(57)【要約】【課題】炭化水素系燃料を使用する燃焼機器の燃焼効率の向上及び排気ガスの浄化改善の効果を高めることができる炭化水素系燃料の燃焼状態改善装置を提供すること。【解決手段】非磁性金属製の円筒状ケーシング１に放射性天然鉱物粉末を定着した複数のイオンプレート３を放射状に装着し、内部に磁石９を設けた非磁性金属パイプ製の磁石パイプ４を円筒状ケーシング１の中央部に配設する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
非磁性金属製の円筒状ケーシングに放射性天然鉱物粉末を定着した複数のイオンプレートを放射状に装着し、内部に磁石を設けた非磁性金属パイプ製の磁石パイプを前記円筒状ケーシングの中央部に配設したことを特徴とする炭化水素系燃料の燃焼状態改善装置。
【請求項２】
イオンプレート及び磁石パイプを装着した円筒状ケーシングに、該円筒状ケーシングの接線方向にスプリング機能を有する複数の円筒支持スプリングを装着したことを特徴とする請求項１記載の炭化水素系燃料の燃焼状態改善装置。
【請求項３】
磁石パイプは、各々同磁極をヨークに密接した複数の磁石及びヨークを内蔵し、磁石パイプの両端部は、平板状の形状を有することを特徴とする請求項１又は２記載の炭化水素系燃料の燃焼状態改善装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車、ボイラー、温水器等の重油、軽油、ガソリン、ＬＰＧガス等の炭化水素系燃料を使用する燃焼機器の燃焼効率の向上及び排気ガスの浄化改善を目的とする炭化水素系燃料の燃焼状態改善装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃焼改善の技術として、燃料パイプの外側から磁力を与える方式と、燃焼用空気に放射性元素による放射線又は磁力を作用させる方式との２種類が知られている。
そして、これらの方式が実用化されている装置の大部分は自動車用である。
【０００３】
放射性元素の自然崩壊によって、α線、β線、γ線等の放射線が放出されるが、燃焼用空気分子は、主にα線とβ線によって電離（イオン化）されることで活性化と同時に細分化され、燃料の炭化水素分子（ＣｎＨｍ）との酸化結合を容易にする。その結果、燃焼効率が向上し省燃費効果や排気ガス浄化の効果が得られる。
これに使用する放射性元素は、放射性天然鉱物の微細粉末を塗料中に混合して、薄い金属板や樹脂板の片面に、塗装や印刷等の手段によって定着されたシート状になっている。シートの裏面は貼り付けのために粘着剤が施されている。
これを自動車に使用する場合、シートを吸気系の最上流部にある空気濾過器内の内壁に貼り付ける方法が一般的である。そして、自動車エンジンの排気量によってシートの面積を決定している。
【０００４】
上記方式は、シートを装着する際、比較的簡単に施工できる利点がある反面、吸気系の最上流部の空気濾過器の内壁にシートが位置しているために、シートの放射性元素によって電離（イオン化）された空気分子は、空気濾過器の濾紙を通過し、燃焼用空気吸気管の内部を流れ燃焼部に到達する行程中に電離（イオン化）された空気分子相互の電気的中和や濾紙や燃焼用空気吸気管の内壁との摩擦によって電離が消滅する等の原因で、その効果が著しく低い欠点があった。
また、空気分子に対する電離効果の最も大きいα線の飛程距離は数ｃｍ程度で、その物質透過力は薄紙１枚で遮蔽できる程弱い。したがって、空気濾過器内に装着したシートによる空気分子の電離効果は限定された狭い範囲だけにしか作用しないために効率が悪かった。
【０００５】
ところで、上記シートに使用されている放射性天然鉱物としては、モナザイト（Ｍｏｎａｚｉｔｅ）を少量含んだ原料やトルマリン（Ｔｏｕｒｍａｌｉｎｅ）を微粉末にした原料を利用しているために、空気分子に対する電離（イオン化）に必要なα線やβ線の放出が微量であった。
モナザイト（Ｍｏｎａｚｉｔｅ）は、セリウム（Ｃｅｒｉｕｍ）、ランタン（Ｌａｎｔｈａｎｕｍ）、ネオジウム（Ｎｅｏｄｉｕｍ）等を主成分とする燐酸塩鉱物（Ｃｅ．Ｌａ．Ｎｄ）ＰＯ４で、放射性元素のトリウム（Ｔｈｏｒｉｕｍ）を酸化トリウム （ＴｈＯ２）として１〜８．５％程度含んでいる。
