(57)【要約】【課題】ＨＨＯガスを燃焼促進剤として利用する車両の燃費改善方式として、ＨＨＯガス生成器を廉価で小型コンパクト化してもガス生成量及び電気分解効率が低下することなく、必要且つ十分な量が確保されることと、生成したガス注入量を運転モードに応じてマッチングさせることで燃費削減を計る。【解決手段】ＨＨＯガス生成器の電極板に安価で入手性の優れたステンレス板を陽極に、陰極は、ステンレスを母材とした純ニッケル溶射を施した電極を用いると共に、ＨＨＯガスの注入量を運転状況とオルターネータの負荷状況に応じてコントロールする事で全運転域にわたり適量のＨＨＯガスをインテークパイプから注入するようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水の電気分解により生成されるＨＨＯガスを燃焼促進剤として利用する車両用燃費改善策において、少なく共、陽極にステンレス板、陰極にステンレス母材に純ニッケル溶射を施した電極板を使用した廉価なＨＨＯガス生成器と、内燃機関の運転状況と共にオルターネータの負荷状況に応じて、前記ＨＨＯガスの注入量を適量にコントロールする手段と、該コントロール手段と前記ＨＨＯガス生成器の作動をコントロールする補完手段との組み合わせから成り、同時に前記ＨＨＯガスを、エアクリーナとスロットルバルブ間のインテークパイプに注入するようにした事を特徴とする車両用燃費改善方式。
【請求項２】
請求項１記載のガス生成器において、ステンレス材の片面にニッケル溶射した中間電極板を配設した中間電極タイプとした事を特徴とする車両用燃費改善方式。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、発電装置を備えた各種車両、殊に二輪自動車や自動車等発電装置を備えた各種内燃機関における燃費改善システムに関する。
【背景技術】
【０００２】  内燃機関の燃焼改善手段の一つとして注目を浴びているものに、水から発生させた酸素、水素ガス（以下ＨＨＯガスと称す）を燃焼促進剤とするオンデマンド小型酸素、水素ガス生成器（以下ガス生成器と称す）を利用する方式が知られている。又、近時、海外のインターネットや、ＹＯＵ−ＴＵＢＥ等にも、その関連サイトがしばしば見られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】  特願２００１−２９５７０５
【特許文献２】  特願２００８−５１０６５
【特許文献３】  特願２００８−５７４４１
【特許文献４】  特願２０１０−１６３９０５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  しかしながら、現状では、上記ＨＨＯガス生成器を車両に装着しても大排気量大型車両、船舶を除く其の他の多くの車両等では、期待する効果が得られないことに加えてガス生成器が大型且つ高価なるが為、実施化が進んでいない。【０００５】  殊に、ガス発生器を小型軽量化もしくは構成部品の材質を廉価な材料にすると、ガス生成量が不十分となって、燃焼促進剤としての効果が無く、結果、当然の事ながら燃費向上につながらなかった。また、二輪自動車や、中小型自動車にあっては、ガス発生量がたとえ十分であっても、オルターネータに加わる負荷が大となる運転状況では、発電する負荷がエンジンの抵抗となり燃費削減につながらず、逆に燃費悪化の原因となった。【０００６】  更に、従来の方式では、ＨＨＯガスの注入量を車両の運転モードにマッチングさせる技術が考慮されておらず、運転状況によっては、排ガス中の一酸化炭素増加の現象が見られ、燃焼促進剤として反する不完全燃焼が起こってしまった。【０００７】  本発明は、上記に鑑みてなされたもので、各種車両の内燃機関に対して、経済性に優れ且つ小型コンパクト化したＨＨＯガス生成器を組み込むと共に、このガス生成器を適宜コントロールすると同時にＨＨＯガスを適量注入することにより確実に燃費の削減を図らんとしたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】  本発明は、各種車両の車載電源を利用して水の電気分解により生成されるＨＨＯガスを燃焼促進剤として使用する車両用燃費改善策として、少なく共、陽極にステンレス板、陰極にステンレス母材に純ニッケル溶射を施した電極板を採用して廉価且つ小型コンパクト化したＨＨＯガス生成器と、車両運転状況並びにオルターネータの負荷状況に応じて前記ＨＨＯガスの注入量をコントロールする手段と、該コントロール手段を補完する補完手段との組み合わせから成り、同時に前記ＨＨＯガスを、エアクリーナとスロットルバルブ間のインテークパイプに注入するように形成したことを特徴とする車両用燃費改善方式を提案するものである。
