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技術 静電気除去装置およびその方法

出願人 合同会社堀高
発明者 堀江幸男
出願日 2014年11月27日 (4年7ヶ月経過) 出願番号 2014-240274
公開日 2015年12月21日 (3年6ヶ月経過) 公開番号 2015-230894
状態 拒絶査定
技術分野 静電気の除去 車両用電気・流体回路
主要キーワード ヨリ線 アーシング 負電気 導電性バンド 同時装着 地面状態 大気汚染源 エンジンクーラント
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (20)

課題

車両の燃費向上を図ること。

解決手段

静電気除去装置であって、車両内において、絶縁材料で形成されたエンジン吸気管の外面に対して電気的に接続する第1接続部と、車両内において、絶縁材料で形成されたエンジンクーラント流路管の外面に対して電気的に接続する第2接続部と、車両内において、絶縁材料で形成されたエンジンオイル流路管の外面に対して電気的に接続する第3接続部と、第1乃至第3接続部と車両内に設けられたバッテリマイナス端子とを並列に接続する第1乃至第3導線と、を備えた。

概要

背景

上記技術分野において、特許文献1には、エンジン補器類電子部品の性能の効率化および安定化を図るため、電気石セラミック体から露出させた一方の導線バッテリマイナス極端子配線し、他方の導線を車両の金属部分に取り付ける技術が開示されている。

特許文献2には、内燃機関燃料系吸気系、および排気系の各部品間に発生する逆起電力静電気を除去するための技術が開示されている。配線材の一端20aがバッテリ5のマイナス端子5aに接続され、他端20kが車両本体に接続され、一端20aと他端20kの間に燃料系部品13、吸気系部品15、排気系部品16を接続すると共に、所定の電位差を印加する電位差発生器30を接続している。

概要

車両の燃費向上をること。静電気除去装置であって、車両内において、絶縁材料で形成されたエンジン吸気管の外面に対して電気的に接続する第1接続部と、車両内において、絶縁材料で形成されたエンジンクーラント流路管の外面に対して電気的に接続する第2接続部と、車両内において、絶縁材料で形成されたエンジンオイル流路管の外面に対して電気的に接続する第3接続部と、第1乃至第3接続部と車両内に設けられたバッテリのマイナス端子とを並列に接続する第1乃至第3導線と、を備えた。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

車両内において、絶縁材料で形成されたエンジン吸気管の外面に対して電気的に接続する第1接続部と、前記車両内において、絶縁材料で形成されたエンジンクーラント流路管の外面に対して電気的に接続する第2接続部と、前記車両内において、絶縁材料で形成されたエンジンオイル流路管の外面に対して電気的に接続する第3接続部と、前記第1乃至第3接続部と前記車両内に設けられたバッテリマイナス端子とを並列に接続する第1乃至第3導線と、を備えた静電気除去装置

請求項2

前記第1乃至第3導線は、前記第1乃至第3接続部と前記車両内に設けられたバッテリのマイナス端子とをそれぞれ直接接続する請求項1に記載の静電気除去装置。

請求項3

前記第1乃至第3接続部から前記バッテリのマイナス端子に電流が流れるように、前記第1乃至第3導線の各導線に整流素子を介在させたことを特徴とする請求項1または2に記載の静電気除去装置。

請求項4

前記第1接続部は、前記エンジン吸気管の絶縁材料製外面に対して接触する第1導電性バンドであり、前記第2接続部は、前記エンジンクーラント流路管の絶縁材料製外面に対して接触する第2導電性バンドであり、前記第3接続部は、前記エンジンオイル流路管の絶縁材料製外面に対して接触する第3導電性バンドである請求項1乃至3のいずれか1項に記載の静電気除去装置。

請求項5

車両内のエンジン吸気管の絶縁材料製外面と、前記車両内のエンジンクーラント流路管の絶縁材料製外面と、前記車両内のエンジンオイル流路管の絶縁材料製外面と、をそれぞれ、第1乃至第3導線を用いて、前記車両内に設けられたバッテリのマイナス端子に並列に接続させる静電気除去方法

技術分野

0001

本発明は、静電気除去装置およびその方法に関する。

背景技術

0002

上記技術分野において、特許文献1には、エンジン補器類電子部品の性能の効率化および安定化を図るため、電気石セラミック体から露出させた一方の導線バッテリマイナス極端子配線し、他方の導線を車両の金属部分に取り付ける技術が開示されている。

