JPH09207873A - マイクロバブル発生装置 - Google Patents

マイクロバブル発生装置

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JPH09207873A
JPH09207873A JP8035784A JP3578496A JPH09207873A JP H09207873 A JPH09207873 A JP H09207873A JP 8035784 A JP8035784 A JP 8035784A JP 3578496 A JP3578496 A JP 3578496A JP H09207873 A JPH09207873 A JP H09207873A
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JP
Japan
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air chamber
hull
outer plate
air
rear direction
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Pending
Application number
JP8035784A
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English (en)
Inventor
Yoji Kato
洋治 加藤
Yoshiaki Takahashi
義明 高橋
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IHI Corp
Original Assignee
Ishikawajima Harima Heavy Industries Co Ltd
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Publication date
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T70/00Maritime or waterways transport
    • Y02T70/10Measures concerning design or construction of watercraft hulls

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  • Aeration Devices For Treatment Of Activated Polluted Sludge (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 船速に応じて、最適な直径のマイクロバブル
を小さな吹き出し動力で発生させる。 【解決手段】 船首部2に位置する船体外板1aの没水
表面における静水圧の小さい位置に、前後に長い形状の
加圧空気吹き出し口6を多数穿設する。船体外板1aの
内側における吹き出し口6と対応する位置に、吹き出し
口6と対応する調整孔7を前面部に有する空気チャンバ
8を配置する。空気チャンバ8を、流体圧シリンダ14
により前後方向へ変位可能とする。空気チャンバ8に、
空気送給管11を介してブロワ5を接続する。船速に応
じ、空気チャンバ8を前後方向に変位させ、吹き出し口
6に対する調整孔7の重なりを調整して吹き出し口6の
開口面積を変える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は船体の没水部表面の
境界層内にマイクロバブルを吹き込んで船体表面に作用
する摩擦抵抗を低減させるために用いるマイクロバブル
発生装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】船舶の航行時には、流体としての海水の
粘性のために船体の周りに海水による境界層が形成され
るが、この境界層の中では、海水の流速は船体表面が零
で船体表面から離れるに従い急激に大きく変化する傾向
にあり、船体の表面に海水の摩擦抵抗が作用し船体抵抗
の大きな要素の一つとなっている。
【0003】そのため、近年、上記船体表面に作用する
摩擦抵抗を減少させて推進性能を向上させるための研究
が進められており、その対策の一つとして、船体表面か
らマイクロバブル(微小気泡)を吹き出させ、船体の没
水部表面の境界層内にマイクロバブルを吹き込んで船体
