(57)【要約】  燃焼システムは、燃料タンクと、前記燃料タンクから供給された燃料を加圧するポンプと、加圧された前記燃料を燃焼室内に噴射する第１ノズル部と、前記第１ノズル部と前記ポンプとを接続するとともに前記加圧された燃料が通る供給管と、前記第１ノズル部の近傍で前記供給管の途中に設けられた接続部と、前記接続部を介して前記供給管内に水を供給する供給ユニットと、前記供給ユニットと前記接続部との間に介在され、前記接続部内に水を微粒化して噴射できる第２ノズル部と、を備える。
2014030242.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料タンクと、
前記燃料タンクから供給された燃料を加圧するポンプと、
加圧された前記燃料を燃焼室内に噴射する第１ノズル部と、
前記第１ノズル部と前記ポンプとを接続するとともに前記加圧された燃料が通る供給管と、
前記第１ノズル部の近傍で前記供給管の途中に設けられた接続部と、
前記接続部を介して前記供給管内に水を供給する供給ユニットと、
前記供給ユニットと前記接続部との間に介在され、前記接続部内に水を微粒化して噴射できる第２ノズル部と、
を備える燃焼システム。
【請求項２】
前記水の圧力は、前記加圧された燃料の圧力よりも０．５ＭＰａから１０ＭＰａ高い請求項１に記載の燃焼システム。
【請求項３】
前記接続部は、前記供給管に着脱可能なチャンバーである請求項２に記載の燃焼システム。
【請求項４】
前記第２ノズル部は、前記供給管の延びる方向と直交する方向および前記供給管の延びる方向に対して斜め方向のいずれかの方向で設置される請求項３に記載の燃焼システム。
【請求項５】
前記第２ノズル部は、複数の第２ノズルを含み、
前記複数の第２ノズルは、前記供給管の延びる方向に沿って互い違いに配置される請求項４に記載の燃焼システム。
【請求項６】
前記接続部は、
前記第２ノズル部が設けられた第１部分と、
前記第１部分の前記第２ノズル部よりも下流側に設けられ、前記第１部分中の他の箇所よりも内径が小さくなった絞り部と、
を有する請求項５に記載の燃焼システム。
【請求項７】
前記接続部の近傍で前記接続部よりも上流側に、前記供給管に設けられた第２接続部と、
前記第２接続部を介して前記供給管内に前記燃料とは異なる第２燃料を供給する第２供給ユニットと、
を備え、
前記供給ユニットは、前記第２接続部にも接続される請求項３に記載の燃焼システム。
【請求項８】
前記チャンバーは、
前記供給管の上流側に接続される第１端部と、
前記供給管の下流側に接続される第２端部と、
前記第１端部と連続し、前記供給管の内径よりも大きい内径を有するとともに前記第２ノズル部が設けられた第１部分と、
前記第１部分と前記第２端部とに連続するとともにテーパー形をなした第２部分と、
前記第１部分と前記第２部分との境界に設けられるとともに前記第２ノズル部に対向する衝突板と、
を備える請求項３に記載の燃焼システム。
【請求項９】
燃料タンクと、
前記燃料タンクから供給された燃料を加圧するポンプと、
加圧された前記燃料を燃焼室内に噴射する第１ノズル部と、
前記第１ノズル部と前記ポンプとを接続するとともに前記加圧された燃料が通る供給管と、
前記第１ノズル部の近傍で前記供給管の途中に設けられた接続部と、
前記接続部を介して前記供給管内にアルコール水溶液を供給する供給ユニットと、
前記供給ユニットと前記接続部との間に介在され、前記接続部内にアルコール水溶液を微粒化して噴射できる噴射ノズルと、
を備える燃焼システム。
【請求項１０】
燃料タンクと、
前記燃料タンクから供給された燃料を加圧するブースターポンプと、
前記ブースターポンプで加圧された前記燃料をエンジン内に向けて噴射する燃料噴射ポンプと、
前記ブースターポンプと前記燃料噴射ポンプを接続するとともに前記加圧された燃料が通る供給管と、
前記燃料噴射ポンプの近傍で前記供給管の途中に設けられた接続部と、
前記接続部を介して前記供給管内に水を供給する供給ユニットと、
前記供給ユニットと前記接続部との間に介在され、前記接続部内に水を微粒化して噴射できるノズル部と、
を備える燃焼システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水エマルジョン燃料を生成しそれを燃焼できる燃焼システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の水エマルジョン燃料供給装置（第１の水エマルジョン燃料供給装置）では、噴燃ポンプにより加圧された燃料はリリーフ弁により一定の圧力に保たれ、油量調整弁により燃焼量が決定され、さらにミキサーを通過する際に、水が比例注水機構により注入される。ここで水と燃料は混合しバーナーに供給される。【０００３】
この従来型の水エマルジョン燃料供給装置では、燃焼量や加水率の増減によりバーナー（９）の通過抵抗が変動するためミキサーの内圧が変化するとされていた。また、燃焼量の変動によってもミキサーの内圧が変化するため、比例注水機構においても、注入点の圧力が大幅に変化して注入量の変化が生じて断火等の原因となるとされていた。【０００４】
このため、改良された従来型の水エマルジョン燃料供給装置（第２の水エマルジョン燃料供給装置）では、ミキサーの出口にエマルジョンポンプを設け、ミキサーの出口とミキサーの入口の間に減圧弁をミキサー入口の圧力を一定に保つ方向で設置した。これによって、燃焼量や加水率が変化しても油量調整弁や比例注水機構の前後圧力を一定に保ち発煙や断火が起こらないとされる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−１５７２２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記第１の水エマルジョン燃料供給装置の構成では、圧力は噴燃ポンプとバーナーノズルの吐出量との圧力に支配され、水量が増えれば燃料量が減るという相関関係により、配管内の圧力が大きく変動することはない。したがって、特許文献１に記載されるような現象を生ずることは考えにくい。【０００７】
上記第２の水エマルジョン燃料供給装置では、専用のエマルジョンポンプおよび減圧弁が必要となる。そして、ミキサーで水を混合した燃料を減圧弁側に送ると、減圧弁に摩擦膨張を生じて潤滑性を欠き、圧力調整が不能となる（故障となる）場合がある。また、上記第２の水エマルジョン燃料供給装置は、基本的に大容量の燃焼装置（船、大電炉）を想定したものであり、一般的な燃焼装置には全く適用できない。【０００８】