トルマリン（Ｔｏｕｒｍａｌｉｎｅ）は、別名電気石と呼ばれている珪酸塩鉱物（Ｓｉｌｉｃａｔｅｓ）の一種で、弱い圧電効果を持っている。
【０００６】
圧電効果は結晶体に応力を加えると結晶に電気分極が生じ、応力と共に並んでいる結晶体数に比例して電圧が発生する。この電圧が高い場合、気中放電効果によって極近傍の空気を電離（イオン化）するがその効果は非常に弱い。
【０００７】
上記シートに上記２種類の原料を使用して、空気分子の電離作用を行わせようとすると、モナザイト（Ｍｏｎａｚｉｔｅ）の場合、放射性元素の酸化トリウム（ＴｈＯ２）に含まれるトリウム元素（Ｔｈ）の割合は約８０％であることから、モナザイト（Ｍｏｎａｚｉｔｅ）には０．８〜６．８％の放射性元素が含まれていることになる。これ以外の放射性元素としては酸化ウラン（Ｕ３Ｏ８）が０．０１％程度含まれている。
このような微量の放射性元素を含む鉱物を粉末化して塗料中に混合し、塗装や印刷の手段でシートに定着した場合、塗料中に混入可能な粉末量は塗装や印刷方法によって異なるが、およそ５０％が限度である。
このように、これらの方法でシートに定着された放射性元素は極微量であり、さらに、塗料中に埋没した粉末はα線の物質透過能力が極端に低いためにα線の気中放出は期待できない。
したがって、シートに定着された放射性元素を放出する粉末は、塗装表面に露出している粉末だけがα線放出効果を有することになり、極めて効率が低かった。
【０００８】
ここで、トルマリン（Ｔｏｕｒｍａｌｉｎｅ）の場合には、圧電効果による気中放電によって空気分子を電離（イオン化）させる方式があるが、シートに定着した結晶体の絶対数が非常に希薄で、さらに、結晶体に与える応力も燃焼用空気の通過する際の摩擦力に限定されるために、有効であるとの根拠には疑問がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記従来の燃焼改善の技術の有する問題点に鑑み、炭化水素系燃料を使用する燃焼機器の燃焼効率の向上及び排気ガスの浄化改善の効果を高めることができる炭化水素系燃料の燃焼状態改善装置を提供することを目的とする。
そして、より具体的には、α線、β線を表裏面から放出が可能で、使用する放射性天然鉱物の微粉末を独自の方法で精製するとともに、その定着方法も従来の手段と異なった方式を採用することで新規に高効率なイオンプレートを開発し、複数のイオンプレートを放射状に装着した円筒状の炭化水素系燃料の燃焼状態改善装置にスプリング機能を持った円筒支持スプリングを取り付け、燃焼用空気の吸気系統の最下流部に装着可能とするものである。
さらに、燃焼用空気吸気系の燃焼用空気吸気管の内壁に発生する空気の粘性による吸気抵抗を低減させ、吸気効率を向上させるために、希土類磁石によるローレンツ力（Ｌｏｒｅｎｔｚ  ｆｏｒｃｅ）を発生させる磁石パイプを炭化水素系燃料の燃焼状態改善装置の中央部に取り付けることによって、燃焼効率の向上と排気ガスの浄化促進が可能な炭化水素系燃料の燃焼状態改善装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明の炭化水素系燃料の燃焼状態改善装置は、非磁性金属製の円筒状ケーシングに放射性天然鉱物粉末を定着した複数のイオンプレートを放射状に装着し、内部に磁石を設けた非磁性金属パイプ製の磁石パイプを前記円筒状ケーシングの中央部に配設したことを特徴とする。
【００１１】
この場合において、イオンプレート及び磁石パイプを装着した円筒状ケーシングに、該円筒状ケーシングの接線方向にスプリング機能を有する複数の円筒支持スプリングを装着することができる。
【００１２】
また、磁石パイプは、各々同磁極をヨークに密接した複数の磁石及びヨークを内蔵し、磁石パイプの両端部は、平板状の形状を有するようにすることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の炭化水素系燃料の燃焼状態改善装置は、燃焼用空気の吸気系統にあって、吸気系統の最下流部の燃焼用空気吸気管の内部に装着が可能で、自動車やボイラー等の燃焼用空気吸気管のサイズの多少の違いにも装着ができるように、放射状に配置したイオンプレートを保持するための非磁性金属製の円筒状ケーシングの外周の接線方向に、複数のスプリング機能を持った円筒支持スプリングを備え、非磁性金属製の円筒状ケーシングの中央部に磁石パイプが取り付けられている。