の没水部表面をマイクロバブルで覆うことにより船体表
面に作用する摩擦抵抗を低減することを狙ったマイクロ
バブル推進法の研究が進められている。
【0004】マイクロバブルを水中に発生させる方法の
一つとして、空気ポンプ等の空気圧送源で加圧した空気
を多孔質板を通して水中に吹き出させるようにすること
が考えられる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記加圧空
気を単に多孔質板を通すことによりマイクロバブルを発
生させるようにする技術では、船体外板に適用した場
合、船速が速くなると船体外板に作用する水圧が高くな
ることから、加圧空気吹き出し時のエネルギー消費が大
きくなり、摩擦抵抗低減によるエネルギー節約よりも、
マイクロバブル発生のためのエネルギー消費の方が大き
くなってしまう問題があり、又、多孔質板から発生させ
るマイクロバブルの直径は一定であるため、船速が速く
なって船体外板に沿って流れる水の流速が速くなると、
マイクロバブルは広範に拡散してボイド率が低い状態と
なってしまう問題がある。
【0006】そこで、本発明は、船速に応じて、最適な
直径のマイクロバブルを小さな吹き出し動力で発生させ
ることができるようなマイクロバブル発生装置を提供し
ようとするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、船体外板の没水部所要位置に、前後方向
に長い形状とした多数の加圧空気吹き出し口を穿設し、
該各吹き出し口と対応する調整孔を前面部に有する空気
チャンバを、上記船体外板の内側に、該船体外板の内面
に沿い前後方向へ変位可能に配置すると共に、該空気チ
ャンバを変位させるためのアクチュエータを設置し、且
つ上記空気チャンバを、空気送給管を介して加圧空気供
給装置に接続した構成とする。
【0008】船舶の航行時に加圧空気供給装置を駆動し
て加圧空気を空気送給管を通して空気チャンバ内に導
き、調整孔を通し吹き出し口から船外へ加圧空気を吹き
出させると、吹き出し口と該吹き出し口に接する水との
相対移動によりマイクロバブルが発生させられる。この
際、アクチュエータの作動で空気チャンバを変位させて
吹き出し口に対する調整孔の重なり量を調整すると、吹
き出し口の開口面積を変更でき、船速に応じた開口面積
とすることができる。
【0009】又、前面部に調整孔を有する可動式の空気
チャンバを用いることに代えて、前面部を開口させた空
気チャンバを船体外板の内側に固定し、且つ該空気チャ
ンバ内に、吹き出し口と対応する調整孔を有する調整板
を、船体外板の内面に沿い前後方向へ変位可能に配置
し、更に、該調整板をアクチュエータに連結した構成と
した場合は、調整板の変位によって吹き出し口の開口面
積を変えることができる。
【0010】更に、船速を計測する速度計と、該速度計
にて測定した速度を基にアクチュエータのドライブユニ
ットへ制御指令を送る制御器とを備えてなる構成とする
ことにより、吹き出し口の開口面積を、船速に応じて自
動的に調整することができるようになる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。
【0012】図1、図2及び図3(イ)(ロ)は本発明
の実施の一形態を示すもので、船体1の船首部2内に基
台3を設置し、該基台3上に、電動機4によって駆動さ
れるブロワ5を加圧空気供給装置として設置して図示し
ない空気取入口に接続し、一方、船首部2に位置する船
体外板1aの没水表面における静水圧の小さい位置に、
前後方向(船首尾方向)に長い加圧空気の吹き出し口6
を、前後方向及び上下方向に所要の配列ピッチ間隔とし
て、船体外板1aに対し直角となるように多数穿設し、
且つ上記船体外板1aの内側における吹き出し口穿設部
と対応する位置に、前面部に上記吹き出し口6と対応す
る調整孔7を穿設した空気チャンバ8を、船体外板1a
の内面の湾曲に沿わせて図示しないガイドにより前後方
向へ変位可能に配置し、更に、該空気チャンバ8を、フ
レキシブルチューブ9、流量調整弁10を備えた空気送
給管11を介して上記ブロワ5に連通接続し、ブロワ5
から空気送給管11及びフレキシブルチューブ9を通し
空気チャンバ8内に導いた加圧空気12を、空気チャン
バ8の調整孔7から船体外板1aの吹き出し口6を通し
て水中に吹き出させてマイクロバブル13を発生させら
れるようにする。
【0013】又、上記空気チャンバ8の前後方向の一端
部に、空気チャンバ8を前後方向へ変位させるためのア
