JP5540298B2 - 燃料供給装置用混合器及び燃料供給システム - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関に燃料を供給する燃料供給装置に用いられる混合器に関する。より具体的には、燃料に水や空気等の他の流体を混合する混合器に関する。

従来より、特許文献１にあるように、燃料に水と空気とを混合した混合燃料を内燃機関に供給して、燃焼効率の向上を図る構成が知られている。
特許文献１に記載された装置では、供給される燃料、水、空気が混合器により混合され、空気が混入した油水エマルジョン燃料が生成される。その油水エマルジョン燃料は、チャンバに貯留されるようになっている。そして、供給配管を介して、チャンバから内燃機関に油水エマルジョン燃料が供給される。内燃機関において余った油水エマルジョン燃料は、配管を介してチャンバに戻されるようになっている。

特開昭５９−７７０６７号公報

上述の装置では、流路内に流体を二分する仕切板を流路内に設けたり、流路に沿って複数個の茸状突起物を等間隔で設けたりしていたので、構造が複雑であった。加えて、近年、環境問題はますます大きな問題となっており、燃焼効率の改善が高いレベルで要求されるものの、上述のような混合器、及びその混合器を用いた燃料供給システムではそのような要求を十分に満たすことが難しかった。

本発明の課題は、混合燃料を生成する混合器、及びその混合器を用いた燃料供給システムにおいて、より高い燃焼効率が得られる混合燃料を生成できるようにすることを目的とする。

上記の課題を達成するための本願の第１局面の発明は、
内燃機関に供給する燃料と所望の流体とを混合する混合器であって、
リング状の空間を有する旋回流室と、旋回流室の外周の接線方向からその旋回流室に接続し、燃料を吸入するための流入孔と、旋回流室と同芯上にてその旋回流室よりも内側に形成された円筒状の渦流室と、旋回流室と渦流室とを接続する流路であって、複数の流路によって渦模様を形成するように各々の流路の接続経路が略円弧状に形成された流路と、渦流室と同芯上にてその渦流室と接続して形成され、渦流室側の一端から、反対側の他端に向かうにつれ内径が小さくなるように構成されたテーパ孔と、テーパ孔に連通し、所望の流体を吸入するための供給孔と、を備える。

また、本願の第２局面の混合器は、渦流室と同芯上に形成され、渦流室内に突出するように配設される円柱部と、円柱部の外壁から、渦流室の内周壁に達するように突出する整流フィンと、を備える。

本願の第３局面の混合器では、円柱部は、渦流室と同芯上に形成されるとともにテーパ孔と当該混合器の外部とを連通する吐出孔を備える。
本願の第４局面の混合器では、供給孔は、テーパ孔の縮径側の一端にてそのテーパ孔と連通して設けられる。

本願の第５局面の混合器では、吐出孔はテーパ状に形成される。
また、本願の第６局面の発明は、内燃機関に燃料を供給する燃料供給システムであって、内燃機関用の燃料と所望の流体とを混合する混合器を備えている。

混合器としては、本願の第１〜第５局面の混合器を適用することができる。
また、本願の第７局面の発明は、燃料供給システムであって、このシステムは、内燃機関用の燃料を予め貯留する燃料タンク内のその燃料と、混合器により混合される燃料と、の何れかを、内燃機関に切り替えて供給可能なように構成されている。

本発明の混合器は、リング状の空間を有する旋回流室に、その旋回流室の接線方向から流入孔が接続している。このような構成によれば、流入孔から旋回流室に燃料が吸入すると、旋回流室に沿って燃料が旋回する。

そして、旋回流室と渦流室とを接続する流路は、円弧状に形成される。しかも、複数の流路によって渦模様を形成するように構成されている。
このような構成によれば、旋回流室から流路を介して渦流室に燃料が導入されて、渦流が形成される。渦流が生じることによって、燃料及び所望の流体が混合されやすくなる。言い換えると、燃料及び所望の流体が容易に混合され得るようになる。また、所望の流体の微粒子化が促進され得る。

例えば、所望の燃料として、水及び空気を採用したならば、燃料に、微粒子化された水及び空気が混合する。微小の気泡は、燃料の燃焼を促進し得る。また、微小の水泡は、燃料の燃焼時に微爆発をおこす。

気泡及び水泡が微小の状態で燃料に混合することによって、燃焼効率が改善される。また、燃焼がより低温で行われる。
燃焼効率の改善により燃費が向上すると共に、燃焼が低温で行われるので、窒素酸化物が低減され、エミッションが改善される。

第１実施形態の燃料供給システムの概略構成図である。 第１実施形態の混合器の拡大断面図である。 図２におけるIII−III断面図である。 図２におけるIV−IV断面図である。 第１実施形態の整流フィンの拡大斜視図である。 第２実施形態の燃料供給システムの概略構成図である。 第２実施形態の第１混合器の拡大断面図である。 第２実施形態の第２混合器の拡大断面図である。 第２実施形態の混合器の拡大断面図である。 第３実施形態の燃料供給システムの概略構成図である。 フロートバルブ２１６の断面構成図である。 三方弁２１７の断面構成図である。 三方弁２１８の断面構成図である。 燃料供給システムの制御の流れを表すフローチャートである。 第３実施形態の燃料供給システムの流路図である。 変形例の発振装置の図である。

１…内燃機関、２…燃料噴射弁、４…供給管、６，１０４…混合タンク、８…燃料、１０…水、１６…燃料ポンプ、２０…吐出管、２２…リリーフバルブ、２４，１１２…戻り管、２６，６４…混合器、２８…流入孔、３０，３０ａ，１２０…混合器本体、３２…旋回流室、３４…渦流室、３６…隔壁、３６ａ…上端面、３８…孔、４０…ノズル部材、４２…流路、４４…テーパ孔、４６…第１供給孔、４８…水吸入管、５２…第２供給孔、５４…空気吸入管、５６…円柱部、５８…接続孔、６０…吐出孔、６２…整流フィン、１００…燃料タンク、１０２…水タンク、１０８…燃料ポンプ、１１０…噴射ポンプ、１１４…第１混合器、１２２，１３２…蓋部材、１２４…接続孔、１２６…第１燃料ポンプ、１３０…第２混合器、１３１…第２燃料ポンプ、１４０ 水供給管、１４０ 水吸入管、１４２…吐出管、１４４…混合器、２００…内燃機関、２０９…燃料タンク、２１０…水タンク、２１１…オイルタンク、３００…ミキシングタンク

以下本発明を実施するための形態を図面に基づいて詳細に説明する。
［第１実施形態］
第１実施形態の燃料供給システム及び混合器について図１〜図５を参照して説明する。以下では、内燃機関１が４気筒のガソリン機関であることを前提として説明する。なお、本発明は、４気筒のガソリン機関に限らず、それ以外の気筒数のガソリン機関にも適用可能である。また、ガソリン機関に限らず、ディーゼル機関にも適用可能である。

図１において、内燃機関１には、図示しない各気筒毎に燃料噴射弁２が設けられており、各燃料噴射弁２から各気筒に燃料が噴射される。各燃料噴射弁２には、各燃料噴射弁２に燃料を導く供給管４が接続されている。

供給管４には、混合タンク６が接続されている。混合タンク６には、燃料８と水１０とが貯留されている。水１０の比重（１．０ｇ／ｃｍ³）は燃料８の比重（約０．７３〜０．７５ｇ／ｃｍ³）よりも大きい。このため、水１０は、図１に破線で示すように、混合タンク６の底側に貯留される。尚、本実施形態では、車両に搭載される燃料タンクそのものが混合タンク６として用いられる。

