JP2011011699A - 船体における微細気泡発生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】散気管から発生する微細気泡を船体の没水表面に厚く形成して流体摩擦抵抗を減少させ、船舶の運行時の省エネルギー化を図る船体における微細気泡発生装置を提供すること。
【解決手段】船体７１の没水表面７１ｃに配置された多数の放出口から当該没水表面に気泡を放出して当該船体の摩擦抵抗を減少させる船体における微細気泡発生装置であって、ブロワケーシング内に収められた一対の３葉ルーツロータを駆動モータ３０により回転自在に設けた多段式ルーツブロワ３と、その吐出口側に接続される排出管３５と、その排出管３５からヘッダ３７にて分岐された分岐管３８の先端部に接続される散気管ユニット４５とを備え、ルーツブロワ３の運転により外部から吸引される空気を散気管ユニット４５に供給することにより散気管本体から多量の微細気泡を発生させ、その微細気泡を船体７１の没水表面７１ｃに厚く形成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、船体の没水表面に配置された多数の散気管から当該没水表面に気泡を放出して当該船体の摩擦抵抗を減少させる船体における微細気泡発生装置に関する。

船舶の航行中における船体の流体摩擦抵抗を減少させるために、船体の没水表面に微細気泡（マイクロバブル）を放出して空気膜・空気層を形成する技術が下記の特許文献等により提案されている。一般に微細気泡は、船体表面に設けられた放出口から数メートル離れたところで消滅することが多く、船尾側に移動するに伴い複数の気泡は合体を繰り返しつつ徐々に大きくなることから船体の表面からの離脱も早くなり、流体摩擦抵抗の低減効果が小さくなる。

特許文献１には、船舶等の流体摩擦抵抗を低減することを目的として、船体の没水表面に複数のノズルを所定間隔に配置し、そのノズルから微細な凹凸を有する膜体表面に沿わせて空気を供給する方法が開示されている。

特許文献２には、船体の没水表面に加圧気体を水中に噴出する噴出口を配置し、噴出口の下流位置に噴出口の内側壁と没水表面とを緩やかに接続した状態の誘導面を形成したマイクロバブル発生装置が開示されている。

特許文献３には、船体の没水表面に設けた負圧形成部と、負圧形成部の後方に浅い凹部と深い凹部を前後に配置し、後方の深い凹部に加圧エアを供給する通路が設けられた摩擦抵抗低減船が開示されている。

ところが、上記文献に記載されているような加圧空気や加圧気体（燃焼により生じたガス）のみを船体の没水表面に配置した放出口から噴出させる方法では、気泡が船体から離れ易く、摩擦抵抗が減少しにくい。このため、大量の空気を供給するには大形のコンプレッサーを設置しなければならず、設備費が高くなり、省エネルギー化を図るのが難しいという問題がある。

特許第２８９０３４０号公報 特開平９−１５０７８５号公報 特開２００２−２５８２号公報

本発明の目的は、散気管から発生する微細気泡を船体の没水表面に厚く形成して流体摩擦抵抗を減少させ、船舶の運行時の省エネルギー化を図る船体における微細気泡発生装置を提供することにある。

前記目的を達成するために請求項１に記載した発明は、船体の没水表面に配置された多数の放出口から当該没水表面に気泡を放出して当該船体の摩擦抵抗を減少させる船体における微細気泡発生装置であって、
吸込口と吐出口を設けたブロワケーシング内に収められた一対の３葉ルーツロータを駆動モータにより回転自在に設けた１段式又は多段式ルーツブロワと、その吐出口側に接続される排出管と、前記放出口を形成する該排出管の先端部に接続される散気管とを備え、
前記ルーツブロワの運転により外部から吸引される空気を前記散気管に供給することにより当該散気管から多量の微細気泡を発生させ、その微細気泡を前記船体の没水表面に厚く形成するようにしたことを特徴とする。

同様の目的を達成するために請求項２に記載した発明は、請求項１に記載の船体における微細気泡発生装置において、前記排出管にヘッダを介装し、そのヘッダに接続された分岐管の先端部に散気管を設けたことを特徴とするものである。

同様の目的を達成するために請求項３に記載した発明は、請求項１又は２に記載の船体における微細気泡発生装置において、前記排出管又は分岐管の先端部と、前記散気管との間に逆止弁付ノズルを設けたことを特徴とするものである。

（請求項１の発明）
この船体における微細気泡発生装置は、ルーツブロワの運転により外部から吸引される空気を散気管に供給することにより当該散気管から多量の微細気泡を発生させ、その微細気泡を船体の没水表面に厚く形成することにより船体の摩擦抵抗を減少させ、船舶の運行時の省エネルギー化に寄与する。

