JPH08230761A

JPH08230761A - マイクロバブルの発生装置

Info

Publication number: JPH08230761A
Application number: JP7032724A
Authority: JP
Inventors: Yoji Kato; 洋治加藤; Tadashi Oi; 忠司大井; Yoshiaki Takahashi; 義明高橋; Osamu Watanabe; 修渡辺; Hideo Mitsutake; 英生光武; Shoichi Maruyama; 尚一丸山
Original assignee: Ishikawajima Harima Heavy Industries Co Ltd
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 1995-02-21
Filing date: 1995-02-21
Publication date: 1996-09-10

Abstract

(57)【要約】【目的】マイクロバブルの発生装置に係るもので、気
泡水混合流体の気泡量を大きくし、気泡水混合流体の発
生効率を高め、気泡水混合流体中の気泡密度を均一化す
るとともに、気泡水混合流体の移送性を向上させる。【構成】側壁に多数の細孔が明けられた流体移送管
と、該流体移送管の内部に挿入状態に配され流水に旋回
流を付与する旋回流発生手段と、流体移送管の内部に加
圧気体を送り込んで細孔から噴出させて気泡を発生させ
る加圧気体供給手段とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、航走体の摩擦を低減す
る際に使用されるマイクロバブルの発生装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】船舶等の摩擦低減を図るために、船体の
表面に気泡または空気層を介在させる方法が提案されて
いる。気泡を水中に噴出させる技術として、（１）特開
昭５０−８３９９２号、（２）特開昭５３−１３６２８
９号、（３）特開昭６０−１３９５８６号、（４）特開
昭６１−７１２９０号、（５）実開昭６１−３９６９１
号、（６）実開昭６１−１２８１８５号が提案されてい
る。

【０００３】そして、これらの技術では、気泡を噴出さ
せる方法として、空気ポンプで発生させた加圧空気を複
数の穴や多孔板から水中に噴出させるようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、加圧空気のみ
を複数の穴から噴出する方法であると、微細な気泡を得
ることが困難で、気泡が浮力に基づく上昇力によって船
体から離れ易く、摩擦抵抗低減範囲が小さくなり、多孔
質板から微細な気泡を吹き出す技術では、多孔質板での
気泡吹き出し時における圧力損失に基づくエネルギ消費
が大きくなって、摩擦抵抗低減によるエネルギ節約より
も、気泡吹き出しのためのエネルギ消費の方が多くなっ
て、実用性が損われてしまう等の難点があり、前述した
（１）ないし（６）の技術は、いずれも実用化に至って
いないのが実情である。

【０００５】本発明は、これらの事情に鑑みてなされた
もので、以下の目的を有するものである。気泡水混合流体の気泡量を大きくすること。気泡水混合流体の発生効率を高めること。気泡水混合流体中の気泡密度を均一化すること。気泡水混合流体の移送性を向上させること。気泡水混合流体中の気泡径を小さくすること。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係るマイクロバ
ブルの発生装置では、加圧水供給手段に接続され側壁に
多数の細孔が明けられた流体移送管と、該流体移送管の
内部に挿入状態に配され流水に旋回流を付与する旋回流
発生手段と、流体移送管の回りを囲んだ状態に配され細
孔に連通状態のガスチャンバと、該ガスチャンバに接続
され加圧気体を送り込んで細孔から噴出させる加圧気体
供給手段とを具備する技術が採用される。また、マイク
ロバブルの発生装置として、加圧水供給手段に接続され
加圧水が挿通させられる流体移送管と、該流体移送管の
内部に配され表面に中空部と連通状態の多数の細孔が明
けられかつ流水との交差により回転させられる中空プロ
ペラと、該中空プロペラの中空部に接続され加圧気体を
送り込む加圧気体供給手段とを具備する技術も採用され
る。流体移送管の内部に中空プロペラを配する場合に
は、流体移送管の外方と中空プロペラとを接続して回転
力を伝達する回転力伝達系と、回転力伝達系に接続され
中空プロペラを強制回転させる回転駆動源とを具備する
技術を付加することが好適である。中空プロペラである
場合、プロペラ軸が中空状態に形成され、該プロペラ軸
の中空部分に対して接続状態の接続穴の回りにプロペラ
軸の回転を許容する接続ハウジングが配され、該接続ハ
ウジングに加圧気体供給手段が接続される技術を付加す
ることが行なわれる。流体移送管の外部と中空プロペラ
とを接続する回転力伝達系として、フレキシブルワイヤ
が有効である。中空プロペラのプロペラ軸を支持する手
段としては、スイベルジョイントが好適である。

