(57)【要約】      （修正有）【課題】熱機関などの燃焼装置で燃焼させる軽油などの燃料の燃焼を改善し、燃焼により得られるエネルギーを増加させる装置を提供する。【解決手段】少なくとも磁石８と圧電素子１２とを備える。磁石８の磁界Ｍを圧電素子１２に加える。これにより、圧電素子１２が燃焼する燃料Ｆに有効に働き燃焼を促進させる。この燃焼により変換される運動エネルギーを増加させている。【選択図】図１
2016075288.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を燃焼させる燃焼室の近傍に圧電素子を設置し、
前記圧電素子に磁界を加える磁石および磁気回路を前記燃焼室の近傍に形成し、該磁気回路内で前記圧電素子に前記磁界を通過させることを特徴とする燃焼促進方法。
【請求項２】
燃料を燃焼させる燃焼室に隣接して設置される燃焼促進装置であって、燃焼室の近傍に圧電素子を設置し、前記圧電素子に磁界を加える磁石を有し、該磁気回路内で前記圧電素子に前記磁界を通過させることを特徴とする燃焼促進装置。
【請求項３】
燃料の燃焼を運動エネルギーに変換する熱機関であって、
燃料を燃焼させる燃焼室と、燃焼室の近傍に設置した圧電素子と、前記圧電素子に磁界を通過させる磁石を有し、該磁気回路内で前記圧電素子に前記磁界を通過させることを特徴とするとする熱機関。
【請求項４】
前記圧電素子が圧電性を備える圧電体であることを特徴とする、請求項１に記載の燃焼促進方法、あるいは請求項２に記載の燃焼促進装置、あるいは請求項３に記載の熱機関。
【請求項５】
前記磁界は、直流磁界または交流磁界であることを特徴とする、請求項１に記載の燃焼促進方法、あるいは請求項２に記載の燃焼促進装置、あるいは請求項３に記載の熱機関。
【請求項６】
前記圧電素子を加熱または冷却し、前記圧電素子の温度を制御することを特徴とする、請求項１に記載の燃焼促進方法、あるいは請求項２に記載の燃焼促進装置、あるいは請求項３に記載の熱機関。
【請求項７】
前記圧電素子は、４０℃ないし１５０℃の温度範囲に制御することを特徴とする、請求項１に記載の燃焼促進方法あるいは、請求項２に記載の燃焼促進装置、あるいは請求項３に記載の熱機関。
【請求項８】
前記磁石は、電磁石または永久磁石であることを特徴とする、請求項１に記載の燃焼促進方法、あるいは請求項２に記載の燃焼促進装置、あるいは請求項３に記載の熱機関。
【請求項９】
前記圧電素子に作用させる前記磁界の磁束密度は、５０ｍＴないし３００ｍＴであることを特徴とする、請求項１に記載の燃焼促進方法、あるいは請求項２に記載の燃焼促進装置、あるいは請求項３に記載の熱機関。
【請求項１０】
前記磁石を含む磁気回路を備え、この磁気回路のギャップ内に前記圧電素子を備えることを特徴とする、請求項１に記載の燃焼促進方法、あるいは請求項２に記載の燃焼促進装置、あるいは請求項３に記載の熱機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は軽油などの液体燃料や気体燃料を燃焼させる燃焼促進方法、燃焼促進装置および熱機関に関する。
【背景技術】
【０００２】ディーゼルエンジンやガソリンエンジンなどの熱機関は燃料の燃焼エネルギーを機械的エネルギーなどの運動エネルギーに変換する。このため変換される運動エネルギーの大きさは燃料がどのように燃焼するかによって変化する。燃料の燃焼状態は、燃料の成分、混合する空気および混合比、燃焼温度、圧力などにより変わり、燃焼の効率に影響する。【０００３】熱機関における燃料の燃焼に関し、燃料や空気以外に磁場や赤外線などが影響することが知られている。それらの影響による燃焼の効果に関し、燃料に磁力と遠赤外線を作用させること（例えば特許文献１）、燃料に遠赤外線を作用させること（例えば特許文献２）、燃料や空気に磁気を作用させること（例えば特許文献３）が知られている。【０００４】燃料の燃焼に関し、遠赤外線のある特定波長が燃焼活性化学種に対して共鳴現象を起こし、これが燃焼に寄与することが知られている。
（例えば非特許文献１）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−０３６５７１号公報
【特許文献２】特開２００２−１６１８１７号公報