さらに、専用のエマルジョンポンプを設ける場合、エマルジョンポンプの駆動を燃焼装置側からの信号とマッチングさせる必要があり、メーカー側の同意はほとんど得られず、現実的ではない。【０００９】
本発明は、全ての液体燃料に対して一元的に対応ができる燃焼システムで、石油燃料（或いは石油燃料と他の液体燃料との混合燃料）と水との混合燃焼を可能にし、燃焼しにくい燃料のクリーン燃焼化による地球温暖化防止・有害排気ガス削減を可能にする燃焼システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
燃焼システムは、燃料タンクと、前記燃料タンクから供給された燃料を加圧するポンプと、加圧された前記燃料を燃焼室内に噴射する第１ノズル部と、前記第１ノズル部と前記ポンプとを接続するとともに前記加圧された燃料が通る供給管と、前記第１ノズル部の近傍で前記供給管の途中に設けられた接続部と、前記接続部を介して前記供給管内に水を供給する供給ユニットと、前記供給ユニットと前記接続部との間に介在され、前記接続部内に水を微粒化して噴射できる第２ノズル部と、を備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、水と主液体燃料とを事前に混合せず、水のみを主液体燃料内に噴射するため、燃料中のスラッジや微粒子によるノズルの閉塞性の影響が避けられる。そして、水のみを単独に管理できる装置の容易さから、燃焼システムの長期間の安定稼働を確保できる。また、燃焼装置の種別や能力に応じた含水率の調整を水のみでできるため、装置構造が簡易にしてコンパクト化かつ低コスト化できる。さらに、従来装置で見られた不着火や燃料噴射ポンプの故障の問題を解消できる。また、これまで燃料成分が異なる液体燃料では、個別の水エマルジョン装置として対応を求められていたが、本発明によれば燃焼炉、内燃機関の種別や規格を問わない一元的な燃焼システムで対応でき、汎用性が高められるとともにより広範囲な環境対策を可能にできる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施形態の燃焼システムの全体構成を模式的に示した系統図。
【図２】図１に示す燃焼システムのチャンバーを拡大して示した断面図。
【図３】図２に示すチャンバーの点検孔から採取された燃料サンプルの顕微鏡写真。
【図４】図３に示す顕微鏡写真の各水粒子の粒子径の測定結果を示したコンピュータ上の表示画面。
【図５】燃料（主液体燃料）と水噴射ノズルから噴射される水との間の圧力差と水粒子の平均粒径との関係を示したグラフ。
【図６】第２の実施形態の燃焼システムのチャンバーおよび第２ノズル部を示した断面図。
【図７】第３の実施形態の燃焼システムのチャンバーおよび第２ノズル部を示した断面図。
【図８】第４の実施形態の燃焼システムの全体構成を模式的に示した系統図。
【図９】第５の実施形態の燃焼システムの全体構成を模式的に示した系統図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１から図６を参照して、燃焼システムの第１の実施形態について説明する。
【００１４】
図１、図２に示すように、燃焼システム１１は、ボイラ等で構成される燃焼装置１２（主液体燃料稼働装置）と、水エマルジョン燃料を生成する水エマルジョン燃料装置１３と、水エマルジョン燃料装置１３に水を供給する高圧ポンプ装置１４（供給ユニット）と、燃焼装置１２、水エマルジョン燃料装置１３、および高圧ポンプ装置１４を制御するコントロール装置１５と、を備える。
【００１５】
燃焼システム１１は、内部に燃料（主液体燃料、例えば石油燃料）が溜められる燃料タンク１６と、燃料タンク１６に接続されて燃料タンク１６から燃料供給を受ける燃料噴射ポンプ１７（ポンプ）と、燃料タンク１６と燃料噴射ポンプ１７とを接続する燃料管１８と、燃料管１８に設けられる第１流量計２１と、燃料噴射ポンプ１７で加圧された燃料を燃焼室内に噴射する燃焼ノズル２２（第１ノズル部）と、燃焼室が設けられる燃焼装置１２と、燃焼ノズル２２と燃料噴射ポンプ１７とを接続する供給管２３と、供給管２３の途中に設けられる第１圧力計２４と、燃焼ノズル２２の近傍で供給管２３に設けられたチャンバー２５（接続部）と、燃焼ノズル２２とチャンバー２５との間の位置で供給管２３の途中に設けられる第１電磁弁２６と、供給管２３と燃料管１８とを接続する循環ライン２７と、循環ライン２７の第１分岐２７Ａに設けられる第２電磁弁２８と、循環ライン２７の第２分岐２７Ｂに設けられる流量調圧電磁弁３１と、チャンバー２５（接続部）を介して供給管２３内に水を供給する高圧ポンプ装置１４（供給ユニット）と、高圧ポンプ装置１４とチャンバー２５との間に介在される第２ノズル部３２と、を備えている。
【００１６】
これらのうち、燃料噴射ポンプ１７（第１ポンプ）、第１圧力計２４、チャンバー２５（接続部）、循環ライン２７、第２電磁弁２８、および流量調圧電磁弁３１が、水エマルジョン燃料装置１３に含まれる。燃焼ノズル２２は、燃焼装置１２に含まれる。第１電磁弁２６は、燃料供給のＯＮ／ＯＦＦを行う。
【００１７】
燃料噴射ポンプ１７で加圧されて供給管２３内を通る燃料の圧力は、例えば、１．０ＭＰａである。一般的な燃焼炉における燃料の圧力は、０．３ＭＰａから１０ＭＰａの範囲内である。したがって本実施形態においても、燃料噴射ポンプ１７で加圧された燃料の圧力は、０．３ＭＰａから１０ＭＰａの範囲で適宜に設定することもできる。燃料タンク１６に溜められる燃料は、例えば重油（例えば、Ａ重油、Ｃ重油）であるが、それ以外の燃料（軽油等）でもよい。燃料が供給管２３内を流れる流速は、例えば０．２ｍ／ｓであるが、０．２ｍ／ｓ以上であってもよい。
【００１８】
図１に示すように、高圧ポンプ装置１４（供給ユニット）は、内部に水を溜めた水タンク３３と、水タンク３３から水の供給を受けるとともに第２ノズル部３２に加圧された水を送る高圧ポンプ３４（第２ポンプ）と、高圧ポンプ３４と第２ノズル部３２とを接続する水供給ライン３５と、水供給ライン３５から水タンク３３内に戻るリターン回路３６と、リターン回路３６の途中に設けられる流量調整弁３７と、水供給ライン３５の途中に設けられる第２圧力計３９と、水供給ライン３５の途中に設けられる第２流量計３８と、を有している。