【０００７】

【作用】加圧水供給手段からの加圧水は、流体移送管に
送り出されるが、その途中に旋回羽根等の旋回流発生手
段が介在していることにより、流水に旋回力が付与され
て旋回流となる。一方、加圧気体供給手段からの加圧空
気は、ガスチャンバの内部に送り込まれ、多数の細孔か
ら流体移送管を流れる流水中に噴出させられる。細孔か
ら流水中に噴出させられた空気流は、自身が細められて
分断され易くなっていることに加えて、流水により順次
下流に移送されるとともに、流水が旋回していることに
より、流水の流量は一定で、細孔と流水との相対速度が
上げるため、流水との交差時に空気流は容易に切断され
て細分化が図られ、径の小さな気泡となって流水に混合
した状態となり、以下、流体移送管によって所望箇所の
気泡水噴出部まで移送され、航走体の摩擦低減に供せら
れる。気泡水混合流体の気泡は、細孔の径，数，気体
量，流水の移送速度，旋回速度等によって、量や気泡率
が設定される。流体移送管の内部に、中空プロペラが配
され、中空プロペラの中空部に加圧気体が送り込まれて
多数の細孔から噴出させられる場合には、中空プロペラ
自身が回転自在な状態であると、流水との交差により中
空プロペラが回転させられ、中空プロペラの回転ととも
に細孔からの空気流の噴出位置が変動する。細孔が流体
移送管の半径方向に均一に配されていると、流体移送管
の半径方向の各所で空気が噴出し、空気流の切断による
気泡の生成がむらなく行なわれ、流体中の気泡密度が均
一化する。また、中空プロペラの回転により、細孔と流
水の相対的な速度が上がり、気泡の細分化が図られる。
回転駆動源の作動により回転力を回転力伝達系を経由し
て中空プロペラに伝達し、中空プロペラを強制回転させ
ている場合には、中空プロペラを所望の回転速度とする
とともに、加圧空気を接続ハウジング及び中空穴を経由
して中空部に送り込んで細孔から噴出させることによ
り、気泡の一層の細分化が図られるとともに、大量の気
泡発生が可能になり、加えて中空プロペラの回転によっ
て、気泡水混合流体に下流への駆動力が付与され移送性
が向上する。

【０００８】

【実施例】以下、本発明に係るマイクロバブルの発生装
置の実施例について、図面を参照して説明する。

【０００９】図１は、本発明に係るマイクロバブルの発
生装置の第１実施例を示しており、符号１は加圧水供給
系（加圧水供給手段）、２は加圧空気供給系（加圧気体
供給手段）、３は流体移送管、４は旋回羽根（旋回流発
生手段）、５はガスチャンバ、６は気泡混合水噴出部
（気泡水混合流体噴出部）である。

【００１０】前記加圧水供給系１は、例えば船体の没水
面に設けた吸水口、海水（水）を吸水して加圧水を発生
させるためのポンプ、加圧水の流量・圧力を制御する制
御手段、給水圧力を計測するための給水圧力計や、給水
量を計測するための液量計等を有するものが適用され、
流体移送管３に接続される。