【特許文献３】特開２００２−２４２７６９号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】映像情報メディア学会技術報告  ３３巻７号１−８頁「遠赤外線領域のある特定波長による燃焼促進技術の開発とその応用について：電磁波燃焼技術による省エネ・ＣＯ＿２削減への挑戦」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】燃焼装置の一例である熱機関では、燃料の消費量とそれによって得られるエネルギーの量は、その機関の性能として重要なものである。エネルギーの変換効率がよくなればより大きな出力を得られ、また同じ出力なら旧来の装置より小型化を図れる。またエネルギー変換効率の向上は装置の維持費用である燃料費負担を軽減し、社会的要請である排出ガスの二酸化炭素や窒素酸化物、微小粒子状物質の低減に寄与することができる。【０００８】燃料の燃焼に関し特定波長の電磁波である遠赤外線が、燃焼活性化学種に対して共鳴現象や共振現象を起こし、これらが燃焼の促進に寄与するとの知見がある。一方、遠赤外線などを圧電素子に照射するとその温度上昇によって分極が変化し表面に正と負の電荷が現れる焦電現象があり、それらは圧電素子の温度を上げ何らかの条件を加えることにより燃料の燃焼活性を促進する装置の可能性を想起させる。【０００９】そこで、本発明の第１の目的は上記課題に鑑み且つ上記知見に基づいて、燃料の燃焼に対して物理的相互関係を持つ可能性のある部品を、効果的な相互作用をもたらす構造にすることにより、内燃機関等の燃料の燃焼中の化学変化などを改善し燃焼の促進をさせることにある。【００１０】本発明の第２の目的は促進させた燃焼から得るエネルギーを増加させることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】上記課題を解決するため、本発明の燃焼促進方法は、燃料を燃焼させる燃焼室の近傍に圧電性を有する圧電素子を設置し、前記圧電素子に磁界を通過させる磁石を備える。【００１２】上記課題を解決するため、本発明の熱機関は燃料の燃焼を運動エネルギーに変換する機関であって、燃料を燃焼する燃焼室とその近傍に圧電素子を設置し、前記圧電素子に磁界を通過させる磁石を備える。【００１３】上記燃焼促進方法および上記熱機関において、前記圧電素子を加熱または冷却して前記圧電素子が最良の効果を顕すように温度を制御する。【００１４】上記燃焼促進方法および上記熱機関において、前記磁界は直流磁界または交流磁界のいずれかでも良い。【００１５】上記燃焼促進方法および上記熱機関において、好ましくは前記圧電素子に通過させる前記磁界の磁束密度は５０ｍＴないし３００ｍＴである。【００１６】上記燃焼促進方法および上記熱機関において、好ましくはさらに、前記圧電素子を加熱または冷却して効果的な所定の温度範囲内に制御する温度制御部とを備えてもよい。その温度は４０℃ないし１５０℃の温度範囲に制御してもよい。【００１７】上記燃焼促進方法および上記熱機関において、好ましくは前記磁石が電磁石または永久磁石のいずれでもよい。【００１８】上記燃焼促進方法および上記熱機関において、好ましくはさらに、前記磁石を含む磁気回路を備え、この磁気回路のギャップ内に前記圧電素子を備え磁界を通過させてもよい。
【発明の効果】
【００１９】本発明によれば、次のいずれかの効果が得られる。【００２０】▲１▼圧電素子と磁界と燃料の相互作用により燃料の燃焼を改善し、燃焼を促進させることができる。【００２１】▲２▼燃焼の改善により燃焼効率が高められ、燃焼エネルギーの増加と燃料消費量の低減を図ることができ、環境負荷を軽減することができる。【００２２】▲３▼燃料の燃焼から変換される運動エネルギーが高められ、燃料の運動エネルギーへの変換効率を向上させることができる。そして、本発明の他の目的、特徴および利点は、添付図面や各実施の具体的形態を参照することにより、一層明確になるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第１の実施の形態に係る燃焼装置の一例を示す図である。
【図２】図１の磁気ヨーク部分で水平方向に切断した断面図である。
【図３】温度制御部の一例および変形例を示す図である。
【図４】第２の実施の形態に係る熱機関の一例を示す図である。
【図５】第３の実施の形態に係る燃料噴射装置を示す図である。
【図６】第３の実施の形態に係る熱機関の一例を示す図である。
【図７】第４の実施の形態に係る燃焼促進装置の構造を示す図である。
【図８】第５の実施の形態に係る発電機の一例を示す図である。
【図９】圧電素子の温度が燃焼効率に関係することを示す図である。
【発明を実施するための形態】
〔第１の実施の形態〕
【００２４】図１および図２は、第１の実施の形態に係る燃焼装置の一例を示している。図１および図２に示す構成は一例であり、本発明が係る構成に限定されるものではない。この燃焼装置２−１は、本発明の燃焼促進方法の一例である。この燃焼装置２−１には燃焼促進装置４および燃焼室６が含まれる。燃焼装置２−１は軽油などの燃料を燃焼させる、たとえば熱機関である。
【００２５】燃焼室６は燃料Ｆを燃焼させる空間部である。この燃焼室６には燃焼させるための燃料Ｆや空気ＢＡが供給される。空気ＢＡには燃焼に必要な酸素が含まれる。燃焼により生じた排気ＦＧは燃焼室６から排出される。この燃料Ｆにはたとえば、軽油が用いられる。燃料Ｆの燃焼には、燃焼に必要な空気が供給される。燃料Ｆに、ガソリンと空気との混合気を用いてもよい。