【００１９】
なお、高圧ポンプ装置１４（供給ユニット）の構成は、必ずしも一体型でなくても良い。例えば、水の浄化が必要な場合などは、高圧ポンプ装置１４は、タンク機能（水タンク３３）を含まなくても良い。この場合には、タンク機能（水タンク３３）は、高圧ポンプ装置１４とは分離して設けられる。
【００２０】
高圧ポンプ装置１４は、加圧された燃料（主液体燃料）よりも高い圧力の水を燃料（主液体燃料）に供給できる。高圧ポンプ３４で加圧された水の圧力は、例えば、１．５ＭＰａであるが、後述するように燃料噴射ポンプ１７で加圧された燃料の圧力よりも０．５ＭＰａから１０ＭＰａ高い範囲内で適宜に設定できる。チャンバー２５と高圧ポンプ装置１４との間には、第３電磁弁４１が介在されている。高圧ポンプ３４は、例えば、市販品されているプランジャーポンプであるが、市販品のダイヤフラムポンプでもよい。また、高圧ポンプ３４として、メータリングポンプを採用することもできる。この場合には、水タンク３３を用いなくても水道施設直結で定圧、定吐出圧の水供給が可能であり、よりコンパクト化が図れる。
【００２１】
図２に示すように、チャンバー２５（接続部）は、既存のボイラー設備等の供給管２３等に対して着脱可能に構成されている。チャンバー２５は、供給管２３の上流側に接続される第１端部４２と、供給管２３の下流側に接続される第２端部４３と、第１端部４２と連続するとともに、供給管２３の内径よりも大きい内径を有した第１部分４４と、第１部分４４と第２端部４３とに連続するとともにテーパー形をなした第２部分４５と、第２端部４３に設けられた点検孔４６と、を有している。
【００２２】
第２ノズル部３２は、チャンバー２５の第１部分４４に対して、供給管２３の延びている方向と直交する方向に接続されている。本実施形態では、第２ノズル部３２は、一つで構成されている。第２ノズル部３２は、チャンバー２５に極力近づいた位置に設けられる。なお、本実施形態では、第２ノズル部３２には、例えば、株式会社いけうち製の標準直進ノズル(オリフィス径：ＣＰ小孔径ノズル０．３ｍｍ)を使用した。第２ノズル部３２には、他の種類のノズルも使用できる。例えば、小孔径は、０．１ｍｍから３ｍｍ程度でもよく、ノズルの形状は、フルコーンタイプおよびホロコーンタイプでもよい。また、第２ノズル部３２の種類は多種多様で、バーナの種類によっても選択が異なり、ＯＮ／ＯＦＦ式制御、三位位置式制御、或いは比例制御式があり、それぞれの燃焼装置の状況によって異なる。
【００２３】
なお、第２ノズル部３２の設置角度は、供給管２３の延びている方向と直交する方向に限られない。図２に破線で示すように、供給管２３の延びている方向に対して斜め方向でもよいし、或いは、供給管２３の延びている方向と平行な方向であってもよい。特に、燃料（主液体燃料）の管内流速が遅い場合は、供給管２３の延びている方向（燃料の流れ方向）に対して第２ノズル部３２を傾けて取り付けて、燃料中の水粒子の分散・混合を促進した方が良い。
【００２４】
図１に示すように、本実施形態では、燃料タンク１６の燃料は燃料噴射ポンプ１７に送られる。燃料噴射ポンプ１７で加圧された燃料は、供給管２３を介して燃料噴射ポンプ１７に供給される。チャンバー２５では、第２ノズル部３２から加圧された水が噴射される。水の高圧噴射によって生成された水エマルジョン燃料は、燃焼ノズル２２から燃焼装置１２の燃焼室内に噴射されて燃焼される。
【００２５】
本実施形態の燃焼システム１１のいずれかに異常が生じた時、循環ライン２７の流量調圧電磁弁３１を開放し、水エマルジョン燃料時の空気量に適合した主液体燃料量に調整することで黒煙発生を回避する。例えば、高圧ポンプ３４の停止、第２ノズル部３２の閉塞、瞬時停電、圧力異常等が生じ注水が停止した場合に、主液体燃料量が多くなり空気量の不足による発煙が考えられる（空気自動調節器が設置される場合を除く。）。その緊急時の対策として流量調圧電磁弁３１を開放し、空気量に見合う量に主液体燃料に減少して、異常時の黒煙の発生を防止する。
【００２６】
また、含水率の高い水エマルジョン燃料の場合には、以下の方法で不着火を防止する。すなわち、燃料噴射ポンプ１７のプレパージ（圧力を安定させるまでの間）間に、第２電磁弁２８を数秒間開放し、燃料管１８、燃料噴射ポンプ１７、チャンバー２５までの供給管２３中の主液体燃料と当該含水率の高い水エマルジョン燃料とを混合させる。これによって、不着火を防止できる。不着火を生じる場合の含水率は２０％以上であり、含水率が２０％以下の場合には、ほとんど不着火を生じない。これらの燃焼装置１２、水エマルジョン燃料装置１３、および高圧ポンプ装置１４の稼働調整は、コントロール装置１５のシーケンサーで行う。
【００２７】
第２ノズル部３２における水の微粒子化について説明する。本発明では、供給管２３を流れる燃料に対して第２ノズル部３２（微細ノズル）から水を高圧噴射させ、高圧噴射の持つ吐出速度（或いはモーメンタム）と主液体燃料の反力によって水を微粒子化されつつ、同時に水粒子が燃料中に均等に分散するよう混合化される。本発明の現象は、空中の微粒子化論を液中に置き換えたものであり、空中では、一般的に３００ｍｍの地点の平均粒子径を用いているが、液中では、空中よりも遥かに速い速度で微粒子化される。
【００２８】
なお、水エマルジョン燃料の燃焼は、以下のような原理に基づいて、従来型の燃焼よりも改善される。水エマルジョン燃料が燃焼器内に噴霧されると、燃料油滴中に含まれている水粒子が炉内の熱を受けて加熱され沸点に達してミクロ爆発を起こし、噴霧油滴を二次微粒化させる。こうして燃料が瞬時に超微粒化することにより空気との接触面積が大幅に増大して完全燃焼に近い燃焼が達成され、燃焼排ガス中の未燃炭素（煤）やＮＯｘの発生を抑えたクリーンな燃焼が可能となる。また空気との接触面積の増大によって燃焼に必要な過剰空気を低く抑えることができる為、その分、省エネルギー効果も得られる。
【００２９】
石油燃料が空気中で燃焼した場合、完全燃焼したときに主として生成する燃焼ガス中の成分は二酸化炭素、水、窒素酸化物や硫黄酸化物である。しかしながら、完全燃焼は実際には不可能で、上述した成分以外に煤塵や一酸化炭素が排出される。これらは不完全燃焼によって生成されるが、これらの成分を抑制するには空気との混合を良くすることである。燃料に水を添加し噴霧燃料の質量を増加する事により、燃料噴霧束内への空気巻き込み量を増やし燃焼領域の局部的な空気過剰率を大きくして燃焼効率を改善する事ができる。
