WO2011010342A1

WO2011010342A1 - 燃料供給装置

Info

Publication number: WO2011010342A1
Application number: PCT/JP2009/003411
Authority: WO
Inventors: 本望行雄
Original assignee: 株式会社技術開発総合研究所; ロハス株式会社; 川口販売株式会社; 鳥居好浩
Priority date: 2009-07-21
Filing date: 2009-07-21
Publication date: 2011-01-27

Abstract

　液体燃料中に、液体燃料容積の１乃至１０００倍の多量の気体を混在可能とし、気体混在液体の高圧吐出を可能として、混在気体をマイクロ・バブル化して、０．２乃至２００（ＭＰａ）の高圧マイクロ・バブル燃料を、燃焼器に供給できるようにする。　燃焼器９の燃料供給経路に気液圧送ポンプ３及びミキサー２００，３００を備え、前記気液圧送ポンプ３の燃料吸入経路にソニック・ノズル１００を接続し、前記ソニック・ノズル１００を通じて燃料中に所要の定流量の気体を混在し、気液混合流体を気液圧送ポンプで圧送すると共に、ミキサーでマイクロ・バブル化させて、このマイクロ・バブル化させた燃料を前記燃焼器に供給可能とした。

Description

燃料供給装置

　本発明は、マイクロ・バブル燃料を燃焼器に供給可能とした燃料供給装置に関する。

　従来、バーナー、ジェット・エンジン、ガス・タービン、ガソリン・エンジン、ディーゼル・エンジン等の燃焼器の燃料には、それぞれの燃焼方式が求める、最適な燃料が使用されてきた。「バーナーやガス・タービン」では、比較的燃料に求める要求条件（制限）が小さく、ＬＰＧやＬＮＧ（ＣＮＧ）等の気体燃料を始め、ガソリンから重油に至る、多種燃料の使用が可能である。これに対し、ジェット・エンジンでは、燃焼性が良く、適度な揮発性が有り、発熱量も大きく、引火点と発火点が適度に低い、灯油流分にナフサ流分を混合させた密度０．７５～０．８０のワイドカット系や、沸点１５０～２８０℃、炭素数１０～１５、密度０．７９～０．８３のケロシン系の燃料が使用されている。また、ガソリン・エンジンでは、オクタン価に優れる、液体燃料のガソリンやＬＰＧが、主として用いられている。一方、ディーゼル・エンジンでは、セタン価に優れる軽油や重油が用いられ、ガソリン・エンジンの要求燃料とは、求める条件が異なる。
　上述の総ての燃焼器やエンジンの混合気形成法は、「気化器式のガソリン・エンジン」を除けば、基本的には、外周部の空気に燃料を噴射（供給）して、空気（酸素）との混合を図り、燃焼させている。すなわち、完全燃焼させるには、如何に、空気（酸素）との理想的な混合を図るかが重要で、種々の技術対応が図られている。
　近年では、吸入される空気中に、吸入マニホールド内で液体燃料を噴射させ、この混合気を吸入・圧縮して燃焼させるマニホールド噴射式エンジンや、シリンダー内に直接噴射するエンジン等がある（例えば、特許文献１参照）。

　しかし、従来の技術では、燃焼直前に、燃料（液体）を空気と、衝突・拡散・混合させて混合気形成させるため、蒸発・飛散し難い高粘度燃料に属する、重油、植物油、植物廃油等の燃料の場合、空気との完全混合が困難であると言う問題がある。この結果、空気（酸素）等との混合気形成の不十分な領域で、未燃炭化水素や排気煙（煤）等を生じて、燃焼効率の低下と共に、有害排気を排出するという問題がある。
　また、比較的長い燃焼期間が許容出来るバーナーやガス・タービンでは、燃焼時間が長くなっても、その影響は比較的小さいが、高速回転する（直噴）ガソリン・エンジンやディーゼル・エンジンの場合は、１サイクルの中で、混合気を形成しながら燃焼を行なう事により、燃焼期間が長くなった｛＝瞬時燃焼しない｝場合は、排気損失（＝時間損失）が増加し、熱効率が低下し、燃料消費率が悪化するという問題があった。

　殊に、ディーゼル・エンジンでは、高温の圧縮空気中に、燃料を噴射させて拡散混合を図りつつ、噴射された燃料が自発火して燃焼・爆発する。
　このため、燃料の貫徹力｛＝噴射圧力｝が小さいと、噴射された燃料の前面で火炎形成され、その後に噴射される燃料が充分な酸素の存在しない状態で蒸焼きされるため、排気煙（煤）が生成される。即ち、ディーゼル・エンジンでは、「燃料を噴射させて拡散混合を図りつつ」を最良とする事が重要であるにも拘らず、それは容易でなく、この事が、排気煙（煤）の発生を促すため、最近の自動車用直接噴射式ディーゼル・エンジンは、燃料の貫徹力を増加させて、シリンダー内空気との大きな衝突による燃料の微粒化と均質混合を図るために、約１５年以前の１０倍以上の高圧噴射である、２００（ＭＰａ）を超える噴射圧力で、燃料を噴射させて拡散混合を図りつつ、その改善を図っているのが現状である。

　しかし、このような高圧噴射方法は、燃料を高圧化するためのエネルギーを増加させるため、下記（１）式の「機械効率η_ｍ」を低下させる傾向となる。一方、ガソリン・エンジンでは、同じ直接噴射であっても、燃料噴射後、シリンダー内空気との混合気形成が図られた後、点火プラグにて発火・燃焼する方式のため、ディーゼル・エンジンに比較すると、混合気形成は容易な傾向にある。すなわち、ディーゼル・エンジンでは、如何に、空気（酸素）との均質混合を図るかが、性能向上を図るために重要である。

　ガソリン・エンジンやディーゼル・エンジンでは、有限の噴射期間で混合気形成されながら、着火・燃焼する事、及び、殊に、舶用ディーゼル・エンジンでは、シリンダー内径が大きくなる事、等のため、燃焼期間が長くなる傾向にある。
　このために、ガソリン・エンジンの理論サイクイルが「定容サイクル（オットー・サイクル）」であるのに対して、舶用ディーゼル・エンジンでは、「定圧サイクル（ディーゼル・サイクル）」となり、同じ圧縮比の場合は、熱効率が悪いのが現実である。現状で、ディーゼル・エンジンの熱効率（燃料消費率）が優れているのは、その圧縮比が、ガソリン機関の４～１０に対して、ディーゼル・エンジンでは１２～２４程度と大きい事に起因している。このため、現状のディーゼル・エンジンの燃焼サイクルを、「定圧サイクル（ディーゼル・サイクル）」から「定容サイクル（オットー・サイクル）」に移行させる事が出来るならば、現状のディーゼル・エンジンの熱効率を更に大きく高める事が可能と成る。

　エンジンへの供給燃料量Ｇｆ（ｋｇ／ｓｅｃ）と軸出力Ｌｅ（ｋＷ）との間には、次式（１）が成り立つ（例えば、非特許文献１参照）。
　Ｌｅ＝(Ｇ_ｆ・Ｈ_ｕ)・η_ｃ・η_ｈ・η_ｔｈ・η_ｔ・η_ｐ・η_ｍ・・・・（１）
　　　但し、Ｈ_ｕ＝燃料の低位発熱量（ｋＪ／ｋｇ）
　　　　　　η_ｃ＝燃焼効率(不完全燃焼や熱解離による損失)
　　　　　　η_ｈ＝熱利用効率(＝冷却やガス漏れによる損失)
　　　　　　η_ｔｈ＝理論熱効率（＝最高性能を与えるオットー・サイクルを基本とする＝１－(１／ε)^κ―１)
　　　　　　η_ｔ＝時間損失効率(燃焼時間やブローダウンによる損失)
　　　　　　η_ｐ＝ポンプ効率(吸・排気ポンプ損失)
　　　　　　η_ｍ＝機械効率(＝機械摩擦損失)
　　　　　　ε＝圧縮比、κ＝１．４

