JPH08230764A

JPH08230764A - マイクロバブルの発生装置

Info

Publication number: JPH08230764A
Application number: JP7032728A
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
泡の微細化を図るとともに微細化時の効率向上を図り、
気泡径の大きさの制御を可能にし、かつ気泡水混合流体
中の大量発生を容易にする。【構成】加圧水供給手段に接続される流体移送管と、
流体移送管の途中に介在状態にかつ回転可能に配される
連通部と、連通部を回転運動または振動させる回転駆動
源または振動手段と、連通部の回りに気密状態に配され
るガスチャンバと、該ガスチャンバの内部に接続状態に
配され加圧気体を送り込む加圧気体供給手段とを具備す
る技術が採用される。

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、（７）特開昭
６３−４２７２４号公報が提案されている。これらの技
術では、気泡及び空気を水中に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技術を採用している。

【０００３】また、（７）の技術例では、船体に搭載し
た給気管ヘッダから、加圧空気を船底に配した気体噴出
口に供給して水中に噴出させるとともに、気体噴出口の
後方（下流）に超音波発振器を配しておいて、超音波発
振器から発振された超音波のエネルギにより、噴出した
空気を粉砕して、微小気泡にするという技術内容であ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、加圧空気のみ
を複数の穴から水中に噴出する方法であると、空気噴出
のために消費されるエネルギが多大なものとなるととも
に、空気の塊りや気泡が浮力に基づく上昇力により船体
から離れ易くなって、摩擦抵抗低減範囲が小さくなる傾
向が避けられなくなり、加えて、微細な気泡を得ること
が困難である。また、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
損失がさらに大きくなるために、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
の方が著しく多くなって、実用性が損われてしまう等の
難点がある。一方、超音波のエネルギを利用して微小気
泡を得る技術では、噴出した空気が船体から離れ易い現
象や空気噴出のためのエネルギ消費が大きくなることに
加えて、超音波を水中に向けて発振させているために、
超音波エネルギが空気流に伝達されにくく、エネルギ損
失が多大なものとなる等の課題が残されている。これら
の理由に起因して、前述した（１）ないし（７）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。気泡の微細化を図るとともに、微細化時の効率向上を
図ること。気泡径の大きさの制御を行なうこと。気泡水混合流体中の大量発生を容易にすること。

【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る流体
移送管と、該流体移送管の途中に介在状態にかつ回転可
能に配される連通部と、該連通部を回転駆動する回転駆
動源と、連通部の回りに気密状態に配されるガスチャン
バと、該ガスチャンバの内部に接続状態に配され加圧気
体を送り込む加圧気体供給手段とを具備する技術が採用
される。連通部として、流体移送管の途中に対向状態に
配されるロータリージョイントと、該ロータリージョイ
ントに支持され側壁に明けられた貫通状態の細孔を有す
る回転スリーブとを具備する構成が採用される。回転駆
動源としては、電動機、油圧モータ等が適用され、回転
数を適宜調整する機能を有するものが好適である。マイ
クロバブルの発生装置における他の手段として、加圧水
供給手段に接続される流体移送管と、該流体移送管の途
中に介在状態に配される連通部と、該連通部を振動させ
る振動手段と、連通部の回りに気密状態に配されるガス
チャンバと、該ガスチャンバの内部に接続状態に配され
加圧気体を送り込む加圧気体供給手段とを具備する構成
が採用される。この手段に適用される連通部としては、
流体移送管の側壁に貫通状態の細孔を明ける技術が適用
され、流体移送管は、振動可能な状態に支持される。そ
して、流体移送管の振動方向は、周方向、軸方向及びそ
の複合方向とすることが好適である。また、振動手段と
しては、偏心運動によって前述の所望方向の振動を発生
させるものや、電磁振動を連通部に伝達するもの等が適
用され、大きな振幅及び大きな加速度が得られるものが
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
送り出されて下流に移送されるが、その途中で加圧気体
供給手段からの加圧空気が、ガスチャンバ及び連通部を
経由して流水中に送り込まれることにより、流水に気泡
が混合した気泡水混合流体となって下流に移送される。
この際に、連通部にあっては、開口の大きさに応じた太
さの空気流が流水中に噴出するが、回転駆動源の作動に
よって、連通部が回転させられていると、連通部の開口
が順次周方向にずれることにより、空気流が回転速度に
応じて切断されて微小径の気泡となる。微小気泡は、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。なお、気泡径
は、連通部の周速度、連通部の開口径、水の粘性、空気
流の噴出速度等により設定される。連通部が、ロータリ
ージョイントによって支持される回転スリーブである場
合には、回転スリーブの側壁の細孔を経由して加圧空気
の噴出が行なわれ、気泡は中心部に集まり易いので回転
数の調整により気泡径が設定される。回転運動に代えた
手段として、振動手段によって連通部を振動させた場合
も、連通部を経由して噴出する空気流が、切断されて微
小径の気泡となる。連通部における細孔を経由して、流
水に噴出させられる空気流は、流水方向と交差させるこ
とが好ましく、例えば周方向の大きな振幅の振動で速や
かに切断することにより、気泡の微細化が達成される。