【００３０】
ところで、本発明の発明者らは、上記の燃焼システム１１を構築するに先立って、燃料の圧力と燃料に添加する水の圧力との最適な条件を調べる実験を行った。実験は、燃料（主液体燃料）の圧力と水の圧力との間の圧力差と、水粒子の平均粒径（或いは最大粒径）との関係を調べる形で行った。各条件における水エマルジョン燃料のサンプルは、チャンバー２５の点検孔４６から採取された。
【００３１】
発明者らは、各サンプルについて顕微鏡（例えば、キーエンス製ＶＨ５５００）下で水粒子の分散状態を検討するとともに、水粒子の平均粒径（或いは最大粒径）を測定した。例えば、図３は、２０００倍で撮影した顕微鏡写真を示しており、このような顕微鏡写真（画像）において水粒子の粒子径（平均粒径）を測定する。丸い水粒子の粒が見えない部分は、４５０ｎｍ以下の水粒子および燃料である。図３中の符号１〜５の水粒子の粒子径は、図４のＮｏ．１〜Ｎｏ．５の測定結果に対応する。
【００３２】
図５に燃料（主液体燃料）の圧力と水の圧力との圧力差と、水粒子の平均粒径との関係を表したグラフを示す。図５において、横軸中の１ＭＰａの部分は、第２ノズル部３２で燃料（主液体燃料）に注入する水の圧力が、燃料の圧力よりも１ＭＰａ高いことを示している。
【００３３】
なお、エマルジョン燃料における水粒子の形態として、水粒子の粒径は燃料噴射液滴径よりも細く均一な含水率の状態で混合されている状態が望ましい。したがって水粒子は、燃料噴射液滴の平均粒径が３０μｍ〜５０μｍとされる場合、少なくとも水粒子の平均径は１０μｍ以下が理論的とされる。一般的に、水粒子の平均粒径が１４μｍ以下の場合に水エマルジョン燃料として使用可能であり、水粒子の平均粒径が１０μｍ以下の場合が水エマルジョン燃料として理想的であるとされる。
【００３４】
図５の実験結果によれば、主体燃料の圧力に対して水の圧力を高くすると、水粒子の粒子径が徐々に小さくなることが確認された。このため、加圧した燃料に対して追加される水は、燃料噴射ポンプ１７で加圧された燃料の圧力よりも高い圧力、例えば、０．５ＭＰａから１０ＭＰａ程度高い圧力を有することが好ましい。
【００３５】
本実施形態によれば、燃焼システム１１は、燃料タンク１６と、燃料タンク１６から供給された燃料を加圧するポンプと、前記加圧された燃料を燃焼室内に噴射する第１ノズル部と、第１ノズル部とポンプとを接続するとともに加圧された燃料が通る供給管２３と、第１ノズル部の近傍で供給管２３の途中に設けられた接続部と、接続部を介して供給管２３内に水を供給する供給ユニットと、供給ユニットと接続部との間に介在され、接続部内に水を微粒化して噴射できる第２ノズル部３２と、を備える。
【００３６】
この構成によれば、加圧された燃料に対してさらに高圧の水を混ぜて水エマルジョン燃料を生成し、その後も水エマルジョン燃料が第１ノズル部で使用されるまで高圧の状態で保持できる。これによって、微粒子化した水粒子において、表面張力による内部圧力が大きくなり、粒子崩壊や粒子結合が防がれて、水エマルジョン燃料中での水の凝集化を防止できる。さらに、燃料として重油を用いた場合には、粘性を低下させるために、供給管２３の各部で加熱が必要となるが、本実施形態によれば、水エマルジョン燃料が加圧された状態で供給管２３内に存在するために、加熱されたとしても水エマルジョン燃料中で水粒子が蒸気化することもない。
【００３７】
また、本実施形態よれば、第１ノズル部で使用される直前に水エマルジョン燃料を生成できるため、水エマルジョン燃料中で上記のように水が凝集化する時間がない。このため、水エマルジョン燃料に上記不具合を生ずることを防止できる。さらに、本実施形態よれば、従来必要だったミキサーや水エマルジョン燃料専用ポンプが不要となり、装置構成を簡略化、低コスト化、コンパクト化できる。また、既存設備に大幅な改変を必要としない。また、高価な界面活性剤を用いないで水エマルジョン燃料を生成できるため、装置のランニングコストを低減できる。
【００３８】
また、前記水の圧力は、前記加圧された燃料の圧力よりも０．５ＭＰａから１０ＭＰａ高い。この構成によれば、水エマルジョン燃料中において、水の噴射力の持つモーメンタムによって水の微粒子化が十分になされる。これによって、燃焼室内において燃料中の水粒子が燃焼室内の熱を受けて沸点に達してミクロ爆発を起こし、噴霧油滴を二次微粒化できる。このため、燃料が空気と接触する面積が大幅に増大して完全燃焼に近い燃焼が達成され、燃焼排ガス中の未燃炭素（煤）やＮＯｘの発生を抑えたクリーンな燃焼を可能にできる。
【００３９】
なお、第１ノズル部の近傍に接続部が設けられるとは、第１ノズル部付近に接続部があるという意味であり、供給管２３中の第１ノズル部（燃焼ノズル２２）側の端部で、供給管２３の全長に対して概ね３分の１（より好ましくは供給管２３の全長に対して１０％から２０％）の長さの範囲内に、接続部を設けることを指している。
【００４０】
また、接続部は、供給管２３に着脱可能なチャンバー２５である。この構成によれば、既存の設備に大幅な変更を加えることなく、燃料を水エマルジョン燃料に変更することができ、導入時のイニシャルコストを低下することができる。
【００４１】
第２ノズル部３２は、供給管２３の延びる方向に対して斜めになっている。これによって、燃料の流れ方向に対して一定の角度をもって水を噴射することができ、接続部内に乱流を起こすことができ、主液体燃料と水粒子との混合化を促進して、高品質の水エマルジョン燃料を生成できる。
【００４２】
なお、第１実施形態において、チャンバー２５（接続部）中の、第２ノズル部３２よりも下流側に、第２実施形態の絞り部５１を設けてもよい。
【００４３】
図６を参照して、燃焼システムの第２の実施形態について説明する。第２の実施形態の燃焼システム１１は、チャンバー２５および第２ノズル部３２が第１の実施形態のものと異なっているが、他の部分は第１の実施形態と共通している。このため、主として第１の実施形態と異なる部分について説明し、第１の実施形態と共通する部分については図示を省略するか或いは説明を省略する。第２の実施形態の燃焼システム１１は、図１に示す第１実施形態の全体構成と同様の構成を有する。
【００４４】
