(57)【要約】【目的】小型軽量で且安価にインテークマニホールド内の混合気や空気を高電場と高密度マイナスイオン状態で高燃焼させて低燃費化と低排気ガス化を実現し、更にはエキゾーストパイプ内を高密度プラスイオン化し排気ガスの分解削減を可能とする自動車用マイナスイオン発生装置の提供。【構成】その電圧が１２乃至２４Ｖの直流電圧を供給する電源部と、パルス数が２０乃至１００キロパルスのパルス信号を発生しえるパルス発生部と、電源部からの直流電圧及びパルス発生部からのパルス信号を入力させその二次側よりその電圧が１５００乃至７５００Ｖでパルス数が２０乃至１００キロパルスのマイナス高電圧直流パルスを出力しえるスイッチングトランス及び付帯制御回路からなるスイッチングトランス部と、マイナス高電圧直流パルスに整流し且方形波パルスに補整するマイナス整流補整部と、電子放射極に通電印加させる電子放射部とで構成される自動車用マイナスイオン発生装置。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
その電圧が１２乃至２４Ｖの直流電圧を供給する電源部と、そのパルス数が２０乃至１００キロパルスのパルス信号を発生しえるパルス発生部と、該電源部からの直流電圧並びにパルス発生部からのパルス信号を入力させて、その二次側より電圧が１５００乃至７５００Ｖで且パルス数が２０乃至１００キロパルスのマイナス高電圧直流パルスを出力しえるスイッチングトランス及び付帯制御回路からなるスイッチングトランス部と、このマイナス高電圧直流パルスを整流し且方形波パルスに補整させるための整流器及びコンデンサー並びに抵抗が配されたマイナス整流補整部と、インテークマニホールド内に絶縁体を介してその先端が突出配設された電子放射極、及び該電子放射極に整流されたマイナス高電圧直流方形波パルスを通電印加させるためのリード線からなる電子放射部とにより構成される、自動車用マイナスイオン発生装置。
【請求項２】
スイッチングトランス部の二次側より電圧が１５００乃至７５００Ｖで且パルス数が２０乃至１００キロパルスのプラス高電圧直流パルスを出力させ且プラス高電圧直流パルスに整流し方形波パルスに補整させるプラス整流補整部が設けられ、エキゾーストパイプ内に絶縁体を介してその先端が突出配設された電子放射極に、該プラス高電圧直流パルスを通電印加させる請求項１記載の、自動車用マイナスイオン発生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は自動車用マイナスイオン発生装置に係るもので、更に詳しくは高い燃焼性による低燃費化と低排気ガス化を実現できる自動車用マイナスイオン発生装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
我が国を初め先進諸国においては高度の車社会が形成されており、加えて後進国の経済発展とともに車社会の形成が予想されることとも相俟って石油資源の枯渇が危惧されるに至っていることから、自動車産業においては一方において低燃費自動車の開発が強く要請されており、且他方においては高度の車社会化に伴う膨大数の自動車の運行により排出されるＣＯ成分を初めＨＣ成分やＮＯｘ成分及び微粒子等による排気ガス量も莫大量に昇り、これによる大気汚染は極限にまで至っており、とりわけ狭少な国土の我が国において該排気ガスによる健康被害が各地で続発し重大な社会問題となっていることから、低排気ガス化対策も緊急な課題とされている。
【０００３】
これがため自動車メーカーにおいては低燃費仕様の改良エンジンや、代替エネルギーとして電気エネルギーを併用したハイブリッドエンジン等が開発されつつあるが、十分なる低燃費化や経済走行性を実現するまでには至っておらず、且仮令解決しうる新規エンジンが開発された場合にも、極めて膨大数の自動車が実用運行されてなるため、かかる新規エンジンが開発上市されたとしても該新規エンジンによる低燃費化や低排気ガス化の効果が発揮されるには極めて長期間を要することとなる。