【００２６】燃焼促進装置４には磁石８と、磁気ヨーク１０と、圧電素子１２と、温度制御部１４と、外装部材１６が備えられている。
磁石８は磁界Ｍを発生し、この磁界Ｍを圧電素子１２に通過させる。この磁石８は永久磁石でもよいし、電磁石でもよい。永久磁石であればたとえば、異方性フェライト磁石、等方性フェライト磁石、ネオジウム磁石、サマリウムコバルト磁石などの永久磁石材料を用いればよいが、加熱による減磁がなければ他の磁石材料であってもよい。
【００２７】磁石８に電磁石を用いれば、磁石８から得られる磁界Ｍは静磁界でもよいし、交流磁界でもよい。矩形波のような交流磁界でもよい。静磁界は磁性材料に巻回されたコイルに直流電流を流して磁性材料を磁化させればよい。また、交流磁界では、交流電流を流して磁性材料を磁化させればよい。
【００２８】磁石８は一例として円柱形状に形成されている。磁石８の高さＨ１は、磁石８の直径Φ１（図２）より小さい（Ｈ１＜Φ１）。この磁石８は円柱形状以外の形状であってもよい。  この磁石８では、一方の円柱平面、つまり円柱の端面の一方がＮ極であれば、他の端面はＳ極となる。Ｎ極から出た磁束はＳ極に至る。つまり、磁界Ｍが形成される。この磁石８が圧電素子１２とともに加熱される場合には、加熱された温度範囲内で磁界Ｍを生じる。  磁気ヨーク１０は磁石８により磁化され、圧電素子１２に加えるための磁界Ｍを通過させる磁気回路を形成する。
【００２９】磁気ヨーク１０にはたとえば軟鉄を用い形成すればよい。この実施の形態では、磁気ヨーク１０は一例として、対向部１０−１、１０−２および湾曲部１０−３を備える。対向部１０−１、１０−２は湾曲部１０−３により、間隔Ｌだけ離れて対向する。これら対向部１０−１、１０−２は、たとえば横幅Ｗ、奥行きＤの矩形形状である。
【００３０】磁気ヨーク１０の対向部１０−１と対向部１０−２との間に磁石８が設置され、磁石８の一面が対向部１０−１に密着している。この密着側をＮ極とすれば、このＮ極に密着した磁気ヨーク１０はＮ極に磁化され、対向部１０−２の内面側には、Ｎ極が現れる。このＮ極と磁石８のＳ極との磁気ギャップ１８間に磁界Ｍが生じる。この磁界Ｍは平行磁界である。図１では、磁石８のＮ極側を対向部１０−１側に配置しているが、これは一例であり、Ｓ極側を配置してもよい。
【００３１】圧電素子１２は圧電性を備える。この圧電素子１２はたとえば、水晶、ランガサイトなどの圧電体、電気石、異極鉱、またはロッシェル塩、チタン酸バリウム、チタン酸ジルコン酸鉛（たとえば、ＰＺＴ：商品名）などの強誘電体で形成される。焦電体は圧電体の一例であり、圧電性および焦電性を有する。強誘電体は、圧電体および焦電体の一例であり、圧電性および焦電性を有する。
【００３２】このような圧電素子１２では、一定の温度範囲内で温度を変化させると、焦電性の機能を発揮する。圧電素子１２は、このような圧電効果が得られればよく、圧電性以外の性質を含んでもよい。
【００３３】圧電素子１２は図２に示すように、一例として円柱形状に形成されている。圧電素子１２の高さＨ２は、圧電素子１２の直径Φ２より小さく設定されている（Ｈ２＜Φ２）。なお、圧電素子１２の形状は円柱形状以外の形状であってもよい。この圧電素子１２は、磁気ヨーク１０の対向部１０−２と磁石８との間にある磁気ギャップ１８内に設置されている。これにより、圧電素子１２には磁界Ｍが通過する。圧電素子１２と磁石８との配置関係は、磁石８と圧電素子１２とを密着させてもよいし、磁気ギャップ１８を持たせて対向させてもよい。つまり、圧電素子１２に磁石８および磁気ヨーク１０で形成された平行な磁界Ｍを通過させればよい。また、磁石８から生じ、磁気ヨーク１０に収束させた磁界Ｍを圧電素子１２に通過させればよい。
【００３４】なお、この実施の形態では、圧電素子１２の直径Φ２が磁石８の直径Φ１より大きく設定しているが、磁石８の直径Φ１と圧電素子１２の直径Φ２とが同じ大きさであってもよく、圧電素子１２全体に十分な磁界Ｍが通過すればよい。温度制御部１４は、圧電素子１２の温度を検知し、圧電素子１２を加熱または冷却して圧電素子１２の温度を一定の温度範囲内に制御する。
【００３５】外装部材１６は、磁石８、磁気ヨーク１０、圧電素子１２および温度制御部１４を包囲し、被覆するケーシングの一例である。この外装部材１６の内部には空間部２０が形成され、この空間部２０は温度制御部１４によって一定の温度範囲に制御される。つまり、外装部材１６は、空間部２０からの放熱や、外部からの熱が加わることを抑制している。      この外装部材１６には、たとえば、断熱部材などの熱の通過を遮断する材料を用いればよく、たとえばグラスウール、ロックウールおよびシリコンフォームな  どの耐熱断熱素材を用いればよい。このような外装部材１６を備えれば、空間部２０からの放熱や外部からの熱が加わることを防止でき、空間部２０の内部温度を一定に保温することが可能である。つまり、外装部材１６は保温部材でもある。このような外装部材１６の設置により、空間部２０の内部温度が一定範囲に制御され、加熱エネルギーのロスを低減でき、燃焼室６の発熱などによる外部からの熱を遮断でき、圧電素子１２が過熱されることもない。圧電素子１２の高温化を抑制できる。
