JPH10288100A - 燃料改質材、燃料改質装置および燃料改質材の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】容易かつ確実に燃料の性能を向上させることが
できる燃料改質材、燃料改質装置および燃料改質材の製
造方法を提供する。 【解決手段】燃料改質装置１は、一端側に燃料の流入口
２１が、他端側に燃料の流出口２２がそれぞれ形成され
たハウジング２を有し、このハウジング２内には、複数
の燃料改質材３が充填されている。燃料改質材３は、蛭
石および蛭石包裹鉱物と、炭素とを含む原料粉末を結合
材（バインダー）で結合して多孔質の塊状物としたもの
である。前記炭素は、主に竹炭で構成されているのが好
ましい。また、前記原料粉末には、トルマリンが含まれ
ているのが好ましく、また、前記原料粉末には、麦飯石
が含まれているのが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃料改質材、燃料
改質装置および燃料改質材の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】エンジン、ボイラー、バーナー等の燃焼
機関（熱機関）では、燃焼効率（例えば、燃費：燃料消
費率）の向上と、燃焼時の不完全燃焼物（例えば、排気
ガス）の発生を抑制することとが望まれている。

【０００３】例えば、ディーゼルエンジンの場合、その
燃料は軽油であり、軽油の不完全燃焼により、多量の黒
煙が発生し、それが排気ガスの一部として排出されるの
で、環境汚染の原因となる。

【０００４】そして、前記軽油の不完全燃焼等により、
燃費が低下するとともに、エンジンのパワーやトルクが
低下するという問題がある。

【０００５】このような問題を解決するため、すなわ
ち、燃費の向上、黒煙等の排気ガスの発生の抑制、エン
ジンのパワーやトルクを向上させるために、従来では、
エンジン自体の改良（エンジンの開発）や、燃料製造段
階での燃料組成の改良が行われている。

【０００６】しかしながら、前記エンジン自体の改良、
燃料組成の改良には、手間と時間がかかり、また、効果
の向上にも限界があり、満足する結果が得られていな
い。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、容易
かつ確実に燃料の性能を向上させることができる燃料改
質材、燃料改質装置および燃料改質材の製造方法を提供
することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このような目的は、下記
（１）〜（１３）の本発明により達成される。

【０００９】（１） 蛭石および蛭石包裹鉱物と、炭素
とを含む原料粉末を結合材で結合して多孔質の塊状物と
したことを特徴とする燃料改質材。

【００１０】（２） 前記原料粉末中の蛭石および蛭石
包裹鉱物の含有量は、１０〜４５wt% である上記（１）
に記載の燃料改質材。

【００１１】（３） 前記原料粉末には、さらにトルマ
リンが含まれている上記（１）または（２）に記載の燃
料改質材。

【００１２】（４） 前記原料粉末中の前記トルマリン
の含有量は、３０wt% 以下である上記（３）に記載の燃
料改質材。

【００１３】（５） 前記原料粉末には、さらに麦飯石
が含まれている上記（１）ないし（４）のいずれかに記
載の燃料改質材。

【００１４】（６） 前記原料粉末中の前記麦飯石の含
有量は、３０wt% 以下である上記（５）に記載の燃料改
質材。

【００１５】（７） 前記炭素は、主に竹炭で構成され
ている上記（１）ないし（６）のいずれかに記載の燃料
改質材。

【００１６】（８） 燃料の流入口および流出口を有す
るハウジングと、前記ハウジング内に充填された上記
（１）ないし（７）のいずれかに記載の燃料改質材とを
有することを特徴とする燃料改質装置。

【００１７】（９） 蛭石および蛭石包裹鉱物と、炭素
とを含む原料粉末と、結合材とを混合した組成物を製造
する工程と、前記組成物を成形して、多孔質の塊状物と
する工程とを有することを特徴とする燃料改質材の製造
方法。

【００１８】（10） 前記原料粉末には、さらにトルマ
リンが含まれている上記（９）に記載の燃料改質材の製
造方法。

【００１９】（11） 前記原料粉末には、さらに麦飯石
が含まれている上記（９）または（10）に記載の燃料改
質材の製造方法。

【００２０】（12） 前記組成物には、さらに発泡を生
ぜしめるための細菌が含まれている上記（９）ないし
（11）のいずれかに記載の燃料改質材の製造方法。

【００２１】（13） 前記炭素は、主に竹炭で構成され
ている上記（９）ないし（12）のいずれかに記載の燃料
改質材の製造方法。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の燃料改質材、燃料
改質装置および燃料改質材の製造方法を添付図面に示す
好適実施例に基づいて詳細に説明する。

