JP2008255250A - 燃料油用添加剤の製造方法および装置、ならびに燃料油用添加剤および改質燃料油 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料油を改質して実用レベルでの燃料消費量を減らすことが可能な燃料油用添加剤の製造方法および装置、ならびに燃料油用添加剤および改質燃料油の提供。
【解決手段】対地絶縁され、燃料油用添加剤の原料とする水５が入れられる容器６と、容器６内の水５に対して定時的に電子をチャージする電子発生装置７とを備え、対地絶縁した容器６内に入れられた水５が定時的に電子をチャージされることによって、水５のクラスタが分解され、燃料油内の不飽和炭素と結合しやすくなる。これにより得られた燃料油用添加剤を燃料油に添加すると、燃料油内の不飽和炭素が少なくなり、単結合のみで構成される飽和炭素が増える。そして、このような飽和炭素が増えることによって、燃料油内に含まれる水素原子の数が増えるので、燃料油の爆発力が増し、燃料油の消費量が減少する。
【選択図】図２

Description

本発明は、自動車、船舶、航空機、機関車、発電機などの動力用、ストーブなどの暖房用や、ボイラなどの工業用等として使用されるガソリン、重油、軽油や灯油等の燃料油に添加して使用される燃料油用添加剤の製造方法および装置、ならびに燃料油用添加剤および改質燃料油に関する。

近年のエネルギ問題は、今後の人類社会の構成や地球環境的に非常に大切な課題である。特に、ガソリンを始めとする石油加工燃料の消費量を低減することは、環境保護やエネルギ保存に大いに貢献し、企業、個人のコスト削減にも繋がることである。しかし、自動車、船舶や航空機等の移動機械の動力源である内燃機関自体の機械的構造を改善し、その効率を上げるためには、莫大な設備投資や研究開発期間を要する。

また、既に運用されているこれらの移動機械の内燃機関の構造を改善することは難しいことから、例えば特許文献１に記載のように、３ｍｍ〜５ｍｍ程度の小間隔を介してアース体と対向する印加体に、概ね２０００〜１００００ボルトの微電流の電荷を付与し、この小間隔に燃料油や潤滑油等を通過させることにより、この燃料油や潤滑油等に電気的刺激を与えて、その粘性や表面張力等の諸物性を改良変化させる試みがなされている。

特開平２−２３８０９０号公報

上記のように特許文献１に記載の方法によれば、燃料油や潤滑油の粘性および表面張力の物性は改良される。また、粘性および表面張力が改良された潤滑油では、潤滑性能が向上されたことを容易に体感できると思われる。しかしながら、燃料油の場合、粘性および表面張力が改良されたとしても、これらの粘性および表面張力と燃焼状態との関係が不明であり、実用レベルでどの程度の効果が得られるのかは分からない。

そこで、本発明においては、自動車、船舶、航空機、機関車、発電機などの動力用、ストーブなどの暖房用や、ボイラなどの工業用等として使用されるガソリン、重油、軽油や灯油等の燃料油を改質して実用レベルでの燃料消費量を減らすことが可能な燃料油用添加剤の製造方法および装置、ならびに燃料油用添加剤および改質燃料油を提供することを目的とする。

本発明の燃料油用添加剤の製造方法は、対地絶縁した容器内に水を入れ、この水に対して定時的に電子をチャージすることを特徴とする。また、本発明の燃料油用添加剤の製造装置は、対地絶縁され、燃料油用添加剤の原料とする水が入れられる容器と、容器内の水に対して定時的に電子をチャージする電子発生装置とを備えたものである。