　図７は、代表的なエンジンの理論サイクルを示したものである。
　上述のように、「ガソリン・エンジン」のように、均一混合気を形成した後に、点火・爆発させる方式の理論サイクルは、上死点で瞬時爆発燃焼する、「（ａ）定容サイクル(constant volume cycle)｛オットー・サイクル(Otto cycle)｝」で与えられ、その理論熱効率は、次式（２）で与えられる。（１）式における「η_th」は、これを基本としている。
　　（ａ）　η_th＝１－(１／ε)^κ―１・・・・（２）
　　　　但し、ε＝圧縮比、κ＝空気の比熱
　一方、ディーゼル・エンジンでは、低速且つシリンダー内径の大きい舶用エンジンでは、「(ｃ)定圧サイクル(constant pressure cycle)｛ディーゼル・サイクル(Diesel cycle)｝」での燃焼で、一般的に、理論熱効率は、次式で与えられる。
　　（ｃ）　η_th＝１－(１／ε)^κ―１・｛(β^κ―１)／κ(β―１)｝・・・・（３）
　　　　但し、ε＝圧縮比、κ＝空気の比熱、β＝(Ｔ_Ｄ/Ｔ_Ｃ)
　なお、シリンダー内径が比較的小さい、自動車用ディーゼル・エンジンような高速型ディーゼル・エンジンの場合、その理論サイクルは、前述の「（ａ）定容サイクル」と「（ｃ）定圧サイクル」の中間の２つのサイクルから成る複合サイクル（composite cycle）｛サバテ・サイクル(Sabathe cycle)｝で近似される。
　　(ｂ)　η_th＝１－(１／ε)^κ―１・｛(αβ^κ―１)／(α―１)＋κα(β―１)｝・・・・（４）
　　　但し、ε＝圧縮比、κ＝空気の比熱、α＝(Ｔ_Ｚ/Ｔ_Ｃ)、β＝(Ｔ_Ｄ/Ｔ_Ｚ)

　上記の式において、混合気形成の状態が大きく影響する効率が、（１）式における「燃焼効率η_ｃ」と「時間損失効率η_ｔ」であり、燃焼形態が、「(ａ)定容サイクル」「(ｂ)複合サイクル」「(ｃ)定圧サイクル」に移行するに連れて、「時間損失効率η_ｔ」が悪化する。
　従来のような噴射圧力の増加による燃焼改善には、限界が有り、殊に、シリンダー内径の大きい舶用ディーゼル・エンジンでは、高圧噴射による方向での改善は難しいと洞察した。同時に、高圧噴射は、ポンプ駆動仕事を増加し、（１）式における「機械効率η_ｍ」の若干の低下を招く傾向にある点でも、問題である。

特許第２８７１３１４号公報

東京都立航空工業高等専門学校、昭和５９年度研究紀要、第２２号Ｐ．３９（繪畑義衛、本望行雄、五味努；排気再循環(ＥＧＲ)が予燃焼室式ディーゼル機関の機関性能に及ぼす影響）

　従来の液体燃料の混合気形成は、渦やスキッシュ等を用いた流動による燃料分散や、高圧空気で燃料噴射を促進させる等々、気体燃料の混合気形成を基本としている。
　しかし、この方法では、拡散し難い、高粘度の燃料等に、適用が不可能な問題があった。
　一方、従来のマイクロ・バブル機器は、「液体流量Ｑｆ」に混在する「気体流量Ｑｇ」の割合は、「Ｑｇ／Ｑｆ≦０．２」程度で、況して、「液体流量」を超えて「気体流量」を供給する概念もなかった。しかし、エンジン等の燃焼器では、ガソリンや軽油燃料の理論空燃比（＝空気の重量／燃料重量）は、凡そ、１５で、空気の比重量を１．２９×１０^－３（ｋｇ／ｍ^３）とすると、燃料に対する空気の容積比率(Ｑｇ／Ｑｆ)は、(Ｑｇ／Ｑｆ)＝(１５／１．２９×１０^－３)／(１／０．９)≒１０４６５、｛比重；ガソリン≒０．７５、灯油≒０．７９、重油≒０．８６～０．９３｝の関係に有り、燃焼への空気（酸素）混在効果を大とするには、より多くの気体（空気や酸素）を供給する事が望まれる。本願技術では、従来のマイクロ・バブル機器の概念の「Ｑｇ／Ｑｆ≦０．２」を超えて、液体燃料の容積Ｑｆに対して、１倍乃至１０００倍の気体を混在させる事に、特徴がある。

　そこで、本発明の目的は、上述した従来の技術が有する課題を解消し、外部高圧気体供給源としてのコンプレッサーや高圧ボンベを用いる方法や、コンプレッサー等の外部高圧気体源なしで、液体中に、多量の気体を混在可能とする方法により、気体混在液体の高圧吐出を可能として、混在気体をマイクロ・バブル化して、高圧マイクロ・バブル燃料を、燃焼器に供給できるようにし、粘度の高いＣ重油や植物油、更には、植物廃油や工業廃油等の粘度を低下させ、噴射トラブルを改善させると共に、燃料（液体）内部に、固体ロケット燃料と同様に、酸化剤を包含させる事により、上記のような難燃燃料であっても、完全燃焼させる事を可能とする燃料供給装置を提供する事にある。

　本発明は、燃焼器の液体燃料供給経路に気液圧送ポンプ及びミキサーを備え、前記気液圧送ポンプの燃料吸入経路で液体燃料の容積の１乃至１０００倍の所要の気体を混在し、気液混合流体を気液圧送ポンプで圧送すると共に、ミキサーでマイクロ・バブル化させて、前記燃焼器に０．２乃至２００（ＭＰａ）の高圧で供給可能としたことを特徴とする。
　この場合において、前記液体燃料の燃料タンクと前記気液圧送ポンプとの間に燃料圧送用ポンプを設け、前記燃料圧送用ポンプをモーターで駆動し、前記燃焼器の必要とする燃料量を、前記燃料圧送用ポンプの２乃至１０００倍の吐出能力を有する前記気液圧送ポンプに供給可能としてもよい。
　また、前記気液圧送ポンプの燃料吸入経路に気体流量計測制御装置を接続し、液体燃料の容積の１乃至１０００倍の所要の気体流量を混在し気液混合流体を気液圧送ポンプで圧送すると共に、ミキサーでマイクロ・バブル化させて、前記燃焼器に０．２乃至２００（ＭＰａ）の高圧で供給可能としてもよい。
　前記気体流量計測制御装置としてソニック・ノズルを接続してもよい。

　また、前記燃料吸入経路に空気あるいは酸素を供給する１個あるいは複数個のソニック・ノズルを接続してもよい。
　前記燃料吸入経路に空気あるいは酸素を供給する１個あるいは複数個のソニック・ノズルと、これらソニック・ノズルとは別系統のＬＰＧやＬＮＧ（ＣＮＧ）あるいは水素等の可燃気体を供給する１個あるいは複数個のソニック・ノズルとを接続してもよい。
　前記燃料吸入経路に空気あるいは酸素を供給する１個あるいは複数個のソニック・ノズルと、これらソニック・ノズルとは別系統の窒素や二酸化炭素等の燃焼に関与しない不活性な気体を供給する１個あるいは複数個のソニック・ノズルとを接続してもよい。
　前記別系統のソニック・ノズルは空気あるいは酸素を供給するソニック・ノズルの、数倍の流量の大きさからなってもよい。
　前記気液圧送ポンプの燃料吸入経路に水を供給するオリフィスを接続してもよい。