チャンバー２５（接続部）は、既存のボイラー設備等の供給管２３等に対して着脱可能に構成されている。チャンバー２５は、供給管２３の上流側に接続される第１端部４２と、供給管２３の下流側に接続される第２端部４３と、第１端部４２と連続するとともに、供給管２３の内径よりも大きい内径を有した第１部分４４と、第１部分４４に設けられ第１部分４４の他の部分よりも内径が小さくなった絞り部５１と、第１部分４４と第２端部４３とに連続するとともにテーパー形をなした第２部分４５と、第２端部４３に設けられた点検孔４６と、を有している。
【００４５】
第２ノズル部３２は、複数（例えば、３個）の第２ノズル３２Ａを有している。第２ノズル３２Ａの数は、２個でもよいし、４個以上でも良い。第２ノズル３２Ａは、第１部分４４に設けられ、供給管２３の延びている方向（燃料の流れ方向）に沿って互い違いに設けられている。また、各第２ノズル３２Ａは、供給管２３の延びている方向に対して斜め方向に設置されている。第２ノズル３２Ａは、一例として、株式会社いけうち製の標準直進ノズル(オリフィス径：ＣＰ小孔径ノズル０．３ｍｍ)を使用したが、他の種類のノズルも使用できることは第１実施形態と同様である。その他、燃料の圧力および水の圧力の条件は第１実施形態と同様である。絞り部５１は、第２ノズル部３２よりも下流側に設けられている。
【００４６】
本実施形態によれば、第２ノズル部３２は、複数の第２ノズル３２Ａを含み、複数の第２ノズル３２Ａは、供給管２３の延びる方向に沿って互い違いに配置される。この構成によれば、さらに接続部内に乱流を起こしやすくなり、主液体燃料と水粒子との混合化をさらに促進できる。
【００４７】
接続部は、第２ノズル部３２が設けられた第１部分４４と、第１部分４４の第２ノズル部３２よりも下流側に設けられ、第１部分４４中の他の箇所よりも内径が小さくなった絞り部５１と、を有する。
【００４８】
この構成によれば、絞り部５１よりも下流側でカルマン渦を発生させることができ、これによって、主液体燃料と水粒子とを混合できるとともに主液体燃料中に水粒子を分散できる。
【００４９】
図７を参照して、燃焼システム１１の第３の実施形態について説明する。第３の実施形態の燃焼システム１１は、チャンバー２５および第２ノズル部３２が第１の実施形態のものと異なっているが、他の部分は第１の実施形態と共通している。このため、主として第１の実施形態と異なる部分について説明し、第１の実施形態と共通する部分については図示を省略するか或いは説明を省略する。第３の実施形態の燃焼システム１１は、図１に示す第１の実施形態の全体構成と同様の構成を有する。
【００５０】
チャンバー２５（接続部）は、既存のボイラー設備等の供給管２３等に対して着脱可能に構成されている。チャンバー２５は、供給管２３の上流側に接続される第１端部４２と、供給管２３の下流側に接続される第２端部４３と、第１端部４２と連続するとともに、供給管２３の内径よりも大きい内径を有した第１部分４４と、第１部分４４と第２端部４３とに連続するとともにテーパー形をなした第２部分４５と、第１部分４４と第２部分４５との境界に設けられるとともに第２ノズル部３２に対向する衝突板６１と、第２端部４３に設けられた点検孔４６と、を有している。
【００５１】
衝突板６１は、板状部６２と、板状部６２から第２ノズル部３２に向けて突出した突出部６３と、を有している。突出部６３は、例えば全体として先端部分が第２ノズル部３２を向いた円錐形をなしており、その円錐形の先端部分は除去されて丸みを帯びた形状をなしている。
【００５２】
第２ノズル部３２は、供給管２３の延びている方向に沿って設けられている。このため、第２ノズル部３２は、いわゆる燃料の流れ方向に沿って高圧の水を噴射することができる。
【００５３】
第２ノズル部３２から高圧で噴射された水は、衝突板６１に当たり瞬時に粉砕され、微粒化されつつ主液体燃料中に拡散される。そして、衝突板６１の後方（下流側）に発生するカルマン渦（図７中に矢印で模式的に示す）によってさらに混合・分散化が促進される。なお、衝突板６１は、ノズルからの水の噴射量が多くノズル口径を大きくしなければならない時に設置が必要となる場合があるが、ノズルからの噴射量が少なく口径が細い場合は、衝突板６１を使用せずに第１実施形態のように圧力噴射による微粒化してもよい。
【００５４】
この構成によれば、チャンバー２５は、供給管２３の上流側に接続される第１端部４２と、供給管２３の下流側に接続される第２端部４３と、第１端部４２と連続し、供給管２３の内径よりも大きい内径を有するとともに第２ノズル部３２が設けられた第１部分４４と、第１部分４４と第２端部４３とに連続するとともにテーパー形をなした第２部分４５と、第１部分４４と第２部分４５との境界に設けられるとともに第２ノズル部３２に対向する衝突板６１と、を備える。
【００５５】
この構成によれば、チャンバー２５内に衝突板６１が設けられる構造であっても、水を微粒化しつつ主液体燃料中に拡散させた水エマルジョン燃料を生成できる。さらに、衝突板６１の後方（下流側）にカルマン渦を発生できるため、水粒子と主液体燃料を効率よく混合できるとともに、主液体燃料中に水粒子を分散できる。
【００５６】
図８を参照して、燃焼システムの第４の実施形態について説明する。第４の実施形態の燃焼システム１１は、混合液体装置７１を有する点および高圧ポンプ装置１４の一部の構成異なる点で、第１の実施形態とは異なっているが、他の部分は第１の実施形態と共通している。このため、主として第１の実施形態と異なる部分について説明し、第１の実施形態と共通する部分については図示を省略するか或いは説明を省略する。
【００５７】
燃焼システム１１は、ボイラー等で構成される燃焼装置１２（主液体燃料稼働装置）と、水エマルジョン燃料を生成する水エマルジョン燃料装置１３と、水エマルジョン燃料装置１３に水を供給する高圧ポンプ装置１４と、混合液体装置７１（第２供給ユニット、供給ユニット）と、燃焼装置１２、水エマルジョン燃料装置１３、高圧ポンプ装置１４、および混合液体装置７１を制御するコントロール装置１５と、を備える。
【００５８】
さらに、燃焼システム１１は、第２チャンバー７０（第２接続部、接続部）と、混合液体装置７１と接続され第２チャンバー７０内に第２燃料を噴射する噴射ノズル７２と、を供給管２３の途中でチャンバー２５（接続部）よりも上流側（燃料噴射ポンプ１７側）に有する。
【００５９】
