トップ :: F 機械工学 照明 加熱 武器 爆破 :: F02 燃焼機関;風力原動機,ばね原動機,重力原動機;他類に属さない機械動力または反動推進力を発生するもの




【発明の名称】 エアクリーナ、エアクリーナを備えた燃焼機関及び燃焼装置、並びにエアクリーナに用いる活性化された無機組成物
【発明者】 【氏名】馬渕 香津文

【要約】 【課題】燃焼機関や燃焼装置の性能を容易に向上させることが可能なエアクリーナを提供する。

【解決手段】無機組成物原料を焼成してなる、活性化された無機組成物6a、6bを設置してなり、活性化された無機組成物6a、6bに導入空気7を接触させ、導入空気7の電子状態を変える。
【特許請求の範囲】
【請求項1】 活性化された無機組成物を設置してなり、該活性化された無機組成物に導入空気を接触させることを特徴とするエアクリーナ。
【請求項2】 前記活性化された無機組成物は、無機組成物原料を焼成してなることを特徴とする請求項1に記載のエアクリーナ。
【請求項3】 前記活性化された無機組成物は、無機組成物原料を、無機材料と有機材料を交互に積層してなる電磁波反射箱の内部に設置して活性化してなることを特徴とする請求項1又は2に記載のエアクリーナ。
【請求項4】 前記活性化された無機組成物は、無機組成物原料を、導電体をコイル状に巻回した地磁気低減装置の近傍に設置して活性化してなることを特徴とする請求項1又は2に記載のエアクリーナ。
【請求項5】 前記焼成工程における焼成条件は、焼成温度700〜900℃で焼成時間6〜8時間、又は焼成温度1000〜1300℃で焼成時間4〜6時間であることを特徴とする請求項2に記載のエアクリーナ。
【請求項6】 前記無機組成物原料は、天然石であることを特徴とする請求項2ないし5のいずれかに記載のエアクリーナ。
【請求項7】 前記無機組成物原料は、火成岩であることを特徴とする請求項2ないし6のいずれかに記載のエアクリーナ。
【請求項8】 請求項1ないし7のいずれかに記載のエアクリーナを備えたことを特徴とする燃焼機関。
【請求項9】 請求項1ないし7のいずれかに記載のエアクリーナを備えたことを特徴とする燃焼装置。
【請求項10】 無機組成物原料を焼成して活性化することを特徴とするエアクリーナに用いる活性化された無機組成物。
【請求項11】 無機組成物原料を、無機材料と有機材料を交互に積層してなる電磁波反射箱の内部に設置して活性化することを特徴とするエアクリーナに用いる活性化された無機組成物。
【請求項12】 無機組成物原料を、導電体をコイル状に巻回した地磁気低減装置の近傍に設置して活性化することを特徴とするエアクリーナに用いる活性化された無機組成物。
【発明の詳細な説明】【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、エアクリーナ、エアクリーナを備えた燃焼機関及び燃焼装置、並びにエアクリーナに用いる活性化された無機組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、α線、β線やγ線等の電磁波(放射線)の効果が注目されている。かかる電磁波は、例えば、詳細は解明されていないが健康に良い効果をもたらすマイナスイオンを発生させるといわれており、又、電磁波が照射された物質を変化させて様々な効果をもたらすことが期待されている。ところで、上記した電磁波を発生させるためには、従来はラジウムやラドン等の放射性元素を用いることが必要であった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記したラジウムやラドンは放射性元素であるので、所定の認可を受けた者でなければ取扱うことはできず、一般の使用に広く普及させることは難しい。従って、電磁波を種々の物質に照射する際の適用範囲に限界がある。
【0004】一方で、従来から、エンジン等の燃焼機関や燃焼装置の燃費を向上させたり、不完全燃焼を低減したり排気ガス中の有害成分(NOxなど)や黒煙(パーティクル)を低減することが研究されているが、エンジン自体の構造を変えたり、高価な排気ガス浄化装置を準備する必要があり、燃費向上や排気ガスの改善を容易に行なうことが困難であった。
