(57)【要約】【課題】  特許文献１では、圧縮機などに大きな動力エネルギーを消費することを既に前提としている。更に特許文献２においても、空気を水通路内に送入する際には、やはり大きな動力エネルギーを必要としている。それ故に本発明は極力動力エネルギーを節約し空気を水に注入し、更には小さな気泡にして船底から排出するかを課題とする。【解決手段】  本発明の船体摩擦低減装置として、船体の内部に設けられる円筒と、前記円筒の一端部は空気パイプの空気送入口に接続され、他端部は船底船外に開口されている排出口につながり、船外に開口された取水口からの水通路と前記円筒は、前記空気送入口の一端部側に、接線方向に接合されていることを特徴とし、前記取水口と前記排出口は、前記円筒を通り、一本の水通路を形成し、更には前記水通路と前記空気通路とは前記円筒内にて合流し、前記排出口から水と空気を放出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
船体の内部に設けられる円筒と、前記円筒の一端部は大気に開口された空気通路の空気送入口に接続され、他端部は船底船外に開口されている排出口につながり、船外に開口された取水口からの水通路と前記円筒は、前記空気送入口の一端部側に、接線方向に接合されていることを特徴とし、前記取水口と前記排出口は、前記円筒を通り、一本の水通路を形成し、更には前記水通路と前記空気通路とは前記円筒内にて合流し、前記排出口から水と空気を放出する船体摩擦抵抗低減装置。
【請求項２】
前記円筒であって、接線方向に接続されている水通路が複数あることを特徴とする船体摩擦抵抗低減装置。
【請求項３】
前記請求項１または２のいずれかの船体摩擦抵抗低減装置であって、前記円筒の下流出口近傍に気泡剪断部材を設けていることを特徴とする船体摩擦抵抗低減装置。
【請求項４】
請求項１、２または３のいずれかの船体摩擦抵抗低減装置を備えた船舶。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】    本発明は船体表面と水との境界面に空気を介在させることにより、摩擦抵抗の低減を図る船体摩擦抵抗低減装置、及び船舶に関するものである。
【背景技術】
【０００２】    現在、知られている船舶の省エネルギー技術として、強力な動力コンプレッサーやブロワ、更にはエンジンの過給機からの加圧空気を用いて空気を船底に送り込み、気泡で水面下の船体を覆い、船体表面と水との境界面に空気を介在させることで、摩擦抵抗の低減を図っている。【０００３】    特許文献１の示す技術では、船体と水との間に生じる摩擦抵抗の低減を図るために、空気を水面下へ圧送する手段としてコンプレッサーやブロワ等の圧縮機や、エンジンの過給機からの圧縮空気を、如何に効率よく調整し、異なる圧縮空気供給源を管理するかに注力している。【０００４】特許文献２の示す技術では、船舶の航行時に、船首の開口から水を取り込み、船底の開口から外部に水を排出する水通路を備え、前記水通路に圧縮機を用いて空気を圧入している。
【先行技術文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１６−１９３６４２号広報
【特許文献２】特開２０１５−１６３４９２号広報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】    しかしながら船舶の省エネルギーを求める技術として、特許文献１では、圧縮機などに大きな動力エネルギーを消費することを既に前提としている。更に特許文献２においても、空気を水通路内に送入する際には、やはり大きな動力エネルギーを必要としている。それ故に本発明は極力投入エネルギーを節約し、空気を水に効率よく取り込み、船底から排出することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】    本発明の船体摩擦低減装置として、船体の内部に設けられる円筒と、前記円筒の一端部は大気に開口された空気通路の空気送入口に接続され、他端部は船底船外に開口されている排出口につながり、船外に開口された取水口からの水通路と前記円筒は、前記空気送入口の一端部側に、接線方向に接合されていることを特徴とし、前記取水口と前記排出口は、前記円筒を通り、一本の水通路を形成し、更には前記水通路と前記空気通路とは前記円筒内にて合流し、前記排出口から水と空気を放出する。【０００８】    前記円筒であって、接線方向に接続されている水通路が複数あることを特徴とする。【０００９】    次に、前記円筒の下流出口近傍に気泡剪断部材を設けていることを特徴とする。【００１０】    以上のいずれかの船体摩擦抵抗低減装置を備えた船舶を提供する。
【発明の効果】
【００１１】    船舶船体にかかる摩擦抵抗の低減に、空気を介在させる方法は古くから知られている。しかし、空気を水中の船底近傍に供給するために消耗されるエネルギーも同時に低減させる必要があった。しかし、本発明を用いることで、例えば動力ポンプを用いて船外から水を取り入れたり、または船舶が航行を始めることにより生じる相対的な水の流れを船首近傍の開口部から水を取り入れて円筒内に渦をつくり、その渦の中心部に負圧が生成されることで、大気から空気は吸い込まれる。動力エネルギーを圧縮性の空気に使うよりも、動力効果が良い、非圧縮性の水に対して使うことでエネルギー損失が低減し、更に負圧を生成することで空気圧縮機の動力を大きく節約し、空気を船底近傍に放出することが可能となり、船体の摩擦抵抗低減がなされ、船舶からのＣＯ２排出量低減に寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】請求項１の船体摩擦抵抗低減装置である円筒の一例を示す概念図で、（ａ）は上から見下ろした図で、（ｂ）は側面から見た概念図。