クチュエータとしての流体圧シリンダ14を設置し、且
つ該流体圧シリンダ14を船速の状況に応じて作動させ
ることにより空気チャンバ8を前後方向へ変位させて吹
き出し口6の開口面積を調整孔7との重なり量によって
変化させるための制御装置15を備える。
【0014】上記制御装置15は、船体1の対地速度を
GPSによる位置検出値と時間との演算により測定する
ようにした速度計16と、該速度計16による計測値を
基に所定のプログラムによって流体圧シリンダ14を作
動させるドライブユニット18へ制御指令を発する制御
器17とを備えた構成としてある。
【0015】巡航速度での船舶航行時には、たとえば、
図3(イ)に示す如く、吹き出し口6に対する調整孔7
の重なり量を少なくして吹き出し口6の開口面積を小さ
くした状態において、ブロワ5を電動機4で駆動させる
ようにする。これにより、加圧空気12は空気送給管1
1、フレキシブルチューブ9を通り空気チャンバ8内に
導かれた後、上記小さな開口面積の吹き出し口6を通っ
て水中へ吹き出され、マイクロバブル13となる。この
場合、マイクロバブル13は、加圧空気12が船体外板
1aに穿設された吹き出し口6を通過する際のオリフィ
ス作用によって発生するもので、吹き出し口6と該吹き
出し口6に接する水との相対移動により容易且つ確実に
気泡化される。上述の如く発生したマイクロバブル13
は境界層内に注入され、船体表面を覆うようにボイドが
形成されることになり、このボイドの存在により船体1
の摩擦抵抗を低減することができる。
【0016】上記の状態において、船舶航行速度が巡航
速度よりも速くなると、その速度が速度計16にて計測
され、該速度計16による速度計測値を基に制御器17
からドライブユニット18へ制御指令が送られることに
より、流体圧シリンダ14が図2において伸長作動させ
られて、空気チャンバ8が前方へ変位させられるため、
吹き出し口6に対する調整孔7の重なり量が、たとえ
ば、図3(ロ)に示す如く多くさせられる結果、吹き出
し口6の開口面積が大きくさせられる。
【0017】したがって、航行速度の増加に伴って船体
外板1aに作用する水圧が高くなっても、上述した如
く、吹き出し口6が大きくなっていることから、加圧空
気12の吹き出し動力が小さくて済み、又、巡航速度で
の航行時よりも直径の大きなマイクロバブル13が発生
するため、マイクロバブル13は容易に拡散することは
なく、ボイド率が低くなってしまうようなこともなくな
る。なお、マイクロバブル13の発生量は、流量調整弁
10の開度調整により調整することができる。
【0018】次に、図4は本発明の他の実施の形態を示
すもので、図1乃至図3に示したと同様な構成におい
て、前面部に吹き出し口6と対応する調整孔7を設けた
可動式の空気チャンバ8を用いることに代えて、前面部
を開口させた空気チャンバ19を、船体外板1aの内面
に固設し、且つ吹き出し口6と対応する調整孔7を設け
た調整板20を、上記空気チャンバ19内に、船体外板
1aの内面に沿わせて図示しないガイドにより前後方向
へ変位可能に配置し、該調整板20の前後方向の一端部
に、空気チャンバ19内に移動自在に貫入させた流体圧
シリンダ14のロッド先端に接続したものである。
【0019】図4に示す構成とした場合、流体圧シリン
ダ14の作動で調整板20を変位させることによって、
吹き出し口6の開口面積を調整できるので、上記実施の
形態の場合と同様な作用効果が奏し得られ、更に、空気
チャンバ19が固定式であることから、フレキシブルチ
ューブを用いなくとも済むという利点がある。
【0020】なお、上記各実施の形態では、空気チャン
バ8や調整板20を前後方向へ変位させるためのアクチ
ュエータとして流体圧シリンダを用いた場合を示した
が、たとえば、モータとピニオン・ラック機構の組み合
わせ等を用いるようにしてもよいこと、又、図1及び図
2では、空気チャンバ8の変位を吸収させるために空気
チャンバ8と空気送給管11との間にフレキシブルチュ
ーブ9を配した場合を示したが、空気チャンバ8が変位
する方向に対し空気送給管11を平行に配して、該平行
部分をテレスコープ状等に構成するようにしてもよいこ
と、更に、実施の形態では、吹き出し口6の開口面積の
調整を、制御装置15により自動的に行わせるようにし
た場合を示したが、船速の変化に応じてその都度アクチ
ュエータを作動させて調整させるようにしてもよいこ
と、その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種
