(57)【要約】      （修正有）【課題】  自動車の内燃機関にオゾンと水蒸気とマイナスイオンを同時供給し、また大量のオゾンと大量のマイナスイオンを安定持続供給するシステム。【解決手段】  放電式高濃度オゾン発生装置と湿度制御可能加湿装置と放電式高濃度マイナスイオン発生装置とを自動車のエンジンルーム内に設け、放電式オゾン発生装置の放電部に接触した外気導入空気と高濃度オゾンを加湿装置で生成され湿度制御された水蒸気を混合気体にし、その混合気体を高濃度放電式マイナスイオン発生電源装置に接続されたインテークパイプ内部挿入の放電部に接触させ高濃度マイナスイオンとの混合気体を自動車の内燃機関の燃焼室に供給する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電式オゾン発生装置と加湿装置と放電式マイナスイオン発生電源装置を自動車エンジンルーム内に設置し、放電式オゾン発生装置から放出されるオゾンと、加湿装置により湿度制御された水蒸気と、放電式マイナスイオン発生電源装置の高電圧出力側に接続されインテークパイプ内部に挿入設置された高電圧耐圧電線先端部のマイナスイオン発生放電部から発生したマイナスイオンを混合し、その混合気体を自動車の圧縮火花点火燃焼及び圧縮自己着火燃焼を行う内燃機関の燃焼室に供給することを特徴とするオゾンと水蒸気とマイナスイオン同時発生供給システム。
【請求項２】
請求項１の放電式マイナスイオン発生電源装置の高電圧出力側に接続された高電圧耐圧ケーブル末端部が針状の部分に保護カバーが付いた、フレキシブルで任意な位置に設置できる高電圧耐圧ケーブルと放電部を有するインテークパイプ内専用放電マイナスイオン発生部を構成することを特徴とするオゾンと水蒸気とマイナスイオン同時発生供給システム。
【請求項３】
請求項１の加湿装置を湿度制御する自動車エンジンルーム内に設けられた湿度調整装置と接続されたエアークリナーボックス内部に湿度センサーを設けることを特徴とするオゾンと水蒸気とマイナスイオン同時発生供給システム。
【請求項４】
請求項１の放電式オゾン発生装置と加湿装置とを自動車エンジンルーム内に設置し、放電式オゾン発生装置から放出されるオゾンと、加湿装置により湿度制御された水蒸気を混合し、その混合気体を自動車の圧縮火花点火燃焼及び圧縮自己着火燃焼を行う内燃機関の燃焼室に供給することを特徴とするオゾンと水蒸気と同時発生供給システム。
【請求項５】
請求項１の加湿装置と放電式マイナスイオン発生電源装置を自動車エンジンルーム内に設置し、加湿装置により湿度制御された水蒸気と、放電式マイナスイオン発生電源装置の高電圧出力側に接続されインテークパイプ内部に挿入設置された高電圧耐圧電線先端部のマイナスイオン発生放電部から発生したマイナスイオンを混合し、その混合気体を自動車の圧縮火花点火燃焼及び圧縮自己着火燃焼を行う内燃機関の燃焼室に供給することを特徴とする水蒸気とマイナスイオン同時発生供給システム。
【請求項６】
請求項１の放電式オゾン発生装置と放電式マイナスイオン発生電源装置を自動車エンジンルーム内に設置し、放電式オゾン発生装置から放出されるオゾンと、放電式マイナスイオン発生電源装置の高電圧出力側に接続されインテークパイプ内部に挿入設置された高電圧耐圧電線先端部のマイナスイオン発生放電部から発生したマイナスイオンを混合し、その混合気体を自動車の圧縮火花点火燃焼及び圧縮自己着火燃焼を行う内燃機関の燃焼室に供給することを特徴とするオゾンとマイナスイオン同時発生供給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、空気とオゾンと湿度制御された水蒸気とマイナスイオンを組み合わせて混合気体にし、特にマイナスイオンの減少を極力防ぐために、この混合気体を最短距離を短時間で自動車の圧縮火花点火燃焼及び圧縮自己着火燃焼機関に導入させ燃焼を改善するものであり、これらの装置を自動車のエンジンルーム内、特にエアークリーナーボックス内に設置可能なシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】  燃焼機関の基本性能は、主に出力、燃費、排気エミッションの３点で評価される。