【００２３】図１は、本発明の燃料改質装置の構成例を
示す断面図である。同図に示すように燃料改質装置１
は、一端側（図１中右側）に燃料の流入口２１が、他端
側（図１中左側）に燃料の流出口２２がそれぞれ形成さ
れたハウジング２を有している。

【００２４】このハウジング２内には、球状の複数の燃
料改質材３が充填されている。なお、本発明では、燃料
改質材３の形状は、図示の形状（球形）に限定されず、
この他、例えば、立方体、直方体、柱状、錐状、板状
等、いかなるものであってもよい。

【００２５】燃料改質材３は、蛭石および蛭石包裹鉱物
と、炭素とを含む原料粉末（以下単に「粉末」という）
を結合材（バインダー）で結合して多孔質の塊状物とし
たものである。

【００２６】この燃料改質材３に形成されている空孔
（図示せず）は、燃料が燃料改質材３内を浸透し得るよ
うに、互いに連通している（連続空孔）のが好ましい。

【００２７】燃料は、流入口２１からハウジング２内に
流入し、この燃料改質材３の多数の空孔および燃料改質
材３と燃料改質材３の間の隙間を通過して、流出口２２
へ至り、その流出口２２から流出する。そして、燃料
は、前記燃料改質材３の多数の空孔および燃料改質材３
間の隙間を通過する際に、燃料改質材３の作用により改
質され、その性能が向上する。

【００２８】この場合、燃料は、燃料改質材３によりそ
の分子の結合が切られ、分子量が比較的小さくなり、活
性化し、これにより燃焼し易くなるものと推定される。
そして、このため、燃焼効率（例えば、燃費：燃料消費
率）が向上し、エンジンのパワー（出力）やトルクが向
上し、燃焼時の不完全燃焼物（例えば、黒煙等の排気ガ
ス）の発生が抑制されるものと推定される。

【００２９】この燃料改質材３の前記炭素は、主に竹炭
で構成されているのが好ましい。前記炭素が竹炭で構成
されている場合には、燃料改質材３の製造時に空孔が形
成され易く、燃料改質材３が多孔質になり易いので、燃
料との接触効率が高まる。

【００３０】また、燃料改質材３の前記粉末には、トル
マリン（電気石）が含まれているのが好ましい。トルマ
リンとしては、例えば、ショールトルマリン、リチウム
トルマリン、ドラバイトトルマリン、ルベライトトルマ
リン、ピンクトルマリン、インデコライトトルマリン、
パライバトルマリン、ウォーターメロントルマリン等が
挙げられる。

【００３１】トルマリンは、電気を発生し、燃料をマイ
ナスイオン化するので、改質効果が高まる。また、燃料
中の錆びが分解（除去）され、燃料の性能がより向上す
る。

【００３２】また、前記粉末には、麦飯石が含まれてい
るのが好ましい。前記粉末に麦飯石が含まれていると、
ケイ素と炭素を含む物質には遠赤外線を発するので、燃
料のクラスター（分子結合集合）がより微細化される。

【００３３】そして、前記粉末には、トルマリンと、麦
飯石とがそれぞれ含まれているのがより好ましい。

【００３４】ここで、前記粉末中の蛭石および蛭石包裹
鉱物の含有量は、合計で、１０〜４５wt% 程度が好まし
く、２０〜３０wt% 程度がより好ましい。

【００３５】前記蛭石および蛭石包裹鉱物の含有量が、
４５wt% を超えると、他の異種鉱石元素の配合比率のバ
ランスが大幅に低下するので、目的とする効果が不十分
となるおそれがあり、また、１０wt% 未満では、結合材
の含有量（添加量）や、燃料の種類によっては、燃料の
性能の向上が不十分となるおそれがある。

【００３６】また、前記粉末中の炭素（特に竹炭）の含
有量は、１５〜５０wt% 程度が好ましく、３０〜４０wt
% 程度がより好ましい。

【００３７】前記炭素の含有量が、５０wt% を超える
と、他の異種鉱石元素の配合比率のバランスが大幅に低
下するので、目的とする効果が不十分となるおそれがあ
り、また、１５wt% 未満では、後述する組成物に細菌を
添加しない場合に、燃料改質材３の多孔質における空孔
率が十分に確保できなくなるおそれがある。

