特開 2018-161957 気泡を用いた省エネルギー化装置および同装置を備えた船舶

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2018-161957(P2018-161957A)

(43)【公開日】2018年10月18日

(54)【発明の名称】気泡を用いた省エネルギー化装置および同装置を備えた船舶

(51)【国際特許分類】

   B63B 1/38 20060101AFI20180921BHJP

【ＦＩ】

   B63B1/38

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2017-59928(P2017-59928)

(22)【出願日】2017年3月24日

(71)【出願人】

【識別番号】000227467

【氏名又は名称】日東精工株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】517105629

【氏名又は名称】新居浜マリーナサービス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100137486

【弁理士】

【氏名又は名称】大西 雅直

(72)【発明者】

【氏名】倉内 亮平

(72)【発明者】

【氏名】谷村 竜一

(72)【発明者】

【氏名】渡邊 正蔵

(72)【発明者】

【氏名】長井 弘志

(72)【発明者】

【氏名】松田 雄二

(72)【発明者】

【氏名】筒井 壽博

(57)【要約】

【課題】海水または真水の動圧を利用して気泡を発生させてこの気泡により船舶航行時の摩擦抵抗を低減させる省エネルギー化装置を提供する。
【解決手段】
本発明に係る省エネルギー化装置４は、船尾側に取水口５ａを開口させるための取水配管６と、この取水配管６を通じて取水される水に微小気泡を混合して微小気泡混合体を生成するエジェクタ１３と、前記エジェクタ１３により生成される微小気泡混合体を吐出する吐出口８ａを後進方向に開口させるための吐出配管９とを船舶本体１Ａに外付け可能としたことを特徴としている。この構成により、船舶本体１Ａに改造を加えることなく船舶に取付け可能で、かつ船舶航行時に摩擦抵抗低減効果をもたらす微小気泡が効果的に吐出されるユニット構造の省エネルギー化装置を提供することができる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

船尾側において取水口を前進方向に開口させるための取水配管と、この取水配管を通じて取水される水に微小気泡を混合して微小気泡混合体を生成する混合気体生成部と、前記混合気体生成部により生成される微小気泡混合体を吐出する吐出口を前記取水口よりも船首側の船底において後進方向に開口させるための吐出配管とを船舶本体に外付け可能としたことを特徴とする気泡を用いた省エネルギー化装置。

【請求項2】

船尾に外付け可能なチャンバタンクを有し、このチャンバタンクに取水配管の一端と混合気体生成部と吐出配管の一端とこの吐出配管に微小気泡混合体を送る吐出ポンプとを内設して、このチャンバタンク内に混合気体生成部により生成される微小気泡混合体を一時的に貯留可能としたことを特徴とする請求項１に記載の気泡を用いた省エネルギー化装置。

【請求項3】

前記吐出配管は、接着平面と突条とを有する横断面略三角形状の水平配管を持つことを特徴とする請求項１または２に記載の気泡を用いた省エネルギー化装置。

【請求項4】

請求項１〜３の何れかに記載の省エネルギー化装置を船舶本体に取り付けてなることを特徴とする船舶。

【請求項5】

取水口を有する取水配管と、この取水配管に取付けられる主開閉弁と、取水配管に取付けられて水に微小気泡を混合して微小気泡混合体を生成する混合気体生成部と、混合気体生成部により生成される微小気泡混合体を吐出する吐出口を有する吐出配管と、取水配管の一端、混合気体生成部、吐出配管の一端およびこの吐出配管に微小気泡混合体を送る吐出ポンプ並びに満水を検知する満水検知センサが内部に配置されて混合気体生成部により生成される微小気泡混合体を一時的に貯留可能なチャンバタンクと、このチャンバタンク内に配置されて取水口からの水、チャンバタンク内の微小気泡混合体の何れかを取り込む吸水ポンプとを備え、前記取水配管はこの吸水ポンプ停止時に取水口からの水を混合気体生成部に取り込む動圧配管を有するとともに、満水検知センサの満水検出により動圧配管を閉状態に保持してチャンバタンク内の微小気泡混合体を取水配管に送るように吸水ポンプを駆動する制御部を有することを特徴とする気泡を用いた省エネルギー化装置。