【００３６】図３Ａは、温度制御部１４の一例を示している。温度制御部１４には、ＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）サーミスタ２２および発熱部２４が含まれる。この実施の形態では、電源２６にＰＴＣサーミスタ２２を介して発熱部２４が接続されている。電源２６は交流でもよいし、直流でもよい。ＰＴＣサーミスタ２２は、感熱制御素子の一例である。このＰＴＣサーミスタ２２は、感熱により電源２６から発熱部２４に流れる電流を制御する。ＰＴＣサーミスタ２２は、基準温度Ｔｃを境にして抵抗値が変化する。このＰＴＣサーミスタ２２の抵抗値は、検出温度が基準温度Ｔｃを超えると、急激に上昇し、基準温度Ｔｃを下回ると、急激に下降するという特性を呈する。発熱部２４は、ＰＴＣサーミスタ２２を介して接続された電源２６の給電により発熱する。この発熱部２４にはたとえばヒータや電熱器などが使用される。圧電素子１２の温度を一定の温度範囲内に加熱する。このような温度制御部１４によれば、ＰＴＣサーミスタ２２で温度を検知し、その検知温度に応じた抵抗により、発熱部２４に供給される電流が制御される。これにより、発熱部２４の発熱温度を一定の温度範囲に制御することができる。ＰＴＣサーミスタ２２は、圧電素子１２に磁気ヨーク１０の対向部１０−２を介して設置されている。このように圧電素子１２の近傍に設置されたＰＴＣサーミスタ２２は、圧電素子１２などから検出される温度に応じた内部抵抗を呈する。検出温度が所定の温度Ｔｃより低い場合には、発熱部２４を発熱させ、検出温度が温度Ｔｃより高い場合、ＰＴＣサーミスタ２２の抵抗値が増大し、発熱部２４に流れる電流が低減され、その発熱を抑制する。
【００３７】図３Ｂは、温度制御部１４の変形例を示している。圧電素子１２が所定温度範囲を超える場合には、図３Ｂに示すように、温度制御部１４は、既述の発熱部２４に代え、または発熱部２４とともに冷却部２８を備えてもよい。この冷却部２８の駆動を感熱制御部３０により制御することにより、外装部材１６の空間部  ２０および圧電素子１２を冷却し、所定温度範囲に調整してもよい。
【００３８】一例として、圧電素子１２の温度Ｔ１は４０［℃］以上１５０［℃］以下が好ましい。この範囲内にある温度Ｔ１では、燃料Ｆの燃焼促進作用が顕著となる。そこで、温度Ｔ１は、圧電素子のキュリー点なども考慮し６０［℃］以上１１０［℃］以下が望ましい。温度Ｔ１では燃料Ｆの燃焼促進作用が高まる。この燃焼促進により、燃料Ｆが効率的に燃焼し、燃料Ｆの消費量の削減に寄与する。たとえば、磁束密度Ｂが５０［ｍＴ］から３００［ｍＴ］であって、圧電素子１２の温度Ｔ１が４０［℃］から１５０［℃］であれば、燃料Ｆの燃焼の改善が得られる。
【００３９】＜第１の実施の形態の効果＞
第１の実施の形態によれば、次のような効果が得られる。
燃料Ｆの燃焼状態が改善され促進される。燃焼速度や燃焼熱が高められる。これにより燃焼効率が高められ、燃料消費量の削減や出力の増加に寄与することができる。
〔第２の実施の形態〕
【００４０】図４は第２の実施の形態に係る熱機関の一例を示す図である。図４において、図１と同一部分には同一符号を付してある。
この熱機関２−２は既述の燃焼装置の一例である。この熱機関２−２に既述の燃焼促進装置４を備える構成である。この熱機関２−２はたとえば、ディーゼルエンジンであり、燃料Ｆを燃焼させることにより、運動エネルギーを生成する。この熱機関２−２には、シリンダブロック部３２、シリンダヘッド部３４およびクランク室３６が含まれる。シリンダブロック部３２にはシリンダ３８が設置されている。このシリンダ３８は既述の燃焼室６（図１）に相当する。このシリンダ３８にはピストン４０が摺動可能に設置されている。シリンダヘッド部３４はシリンダ３８の上部側に設置されている。このシリンダヘッド部３４には燃料噴射部４４、吸気部４６および排気部４８が備えられ、これらがシリンダ３８に接続されている。燃料噴射部４４はシリンダ３８の中央部に配置されている。吸気部４６および排気部４８は燃料噴射部４４を挟んで左右に配置されている。燃料噴射部４４には燃料バルブ５０が設置されている。吸気部４６には吸気バルブ５２が設置されている。排気部４８には排気バルブ５４が設置されている。