混合タンク６には、燃料８の液面の高さ（つまり、燃料８の量）を検出するレベルセンサ１２と、水１０の液面の高さ（つまり、水１０の量）を検出するレベルセンサ１４とが設けられている。レベルセンサ１２は燃料８の表面に浮くフロート１２ａの上下動に応じて燃料８のレベルを出力する。レベルセンサ１４は燃料８と水１０との境界線（図１に示す破線）上に浮くフロート１４ａの上下動に応じて水１０のレベルを出力する。

混合タンク６の内部には、燃料ポンプ１６が配置されている。燃料ポンプ１６はフィルタ１８を介して混合タンク６内の燃料８や後述する混合燃料を吸入し、吐出管２０に吐出するように構成されている。吐出管２０は供給管４に接続されている。尚、フィルタ１８には燃料８と水１０との境界線（図１に示す破線）上に浮くフロート２１が取り付けられている。これにより、燃料８と水１０との境界線の上下動にかかわらず、フィルタ１８が少なくとも部分的に燃料８の領域に存在するようになっている。このため、燃料８と水１０との境界線の上下動にかかわらず、燃料ポンプ１６は境界線より上に存在する燃料８、あるいは混合燃料を吸入できるように構成されている。

供給管４にはリリーフバルブ２２が取り付けられている。リリーフバルブ２２には戻り管２４が接続されている。リリーフバルブ２２は、供給管４内の圧力が設定圧力を越えると、戻り管２４に燃料８、あるいは混合燃料を逃がすように構成されている。

戻り管２４は、混合タンク６の内部に配置された混合器２６に接続されている。混合器２６は混合タンク６の燃料８と水１０との境界線よりも上側に配置されている。
図３に示すように、混合器２６の混合器本体３０には、戻り管２４が接続される流入孔２８が形成されている。また、混合器本体３０内には、リング状の旋回流室３２が形成されている。流入孔２８は、旋回流室３２の外周に対する接線の方向から、その旋回流室３２に接続されている。

図２に示すように、混合器本体３０には、旋回流室３２と同芯上に円柱状の渦流室３４が形成されている。渦流室３４の内周は円形に形成されている。そして、渦流室３４は旋回流室３２の内側に配設されている。渦流室３４と旋回流室３２とは隔壁３６により仕切られている。ところで、旋回流室３２及び渦流室３４に連接して旋回流室３２よりも外径が大きな孔３８が形成されている。孔３８にはノズル部材４０が挿入されている。孔３８に挿入されたノズル部材４０により、旋回流室３２及び渦流室３４の一端側が閉塞されている。ノズル部材４０は隔壁３６の上端面３６ａに接触する。

隔壁３６の上端面３６ａには、旋回流室３２と渦流室３４とを連通する複数（本実施形態では８本）の流路４２が形成されている（図４参照）。流路４２は、隔壁３６の上端面３６ａに等間隔で形成されている。ところで、流入孔２８から旋回流室３２に流体が流入すると、旋回流室３２に旋回流が生じる。図４に示すように、流路４２は略円弧状に形成される。より具体的には、流路４２は、旋回流の旋回方向に沿って形成され、流路４２の延在方向がその旋回方向と同じになるように形成されている。

このため、旋回流室３２から流路４２を介して渦流室３４に流体が流入する。より具体的には、流体が旋回して流れる状態で流入する。また、流路４２は、旋回流室３２の流入側の幅が広く、渦流室３４の流出側の幅が狭く形成されている。更に、流路４２の流入側（旋回流室３２側）では、その流路４２において面取りが施されて断面積が大きくなるようにされている。

図２に示すように、渦流室３４の下方側（ノズル部材４０によって閉塞された側と反対側）には、渦流室３４と連通するテーパ孔４４が形成されている。テーパ孔４４は渦流室３４と同芯上に形成される。テーパ孔４４の拡径側の一端は渦流室３４の直径とほぼ同径に形成され、渦流室３４に接続されている。そして、テーパ孔４４は、渦流室３４側から反対側に向かって徐々に径が小さくなるように形成されている。

テーパ孔４４の縮径側には、第１供給孔４６が接続されている。第１供給孔４６はテーパ孔４４と同芯上に形成されている。第１供給孔４６には、水吸入管４８（図１参照）が接続されている。図１に示すように、水吸入管４８の端部のうち、混合器２６（第１供給孔４６）と接続された側と反対側の一端は、フィルタ５０に接続されている。フィルタ５０は、混合タンク６の底側に配置されている。

図２に示すように、混合器本体３０には、第１供給孔４６に連通する第２供給孔５２が形成されている。第２供給孔５２には、空気吸入管５４（図１参照）が接続されている。空気吸入管５４の端部のうち、混合器２６（第２供給孔５２）と接続された側と反対側の一端は、混合タンク６内の燃料８よりも上方の空気層に連通している。

ノズル部材４０には、渦流室３４に突出するように円柱部５６が設けられている。円柱部５６は、渦流室３４と同芯となるように形成されている。円柱部５６は、渦流室３４とテーパ孔４４との境界に達する長さに形成される。そして、円柱部５６にはテーパ孔４４に連通する接続孔５８が形成されている。また、ノズル部材４０には、一端が接続孔５８に連通し、他端が混合タンク６内に開口したテーパ状の吐出孔６０が形成されている。この吐出孔６０は接続孔５８側の一端から他端に向かって径が大きくなるように設けられている。接続孔５８及び吐出孔６０は、渦流室３４と同芯となるように形成されている。

本実施形態では、吐出孔６０を第１供給孔４６側に仮想的に延長し、テーパ孔４４を第１供給孔４６側に仮想的に延長した場合に、延長した各々の端部の位置が一致するように、吐出孔６０のテーパ角度及びテーパ孔４４のテーパ角度が定められている。

円柱部５６の外周には、渦流室３４の軸方向と直交して、整流フィン６２が設けられている（図５参照）。整流フィン６２は、円柱部５６の外周のほぼ全周にわたって形成される。また、整流フィン６２は、渦流室３４の内壁に達するように円柱部５６の外周から突出している。

整流フィン６２は、流路４２の渦流室３４への出口近傍に設けられる。図５に示すように、本実施形態では、整流フィン６２は３枚の羽根６２ａ，６２ｂ，６２ｃを備えている。各羽根６２ａ，６２ｂ，６２ｃの各々の一端側は僅かに屈曲している。これにより各羽根６２ａ，６２ｂ，６２ｃの間に隙間が形成されるように構成されている。

旋回流室３２から流路４２を介して渦流室３４に流入した流体の流れは、その旋回流室３２、流路４２、渦流室３４の形状に沿って流れて渦流となる。各羽根６２ａ，６２ｂ，６２ｃの一端側の屈曲は、渦流となる流体が各羽根６２ａ，６２ｂ，６２ｃの間の隙間を通って流れるように、かつ、流体の渦流が適切に形成されるように構成されている。また、整流フィン６２の厚さｔは、本実施形態では、０．１〜０．２ｍｍである。なお、厚さｔは、その他の値でもよく、実験結果等に応じて適宜決定されることができる。

次に、混合器２６の作動について説明する。
まず、内燃機関１の始動時には、混合タンク６内では、燃料８と水１０とは分離した状態にある。尚、混合タンク６には、予め燃料８と水１０とが一定割合で貯留される。燃料ポンプ１６が駆動すると、燃料ポンプ１６はフィルタ１８を介して燃料８を吸入し、吐出管２０を介して供給管４に燃料８を供給する。

