燃焼装置に燃料を供給する方法

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【発明の名称】	燃焼装置に燃料を供給する方法
【発明者】	【氏名】米出達雄
【要約】	【課題】【解決手段】

【特許請求の範囲】
【請求項１】複数個の永久磁石をＮ極とＳ極が相隣る様に一列に並べ、連結してなる２個の磁石列を、燃料パイプの両側に、対向する様に、並設し、且つ、磁石列を構成している永久磁石が、対向する永久磁石のＮ極とＳ極に、同時に、またがって対向する様に設置してなる燃焼装置に燃料を供給する方法。
【請求項２】複数個の永久磁石をＮ極とＳ極が相隣る様に、一列に並べ連結してなる２個の磁石列を、燃料パイプの両側に、対向する様に、並設し、且つ、磁石列を構成している永久磁石が、それぞれ、対向する永久磁石の逆の極性のものと対向する様に設置してなる燃焼装置に燃料を供給する方法。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、液体及び気体の状態を問わず、その物質が分子構造を有する限り、殆んど、例外なく、何らかの影響を与えることが出来る。無論、その影響力の大きさが、どの程度、実用し得るか否かは別である。産業分野では、生活環境を中心として、非常に広い分野で、有益な効果を得ることが出来る。特に、引火の危険の大きい内燃機関の燃料、例えば、ディーゼルエンジンに使用する軽油。ガソリンエンジンに使用するガソリン、バーナーに使用する重油、ＬＰガス及び液化ＬＰガス等である。無論、水や空気を使用する部分でも利用することが出来ることは言うまでもない。
【０００２】
【従来の技術】従来、内燃機関やバーナー等の燃焼装置に対する燃料の供給部分に、その燃焼特性の改善のため、燃料を活性化するための電磁石による、活性化装置を取付け、稼動させ、これを維持し、保守点検していくことは、特に、引火の危険があるため、非常に困難である。加えて、電磁石による活性化装置は大きく、重く、事実上、車載では不可能であり、全く、利用されることはなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】トラック等に使用するディーゼルエンジンから排出される有害排出物、特に、窒素酸化物、一酸化炭素、煤等による環境汚染について、従来から、行政、特に、自動車メーカー、石油化学メーカー及び関連の研究機関等による有害排気ガス削減の努力が、続けられて来たのですが、今日、更に、産業の規模の拡大による燃料消費の増大のため、環境汚染は、地球規模で進行し、今や、極限に達し、国際的な環境保護の要請のため、厳しい有害排出ガス規制を盛り込んだ国際条約が締結されている状態である。従って、従来にない新しい視点から、有害排出ガスを、いくらかでも改善し、抑制することは、大きな意義を有することである。本発明は、この様な目的のために行ったものである。尚、火力発電所、化学工場、その他の産業に使用する、軽油や重油を燃焼するバーナーについても、上記と同様に、有害排出ガスの減少や燃費の改善、即、排出する炭酸ガスの総量の削減が緊急の課題となっている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】燃料タンクと燃焼装置を結ぶ、燃料パイプの途中で、２個の磁石列で燃料パイプをはさむ様に並設し、燃料パイプ内を移動する燃料が、永久磁石による、磁界中で、磁界を切断しつつ移動し得る様にする。特に、エンジンやバーナーに使用する燃料そのものの移動は、その使用目的から、当然のことながら、非常に低い。従って、この場合、燃料そのものの僅かな移動にも拘わらず、大きな切断磁束の変化を受けることが出来る様にすることが必要である。この場合、燃焼装置としては、エンジンやバーナー等があるが、これ等が運転中に限り、燃料を消費するため、僅かではあるが、燃料パイプ内の燃料は移動することになる。尚、燃焼装置が停止し、燃料消費が０となれば、燃料パイプ内の燃料の移動は停止する。従って、停止中の燃料が、切断する磁束の時間的変化率は、常に０である。さて、燃料は、移動に伴い、磁束を切断して行くのであるが、切断する磁束に変化がある場合には、その時間的変化率に比例した誘導起電圧が燃料に発生する。