0003

特許文献2には、内燃機関燃料系吸気系、および排気系の各部品間に発生する逆起電力静電気を除去するための技術が開示されている。配線材の一端20aがバッテリ5のマイナス端子5aに接続され、他端20kが車両本体に接続され、一端20aと他端20kの間に燃料系部品13、吸気系部品15、排気系部品16を接続すると共に、所定の電位差を印加する電位差発生器30を接続している。

先行技術

0004

特開2009−181694号公報
特開2004−162580号公報

発明が解決しようとする課題

0005

上記特許文献1は、特殊な電気石セラミック体を用いており、かつ、電撃ショックの防止を図るために、バッテリのマイナス端子と車両の金属部分との間で静電気の中和を図るものであるが燃費向上の効果はなかった。
一方、特許文献2に記載の技術は、有害排気成分の低減を目的としており、排気系部品と配線材の接続を必須の構成要件としている。また、電位差発生器を必須構成としている。段落0026には、「一般にエンジンおよび補機類の間には固有の電位差が存在しているので、極力この電位差を利用することとし、経年変化等でこの固有の電位差が利用できなくなった場合に外部電力を利用するようにしてもよい」と記載されている。つまり、バッテリの電力を用いて部品間の電位差を発生させ、電流を供給している。このような構成の場合、メーカー電気的設計を崩すことになるので、電気工学の知識がない場合は行うべきでない。また、エンジンのトータルバランス崩れ、性能低下を引き起こす場合も多かった。

0006

本発明の目的は、上述の課題を解決する技術を提供することにある。

課題を解決するための手段

0007

上記目的を達成するため、本発明に係る静電気除去装置は、
車両内において、絶縁材料で形成されたエンジン吸気管の外面に対して電気的に接続する第1接続部と、
前記車両内において、絶縁材料で形成されたエンジンクーラント流路管の外面に対して電気的に接続する第2接続部と、
前記車両内において、絶縁材料で形成されたエンジンオイル流路管の外面に対して電気的に接続する第3接続部と、
前記第1乃至第3接続部と前記車両内に設けられたバッテリのマイナス端子とを並列に接続する第1乃至第3導線と、
を備えた。

0008

上記目的を達成するため、本発明に係る静電気除去方法は、
車両内のエンジン吸気管の絶縁材料製外面と、前記車両内のエンジンクーラント流路管の絶縁材料製外面と、前記車両内のエンジンオイル流路管の絶縁材料製外面と、をそれぞれ、第1乃至第3導線を用いて、前記車両内に設けられたバッテリのマイナス端子に並列に接続させる。

発明の効果

0009

本発明によれば、車両内の電気的なバランスを崩すことなく車両の燃費を向上させることができる。

図面の簡単な説明

0010

本発明の第1実施形態に係る静電気除去装置の構成を示す図である。
本発明の第2実施形態に係る静電気除去装置の構成を示す図である。
本発明の第2実施形態に係る接続部が装着された吸気管の近傍を示す断面図である。
本発明の第2実施形態に係る流路管内部における静電気発生モデルを説明する図である。
本発明の第2実施形態に係る負の電位を印加した場合の正負電荷挙動モデルを説明する図である。
本発明の第2実施形態に係る第1比較例の装置構成を説明する図である。
本発明の第2実施形態に係る第2比較例の装置構成を説明する図である。
本発明の第2実施形態に係る第2比較例の効果を示すテーブルである。
本発明の第2実施形態に係る第3比較例の装置構成を説明する図である。
本発明の第2実施形態に係る第3比較例の効果を示すテーブルである。
本発明の第3実施形態に係る静電気除去装置の構成を説明する図である。
本発明の第3実施形態に係る静電気除去装置の効果を説明するための比較例を示すテーブルである。
本発明の第3実施形態に係る静電気除去装置の効果を説明するための比較例を示すテーブルである。
本発明の第3実施形態に係る静電気除去装置の効果を示すテーブルである。
本発明の第3実施形態に係る静電気除去装置の各種自動車におけるトルクアップ感および燃費向上率を示すテーブルである。
本発明の第4実施形態に係る静電気除去装置の構成を示す図である。
本発明の第5実施形態に係る静電気除去装置の構成を示す図である。
本発明の第6実施形態に係る静電気除去装置の構成を示す図である。
本発明の第5実施形態および第6実施形態に係る静電気除去装置の効果を示す図である。

実施例

0011

以下に、本発明を実施するための形態について、図面を参照して、例示的に詳しく説明記載する。ただし、以下の実施の形態に記載されている、構成、数値、処理の流れ、機能要素などは一例に過ぎず、その変形や変更は自由であって、本発明の技術範囲を以下の記載に限定する趣旨のものではない。