供給管４に供給された燃料８は、各燃料噴射弁２から内燃機関１の各気筒に噴射される。供給管４において余った燃料８は、リリーフバルブ２２及び戻り管２４を介して混合器２６に流入する。混合器２６では、戻り管２４と接続する流入孔２８から燃料８が旋回流室３２に流入する。燃料８がリング状の旋回流室３２にその接線方向から流入することにより、その燃料８の流れは旋回流室３２の形状に沿った旋回流となる。そして、燃料８は旋回流室３２から流路４２を介して渦流室３４に流入する。旋回流室３２の断面積に対して、複数の流路４２の断面積を合わせた合計の断面積は小さく、燃料８が旋回流室３２から流路４２を介して渦流室３４に流入する際、燃料８の流速が増加する。また、流路４２の断面積は渦流室３４に向かって徐々に小さくなるので、燃料８が渦流室３４に向かって流れるにつれ、燃料８の流速はさらに増加する。

流路４２から渦流室３４に燃料８が流入すると、渦流室３４で円柱部５６の外周の廻りに流速が大きい渦流が生成される。渦流室３４では、渦流となった燃料８が各羽根６２ａ，６２ｂ，６２ｃの間の隙間を通って流れ、整流フィン６２により円柱部５６廻りの渦流が整流される。

渦流となった燃料８は、渦流室３４からテーパ孔４４に流入する。この際、渦流効果により、フィルタ５０、水吸入管４８、第１供給孔４６を介して、テーパ孔４４内に混合タンク６内の水１０が吸入される。加えて、空気吸入管５４、第２供給孔５２を介して、テーパ孔４４内に空気が吸入される。テーパ孔４４内に流入した水１０と空気とは、テーパ孔４４内にて燃料８と混合して渦流となり、これにより空気を含むエマルジョン燃料が生成される。

渦流室３４やテーパ孔４４内では、燃料８が高速の渦流となって旋回し、この燃料８に水１０と空気とが混合されるので、水１０や空気の微粒子化及び混合が促進される。空気は、テーパ孔４４内の渦流と混合して微少な気泡となり、微少な気泡が混合したエマルジョン燃料が混合燃料として生成される。この混合燃料は、テーパ孔４４から円柱部５６内の接続孔５８に流れ、さらに吐出孔６０から混合タンク６内に吐出される。

本実施形態において、エマルジョン燃料は、直径がマイクロサイズあるいはナノサイズの気泡及び水泡を有する。具体的には、気泡及び水泡は、１μｍ〜１０μｍの直径を有する。好ましくは、気泡及び水泡の直径は５μｍ〜１０μｍであると良い。燃料８と水１０と空気との混合割合は、適宜決定すればよく、例えば、燃料８に対して、水１０が５％から５５％程度、空気が数％から数十％程度とすればよい。

以上のように、燃料ポンプ１６の駆動により、燃料８が供給管４に送られるとともに、供給管４において余った燃料８が混合器２６に供給される。混合器２６において、燃料８に水１０と空気とが混合した混合燃料が生成され、その混合燃料は混合タンク６内に吐出される。混合タンク６内に混合燃料が供給されると（あるいは混合タンク６内が混合燃料で充たされると）、燃料ポンプ１６は混合燃料を吸入して、吐出管２０を介して供給管４に混合燃料を供給する。

供給管４に供給された混合燃料は、各燃料噴射弁２から内燃機関１の各気筒に噴射される。内燃機関１における混合燃料の燃焼において、混合燃料中の微粒子化された空気が燃料８の燃焼を促進すると共に、水１０は微爆発等をおこす。これにより、燃焼効率が改善される。また、燃焼がより低温で行われる。燃焼効率の改善により燃費が向上すると共に、燃焼が低温で行われるので、窒素酸化物が低減され、エミッションが改善される。

ところで、供給管４において余った混合燃料は、戻り管２４を介して再び混合器２６に供給される。供給管４に供給された混合燃料のうち、６〜７割が混合器２６に戻されるように構成するとよい。

混合燃料は、混合器２６において、流入孔２８を介して旋回流室３２に流入する。さらに、旋回流室３２から流路４２を介して渦流室３４に流入する。そして、渦流室３４内において、円柱部５６の外周の廻りに混合燃料の渦流が生成される。渦流室３４からテーパ孔４４に混合燃料が流入して渦流が生成されることにより、混合燃料が撹拌され、さらに、燃料８或いは混合燃料と、水１０及び空気との混合が促進される。これにより、混合燃料における水１０の分離が抑制される。また、混合する気泡の微粒子化も継続して実現される。

具体的には、渦流効果により、フィルタ５０、水吸入管４８及び第１供給孔４６を介して、テーパ孔４４内に、混合タンク６内の燃料８或いは混合燃料が吸入されるとともに、空気吸入管５４及び第２供給孔５２を介してテーパ孔４４内に空気が吸入される。この際、テーパ孔４４内における混合燃料の渦流により、空気はその混合燃料に混合して微少な気泡となる。

尚、混合タンク６の底にある水１０としては、混合器２６により燃料８と混合される前の水、或いは混合燃料から分離した水であることが考えられる。いずれにしても、混合タンク６の底に水１０が残っている場合には、その水１０が、フィルタ５０、水吸入管４８及び第１供給孔４６を介して、テーパ孔４４内に吸入され、混合燃料と混合される。

混合タンク６内に貯留された混合燃料からは気泡が分離し得るが、燃料ポンプ１６の運転（内燃機関１の駆動）が継続するかぎり、混合器２６により混合燃料に再度気泡が混合される。つまり、混合燃料に気泡（空気）が補給される。そして、燃料ポンプ１６の運転（内燃機関１の駆動）が継続すると、混合燃料において、分離する気泡（空気量）と補給される気泡（空気量）とが平衡となり、混合燃料に混合した気泡（空気量）が一定となった定常状態となる。

燃料８及び混合燃料は、混合タンク６から混合器２６に吸入されてその混合器２６において混合され、そして混合器２６から混合タンク６に吐出されて、循環するようになっている。混合燃料が混合器２６に戻るまでの間に、その混合燃料から気泡が分離しても、混合器２６により再度気泡が混合燃料に混合される。そして、混合燃料は吐出孔６０から混合タンク６内に吐出される。これにより、混合タンク６内には、燃料８に水１０と空気とが混合された混合燃料が常に貯留される。

混合器２６が内燃機関１から戻された混合燃料を攪拌すると共に再度空気を混合して混合タンク６内に吐出するので、水１０や空気が分離しても、再度、水１０及び空気が混合する。本実施形態によれば、簡単な構造で、燃料８、水１０、空気を混合した混合燃料を内燃機関１に連続供給できる。

また、本実施形態では、吐出管２０と供給管４との間に混合器６４を設けている。混合器６４については後述する。混合器６４は、必要に応じて適宜設けることができ、混合器６４を設けることにより、混合燃料の混合がより促進される。混合器６４の構成は、前述した混合器２６の構成と基本的に同じである。一方、混合器６４は、第１供給孔４６、第２供給孔５２が形成されていない点で、前述した混合器２６と異なる。なお、混合器６４の具体的な図の記載は省略されている。適宜、図２〜図５を参照されたい。

混合器６４から混合タンク６内に混合燃料が吐出されると、混合器６４には燃料ポンプ１６から混合タンク６内の混合燃料が供給され得る。混合器６４において、混合燃料は流入孔２８を介して旋回流室３２に流入し、さらに旋回流室３２から流路４２を介して渦流室３４に流入する。そして、渦流室３４内において、円柱部５６の外周の廻りに混合燃料の渦流が生成される。渦流室３４からテーパ孔４４に流入する混合燃料は、渦流となることにより撹拌される。つまり、燃料８と水１０と空気とが攪拌・混合され、水１０及び空気の微粒子化も再度促進される。そして、混合器６４において混合された混合燃料は吐出孔６０から供給管４に吐出される。
［第２実施形態］
次に、第２実施形態の燃料供給システム及び混合器について、図６〜図９を参照して説明する。また、適宜図２〜図５も参照して説明する。尚、前述した実施形態と同じ構成については、同一の番号を付し、詳細な説明を省略する。