々変更を加え得ることは勿論である。
【0021】
【発明の効果】以上述べた如く、本発明のマイクロバブ
ル発生装置によれば、次の如き優れた効果を発揮する。 (1) 船体外板の没水部所要位置に、前後方向に長い形状
とした多数の加圧空気吹き出し口を穿設し、該各吹き出
し口と対応する調整孔を前面部に有する空気チャンバ
を、上記船体外板の内側に、該船体外板の内面に沿い前
後方向へ変位可能に配置すると共に、該空気チャンバを
変位させるためのアクチュエータを設置し、且つ上記空
気チャンバを、空気送給管を介して加圧空気供給装置に
接続した構成を有するので、船舶の航行時に、加圧空気
供給装置を駆動して加圧空気を空気送給管を通して空気
チャンバ内に導き、調整孔を通し吹き出し口から船外へ
加圧空気を吹き出させることによりマイクロバブルを発
生させることができ、この際、船速に応じアクチュエー
タの作動で空気チャンバを作動させて吹き出し口に対す
る調整孔の重なり量を調整することによって、小さい吹
き出し動力にて最適な直径のマイクロバブルを発生させ
ることができて、良好なボイドを形成させることができ
る。 (2) 前面部に調整孔を有する可動式の空気チャンバを用
いることに代えて、前面部を開口させた空気チャンバを
船体外板の内側に固定し、且つ該空気チャンバ内に、吹
き出し口と対応する調整孔を有する調整板を、船体外板
の内面に沿い前後方向へ変位可能に配置し、更に、該調
整板をアクチュエータに連結した構成とすることによ
り、空気供給管を、空気チャンバの変位に追従できる構
造としなくても済む。 (3) 船速を計測する速度計と、該速度計にて測定した速
度を基にアクチュエータのドライブユニットへ制御指令
を送る制御器とを備えてなる構成とすることにより、船
速に応じた吹き出し口の開口面積の調整を自動的に行う
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のマイクロバブル発生装置の実施の一形
態を示す概略図である。
【図2】図1のII−II拡大矢視図である。
【図3】吹き出し口に対する調整孔の重なり状況を示す
もので、(イ)は吹き出し口の開口面積が小さい場合の
一例を示す拡大図、(ロ)は吹き出し口の開口面積が大
きい場合の一例を示す拡大図である。
【図4】本発明の他の実施の形態を示す部分切断平面図
である。
【符号の説明】
1 船体 1a 船体外板 5 ブロワ(加圧空気供給装置) 6 吹き出し口 7 調整孔 8 空気チャンバ 11 空気送給管 12 加圧空気 13 マイクロバブル 14 流体圧シリンダ(アクチュエータ) 15 制御装置 16 速度計 17 制御器 18 ドライブユニット 19 空気チャンバ 20 調整板

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 船体外板の没水部所要位置に、前後方向
    に長い形状とした多数の加圧空気吹き出し口を穿設し、
    該各吹き出し口と対応する調整孔を前面部に有する空気
    チャンバを、上記船体外板の内側に、該船体外板の内面
    に沿い前後方向へ変位可能に配置すると共に、該空気チ
    ャンバを変位させるためのアクチュエータを設置し、且
    つ上記空気チャンバを、空気送給管を介して加圧空気供
    給装置に接続した構成を有することを特徴とするマイク
    ロバブル発生装置。
  2. 【請求項2】 前面部に調整孔を有する可動式の空気チ
    ャンバを用いることに代えて、前面部を開口させた空気
    チャンバを船体外板の内側に固定し、且つ該空気チャン
    バ内に、吹き出し口と対応する調整孔を有する調整板
    を、船体外板の内面に沿い前後方向へ変位可能に配置
    し、更に、該調整板をアクチュエータに連結した請求項
    1記載のマイクロバブル発生装置。
  3. 【請求項3】 船速を計測する速度計と、該速度計にて
    測定した速度を基にアクチュエータのドライブユニット
    へ制御指令を送る制御器とを備えてなる制御装置を設け
    た請求項1又は2記載のマイクロバブル発生装置。
JP8035784A 1996-01-31 1996-01-31 マイクロバブル発生装置 Pending JPH09207873A (ja)

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Cited By (4)

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