図面 (/)

この項目の情報は公開日時点(2012年2月16日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (6)

課題

解決手段

水を主成分とする電解液貯留する電解槽101と、電解液に浸漬されるように設けられ、耐電触性を有する正電極及び負電極と、電解槽101の上端開口部を密閉する密閉蓋102とを有し、電源装置400を用いて正電極から負電極に電流を流すことにより電解液を電気分解してブラウンガスを発生させるブラウンガス発生装置100と、正電極から負電極に流す電流の値を所定値に制御する電流制御部200とを備えるブラウンガス発生装置10。

概要

背景

水素酸素とが2対1の混合比で混ざり合った状態の水素と酸素との混合ガスは、無公害エネルギーとして様々な分野で使用が検討されている。特に、自動車エンジン燃料として注目されている。このような水素と酸素との混合ガスは、ブラウンガスとも称されている。以下、本明細書では、このような混合ガスをブラウンガスと言うことにする。

ブラウンガスを発生する装置としては、プラズマを利用したブラウンガス発生装置及び電気分解を利用したブラウン発生装置が知られているが、プラズマを利用したブラウンガス発生装置は、装置が大掛かりとなり、消費電力もきわめて大きいため、自動車エンジンのための燃料発生装置(以下では自動車用の燃料発生装置という。)として用いるには不向きである。このため、自動車用の燃料発生装置として用いるには電気分解を利用したブラウンガス発生装置が適している。電気分解を利用したブラウン装置は従来から種々提案されている(例えば、特許文献1及び非特許文献1参照。)。

特許文献1には、電気分解を利用したブラウンガス発生装置についての記載がなれている。また、非特許文献1には、電気分解を利用したブラウン発生ガス発生装置を自動車に組み込んで自動車用の燃料発生装置として使用する例が記載されている。

概要

ブラウンガス発生装置を自動車エンジン用の燃料発生装置として実用化可能とするブラウンガス発生システムを提供する。水を主成分とする電解液貯留する電解槽101と、電解液に浸漬されるように設けられ、耐電触性を有する正電極及び負電極と、電解槽101の上端開口部を密閉する密閉蓋102とを有し、電源装置400を用いて正電極から負電極に電流を流すことにより電解液を電気分解してブラウンガスを発生させるブラウンガス発生装置100と、正電極から負電極に流す電流の値を所定値に制御する電流制御部200とを備えるブラウンガス発生装置10。

目的

なお、このような課題は、ブラウンガス発生装置を自動車用の燃焼発生装置として実用化する場合だけに存在する課題ではなく、ブラウンガス発生装置を自動車以外の車両に用いる燃焼発生装置として実用化する場合、ブラウンガス発生装置を船舶に用いる燃料発生装置として実用化する場合、ブラウンガス発生装置をその他の用途に用いる燃料発生装置として実用化する場合にも存在する課題である

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
1件

この技術が所属する分野

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

水を主成分とする電解液貯留する電解槽と、前記電解液に浸漬されるように設けられ、耐電触性を有する正電極及び負電極と、前記電解槽の上端開口部を密閉する密閉蓋とを有し、電源装置を用いて前記正電極から前記負電極に電流を流すことにより前記電解液を電気分解してブラウンガスを発生させるブラウンガス発生装置と、前記正電極から前記負電極に流れる電流の値を所定値に制御する電流制御部とを備えることを特徴とするブラウンガス発生システム

請求項2

請求項1に記載のブラウンガス発生システムにおいて、前記所定値は、2アンペア〜7アンペアの範囲内にあることを特徴とするブラウンガス発生システム。

請求項3

請求項1又は2に記載のブラウンガス発生システムにおいて、前記正電極及び前記負電極はそれぞれチタンが用いられ、さらに前記正電極はチタン材貴金属メッキが施されていることを特徴とするブラウンガス発生システム。

請求項4

請求項1〜3のいずれかに記載のブラウンガス発生システムにおいて、前記電解液の温度が設定温度以上にならないように前記電解液の温度を制御する温度制御部をさらに備えることを特徴とするブラウンガス発生システム。

請求項5

請求項1〜4のいずれかに記載のブラウンガス発生システムにおいて、前記温度制御部は、前記電解液の温度が第1設定温度にまで上昇すると前記正電極から前記負電極に流れる電流を遮断し、その状態で前記電解液の温度が前記第1設定温度よりも低い第2設定温度にまで低下すると前記正電極から前記負電極に再び電流を流すことにより前記電解液の温度を制御することを特徴とするブラウンガス発生システム。

請求項6

請求項5に記載のブラウンガス発生システムにおいて、前記第1設定温度は65℃〜75℃の範囲内にあり、前記第2設定温度は45℃〜55℃の範囲内にあることを特徴とするブラウンガス発生システム。

請求項7

請求項1〜6のいずれかに記載のブラウンガス発生システムにおいて、前記正電極は1枚の板状金属板で構成されているとともに前記負電極は2枚の板状金属板で構成されており、前記正電極及び前記負電極は、前記正電極を中心にして前記2枚の負電極が前記正電極に対して一定間隔を置いて前記正電極と対向するように配置されていることを特徴とするブラウンガス発生システム。

請求項8

請求項1〜7のいずれかに記載のブラウンガス発生システムにおいて、前記ブラウンガス発生装置は、大気圧の変化に応じて前記電解槽の内部の圧力を調整する圧力調整部を有することを特徴とするブラウンガス発生システム。

請求項9

請求項1〜8のいずれかに記載のブラウンガス発生システムにおいて、前記電解槽は金属製であり、前記密閉蓋は合成樹脂製であることを特徴とするブラウンガス発生システム。

請求項10

請求項1〜9のいずれかに記載のブラウンガス発生システムにおいて、前記電解液は、炭酸ナトリウム又は炭酸水素ナトリウムを水に溶解したものであって、前記炭酸ナトリウム又は前記炭酸水素ナトリウムの前記水に対する重量比が2%〜40%の範囲内にあることを特徴とするブラウンガス発生システム。

