JP2008038640A - フィルタ装置および燃料供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】目詰りの発生を低減しつつ、簡単な構成で化石燃料および水を混合し、化石燃料および水を含む混合燃料を微粒子化して精製できるフィルタ装置を提供すること。
【解決手段】本発明に係るフィルタ装置は、流入口１０１が端部に設けられた筒状の外筒部１１０と、外筒部１１０の内側に配設され、流入口１０１と反対側の端部に流出口１０２が設けられた筒状の内筒部１２０と、流入口１０１から圧送供給される化石燃料および水が衝突するように、内筒部１２０の流入口１０２側の一端を閉鎖して設けられた衝突受面１２５と、衝突受面１２５に衝突する化石燃料および水が内筒部１２０の側壁１２３の外面１２３ａ側から内面１２３ｂ側へ流入するように、内筒部１２０の側壁１２３に形成された複数の貫通穴１２６とを備えている。
【選択図】図２

Description

この発明は、フィルタ装置および燃料供給装置に関し、特に重油、軽油、灯油等の化石燃料および水を混合して、化石燃料および水を含む混合燃料を微粒子化するフィルタ装置およびこのフィルタ装置を用いた燃料供給装置に関する。

従来から、ディーゼルエンジン等のエンジン運転時に、排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）、硫黄酸化物（ＳＯｘ）、黒煙等の有害物質を低減するために、燃料と、水等の添加物とを混合した水エマルジョン（Emulsion）燃料を用いることが知られている。水エマルジョン燃料は、互いに親和性を有しない油と水とを強制的に混合させてなる不安定な燃料であるため、水エマルジョン燃料には、燃料と水等の添加物との混合を良好にするために、添加剤が用いられている。なお、添加剤としては例えば界面活性剤が用いられている。

また、水エマルジョン燃料の燃焼に関する研究においては、燃料に加えることが可能な水の比率をいかに高めることができるかが共通の技術課題となっている。水エマルジョン燃料は、製造後短時間に分離するものであってはならず、油水の分散度合いが低いものであってはならず、油・水の粒子は平均粒子径５μｍ以下の微細粒子が求められている。

このため、従来の水エマルジョン燃料の供給装置では、油および水を混合して微粒子化するために用いられるフィルタに、粒径５μｍのシラス多孔質ガラス（Shirasu Porous Glass）を材料とし、円板状または円筒状に形成されたものを用いていた。この際、複数のシラス多孔質ガラス製フィルタを、粒径が大きい順に配置して、油および水の粒子を段階的に５μｍ以下の微細粒子に微粒子化していた。

ここで、シラスとは南九州に広く分布する火山噴出物の一種であり、マグマの主成分であるＳｉＯ２、Ａｉ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、ＦｅＯ、ＭｇＯ、ＣａＯ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ等が互いに集まり鉱物として晶出し、その後ほどなく爆発的に噴出して形成されたものである。シラス多孔質ガラスは、シラスと石灰とホウ酸とを約１３５０℃の温度下で合成し、更に熱処理や塩酸による酸処理を施すことにより、形成される。
特許文献１には、エマルジョン燃料に関する技術の一例が開示されている。特許文献２には、高圧で流入される軽油と水とを混合するために用いられるシラス多孔質ガラス製フィルタに関する技術の一例が開示されている。
特開２００２−２５７３３５号公報 特開２００５−１２７１９６号公報(特に段落００３８〜００４１、図３)

ところが、シラス多孔質ガラス製フィルタを用いて、油および水をそれぞれ微粒子化して混合する場合、当該フィルタの粒径が非常に微細なため、目詰りが生じ、当該フィルタを定期的に交換する必要が生じていた。また、この場合にも、燃料と水等の添加物との混合を良好にするために、界面活性剤などの添加剤が用いられていた。
この発明は、目詰りの発生を低減しつつ、簡単な構成で化石燃料および水を混合し、化石燃料および水を含む混合燃料を微粒子化して精製できるフィルタ装置および燃料供給装置を提供することを目的とする。

本発明に係るフィルタ装置は、流入口および流出口を有し、流入口から圧送供給される化石燃料および水を混合して、化石燃料および水を含む混合燃料を微粒子化して流出口から流出するフィルタ装置であって、流入口が端部に設けられた筒状の外筒部と、外筒部の内側に配設され、流入口と反対側の端部に流出口が設けられた筒状の内筒部と、流入口から圧送供給される化石燃料および水が衝突するように、内筒部の流入口側の端部を閉鎖して設けられた衝突受面と、衝突受面に衝突する化石燃料および水が内筒部の側壁の外面側から内面側へ流入するように、内筒部の側壁に形成された複数の貫通穴とを備えたことを特徴とするものである。
このような構成にしたことにより、目詰りの発生を低減しつつ、簡単な構成で化石燃料および水を混合し、化石燃料および水を含む混合燃料を微粒子化して精製できる。

このとき、貫通穴は、内筒部の側壁の内面から外面に向けて徐々に広がるように形成されている。これにより、衝突受面に衝突する化石燃料および水が、内筒部の側壁の外面側から内面側へ円滑に流入するので、化石燃料および水を含む混合燃料を円滑に微粒子化して精製できる。

また、貫通穴の最小内径は１．０ｍｍ以下であるのが好ましい。これにより、流出口から流出される混合燃料の各粒子の平均粒子径を確実に５μｍ以下することができる。

また、内筒部の側壁の外面と外筒部の側壁の内面との距離が略一定であってもよい。これにより、内筒部の側壁の外面と外筒部の側壁の内面との間を流れる化石燃料および水の流量をバランスよく安定させることができ、化石燃料および水を含む混合燃料をより円滑に微粒子化して精製できる。

また、内筒部および外筒部は円筒形状に形成されてもよい。これにより、内筒部の側壁の外面と外筒部の側壁の内面との間を流れる化石燃料および水の流量をバランスよく安定させることができ、化石燃料および水を含む混合燃料をより円滑に微粒子化して精製できる。