混合液体装置７１（第２供給ユニット、供給ユニット）は、燃料（主液体燃料）とは異なる第２燃料を供給管２３内に供給できる。混合液体装置７１は、内部に主液体燃料とは異なる第２燃料を溜めた貯留・撹拌タンク７３（貯留混合タンク、第２燃料タンク）と、貯留・撹拌タンク７３から第２燃料の供給を受けるとともに第２チャンバー７０に第２燃料を送る第３ポンプ７４と、第３ポンプ７４と第２チャンバー７０とを接続する第２燃料供給ライン７５と、第２燃料供給ライン７５から貯留・撹拌タンク７３内に戻る第２リターン回路７６と、第２リターン回路７６の途中に設けられる第２流量調整弁７７と、第２燃料供給ライン７５の途中に設けられる第３圧力計７８と、第２燃料供給ライン７５の途中に設けられる第２燃料流量計８１と、を有している。第２チャンバー７０と混合液体装置７１との間には、第４電磁弁８２が介在されている。
【００６０】
第３ポンプ７４は、第２燃料供給ライン７５内を通る第２燃料を加圧して、供給管２３内を通る燃料（主液体燃料）よりも高圧にする。
【００６１】
また、高圧ポンプ装置１４の水供給ライン３５と混合液体装置７１の第２燃料供給ライン７５との間には、連絡用ライン８３と連絡用ライン８３に設けられる第５電磁弁８４が設けられている。第２燃料の例としては、エタノールやメタノールなどに代表される各種アルコールや、グリセリン、ＢＤＦ（登録商標）、粗製植物性油、廃食用油、廃油などがある。エタノールには、穀類、サトウキビ、草木から得られるエタノールが含まれる。また、ＢＤＦ（登録商標）および粗製植物性油は、廃食用油、パーム、菜種、ジャトローファ、藻等から得られる。
【００６２】
続いて、本実施形態の燃焼フローについて説明する。以下に説明する燃焼フローは、主液体燃料に混合する混合燃料（第２燃料）の種別によって異なっている。
【００６３】
（混合燃料としてアルコールを使用する場合）  
まず、混合燃料がエタノールやメタノール等のアルコールである場合について説明する。貯留・撹拌タンク７３に、あらかじめ任意の量の水と混合したアルコールを投入し、貯留・撹拌タンク７３内で撹拌を継続しながら、第２チャンバー７０に任意の量を注入する。この例の場合、噴射ノズル７２には、第１実施形態の第２ノズル部３２と同様のものを使用する。これによって、供給管２３を流れる燃料に対して噴射ノズル７２からアルコール水溶液を高圧（燃料噴射ポンプ１７で加圧された燃料の圧力よりも０．５ＭＰａから１０ＭＰａ高い範囲内で適宜に設定された圧力）噴射させ、高圧噴射の持つ吐出速度（或いはモーメンタム）と主液体燃料の反力によってアルコール水溶液中の水を微粒子化しつつ、同時に水粒子が燃料中に均等に分散するよう混合化される。
【００６４】
この場合、水との混合量が極端に少ない場合は、水のミクロ爆発効果が充分得られず水エマルジョン燃料としての所定の効果が得られない場合がある。このため、燃焼データを基に最適含水率を見出す。なお、この例のように混合燃料がアルコールである場合には、予めアルコールに水を混ぜておくので、第１実施形態のように水を供給するための高圧ポンプ装置１４を必要としない。
【００６５】
（混合燃料としてグリセリンを使用する場合）  
続いて、混合燃料がグリセリンの場合について説明する。グリセリンには、ＢＤＦ（登録商標）の精製過程のアルカリ触媒法で使用されるＫＯＨ、ＮａＯＨの水洗残留物や、廃食用油のＢＤＦ（登録商標）精製では遊離脂肪酸などが混入している場合があり、これらの残留物質の除去或いは加熱処理が必要とされる。
【００６６】
これらを前提にした状態で貯留・撹拌タンク７３にグリセリンを投入し、加熱・撹拌をしながら流動性を確保する。加熱ユニットは図示しないが、貯留・撹拌タンク７３および第２燃料供給ライン７５の各部に設けられる。グリセリンは、第２チャンバー７０において燃料（主液体燃料）に対して任意の量が注入される。
【００６７】
この例の場合には、第１実施形態と同様に、供給管２３を流れる燃料および第２燃料（グリセリン）に対して、第２ノズル部３２から水（燃料噴射ポンプ１７で加圧された燃料の圧力よりも０．５ＭＰａから１０ＭＰａ高い範囲内で適宜に設定された水圧。）を高圧噴射させ、高圧噴射の持つ吐出速度（或いはモーメンタム）と燃料および第２燃料の反力によって水を微粒子化されつつ、同時に水粒子が燃料中に均等に分散するよう混合化される。
【００６８】
なお、チャンバー２５内や供給管２３内に、或いは循環ライン２７内でグリセリン混合溶液が残留するとトラブルの原因につながる。このため、主液体燃料稼働装置の停止前の数分前にグリセリンの注入を停止し、グリセリンが残留しないようにする。また、噴射ノズル７２の詰まりを防止するために、噴射ノズル７２を水で清掃する。噴射ノズル７２を清掃する際には、第４電磁弁８２を閉じ、第５電磁弁８４を開放することで高圧ポンプ装置１４から連絡用ライン８３に通水を行って、噴射ノズル７２および第２チャンバー７０内を高圧の水で洗浄する。なお、グリセリンは他の混合燃料より粘度が高く熱量が少ないので、水の希釈率と燃焼効果のバランスが求められる。
【００６９】
（粗製植物性油、ＢＤＦ（登録商標）、廃食用油、廃油を混合燃料として使用する場合）  
さらに、混合燃料が粗製植物性油、ＢＤＦ（登録商標）（Bio Diesel Fuel、バイオディーゼル燃料）、廃食用油、廃油の場合には、これらには加水できないので、加熱を必要とする。まず、ゴミ等を事前に除去したこれらの燃料を貯留・撹拌タンク７３に投入する。加熱ユニット（図示せず）によって加熱され、撹拌しながら第３ポンプ７４から第２チャンバー７０へ送られる。これらの燃料は、加熱により粘度調整すれば主液体燃料に対して大きな影響を与えない。ただし、混合性の高い方が空気管理および燃料吐出条件が一定になる。したがって、噴射ノズル７２は第２ノズル部３２より大きい口径で、第２ノズル部３２から噴射される水よりも低圧で、かつ主液体燃料より高圧であって分散すれば良い。噴射ノズル７２から噴射される粒子の粒子径も余りこだわる必要はない。注入停止後の処置は、噴射ノズル７２の詰まりを防止するために、グリセリンと同様の処置を行う。
【００７０】
ＢＤＦ（登録商標）の注入後は、第１実施形態と同様に、供給管２３を流れる燃料および第２燃料（ＢＤＦ（登録商標））に対して、第２ノズル部３２から水を高圧（燃料噴射ポンプ１７で加圧された燃料の圧力よりも０．５ＭＰａから１０ＭＰａ高い範囲内で適宜に設定された水圧。）噴射させ、高圧噴射の持つ吐出速度（或いはモーメンタム）と燃料および第２燃料の反力によって水を微粒子化されつつ、同時に水粒子が燃料中に均等に分散するよう混合化して水エマルジョン燃料を生成する。