【０００４】
更に自動車機器メーカーにおいては、排気ガスにより惹起されてなる健康被害を防止するうえからエキゾーストパイプに各種の酸化触媒を用い排気ガス成分を分解させて排出の低減化を図る所謂触媒コンバーターが開発され実用使用に至っているもの、エキゾーストパイプにかかる触媒コンバーターを介在させることは、燃焼ガスの排出に際して負圧がかかり折角の燃焼出力が減失されて低燃費化に背反する結果となっている。
【０００５】
かかる実情に鑑み発明者は鋭意研究を重ねた結果、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン内に供給される混合気や空気を高電場状態即ち少なくとも１５００Ｖ以上好ましくは３０００Ｖ以上の高電位が保持された状態と、且混合気や空気中の水分子やガス分子等の低クラスター化と解離をなさしめたうえ燃焼させることにより少なくとも３０乃至５０％以上の高燃焼化が可能となり、而もかかる高燃焼化による燃焼出力の向上に伴う低燃費化と、且排気ガス中のＣＯ成分やＨＣ成分が著しく低減化されることを幾多の実験で確認している。
【０００６】
そしてかかる高燃焼化のためには、高電場状態を長時間保持させること及び水分子やガス分子を可能な限り低クラスターと且解離を図るうえからは、少なくともそのイオン密度において２０乃至３０万個／ｃｃ以上の高密度マイナスイオンの生成が不可欠となること、及びかかる高密度マイナスイオンの生成には電子放出極に少なくとも１５００Ｖ以上のマイナス高電圧で且そのパルス数が２０キロパルス以上、望ましくは３０乃至４０キロパルス以上の方形波パルスを印加させることにより電子放出の促進と且方形波パルスの尖頭作用による効率的プラズマ生成を経てマイナスイオン生成がなしえることを究明し本発明に至った。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
即ち本発明は、小型軽量で且安価にインテークマニホールド内の混合気若しくは空気を高電場と高密度マイナスイオン状態で高燃焼させて低燃費化と低排気ガス化を実現し、更にはエキゾーストパイプ内を高密度プラスイオン化し残留排気ガス成分を分解削減しえる、自動車用マイナスイオン発生装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するために本発明が採用した技術的手段は、本発明は自動車に搭載装備されインテークマニホールド内を高電場と高密度マイナスイオンを生成せしめ高燃焼による低燃費化並びに低排気ガス化を図り、更にはプラス高電圧直流パルスを出力させエキゾーストパイプ内に高密度プラスイオンを生成せしめて残留排気ガス成分を分解削減せしめるものであるから、本発明の電源としては車載されてなるバッテリーが使用されるものであり、従ってその電圧が１２乃至２４Ｖの直流電圧を電源部として用いる。
加えて高密度マイナスイオンの生成はもとより高密度プラスイオンの生成には、その電圧において１５００乃至７５００Ｖのマイナス高電圧若しくはプラス高電圧と、且そのパルス数が２０乃至１００キロパルスの直流方形波パルスを、電子放射極に通電印加する必要がある。
【０００９】
これがためには電源部からの１２乃至２４Ｖの直流電圧の入力により該マイナス高電圧直流方形波パルス若しくはプラス高電圧直流方形波パルスを簡便に出力せしむるため、スイッチングトランスを採用するもので、該スイッチングトランスの特性上からそのパルス数が２０乃至１００キロパルスのパルス信号を発生させるためのパルス発生部が設けられている。
そしてパルス発生部で所要のパルス数に発生させたパルス信号を、より正確化と安定化を図り入力させて確実な制御を成すための制御回路が付帯されてスイッチングトランス部が形成されている。
【００１０】
