(57)【要約】【課題】気泡の発生の有無を検出する気泡検出装置を提供する。【解決手段】所定周期のパルスである第１の電気信号２３を超音波に変換して超音波を測定対象である気泡に対して送信し、当該気泡からの反射波を受信して第２の電気信号２４に変換する振動子１０と、気泡発生装置５０と、第１の電気信号３３を超音波に変換して超音波を測定対象である気泡に対して送信し、当該気泡からの反射波を受信して第３の電気信号３４に変換する振動子１５と、第１の電気信号２３、３３を生成して振動子１０、１５を駆動するとともに、第２の電気信号２４と第３の電気信号３４との差分を算出し、算出した差分を所定時間積分して積分値を算出し、当該積分値と予め設定された閾値との差分に応じて、気泡の存在の有無を検出する制御装置２０ａを備える。【選択図】図８
2014173881.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定周期のパルスである第１の電気信号を超音波に変換して、変換後の超音波を測定対象である気泡に対して送信し、当該気泡からの反射波を受信して第２の電気信号に変換する第１の振動子と、
気泡を発生する気泡発生装置と、
前記第１の電気信号を超音波に変換して、変換後の超音波を測定対象である気泡に対して送信し、当該気泡からの反射波を受信して第３の電気信号に変換する第２の振動子と、
前記第１の電気信号を生成して前記第１の振動子、及び前記第２の振動子を駆動するとともに、前記第２の電気信号、及び前記第３の電気信号を処理する制御装置と、
を備えた気泡検出装置であって、
前記制御装置は、前記第２の電気信号と前記第３の電気信号との差分を算出し、算出した差分を所定時間積分して積分値を算出し、当該積分値と予め設定された閾値との差分に応じて、前記気泡の存在の有無を検出することを特徴とする気泡検出装置。
【請求項２】
前記第２の振動子は、前記第１の振動子とは異なる振動子であって、前記第１の振動子に対して前記気泡発生装置と反対側に配置される、
ことを特徴とする請求項１に記載の気泡検出装置。
【請求項３】
前記第２の振動子は、前記第１の振動子とは同じ振動子であって、
前記制御装置は、前記気泡発生装置が気泡を発生しないときに前記第３の電気信号を記憶し、記憶した前記第３の電気信号を前記第２の電気信号との差分を算出する処理に用いる、
ことを特徴とする請求項１に記載の気泡検出装置。
【請求項４】
前記制御装置は、前記気泡が存在すると検出した場合、さらに、前記所定時間における少なくとも１つの時刻における前記算出した差分のレベル、及び時間微分と、予め設定された信号のレベル、及び予め設定された時間微分とを比較し、比較結果に基づいて前記気泡の形状を検出することを特徴とする請求項１から請求項３いずれか一項に記載の気泡検出装置。
【請求項５】
前記気泡発生装置は、船舶の船底に設けられることを特徴とする請求項１から請求項４いずれか一項に記載の気泡検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気泡検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、気泡によって船舶の船底に作用する水による摩擦抵抗を低減する空気潤滑（Air Lubrication）法（以下、ＡＬ法と称する）を用いた船舶が知られている。例えば、特許文献１には、ＡＬ法を用いた摩擦抵抗低減船が開示されている。
【０００３】
特許文献１に記載の摩擦抵抗低減船では、船舶の船首部から船尾部に至る船底の部分に気泡発生装置を設けている。船舶の航行時に、航行速度より僅かに速い流速で気泡発生装置から気泡を含む気泡水を噴き出すと、気泡が水流とともに船底の表面に沿って後方へ拡散しながら移動し、船底の浸水部を覆う。これにより、船舶の航行時における船舶の船底における水との摩擦抵抗を低減するとともに、気泡の上昇力を推力の一部として利用し、燃費などの推進効率を向上させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−１１８２８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来、上記のようなＡＬ法を用いた摩擦抵抗低減船において気泡発生装置が発生する気泡を観測する場合、船底に水中カメラを取り付けて、実際の気泡を観測していた。