【0005】本発明は、燃焼機関や燃焼装置の性能向上を行なう際における上記した課題を解決し、燃焼機関や燃焼装置の性能を容易に向上させることが可能なエアクリーナ、エアクリーナを備えた燃焼機関及び燃焼装置、並びにエアクリーナに用いる活性化された無機組成物の提供を目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成するために、本発明のエアクリーナは、活性化された無機組成物を設置してなり、該活性化された無機組成物に導入空気を接触させることを特徴とする。このような構成によれば、活性化された無機組成物原料が発する電磁波により、エアクリーナに導入された導入空気中の分子(の電子状態)が容易に変化する。
【0007】前記活性化された無機組成物は、無機組成物原料を焼成してなることが好ましい。前記活性化された無機組成物は、無機組成物原料を、無機材料と有機材料を交互に積層してなる電磁波反射箱の内部に設置して活性化してなることが好ましい。前記活性化された無機組成物は、無機組成物原料を、導電体をコイル状に巻回した地磁気低減装置の近傍に設置して活性化してなることが好ましい。
【0008】前記焼成工程における焼成条件は、焼成温度700〜900℃で焼成時間6〜8時間、又は焼成温度1000〜1300℃で焼成時間4〜6時間であることが好ましい。前記無機組成物原料は、天然石であることが好ましい。前記無機組成物原料は、火成岩であることが好ましい。
【0009】本発明の燃焼機関は、前記エアクリーナを備えたことを特徴とする。このような構成によれば、前記エアクリーナに導入されて(電子状態が)変化した導入空気中の分子により、燃焼状態が良好になり、燃焼機関の性能向上が図られる。本発明の燃焼装置は、前記エアクリーナを備えたことを特徴とする。このような構成によれば、前記エアクリーナに導入されて(電子状態が)変化した導入空気中の分子により、燃焼状態が良好になり、燃焼装置の性能向上が図られる。
【0010】本発明のエアクリーナに用いる活性化された無機組成物は、無機組成物原料を焼成して活性化することを特徴とする。本発明のエアクリーナに用いる活性化された無機組成物は、無機組成物原料を、無機材料と有機材料を交互に積層してなる電磁波反射箱の内部に設置して活性化することを特徴とする。本発明のエアクリーナに用いる活性化された無機組成物は、無機組成物原料を、導電体をコイル状に巻回した地磁気低減装置の近傍に設置して活性化することを特徴とする。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明のエアクリーナの第1の実施の形態について、図1及び図2を参照して説明する。図2は、図1のA−A’線に沿う断面図である。図1において、エアクリーナ80は、後述する燃焼機関や燃焼装置で燃料を燃焼させる際に用いる導入空気中のゴミ等を除去し、燃焼機関や燃焼装置の安定運転を図るものであり、活性化された無機組成物6aが設置されていることの他は、公知のエアクリーナと変わるところはない。エアクリーナ80は、詳しくは短寸円筒状の筐体82、筐体82に収容されるフィルタ86、筐体82から部分的に突出し導入空気が導入される空気取入れ口84、燃焼機関や燃焼装置側に接続され導入空気が流出する空気取出し口88等を備える。
【0012】そして、断面図2において、空気取入れ口84の頚部内面には、断面が三角形の活性化された無機組成物6aが固定されている。又、筐体82内周面には、リング状の活性化された無機組成物6bが貼着されている。活性化された無機組成物6a、6bは、詳しくは後述する製造方法によって製造され、そのうち無機組成物6aはタブレット状に形成(焼成)されたものである。又、無機組成物6bは、粉末状の活性化された無機組成物を粘着シートに貼着したものであり、可撓性を有しているので筐体82内周面に沿わせて設置することができる。エアクリーナ80に導入された導入空気7は、それぞれ活性化された無機組成物6a、6bに接触し、導入空気7中の分子(酸素分子や窒素分子)の電子状態を変えられ、燃焼機関や燃焼装置で燃料の燃焼に供される。そして、燃焼機関や燃焼装置の性能向上(燃費向上、不完全燃焼の低減、排気ガスの中の有害成分や黒煙の低減)が実現される。