【００１４】
イオンプレートに定着された放射性天然鉱物粉末に含まれる放射性元素の自然崩壊によって、α線、β線、γ線等の放射線が放出されるが、主に空気分子を電離（イオン化）する効果が大きいのはα線とβ線である。
α線は、正に帯電した微粒子で、ヘリウム原子（Ｈｅ）が２個の電子を失った状態と同等で、２個の陽子と２個の中性子とで構成されている。放射性元素がα崩壊するとき、初速度２×１０４ｋｍで放射され、その飛程距離（Ｒａｎｇｅ）は数ｃｍと短く、物質に対する透過力は薄紙１枚で遮蔽できるほど小さい。
α線は、気体中を飛程する間に、その気体分子と衝突して強度にイオン化する能力がある。例えば、１個のα粒子はその飛程中に２０万個のイオン対を生成する。
β線は、電子であって負の電荷を持っている。β線の初速度は光速の３０％〜８０％と非常に高速で、その透過力は数ｍｍの金属板を通過する。しかし、その質量はα線と比較すると約１／１８００で非常に軽く、気体に対するイオン化の能力はα線の１／１００〜１／２００程度で強くない。
【００１５】
燃焼用空気に含まれる酸素分子（Ｏ２）は、２個の酸素原子が電子の共有結合によって結ばれて安定している。  
この状態の酸素分子（Ｏ２）にα線やβ線を照射すると、正電荷を持つα線のエネルギによって共有結合が解離されるとともに、β線である電子（ｅ−）や解離されて自由電子となった電子（ｅ−）を取り込んでフリーラジカル（ｆｒｅｅ  ｒａｄｉｃａｌ）酸素（Ｏ−）２個に変換される。
酸素分子（Ｏ２）はこの反応の他にも電子（ｅ−）を１個取り込んでスーパーオキサイド（ｓｕｐｅｒｏｘｉｄｅ）（Ｏ２−）になる反応や、α線のエネルギを吸収して励起状態になり、不対電子１個が電子スピンの方向を変えて一重項酸素（ａｔｏｍｉｃ  ｏｘｙｇｅｎ）（１Ｏ−）に変換される。この一重項酸素は強力な酸化力があり、さらに、電子（ｅ−）を取り込んでスーパーオキサイド（ｓｕｐｅｒ  ｏｘｉｄｅ）（Ｏ２−）になる。
燃焼用空気に含まれる酸素分子（Ｏ２）は上記の反応によって強力な酸化力を持つ活性酸素になり、その結果、炭化水素系燃料（ＣｎＨｍ）との酸化反応（燃焼）が促進される。
【００１６】
通常の酸素分子（Ｏ２）が燃焼に寄与する場合、単独の酸素原子（Ｏ）に解離されて酸化反応を行うが、このとき、酸素分子（Ｏ２）を解離するために必要なエネルギは酸素分子１モル当り４９８ｋＪである。
したがって、酸化反応（燃焼）以前にα線やβ線によって酸素分子（Ｏ２）をフリーラジカル（ｆｒｅｅ  ｒａｄｉｃａｌ）酸素（Ｏ−）に解離すれば、燃焼によって得られる熱量は、この解離エネルギが不要となる結果、増大する。
燃焼用空気には約７８％の窒素分子（Ｎ２）が含まれるが、この窒素分子（Ｎ２）もα線によって解離され、酸素と化合してその大部分が硝酸分子を核とするイオン（ＮＯ３−）となる。
電離（イオン化）された気体分子は相互の電気的反発力によって気体分子集団が離散され、細分化することで気体粘性が低下する。
酸素分子（Ｏ２）に対する電離作用も同様の効果があり、その結果、燃料の炭化水素分子（ＣｎＨｍ）との酸化結合が容易になり、吸気効率の向上と共に酸化反応（燃焼）が促進される。  
【００１７】
しかし、電離（イオン化）された気体分子は不安定で寿命が短く、燃焼用空気吸気管内との摩擦や、電離（イオン化）した正負の電気的中和等によって消滅することがあるために、燃焼用空気の電離（イオン化）は燃焼部位の直前であることが望ましい。
【００１８】
本発明の炭化水素系燃料の燃焼状態改善装置のイオンプレートに定着させる放射性天然鉱物粉末は、気体の電離効果の大きいα線とβ線を効率よく放出させるために、ウラン（Ｕｒａｎｉｕｍ）系列とトリウム（Ｔｈｏｒｉｕｍ）系列を親とする核種が適当である。  その原子崩壊の状態式を以下に示す。
【００１９】
【化１】
