図1は本発明の燃料製造装置の一実施例を 示す概略図であり、本実施例は燃料タンクか ら導入された燃料を直接エンジンに送液する 方式のものである。

 燃料タンクより送られた燃料は、燃料導� ��管1より燃料ポンプ11に直接送られる。燃料� ��ンプ11が送液を開始しエンジンが始動する� �、燃料はエジェクター式の微細流体発生装� �6へ送られ、微細流体発生装置6において混入 流体が導入され、燃料中に微細流体が分散し た微細流体混入液体燃料となり、送液管10を� ��してエンジンへと送られる。

 図2はエジェクター式の微細流体発生装置 6の構造を示し、(a)は縦断面図、(b)は液体燃� �導入側から見た導入部の形態を示す平面図� �(c)は微細流体混入液体燃料吐出口側から見� �底面図、(d)は微細流体混入液体燃料吐出口� �から見た底面拡大図である。

 図2において、微細流体発生装置6は、燃� �ポンプ11で加圧された液体燃料を導入する液 体燃料流路21とともに混入流体を導入する混� ��流体導入孔23aを備えた混入流体導入流路23� �、液体燃料中に混入流体を微細化し分散さ� �る微細流体発生空間22aおよび微細流体混合� �22を有する。

 液体燃料流入孔21aと微細流体発生空間22a� ��は、複数本(この場合は3本)の液体燃料流路2 1で連通しており、微細流体発生空間22aは、� �体燃料流路21に交わる形で設けられた液体燃 料誘導溝21cを有している。液体燃料誘導溝21c を設けることにより、液体燃料流出孔21bから 微細流体発生空間22aに吐出された液体は、混 入流体導入孔23aを有する吐出面にキャビテー ションを伴う剥離域が発生することで、導入 した混入流体を均一かつ微細化することがで きる。

 混入流体導入孔23aと、微細流体発生装置6 の側面に接続される混入流体導入管24は、微� ��流体発生装置6内に設けられる混入流体導入 流路23によって連通し、混入流体の導入量は� ��入流体導入管24に設けられた混入流体導入� �調整弁8により自在に調整することができる� ��

 本発明で使用するエジェクター式の微細� ��体発生装置は、加圧液体燃料を微細流体発� ��空間に高速で噴出させ、その出口付近に生� ��るキャビテーションを伴う剥離域の乱流作� ��により、混入した流体が空気の場合10μm以� �の微細気泡、水の場合10μm以下の微細液滴に 微細化することができる。

 図3は混入流体が複数種(この場合は2種で� ��体:空気、液体:水)の場合のエジェクター式� ��微細流体発生装置6の別実施例の構造を示し 、(a)は縦断面図、(b)は液体燃料導入側から見 た導入部の形態を示す平面図、(c)は微細流体 混入液体燃料吐出口側から見た底面図、(d)は 微細流体混入液体燃料吐出口側から見た底面 拡大図である。図2に示す微細流体発生装置6� ��同一の部材には同一の符号を付して、その� ��明は省略する。

 混入流体導入孔23aと、微細流体発生装置6 の側面に接続される複数本の混入流体導入管 24から、混入流体として複数種の流体、例え� ��気体(空気)、液体(水)が個別に微細流体発生 空間22aに吐出される。

 図4はエジェクター式の微細流体発生装置 6のさらに別の実施例の構造を示し、(a)は縦� �面図、(b)は液体燃料導入側から見た導入部� �形態を示す平面図、(c)は微細流体混入液体� �料吐出口側から見た底面図、(d)は微細流体� �入液体燃料吐出口側から見た底面拡大図で� �る。図3に示す微細流体発生装置6と同一の部 材には同一の符号を付して、その説明は省略 する。

 図3では複数種の混入流体を入れるため、 混入流体と同数の混入流体導入流路23及び混� ��流体導入孔23aを設けたが、本実施例では混� ��流体が複数種の場合でも混入流体導入流路2 3及び混入流体導入孔23aは図2同様に一箇所し� ��設けず、微細流体発生装置6の側面に接続さ れる混入流体導入管24を複数に分岐させた構� ��としたものである。分岐した混入流体導入� ��24のそれぞれに気体、液体を導入し、混入� �体導入流路23を通して複数種の混入流体を同 時に混入流体導入孔23aから微細流体発生空間 22aに同時に吐出させることができる。