【図２】請求項２の船体摩擦抵抗低減装置で、円筒に対して、接線方向に接続されている水通路が複数ある一例を示す概念図。
【図３】請求項１および２の本発明の船体摩擦抵抗低減装置を備える一概念図で、船底にて２台のポンプを用いて水を利用し、負圧を生成する船体摩擦抵抗低減装置の概念図。
【図４】本発明の船体摩擦抵抗低減装置を備える一船舶の概念図で、船底から水を取り入れて円筒内で負圧を生成し、ブロワの動力エネルギーを、エネルギー効率の良いポンプを用いて補助する船舶の概念図。
【図５】請求項３の本発明の船体摩擦抵抗低減装置で、円筒の下流出口近傍に気泡剪断部材を設けて、渦の中心部に生成される空気柱を剪断し、気泡を下流に放出する概念図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】    以下、本発明の船体摩擦抵抗低減装置、及びそれを用いる船舶を図に基づき説明する。
図１は請求項１の発明の第１実施形態の一例を示す。図１ａは第１実施形態を上から見た概念図で、例えば、船首近傍に開口されている図示されていない取水口６からの水通路２は、円筒１と、接線方向に接続され、水通路２からの流水は円筒１内にて勢いよく旋回することで、渦４の中央部に大きな負圧が生成される。
【００１４】    図１ｂは第１実施形態を側面から見た概念図で、円筒１の上部に空気通路３が接続されて、空気送入口３１が円筒１の中にて開口している。一方、円筒１の下部には図示されていない船外に開口している排水口７につながる。また図示されていない船外に開口された取水口６から水が流れ込む水通路２と、円筒１は、空気送入口３１が接続されている近くで、接線方向に接続されている。水通路２からの流水は円筒１を通り、例えば船底に開口された排出口７につながる一本の水通路２を形成し、空気通路３は円筒１で水通路２と合流し、排出口７につながっている。
【００１５】    以上の如く形成されており、円筒１内に勢いよく流れ込む水は、急に方向を変えられて旋回するために、運動エネルギーの方向は外向きの遠心方向へと向かい、渦４の中心部の圧力は下がる。空気送入口３１のすぐ前に大きな負圧が形成されるために、水は空気通路３内に押し入ることなく、逆に空気通路３からの空気を吸引し、共に下方に向かい、排出口７の外へ放出される。
【００１６】    図２は第２実施形態で、円筒１に対して、接線方向に接続されている水通路２が複数ある一例を示す概念図で、円筒１内に噴射する水通路２は口を狭め、ノズル形状にしても良い。１本の水通路からの噴射よりも、更に大きな力で渦４をつくり、大きな負圧領域を生成することが出来る。
【００１７】    第１実施形態も第２実施形態にても、空気送入口３１の前に渦４を発生させることで、大きな負圧を生成し、大きな圧力を掛けることなく流水の中に空気を挿入することができる。
【００１８】    図３は第２実施形態の船体摩擦抵抗低減装置を搭載し、船首近傍船底の二か所の取水口６からポンプ５を用いて取水し、接線方向から勢いよく円筒１内に向かって水を噴射し、渦４を生成することで、渦４の中心部の負圧領域に空気柱８が形成され、前記空気柱８の最下部が円筒１の最下部の排出口７まで至るように大きな負圧を生成すると、大きな圧力抵抗を生じることなく、空気は空気通路３から空気供給口３１を通り、円筒１内に生成された空気柱８を通り抜けて、船外へ放出することができる。
【００１９】    図４は第１実施形態の船体摩擦抵抗低減装置を搭載し、船首近傍船底の取水口６からポンプ５を用いて取水し、円筒１内へ接線方向から水を噴射し、渦４を発生させ、負圧領域を作り、ブロワ１０から空気通路３を通して圧入される空気を吸い込み、直ぐに排出口７から船外へ排出し、排出された空気は船外の水の流れにより細かい空気の泡へと剪断される。
【００２０】    図５は船底にある図示されていない取水口６から、同じく図示されていないポンプ５を用いて船外の水を円筒１に接線方向から噴射し、渦４を生成するが、空気通路３からの空気は、空気送入口３１から吸引されて空気柱８を生成し、排出口７近くの空気剪断部材１１にて空気柱８は剪断され、例えば、図示されていない気水混合チャンバー等の広い水域内に気泡を放出することができる。気泡剪断部材１１としては多孔板や格子等があるが、これらに限らず、空気柱８や大きな気泡を剪断するものであれば利用できる。
【００２１】    船体摩擦抵抗低減装置に関し実施例を上記に幾つか述べたが、船舶の用途、規模等に合った最適な設計をするとは述べるまでもない。
【記号の説明】
【００２２】１        円筒
２        水通路
３        空気通路
３１      空気送入口
４        渦
５        ポンプ
６        取水口
７        排水口
８        空気柱
９        船底
１０      ブロワ
１１      気泡剪断部材
【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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