JPH08230763A - 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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JPH08230763A
JPH08230763A JP7032726A JP3272695A JPH08230763A JP H08230763 A JPH08230763 A JP H08230763A JP 7032726 A JP7032726 A JP 7032726A JP 3272695 A JP3272695 A JP 3272695A JP H08230763 A JPH08230763 A JP H08230763A
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bubbles
bubble
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fluid transfer
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JP7032726A
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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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Original Assignee
IHI Corp
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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、大
量の気泡水混合流体を効率よく発生させ、気泡量の設定
を正確に行ない、気泡の微細化を達成するとともに、気
泡水混合流体の発生メカニズム及び機器を単純化する。 【構成】 加圧水供給手段に接続される流体移送管と、
流体移送管の内部に加圧気体を送り込む加圧気体供給手
段と、流体移送管の内部の気泡水混合流体に超音波振動
を付与して微細気泡化する超音波振動素子とを具備す
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、(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、図2及び図3
に示すように、船体aに搭載した給気管ヘッダbから、
加圧空気を船底cに配した気体噴出口dに供給して水中
に噴出させるとともに、気体噴出口dの後方(下流)に
超音波発振器eを配しておいて、超音波発振器e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f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。 大量の気泡水混合流体を効率よく発生させること。 気泡水混合流体中の気泡量の設定を正確に行なうこ
と。 気泡水混合流体中の気泡の微細化を達成すること。 気泡水混合流体の発生メカニズム及び機器を単純化す
ること。 気泡水混合流体の移送中における気泡径の増大現象の
発生を抑制すること。
【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、流体移送管と加圧
気体供給手段との接続箇所の下流に配され流体移送管の
内部の気泡水混合流体に超音波振動を付与して微細気泡
化する超音波振動素子とを具備する技術が採用される。
超音波振動素子の設置箇所は、気泡水混合流体噴出部の
上流の近傍位置に設定される。流体移送管の内部に空気
を吹き込む手段として、加圧気体供給手段と流体移送管
との間に、流体移送管を気密に囲むガスチャンバが配さ
れ、流体移送管の側壁に、流体移送管の内部とガスチャ
ンバとの間を連通させる空気噴出穴が形成される技術が
採用される。加圧水供給手段による加圧水と加圧気体供
給手段による加圧空気との合流位置は、超音波振動素子
の設置箇所から上流に離間していることが望ましい。
【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。ガスチャンバから、側壁の空気噴出穴
を経由して加圧空気が流水に送り込まれると、空気噴出
穴の大きさに応じた比較的径の大きな気泡が流水に混合
した状態となる。気泡水混合流体中の気泡は、空気と水
の混合比及び流速が適切である場合には移送途中で流路
の抵抗を受ける等によって細分化された状態となり、徐
々に気泡径が小さくなるとともに気泡の分布が均一化さ
れる。気泡水混合流体が超音波振動素子の位置を通過す
る際に、気泡に超音波振動が付与されると、径の大きな
気泡が分割されて微小径の気泡となる。この場合の微小
気泡径は、水の粘性、超音波振動数、振幅等により設定
される。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。気泡水混合流体噴出部の上流の近傍位置で、
微小気泡化を行なうと、気泡の結合による径の増大化が
抑制され、比較的均一な気泡径の気泡が水とともに噴出
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
置の一実施例について、図1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はガスチャンバ、5は超音波
振動素子、6は気泡水混合流体噴出部である。
【0009】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1aと、該吸水口1aから海水
(水)Wを吸水して加圧水を発生させるためのポンプ1
bと、該ポンプ1bにより吸水した海水Wを一時貯留す
る調整タンク1cと、該調整タンク1cと前記流体移送
管3との間に介在状態に配される移送ポンプ1dとを有
しているとともに、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る。
【0010】前記加圧空気供給手段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
4に接続される。
【0011】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、ガスチ
ャンバ4に囲まれた部分の側壁3aに、複数の空気噴出
穴3bが明けられたものが採用されるとともに、途中に
超音波振動素子5を内面に取り付けた接続管3cが介在
状態に配される。
【0012】前記ガスチャンバ4は、流体移送管3の回
りに、多数の空気噴出穴3bの形成部位を気密に囲むよ
うに取り付けられ、加圧空気を貯留するための空気プレ
ナム部4aを有している。
【0013】前記超音波振動素子5は、流体移送管3の
外方に配され超音波発生のためのエネルギ源となる高周
波電源(超音波発生手段)5aと、高周波電流を接続管
3cの内部まで給電するための給電ケーブル5bとを有