【００１１】前記加圧空気供給系２は、空気（大気）を
吸引して加圧するためのブロア、空気量を制御する流量
制御手段、空気圧力を計測するための給気圧力計や供給
量を計測するためのガス量計等を有するものが適用され
るとともに、加圧気体供給管２ａによりガスチャンバ５
に接続される。

【００１２】前記流体移送管３は、加圧水供給系１と気
泡混合水噴出部６との間に接続状態に配され、ガスチャ
ンバ５に囲まれた部分の側壁３ａに、周方向及び長手方
向にほぼ均一な間隔を空けて多数の細孔３ｂが明けられ
たものが採用される。そして、多数の細孔３ｂの形成範
囲は、旋回羽根４の下流位置近傍となるように設定され
る。

【００１３】前記旋回羽根４は、複数枚の羽根に捻りを
付与した状態のものを流体移送管３の内部に挿入して、
一体に固定すること等により構成される。

【００１４】前記ガスチャンバ５は、流体移送管３の回
りを、多数の細孔３ｂの形成位置で囲んで、加圧空気を
貯留するための空気プレナム部５ａが形成される。

【００１５】前記気泡混合水噴出部６は、船舶等の航走
体の摩擦低減対象表面である船体の表面に配されて、空
気と水とを所望の比率で混合した気泡水混合流体を海水
（水）中に、例えば斜め後方に向けて噴出するスリット
状または小孔状の噴出口を有するものが適用される。

【００１６】このように構成されている図１例のマイク
ロバブルの発生装置では、加圧水供給系１を作動させる
と、吸水された海水等の水が加圧されて流体移送管３に
送り出され、流体移送管３の内部に流水が発生する。こ
の流水は、流体移送管３の途中に旋回羽根４が介在して
いることにより、流水の方向に回転を付与する旋回力が
付与され、旋回羽根４の下流では矢印で示すような旋回
流となり、細孔と流水の相対速度が上がるため、容易に
気泡が発生される。このように発生した気泡水混合流体
が気泡混合水噴出部６まで移送され、気泡混合水噴出部
６から海水（水）中に噴出する。

【００１７】また、加圧空気供給系２を作動させると、
加圧空気が加圧気体供給管２ａを経由してガスチャンバ
５の空気プレナム部５ａに送り込まれ、加圧空気が、多
数の細孔３ｂから流水中に噴出させられる。

【００１８】この場合にあって、流体移送管３の内部に
流水が発生していると、細孔３ｂから噴出する気体流と
旋回流とが交差状態となり、旋回流の移動速度が十分で
ある際には、旋回流によって気体流が切断される現象が
発生する。例えば、細孔３ｂの口径が小さく、水の移動
速度が大きい場合には、気体流が旋回流の方向に頻繁に
切断されることに基づいて、多数の径の小さな気泡が生
成されて流水に混入した状態となり、気泡水混合流体が
流体移送管３によって所望箇所の気泡混合水噴出部６ま
で移送される。なお、気泡水混合流体の気泡は、細孔３
ｂの大きさ，数，気体量，流水の移送速度，旋回速度等
によって、気泡径、量及び気泡率が設定される。

【００１９】図２は、本発明に係るマイクロバブルの発
生装置の第２実施例を示しており、図１に示した流体移
送管３の内部に、中空プロペラ７が回転可能に配され
て、該中空プロペラ７から加圧空気の噴出が行なわれ
る。該中空プロペラ７は、加圧空気が送り込まれる中空
部７ａと、該中空部７ａと外部とを連通させ加圧空気を
流水中に噴出させるための多数の細孔７ｂと、回転支持
及び加圧空気供給を行なう中空状態のプロペラ軸７ｃ
と、該プロペラ軸７ｃに形成される中空穴７ｄとを有す
るものが適用される。そして、流体移送管３には、前述
の加圧気体供給管２ａが、貫通部１１により気密状態に
かつ内外貫通状態に配され、加圧気体供給管２ａに一体
に配される支持ブラケット１２に、スイベルジョイント
１３及び軸受け１４が配されて、加圧気体供給管２ａと
中空プロペラ７の中空部７ａとが、スイベルジョイント
１３及び中空穴７ｄにより接続される。