0012

[第1実施形態]
本発明の第1実施形態としての静電気除去装置100の構成について図1を用いて説明する。静電気除去装置100は、接続部101、102、103、導線104、105、106を含む。
接続部101は、車両内150のエンジン152の吸気管151の外面に対して電気的に接続する。接続部102は、車両150内のエンジンクーラント流路管153の外面に対して電気的に接続する。接続部103は、車両150内のエンジンオイル流路管154の外面に対して電気的に接続する。そして、導線104、105、106は、接続部101、102、103と車両150内に設けられたバッテリ155のマイナス端子とを並列に接続する。

0013

以上の構成により、車両内で発生した静電気を効率的かつ効果的に除去することができ、車両の燃費を向上させることができる。

0014

[第2実施形態]
本発明の第2実施形態としての静電気除去装置200について、図2を用いて説明する。

0015

車両内のエンジン210は、燃焼室211と点火プラグ212とピストン213とシリンダ214とクランク機構215とで構成されている。点火プラグ212は導線を介して点火コイル230に接続され、点火コイル230は導線を介してバッテリ220のプラス端子221に接続されている。なお、本実施形態では点火プラグ212を使用する内燃機関に適用した例について説明するが、本発明はディーゼルエンジンにも適用可能である。

0016

燃焼室211は絶縁材料で形成した吸気管242を介してエアクリーナ241と接続されている。大気から取り込まれた空気は図示しない燃料タンクから供給された燃料と混合されて燃焼室211に導入される。燃焼室211の外周には燃焼室211を冷却するためのエンジンクーラント循環部216が設けられ、絶縁材料で形成したエンジンクーラント流路管252を介してラジエータ251と接続されている。またクランク機構215および燃焼室211のピストン213とシリンダ214を潤滑するため、絶縁材料で形成したエンジンオイル流路管262を介してエンジン210にオイルポンプ261が接続されている。

0017

点火プラグ212は高電圧を生成する点火コイル230と導線で接続され、点火コイル230はバッテリ220のプラス端子221に導線で接続されている。また点火プラグ212の電流が効率的に流れるように、エンジン210とバッテリ220のマイナス端子222がアース線223を介して接続されている。

0018

静電気除去装置200は、接続部(クランプ)としての導電性バンド204、205、206と導線207、208、209とを含む。導電性バンド204は、エンジン210の吸気管242の外面に対して電気的に接続される。導電性バンド205は、エンジンクーラント流路管252の外面に対して電気的に接続される。導電性バンド204、205、206は絶縁性の吸気管242、エンジンクーラント流路管252、エンジンオイル流路管262の外面を全周にわたって覆う所定の幅(例えば、14mm)と厚みを有する金属製の帯である。導電性バンド206は、エンジンオイル流路管262の外面に対して電気的に接続される。ここで「電気的に接続される」の意味は、電荷が移動可能に接続されるという意味である。導線207、208、209は低抵抗の材料で形成され、導電性バンド204、205、206とバッテリ220のマイナス端子222とを並列に接続する。

0019

図3は導電性バンド204が装着された吸気管242の近傍を示す断面図である。導電性バンド205が装着されたエンジンクーラント流路管252および、導電性バンド206が装着されたエンジンオイル流路管262についても、同様の構成であるため、ここでは、代表的に吸気管242について説明する。なお、吸気管242の内部において、エンジン動作中、燃焼用空気高速で流れている。

0020

以下、本実施形態の構成に想到した経緯を、順をおって説明し、その後上記構成により得られた作用効果について、得られたデータに基づき説明する。

0021

内燃機関の燃費効率を低下させる大きな理由として内燃機関内で不可避的に発生する静電気によるエンジン効率低下があった。そのため上記特許文献に示すような各種静電気対策がなされてきた。しかしながら静電気対策による効果はある程度認められるものの、そのエンジン効率向上(燃費向上)の成果満足できるものではなかった。

0022

その理由として、本発明者はそれらの静電気対策はいずれも内燃機関に発生する静電気の挙動を十分に把握してなされたものではなく、また静電気対策を十分効果的に行っていなかったからであろうと推測した。

0023

そこで本発明者は実車による走行テストを鋭意行い静電気の挙動を把握すると共に、不可避的に発生する静電気を単に低減する(中和する)のではなくどのようにすれば静電気を十分効果的に除去できるか検討することが重要と考えた。