本発明に係る燃料供給装置は、化石燃料を蓄溜する化石燃料用タンクと、水を蓄溜する水用タンクと、流入口および流出口を有し、流入口から圧送供給される化石燃料および上記水を混合して、化石燃料および水を含む混合燃料を微粒子化して流出口から流出するフィルタ装置と、化石燃料用タンクおよび水用タンクに接続され、化石燃料および水を化石燃料用タンクおよび水用タンクからフィルタ装置の流入口へ圧送供給する圧力ポンプとを備え、フィルタ装置の流出口から流出される混合燃料を内燃機関へ供給する燃料供給装置であって、フィルタ装置は、流入口および流出口を有し、流入口から圧送供給される化石燃料および水を混合して、化石燃料および水を含む混合燃料を微粒子化して流出口から流出するフィルタ装置であり、流入口が端部に設けられた筒状の外筒部と、外筒部の内側に配設され、流入口と反対側の端部に流出口が設けられた筒状の内筒部と、流入口から圧送供給される化石燃料および水が衝突するように、内筒部の流入口側の端部を閉鎖して設けられた衝突受面と、衝突受面に衝突する化石燃料および水が内筒部の側壁の外面側から内面側へ流入するように、内筒部の側壁に形成された複数の貫通穴とを備えたことを特徴とするものである。
このような構成にしたことにより、目詰りの発生を低減しつつ、簡単な構成で化石燃料および水を混合し、化石燃料および水を含む混合燃料を微粒子化して精製でき、当該微粒子化された混合燃料を安定的に内燃機関へ供給できる。

このとき、貫通穴は、内筒部の側壁の内面から外面に向けて広がるように形成されている。これにより、衝突受面に衝突する化石燃料および水が、内筒部の側壁の外面側から内面側へ円滑に流入するので、化石燃料および水を含む混合燃料を円滑に微粒子化して精製できる。

また、貫通穴の最小内径は１．０ｍｍ以下であるのが好ましい。これにより、流出口から流出される混合燃料の各粒子の平均粒子径を確実に５μｍ以下することができる。

また、内筒部の側壁の外面と外筒部の側壁の内面との距離が略一定であってもよい。これにより、内筒部の側壁の外面と外筒部の側壁の内面との間を流れる化石燃料および水の流量をバランスよく安定させることができ、化石燃料および水を含む混合燃料をより円滑に微粒子化して精製できる。

また、内筒部および外筒部は円筒形状に形成されてもよい。これにより、内筒部の側壁の外面と外筒部の側壁の内面との間を流れる化石燃料および水の流量をバランスよく安定させることができ、化石燃料および水を含む混合燃料をより円滑に微粒子化して精製できる。

また、フィルタ装置の流出口と内燃機関との間に設けられたミキシングタンクを更に備え、ミキシングタンクは、フィルタ装置の流出口から流出される混合燃料を蓄溜してもよい。
これにより、微粒子化された混合燃料をより安定的に内燃機関へ供給できる。

また、化石燃料を化石燃料用タンクから圧力ポンプを介してフィルタ装置の流入口へ、水タンクの水と共に圧送供給する第１の燃料供給ルートと、化石燃料を化石燃料用タンクから内燃機関へ供給する第２の燃料供給ルートとを有し、第１または第２の燃料供給ルートを切り換えることができる切換弁を更に備えてもよい。
これにより、化石燃料および水を含む混合燃料または化石燃料の２種類の燃料のうち、いずれかを選択して、内燃機関へ燃料を供給できる。

本発明により、目詰りの発生を低減しつつ、簡単な構成で化石燃料および水を混合し、化石燃料および水を含む混合燃料を微粒子化して精製できる。

本発明の実施の形態に係るフィルタ装置および燃料供給装置について、図に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る燃料供給装置の全体構成を示す模式図である。なお、図１内の各矢印は、化石燃料や水や化石燃料および水を含む混合燃料が流れる方向を示している。

図１に示されるように、本発明の実施の形態に係る燃料供給装置１は、化石燃料用タンク１０、水用タンク２０、ミキシングタンク３０、２つのフィルタ装置１００ａ、１００ｂ、４つの圧力ポンプＰ１〜Ｐ４、３つのフィルタＦ１〜Ｆ３、２つの切換弁Ｂ１、Ｂ２、各機器を接続するパイプＨ１〜Ｈ１８および２つの調整弁Ｔ１、Ｔ２を備えている。なお、パイプＨ４の中央部には調整弁Ｔ１が設けられており、パイプＨ４１、Ｈ４２が調整弁Ｔ１に接続されている。同様に、パイプＨ６の中央部には調整弁Ｔ２が設けられており、パイプＨ６１、Ｈ６２が調整弁Ｔ１に接続されている。本発明の実施の形態に係る燃料供給装置１は、化石燃料および水を含む混合燃料、または、化石燃料を、内燃機関としてのエンジンＥへ供給する２つの燃料供給ルートを有する。

化石燃料タンク１０には、軽油、重油、灯油などの化石燃料が蓄溜されている。水用タンク２０には水が蓄溜されている。ミキシングタンク３０は後述のフィルタ装置１００ａの流出口１０２とエンジンＥとの間に設けられている。また、ミキシングタンク３０には、フィルタ装置１００ａの流出口１０２から流出される、化石燃料および水を含む混合燃料が、蓄溜されている。化石燃料用タンク１０や水用タンク２０やミキシングタンク３０の材料には、ステンレス鋼等の金属材料やＡＢＳ等の樹脂材料が用いられている。各パイプＨ１〜Ｈ１８は各機器を接続するのに用いられる。各パイプＨ１〜Ｈ１８はステンレス鋼等の金属材料により円筒状に形成されている。

フィルタ装置１００ａ、１００ｂは、それぞれ流入口１０１および流出口１０２を有し、流入口１０１から圧力ポンプＰ３またはＰ４により圧送供給される化石燃料および水を混合して、化石燃料および水を含む混合燃料を微粒子化して流出口１０２から流出する。フィルタ装置１００ａ、１００ｂの構成についての詳細な説明は後述する。