請求項11

請求項10に記載のブラウンガス発生システムにおいて、前記電解液は、炭酸分が除去された状態で前記電解槽に貯留されていることを特徴とするブラウンガス発生システム。

請求項12

請求項1〜11のいずれかに記載のブラウンガス発生システムにおいて、前記ブラウンガス発生装置は、前記電解槽に貯留されている電解液が減少したときに前記電解液を自動的に補充可能な電解液補充機構をさらに有することを特徴とするブラウンガス発生システム。

請求項13

請求項1〜12のいずれかに記載のブラウンガス発生システムにおいて、当該ブラウンガス発生システムは、車両に搭載するためのものであって、前記ブラウンガス発生装置は、前記車両の「キャブレター」又は「電子式燃料噴射装置空気取り入れ口」に接続可能に構成されていることを特徴とするブラウンガス発生システム。

請求項14

請求項13に記載のブラウンガス発生システムにおいて、前記電源装置は、前記車両に搭載されている蓄電池であることを特徴とするブラウンガス発生システム。

技術分野

0001

本発明は、ブラウンガス発生システムに関する。

背景技術

0002

水素酸素とが2対1の混合比で混ざり合った状態の水素と酸素との混合ガスは、無公害エネルギーとして様々な分野で使用が検討されている。特に、自動車エンジン燃料として注目されている。このような水素と酸素との混合ガスは、ブラウンガスとも称されている。以下、本明細書では、このような混合ガスをブラウンガスと言うことにする。

0003

ブラウンガスを発生する装置としては、プラズマを利用したブラウンガス発生装置及び電気分解を利用したブラウン発生装置が知られているが、プラズマを利用したブラウンガス発生装置は、装置が大掛かりとなり、消費電力もきわめて大きいため、自動車エンジンのための燃料発生装置(以下では自動車用の燃料発生装置という。)として用いるには不向きである。このため、自動車用の燃料発生装置として用いるには電気分解を利用したブラウンガス発生装置が適している。電気分解を利用したブラウン装置は従来から種々提案されている(例えば、特許文献1及び非特許文献1参照。)。

0004

特許文献1には、電気分解を利用したブラウンガス発生装置についての記載がなれている。また、非特許文献1には、電気分解を利用したブラウン発生ガス発生装置を自動車に組み込んで自動車用の燃料発生装置として使用する例が記載されている。

0005

特開2008−13821号公報

先行技術

0006

ウォーターハイブリッド;水素・オンディマンド システム水を燃料として使用 [平成22年7月8日検索インターネット<URL:http//www.unique-shohin.com/water2car.htm>

発明が解決しようとする課題

0007

上記したように、電気分解を利用したブラウンガス発生装置は種々提案され、また、ブラウンガス発生装置を自動車用の燃焼発生装置として自動車に搭載することも実験的には行われているが、未だ実用化には至っていない。

0008

ブラウンガス発生装置が自動車用の燃焼発生装置としては実用化に至らない理由は、ブラウンガス発生装置を自動車用の燃料発生装置として用いるには様々な課題が残っているからである。例えば、電解槽内電解液に浸漬される電極正電極及び負電極)は、電触による劣化激しく短期間で使用不可となってしまうといった課題、電解液中を流れる電流の制御が適切に行われないため、必要以上の電流が流れて、電解液の温度上昇歯止めが効かず、電解液を貯留する電解槽の内部の圧力が高まって、やがては電解槽が破壊してしまうといった課題など、解決しなければならない課題は数多く存在する。このような理由から、ブラウンガス発生装置を自動車用の燃料発生装置として実用化することは未だなされていない。

0009

なお、このような課題は、ブラウンガス発生装置を自動車用の燃焼発生装置として実用化する場合だけに存在する課題ではなく、ブラウンガス発生装置を自動車以外の車両に用いる燃焼発生装置として実用化する場合、ブラウンガス発生装置を船舶に用いる燃料発生装置として実用化する場合、ブラウンガス発生装置をその他の用途に用いる燃料発生装置として実用化する場合にも存在する課題である。

0010

そこで本発明は、ブラウンガス発生装置を燃料発生装置として実用化することが可能なブラウンガス発生システムを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0011

[1]本発明のブラウンガス発生システムは、水を主成分とする電解液を貯留する電解槽と、前記電解液に浸漬されるように設けられ、耐電触性を有する正電極及び負電極と、前記電解槽の上端開口部を密閉する密閉蓋とを有し、電源装置を用いて前記正電極から前記負電極に電流を流すことにより前記電解液を電気分解してブラウンガスを発生させるブラウンガス発生装置と、前記正電極から前記負電極に流れる電流の値を所定値に制御する電流制御部とを備えることを特徴とする。

0012

このように、本発明のブラウンガス発生システムにおいては、正電極及び負電極は耐電触性を有している。このため、本発明のブラウンガス発生システムによれば、従来のブラウンガス発生装置が有する課題、すなわち、「電触による劣化が激しく短期間で使用不可となってしまうといった課題」を解決することができる。

0013

また、本発明のブラウンガス発生システムは、電流の値を所定値に制御する電流制御部を備えている。このため、本発明のブラウンガス発生システムによれば、従来のブラウンガス発生装置の有する他の課題、すなわち、「必要以上の電流が流れてしまい、電解液の温度上昇に歯止めが効かず、電解液を貯留する電解槽の内部の圧力が高まって、電解槽が破壊してしまうといった課題」を解決することができる。

