(57)【要約】      （修正有）【課題】船底外面上に微細な気泡を排出するとともに、船舶から排出される排ガスに含まれる二酸化炭素を低減することができ、さらに、船外からの吸水量を抑えることで、エネルギ消費を低減することができる船舶の抵抗低減装置を提供する。【解決手段】船舶Ｓに搭載され、船底外面Ｓ１の流体抵抗を低減するための抵抗低減装置であって、船舶Ｓに搭載されたディーゼルエンジン１０（内燃機関）の排ガスに含まれる二酸化炭素を分離する分離装置３０と、船外の水を吸水するポンプ５０と、分離装置３０で生成された二酸化炭素を、ポンプ５０で圧縮された海水に混合して溶解させる溶解装置６０と、溶解装置６０から排出された海水を、船首側から船尾側に向けて船底外面Ｓ１上に噴出するジェットノズル７０と、を備えている。【選択図】図１
2010208435.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
船舶に搭載され、船底外面の流体抵抗を低減するための抵抗低減装置であって、
前記船舶に搭載された内燃機関の排ガスに含まれる二酸化炭素を分離する分離装置と、
船外の水を吸水するポンプと、
前記分離装置で生成された二酸化炭素を、前記ポンプで圧縮された水に混合して溶解させる溶解装置と、
前記溶解装置から排出された水を、船首側から船尾側に向けて前記船底外面上に噴出するノズルと、を備えていることを特徴とする船舶の抵抗低減装置。
【請求項２】
前記船舶には、前記分離装置で生成された二酸化炭素を圧縮する圧縮装置が搭載されており、前記圧縮装置で圧縮された二酸化炭素が、前記溶解装置に供給されることを特徴とする請求項１に記載の船舶の抵抗低減装置。
【請求項３】
前記船舶には、前記内燃機関の排ガスに含まれる粒子を除去する排ガス浄化装置が設けられており、前記排ガス浄化装置で浄化された排ガスが、前記分離装置に供給されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の船舶の抵抗低減装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船舶の流体抵抗を低減するための抵抗低減装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
船舶の推進時に、船底外面上に形成される粘性の境界層は、船舶の流体抵抗となり、推進装置のエネルギ効率を低減させる要因となっている。
そこで、船舶の流体抵抗を低減させるための抵抗低減装置としては、船舶に搭載されたディーゼルエンジンの排ガスを、圧縮した海水に混合して溶解させ、排ガスが溶解された海水を船首側から船尾側に向けて船底外面上に噴出するものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
前記した抵抗低減装置において、船底外面上に噴出された海水が圧縮状態から開放されると、海水に溶解された排ガスが気泡化される。そして、船底外面上を気泡群が通過することで、船底外面上の境界層が乱れる。このように、船底外面上の気泡群によって境界層を不安定にすることで、境界層の粘性を低下させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２３９９９５号公報（段落００１７、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、気泡群によって境界層を十分に乱すためには、船底外面上に多くの気泡群を通過させる必要があるため、海水中の排ガス濃度を高めて、気泡群を多く発生させることが望ましい。しかしながら、ディーゼルエンジンなどの内燃機関から排出される排ガスは海水に溶解し難いため、溶解させるガス量に対して水量が多くなる。したがって、前記した従来の抵抗低減装置では、多量の海水を船外から吸水する必要があるため、エネルギ消費が大きくなる。
【０００６】
そこで、本発明では、前記した問題を解決し、船底外面上に微細な気泡を排出するとともに、船舶から排出される排ガスに含まれる二酸化炭素を低減することができ、さらに、船外からの吸水量を抑えることで、エネルギ消費を低減することができる船舶の抵抗低減装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するため、本発明は、船舶に搭載され、船底外面の流体抵抗を低減するための抵抗低減装置であって、前記船舶に搭載された内燃機関の排ガスに含まれる二酸化炭素を分離する分離装置と、船外の水を吸水するポンプと、前記分離装置で生成された二酸化炭素を、前記ポンプで圧縮された水に混合して溶解させる溶解装置と、前記溶解装置から排出された水を、船首側から船尾側に向けて前記船底外面上に噴出するノズルと、を備えていることを特徴としている。
