(57)【要約】【課題】内燃機関の燃焼特性を向上させるエンジン用エアークリーナーを提供する。【解決手段】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ー室内の内面に塗布してなる燃焼性の高い、公害物質排出量の低いエンジン用エアークリーナー。【効果】マイナスイオンから発生する活性酸素により、燃料成分が完燃酸化、完全燃焼し、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少量となる。【選択図】          なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
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材料を用いた燃焼性の高い、公害物質排出量の低いエンジン用エアークリーナー。
【請求項２】
マイナスイオンを発生する空気をつくる材料が、天然ケイ酸塩鉱石と希土類元素含有鉱物との混合微粉体を合成樹脂化合物に練りこんだ塗料であって、マイナスイオン発生量が１立方センチメートル当り３５０個以上の塗膜層をエアークリーナー室内に装備した、エンジン用エアークリーナー。
【請求項３】
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材料が、電気石、と希土類元素含有鉱物の混合微粉体含有繊維または紙類であって、該繊維または紙類をエアークリーナーを室内に装備したエンジン用エアークリーナー。
【請求項４】
マイナスイオン発生が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材料が電気石９５〜５重量％、希土類元素を含む鉱物５〜９５重量％の混合粉体である請求項１〜３に示すエンジン用エアークリーナー。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車用エンジンの燃焼性を高め、燃焼効率の向上と併せ、窒素酸化物、一酸化炭素ガス低下とカーボン排出量の低下させる公害防止対策を目的としたマイナスイオンを含む空気を用いる自動車エンジン用エアークリーナーに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来自動車エンジンの燃焼効率向上を図る手段としては、主として、燃料油であるガソリンや軽油中のパラフィン類、オレフィン類、芳香族炭化水素化合物に酸化燃焼を促進する触媒剤を添加した改良策が取られて来た。
また、自動車産業の各社は、環境対応策としてメタノール燃料を用いて排気ガスのクリーン化を行なったり、水素燃料電池搭載した、エンジンのシステム開発をして燃料の低減と排気ガス量の低下を目指したエンジン開発を行なって公害防止の対策を図っている。
【０００３】
近年では、エアークリーナーのクリーナーエレメントにトルマリン鉱石粉末のみを単独で練りこんだものとして、特許第３０３６６８２号と特開２００１−６５４１５号が開示され、また、放射性元素を含む鉱石を無機組成物単独でエアークリーナーに用いる提案が特開２００１−３５５５２６号に開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの提案のうち、電気石の微粉末を単独で用いた材料のみでは、マイナスイオン発生量は実際上きわめて少量であり、燃焼効果は低劣である。  また放射性元素を含む鉱石の微粉末単独では、γ線によるエネルギー放射量が強力すぎマイナスイオンは発生してなく、他の作用による。
これらはマイナスイオンを多量に発生する空気をつくるのに用いられる材料としては、多くの欠点がある。さらに、前記燃料油の改良や自動車エンジンの開発は、膨大な開発費とともに、長期間にわたる開発期間を必要とするものであり、特に昨今、緊急を迫られている課題は、軽油用エンジンから排出される排出ガス中の窒素酸化物と、カーボン排出量を大幅に低下する公害防止対策としての法的規制が下され、きわめて重要な社会問題となっている。
【０００５】
そこで、発明者らは、工場自家発電量動力エンジンや、自家用車自動車エンジン、運搬用ジーゼルエンジン等に対し、マイナスイオンを多量に発生する空気をつくり出す材料を用いることを試みることにより、燃焼効率の向上と二酸化窒素化合物および一酸化炭素の低減を併せ、カーボン排出量が著しく少量となることを確認した。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題を解決するため鋭意研究の結果、エンジン用エアークリーナー室内に、マイナスイオンの発生量が３５０〜２０００個／ｃｍ３程度を含む空気をつくり出す材料として、天然ケイ酸塩鉱物である電気石と希土類元素含有化合物との混合微粉を合成樹脂化合物に練りこんだ塗料を用いた塗膜層を装備することにより、吸入空気が、該塗膜層を通過する際に、マイナスイオンを多量に含む空気が生成されることを見出した。