【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実施例を示すもので、符号１は加圧水供給
手段、２は加圧気体供給手段、３は流体移送管、４は連
通部、５はガスチャンバ、６は気泡水混合流体噴出部、
７は回転駆動源、８はロータリージョイント、９は回転
スリーブ、１０は回転力伝達系である。

【００１０】前記加圧水供給手段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、加圧水供給手段１と
気泡混合水噴出部６との間に接続状態に配され、その途
中に間隔を空けて対向状態に配したロータリージョイン
ト８により、連通部４が介在状態にかつ回転可能に配さ
れる。

【００１３】前記連通部４は、図１例にあっては、ロー
タリージョイント８に支持された状態の回転スリーブ９
の側壁９ａ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９ｂが明けられたものが採用される。

【００１４】前記ガスチャンバ５は、回転スリーブ９を
挟持した状態の流体移送管３の端部近傍に、連通部４を
気密に囲むように一体に取り付けられ、加圧空気を貯留
するための空気プレナム部５ａを有している。

【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外表面に配されて、
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複数の噴出口を有するものが適用さ
れる。

【００１６】前記回転駆動源７は、電動機、油圧モータ
等に加えて、回転数を適宜調整する機能を有するものが
好適であり、回転力伝達系１０を介して連通部４に接続
される。

【００１７】前記ロータリージョイント８は、例えば流
体移送管３及び回転スリーブ９の間に介在して、連通部
４を回転可能な状態に支持するとともに、流体移送管３
と回転スリーブ９とを同一横断面積で接続するものが適
用される。

【００１８】前記回転力伝達系１０は、回転駆動源７と
連通部４との間に介在して回転力を伝達するものであ
り、ガスチャンバ５を気密に貫通した状態の回転駆動軸
１０ａと、回転方向を変換するためのベベルギヤ１０ｂ
と、ピニオン１０ｃと、回転スリーブ９の外周部に一体
に配されたラックギヤ１０ｄとを有している。

【００１９】このように構成されているマイクロバブル
の発生装置では、加圧水供給手段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、図１の白抜きの矢印で示
すように流水が発生する。

【００２０】また、加圧空気供給手段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に各矢印で示すように送り
込まれ、加圧空気が、連通部４、つまり、回転スリーブ
９の各細孔９ｂから細い空気流となって流水中に噴出さ
せられ、かつ分断されて気泡となる。この際に流体移送
管３の内部に流水が発生していると、各細孔９ｂから噴
出する細い空気流と流水とがが交差状態となり、流水の
移動速度が十分である際には、流水によって気体流が切
断される現象が発生する。