ｅ＝－ｄφ／ｄｔ……（１）但し、ｅ：誘導起電圧 φ：磁束ｔ：時間（１）は燃料に発生する誘導起電圧であり、その大きさは、切断する磁束の時間変化率（即ち、燃料の移動速度が関連する）に比例し、発生する方向は、磁束とは逆向である。次に、燃料そのものに、誘導起電圧が発生した場合には、その誘導起電圧の大きさに比例して、燃料を構成する分子が励起され、分子の運動エネルギーが高められた、いわゆる、活性化された燃料とすることが出来る。以上の様に、活性化された燃料をエンジンやバーナーに送り、燃焼させることによって、比較的容易に、且つ、より低温で完全燃焼させることが出来る。燃料消費及び有害排出ガスを減少させ、結果として、排出する二酸化炭素ガスの総量についても減少させることが出来る。具体的には、ディーゼルエンジンから排出される窒素酸化物の規制については、現在では、技術的な根本的な面からの解決は不可能とされ、国際的にも、条約等による規制は、単なる目標にすぎないものとなっている。現状の対策としては、行政上の一時的な対応策のみであり、アイドリンクをやめる。信号停止中であっても、エンジンを切る。トラックの走行距離に規制を行う程度のことだけである。これ以外に、これといった、将来につながる解決策が見当たらないまま、現在に至っていることは、誠に深刻な事態である。さりとて、ディーゼルエンジンに代わって、パワーを要する輸送や流通に適した動力源がないことを考慮すれば、本発明による燃料の活性化方法は、非常に意義深いものと言える。尚、上記の様に、燃料パイプ内を移動する燃料に誘導起電圧を発生させる実用的な有効な手段としては、電磁石による方法があるが、これを、燃焼装置と燃料タンクを結ぶ、燃料パイプに取付け使用することは、引火の危険が非常に大きく、この様な部分に、電源を用いた装置を働かせることは、基本的に無理があり、これを是正するためには、大きなコストを要することになる。現在、行われているディーゼルエンジンの排出ガスの調整では、シリンダー内での点火時期を調整することによって、燃焼温度を高め、低温燃焼時に発生する煤や一酸化炭素を防止する様にしている。しかるに、この場合、燃料と外に、シリンダーに送り込まれる空気中の窒素が、高温燃焼のため、一部、酸化され窒素酸化物という、新たな有害排出ガスが発生することとなっている。従って、環境汚染の元凶となっているディーゼルエンジンの有害排出ガスの減少は、上記の様にエンジンのシリンダーでの燃焼温度を調整することにより、低温燃焼時に発生する煤や一酸化炭素等と高温燃焼時に発生する窒素酸化物との排出割合を調整する、従来の技術では、もはや、限界であり、技術的に、全く、解決出来ない状況になっている。
【０００５】
【作用】図２において、１は燃料パイプであり、燃料タンクの燃料２をエンジンやバーナー等に送るためのものである。２はガソリン、軽油、重油、ＬＰガス等の燃料である。３は本発明による燃焼装置に燃料を供給する方法の一実施例による磁石列である。４は磁石列３を構成する永久磁石のうち、Ｎ極に着磁された面であり、同様に、５はＳ極に着磁された面である。尚、この４及び５の着磁面は、それぞれ、燃料パイプ１をはさみ、対向する様に設置される磁石列３の内側面にくる様に設置される。さて、燃焼装置の運転と共に、燃料パイプ１内の燃料２は、エンジンやバーナーの方向に、微小な速度で移動する。この時、燃焼２は、磁石列３によって、発生する磁束を切断しつつ移動する。図４及び図５は磁石列３によって、燃料２が移動する際に切断していく磁束変化の状態を、それぞれ模式的に表したものである。さて、磁界中を燃料２が、移動する場合に、発生する誘導起電圧は、発電機についての発電機能の説明と同様に、各諸元は、フレミングの右手の法則によって説明することが出来る。基本的には、前述の（１）式で表される通りである。（１）式より明らかな様に、移動する燃料２に発生する誘導起電圧の大きさは、燃料２が移動する際に、切断する磁束の時間的な変化率の大きさに比例し、磁束とは逆方向に発生する。