【0013】ところで、活性化された無機組成物に導入空気7が接触すると、上記した燃焼機関や燃焼装置の性能向上の効果が生じる理由は不明であるが、例えば次のことが考えられる。つまり、活性化された無機組成物から生じる(後述する)α線、β線やγ線等の電磁波(放射線)が、導入空気中の酸素分子や窒素分子の電子状態を変え(例えば電子が不足してラジカル化している酸素を本来の電子が充足した酸素分子に変え)、燃料との反応性に富む状態にすることが挙げられる。又、酸素分子や窒素分子の電子状態が安定化すれば、これらがラジカルで存在する場合に比べ、分子間での電気的な反発もなく、導入空気の密度(ひいては酸素の密度)が高くなり、そのことによっても燃焼効率が向上することが挙げられる。
【0014】次に、本発明のエアクリーナの第2の実施の形態について、図3及び図4を参照して説明する。図4は、図3のB−B’線に沿う断面図である。図3において、エアクリーナ90は、筐体92、フィルタ96、空気取入れ口94、空気取出し口98を備え、空気取入れ口94と筐体92の間にはパイプ95が接続されている。
【0015】そして、断面図4において、空気取入れ口94及びパイプ95の内面には、それぞれ活性化された無機組成物6c、6dの粒状体(粒径約10μm)をバインダと混合したペーストが塗布(厚み約1mm)されている。又、筐体92の上面には、焼成されたタブレット状の無機組成物6eが複数個固定されている。この実施形態においても、導入空気は活性化された無機組成物6c〜6eに接触してその分子の電子状態を変えられる。
【0016】ところで、本発明に用いる活性化された無機組成物6(6a〜6e)は、通常は図5に示すようにして製造される。この図において、無機組成物原料2を粘土4と混合して焼成することにより、活性化が行なわれる。
【0017】無機組成物原料2としては、例えばセラミックスや岩石(主として、元素O、Si、Al、Fe、Ca、Mg、Na、K、Pb、Ti、Cuを含む)を用いることができる。この無機組成物は、いずれも微量の放射性元素が含まれているものであり、ここから通常でもわずかな電磁波(α線、β線、γ線)を発している。そこで、天然石、特に火成岩を用いると、放射性元素の含有量が多くなるので好ましい。とりわけ、火成岩のうち深成岩がより好ましい。これらに含まれる放射性元素としては、例えばトリウム(Th)、ラジウム(Ra)、ラドン(Rn)、タリウム(Tl)が挙げられる。なお、放射性元素の含有量は極めて微量であり、安全性に問題とはならない。又、活性化を促進させるため、無機組成物原料2を平均粒径50μm以下の粒状体とすることが好ましい。さらに、無機組成物原料2に、希土類元素(周期表3Aに属するもの及びランタノイド)を混合したものを用いて活性化された無機組成物を製造してもよい。混合比は、無機組成物原料2の10重量部に対し、希土類元素1重量部程度とするとよい。
【0018】そして、無機組成物原料2を焼成することにより、無機組成物から放射される電磁波(α線、β線、γ線)の量が増え、無機組成物が活性化される。この原因は不明であるが、例えば、無機組成物原料2の酸化が何らかの原因となることも推定される。無機組成物原料2を焼成する条件としては、焼成温度700〜900℃で焼成時間6〜8時間、又は焼成温度1000〜1300℃で焼成時間4〜6時間とすることが好ましい。この時の焼成雰囲気は、酸化を進行させるため大気中でよい。
【0019】なお、上記したように、無機組成物原料2に粉状体を、粘土4と混合して焼成すると、理由は不明であるが、活性化がより進行する。粘土としては、深成岩質のものがよく、例えば多治見や瀬戸で算出される粘土が好適に用いられる。