【請求項6】

請求項５に記載の省エネルギー化装置を船舶本体に備えていることを特徴とする船舶。

【請求項7】

前記取水配管は船尾側に取水口を、取水口と吸水ポンプとの間に主開閉弁を有し、前記吐出口を取水口より前進側に位置させ、さらに前記チャンバタンクを船尾側に外付けしていることを特徴とする請求項６に記載の船舶。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、船舶の航行により取り込まれる海水または真水にその動圧を利用して気泡を混合し、当該気泡により船舶航行時の摩擦抵抗を低減させる気泡を用いた省エネルギー化装置および同装置を備えた船舶に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、喫水線下における船舷・船底の接水面と海水との間に発生する摩擦抵抗を低減させて船舶の省エネルギー化を図る手段として、船舷・船底を微小気泡( マイクロパプル) で覆うことが有効であると知られている。この省エネルギー化手段の一例として、特許第４５０３６８８号公報に記載の船舶における摩擦抵抗低減装置（以下、摩擦低減装置という）がある。この摩擦低減装置５４は、図１５に示すように船舶５１の喫水線下にある船首に設けた海水の取水口５５ａとこの取水口５５ａより後方かつ喫水線下の船底に設けた海水・微小気泡の噴出口５８ａとを結ぶ送水管５６に、軸線が喫水線より上になる迂回送水管５６ａを設けて、この迂回送水管５６ａにエジェクタ６３を設けた構成となっている。また、前記エジェクタ６３は、図１６に示すように船舶５１の航行によって取水口５５ａから自然に流入する海水を迂回送水管５６ａに送り込み、大気圧下で海水に空気を混合して微小気泡を発生させる構成を備えている。これにより、摩擦低減装置５４は船底に設けた噴出口５８ａから海水および微小気泡を噴出して微小気泡により船舷または船底を広く覆って、摩擦抵抗低減効果を発揮し、船舶５１の省エネルギー化を図ることができる。

【0003】

また、前記摩擦低減装置５４では、船舶５１が停止状態にあると前記海水の流入が期待できないことから、船舶５１が前進し始める停止状態から海水の流入を促すために、取水口５５ａと迂回送水管５６ａとを結ぶ前部送水管５６ｂに吸水ポンプ（図示せず）が配置されている。この吸水ポンプにあっては、船舶が一定の速度に達して取水口５５ａから自然な海水の永続的な流入が確保されるまで駆動され、当該流入が確保された段階で停止またはそのまま駆動し続けるように構成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第４５０３６８８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

前述の摩擦低減装置５４によれば、船舶が前進し始める停止状態はもちろんながら通常航行時においても、船舷・船底の接水面と海水との間に発生する摩擦抵抗が微小気泡により低減され、所定の摩擦抵抗低減効果が得られ、当該摩擦低減装置５４を備える船舶にあっては、省エネルギー化を図ることが可能となっている。

【0006】

しかしながら、当該摩擦低減装置５４を船舶５１に取付けるとなると、船首に海水の取水口５５ａを設け、取水口５５ａより後方かつ喫水線下の船底に海水・微小気泡の噴出口５８ａを設ける一方、その間を接続する迂回送水管５６ａおよびエジェクタ６３等を船体内に設けなければならない。そのため、船舶を大幅に改造しなければならず、省エネルギー化に要する費用が過大となってしまうという問題が生じている。

【0007】

また、当該摩擦低減装置５４では船舶５１が前進し始める停止状態から海水の流入を促すために吸水ポンプを配置していることから、船舶５１の航行により取水される海水の動圧が所定の動圧になると、吸水ポンプをそのまま継続して駆動するか、停止させるかの選択がされている。これにより、吸水ポンプによって取水される海水を利用して微小気泡を生成したリ、船舶５１の航行にともなって取水される海水を利用して、微小気泡を生成したりしている。そのため、吸水ポンプを継続利用する場合には吸水ポンプを駆動するための燃料の消費が増大してしまって、この燃料消費増が省エネルギー化を減じてしまうという問題が生じている。また、吸水ポンプを停止させて船舶の航行にともなって取り込まれる海水を利用する場合には、海水に混合される微小気泡の量も海水の動圧により決まるので、その量を多くすることができず、微小気泡による摩擦抵抗低減効果を十分高めることができない。そのために、やはり省エネルギー化の実効が図れないという問題が生じている。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明に係る省エネルギー化装置は、上記問題を解決するために発明されたもので、船尾側において取水口を前進方向に開口させるための取水配管と、この取水配管を通じて取水される水に微小気泡を混合して微小気泡混合体を生成する混合気体生成部と、前記混合気体生成部により生成される微小気泡混合体を吐出する吐出口を前記取水口よりも船首側の船底において後進方向に開口させるための吐出配管とを船舶本体に外付け可能としたことを特徴としている。なお、「船底」には「船舷」も含まれる。この構成により、船舶本体に改造を加えることなく船舶に取付け可能で、かつ船舶航行時に摩擦抵抗低減効果をもたらす微小気泡が効果的に吐出されるユニット構造の省エネルギー化装置を提供することができる。

【0009】

この場合、前述の構成に加えて、船尾に外付け可能なチャンバタンクを有し、このチャンバタンクに取水配管の一端と混合気体生成部と吐出配管の一端とこの吐出配管に微小気泡混合体を送る吐出ポンプとを内設して、このチャンバタンク内に混合気体生成部により生成される微小気泡混合体を一時的に貯留可能とすることが望ましい。この構成により、船舶航行時の摩擦抵抗を低減できる微小気泡混合体が生成される省エネルギー化装置を船舶に取付けるに際して、チャンバタンクを船尾に取付けるとともに、吐出配管を船底に取付けるだけでよく、船舶に特別な改造を加えることなく、簡単かつ安価に行うことができる。また、前記チャンバタンクは微小気泡混合体を貯留できるので、予め貯留しておくことで微小気泡混合体の安定した供給が可能になるとともに、これを循環させるように吸水ポンプを配置すれば、当該混合体に混合される微小気泡の量を循環サイクルのなかで増大させて気泡による船舶航行時の摩擦抵抗低減効果を増大させることが可能な省エネルギー化装置を提供することができる。

