JP6019699B2 - 燃焼効率改良装置 - Google Patents

Description

本発明は、液体燃料の燃焼効率を改良する燃焼効率改良装置に関する。

船舶やバス、トラックなどのエンジンへ供給する液体燃料に対して遠赤外線を照射することで、燃焼効率を改良する燃焼効率改良装置が種々提案されている。なお、本明細書では、遠赤外線のように燃焼効率を改良可能な波長の電磁波を「遠赤外線」と総称するものとする。

前記燃焼効率改良装置として、ナノカーボングラファイト粒子を含む導電性溶液中に少なくとも電気石粒子が分散された混合分散液が、表面が硬質アルマイトで被覆された導電性材料からなる中空部材内に充填されているとともに、液体燃料の燃料タンクから液体燃料の燃焼装置に至る燃料パイプの周囲を囲繞可能に形成したものが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

ところで、船舶等で使用されるＣ重油は、粘度が高いことから、通常は８０℃または１２０℃に加温して粘度を低くした状態で、燃料供給通路を通じてエンジンに供給されている。

特許第４６６０１９１号公報

ところで、前記特許文献１記載の発明では、混合分散液からの遠赤外線を燃料に照射して、燃費を改良できるものの、例えば混合分散液として、水と電気石とカーボン粒子との混合物を用いた場合には、燃料供給路内の燃料温度が高くなると、混合分散液中の水の体積が増えたり、沸騰したりすることから、８０℃又は１２０℃に加熱して使用されるＣ重油を用いた船舶等に対して適用できないという問題があった。また、混合分散液に導電性を付与するためナノカーボングラファイト粒子を混入する必要があることから、混合分散液の製作コストが高くなるという問題もある。

本発明の目的は、常温はいうまでもなく、−４５℃の低温から＋２５０℃以上の高温の燃料に対しても使用可能な燃焼効率改良装置を提供することである。

請求項１に係る燃焼効率改良装置は、燃料供給通路内を流通する燃料に対して遠赤外線を照射して燃焼効率を改良する燃焼効率改良装置であって、前記燃料に対して遠赤外線を照射する物質として、遠赤外線発生物質と、遠赤外線により電子活動が活性化する不活性液体との混合物からなる燃焼改良材を用いたものである。なお、前記燃焼効率改良装置は、船舶やバス、トラックなどのエンジンだけでなく、火力発電所や焼却設備、鋳造や製鋼などの炉、ボイラーなどで使用されるバーナーに対しても適用可能である。

この燃焼効率改良装置では、燃料に対して遠赤外線を照射する燃焼改良材として、遠赤外線発生物質と、遠赤外線により電子活動が活性化する不活性液体との混合物からなる燃焼改良材を用いているので、不活性液体として、例えば−４５℃の低温から＋２５０以上の高温においても、体積が変化したり、沸騰したりせず、しかも遠赤外線により電子活動が活性化するものを採用できるので、従来適用困難であると考えられていた、Ｃ重油を用いた船舶等のように、燃料供給通路内の燃料を例えば８０℃又は１２０℃に加温するものであっても、該Ｃ重油に対して遠赤外線を照射して、燃焼効率を改良することができる。

ここで、前記不活性液体として、燃料供給通路内における燃料温度以上の耐熱性を有する常温イオン液体を用いることが好ましい実施の形態である。このような耐熱性を有する常温イオン液体を用いると、８０℃又は１２０℃に加温されているＣ重油を使用する船舶等に対しても、本発明を適用して燃焼効率を改良できるので好ましい。常温イオン液体としては、燃料供給通路内における燃料の温度以上の耐熱性を有するものであれば、任意の化学成分のものを採用することができる。

前記遠赤外線発生物質としてグラファイトシリカ（Graphite Silica）粉体又は、ホルンブレンドカミングトン閃石ひん岩粉体又は、電気石（Tourmaline）粉体を用いることが好ましい。特に、グラファイトシリカは常温においても遠赤外線を放射できるので好適である。

