JPH08229371A - マイクロバブルの発生装置 - Google Patents

マイクロバブルの発生装置

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JPH08229371A
JPH08229371A JP7038861A JP3886195A JPH08229371A JP H08229371 A JPH08229371 A JP H08229371A JP 7038861 A JP7038861 A JP 7038861A JP 3886195 A JP3886195 A JP 3886195A JP H08229371 A JPH08229371 A JP H08229371A
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bubble
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water
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JP7038861A
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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
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IHI Corp
Original Assignee
IHI Corp
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    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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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
泡水混合流体中の気泡率を向上させ、所望の気泡率の気
泡水混合流体を確実に取り出し、気泡水混合流体中の気
泡量の設定範囲を拡大するとともに、気泡の移送性を向
上させる。 【構成】 加圧水供給手段に接続される流体移送管と、
加圧気体供給手段に接続される加圧気体供給管と、流体
移送管の途中に配される気液混合部と、気液混合部の上
流位置及び下流位置に接続され流体移送管の気泡水混合
流体を循環させる流体循環手段と具備する。

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。 気泡水混合流体中の気泡率を向上させること。 所望の気泡率の気泡水混合流体を確実に取り出すこ
と。 気泡水混合流体中の気泡量の設定範囲を拡大するこ
と。 気泡の移送性を向上させること。
【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、加圧気体供給手段に接続される加圧気体供給
管と、流体移送管の途中に介在状態にかつ加圧気体供給
管に接続状態に配される気液混合部と、該気液混合部の
上流位置及び下流位置に接続され流体移送管の気泡水混
合流体を循環させる流体循環手段と具備する技術が採用
される。気液混合部は、流体移送管の側壁に多数明けら
れた細孔と、流体移送管の回りを囲んだ状態に配され加
圧気体供給管から供給される加圧気体を細孔から噴出さ
せるガスチャンバとを有する技術が採用される。気液混
合部の下流位置に、気泡水混合流体を一時貯留して比重
差に基づき気泡率を設定する混合流体調整槽が配される
技術が付加される。該混合流体調整槽には、貯留してい
る気泡水混合流体の微小気泡の量を検出して調整するた
めの混合流体制御手段や加圧気体供給手段が配され、混
合流体制御手段に、混合流体調整槽の内部の気相及び液
相の圧力及び液位を検出するための圧力センサが配さ
れ、加圧気体供給手段は、混合流体制御手段によって制
御される。かつ、混合流体調整槽における上部には、所
望箇所の気泡水噴出部が接続される。そして、混合流体
調整槽の下部位置には、流体循環手段の流体吸引管が接
続される技術が付加される。流体循環手段には、気泡水
混合流体の一部を流体移送管の中心部に送り込むための
流体排出管が、流体移送管に対して貫通状態に配され
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、加圧気体供給管によりガス
チャンバ及び側壁の細孔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が
生成されて移送される。流水中に噴出する加圧空気は、
細孔の径に基づいて空気流自身が細められて分断され易
くなることに加えて、流水との交差時に切断されて細分
化が図られ、径の小さな気泡となって流水に混合した状
態となる。流体移送管の内部に、流体循環手段を経由し
て気泡水混合流体が送り込まれると、流体の合流に基づ
き流体が加速されて気泡の微細化が促進される。混合流
体調整槽に送り込まれた気泡水混合流体は、気泡量によ
る比重差に基づき上下に分離した状態で貯留され、気泡
率の程度が、混合流体制御手段における各圧力センサに