0024

本発明者が内燃機関の燃費向上という課題を解決するために特に注目したのは以下の4点である。

0025

高速で往復運動するピストンはシリンダ内壁摩擦を起こし、これにより大きな静電気を発生することが知られている。発生した静電気は静電気摩擦を引き起こし、これによりエンジン効率が大きく低下する。また発生した静電気(特に正電荷)は燃焼室における不完全燃焼を引き起こす問題がある。この不完全燃焼は有害汚染物質を生成し大気汚染源となる。本発明者は燃焼室で問題となるのが主に正電荷であることに注目した。

0026

一方、内燃機関では吸気管を介して空気を取り込み混合ガス燃料として燃焼室に導入している。吸気管を流れる高速流体は電気を帯びやすく(流動帯電現象)、特に絶縁材料で形成した吸気管の場合、帯電列から推測できるように通常空気側が正電気を帯び、吸気管の内壁負電気を帯びる。吸気管を通過中に正電気を帯びた空気はこの正電気を燃焼室に直接持ち込む。本発明者は吸気管内部で発生する正電気が燃焼室に直接導入されることに注目した。

0027

さらに内燃機関ではエンジン本体を冷却するためにエンジンクーラントが使用される。このエンジンクーラントは高温を発生する燃焼室の周囲を循環冷却する構成となっている。空気と同様にクーラントの場合も、帯電列から推測できるように絶縁材料で形成したエンジンクーラント流路管の内壁が負電気を帯び、クーラント側が正電気を帯びる。この正電気は直接燃焼室に導入されるものではないが、本発明者は燃焼室の外周近傍を循環することに注目した。

0028

またさらにエンジン本体においては高速往復運動および高速回転運動による動摩擦を低減するためにエンジンオイルを使用している。このエンジンオイルも同様に流動帯電を引き起こし、帯電列から推測できるように絶縁材料で形成したエンジンオイル流路管の内壁が負電気を帯び、エンジンオイル側が正電気を帯びる。本発明者はエンジンオイルに帯電した正電気がエンジン本体に直接導入されることに注目した。

0029

燃焼室内の正電気をできるだけ低減することがエンジン効率を高めることに寄与することは推測できる。また燃焼室周囲を循環する正電気を帯びたクーラントが燃焼室内の正電気あるいは負電気に影響を与え、これが静電気摩擦および不完全燃焼をもたらすであろうことも推測できる。

0030

そこで以上の4点をふまえ、上記課題を解決すべく、内燃機関の中心であるエンジン本体および3つの流路管内に発生する4つの静電気だけに対象をしぼることにした。

0031

図4は流路管内部における静電気発生モデルを説明する図である。図4において、吸気管242は絶縁材料で形成されている。ここでは流動物質として空気を用いて説明するがクーラントやエンジンオイルの場合も基本的に同じである。

0032

空気が管内を図の左側から右側に高速で流れると、管内壁気体による摩擦で流動帯電現象が引き起こされる。通常、管内壁は負の電気を帯び、空気は正の電気を帯びる。流動摩擦により管内壁近傍で正の電荷と負の電荷が発生する現象がたえず継続しているために管内壁側は常に負に帯電する。一方、空気は全体としては正電気を帯びることになり管内を右方向に移動するので正電荷を持つ粒子は右方に移動する。図4にはプラスマイナス記号で管内壁および流動する空気の帯電状態を模式的に示してある。

0033

図5は吸気管242における静電気除去モデルを説明する図である。図5において、吸気管242の外周に、導線207でグランドに接続された導電性バンド204が装着されると、左方から流れてきた全体として正に帯電した空気は、導電性バンド204で覆われた流路管内壁近傍において負の電荷が提供される。導電性バンド204はグランドに接地されているため、絶縁材料すなわち誘電体材料で形成した吸気管242の内壁は電位0になるように静電誘導される。

0034

図4および図5の正負電荷挙動モデルは静電気力学では特に目新しいものではない。しかし本発明者は、内燃機関の静電気利用の観点から次の点に着目した。すなわち導電性バンド204を装着した管内壁近傍では静電誘導に基づき負の電荷をたえず流動空気側に注入できる可能性がある。また導電性バンド204を装着した領域の下流の管内壁は負に帯電しているため、空気中の負の電荷を持つ粒子は下流の管内壁にすぐには付着できない(負の電荷が中和する緩和時間が長くなる)であろうと推論できる。以上のことから、導電性バンドを使用すれば、流路管を流れる空気側に一定量の負電荷を安定して供給できる可能性がある。

0035

そこで導電性バンド装着とエンジン効率の因果関係を調べるために、導電性バンドを使用した各種走行テストにおけるパワーアップ感を詳しく比較することにした。走行テストの車両としてメーカー2の車種Cを使用した。燃料はガソリン排気量は2000ccである。