【0010】

本発明に係る省エネルギー化装置の吐出配管は、船底との接着時に十分な接着面積を確保し、船舶航行時に水圧が接着平面に加わるようにするとともに船舶の安定を図るために、接着平面と突条とを有する横断面略三角形状の水平配管を持つことが望ましい。

【0011】

本発明に係る船舶は、前述の省エネルギー化装置の何れかを船舶本体に取付けることによって簡易に所期の効果が奏されるものとなる。

【0012】

本発明に係るもう一つの気泡を用いた省エネルギー化装置は、取水口を有する取水配管と、この取水配管に取付けられる主開閉弁と、取水配管に取付けられて水に微小気泡を混合して微小気泡混合体を生成する混合気体生成部と、混合気体生成部により生成される微小気泡混合体を吐出する吐出口を有する吐出配管と、取水配管の一端、混合気体生成部、吐出配管の一端およびこの吐出配管に微小気泡混合体を送る吐出ポンプ並びに満水を検知する満水検知センサが内部に配置されて混合気体生成部により生成される微小気泡混合体を一時的に貯留可能なチャンバタンクと、このチャンバタンク内に配置されて取水口からの水、チャンバタンク内の微小気泡混合体の何れかを取り込む吸水ポンプとを備え、前記取水配管はこの吸水ポンプ停止時に取水口からの水を混合気体生成部に取り込む動圧配管を有するとともに、満水検知センサの満水検出により動圧配管を閉状態に保持してチャンバタンク内の微小気泡混合体を取水配管に送るように吸水ポンプを駆動する制御部を有することを特徴としている。この構成により、チャンバタンクを船尾または船内の何れに取付けてもよく、チャンバタンク内が満水になると、吸水ポンプを駆動して微小気泡混合体を循環させたり、吸水ポンプを停止して取水口から水を取り込んだりして、微小気泡の量を増大させ、あるいは船舶航行時の吸水ポンプの駆動を限定することができ、総じて燃料の消費を軽減でき、走行速度の向上にも寄与する省エネルギー化装置を提供することができる。

【0013】

本発明に係るもう一つの船舶は、前述の省エネルギー化装置を船舶本体に取付けることによって、取付位置の如何によらず、燃料消費を有効に軽減することができる。

【0014】

さらに、本発明に係る他の船舶は、前述のもう一つの船舶の構成に加え、前記取水配管は船尾側に取水口を、取水口と吸水ポンプとの間に主開閉弁を有し、前記吐出口を取水口より前進側に位置させ、さらに前記チャンバタンクを船尾側に外付けしていることを特徴としている。この構成により、トータルの燃料消費をさらに低減でき、走行速度の向上にも寄与する船舶を提供することができる。

【発明の効果】

【0015】

以上説明した本発明によれば、船舶の航行により取水される海水または真水にその動圧を利用して気泡を混合して、当該気泡により船舶航行時の摩擦抵抗を有効に低減でき、その結果、船舶の燃費や走行性能を向上させることができ、既存の船舶本体等にも簡単に後付け可能な、気泡を用いた新規有用な省エネルギー化装置および船舶を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明に係る省エネルギー化装置の内部構造を説明する概略説明図。