前記不活性液体と遠赤外線発生物質との混合割合を、不活性液体１００ｗｔ％に対して遠赤外線発生物質を１〜７５ｗｔ％に設定することが好ましい実施の形態である。不活性液体１００ｗｔ％に対して遠赤外線発生物質の混合割合が１ｗｔ％未満の場合には、遠赤外線を十分に照射することができず、７５ｗｔ％を超える場合には、混合体の流動性が低下して遠赤外線発生物質の密度に粗密が発生し、遠赤外線発生物質から一様に縁赤外線を照射できなくなるので、遠赤外線発生物質の混合割合は１〜７５ｗｔ％に設定することが好ましい。特に、遠赤外線発生物質の混合割合は、５〜５０ｗｔ％に設定することが好ましく、１０〜２５ｗｔ％に設定することが最適である。

前記燃焼改良材と、前記燃焼改良材を収容するケーシングと、前記ケーシング内の燃焼改良材に埋設状に設けた、前記ケーシングの内面に沿って周回する螺旋状のコイル部を有する、遠赤外線を透過可能な材料からなる供給管とを備え、前記供給管を前記燃料供給通路の途中部に介装することも好ましい実施の形態である。この場合には、燃料が流通するコイル部が遠赤外線を照射する燃焼改良材に埋設されるので、燃料に対して遠赤外線を効率的に作用させることができる。また、コイル部内で燃料が強制的に撹拌されるので、燃料全体に対して一様に遠赤外線を照射することが可能となる。なお、遠赤外線を透過可能な材料としては、アルミニウム合金を好適に採用できる。

前記ケーシングの中央部に筒状部材を設け、前記筒状部材内に加熱手段を配置することも好ましい実施の形態である。Ａ重油は、Ｃ重油と比較して粘度が小さく通常は加熱しないで、常温のままでエンジン等へ供給することになるが、本発明のように加熱手段を設けると、燃焼改良材を加熱して、燃焼改良材からの遠赤外線の発生を促進させ、燃料に対して十分に遠赤外線を照射できるので好ましい。

前記コイル部を囲繞するケーシングの胴部内周面又は胴部外周面に鏡面仕上げしたステンレス鋼板からなる反射板を、鏡面側を内側にして設けることが好ましい実施の形態である。この場合には、外部へ放散されてしまう遠赤外線を反射板で反射してコイル部に照射することができるので、燃料に対して遠赤外線を一層効率的に作用させることができる。

前記供給管の内周面及び／又は外周面に微細な凹凸を形成することも好ましい実施の形態である。このように構成すると、供給管の表面積を増大させて、燃料に対する遠赤外線の照射面積を増大して、燃料に対して遠赤外線を更により効率的に作用させることができる。なお、微細な凹凸は、例えばブラスト処理や薬品処理により形成することができる。また、供給管の内周面に凹凸を形成すると、管内壁に沿って流通する燃料に乱流を発生させて、供給管内を流通する燃料を効率的に撹拌して、燃料全体に対してより一層一様に遠赤外線を照射することが可能となる。

前記供給管に内側へ突出する螺旋状の条溝を連続的或いは間欠的に設けることも好ましい実施の形態である。このように構成すると、燃料を螺旋状に旋回させながら供給管内を流通させることができるので、燃料全体に対してより一層一様に遠赤外線を照射することが可能となる。

前記ケーシングに断熱材を外装することが好ましい実施の形態である。この場合には、燃焼改良材の温度を、遠赤外線を効率的に放射可能な温度に、無駄なく維持することができる。

前記燃料がＣ重油であることが好ましい。前述のように、Ｃ重油は粘度が高いことから通常は８０℃や１２０℃に加熱して使用されるので、従来、導電性液が沸騰することから適用困難であると考えられていたが、本発明では不活性液体を用いることで、適用できるようになった。

本発明に係る燃焼効率改良装置によれば、燃料に対して遠赤外線を照射する燃焼改良材として、遠赤外線発生物質と、遠赤外線により電子活動が活性化する不活性液体との混合物からなる燃焼改良材を用いているので、不活性液体として、例えば−４５℃の低温から＋２５０以上の高温においても、体積が変化したり、沸騰したりせず、しかも遠赤外線により電子活動が活性化するものを採用できるので、従来適用困難であると考えられていた、Ｃ重油を用いた船舶等のように、燃料供給通路内の燃料を例えば８０℃又は１２０℃に加温するものであっても、該Ｃ重油に対して遠赤外線を照射して、燃焼効率を改良することができる。

