(57)【要約】【課題】液体燃料を改質し、燃焼効率の高い液体燃料を提供する。【解決手段】液体燃料を半導体材料又は半導体材料を含む材料に直接接触処理あるいは近接処理する。半導体材料は、ｎ形半導体膜とｐ形半導体膜とを積層した複合体、ｎ形半導体膜の表裏面にｐ型半導体膜を積層した複合体が好ましく、形状は粒状物、膜状物、透水性多孔質物等であってよい。【選択図】  図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体燃料を半導体材料又は半導体材料を含む材料に接触処理することを特徴とする液体燃料の改質処理方法。
【請求項２】
液体燃料等の流路に、半導体材料を充填した充填層を介在させ、それに前記液体燃料を流通・接触せしめることを特徴とする請求項１記載の液体燃料の改質処理方法。
【請求項３】
液体燃料を半導体材料又は半導体材料を含む材料に近接することを特徴とする液体燃料の改質処理方法。
【請求項４】
半導体材料が、ｎ形半導体膜とｐ形半導体膜とを積層した複合体であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の液体燃料の改質処理方法。
【請求項５】
半導体材料が、ｎ形半導体膜の表裏面にｐ型半導体膜を積層した複合体であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の液体燃料の改質処理方法。
【請求項６】
半導体材料が、粒状物であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の液体燃料の改質処理方法。
【請求項７】
半導体材料が、膜状物であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の液体燃料の改質処理方法。
【請求項８】
半導体材料が、セラミックス担体に担持されたものであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の液体燃料の改質処理方法。
【請求項９】
半導体材料が、透水性多孔質成型物であることを特徴とする請求項１〜６，８のいずれか１項に記載の液体燃料の改質処理方法。
【請求項１０】
半導体材料が、シリコン、ゲルマニウム、ガリウム燐、インジウム燐、セレン化亜鉛、硫化亜鉛、又は有機半導体から選択される１種又は２種以上であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の液体燃料の改質処理方法。
【請求項１１】
セラミックス担体が、ＴｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｆｅ2Ｏ3、ＦｅＯ、ＭｎＯ2、ＭｎＯ、ＺｒＯ2、ＣｕＯ、Ｃｕ2Ｏ、ＮｉＯ、ＣｏＯ、ＳｉＯ2、Ｂ2Ｏ3、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ、ＣａＯ、ＢａＯから選択される１種又は２種以上、又は２種以上の複合物であることを特徴とする請求項８〜１０のいずれか１項に記載の液体燃料の改質処理方法。
【請求項１２】
液体燃料が、石油、灯油、ケロシン、ガソリン、メタノールから選択されるいずれか１種であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の液体燃料の改質処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体燃料の改質処理に関し、そうした改質処理により液体燃料の燃焼効率の向上、廃ガスの浄化を達成しようとするものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、液体燃料燃焼装置は、発電所などの大型ボイラー、自動車エンジン、家庭用石油ストーブなど広く使われており、使用される燃料も重油、軽油、灯油、ガソリンと種類も多く、それぞれに適した燃焼装置が使用されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかるに、油燃焼装置についてはコンピューター化が進み、装置改良による燃焼効率向上はほぼ限界という声も強いが、燃料の改質を行えば更に燃焼効率の向上が望める。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明者等は上記課題に鑑み、鋭意研究の結果、ｐ型半導体膜とｎ型半導体膜を積層するとｐ型半導体が電子のアクセプターとなり、マイナス電位を持ち、微弱な波動が放出されること、そして、例えばセラミックスの表面にｐ型半導体膜をコーティングしても同様な微弱波動が放出されることを見い出した。
本発明は前記結果に基づいて完成されたもので、下記構成の液体燃料の処理方法である。
（１）液体燃料を半導体材料又は半導体材料を含む材料に接触処理することを特徴とする液体燃料の改質処理方法。
（２）液体燃料等の流路に、半導体材料を充填した充填層を介在させ、それに前記液体燃料を流通・接触せしめることを特徴とする前項（１）記載の液体燃料の改質処理方法。
（３）液体燃料を半導体材料又は半導体材料を含む材料に近接することを特徴とする液体燃料の改質処理方法。