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【００２０】
プロトアクチニウム（Ｐｒｏｔａｃｔｉｎｉｕｍ）（Ｐａ２３４）以降の崩壊はウラン（Ｕｒａｎｉｕｍ）、ポロニウム（Ｐｏｒｏｎｉｕｍ）、ビスマス（Ｂｉｓｍｕｔｈ）等の同位元素を経由して、最終的に安定元素である鉛（Ｌｅａｄ）（Ｐｂ２０６）になる。この間に８回のα崩壊と６回のβ崩壊を繰り返す。
そのために、本発明の炭化水素系燃料の燃焼状態改善装置に使用するイオンプレートには、従来使用されているモナザイト（Ｍｏｎａｚｉｔｅ）鉱石やトルマリン（Ｔｏｕｒｍａｌｉｎｅ）鉱石を微粉末にしたものではなく、特定の温泉の泉源近傍で産出される泥状の放射性鉱物を原料としている。
この原料をウィルフレーテーブル（ｗｉｌｌ  ｆｌｅｙ  ｔａｂｌｅ）による比重選鉱法によって比重の大きいウラン（Ｕｒａｎｉｕｍ）とトリウム（Ｔｈｏｒｉｕｍ）を選別し、さらに、湿式のボールミル（ｂａｌｌ  ｍｉｌｌ）で平均粒径を３μｍに精製して微粉末の絶対数を多くしている。この工程によって精製された微粉末はウラン成分（Ｕ３Ｏ８）を０．２％、トリウム成分（ＴｈＯ２）を２０％を含有する。
この方法によって得られた微粉末をアルミニウム板の両面に定着させてイオンプレートとするが、本発明の炭化水素系燃料の燃焼状態改善装置に用いるイオンプレートへの放射性天然鉱物粉末の定着には、アルミニウム板の表面に薄い層状をなすように接着剤を塗布し、この接着剤による接着層の表面が硬化する前段階において、接着層の上面から、上記微粉を振りかけてアルミニウム板の表面に接着層を介して微粉末を高密度に定着する方法（特開２００２−１０３５０８号公報参照）を適用することができる。
なお、従来の定着方法は、モナザイト（Ｍｏｎａｚｉｔｅ）鉱石やトルマリン（Ｔｏｕｒｍａｌｉｎｅ）鉱石等の放射性天然鉱物粉末をビニル系やアクリル系塗料に適量を配合して、撹拌混合によってスラリー状混合塗料とする。そして、この塗料を塗装やシルク印刷等の手段で基板に定着させていた。
【００２１】
塗料中に含まれる放射性天然鉱物中の放射性元素は原子崩壊によってα線やβ線を放出する。
空気分子の電離（イオン化）に効力のあるα線とβ線の中で、特にα線は、ヘリウム（Ｈｅ）の原子核と同構造で、陽子２個と中性子２個で構成され、正の電荷を持っている。電子（ｅ−）であるβ線と比較してその質量は１８００倍もある。したがって、気体に対する電離（イオン化）作用は大きいが反面、その飛程距離は数ｃｍと短く、物質に対する透過力は薄紙１枚で遮蔽できる程に弱い。
従来の方法で塗料中に混合された放射性天然鉱物粉末は、塗装や印刷等の手段で基板上に定着された過程で、その大部分の粉末は塗膜を形成する塗料中に埋没している。したがって、埋没している粉末から放出されたα線は大部分が塗膜によって遮蔽され、大気中に放出することができず、α線の放出効果は塗膜表面に露出している粉末に限定され、著しくその効果が低かった。  
この方法に対して、上記本願発明において採用している方法によれば、塗料中に埋没する放射性粉末は微量で、α線の放出効果は極めて大きい。
放射性物質の取扱量、放射線の被曝量、放射線強度等は、厳密な国際基準によって規制されており、より少量の放射性物質によって高効率な効果を発揮させることは極めて重要である。
【００２２】
上記の製法によって得られたイオンプレートを小片に切断して、本発明の当該イオンプレートとして円筒状ケーシングに放射状に取り付ける。
円筒状ケーシングの外周にはその接線方向にスプリング機能を持った複数の円筒支持スプリングを取り付け、この炭化水素系燃料の燃焼状態改善装置を燃焼用空気吸気管内の最下流部に収納固定できる構造とする。
円筒状ケーシングの中央部には、複数の希土類磁石をヨーク（ｙｏｋｅ）に挟み込んだ磁石エレメント（Ｍａｇｎｅｔ  ｅｌｅｍｅｎｔ）を内蔵した磁石パイプを、支持金具を介して装着するようにする。磁石エレメントを構成する磁石の極性は、ヨークを介して同極方向とする。例えば、ヨークを介し磁石の極性を異極にした場合、一本の棒磁石と同様に磁束は磁石自身を流れ、磁石両端から外部に放出されるために磁束密度が低くなる。これに対して、ヨークを介し磁極を同極にすると、相互の磁石の磁力はヨークに集中して反発するために磁束密度は２倍になり、ヨークに対して直角方向に放出され２枚のヨーク間に高密度な磁束を得ることができる。