フィルタＦ１〜Ｆ３は、パイプＨ３、Ｈ４、Ｈ１６内を図１に示される矢印の方向に流れる化石燃料や、水や、化石燃料および水を含む混合燃料内の不純物を除去するのに用いられる。ここで、フィルタＦ１、Ｆ３は化石燃料用フィルタであって、この化石燃料用フィルタには、例えば複数枚の紙を積層したものが用いられている。また、フィルタＦ２は水用フィルタであって、この水用フィルタには、例えばステンレス鋼製のメッシュフィルタが用いられる。

圧力ポンプＰ１〜Ｐ４は、パイプＨ２、Ｈ５、Ｈ７、Ｈ１０内を流れる化石燃料や、水や、化石燃料および水を含む混合燃料を、図１内の各矢印の方向に圧送する。
図１に示されるように、圧力ポンプＰ１はパイプＨ１、Ｈ２および電子切換弁Ｂ１を介して化石燃料用タンク１０に接続され、化石燃料をフィルタＦ１、Ｆ２、調整弁Ｔ１およびパイプＨ４（Ｈ４１、Ｈ４２）、Ｈ７を介して圧力ポンプＰ３へ圧送する。また、図１に示されるように、圧力ポンプＰ２はパイプＨ５を介して水用タンク２０に接続され、水をフィルタＦ２、調整弁Ｔ２およびパイプＨ６（Ｈ６１、Ｈ６２）、Ｈ７を介して圧力ポンプＰ３へ圧送する。

また、図１に示されるように、圧力ポンプＰ３はパイプＨ７を介してフィルタＦ２に接続され、フィルタ装置１００ａおよびパイプＨ８、Ｈ９を介してミキシングタンク３０へ化石燃料および水を圧送する。すなわち、ポンプＰ３は化石燃料用タンク１０および水用タンク２０に複数のパイプＨ１〜Ｈ７や複数のフィルタＦ１、Ｆ２や調整弁Ｔ１、Ｔ２を介して接続され、化石燃料や水を化石燃料用タンク１０および水用タンク２０からフィルタ装置１００ａの流入口１０１へ圧送供給する。

また、圧力ポンプＰ４はパイプＨ１０を介してミキシングタンク３０に接続され、フィルタ装置１００ｂおよびパイプＨ１１、Ｈ１２を介してミキシングタンク３０へ化石燃料および水を含む混合燃料を圧送する。なお、圧力ポンプＰ４は、ミキシングタンク３０内に蓄溜されている化石燃料および水を含む混合燃料をフィルタ装置１００ｂおよびパイプＨ１０〜Ｈ１２を介して循環させるために用いられる。
調整弁Ｔ１、Ｔ２は、パイプＨ４１、Ｈ４２内を流れる化石燃料または水の流量を調整するために設けられている。

切換弁Ｂ１、Ｂ２は共に三方弁であって、流入される化石燃料や、化石燃料および水を含む混合燃料の流出方向を、流出量と共に制御するものである。図１に示されるように、切換弁Ｂ１はパイプＨ１、Ｈ２、Ｈ１６の間に配置されており、パイプＨ１から流入される化石燃料の流出方向をパイプＨ２の方向またはパイプＨ１６の方向に切換制御する。ここで、エンジンＥに化石燃料のみを供給する場合には、切換弁Ｂ１はパイプＨ１から流入される化石燃料の流出方向をパイプＨ１６の方向に切り換える。一方、エンジンＥに化石燃料および水を含む化石燃料を供給する場合には、切換弁Ｂ１はパイプＨ１から流入される化石燃料の流出方向をパイプＨ２の方向に切り換える。

また、図１に示されるように、切換弁Ｂ２はパイプＨ１４、Ｈ１５、Ｈ１８の間に配置されており、パイプＨ１４から流入される化石燃料や、化石燃料および水を含む混合燃料の流出方向をパイプＨ１５の方向またはパイプＨ１８の方向に切換制御する。ここで、エンジンＥに化石燃料のみを供給する場合には、切換弁Ｂ２はパイプＨ１４から流入される化石燃料の流出方向をパイプＨ１８の方向に切り換える。一方、エンジンＥに化石燃料および水を含む化石燃料を供給する場合には、切換弁Ｂ２はパイプＨ１４から流入される化石燃料および水を含む化石燃料の流出方向をパイプＨ１５の方向に切り換える。

次に、本発明の実施の形態に係る燃料供給装置の動作について、図に基づいて説明する。
まず、エンジンＥに化石燃料および水を含む化石燃料を供給する場合について、説明する。このとき、切換弁Ｂ１はパイプＨ１から流入される化石燃料の流出方向をパイプＨ２の方向に切換制御し、切換弁Ｂ２はパイプＨ１４から流入される化石燃料および水を含む化石燃料の流出方向をパイプＨ１５の方向に切換制御する。

図１に示されるように、圧力ポンプＰ１により、化石燃料用タンク１０から流出される化石燃料が、切換弁Ｂ１、パイプＨ１〜Ｈ４、フィルタＦ１および調整弁Ｔ１を介して、パイプＨ７へ圧送される。また、圧力ポンプＰ２により、水用タンク２０から流出される水が、フィルタＦ２、パイプＨ６および調整弁Ｔ２を介して、パイプＨ７へ圧送される。このとき、化石燃料を軽油とした場合、軽油と水の割合は、例えば４：１に設定されている。この軽油と水の割合は、調整弁Ｔ１、Ｔ２により調整される。なお、化石燃料と水の割合は、化石燃料の種類や使用目的などに応じて、変更できる。

次に、圧力ポンプＰ３により、化石燃料用タンク１０からの化石燃料と、水用タンク３０からの水を、パイプＨ８を介して、フィルタ装置１００ａの流入口１０１へ圧送供給する。
次に、フィルタ装置１００ａにより、圧力ポンプＰ３によって流入口１０１から圧送供給される化石燃料および水が混合され、化石燃料および水を含む混合燃料が微粒子化されて流出口１０２から流出される。なお、フィルタ装置１００ａの動作についての詳細な説明は後述する。
次に、フィルタ装置１００ａの流出口１０２から流出された、化石燃料および水を含む混合燃料が、パイプＨ９を介して、ミキシングタンク３０に流入される。