0036

イヤと地面間で発生する接触摩擦、空気との接触による流動摩擦および車両内で発生する高速機械運動による動摩擦で不可避的に発生する静電気を中和(放電緩和)するために、バッテリのマイナス端子は通常ボディ直接接続されている。

0037

ところが走行テスト比較中、エンジン210をバッテリのマイナス端子222でアーシングし、導電性バンド204を直接ボディに接続した場合のパワーアップ感は「かなりアップ感がある」という判定であった。一方、エンジン210をバッテリのマイナス端子222でアーシングするのは同じであるが、ボディにマイナス端子を接続せずに導電性バンド204をマイナス端子222に直接接続した場合のパワーアップ感は「顕著なアップ感がある」という判定であった。パワーアップ感にはっきりとした差異が出たのである。

0038

(第1比較例)
そこで本発明者はこの特異な現象の原因を探るべく単純な構成で走行テストを行った。以下に本実施形態の第1比較例としての静電気除去装置600について、図6を用いて説明する。内燃機関は図2に説明した構成と基本的に同じであるので説明を省略する。

0039

図6において、内燃機関内の吸気管242に装着した導電性バンド204から2つの導線604、605を引き出す。エンジンクーラント流路管252に装着した導電性バンド205から2つの導線606、607を引き出す。エンジンオイル流路管262に装着した導電性バンド206からそれぞれ2つの導線608と609とを引き出す。一方のそれぞれをバッテリ220のマイナス端子222に、他方のそれぞれを4Ωの抵抗610の一方に接続し、他方を、導線611を介してプラス端子221に接続している。またマイナス端子222は図示しないエンジン210と接続されている。4Ωの抵抗610を介しているのでプラス端子221側から4Aの電流が流れる(50W程度)。この電流値運転中の車両における通常の電流値と考えてよい。

0040

この走行テストの場合、トルク、燃費共に向上がなかった。バッテリ220は約12Vの電位を持っており、電気回路的に大部分の電圧降下は抵抗610で引き起こされる。導線605、607、609とマイナス端子222間の抵抗は純銅の導線で計算すると0.01Ω程度であり各導線による電圧降下は微小である。ここで、走行テストに使用した導線は、Metalcap(登録商標)製のBWFタイプの銅線ヨリ線)であり、バッテリへ接続する部分は、導体断面積12mm2であり、クランプへ接続する部分は、導体断面積1.5mm2である。

0041

すなわち導電性バンド204、205、206の電位はほぼとみなしてよい。3つの接続部の電位がほぼ零であるならばパワーアップ感が全くないというのは理解しがたい。なぜならエンジン210をバッテリのマイナス端子222でアーシングし、導線207、208、209を直接マイナス端子(零電位)に接続した構成における走行テストの場合、「顕著なアップ感がある」という判定であったからである。

0042

本発明者は上記パワーアップ感が全くない理由を以下のように考察した。流路管内に発生する正負の電荷量は管内を流れる物質に依存する。帯電しやすい物質でも流体を流れる電流値として大きくてミリアンペア通常マイクロアペア程度であり電流値としては極めて微小である。本実施形態における走行テストの場合、4Aの大電流が流れる導線と極めて微小な電流を対象とする導電性バンド204,205,206が直接接続されたことにより、4Aの大電流が発生し、図5で説明したような正負電荷の挙動モデルが当てはまらない現象が引き起こされたのであろうと推測した。

0043

この推測が正しいとすれば、3つの導電性バンドを直接ボディに接続した場合のパワーアップ感と、3つの導電性バンドをマイナス端子222に接続した場合のパワーアップ感がはっきり違うことも説明できるのである。

0044

周知のように、運転中の車両は内燃機関だけでなく、タイヤと地面間の接触摩擦、大気による流動摩擦、高速機械運動による動摩擦により大量の静電気を発生している。そのため通常ボディには正電荷が蓄積される(ただしタイヤ摩擦の場合、砂漠雨道雪道アスファルト道など地面状態に大きく依存する)。そのため車内空間アーシング、ボディアーシングに加え地面に対するアーシングが取られている。

0045

3つの導電性バンドを直接ボディに接続した場合、ボディ側で発生した大量の静電気(正電荷)が3つの導線を介してそれぞれの導電性バンド側に流入し、これにより導電性バンドが本来の効果を発揮することを妨害したと推測できる。さらには車両に発生する各種高周波電流表皮効果により導電性バンドまで伝播し、その影響で導電性バンドが本来の効果を出せなくなってしまった可能性も考えられる。例えばエンジン本体近傍のオールタネータで発生される高周波電流が想起される。