0014

このように、本発明のブラウンガス発生システムによれば、従来のブラウンガス発生装置が有する上記2つの課題を解決することができる。従って、本発明のブラウンガス発生システムを、車両、船舶、その他の用途に用いる燃料発生装置として実用化することが可能となる。

0015

本発明のブラウンガス発生システムによれば、比較的少量のブラウンガスを燃料に混合するだけで著しい効果が得られる。例えば1500ccクラスの自動車に本発明のブラウンガス発生システムを適用する場合、本発明のブラウンガス発生システムから1秒間に数個の泡を発生させ、これらの泡をガソリンなどの燃料に混合するだけで、後述するように、著しく大きな燃費向上効果(例えば50%以上向上)及び著しく大きな有害ガス削減効果(例えば80%以上削減)が得られる。

0016

なお、本発明のブラウンガス発生システムにおいては、「所定値」には、「一定値(例えば5アンペア)」の他に「所定範囲(例えば4.5アンペア〜5.5アンペア)」も含まれるものとする。

0017

[2]本発明のブラウンガス発生システムにおいては、前記所定値は、2アンペア〜7アンペアの範囲内にあることが好ましい。

0018

このように、正電極から負電極に流れる電流の値を2アンペア〜7アンペアの範囲内にある所定値に制御することによって、安定した電気分解が可能となる。実験によれば、正電極から負電極に流れる電流の値が2アンペア未満の場合には電気分解が不十分となること、及び、正電極から負電極に流れる電流の値が7アンペアを超える場合には、電気分解が過剰となって電解液の温度が高くなり過ぎることが確認された。
なお、本発明のブラウンガス発生システムにおいては、所定値を4.5アンペア〜5.5アンペアとした場合に特に良好な結果が得られることが確認された。

0019

[3]本発明のブラウンガス発生システムにおいては、前記正電極及び前記負電極はそれぞれチタンが用いられ、さらに前記正電極はチタン材貴金属メッキが施されていることが好ましい。

0020

このように、正電極及び負電極にはそれぞれチタン材が用いられ、正電極にはさらに貴金属メッキが施されていることにより、耐電触性に優れた電極とすることができる。これにより、正電極及び負電極が電触によって劣化することを抑制でき、長期間の使用にも耐え得る電極とすることができる。それによって、本発明のブラウンガス発生装置の耐久性を向上させることができる。

0021

[4]本発明のブラウンガス発生システムにおいては、前記電解液の温度が設定温度以上にならないように前記電解液の温度を制御する温度制御部をさらに備えることが好ましい。

0022

これは、電流制御による温度の異常上昇の抑制に加えて、電解液の温度そのものの制御をも可能とするというものである。すなわち、本発明のブラウンガス発生システムにおいては、電解液の温度が異常に上昇することを防止するために、二重の対策が施されている。これによって、本発明のブラウンガス発生システムによれば、電解液の温度が異常に上昇することを確実に防止することができる。

0023

[5]本発明のブラウンガス発生システムにおいては、前記温度制御部は、前記電解液の温度が第1設定温度にまで上昇すると前記正電極から前記負電極に流れる電流を遮断し、その状態で前記電解液の温度が前記第1設定温度よりも低い第2設定温度にまで低下すると前記正電極から前記負電極に再び電流を流すことにより前記電解液の温度を制御することが好ましい。

0024

このような構成とすることにより、電解液の温度が第1設定温度より高い温度になるのを確実に防止することが可能となる。

0025

[6]本発明のブラウンガス発生システムにおいては、 前記第1設定温度は65℃〜75℃の範囲内にあり、前記第2設定温度は45℃〜55℃の範囲内にあることが好ましい。

0026

このように第1設定温度が65℃〜75℃の範囲内にあるため、電解液の温度が65度〜75度より高い温度になるのを確実に防止することが可能となる。また、このように第2設定温度が45℃〜55℃の範囲内にあるため、少し温度が下がればすぐに電気分解を再開することが可能となる。

0027

[7]本発明のブラウンガス発生システムにおいては、前記正電極は1枚の板状金属板で構成されているとともに前記負電極は2枚の板状金属板で構成されており、前記正電極及び前記負電極は、前記正電極を中心にして前記2枚の負電極が前記正電極に対して一定間隔を置いて前記正電極と対向するように配置されていることが好ましい。

0028

正電極及び負電極をこのような構成とすることによって、簡単な構成で効率のよい電気分解が可能となる。

0029

[8]本発明のブラウンガス発生システムにおいては、前記ブラウンガス発生装置は、大気圧の変化に応じて前記電解槽の内部の圧力を調整する圧力調整部を有することが好ましい。

0030

このような圧力調整部を設けることにより、電解槽内の圧力を適正な圧力に保持することができる。これにより、本発明のブラウンガス発生システムを、例えば、標高が高く大気圧が低い場所で使用した場合においても、電解槽内の圧力を適正な圧力に保持することができる。

0031

[9]本発明のブラウンガス発生システムにおいては、前記電解槽は金属製であり、前記密閉蓋は合成樹脂製であることが好ましい。

0032

このような構成とすることによって、仮に、電解槽内の圧力が何らかの原因で異常に高くなって電解槽が破裂するような場合を想定したときに、電解槽よりも強度的に低い密閉蓋のみが破壊されれば、破壊による損失を小さく抑えることができる。すなわち、密閉蓋を含む電解槽全体が金属(例えばステンレススチールなど)で構成されていると、破裂力逃げ場がなくなり、破壊力がより大きくなるおそれがあるが、密閉蓋を合成樹脂とすれば、密閉蓋の破損だけで済み、破壊による損失を小さく抑えることができる。

0033

[10]本発明のブラウンガス発生システムにおいては、前記電解液は、炭酸ナトリウム又は炭酸水素ナトリウムを水に溶解したものであって、前記炭酸ナトリウム又は前記炭酸水素ナトリウムの前記水に対する重量比が2%〜40%の範囲内にあることが好ましい。

