気圧まで減圧されるが、その後に再加圧する工程を組み入れて減圧と加圧を繰り返す製造工程は、活性化鉱水に特有の物性を得るために必要であると考えられている。
【００３６】
このような活性化鉱水は、水分子のクラスターが小さくなっている（単分子水またはそれに近いもの）など、分子レベルで水の状態が変化しているものと考えられており、接触通過した鉱物性無機物質から溶出した無機イオン（例えば２価または３価の無機イオン、例えば鉄イオンなど）を含み、また種々の物質によく浸透する物性がある他、通常の水道水などの水に比べて酸化還元電位（ＯＲＰ）が低下した物性を有している。
【００３７】
上記の所定方法で製造された活性化鉱水をガラスなどの原材料に添加混合するか、または活性化鉱水に原材料を浸漬した後、ろ過などにより分離するなどの手法で接触させると、原材料に対して、活性化鉱水およびこれに溶出した鉱物性無機物質由来の無機イオンが添加され、また活性化鉱水の物理化学的な性質がガラスの原材料に移るようになると考えられる。
【００３８】
活性化鉱水を、ガラスの原材料に対して添加する場合、添加後に蒸発するので、添加時に効率よくガラスの原材料と接触させることが重要であり、少なくとも５重量％以上を添加混合することによってガラスの原材料に接触した効果が生じ、製造されたガラスの粒状などの成形体に所期した作用効果が奏される。
【００３９】
このようなガラス等で光透過性の部分を形成するか、または市販の紫外線ランプを、図１、２に示すように、ラジエータ１の放熱部２の前面に接近させて取り付け、これをインバータ５および運転者が操作可能なスイッチ６を介してバッテリ７または発電機からの電源に接続し、少なくとも自動車のエンジン駆動時にラジエータ１の金属製放熱部（コア）２に光電子活性紫外線が照射されるようにする。
【００４０】
そして、前述したように、放熱部２を構成する金属の限界波長以下の紫外線を照射すると、放熱部２を構成するフィンなどの金属表面から光電効果により光電子が放出される。アルミニウム製のラジエータ放熱部２に対しては、具体的には殺菌灯用紫外線ランプを利用し波長２９０ｎｍ以下の紫外線を照射することにより、アルミニウムに光電効果を起こさせて光電子を放出させ、光電子は空気中の気体分子などと結びついてマイナスイオンとなり、エンジンルーム内にマイナスイオンを富化された空気が多量に生成する。
【００４１】
一方、通常の自動車のラジエータ１の直ぐ後方には、ラジエータファン８が取り付けられており、このラジエータファン８は、クランクシャフトとＶベルトで接続され、または電動もしくは電子制御油圧駆動などにより回転する。
【００４２】
このラジエータファン８により、ラジエータ１を接触通過することによりマイナスイオンが富化された空気は、ラジエータ１の後方のエンジン吸気用の空気取入れ口９から吸入され、エアクリーナ１０からサージタンクを介してエンジン１２のインテークマニホルド１１に導入され、ガソリンなどの燃料と気相で混合される。このようなマイナスイオン含有空気と燃料の混合気体が内燃機関の燃焼を促進する。
【実施例１】
【００４３】
図１、２に示すようにラジエータの前面に接近させて東芝社製４０Ｗの殺菌用紫外線ランプを取り付け、自動車（トヨタ社製（ＲＡＶ４））を横２ｍ、縦４ｍ、高さ２ｍの合成樹脂シート製の車庫用テントを気密状態にして収容し、エンジンをアイドリング状態にして６０分間駆動した。
【００４４】
その後、車庫内および車内のマイナスイオン濃度と、プラスイオン濃度をフィーサ社製：エアイオンカウンタＦＩＣ−２０００で測定し、その結果を図３の図表に示した。
【００４５】
［比較例１］
ラジエータの前面に殺菌用紫外線ランプを取り付けなかったこと以外は、実施例１と全く同様にしてイオン測定試験を行ない、得られた結果を図３の図表中に併記した。
【００４６】
図３の結果からも明らかなように、ラジエータの前面に殺菌用紫外線ランプを取り付けた実施例１では車外にマイナスイオンが高濃度で放出されており、これをエンジンの吸気に取り込んだ自動車は、密閉された車庫用テント内でも快調に駆動し、また駆動１時間後でも空気の汚れは人が深呼吸可能な程度の汚れに留まっていた。
【００４７】
一方、比較例１では、５０分の駆動により、車庫用テント内は酸素欠乏状態になってエンジンは停止し、空気の汚れは人が呼吸不可能なまでに汚れていた。
【００４８】
これにより、実施例１の装置によれば、排気ガスの有害な成分の低減がなされ、しかも自動車の燃費の改善効果も高いものであることがわかる。また、紫外線ランプを搭載するだけの改良によって可及的に簡単な構造であるから、車体の重量増も殆どなく、マイナスイオンの効果によって燃費改善にも効果の高い排気ガスの清浄化装置となることがわかる。
【００４９】
また、実施例１および比較例１の自動車を街路で１時間、平均時速４５ｋｍ／時間の速度で運転させたところ、燃費が５〜７ｋｍ改善された。さらにその運転直後２分間の運転者（男子５５歳）の脳波および血流量を測定したところ、比較例１の場合に比べて実施例１の自動車を運転した場合の方が、α波が４．１％増加していることが認められた。
【００５０】
また、脳波測定とほぼ同時に運転者の血流量を１５分間レーザードップラー血流計で測定したところ、比較例１を同じ条件で運転した場合に比べて血流速度が１２％の増加を示し、血流量は２４％の増加を示した。
【００５１】
これにより、実施例１の自動車を運転することにより、運転者にも間接的にマイナスイオンによるリラックスと血流改善による健康増進効果が認められた。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】実施形態を示す自動車の排気ガスの清浄化装置の説明図
【図２】ラジエータ前面に取り付けた紫外線ランプの説明図
【図３】実施例１および比較例１により発生したイオン濃度を示す図表
【符号の説明】
【００５３】
１  ラジエータ
２  放熱部
３  紫外線ランプ
４  保護部品
５  インバータ
６  スイッチ
７  バッテリ
８  ラジエータファン
９  空気取入れ口
１０  エアクリーナ
１１  インテークマニホルド
１２  エンジン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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