図１に示されるように、ミキシングタンク３０には、フィルタ装置１００ｂ、パイプＨ１０〜Ｈ１２および圧力ポンプＰ４で構成された循環流路が接続されており、圧力ポンプＰ４の動力により、ミキシングタンク３０内の化石燃料および水を含む混合燃料が、フィルタ装置１００ｂの流入口１０１に繰り返し圧送供給され、フィルタ装置１００ｂの内部で微粒子化されてフィルタ装置１００ｂの流出口１０２から流出される。そして、流出口１０２から流出された化石燃料および水を含む混合燃料は再びミキシングタンク３０に流入される。なお、フィルタ装置１００ｂの動作についての詳細な説明は、フィルタ装置１００ｂの動作説明と共に後述する。
このように構成したことにより、ミキシングタンク３０内に蓄溜されている混合燃料が常に微粒子化された状態で維持され、微粒子化された混合燃料をより安定的にエンジンＥへ供給することができる。

次に、化石燃料および水を含む混合燃料が、ミキシングタンク３０からパイプＨ１３を介してエンジンＥへ供給され、エンジンＥ内の噴射装置（不図示）から噴出される。そして、エンジンＥの噴射装置から噴出される混合燃料に点火される。
このとき、エンジンＥ内の噴射装置により噴射された混合燃料のうち、化石燃料の微粒子は熱を受けて燃焼する。また、同時に、混合燃料に含まれている水の微粒子は、化石燃料の微粒子の燃焼により輻射熱を受けて加熱されて沸点に達し、次々とミクロ爆発を起こし、周囲の化石燃料の微粒子を四散させて、二次微粒子化を起こす。エンジンＥ内に残った混合燃料は、切換弁Ｂ２およびパイプＨ１４、Ｈ１５を介してミキシングタンク３０に流入される。

このように、化石燃料が瞬時に超微粒子化することにより、化石燃料・水と空気との接触面積が増大し、急速に完全燃焼を行い、燃焼排ガス中の煙や未燃炭素の発生を低減できる。
ここで、一般に、空気中の窒素分（Ｎ）と酸素との化学反応により発生するＮＯｘは、主として燃焼の過程、すなわち、ガス成分の燃焼→炭分の燃焼→コークス状未燃分の残留の過程で炭状燃焼により輝炎によって局部的高温部ができるためその量が多くなる。

本発明に係る燃料供給装置により供給される混合燃料中の化石燃料および水の各微粒子は、後で詳細に説明するフィルタ装置１００ａ、１００ｂを用いているので、極めて微細であり、水が化石燃料中に均一に分散されている。このため、火炎を均一化でき、局部的に高温領域が発生することがなく、混合燃料中の化石燃料および水の微粒子のほとんどが完全燃焼される。従って、ＮＯｘの発生を低減することができる。

更に、窒素は空気中以外に化石燃料中にも含まれており、化石燃料の燃焼によって、化石燃料中の窒素がＮＯｘに転化してＮＯｘが発生する。

次に、エンジンＥに化石燃料のみを供給する場合について、説明する。
このとき、切換弁Ｂ１はパイプＨ１から流入される化石燃料の流出方向をパイプＨ１６の方向に切換制御し、切換弁Ｂ２はパイプＨ１４から流入される化石燃料の流出方向をパイプＨ１８の方向に切換制御する。
図１に示されるように、圧力ポンプＰ１により、化石燃料用タンク１０から流出される化石燃料が、切換弁Ｂ１、パイプＨ１、Ｈ１６、Ｈ１７、フィルタＦ３を介して、エンジンＥへ供給され、エンジンＥ内の噴射装置（不図示）から噴出される。そして、エンジンＥの噴射装置から噴出される混合燃料に点火される。そして、エンジンＥ内の噴射装置により噴射された化石燃料は熱を受けて燃焼する。エンジンＥ内に残った化石燃料は、切換弁Ｂ２およびパイプＨ１４、Ｈ１８を介して化石燃料用タンク１０に流入される。

このように、化石燃料を化石燃料用タンク１０から圧力ポンプＰ１を介してフィルタ装置１００ａの流入口１０１へ、水タンク２０の水と共に圧送供給する第１の燃料供給ルートと、化石燃料を化石燃料用タンク１０からエンジンＥへ供給する第２の燃料供給ルートとを設け、第１または第２の燃料供給ルートを切り換えることができる切換弁Ｂ１を更に設けたことにより、化石燃料および水を含む混合燃料または化石燃料の２種類の燃料のうち、いずれかを選択して、エンジンＥへ燃料を供給できる。

次に、本発明の実施の形態に係るフィルタ装置１００ａ、１００ｂの構成について、図に基づいて説明する。
図２は、本発明の実施の形態に係るフィルタ装置の構成を示す模式図であって、左図は外観図、右図は断面図である。図３は、図２のＡ−Ａ切断線における模式断面図である。なお、図２内および図３内の各矢印は化石燃料や、水や、これら化石燃料および水を含む混合燃料が流れる方向を示している。

図２に示されるように、本発明の実施の形態に係るフィルタ装置１００ａ、１００ｂは、外筒部１１０と、内筒部１２０とを備えている。
図１および図２に示されるように、外筒部１１０は円筒形状に形成されている。外筒部１１０の端部には、流入口１０１が設けられている。外筒部１１０の流入口１０１側には、端面１１１が設けられている。