【０００７】
空気中に含まれる湿気意中の水分が特別な条件下におかれるとヒドロキシルマイナスイオンと言う酸素を放出しやすいマイナスイオンに変換されることが特許第３２８６３０７号に開示されており、本発明の酸素を放出しやすいマイナスイオンとは、前記特許第３２８６３０７号に開示されたヒドロキシルマイナスイオン（Ｈ３Ｏ２−）を示す。
【０００８】
特許第３２８６３０７号には、マイナスイオンであるヒドロキシルマイナスイオン（Ｈ３Ｏ２−）が、常温において還元剤である炭化水素化合物に出会うと、直ちに活性酸素を放出し、この活性酸素が炭化水素を酸化し、炭酸ガスと水に分解されることが開示されている。
【０００９】
本発明者らは、このマイナスイオンから発生する活性酸素をエンジン室の燃焼（吸引、爆発）に応用したところ、燃料消費量が１５〜２０％向上し、かつ排気ガス中の公害物質である一酸化炭素は０．０１ｐｐｍ以下、カーボン排出量は５％以下となり全く臭気のない排気ガスとなることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１０】
空気中のマイナスイオン発生について説明する。
空気中には水分は、湿気分として通常５０〜７０％程度含まれている。  この水分は電気特性を有する天然ケイ酸鉱物であるプラス極、マイナス極の極性結晶体をもつ電気石（トルマリン）に触れると直ちに水分子の小さなクラスターを含む空気となり、電気的にマイナス帯電したヒドロキシルマイナスイオン（Ｈ３Ｏ２−）となる。式（１）（２）に示す通りである。
Ｈ２Ｏ  →  Ｈ＋  ＋  ＯＨ−・・・・・・・・・（１）
Ｈ２Ｏ＋ＯＨ−  →  Ｈ３Ｏ２−・・・・・・・・・（２）
【００１１】
本発明ではこのヒドロキシルマイナスイオンの発生を活発化せしめるために、天然珪酸塩鉱石、好ましくは電気石９５〜５重量％と、希土類元素含有鉱物５〜９５％との混合粉体を用いることにより、極めて多量のマイナスイオンを発生する空気をつくり出すことを可能にした。本発明に用いる希土類元素含有鉱物とはランタン、セリウム、ネオジウム、サマリウム、カドリウムなどの酸化物を含む鉱石からなる混合鉱石粉体を指し、さらにジルコニウムケイ素、リンなどの酸化物にも同様の効果が認められる。
【００１２】
このヒドロキシルマイナスイオン（Ｈ３Ｏ２−）は、還元剤に出会うと直ちに式（３）に示すように分解し、発生期の酸素を発生する。発生期の酸素は極めて強力な活性作用を有する。
４（Ｈ３Ｏ２−）  →  ６Ｈ２Ｏ  ＋  Ｏ２・・・（３）
【００１３】
一方、燃料油である石油類の主成分であるノルマルパラフィン（ＣｎＨ２ｎ＋２）、オレフィン（ＣｎＨ２ｎ）、芳香族ハイドロカーボン（（Ｃ６Ｈ６）ｎ）等の炭化水素化合物の酸化燃焼反応による反応過程は、複雑で、単純なものではないが、ヒドロキシルマイナスイオン（Ｈ３Ｏ２−）の分解によって生じた発生期の酸素により、たとえばノルマルパラフィンの場合の空気中の酸素および発生期の活性酸素は下記反応式のように完全酸化に近い燃焼を示す。
ＣｎＨ２ｎ＋（ｎ＋１）Ｏ２  →  ｎＣＯ２＋ｎＨ２Ｏ
【００１４】
エンジン室内における、炭化水素の燃焼は、当然空気中の酸素によることが主たる反応であるが、マイナスイオンにより発生する発生期の酸素による活性酸化反応により酸化が促進されることが、実測値の結果により推測される。
空気中の酸素のみでは完全燃焼は遂げられないので、燃料油の中に酸化促進剤を添加して、完全燃焼の工夫をしているが、燃料油の酸化促進剤の工夫のみでは完全燃焼は不足である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について説明する。
本発明に使用するマイナスイオンを発生する空気をつくる材料は、天然ケイ酸塩鉱物と希土類元素含有鉱物との混合微粉体を合成樹化合物に練りこんだ塗料であって、該塗料により塗膜層を形成し、該塗膜層を、空気吸入用導管およびエアークリーナー室内に装備し、または、マイナスイオンを発生する空気をつくる材料が電気石と希土類元素含有鉱物の混合微粉末含有繊維または紙類であって、該繊維または紙類をエアークリーナー室内装備して、所定の空気を吸入すると、マイナスイオン発生材料に触れた空気中の水分がマイナスイオンであるヒドロキシルマイナスイオンに、直ちに変換することが可能となる。
【００１６】
本発明の天然ケイ酸塩鉱物はマイナスイオンを発生する天然ケイ酸塩鉱物であれば、電気石、麦飯石、ゼオライト、ヒル石等を用いても差しつかえない。