第２実施形態において、内燃機関１はディーゼル機関である。また、第２実施形態におけるシステムでは、図６に示すように、燃料を蓄える燃料タンク１００と、水を蓄える水タンク１０２とが設けられる。また、燃料タンク１００及び水タンク１０２と接続する混合タンク１０４が設けられている。

混合タンク１０４の内部には、第１混合器１１４が設けられている。第１混合器１１４には、燃料タンク１００に接続する燃料供給管１１６、及び水タンク１０２に接続する水供給管１１８が接続されている。

第１混合器１１４は、前述の混合器２６と基本的に同様の構成を有している（図３参照）。より具体的には、第１混合器１１４の混合器本体１２０には、流入孔２８が形成されている。この流入孔２８には燃料供給管１１６が接続される。混合器本体１２０内には、リング状の旋回流室３２が形成されており、流入孔２８は、旋回流室３２の外周側接線方向から、旋回流室３２に接続されている（図３，図７参照）。

図７に示すように、混合器本体１２０には、旋回流室３２と同芯上に円柱状の渦流室３４が形成されている。渦流室３４の内周は円形に形成されている。渦流室３４は旋回流室３２の内側に配設されている。渦流室３４と旋回流室３２とは隔壁３６により仕切られている。ところで、旋回流室３２及び渦流室３４に連接して旋回流室３２よりも外径が大きな孔３８が形成されている。孔３８には蓋部材１２２が挿入されている。孔３８に挿入された蓋部材１２２により、旋回流室３２及び渦流室３４の一端側が閉塞されている。蓋部材１２２は隔壁３６の上端面３６ａに接触する。

隔壁３６の上端面３６ａには、旋回流室３２と渦流室３４とを連通する複数（本実施形態では８本）の流路４２が形成されている（図４参照）。流路４２は、隔壁３６の上端面３６ａに等間隔で形成されている。前述のように、流入孔２８から旋回流室３２に流体が流入すると、旋回流室３２に旋回流が生じる。流路４２は略円弧状に形成され、より具体的には、流路４２は、その旋回流の旋回方向に沿って形成され、流路４２の延在方向がその旋回方向と同じになるように形成されている。

このため、旋回流室３２から流路４２を介して渦流室３４に流体が流入する。より具体的には、流体が旋回して流れる状態で流入する。また、流路４２は、旋回流室３２の流入側の幅が広く、渦流室３４の流出側の幅が狭く形成されている。更に、流路４２の流入側（旋回流室３２側）では、その流路４２において面取りが施されて断面積が大きくなるようにされている。

図７に示すように、渦流室３４の下方側（蓋部材１２２によって閉塞された側と反対側）には、渦流室３４と連通するテーパ孔４４が形成されている。テーパ孔４４は渦流室３４と同芯上に形成される。テーパ孔４４の拡径側の一端は渦流室３４の直径とほぼ同径に形成され、渦流室３４に接続されている。そして、テーパ孔４４は、その一端から他端（縮径側）に向かって徐々に径が小さくなるように形成されている。テーパ孔４４の縮径側には、接続孔１２４が接続されている。接続孔１２４はテーパ孔４４と同芯上に形成されている。そして、接続孔１２４は、第１燃料ポンプ１２６（図６参照）の吸入側に接続されている。

蓋部材１２２には、渦流室３４に突出した円柱部５６が形成されている。円柱部５６は渦流室３４と同芯上に形成されている。円柱部５６は、テーパ孔４４内に達する所望の長さに形成される。そして、円柱部５６にはテーパ孔４４に連通する供給孔１２８が形成されている。また、供給孔１２８は、蓋部材１２２を貫通して形成されている。また、供給孔１２８は、渦流室３４と同芯上に配設される。供給孔１２８には、水供給管１１８（図６参照）が接続されている。

円柱部５６の外周には、渦流室３４の軸方向と直交して、整流フィン６２が設けられている（図５参照）。整流フィン６２は、円柱部５６の外周のほぼ全周にわたって形成される。また、整流フィン６２は、渦流室３４の内壁に達するように円柱部５６の外周から突出している。

整流フィン６２は、流路４２の渦流室３４への出口近傍に設けられ、本実施形態では、整流フィン６２は３枚の羽根６２ａ，６２ｂ，６２ｃを備えている。各羽根６２ａ，６２ｂ，６２ｃの各々の一端側は僅かに屈曲している。これにより各羽根６２ａ，６２ｂ，６２ｃの間に隙間が形成されるように構成されている。

各羽根６２ａ，６２ｂ，６２ｃの一端側の屈曲は、渦流となって流れる流体が各羽根６２ａ，６２ｂ，６２ｃの間の隙間を通って流れるように、かつ、流体の渦流が適切に形成されるように構成されている。また、整流フィン６２の厚さｔは、前述した実施形態と同様、０．１〜０．２ｍｍである。なお、厚さｔは、その他の値でもよく、実験結果等に応じて適宜決定されることができる。

混合タンク１０４内には、図８に詳細を示す第２混合器１３０が設けられている。第２混合器１３０は、第１混合器１１４が有する混合器本体１２０と同じ構成を備えている。一方、接続孔１２４が第２燃料ポンプ１３１（図６参照）の吸入側に接続されている点において第２混合器１３０は第１混合器１１４と異なる。混合器本体１２０の孔３８には蓋部材１３２が挿入されている。孔３８に挿入された蓋部材１３２により、旋回流室３２及び渦流室３４の一端側が閉塞されている。蓋部材１３２には円柱部５６が設けられている。円柱部５６にはテーパ孔４４に連通する接続孔１３４が形成されている。円柱部５６の外周には、整流フィン６２が設けられている。

接続孔１３４は渦流室３４と同芯上に形成される。蓋部材１３２には接続孔１３４に連通する空気供給孔１３６と水供給孔１３８とがそれぞれ絞り１３６ａ，１３８を介して連通形成されている。空気供給孔１３６には、空気吸入管５４（図６参照）が接続されている。空気吸入管５４の一端は、混合タンク１０４内の燃料よりも上方の空気層に連通している。水供給孔１３８には水吸入管１４０（図６参照）が接続されている。水吸入管１４０の一端は、混合タンク１０４内の底に形成された凹部１０４ａ内に連通している。

第１燃料ポンプ１２６及び第２燃料ポンプ１３１の吐出側は、吐出管１４２に接続されている。２本の吐出管１４２は、合流して１本となり混合タンク１０４内に設けられた混合器１４４に接続される。

混合器１４４は、前述した混合器２６と基本的に同じ構成を有している。一方、第１供給孔４６と第２供給孔５２とを混合器本体３０ａに備えていない点で、混合器１４４は混合器２６と異なる。

次に、混合器１１４，１３０，１４４の作動について説明する。
第１燃料ポンプ１２６が駆動すると、第１燃料ポンプ１２６は、第１混合器１１４を介して、燃料タンク１００と水タンク１０２とから、それぞれ燃料と水とを吸入する。燃料は、燃料供給管１１６から第１混合器１１４に流入する。水は、水供給管１１８から第１混合器１１４に流入する。