流入口用貫通穴１１２が端面１１１から流入口１０１へ向けて形成されている。この流入口用貫通穴１１２は、流入口１０１から圧送供給される化石燃料や、水や、これらを含む混合燃料を、外筒部１１０の側壁１１３の内面１１３ｂと、内筒部１２０の側壁１２３の外面１２３ａとの間に、導くために設けられている。また、ネジ部１１４が、外筒部１１０の側壁１１３の内面１１３ｂのうち、流入口１０１側とは反対側に形成されている。外筒部１１０の材料には、例えばＳＵＳ３０３やＳＵＳ３０４などのステンレス鋼が用いられる。ここでは、例えば、外筒部１１０の外径を４２ｍｍ、内径を３０ｍｍ、長手方向の最大長を１４０ｍｍとした。

図２に示されるように、内筒部１２０は円筒形状に形成されている。内筒部１２０は、外筒部１１０の内側に配置されている。また、内筒部１２０のうち、流入口１０１と反対側の端部には、流出口１０２が設けられている。また、ネジ部１２４が、内筒部１１０のうち、流出口１０２側の端部の外周面に形成されている。

また、内筒部１２０のネジ部１２４が、外筒部１１０のネジ部１１４にねじ込まれることにより、内筒部１２０が外筒部１１０に取り付けられる。このとき、外筒部１１０の側壁１１３の内面１１３ｂと、内筒部１２０の側壁１２３の外面１２３ａとの間には、間隙が設けられている。ここで、図２に示されるように、この間隙は略一定に設定されている。ここでは、上述したように外筒部１１０の内径を３０ｍｍとした場合、例えば、内筒部１２０の外径を２０ｍｍとし、内筒部１２０の側壁１２３の外面１２３ａとの間の間隙を一律５ｍｍとした。

このように、内筒部１２０の側壁１２３の外面１２３ａとの間の間隙を略一定にすることにより、内筒部１２０の側壁１２３の外面１２３ａと外筒部１１０の側壁１１３の内面１１３ｂとの間を流れる化石燃料および水の流量をバランスよく安定させることができる。なお、上述の通り、外筒部１１０の側壁１１３の内面１１３ｂと、内筒部１２０の側壁１２３の外面１２３ａとの間の間隙を略一定とするのが好ましいが、これに限定されなくてもよい。

また、外筒部１１０および内筒部１２０は、円筒形状に形成されているので、内筒部１２０の側壁１２３の外面１２３ａと外筒部１１０の側壁１１３の内面１１３ｂとの間を流れる化石燃料および水の流量をバランスよく安定させることができる。なお、外筒部１１０および内筒部１２０を円筒形状以外の筒形状に形成してもよい。

図１に示されるように、流出口用貫通穴１２２が、内筒部１２０の側壁１２３の内側から流出口１０２へ向けて形成されている。この流出口用貫通穴１２２は、外筒部１１０の内部および内筒部１２０の外内部を介して圧送される化石燃料や、水や、これらを含む混合燃料などを、流出口１０２から流出させるために設けられている。

図１に示されるように、衝突受面１２５が、流入口１０１から圧送供給される化石燃料や、水や、これらを含む混合燃料が衝突するように、内筒部１２０の流入口１０１側の端部を閉鎖して設けられている。複数の貫通穴１２６が、衝突受面１２５に衝突する化石燃料や、水や、これらを含む混合燃料が、内筒部１２０の側壁１２３の外面１２３ａ側から内面１２３ｂ側へ流入するように、内筒部１２０の側壁１２３に形成されている。複数の貫通穴１２６は、内筒部１２０の側壁１２３に、均等に配設されている。ここでは、例えば、内筒部１２０の側壁１２３の外周に沿って、４個の貫通穴１２６を設け、内筒部１２０の長手方向に沿って、５〜１０個の貫通穴１２６を配列して設け、合計約２０〜４０個の貫通穴１２６を内筒部１２０の側壁１２３に形成している。

複数の貫通穴１２６は、内筒部１２０の側壁１２３の内面１２３ｂから外面１２３ａへ向けて広がるように形成されている。これにより、衝突受面１２５に衝突する化石燃料および水を、内筒部１２０の側壁１２３の外面１２３ａ側から内面１２３ｂ側へ円滑に流入させることができる。ここで、内筒部１２０の側壁１２３の内面１２３ｂにおける内径が約１．０ｍｍ以下になるように形成されている。すなわち、貫通穴１２６の最小径を約１．０ｍｍ以下としている。このようにすることにより、流出口１０２から流出される混合燃料の各粒子の平均粒子径を確実に５μｍ以下することができる。なお、貫通穴１２６の最大内径を例えば約３ｍｍとし、貫通穴１２６の最小内径を例えば、０．７ｍｍとした。貫通穴１２６の内筒部１２０の材料には、例えばステンレス鋼が用いられる。

次に、フィルタ装置１００ａ、１００ｂの動作説明を図に基づいて説明する。
図１に示されるように、化石燃料や、水や、これらを含む混合燃料が、流入口１０１から外筒部１１０の内側に圧送される。このとき、化石燃料や水やこれらを含む混合燃料が衝突受面１２５に強く衝突して、この衝突による衝撃により、化石燃料や水やこれらを含む混合燃料が微粒子化される。

次に、化石燃料や、水や、これらを含む混合燃料が、外筒部１１０の側壁１１３の内面１１３ｂと、内筒部１２０の側壁１２３の外面１２３ａとの間の間隙へ圧送される。次に、化石燃料や、水や、これらを含む混合燃料が、複数の貫通穴１２６の内側に圧送され、内筒部１２０の側壁１２３の外面１２３ａ側から内面１２３ｂ側へ流入される。化石燃料や水やこれらを含む混合燃料が、貫通穴１２６の内側を通過する際に、再び微粒子化される。

次に、複数の貫通穴１２６を介して流入された化石燃料や水やこれらを含む混合燃料が、内筒部１２０の側壁１２３の内側で互いに衝突し合い、化石燃料や水やこれらを含む混合燃料が更に微粒子化され、最終的に化石燃料および水を含む混合燃料が微粒子化されて精製される。
そして、内筒部１２０の側壁１２３内で微粒子化された、化石燃料および水を含む混合燃料が、流出口用貫通穴１２２を介して、流出口１０２から流出される。