　本発明は、可燃固体物の中に酸化剤を均質混合させる固体ロケット燃料の如くに、燃料（液体）中に、酸化剤としての空気（酸素）を予め混在する事を可能とした。液体中の気体の混在は、燃料噴射ポンプや噴射弁の針弁の稼働に磨耗等の問題を引き起こす恐れがある。本発明では、舶用ディーゼル・エンジンの最終「フィルター」の許容粒径が「≦５０（μｍ）」、自動車用直噴ガソリン・エンジンの最終「フィルター」許容粒径が「≦０．５（μｍ）」である事に鑑みて、それ以下の粒径、すなわち、マイクロ・（ナノ）バブル化して、当該気体を燃料（液体）中に均質混合する事とした。

　この結果、予め、燃料中にマイクロ・バブル化して空気（酸素）等の酸化剤が存在する事による効果｛＝可燃物と酸化剤が一体と成っている｝が得られた。
　また、マイクロ・バブルが燃料噴射後に、シリンダー内圧力とそれより高い噴射圧力の差により、包含されている気体（バブル）が、恰も、ゴム風船のように、音速で膨張・爆発して、ゴム風船の表面に付着した、周囲の液体燃料を飛散させるように燃料の分散を図り、均一混合気形成が図られる効果が得られた。その結果、（イ）空気利用率向上による、若干の「燃焼効率η_ｃ」の改善と、（ロ）当該空気（酸素）周囲の燃料が燃焼核として、多面爆発・燃焼する事による「時間損失効率η_ｔ」の大幅改善により、熱効率が大幅に向上させる事が可能、且つ、排気煙等の有害排気の低減が可能となった。

　これまでに、極めて多くの「マイクロ・バブル化技術」が、提案されている。
　しかし、その多くの目的が、水中の酸素供給や、殺菌、あるいは、浴槽効果、洗浄作用等に応用しているため、液体に混在させる気体量の管理に付いては重視されていない。
　参考までに、これら技術の参考文献として、〔＝特許第３７６２２０６(出願人；(株) アスプ)、特許第４１０６１９６(出願人；ニクニ(株))、特許第４１２９２９０(出願人；辻　秀泰)を列挙しておく。
　本発明は、気液圧送ポンプの技術により、ポンプの液体吸入口に、気体吸引用の流路を設けて、気体流量計測制御装置、若しくは、気体流量計測制御装置の一種の、１～複数個のソニック・ノズルを装着し、高価な流量センサーなしで、液体に対して、例えば１～１５種の所要定流量の気体を吸入させて、気液混合流体を生成させた。「気液圧送ポンプ」としては、液体燃料に対して１乃至１０００倍の気体を吸引させるため、必要とする液体吐出流量に対して、数十倍大きい容量の容積型ポンプを使用した。
　「気液圧送ポンプ３」の例では、その内部、及び、必要に応じて、ポンプ出口部に、発明者等の開発したミキサーを連接して、気液の超均質混合を図りつつ、強力なせん断応力（＝撹拌・衝突作用）により、内包気体の「マイクロ（ナノ）バブル」化を図った。このマイクロ・バブル燃料を、「～２０（ＭＰａ）～」の高圧〔０．２乃至２００（ＭＰａ）の高圧で〕で、エンジンに供給する事を可能とした。

　この場合に、前記燃焼器に至る流路に連接させて、一定の燃料供給圧力を維持するために、それを超える圧力となった場合に、マイクロ・バブル化させた燃料を、気液圧送ポンプの入口、あるいは燃料タンクに戻すリターン流路を備えてもよい。
　前記リターン流路に気液分離装置を配置し、液体燃料のみを燃料タンクに戻してもよい。
　前記気液分離装置で分離された気体が空気、酸素、窒素あるいは二酸化炭素等の気体の場合は、そのまま大気開放し、当該分離された気体がＬＰＧ、ＬＮＧ（ＣＮＧ）、あるいは、水素等の可燃気体の場合は、当該気体用ソニック・ノズルの入口に戻してもよい。
　前記燃焼器の前に熱交換装置を配置し、気液混合流体を加温して供給してもよい。

　バーナー、ジェット・エンジンやガス・タービンでは、ポンプ駆動モーターをインバーター制御する事により、マイクロ・バブル燃料を必要量、当該システムに供給すれば良い。しかし、ガソリン・エンジンやディーゼル・エンジンの場合等は、必要とする「気液混合流体」の量が、エンジンの運転状態により大きく変化する。殊に、始動時やアイドリング状態では、最大出力時に比して、必要量はゼロに近い。また、燃料系の冷却を目的に、供給した燃料を、燃料タンク等にリターンさせている場合が多い。このような場合、そのまま、「マイクロ（ナノ）バブル」化された燃料を、燃料タンクに戻す事は不可能で、混合した気体（空気等）を脱気する必要がある。

　この目的のために、気液分離装置を用いて、燃料中の気体を分離して、液体（燃料）のみを、タンク内に戻すシステムとした。
　エンジンの始動時は、例えば、流動性の悪い｛＝粘度の高い｝、Ｃ重油や、植物油、あるいは、植物廃油等は、その粘性により噴霧状態が悪く、始動性に劣る場合がある。そこで、その始動性の向上のために、エンジン入口｛燃料噴射弁｝付近の温度を適温に昇温させる事が重要である。そこで、熱交換器を設け、あらゆる条件下での完全燃焼を図った。
　「気液圧送ポンプ３」の技術により、燃料（液体）に、空気（酸素）等の酸化剤を混在させつつ、更に、環境に優しい｛＝二酸化炭素排出量の少なく、硫黄酸化物ＳＯｘが排出されない、排気煙（煤）発生の無い｝ＬＰＧやＬＮＧ（ＣＮＧ）、水素等の気体燃料を混在させ、これをマイクロ・バブル化して、０．２乃至２００（ＭＰａ）で高圧吐出させる事により、燃焼させる事も可能とした。燃焼を完全にさせると共に、燃焼期間も短くさせて、省エネルギー化（燃料消費率の向上）を図ると、逆にＮＯｘ排出量は増加する傾向に有る。
　このため、本発明では、燃料（液体）中に空気（酸素）をマイクロ・バブル化して包含させると共に、同時に、二酸化炭素等の不活性ガス、あるいは、熱容量の大きい水を燃料中の空気（酸素）に混在させて燃焼させる事により、作動ガス重量を増加させて燃焼最高温度を低下させて、窒素酸化物ＮＯｘの低減も図っている。

　燃料（液体）中に、マイクロ・バブル化して気体を均一分散させ、それを０．２乃至２００（ＭＰａ）に高圧化する事により、従来は、そのままでは燃焼が不可能であった、植物油や植物廃油、あるいは、工業廃油等々の難燃燃料は、勿論の事、従前の基準燃料を用いて、基本と成るエンジン構造を変更しないで、環境に優しい｛＝二酸化炭素排出量が少なく、硫黄酸化物ＳＯｘが排出されない、排気煙（煤）発生しない｝ＬＰＧやＬＮＧ（ＣＮＧ）、更には、水素燃料を完全燃焼させることができる。すなわち、（１）液体流量に対して管理された気体流量を、（２）液体中に大量に混入させて、「マイクロ（ナノ）バブル」化を図りつつ、（３）直接噴射式ガソリン・エンジンの燃料噴射圧力で供給可能なシステムを構築した。
　また、液体に混在する気体量を増加するには、通常、別途、圧縮機が必要であったが、容量の大きい容積型ポンプに大流量の気体を吸引させ気液混合流体を吐出させる方法と、通常、高圧過給するには、２台のポンプが必要で有ったが、１ピストンで２ポンプ作用する特殊ポンプを考案し、液体（エタノール、ガソリン、軽油、重油等の燃料、植物油等々）中に、任意の割合の気体（空気、酸素、オゾン、二酸化炭素、水素、天然ガス等々）を、高価な流量センサーを用いずに定量的に供給し、「マイクロ（ナノ）バブル」状態で混在させ、０．２乃至２００（ＭＰａ）の圧力で高圧吐出させて、ディーゼル・エンジン等の燃焼器の完全燃焼・省エネルギー化・低有害排気性能を図った。なお、混在させる気体の外部高圧源として、コンプレッサーや高圧ボンベを用いても良い。