希土類元素含有鉱物は天然ケイ酸塩鉱物のマイナスイオン発生量を促進増加させるため混合添加している。鉱物中に含有される主として希土類元素のランタン、セリウム、ネオジウム等の金属酸化物が前記した天然ケイ酸塩鉱物のマイナスイオン発生作用を励起していることと推測される。
【００１７】
天然ケイ酸塩鉱物と希土類元素を含有する鉱物の微粉体を練りこむ合成樹脂化合物としては、水性塗料、油性塗料の他、マイナスイオンを発生する作用を阻止する塗料を除いていずれの塗料も使用される。
【００１８】
本発明に用い、マイナスイオンを発生する空気を作る材料の塗料への添加含有濃度は、電気石９５〜５重量％、希土類元素含有鉱石５〜９５重量％であり、常温での、マイナスイオン発生量が１立方センチ当り３５０〜２０００個程度となるような範囲である。
マイナスイオン発生量が低いと多面積の塗膜層が必要であり、マイナスイオン発生量が低すぎると、燃料油の燃焼効果が出ない。有効的なマイナスイオン発生量は１立方センチメートルに当り６００〜２０００個程度あればよい。
【００１９】
また、マイナスイオンを発生する空気は本発明の材料以外、電気を用いたプラズマ（コロナ）放電方式によるマイナスイオンを、空気に吸入用導管からエンジン室に導くことによっても、本発明と同様の効果を示すことが可能である。
【００２０】
本発明をさらに詳しく実施例により以下に説明する。
【実施例１】
水性樹脂として、アクリル酸重合エマルジョン樹脂（固形分２５％）、１００重量部に対し、黒色トルマリン（鉄電気石７０重量％、希土類含有鉱物３０重量％からなる混合微粉末、平均粒度３０重量％からなる混合微粉末、平均粒度３〜５μｍを２０重量部を添加し、充分攪拌、混合して水性エマルジョンを作製した。該塗料を綿布にスプレイガンにより２８０ｇ／ｍ２塗布し、マイナスイオン発生塗膜面を有する綿布を作製した。該塗布綿は静止常態で、１立方センチメートル当り、９３０個のマイナスイオン量となる値を得た。マイナスイオン発生量の測定は、（株）シグマティック社ＭＯＤＥＬＳＣ−５０を用いた。
該マイナスイオン発生塗膜面を有する綿布を用いて、エンジンクリーナー室内のフィルタ以外の全内面に接着剤により張り付けた。張り付総面積は０．１７６ｍ２であった。
【００２１】
該マイナスイオン発生綿布を張り付け装備したエアークリーナーを用い、ガソリン車（トヨタ、マークＩＩ：平成８年登録、走行距離６万ｋｍ）について、ＣＯ発生量は、塗布前０．０５ｐｐｍ、塗布後０．０３ｐｐｍ、ＨＣの発生量は塗布前３０ｐｐｍ、塗布後１３ｐｐｍ、燃料消費量は塗布前６．５ｋｍ／Ｌ、塗布後８．８ｋｍ／Ｌとなり、２０％の燃費向上となった。
【００２２】
【実施例２】
実施例１と同様、アクリル酸共重合エマルジョン樹脂（水分７５、固形分２５％）１００重量部に対し該電気石８０重量％、希土類含有鉱物２０重量％からなる混合微粉末をそれぞれ、５０、４０、３０、２０、１０、５重量部を添加し、水性エマルジョン塗料を作成した。該塗料をそれぞれ綿布に２５０〜２８０ｇ／ｍ２塗布した。乾燥後のマイナスイオンの発生量を測定した値を表１に示す。
【００２３】
【表１】
2004225677.tif 000002
【００２４】
表１のＮｏ．６の塗料を用い、実施例１に実施した同じ方法でエアークリーナーにマイナスイオンを発生する綿布を張り付けた。同じ車種によりテストを試みた。
【００２５】
ＣＯ発生量は塗布前０．０５ｐｐｍ、塗布後０．０３ｐｐｍ、ＨＣ発生量は塗布前３０ｐｐｍ、塗布後２０ｐｐｍ、燃料消費量は塗布前６．５ｋｍ／Ｌ、塗布後７．５ｋｍ／Ｌとなった。
【００２６】
【実施例３】
実施例２の表１、ＮＯ．２のマイナスイオン発生量を示す塗料を用い、ディーゼルエンジン（日産ディーゼル：１００Ｕ−ＣＷ５２０ＳＮＤ、平成４年登録）のエアークリーナーの内面（エアーフィルターを除く）全てに羽毛で塗布した。燃料消費量は塗布前２．５ｋｍ／Ｌ、塗布後２．７ｋｍ／Ｌとなり坂道は２速でも３速でも発進するようになり、黒煙発生量はほとんど無くなり、アイドリング時のＰ．Ｍ（カーボンミスト）量は１５ｃｍ離れたところでテストしたところ、５％以下となり、極めて効果の顕著であることがわかった。
【００２７】
【効果】
以上説明で明らかなように本発明のマイナスイオンを発生するエンジン用エアークリーナーを用いることによりマイナスイオンから発生する発明の活性酸素により燃料成分が完全に酸化される状態となり完全燃焼が行われると併せ、一酸化炭素の低下とカーボン排出量の低下をさせる公害防止対策として効果は顕著である。さらに、既存の使用車をそのままの状態でエアークリーナーについての塗膜加工のみによって、改良がおこなわれるのでミストが極めて低く実用的である。