燃焼効率改良装置の斜視図 図１のII-II線断面図 図２のIII-III線断面図 他の構成の供給管の要部正面図

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図１〜図３に示すように、燃焼効率改良装置１０は、燃料タンク１からエンジンやバーナーなどの燃焼装置２に至る燃料供給通路３の途中部に介装され、燃料供給通路３を流通する燃料に対して遠赤外線を照射して燃焼効率を改良するもので、燃料に対して遠赤外線を照射する物質として、遠赤外線発生物質と、遠赤外線により電子活動が活性化する不活性液体との混合物からなる燃焼改良材１１を用いたものである。

不活性液体としては、遠赤外線により電子活動が活性化し且つ燃料供給通路３内における燃料の温度以上の耐熱性を有するものであれば任意の組成からなるものを採用できる。例えば、イオン液体を好適に採用できる。イオン液体としては、陽イオンとして、イミダゾリウム塩類・ピリジニウム塩類などのアンモニウム系、ホスホニウム系イオン、無系イオンなどを用い、陰イオンとして、臭化物イオンやトリフラートなどのハロゲン系、テトラフェニルボレートなどのホウ素系、ヘキサフルオロホスフェートなどのリン系などを用いたものを採用できる。例えば、ＬＵ１５０ＦＴ（パイオトレック株式会社製）が特に最適である。

遠赤外線発生物質としてグラファイトシリカ粉体などの珪酸塩鉱物粉体又は、ホルンブレンドカミングトン閃石ひん岩粉体又は、鉄電気石、苦土電気石、シリカ電気石、オーレン電気石、鉄灰電気石、灰電気石、フォイト電気石、苦土フォイト電気石などの電気石粉体を用いることができる。遠赤外線発生物質の粒径は５μｍ以下が好ましい。

不活性液体と遠赤外線発生物質との混合割合は、不活性液体１００ｗｔ％に対して遠赤外線発生物質が１ｗｔ％未満の場合には、遠赤外線を十分に照射することができず、７５ｗｔ％を超える場合には、混合体の流動性が低下して遠赤外線発生物質の密度に粗密が発生し、遠赤外線発生物質から一様に縁赤外線を照射できなくなるので、遠赤外線発生物質の混合割合は１〜７５ｗｔ％に設定することが好ましく、特に５〜５０ｗｔ％が好適であり、１０〜２５ｗｔ％が最適配合である。

次に、燃焼効率改良装置１０の具体的な構成について説明する。ただし、燃焼効率改良装置１０は、燃焼改良材１１から放射される遠赤外線を、燃料供給通路３を流通する燃料に対して照射可能なものであれば、以下に説明する以外の任意の構成のものを採用することも可能である。

燃焼効率改良装置１０について説明すると、燃焼効率改良装置１０の下端部には設置板１２が設けられ、設置板１２の中央部には円筒状の芯内筒１３とそれに外嵌される芯外筒（筒状部材）１４とが立設固定され、芯内筒１３と芯外筒１４間の隙間にはシート状の加熱手段１５が円筒状に丸めた状態で装着されるとともに、加熱手段１５と芯内筒１３間には断熱材１６が充填されている。加熱手段１５としては、ゲルマヒータを好適に利用できるが、それ以外のものを採用することも可能である。この加熱手段１５は、燃料供給通路３を流通する燃料が、Ａ重油のように常温にて使用される燃料の場合に、燃焼改良材１１を加熱して、遠赤外線の放射量を増大させるためのものである。このため、燃料供給通路３を流通する燃料が、８０℃又は１２０℃に加熱されるＣ重油の場合には、加熱手段１５を省略することができる。

芯外筒１４にはその下端部を除く全体に内側ケース（ケーシング）１７が外装されている。内側ケース１７は、芯外筒１４に同心状に外嵌される円筒状の胴部材１７ａと、胴部材１７ａの上面開口を閉塞する上面板１７ｂと、胴部材１７ａの下面開口を閉塞する下面板１７ｃとを備えている。芯外筒１４は下面板１７ｃを液密状に挿通し、その上端部は上面板１７ｂで液密状に閉鎖されている。内側ケース１７には有底円筒状の外側ケース１８が開口を下側に向けて外嵌され、外側ケース１８の下端部は設置板１２に固定されている。