従来の化石燃料使用の燃焼は、燃焼室内における燃焼技術は相当改善されてきているが、まだ完全でないために、一部の供給された空気中の酸素と燃料が未燃焼としてそのままＨＣ（未燃炭化水素）として排気排出されている。【０００３】  そのためにＨＣ（未燃炭化水素）排出量の低減を図るべく、圧縮火花点火燃焼及び圧縮自己着火燃焼を行わせる内燃機関の燃焼を改善する必要がある。そこで従来例として自動車内燃機関の吸気系にオゾン供給装置を設置し、機関に吸入される空気にオゾンを供給する技術が開示されている（例えば特許文献１、２参照。）。また水蒸気を用いて行う内燃機関燃焼改善の従来技術も開示されている（例えば特許文献３参照。）。さらにマイナスイオンの供給においては燃料の燃焼性を改善する必要があるために、マイナスイオンを供給する技術が従来例として自動車内燃機関の吸気系にマイナスイオンを発生させる技術が多数開示されている（例えば特許文献４、５参照。）。
【特許文献１】特開２００５−３４４５１４号公報
【特許文献２】特開平１０−２０５３９７号公報
【特許文献３】特開２００２−３３８２０７号公報
【特許文献４】特許公開２００４−１２４９２５号公報
【特許文献５】特許公開２００３−１０６２２３号公報
【０００４】  従来より小型放電マイナスイオン発生装置は存在している。例えば小型空気清浄装置、マイナスイオン発生ヘアードライヤー等に供せられているが、それらの放電ケーブル末端部は微細な電線で束ねられた先端が長さ２ｍｍ〜３ｍｍ、直径が１ｍｍ位のブラシ状の放電部や針状放電部であり、１５ｃｍ前後の長さを有するものが使用されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  圧縮火花点火燃焼及び圧縮自己着火燃焼をよくするためには、内燃機関の燃焼性を改善する必要がある。そこで特許文献１および特許文献２で示される従来例として、内燃機関に吸入される空気にオゾンを供給する技術が開示されているが、供給するオゾン発生量はせいぜい数十ｍｇ／ｈ（時間）くらいで、本来多量（数百ｍｇ／ｈ以上）のオゾンが必要なため装置自体の容積が大掛かりになる。そのため自動車のエンジンルーム内の設置はかなり困難であるし、オゾン供給部を外気流入空気配管経路、特にエアークリーナーボックス内部設置可能な発生量の多い超小型高濃度オゾン発生装置を取り付けることは、極めて困難であったので、技術的な考案は存在していたものの実用普及は現在でもほとんどなされていない。【０００６】  特許文献３で開示されているような水蒸気を用いての内燃機関燃焼改善の従来例としての技術は機構的には複雑であり、現在のスペースの余裕がない自動車エンジンルーム内に水蒸気発生装置を設けることは極めて困難である。【０００７】  また、特許文献４、５で示されるようなマイナスイオン発生装置にしても同じことで、外気流入空気配管経路たとえばエアークリーナーボックス内やインテークパイプ内にセラミック製粒子状の物を設置したり、チタン合金製シール状のマイナスイオン発生物を張り付ける考案は現在でも普及いているがいずれもマイナスイオン発生量は数百個／ｃｍ３から千数百個／ｃｍ３であるし、長期間使用での微細塵埃がマイナスイオン発生物表面に付着し、マイナスイオン発生が一定せず長期間の安定持続性がない。