【００７１】
第４実施形態によれば、燃焼システム１１は、接続部の近傍で接続部よりも上流側に、供給管２３に設けられた第２接続部と、第２接続部を介して供給管２３内に燃料とは異なる第２燃料を供給する第２供給ユニットと、を備え、供給ユニットは、第２接続部にも接続される。
【００７２】
この構成によれば、燃料（主液体燃料）に対して、これとは種類の異なる第２燃料を混ぜることができる。さらに、水を供給できる供給ユニットが第２接続部にも接続されるため、供給ユニットの水を利用して第２接続部を洗浄することができる。これによって、粘性の高い燃料を第２燃料として用いた場合でも、第２接続部の詰まりを防止して、燃焼システム１１の長期間の安定稼働および円滑な運用を可能にできる。
【００７３】
また、第４実施形態によれば、燃焼システム１１は、燃料タンク１６と、燃料タンクから供給された燃料を加圧するポンプと、加圧された燃料を燃焼室内に噴射する第１ノズル部と、第１ノズル部とポンプとを接続するとともに前記加圧された燃料が通る供給管２３と、第１ノズル部の近傍で供給管２３の途中に設けられた接続部と、接続部を介して供給管２３内にアルコール水溶液を供給する供給ユニットと、供給ユニットと接続部との間に介在され、接続部内にアルコール水溶液を微粒化して噴射できる第２ノズル部３２と、を備える。
【００７４】
この構成によれば、主液体燃料に対してこれとは異なる燃料（アルコール）を混合して燃料として使用する場合に、２種類の燃料の混合と、混合した燃料のエマルジョン化とを一括して行うことができる。これによって、別途に水のみを追加する必要がなく、燃焼システムの構造を簡略化できる。これにより、既存の設備に対してエマルジョン装置を導入する際に、イニシャルコストを低減することができる。
【００７５】
また、近年、バイオ燃料（植物性油）が注目されているが、バイオ燃料の生産量は、主液体燃料（石油等）に対して絶対的に不足している。このため、環境負荷低減を目的として、今後数十年間は、主液体燃料とバイオ燃料とを混合して燃焼させる混合燃焼が注目される。なお、エタノールは、バイオ燃料中の一つである。バイオ燃料には、エタノール、グリセリン、ＢＤＦ（登録商標）、粗製植物油（パームやジャトローハ等からなる、低加工品）、廃食用油などがある。
【００７６】
しかしながら、主液体燃料（軽油、Ａ重油、Ｃ重油）と植物性エタノール油とは全く可溶せず単純には混合燃焼させることができない。同様に、グリセリンも主液体燃料（軽油、Ａ重油、Ｃ重油）とは可溶しない。上記の構成によれば、燃料（主液体燃料）とアルコール（或いはグリセリン）とを混合した混合燃焼を実現しつつ、さらに水エマルジョン化によって燃焼効率を向上できるという一挙両得を可能にできる。また、今後状況が変化して、植物性油の供給体制が整った際には、燃料（主液体燃料）に対する第２燃料（植物性油）の比を変更するなど、混合比の変更も容易である。
【００７７】
図９を参照して、燃焼システムの第５の実施形態について説明する。第５の実施形態の燃焼システム１１は、適用対象が船舶である点で第１の実施形態のものと異なっているが、他の部分は第１の実施形態と共通している。このため、主として異なる部分について説明し、第１の実施形態と共通する部分については図示を省略するか或いは説明を省略する。
【００７８】
燃焼システム１１は、内部に燃料（主液体燃料、例えば石油類）が溜められる燃料タンク１６と、燃料タンク１６から燃料供給を受けるブースターポンプ９１と、燃料タンク１６とブースターポンプ９１とを接続する燃料管１８と、燃料管１８に設けられる第１流量計２１と、燃料管１８の途中に設けられる第１圧力計２４と、ブースターポンプ９１から送られる燃料の流量を調節する流量調節弁９２と、ブースターポンプ９１で加圧された燃料を船舶エンジン９４内に向けて噴射する燃料噴射ポンプ９３と、ブースターポンプ９１と燃料噴射ポンプ９３とを接続する供給管２３と、燃焼室を有する船舶エンジン９４（エンジン）と、燃料噴射ポンプ９３から余分な燃料が戻される燃料リターンライン９５と、燃料リターンライン９５に設けられた第３流量計９６と、燃料噴射ポンプ９３の近傍で供給管２３の途中に設けられたチャンバー２５（接続部）と、チャンバー２５（接続部）を介して供給管２３内に水を供給する高圧ポンプ装置１４（供給ユニット）と、高圧ポンプ装置１４とチャンバー２５との間に介在されるノズル部９７と、を備えている。
【００７９】
ノズル部９７の構成は、第１実施形態の第２ノズル部３２の構成と概ね同様であり、例えば標準直進ノズル(オリフィス径：ＣＰ小孔径ノズル０．３ｍｍ)を採用した。
【００８０】
本実施形態では、燃料リターンライン９５は、従来の船舶における燃料供給系のように、サービスタンクに接続されるわけでなく、ブースターポンプ９１のサクション側（上流側）に接続されている。これによって、サービスタンク内によって水エマルジョン燃料中の水が水蒸気化してサービスタンク内に溜まってしまうことを防止している。また、船舶エンジン用として燃料タンク１６に溜められる燃料は、例えば重油（例えば、Ｃ重油）であることが多い。
【００８１】
ブースターポンプ９１で加圧され供給管２３内を通る燃料の圧力は、例えば、０．５ＭＰａであるが、０．５ＭＰａから５ＭＰａの範囲内の圧力でもよい。燃料噴射ポンプ９３では、燃料の圧力は、例えば２００ＭＰａ程度にまで高められる。なお、一般的な燃料噴射ポンプ９３の圧力は、５ＭＰａから２００ＭＰａの範囲内であり、本実施形態の燃料噴射ポンプ９３で加圧した燃料の圧力も、これらの範囲内で適宜に設定することもできる。ブースターポンプ９１から燃料噴射ポンプ９３の間、すなわち供給管２３は８０℃から１５０℃の範囲で加熱されている。しかしながら、ブースターポンプ９１によってかけられた圧力によって水エマルジョン燃料中の水粒子が蒸気化することが防止される。
【００８２】
高圧ポンプ装置１４は、内部に水を溜めた水タンク３３と、水タンク３３から水の供給を受けるとともにノズル部９７に加圧された水を送る高圧ポンプ３４（ポンプ）と、高圧ポンプ３４と第２ノズル部３２とを接続する水供給ライン３５と、水供給ライン３５から水タンク３３内に戻るリターン回路３６と、リターン回路３６の途中に設けられる流量調整弁３７と、水供給ライン３５の途中に設けられる図示しない第２圧力計と、水供給ライン３５の途中に設けられる第２流量計３８と、を有している。高圧ポンプ３４で加圧された水の圧力は、例えば、１．５ＭＰａであるが、ブースターポンプ９１で加圧された燃料の圧力よりも０．５ＭＰａから１０ＭＰａ高い範囲内で適宜に設定することもできる。チャンバー２５と高圧ポンプ装置１４との間には、第３電磁弁４１が介在されている。