このように水中カメラで気泡を観測する場合、カメラの部品、或いは取り付け部などが水中にあるために経年劣化し、定期的に交換を行なう必要があった。また、特に海水中に静止状態で置かれる場合、フジツボなどの海中生物が付着しやすく、交換、クリーニングなどの定期的な作業が発生していた。すなわち、従来において、水中カメラで気泡観測する場合、気泡を観測するためのコストを上昇させていた。また、水中カメラにより撮像した画像を処理して気泡の存在の有無を検出するため、容量の大きい画像信号の処理が必要となり、信号処理が煩雑になるという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の気泡検出装置は、所定周期のパルスである第１の電気信号を超音波に変換して、変換後の超音波を測定対象である気泡に対して送信し、当該気泡からの反射波を受信して第２の電気信号に変換する第１の振動子と、気泡を発生する気泡発生装置と、前記第１の電気信号を超音波に変換して、変換後の超音波を測定対象である気泡に対して送信し、当該気泡からの反射波を受信して第３の電気信号に変換する第２の振動子と、前記第１の電気信号を生成して前記第１の振動子、及び前記第２の振動子を駆動するとともに、前記第２の電気信号、及び前記第３の電気信号を処理する制御装置と、を備えた気泡検出装置であって、前記制御装置は、前記第２の電気信号と前記第３の電気信号との差分を算出し、算出した差分を所定時間積分して積分値を算出し、当該積分値と予め設定された閾値との差分に応じて、前記気泡の存在の有無を検出することを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の気泡検出装置において、前記第２の振動子は、前記第１の振動子とは異なる振動子であって、前記第１の振動子に対して前記気泡発生装置と反対側に配置される、ことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の気泡検出装置において、前記第２の振動子は、前記第１の振動子とは同じ振動子であって、前記制御装置は、前記気泡発生装置が気泡を発生しないときに前記第３の電気信号を記憶し、記憶した前記第３の電気信号を前記第２の電気信号との差分を算出する処理に用いる、ことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の気泡検出装置において、前記制御装置は、前記制御装置は、前記気泡が存在すると検出した場合、さらに、前記所定時間における少なくとも１つの時刻における前記算出した差分のレベル、及び時間微分と、予め設定された信号のレベル、及び予め設定された時間微分とを比較し、比較結果に基づいて前記気泡の形状を検出することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の気泡検出装置において、前記気泡発生装置は、船舶の船底に設けられることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、第１の振動子、第２の振動子、及び気泡発生装置とともに気泡検出装置を構成する制御装置を水中に配置する必要はないため、定期的な交換を行なう必要がなくなる。また、第１の振動子、第２の振動子は走行中などの気泡発生時は振動しているため、海水中に静止状態で置かれる期間が少なく、生物が付着する可能性が低いため、交換、クリーニングなどの定期的な作業は発生しにくい。そのため、従来に比べて、気泡を検出するためのコストを削減できる。また、制御装置が算出した差分の積分値を予め設定された閾値と比較するので、画像処理等の複雑な信号処理を必要とせず、気泡の存在の有無を簡単に検出することが可能な気泡検出装置を新たに提供できる。また、気泡検出装置の振動子のうち第２の振動子を、例えば船舶の船底の船首部と気泡発生装置との間に配置すれば、第２の振動子は船首部で航行時に発生する気泡から反射または乱反射する超音波を第３の電気信号に変換する。一方、第１の振動子は、船首部で航行時に発生する気泡と気泡発生装置が発生する気泡とから反射または乱反射する超音波を第２の電気信号に変換する。制御装置は、この第２の電気信号と第３の電気信号との差分に基づいて、気泡の存在の有無を検出する。これにより、船舶の航行時に発生する気泡の影響をキャンセルできるので、気泡発生装置が発生する気泡を検出する際の検出精度を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】気泡検出装置１００が一例として配置される船舶を、船底側からみた図である。