0034

電解液がこのような成分で構成されていることによって電気分解を促進することができる。なお、電気分解を促進させる物質は他にも存在するが、炭酸ナトリウム又は炭酸水素ナトリウムは安価であるとともに安全性も高く容易に入手できるといった利点がある。

0035

[11]本発明のブラウンガス発生システムにおいては、前記電解液は、炭酸分が除去された状態で前記電解槽に貯留されていることが好ましい。

0036

これは、炭酸分が存在していると、当該炭酸分が電極(正電極及び負電極)を汚損して電極に対して悪影響を与えるからである。炭酸分が除去された状態は、電解液を加熱することにより形成することができる。

0037

[12]本発明のブラウンガス発生システムにおいては、前記ブラウンガス発生装置は、前記電解槽に貯留されている電解液が減少したときに前記電解液を自動的に補充可能な電解液補充機構をさらに有することが好ましい。

0038

このような電解液補充機構を設けることにより、電解槽の電解液が減少すると自動的に電解液が滴下して補充されるので、電解槽内の電解液を常時、適正レベルに保持することができる。これにより、ユーザーは電解槽内の電解液の量を殆ど気にする必要がなくなる。

0039

[13]本発明のブラウンガス発生システムにおいては、当該ブラウンガス発生システムは、車両に搭載するためのものであって、前記ブラウンガス発生装置は、前記車両の「キャブレター」又は「電子式燃料噴射装置空気取り入れ口」に接続可能に構成されていることが好ましい。

0040

このような構成とすることにより、本発明のブラウンガス発生システムを自動車エンジンなどの車両エンジン用の燃料発生装置として使用することができる。すなわち、本発明のブラウンガス発生システムにおけるブラウンガス発生装置に設けられているブラウンガス排出口は、車両にもともと搭載されているキャブレター又は電子式燃料噴射装置の空気取り入れ口に連結され、ブラウンガス排出口から排出されたブラウンガスは、エンジン内において、霧化されたガソリンなどの燃料とともに燃焼する。このように、霧化されたガソリンなどの燃料とともにブラウンガスを燃焼させることによって、燃費の向上が可能となるとともに、有害な排気ガスの排出量を削減することができる。

0041

[14]本発明のブラウンガス発生システムにおいては、 前記電源装置は、前記車両に搭載されている蓄電池であることが好ましい。

0042

このように、自動車などの車両にもともと搭載されている蓄電池(バッテリー)を本発明のブラウンガス発生システムの電源装置として使用することができるため、ブラウンガス発生システム専用の電源装置が不要となり、ブラウンガス発生システムを自動車に搭載する際に安価に搭載することができ、また、設置スペースも小さく抑えることができる。

図面の簡単な説明

0043

実施形態1に係るブラウンガス発生システム10の構成を示す図である。
ブラウンガス発生装置100における電解槽101の内部を説明するために示す図である。
正電極109及び負電極110,111を取り出して示す斜視図である。
実施形態1に係るブラウンガス発生システム10を自動車に搭載した場合を模式的に示す図である。
実施形態2に係るブラウンガス発生システム20におけるブラウンガス発生装置100を説明するために示す図である。

実施例

0044

以下、本発明の実施形態について説明する。

0045

[実施形態1]
図1は、実施形態1に係るブラウンガス発生システム10の構成を示す図である。実施形態1に係るブラウンガス発生システム10は、図1に示すように、ブラウンガス発生装置100と、ブラウンガス発生装置100に与える電流の値を所定範囲に制御する電流制御部200と、ブラウンガス発生装置100内の電解液108(図2参照。)の温度が設定温度以上とならないように制御する温度制御部300と、直流電源としての電源装置400とを有している。

0046

ブラウンガス発生装置100は、外観構成としては、水(純水)を主成分とする電解液108(図2参照。)を貯留する電解槽101と、電解槽101の上端開口部を密閉する密閉蓋102と、正電極用端子103及び負電極用端子104と、電解液108(図2参照。)を電解槽101内に供給する電解液供給口105と、電解液供給口105を開閉可能なキャップ105aと、標高の違いなどによる気圧変化に対応して電解槽101内の圧力を調整する圧力調整部106と、電気分解によって生成されたブラウンガスを排出するブラウンガス排出口107とを備えている。なお、圧力調整部106、正電極用端子103及び負電極用端子104、電解液供給口105及びブラウンガス排出口107は密閉蓋102に設けられている。

0047

このように構成されたブラウンガス発生装置100は、図1においては、大型に見えるが、実際の装置としては、x軸方向が70mm程度、y軸方向が150mm程度、z軸方向が170mm程度である。このため、ブラウンガス発生装置100を自動車のエンジンルームに装着する際には、小型車であっても十分に装着可能である。また、電流制御部200も小型なものであるため設置スペース的に何ら問題となるものではない。

0048

また、密閉蓋102は透明の合成樹脂が用いられている。なお、合成樹脂が透明であることは必須ではないが、電解槽101内部を目視可能とすることから、透明であることがより好ましい。また、密閉蓋102を合成樹脂としたのは、仮に、電解槽101の内部の圧力が何らかの原因で異常に高くなって電解槽101が破裂するような場合を想定したときに、電解槽101よりも強度的に低い密閉蓋102のみが破壊されれば、破壊による損失を小さく抑えることができるからである。すなわち、密閉蓋102を含む電解槽101全体が金属(例えばステンレススチールなど)で構成されていると、破裂力の逃げ場がなくなり、破壊力がより大きくなるおそれがあるが、密閉蓋102を合成樹脂とすれば、密閉蓋102の破損だけで済み、破壊による損失を小さく抑えることができる。