【図2】本発明に係る船舶の正面図。

【図3】本発明に係る船舶の底面図。

【図4】本発明に係る船舶の拡大側面図。

【図5】本発明に係る省エネルギー化装置の要部拡大平面図。

【図6】本発明に係るエジェクタの構造を説明する断面図。

【図7】図３の一部を省略したＡ−Ａ線拡大断面図。

【図8】図３のＢ−Ｂ線拡大断面図。

【図9】本発明に係る省エネルギー化装置の配管図。

【図10】本発明に係る省エネルギー化装置の制御部の動作状態を説明するタイムチャート。

【図11】本発明に係る省エネルギー化装置の配管内における吸水ポンプ駆動時の海水および空気の流れを説明する流路図。

【図12】本発明に係る省エネルギー化装置の配管内における吸水ポンプ停止時の海水および空気の流れを説明する流路図。

【図13】本発明に係る省エネルギー化装置の配管内における吸水ポンプ停止時で、吐出ポンプ駆動時の海水および空気の流れを説明する流路図。

【図14】本発明に係る省エネルギー化装置の配管内における吸水ポンプおよび吐出ポンプ駆動時の海水および空気の流れを説明する流路図。

【図15】従来の摩擦抵抗低減装置を備える船舶の要部説明図。

【図16】図１５のＣ部拡大説明図。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明の実施形態に係る気泡を利用した省エネルギー化装置（以下、省エネ化装置という）および当該省エネ化装置を備える船舶（以下、本船舶という）を図面に基づき説明する。図２ないし図４に示すように、１は本船舶であり、船首で鋭角に連なる右舷１ａおよび左舷１ｂを備える船舷、これら両舷１ａ，１ｂを船尾でほぼ直立して繋ぐ船尾肋板１ｃ、前記両舷１ａ，１ｂおよび船尾肋板１ｃを繋ぐ船底１ｄ、並びに前記両舷１ａ，１ｂおよび船尾肋板１ｃの上面を覆う上甲板１ｅからなる船舶本体１Ａを有している。また、本船舶１は前記両舷１ａ，１ｂ、船底１ｄおよび船尾肋板１ｃ並びに上甲板１ｅにより囲まれる空間を区切る隔壁（図示せず）を有し、これら隔壁により区切られる隔室を持つ船首部１Ａ１、中間部１Ａ２および船尾部１Ａ３でなる構造を有している。前記船首部１Ａ１の上甲板１ｅには、係船装置（図示せず）が配置されており、また中間部１Ａ２の隔室には船底１ｄから船尾部１Ａ３の後方に延びるスクリュウシャフト２に回転を与えるエンジン（図示せず）の機関室部（図示せず）および後記舵を操作する操舵部（図示せず）が配置されている。前記スクリュウシャフト２の先端にはスクリュウ２ａが取付けられており、エンジンの駆動により正転、または逆転して本船舶１を前進または後進させる推進力が得られるように構成されている。前記船尾部１Ａ３には、船尾肋板１ｃの後方に延びる舵１ｆが取付けられており、操舵部での操作により角度を変えることができるように構成されている。

【0018】

前記本船舶１の船尾部１Ａ３には、省エネ化装置４が取付けられている（図２ないし図４参照）。この省エネ化装置４は、図１に示すように船尾側にあって海中または水中に位置しかつ海水または真水（以下、海水という）を取水する取水口５ａを前進方向に開口させるための取水配管６と、この取水配管６を通じて取水される海水に空気を混合して微小気泡混合体を生成する混合気体生成部の一例のエジェクタ１３と、前記取水口５ａより前進側にあってエジェクタ１３により生成される微小気泡混合体を吐出する吐出口８ａを前記取水口５ａよりも船首側の船底１ｄにおいて後進方向に開口させるための吐出配管９とを備え、これらは船舶本体１Ａに外付け可能となっている（図中、後記チャンバタンク１０を介して外付けされている）。この構成により、省エネ化装置４は、本船舶１に取付けられるに際しては、前記取水配管６と、吐出配管９を船舶本体１Ａに外付けするだけでよく、船舶本体１Ａに特別な改造を加える必要がないばかりか、船舶航行時の摩擦抵抗低減効果をもたらす微小気泡が効果的に吐出されるユニット構造が得られる。

【0019】

この外付け構造の省エネ化装置４の一例として、ボルトなどの締結具（図示せず）によりシール部（図示せず）を介して本船舶１の船尾肋板１ｃに取付けられるチャンバタンク１０を有する省エネ化装置４について説明する（図１および図５参照）。このチャンバタンク１０は、その底部には前記取水口５ａを持つ取水部５を有し、この取水部５には前記取水配管６の一端がフィルタ５ｂを介して連結されている。

【0020】

前記取水配管６は、チャンバタンク１０内でその底部および側部に沿って上部に持ち上げられ、その一端がチャンバタンク１０内の上方位置にとどまるように内設されている。この取水配管６の一端には主開閉弁１１を介して吸水ポンプ１２およびエジェクタ１３が接続されており、これら吸水ポンプ１２およびエジェクタ１３はチャンバタンク１０に内設されている。前記吸水ポンプ１２は、取水口５ａから取水される海水をエジェクタ１３に送る作用をなし、その吐出量は当該吸水ポンプ１２の燃料消費と本船舶１の航行開始時にチャンバタンク１０に微小気泡混合体を貯留するに要する時間とを考慮して決定される。

【0021】

また、前記主開閉弁１１と吸水ポンプ１２との間には、第１ストレーナ１４ａと第１逆止弁１４ｂと第１開閉弁１４ｃとを備える循環配管１４が接続されている。前記ストレーナ１４ａは、後記吐出水位近くに配置されており、後記満水検出後吸水ポンプ１２の駆動時にチャンバタンク１０内の微小気泡混合体を確実に回収してエジェクタ１３に送ることができるように構成されている。これにより、吸水ポンプ１２はその駆動によりチャンバタンク１０外の海水、チャンバタンク１０内の微小気泡混合体の何れかをエジェクタ１３に送ることができる。

【0022】

さらに、前記主開閉弁１１とエジェクタ１３との間には、第１三方弁６ａおよび第２三方弁６ｂを介して吸水ポンプ１２と並列に動圧配管１５が配置されている。この構成により、吸水ポンプ１２の停止時に本船舶１の航行にともなって取水口５ａから取水される海水の動圧が所定値に達すると前記第１・第２三方弁６ａ，６ｂが切り替わって当該海水をエジェクタ１３に送ることができる。