【図２】気泡検出装置１００の構成を示すブロック図である。
【図３】振動子１０の機能を説明するための図である。
【図４】第２の電気信号２４の時間変化を示す図である。
【図５】制御部２１による気泡の存在の有無の検出を説明するための図である。
【図６】制御部２１による気泡の形状の検出を説明するための図である。
【図７】本実施形態の気泡検出装置２００が一例として配置される船舶を、船底側からみた図である。
【図８】気泡検出装置２００の構成を示すブロック図である。
【図９】制御部２１ａによる気泡の存在の有無の検出を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について説明する。まず、本実施形態の気泡検出装置２００を説明する前に、気泡検出のための基本構成を同一とする気泡検出装置１００について説明する。
図１は、気泡検出装置１００が一例として配置される船舶を、船底側からみた図である。なお、ここでは、気泡検出装置１００を船舶に配置する例について説明するが、気泡検出装置１００は船舶に限定して用いられるものではない。
【００１４】
図１においては、船舶４０を船底側から見ており、船舶４０を、船首側（前側）が図面右側、船尾側（後側）が図面左側となるように示している。
気泡発生装置５０は、船舶４０の船底において、前側に配置される。気泡発生装置５０は、船舶４０の航行時に、気泡を発生する。気泡が、水流とともに船舶４０の船底の表面に沿って後方へ拡散しながら移動し、船舶４０の船底の浸水部を覆う。これにより、船舶４０の航行時における船舶４０の船底に対する水の摩擦抵抗を低減する。
【００１５】
振動子１０は、船舶４０の船底において、気泡発生装置５０と船舶の後側との間に設けられる。振動子１０は、気泡検出装置１００（図１において不図示）の一部を構成し、気泡に対して超音波を出力するとともに、気泡から反射される超音波が入力される。以下、振動子１０を含んで構成される気泡検出装置１００について図面を参照しつつ詳述する。
【００１６】
図２は、気泡検出装置１００の構成を示すブロック図である。また、図３は振動子１０の機能を説明するための図である。また、図４は、第２の電気信号２４の時間変化を示す図である。
気泡検出装置１００は、制御装置２０と、振動子１０とを備える。制御装置２０は、制御部２１、記憶部２５を含んで構成される。
制御部２１は、例えばマイコン等で構成され、パルス信号発生回路２２を有している。制御部２１は、このパルス信号発生回路２２から、所定周期のパルスである第１の電気信号２３を発生させ、第１の電気信号２３により振動子１０を駆動する。また、制御装置２０は、振動子１０から第２の電気信号２４が入力され、この第２の電気信号２４に対して後述する処理を行い、気泡発生装置５０が発生する気泡を検出する。
記憶部２５には、制御装置が第２の電気信号２４に対して処理を行う際に用いる閾値、信号レベル、信号の時間微分（信号の傾き）などが予め記憶されている。
【００１７】
振動子１０は、図３に示すように、制御部２１からの第１の電気信号２３を超音波ＵＳに変換して、船舶４０の船底から水中に対して超音波ＵＳを発信する。超音波ＵＳは、水中の気泡により直接反射されるか、或いは振動子１０と気泡との間、および気泡と気泡の間で乱反射（反射及び減衰）され、振動子１０に再び入力する。もちろん、超音波ＵＳに対する反射、乱反射の程度は、気泡の大きさ、水流における気泡の密度、あるいは、振動子１０と気泡を含む水流との距離、気泡を含む水流の幅（厚み）により、異なったものとなる。なお、水流の厚みとは、船舶の進行方向に対して垂直方向、すなわち深さ方向における気泡を含む水流の厚みである。振動子１０は、水中からのエコー（残響）として入力される超音波を第２の電気信号２４に変換して制御部２１に対して出力する。
【００１８】
制御部２１には、図４に反射レベルを示す第２の電気信号２４が入力される。図４では、第２の電気信号２４の電圧レベル（反射レベル）を縦軸に、第１の電気信号２３の出力直後を時刻０として時刻０からの時間を横軸にプロットしている。図４に示すように、気泡から反射若しくは乱反射された超音波の第２の電気信号２４への変換後の反射レベルは、時間の経過とともに減衰する波形となる。この反射レベルの大きさは、気泡の存在の有無により、変化する。そこで、制御部２１は、第２の電気信号２４の処理に際して、以下の処理を行い、気泡の存在の有無を検出する。