0046

以上の考察から、内燃機関の微小な正負電荷を発生する流路管に導電性バンドを装着して効果的な静電誘導を行いたい場合、導電性バンド側とボディ側とを直接接続せず、バッテリのマイナス端子に接続することが有効である。また各導線の抵抗を低く取り、各導線に流れる電流が効率的にバッテリのマイナス端子側に流れるようにまた各電線間の電気的干渉をなくすることも有効である。第2実施形態の適用は以上の考察からなされたものである。

0047

次にどのように導電性バンドを使用するかまたどのような形状の導電性バンドが最適なのかという問題がある。

0048

そこで、本実施形態による走行テスト結果をふまえ、導電性バンドの装着場所を3つの流路管(吸気管、エンジンクーラント流路管およびエンジンオイル流路管)の中から組み合わせてパワーアップ感のデータを収集した。

0049

(第2比較例)
図7は本実施形態の第2比較例の静電気除去装置を説明する図である。本例は3つの流路管の中で1つのみに導電性バンドが装着された構成である。内燃機関は図2に説明した構成と基本的に同じであるので説明を省略する。

0050

図7において、図7(a)は導電性バンド204を吸気管242のみに装着した場合である。導電性バンド204が吸気管242に装着され、導電性バンド204は導線207を介してバッテリ220のマイナス端子222に接続される。エンジンクーラント流路管252とエンジンオイル流路管262には導電性バンドは装着されない。図7(b)は導電性バンド205をエンジンクーラント流路管252のみに装着した場合である。吸気管242とエンジンオイル流路管262には導電性バンドは装着されない。図7(c)は導電性バンド206をエンジンオイル流路管262のみに装着した場合である。吸気管242とエンジンクーラント流路管252には導電性バンドは装着されない。

0051

上記3つの構成の静電気除去装置を内燃機関に適用して得られた結果を図8に示す。

0052

図8において、最もパワーアップ感があるのは吸気管に装着した場合であり、他の2つの場合は変化がなかった。上記比較テストによれば3つの流路管の中で最も重視すべきものは吸気管である。このことは帯電列から推測されることである。空気が最も正の電荷を帯びやすく、次が水を含むクーラント、三番目がエンジンオイルと考えられる。

0053

図8に示すように単独で導電性バンドを使用した場合に得られたパワーアップ感に比べ、3つの流路管に3つの導電性バンドを同時に装着した場合のパワーアップ感が増していた。したがって導電性バンドを同時装着することによりパワーアップ感に相乗効果を出せることが分かった。

0054

これらのエアクリーナやラジエータやオイルポンプというのは、非常に静電気を発生しやすい3つの代表的な部品である(他にも静電気発生個所はあるが、影響が小さい)。それぞれから一つずつ静電気を除去すると、他の部分で発生する静電気が相対的に多くなるので、効果が薄い。これに対し、3つの部品から同時に静電気を除去することで、大きな相乗効果を得ることができる。ホースに3つの穴が空いている場合、一つふさぐと他の二つからより多く水が漏れるので効果が小さいが、3つを同時にふさげば、効果が大きくなる。これと同様の考え方で、エアクリーナ、ラジエータ、オイルポンプの3つの流路管に導電性の接続部を接触させることで本実施形態の効果を大きくしている。

0055

(第3比較例)
図9は本実施形態の第3比較例の静電気除去装置を説明する図である。本例は3つの流路管の中の2つに導電性バンドが装着された構成である。内燃機関は図2に説明した構成と基本的に同じであるので説明を省略する。

0056

図9において、図9(a)は導電性バンドを吸気管242とエンジンオイル流路管262の2つに装着した場合である。吸気管242に導電性バンド204が装着され、導電性バンド204は導線207を介してバッテリ220のマイナス端子222に接続される。またエンジンオイル流路管262にも導電性バンド206が装着され、導電性バンド206は導線209を介してバッテリ220のマイナス端子222に接続される。一方、エンジンクーラント流路管252には導電性バンドを装着しない。

0057

図9(b)は導電性バンドをエンジンクーラント流路管252とエンジンオイル流路管262の2つに装着した場合である。エンジンクーラント流路管252に導電性バンド205が装着され、導電性バンド205は導線208を介してバッテリ220のマイナス端子222に接続される。またエンジンオイル流路管262にも導電性バンド206が装着され、導電性バンド206は導線209を介してバッテリ220のマイナス端子222に接続される。一方、吸気管242には導電性バンドを装着しない。