　本発明では、気体流量計測制御装置や、その一種のソニック・ノズルを通じて燃料中に、液体燃料容積の１乃至１０００倍の所要の定流量の気体を混在し、気液混合流体を気液圧送ポンプで圧送すると共に、ミキサーでマイクロ・バブル化させて、このマイクロ・バブル化させた燃料を燃焼器に０．２乃至２００（ＭＰａ）の高圧で供給するため、安価且つ簡単に、燃料中への気体の定量供給と各種燃料の完全燃焼と熱効率の向上が可能と成った。

本発明の一実施の形態による回路図である。気液混合流体圧送ポンプの断面図である。Ａ，Ｂ，Ｃはそれぞれ気液吸入系の回路図である。ＬＰＧやＬＮＧ（ＣＮＧ）のガス成分を示す図である。別の実施の形態による回路図である。気液混合流体圧送ポンプの断面図である。エンジンの理論サイクル図である。

　以下、本発明の一実施の形態を添付図面を参照して説明する。
　図１は、本発明による液体燃料供給装置の一実施の形態を示す系統図である。１は燃料タンクを示し、燃料タンク１には気液混合流体圧送ポンプ３が接続され、気液混合流体圧送ポンプ３には、熱交換器５、流量調整弁７及びバーナー（燃焼器）９が順に接続されている。
　熱交換器５は熱源が電熱コイル５Ａであり、熱交換器５には温度センサー１７が設けられ、温度センサー１７は電熱コイル５Ａの温度制御装置１８に接続されている。熱交換器５と流量調整弁７の間にはリターン流路１１が設けられ、リターン流路１１には循環ポンプ１２、及び逆止弁１３が設けられ、リターン流路１１は熱交換器５の上流に接続されている。気液混合流体圧送ポンプ３と熱交換器５の間に圧力センサー１４が設けられ、圧力センサー１４はインバーター制御装置１５に接続され、インバーター制御装置１５は気液混合流体圧送ポンプ３の駆動モーター４７に接続されている。
　また、燃料タンク１と気液混合流体圧送ポンプ３の間には、燃料圧送用ポンプ４００がインラインで接続され、燃料圧送用ポンプ４００にはモーター４０１と、インバーター制御装置４０２とが接続されている。

　図２は、発明者等の開発した特殊ポンプ（＝気液混合流体圧送ポンプ３）の例で有り、この特殊ポンプは、市販の容積型ポンプで有っても良い。
　この気液混合流体圧送ポンプ３は、図中で左右一対の略同一形態のシリンダー３１を備えている。以下、左端のシリンー３１の関連について説明し、右端のシリンダー３１は略同一形態であるため、その説明は省略する。左端のシリンダー３１の両端には、シリンダーヘッド３２と、シリンダーボトム３３とが取り付けられ、これら部材３２，３３間を摺動自在にピストン３５が配置されている。ピストン３５には直動軸３６が固着され、直動軸３６はシリンダーボトム３３を貫通してポンプ駆動部３７に連結されている。
　ポンプ駆動部３７は駆動部シリンダー３８と、駆動部シリンダー３８の両端に設けた軸受け板３９，４０とを備え、軸受け板３９，４０には軸受け４１，４２が配置され、これら軸受け４１，４２に上記直動軸３６が軸方向に移動自在に支持されている。直動軸３６の中央部にはラック４５が設けられ、このラック４５にはピニオン４６が噛み合い、ピニオン４６は駆動モーター４７の出力軸４７Ａに固着されている。
　なお、駆動モーターとして、直動式モーター（例えば、シャフトモーター）を用いて、ラック＆ピニオン機構を排除しても構わない。
　４８，４９は近接センサーであり、直動軸３６に刻んだ上死点マーカー５０，５１を検出する。近接センサー４８は、上死点マーカー５０を検出して、左端シリンダー３１のピストン３５の上死点を検出し、近接センサー４９は、上死点マーカー５１を検出して、右端シリンダー３１のピストン３５の上死点を検出している。

　このシリンダー３１部には、ピストン３５の両面にポンプ室Ａ，Ｂが形成されている。
　ポンプ室Ａには吸入弁５２及び排出弁５３が設けられ、ポンプ室Ｂには吸入弁５５及び排出弁５６が設けられ、それぞれの弁５２，５３，５５，５６は逆止弁を内蔵している。この構成では、直動軸３６による直動機構であるため、ピストン３５は等速運動する。ピストン３５が中間点（図示位置）から図中左方に移動すると、ポンプ室Ａ側では、等速圧縮されると共に、排出弁５３から等速吐出され、ピストン３５が上死点に至り、ポンプ室Ｂ側では、等速膨張すると共に、吸入弁５５から等速吸引され、ピストン３５が下死点に至る。また、ピストン３５が中間点から図中右方に移動すると、ポンプ室Ｂ側で、等速圧縮されると共に、排出弁５６から等速吐出され、ピストン３５が上死点に至り、ポンプ室Ａ側で、等速膨張すると共に、吸入弁５２から等速吸引され、ピストン３５が下死点に至る。
　上記の構成では、ポンプ室Ａの吸入弁５２に、気液吸入系１００が接続され、ポンプ室Ａの排出弁５３とポンプ室Ｂの吸入弁５５の間に、気液混合系２００が接続されている。また、左右一対のシリンダー３１に設けた各ポンプ室Ｂの各排出弁５６を接続し、これら排出弁５６に、更に気液混合系３００が接続されている。

　図２に示す、一例の気液混合流体圧送ポンプ３の特徴は、直動軸３６に連結されるピストン３５の両面で、二つのポンプ（ポンプ室Ａとポンプ室Ｂ）を作動させている点である。然も、この例では、ポンプ室Ａの行程容積「πＤ²・Ｓ／４」に対して、ポンプ室Ｂでは、シリンダー内径φＤの中央に、直動軸３６（φｄ）を有するため、その行程容積は「π（Ｄ²－ｄ²）Ｓ／４」で、同じストロークの場合には、ポンプ室Ａに対して、ポンプ室Ｂの行程容積が「（Ｄ²－ｄ²）／Ｄ²＝｛１－（ｄ²／Ｄ²）｝」と小さい特徴を有する。
　この特徴を活かして、ポンプ室Ａの排出弁５３とポンプ室Ｂの吸入弁５５の間に、気液混合系２００が接続され、ポンプ室Ａからポンプ室Ｂへの移送時に、気液混合流体を混合しつつ、ポンプ室Ｂの吸入圧力を高めてポンプ室Ｂの吐出圧力の高圧化を図っている。この気液混合系２００は、気液混合器（ミキサー）２００Ａを備えている。
　この構成ではポンプ室Ｂの排出弁５６に気液混合系３００が接続される。気液混合系３００は、逆止弁３００Ａ、気液混合器（ミキサー）３００Ｂ、内部リリース弁３００Ｃを備え、ポンプ室Ｂの排出弁５６から吐出される高圧化した吐出流体を、ミキサー３００Ｂにより混合して超均質マイクロ・バブル化が図られる。
　気液混合流体圧送ポンプ３では、一つのシリンダー３１内に、一つのピストン３５で、２つのポンプ室Ａ，Ｂが構成される。よって、ピストンやシリンダー部品が少なく構成できる。また、運動部分として重要なピストン・リングからの漏れを、完全にゼロにする事は困難であるが、本方式の場合では、例えば、ポンプ室Ａからポンプ室Ｂ等、次の行程への漏洩があっても、機能・性能上、大きな問題を生じることがない。
　気液圧送ポンプには、この例以外にも、発明者らの提案した各種形式の容積型ポンプ（例えば、特願２００９－１５８１０４号）を用いても良い。