【０００８】
この構成では、水に溶解し易い二酸化炭素を排ガスから分離し、この二酸化炭素を水に溶解させている。したがって、排ガスをそのまま水に溶解させる場合と比較して、溶解させるガス量に対して水量が少なくてすむため、ポンプが船外から吸水する水量を低減することができ、エネルギ消費を低減することができる。
【０００９】
また、船底外面上に噴出された水が圧縮状態から開放されると、水に溶解された二酸化炭素は極めて微細に気泡化され、船底外面上に微細な気泡群（マイクロバブル）が広がることになる。この微細な気泡群によって、船底外面上の境界層が十分に乱れるため、船舶の流体抵抗を大幅に低減することができ、船舶の推進装置のエネルギ効率を高めことができる。
【００１０】
また、排ガスから二酸化炭素が分離されるとともに、船底外面上に排出された二酸化炭素は水中に溶解されるため、船舶から空気中に排出される二酸化炭素を大幅に低減することができる。
【００１１】
また、二酸化炭素が溶解された水は船首側から船尾側に向けて噴出されており、水中で生成された二酸化炭素の気泡は、船首側から船尾側に向かうに連れて膨張する。このような気泡の膨張作用によって、船底外面上に噴出された水の流速が高まるため、ノズルから噴出された水の水流を推進力として船舶に作用させることができる。
【００１２】
また、船底外面上に二酸化炭素の気泡群が広がることで、船底外面上の酸素濃度が低下するため、船底外面に付着したフジツボや貝類などの繁殖を防ぐことができる。したがって、船底外面の汚損によって、船舶の流体抵抗が増加するのを防ぐことができる。
【００１３】
前記した船舶の抵抗低減装置において、前記船舶には、前記分離装置で生成された二酸化炭素を圧縮する圧縮装置が搭載されており、前記圧縮装置で圧縮された二酸化炭素が、前記溶解装置に供給されるように構成することができる。
【００１４】
この構成では、二酸化炭素を圧縮することで、二酸化炭素が水に溶解し易くなるため、水中の二酸化炭素濃度を高めることができ、船底外面上に生成される気泡を増やすことができる。なお、二酸化炭素の圧力が水の圧力よりも高い場合には、二酸化炭素の溶解度（溶解量）を圧力に比例して増やすことができる。
【００１５】
前記した船舶の抵抗低減装置において、前記船舶には、前記内燃機関の排ガスに含まれる粒子を除去する排ガス浄化装置が設けられており、前記排ガス浄化装置で浄化された排ガスが、前記分離装置に供給されるように構成することができる。
【００１６】
この構成では、硫黄酸化物や塵などの粒子が除去された排ガスが分離装置に供給されるため、排ガスに含まれる粒子に影響されることなく、排ガスから二酸化炭素を分離することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の抵抗低減装置によれば、溶解させるガス量に対して水量が少なくてすむため、ポンプが船外から吸水する水量を低減することができ、エネルギ消費を低減することができる。
また、微細な気泡群によって、船底外面上の境界層が十分に乱れるため、船舶の流体抵抗を大幅に低減することができ、船舶の推進装置のエネルギ効率を高めことができる。
また、排ガスから二酸化炭素が分離されるとともに、船底外面上に排出された二酸化炭素は水中に固定されるため、船舶から空気中に排出される二酸化炭素を大幅に低減することができる。
また、二酸化炭素の気泡が船首側から船尾側に向かうに連れて膨張することで、船底外面上に噴出された水の流速が高まるため、ノズルから噴出された水の水流を推進力として船舶に作用させることができる。
また、船底外面上の酸素濃度が低下し、船底外面に付着したフジツボや貝類などの繁殖を防ぐことができるため、船底外面の汚損によって、船舶の流体抵抗が増加するのを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施形態の抵抗低減装置を示した全体構成図である。
【図２】本実施形態の抵抗低減装置のジェットノズルを示した図で、（ａ）は船底外面を下から見た図、（ｂ）は側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