【０００８】  また、放電式マイナスイオン発生装置内蔵型の内燃機関燃焼改善策でも、供給するマイナスイオン発生量が多量に必要なため、装置自体の容積が大掛かりになるため自動車のエンジンルーム内エアークリーナーボックス内部設置はかなり困難であるし、マイナスイオン供給部を外気流入空気配管経路特にインテークパイプ外部から取り付ける考案は存在する。しかしながら、その方法はすべてエンジンルーム内の空きスペースにマイナスイオン発生装置を設置し放電電線を放電式マイナスイオン発生装置出力側に接続し、インテークパイプやインテークマニーホールドの外面から穴を貫通させ、その貫通穴から放電電線の先端放電部を挿入しインテークパイプやインテークマニーホールド内部にマイナスイオンを発生させる方法は取り付けが困難である。【０００９】  また、いままでの公知の自動車エンジンルーム内の空気流入経路におけるマイナスイオンによる燃費改善剤や燃費改善材料や燃費改善装置は、ただマイナスイオンを発生させることのみの考案である。この場合マイナスイオンの最適湿度は４０％以上でありそれ以下だと発量は低下するし、また極めて高濃度湿度でも極端に発生量は低下するので最適は４０％以上から６０％であるとされている、空気の湿度とマイナスイオンの相関関係のことを一切考慮に入れていない従来の自動車の燃焼効果対策マイナスイオン発生装置は外気導入空気の湿度状態によって燃費効果の出る時と発生量が少ない時が極めて顕著で安定信頼性がなかったし、乾燥期のエンジンルーム内の空気湿度は十数％以下であるから、このような空気に対してのマイナスイオン発��は殆んど期待できない。その理由はマイナスイオンの生成は湿度に左右され一般的には相対湿度で４０〜６０％程度が好適で湿度８０％に成ると水分子のクラスター（粒）が大きくなるため、マイナスイオンがプラスイオンに変化するからである。このような現象論はマイナス荷電（マイナスイオン）粒子量は数百〜数千個／ｃｍ３で、相対湿度が６０％を超えると、８０００個／ｃｍ３にまで増加する旨の論文によって、既に公知になっている。【００１０】  また、マイナスイオンの性質についてはマイナスイオン発生部のマイナスイオン発生量は距離に対し指数対数的に低下し、時間系列でも、秒単位の経過で指数対数的にマイナスイオンは消滅してしまう性質があることが知られている。【００１１】  放電式マイナスイオン発生は微細な電線で束ねられたブラシ状の放電部や針状の放電部よりなる超小型放電マイナスイオン発生装置においては、針状単線放電部の長いケーブル接続は困難であったので、曲がり箇所が多いパイプ等内部の任意な位置の放電部設置は困難であった。
【課題を解決するための手段】
【００１２】  請求項１に係る発明の課題を解決するための手段は最大オゾン発生量１０００ｍｇ／ｈ（時間）の超小型ＤＣ１２Ｖ電源放電式高出力オゾン発生装置と超小型加湿装置たとえば超音波加湿器等の超音波振動子の振動面が水と接触し水蒸気発生する機構装置と最大マイナスイオン発生個数６百万個／ｃｍ３の超小型ＤＣ１２Ｖ電源放電式高出力マイナスイオン発生電源装置を自動車エンジンルーム内エアークリーナーボックス内部に設置し高濃度オゾンと湿度制御された水蒸気と超小型ＤＣ１２Ｖ電源放電式高出力マイナスイオン発生電源装置の高電圧出力側に接続されインテークパイプ内部に挿入設置された高電圧耐圧電線先端部マイナスイオン発生放電部から発生された高濃度マイナスイオンとの混合気体を自動車の圧縮火花点火燃焼及び圧縮自己着火燃焼を行う内燃機関の燃焼室に供給するシステムを有することを特徴とする。