　気液吸入系１００は、図３Ａに示すように、燃料タンク１（図１参照。）につながる燃料供給ライン１０１に、逆止弁１０２を介して、空気ライン１０３を接続し、この空気ライン１０３には、４つのソニックノズル・ライン（空気あるいは酸素の供給系統）１０４が接続されている。ソニック・ノズルに代えて、熱線式質量流量センサーから構成される気体流量計測制御装置で有ってもよい（不図示）。このソニックノズル・ライン１０４は、ソニック・ノズル（定流量発生装置）１０５と、これに直列に接続した電磁弁１０６とを備え、ソニック・ノズル１０５の上流には、フィルター１０７が配置されている。
　別の実施の形態として、この供給系統１０４に加えて、図３Ｂに示すように、ＬＰＧやＬＮＧ（ＣＮＧ）あるいは水素等の可燃気体を供給する１個あるいは複数個のソニックノズル・ライン２０４を接続しても良い。このソニックノズル・ライン２０４は、ソニック・ノズル（定流量発生装置）２０５と、これに直列に接続した電磁弁２０６とを備え、ソニック・ノズル２０５の上流には、上記可燃気体を貯留したボンベ２０７が接続されている。この場合、ボンベ２０７に、上記可燃気体ではなく、窒素や二酸化炭素等の燃焼に関与しない不活性な気体を充填してもよい。この構成では、上記供給系統１０４に加えて、別系統の窒素や二酸化炭素等の燃焼に関与しない不活性な気体を供給する１個あるいは複数個のソニック・ノズル２０５が接続される。上記供給系統１０４に加えて、別系統の気体の供給ラインを付設する場合、この別系統のソニック・ノズルは、空気あるいは酸素を供給するソニック・ノズル１０５の、数倍の流量の大きさからなる。また、図３Ｃに示すように、空気あるいは酸素の供給系統１０４に加え、水ライン１０９を接続しても良い。この場合、水ライン１０９は、逆止弁１０８を介して、上記燃料供給ライン１０１に接続され、この水ライン１０９には、オリフィス１１０と、電磁弁１１１とが装備される。

　図３Ａの例では、ソニック・ノズル１０５にはフィルター１０７から気体（空気）が供給される。燃料（液体）に混在させる気体が空気のため、フィルター１０７周りは開放であるが、濃縮酸素（空気）や酸素等を供給する場合は、それらを供給する機器やボンベ等の供給源に接続される。また、空気（酸素）に追加して、図３Ｂに示すように、燃料（液体）に、ＬＰＧやＬＮＧ（ＣＮＧ）、あるいは、将来燃料である水素等を混在させる場合は、それらを供給する機器やボンベ等の供給源に接続される。
　ＬＰＧ等を混在する場合、基本と成るソニック・ノズル１０５の容量を、「空気（酸素）」に対して、同じ容量のものを装備すれば、同量の管理が可能で有り、仮に、「空気（酸素）」に対して、２倍の容量のものを装備すれば、対応するソニック・ノズルを構成する事により、常に、「空気（酸素）」に対して２倍の流量を容易に供給出来る。
　ここで重要なのが、従前技術では、気体流量制御を、「流量センサー」と「流量調整絞り弁」等で行っているが、「ソニック・ノズル」は、規定の固定流量制御しか出来ない反面、例えば、４台程度の「ソニック・ノズル」を用いた場合、使用するソニック・ノズルを切替える事により、１５種類の流量管理が容易に行なえる特長を有する。
　同様に、空気（酸素）に対して、供給したい可燃気体流量の数倍の「基準ソニック・ノズル（＝最小のソニック・ノズル流量）」を用意する事で、複雑且つ高価な流量調整等の制御系を不要のまま、当該倍数での正確な可燃気体の供給が可能である。

　ソニック・ノズル１０５は、気体の二次較正原器として良く知られており、下記の（８）式に示すように、ソニック・ノズル１０５を通る「臨界流量Ｑｃ」は、気体の種類とノズル前条件が固定であるならば、「ノズル最小断面積Ａとノズル部気体温度の平方根Ｔsの平方根」により、一義的に決定される。
　　　　Ｑｃ＝ψ・Ａ・（ρ_ｓ／ρ_０）・（κ・ｇ・Ｒ・Ｔｓ）^０．５・・・・（８）
　即ち、液体中に混在したい気体流量を与える、「最小ノズル径φｄ」を、発明者等の（定流量発生装置；ＪＰ特許第３３０２０６６３号）の技術を用いて精密加工して装備する事により、気液混合流体圧送ポンプ３の吸引時の負圧を利用して、「高価な流量センサーや流量制御機器なし」で、一定の気体流量を混在させる事が可能となる。
　ただし、ψ＝流量係数、Ａ＝ノズル部の最小断面積、（ρ_ｓ／ρ_０）＝流量計測時／較正試験時気体の密度比、κ＝比熱比、ｇ＝重力加速度、Ｒ＝一般ガス定数、Ｔｓ＝スロート部流体温度（＝ノズル前温度）として、ソニック・ノズル１０５では、「（ノズルの）入口圧力／出口圧力≧２」付近から、ノズル１０５を流れる流量が一定となる。
　即ち、「ポンプ吸引圧力（＝ノズル出口圧力）≦５０（ｋＰａ）」の負圧条件で、ポンプの運転条件に関わらず、一定と成る事が分かる。

　気液混合流体圧送ポンプ３等の容積型ポンプでは、ポンプ前条件に、例えば、極端な絞り等が無いとすれば、液体の吐出流量Ｑｆ（ｌ／ｍｉｎ）が一定のため、「気液混合割合＝Ｑｇ／Ｑｆ」もほぼ一定に制御可能と成る。
　しかも、気液混合流体圧送ポンプ３の吸引条件に対応するため、例えば、吸入速度が遅い｛＝液体流量が少ない＝往復動ポンプにおいては、上下死点付近、回転式ポンプにおいては、吸入始め・吸入終わり時期｝場合は、負圧も小さいため、ソニック・ノズル１０５を介して流入する気体流量も小さく成るため過剰な気体流量の供給がなく、液体流量に比例した「気体流量の自動制御」が可能な特徴を有する。逆に、液体流量に対して過大な気体流量を供給したい場合は、液体流量側を絞る事により簡単に、気体流量の増量が図れる特徴を有する。

　１台のソニック・ノズルの場合は、その内径φｄに対応した流量Ｑｇ（ｌ／ｍｉｎ）の発生のみと成るため、使用する気液混合流体圧送ポンプ３の吐出容量によって、最適なソニック・ノズル１０５を選定する事が重要である。一方、複数台のソニック・ノズル１０５の場合は、例えば、図３を参照し、一台目の＃１ノズル流量＝Ｑｇ（ｌ／ｍｉｎ）、二台目の＃２ノズル流量＝２Ｑｇ（ｌ／ｍｉｎ）、三台目の＃３ノズル流量＝４Ｑｇ（ｌ／ｍｉｎ）、四台目の＃４ノズル流量＝８Ｑｇ（ｌ／ｍｉｎ）のように設定すると良い。
　それぞれのソニック・ノズル１０５に対応した電磁弁１０６をオン、オフ制御することで、四台のソニック・ノズル１０５の組み合わせに起因した、流量制御が可能になる。
　例えば、２台のソニック・ノズルの場合は、３種類の流量制御が可能になり、３台のソニック・ノズルの場合は、７種類の流量制御が可能になり、４台のソニック・ノズル１０５の場合は、１５種類の流量制御が可能になる。
　このように電磁弁（あるいは切替弁）１０６の操作により、気液混合効果を最大とする「気液混合状態」を選択する事が可能である。