【発明の効果】
【０００９】  而して、本発明によれば、３０００ｃｃ以下の車両を含めた多種車両で燃費改善が確実に５％〜２０％弱向上することが確認できた。【００１０】  化石燃料をほぼ１００％輸入し、今後も化石燃料の価格上昇が予測される我が国にとって、本発明は経済合理性に冨み、その利用価値は極めて大なるものがある。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明のレイアウトを示す概略構成図である。
【図２】本発明のガス生成器の要部を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】  図１は本発明の全体概略構成を示す実施例、図２は図１において使用されるガス生成器の要部縦断面図である。図中１はエンジン、２はエアクリーナ、３はインテークマニホールド、４はオルターネータ、５はスロットルバルブ、６はインテークパイプを夫々示す。ＨＨＯガス生成器Ａは、その吐出口Ａ１が水蒸気除去装置Ｂ、逆火防止装置Ｃを介してスロットルバルブ５とエアクリーナ２との間のインテークパイプ６に連絡している。前記インテークマニホールド３の圧力を検知する圧力センサーＤは、その出力信号をエンジン制御部Ｅに入力する。又、エンジン制御部Ｅには、オルターネータ４の負荷状況を検知するセンサーＦからの出力信号も入力される。同時に走行状態を感知する車速センサーＨからの出力信号も入力される。後述する如く形成されるＨＨＯガス生成器Ａは、エンジン制御部Ｅのコントロール信号等に基づいて電流制御ユニットＡ３で電流を調整し、所望する適量のＨＨＯガスを生成しインテークパイプ６へ供給する仕組みとなっている。Ｇの室内コントロールスイッチは、運転席付近に設置されるエンジ始動用スイッチ７と連動して動作するオン・オフタイプのコントロールスイッチで、任意にオフする事も出来ると共にＨＨＯガス生成器Ａの状況、システムの情報も把握できるメーターＧ１等も備えられている。尚、タンクＡ２は、電解液のサブタンクを示し、長時間ＨＨＯガス生成に伴い水が減るため、水を補充できる構造としている。
【００１３】  上記構造において、ＨＨＯガス生成器Ａは、本願発明者等の多岐にわたる実験結果に基づき以下の如く設定した。
▲１▼  使用電極として、高価な白金等レアメタルを除外しつつも耐久性、経済性および電気分解効率を考慮して陽極側にステンレス板（ＳＵＳ３１６Ｌが望ましい）、陰極側にステンレスを母材として純ニッケルを溶射した電極板を採用した。
▲２▼  上記電極板の具体的な配置構造は、図２に示す如く電極板等を収納する樹脂製筐体Ａ７の一端に陽極のステンレス板Ａ５を、他端の陰極にニッケル板Ａ６を配設すると共に各中間電極Ａ４においては、ステンレス板の片面に純ニッケルを溶射した中間電極タイプを採用して、筐体Ａ７を小型軽量化した。
▲３▼  上記各電極板の単体構造を２００ｃｍ２〜２５０ｃｍ２程度とし、その総面積は６０００ｃｍ２〜６５００ｃｍ２とする事によりＨＨＯガスの生成効率を高めると同時に極めて軽量小型で体積性の良好なものとした。
▲４▼  電解液と電解液濃度に関しては、最も電気分解効率が安定している重量比５％の水酸化ナトリウムもしくは、水酸化カリウム溶液を採用し、入手においても優れているものとした。
▲５▼  電気分解電圧は、１セル当たり１．７Ｖ前後で作動する低電圧の電極層を直列に７セルもしくは、６セル連接し合計１２Ｖ強で電気分解を行える構造とした。これは、低電圧で作動する為、電解質水溶液の温度上昇を押さえＨＨＯガスの生成効率の低下と、陽極における金属の溶解を防止せんとしたものであり、且つ、車載電源に合わせ、電圧調整装置も必要としないものとした。車載電源が２４Ｖの場合は、ＨＨＯガス生成器Ａを直列接続させる事で生成量の安定性を確保する事が可能とした。
▲６▼  電気分解電流は、電気分解効率の高い１０Ａ〜３０ＡとしてＨＨＯガスの必要生成量を常時確保し得るものとした。