従って、燃料２の移動速度が速い程、また、燃料２の移動方向についての磁束の時間的変化率が大きい程、燃料２に発生する誘導起電圧は大きくなる。しかしながら、一般に、燃料パイプ１内を移動する燃料２の速度は、その使用目的から、必然的に非常に小さく、微々たるものであり、誘導起電圧を発生させて分子を励起し、物質を、いわゆる活性化する装置については、この燃料の停止に近い０の様な速度は、活性化の必須条件を欠くことになるため、永久磁石を利用するものでは不可能であった。従って、燃料２に大きな誘導起電圧を発生させるためには、固定された磁石列３によって、いかに大きな磁束の時間的変化率を、微小な燃料２の移動速度にも拘わらず、与えることが出来るかどうかが決定的な要件となっている。さて、以上の様に、大きな誘導起電圧を、燃料２にかけることによって、燃料２の構成する分子を励起し大きな運動エネルギーを付加することが出来る。この様に、活性化された燃料を、エンジンのシリンダー内やバーナー内で、空気と混合し、燃焼する際には、燃料を構成する分子の動きは、激しく、より速く、よりバラバラに分離し、空気中の酸素分子と急速に且つ、濃淡なく、平均化して、混合するため、より高速で、より完全な低温での燃焼が可能となる。
【０００６】
【実施例】図１は、本発明による燃焼装置に燃料を供給する方法で、構成される磁石列３である。図２及び図３は、それぞれ、本発明による燃焼装置に燃料を供給する方法の実施例であり、特に、その機能部分についての模式図である。図４及び図５は、図２及び図３の実施例についての各磁石列３の間に発生する磁界の分布状態を表す。図１において、３は磁石列を表す。４及び５の面は、それぞれ、永久磁石のＮ極とＳ極に、着磁された面であり、着磁されていない面同志を、直接、接触させた状態として、構成する。さらに、形状寸法や磁束密度の同じ永久磁石の複数個を着磁されたＮ極面とＳ極面が、交互にくる様に、一列に配置し、磁石列３を構成している。図２及び図３において、１は燃料パイプであり、燃料タンクとエンジンやバーナー等の燃焼装置をつなぐものである。特に、劣化に強い特殊なゴム材からなっている。図２の場合は、２個の磁石列３をそれぞれ、燃料パイプ１をはさみ、平行に、着磁面を対向させて、設置して構成する。対向する永久磁石の着磁面は、それぞれ、Ｎ極とＳ極との両極に、半分づつ、同時に対向する様に、すなわち、２個の磁石列３を永久磁石の長さの１／２だけずらせた状態で、並設したものである。同様に、図３は、対向する磁石列３を構成する永久磁石の着磁面が、それぞれ、異極が、対向する様に並設したものである。２は燃料であり、ガソリン、軽油、重油等が一般的である。特殊なものとしては、ＬＰガス、又は液化ＬＰガス等がある。３の磁石列は、それぞれ、同じ寸法形状及び同じ磁束密度を有する永久磁石（例えばネオジ磁石、サマリウムコバルト磁石、フェライト磁石等）を組合わせたものである。さて、本発明により、殆ど移動速度が０に近い燃料の活性化を行うためには、使用する永久磁石の形状寸法が重要となる。一般に、ディーゼルエンジンで使用されている燃料パイプの外径は、殆んど、φ１０とφ１４の２種類のものである。従って、図２及び図３において、使用する永久磁石の大きさは、燃料の移動方向の横寸法で６～１０ミリ、高さ１０～１４ミリ程度の長方形の着磁面寸法を有するものが最も効果的である。図４において、ａ－ｂ間は、異極が対向し、引き合うため、最も強い磁束分布となっている区間である。この場合、磁束の方向は上向である。次に、ｃ－ｄ間については、同極同志が対向し反発し合うため、磁束は弱められ特に、中心付近は０となる区間である。同様にｅ－ｆ間については、異極が対向し、引き合うため、最も強い磁束分布となる区間である。この場合、磁束は下向である。ここで大切な部分は、ｂ－ｃ及びｄ－ｅ間の立ち上がり部分である。磁石列３を構成し相隣る、各永久磁石の着磁面は、直接、接触しているため、燃料２の微小な移動量にも拘わらず、磁界の極性が、急激に反転するという変化によって、磁束も、また、同様に、急激な変化をすることになる。