【0023】

前記エジェクタ１３は、図６に示すように吸水ポンプ１２または動圧配管１５から送られる海水が流入する流入口１３ａ１を持つ上流側エジェクタ本体１３ａ、微小気泡混合体を生成するデフューザ１３ｂが取付けられた下流側エジェクタ本体１３ｃおよび噴射ノズル１３ｄからなっている。前記噴射ノズル１３ｄは、上・下流側エジェクタ本体１３ａ、１３ｃに挟持されるフランジ部１３ｄ１と、上流側エジェクタ本体１３ａに嵌合する筒部１３ｄ２と、外周が先細りに形成された先端部１３ｄ３とからなっている。この噴射ノズル１３ｄには筒部１３ｄ２から先端部１３ｄ３に延びる流通穴１３ｄ４が穿設されており、この流通穴１３ｄ４は上流側で前記流入口１３ａ１と連通する十分な断面積を有し、先端部１３ｄ３内ではその断面積が徐々に小さくなるように形成されている。これにより、前記上流側エジェクタ本体１３ａの流入口１３ａ１から流れ込む海水が先端部１３ｄ３から高速噴射される構成が得られる。

【0024】

前記下流側エジェクタ本体１３ｃには、空気室１３ｃ１とこれに交差する方向に延びて連通する空気通過穴１３ｃ２とが穿設されており、空気室１３ｃ１には前記デフューザ１３ｂの一部が突出ている。また、前記空気通過穴１３ｃ２にはチャンバタンク１０外に突出する吸気口１３ｄ６（図５参照）を有する空気取込配管１３ｄ５（図１参照）が接続され、大気圧下の空気が取込可能に構成されている。

【0025】

前記デフューザ１３ｂは、上流側が面取りされかつ全長にわたって延びるテーパ様穴１３ｂ１を有し、このテーパ様穴１３ｂ１の断面積が下流に向かうに従って徐々に大きくなっており、テーパ様穴１３ｂ１を通過する海水の速度が低下するとともに高圧となるように構成されている。前記デフューザ１３ｂの上流側には、前記噴射ノズル１３ｄの先端部１３ｄ３の一部がテーパ様穴１３ｂ１の内壁から所定の間隙をおいて挿入されており、空気室１３ｃ１とテーパ様穴１３ｂ１とが連通する構成が得られている。この構成により、噴射ノズル１３ｄの先端部１３ｄ３から高速噴射される際に、先端部１３ｄ３の周囲に大きな負圧が発生し、デフューザ１３ｂと噴射ノズル１３ｄとの間隙を経由して前記吸気口から大気圧下の空気を吸い込み、高速噴射される海水に空気を混合させる。また、この空気が混合する海水はデフューザ１３ｂのテーパ様穴１３ｂ１内を通過する際に高圧下に晒されることから、海水に混合する空気が微小気泡となって微小気泡混合体が生成される。

【0026】

前記チャンバタンク１０内には、図９に示すように低水位検知センサ１６と中水位検知センサ１７と満水検知センサ１８とが取付けられており、低水位検知センサ１６はチャンバタンク１０内の水位が微小気泡混合海水を吐出できる最低限の水位（以下、吐出水位という）を検出するように構成されている。また、前記中水位検知センサ１７は満水検知センサ１８が満水検出後にチャンバタンク１０内の水位が中水位以下になるタイミングを検出するように構成されている。さらに、前記満水検知センサ１８はチャンバタンク１０内の水位の満水を検出するように構成されている。

【0027】

前記チャンバタンク１０は、図１、図２および図９に示すようにその底部から一端がチャンバタンク１０に内設されかつ下方に突出る４本の垂直配管１９とこの垂直配管１９それぞれに連なる水平配管２０とからなる吐出配管９を有している。前記垂直配管１９には第２開閉弁２１が接続されており、この第２開閉弁２１の開閉によりチャンバタンク１０内の微小気泡混合体の排出が制御されるように構成されている。また、前記垂直配管１９は本船舶１の船尾肋板１ｃに固定可能に構成されており、その長さを船尾肋板１ｃの高さに応じて選択できるように構成されている。さらに、前記垂直配管１９には第２ストレーナ２２および第２逆止弁２３を介してチャンバタンク１０に内設された吐出ポンプ２４が接続されており、この吐出ポンプ２４により微小気泡混合体が垂直配管１９に排出される。この吐出ポンプ２４は、その吐出量が本船舶１の通常航行時に取水口５ａから自然に流入する海水の量よりも少なくなるように選択される。

【0028】

前記垂直配管１９には、それぞれ船底位置で船底１ｄに固定されて船底１ｄの中央付近まで伸びる水平配管２０が連結されている。この水平配管２０は、本船舶１の全長に応じて選択され、航行時の摩擦抵抗を最大限低減できる位置に微小気泡混合体を突出させることができる。また、これら水平配管２０のうち中央側の２本は他の２本よりも前進方向にわずかに突出ており、本船舶１の航行時に吐出ノズル８により発生する波を押し分けることができるように構成されている。