　燃料供給ライン１０１には、オリフィス１１０で計量されて水が供給される。
　この構成では、燃料（液体）中への空気（酸素）のマイクロ・バブル化と同時に、水を供給するシステムとなっている。空気（酸素）のマイクロ・バブル化により、燃焼効率ηｃや時間損失効率ηｔが改善された結果、燃焼最高温度が上昇し、窒素酸化物ＮＯｘの増加が促進される。そこで、空気（酸素）と共に、水を供給するシステムとした事で、従前よりも、窒素酸化物ＮＯｘの増加を、更に削減できる。
　従来からも、水を供給して、水エマルジョン燃料として燃焼させる手法は多数提案・実施されている。この構成が、従前のこれらの技術と大きく異なる点は、燃料（液体）の燃焼改善のために空気（酸素）を包含させた上で、空気（酸素）と一緒に水を追加供給している点で、元来の水供給による燃焼悪化を防止しつつ、燃焼最高温度の抑制を図る事である。
　空気と水の混在した燃料は、気液混合流体圧送ポンプ３に吸入され、マイクロ・バブル化され、バーナーやエンジン等の燃焼器９に送られる。

　一般に、「バーナー」や「ジェット・エンジン、ガス・タービン」、あるいは、「ガソリン・エンジン」や「ディーゼル・エンジン」等の燃焼器の場合は、完全燃焼のためには、液体（燃料）に対する必要気体（空気）量は、理論空燃比を１５、空気の比重量を１．２９×１０^－３（ｋｇ／ｍ^３）とすると、「(Ｑｇ／Ｑｆ)＝(１５／１．２９×１０^－３)／(１／０．９)≒１０４６５｛比重；ガソリン≒０．７５、灯油≒０．７９、重油≒０．８６～０．９３｝」が必要であり、「マイクロ（ナノ）バブル」空気による燃料の分散効果の観点からも、(Ｑｇ／Ｑｆ)が大であるほど優れる。このため、供給すべき空気（酸素）等の気体流量は大きい程、良い。
　このため、本構成では、マイクロ・バブル燃料を高圧化する事により、燃焼器９の必要とする燃料（液体）流量「Ｑｆ」に対し、１乃至１０００倍の空気（酸素）「Ｑｇ」を供給する事を可能とする。即ち、吐出圧力を２０（ＭＰａ）とすると、燃料（液体）は非圧縮性のため、容積変化＝ゼロであるのに対して、空気（酸素）は、凡そ、「１／２００」と成るため、燃焼器９への供給時の(Ｑｇ／Ｑｆ)を、「(Ｑｇ／Ｑｆ)＝１」とした場合、大気圧力下では、「Ｑｇ＝２００Ｑｆ」の気体の供給が可能と成る。

　この実施の形態では、液体燃料に対し、１乃至１０００倍の空気（酸素）「Ｑｇ」を供給可能に構成される。図１を参照し、例えば１倍の空気（酸素）「Ｑｇ」を供給するときには、気液圧送ポンプ３の吐出能力が、燃料圧送用ポンプ４００の１倍で有れば良く、１００倍の空気（酸素）「Ｑｇ」を供給するときには、気液圧送ポンプ３の吐出能力が、燃料圧送用ポンプ４００の１００倍で有れば良い。従って、気液圧送ポンプ３の吐出能力を、燃料圧送用ポンプ４００の例えば１０００倍に設定すれば、液体燃料中に１０００倍の空気（酸素）「Ｑｇ」を供給できる。また、この構成では、燃料圧送用ポンプ４００のモーター４０１が、インバーター制御装置４０２により回転制御されるため、燃焼器９への供給燃料量に変動が有れば、モーター４０１の回転数制御で対応することができる。
　空気（酸素）に追加して、ＬＰＧやＬＮＧ（ＣＮＧ）、あるいは将来燃料である水素等の可燃気体を供給する場合は、空気（酸素）のノズルの最小ノズルを「Ｑｇ（ｌ／ｍｉｎ）」とした場合、可燃気体の最小ノズルを、希望する「ｎ・Ｑｇ（ｌ／ｍｉｎ）｛但し、ｎ＝空気（酸素）流量の倍数｝」とする事により、ノズル前圧力及び温度条件を一定管理する事により、常に、空気（酸素）流量に比例した流量を提供可能と成る。

　この構成では、「周囲燃料の破砕・分散効果」に関して、燃料（液体）中に混在させた気体の効果を大とするには、後述のように、マイクロ・バブル生成時圧力｛＝噴射燃料圧力｝と作用時環境圧力｛＝噴射時のシリンダー内圧力｝の差が大きい事が重要である。
　生成時圧力｛＝噴射圧力｝を０．１（ＭＰａ）から２０（ＭＰａ）とした場合、燃料噴射圧力Ｐｉ（ＭＰａ・ａｂｓ）時の気泡容積Ｑｂ（ｍ^３）は、仮に、大気圧Ｐａ＝０．１（ＭＰａ・ａｂｓ）が作用時環境圧力とすれば、その時の容積は、次式で与えられる。
　　　　　Ｑｂ＝（Ｐｉ／Ｐａ）Ｑｂ・・・・（５）
　噴射圧力が「Ｐｉ＝２０（ＭＰａ・ａｂｓ）」とすると、｛（Ｐｉ/Ｐａ）＝（２０/０．１）＝２００｝より、噴射時の容積Ｑｂは、２００倍と成り、その効果としては、大雑把に、２００倍の効果が期待される。然るに、現状技術の気液混在ポンプでは、気液混在流体の吐出圧力は、精々、「≦０．１（ＭＰａ）」程度と小さく、本技術が目的とする「～２０（ＭＰａ）～」〔０．２乃至２００（ＭＰａ）の圧力〕には、到底、及ばないのが現状である。

　この構成では、気体混在燃料を「～２０（ＭＰａ）～」〔０．２乃至２００（ＭＰａ）〕の超高圧で吐出可能な直動式ポンプである、気液混合流体圧送ポンプ３を開発し、これを中核技術として用い、高価な気体流量センサーを用いず、１～４個のソニック・ノズル１０５を用いて、燃料（液体）に混在させる気体流量を、最大１５種類の流量管理を可能とし、燃料（液体）の１乃至１０００倍に相当する容積の気体を混在して、高圧吐出する事を可能とした。燃料（液体）中に、大量の気体を混在する事を可能とした事から、二酸化炭素排出量の少なく、硫黄酸化物ＳＯｘの排出がゼロの、図４に示す、ＬＰＧ（液化石油ガス・プロパンが主体）やＬＰＧ（液化石油ガス）やＬＮＧ（ＣＮＧ）（液化天然ガス）、あるいは、水素を混在させて、燃焼可能とした。ディーゼル・エンジンでは、セタン価に優れる「軽油や重油」を、饅頭の皮の様に、そして、その中に、餡の如く、空気（酸素）と一緒に、可燃気体を、マイクロ・バブル化して構成する事により、完全燃焼を図りつつ、環境に優しく、安価な燃料で燃焼可能とした。

　通常、潤滑油や燃料中に、空気等の気泡を混在させると、乾燥摩擦を引き起こし、摺動部に擦過傷を生じて、当該部分の磨耗を引き起こし、耐久性能を低下させる。このため、本構成では、このような「噴射ポンプや噴射ノズルの磨耗」を生じさせないように、強力な混合作用を有する混合器（例えばＪＰ特公平０６－０８７９５９号のミキサー）を、気液混合流体圧送ポンプ３の内部に装備させて、混在気体の超均質化（＝分散化）と混在気体の「マイクロ（ナノ）バブル化」を図った。即ち、本構成では、燃料噴射弁での針弁の円滑な作動を保証するために、直接噴射式ガソリン・エンジンの最終フィルターの処理能力である「≦０．５(μm)」若しくは、舶用ディーゼル・エンジンの最終フィルターの「≦５０(μm)」の範囲内に、混在気体のマイクロ・バブル化が図られ、気体の均質混合が図られる。