これらの発明によれば、対地絶縁した容器内に入れられた水が定時的、すなわち一定時間、電子をチャージされることによって、クラスタが分解され、燃料油内の不飽和炭素と結合しやすくなる。そして、このクラスタが分解された水からなる燃料油用添加剤を燃料油に添加すると、燃料油内の不飽和炭素原子と水素原子とが結合して燃料油内の不飽和炭素が少なくなり、単結合のみで構成される飽和炭素が増える。すなわち、このような飽和炭素が増えることによって、燃料油内に含まれる水素原子の数が増えるので、燃料油の爆発力あるいは燃焼力が増し、燃料油の消費量が減少する。ここで、飽和炭素とは、炭化水素に含まれる炭素のうち、単結合のみで結合している炭素原子をいい、不飽和炭素とは、炭化水素に含まれる炭素のうち、二重結合などの不飽和結合を有する炭素原子をいう。

なお、本発明の燃料油用添加剤は、電子チャージによってクラスタを分解して製造するほか、逆浸透膜を通過させたり、磁場を通過させたり、圧力を加えたりすることによってクラスタを分解することによって製造することも可能である。なお、本発明におけるクラスタが分解された水とは、自然界に存在する状態よりも細かく分解された状態をいう。

ここで、電子チャージされた水からなる燃料油用添加剤が添加された燃料油内の不飽和炭素の飽和炭素化について説明すると、図１（ａ）に示すように、通常の燃料油は、鎖状で二重結合を有した不飽和炭素１ａと飽和炭素１ｂが混在した状態である。このような燃料油に対して電子をチャージした水からなる燃料油用添加剤が添加されると、同図（ｂ）に示すように、不飽和炭素１ａの二重結合が切れ、大気中の水蒸気に含まれる水素原子が結合して飽和炭素１ｂへと変化する。このように燃料油に対して電子をチャージした水からなる燃料油用添加剤を添加することで、不飽和炭素１ａの割合が減少し、飽和炭素１ｂへと変化した結果、燃料油内に含まれる水素原子の数が増えるので、燃料油の爆発力あるいは燃焼力が増し、この燃料油を燃焼させた際の燃料油の消費量が減少する。

なお、水に対する電子のチャージは、１時間以上、より好ましくは４時間以上、さらに好ましくは１２時間以上行うことが望ましい。本発明の燃料油用添加剤を添加する燃料油がガソリンの場合、不飽和炭素の不飽和結合の鎖が短く、不飽和炭素原子に水素原子が結合しやすいので１時間以上の電子チャージを行った水からなる燃料油用添加剤であれば不飽和炭素の飽和炭素化が認められるが、燃料油の消費量の減少を実感するためには４時間以上の電子チャージを行うことが望ましい。また、１２時間未満の電子チャージでは、分解された水のクラスタが元の状態へと戻りやすいので、１２時間以上の電子チャージを行うことが望ましく、１２時間以上の電子チャージでは、燃料油用添加剤のクラスタの状態を長期に渡って維持することができるので、燃料油用添加剤およびこれを添加した改質燃料油の長期保存が可能となる。なお、不飽和炭素の不飽和結合の鎖が長い重油、灯油や軽油の場合には、１時間以上の電子チャージを行った水からなる燃料油用添加剤の添加により不飽和炭素の飽和炭素化は認められるが、改質効果を長期に渡って維持するためには１５時間以上の電子チャージを行うことが望ましい。なお、この電子チャージの時間は水の量には無関係である。

また、水に対する電子のチャージは、３０ボルト以上、より好ましくは１０００ボルト以上の電圧を印加して発生させた電子により行うことが望ましい。３０ボルト以上の電圧を印加して発生させた電子により定時的に電子チャージを行うことで、本発明の燃料油用添加剤を添加した燃料油の不飽和炭素の不飽和結合を解き、不飽和炭素原子に水素原子を結合させて飽和炭素化することができるが、１０００ボルト未満での電子チャージを行った燃料油用添加剤を添加した燃料油では分解されたクラスタが元の状態へと戻りやすいので、１０００ボルト以上での電子チャージを行うことが望ましく、１０００ボルト以上での電子チャージでは、クラスタの状態を長期に渡って維持することができるので、燃料油用添加剤およびこれを添加した改質燃料油の長期保存が可能となる。なお、１０００ボルトの場合には４００時間以上、３０００ボルトの場合には１００時間以上、２２０００ボルトの場合には１２時間以上、定時的に電子チャージした燃料油用添加剤を添加することで、燃料油内に含まれる水素原子を十分に増やし、燃料油の爆発力あるいは燃焼力を増すことが可能である。