より検出されて、その情報により混合流体調整槽の気相
及び液相の圧力及び液位が設定され、所望の気泡率の気
泡水混合流体が所望箇所の気泡水噴出部まで移送され
て、航走体の摩擦低減に供せられる。また、比較的気泡
量の少ない気泡水混合流体は、混合流体調整槽の下部位
置から流体循環手段の流体吸引管によって吸引され、流
体排出管を経由して流体移送管の内部に送り込まれるこ
とにより気泡量の増大が図られる。
【0008】
【実施例】以下、本発明に係るマイクロバブルの発生装
置の一実施例について、図1及び図2を参照して説明す
る。図1において、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は気液混合部、5は
ガスチャンバ、6は混合流体調整槽、7は流体循環手
段、8は気泡水噴出部、9は混合流体制御手段、10は
加圧気体供給手段である。
【0009】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。
【0010】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。
【0011】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8との間に、その途中に複数の気液混合
部4及び混合流体調整槽6を介在させて接続状態に配さ
れる。
【0012】前記気液混合部4は、必要に応じて任意数
設置され、流体移送管3の側壁3aに明けられた多数の
細孔3bと、流体移送管3の回りを囲んだ状態に配され
加圧気体供給管2aから供給される加圧気体を空気プレ
ナム部5aを経由して細孔3bから噴出させるガスチャ
ンバ5とを有しており、細孔3bは、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千鳥状等に配さ
れる。
【0013】前記混合流体調整槽6は、気液混合部4が
複数である場合、その最も下流となる位置に、前述した
ように流体移送管3の途中に介在状態に配され、中間部
が上流の流体移送管3に接続され、下部が流体循環手段
7に接続され、上部が気泡水噴出部8に対して接続され
るとともに、気泡率を設定するための混合流体制御手段
9や気相部分の圧力を設定するための加圧気体供給手段
10に接続される。
【0014】前記流体循環手段7は、混合流体調整槽6
の下部位置に接続されて後述するように比較的気泡量の
少ない気泡水混合流体を吸引するための循環ポンプ7a
及び流体吸引管7bと、循環ポンプ7aと流体移送管3
の内部とを接続する流体排出管7cとを有している。な
お、流体排出管7cの先端は、流体移送管3の側壁3a
を貫通して内部に挿入され、先端開口が下流方向に向け
られている。
【0015】前記気泡混合水噴出部8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】前記混合流体制御手段9は、混合流体調整
槽6と加圧気体供給手段10との間に介在状態に配さ
れ、混合流体調整槽6の内部の気相及び液相の圧力及び
液位を検出するための圧力センサ9a,9b,9cを有
しているとともに、これら圧力センサ9a,9b,9c
の検出データにより混合流体調整槽6に貯留されている
気泡水混合流体Rにおける上層部の気泡率を演算して、
加圧気体供給手段10に指令を出力する演算部(マイク
ロプロセッサ,小型コンピュータ等)を有している。
【0017】前記加圧気体供給手段10は、混合流体調
整槽6の内部に加圧気体(加圧空気等)を供給するとと
もに、混合流体制御手段9の指令により気泡水混合流体
Rの液位レベルにより所望の気泡率にすべく混合流体調
整槽6の内部の気相部分の圧力及び液位を設定するもの
である。
【0018】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
れて、流体移送管3の内部に、図1及び図2の白抜きの
矢印で示すように流水が発生して混合流体調整槽6に送
り込まれる。
【0019】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から図1及び図2の各矢印で示すように、
流水中に噴出させられる。
【0020】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から噴出する空気流と
流水が交差状態となり、図2に示すように、細孔3bか
ら流水中に突出した気泡Aが細められて分断され易くな
ることに加えて、流水の移動方向に頻繁に切断されるこ
とに基づいて、多数の径の小さな微小気泡B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によって混合流体調整槽6まで移送される。ま
た、流体循環手段7における循環ポンプ7aの作動時に
は、混合流体調整槽6の下部に貯留されている気泡水混
合流体の一部が、流体吸引管7b及び流体排出管7cを
経由して流体移送管3の内部に送り込まれることによ
り、流体が合流した状態となって流体が加速されるた
め、気泡Aの微細化が促進される。
【0021】気泡水混合流体が混合流体調整槽6の内部
に送り込まれると、気泡の含有量に基づく比重差により
上下に分離した状態となり、気泡含有量の大きな気泡水