【００３８】また、前記粉末中のトルマリンの含有量
は、３０wt% 以下が好ましく、１〜２５wt% 程度がより
好ましい。

【００３９】前記トルマリンの含有量が、３０wt% を超
えると、他の異種鉱石元素の配合比率のバランスが大幅
に低下するので、目的とする効果が不十分となるおそれ
がある。

【００４０】また、前記粉末中の麦飯石の含有量は、３
０wt% 以下が好ましく、１〜２５wt% 程度がより好まし
い。

【００４１】前記麦飯石の含有量が、３０wt% を超える
と、他の異種鉱石元素の配合比率のバランスが大幅に低
下するので、目的とする効果が不十分となるおそれがあ
る。

【００４２】前記粉末を結合する結合材としては、特に
限定されないが、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂が好
ましく、製造上の理由から、熱硬化性樹脂がより好まし
いが、その他、例えば、鉱石質類（セメント）でもよ
い。

【００４３】この場合、熱可塑性樹脂としては、例え
ば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、
ポリアミドを用いることができる。

【００４４】また、熱硬化性樹脂としては、例えば、ポ
リエステル（不飽和ポリエステル）樹脂、エポキシ樹
脂、フェノール樹脂を用いることができる。

【００４５】次に、燃料改質材３の製造方法について説
明する。まず、蛭石および蛭石包裹鉱物と、炭素とを含
む粉末を用意する。前述したように、この炭素は、主に
竹炭で構成されているのが好ましい。

【００４６】また、前述したように、前記粉末には、ト
ルマリンが含まれているのが好ましく、また、麦飯石が
含まれているのが好ましい。そして、前記粉末には、ト
ルマリンと、麦飯石とがそれぞれ含まれているのがより
好ましい。

【００４７】前記蛭石および蛭石包裹鉱物の平均粒径
は、１〜５００μm 程度であるのが好ましく、５〜３０
０μm 程度であるのがより好ましい。

【００４８】また、前記炭素の平均粒径は、０．１〜５
００μm 程度であるのが好ましく、１〜３００μm 程度
であるのがより好ましい。

【００４９】また、前記麦飯石の平均粒径は、１〜１０
００μm 程度であるのが好ましく、２０〜５００μm 程
度であるのがより好ましい。

【００５０】また、前記トルマリンの平均粒径は、０．
１〜１００μm 程度であるのが好ましく、１〜５０μm
程度であるのがより好ましい。なお、前記粉末中の各物
質の含有量は、前述した通りである。

【００５１】次いで、前記粉末に、結合材（好ましくは
未硬化の熱硬化性樹脂）を添加し、混合、混練して組成
物（スラリー）を製造する。

【００５２】結合材の添加量は、その種類により異なる
が、通常、２０〜７０wt% 程度が好ましく、４０〜６０
wt% 程度がより好ましい。

【００５３】また、組成物には、発泡を生ぜしめるため
の細菌を添加するのが好ましい。このような細菌が組成
物中に含まれていると、例えば細菌の増殖に伴い、組成
物中に気体が発生し、この気体が多数の気泡となり、燃
料改質材３の内部に複数の連続空孔を形成し、または、
その形成を補助する。

【００５４】細菌の添加量（菌数）は、その種類や増殖
力により異なるが、通常、１×１０⁵ 〜１×１０¹²個／
mgであるのが好ましい。このような含有量において、前
記作用が特に有効に発揮される。

【００５５】このような細菌としては、例えば、乳酸
菌、ＥＭ菌、まこも菌等が挙げられる。

【００５６】次いで、前記組成物を成形して、多孔質の
塊状物とする。この場合、結合材として熱硬化性樹脂を
用いたときは、例えば、前記組成物を所定の型に入れ、
加熱して硬化させる。この際、前記細菌により発生した
気体によって、燃料改質材３に連続空孔が形成される。
また、前記加熱により、組成物中の細菌は死滅する。

【００５７】加熱方法としては、例えば、初めに比較的
低い温度で加熱し、この後に比較的高い温度で加熱する
方法（２段階で加熱する方法）と、比較的高い温度での
み加熱する方法（１段階で加熱する方法）とが挙げられ
る。