0049

また、圧力調整部106は大気圧の変化に対応して電解槽101内の圧力を調整して、電解槽101内の圧力を適正な圧力に保持するものである。例えば、標高が高く大気圧が低い場所では電解槽101内の圧力を逃がすように作動する。また、標高の違いだけではなく、電解槽101内の圧力が何らかの原因で高くなった場合にも、電解槽101内の圧力を逃がすように作動する。これにより、電解槽101内の圧力を適正な圧力に保持することができる。

0050

また、電流制御部200は、正電極109から負電極110,111(図2参照。)に流れる電流の値を所定値(例えば5アンペア)に制御するものである。このように、正電極109から負電極110,111bに流れる電流の値を所定値(例えば5アンペア)に制御することとしたのは、安定した電気分解を可能とするためである。なお、実験によれば、所定値を2アンペア未満の値にした場合に、電気分解が不十分となり、また、所定値を7アンペアを超える値にした場合には、電気分解が過剰となって、電解液の温度が高くなり過ぎることが確認された。

0051

自動車用の電源装置400が例えば15アンペアの電流供給能力がある電源装置である場合、電流制御部200は、正電極109から負電極110,111に流れる電流の値を、自動車用の電源装置400が有する電流供給能力(15アンペア)よりも低い所定値(例えば5アンペア)に制御する。

0052

また、温度制御部300は、電解槽101内に貯留されている電解液108(図2参照。)の温度を制御するサーモスタットである。すなわち、電解液108の温度が第1設定温度にまで上昇すると正電極109から負電極110,111に流れる電流を遮断し、その後電解液108の温度が第1設定温度よりも低い第2設定温度にまで低下すると正電極109から負電極110,111に再び電流を流すことにより電解液の温度を制御する。なお、第1設定温度は65℃〜75℃の範囲が好ましく、実施形態1に係るブラウンガス発生システム10においては、第1設定温度を70℃としている。また、第2設定温度は45℃〜55℃の範囲が好ましく、実施形態1に係るブラウンガス発生システム10においては、第2設定温度を50℃としている。

0053

このような温度制御部300を有することにより、電解液108の温度が70℃より高い温度になるのを確実に防止することが可能となる。

0054

なお、電解液108の温度制御は、電流制御部200による電流制御(電流の値を5アンペアに保持する制御)によっても可能となるが、電流制御による温度制御に加えて、電解液108の温度そのものの制御をも行うことにより、電解液108の温度が異常に上昇することを確実に防止することができる。すなわち、実施形態1に係るブラウンガス発生システム10においては、電解液108の温度が異常に上昇することを防止するために、二重の対策が施されている。これによって、実施形態1に係るブラウンガス発生システム10によれば、電解液108の温度が異常に上昇することを確実に防止することができる。

0055

図2は、ブラウンガス発生装置100における電解槽101の内部を説明するために示す図である。なお、図2図1におけるA−A線矢視断面図である。なお、図2において、図1同一構成要素には同一符号が付されている。

0056

また、図3は、正電極109及び負電極110,111を取り出して示す斜視図である。図2及び図3により、正電極109及び負電極110,111について詳細に説明する。電解槽101の内部には、電解液108に浸漬される、1枚の正電極109と、2枚の負電極110,111とが設けられている(図2参照。)。

0057

また、正電極109及び負電極110,111は、それぞれが板状の電極(図3参照。)であり、その材質としては耐電触性の部材が用いられている。耐電触性の部材としてチタン材が用いられ、正電極109はチタン材の表面にさらにプラチナメッキが施されている。このように、正電極109及び負電極110,111にはそれぞれチタン材が用いられ、正電極109にはその表面にさらに貴金属メッキが施されていることにより、耐電触性に優れた電極とすることができる。これにより、正電極109及び負電極110,111が電触によって劣化することを抑制でき、長期間の使用にも耐え得る電極とすることができる。なお、貴金属メッキとしては、例えば、プラチナメッキ、イリジウムメッキプラチナイリジウム合金メッキなどを例示することができる。

0058

また、正電極109及び負電極110,111は、図2及び図3に示すように、正電極109を中心として、2枚の負電極110,111を正電極109に対してそれぞれ一定間隔を置いて正電極109と平行に対向配置する。正電極109及び負電極110,111をこのような配置とすることにより、簡単な構成で効率のよい電気分解が可能となる。

0059

正電極109は、図3に示すように、上端側に水平突出部109aを有し、水平突出部109aには、ボルト通し孔109bが設けられている。このように構成された正電極109は、ボルト通し孔109bにボルト121(図2参照。)を通して、密閉蓋102の表面側でナット122(図2参照。)を締め付けることにより、密閉蓋102に取り付けることができる。なお、ボルト121とナット122は正電極用端子103としての役目も兼ねている。

0060

一方、負電極110,111は、図3に示すように、それぞれの上端側に水平突出部110a,111aを有し、これら水平突出部110a,111aには、ボルト通し孔110b,111bがそれぞれ設けられている。なお、負電極111における水平突出部111aのボルト通し孔111bは、図3においては目視できない位置にある。

0061

このように構成された負電極110,111は、負電極110における水平突出部110aのボルト通し孔110bと、負電極111における水平突出部111aのボルト通し孔111bとが一致するように、それぞれの水平突出部110a,111aを重ね合わせた状態で、ボルト通し孔110b,111bにボルト123(図2参照。)を通して密閉蓋102の表面側でナット124(図2参照。)を締め付けることにより、負電極110,111を密閉蓋102に取り付けることができる。なお、ボルト123とナット124は負電極用端子104としての役目も兼ねている。