かくしてスイッチングトランス部のスイッチングトランスの一次側へ入力される直流電圧とパルス信号とにより、該スイッチングトランスの二次側からその電圧が１５００乃至７５００Ｖで且そのパルス数が２０乃至１００キロパルスのマイナス高電圧直流方形波パルス若しくはプラス高電圧直流方形波パルスを出力させる。
【００１１】
而して本発明ではインテークマニホールド内に突出配設されてなる電子放射極にマイナス高電圧直流方形波パルスを通電印加させて高密度マイナスイオンを生成させるうえから、該スイッチングトランスの二次側の一方にはマイナス高電圧に整流させ且方形波パルスに補正するためのマイナス整流器とコンデンサー並びに抵抗が配されたマイナス整流補整部が設けられている。
【００１２】
そしてスイッチングトランスで出力され且マイナス整流補整部により整流及び補整されたマイナス高電圧直流方形波パルスは、インテークマニホールド内に絶縁体を介してその先端が突出配設されてなる電子放射極と、該電子放射極に通電印加させるためのリード線よりなる電子放射部とにより構成される、自動車用マイナスイオン発生装置に存するものである。
【００１３】
更には高燃焼性に燃焼がなされたうえ、エキゾーストパイプ内より排出される排気ガス中の残留成分とりわけＮＯｘ成分の分解削減を図るため、スイッチングトランスの二次側にはプラス高電圧を出力させるプラス整流器と且均等なパルス方形波に補整させるコンデンサー及び抵抗が配されたプラス整流補整部が設けられている。
そしてエキゾーストパイプ内に絶縁体を介して突出配設された電子放射極、及び該電子放射極にプラス高電圧直流方形波パルスを通電印加させるためのリード線よりなる電子放射部とによる構成に存する。
【００１４】
【作用】
本発明は上述の如き構成を用いてなるため以下のような作用を有する。即ちその一次側に電圧が１２乃至２４Ｖの直流電圧を入力させて、その二次側より１５００乃至７５００Ｖの高電圧で且パルス数が２０乃至１００キロパルスのマイナス高電圧直流方形波パルス若しくはプラス高電圧直流方形波パルスを出力させるためスイッチングトランスを用いることから、その一次側には自動車に搭載されてなるバッテリー電源を直接入力端子に入力できるとともに、且パルス信号入力端子にはパルス発生部により発生されるパルス数が２０乃至１００キロパルスのパルス信号を入力させることにより、二次側より所望のマイナス高電圧直流方形波パルス若しくはプラス高電圧直流方形波パルスが出力される。
【００１５】
そして該スイッチングトランスの二次側のマイナス高電圧直流方形波パルス出力側にはマイナス高電圧に整流させるマイナス整流器並びに均等な方形波に補整させるコンデンサー及び抵抗が配されたマイナス整流補整部が設けられ、更にプラス高電圧直流方形波パルスの出力側にはプラス高電圧に整流させるプラス整流器、並びに均等な方形波に補整させるコンデンサー及び抵抗が配されたプラス整流補整部が設けられてなるから、出力されるマイナス高電圧直流方形波パルス若しくはプラス高電圧直流方形波パルスは安定した電圧並びにパルス数と且つ均等な方形波パルスとして出力されることとなる。
【００１６】
かくして出力されるマイナス高電圧直流方形波パルスはリード線を介してインテークマニホールド内に絶縁体を介して突出配設されてなる電子放射極に通電印加されることにより、インテークマニホールド内を流通する混合気や空気中に高電位と方形波高パルスにより多量の電子放射と且水分子やガス分子に対する尖頭作用所謂パルス印加時の強度の電気衝撃力が働き低クラスター化とともに解離が著しく促進されて、高電場状態と多量のプラズマ生成を経て高密度のマイナスイオンが生成されるため燃焼性が著しく高まり燃焼出力増大が図られ、且高燃焼化に伴い排気ガス中のＣＯ成分やＨＣ成分が低減することとなる。
【００１７】
更にプラス高電圧直流方形波パルスをエキゾーストパイプ内に絶縁体を介して突出配設されてなる電子放射極に通電印加させることにより、該エキゾーストパイプ内に多量の電子放射と且方形波高パルスの尖頭作用により高電場と多量のプラズマ生成を経て高密度プラスイオンが生成されて酸化状態に保持されるため、排気ガス中に残留する排気ガス成分が酸化分解される。