また、水に対する電子のチャージは、一旦電子をチャージした後、所定時間放置後、再度電子をチャージすることにより行うことが望ましい。一旦電子チャージ後、所定時間放置することにより、クラスタが分解された水の状態が安定する。その後、再度電子チャージすることで、さらにクラスタが細かく分解され、電子チャージの効果が倍増する。なお、３回以上電子チャージを繰り返すと、無駄に電子チャージすることになり効率が落ちるので、電子チャージは２回とすることが望ましい。

また、本発明の燃料油用添加剤は、燃料油に対して０．０１〜０．４％添加することが望ましい。燃料油に対して０．０１％未満の添加では、燃料油用添加剤を添加したことによる燃料油の変化は見られにくくなる。一方、０．４％超の添加では、燃料油の消費量減少の向上が体感しにくくなる。燃料油に対して燃料油用添加剤を０．０１〜０．４％添加した改質燃料油では、燃料油の消費量減少を明らかに体感できる。

（１）クラスタが分解された水からなる燃料油用添加剤を燃料油に添加することによって、燃料油の炭素原子に結合する水素原子の数が増え、燃料油の爆発力あるいは燃焼力が増し、燃料油の消費量を減らすことが可能となる。また、爆発力あるいは燃焼力が増すことで完全燃焼も助長されるので、不完全燃焼により排出される一酸化炭素およびすす状炭素の量を減らすことができる。

（２）水に対する電子のチャージを、１時間以上行った燃料油用添加剤によれば、ガソリン、灯油や軽油などの燃料油の種類に関わらず、燃料油に含まれる水素原子を増やして、燃料油の爆発力あるいは燃焼力を増すことができるので、燃料油の消費量を減らすことができる。特に、１２時間以上の電子チャージでは、分解されたクラスタの状態を長期に渡って維持することができるので、燃料油用添加剤およびこれを添加した改質燃料油の長期保存が可能となる。

（３）水に対する電子のチャージを、３０ボルト以上の電圧を印加して発生させた電子により行うことで、電子チャージの時間に関わらず、確実に本発明の燃料油用添加剤を添加した燃料油の不飽和炭素の不飽和結合を解き、不飽和炭素原子に水素原子を結合させて十分に水素原子を増やし、燃料油の爆発力あるいは燃焼力を増すことが可能となる。特に、１０００ボルト以上での電子チャージでは、クラスタの状態を長期に渡って維持することができるので、燃料油用添加剤およびこれを添加した改質燃料油の長期保存が可能となる。

（４）水に対する電子のチャージは、一旦電子をチャージした後、所定時間放置後、再度電子をチャージすることにより、電子チャージの効果を倍増することができ、さらに燃料油の爆発力あるいは燃焼力を増して燃料油の消費量を減らすことができる。

図２は本発明の実施の形態における燃料油用添加剤の製造装置の概略構成図である。
図２に示すように、本実施形態における燃料油用添加剤の製造装置は、４本の高圧絶縁碍子３によって対地絶縁した架台４と、架台４に固定され、燃料油用添加剤の原料とする水５を入れて静止状態で保持する容器６と、１０００〜２２０００ボルトの高圧静電電圧を印加して電子を発生させる電子発生装置７とを備える。

架台４は、高圧絶縁碍子３によって対地絶縁されたステンレス鋼製であって、電子発生装置７の出力端子が接続されている。高圧絶縁碍子３は、例えば日本碍子社製ＳＰ３０（衝撃耐電圧２００ＫＶ、注入耐電圧８５ＫＶ／１分間）を用いることができるが、絶縁の状態に応じてその大きさや数を適宜増減することができる。また、電子発生装置７についても対地絶縁し、地中への漏電を防いで架台４へ効率良く電子がチャージされるようにしている。