　燃料（液体）中に、空気（酸素）を均質に混在させ、燃焼効率を改善すると共に、内包された気体の音速での急激膨張により、外周部燃料を分散させて、多面急激燃焼を可能にすると、燃焼形態が、従来の「ディーゼル（定圧）・サイクル」から「オットー（定容）・サイクル」に移行する。この結果、燃焼最高温度が上昇し、排気煙（煤）等の未燃炭化水素が減少するものの、逆に、窒素酸化物ＮＯｘが増加する問題がある。
　そこで、本構成では、燃料（液体）に内包の空気（酸素）に加えて、二酸化炭素や水等の不活性物質を加え、作動媒体の熱容量を増加させて、燃焼最高温度を低減させて、ＮＯｘの増加の抑制を図っている。殊に、水の場合は、蒸発潜熱が「２，２５０（ｋＪ／ｋｇ）」と大きく、比重量も二酸化炭素の１．９８８（ｋｇ／ｍ^３）に対して「９９８（ｋｇ／ｍ^３）」、比熱Ｃｐ（ｋＪ／ｋｇ／ｋ）も、二酸化炭素の０．８２（ｋＪ／ｋｇ／ｋ）に対して「４．１８（ｋＪ／ｋｇ／ｋ）」と大きいため、燃焼最高温度の低減に対する効果は、極めて大きい。
　本構成では、燃焼効率ηｃの改善と時間損失効率ηｔの改善を図り、排気煙（煤）や未燃炭化水素の低減と燃料消費率の向上を図り、同時にＮＯｘが削減できる。

　図１では、気液混合流体圧送ポンプ３によるマイクロ・バブル燃料システムを、バーナーや、ジェット・エンジン、ガス・タービン等の燃焼器９に適用している。
　燃料タンク１から気液混合流体圧送ポンプ（容積型ポンプ等）３により吸引・吐出され、燃料のマイクロ（ナノ）バブル化が図られる。吐出圧力は、圧力センサー１４により計測制御され、当該指定圧力に等しくなるように、例えば、インバーター１５等で、「マイクロ・バブル発生装置」のモーター４７が駆動制御される。
　図１では、マイクロ・バブル燃料の燃焼向上を更に図るため、機器の直前に、熱交換器５が配置され（特許第３０４０３７１号参照。）、熱交換器５には温度センサー１７が設けられ、温度センサー１７は熱交換器５の温度制御装置１８に接続されている。温度センサー１７と温度制御装置１８により、燃料加熱を行い、所要の温度に上昇させている。また、当該熱交換器５には、発明者が特許を有する特許第３９９３７７０号の熱交換器が好適であり、これを用いると、燃料の局所加熱無しに均質な熱交換が可能なため、最適である。
　なお、当該熱交換器５を挟んで、燃料を、リターン流路１１及び循環ポンプ１２を用いて循環させている理由は、バーナー、ガス・タービン等の燃焼器９に至る間での燃料の温度低下を防止して、始動時の性能向上を図っている事による。

　ここでの燃料が、例えば、Ｃ重油、植物油、植物廃油、あるいは、工業廃油等の完全燃焼し難い燃料で有ったとしても、固体ロケット燃料のように、「可燃物」中に酸化剤を封入（含有）させる事により完全燃焼をさせる事が可能と成る。また、上述の難燃燃料の多くは、粘度も高く、配管内の流路圧損が大きく、通常は、当該燃料温度を上昇させなければ成らない。しかし、燃料をマイクロ・バブル化する事により、燃料中の気体が、燃料の粘度を低下させるため、従来必要であった電気ヒーターを不要とし、省エネルギー化に貢献出来る。

　従来、「気化器式のガソリン・エンジン」が、予め、「燃料と空気を混合」し、燃焼させている事例がある事、また、固体ロケット燃料では、「燃料（固体可燃物）中に酸化剤を均質分散させる事により、固体燃料で有っても、完全燃料が図られている事に着目し、この実施の形態では、基本と成る「液体燃料」や、あるいは、Ｃ重油や植物油、植物廃油等の難燃燃料中に、空気（酸素）を混在させて、これをマイクロ・バブル化して高圧にして完全燃焼を図り、更に、空気（酸素）の他に、二酸化炭素排出量の少ない、ＬＰＧやＬＮＧ（ＣＮＧ）、水素等の可燃気体をマイクロ・バブル化して混在させたため、省エネルギーのみならず、環境に優しい燃焼を図れる。液体燃料中に、マイクロ・バブル化した空気（酸素）を混在させると、燃焼速度の向上や燃焼効率の向上により、排気煙や炭化水素が減少する一方、燃焼温度が増加する事により、窒素酸化物（ＮＯ_ｘ）も増加する。
　この様なＮＯ_ｘも同時低減できるために、空気（酸素）の他に、窒素ガス（Ｎ_２）や二酸化炭素（ＣＯ_２）等の燃焼に関与しない、熱容量が大きく、不活性なガスを液体燃料中に、マイクロ・バブル化して混在させ、排気煙、炭化水素、窒素酸化物ＮＯ_ｘ等の、総ての成分の排気浄化を図りつつ省エネルギー化が図れる。

　この技術により、それぞれの燃焼器９の大きな構造変更なしに、例えば、「バーナーや、ジェット・エンジン、ガス・タービン」においては、既存の液体燃料の他に、重油や植物油等の沸点の高い難燃燃料を、「液体燃料中に混在させた空気（酸素）」により、完全燃焼させ、省エネルギーを図りつつ、環境に貢献する事が可能である。また、「ガソリン・エンジン」においては、ガソリン燃料以外に、灯油や植物油等の高沸点燃料や、ＬＰＧやＬＮＧ（ＣＮＧ）や水素等の気体燃料を、「液体燃料中に混在させた空気（酸素）」により、完全燃焼させ、省エネルギーを図りつつ、環境に貢献する事が可能である。
　「ディーゼル・エンジン」においては、軽油やＡ重油等の燃料以外に、Ｃ重油は勿論の事、植物油や植物廃油、あるいは、セタン価の小さい、ＬＰＧやＬＮＧ（ＣＮＧ）、水素等の気体燃料を、「液体燃料中に混在させた空気（酸素）」により、完全燃焼させ、省エネルギーを図りつつ、環境にも貢献する事が可能である。

　あるいは、それらの燃焼器９に於いて、空気（酸素）の混在に加えて、燃焼に関与しない、窒素や二酸化炭素を更に混在させ、これにより燃焼最高温度を低下させて、窒素酸化物（ＮＯｘ）を低減させて、環境に対応させる事が可能である。
　しかし、エンジンに適用する場合は、燃料に対する空気量の比率管理と安定した気液流体の供給管理が極めて重要で、その比率や重量は、着火（点火）遅れや燃焼速度等に大きな影響を与えるため、燃料中に混在させる気体流量の管理が極めて重要である。
　従前の何れの「マイクロ（ナノ）バブル」発生技術、あるいは、エンジンにおける「燃料（液体）／気体（空気）」混合供給においても、液体に混在する気体量の制御技術の開示がなく、その適用現場（条件）に合わせて、適量供給しているのみである。
　この構成では、気体流量計測制御装置の一つとして、１～４個のソニック・ノズル１０５を、気液圧送ポンプ３の前に構成する事により、１～１５種類の混在する気体流量を簡易に提供可能とした。但し、熱線式質量流量センサー等からなる、気体流量センサー計測制御装置を用いても良い。

　従来のエンジンへの適用例は、噴射時の燃料の分散（拡散）効果や、酸素等の燃焼関連気体の混在による「燃焼改善への期待」から行なわれており、有意の効果を得るために混在させる適正な気体量に関しての開示が無いのが実情である。
　この実施の形態では、燃料中に混在させる気体の効果を、「酸素の存在による燃焼への効果」と燃料噴射時の気泡の急激膨張による「周囲燃料の破砕・分散効果」にあると考えて、その最大効果を発揮出来るように技術構築した。