【0029】

前記水平配管２０は、図７および図８に示すように接着平面２０ａと突条２０ｂとを有する横断面略三角形状をなしており、接着平面２０ａは例えばシリコン樹脂系接着剤により本船舶１の船底１ｄまたは船舷１ａ，１ｂとの十分な接着力が得られるに必要な接着面積を有している（図４参照）。また、前記突条２０ｂは本船舶１の航行時の摩擦抵抗の軽減、本船舶１の安定、さらに水圧が接着平面２０ａに加わって剥がれ難くするに最適な構造となっている。

【0030】

前記水平配管２０の先端には、図７および図８に示すように吐出ノズル８が取付けられており、この吐出ノズル８は前記水平配管２０の横断面よりも大きくしかも水平配管２０との接続側で面積が最大となって当該接続側から離れるにしたがって小さくなる横断面三角形状をなしている（図４および図７参照）。また、この吐出ノズル８には前記水平配管２０に連なる直進通孔２０ｃとこれに連なり後進方向に戻る折返し通孔２０ｄとが形成されており、この折返し通孔２０ｄの端部が吐出口８ａとなって後進方向に向かって開口する構造となっている（図７参照）。これにより、微小気泡混合体を吐出する吐出口８ａを後進方向に開口させるための吐出配管９が得られる。

【0031】

前記主開閉弁１１、第１・第２開閉弁１４ｃ，２１、吸水・吐出ポンプ１２，２４並びに各水位検知センサ１６，１７．１８は、チャンバタンク１０内に配置される防水構造の制御部２５に接続されている（図２参照）。この制御部２５は、図１０に示すタイムチャートに従って前述の主開閉弁１１などを駆動するように構成されている。すなわち、この制御部２５は、電源が入ると、

【0032】

１）主開閉弁１１は開放状態に、第１開閉弁１４ｃおよび第２開閉弁２１は閉止状態に保持された状態で、吸水ポンプ１２を駆動する（この時、第１・第２三方弁６ａ、６ｂは吸水ポンプ１２側を開放状態。図１１参照）。

【0033】

２）取水配管６内の海水の動圧が所定動圧に達すると、吸水ポンプ１２が停止する（この時、第１・第２三方弁６ａ、６ｂは動圧配管１５側を開放状態に切り替わる。図１２参照）。

【0034】

３）チャンバタンク１０内の水位が上昇してチャンバタンク１０内の水位が吐出水位になって低水位検知センサ１６が作動すると、第２開閉弁２１を開放し、吐出ポンプ２４を駆動する（図１３参照）。

【0035】

４）チャンバタンク１０内の水位が上昇するのを待ち、これが中水位を超えて満水となって、満水検知センサ１８が作動すると、主開閉弁１１を閉止状態に切り替えるとともに、循環配管１４の第１開閉弁１４ｃを開放状態に切り替えて、さらに吸水ポンプ１２を駆動する（この時、第１・第２三方弁６ａ、６ｂは吸水ポンプ１２側を開放状態に切り替わる。図１４参照）。

【0036】

５）チャンバタンク１０内の水位が中水位まで下がって、これを中水位検知センサ１７が検出すると、吸水ポンプ１２を停止させるとともに、主開閉弁１１を開放状態に、また第１開閉弁１４ｃを閉止状態に切り替える（この時、第１・第２三方弁６ａ、６ｂは動圧配管１５側を開放状態に切り替わる。図１２参照）。

【0037】

６）電源がオフでない時、４)に戻る。

【0038】

７）電源がオフの時、主開閉弁１１を開状態に保持するとともに、吸水ポンプ１２、吐出ポンプ２４を停止し、さらに第２開閉弁２１を閉止状態に保持する。
という上記構成を備えている。

【0039】

上記本船舶に取付けられる省エネ化装置にあっては、チャンバタンク１０がボルトにより本船舶１の船尾部１Ａ３の船尾肋板１ｃに固定され、続いて吐出配管９を構成する４本の垂直配管１９が船尾肋板１ｃの高さに併せて選択され、これが船尾肋板１ｃに固定される。さらに、この垂直配管１９には船底１ｄにシリにコン樹脂接着剤で貼付された水平配管２０が連接されれば、省エネ化装置４は喫水線下の本船舶１の船舶本体１Ａに微小気泡混合体を吐出することができる。これにより、本船舶１の船舶本体１Ａに特別な改造を加える必要がなくて、しかも本船舶の航行時の摩擦抵抗低減効果をもたらす微小気泡が効果的に吐出されるユニット構造の省エネルギー化装置４を提供することができる。