【００１９】
図５は、制御部２１による気泡の存在の有無の検出を説明するための図である。
制御部２１は、第２の電気信号２４を、時刻Ｔ１〜時刻Ｔ２の所定時間積分し、面積（積分値）を算出する。
記憶部２５には、気泡発生装置５０から形状の異なる気泡を発生させ、第２の電気信号２４における時刻Ｔ１〜時刻Ｔ２の積分値を求める実験を行なった場合の複数の積分値に基づいて、気泡の存在の有無を判定する閾値を予め記憶させておく。
制御部２１は、第２の電気信号２４の積分値が予め設定された閾値以上の場合、気泡ありと判定し、第２の電気信号２４の積分値が予め設定された閾値未満の場合、気泡なしと判定する。
【００２０】
また、制御部２１は、第２の電気信号２４の所定時刻における電圧レベル、及び第２の電気信号２４の時間微分（傾き）に基づいて、気泡の形状を検出する。図６は、制御部２１による気泡の形状の検出を説明するための図である。
図６においては、曲線Ｌ０は、図５に示す第２の電気信号２４の電圧レベル（反射レベル）を示している。また、曲線Ｌ１は、例えば、同じ大きさ、密度の気泡を含む水流の厚みが厚くなった場合、曲線Ｌ０が示す反射レベルの時間変化に対して、ほぼ一定レベルが反射レベルに重畳される様子を示している。また、曲線Ｌ２は、曲線Ｌ０の場合と水流の厚みが同じとして、気泡の大きさが曲線Ｌ０の場合に比べて小さくなるか、或いは、密度が曲線Ｌ０の場合に比べて疎になった場合を示している。気泡の密度が疎になることは、超音波ＵＳの気泡における残留時間が短くなり、反射或いは乱反射の程度も小さくなり、図６において、例えば曲線Ｌ０が曲線Ｌ２になる様に、第２の電気信号２４が早く減衰しやすくなる。
【００２１】
このように、制御部２１は、気泡の形状（気泡を含む水流の厚み、気泡の大きさ、密度）を検出するため、第２の電気信号２４に対して処理を行う。
制御部２１は、第２の電気信号２４に対する時間微分、すなわち第２の電気信号２４の傾きを、所定時間（時刻Ｔ１〜時刻Ｔ２）の間で算出し、これを記憶部２５に予め記憶されたている傾きと比較し、気泡の大きさ、密度を検出する。
記憶部２５は、予め実験で算出されたある気泡（気泡１とする）に対する、時刻Ｔ１、及び時刻Ｔ２における第２の電気信号２４の電圧レベルと時間微分をテーブル形式で記憶している。このテーブルは、気泡１を含む水流の複数の厚さそれぞれに関連付けられて、時刻Ｔ１、及び時刻Ｔ２における第２の電気信号２４の電圧レベル、及び時間微分を記憶している。また、記憶部２５は、気泡１以外の他の気泡（気泡２、・・・・、気泡Ｎとする）に関しても、時刻Ｔ１、Ｔ２における電圧レベル、及び時間微分を、気泡を含む水流の厚みに関連付けて気泡の種別（気泡１、２、・・・、Ｎうちのどの気泡であるか）毎に記憶している。
【００２２】
制御部２１は、例えば、曲線Ｌ０に対して、時刻Ｔ１における微分値ｄｉｖＬ０（Ｔ１）、時刻Ｔ２における微分値ｄｉｖＬ０（Ｔ２）を算出する。そして、時刻Ｔ１、Ｔ２における第２の電気信号２４の電圧レベル、及び傾きと、記憶部２５に予め記憶された第２の電気信号２４の電圧レベル、及び傾きと一致するか否かを判定し、気泡の種別、気泡の形状を決定する。なお、判定においては、例えば、第２の電気信号２４の電圧レベル、及び傾きの値（この場合４値となる）各々と、対応する記憶部２５における各々の値が、それぞれ所定の誤差値以内にある場合に、気泡の大きさ、気泡の密度、気泡を含む水流の厚みが決定されたものと判定される。また、気泡の大きさ、気泡の密度、気泡を含む水流の厚みが決定されるまで記憶部２５内の検索（サーチ）が行なわれる。
【００２３】
また、ここでは、時刻Ｔ１、及び時刻Ｔ２の２ポイントの時刻Ｔ２で判定を行う例について示したが、予め実験において求め記憶部２５に記憶させるデータも増えるが、比較するポイントを増やして、更に多くの時刻について判定を行ってもよい。また、傾きについて記憶部２５が記憶する構成としたが、例えば時刻Ｔ１における第２の電気信号２４のレベルが半分の大きさとなる半減期を、傾きの替りに用いてもよい。この場合、比較に用いられる値は、時刻Ｔ１における第２の電気信号２４のレベルと半減期が、気泡を含む水流の厚みに関連付けられて記憶され、制御部２１は、記憶された値と、測定により得られた第２の電気信号２４のレベル、及び半減期とを上述のように比較し、気泡の形状の検出を行う。
【００２４】