本実施形態の抵抗低減装置１は、図１に示すように、海上を航行する船舶Ｓに搭載され、船底外面Ｓ１の流体抵抗を低減するものである。本実施形態の船舶Ｓは、推進装置Ｓ２などの駆動源として、ディーゼルエンジン（内燃機関）を搭載している。なお、以下の説明において「船底」とは、船体の喫水線よりも水中の部位である。
【００２０】
抵抗低減装置１は、ディーゼルエンジン１０の排ガスに含まれる粒子を除去する排ガス浄化装置２０と、排ガスから二酸化炭素を分離する分離装置３０と、二酸化炭素を圧縮する圧縮装置４０と、船外の海水を吸水するポンプ５０と、二酸化炭素を海水に混合して溶解させる溶解装置６０と、溶解装置６０から圧送された海水を船首側から船尾側に向けて船底外面Ｓ１上に噴出するジェットノズル７０と、を備えている。
【００２１】
排ガス浄化装置２０は、ディーゼルエンジン１０から排気管１１を通じて排ガスが供給される浄化タンク２１を備えている。この排ガス浄化装置２０は、浄化タンク２１内の排ガスを冷却することで、排ガスに含まれる硫黄酸化物や塵などの粒子を除去する公知のスクラバーである。本実施形態の排ガス浄化装置２０では、第二海水供給管５４を通じて浄化タンク２１の周囲に供給された海水によって、浄化タンク２１内の排ガスを冷却している。
【００２２】
分離装置３０は、排ガス浄化装置２０から排ガス供給管２２を通じて排ガスが供給される分離タンク３１を備えている。この分離装置３０は、分離タンク３１内の排ガスに有機アミン水溶液を混合することで、排ガスに含まれる二酸化炭素を分離するものである。
なお、本実施形態では、排ガスに有機アミン水溶液を混合して二酸化炭素を分離する反応吸水法を用いているが、排ガスから二酸化炭素を分離する方法は限定されるものではなく、各種の分離方法を用いることができる。
【００２３】
圧縮装置４０は、分離装置３０から第一二酸化炭素供給管３２を通じて供給された二酸化炭素を圧縮して、第二二酸化炭素供給管４１に排出するものである。
【００２４】
ポンプ５０は、船底に形成された吸水口５１から吸水管５２を通じて、船外の海水を吸水する公知のポンプであり、ポンプ５０で圧縮された海水は第一海水供給管５３に排出される。本実施形態では、吸水口５１は船首の前端部に形成されており、船舶Ｓの推進に伴って、進行方向の前方から吸水口５１に海水が流入するため、ポンプ５０の吸水効率が高くなっている。
また、第一海水供給管５３には、第二海水供給管５４が連結されており、ポンプ５０から第一海水供給管５３に排出された海水の一部は、第二海水供給管５４を通じて、排ガス浄化装置２０の浄化タンク２１内に供給される。
【００２５】
溶解装置６０は、圧縮装置４０から第二二酸化炭素供給管４１を通じて供給された二酸化炭素と、ポンプ５０から第一海水供給管５３を通じて供給された海水とを攪拌混合する溶解タンク６１を備えている。この溶解タンク６１は、内部に攪拌部材（図示せず）が設けられており、海水と二酸化炭素とを攪拌混合することで、二酸化炭素を海水に溶解させることができる。二酸化炭素が溶解された海水は、溶解タンク６１から排水管６２を通じてジェットノズル７０に供給される。なお、海水はポンプ５０から溶解タンク６１内に圧送されており、溶解タンク６１内の海水は圧縮状態となっている。したがって、溶解タンク６１から排出された海水は排水管６２内で圧送され、ジェットノズル７０に圧縮状態の海水が供給される。
【００２６】
ジェットノズル７０は、図２（ａ）に示すように、船底外面Ｓ１に形成された複数の開口部７１・・・によって構成されており、本実施形態では船体の幅方向に複数の開口部７１・・・が並設されている。ジェットノズル７０は、溶解装置６０（図１参照）から排水管６２を通じて供給された海水を、船首側から船尾側に向けて船底外面Ｓ１上に噴出するものであり（図２（ｂ）参照）、船底外面Ｓ１上の広範囲に海水が噴出されるように、各開口部７１・・・の形状が設定されている。
【００２７】
次に、前記した抵抗低減装置１を用いた船舶の抵抗低減方法について、図１を参照しながら説明する。
ディーゼルエンジン１０から排出された排ガスは、排ガス浄化装置２０に供給され、浄化タンク２１内で排ガスに含まれる粒子が除去される。
排ガス浄化装置２０で浄化された排ガスは分離装置３０に供給され、分離タンク３１内で排ガスに含まれる二酸化炭素が分離される。二酸化炭素が分離された排ガスは、船舶Ｓに設けられた排気塔３３から空気中に排出される。
【００２８】