磁石パイプはその両端面を支持金具に容易に固定できることと、気流の摩擦抵抗を軽減する目的で平板状に加工され、吸気の気流方向に装着される。
【００２３】
イオンプレートによって電離された空気分子は、荷電粒子化されているために、磁石パイプの磁力によってローレンツ力（Ｌｏｒｅｎｔｚ  ｆｏｒｃｅ）を受ける。
ローレンツ力は電磁場中の運動する荷電粒子が受ける力であり、荷電粒子の進行方向と直角の方向に作用する。力の強度は磁束密度、荷電粒子速度、電荷量に各々比例する。
燃焼用空気吸気管内の燃焼用空気の気流状態を考察すると、燃焼用空気吸気管の内壁の表面に接する気流は気体の粘性によってその流速は０となる。しかし、表面から少し離れると流速はかなり速くなる。そのため、表面から少し離れた部位では流速が急激に変化するところが発生する。この速度変化の大きい部位を境界層と呼び、気流の停滞や乱流等の発生によって気流速度が低下するために吸気効率の減少の原因となっている。
【００２４】
この炭化水素系燃料の燃焼状態改善装置の磁石パイプの極性を気流方向に対し、上流部をＳ極として下流部をＮ極とすると、正に帯電した荷電粒子はローレンツ力によって燃焼用空気吸気管の中心部から外周方向に向かう力が発生する。
正に帯電した空気分子は、水素イオン（Ｈ＋）やアンモニウムイオン（ＮＨ３＋）が主体で、ローレンツ力と気流速度のベクトル（Ｖｅｃｔｏｒ）合成力によって螺旋運動を描きながら燃焼用空気吸気管の内部の境界層に速度成分を与える。
反対に、負に帯電した空気分子には、フリーラジカル（ｆｒｅｅ  ｒａｄｉｃａｌ）酸素（Ｏ−）、スーパーオキサイド（Ｏ２−）、一重項酸素（ａｔｏｍｉｃ  ｏｘｙｇｅｎ）（１Ｏ−）等の活性酸素と硝酸分子核イオン（ＮＯ３−ｎＨ２Ｏ）が含まれている。そして正に帯電した空気分子とは逆に、ローレンツ力によって燃焼用空気吸気管の中央部に集中する気流となる。
この現象によって電離された燃焼用空気分子は、燃焼用空気吸気管内を荷電の極性によってドーナッツ（Ｄｏｕｇｈｎｕｔ）状に分流されて流れるために、荷電の正負分子相互間の電気的中和による消滅や、燃焼に不可欠な酸素分子が分流によって燃焼用空気吸気管の内壁との摩擦の影響が少なくなるとともに、分流によって各々同極の荷電粒子に分離される結果、相互の電気的反発力により気体分子の集団が離散されて気体粘性が低下する。このような効果によって、吸気効率や燃焼効率が向上する。
【００２５】
炭化水素（ＣｎＨｍ）系燃料は、酸化反応（燃焼）によって熱量を放出するとともに、無害な二酸化炭素（ＣＯ２）と水（Ｈ２Ｏ）に変換される。
自動車用ガソリンエンジンの場合、排気ガス中に含まれる有害物質は、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）等が代表的なもので、その発生の原因は一酸化炭素（ＣＯ）については、酸素供給量の不足による場合が多く、充分な酸素がある場合には二酸化炭素（ＣＯ２）となって無害化される。また、炭化水素（ＨＣ）については、燃料の炭化水素（ＣｎＨｍ）が酸化反応の途中で低分子化された状態のまま不完全燃焼によって排出されたものである。さらに、窒素酸化物（ＮＯｘ）については、上記の条件とは全く異なり、燃料が高温高圧のもとで燃焼することによって、本来、反応が困難な空気中の窒素分子（Ｎ２）が酸素分子（Ｏ２）と反応して、主に一酸化窒素（ＮＯ）と二酸化窒素（ＮＯ２）等の有害物質となる。
窒素酸化物（ＮＯｘ）の生成反応は、
Ｎ２＋Ｏ２→２ＮＯ
Ｎ２＋２Ｏ２→２ＮＯ２
が代表的なもので、特に二酸化窒素（ＮＯ２）は毒性が強い。
【００２６】
本発明の炭化水素系燃料の燃焼状態改善装置は、酸化反応（燃焼）に必要な酸素分子（Ｏ２）を、α線やβ線によってフリーラジカル（ｆｒｅｅ  ｒａｄｉｃａｌ）酸素（Ｏ−）（Ｏ−）、スーパーオキサイド（Ｏ２−）、一重項酸素（ａｔｏｍｉｃ  ｏｘｙｇｅｎ）（１Ｏ−）等の強力な酸化力を持つ活性酸素に変換して、燃焼効率を向上させるとともに、相互分子間の電気的反発力によって空気分子の集団を細分化して吸気効率を向上させる。