第１混合器１１４では、第１燃料ポンプ１２６の吸引力がその第１混合器１１４の接続孔１２４に作用することにより、燃料が流入孔２８を介して旋回流室３２に流入する。燃料がリング状の旋回流室３２にその接線方向から流入することにより、燃料は旋回流室３２の形状に沿った旋回流となる。そして、燃料は旋回流室３２から流路４２を介して渦流室３４に流入する。その際、旋回流室３２の断面積に対して、複数の流路４２の断面積を合わせた合計の断面積は小さく、燃料が旋回流室３２から流路４２を介して渦流室３４に流入する際、燃料の流速が増加する。また、流路４２の断面積は渦流室３４に向かって徐々に小さくなるので、燃料が渦流室３４に向かって流れるにつれ、燃料の流速はさらに増加する。

流路４２から渦流室３４に燃料が流入すると、渦流室３４で円柱部５６の外周の廻りに流速が大きい渦流が生成される。渦流室３４では、渦流となった燃料８が各羽根６２ａ，６２ｂ，６２ｃの間の隙間を通って流れ、整流フィン６２により円柱部５６廻りの渦流が整流される。

渦流となった燃料は、渦流室３４からテーパ孔４４に流入する。この際、水が、水供給管１１８、供給孔１２８を介してテーパ孔４４に流入する。テーパ孔４４内での燃料の渦流により、燃料と水とが混合されて、エマルジョン燃料である混合燃料が生成される。この混合燃料は、接続孔１２４を介して第１燃料ポンプ１２６に吸入され、第１燃料ポンプ１２６から吐出管１４２を介して混合器１４４に供給される。

混合器１４４に供給された混合燃料は、混合器１４４内にて、旋回流室３２、流路４２、渦流室３４からテーパ孔４４に流入し、テーパ孔４４内の渦流で混合される。この際、水は微粒子化される。そして、混合燃料はテーパ孔４４から円柱部５６内の接続孔５８を通り、吐出孔６０から混合タンク１０４内に吐出される。渦流室３４やテーパ孔４４内では、燃料が高速の渦流となって旋回し、この燃料に水が混合されるので、水の微粒子化が促進される。

第２燃料ポンプ１３１が駆動すると、第２燃料ポンプ１３１は、第２混合器１３０を介して、混合タンク１０４内の混合燃料、水、空気を吸引する。混合タンク１０４内の混合燃料は流入孔２８を介して旋回流室３２に流入し、流路４２、渦流室３４からテーパ孔４４に流入する。

凹部１０４ａ内の水や混合燃料は水吸入管１４０、水供給孔１３８、接続孔１３４を介してテーパ孔４４に流入する。また、空気は空気吸入管５４、空気供給孔１３６、接続孔１３４を介してテーパ孔４４に流入する。テーパ孔４４内に流入した水と空気とは、テーパ孔４４内の混合燃料の渦流により、その混合燃料と混合される。これにより、水及び空気を含むエマルジョン燃料が生成される。

空気は、テーパ孔４４内の混合燃料に混合されて微少な気泡となる。水も、テーパ孔４４内の混合燃料に混合されて微少な水泡となる。つまり、微少な気泡及び水泡を含む混合燃料が生成される。この混合燃料はテーパ孔４４から接続孔１２４を介して第２燃料ポンプ１３１に吸入される。

第２燃料ポンプ１３１はこの混合燃料を混合器１４４に供給する。混合器１４４では、混合燃料は、旋回流室３２、流路４２、渦流室３４からテーパ孔４４に流入する。そして、水と空気とは微粒子化される。さらに、混合燃料は、テーパ孔４４から円柱部５６内の接続孔５８を通り、吐出孔６０から混合タンク１０４内に吐出される。渦流室３４やテーパ孔４４内では、混合燃料が高速の渦流となって旋回するため、水と空気との微粒子化が促進される。

混合タンク１０４内で生成された混合燃料は、フィルタ１０６を介して燃料ポンプ１０８により噴射ポンプ１１０に供給される。そして、混合燃料は、噴射ポンプ１１０から内燃機関１における各燃料噴射弁２を介してその内燃機関１の各気筒内に噴射される。噴射ポンプ１１０において余った混合燃料は戻り管１１２を介して混合タンク１０４に戻される。

内燃機関１の駆動において、混合燃料中の微粒子化された空気は燃料の燃焼を促進する。また、水１０は微爆発等をおこす。これにより、燃焼効率が改善される。また、燃焼がより低温で行われるようになる。燃焼効率の改善により燃費が向上すると共に、燃焼が低温で行われるので、窒素酸化物が低減され、エミッションが改善される。
［第３実施形態］
次に、第３実施形態の燃料供給システムＳ１について図１０〜図１５を参照して説明する。なお、混合器については、第１実施形態或いは第２実施形態における混合器を用いることができる。そのため、混合器の具体的な説明は省略する。
（燃料供給システムＳ１の構成）
図１０に示す燃料供給システムＳ１は、内燃機関２００に混合燃料（燃料に水及び空気が混合したエマルジョン燃料）を供給するシステムである。ここでは、内燃機関２００は、４気筒のディーゼル機関であることを前提とする。なお、燃料供給システムＳ１は、ガソリン機関にも適用することができる。また、４気筒の内燃機関の他、他の気筒数の内燃機関にも適用することができる。

図１０に示すように、燃料供給システムＳ１は、燃料タンク２０９と、水タンク２１０と、オイルタンク２１１と、ミキシングタンク３００と、を備える。
ミキシングタンク３００は、フィルタ２０１と、レベルセンサ２０２と、混合器２０３と、混合器２０４と、バルブ２０５と、電極板２０６と、振動装置２７１と、混合器２７２と、を備える。なお、以下、図１０のミキシングタンク３００において、レベルセンサ２０２及びバルブ２０５が取り付けられた側を上部とし、電極板２０６が設けられた側を底部とする。

ミキシングタンク３００は、導入室２２９と、第１貯留室２３１と、混合室２３３と、第２貯留室２３５と、第３貯留室２３７と、を有している。
導入室２２９は、燃料タンク２０９、水タンク２１０、オイルタンク２１１とそれぞれ接続されている。また、導入室２２９は、内燃機関２００と接続されている。より具体的には、図示しない燃料噴射弁に燃料を供給する供給管３３０の下流側（符号Ｌにて示される）と接続される。供給管３３０の構成は、前述の供給管４と同様である。

供給管３３０の上流側（符号Ｕにて示される）には、フロートバルブ２１６が設けられている。
図１１は、フロートバルブ２１６の断面構成図である。なお、図１１において、紙面上側を上方とし、紙面下側を下方とする。

フロートバルブ２１６は、ハウジング２４１と、ハウジング２４１内に収容されるフロート２４２とを中心に構成される。フロート２４２の下部には、流路２４８と流路２４９とを連通或いは遮断するためのバルブ部材２４７が設けられている。

そして、このフロートバルブ２１６には、流体の流出入ポートとして、ポート２４３、ポート２４４、ポート２４５が設けられている。なお、ガスを排出し得るポート２４６もハウジング２４１の上部に設けられている。

ポート２４３は、流体が流出し得る流出ポートとして用いられる。一方、ポート２４４及びポート２４５は、流体が流入し得る流入ポートとして用いられる。
ポート２４３は管３０１（管については図１０参照、以下同様）を介して供給管３３０に接続され、ポート２４４は管３０３を介して三方弁２１８の流出側のポートと接続され、ポート２４５は管３０５を介して三方弁２１７の流出側のポートと接続される。

そして、ポート２４４には、内燃機関２００から戻される燃料が三方弁２１８を介して流入し得る。ポート２４５には、ミキシングタンク３００からの混合燃料、或いは燃料タンク２０９からの燃料が、三方弁２１７により切り替えられて流入し得る。