しているとともに、高周波電流の大きさ、周波数を制御
する制御手段、高周波電流計等を有するものが適用され
る。
【0014】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6a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6bを有するとと
もに、これらに加えて、複数の噴出口6bの内側にこれ
らを覆うように船体6aの船殻に配されるマニホールド
6cと、流体移送管3から移送される気泡水混合流体を
各噴出口6bに分配するための混合流体プレナム部6d
とを有している。
【0015】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、海
水Wが吸水口1aを経由してポンプ1bにより吸引され
るとともに、ポンプ1bで加圧された加圧水が流体移送
管3に送り出されて、流体移送管3の内部に、図1の白
抜きの矢印で示すように流水が発生する。
【0016】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4の空気プレナム部4aに送り込まれ、加圧空気
が、空気噴出穴3bから流水中に噴出させられる。流水
中に噴出させられた空気は、例えば1mmないし数mm
程度の比較的大きな径の気泡Aに分割されて下流の所望
位置(超音波振動素子5の設置位置)まで移送される。
【0017】気泡水混合流体が、超音波振動素子5の位
置を通過する際に、高周波電源(超音波発生手段)5a
が作動状態であると、超音波振動素子5が超音波振動を
発生して、気泡水混合流体に移送方向と直交する方向の
超音波振動が伝達される。水及び気泡Aが超音波振動さ
せられると、水の粘性、超音波振動数及び振幅に基づい
て、径の大きな気泡Aが分割されて、微小径の微小気泡
(マイクロバブル)Bが多数生成される。微小気泡B
は、これらを含有する水とともに、気泡水混合流体とし
て下流の気泡水混合流体噴出部6まで移送され、以下、
気泡水混合流体噴出部6のマニホールド6c及び混合流
体プレナム部6dにより各噴出口6bに配分されて、図
1の矢印で示すように、船体6aの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。
【0018】これらの技術にあっては、超音波振動素子
5と気泡水混合流体噴出部6との距離を小さくすること
が下記の点で有利であると考えられる。つまり、気泡水
混合流体噴出部6の上流の近傍位置で、微小気泡化を行
なうようにすると、移送途中で微小気泡Bが再結合して
径が増大化する現象の発生が抑制されるためである。こ
のような設定を行なうことにより、比較的均一な気泡径
の微小気泡Bが水とともに水混合流体として、噴出させ
ることができる。
【0019】また、空気と水との容積比は、比較的自由
に設定することができる。例えば空気と水との容積比
を、9:1とした気泡水混合流体を移送する場合、空気
よりも水の重量が大きくなるため、運動エネルギは水の
割合によって左右される。そして、気泡水混合流体噴出
部6の近傍上流位置に、気泡の細分化手段としての超音
波振動素子5が配されているため、ここで、微小気泡B
を生成して供給することができる。
【0020】
【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) 空気と水とを混合状態として、流体移送管と加
圧気体供給手段との接続箇所の下流に、気泡水混合流体
に超音波振動を付与して微細気泡化する超音波振動素子
を具備することにより、気泡水混合流体中の気泡の微細
化を効率よく、かつ確実に行なうことができる。 (2) 加圧水及び加圧空気の両方を流体移送管に送り
込むことにより、大量の気泡水混合流体を効率よく発生
させ、かつ水の運動エネルギによって気泡を所望箇所ま
で円滑に移送して噴出させることができる。 (3) 超音波振動素子の設置箇所を気泡水混合流体噴
出部の上流近傍位置に設定することにより、移送途中に
気泡が再結合して成長する現象の発生を抑制し、小径の
気泡を水とともに安定して供給することができる。 (4) 流体移送管の側壁の空気噴出穴から空気を流水
に吹き込むことによって気泡量の設定を容易にし、か
つ、気泡を超音波振動で細分化することにより、微小気
泡の発生メカニズムや発生に要する機器を単純化するこ
とができる。 (5) 加圧水及び加圧空気を合流しておいてから気泡
の微細化を図ることにより、気泡水混合流体中の気泡量
の設定を正確に行なうことができるとともに、気泡量を
広い範囲で調整することができる。
【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】超音波を使用した摩擦低減技術例を示す側面図
である。
【図3】図2例の底面図である。
【符号の説明】
1 加圧水供給手段 1a 吸水口 1b ポンプ 1c 調整タンク 1d 移送ポンプ 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 空気噴出穴 3c 接続管 4 ガスチャンバ 4a 空気プレナム部 5 超音波振動素子 5a 高周波電源(超音波発生手段) 5b 給電ケーブル 6 気泡水混合流体噴出部 6a 船体 6b 噴出口 6c マニホールド 6d 混合流体プレナム部 W 海水(水) A 気泡 B 微小気泡(マイクロバブル)
───────────────────────────────────────────────────── 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 (3)

    【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、該流体移送管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、流体移送管
    と加圧気体供給手段との接続箇所の下流に配され流体移
    送管の内部の気泡水混合流体に超音波振動を付与して微
    細気泡化する超音波振動素子(5)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。
  2. 【請求項2】 超音波振動素子(5)が、気泡水混合流
    体噴出部(6)の上流の近傍位置に配されることを特徴
    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】 加圧気体供給手段(2)と流体移送管
    (3)との間に、流体移送管を気密に囲むガスチャンバ
    (4)が配され、流体移送管の側壁(3a)に、流体移
    送管の内部とガスチャンバとの間を連通させる空気噴出
    穴(3b)が形成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。
JP7032726A 1995-02-21 1995-02-21 マイクロバブルの発生装置 Withdrawn JPH08230763A (ja)

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