【００４１】燃料バルブ５０が開かれることにより、燃料Ｆがシリンダ３８内に噴射される。吸気バルブ５２が開かれることにより、空気ＢＡがシリンダ３８内に供給される。また、燃焼排気ＦＧは排気バルブ５４が開かれることにより、シリンダ３８からピストン４０により押し出される。このシリンダ３８の外面にはウォータージャケット５６が設置されている。このウォータージャケット５６は冷却部の一例である。このウォータージャケット５６には通水部５８が形成され、この通水部５８に冷却水を通流させる。これにより、シリンダ３８の熱が冷却水に熱交換され、シリンダ３８が冷却され、シリンダ３８の過熱を防止することができる。クランク室３６にはクランクシャフト６０が設置され、このクランクシャフト６０にはコンロッド６２によりピストン４０が連結されている。このピストン４０の上下運動がコンロッド６２によりクランクシャフト６０に伝達され、回転運動に変換される。
【００４２】この熱機関２−２では、吸入工程、圧縮工程、燃焼工程および排気工程により機械的エネルギーが出力される。吸入工程および燃焼工程において、シリンダ３８内の燃料Ｆおよび空気ＢＡには燃焼促進装置４から効果的な影響を受け、これにより燃料Ｆおよび空気ＢＡが活性化し、燃料Ｆの燃焼が促進する。
＜第２の実施の形態の特徴および効果＞
この第２の実施の形態の特徴事項、利点、変形例などを以下に列挙する。
【００４３】１  シリシダ３８で燃焼する燃料Ｆおよび空気ＢＡに対し、燃焼促進装置４から効果的な影響を受けるので、燃料Ｆの燃焼が改善され、燃焼を促進させることができる。そのため燃焼効率が上昇する。その結果、熱機関２−２の燃料消費量が削減され、または単位燃料あたりの仕事量を増加させることができる。つまり、同等の燃料消費量であれば熱機関２−２の仕事量、つまり運動エネルギーが増加することになる。
【００４４】２  燃焼促進装置４はたとえば、永久磁石、圧電材料、磁気ヨーク１０およびヒータなどにより構成でき、比較的安価な材料で実現できる。つまり、低い製造コストにより燃焼促進装置４が得られ、熱機関２−２の高効率化を実現できる。
【００４５】３  燃焼促進装置４は熱機関２−２の外部に設置でき、熱機関２−２の構造と構成を変更する必要がないので、設置が容易であり、設備を複雑化させることもない。
〔第３の実施の形態〕
【００４６】図５は、第３の実施の形態に係る燃料噴射装置を示している。図５において、図１と同一部分には同一符号を付してある。この燃料噴射装置６４は燃焼促進装置の一例であり、燃焼促進機能とともに燃料噴射機能を備える。この燃料噴射装置６４には既述の燃焼促進装置４が含まれており、上記実施の形態と同一部分には同一符号を付してある。
【００４７】この燃料噴射装置６４は筐体６６を備え、この筐体６６に燃焼促進装置４が設置されている。燃焼促進装置４は既述のように、磁石８と、磁気ヨーク１０と、圧電素子１２と、温度制御部１４とが備えられている。既述の外装部材１６は筐体６６に兼用されている。この燃料噴射装置６４では、燃焼促進装置４に含まれる圧電素子１２が圧電アクチュエータとしても機能している。この実施の形態では、圧電素子１２に圧電性を  有する部材を積層した積層構造を有する。この積層構造の圧電素子１２によれば、単層の圧電部材からなる圧電素子に比較して大きい機械的変位が得られる。
【００４８】筐体６６には燃料供給管６８および噴射ノズル部７０が形成されている。燃料供給管６８は、燃料噴射装置６４の側面側を経て噴射ノズル部７０側に燃料Ｆを導く通路である。噴射ノズル部７０は、筐体６６の先端側に形成され、燃料噴射孔７２を備える。この噴射ノズル部７０の内側には燃料噴射孔７２を開閉する噴射弁７４が摺動可能に設置されている。この噴射弁７４と、圧電アクチュエータを構成している圧電素子１２との間には弁制御部７６が設置されている。
【００４９】圧電素子１２は圧電アクチュエータとして機械的変位を生じ、この機械的変位が弁制御部７６を通して噴射弁７４に伝えられる。つまり、圧電素子１２の機械的変位で噴射弁７４が操作される。これにより、燃料Ｆの噴射または噴射停止が制御される。圧電素子１２は電気配線７８を介して給電部８０に接続されている。給電部８０はたとえば、電気コネクタであり、圧電アクチュエータの駆動回路が接続されている。
【００５０】駆動回路により電気配線７８に電荷を充電させると、圧電素子１２には圧電効果により機械的変位が発生したとえば、短縮する。この圧電素子１２の短縮により、弁制御部７６が引かれて移動する。このとき、噴射弁７４が燃料噴射孔７２の弁座部より離れる。つまり、燃料噴射孔７２が開かれ、燃料Ｆが噴射される。また、駆動回路により電気配線７８の電荷が放電されると、圧電素子１２に機械的変位が生じ、つまり、既述の短縮が解除され、もとの状態（伸長状態）に戻る。この圧電素子１２の機械的変位を受け、弁制御部７６が元の位置に復帰すると、噴射弁７４が弁座側に密着する。つまり、燃料噴射孔７２が閉じられ、燃料Ｆの噴射が解除（停止）される。
【００５１】図６は、第３の実施の形態に係る熱機関２−３を示している。図６において、図４と同一部分には同一符号を付してある。