ここで、ｂ－ｃ間は磁束の減少方向で、また、ｄ－ｃ間は磁束の増大方向で、それぞれ、急激な変化をする。前記（１）式より明らかな様に、発生する誘導起電圧の大きさは、磁界の強さに関係なく、燃料２の移動速度は、切断する磁束の変化率に比例するため、永久磁石の燃料２の移動方向の寸法が小さく、且つ、磁束密度が、それぞれ、等しい場合には、磁束の変化率が最も大きくなる。図３の場合には、同様に、ｇ－ｈ区間とｉ－ｊ区間が、磁界の極性が急反転する。最も磁束の変化率の大きい部分である。以上より、図２の場合は、永久磁石の燃料２の移動方向の寸法、ｐに相当する距離を、燃料２が移動する間に、２回の急激な磁束変化を行う部分が存在する。すなわち、この場合、１／２ｐに相当する距離を、燃料２が移動する間に、磁束は、それぞれ、０～最大まで変化する。また、同様に、図３の場合、ｐに相当する距離を、燃料が、移動する間に、１回の急激な磁束の変化を生ずる。図２と図３を比較した場合、図２の磁束の変化率は、燃料２の移動距離は１／２であり、移動時間にして１／２となるため、大略２倍と考えられる。図３の場合には、同様に、ｇ－ｈ間とｉ－ｊ間が、最も磁界の変化の大きい部分であり、この間の磁束の変化率は最大となる。誘導起電圧の大きさは、磁界そのものの大きさではなく、磁束の変化率に比例するため、図２のものは、図３のものに比して、同じ永久磁石を使用しながら約４倍の燃料２の活性化能力を有すると考えられる。
【０００７】
【発明の効果】従来より、ディーゼルエンジンやガソリンエンジン等の内燃機関、バーナー等の燃焼装置における燃料を構成する分子を、励起させ、分子の運動エネルギーを高めるためには、燃料２の移動速度が、非常に小さいため、永久磁石等による、燃料の活性化は、全く考えられないことであった。一方、燃料の移動速度に関係なく、活性化が可能な電磁石を利用したものでは、引火の危険があり、基本的に、利用することは、無理である。更に、大きさ、重量等の点からも、自動車等の様な走行目的のものでの、利用は、困難であることは明らかである。本発明による、燃焼装置に燃料を供給する方法により、一般的な、小さな永久磁石を使用し、その独特な構成方法により、非常に、大きな誘導起電圧を得ることが出来る。そのため、小型で、安価なものであるにも拘わらず、燃料についての強力な活性化装置となる。しかも、電源を使用することがないため、全く引火の危険はなく、永久磁石のみを使用しているため、その寿命は半永久的である。無論、何らのメンテナンスも必要としないことは明らかである。とりわけ、重要なことは、従来の活性化装置に比しても、はるかに安価に提供出来ることである。ここで、本発明による燃焼装置に燃料を供給方法によって、燃料パイプ１内の軽油を構成する分子を、活性化することにより、ディーゼルエンジンの燃焼温度を従来よりも、低い燃焼温度で設定して、運転しても、完全燃焼させることが出来るため、煤や一酸化炭素の発生を抑制することが出来る。従って、従来、燃焼温度が高いために、燃料と共に取り入れた空気中の窒素が酸化され、窒素酸化物という新たな有害排出物による深刻な環境汚染を防止することが出来る。以上の様に、ディーゼルエンジンの有害排出ガスによる環境汚染を技術的な面から根本的に解決して、輸送手段の主役として、ディーゼルエンジンが、経済発展による、更なる利用の増大についても、環境汚染の原因とならず、十分に対応し、役立つことが出来る。また、ガソリンエンジンや火力発電、化学工場、その他の燃焼装置に使用するバーナー等についても、同様な効果が期待出来る事はいうまでもない。すなわち、煤や一酸化炭素等の不完全燃焼に伴う有害排出物を、減少させ、燃費を改善し、燃料消費量を減少させ、結果として、二酸化炭素の総量を減少させることが出来るという最大の効果を有する。
【０００８】

【出願人】	【識別番号】５９１２１３８６３【氏名又は名称】米出達雄
【出願日】	平成１１年５月１７日（１９９９．５．１７）
【代理人】
【公開番号】	特開２０００－３２９３３２（Ｐ２０００－３２９３３２Ａ）
【公開日】	平成１２年１１月３０日（２０００．１１．３０）
【出願番号】	特願平１１－１７４４８１