（請求項２の発明）
この船体における微細気泡発生装置は、ルーツブロワの排出側に介装されたヘッダから放出口に夫々分岐させて接続するように設けているので、配管の保守や点検作業が行ない易い。

（請求項３の発明）
この船体における微細気泡発生装置は、排出管又は分岐管の先端部と、散気管との間に逆止弁付ノズルを設けているため、微細気泡の発生が促進される。さらに、ルーツブロワの運転停止時においては、逆止弁付ノズルによって船外の海水又は川水が分岐管側へ逆流することを防止することができる。

本発明装置を適用した船舶の外観図 同、船舶の要部の縦断面図 ルーツブロワの縦断側面図 ルーツブロワの縦断正面図 散気管ユニットの説明図 逆止弁付ノズル部分の拡大図 他の態様の散気管ユニットの説明図 散気管の作用を説明する模式図

以下に、本発明の最良の形態例を図面に基づいて説明する。

本発明に係る船体における微細気泡発生装置Ｂは、図１に示すタンカー等の船舶７０の船体７１の没水表面７１ｃに配置された多数の散気管ユニット４５から当該没水表面７１ｃに気泡を放出して当該船体７１の摩擦抵抗を減少させるものであり、船体７１内に当該装置Ｂに係る多段式ルーツブロワ３や各種配管を配置している（図２）。
以下に、本発明に係る船体における微細気泡発生装置Ｂについて詳しく説明する。

図２に示すように、船体における微細気泡発生装置Ｂの機台１は船体７１内に設けられた床部材７２に配置されていて、その機台１上に多段式ルーツブロワ３と駆動モータ３０とが設置されている。

多段式ルーツブロワ３は、図３に示すように、吸込口５と吐出口６を設けたブロワケーシング４の内部に、２本の３葉ルーツロータ１５を上下に配置している。図４に示すように、３葉ルーツロータ１５のロータシャフト１６、１６は、ブロワケーシング４の両側の開口端に夫々固定されたハウジング８，１０に装着したベアリング９，１１により回転自由に設けられている。各ロータシャフト１６の一端１６ａには、タイミングギア１８，１８を夫々固定し、それらのタイミングギア１８，１８を噛合するように設けられている。１９はタイミングギア１８，１８を覆うようにハウジング１０に取り付けられたギアカバーである。下方のロータシャフト１６のハウジング８から突出する他端１６ｂには、プーリ２０を取り付けている。

吸込口５には、吸入管２１を介してサイレンサ２２を取り付けている。吐出口６には、急激な圧力上昇時に圧力空気を外に逃すための安全弁２５を取り付けた吐出管２４が取り付けられている。また、プーリ２０は、駆動モータ装置３０により伝動ベルト３１を介して回転駆動されるように設けられている。

なお、この実施例では駆動モータ装置３０を多段式ルーツブロワ３と独立した構成としているが、駆動モータ装置を直結式にした一体構造を採用することもできる。

しかして、駆動モータ装置３０の作動により２本の３葉ルーツロータ１５，１５が僅かな隙間を保って互いに反対方向へ等速度で回転することにより、サイレンサ２２から吸引された空気がブロワケーシング４内で圧縮されて吐出口６から吐出管２４に吐出される多段式ルーツブロワ３が構成される。

前記吐出管２４に接続した排出管３５には、開閉弁３６とヘッダ３７を介装している。ヘッダ３７から分岐して接続した多数の分岐管３８には、開閉弁３９と逆止弁４０を夫々介装している。分岐管３８の放出口を形成する先端部３８ａには、散気管としての散気管ユニット４５が接続管４２を介して接続されている。

図５に示すように、散気管ユニット４５のカバー形状のホルダー４６は、船体７１の適宜箇所に開けられた四角形の穴７１ｄを内側から塞ぐように、その周縁部４６ａを溶接することにより固定されている。そして、散気管ユニット４５の後記散気管本体５０は、没水表面７１ｃから内方へ引っ込んだ箇所に設けられる。４８はホルダー４６の側部４６ｂに形成された穴４６ｃに気密が保持されるように取り付けた逆止弁付ノズルである。

逆止弁付ノズル４８は、図６に示すように、一端にフランジ４９ａを備えた円筒形ノズル本体４９内のほぼ中間位置に壁部４９ｂを形成し、その壁部４９ｂの中心に設けた弁孔５０に連通するように弁室５１を設けている。５０ａは弁孔５０に形成された弁座である。弁室５１には、ゴム製の球状弁５４が遊動可能に挿入されていて、球状弁５４が外へ飛び出すのを防止するためのストッパー５２を設けている。ノズル本体４９の他端外周には、ネジ４９ｃを形成している。そして、弁孔５０に連通する入口孔５０ｂには、前記接続管４２の一端が挿入固定されている。