▲７▼  各電極間の隙間は、図示した中間電極タイプの仕様において電解質と電解液濃度の関係、電極板に付着する気泡の関係、１セルから吐出するガス吐出孔の形状等により隙間を２ｍｍ前後とした。但し、中間電極タイプ以外の電極並びにおいては、１ｍｍ前後が高効率となる。
▲８▼  各セルのＨＨＯガス吐出孔、電解液注入孔においては、隣接するセル同士が電解液による漏電をおこさない構造とし、電解液注入孔の開口面積は各ＨＨＯガス各吐出孔の開口面積の１／２以下とした。
【００１４】  上述した▲１▼〜▲８▼の各設定条件を適宜組合せて使用した結果、多くの車両の内燃機関に対し十分満足のゆくＨＨＯガスを生成可能である事が判明した。
【００１５】  次にＨＨＯガス注入と注入量の制御手段について説明する。ＨＨＯガスの注入量の適量範囲は、例えば最大出力時の回転数と、常用使用時の回転数との間では、余りにも大きな差異があり、また同排気量でも各エンジンで常用使用時の回転数が異なる。よって、ＨＨＯガスの注入量を排気量や出力馬力の違いだけで決定する従来方式は、好ましいものではない。
【００１６】  本発明におけるＨＨＯガスの注入量は、エンジン排気量や出力馬力だけによって左右される従来方式ではなく、エンジン排気量と運転モード、例えば急加速、減速、定常走行、アイドリング等の各運転状況にマッチングした量を、エンジン制御部Ｅに介して決定し、これを注入する方式とした結果、燃焼効率が高く燃費削減に大きく貢献することができた。更に加えてオルターネータ４の負荷検知センサーＦによって何等かの原因でオルターネータ４が所定値を超えた高負荷状態に達すると、エンジン制御部Ｅを介して電流制御ユニットＡ３でいったん中断させたり、間欠運転させたりして、エンジン負荷状況を減少すべくＨＨＯガスの注入量をコントロールする手段も内包しているので燃費の改善が確実に実行される。下表は、本発明におけるＨＨＯガス注入量の制御状況を示すものである。
【００１７】
【表１】
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【００１８】  次に本発明に係るガス生成器Ａを制御する補完手段を各運転モードに基づいて説明する。補完手段を形成する室内コントロールスイッチＧおよび各センサーは、次表の如くガス生成器Ａの作動を「ＯＮ」「ＯＦＦ」制御する。
【００１９】
【表２】
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【００２０】  運転席付近に設けられるコントロールスイッチＧは、エンジン始動スイッチ７と連動させ、ＨＨＯガス生成器Ａ単独では動作しない構造とし、必要としないガスを生成しない安全性を確保している。車速センサーＨは、走行停止を認識させ、スタート時に、また、アイドリング、暖機運転中にもＨＨＯガス生成器Ａを作動させない様にする。圧力センサーＤにより、走行状態を認識させ低負荷時の走行状態でＨＨＯガス生成器Ａを作動させ、ＨＨＯガスをインテークパイプ６に注入する。其の他の走行状態では、ＨＨＯガス生成器Ａを停止させＨＨＯガスの注入を行わない。
【産業上の利用可能性】
【００２１】  本発明の燃費改善システムは、多種にわたる車両、内燃機関で動く船舶に有用である。しかも、ガソリン、ディーゼル機関といった燃料相違にも関係なく有用である。特に、高速道路を多用する輸送関連で長距離を使用する車両に対して有効である。
【符号の説明】
【００２２】１    エンジン
２    エアクリーナ
３    インテークマニホールド
４    オルターネータ
５    スロットルバルブ
６    インテークバルブ
７    エンジン始動スイッチ
Ａ    ＨＨＯガス生成器
Ａ１  ＨＨＯガス吐出口
Ａ２  タンク
Ａ３  電流制御ユニット
Ａ４  中間電極
Ａ５  ステンレス板
Ａ６  ニッケル板
Ａ７  筐体
Ｂ    水蒸気除去装置
Ｃ    逆火防止装置
Ｄ    圧力センサー
Ｅ    エンジン制御部
Ｆ    オルターネータ負荷検知センサー
Ｇ    室内コントロールスイッチ
Ｈ    車速センサー
【図１】
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【図２】
2013108162.tif 000006