0062

また、正電極109の下端側及び負電極110,111の下端側は、それぞれが合成樹脂などの絶縁性部材でなる電極支持部材112(図2参照。)で動き規制された状態で支持されている。電極支持部材112はその下端側に凸部112aが形成され、この凸部112aは、電解槽101の下端面に設けられた位置決め用突起101a、101b(図2参照。)によって動きが規制されている。このような構成であるため、正電極109及び負電極110,111は、それぞれの電極間の間隔と平行状態とが適正に保持され、かつ、電解槽101内において適正な位置に保持される。

0063

また、電解液108としては、水(蒸留水)に所定量の炭酸ナトリウムを溶解したものを用いる。なお、炭酸ナトリウムは水に対して重量比において2%程度に設定されていることが好ましいが、2%以上であってもよく、上限としては40%程度である。

0064

電解液108がこのような成分で構成されていることによって、電気分解を促進することができる。なお、電気分解を促進させる物質は他にも存在するが、炭酸ナトリウムは安価であるとともに安全性も高く容易に入手できるといった利点がある。

0065

また、電解液108は、炭酸分が除去された状態で電解槽101に貯留されていることが好ましい。これは、炭酸分が存在していると、当該炭酸分が電極(正電極109及び負電極110,111)を汚損して電極に対して悪影響を与えるからである。炭酸分が除去された状態は、電解液を加熱することにより形成することができる。

0066

また、実施形態1に係るブラウンガス発生システム10を寒冷地使用可能とする場合には、凍結防止剤として例えばエチレングリコールなどを所定量だけ電解液108に混入することが好ましい。なお、凍結防止剤の量は、個々の地域における最低気温に応じて適切に設定する。

0067

このように構成された実施形態1に係るブラウンガス発生システム10において、電源装置400からの電流は、電流制御部200によって5アンペアに制限された状態で正電極109から2つの負電極110,111に流れる。これにより、電解液108の電気分解が起こってブラウンガスが発生する。発生したブラウンガスはブラウンガス排出口107から排出される。なお、図1においては、ブラウンガス排出口107は、どこにも接続されていない状態が示されているが、実際には、ブラウンガス排出口107は、自動車のキャブレター又は電子制御式燃料噴射装置の空気取り入れ口に接続されており、ブラウンガス排出口107から排出されるブラウンガスはキャブレター又は電子制御式燃料噴射装置の空気取り入れ口に送り込まれるようになっている。

0068

図4は、実施形態1に係るブラウンガス発生システム10を自動車に搭載した場合を模式的に示す図である。実施形態1に係るブラウンガス発生システム10(以下では、「ブラウンガス発生システム10」という。)を自動車に搭載する場合においては、電源装置400としては、自動車にもともと搭載されている蓄電池(バッテリー)を使用することができる。ここでは、電源装置400は12ボルトの一般的な蓄電池であるとする。また、この場合、電源装置400のプラス(+)側端子と電流制御部200との間には自動車用の15アンペア用のヒューズ500を介在させている。

0069

また、ブラウンガス発生装置100に設けられているブラウンガス排出口107は、ブラウンガス供給パイプ510によってキャブレター又は電子制御式燃料噴射装置(ここではキャブレター520として説明する。)の空気取り入れ口に接続されている。具体的には、自動車のエアクリーナ530とキャブレター520の空気取り入れ口とを接続している空気供給用パイプ540にブラウンガス供給パイプ510を接続する。

0070

また、ブラウンガス発生システム10を始動するためのスイッチ(図示せず。)は、自動車のイグニションスイッチ(図示せず。)と連動するようにしておく。これにより、自動車のイグニションスイッチがオンとなってエンジンが始動すると、ブラウンガス発生システム10も始動する。すなわち、エンジンが動作している間は、電気分解が起こってブラウンガスが発生し、発生したブラウンガスは、ブラウンガス排出口107からブラウンガス供給パイプ510を通って、キャブレター520に供給されたのち、霧化されたガソリンとともにエンジン(図示せず。)に供給されるようになっている。

0071

なお、ブラウンガス発生システム10を図4に示すように自動車に搭載した場合、エンジンンの点火タイミングを通常よりも少し早めとなるように設定することが好ましい。これは、燃焼エネルギーの大きなブラウンガスが、霧化されたガソリンに混入された場合、通常の点火タイミングよりも少し早めに点火した方が、より効率的にエンジンが動作して、より大きなパワーを生み出すことができるからである。

0072

ブラウンガス発生システム10を図4に示すように自動車に搭載した場合は、ブラウンガス発生システム10を搭載しない場合に比べて様々な利点が得られることがわかった。これについて以下に説明する。

0073

ここでは、ある自動車メーカー(A社とする)における排気量が1300ccの自動車(第1の測定用車両という。)及び1800ccの自動車(第2の測定用車両という。)と、他の自動車メーカー(B社とする。)の排気量が1000ccの自動車(第3の測定用車両という。)とを用いて、ブラウンガス発生システム10を搭載しなかった場合と、ブラウンガス発生システム10を搭載した場合の両方について、燃費及び排気ガスの測定結果について説明する。

0074

なお、この実験に用いた3つの自動車(第1〜第3の測定用車両)は、ともにガソリンエンジンを搭載した自動車(ガソリン車という。)である。また、以下では、ブラウンガス発生システム10を搭載しない状態を「ブラウンガス発生システム非搭載」と表記し、ブラウンガス発生システム10を搭載した状態を「ブラウンガス発生システム搭載」と表記することとする。なお、「ブラウンガス発生システム搭載」の場合は、当然のことながら、ブラウンガスをエンジンに供給している状態であるとする。

0075

まず、第1の測定用車両を用いて「ブラウンガス発生システム非搭載」で、市街地走行及び長距離走行を行った場合(累計200km以上)の平均燃費は、ガソリン1リットルにつき「11.1km」であった。これに対に対して、第1の測定用車両を用いて「ブラウンガス発生システム搭載」で、市街地走行及び長距離走行(累計300km以上)を行った場合の平均燃費は、ガソリン1リットルにつき「18.8km」であった。このように、第1の測定用車両においては、「ブラウンガス発生システム搭載」の場合は「ブラウンガス発生システム非搭載」の場合に比べて、燃費がほぼ69%向上した。