【００２０】該第２実施例では、流体移送管３の内部に
白抜きの矢印で示すような流水が形成されているととも
に、加圧空気供給系２からの加圧空気が加圧気体供給管
２ａを経由してスイベルジョイント１３に送り込まれる
と、非回転部分から回転部分であるプロペラ軸７ｃの中
空穴７ｄへと加圧空気が引き継がれて中空部７ａに送り
込まれ、多数の細孔７ｂから流水中に分割状態の空気流
が噴出させられ、気泡の生成が行なわれる。この際に、
中空プロペラ７は、スイベルジョイント１３及び軸受け
１４によって回転可能に支持されているから、流水との
交差により回転力が付与される。したがって、中空プロ
ペラ７の回転とともに細孔７ｂによる空気流の噴出位置
が周方向に変動する。このため、細孔と流水の相対速度
が速くなり、容易に気泡が生じる。細孔７ｂが流体移送
管３の半径方向に均一に配されている場合には、中空プ
ロペラ７の回転により、加圧気体供給管２ａの内部断面
の各所で空気流の噴出が行なわれて、流水との交差に基
づく切断による気泡の生成がむらなく行なわれ、気泡密
度が均一化した状態の気泡水混合流体が流体移送管３の
下流に送り出される。

【００２１】次いで、図３は、本発明に係るマイクロバ
ブルの発生装置の第３実施例を示している。該第３実施
例にあっては、図２例の技術に加えて、流体移送管３の
外方に配され中空プロペラ７を強制回転させるための回
転駆動源２１と、該回転駆動源２１と中空プロペラ７と
を接続して回転力を伝達するためのフレキシブルワイヤ
からなる回転力伝達系２２と、加圧気体供給管２ａ及び
回転力伝達系２２を気密・液密状態及び回転許容状態に
挿通させる貫通部１１と、プロペラ軸７ｃの回転を許容
した状態とするとともに加圧気体供給管２ａに接続され
る接続ハウジング２３と、プロペラ軸７ｃの中空穴７ｄ
を接続ハウジング２３の内部に接続する接続穴７ｅとを
有している。

【００２２】第３実施例では、回転駆動源２１を作動さ
せると、回転力が回転力伝達系２２を経由して流体移送
管３の内部のプロペラ軸７ｃに伝達され、中空プロペラ
７が所望の回転速度で回転させられるとともに、加圧空
気供給系２からの加圧空気が、接続ハウジング２３、接
続穴７ｅ、中空穴７ｄ、中空部７ａを経由して、細孔７
ｂから空気流として噴出させられることにより、空気流
と流水との回転方向の交差速度（相対速度）が大きくな
って、気泡の一層の細分化が図られるとともに、空気流
量の制限が少なくなって大量の気泡発生が可能になる。
加えて、中空プロペラ７の回転によって、気泡水混合流
体を下流方向に駆動することにより移送性が向上する。

【００２３】

【発明の効果】本発明に係るマイクロバブルの発生装置
にあっては、以下の効果を奏する。（１）側壁に多数の細孔が明けられた流体移送管と、
流体移送管の内部に挿入される旋回流発生手段と、細孔
から加圧気体を送り込んで噴出させる加圧気体供給手段
とを具備して、流水を旋回状態とすることにより、細孔
近傍の水の移動速度を大きくして空気流の切断を頻繁に
し、気泡水混合流体の発生効率を高めることができる。（２）流体移送管の内部に、中空プロペラを配して加
圧気体を送り込んで、流水中に噴出させることにより、
流体中にむらなく気泡を混合して、気泡水混合流体中の
気泡密度を均一化することができる。（３）流体移送管の内部に中空プロペラを配し、回転
駆動源によって強制回転させることにより、空気流と流
水との交差部分の速度を大きくして、空気流を微細に切
断した径の小さな気泡を大量に生成し、かつ気泡水混合
流体の気泡量を大きくすることができる。（４）中空プロペラの回転によって気泡水混合流体を
下流に駆動することにより、気泡水混合流体の移送性を
向上させることができる。（５）気泡水混合流体として摩擦低減箇所に送り込む
ことにより、気泡を単独で吹き込む技術と比較して、流
体の吹き出しのためのエネルギ消費を少なくして、摩擦
低減時の実用性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るマイクロバブルの発生装置の第１
実施例を示すブロック図を併記した正断面図である。