芯外筒１４と内側ケース１７間には遠赤外線照射空間１９が形成され、遠赤外線照射空間１９には燃焼改良材１１が収容されている。内側ケース１７の下面板１７ｃには１対の充填孔２０が形成され、この充填孔２０を通じて遠赤外線照射空間１９内へ燃焼改良材１１を充填できるように構成されている。なお、符号２１は、燃焼改良材１１の充填後に、貫通孔を閉塞するように設けたリベットである。

遠赤外線照射空間１９内には芯外筒１４を周回するコイル部２２ａを有する供給管２２が芯外筒１４及び内側ケース１７の胴部材１７ａに接触しないように設けられ、供給管２２の両端部は内側ケース１７及び外側ケース１８を液密状に貫通して外部に突出され、供給管２２のコイル部２２ａは遠赤外線照射空間１９内の燃焼改良材１１に埋設されている。供給管２２は、アルミニウム合金などのように遠赤外線を透過可能な材料で構成され、燃焼改良材１１から放射される遠赤外線は、供給管２２を透過して、供給管２２内を流通する燃料に照射されることになる。なお、符号２３は、供給管２２を内側ケース１７に固定支持するための支持ブラケットである。

供給管２２は、燃料タンク１から燃焼装置２に至る燃料供給通路３の途中部に介装され、供給管２２の流入側端部２２ｂは流出側端部２２ｃよりも下側に配置され、流入側端部２２ｂは燃料タンク１に連なる燃料供給通路３に接続され、供給管２２の流出側端部２２ｃは燃焼装置２に連なる燃料供給通路３に接続されている。供給管２２の流入側端部２２ｂを燃焼装置２に連なる燃料供給通路３に接続し、供給管２２の流出側端部２２ｃを燃料タンク１に連なる燃料供給通路３に接続することも可能であるが、供給管２２の流入側端部２２ｂを燃料タンク１に連なる燃料供給通路３に接続し、供給管２２の流出側端部２２ｃを燃焼装置２に連なる燃料供給通路３に接続すると、燃料供給通路３に燃焼効率改良装置１０を介装するときに、先ず燃料タンク１に連なる燃料供給通路３を供給管２２の流入側端部２２ｂに接続して、供給管２２内の空気を排出しながら燃料を供給して、供給管２２内の空気を完全に排出してから、供給管２２の流出側端部２２ｃに燃焼装置２に連なる燃焼供給通路３を接続することで、燃料供給通路３内における残留空気を略完全に排出できるので好ましい。

また、供給管２２の内周面及び／又は外周面に微細な凹凸を形成することも好ましい実施の形態である。このように構成すると、供給管２２の表面積を増大させて、燃料に対する遠赤外線の照射面積を増大して、燃料に対して遠赤外線をより効率的に作用させることができる。なお、微細な凹凸は、例えばブラスト処理や薬品処理により形成することができる。また、供給管２２の内周面に凹凸を形成すると、管内壁に沿って流通する燃料に乱流を発生させて、供給管２２内を流通する燃料を効率的に撹拌して、燃料全体に対してより一層一様に遠赤外線を照射することが可能となる。また、図４に示すように、供給管２２に内側突出する螺旋状の条溝２４を連続的或いは間欠的に設けることも好ましい実施の形態である。このように構成すると、燃料を螺旋状に旋回させながら供給管２２内を流通させることができるので、燃料全体に対してより一層一様に遠赤外線を照射することが可能となる。

内側ケース１７の胴部材１７ａには鏡面仕上げしたステンレス板からなる反射板２５が鏡面側を内側へ向けて胴部材１７ａの内周面に沿って設けられ、この反射板２５により燃焼改良材１１から放射される遠赤外線を反射して、遠赤外線が内側ケース１７から外部へ漏れることを極力防止して、供給管２２の燃料に対して効率的に遠赤外線を照射できるように構成されている。なお、反射板２５としては、ステンレス板以外のものを採用することも可能である。また、反射板２５は、胴部材１７ａの内周面に沿って設けたが、胴部材１７ａの外周面に沿って鏡面側を内側へ向けて設けることも可能である。また、反射板２５と併用して、内側ケース１７の下面板１７ｃや上面板１７ｂの内側や外側に鏡面仕上げ側を内側へ向けて、鏡面仕上げしたステンレス板からなる反射板を設けることも好ましい。