【００１８】
【実施例】
以下に本発明実施例を図とともに説明すれば、図１は本発明のブロック図、図２は本発明の配線説明図であって、電源部１は本発明を作動させる電力を供給する部分で本発明は自動車に搭載装備されて使用されるものであるから、実質的にはバッテリー１Ａを電源とする関係上該電源部１からの供給電力は１２Ｖの直流電圧となる。
そして該電源部１から供給される１２Ｖの直流電圧によりその二次側からは電圧が１５００乃至７５００Ｖで且そのパルス数が２０乃至１００キロパルスで而も方形波パルスとして出力させる必要上から、スイッチングトランス２Ａ並びに付帯する制御回路４からなるスイッチングトランス部２が設けられている。
【００１９】
このスイッチングトランス２Ａは、高周波特性に優れるフェライトコア２０Ａを用いてその一次側巻線２１Ａの中央には、入力電圧端子２１Ｂが設けられてなり、且該一次側巻線２１Ａの両側端には、該一次側巻線２１Ａに入力される入力のオン、オフ制御をなすためのパルス信号入力端子２１Ｃ、２１Ｃが設けられており、更に該フェライトコア２０Ａの二次側巻線２２Ａは、要請される二次側出力電圧とパルス数で出力がなされるよう巻線設計がなされたうえ、その両側端にはそれぞれ出力端子２２Ｂ、２２Ｂが形成されている。
【００２０】
かかる場合において、本発明においては主に入力が１２Ｖの直流電圧が用いられ、且出力としてはその電圧において１５００乃至７５００Ｖで、而もパルス数も２０乃至１００キロパルスの方形波高パルスを出力させるものであるが、特定のフェライトコア材と且巻線材を用いて設計したスイッチングトランス２Ａでも適応電圧及びパルス数は略３倍程度の範囲とされることから、要請される出力条件を満足させるためには少なくとも２乃至３種の設計仕様によるスイッチングトランス２Ａを用意することが望まれる。
そして電源部１のバッテリー１Ａによる入力に際しては所要の入力電流に制限するための入力抵抗２３と、且安定した入力電圧を以って入力させるための入力コンデンサー２４が配されたうえ入力電圧端子２１Ｂに入力され、且他方はアース入力がなされる。
【００２１】
更にスイッチングトランス２Ａは、その一次側巻線２１Ａへの入力をオン、オフ制御させて二次側より所望の高電圧直流方形波パルスを出力させるものであるから、該一次側巻線２１Ａへの入力オン、オフ制御のためのパルス信号３Ａを発生するパルス発生部３が設けられている。
【００２２】
このパルス発生部３はスイッチングトランス２Ａの二次側より所望のパルス数を以ってマイナス高電圧直流パルス若しくはプラス高電圧直流パルスが出力されるよう、その一次側巻線２１Ａへの入力をオン、オフ制御するパルス数のパルス信号３Ａを発生させるもので、その発生手段には特段の制約はなく、図２においては該パルス発生部３のパルス発生回路には最も簡単なＵＪＴ（単結合トンジスター）３Ｂを用いた場合が示されており、この他の具体例としては図３のＡに示すＰＵＴトランジスター３Ｃを使用するもの、或いは図３のＢに示すコルピッツ発信回路３Ｄを使用するものも提案される。
当然にかかるパルス発生部３で発生させるパルス信号３Ａは、スイッチングトランス２Ａの二次側より出力される所要のパルス数に合致したパルス数で発生しえるよう、コンデンサー容量及び抵抗値の組合せを決定すれば良い。
【００２３】
そしてこのパルス発生部３により所要のパルス数を以って発生されたパルス信号３Ａは、スイッチングトランス２Ａの一次側に正確且安定したパルスとして入力させて、該スイッチングトランス２Ａの一次側入力のオン、オフ制御を確実になさしむるため、更に制御回路４を介してスイッチングトランス２Ａの一次側両側端に設けられたパルス信号入力端子２１Ｃ、２１Ｃに入力される。
【００２４】