【００５８】２段階で加熱する場合の加熱条件は、例え
ば、２５〜４５℃×３時間程度とし、この後５０〜９０
℃×１０時間程度とされる。

【００５９】また、１段階で加熱する場合の加熱条件
は、例えば、５０〜９０℃×１０時間程度とされる。

【００６０】前記組成物を１段階で加熱すると、空孔径
が比較的大きくなり、２段階で加熱すると、空孔径が比
較的小さくなる。

【００６１】次いで、燃料改質材３の表層部における結
合材の被膜を除去し、外表面に前記粉末を露出させる。

【００６２】以上説明したように、燃料改質材３および
燃料改質装置１によれば、燃料の分子量を比較的小さく
することができ、これにより燃料が燃焼し易くなる。

【００６３】このため、燃焼効率（例えば、燃費）が向
上し、エンジンのパワーやトルクが向上し、燃焼時の不
完全燃焼物（例えば、黒煙等の排気ガス）の発生が抑制
される。

【００６４】本発明の燃料改質材および燃料改質装置
は、例えば、ガソリン、軽油、重油、灯油、アルコール
等の各種液体燃料、天然ガスおよび都市ガス等の各種気
体燃料等の改質に用いることができる。

【００６５】そして、本発明の燃料改質材および燃料改
質装置は、例えば、エンジン、ジェットエンジン、ボイ
ラー、バーナー、ロケット等の各種燃焼機関（熱機関）
に適用することができる。

【００６６】

【実施例】次に、本発明の燃料改質材、燃料改質装置お
よび燃料改質材の製造方法の具体的実施例について説明
する。

【００６７】下記配合比の粉末を用意した。なお、下記
「小野鉱石」は、福島県小野町で産出された鉱石、すな
わち、風化花崗岩を主とし、蛭石を約２０wt% 含むもの
（蛭石包裹鉱物）である。また、各々の粒度の調整は、
粉砕機（ミル）とふるい（分級）とにより行った。

【００６８】＜粉末＞ 小野鉱石（平均粒径＝２００μm ） ：１８wt% 蛭石（平均粒径＝２００μm ） ：１２wt% 麦飯石（平均粒径＝３００μm ） ：１８wt% 竹炭（平均粒径＝８μm ） ：３２wt% ショールトルマリン（平均粒径＝１０μm ）：２０wt%

【００６９】次いで、この粉末に対し、乳酸菌生産物、
ナルホン乳酸液Ｄ６と、結合材として未硬化のポリエス
テル樹脂（熱硬化性）をそれぞれ添加し、これらを混練
して、下記配合比のスラリー（ペースト）を得た。

【００７０】＜スラリー＞ 粉末 ：５０wt% 乳酸菌生産物 ：６wt% ナルホン乳酸液Ｄ６：４wt% ポリエステル樹脂 ：４０wt%

【００７１】なお、このスラリー中に含まれる乳酸菌の
数を分析したところ、約１×１０⁸個／mgであった。

【００７２】次いで、このスラリーを３０℃、３時間低
温加熱した後、型に入れ、加熱して硬化させ、ほぼ球状
（直径約１．５cm）の多孔質の燃料改質材を製造した。
加熱条件は、６０〜７０℃で、１０時間とした。

【００７３】次いで、燃料改質材の表層部におけるポリ
エステル樹脂の被膜をサンドブラストで除去し、外表面
に粉末を露出させた。

【００７４】このようにして製造された燃料改質材を図
１に示すハウジング内に充填し、燃料改質装置を製造し
た。ハウジングの容積は３４０ml、燃料改質材の充填量
は約８０ｇであった。

【００７５】次に、前記燃料改質装置について、下記の
テストを行った。 ［黒煙テスト］ 燃料改質装置を自動車（エンジン：１９９０ccディーゼ
ルエンジン、燃料：軽油）の燃料タンクと燃料噴射装置
との間に装着し、テスト機器指定測定法に基づいて、排
気ガス中の黒煙の濃度を求めた。

【００７６】また、比較例として、前記自動車から前記
燃料改質装置を取り外して、排気ガス中の黒煙の濃度を
求めた。これらの結果を下記表１に示す。

【００７７】

【表１】

【００７８】上記表１に示すように、燃料改質装置の使
用により、排気ガス中の黒煙の濃度が、平均で、該燃料
改質装置を用いない場合の１／３以下に減少したことが
判る。

【００７９】［パワー・トルクテスト］ 燃料改質装置を自動車（エンジン：２０００ccガソリン
エンジン、燃料：ガソリン）の燃料タンクと燃料噴射装
置との間に装着し、アクセル開度を変更しつつ走行させ
て、エンジンのパワー（出力）特性と、トルク特性とを
それぞれ求めた。

【００８０】また、比較例として、前記自動車から前記
燃料改質装置を取り外して、エンジンのパワー特性と、
トルク特性とをそれぞれ求めた。これらの結果を図２お
よび図３のグラフに示す。