この熱機関２−３は、既述の熱機関２−２（図４）に設置された燃焼促進装置４および燃料バルブ５０に代え、燃料噴射装置６４を備える。つまり、燃料噴射機能および燃焼促進機能を備える燃料噴射装置６４が設置されている。このような燃料噴射装置６４からシリンダ３８に燃料Ｆが噴射されるとともに、燃料噴射装置６４によりシリンダ３８内の燃料Ｆや空気ＢＡが活性化されている。これにより、燃料Ｆの燃焼が促進され、出力を高められる。
＜第３の実施の形態の効果＞
【００５２】１  既述の効果に加え、燃料噴射装置６４に燃焼促進装置４を組み込んだので、燃焼促進装置４のコンパクト化が図られる。
【００５３】２  シリンダ３８の頭部に設置された燃料噴射装置６４により燃料の活性化、燃焼促進を図ることができる。
【００５４】３  燃料噴射装置６４に燃焼促進装置４を内蔵したので、熱機関２−３側の既存のシリンダ３８などの構造を変更することなく、燃焼促進機能が得られ、熱機関２−３の運転経費を節減することができる。
〔第４の実施の形態〕
【００５５】図７は、燃焼促進装置４の製造方法の具体的な一例を示している。
【００５６】この実施の形態では、温度制御部１４が磁石８側に設置されている。この製造工程には、磁気ヨーク１０の形成工程、磁気ヨーク１０に対する磁石８および圧電素子１２の設置工程、温度制御部１４の取付け工程、外装部材１６の取付け工程が含まれる。
【００５７】磁気ヨーク１０の形成工程では図７Ａに示すようにたとえば、軟鉄板を用いてＵ字形の磁気ヨーク１０を形成する。
磁石８および圧電素子１２の設置工程では図７Ａに示すように、磁気ヨーク１０の対向部１０−１の内面側に磁石８を設置し、対向部１０−２の上面に圧電素子１２を設置する。これにより、圧電素子１２に磁界Ｍを通過させる。
【００５８】温度制御部１４の取付け工程では、たとえば図７Ｂに示すように、磁気ヨーク１０の対向部１０−１の上面に温度制御部１４を取り付ける。温度制御部１４は予め形成する。この温度制御部１４では、ヒータ２４０に感熱制御素子２２０を電気配線８２により直列に接続する。ヒータ２４０は発熱部２４の一例であり、電熱ヒータである。
【００５９】外装部材１６の取り付け工程では、図７Ｃに示すように、磁気ヨーク１０、磁石８、圧電素子１２、および温度制御部１４の周囲を外装部材１６で被覆する。  外装部材１６はたとえば、断熱材で構成する。この外装部材１６で磁気ヨーク１０および温度制御部１４を包み、この外装部材１６を結束紐８４で縛る。これにより、燃焼促進装置４を外装部材１６で被覆状態に維持する。
磁石８、磁気ヨーク１０、圧電素子１２、感熱制御素子２２０、ヒータ２４０および外装部材１６には、たとえば以下の仕様または構成部材を使用すればよい。
【００６０】〔磁石８〕
素材：フェライト磁石
形状：円盤形状
直径＝３０［ｍｍ］、高さ（Ｈ）＝６［ｍｍ］
磁束密度（Ｂ）＝約１００［ｍＴ］
〔磁気ヨーク１０〕
素材：軟鉄
厚さ（ｔ）：２［ｍｍ］
〔圧電素子１２〕
素材：モーガン社製  ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）
形状：円環形状
外径＝４０［ｍｍ］、内径＝１４［ｍｍ］、高さ（Ｈ）＝７［ｍｍ］
【００６１】〔感熱制御素子２２０〕
レイケム社製のポリスイッチ
ポリスイッチは、既述のＰＴＣサーミスタの代用であり、９０℃付近で電流を遮断する機能を使用している。既述のように、基準温度Ｔｃを境に抵抗値が急激に増減する性質を利用し、ヒータ２４０に供給する電力を制御する。ポリスイッチの温度が基準温度Ｔｃ未満になれば、ヒータ２４０に加えられる電流が増加する。これに対し、ポリスイッチの温度が  基準温度Ｔｃに上昇すれば、抵抗値が上昇するので、ヒータ２４０に加えられる電流が制限される。このようなポリスイッチの動作により、圧電素子１２の温度がたとえば、９０［℃］に制御される。                                                〔ヒータ２４０〕
出力：５［Ｗ］
〔外装部材１６〕
素材：グラスウール
以上の構成および仕様は一例であり、斯かる構成および仕様に本発明が限定されるものではない。
〔第５の実施の形態〕
【００６２】図８は、第５の実施の形態に係るエンジン発電機２−４の一例を示している。このエンジン発電機２−４の燃焼室の近傍には、第４の実施の形態で示した燃焼促進装置（図７）が設置されている。
エンジン発電機２−４は熱機関２−２の一例である。
【００６３】このエンジン発電機２−４には、エンジン部８６、発電部８８、バッテリ９０が含まれる。エンジン部８６には既述の熱機関２−２のシリンダブロック部３２、シリンダヘッド部３４およびクランク室３６を含むエンジン部分を備えればよい。このエンジン部８６の側面には既述の燃焼促進装置４が設置されている。エンジン部８６の上部側面の表面から圧電素子１２までの距離は、たとえば約３［ｃｍ］に設定されている。