図１２は、三方弁２１７の断面構成図である。なお、図１２において、紙面上側を上方とし、紙面下側を下方とする。
三方弁２１７は、エアシリンダ２５１と、本体２５４とを中心に構成される。

エアシリンダ２５１は、ピストンロッド２５２及びポート２５３を備えている。ポート２５３に所定の圧力の作動流体（例えば空気）が供給されると、ピストンロッド２５２が突出する。ピストンロッド２５２が突出すると、本体２５４に内蔵される切替部材２５５が下方に押し下げられる。

本体２５４は、流路を切り替える構成として前述の切替部材２５５を内蔵している。また、バネ２５９を内蔵している。バネ２５９は、切替部材２５５を上方に押し上げるように配設されている。

そして、本体２５４には、流体の流出入ポートとして、ポート２５６、ポート２５７、ポート２５８が設けられている。ポート２５８は、流体が流出し得る流出ポートとして用いられる。一方、ポート２５６及びポート２５７は、流体が流入し得る流入ポートとして用いられる。

ポート２５８は管３０５（管については図１０参照、以下同様）を介してフロートバルブ２１６のポート２４５と接続され、ポート２５６は管３０６を介してミキシングタンク３００の第３貯留室２３７と接続され、ポート２５７は管３２５等を介して燃料タンク２０９と接続される。

エアシリンダ２５１のピストンロッド２５２が突出しない状態では、バネ２５９の作用により切替部材２５５が上方に押し上げられ、ポート２５６とポート２５８との流路が閉じられる一方、ポート２５７とポート２５８とが連通する。この場合、燃料タンク２０９内の燃料がフロートバルブ２１６に供給され得る。

エアシリンダ２５１のピストンロッド２５２が突出した状態では、切替部材２５５がバネ２５９の作用に抗して下方に移動する。この場合、ポート２５７とポート２５８との流路が閉じられる一方、ポート２５６とポート２５８とが連通する。この場合、ミキシングタンク３００内の混合燃料がフロートバルブ２１６に供給され得る。

図１３は、三方弁２１８の断面構成図である。なお、図１３において、紙面上側を上方とし、紙面下側を下方とする。
三方弁２１８は、エアシリンダ２６１と、本体２６４とを中心に構成される。

エアシリンダ２６１は、ピストンロッド２６２及びポート２６３を備えている。ポート２６３に所定の圧力の作動流体（例えば空気）が供給されると、ピストンロッド２６２が突出する。ピストンロッド２６２が突出すると、本体２６４に内蔵される切替部材２６５が下方に押し下げられる。

本体２６４は、流路を切り替える構成として前述の切替部材２６５を内蔵している。また、バネ２６９を内蔵している。バネ２６９は、切替部材２６５を上方に押し上げるように配設されている。

そして、本体２６４には、流体の流出入ポートとして、ポート２６６、ポート２６７、ポート２６８が設けられている。ポート２６８は、流体が流入し得る流入ポートとして用いられる。一方、ポート２６６及びポート２６７は、流体が流出し得る流出ポートとして用いられる。

ポート２６８は管３０２（管については図１０参照、以下同様）を介して供給管３３０の下流側と接続され、ポート２６６は管３０４を介してミキシングタンク３００の導入室２２９と接続され、ポート２６７は管３０３を介してフロートバルブ２１６のポート２４４と接続される。

エアシリンダ２６１のピストンロッド２６２が突出しない状態では、バネ２６９の作用により切替部材２６５が上方に押し上げられ、ポート２６８とポート２６６との流路が閉じられる一方、ポート２６８とポート２６７とが連通する。この場合、供給管３３０から戻された燃料がフロートバルブ２１６に供給され得る。

エアシリンダ２６１のピストンロッド２６２が突出した状態では、切替部材２６５がバネ２６９の作用に抗して下方に移動する。この場合、ポート２６８とポート２６７との流路が閉じられる一方、ポート２６６とポート２６８とが連通する。この場合、供給管３３０から戻された燃料がミキシングタンク３００の導入室２２９に導かれ得る。

図１０を参照して燃料供給システムＳ１の全体構成についてさらに説明する。
燃料タンク２０９と導入室２２９との間の経路にはポンプ２１３が設けられている。燃料タンク２０９は、管３０７及び管３０９を介してポンプ２１３と接続される。ポンプ２１３は、管３１０を介して導入室２２９と接続される。

管３０７の途中からは管３０８が分岐し、その管３０８の先にはフィルタ２１２が設けられている。フィルタ２１２は、管３２５を介して三方弁２１７のポート２５７（図１２も参照）と接続している。

水タンク２１０と導入室２２９との間の流路にはポンプ２１４が設けられている。水タンク２１０は、管３１１を介してポンプ２１４と接続される。ポンプ２１４は、管３１２を介して導入室２２９と接続される。

オイルタンク２１１と導入室２２９との間の流路にはポンプ２１５が設けられている。オイルタンク２１１は、管３１３を介してポンプ２１５と接続される。ポンプ２１５は、管３１４を介して導入室２２９と接続される。

ポンプ２１３，２１４，２１５が駆動すると、燃料タンク２０９内の燃料、水タンク２１０内の水、オイルタンク２１１内のオイルがそれぞれ、導入室２２９に導入される。また、導入室２２９には、内燃機関２００に設けられる供給管３３０において内燃機関２００の燃料噴射弁に供給されることなく余った燃料が、三方弁２１８を介して導入され得る。

導入室２２９に導入された燃料、水、オイルは、第１貯留室２３１に貯留される。ところで、水の比重は、燃料（軽油）の比重及びオイルの比重よりも大きい。このため、第１貯留室２３１において、底部には水が貯留する。具体的には、第１貯留室２３１の底部において、水が存在する水層２２４が形成される。水層２２４の上方側には、燃料が存在する燃料層２２５が形成される。また、ミキシングタンク３００の上方側において、空気が存在する空気層２２３が形成されるようになっている。

ミキシングタンク３００の第１貯留室２３１には、混合器２０３と、電極板２０６と、振動装置２７１とが配設される。
混合器２０３は、前述の混合器２６（図１、図２参照）と同様の構成を有している。なお、混合器２０３としては、第２混合器１３０（図６、図８参照）を用いることもできる。

混合器２０３は、管３２２を介して空気層２２３から空気を吸入し、管３２３を介して水層２２４から水を吸入し、管３２４を介して燃料層２２５から燃料を吸入し得るように構成されている。

具体的には、混合器２０３の第２供給孔５２（図２参照）が管３２２を介して空気層２２３と連通し、第１供給孔４６（図２参照）が管３２３を介して水層２２４と連通し、流入孔２８（図３、図４参照）が管３２４を介して燃料層２２５と連通する。

電極板２０６は、第１貯留室２３１の底部において、水層２２４に浸るように設けられている。電極板２０６は、複数並べて設けられる。一例では、電極板は５０枚程度設けられる。なお、電極板２０６の寸法は、一例では、横１００ｍｍ（紙面の左右方向の寸法）、高さ５０ｍｍ（紙面の上下方向の寸法）、厚み１ｍｍである。なお、厚みの寸法としては１ｍｍ以下を採用し得る。また、電極板２０６の素材としては、一例ではステンレスを採用し得る。

電極板２０６には、図示しない電源装置から電圧が印加されるように構成されている。一例では、２４Ｖの電圧が印加され得る。電極板２０６に電圧が印加されると、水層２２４の水が電気分解される。

水の電気分解において、陽極及び陰極では次のような反応が生じる。
陽極：２Ｈ₂Ｏ→４Ｈ⁺＋Ｏ₂＋４ｅ^-
陰極：２Ｈ₂Ｏ→２ＯＨ^-＋Ｈ₂
このような両極の反応により、以下のように、水素ガス及び酸素ガスが発生する。