前記逆止弁４０は、例えばルーツブロワ３の運転が停止されている場合に、船外の海水又は川水が分岐管側へ逆流することを防止するために設けられている。なお、逆止弁付ノズル４８を使用した場合には、逆止弁４０と同様の機能を有することから逆止弁４０を省略することもできる。

５６は所定長さの散気管本体５５の一端に取り付けられた連結部材である。連結部材５６には、逆止弁付ノズル４８のネジ４９ｃに螺合するためのネジ孔５７と、ネジ孔５７に連通する透孔５８を設けている。６０は連結部材５６の中心部に固定されたステンレス製ロッドである。他方、散気管本体５５から突出するロッド６０の先端には、蓋部材６２と、ステンレス製のスプリング作用を有する固定片６３を挿入してナット６４をロッド６０に螺着することにより蓋部材６２を固定している。

散気管本体５５は、円筒形状で周囲に多数の***が形成されたもの又は多孔質構造のものとし、材質としてはセラミックが望ましい。散気管本体５５の大きさは、外径５０〜１００ｍｍ、長さ５００〜１０００ｍｍである。１本の散気管の放出空気量は、毎分２００〜５００リットルとする。

上記散気管ユニット４５は、１個の散気管本体５５を用いているが、図７に示す２個の散気管本体５５を用いる形式の散気管ユニット６５を採用することもできる。この散気管ユニット６５は、前記散気管ユニット４５に準ずる構成とされているので、同じ構成要素には同一符号を流用して説明を省く。

逆止弁付ノズル４８は、ホルダー４６の天部４６ｄに形成された穴４６ｅに気密が保持されるように取り付けられている。６６は逆止弁付ノズル４８と２個の連結部材５６をネジとネジ孔の螺合によって接続するＴ字形継ぎ手である。

以上により、多段式ルーツブロワ３の運転によりサイレンサ２２から吸引される空気がヘッダ３７から各々の分岐管３８を通って散気管ユニット４５に夫々供給されることにより、散気管本体５５から発生する多量の微細気泡を船体７１の没水表面７１ｃに厚く形成する本発明に係る船体における微細気泡発生装置Ｂが構成される。

図８に示すように、本発明に係る船体における微細気泡発生装置Ｂによれば、散気管本体５５から放出される多量の微細気泡ｋが船体７１の没水表面７１ｃに厚く形成され、かかる微細気泡ｋによって船体の摩擦抵抗が減少し、船舶の運行時の省エネルギー化を図ることができる。

上記実施例ではルーツブロワを多段式ルーツブロワ３と説明しているが、分岐管３８及び散気管ユニット４５などの圧力損失を考慮すれば、１段式又は多段式ルーツブロワから選択して採用するのが望ましい。具体的には、喫水が０．５〜３ｍの場合には１段式ブロワ、８〜１３ｍの場合には２段式ブロワ、８〜１３ｍの場合には３段式ブロワを適用する基準とする。

Ｂ・・・本発明に係る船体における微細気泡発生装置
３・・・多段式ルーツブロワ
４・・・ブロワケーシング
１５・・・３葉ルーツロータ
３５・・・排出管
３７・・・ヘッダ
３８・・・分岐管
４５、６５・・・散気管ユニット（散気管）
４８・・・逆止弁付ノズル
７０・・・船舶
７１・・・船体
７１ｃ・・・没水表面

Claims (3)

1. 船体の没水表面に配置された多数の放出口から当該没水表面に気泡を放出して当該船体の摩擦抵抗を減少させる船体における微細気泡発生装置であって、
   吸込口と吐出口を設けたブロワケーシング内に収められた一対の３葉ルーツロータを駆動モータにより回転自在に設けた１段式又は多段式ルーツブロワと、その吐出口側に接続される排出管と、前記放出口を形成する該排出管の先端部に接続される散気管とを備え、
   前記ルーツブロワの運転により外部から吸引される空気を前記散気管に供給することにより当該散気管から多量の微細気泡を発生させ、その微細気泡を前記船体の没水表面に厚く形成するようにしたことを特徴とする船体における微細気泡発生装置。
2. 前記排出管にヘッダを介装し、そのヘッダに接続された分岐管の先端部に散気管を設けたことを特徴とする請求項１に記載の船体における微細気泡発生装置。
3. 前記排出管又は分岐管の先端部と、前記散気管との間に逆止弁付ノズルを設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の船体における微細気泡発生装置。

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