このような構成により、例えば、第２の電気信号２４の時間変化が、図６に示す曲線Ｌ０〜曲線Ｌ２のいずれとなっても、記憶部２５に記憶された時刻Ｔ１、Ｔ２における電圧レベル、時間微分（傾き）から、気泡の形状（気泡の大きさ、密度と、気泡を含む水流の厚み）を検出することができる。なお、記憶部２５に該当する気泡のデータが存在しない場合は、ユーザに該当する気泡が存在しない旨を周知する構成にしてもよい。また、この新たな気泡のデータを記憶部２５に記憶させ、次回の気泡の検出からこの新たな気泡の検出を行なう構成としてもよい。また、検出する気泡の状態はいつも同じではない。そのため、気泡検出の際、複数回の測定を行い、得られた複数の第２の電気信号２４の平均を求めて、すなわち第２の電気信号２４の各時間での電圧レベルの平均値を求めて、この平均値が示す時間変化を新たな第２の電気信号２４として、上述した演算を行う構成としてもよい。このようにすれば、気泡の存在の有無、気泡の形状の検出を行なう際の検出精度を向上することができる。
【００２５】
ところで、気泡検出装置１００では、例えば船舶４０の航行時において船舶４０の船底の船首部（前部）において気泡が発生し、この気泡には気泡検出装置１００が検出する気泡に含まれるため、気泡発生装置５０が発生する気泡だけを検出することができない。すなわち、気泡発生装置５０が発生する気泡を、より精度よく検出することが望ましい。以下では、気泡発生装置５０が発生する気泡を、より精度よく検出することができる気泡検出装置２００について説明する。なお、ここでは、気泡検出装置２００を船舶に配置する例について説明するが、気泡検出装置２００は船舶に限定して用いられるものではない。本願発明の技術的範囲は、特許請求の範囲の記載に基づいて定められる。
【００２６】
図７は、本実施形態の気泡検出装置２００が一例として配置される船舶を、船底側からみた図である。なお、図７において、図１と同じ部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。
振動子１０（第１の振動子）は、船舶４０の船底において、気泡発生装置５０と船舶の後側との間に設けられる。振動子１０は、気泡検出装置２００（図７において不図示）の一部を構成し、気泡に対して超音波を出力するとともに、気泡から反射される超音波が入力される。
また、振動子１５（第２の振動子）は、振動子１０（第１の振動子）に対して気泡発生装置５０と反対側に、すなわち気泡発生装置５０を挟んで互いに反対側に配置される。振動子１５は、振動子１０と同一の構成でよく、気泡に対して超音波を出力するとともに、気泡から反射される超音波が入力される。
以下、振動子１０、振動子１５、及び気泡発生装置５０を含んで構成される気泡検出装置２００について図面を参照しつつ詳述する。
【００２７】
図８は、気泡検出装置２００の構成を示すブロック図である。なお、図８において、図２と同じ部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。気泡検出装置２００は、図２に示す気泡検出装置１００の制御装置２０に替えて制御装置２０ａを、また、制御装置２０に加えて、振動子１５、及び気泡発生装置５０を備えている。
また、気泡検出装置１００における制御装置２０ａは、制御部２１に替えて制御部２１ａを備えている。
制御部２１ａは、制御部２１と同様にパルス信号発生回路２２を有している。制御部２１ａは、このパルス信号発生回路２２から、所定周期のパルスである第１の電気信号２３、及び第１の電気信号３３を発生させ、第１の電気信号２３により振動子１０を、第１の電気信号３３により振動子１５を、それぞれ駆動する。
また、制御装置２０は、振動子１０から第２の電気信号２４、及び振動子１５から第３の電気信号３４がそれぞれ入力され、これら第２の電気信号２４、及び第３の電気信号３４に対して後述する処理を行い、気泡発生装置５０が発生する気泡を検出する。
【００２８】
振動子１５は、振動子１０と同様に、制御部２１ａからの第１の電気信号３３を超音波ＵＳに変換して、船舶４０の船底から水中に対して超音波ＵＳを発信する。超音波ＵＳは、水中の気泡により直接反射されるか、或いは振動子１５と気泡との間で乱反射（反射及び減衰）され、振動子１５に再び入力する。また、振動子１５は、水中から入力される超音波ＵＳを第３の電気信号３４に変換して制御部２１ａに対して出力する。
【００２９】
図９は、制御部２１ａによる気泡の存在の有無の検出を説明するための図である。