0058

図9(c)は導電性バンドを吸気管242とエンジンクーラント流路管252の2つに装着した場合である。吸気管242に導電性バンド204が装着され、導電性バンド204は導線207を介してバッテリ220のマイナス端子222に接続される。エンジンクーラント流路管252に導電性バンド205が装着され、導電性バンド205は導線208を介してバッテリ220のマイナス端子222に接続される。一方、エンジンオイル流路管262には導電性バンドを装着しない。

0059

上記3つの構成におけるパワーアップ感を比較した結果を図10に示す。図10によれば、パワーアップ感が一番高いのが図9(a)と図9(c)の場合であった。吸気管による寄与が高いことが分かるが図8の結果とも符合する。また図9(b)の場合は、相乗効果も期待できないことが分かった。

0060

[第3実施形態]
次に本発明の第3実施形態に係る静電気除去装置について、図11を用いて説明する。図11は、本実施形態に係る静電気除去装置の導電性バンドの構成を説明するための図である。本実施形態に係る導電性バンド1100は、上記第2実施形態と比べると、幅が2倍になっている点で異なる。その他の構成および動作は、第2実施形態と同様であるため、同じ構成および動作については同じ符号を付してその詳しい説明を省略する。上記した走行テストにおいては導電性バンドの幅は14mmとしていた。この幅をさらに広げることにより導電性バンドの効果をさらに増加させることが期待される。

0061

上記構成の導電性バンドを内燃機関に適用して得られた結果を図12および図13に示す。図12は1つの流路管に2つの導電性バンドを同時装着した場合の結果である。

0062

図12によれば、吸気管242に2つの導電性バンドを装着した場合のパワーアップ感は「アップ感がある」の判定であり、ほかの2つの流路管ではパワーアップ感が感じられなかった。すなわち導電性バンドの幅を2倍としてもパワーアップの効果は2倍とはならない。これは導電性バンドの幅をむやみに広げる必要はないということである。これは実用上意味がある。また図12の結果から、上記14mm幅の導電性バンドにより流路管近傍の静電誘導効果がすでに十分得られている(上限に近い)ことも確認できた。

0063

図13は2つの流路管に2つの導電性バンドを同時装着した場合の結果である。図13によれば、同時装着場所を吸気管242とほかの1つの流路管とした場合、パワーアップ感が大きかった。一方同時装着場所をエンジンクーラント流路管252とエンジンオイル流路管262とした場合、パワーアップ感は大きくなかった。この結果を図10の結果と比較すると大きな変化はない。すなわち導電性バンドによる効果は14mm程度の幅があれば十分であることを意味する。

0064

図14は3つの流路管に2つの導電性バンドを同時装着した場合の結果である。図14によれば、パワーアップ感は「顕著なアップ感がある」という判定であった。全走行テストの中で一番のアップを感じるレベルであった。これは相乗効果も寄与していると思われる。図14の実施形態は必要に応じて選択できるものである。

0065

上記導電性バンドの幅14mmは、上記データから分かるように2000ccクラスの自動車に対して最適値に近いが、流路管の太さは車種と排気量により様々である。例えば建設機械大型船舶に使用される内燃機関は排気量が大きい。そのような内燃機関に適用する導電性バンドの幅については個々に実験して最適値を求めればよい。なお、導電性バンドを流路管の全周にわたり覆う構成が流路管の静電除去に最も効果的であるが、場合により導電性バンドは全周を覆わなくても本発明の効果は十分期待できる。例えば全周の50%を導電性バンドが覆う構成でも効果が期待できる。

0066

エンジン効率が向上するということは燃費が向上することであり、さらには不完全燃焼をより完全燃焼に近い状態にすることができる。

0067

図15は本実施形態を様々な車種の自動車に適用した場合におけるトルクアップ感(パワーアップ感)および燃費向上率を示したものである。

0068

図15に示すように、本実施形態を適用して全ての車種において大きなパワーアップ感が得られた。また燃費向上率は平均して10%台という大きな燃費向上率を達成することができた。

0069

このように本実施形態は内燃機関の燃費向上および排ガスクリーン化に大きく貢献するものである。

0070

導線は低抵抗の材料を使用すべきである。自動車用バッテリの場合内部抵抗が0.01Ω程度あるので、同等あるいはそれより小さい抵抗を有する導線を使用するのが望ましい。導線の希望抵抗値は適宜設定することができる。導線の低抵抗性および電流の流れる方向を考慮し、以下のような実施形態もとることができる。