【００１３】  請求項２にかかわる発明は、既知の肉厚１ｍｍ以上を有する一般に使用されている高絶縁性シリコン樹脂皮膜製高電圧耐圧単銅線（単銅線直径１ｍｍ位）を使用し、そのシリコン樹脂製高電圧耐圧単銅線先端部を針状に尖らせた電線を、超小型放電マイナスイオン発生電源装置の高電圧出力側に接続し、任意の長さ、たとえば１ｍ以上の長さでも設置可能としたことで解決した。【００１４】  請求項３にかかわる発明は、エアークリーナーボックス内クリーナーエレメント空気ろ過流出側スペースに小型湿度センサーを設けることで解決した。【００１５】  請求項４に係る発明の課題を解決するための手段は最大オゾン発生量１０００ｍｇ／ｈ（時間）の超小型ＤＣ１２Ｖ電源放電式高出力オゾン発生装置と超小型加湿装置たとえば超音波加湿器等の超音波振動子の振動面が水と接触し水蒸気発生する機構装置との混合気体を自動車の圧縮火花点火燃焼及び圧縮自己着火燃焼を行う内燃機関の燃焼室に供給するシステムを有することを特徴とする。【００１６】  請求項５に係る発明の課題を解決するための手段は超小型加湿装置たとえば超音波加湿器等の超音波振動子の振動面が水と接触し水蒸気発生する機構装置と最大マイナスイオン発生個数６百万個／ｃｍ３の超小型ＤＣ１２Ｖ電源放電式高出力マイナスイオン発生電源装置を自動車エンジンルーム内エアークリーナーボックス内部に設置し湿度制御された水蒸気と超小型ＤＣ１２Ｖ電源放電式高出力マイナスイオン発生電源装置の高電圧出力側に接続されインテークパイプ内部に挿入設置された高電圧耐圧電線先端部マイナスイオン発生放電部から発生された高濃度マイナスイオンとの混合気体を自動車の圧縮火花点火燃焼及び圧縮自己着火燃焼を行う内燃機関の燃焼室に供給するシステムを有することを特徴とする。【００１７】  請求項６に係る発明の課題を解決するための手段は最大オゾン発生量１０００ｍｇ／ｈ（時間）の超小型ＤＣ１２Ｖ電源放電式高出力オゾン発生装置と最大マイナスイオン発生個数６百万個／ｃｍ３の超小型ＤＣ１２Ｖ電源放電式高出力マイナスイオン発生電源装置を自動車エンジンルーム内エアークリーナーボックス内部に設置し高濃度オゾンと超小型ＤＣ１２Ｖ電源放電式高出力マイナスイオン発生電源装置の高電圧出力側に接続されインテークパイプ内部に挿入設置された高電圧耐圧電線先端部マイナスイオン発生放電部から発生された高濃度マイナスイオンとの混合気体を自動車の圧縮火花点火燃焼及び圧縮自己着火燃焼を行う内燃機関の燃焼室に供給するシステムを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】  請求項１に係る発明によって、まず空気は電極放電部を有する放電式オゾン発生装置を通過するのでオゾン化され、そのオゾン混合気体は加湿装置で作られた水蒸気と混合し、オゾンと水蒸気の混合気体は湿度センサーによって感知し湿度制御装置によって制御されたオゾンと水蒸気の混合気体となり、放電式マイナスイオン発生電源装置の高電圧出力側に接続されてインテークパイプに挿入されている高電圧耐圧電線先端放電部と接触し、マイナスイオンが付加される際、まだ水分を含んでいる空気なので放電式マイナスイオン発生電源装置のマイナス高電圧放電（ＤＣマイナス７，０００Ｖ前後）部と接触し瞬間的に、一部の水分が水素イオン（Ｈ＋）と水酸化物イオン（ＯＨ＋）に分離し、水素イオン（Ｈ＋）は、電子と結合して水素ガス（Ｈ２）となって放出され、一方、水酸化物イオン（ＯＨ＋）は水分子（Ｈ２Ｏ）と結合してヒドロキシルイオン（Ｈ３Ｏ２）通称マイナスイオンとなって燃焼機関に送られ燃焼室に供給されるシステムステムを有することは、オゾンと酸素の混合気体はオゾンとの反応性の高い可燃物（燃焼油等）に接触している場合にその可燃物を燃焼促進させる高濃度オゾンと、マイナスイオンは塊り化している酸素分子郡をクラスター化するので、より細分化された可燃促進気体となるため、インテークパイプ内の内燃機関燃焼側最接近箇所で最適湿度状態とより燃焼性が高まった高濃度マイナスイオンと、オゾンと多少増加した水素ガスとからなる、それぞれの特徴を最大限に発揮させられた混合空気が極めて短時間に燃焼機関に導入され燃焼をよりいっそう増大させ、また、非常に温度の高い状態の内燃機関に水蒸気が接触した場合、水蒸気粒子の気化が一気に起こり、圧力が急激に上昇することで燃焼が促進され極めて顕著な効果を得られることを特徴とする。