その結果、燃焼部の酸素不足や、不完全燃焼が解消することで一酸化炭素（ＣＯ）や炭化水素（ＨＣ）の排出量を抑制することができる。
窒素酸化物（ＮＯｘ）に関しては、燃焼用空気中の窒素分子（Ｎ２）や酸素分子（Ｏ２）がα線やβ線によって電離（イオン化）された結果、他のイオン化合物の分子に変換されているために、上記の窒素酸化物生成反応が成立する確率が低下することで排出量が抑制される。
以上の理由によって排気ガス浄化が改善される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の炭化水素系燃料の燃焼状態改善装置の実施の形態を、図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００２８】
図１〜図６に、本発明の炭化水素系燃料の燃焼状態改善装置の一実施例を示す。
この炭化水素系燃料の燃焼状態改善装置は、炭化水素系燃料を対象にして、放射性元素のα線やβ線の放出によって燃焼用空気の改質を行い、燃費改善、排気ガス浄化を目的とするもので、図１及び図２に示すように、燃焼用空気吸気管８内に装着できるように、円筒状ケーシング１、円筒支持スプリング２、イオンプレート３、磁石パイプ４及び磁石パイプ支持金具５でその主要部が構成されている。
【００２９】
この実施例は、炭化水素系燃料の燃焼状態改善装置の装着部位が約８０ｍｍの自動車用ガソリンエンジンの燃焼用空気吸気管８を対象としたものである。
【００３０】
円筒状ケーシング１は、図３に示すイオンプレート３を取り付けるための支持体で、その材質は非磁性と耐久性を考慮して、特に限定されるものではないが、例えば、ステンレス製のスプリング鋼板を使用し、イオンプレート３を取り付けるための取付穴及びイオンプレート３を貫通させるための長矩形の孔を等ピッチで形成するようにする。
円筒状ケーシング１に対するイオンプレート３の取付ピッチは、燃焼用空気の通過量とイオンプレート３の取付枚数等によって増減するが、本実施例では、特に限定されるものではないが、円筒状ケーシング１の直径を５０ｍｍ、長さを６０ｍｍにし、イオンプレート３の取付枚数は８枚にしている。
円筒状ケーシング１にイオンプレート３を取り付ける手段としては、取付穴６−１にボルトによって締め付ける手段等が考えられるが、緩みによる脱落を防止するために、円筒状ケーシング１と、イオンプレート３のほか、円筒支持スプリング２、磁石パイプ４及び磁石パイプ支持金具５とを、すべてリベットによる固定方式で行うこともできる。
なお、固定方式としては、このほか、スポット溶接等も考えられるが、固定方式はこれらの方式に限定されず、任意の方式を採用することができる。
【００３１】
イオンプレート３は、特に限定されるものではないが、図３に示すような取付方法を考慮した形状に形成するようにし、幅方向の寸法を４０ｍｍ、高さ方向の寸法を２５ｍｍ、厚さを０．８ｍｍに設定するようにしている。
このイオンプレート３は、基板６にアルミニウム板を使用し、このアルミニウム板の表面に薄い層状をなすように接着剤を塗布し、この接着剤による接着層の表面が硬化する前段階において、接着層の上面から、上記微粉を振りかけてアルミニウム板の表面に接着層を介して放射性天然鉱物粉末７を高密度に定着する方法を用いることによって、アルミニウム板の両面に放射性天然鉱物粉末７を定着するようにしている。
【００３２】
このイオンプレート３を円筒状ケーシング１に取り付けると、イオンプレート３は円筒状ケーシング１の中心を基点として放射状に配置され、その一部は円筒状ケーシング１から突出する。
【００３３】
このようにイオンプレート３を配設した炭化水素系燃料の燃焼状態改善装置を燃焼系の燃焼用空気吸気管８に装着すると、燃焼用空気の気流は各々のイオンプレート３に挟まれた空間を通過する。
この空間は、イオンプレート３の両面に定着された放射性天然鉱物粉末７の放出するα線やβ線の最大領域であり、特に飛程距離の短いα線の効果を得るためには非常に効果的である。
【００３４】