【0020】本発明に用いる活性化された無機組成物は、又、図6に示すようにして製造することもできる。この図において、無機組成物原料2が、後述する立方体形状の電磁波反射箱10の内部に設置されて活性化される。
【0021】電磁波反射箱10の壁面は、詳しくは図7に示す断面構造を有し、無機材料(鉄板)10aと有機材料(絹布)10bを交互に積層してなり、表裏面にはいずれも無機材料10aが存するようになっている。無機材料と有機材料を交互に積層した場合に、理由は不明であるが、無機組成物原料2から放射される電磁波(α線、β線やγ線等の放射線)をよく反射するようになると推定される。従って、無機材料10aとしては、導電体、より好ましくは上記した鉄板を用いるとよい。又、有機材料10bは、上述の絹布の他、綿布、紙等を用いることができる。なお、この実施形態では、無機材料と有機材料を6層対にして積層しているが、好ましくは、積層対の数を6〜10程度とするとよい。
【0022】図6に戻り、無機組成物原料2は、立方体形状の電磁波反射箱10の内部における中心付近に設置され、電磁波Rを発している。この場合、電磁波反射箱10を立方体形状にし、その中心に無機組成物原料2を設置しているので、無機組成物原料2は電磁波反射箱10の内面(反射面)に対して対称な位置に存することになる。従って、電磁波反射箱10で反射された電磁波Rが無機組成物原料2へ戻って吸収される確率が高くなり、無機組成物原料2がより活性化する(電磁波の発生率が高くなる)と推定される。このように、電磁波反射箱における対称位置に無機組成物原料2を設置するためには、電磁波反射箱10の形状を、上記した立方体の他、球とすることが好ましい。又、活性化に要する処理時間は数分とすればよい。
【0023】さらに、本発明に用いる活性化された無機組成物は、図8及び図9に示すようにして製造することもできる。
【0024】図8において、銅線を筒形コイル状に巻回した地磁気低減装置20の筒内面に無機組成物原料2を通過させることにより、活性化がなされる。地磁気低減装置20は、当該地磁気低減装置20近傍に作用する地磁気に対して反対向きの磁界が生じるよう、コイルに誘導電流が流れるようになっている。このため、地磁気低減装置20を構成するコイルの終端20a、20bを、導線30で互いに導通させることが好ましい。コイルの巻き数としては、3巻き〜13巻き程度とすればよい。このようにして、地磁気低減装置20の近傍では地磁気の影響が低減され、理由は不明であるが、かかる地磁気が低減された領域に無機組成物原料2を設置すると、無機組成物原料2が活性化することが判明している(電磁波の発生率が高くなる)。なお、この実施形態では、地磁気低減装置20は、筒部の両端部から中心に向かって縮径になっていて、筒部の長さ約1500mm、両端部の直径約1000mm、中心部の直径約300mmに構成されている。そして、筒部の長さが長いほど、無機組成物原料2の活性化効果が大きい。又、筒部の長さによって活性化に必要な処理度合が異なるが、上記した例では、通常、地磁気低減装置20に1回無機組成物原料2を通すことで、活性化が終了する。
【0025】図9に示す場合では、地磁気低減装置22は、同一平面上に巻回され、それぞれ反対向きに巻回された2つのコイルが繋がった構成を備えている。そして、この地磁気低減装置22の上記平面上に、例えば紙袋に収容した状態で粒状の無機組成物原料2が設置され、活性化される。この実施形態においても、コイルの終端22a、22bを、導線32で互いに導通させることが好ましい。コイルの巻き数としては、3巻き〜13巻き程度とすればよい。なお、無機組成物原料2を収容する容器としては、上記した紙が好ましく、ビニルやプラスチック容器は好ましくない。この理由としては、ビニルやプラスチックが電気を通し難いため、無機組成物原料2の活性化に不利に働くことが考えられる。又、活性化に要する処理時間は数分とすればよい。
【0026】なお、上記した無機組成物原料2の活性化工程の前工程又は後工程に、無機組成物原料2を焼成する工程を設けてもよく、このようにすると、活性化がより進展する。このときの焼成条件についても、上述の図4における焼成条件と同様にするとよい。又、活性化工程の後で、粉状の無機組成物原料2を粘土と混合して焼成すると、さらに活性化が進展するので好ましい。