【００１９】  排気ガステスター（富士電機製ＺＦＣ）でＨＣ測定において、車種スバルフィレオにて本システム未装着時ではＨＣが１９０ＰＰＭ〜２１０ＰＰＭであったが本請求項１のシステム装着時測定結果は１４０ＰＰＭ〜１６０ＰＰＭに減少した。【００２０】  請求項２に係る発明によって、超小型ＤＣ１２Ｖ電源放電式高出力マイナスイオン発生電源装置の高電圧出力側に接続された高電圧耐圧ケーブル末端部が針状の保護カバーが付いた、フレキシブルで任意な位置に設置できる最先端が放電部の高電圧耐圧ケーブルの放電部をインテークパイプ内部燃焼機関側に挿入接近させ、その位置において高濃度マイナスイオンが発生させれば、距離と時間に対する指数対数的にマイナスイオンの減少を少なくし、取り付け設置工事は簡単に出来る極めて効果がある方法である。【００２１】  請求項３に係る発明によって、マイナスイオンと湿度環境の適湿度は６０％前後であることが公知されているので、自動車走行時のエンジンルーム内は低湿度となっていることが多く、特に乾燥期は超低湿度となっており、マイナスイオンの発生には極めて障害となるので絶えず適度の湿気がマイナスイオン発生器の放電部周りには必要であるので、一般的加湿装置たとえば超音波加湿器とマイナスイオン発生放電部手前に湿度センサーを設け湿度調整装置で超音波加湿装置を制御し絶えず湿度６０％前後に保つ事はマ���ナスイオンの発生量を絶えず最適状態に保つ効果が得られることを特徴とする。【００２２】  請求項４に係る発明によって、まず空気は電極放電部を有する放電式オゾン発生装置を通過するのでオゾン化され、そのオゾン混合気体は加湿装置で作られた水蒸気と混合し、オゾンと水蒸気の混合気体は湿度センサーによって感知し湿度制御装置によって制御されたオゾンと水蒸気の混合気体となって燃焼機関に送られ燃焼室に供給されるシステムを有することは、オゾンと酸素の混合気体はオゾンとの反応性の高い可燃物（燃焼油等）に接触している場合にその可燃物を燃焼促進させる高濃度オゾンの特徴を最大限に発揮させられた混合空気が極めて短時間に燃焼機関に導入され燃焼をよりいっそう増大させ、また、非常に温度の高い状態の内燃機関に水蒸気が接触した場合、水蒸気粒子の気化が一気に起こり、圧力が急激に上昇することで燃焼が促進され極めて顕著な効果を得られることを特徴とする。【００２３】  請求項５に係る発明によって、まず空気は加湿装置で作られた水蒸気と混合し、湿度センサーによって感知し湿度制御装置によって制御された水蒸気の混合気体となり、放電式マイナスイオン発生電源装置の高電圧出力側に接続されてインテークパイプに挿入されている高電圧耐圧電線先端放電部と接触し、マイナスイオンが付加される際、まだ水分を含んでいる空気なので放電式マイナスイオン発生電源装置のマイナス高電圧放電（ＤＣマイナス７，０００Ｖ前後）部と接触し瞬間的に、一部の水分が水素イオン（Ｈ＋）と水酸化物イオン（ＯＨ＋）に分離し、水素イオン（Ｈ＋）は、電子と結合して水素ガス（Ｈ２）となって放出され、一方、水酸化物イオン（ＯＨ＋）は水分子（Ｈ２Ｏ）と結合してヒドロキシルイオン（Ｈ３Ｏ２）通称マイナスイオンとなって燃焼機関に送られ燃焼室に供給されるシステムステムを有することは、マイナスイオンは塊り化している酸素分子郡をクラスター化するので、より細分化された可燃促進気体となるため、燃焼機関燃焼側最接近箇所のインテークパイプ内部で最適湿度状態とより燃焼性が高まった高濃度マイナスイオンと、多少増加した水素ガスとからなる、それぞれの特徴を最大限に発揮させられた混合空気が極めて短時間に燃焼機関に導入され燃焼をよりいっそう増大させ、また、非常に温度の高い状態の内燃機関に水蒸気が接触した場合、水蒸気粒子の気化が一気に起こり、圧力が急激に上昇することで燃焼が促進され極めて顕著な効果を得られることを特徴とする。