【００２１】一方、回転駆動源７の作動によって、回転
力が回転力伝達系１０を経由して、回転スリーブ９に伝
達されることにより、回転スリーブ９が回転して細孔９
ｂが回転方向（周方向）に移動していると、非回転状態
の流水と細孔９ｂからの細い空気流との間に回転方向の
ずれが生じて、空気流が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、微小気泡（マイクロバブ
ル）が多数生成される。微小気泡は、流水に混入した状
態となり、流体移送管３によって所望箇所の気泡水混合
流体噴出部６まで移送される。

【００２２】以下、気泡水混合流体は、気泡水混合流体
噴出部６から海中（水中）に噴出させられて、航走体の
摩擦低減に供されるとともに、航走体の斜め後方に噴出
されることにより、推進エネルギの一部として活用され
る。

【００２３】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、連通部４における回
転スリーブ９の細孔９ｂを移動させる手段として、振動
手段１１が適用される。図２例では、振動手段１１が、
連通部４の近傍の流体移送管３に対して接続されている
とともに、連通部４が流体移送管３の側壁３ａに明けら
れた貫通状態の多数の細孔３ｂによって構成される。

【００２４】振動手段１１の作動によって、図２の矢印
で示すように、流体移送管３の一部を回転方向に振動さ
せると、連通部４（流体移送管３の細孔３ｂ）を経由し
て加圧空気が流水中に噴出させられる際に、振動にとも
なう細孔３ｂの移動によって空気流が流水と交差した状
態となり、空気流の分断に振動による速やかな切断が付
加されて、気泡の微細化現象が発生する。

【００２５】なお、図２例にあっては、流体移送管３の
振動を容易にするために、一部を柔軟構造とすること
や、図１例の回転スリーブ９を併用すること等の技術が
有効である。

【００２６】

【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）連通部から空気を流体中に噴出するとともに、
連通部の回転移動または振動によって、空気流を流体と
交差させて切断するものであるから、気泡の微細化を図
り、微細化時の効率向上を達成することができる。（２）連通部の回転数や振動数及び振幅によって、空
気流の切断間隔を設定することにより、気泡径の大きさ
の制御性を高めて、所望の大きさの微細気泡を得ること
ができる。（３）ガスチャンバ及び連通部を介して空気を大量に
噴出させて、空気流を順次切断することにより、気泡の
微細化を容易にして、気泡水混合流体を大量発生させる
ことができる。（４）気泡水混合流体とすることにより、気泡噴出時
のエネルギ損失を抑制して実用性を向上させることがで
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
実施例を示すブロック図を併記した正断面図である。

【符号の説明】

１加圧水供給手段２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連通部５ガスチャンバ５ａ空気プレナム部６気泡水混合流体噴出部７回転駆動源８ロータリージョイント９回転スリーブ９ａ側壁９ｂ細孔１０回転力伝達系１０ａ回転駆動軸１０ｂベベルギヤ１０ｃピニオン１０ｄラックギヤ１１振動手段

───────────────────────────────────────────────────── 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）に接続される流体移送管
（３）と、該流体移送管の途中に介在状態にかつ回転可
能に配される連通部（４）と、該連通部を回転駆動する
回転駆動源（７）と、連通部の回りに気密状態に配され
るガスチャンバ（５）と、該ガスチャンバの内部に接続
状態に配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２】連通部（４）が、流体移送管（３）の途
中に対向状態に配されるロータリージョイント（８）
と、該ロータリージョイントに支持され側壁（９ａ）に
明けられた貫通状態の細孔（９ｂ）を有する回転スリー
ブ（９）とを具備することを特徴とする請求項１記載の
マイクロバブルの発生装置。
【請求項３】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）に接続される流体移送管
（３）と、該流体移送管の途中に介在状態に配される連
通部（４）と、該連通部を振動させる振動手段（１１）
と、連通部の回りに気密状態に配されるガスチャンバ
（５）と、該ガスチャンバの内部に接続状態に配され加
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４】連通部（４）が、流体移送管（３）の側
壁（３ａ）に明けられた貫通状態の細孔（３ｂ）により
構成されることを特徴とする請求項３記載のマイクロバ
ブルの発生装置。