外側ケース１８と内側ケース１７間及び内側ケース１７と設置板１２間には保温空間２６が形成され、この保温空間２６内にはウレタンフォームなどからなる保温材２７が収容され、内側ケース１７の全体が保温材２７で囲繞されるように構成されている。設置板１２の下面には２つの注入孔２８が形成され、保温材２７はこの注入孔２８から保温空間２６に充填されるように構成されている。この保温材２７により、燃焼改良材１１が保温されて、燃焼改良材１１からの遠赤外線の照射量を高めることができるように構成されている。

この燃焼効率改良装置１０は、燃料タンク１から燃焼装置２に至る燃料供給通路３の途中部に介装され、燃料タンク１からの燃料は燃焼効率改良装置１０の供給管２２を通過する間に、燃焼改良材１１からの遠赤外線が燃料に照射されて、燃焼効率が改良されることになる。また、燃焼改良材１１として、グラファイトシリカ粉体又は、ホルンブレンドカミングトン閃石ひん岩粉体又は、電気石粉体からなる遠赤外線発生物質と、遠赤外線により電子活動が活性化する常温イオン液体からなる不活性液体との混合物からなる燃焼改良材１１を用いているので、例えば−４５℃の低温から＋２５０℃以上の高温においても、燃焼改良材１１の体積が変化したり、沸騰したりせず、しかも遠赤外線により電子活動が活性化するので、従来適用困難であると考えられていた、Ｃ重油を用いた船舶等のように、燃料供給通路３内の燃料を例えば８０℃又は１２０℃に加温するものであっても、該Ｃ重油に対して適用できることになる。

また、供給管２２の途中部にコイル部２２ａが形成され、燃料に対する遠赤外線の照射距離を長く設定できるので、燃料に対して遠赤外線を十分に作用させることができる。また、コイル部２２ａ内で燃料が強制的に撹拌されるので、燃料全体に対して一様に遠赤外線を照射することが可能となる。更に、胴部材１７ａの内周面又は外周面に沿って反射板２５を設けているので、外部へ放散されてしまう遠赤外線を反射板２５で反射してコイル部２２ａに照射することができるので、燃料に対して遠赤外線を一層効率的に作用させることができる。

なお、Ａ重油を用いた燃焼装置のように、燃料を常温のままで燃焼装置に供給するように構成した燃焼装置に対して、燃焼効率改良装置１０を適用する場合には、加熱手段１５により燃焼改良材１１を加熱して、燃焼改良材１１からの遠赤外線の放射を促進させ、燃料に対して十分に遠赤外線を照射することになる。

また、供給管２２を同心状に配置した、遠赤外線を透過可能な内側管と外側管の２重管で構成することも可能で、この場合には、内側管内の収容部に燃焼改良材１１を充填してその両端部を閉鎖し、内側管と外側管間の隙間を燃料供給通路３に連なる燃料通路とすることも可能である。更に、供給管２２を同心状に配置した遠赤外線を透過可能な３重以上の多重管で構成し、燃焼改良材１１の収容部と燃料通路とが交互に形成されるように構成することも可能である。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲においてその構成を変更し得ることは勿論である。

１ 燃料タンク ２ 燃焼装置
３ 燃料供給通路
１０ 燃焼効率改良装置 １１ 燃焼改良材
１２ 設置板 １３ 芯内筒
１４ 芯外筒 １５ 加熱手段
１６ 断熱材 １７ 内側ケース
１７ａ 胴部材 １７ｂ 上面板
１７ｃ 下面板 １８ 外側ケース
１９ 遠赤外線照射空間 ２０ 充填孔
２１ リベット ２２ 供給管
２２ａ コイル部 ２２ｂ 流入側端部
２２ｃ 流出側端部 ２３ 支持ブラケット
２４ 条溝 ２５ 反射板
２６ 保温空間 ２７ 保温材
２８ 注入孔

Claims (11)