２Ｈ₂Ｏ→２Ｈ₂＋Ｏ₂
次に、振動装置２７１は、電極板２０６の近傍に設けられている。
振動装置２７１は、発振器２０７と、振動子２０８とから構成される。振動装置２７１は、発振器２０７が発する所定の周波数に従って振動子２０８が振動するように構成されている。発振周波数は、一例では、可聴域の範囲で設定される。より具体的には、例えば２０Ｈｚ〜１６０００Ｈｚ程度の範囲で設定される。

この振動装置２７１は、所定の振動を発することによって、電極板２０６に気泡（水素ガス及び酸素ガスの気泡）が付着してしまうことを抑制し、或いは付着した気泡を除去し得るように設けられる。

ところで、前述のように、電極板２０６による水の電気分解の際に、陽極及び陰極では、プラスイオン（Ｈ⁺）及びマイナスイオン（ＯＨ^-）が発生する。このようなイオンが発生することにより、水とオイルとの親和性が向上し、水とオイルとが混合しやすくなることが指摘されている。

燃料供給システムＳ１は、混合器２０３と接続する三方弁２２１と、その三方弁と接続するポンプ２１９と、そのポンプ２１９と接続するチャンバ２２０とを備えている。
三方弁２２１は、前述の三方弁２１７と同様の構成を有している。三方弁２２１の２つの流入ポートのうちの一方は、管３１６を介して混合器２０３の吐出側と接続される。その２つの流入ポートのうちの他方は、管３１７を介して後述の混合器２７２の吐出側と接続される。三方弁２２１の流出ポートは管３１５を介してポンプ２１９と接続される。

ポンプ２１９は、管３１８を介してチャンバ２２０と接続される。
チャンバ２２０からは管３１９、管３２０が延びている。管３１９は、ミキシングタンク３００の混合室２３３に設けられた混合器２０４に接続している。管３２０は、同じく混合室２３３に設けられた混合器２７４に接続している。混合器２０４及び混合器２７４は、前述の混合器１４４（図９参照）と同様の構成を有している。

ポンプ２１９が駆動すると、三方弁２２１によって切り換えられる流路に従い、混合器２０３によって混合された混合燃料、或いは混合器２７２によって混合された混合燃料が、チャンバ２２０を介して混合器２０４及び混合器２７４に供給される。

混合器２０４、及び混合器２７４は、供給された混合燃料をさらに混合し、混合室２３３内に吐出する。
混合室２３３は、テーパ形状に構成されている。より具体的には、混合器２０４の吐出口に対応してテーパ形状２２７が形成され、混合器２７４の吐出口に対応してテーパ形状２２８が形成されている。

混合器２０４，２７４から吐出した混合燃料は、それぞれ、テーパ形状２２７，２２８によって混合されるとともに流速を増し、第２貯留室２３５に導かれる。
ミキシングタンク３００の第２貯留室２３５には、レベルセンサ２０２と、バルブ２０５と、混合器２７２とが配設される。

レベルセンサ２０２は、第２貯留室内２３５内の混合燃料の量を検出するためのセンサである。レベルセンサ２０２は、第２貯留室内の混合燃料の液面の高さに応じて移動体が移動するように構成されている。そして、その移動体の位置に応じて、混合燃料の液面の高さ、ひいては混合燃料の量を検出し得るように構成されている。

バルブ２０５は、第２貯留室２３５と第３貯留室２３７とを連通、或いは遮断し得る弁である。バルブ２０５が開くと、第２貯留室２３５内の混合燃料が、その第２貯留室２３５から第３貯留室２３７に供給されるようになっている。

混合器２７２は、前述の第１混合器１１４（図６、図７参照）と同様の構成を有している。この場合、供給孔１２８は空気層２２３と接続され、供給孔１２８を介して空気が吸入されるように構成される。具体的には、供給孔１２８は、管３２６を介して空気層２２３と接続されることとなる。

また、混合器２７２は、管３２７を介して燃料層２２５と接続され、燃料層２２５から燃料を吸入可能に構成される。具体的には、混合器２７２の流入孔２８（図３、図４参照）が管３２７を介して燃料層２２５と連通する。

第３貯留室２３７には、フィルタ２０１と、レベルセンサ２７６とが配設されている。フィルタ２０１は、管３０６を介して前述の三方弁２１７のポート２５６と接続されている。第３貯留室２３７内の混合燃料は、フィルタ２０１を介して内燃機関２００に供給されることとなる。

レベルセンサ２７６は、前述のレベルセンサ２０２と同様の構成及び機能を有する。
（燃料供給システムＳ１の動作の概要）
燃料供給システムＳ１の動作は、図示しない制御装置によって制御される。

図１４は、その制御装置によって制御される燃料供給システムＳ１の動作の概要を表すフローチャートである。
燃料供給システムＳ１において、図示しない制御装置は、まずポンプ２１３，２１４，２１５を駆動する（Ｓ１００）。これにより、燃料、水、オイルが、それぞれ燃料タンク２０９、水タンク２１０、オイルタンク２１１から導入室２２９に導入され、さらに第１貯留室２３１に導かれる。

そして、制御装置は、電極板２０６に所定の電圧（一例では２４Ｖの電圧）を印加する（Ｓ１１０）。
また、振動装置２７１を駆動する（Ｓ１２０）。

加えて、ポンプ２１９を駆動する（Ｓ１３０）。
なお、Ｓ１００〜Ｓ１３０の処理は、同時に開始されても良い。
ポンプ２１９が駆動すると、第１貯留室２３１に配設された混合器２０３に燃料及びオイル、水、空気が流入し、それらが混合されて混合燃料が生成される。

生成された混合燃料は、ポンプ２１９の駆動により混合器２０４及び混合器２７４に供給されてさらに混合される。この際、三方弁２２１において、管３１６から管３１５への流路は開放されている。一方、管３１７から管３１５への流路は閉じられている。

続いて、制御装置は、所定の作動時間（一例では、数分）が経過したか否かを判定する（Ｓ１４０）。制御装置は、所定の作動時間が経過していないと判定すると（Ｓ１４０：ＮＯ）、再びＳ１４０の処理を実行する。一方、制御装置は、所定の作動時間が経過したと判定すると（Ｓ１４０：ＹＥＳ）、三方弁２２１における流路を切り換える（Ｓ１５０）。具体的には、管３１６から管３１５への流路が閉じられる一方、管３１７から管３１５への流路が開放される。これにより、第２貯留室２３５において混合器２７２によって混合された混合燃料が、ポンプ２１９の駆動により混合器２０４及び混合器２７４に供給される。これにより、より十分な混合が実現される。

続いて、制御装置は、第２貯留室２３５内の混合燃料の量が、レベルセンサ２０２の検出結果に基づき規定の量に達したか否かを判定する（Ｓ１６０）。制御装置は、第２貯留室２３５内の混合燃料の量が規定の量に達していないと判定すると（Ｓ１６０：ＮＯ）、再びＳ１６０の処理を実行する。一方、制御装置は、第２貯留室２３５内の混合燃料の量が規定の量に達したと判定すると（Ｓ１６０：：ＹＥＳ）、バルブ２０５を開放する（Ｓ１７０）。そして、本処理を終了する。

これにより、ミキシングタンク３００において生成された混合燃料が、三方弁２１７及びフロートバルブ２１６を介して内燃機関２００の供給管３３０に供給される。そして、供給管３３０から、図示しない燃料噴射弁により、内燃機関２００の各気筒に燃料が噴射される。