このような構成にしたことにより、目詰りの発生を低減しつつ、簡単な構成で化石燃料および水を混合し、化石燃料および水を含む混合燃料を微粒子化して精製できる。
すなわち、内筒部１２０の側壁１２３に形成された貫通穴１２６の内径を数百μｍ〜数ｍｍに形成されており、従来の技術で使用されていたシラス多孔質ガラス（粒径５〜１０μｍ）のように著しく微細な孔を有さないため、目詰りが発生するのを低減できる。

また、流入口１０１側に衝突受面１２５を設けたので、化石燃料や水やこれらを含む混合燃料が衝突受面１２５に衝突するごとに、化石燃料や水やこれらを含む混合燃料を微粒子化できる。また、内筒部１２０の側壁１２３に複数の貫通穴１２６を設けたので、複数の貫通穴１２６を通過するごとに、化石燃料や水やこれらを含む混合燃料を微粒子化できる。そして、内筒部１２０の側壁１２３内で、化石燃料や水やこれらを含む混合燃料が互いに衝突し合うので、更に、化石燃料や水やこれらを含む混合燃料を微粒子化でき、最終的に化石燃料および水を含む混合燃料を微粒子化して精製できる。このとき、フィルタ装置１００ａ、１００ｂ内の混合燃料は、約数μｍの極めて小さい微粒子に満遍なく微粒子化されるため、添加剤を用いるまでもなく、混合燃料を長時間、微粒子化させて維持することができる。

次に、本発明の実施の形態に係る燃料供給装置の変形例について、図に基づいて説明する。図４は、本発明の実施の形態に係る燃料供給装置の変形例の全体構成を示す模式図である。
本発明の実施の形態に係る燃料装置では、図１に示されるように、圧力ポンプＰ３およびフィルタ装置１００ａの間にはパイプＨ８のみが設けられているのに対し、本発明の実施の形態に係る燃料装置の変形例では、図４に示されるように、圧力ポンプＰ３およびフィルタ装置１００ａの間にはフィルタ装置１００ｃ、１００ｄ、ミキシングタンク３０ａ、ポンプＰ５、Ｐ６およびパンプＨ１９〜Ｈ２５が設けられている点で相違する。

ここで、フィルタ装置１００ｃ、１００ｄは、それぞれ流入口１０１および流出口１０２を有し、流入口１０１から圧力ポンプＰ３またはＰ５により圧送供給される化石燃料および水を混合して、化石燃料および水を含む混合燃料を微粒子化して流出口１０２から流出する。具体的なフィルタ装置１００ｃ、１００ｄの構成は、上述のフィルタ装置１００ａ、１００ｂの構成と同様である。

また、ミキシングタンク３０ａには、フィルタ装置１００ｃの流出口１０２から流出される、化石燃料および水を含む混合燃料が蓄溜されている。ミキシングタンク３０ａの材料には、ミキシングタンク３０と同様に、ステンレス鋼等の金属材料やＡＢＳ等の樹脂材料が用いられている。各パイプＨ１９〜Ｈ２４はパイプＨ１〜Ｈ１８と同様に各機器を接続するのに用いられる。

圧力ポンプＰ３、Ｐ５、Ｐ６は、パイプＨ７、Ｈ２１、Ｈ２４内を流れる化石燃料や、水や、化石燃料および水を含む混合燃料を、図４内の各矢印の方向に圧送する。
ここでは、圧力ポンプＰ３は、図４に示されるように、パイプＨ７を介してフィルタＦ２に接続され、フィルタ装置１００ｃおよびパイプＨ１９、Ｈ２０を介してミキシングタンク３０ａへ化石燃料および水を圧送する。すなわち、圧力ポンプＰ３は化石燃料用タンク１０および水用タンク２０に複数のパイプＨ１〜Ｈ７や複数のフィルタＦ１、Ｆ２や調整弁Ｔ１、Ｔ２を介して接続され、化石燃料や水を化石燃料用タンク１０および水用タンク２０からフィルタ装置１００ｃの流入口１０１へ圧送供給する。

圧力ポンプＰ５はパイプＨ２１を介してミキシングタンク３０ａに接続され、フィルタ装置１００ｄおよびパイプＨ２２、Ｈ２３を介してミキシングタンク３０ａへ化石燃料および水を含む混合燃料を圧送する。なお、圧力ポンプＰ５は、ミキシングタンク３０ａ内に蓄溜されている化石燃料および水を含む混合燃料をフィルタ装置１００ｄおよびパイプＨ２１〜Ｈ２３を介して循環させるために用いられる。
圧力ポンプＰ６はパイプＨ２４を介してミキシングタンク３０ａに接続され、フィルタ装置１００ａおよびパイプＨ２５、Ｈ９を介してミキシングタンク３０へ化石燃料および水を含む混合燃料を圧送する。

次に、本発明の実施の形態に係る燃料供給装置の変形例の動作について、図に基づいて説明する。
ここで、エンジンＥに化石燃料のみを供給する場合については、本発明の実施の形態に係る燃料供給装置と同様であるため、説明を省略する。
エンジンＥに化石燃料および水を含む化石燃料を供給する場合について、図に基づいて説明する。このとき、切換弁Ｂ１はパイプＨ１から流入される化石燃料の流出方向をパイプＨ２の方向に切換制御し、切換弁Ｂ２はパイプＨ１４から流入される化石燃料および水を含む化石燃料の流出方向をパイプＨ１５の方向に切換制御する。

図１に示されるように、圧力ポンプＰ１により、化石燃料用タンク１０から流出される化石燃料が、切換弁Ｂ１、パイプＨ１〜Ｈ４、フィルタＦ１および調整弁Ｔ１を介して、パイプＨ７へ圧送される。また、圧力ポンプＰ２により、水用タンク２０から流出される水が、フィルタＦ２、パイプＨ６および調整弁Ｔ２を介して、パイプＨ７へ圧送される。このとき、化石燃料を軽油とした場合、軽油と水の割合は、例えば４：１に設定されている。この軽油と水の割合は、調整弁Ｔ１、Ｔ２により調整される。なお、化石燃料と水の割合は、化石燃料の種類や使用目的などに応じて、変更できる。