制御部２１ａには、図９に反射レベルを示す第２の電気信号２４、及び第３の電気信号３４が入力される。図９では、第２の電気信号２４、及び第３の電気信号３４の電圧レベル（反射レベル）を縦軸に、第１の電気信号２３、及び第１の電気信号３３の出力直後を時刻０として時刻０からの時間を横軸にプロットしている。
制御部２１ａは、第２の電気信号２４と第３の電気信号３４との差分を算出し、算出した差分を算出する。つまり、振動子１０が観測する気泡から、振動子１５が観測する気泡、すなわち船舶４０の船首部（前部）で発生する気泡を取り除いた（キャンセル）した気泡が、気泡発生装置５０が元々発生した気泡である。そのため、制御部２１ａが算出する差分は、気泡発生装置５０が発生した気泡に対して超音波ＵＳを発信したときの反射レベルに相当する。従って、この差分を、上述した気泡検出装置１００の制御装置２０における制御部２１と同様に処理すれば、気泡発生装置５０が発生する気泡のみの検出を行うことができる。
つまり、気泡検出装置１００が第２の電気信号２４に対して行った処理を、第２の電気信号２４と第３の電気信号３４との差分に対して行なうことで、気泡検出装置１００に関して説明した、気泡の存在の有無、気泡の形状を検出することができる。
【００３０】
このように、本発明の気泡検出装置２００は、所定周期のパルスである第１の電気信号２３を超音波に変換して、変換後の超音波を測定対象である気泡に対して送信し、当該気泡からの反射波を受信して第２の電気信号２４に変換する振動子１０（第１の振動子）と、気泡を発生する気泡発生装置５０と、振動子１０に対して気泡発生装置５０と反対側に配置され、第１の電気信号３３を超音波に変換して、変換後の超音波を測定対象である気泡に対して送信し、当該気泡からの反射波を受信して第３の電気信号３４に変換する振動子１５（第２の振動子）と、第１の電気信号２３、及び第１の電気信号３３を生成して振動子１０、及び振動子１５を駆動するとともに、第２の電気信号２４、及び第３の電気信号３４を処理する制御装置と、を備えた気泡検出装置である。また、制御装置２０ａは、第２の電気信号２４と第３の電気信号３４との差分を算出し、算出した差分を所定時間積分して積分値を算出し、当該積分値と予め設定された閾値との差分に応じて、前記気泡の存在の有無を検出することを特徴とする。
【００３１】
本発明によれば、振動子１０、振動子１５、及び気泡発生装置５０とともに気泡検出装置２００を構成する制御装置２０ａを水中に配置する必要はないため、定期的な交換を行なう必要がなくなる。また、振動子１０、及び振動子１５は走行中などの気泡発生時は振動しているため、海水中に静止状態で置かれる期間が少なく、生物が付着する可能性が低いため、交換、クリーニングなどの定期的な作業は発生しにくい。そのため、従来に比べて、気泡を検出するためのコストを削減できる。また、制御部２１ａが第２の電気信号２４と第３の電気信号３４との差分の積分値を予め設定された閾値と比較するので、画像処理等の複雑な信号処理を必要とせず、気泡の存在の有無を簡単に検出することが可能な気泡検出装置２００を新たに提供できる。
【００３２】
また、気泡検出装置２００の振動子のうち振動子１５（第２の振動子）を、船舶４０の船底の船首部と気泡発生装置５０との間に配置すれば、振動子１５は船首部で航行時に発生する気泡から反射または乱反射する超音波を第３の電気信号３４に変換する。一方、振動子１０（第１の振動子）は、船首部で航行時に発生する気泡と気泡発生装置５０が発生する気泡とから反射または乱反射する超音波を第２の電気信号２４に変換する。制御装置２０ａは、この第２の電気信号２４と第３の電気信号３４との差分に基づいて、気泡の存在の有無を検出する。これにより、船舶４０の航行時に発生する気泡の影響をキャンセルできるので、気泡発生装置５０が発生する気泡を検出する際の検出精度を向上できる。
【００３３】
また、気泡検出装置２００において、制御装置２０ａは、気泡が存在すると検出した場合、さらに、所定時間（時刻Ｔ１〜Ｔ２）における少なくとも１つの時刻（時刻Ｔ１、Ｔ２）における算出した差分のレベル、及び時間微分と、予め設定された信号のレベル、及び予め設定された時間微分（記憶部２５に記憶される）とを比較し、比較結果に基づいて前記気泡の形状を検出することを特徴とする。
この構成によれば、気泡の存在の有無だけでなく、気泡の形状も検出することが可能な気泡検出装置２００を新たに提供できる。
【００３４】