【００２４】  請求項６に係る発明によって、まず空気は電極放電部を有する放電式オゾン発生装置を通過するのでオゾン化され、そのオゾン混合気体は放電式マイナスイオン発生電源装置の高電圧出力側に接続されてインテークパイプに挿入されている高電圧耐圧電線先端放電部と接触し、高濃度マイナスイオンを発生させ高濃度オゾンと混合気体となりそれぞれの特徴を最大限に発揮させられた混合空気が極めて短時間に燃焼機関に導入され燃焼をよりいっそう増大させることを特徴とする。【００２５】  本システムの設置は図２で示す公知の加湿装置超音波振動子１４の装置も、図３で示す公知の一般的な小型放電式オゾン発生装置２（２００×４７×３５ｍｍ）の一例も、図４で示す���知の一般的な超小型放電式マイナスイオン発生電源装置４（４５×２２×３２ｍｍ）の一例も超小型なので自動車のエンジンルーム内エアークリーナーボックス内に充分無理なく収まるシステムであるし、既存の自動車のエンジンルーム内エアークリーナーボックス内においても設置可能な車種もある利点がある。【００２６】  ハイブリッドカーや燃料電池車等を除いての従来の内燃機関型自動車においては、極めて有効な燃焼改善効果を充分に保有しているので、昨今の化石燃料の高騰に対して燃費低減に非常に有益である。
【実施例】
【００２７】  本発明の実施例を図１のシステム経路説明ブロック図を基づいて説明すれば、まず、自動車のエンジンルーム内エアークリーナー１に設置した湿度センサー１０に繋がれた湿度制御装置１３によって湿度制御されるようにされている超音波出力信号波発生部３につながった超音波振動子１４とエアークリーナーボックス内下部に蓄えられた水８と超音波振動子１４面が接触し水蒸気が発生し、エアークリ・ナーエレメント５を通過し、超小型放電式オゾン発生装置２で生成されたオゾンと混合し、放電式マイナスイオン発生電源装置４に接続されインテークパイプ７に挿入された高電圧耐圧電線最先端９保護カバー１２内の放電針１１より発生のマイナスイオンを含んだ混合気体が内燃機関１５に導かれるシステムである。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明のシステム経路を示すブロック図である。
【図２】本発明のエアーフィルターを装着した状態を示す模式図である。
【図３】本発明で使用される放電式オゾン発生装置を示す概略説明図である。
【図４】本発明で使用される放電式マイナスイオン発生装置を示す概略説明図である。
【符号の説明】
【００２９】  １    エアークリーナー
２    放電式オゾン発生装置
３    超音波出力信号波発生部
４    放電式マイナスイオン発生電源装置
７    インテークパイプ
８    水
９    高電圧耐圧電線
１０  湿度センサー
１１  放電針
１２  保護カバー
１３  湿度制御装置
１４  超音波振動子
１５  内燃機関
【図１】
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【図２】
2007278263.tif 000004
【図３】
2007278263.tif 000005
【図４】
2007278263.tif 000006