【００６４】エンジン部８６では燃料Ｆの燃焼により運動エネルギーとして回転力が生成される。この回転力により、発電部８８が発電する。バッテリ９０は発電出力で充電される。バッテリ９０の出力は、電気配線８２を介して温度制御部１４に加えられている。
そして、エンジン部８６には燃焼促進装置４が設置され、エンジン部８６における燃料Ｆの燃焼促進が図られている。
エンジン発電機２−４には、たとえば以下の仕様または構成のエンジン発電機が用いられる。以下の仕様または構成は一例である。
【００６５】〔エンジン発電機２−４〕
製造元：        ハイガー産業社製
モデル：        ＨＧ６５００ＣＥ  ディーゼル発電機
エンジン：      ４ストローク、単気筒、空冷式エンジン
エンジン出力：  ９．９［ＨＰ（ｈｏｒｓｅ  ｐｏｗｅｒ）］（７．４［ｋＷ］）
エンジンの回転数：  ３６００［ｒｐｍ］
エンジンの排気量：  ４０６［ｃｃ］
【００６６】〔実験〕
この実験では、エンジン発電機２−４について、燃料消費量の測定を行った。エンジン発電機２−４の出力部には純抵抗２［ｋＷ］の負荷を接続し、斯かる負荷状態で運転した。燃焼促進装置４の有無により、軽油１０［ｃｃ］を消費する消費時間を比較した。
【００６７】この測定は、数分程度の暖気運転の後、エンジン部８６を安定させた後に開始した。燃料消費量は複数回の測定を行い、求められた燃料消費量の平均値を算出した。
【００６８】燃焼促進装置４を設置していない場合には、軽油１０［ｃｃ］が４１秒間で消費された。  これに対し、燃焼促進装置４を設置した場合には、軽油１０［ｃｃ］が５７秒間で消費され、燃焼促進装置４を設置していない場合に比較し、１６秒間だけ長い運転時間が得られた。
【００６９】燃焼効率は、燃焼促進装置４を設置したエンジン部８６の軽油の消費時間を、燃焼促進装置４を設置していないエンジン部８６の軽油の消費時間で割って求めた。上記実験例では、燃焼効率が約１．３９となり、３９％の効率の向上が確認された。この実験例では、磁石８の磁束密度（Ｂ）を約１００［ｍＴ］、つまり、１００［ｍＴ］前後の磁束密度とした。これに対し、たとえば１００から３００［ｍＴ］の範囲であっても、上記実験例と同様に燃焼効率が得られることが確認された。
【００７０】〔実験結果〕
図９は、実験により得られた特性曲線を示している。図９では、横軸に圧電素子１２の温度［℃］を示し、縦軸に燃焼効率を示している。実験では、燃焼促進装置４の燃焼促進機能を検証するため、圧電素子１２の温度とエンジン発電機２−４の燃焼効率との関係を検証した。つまり、エンジン部８６の外部に設置され  た燃焼促進装置４の圧電素子１２の温度変化に対し、燃焼効率が増減している。
【００７１】圧電素子１２の温度が４０［℃］ないし１５０［℃］における温度範囲での燃焼効率について、６０［℃］以上１１０［℃］の温度範囲内で最も燃焼促進が進み、燃焼効率が高くなっていることが理解できよう。この実験結果から明らかなように、燃焼促進装置４の影響を受けるエンジン発電機２−４の燃焼効率が温度によって変化しており、燃焼効率に影響を与え、高効率化が図られている。
【００７２】図９に示す特性曲線では、圧電素子１２の温度が４０［℃］から８６［℃］の範囲で温度上昇につれて燃焼効率が上昇し、８６［℃］では、燃焼効率がｅ３＝１．３９となり、最も燃焼効率が良くなる。８６［℃］を超えると、燃焼効率は、温度上昇につれて下降している。圧電素子の温度が６０［℃］のとき、燃焼効率がｅ１となり、６０［℃］を超えると、燃焼効率の上昇割合が大きくなる。また圧電素子１２の温度が７０［℃］であれば、燃焼効率がｅ２となり、７０［℃］を超えると、燃焼効率の上昇割合が更に大きくなっている。
【００７３】燃焼効率は、６０から１１０［℃］の範囲においてｅ１以上の値となり、良好な燃焼効率が得られている。７０［℃］から１０５［℃］の範囲において、ｅ２以上の値となり、更に良好な燃焼効率が得られる。この実験結果から明らかなように、燃焼促進装置４を設置すれば、熱機関の燃料消費量が削減される。上記の実験例では、エンジン上部側面の表面から圧電素子１２までの距離は約３［ｃｍ］に設定したが、これ以上の距離にあっても燃料消費量の削減効果が見込まれる。上記実施例では、高さ（Ｈ）＝７［ｍｍ］のＰＺＴを用いたが、圧電物質を用いた燃料噴射装置に用いられるＰＺＴ、つまり積層構造を有するＰＺＴに置き換えて実施しても同様の効果が得られた。
〔第６の実施の形態〕
【００７４】実際の自動車に、製品化した燃焼促進装置を設置した実施例である。実際に路上を走行して燃焼促進装置の効果を確認した。実施例の自動車は内燃機関の燃焼室が直列に並んでおり、燃焼促進装置は直列になった燃焼室の延長線上に設置する。試験道路はメーカー発表のＪＣ０８モードの燃料消費率と同等になるものを選び、走行方法も同様に行った。
【００７５】測定条件