【００８１】図２および図３に示すように、燃料改質装
置の使用により、回転数全域において、エンジンのパワ
ーおよびトルクがそれぞれ向上したことが判る。

【００８２】［燃費テスト］ 燃料改質装置を自動車（エンジン：１９９０ccディーゼ
ルエンジン、燃料：軽油）の燃料タンクと燃料噴射装置
との間に装着し、車速を適宜変更しつつ定速走行させ、
燃費を求めた。

【００８３】また、比較例として、前記自動車から前記
燃料改質装置を取り外して、燃費を求めた。これらの結
果を図４のグラフに示す。

【００８４】なお、前記燃費測定には、オクダ工機社製
のネンピくん（Model FC-9500 ）を使用した。

【００８５】図４に示すように、燃料改質装置の使用に
より、燃費が、時速８０km/hで、１９．１％、時速９０
km/hで、１５．４％、時速１００km/hで、１３．５％、
時速１１０km/hで、１９．８％向上したことが判る。

【００８６】以上、本発明の燃料改質材、燃料改質装置
および燃料改質材の製造方法を、図示の構成例に基づい
て説明したが、本発明はこれに限定されるものではな
い。

【００８７】例えば、本発明では、燃料改質装置のハウ
ジング内に充填された燃料改質材の組成、形状、大き
さ、密度、空孔率等の条件は、燃料の流入口側のもの
と、流出口側のものとで異なっていてもよい。

【００８８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の燃料改質
材、燃料改質装置および燃料改質材の製造方法によれ
ば、燃料が活性化して燃焼し易くなり、これにより、燃
焼効率（例えば、燃費）が向上し、エンジンのパワーや
トルクが向上し、燃焼時の不完全燃焼物（例えば、黒煙
等の排気ガス）の発生が抑制される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の燃料改質装置の構成例を示す断面図で
ある。

【図２】エンジンのパワー（出力）と回転数との関係を
示すグラフである。

【図３】エンジンのトルクと回転数との関係を示すグラ
フである。

【図４】自動車の燃費と速度との関係を示すグラフであ
る。

【符号の説明】

１ 燃料改質装置 ２ ハウジング ２１ 流入口 ２２ 流出口 ３ 燃料改質材

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 蛭石および蛭石包裹鉱物と、炭素とを含
   む原料粉末を結合材で結合して多孔質の塊状物としたこ
   とを特徴とする燃料改質材。
2. 【請求項２】 前記原料粉末中の蛭石および蛭石包裹鉱
   物の含有量は、１０〜４５wt% である請求項１に記載の
   燃料改質材。
3. 【請求項３】 前記原料粉末には、さらにトルマリンが
   含まれている請求項１または２に記載の燃料改質材。
4. 【請求項４】 前記原料粉末中の前記トルマリンの含有
   量は、３０wt% 以下である請求項３に記載の燃料改質
   材。
5. 【請求項５】 前記原料粉末には、さらに麦飯石が含ま
   れている請求項１ないし４のいずれかに記載の燃料改質
   材。
6. 【請求項６】 前記原料粉末中の前記麦飯石の含有量
   は、３０wt% 以下である請求項５に記載の燃料改質材。
7. 【請求項７】 前記炭素は、主に竹炭で構成されている
   請求項１ないし６のいずれかに記載の燃料改質材。
8. 【請求項８】 燃料の流入口および流出口を有するハウ
   ジングと、前記ハウジング内に充填された請求項１ない
   し７のいずれかに記載の燃料改質材とを有することを特
   徴とする燃料改質装置。
9. 【請求項９】 蛭石および蛭石包裹鉱物と、炭素とを含
   む原料粉末と、結合材とを混合した組成物を製造する工
   程と、 前記組成物を成形して、多孔質の塊状物とする工程とを
   有することを特徴とする燃料改質材の製造方法。
10. 【請求項１０】 前記原料粉末には、さらにトルマリン
    が含まれている請求項９に記載の燃料改質材の製造方
    法。
11. 【請求項１１】 前記原料粉末には、さらに麦飯石が含
    まれている請求項９または１０に記載の燃料改質材の製
    造方法。
12. 【請求項１２】 前記組成物には、さらに発泡を生ぜし
    めるための細菌が含まれている請求項９ないし１１のい
    ずれかに記載の燃料改質材の製造方法。
13. 【請求項１３】 前記炭素は、主に竹炭で構成されてい
    る請求項９ないし１２のいずれかに記載の燃料改質材の
    製造方法。