【0040】

また、前述の本船舶１にあっては、航行開始時に制御部２５の電源が入ると、図１０および図１１に示すように主開閉弁１１は開放状態に、第１開閉弁１４ｃおよび第２開閉弁２１は閉止状態に保持された状態で、吐出ポンプ２４が停止された状態で、吸水ポンプ１２が駆動される。これにより、チャンバタンク１０外の海水が取水口５ａから取水され、取水配管６を通ってエジェクタ１３に送られる。この海水がエジェクタ３の噴射ノズル１３ｄを通過する際に、噴射ノズル１３ｄから高速噴射されることとなって、噴射ノズル１３ｄの先端部１３ｄ３の周囲に大きな負圧が生じる（図６参照）。そのため、大気圧下の空気がチャンバタンク１０外に突出する吸気口１３ｄ６を備える空気取込配管１３ｄ５を介して噴射ノズル１３ｄの先端部１３ｄ３とデフューザ１３ｂとの間隙から吸い込まれる。この時、この空気が噴射ノズル１３ｄの先端部１３ｄ３から高速噴射される海水と混合し、この海水がデフューザ１３ｂのテーパ様穴１３ｂ１を通過する際に、テーパ様穴１３ｂ１の作用により減速されてその圧力が上昇（すなわち、速度エネルギーが圧力エネルギーに変換される）する。この海水の圧力上昇により、海水に含まれる空気が微小気泡となり、海水に微小気泡が混合する微小気泡混合体が生成される。この微小気泡混合体がデフューザ１３ｂからチャンバタンク１０内に噴射され、チャンバタンク１０内に一時的に貯留される。

【0041】

その後、本船舶１の速度が所定速度になって、前記取水口５ａから取水される海水の動圧が高くなると、図１２に示すように第１・第２三方弁６ａ，６ｂが動圧配管１５側を開状態にするように切り替わるとともに、吸水ポンプ１２が停止する。これにより、取水口５ａから自然流入する海水が動圧配管１５を通ってエジェクタ１３に送られ、吸水ポンプ１２の駆動時と同様にエジェクタ１３により微小気泡混合体が生成されてチャンバタンク１０内に一時的に貯留される。

【0042】

図１３に示すように、前記チャンバタンク１０内の水位が上昇して吐出水位に達し、これが低水位検知センサ１６により検出されると、第２開閉弁２１が開放状態に切り替えられるとともに、吐出ポンプ２４が駆動される。これにより、微小気泡混合体が垂直配管１９に送られ、水平配管２０内を通って吐出ノズル８の吐出口８ａから本船舶１の後進方向に向かって船舶本体１Ａの接水面を覆うように吐出される。この時の微小気泡によって、本船舶１は海中航行する時にはその摩擦抵抗を低減することができる。

【0043】

前記取水口５ａから取水される海水によって、微小混合体を生成する間に、チャンバタンク１０内の水位が上昇して中水位を超える。この時、中水位検知センサ１７が中水位を検出するが、この時には中水位検知センサ１７から検出信号は出力されない。

【0044】

図１４に示すように、前記チャンバタンク１０内の水位がさらに上昇して満水になると、これを満水検知センサ１８が検出し、主開閉弁１１が閉止状態に切り替えられる。同時に、第２開閉弁２１が開状態に切り替えられるとともに、吸水ポンプ１２が駆動され、循環配管１４を通って微小気泡混合体がエジェクタ１３に回収され、微小気泡混合体が再生成される。これにより、当該混合体に混入する微小気泡の量が増大し、本船舶１の航行時の摩擦抵抗低減効果を増大させることができる。

【0045】

この間、主開閉弁１１が閉止状態に保持されるので、チャンバタンク１０内の微小気泡混合体は漸減し、チャンバタンク１０内の水位が中水位以下になると、これが中水位検知センサ１７により検出され、主開閉弁１１が開状態に切り替えられるとともに、第１開閉弁１４ｃが閉止状態に切り替えられ、さらに吸水ポンプ１２が停止する。これにより、取水口５ａから自然流入して取水される海水が動圧配管１５を通ってエジェクタ１３に送られ、微小気泡混合体が生成されて、チャンバタンク１０に一時貯留される。これにより、取水口５ａから所定動圧の海水が得られる時には、吸水ポンプ１２の駆動を制限しながら、微小気泡混合体を生成し、これを吐出口８ａから排出することができる。

【0046】

前記水平配管２０の先端の吐出口８ａから排出される微小気泡は、本船舶１の喫水線下の中央部付近から本船舶１の後進方向に吐出されるため、この微小気泡混合体は本船舶１の航行にともなって、本船舶１の中央から後方の船舶本体１Ａを覆うことができるので、船舶航行時には本船舶１の接水面の摩擦抵抗は低減され、本船舶１の省エネルギー化を進めることができる。

【0047】

なお、省エネ化装置４はチャンバタンク１０を有するものに限定されるものではなく、チャンバタンク１０を使用せずに、船尾側の海水を取水する取水配管６にエジェクタ１３および吐出配管９を直接本船舶１の船舶本体１Ａに取付けることもできる。

【0048】

以上のとおり、本発明の気泡を用いた省エネルギー化装置４は、船尾側において取水口５ａを前進方向に開口させるための取水配管６と、この取水配管６を通じて取水される水に微小気泡を混合して微小気泡混合体を生成するエジェクタ１３と、前記エジェクタ１３により生成される微小気泡混合体を吐出する吐出口８ａを前記取水口５ａよりも船首側の船底１ｄにおいて後進方向に開口させるための吐出配管９とを船舶本体１Ａに外付け可能としたことを特徴としている。この構成により、船舶本体１Ａに改造を加えることなく本船舶１に取付け可能で、かつ船舶航行時に摩擦抵抗低減効果をもたらす微小気泡が効果的に吐出されるユニット構造の省エネルギー化装置４を提供することができる。