【図２】本発明に係るマイクロバブルの発生装置の第２
実施例を示す一部を破断した正面図である。

【図３】本発明に係るマイクロバブルの発生装置の第３
実施例を示す一部を破断した正面図である。

【符号の説明】

１加圧水供給系（加圧水供給手段）２加圧空気供給系（加圧気体供給手段）２ａ加圧気体供給管３流体移送管３ａ側壁３ｂ細孔４旋回羽根（旋回流発生手段）５ガスチャンバ５ａ空気プレナム部６気泡混合水噴出部（気泡水混合流体噴出部）７中空プロペラ７ａ中空部７ｂ細孔７ｃプロペラ軸７ｄ中空穴７ｅ接続穴１１貫通部１２支持ブラケット１３スイベルジョイント１４軸受け２１回転駆動源２２回転力伝達系２３接続ハウジング

フロントページの続き (72)発明者高橋義明東京都江東区豊洲二丁目１番１号石川島播磨重工業株式会社東京第一工場内 (72)発明者渡辺修神奈川県横浜市磯子区新中原町１番地石川島播磨重工業株式会社技術研究所内 (72)発明者光武英生神奈川県横浜市磯子区新中原町１番地石川島播磨重工業株式会社技術研究所内 (72)発明者丸山尚一神奈川県横浜市磯子区新中原町１番地石川島播磨重工業株式会社技術研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】気泡水混合流体を発生させる装置であっ
て、加圧水供給手段（１）に接続され側壁（３ａ）に多
数の細孔（３ｂ）が明けられた流体移送管（３）と、該
流体移送管の内部に挿入状態に配され流水に旋回流を付
与する旋回流発生手段（４）と、流体移送管の回りを囲
んだ状態に配され細孔に連通状態のガスチャンバ（５）
と、該ガスチャンバに接続され加圧気体を送り込んで細
孔から噴出させる加圧気体供給手段（２）とを具備する
ことを特徴とするマイクロバブルの発生装置。
【請求項２】気泡水混合流体を発生させる装置であっ
て、加圧水供給手段（１）に接続され加圧水が挿通させ
られる流体移送管（３）と、該流体移送管の内部に配さ
れ表面に中空部（７ａ）と連通状態の多数の細孔（７
ｂ）が明けられかつ流水との交差により回転させられる
中空プロペラ（７）と、該中空プロペラの中空部に接続
され加圧気体を送り込む加圧気体供給手段（２）とを具
備することを特徴とするマイクロバブルの発生装置。
【請求項３】流体移送管（３）の外方と中空プロペラ
（７）とを接続して回転力を伝達する回転力伝達系（２
２）と、回転力伝達系に接続され中空プロペラを強制回
転させる回転駆動源（２１）とを具備することを特徴と
する請求項２記載のマイクロバブルの発生装置。
【請求項４】中空プロペラ（７）のプロペラ軸（７
ｃ）に中空穴（７ｄ）が形成され、該プロペラ軸（７
ｃ）の回りに、プロペラ軸の回転を許容するとともに中
空穴に接続状態の接続ハウジング（２３）が配され、該
接続ハウジングに加圧気体供給手段（２）が接続される
ことを特徴とする請求項２または３記載のマイクロバブ
ルの発生装置。