円筒状ケーシング１の中央部には、円筒状ケーシング１に対し磁石パイプ支持金具５によって磁石パイプ４の両端部４−１が固定される。
この磁石パイプ４の内部には、図５に示すように、磁石としての希土類磁石９が、ヨーク１０を介して密接されている。
本実施例では、特に限定されるものではないが、例えば、直径６ｍｍで長さが１０ｍｍの円柱状の希土類磁石９を３個と、透磁力の大きい純鉄製の直径６ｍｍで厚さが２ｍｍのヨーク１０を２枚とで構成される磁石エレメントを採用した。
目的としているローレンツ力を効果的に得るためには、磁力線を磁石パイプ４の外部に放出させるとともに、燃焼用空気の気流方向に磁力線の方向を揃えなければならない。
そこで、図６に示すように、希土類磁石９は、ヨーク１０を介し、互いに反発するように配置して、その反発磁界によって磁束を磁石パイプ４の外部方向に放出させるようにするとともに、磁束密度を２倍に高めるようにした。
希土類磁石９の単体磁力は、０．４Ｔ（Ｔｅｓｕｌａ）を使用したが、今回の実測では磁石パイプ４の表面磁力は、０．７５Ｔであった。
磁石パイプ４の両端部４−１は、図４に示すように、加圧成形によって平板状に加工した。
これにより、磁石パイプ４を磁石パイプ支持金具５に容易に固定でき、また、燃焼用空気吸気管８に装着したとき、燃焼用空気の気流による摩擦抵抗を軽減することができる。
【００３５】
円筒状ケーシング１の外周部には、炭化水素系燃料の燃焼状態改善装置を燃焼用空気吸気管８の内部に装着するための手段として、円筒支持スプリング２を取り付けるようにしている。
自動車を例にとると、燃焼用空気吸気管８は、ガソリン車、ディーゼル車の車種、エンジンの排気量等によって異なるために、ある程度の燃焼用空気吸気管のサイズの違いに対応できるようにするとともに、容易に装着できることが望ましい。
そこで、本実施例では、特に限定されるものではないが、例えば、図１に示すように、円筒支持スプリング２を円筒状ケーシング１の外周接線方向に１２０度の角度で３箇所に取り付けるようにした。
【００３６】
そして、図２に示すように、燃焼用空気吸気管８に、この炭化水素系燃料の燃焼状態改善装置を装着することにより、炭化水素系燃料の燃焼状態改善装置は、円筒支持スプリング２の反発力によって燃焼用空気吸気管８の内部で同心円を描くように装着されるため、装着位置が偏ることがなく、このため、燃焼用空気の気流は、イオンプレート３に挟まれた空間を均一に流れるため、α線やβ線による燃焼用空気の電離（イオン化）と磁石パイプ４のローレンツ力によって燃焼用空気の改質が行われ燃焼効率の向上と排気ガス浄化促進の効果が向上する。
【００３７】
以上説明したように、この炭化水素系燃料の燃焼状態改善装置は、自動車、ボイラー、温水器等の重油、軽油、ガソリン、ＬＰＧガス等の炭化水素系燃料を使用する燃焼機器において、イオンプレート３に定着した放射性天然鉱物の放射性元素が放出するα線やβ線を燃焼用空気に照射して、その空気分子を電離させ、酸素分子（Ｏ２）をフリーラジカル酸素（Ｏ−）に変換し、燃焼時の酸素分子解離エネルギを不要にすることによって燃焼熱量を増大し、さらに、酸化の活性力が強い活性酸素のスーパーオキシド（Ｏ２−）、一重項酸素（１Ｏ−）等に変換することで燃焼時の酸化反応（燃焼）を向上させることができる。
さらに、磁石パイプ４の磁力によって電離した空気分子にローレンツ力を与え、正電荷を持つ水素イオン（Ｈ＋）やアンモニウムイオン（ＮＨ３＋）と負電荷を持つ活性酸素（Ｏ−）、（Ｏ２−）、（１Ｏ−）等が分流される。ローレンツ力によって正電荷粒子は燃焼用空気吸気管の中心部から外周方向に螺旋運動を描きながら燃焼用空気吸気管の内壁部表面に発生している境界層に速度成分を与え吸気効率を改善する。負電荷粒子には燃焼に必要な酸素が含まれ、正電荷粒子とは逆のローレンツ力を受けるため、燃焼用空気吸気管の中央部に集中する気流を形成する。電離された燃焼用空気分子は、燃焼用空気吸気管内を荷電の極性によって分流されるために、電気的中和による消滅や、燃焼に不可欠な酸素原子や分子が燃焼用空気吸気管の中央部を流れる結果、燃焼用空気吸気管の内壁との摩擦の影響が少なくなり、効果の低減を防ぐことができる。空気分子の電離による分流は、同極の原子や分子相互間の電気的反発によって気体分子集団の結合が解離され、気体粘性が低下することで吸気効率の向上になり、燃焼効率が向上するとともに、排気ガスの浄化を促進する。