【0049】

この場合、前述の構成に加えて、船尾に外付け可能なチャンバタンク１０を有し、このチャンバタンク１０に取水配管６の一端とエジェクタ１３と吐出配管９の一端とこの吐出配管９に微小気泡混合体を送る吐出ポンプ２４とを内設して、このチャンバタンク１０内にエジェクタ１３により生成される微小気泡混合体を一時的に貯留可能とする構成を採用している。

【0050】

この構成により、本船舶１の航行時の摩擦抵抗を低減できる微小気泡混合体が生成される省エネルギー化装置４を本船舶１に取付けるに際して、チャンバタンク１０を船尾に取付けるとともに、吐出配管９を船底１ｄに取付けるだけでよく、本船舶１に特別な改造を加えることなく、簡単かつ安価に行うことができる。また、前記チャンバタンク１０は微小気泡混合体を貯留できるので、予め貯留しておくことで微小気泡混合対の安定した供給が可能になるとともに、これを循環させるように吸水ポンプ１２を配置すれば、当該混合体に混合される微小気泡の量を循環サイクルのなかで増大させて気泡による本船舶１の航行時の摩擦抵抗低減効果を増大させることが可能な省エネルギー化装置４を提供することができる。

【0051】

また、本実施形態に係る省エネルギー化装置４の吐出配管９は、接着平面２０ａと突条２０ｂとを有する横断面略三角形状の水平配管２０を持つ構成を採用している。この構成により、船底１ｄまたは船舷１ａ，１ｂとの接着時に十分な接着面積を確保し、本船舶１の航行時に水圧が接着平面２０ａに加わるようにするとともに本船舶１の安定を図ることができる。

【0052】

また、本実施形態に係る船舶は、前述の省エネルギー化装置４の何れかを船舶本体１Ａに取付けてなる構成であってもよいが、本実施形態では全てを船舶本体１Ａに取り付ける構成を採用している。このため、簡易かつ極めて効果的に所期の効果が奏されるものとなる。

【0053】

また、本実施形態に係るもう一つの気泡を用いた省エネルギー化装置４は、取水口５ａを有する取水配管６と、この取水配管６に取付けられる主開閉弁１１と、取水配管６に取付けられて水に微小気泡を混合して微小気泡混合体を生成するエジェクタ１３と、エジェクタ１３により生成される微小気泡混合体を吐出する吐出口８ａを有する吐出配管９と、取水配管６の一端、エジェクタ１３、吐出配管９の一端およびこの吐出配管９に微小気泡混合体を送る吐出ポンプ２４並びに満水を検知する満水検知センサ１８が内部に配置されてエジェクタ１３により生成される微小気泡混合体を一時的に貯留可能なチャンバタンク１０と、このチャンバタンク１０内に配置されて取水口５ａからの水、チャンバタンク１０内の微小気泡混合体の何れかを取り込む吸水ポンプ１２とを備え、前記取水配管６はこの吸水ポンプ１２の停止時に取水口５ａからの水をエジェクタ１３に取り込む動圧配管１５を有するとともに、満水検知センサ１８の満水検出により動圧配管１５を閉状態に保持してチャンバタンク１０内の微小気泡混合体を取水配管６に送るように吸水ポンプ１２を駆動する制御部２５を有することを特徴としている。

【0054】

この構成により、チャンバタンク１０を船尾または船内の何れに取付けてもよく、チャンバタンク１０内が満水になると、吸水ポンプ１２を駆動して微小気泡混合体を循環させたり、吸水ポンプ１２を停止して取水口５ａから水を取り込んだりして、微小気泡の量を増大させ、あるいは本船舶１の航行時に吸水ポンプ１２の駆動を限定することができ、総じて燃料の消費を軽減でき、走行速度の向上にも寄与する省エネルギー化装置４を提供することができる。

【0055】

本実施形態に係るもう一つの船舶は、前述の省エネルギー化装置４を船舶本体１に取付けることによって、取付位置の如何によらず、燃料消費を有効に軽減することができる。

【0056】

本実施形態に係る他の船舶は、前述のもう一つの船舶の構成に加え、前記取水配管６は船尾側に取水口５ａを、取水口５ａと吸水ポンプ１２との間に主開閉弁１１を有し、前記吐出口９を取水口５ａより前進側に位置させ、さらに前記チャンバタンク１０を船尾側に外付けていることを特徴としている。この構成により、トータルの燃料消費をさらに軽減でき、走行速度の向上にも寄与する船舶を提供することができる。

【0057】

なお、前記省エネ化装置４の混合気体生成部はエジェクタ１３に限定されるものではなく、他の機器で生成される気泡を海水に混合させる装置であってもよい。また、本発明の各部の具体的な構成は上述した実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

【符号の説明】

【0058】

１…省エネ化装置を備える船舶、
１Ａ…船舶本体，
４…省エネルギー化装置、
５ａ…取水口、
６…取水配管、
８ａ…吐出口、
９…吐出配管、
１０…チャンバタンク、
１３…エジェクタ、
１８…満水検知センサ、

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】