燃焼促進装置    内部構造は図１の４と同様であり、磁石８を電磁石である磁界発生コイ                ルに置換している。
燃焼促進装置部品
圧電素子      富士セラミックス製  Φ２８ｍｍ  ｔ２ｍｍ
磁界発生コイル  線径０．５ｍｍ    ７．３Ω  コア径２８ｍｍ
電磁石駆動回路
フルブリッジ    １２Ｖ駆動
コイル励振電圧  矩形波  ２４Ｖｐ−ｐ  ２７４Ｈｚ
試験路            行程  約１００ｋｍ  平坦路  郊外と市街混合一般道路
その他条件        燃料測定方法  満タン法
積荷乗員      積荷：なし、１名乗車
使用車両      マツダ社製  貨物車  型式ＫＱ−ＳＫＦ２Ｖ
ディーゼル機関  排気量  １９９０ｃｃ
【００７６】路上での燃料消費率の値を以下に示す。
試験結果
燃焼促進装置なし      １２．８Ｋｍ／Ｌ
燃焼促進装置あり      １８．６Ｋｍ／Ｌ
削減効果                約４５％
上記のとおり、燃焼促進装置は十分な効果を得た。
〔第７の実施の形態〕
【００７７】実際の自動車に燃焼促進装置を設置した実施例の別の例である。実施方法は第６の実施の形態と同様であるが別の車種を使用している。
測定条件
使用車両  トヨタ社製  貨物車  型式  ＱＤＦ−ＫＤＨ２０１Ｖ
ディーゼル機関    排気量    ２９８２ｃｃ
路上での燃料消費の値を以下に示す。
試験結果
燃焼促進装置なし      １３．４Ｋｍ／Ｌ
燃焼促進装置あり      １９．５Ｋｍ／Ｌ
削減効果                約４５％
上記のとおり、燃焼促進装置は十分な効果を得た。
【００７８】〔他の実施の形態〕
上記した実施の形態または実施例について、変形例等を列挙する。
【００７９】▲１▼上記実施の形態では、加熱手段として温度制御部１４を設置したが、熱機関で発生する熱で圧電素子１２を加熱してもよい。熱機関が加熱手段として利用される場合であっても圧電素子１２を加熱でき、燃料Ｆを活性化できる。
【００８０】▲２▼使用する磁界発生源は所望する効果の程度により静磁場、変動磁場を選択すればよい。
【００８１】▲３▼上記実施の形態では、熱機関２−２にディーゼルエンジンの例を示したが、たとえばガソリンエンジン、ジェットエンジン、ロケットエンジンなどの  他の熱機関でもよい。また、エンジンについても、２サイクルエンジン、４サイクルエンジン、ロータリーエンジンなどいずれであってもよい。
【００８２】▲４▼燃焼促進装置４の設置箇所は、シリンダヘッド部３４の直上に限定されず、シリンダ３８の近傍に設置すればよい。たとえばシリンダ３８の側面に設置してもよいし、最近の自動車のように機関周辺に空間の少ないものではシリンダの並びの延長線上に設置してもよい。
【００８３】▲５▼磁気ヨーク１０が馬蹄形としたが、抵抗の少ない磁気回路であれば形状は問わず、磁気ギャップ１８内に圧電素子１２を設置する構成であればよい。
【００８４】以上述べたように、本発明の好ましい実施の形態等について説明した。本発明は、上記記載に限定されるものではない。請求の範囲に記載され、又は明細書に  開示された発明の要旨に基づき、当業者において様々な変形や変更が可能である。斯かる変形や変更が、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００８５】２−１  燃焼装置
２−２、２−３  熱機関
２−４  エンジン発電機
４  燃焼促進装置
６  燃焼室
Ｆ  燃料
ＢＡ  空気
ＦＧ  排気
８  磁石
１０  磁気ヨーク
１０−１、１０−２  対向部
１０−３  湾曲部
１２  圧電素子
１４  温度制御部
１６  外装部材
１８  磁気ギャップ
２０  空間部
２２  ＰＴＣサーミスタ
２４  発熱部
２６  電源
２８  冷却部
３０  感熱制御部
３２  シリンダブロック部
３４  シリンダヘッド部
３６  クランク室
３８  シリンダ
４０  ピストン
４４  燃料噴射部
４６  吸気部
４８  排気部
５０  燃料バルブ
５２  吸気バルブ
５４  排気バルブ
５６  ウォータージャケット
５８  通水部
６０  クランクシャフト
６２  コンロッド
６４  燃料噴射装置
６６  筐体
６８  燃料供給管
７０  噴射ノズル部
７２  燃料噴射孔
７４  噴射弁
７６  弁制御部
７８  電気配線
８０  給電部
８２  電気配線
８４  結束紐
８６  エンジン部
８８  発電部
９０  バッテリ
２２０  感熱制御素子
２４０  ヒータ
【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】
2016075288.tif 000009
【図８】
2016075288.tif 000010
【図９】
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