【００３８】
より具体的な実施例として、Ｖｏｌｋｓｗａｇｅｎ  ｂｅｅｔｌｅ  ２．０  Ａ４  ２Ｄ  乗用車  総排気量１９８４ｃｃ  アイドリング回転数８００ｒｐｍ  参考車両重量１４３９ｋｇのガソリン車をテスト対象車として市街地走行と高速道路走行に分けて燃料消費テスト（テスト環境：気温２４．７℃、相対湿度３８．１％、使用燃料：無鉛９５ガソリン）を行った。
その結果、市街地走行では、本発明による炭化水素系燃料の燃焼状態改善装置を装着前の走行距離が１０．１３ｋｍ／ｌに対し、装着後は１１．３２ｋｍ／ｌの結果を得た。
高速道路走行では、本発明による炭化水素系燃料の燃焼状態改善装置を装着前の走行距離が１４．６２ｋｍ／ｌに対し、装着後は１６．８９ｋｍ／ｌの結果を得た。
【００３９】
また、排気ガスの計測を、トヨタＧＸ９０  ガソリン車のアイドリング状態でＪＩＳ  Ｋ０１０４、ＪＩＳ  Ｄ１０３０及びＪＩＳ  Ｄ１０２８に基づき、窒素酸化物（ＮＯｘ）、炭化水素（ＨＣ）及び一酸化炭素（ＣＯ）の排出量を計測した。
その結果、本発明による炭化水素系燃料の燃焼状態改善装置を装着前のＮＯ２の排出量が１１．０ｖｏｌ．ｐｐｍに対し、装着後は８．０ｖｏｌ．ｐｐｍに、同ＨＣが１１．９％に対し、装着後は５．８９％に、同ＣＯが１２０．０ｖｏｌ．ｐｐｍに対し、装着後は８０．０ｖｏｌ．ｐｐｍに各々減少した。
【００４０】
また、ニッサンＫＣ−ＡＫＰ６６ＥＲ  ディーゼル車のアイドリング状態で上記の計測方法によってダスト（ｄｕｓｔ）濃度、窒素酸化物（ＮＯｘ）、炭化水素（ＨＣ）及び一酸化炭素（ＣＯ）の排出量を計測した。
その結果、本発明による炭化水素系燃料の燃焼状態改善装置を装着前のダスト濃度が０．９５９ｇ／Ｎｍ３に対し、装着後は０．７５２ｇ／ｇＮｍ３に、同ＮＯ２の排出量が１４．０ｖｏｌ．ｐｐｍに対し、装着後は６．０ｖｏｌ．ｐｐｍに、同ＨＣが５．８８％に対し、装着後は４．７％に、同ＣＯが１２７．０ｖｏｌ．ｐｐｍに対し、装着後は１１４．０ｖｏｌ．ｐｐｍに各々減少した。
【００４１】
上記計測結果によって、本発明の炭化水素系燃料の燃焼状態改善装置は、燃焼効率の改善による省燃費効果とともに、排気ガスの浄化促進効果があることを確認できた。
【００４２】
以上、本発明の炭化水素系燃料の燃焼状態改善装置について、その実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明の炭化水素系燃料の燃焼状態改善装置は、炭化水素系燃料を使用する燃焼機器の燃焼効率の向上及び排気ガスの浄化改善の効果を高めることができることから、自動車、ボイラー、温水器等の重油、軽油、ガソリン、ＬＰＧガス等の炭化水素系燃料を使用する燃焼機器に広く適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の炭化水素系燃料の燃焼状態改善装置の一実施例を示す斜視図である。
【図２】同炭化水素系燃料の燃焼状態改善装置を燃焼用空気吸気管へ装着した状態を示す断面図である。
【図３】イオンプレートを示す斜視図である。
【図４】磁石パイプを示す斜視図である。
【図５】マグネットエレメントを示す斜視図である。
【図６】マグネットエレメントの磁力線を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４５】
１    円筒状ケーシング
２    円筒支持スプリング
３    イオンプレート
４    磁石パイプ
５    磁石パイプ支持金具
６    イオンプレートの基板
７    放射性天然鉱物粉末
８    燃焼用空気吸気管
９    磁石（希土類磁石）
１０  ヨーク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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