分離装置３０から圧縮装置４０に供給された二酸化炭素は、圧縮装置４０で圧縮された後に、溶解装置６０の溶解タンク６１内に供給される。なお、本実施形態では、圧縮装置４０で圧縮される二酸化炭素の圧力を、ポンプ５０が海水を圧縮するときの圧力よりも若干高く設定している。
【００２９】
ポンプ５０は、吸水管５２を通じて船外の海水を吸水し、ポンプ５０で圧縮された海水を溶解装置６０の溶解タンク６１内に供給する。
【００３０】
溶解装置６０の溶解タンク６１内では、二酸化炭素と海水とが攪拌混合され、二酸化炭素が海水に溶解される。
二酸化炭素が溶解された海水は、排水管６２を通じてジェットノズル７０に圧送される。そして、ジェットノズル７０では、圧縮状態の海水を船首側から船尾側に向けて船底外面Ｓ１上に噴出する。
【００３１】
ジェットノズル７０から船底外面Ｓ１上に噴出された海水が圧縮状態から開放されると、図２（ａ）に示すように、海水に溶解された二酸化炭素は極めて微細に気泡化され、船底外面Ｓ１上に微細な気泡群（マイクロバブル）が広がることになる。この微細な気泡群によって、船底外面Ｓ１上の境界層が乱れる（図２（ｂ）参照）。
【００３２】
本実施形態の抵抗低減装置１では、図１に示すように、海水に溶解し易い二酸化炭素を排ガスから分離し、この二酸化炭素を水に溶解させている。したがって、排ガスをそのまま水に溶解させる場合と比較して、溶解させるガス量に対して水量が少なくてすむため、ポンプ５０が船外から吸水する水量を低減することができ、船舶Ｓのエネルギ消費を低減することができる。
【００３３】
また、図２（ｂ）に示すように、微細な気泡群によって、船底外面Ｓ１上の境界層が十分に乱れるため、図１に示す船舶Ｓの流体抵抗を大幅に低減することができ、船舶Ｓの推進装置Ｓ２のエネルギ効率を高めことができる。
【００３４】
また、排ガスから二酸化炭素が分離されるとともに、船底外面Ｓ１上に排出された二酸化炭素は海水中に溶解されるため、船舶Ｓから空気中に排出される二酸化炭素を大幅に低減することができる。
【００３５】
また、図２（ｂ）に示すように、二酸化炭素の気泡が船首側から船尾側に向かうに連れて膨張することで、船底外面Ｓ１上に噴出された海水の流速が高まるため、ジェットノズル７０から噴出された海水の水流を推進力として船舶Ｓに作用させることができる。
【００３６】
また、図２（ａ）に示すように、船底外面Ｓ１上に二酸化炭素の気泡群が広がることで、船底外面Ｓ１上の酸素濃度が低下するため、船底外面Ｓ１に付着したフジツボや貝類などの繁殖を防ぐことができる。したがって、船底外面Ｓ１の汚損によって、船舶Ｓの流体抵抗が増加するのを防ぐことができる。
【００３７】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜に変更が可能である。
例えば、本実施形態では、図１に示すように、ディーゼルエンジン１０の排ガスに含まれる粒子を除去する排ガス浄化装置２０を用いているが、ディーゼルエンジン１０から排出された排ガスを分離装置３０に直接供給することもできる。
【００３８】
また、本実施形態では、分離装置３０で生成された二酸化炭素を圧縮装置４０で圧縮しているが、二酸化炭素を圧縮することなく溶解装置６０に供給して海水に溶解させてもよい。
【００３９】
また、本実施形態の溶解装置６０では、溶解タンク６１内で二酸化炭素を海水に溶解させているが、溶解タンク６１を設けることなく、海水が流通する配管内に分離装置３０から排出された二酸化炭素を直接供給して、二酸化炭素を海水に溶解させることもできる。
【００４０】
また、本実施形態では、船舶Ｓに搭載されたディーゼルエンジン１０の排ガスを利用しているが、内燃機関はディーゼルエンジン１０に限定されるものではなく、本実施形態の抵抗低減装置１は各種の内燃機関に適用することができる。
【符号の説明】
【００４１】
１      抵抗低減装置
１０    ディーゼルエンジン（内燃機関）
１１    排気管
２０    排ガス浄化装置
２１    浄化タンク
２２    排ガス供給管
３０    分離装置
３１    分離タンク
３２    第一二酸化炭素供給管
４０    圧縮装置
４１    第二二酸化炭素供給管
５０    ポンプ
５１    吸水口
５２    吸水管
５３    第一海水供給管
５４    第二海水供給管
６０    溶解装置
６１    溶解タンク
６２    排水管
７０    ジェットノズル（ノズル）
Ｓ      船舶
Ｓ１    船底外面
【図１】
2010208435.tif 000003
【図２】
2010208435.tif 000004