0076

また、第1の測定用車両を用いて「ブラウンガス発生システム非搭載」で、一酸化炭素(CO)及び炭化水素(HC)の大気中への排出濃度を測定した結果、COは「0.35vol%」、HCは「289ppm」であった。これに対して、第1の測定用車両を用いて「ブラウンガス発生システム搭載」で、一酸化炭素(CO)及び炭化水素(HC)の大気中への排出濃度を測定した結果、COは「0.04vol%」、HCは「8ppm」であった。このように、第1の測定用車両においては、COはほぼ88%も削減され、HCは97%も削減された。

0077

次に、第2の測定用車両を用いて「ブラウンガス発生システム非搭載」で、市街地走行及び長距離走行を行った場合(累計200km以上)の平均燃費は、ガソリン1リットルにつき「11.7km」であった。これに対に対して、第2の測定用車両を用いて「ブラウンガス発生システム搭載」で、市街地走行及び長距離走行(累計200km以上)を行った場合の平均燃費は、ガソリン1リットルにつき「17.8km」であった。このように、第2の測定用車両においては、「ブラウンガス発生システム搭載」の場合は「ブラウンガス発生システム非搭載」の場合に比べて、燃費がほぼ52%向上した。

0078

また、第2の測定用車両を用いて「ブラウンガス発生システム非搭載」で、一酸化炭素(CO)及び炭化水素(HC)の大気中への排出濃度を測定した結果、COは「0.32vol%」、HCは「186ppm」であった。これに対して、第2の測定用車両を用いて「ブラウンガス発生システム搭載」で、一酸化炭素(CO)及び炭化水素(HC)の大気中への排出濃度を測定した結果、COは「0.05vol%」、HCは「45ppm」であった。このように、第2の測定用車両においては、COはほぼ84%も削減され、HCは76%も削減された。

0079

また、第3の測定用車両を用いて「ブラウンガス発生システム非搭載」で、市街地走行及び長距離走行を行った場合(累計200km以上)の平均燃費は、ガソリン1リットルにつき「12.5km」であった。これに対に対して、第3の測定用車両を用いて「ブラウンガス発生システム搭載」で、市街地走行及び長距離走行(累計300km以上)を行った場合の平均燃費は、ガソリン1リットルにつき「19.3km」であった。このように、第3の測定用車両においては、「ブラウンガス発生システム搭載」の場合は「ブラウンガス発生システム非搭載」の場合に比べて、燃費がほぼ54%向上した。

0080

また、第3の測定用車両を用いて「ブラウンガス発生システム非搭載」で、一酸化炭素(CO)及び炭化水素(HC)の大気中への排出濃度を測定した結果、COは「0.85vol%」、HCは「200ppm」であった。これに対して、第3の測定用車両を用いて「ブラウンガス発生システム搭載」で、一酸化炭素(CO)及び炭化水素(HC)の大気中への排出濃度を測定した結果、COは「0.07vol%」、HCは「70ppm」であった。このように、第3の測定用車両においては、COはほぼ91%も削減され、HCは65%も削減された。

0081

以上の例では、排気ガスに含まれる有害物質としては、一酸化炭素(CO)と炭化水素(HC)の測定結果について示したが、排気ガスに含まれるCO及びHC以外の有害物質として、例えば、硫黄酸化物SOx)及び窒素酸化物(NOx)についても測定したところ、その測定データはここでは示さないが、第1〜第3の測定車両のいずれにおいても、「ブラウンガス発生システム搭載」の場合は、大幅に削減することができることが確かめられた。

0082

このように、ブラウンガス発生システム10を搭載することにより、排気ガスに含まれる有害物質を大幅に少なくすることができるのは、燃焼性能の高いブラウンガスを混入させることによって、ガソリンが完全燃焼に近い状態で燃焼するからであると考えられる。

0083

また、「ブラウンガス発生システム搭載の場合」は、エンジン音も静かになることも確かめられた。これも、燃焼性能の高いブラウンガスを混入させることによって、ガソリンが完全燃焼に近い状態で燃焼するからであると考えられる。

0084

ところで、ブラウンガス発生システム10において、電解槽101に貯留されている電解液108は徐々に減少して行くこととなるが、初期状態において電解槽101の電解液108の量を適正レベル(上限レベル)まで満たした状態にしておけば、一般的な自動車においては、1000km程度の走行が可能である。なお、電解液を補充する際は、電解液供給口105のキャップ105aを開いて電解液供給口105から所定量を補充すればよい。

0085

[実施形態2]
実施形態2に係るブラウンガス発生システム20においては、ブラウンガス発生装置100における電解槽101内の電解液108を適正な量に保持するために、電解液の補充を自動的に行うことができる電解液補充機構を設けるようにしている。

0086

図5は、実施形態2に係るブラウンガス発生システム20におけるブラウンガス発生装置100を説明するために示す図である。図5図4においてブラウンガス発生装置100のみを取り出して示す図であり、かつ、ブラウンガス発生装置100の一部を切り欠いて拡大して示している。図5において、図4と同一構成要素には同一符号が付されている。なお、実施形態2に係るブラウンガス発生システム20(以下では、「ブラウンガス発生システム20」という。)においても、電源装置400、ヒューズ500及び電流制御部200などが設けられおり、図4と同様に配線されているが、図5においてはこれら各構成要素の図示は省略されている。