　図５は、別の実施の形態を示す。
　この形態では、燃焼器８０が、燃料噴射式のガソリン・エンジンあるいはディーゼル・エンジンで構成される。なお、図１と同一部分には同一符号を付し、説明を省略する。
　この実施の形態では、気液混合流体圧送ポンプ３と熱交換器５との間に、リターン流路８１が設けられ、このリターン流路８１には、圧力自動調整弁８３と、気泡分離器８５とが直列に接続されている。このリターン流路８１は、一定の燃料供給圧力を維持するために、それを超える圧力となった場合に、マイクロ・バブル化させた燃料のうち、気泡分離器８５で分離された液体燃料を液体リターン流路８７を介して燃料タンク１の下部に戻し、気体を気体リターン流路８９を通じて燃料タンク１の上部に戻す。
　なお、液体燃料に対する気体混在量が小さい場合は、気泡分離器８５を用いないで、「気液圧送ポンプ」の吸入直前に、戻しても良い〔不図示〕。

　図６は、気液混合流体圧送ポンプ３の構成を示す。なお、図２と同一部分には同一符号を付し、説明を省略する。基本構成は、図２と同様であるが、該気液混合流体圧送ポンプ３は、図２の右端シリンダー３１の代わりに、閉塞用キャップ７０が設けられる。即ち、この形態では、左端シリンダー３１のみがポンプ機能を有し、ピストン３５が、図示の中間位置から右動すると、ポンプ室Ａに対し、気液吸入系１００から弁５２を経て混合気が流入し、ポンプ室Ｂの混合気が弁５５を経て気液混合系３００に吐出される。またピストン３５が、図示の中間位置から左動すると、ポンプ室Ｂに対し、気液吸入系１００から弁５６を経て混合気が流入し、ポンプ室Ａの混合気が弁５３を経て気液混合系３００に吐出される。気液混合系３００に吐出された混合気はマイクロ（ナノ）バブル化されて、エンジン８０側に供給される。

　舶用エンジンの場合は、例えばアイドリング時を除き、エンジンは定回転・定負荷で使用される事が多いが、自動車用エンジンの場合は、加減速を含む、道路状況により様々な稼働が行なわれ、結果として、必要燃料流量が大きく変化する。またエンジン周辺部での燃料温度の上昇を抑制するため、大目の燃料を供給して、一部が燃料タンクに還流される。しかし、気液混合流体の場合は、そのままの状態でタンクに還流させた場合、タンク内で泡発生し、且つ、液体（燃料）中に混在させる気体量の管理が出来なく成る。

　エンジンにおいては、運転条件に関わらず、エンジン８０への燃料供給圧力を一定に管理する必要が有り、図の例では、圧力センサー１４で管内圧力が計測され、指定の圧力値に維持するように、インバーター１５によりモーター４７の回転速度が制御される。そして、圧力制御弁８３で任意圧力値の時にリリースされる。なお、安価なシステム構成の場合は、圧力センサー１４やインバーター１５を用いずに、圧力制御弁８３のみで任意圧力値の時にリリースする方式で、供給圧力制御されても構わない。液体燃料に対する気体混在量が小さい場合は、気泡分離器８５を用いずに、「気液圧送ポンプ」の吸入入口直前に、戻してもよい〔不図示〕。
　エンジン８０に供給された「マイクロ（ナノ）バブル」化燃料は、必要に応じて、更に燃焼性能を改善するために、熱交換器５により加熱される。この場合、温度センサー１７の温度が規定温度となる様に、温度制御装置１８により電熱コイル５Ａの通電量が制御される。ガソリン・エンジンやディーゼル・エンジン８０では、噴射ノズル部分にも、針弁の動作環境を保持するために、通常、多少の流量を還流するためのリターン流路（不図示）が設けられる。このような場合は、当該リターン流路を、圧力制御弁８３と気液分離装置８５の間に合流させても良いし、あるいは、当該リターン流路に、別の気液分離装置（不図示）を接続し、燃料タンク１に還流させても良い。

　１　燃料タンク
　３　気液混合流体圧送ポンプ
　５　熱交換器
　７　流量調整弁
　９　バーナー（燃焼器）
　８０　エンジン（燃焼器）
　１００　気液吸入系
　１０５　ソニック・ノズル（定流量発生装置）
　２００，３００　気液混合系

Claims

　燃焼器の液体燃料供給経路に気液圧送ポンプ及びミキサーを備え、前記気液圧送ポンプの燃料吸入経路で液体燃料の容積の１乃至１０００倍の所要の気体を混在し、気液混合流体を気液圧送ポンプで圧送すると共に、ミキサーでマイクロ・バブル化させて、前記燃焼器に０．２乃至２００（ＭＰａ）の高圧で供給可能としたことを特徴とする燃料供給装置。
　前記液体燃料の燃料タンクと前記気液圧送ポンプとの間に燃料圧送用ポンプを設け、前記燃料圧送用ポンプをモーターで駆動し、前記燃焼器の必要とする燃料量を、前記燃料圧送用ポンプの２乃至１０００倍の吐出能力を有する前記気液圧送ポンプに供給可能としたことを特徴とする請求項１に記載の燃料供給装置。
　前記気液圧送ポンプの燃料吸入経路に気体流量計測制御装置を接続し、液体燃料の容積の１乃至１０００倍の所要の気体流量を混在し気液混合流体を気液圧送ポンプで圧送すると共に、ミキサーでマイクロ・バブル化させて、前記燃焼器に０．２乃至２００（ＭＰａ）の高圧で供給可能としたことを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料供給装置。
　前記気体流量計測制御装置としてソニック・ノズルを接続したことを特徴とする請求項３に記載の燃料供給装置。
　前記燃料吸入経路に空気あるいは酸素を供給する１個あるいは複数個のソニック・ノズルを接続したことを特徴とする請求項４に記載の燃料供給装置。
　前記燃料吸入経路に空気あるいは酸素を供給する１個あるいは複数個のソニック・ノズルと、これらソニック・ノズルとは別系統のＬＰＧやＬＮＧ（ＣＮＧ）あるいは水素等の可燃気体を供給する１個あるいは複数個のソニック・ノズルとを接続したことを特徴とする請求項４又は５に記載の燃料供給装置。
前記燃料吸入経路に空気あるいは酸素を供給する１個あるいは複数個のソニック・ノズルと、これらソニック・ノズルとは別系統の窒素や二酸化炭素等の燃焼に関与しない不活性な気体を供給する１個あるいは複数個のソニック・ノズルとを接続したことを特徴とする請求項４又は５に記載の燃料供給装置。
　前記別系統のソニック・ノズルは空気あるいは酸素を供給するソニック・ノズルの、数倍の流量の大きさからなることを特徴とする請求項６又は７に記載の燃料供給装置。
　前記気液圧送ポンプの燃料吸入経路に水を供給するオリフィスを接続したことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の燃料供給装置。
　前記燃焼器に至る流路に連接させて、一定の燃料供給圧力を維持するために、それを超える圧力となった場合に、マイクロ・バブル化させた燃料を、気液圧送ポンプの入口、あるいは燃料タンクに戻すリターン流路を備えたことを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の燃料供給装置。
　前記リターン流路に気液分離装置を配置し、液体燃料のみを燃料タンクに戻すことを特徴とする請求項１０に記載の燃料供給装置。
　前記気液分離装置で分離された気体が空気、酸素、窒素あるいは二酸化炭素等の気体の場合は、そのまま大気開放し、当該分離された気体がＬＰＧ、ＬＮＧ（ＣＮＧ）、あるいは、水素等の可燃気体の場合は、当該気体用ソニック・ノズルの入口に戻すことを特徴とする請求項１１に記載の燃料供給装置。
　前記燃焼器の前に熱交換装置を配置し、気液混合流体を加温して供給することを特徴とする請求項１乃至１２のいずれかに記載の燃料供給装置。