（４）半導体材料が、ｎ形半導体膜とｐ形半導体膜とを積層した複合体であることを特徴とする前項（１）〜（３）のいずれか１項に記載の液体燃料の改質処理方法。
（５）半導体材料が、ｎ形半導体膜の表裏面にｐ型半導体膜を積層した複合体であることを特徴とする前項（１）〜（３）のいずれか１項に記載の液体燃料の改質処理方法。
（６）半導体材料が、粒状物であることを特徴とする前項（１）〜（５）のいずれか１項に記載の液体燃料の改質処理方法。
【０００５】
（７）半導体材料が、膜状物であることを特徴とする前項（１）〜（５）のいずれか１項に記載の液体燃料の改質処理方法。
（８）半導体材料が、セラミックス担体に担持されたものであることを特徴とする前項（１）〜（６）のいずれか１項に記載の液体燃料の改質処理方法。
（９）半導体材料が、透水性多孔質成型物であることを特徴とする前項（１）〜（６），（８）のいずれか１項に記載の液体燃料の改質処理方法。
（１０）半導体材料が、シリコン、ゲルマニウム、ガリウム燐、インジウム燐、セレン化亜鉛、硫化亜鉛、又は有機半導体から選択される１種又は２種以上であることを特徴とする前項（１）〜（９）のいずれか１項に記載の液体燃料の改質処理方法。
（１１）セラミックス担体が、ＴｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｆｅ2Ｏ3、ＦｅＯ、ＭｎＯ2、ＭｎＯ、ＺｒＯ2、ＣｕＯ、Ｃｕ2Ｏ、ＮｉＯ、ＣｏＯ、ＳｉＯ2、Ｂ2Ｏ3、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ、ＣａＯ、ＢａＯから選択される１種又は２種以上、又は２種以上の複合物であることを特徴とする前項（８）〜（１０）のいずれか１項に記載の液体燃料の改質処理方法。
（１２）液体燃料が、石油、灯油、ケロシン、ガソリン、メタノールから選択されるいずれか１種であることを特徴とする前項（１）〜（１１）のいずれか１項に記載の液体燃料の改質処理方法。
【発明の効果】
【０００６】
以下に説明するとおり、本発明の液体燃料の処理方法によれば、液体燃料の波動値が大幅に上昇し、液体燃料は燃焼効率が向上する。また、廃ガスの浄化も達成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明で改質処理される対象の液体燃料としては、石油、灯油、ケロシン、ガソリン、メタノールのほか、軽油、原油、液化天然ガス等が挙げられる。
その他に改質可能なものとして、グリース、潤滑油、切削油等の工業用油、〈５〉ゴマ油、オリーブ油、大豆油、やし油等の食用油、醤油、ソース、食酢、そばつゆ等の液状調味料、リンゲル液、ブドウ糖液等の注射液、化粧水、オーデコロン、スキンローション、髪油、ヘアークリーム、ヘアートニック、香水等の液状化粧品等が挙げられる。
【０００８】
半導体材料としては、シリコン、ゲルマニウム、ガリウム燐、インジウム燐、セレン化亜鉛、硫化亜鉛、又は有機半導体等が挙げられる。
半導体材料としては、ｎ形半導体膜とｐ形半導体膜とを積層した複合体のもの、ｎ形半導体膜の表裏面にｐ型半導体膜を積層した複合体、半導体材料がＡｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、ＺｒＯ2等のセラミックス担体に担持されたもの等が好ましく、その形態としては、粒状物、膜状物、透水性多孔質成型物であることが好ましい。
前記液体燃料の改質処理は、前記半導体材料又は、半導体材料を含む材料に、直接接触させることが好ましい。
例えば、液体燃料が入っている容器内に半導体材料を投入して、しばらく放置するか、液体燃料の流路に、半導体材料を充填した充填層を介在させ、それに前記液体燃料を流通・接触せしめる。
さらにまた、液体燃料に半導体材料を直接接触させずとも、近接又はガラス管、セラミツク管等を介して間接接触することによっても、液体燃料が改質される。
【０００９】
図１に示すものは、球状セラミックス２の表面に半導体膜１をコーティングしたものの断面図である。
図２に示すものは、円盤体の上面に円錐体が連接された構造のセラミックス２の表面に半導体膜１をコーティングしたものの断面図である。
図３に示すものは、樹脂、ガラス等の各種基材３の表面にｐ型半導体膜１１，ｎ型半導体膜１２，ｐ型半導体膜１１を順次コーティングしたものの模式図である。
図４に示すものは、ｎ型半導体フレーク１２’にｐ型半導体膜１１をコーティングしたものの模式図である。
図５に示すものは、コップ４の底面にｐ型半導体膜１１、ｎ型半導体膜１２の順にコーティングした構造の断面図。
図６に示すものは、コップ４の中に半導体材料１を入れた模式断面図である。
図７に示すものは、半導体材料１（１１，１２）を使用した液体燃料改質装置の模式断面図である。
図８に示すものは、パイプ５の外側に半導体膜１（１１，１２）をコーティングした構造の模式図である。
図９に示すものは、半導体材料１（１１，１２）をメッシュ容器６に収納したガソリンタンク及びエンジンの模式断面図である。
図１０に示すものは、ガソリンタンクとエンジンの間のパイプ５に半導体膜１（１１，１２）をコーティングした構造の模式断面図である。