次に、圧力ポンプＰ３により、化石燃料用タンク１０からの化石燃料と、水用タンク３０からの水を、パイプＨ１９を介して、フィルタ装置１００ｃの流入口１０１へ圧送供給する。
次に、フィルタ装置１００ｃにより、圧力ポンプＰ３によって流入口１０１から圧送供給される化石燃料および水が混合され、化石燃料および水を含む混合燃料が微粒子化されて流出口１０２から流出される。なお、フィルタ装置１００ｃの動作についての詳細な説明は上述のフィルタ装置１００ａ、１００ｂと同様である。
次に、フィルタ装置１００ｃの流出口１０２から流出された、化石燃料および水を含む混合燃料が、パイプＨ２０を介して、ミキシングタンク３０ａに流入される。

図１に示されるように、ミキシングタンク３０ａには、フィルタ装置１００ｄ、パイプＨ２１〜Ｈ２３および圧力ポンプＰ５で構成された循環流路が接続されており、圧力ポンプＰ５の動力により、ミキシングタンク３０ａ内の化石燃料および水を含む混合燃料が、フィルタ装置１００ｄの流入口１０１に繰り返し圧送供給され、フィルタ装置１００ｄの内部で微粒子化されて流出口１０２から流出される。そして、流出口１０２から流出された化石燃料および水を含む混合燃料は再びミキシングタンク３０ａに流入される。なお、フィルタ装置１００ｄの動作についての詳細な説明は、フィルタ装置１００ａ、１００ｂの動作説明と同様である。

次に、圧力ポンプＰ６により、化石燃料用タンク１０からの化石燃料と、水用タンク３０からの水を、パイプＨ２５を介して、フィルタ装置１００ａの流入口１０１へ圧送供給する。
次に、フィルタ装置１００ａにより、圧力ポンプＰ６によって流入口１０１から圧送供給される化石燃料および水が混合され、化石燃料および水を含む混合燃料が微粒子化されて流出口１０２から流出される。なお、フィルタ装置１００ａの動作についての詳細な説明は上述の通りである。
次に、フィルタ装置１００ａの流出口１０２から流出された、化石燃料および水を含む混合燃料が、パイプＨ９を介して、ミキシングタンク３０に流入される。

図４に示されるように、ミキシングタンク３０には、フィルタ装置１００ｂ、パイプＨ１０〜Ｈ１２および圧力ポンプＰ４で構成された循環流路が接続されており、圧力ポンプＰ４の動力により、ミキシングタンク３０内の化石燃料および水を含む混合燃料が、フィルタ装置１００ｂの流入口１０１に繰り返し圧送供給され、フィルタ装置１００ｂの内部で微粒子化されてフィルタ装置１００ｂの流出口１０２から流出される。そして、流出口１０２から流出された化石燃料および水を含む混合燃料は再びミキシングタンク３０に流入される。なお、フィルタ装置１００ｂの動作についての詳細な説明は、上述の通りである。

次に、化石燃料および水を含む混合燃料が、ミキシングタンク３０からパイプＨ１３を介してエンジンＥへ供給され、エンジンＥ内の噴射装置（不図示）から噴出される。そして、エンジンＥの噴射装置から噴出される混合燃料に点火される。
このとき、エンジンＥ内の噴射装置により噴射された混合燃料のうち、化石燃料の微粒子は熱を受けて燃焼する。また、同時に、混合燃料に含まれている水の微粒子は、化石燃料の微粒子の燃焼により輻射熱を受けて加熱されて沸点に達し、次々とミクロ爆発を起こし、周囲の化石燃料の微粒子を四散させて、二次微粒子化を起こす。エンジンＥ内に残った混合燃料は、切換弁Ｂ２およびパイプＨ１４、Ｈ１５を介してミキシングタンク３０に流入される。

このようにして、本発明の実施の形態に係る燃料供給装置の変形例においても、上述した本発明の実施の形態に係る燃料供給装置と同様の効果が得られる。特に、本発明の実施の形態に係る燃料供給装置の変形例では、循環経路を二重に構成したことにより、ミキシングタンク３０、３０ａそれぞれの内部に蓄溜されている混合燃料が常に微粒子化された状態で維持され、微粒子化された混合燃料を更に安定的にエンジンＥへ供給することができる。

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。また、当業者であれば、上記発明の実施の形態の各要素を本発明の範囲において容易に変更、追加、変換することができる。

また、内筒部１２０の材料に、ステンレス鋼からなる微細な金属粉を圧縮成形したものを用いてもよい。このような構成にすることにより、内筒部１２０の微細な金属粉間の微細な隙間を、化石燃料や水やこれらを含む混合燃料が圧送されるので、フィルタ装置１００ａ、１００ｂの流出口１０２から流出される混合燃料を更に小さい粒子に微粒子化することができる。このとき、同時に、化石燃料や水やこれらを含む混合燃料が、内筒部１２０に形成された複数の貫通穴１２６を介して圧送されるので、内筒部１２０に目詰りが発生することもない。

なお、化石燃料および水の混合燃料の一般的な種類としては、水中油滴（Ｏ／Ｗ）型と油中水滴（Ｗ／Ｏ）型が知られている。水中油滴（Ｏ／Ｗ）型では、水の中に微細な油滴が含まれており、油中水滴（Ｗ／Ｏ）型では、油の中に微細な水が含まれている。ここで、内筒部１２０の材料に、ステンレス鋼からなる微細な金属粉を圧縮成形したものを用いたところ、水中油滴中水滴（Ｗ／Ｏ／Ｗ）型の混合燃料を精製することができた。水中油滴中水滴（Ｗ／Ｏ／Ｗ）型では、水の中に微細な油滴が含まれ、且つ、当該微細な油滴の中に更に微細な水滴が含まれており、極めて微細な粒子により構成される。