0087

ブラウンガス発生システム20におけるブラウンガス発生装置100は、図5に示すように、電解液の補充を自動的に行うことができる電解液補充機構130を有している。

0088

電解液補充機構130は、電解液108を蓄えておくための補助タンク131と、補助タンク131の下端部に設けられた電解液排出口131aと電解槽101側の電解液供給口105とを接続する電解液供給パイプ132とを有している。電解液供給パイプ132は、その先端部132aが電解槽101の所定位置となるように設けられている。すなわち、電解槽101内における電解液108の適正レベル(上限レベル)をL1とすれば、電解液供給パイプ132の先端部132aの位置は、電解液108の適正レベルL1となるように設定しておく。また、補助タンク131には、十分な量の電解液108を貯留した状態としておく。

0089

このような補助タンク131を設けることにより、電解槽101内の電解液108が減少すると補助タンク131から電解液が電解槽101内に自然に滴下するので、電解槽101内の電解液108が補充される。このため、電解槽101内の電解液108は、常時、適正レベルL1を保持することができる。これにより、ユーザーは電解槽101内の電解液108の量を殆ど気にする必要がなくなる。

0090

ブラウンガス発生システム20がブラウンガス発生システム10と異なるのは、電解液補充機構130を設けた点だけであり、その他は、ブラウンガス発生システム10と同様であるので、燃費及び排気ガスの測定結果などについては説明を省略する。

0091

以上、本発明を上記の実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。その趣旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば、次のような変形実施も可能である。

0092

(1)上記各実施形態では、ブラウンガス発生システム10又はブラウンガス発生システム20をガソリン車に装着した場合を例示したが、ディーゼルエンジンを搭載した自動車(ディーゼル車という。)にも装着可能である。ここでは、燃費及び排気ガスの具体李的な測定結果については省略するが、ある自動車メーカーにおける排気量が2650ccのディーゼル車において、「ブラウンガス発生システム搭載」の場合と「ブラウンガス発生システム非搭載」の場合の両方で、燃費及び黒鉛削減率などを測定した結果、「ブラウンガス発生システム搭載」の場合は、「ブラウンガス発生システム非搭載」の場合に比べて、燃費の向上が図れるとともに黒煙の削減も図れることが確かめられた。

0093

(2)上記各実施形態では、ブラウンガス発生システム10又はブラウンガス発生システム20を自動車に搭載する場合において、ブラウンガス発生装置100は1台であったが、例えば、排気量が数千ccといった大型自動車などにおいては、ブラウンガス発生装置100を複数台(たとえば3台とする。)を並列接続し、3台のブラウンガス発生装置100それぞれに5アンペアの電流を流すようにし、かつ、3台のブラウンガス発生装置100の各ブラウンガス排出口107から排出されるブラウンガスを1つにまとめてキャブレター520(図4参照。)の空気取り入れ口に供給するように構成してもよい。このような構成とすることで、排気量の大きな自動車であっても、排気量の大きさに見合った量のブラウンガスを供給することができる。

0094

(3)上記実施形態では、自動車に搭載されている12ボルトの蓄電池を電源装置400として使用した場合を例示したが、24ボルトの蓄電池を搭載している自動車の場合には、当該24ポルトの蓄電池を本発明のブラウンガス発生システムの電源装置400として使用することが可能である。

0095

(4)上記各実施形態では、本発明のブラウンガス発生システムを一般の自動車に搭載した場合を例示したが、本発明のブラウンガス発生システムは、ハイブリッド自動車にも適用可能となるものである。これにより、ハイブリッドシステムにおける燃費向上効果と、本発明のブラウンガス発生システムにおける燃費向上効果とが相加されることになる。

0096

(5)上記各実施形態では、本発明のブラウンガス発生システムを自動車に搭載した場合を例示したが、本発明のブラウンガス発生システムは、自動車だけでなく、内燃機関を利用した他の車両(例えば、自動二輪車バストラックディーゼル列車など)、内燃機関を利用した船舶などの輸送機器に広く適用可能となるものである。また、クレーンショベルなどの建設機器にも適用可能となるものである。さらにまた、家庭用、業務用のボイラー火力発電所のボイラー、ゴミ焼却炉などの燃焼装置全般にわたって適用可能となるものである。

0097

10,20・・・ブラウンガス発生システム、100・・・ブラウンガス発生装置、101・・・電解槽、102・・・密閉蓋、103・・・正電極用端子、104・・・負電極用端子、105・・・電解液供給口、106・・・圧力調整部、107・・・ブラウンガス排出口、108・・・電解液、109・・・正電極、110,111・・・負電極、130・・・電解液補充機構部、131・・・補助タンク、132・・・電解液供給パイプ、200・・・電流制御部、300・・・温度制御部、400・・・電源装置

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

関連する公募課題

該当するデータがありません

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

  • 愛三工業株式会社の「 エンジンシステム」が 公開されました。( 2019/09/19)

    【課題】EGR弁の異常を解消するタイミングで、必要な開度へEGR弁を開弁させる時間を短縮し、異常を解消するための動作性を向上させること。【解決手段】エンジンシステムは、インジェクタ25と、エンジン1の... 詳細

  • 株式会社ジャパンエンジンコーポレーションの「 舶用流体ポンプおよびその制御方法」が 公開されました。( 2019/09/12)

    【課題】流体を加圧して吐出する際のピストンの移動量を、コストの増大を抑制しながら精度良く制御できる舶用流体ポンプおよびその制御方法を提供すること。【解決手段】本発明の一態様である舶用流体ポンプは、作動... 詳細

  • トヨタ自動車株式会社の「 変速制御装置」が 公開されました。( 2019/09/12)

    【課題】ターボラグによる車両の駆動力の低下を抑制することができる変速制御装置を提供すること。【解決手段】変速制御装置は、過給機付エンジン1および無段変速機3を備える車両の変速制御装置であり、非過給域か... 詳細

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

関連する挑戦したい社会課題一覧

この 技術と関連する公募課題

該当するデータがありません

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