また、容器６もステンレス鋼製であり、架台４と電気的に導通されている。このような容器６では、電子発生装置７から架台４への電子のチャージによって容器６に電子がチャージされる。なお、本実施形態においては、容器６への電子のチャージがより良好に働くようにするため、架台４をステンレス鋼製としているが、容器６と架台４とが電気的に通電されていれば他の材質としても良い。

また、容器６内には、電子が水５に浸透しやすくするため、活性炭にて形成した電極（図示せず。）を設置している。このような活性炭電極によれば、容器６内の水５に含まれる不純物を吸着するため、水５への電子のチャージが効率良く行われるようになる。なお、この活性炭電極は、吸着した不純物を除去するために、一定の時間と処理量で交換する。

このような改質水の製造装置では、対地絶縁された架台４に水５が入った容器６を安定させ、電子発生装置７から１０００〜２２０００ボルトの高圧静電電圧を印加して発生させた電子をチャージする。このとき、燃料油がガソリンであれば最低１２時間〜４００時間のチャージ時間とする。例えば、１０００ボルトの場合には４００時間以上、３０００ボルトの場合には１００時間以上、２２０００ボルトの場合には１２時間以上とする。

こうして得られた燃料油用添加剤は、クラスタが分解されることにより、改質する燃料油内の不飽和炭素と結合しやすくなる。この燃料油用添加剤は、燃料油に対して０．０１〜０．４％添加して使用する。この燃料油用添加剤が添加された改質燃料油では、図１（ａ），（ｂ）に示すように不飽和炭素１ａが、飽和炭素１ｂへ変化することで、燃料油内の不飽和炭素１ａの割合が減少する。これにより、燃料油内に含まれる水素原子の数が増え、燃料油の爆発力あるいは燃焼力が増す。こうして改質された改質燃料油は、燃焼させた際の燃料油の消費量が減少する。また、爆発力あるいは燃焼力が増すことで完全燃焼も助長されるので、不完全燃焼により排出される一酸化炭素およびすす状炭素の量を減らすことができる。

また、電子発生装置７は、一般に５０〜２６０万円程度のものであるため、本実施形態における燃料油用添加剤を得るためのコストは極めて安く、この電子発生装置７のランニングコストも含めて全体のコストを低くすることができる。

また、この電子チャージは、一旦電子をチャージした後、所定時間放置後、再度電子をチャージすることにより行うことが好ましい。一旦電子をチャージした後、所定時間放置することにより、クラスタが分解された水の状態が安定した燃料油用添加剤が得られる。く、このように間を置いて電子チャージを再度行うことで、さらにクラスタが細かく分解され、燃料用内の不飽和炭素と結合しやすくなるので、電子チャージの効果を倍増することができ、さらに燃料油の爆発力あるいは燃焼力を増して燃料油の消費量を減らすことができる。

なお、本実施形態においては、燃料油としてガソリンを例にとって説明したが、重油、軽油や灯油等の他の燃料油に対しても適用することが可能であり、本実施形態における燃料油用添加剤を添加した燃料油の燃焼力を増すことができるので、燃料油の消費量を減らすことができる。

また、本実施形態においては１０００〜２２０００ボルトの高圧静電電圧を印加して電子を発生させる電子発生装置７を用いたが、３０ボルト以上１０００ボルト未満のものでも使用することが可能である。また、２２０００ボルト超のものでも使用することが可能であり、高圧電圧のものであればチャージ時間を短縮することが可能である。

また、チャージ時間は１時間以上１２時間未満とすることも可能であるが、１２時間未満の電子チャージでは、分解された水のクラスタが元の状態へと戻りやすい。そのため、前述のように１２時間以上の電子チャージを行うことが望ましく、１２時間以上の電子チャージでは、燃料油用添加剤のクラスタの状態を長期に渡って維持することができるので、燃料油用添加剤およびこれを添加した改質燃料油の長期保存が可能である。また、４００時間超の電子チャージを行うことも可能であるが、この場合、長時間の電子チャージを行っても改質効果はあまり変わらない。