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の変更等も含まれる。
例えば、上記実施形態の説明では、振動子１０を船舶４０の船底に１個設ける構成について説明したが、振動子１０を異なる位置に複数個配置する構成としてもよい。この場合、１つの制御装置２０ａが、振動子１０から入力される第２の電気信号２４各々を個別に処理して、各振動子１０が設けられた位置における気泡の存在の有無、及び気泡の形状を検出する構成としてよい。また、このように得られた各振動子１０での気泡の検出結果に差がある場合、気泡発生装置５０が発生する気泡の形状を変更するようにしてもよい。例えば、振動子１０を、船舶４０の船底に、船首から船尾への中心線に対して同じ距離に位置するように２個配置したとする。船舶４０が直進している場合、船舶４０の燃費などの推進効率を考えると、左右の振動子１０で同じ形状の気泡が検出されることが望ましい。そこで、左右の振動子１０で同じ形状の気泡が検出されない場合、気泡発生装置５０が発生する気泡の量を左右で異なるものとし、左右の振動子１０で検出する気泡の形状が同じになるように制御し、船舶４０の推進効率を向上する構成としてもよい。
【００３５】
また、振動子１５についても船舶４０の船底に１個設ける構成について説明したが、振動子１５を、気泡発生装置５０と船首との間、すなわち気泡発生装置５０に対して振動子１０とは反対側の異なる位置に複数個配置する構成としてもよい。そして、これら複数個の振動子１５での検出結果に差がある場合、制御装置２０ａは、得られた複数の第３の電気信号３４の平均を求めて、すなわち第３の電気信号３４の各時間での電圧レベルの平均値を求めて、この平均値が示す時間変化を新たな第３の電気信号３４として、上述した演算を行う構成としてもよい。このようにすれば、気泡の存在の有無、気泡の形状の検出を行なう際の検出精度を向上することができる。
【００３６】
また、上述した実施形態では、振動子１５（第２の振動子）は、振動子１０（第１の振動子）とは異なる振動子であって、振動子１０に対して気泡発生装置５０と反対側に配置される例について説明した。しかしながら、制御部２１ａに対して振動子１５から第３の電気信号（基準データ）が入力される構成ではなく、振動子１０から第３の電気信号が入力される構成としてもよい。つまり、上記実施形態では、気泡発生装置５０のみが発生する気泡を精度よく検出するため、振動子１５を設けて、制御部２１aに対して振動子１５からの第３の電気信号が入力され、振動子１０から第２の電気信号が入力され、これらの電気信号の差分を求める構成とした。この第３の電気信号は、気泡発生装置５０が発生する気泡以外の気泡（例えば船首で発生する気泡）に対応して発生する信号である。そのため、振動子１５を設けず、気泡発生装置５０が気泡を発生していない状態で、振動子１０から第３の電気信号が制御部に対して入力される構成としてもよい。そして、制御部は、この第３の電気信号を記憶しておき、気泡発生装置５０が気泡を発生する状態で、振動子１０から入力される第２の電気信号との差分を計算する構成としてもよい。図９を参照して説明すると、この構成では、振動子１５で測定した波形（第３の電気信号の波形）は、振動子１０が、気泡発生装置５０が気泡を発生していない状態で測定した波形、つまり、船首等からの気泡を測定する波形（基準データ）となる。また、図９に示す振動子１０で測定した波形（第２の電気信号の波形）は、振動子１０が、気泡発生装置５０が気泡を発生している状態で測定した波形、つまり、気泡発生装置５０が発生している気泡のみならず船首等からの気泡を含む状態で測定した波形になる。よって、第３の電気信号と第２の電気信号との差分からは、上記基準データ分がキャンセルされることになり、上述した実施形態と同様に、船首等で発生する気泡の影響を受けずに、気泡発生装置５０が実際に発生する気泡のみを精度よく検出することが可能となる。
【符号の説明】
【００３７】
１０，１５…振動子、２０，２０ａ…制御装置、２１，２１ａ…制御部、２２…パルス信号発生回路、２３，３３…第１の電気信号、２４…第２の電気信号、３４…第３の電気信号、２５…記憶部、４０…船舶、５０…気泡発生装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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