即ちこの制御回路４は、パルス発生部３で発生させたパルス信号３Ａを調整抵抗４Ａを介してスイッチングトランジスター４Ｂのバース４０Ｂに接続入力させるとともに、該スイッチングトランジスター４Ｂのコレクター４１Ｂはスイッチングトランス２Ａの一次側の一側端に設けられたパルス信号入力端子２１Ｃと接続されており、更にスイッチングトランス２Ａの一次側他側端に設けられたパルス信号入力端子２１Ｃには、その他端がアースされた整流ダイオード４１により、同一方向に電流が通電されるよう構成されてなるもので、かかる制御回路４に入力されたパルス信号３Ａのパルスに従ってスイッチングトランジスター４Ｂにより極めて確実なオン、オフ制御信号４Ｃとなされてスイッチングトランス２Ａのパルス信号入力端子２１Ｃ、２１Ｃに入力されることとなる。
【００２５】
かくしてスイッチングトランス２Ａの二次側からは所望の高電圧と且パルス数の出力がなされるものであるが、本発明における主たる目的はエンジンに供給される混合気や空気を高電場状態及び高密度マイナスイオン状態で燃焼せしむることにより、高燃焼性と高燃焼出力に伴う低燃費化と且排気ガス中のＣＯ成分並びにＨＣ成分の低減化にある。
【００２６】
これがためにはスイッチングトランス２Ａの二次側よりその電圧がマイナス１５００Ｖ乃至７５００Ｖで且パルス数が２０乃至１００キロパルスの方形波パルスとして出力させたうえ、このマイナス高電圧直流方形波パルスをインテークマニホールド７内に絶縁体６Ａを介して突出配設させた電子放射極６Ｂに通電印加し、インテークマニホールド７内を流通供給される混合気や空気を高電場と高密度マイナスイオン状態となしたるうえ燃焼させる必要がある。
【００２７】
そこでスイッチングトランス２Ａの一次側の出力端子２２Ｂ、２２Ｂの一方側の出力端子２２Ｂにマイナス整流器５Ａを介してマイナス高電圧として出力させるとともに、且可能な限り図４に示す如き均等な方形波パルスとして出力させるためにコンデンサー５Ｂ及び抵抗５Ｃが配された整流補整部５を設けるもので、而も他方側の出力端子２２Ｂはアースされている。
【００２８】
かくして出力されるマイナス高電圧直流方形波パルスは電子放射部６によりインテークマニホールド７に絶縁体６Ａを介して突出配設させた電子放射極６Ｂに通電印加される。
即ち図５に示すように、電子放射極６Ｂはインテークマニホールド７に適宜手段で装着孔６Ｃを形成のうえ、該装着孔６Ｃに螺合若しくは嵌合しえる形状に形成された絶縁体６Ａを螺合若しくは嵌合固定させるとともに、該絶縁体６Ａの中央位置にその先端６０Ｂがインテークマニホールド７内に突出されるよう電子放射極６Ｂが装着固定された態様のものである。
【００２９】
そしてこの電子放射極６Ｂの他端６１Ｂには整流補整部５から出力されるマイナス高電圧直流方形波パルスを通電印加させるリード線６Ｄが接続されてなるもので、これら全体により電子放射部６が構成されている。
かかる場合に絶縁体６Ａの素材としては強靭性とともに耐熱性や耐腐蝕性を保持するものが望まれるためセラミックス素材が望ましく、とりわけステアタイト質のセラミックスが好適であり更に電子放射極６Ｂの素材としてはコスト並びに性能面よりタングステン素材が望まれる。
【００３０】
加えて当然のことながら、エキゾーストパイプ（図示せず）に絶縁体６Ｂを介して突出配設させた電子放射極６Ｂにプラス高電圧直流方形波パルスを通電印加し、高密度プラスイオン状態となしたうえ排気ガスの残留成分を酸化分解し削減させるうえからは、図６に示す如くスイッチングトランス２Ａの二次側の出力端子２２Ｂ、２２Ｂの一方側の出力端子２２Ｂにプラス整流器５０Ａを介してプラス高電圧として出力させ、且コンデンサー５Ｂ及び抵抗５Ｃを配して均等な方形波パルスとして出力させるための整流補整部５が設けられ、且他方側の出力端子２２Ｂはアースされた構成からなる。
【００３１】