本実施形態における燃料油用添加剤の製造装置により製造した燃料油用添加剤による燃料油の改質効果について検証した。試料は、１１０００ボルトでの電子チャージにより製造した燃料油用添加剤を添加する前後のガソリン４０Ｌを重水素化クロロホルム（ＣＤＣｌ₃）の１０％溶液にして、¹Ｈ−ＮＭＲスペクトルを測定した。測定に用いた装置は、日本電子株式会社製ＪＮＭ−ＥＸ４００型ＦＴ−ＮＭＲ（フーリエ変換型核磁気共鳴）装置であり、測定核は¹Ｈ（水素原子核）、測定周波数は４００ＭＨｚ、測定温度は２０℃であった。

なお、¹Ｈ−ＮＭＲスペクトルの解析において、スペクトルに出現する¹Ｈの信号は、芳香族化合物の水素（ｆａ）と不飽和結合の水素（ｆｏ）と飽和結合の水素（ｆｐ）からなり、このうち、芳香族化合物の信号には溶媒として使用した重水素化クロロホルム（ＣＤＣｌ₃）中のクロロホルム（ＣＨＣｌ₃）の信号が重なっているため、解析はｆａを除外して行った。

この測定結果をそれぞれのガソリンを用いて自動車にて走行した際の燃費とともに表１に示した。なお、燃費の測定に使用した自動車は、トヨタ社製カローラＩＩ（平成１２年式、排気量１３００ｃｃ）である。

表１から分かるように、燃料油用添加剤の添加を行う前のガソリン（比較例１）に比べて、添加を行ったガソリン（実施例１，２）の方がｆｐの割合が大きくなり、燃費も向上している。また、添加量の多いものの方がｆｐの割合が大きく、燃費も良い。なお、ガソリン全体に占めるｆｏの割合は極めて少ないが、ｆｏの鎖状の二重結合（不飽和結合）がわずかでも飽和結合となることで、爆発力が高まり、燃費は向上する。

本発明の燃料油用添加剤の製造方法および装置、ならびに燃料油用添加剤および改質燃料油は、自動車、船舶、航空機、機関車、発電機などの動力用、ストーブなどの暖房用や、ボイラなどの工業用等として使用されるガソリン、重油、軽油や灯油等の燃料油を改質して燃料消費量を減らすための方法および装置として有用である。

燃料油の分子の結合状態を示す図であって、（ａ）は処理前の状態を示す図、（ｂ）は処理後の状態を示す図である。 本発明の実施の形態における燃料油用添加剤の製造装置の概略構成図である。

符号の説明

１ａ 不飽和炭素
１ｂ 飽和炭素
３ 高圧絶縁碍子
４ 架台
５ 水
６ 容器
７ 電子発生装置

Claims (8)

1. 対地絶縁した容器内に水を入れ、この水に対して定時的に電子をチャージすることを特徴とする燃料油用添加剤の製造方法。
2. 前記水に対する電子のチャージは、１時間以上行うことを特徴とする請求項１記載の燃料油用添加剤の製造方法。
3. 前記水に対する電子のチャージは、３０ボルト以上の電圧を印加して発生させた電子により行うことを特徴とする請求項１または２に記載の燃料油用添加剤の製造方法。
4. 前記水に対する電子のチャージは、一旦電子をチャージした後、所定時間放置後、再度電子をチャージすることにより行うことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の燃料油用添加剤の製造方法。
5. 対地絶縁され、燃料油用添加剤の原料とする水が入れられる容器と、
   同容器内の水に対して定時的に電子をチャージする電子発生装置と
   を備えた燃料油用添加剤の製造装置。
6. 電子をチャージした水からなる燃料油用添加剤。
7. クラスタが分解された水からなる燃料油用添加剤。
8. 請求項６または７に記載の燃料油用添加剤を、０．０１〜０．４％添加した改質燃料油。

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