 図5は本発明の燃料製造装置の別実施例を 示す概略図である。本実施例は、導かれた燃 料を微細液体混入液体燃料貯留タンク3にお� �て、循環させながら微細流体混入液体燃料3a を生成することができる。

 燃料タンクより送られた燃料は、燃料導� ��管1より微細流体混入液体燃料貯留タンク3� �送られる。この時、微細流体混入液体燃料� �留タンク3の液面は、定水位弁2によって一定 に保たれる。燃料ポンプ11が送液を開始しエ� ��ジンが始動すると、微細流体混入液体燃料� ��留タンク3の燃料は循環ポンプ4によりエジ� �クター式の微細流体発生装置6へ送られ、微� ��流体発生装置6において混入流体が導入され 、燃料中に微細流体が分散した微細流体混入 液体燃料3aを生成し、微細流体混入液体燃料� ��留タンク3へ吐出される。

 微細流体混入液体燃料貯留タンク3の微細 流体混入液体燃料3aは、循環ポンプ4およびエ ジェクター式の微細流体発生装置6により循� �しているので、微細流体の混入量を容易に� �やすことができ、生成された微細流体混入� �体燃料3aは、燃料ポンプ11によって、エンジ� ��へ送られる。微細流体発生装置6には、混入 流体導入管9が接続され、逆止弁7、混入流体� ��入量調整弁8が設けられる。

<試験結果>
 エジェクター式の微細流体発生装置の最低� ��動流量は約30cc/minであり、供試機関の実験� �必要な液体燃料の消費量6~40cc/minと比較して� ��小流量の場合は5倍程度多い。そのため、微 細流体混入液体燃料貯留タンクを設け、実験 に必要な微細液体混入液体燃料を供試機関へ 導く。さらに、微細流体混入液体燃料貯留タ ンクを設けた場合、微細流体混入液体燃料は 微細流体発生装置を介して循環しているので 、循環時間を延ばすことで、微細流体の混入 量を容易に増やすことができる。液体燃料(� �油)に流体(空気)を混入すると、混入流体の� �入前は透明な薄緑色であるが、混入後は微� �に分散され乳白色になる。

 本試験は液体燃料として軽油を使用し、� ��入流体として空気を微細化しマイクロバブ� ��として混入した例である。

 実験装置はディーゼル機関総合性能試験� ��置であり、水冷渦電流式動力計:1φ200V、最� �吸収出力:30PS/6800rpm、最大吸収トルク:17.9kgf� �m、腕の長さ:0.3581m、荷重検出方式:台秤方式� ��ある。

 表1に供試機関の仕様を示す。

 供試機関は水冷式単気筒直噴ディーゼル機� ��(クボタMB改造)である。

 図6及び図7はエンジン回転速度1000rpm一定に� ��けるマイクロバブル混入燃料が機関性能に� ��ぼす影響を示す図である。

 エンジン回転速度を1000rpmで一定にして、 負荷を大気補正の正味(軸)平均有効圧力Pmec(0. 1MPa毎)におけるエンジンの総合性能を測定し� ��さらに排気ガス分析を比較実験した。排気� ��ス分析方式はダイレクト方式、同一サンプ� ��ング、5成分同時分析で行った。

 左縦軸又は右縦軸は、正味燃料消費率(BSF C)、充填効率(ηc)、エンジン騒音(Noise)、黒煙� ��度(Smoke)、排気ガスの温度(Teg)、正味炭化水� ��濃度(BSHC)、正味一酸化炭素濃度(BSCO)、正味� ��素酸化物濃度(BSNOx)、吸気側基準空気過剰率 (λs)、ならびに排気ガス側基準空気過剰率(λe )を示す。

 正味燃料消費率(BSFC)は平均14%の低減率を� ��した。これは、マイクロバブルの混入によ� ��燃焼が促進され、短時間で燃焼が完結して� ��膨張比の増加のため有効ストロークが向上� ��たためと考えられる。マイクロバブルの混� ��によって、充填効率の上昇による吸気側基� ��空気過剰率(λs)の上昇、ならびに軽油中の� �有酸素濃度の向上による排気ガス側基準空� �過剰率(λe)が向上している事実からも、燃焼 改善に寄与していることが理解できる。

 さらに、マイクロバブルの混入により、� ��油の粘度の低下、噴霧液滴の微粒化による� ��合気形成の促進と着火遅れ時間の短縮、含� ��酸素量と含有ラジカル量の増大などの物理� ��および化学的効果が燃費向上につながった� ��考えられる。