【0027】ところで、本発明のエアクリーナ80,90は、図10に示すようにして所定の燃焼機関(又は燃焼装置)500に使用される。図10において、燃焼機関(又は燃焼装置)500には、燃焼に用いる導入空気7を清浄化する本発明のエアクリーナ80(90)と、燃料8を供給する燃料系統50が接続され、燃焼機関(又は燃焼装置)500の内部で導入空気7と燃料8が混合されて燃焼に供される。そして、上述のように活性化された無機組成物6により、導入空気7中の分子の電子状態が変えられる。又、この実施形態では、燃料系統50についても無機組成物6が設置され、燃料の改質も同時に行なわれる。このようにして、電子状態が変えられた導入空気により、燃焼効率向上、不完全燃焼の低減とそれに伴う排気ガス1000の清浄化(黒煙等の不完全燃焼による物質生成の減少)等の燃焼機関(燃焼装置)の性能向上が実現される。さらに、理由は不明であるが、無機組成物6によって燃料8の改質も行なわれ、燃料8の反応性が向上するので、これによっても燃焼機関(燃焼装置)の性能向上が進展する。燃焼機関としては例えばガソリンエンジン、ディーゼルエンジン等の内燃機関が挙げられ、燃焼装置としては、例えば石油暖房装置や焼却炉が挙げられる。
【0028】なお、燃料が改質する理由は、例えば次のことが考えられる。つまり、活性化された無機組成物から生じる電磁波(放射線)が、燃料の分子鎖を切断して燃料分子を小さくしたり、燃料分子の電子状態を変えて反応性に富む状態にしたりすることが挙げられる。そして、このようなことにより、ガソリンの場合にはオクタン価が高くなったり発火点(点火時間)が短縮することが挙げられる。又、燃料系統50に無機組成物6が設置する態様としては、例えば燃料タンクにタブレット状の無機組成物6を投入すればよい。
【0029】
【実施例】1.無機組成物原料の調製Fe:43.7重量%、Pb:17.2重量%、Ca:23.5重量%、Ti:8.1重量%、Cu:2.4重量%、K:5.1重量%からなる深成岩を粉状にして無機組成物原料2とした。
【0030】2.活性化処理上記無機組成物原料2を、図6に示す電磁波反射箱10の内部における中心付近に3分間設置して活性化処理した。電磁波反射箱10は、鉄板10aと絹布10bを交互に6層積層し、表裏面が鉄板であるものを用いた。
【0031】3.焼成活性化処理した無機組成物を、深成岩からなる粘土と1:1の重量比で混合し、焼成温度1050℃、焼成時間5時間で焼成して、タブレット状の活性化された無機組成物を得た。タブレットを全部で16個作成した(タブレット1個の重量は約2g)。
【0032】4.活性化された無機組成物から生じる電磁波の測定上記各タブレットから生じる電磁波の量について、α線をシンチレーションカウンタ(発光物質:ZnS(Ag))で、β線をガスフローカウンタで、γ線をシンチレーションカウンタ(発光物質:NaI(Tl))で測定した。
【0033】α線測定は、時間5分で行ない、ブランク(自然)値として全計数4カウント、計数率0.8cpm(カウント/分)を得た。又、検出限界計数率は1.7cpm、検出限界となる放射性物質濃度は0.26Bq/gであった。
【0034】β線測定は、時間3分で行ない、ブランク(自然)値として全計数68カウント、計数率22.7cpm(カウント/分)を得た。又、検出限界計数率は11.7cpm、検出限界となる放射性物質濃度は0.52Bq/gであった。
【0035】γ線測定は、時間2分で行ない、ブランク(自然)値として全計数907カウント、計数率453.5cpm(カウント/分)を得た。又、検出限界計数率は63.9cpm、検出限界となる放射性物質濃度は2.7Bq/gであった。
【0036】得られた結果を表1〜3に示す。なお、表中、No1〜16は各タブレットを示し、全計数及び全計数率はそれぞれ各タブレットの測定値を、正味計数率は上記ブランク値を差し引いたときの各タブレットの測定値を示す。
【表1】