混合流体が混合流体調整槽6の上方に、かつ気泡含有量
の小さな気泡水混合流体が混合流体調整槽6の下方に分
離する。
【0022】気泡含有量の小さな気泡水混合流体にあっ
ては、前述のように流体循環手段7の作動により気液混
合部4に再循環させられて気泡Aの補充が行なわれる
が、所望の気泡率(気泡含有量)の大きな気泡水混合流
体Rにあっては、気泡水噴出部8まで移送され、船体の
没水表面から噴出させられて、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】一方、気泡水噴出部8の上部に貯留した気
泡水混合流体Rにあっては、圧力センサ9a,9b,9
cによって気相及び液相の複数箇所の圧力が検出される
ことにより、混合流体制御手段9において液位及び密度
が演算され、気泡水混合流体Rの気泡率の程度(気泡
量)が求められる。所望の気泡率とずれがある場合に
は、加圧気体供給手段10から送り込む気体圧力の調整
により、気泡水混合流体Rの液位を調整し、所望の気泡
率の気泡水混合流体Rとしたものを流体移送管3を経由
して気泡水噴出部8に移送する。
【0024】なお、気泡率が低い場合及び気泡率の低い
下方位置の気泡水混合流体は、流体循環手段7の作動に
より繰り返し循環させられ、この際に循環ポンプ7aに
よるキャビテーションにともなう攪拌作用等に基づい
て、気泡の微細化及び流体中の気泡分布の均一化が図ら
れるが、反対に気泡率が高過ぎる場合には、加圧気体供
給手段10による気体圧力及び液位の調整に加えて、流
体循環手段7を停止したり、加圧気体供給手段2から供
給する加圧空気の圧力を減少させる等により気泡率の調
整が行なわれる。
【0025】
【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) 気液混合部の上流位置及び下流位置に気泡水混
合流体を循環させる流体循環手段を配することにより、
気泡を気泡水混合流体中に繰り返し送り込んで、気泡水
混合流体中の気泡率を著しく向上させることができる。 (2) 気液混合部の下流位置に混合流体調整槽を配
し、気泡水混合流体を一時貯留して比重差に基づき分離
させることにより、所望の気泡率の気泡水混合流体を確
実に取り出すことができる。 (3) 混合流体調整槽に、微小気泡の量を検出して調
整するための混合流体制御手段や加圧気体供給手段を配
することにより、気泡水混合流体中の気泡量の設定範囲
を拡大して、仕様変化に対する対応性を向上させ、実用
性を高めることができる。 (4) 気泡水混合流体の状態にして移送することによ
り、水の運動エネルギにより気泡を搬送して気泡の移送
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一実
施例を示すブロック図を併記した正断面図である。
【図2】図1の気液混合部の拡大正断面図である。
【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 気液混合部 5 ガスチャンバ 5a 空気プレナム部 6 混合流体調整槽 7 流体循環手段 7a 循環ポンプ 7b 流体吸引管 7c 流体排出管 8 気泡水噴出部 9 混合流体制御手段 9a,9b,9c 圧力センサ 10 加圧気体供給手段 R 気泡水混合流体 A 気泡 B 微小気泡
───────────────────────────────────────────────────── 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 (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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、加圧気体供給手段(2)に接続される加圧気
    体供給管(2a)と、流体移送管の途中に介在状態にか
    つ加圧気体供給管に接続状態に配される気液混合部
    (4)と、該気液混合部の上流位置及び下流位置に接続
    され流体移送管の気泡水混合流体を循環させる流体循環
    手段(7)と具備することを特徴とするマイクロバブル
    の発生装置。
  2. 【請求項2】 気液混合部(4)は、流体移送管の側壁
    (3a)に多数明けられた細孔(3b)と、流体移送管
    の回りを囲んだ状態に配され加圧気体供給管(2a)か
    ら供給される加圧気体を細孔から噴出させるガスチャン
    バ(5)とを有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。
  3. 【請求項3】 気液混合部(4)の下流位置に、気泡水
    混合流体を一時貯留して比重差に基づき気泡率を設定す
    る混合流体調整槽(6)が配されることを特徴とする請
    求項1または2記載のマイクロバブルの発生装置。
  4. 【請求項4】 混合流体調整槽(6)の下部位置に、流
    体循環手段(7)の流体吸引管(7b)が接続されるこ
    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。
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