【００１０】
これらの処理による効果は、ｐ型シリコンコーティング酸化チタンでなく、他のｐ型半導体コーティングセラミックを用いてもほぼ同様の効果が得られる。
また、ｐ型半導体膜、ｎ型半導体膜の積層膜を使っても改質が行われる。
この場合ガラス、セラミックス等のパイプの外側にｐ型半導体膜、ｎ型半導体膜の順にコーティングし、パイプの中に改質すべき液体燃料を通しても改質される。前記コーティングの方法はＣＶＤ、スパッタリング、塗付の何れの方法でも可能である。
【００１１】
石油はガソリン、灯油、軽油、重油に分けられて使用されているが、これらは沸点により分留されたものであって、燃焼性によって分けられた分離ではない。  したがって、石油燃料を燃焼する場合、当然燃焼時間が異なり、ある部分は完全燃焼しても、別の部分では不完全燃焼となって燃焼効率も上がらない場合が多い。これは石油の中には燃焼し易いパラフィン系成分や、燃焼しにくいベンゼン系成分が混在しており、同じパラフィン系成分でも側鎖の種類によっても燃焼性に差があるためである。現在はコンピューター管理によって燃焼性の最大公約数を求めて燃焼効率を上げているが、燃料の燃焼性が異なるのでこの方法も限界がある。
そこで、本発明では燃料自体を改質し、燃焼性を近づけて燃焼効率を上げる方法を提供する。
本発明者等はこの油の燃焼工程に着目し、半導体材料、例えばｐ型シリコンコーティング酸化チタンセラミックスを油タンクに装着すると燃焼効率が向上することを見出した。これは酸化チタンセラミックス表面のｐ型シリコン層により放射された微弱エネルギーが油のＣ−Ｃ、Ｃ＝Ｃ、Ｃ≡Ｃ、又はＣ−Ｈ結合に吸収されて結合が緩み、熱クラッキングし易くなり、燃焼性が向上したものと考えられる。
【００１２】
結合エネルギーは
Ｃ−Ｃ： ８３．１Ｋｃａｌ
Ｃ＝Ｃ：１４７Ｋｃａｌ
Ｃ≡Ｃ：１９４Ｋｃａｌ
Ｃ−Ｈ：９８．８Ｋｃａｌ
と計算されているが、これは共有結合エネルギーと振動エネルギー、回転エネルギーの和であって、ｐ型シリコン表面から放射される微弱エネルギーは回転エネルギー等に対応したものでないかと推測される。微弱エネルギーを共鳴吸収した油は噴霧されて燃焼炉に入ると加熱によりクラッキングし易くなり、小さな炭化水素に分かれて燃焼し易くなり、燃焼効率の向上につながる。
油の燃焼工程を考察すると、先ず油が熱クラッキングを起こし、ＣｎＨｍという様な小さい炭化水素に分解する。次に生成したＣｎＨｍ＋Ｏ2→ＣＯ、ＣＯ2，Ｈ2Ｏという形で燃焼が進行する。
この時微弱波動を受けるとＣ−Ｃ、Ｃ＝Ｃ、Ｃ≡Ｃ、又はＣ−Ｈ結合が緩んだ形になり、このクラッキングがスムースに進む。カーボンの二重結合や、ベンゼン核の共鳴結合は結合が強く、通常の燃焼では不完全燃焼となる場合も多いが、この微弱波動を受けるとＣ−Ｃ、Ｃ＝Ｃ、Ｃ≡Ｃ、又はＣ−Ｈ結合が緩みクラッキングや酸化を受け易くなる。
【実施例】
【００１３】
次に本発明を実施例によって具体的に説明する。
実施例１：
排気量６６０ｃｃ直列３気筒エンジンを使って通常のガソリン（比較例１）と本発明による方法[すなわち、５００ｍｌのガソリンに、硼素５００ｐｐｍドープシリコンを１００Åコーティングした酸化チタン焼結体（シリコン膜コーティングＴｉＯ2）（径６ｍｍ、高さｍｍ）５０個を加えて２〜３分毎に振盪する。]で処理したガソリン（実施例１）との燃比を測定した。その結果を表１に示す。
通常ガソリン（比較例１）に比べて、本発明処理済みのガソリン（実施例１）は９１．８〜９５．１％の燃料消費にとどまっており、平均７％程度の節減が得られたことが解った。
【００１４】
【表１】
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【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】球状セラミックスの表面に半導体膜をコーティングした半導体材料の断面図。
【図２】円錐台状セラミックスの表面に半導体膜をコーティングした半導体材料の断面図。
【図３】基材の表面にｐ型，ｎ型，ｐ型の半導体膜を順次コーティングした半導体材料の模式図。
【図４】ｎ型半導体フレークにｐ型半導体膜をコーティングした半導体材料にの模式図。
【図５】コップの底面にｐ型半導体膜、ｎ型半導体膜の順にコーティングした構造の断面図。
【図６】コップの中に半導体材料を入れた模式断面図。
【図７】半導体材料を使用した 液体燃料改質装置の模式断面図。
【図８】パイプの外側に半導体膜をコーティングした構造の模式図。
【図９】半導体材料をメッシュ容器に収納したガソリンタンク及びエンジンの模式断面図。
【図１０】ガソリンタンクとエンジンの間のパイプに半導体膜をコーティングした構造の模式断面図。
【符号の説明】
【００１６】
１：半導体膜，
２：セラミックス，
３：各種基材，
４：コップ，
５：パイプ，
６：メッシュ容器，
１１：ｐ型半導体膜，
１２：ｎ型半導体膜，
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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