【００８３】
本実施形態では、燃料タンク１６の燃料はブースターポンプ９１に送られる。ブースターポンプ９１で加圧された燃料は、流量調節弁９２で流量調節を受けて供給管２３を介して燃料噴射ポンプ９３に供給される。チャンバー２５では、ノズル部９７から加圧された水が噴射される。高圧噴射された水が持つ吐出速度（或いはモーメンタム）と主液体燃料の反力によって、水は微粒子化されつつ、同時に水粒子が燃料中に均等に分散するように水と燃料とが混合化される。こうして生成された水エマルジョン燃料は、燃料噴射ポンプ９３に送られて、図示しないインジェクションノズルから船舶エンジン９４の燃焼室内に噴射されて燃焼される。船舶エンジン９４では、水エマルジョン燃料が使用されるために、Ｎｏｘや煤等の排出が低減される。燃料噴射ポンプ９３で使用されなかった水エマルジョン燃料は、燃料リターンライン９５を介してブースターポンプ９１のサクション側（上流側）に戻される。なお、水エマルジョン燃料の含水量を一定にするために、本実施形態の燃焼システム１１では、燃料リターンライン９５から戻される水エマルジョン燃料の比率が主液体燃料に対して高くなった場合には、ノズル部９７（チャンバー２５）で供給する水の量を低減して含水率を一定にする。
【００８４】
第５実施形態によれば、燃焼システム１１は、燃料タンク１６と、燃料タンク１６から供給された燃料を加圧するブースターポンプ９１と、ブースターポンプ９１で加圧された燃料をエンジン内に向けて噴射する燃料噴射ポンプ９３と、ブースターポンプ９１と燃料噴射ポンプ９３とを接続するとともに加圧された燃料が通る供給管２３と、燃料噴射ポンプ９３の近傍で供給管２３の途中に設けられた接続部と、接続部を介して供給管２３内に水を供給する供給ユニットと、供給ユニットと接続部との間に介在され、接続部内に水を微粒化して噴射できるノズル部９７と、を備える。
【００８５】
この構成によれば、加圧された燃料に対してさらに高圧の水を混ぜて水エマルジョン燃料を生成し、その後も水エマルジョン燃料が燃料噴射ポンプ９３で使用されるまで高圧の状態で保持できる。これによって、微粒子化した水粒子において、表面張力による内部圧力が大きくなり、粒子崩壊や粒子結合が防がれて、水エマルジョン燃料中での水の凝集化を防止できる。通常、ブースターポンプ９１と燃料噴射ポンプ９３との間の燃料圧力は、概ね０．５ＭＰａ〜１．０ＭＰａの範囲内にある。また、通常、この間にある供給管２３および燃料は加熱されており、加熱温度は燃料粘度によって異なるものの、概ね８０℃から１５０℃である。しかしながら、上記圧力範囲にある場合には、水エマルジョン燃料中の水粒子が蒸気化してしまうという不具合を生ずることがない。
【００８６】
また、本実施形態よれば、燃料噴射ポンプ９３で使用される直前に水エマルジョン燃料を生成できるため、水エマルジョン燃料中で上記のように水が凝集化する時間がない。このため、水エマルジョン燃料に上記不具合を生ずることを防止できる。さらに、本実施形態よれば、従来必要だったミキサーや水エマルジョン燃料専用ポンプが不要となり、装置構成を簡略化して低コスト化できる。また、船舶の既存設備に大幅な改変を必要としない。また、高価な界面活性剤を用いないで水エマルジョン燃料を生成できるため、装置のランニングコストを低減できる。
【００８７】
なお、燃料噴射ポンプ９３の近傍に接続部が設けられるとは、燃料噴射ポンプ９３付近に接続部があるという意味であり、供給管２３中の燃料噴射ポンプ９３側の端部で、供給管２３の全長に対して概ね３分の１（より好ましくは供給管２３の全長に対して１０％から２０％）の長さの範囲内に、接続部を設けることを指している。
【００８８】
さらに、船舶においては、ＮＯｘ削減要望も年々加速し、ＩＭＯ（世界海事機構）においては、２０１１年以降に建造される船舶の出力１３０ｋＷ以上のエンジン機関に２次規制（ＩＭＯ ＭＡＲＰＯＬ条約）の適合を求め、さらに、２０１６年の３次規制に向け各機関メーカーがしのぎを削っている。
【００８９】
しかしながら３次規制に適合する技術難度は極めて高く、現在有望視されているものにＳＣＲ（脱硝システム）技術やＥＧＲ装置がある。本実施形態によれば、ＳＣＲ装置において、煤量低減に伴うメンテナンス回数の低下、或いは、ＮＯｘ低減によって高価な還元剤（アンモニア)の使用量を削減して低コスト化できる。また、ＥＧＲ装置においても、最近の発表で、エマルジョン燃料と併用する事で２０１６年規制値に近いレベルまでＮＯｘ量を低減できるとの報告がある。
【００９０】
水だけを注入する装置構造から、極めて小型化になり、設置スペースも０．５ｍ２程度で設置が可能で船舶エンジン９４との高低差や距離も関係しない事から、狭小なエンジンルームにあっても、或いはエンジンルーム以外の船舶の甲板部分等であっても後付けで施工ができる優位性がある。
【００９１】
このほか、第１から第５の実施形態において、発明の要旨を逸脱しない範囲で本発明を種々変形実施可能であるのは勿論である。また、異なる実施形態の構成を組み合わせて新たな発明を構成することもできる。
【符号の説明】
【００９２】
１１…燃焼システム、１４…高圧ポンプ装置、１６…燃料タンク、１７…燃料噴射ポンプ、２２…燃焼ノズル、２３…供給管、２５…チャンバー、３２…第２ノズル部、３２Ａ…第２ノズル、４２…第１端部、４３…第２端部、４４…第１部分、４５…第２部分、５１…絞り部、６１…衝突板、７０…第２チャンバー、７１…混合液体装置、７２…噴射ノズル、９１…ブースターポンプ、９３…燃料噴射ポンプ、９７…ノズル部
【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2014030242.tif 000010
【図３】
2014030242.tif 000011
【国際調査報告】
2014030242.tif 000012
2014030242.tif 000013
2014030242.tif 000014
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