0071

[第4実施形態]
次に本発明の第4実施形態に係る静電気除去装置について、図16を用いて説明する。図16は、本実施形態に係る静電気除去装置1600の構成を説明するための図である。本実施形態に係る静電気除去装置1600は、上記第2実施形態と比べると、導電板としての金属板1601を有する点で異なる。その他の構成および動作は、第2実施形態と同様であるため、同じ構成および動作については同じ符号を付してその詳しい説明を省略する。本実施形態は、導線207〜209はマイナス端子222に直接接続されず、一旦中継端子としての金属板1601に接続され、金属板1601がマイナス端子222に導線1602によって接続されている。

0072

すなわち、静電気除去装置1600は、導電性バンド204、205、206、金属板1601、導線207〜209、導線1602を含む。金属板1601は低抵抗の導電材料で形成されておりケース1603に収納される。ケース1603は絶縁材料で形成されている。金属板1601は、導電性バンド204、205、206をバッテリのマイナス端子222に電気的に安全に接続するための中継端子である。

0073

上記第4実施形態を図2の内燃機関に適用することにより、流路内の静電気を効果的に除去することができ、燃費向上および排ガスクリーン化が達成できる。

0074

金属板1601からバッテリのマイナス端子222に接続される導線1602の太さは導電性バンド204、205、206側の導線207〜209の太さより太いのが望ましい。導線1602の太さは導線207〜209の3倍以上にすることが望ましい。これは各導線間の電気的干渉を防止し、各導線の電流が独立してマイナス端子に直接流れるようにするためである。

0075

[第5実施形態]
次に本発明の第5実施形態に係る静電気除去装置について、図17を用いて説明する。図17は、本実施形態に係る静電気除去装置1700の構成を説明するための図である。本実施形態に係る静電気除去装置1700は、上記第2実施形態と比べると、導電性バンド204、205、206とバッテリ220のマイナス端子222との間に整流素子1701〜1703を設けた点で異なる。その他の構成および動作は、第2実施形態と同様であるため、同じ構成および動作については同じ符号を付してその詳しい説明を省略する。本実施形態では、さらに整流素子の下流側の接続部を流れる電荷が上流側の接続部を流れる電荷に対して電気的に干渉しないようにするために、各導線に整流素子を介在させている。

0076

[第6実施形態]
次に本発明の第6実施形態に係る静電気除去装置について、図18を用いて説明する。図18は、本実施形態に係る静電気除去装置1800の構成を説明するための図である。本実施形態に係る静電気除去装置1800は、上記第5実施形態と比べると、バッテリ220のマイナス端子222から導線1801を延設している点で異なる。また、その導線1801に対して、導電性バンド204、205、206を導線1802〜1804で並列に接続しつつ、その導線1802〜1804にそれぞれ整流素子1805〜1807を設けた点でも異なる。その他の構成および動作は、第5実施形態と同様であるため、同じ構成および動作については同じ符号を付してその詳しい説明を省略する。

0077

本実施形態では、3つの導電性バンドが互いに電気的に干渉しないように導電性バンドに接続した各導線が整流素子に接続される。これは第5実施形態と同じである。一方、中継端子(金属板)ではなく、中継導線1801(以下バス導線という)を備えている。

0078

上記第5および第6実施形態の構成の静電気除去装置を内燃機関に適用して得られた結果を図19に示す。これらの実施形態によるパワーアップ感は、「顕著なアップ感がある」の判定であり、燃費改善率も顕著な値となった。アップ感は上述の全走行テストにおける最高レベルのものであった。この結果から、各導線に常に導電性バンドから正の電流が流れるように整流素子を接続することで導線間の干渉あるいは逆電流を効果的に防止でき、燃費向上することが分かる。また、第5実施形態の構成の方が、第6実施形態の構成よりも効果が大きかった。

0079

この結果によれば、各導線を並列的に直接マイナス端子に接続するあるいは中継端子(金属板)を介する構成でなくてもよい。すなわちバス導線を採用した場合、各導線が整流素子に接続されていれば、たとえバス導線に各導線を直列接続しても効果的に導線間の干渉を防止できる。これは実用上意味があり、バス導線を用いることで内燃機関内の引き回し線の構成に自由性がでる利点がある。

0080

バッテリのマイナス端子222に接続されるバス導線1801の太さは導電性バンド側の導線より太く、できれば3倍以上の太さにすることが望ましい。これは可能なかぎり各導線間の電気的干渉を防止し、各導線の電流が独立してマイナス端子に直接流れるようにするためである。

0081

(他の実施形態)
以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

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