1. 燃料供給通路内を流通する燃料に対して遠赤外線を照射して燃焼効率を改良する燃焼効率改良装置であって、
   前記燃料に対して遠赤外線を照射する物質としての燃焼改良材と、前記燃焼改良材を収容するケーシングと、前記ケーシング内の燃焼改良材に埋設状に設けた、前記ケーシングの内面に沿って周回する螺旋状のコイル部を有する、遠赤外線を透過可能な材料からなる供給管と、前記ケーシングの中央部に設けた筒状部材と、前記筒状部材内に配置した加熱手段とを備え、
   前記燃焼改良材が、遠赤外線発生物質と、遠赤外線により電子活動が活性化する常温イオン液体からなる不活性液体との混合物からなり、
   前記供給管を燃料供給通路の途中部に介装して、前記供給管を流通する燃料に対して遠赤外線を照射する、
   ことを特徴とする燃焼効率改良装置。
2. 燃料供給通路内を流通する燃料に対して遠赤外線を照射して燃焼効率を改良する燃焼効率改良装置であって、
   前記燃料に対して遠赤外線を照射する物質としての燃焼改良材と、前記燃焼改良材を収容するケーシングと、前記ケーシング内の燃焼改良材に埋設状に設けた、前記ケーシングの内面に沿って周回する螺旋状のコイル部を有する、遠赤外線を透過可能な材料からなる供給管とを備え、
   前記燃焼改良材が、遠赤外線発生物質と、遠赤外線により電子活動が活性化する常温イオン液体からなる不活性液体との混合物からなり、
   前記供給管の内周面及び／又は外周面に微細な凹凸を形成し、
   前記供給管を燃料供給通路の途中部に介装して、前記供給管を流通する燃料に対して遠赤外線を照射する、
   ことを特徴とする燃焼効率改良装置。
3. 燃料供給通路内を流通する燃料に対して遠赤外線を照射して燃焼効率を改良する燃焼効率改良装置であって、
   前記燃料に対して遠赤外線を照射する物質としての燃焼改良材と、前記燃焼改良材を収容するケーシングと、前記ケーシング内の燃焼改良材に埋設状に設けた、前記ケーシングの内面に沿って周回する螺旋状のコイル部を有する、遠赤外線を透過可能な材料からなる供給管とを備え、
   前記燃焼改良材が、遠赤外線発生物質と、遠赤外線により電子活動が活性化する常温イオン液体からなる不活性液体との混合物からなり、
   前記供給管に内側へ突出する螺旋状の条溝を連続的或いは間欠的に設け、
   前記供給管を燃料供給通路の途中部に介装して、前記供給管を流通する燃料に対して遠赤外線を照射する、
   ことを特徴とする燃焼効率改良装置。
4. 前記供給管の内周面及び／又は外周面に微細な凹凸を形成した請求項１又は３記載の燃焼効率改良装置。
5. 前記供給管に内側へ突出する螺旋状の条溝を連続的或いは間欠的に設けた請求項１又は４記載の燃焼効率改良装置。
6. 前記不活性液体として、燃料供給通路内における燃料温度以上の耐熱性を有する常温イオン液体を用いた請求項１〜５のいずれか１項記載の燃焼効率改良装置。
7. 前記遠赤外線発生物質としてグラファイトシリカ粉体又は、ホルンブレンドカミングトン閃石ひん岩粉体又は、電気石粉体を用いた請求項１〜６のいずれか１項記載の燃焼効率改良装置。
8. 前記不活性液体と遠赤外線発生物質との混合割合を、不活性液体１００ｗｔ％に対して遠赤外線発生物質を１〜７５ｗｔ％に設定した請求項１〜７のいずれか１項記載の燃焼効率改良装置。
9. 前記コイル部を囲繞するケーシングの胴部内周面又は胴部外周面に鏡面仕上げしたステンレス鋼板からなる反射板を、鏡面側を内側にして設けた請求項１〜８のいずれか１項記載の燃焼効率改良装置。
10. 前記ケーシングに断熱材を外装した請求項１〜９のいずれか１項記載の燃焼効率改良装置。
11. 前記燃料がＣ重油である請求項１〜１０のいずれか１項記載の燃焼効率改良装置。

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