また、上記実施態様の説明では、フィルタＦ２とミキシングタンク３０との間に一つのフィルタ装置１００ａを設け、圧力ポンプＰ４とミキシングタンク３０のとの間に一つのフィルタ装置１００ｂを設けているが、フィルタ装置１００ａ、１００ｂをそれぞれ複数個設けてもよい。同様に、実施態様の変形例においても、フィルタ装置１００ｃ、１００ｄをそれぞれ複数個設けてもよい。この際、各フィルタ装置の流入口側に圧力ポンプを追加して設けると、化石燃料や水やこれらを含む混合燃料を効率よくフィルタ装置内へ圧送供給できる。

本発明の実施の形態に係る燃料供給装置の全体構成を示す模式図である。 本発明の実施の形態に係るフィルタ装置の構成を示す模式図であって、左図は外観図、右図は断面図である。 図２のＡ−Ａ切断線における模式断面図である。 本発明の実施の形態に係る燃料供給装置の変形例の全体構成を示す模式図である。

符号の説明

１ 燃料供給装置
１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ フィルタ装置
１０１ 流入口
１０２ 流出口
１１０ 外筒部
１１１ 端面
１１２ 流入口用貫通穴
１１３ 側壁
１１３ａ 内面
１１３ｂ 外面
１１４ ネジ部
１２０ 内筒部
１２２ 流出口用貫通穴
１２３ 側壁
１２３ａ 外面
１２３ｂ 内面
１２４ ネジ部
１２５ 衝突受面
１２６ 貫通穴
１０ 化石燃料用タンク
２０ 水用タンク
３０、３０ａ ミキシングタンク
Ｂ１、Ｂ２ 電子切換弁
Ｅ エンジン
Ｆ１〜Ｆ３ フィルタ
Ｈ１〜Ｈ２５ パイプ
Ｐ１〜Ｐ６ 圧力ポンプ
Ｔ１、Ｔ２ 調整弁

Claims (12)

1. 流入口および流出口を有し、上記流入口から圧送供給される化石燃料および水を混合して、上記化石燃料および上記水を含む混合燃料を微粒子化して上記流出口から流出するフィルタ装置であって、
   上記流入口が端部に設けられた筒状の外筒部と、
   上記外筒部の内側に配設され、上記流入口と反対側の端部に上記流出口が設けられた筒状の内筒部と、
   上記流入口から圧送供給される化石燃料および水が衝突するように、上記内筒部の上記流入口側の端部を閉鎖して設けられた衝突受面と、
   上記衝突受面に衝突する化石燃料および水が上記内筒部の側壁の外面側から内面側へ流入するように、上記内筒部の側壁に形成された複数の貫通穴とを備えたことを特徴とするフィルタ装置。
2. 上記貫通穴は、上記内筒部の側壁の内面から外面に向けて広がるように形成された請求項１に記載のフィルタ装置。
3. 上記貫通穴の最小内径は１．０ｍｍ以下である請求項１に記載のフィルタ装置。
4. 上記内筒部の側壁の外面と上記外筒部の側壁の内面との距離が略一定である請求項１に記載のフィルタ装置。
5. 上記内筒部および上記外筒部は円筒形状に形成されている請求項１に記載のフィルタ装置。
6. 化石燃料を蓄溜する化石燃料用タンクと、水を蓄溜する水用タンクと、流入口および流出口を有し、上記流入口から圧送供給される上記化石燃料および上記水を混合して、上記化石燃料および上記水を含む混合燃料を微粒子化して上記流出口から流出するフィルタ装置と、上記化石燃料用タンクおよび上記水用タンクに接続され、上記化石燃料および上記水を上記化石燃料用タンクおよび上記水用タンクから上記フィルタ装置の上記流入口へ圧送供給する圧力ポンプとを備え、上記フィルタ装置の上記流出口から流出される上記混合燃料を内燃機関へ供給する燃料供給装置であって、
   上記フィルタ装置は、
   流入口および流出口を有し、上記流入口から圧送供給される化石燃料および水を混合して、上記化石燃料および上記水を含む混合燃料を微粒子化して上記流出口から流出するフィルタ装置であり、
   上記流入口が端部に設けられた筒状の外筒部と、
   上記外筒部の内側に配設され、上記流入口と反対側の端部に上記流出口が設けられた筒状の内筒部と、
   上記流入口から圧送供給される化石燃料および水が衝突するように、上記内筒部の上記流入口側の端部を閉鎖して設けられた衝突受面と、
   上記衝突受面に衝突する化石燃料および水が上記内筒部の側壁の外面側から内面側へ流入するように、上記内筒部の側壁に形成された複数の貫通穴とを備えたことを特徴とする燃料供給装置。
7. 上記貫通穴は、上記内筒部の側壁の内面から外面に向けて広がるように形成された請求項６に記載の燃料供給装置。
8. 上記貫通穴の最小内径は１．０ｍｍ以下である請求項６に記載の燃料供給装置。
9. 上記内筒部の側壁の外面と上記外筒部の側壁の内面との距離が略一定である請求項６に記載の燃料供給装置。
10. 上記内筒部および上記外筒部は円筒形状に形成されている請求項６に記載のフィルタ装置。
11. 上記フィルタ装置の上記流出口と上記内燃機関との間に設けられたミキシングタンクを更に備え、
    上記ミキシングタンクは、上記フィルタ装置の上記流出口から流出される上記混合燃料を蓄溜する請求項６に記載の燃料供給装置。
12. 上記化石燃料を上記化石燃料用タンクから上記圧力ポンプを介して上記フィルタ装置の上記流入口へ、上記水タンクの上記水と共に圧送供給する上記第１の燃料供給ルートと、
    上記化石燃料を上記化石燃料用タンクから上記内燃機関へ供給する第２の燃料供給ルートとを有し、
    上記第１または第２の燃料供給ルートを切り換えることができる切換弁を更に備えた請求項６に記載の燃料供給装置。

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