本発明の使用に際し、インテークマニホールド７内に突出配設された電子放射極６Ｂへのマイナス高電圧直流方形波パルスの通電印加若しくはエキゾーストパイプ内に突出配設された電子放射極６Ｂへのプラス高電圧直流方形波パルスの通電印加が複数に亘る場合においては、電子放射極６Ｂの数に相当するスイッチングトランス２Ａを設けてそれぞれに通電印加させる手段若しくは一つのスイッチングトランス２Ａより適宜数の電子放射極６Ｂに分岐通電印加させる手段とが提案されるが、分岐通電印加による場合には電子放射極６Ｂ一つあたりの電子放射電力として略３乃至１０ｍＷ程度であるから、分岐通電印加に際してはスイッチングトランス２Ａの二次側出力容量についてかかる点を勘案し決定する必要がある。
【００３２】
【発明の効果】
本発明は以上のように入力が低電圧の直流電圧でもスイッチングトランスを使用することにより、その二次側出力としてその電圧が１５００乃至７５００Ｖで且パルス数が２０乃至１００キロパルスのマイナス高電圧直流パルス若しくはプラス高電圧直流パルスが簡単に出力でき、而もスイッチングトランスの入力側にパルス信号制御回路及び出力側にマイナス整流補整部或いはプラス整流補整部を設けることにより均等な方形波パルスとして出力がなしえ、このマイナス高電圧直流方形波パルスがインテークマニホールド内に突出配設された電子放射極に通電印加されることにより、流通供給される混合気や空気中に多量の電子放射と且水分子やガス分子の低クラスター化と解離が促進され、高電場状態と高密度マイナスイオン状態で燃焼されるため、高燃焼性による燃焼出力の増大に伴う低燃費化とともに、排気ガス中のＣＯ成分やＨＣ成分が著しく低減される。
【００３３】
加えてエキゾーストパイプ内に突出配設させた電子放射極にプラス高電圧直流方形波パルスを通電印加させることにより、エキゾーストパイプ内が高電場状態と且高密度プラスイオン状態となるため、排気ガス中の残留ガス成分とりわけＮＯｘ成分が酸化分解されて大幅に削減されることとなる。
そして本発明はスイッチングトランス自体僅かに２ｃｍ立方以下の小形のものであり、且付帯するパーツもトランジスタ、ダイオード、コンデンサー及び抵抗等小部品で形成されるため全体が極めて小型且軽量であるばかりか著しく安価に提供できる。
更に本発明は、既存自動車のインテークマニホールドやエキゾーストパイプに容易に設置しえるため、低燃費化や低排気ガス化が即時に実現できる等、極めて優れた特長を具備した自動車用マイナスイオン発生装置である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のブロック図である。
【図２】本発明の配線説明図である。
【図３】パルス信号発生方法の例示図である。
【図４】均等な方形波パルスの説明図である。
【図５】インテークマニホールドの電子放射極配設説明図である。
【図６】プラス高電圧直流方形波パルスの出力方法の説明図である。
【符号の説明】
１　　電源部
１Ａ　バッテリー
２　　スイッチングトランス部
２Ａ　スイッチングトランス
２０Ａ　フェライトコア
２１Ａ　一次側巻線
２１Ｂ　入力電圧端子
２１Ｃ　パルス信号入力端子
２２Ａ　二次側巻線
２２Ｂ　出力端子
２３　　入力抵抗
２４　　コンデンサー
３　　パルス発生部
３Ａ　パルス信号
３Ｂ　単結合トランジスター
３Ｃ　ＰＵＴトランジスター
３Ｄ　コルピッツ発信回路
４　　制御回路
４Ａ　調整抵抗
４Ｂ　スイッチングトランジスター
４Ｃ　オン、オフ制御信号
５　　整流補整部
５Ａ　マイナス整流器
５Ｂ　コンデンサー
５Ｃ　抵抗
５０Ａ　プラス整流器
６　　電子放射部
６Ａ　絶縁体
６Ｂ　電子放射極
６Ｃ　装着孔
６Ｄ　リード線
６０Ｂ　電子放射極先端
６１Ｂ　電子放射極他端
７　　インテークマニホールド
【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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