【表2】

【表3】

【0037】表1〜3から明らかなように、活性化処理した無機組成物(タブレット)は、いずれも自然界で通常放射される電磁波量より多い量の電磁波(放射線)を発することがわかる。
【0038】5.エアクリーナの作成上記無機組成物(タブレット)を図1に示すエアクリーナ80の筐体内周面に複数個固定した。このエアクリーナ80は、自動車に搭載された所定の排気量のエンジンに接続されている。
【0039】6.エンジン性能調査(その1)
上記エアクリーナ80を、各種排気量のエンジン付車両に用いたときの、エンジン性能を調査した。調査項目として、燃費、排気ガス中の法規制成分(有害成分)及び黒煙量を採用した。
【0040】燃費測定は、ローラー距離測定器に実車を設置し、時速80kmに相当する条件で燃費測定を行なった場合(燃費測定1)と、実際の高速道路の所定区間を、時速100kmで走行した場合(燃費測定2)で行なった。又、調査に用いた車両は、数万km既走したものを用いた。
【0041】排気ガス中の法規制成分(NOx(窒素酸化物)、CO(一酸化炭素)、HC(炭化水素))は、排出ガス試験法に定める11モード試験法によって測定した。又、成分分析は、赤外線吸収法により行なった。
【0042】排気ガス中の黒煙(パーティクル)量は、サンプリングした排気ガスを濾紙に受け、濾紙の汚れによる反射光量を光電素子で電流値として読み取り、0〜100%の間の汚れ度合として評価した。数値が大きいほど黒煙量が多い。この測定法は、例えば日産アルティア株式会社のディーゼルスモークメータを用いることができる。得られた結果を表4〜表6に示す。なお、比較例は、上記無機組成物(タブレット)をエアクリーナに設置しなかった場合を示す。
【表4】

【表5】

【表6】

【0043】表4〜表6から明らかなように、実施例1〜5は、それぞれ対応する比較例1〜3に比べて、燃費が向上し、排気ガス中の法規制成分の量及び黒煙量が大幅に低減した。
【0044】7.エンジン性能調査(その2)
上記エアクリーナ80を所定の排気量のエンジン付車両に用い、更にこの車両の燃料系統に上記無機組成物(タブレット)を設置したときの、エンジン性能を調査した。燃料系統としては、フュエルフィルタの筐体内面に上記無機組成物を固定したものを用いた。得られた結果を表7に示す。
【表7】

【0045】表7から明らかなように、実施例6,7は、比較例4に比べて、排気ガス中の法規制成分の量及び黒煙量が大幅に低減した。
【0046】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のエアクリーナによれば、活性化されて電磁波を発する無機組成物により導入空気の分子(の電子状態)が容易に変化する。そして、電子状態が変化した導入空気中の分子が燃焼に供されるので、燃焼状態が良好になり、燃焼機関や燃焼装置の性能向上、例えば燃費向上、不完全燃焼の低減、排気ガス中の有害成分及び黒煙量の低減等を達成することができる。
【0047】又、当該無機組成物の発する放射線の量は、安全上の規定値よりは少なく、安全について問題となることもないとともに、法規制の対象ともならないので、容易に取扱うことができる。
【0048】さらには、上記無機組成物をエアクリーナの種々の位置に容易に設置することができるので、エアクリーナの改造コストも低くて済み、実用性が高い。
【出願人】 【識別番号】500240195
【氏名又は名称】株式会社永田屋
【識別番号】500240209
【氏名又は名称】永田 修三
【識別番号】500240210
【氏名又は名称】永田 正也
【識別番号】500240221
【氏名又は名称】馬渕 香津文
【出願日】 平成12年6月12日(2000.6.12)
【代理人】 【識別番号】100064908
【弁理士】
【氏名又は名称】志賀 正武 (外6名)
【公開番号】 特開2001−355526(P2001−355526A)
【公開日】 平成13年12月26日(2001.12.26)
【出願番号】 特願2000−176033(P2000−176033)