三方弁２１７，２１８、及びフロートバルブ２１６の流路の切り替えは、ミキシングタンク３００内の混合燃料の状態や量、内燃機関２００の供給管３３０から戻される燃料の量などに応じて制御される。

例えば、燃料タンク２０９→三方弁２１７→フロートバルブ２１６→内燃機関２００の流路が開放されて燃料タンク２０９の燃料が直接内燃機関２００に供給されることも可能である。また、内燃機関２００→三方弁２１８→フロートバルブ２１６→内燃機関２００の流路が開放されて内燃機関２００の供給管３３０から戻される燃料がそのまま内燃機関２００に供給されることも可能である。
（流路制御）
図１５を用いて、燃料供給システムＳ１の流路の構成及び作用の概要を説明する。なお、図１０と同じ構成については同じ符号を付している。また、図１０と重複する構成については詳しい説明を省略する。なお、図１０においては、フィルタ２１２は、ポンプ２１３の流路とは別の分岐経路に配されているが、図１５に示すように、燃料タンク２０９とポンプ２１３との間の流路に配されても良い。

図１５においては、エアータンク４０３、エアー切替バルブ４２５，４２６，４２７が示されている。
三方弁２１７，２１８は、エアータンク４０３からエアー切替バルブ４２５，４２６，４２７を介して供給される空気に応じて、内部の供給経路が切り替えられるように構成されている。

燃料タンク２０９内の燃料は、ポンプ２１３の駆動により、ミキシングタンク３００に供給される。この際、ポート２５７とポート２５８との間の流路は閉じられており、内燃機関２００に燃料タンク２０９の燃料が供給されないようになっている。

一方、通常は、ポート２５６がポート２５８と連通しており、ミキシングタンク３００において生成された混合燃料が内燃機関２００に供給されるように構成されている。
また、ポート２６８とポート２６７との間の流路が閉じられる一方、ポート２６８がポート２６６と連通しており、内燃機関２００から戻された燃料がミキシングタンク３００に戻されるようになっている。

一方、例えばミキシングタンク３００に故障が発生するなどの異常が生じた場合、ポート２５６とポート２５８との間の流路が閉じられる一方、ポート２５７がポート２５８と連通し、内燃機関２００に燃料タンク２０９の燃料が供給され得るようになる。

或いは、ポート２６８とポート２６６との間の流路が閉じられる一方、ポート２６８がポート２６７と連通し、内燃機関２００から戻される燃料がそのまま内燃機関２００に供給され得るようになる。

以上のように、本第３実施形態においては、基本的にはミキシングタンク３００において生成した混合燃料を内燃機関２００に供給する。一方、ミキシングタンク３００において故障が発生するなどの異常時には、燃料タンク２０９内の燃料を直接内燃機関２００に供給したり、内燃機関２００から戻される燃料を内燃機関２００に再度供給したりすることも可能である。

このため、基本的には、ミキシングタンク３００において生成された混合燃料を供給して、前述のように燃焼効率を改善し得る。つまり、燃費を向上し得る。また、燃焼が低温で行われるようにして、排出される窒素酸化物の低減を図ることができる。

一方、ミキシングタンク３００に異常が生じたりしたような場合でも、燃料タンク２０９（車両に通常設けられる）内の燃料が直接内燃機関２００に供給されるようにすることができる。このため、車両の確実かつ安全な走行を実現することができる。

なお、内燃機関２００及び燃料供給システムＳ１の作動を開始した後、十分に混合された混合燃料が生成されるまでは、燃料タンク２０９内の燃料が内燃機関２００に供給されるようにしてもよい。そして、十分に混合されて使用に適した状態となった混合燃料が生成されたならば、その混合燃料の内燃機関２００への供給が開始されるように構成しても良い。

以上本発明はこの様な実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得る。
例えば、図１６は、発振装置の他の例の構成を示す図である。前述の発振装置２７１に代えて、図１６では、発振装置２８１が示されている。

発振装置２８１は、電極板２０６の近傍にてその電極板２０６に隣接して設けられる。電極板２０６は、その一部が水層２２４に浸るように設けられており、発振装置２８１もその一部が水層２２４に浸るように設けられている。

発振装置２８１は、一般的なスピーカ２８３と、振動子２８７とから構成される。スピーカ２８３は、周知のように、振動板２８５を備えている。スピーカ２８３の図示しないコイルに音声信号が流れることによって振動板２８５が振動し、これにより音（可聴域の周波数の振動）が放出される。そして、発振装置２８１では、振動子２８７が、スピーカ２８３が発する振動に応じて振動するように（共振するように）設けられている。

つまり、スピーカ２８３から発せられる振動によって振動子２８７が振動するようになっている。そして、振動子２８７が振動して、流体（水、或いは燃料）を介して振動が電極板２０６に伝わることにより、電極板２０６に気泡（水素ガス或いは酸素ガスの気泡）が付着してしまうことが抑制されるようになっている。或いは、電極板２０６に付着した気泡が除去されるようになっている。

Claims (7)

1. 内燃機関用の燃料と所望の流体とを混合する混合器であって、
   リング状の空間を有する旋回流室と、
   前記旋回流室の外周の接線方向からその旋回流室に接続し、前記燃料を吸入するための流入孔と、
   前記旋回流室と同芯上にてその旋回流室よりも内側に形成された円筒状の渦流室と、
   前記旋回流室と前記渦流室とを接続する流路であって、複数の流路によって渦模様を形成するように各々の流路の接続経路が略円弧状に形成された流路と、
   前記渦流室と同芯上にてその渦流室と接続して形成され、前記渦流室側の一端から、反対側の他端に向かうにつれ内径が小さくなるように構成されたテーパ孔と、
   前記テーパ孔に連通し、前記所望の流体を吸入するための供給孔と、
   を備えることを特徴とする混合器。
2. 前記渦流室と同芯上に形成され、前記渦流室内に突出するように配設される円柱部と、
   前記円柱部の外壁から、前記渦流室の内周壁に達するように突出する整流フィンと、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の混合器。
3. 前記円柱部は、前記渦流室と同芯上に形成されるとともに前記テーパ孔と当該混合器の外部とを連通する吐出孔を備えていることを特徴とする請求項２に記載の混合器。
4. 前記供給孔は、前記テーパ孔の縮径側の一端にてそのテーパ孔と連通して設けられることを特徴とする請求項１に記載の混合器。
5. 前記吐出孔はテーパ状に形成されたことを特徴とする請求項３に記載の混合器。
6. 内燃機関に燃料を供給する燃料供給システムであって、
   内燃機関用の燃料と所望の流体とを混合する混合器を備え、該混合器は、
   リング状の空間を有する旋回流室と、
   前記旋回流室の外周の接線方向からその旋回流室に接続し、前記燃料を吸入するための流入孔と、
   前記旋回流室と同芯上にてその旋回流室よりも内側に形成された円筒状の渦流室と、
   前記旋回流室と前記渦流室とを接続する流路であって、複数の流路によって渦模様を形成するように各々の流路の接続経路が略円弧状に形成された流路と、
   前記渦流室と同芯上にてその渦流室と接続して形成され、前記渦流室側の一端から、反対側の他端に向かうにつれ内径が小さくなるように構成されたテーパ孔と、
   前記テーパ孔に連通し、前記所望の流体を吸入するための供給孔と、
   を備え、
   前記混合器によって混合された燃料を前記内燃機関に供給するように構成されていることを特徴とする燃料供給システム。
7. 内燃機関用の燃料を予め貯留する燃料タンク内のその燃料と、前記混合器により混合される燃料と、の何れかを、前記内燃機関に切り替えて供給可能なように構成されていることを特徴とする請求項６に記載の燃料供給システム。

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