(57)【要約】【課題】  流動抵抗の減少効果を安定して維持することができる流動抵抗低減装置及び流動抵抗低減方法を提供する。【解決手段】  流体２の圧力に応じた圧力の空気を多孔板４の孔６に保持させ、流体２の表面張力と空気の圧力をバランスさて孔６から空気が噴出しない状態で空気層７を形成し、流体２中への空気の吸収に対して経時的に安定した空気層７を形成して流体２と空気との界面に安定したすべり層を形成し、流動抵抗を安定して低減する。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液相の流体が流れる流路の該流体との接触面に多数の小孔が設けられた多孔板を設け、前記多孔板の反流路側に気体室を形成し、前記気体室から供給される前記流体の圧力に応じた圧力の気体を前記小孔に保持させる気体圧送手段を設けたことを特徴とする流動抵抗低減装置。
【請求項２】
前記気体室が複数の気体室に区画され、前記複数の気体室毎に対応する前記流体の圧力に応じた圧力の気体を前記多孔板に保持させるように前記それぞれの気体室に気体を個別に圧送する気体圧送手段を設けたことを特徴とする流動抵抗低減装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２のいずれか一項に記載の流動抵抗低減装置において、
前記気体圧送手段は、
流路の上流側及び下流側の流体の圧力を検出する圧力検出手段と、
前記圧力検出手段の検出情報に応じて流体の圧力を導出する圧力導出手段と、
前記気体層形成部材に保持させる気体が所定圧力となるように所望圧力に制御した気体を前記気体層形成部材に供給する気体供給手段と、
前記圧力導出手段により導出された圧力に応じて前記気体供給手段の所望圧力を制御する制御手段と
から構成されることを特徴とする流動抵抗低減装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の流動抵抗低減装置において、
前記気体圧送手段は、
前記流体の圧力に応じた一定圧力の気体を前記多孔板に保持させる
ことを特徴とする流動抵抗低減装置。
【請求項５】
液相の流体が流れる流路の該流体との接触面に多数の小孔が設けられた発泡体もしくは網状体を設け、前記発泡体もしくは網状体の反流路側に気体室を形成し、前記気体室から供給される前記流体の圧力に応じた圧力の気体を前記小孔に保持させる気体圧送手段を設けたことを特徴とする流動抵抗低減装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の流動抵抗低減装置において、
前記多孔板の前記流体との接触面に液体に対して撥水性を有する撥水剤をコーティングした
ことを特徴とする流動抵抗低減装置。
【請求項７】
請求項５に記載の流動抵抗低減装置において、
前記発泡体もしくは網状体の前記流体との接触面に対して撥水性を有する撥水剤をコーティングした
ことを特徴とする流動抵抗低減装置。
【請求項８】
液相の流体が流れる流路の前記流体との接触面に設けられた多数の小孔が設けられた多孔板の前記小孔に、前記流体の圧力に応じた圧力の気体を、前記多孔板の反流路側から供給して保持させ、前記気体と前記流体とを接触させて前記流体の流動抵抗を低減することを特徴とする流動抵抗低減方法。
【請求項９】
液相の流体が流れる流路の前記流体の圧力を計測し、計測した圧力に応じた圧力の気体を前記流路の前記流体との接触面に設けられた多数の小孔が設けられた多孔板の前記小孔に、前記多孔板の反流路側から供給して保持させ、圧力が調整された前記気体と前記流体とを接触させて前記流体の流動抵抗を低減することを特徴とする流動抵抗低減方法。
【請求項１０】
液相の流体が流れる流路の前記流体の圧力を複数箇所で計測し、計測した圧力に応じた圧力の気体を計測箇所の途中で前記流路の前記流体との接触面に設けられた多数の小孔が設けられた多孔板の前記小孔に、前記多孔板の反流路側から供給して保持させ、圧力が調整された前記気体と前記流体とを接触させて前記流体の流動抵抗を低減することを特徴とする流動抵抗低減方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の流動抵抗低減方法において、
計測した圧力と、計測点間の距離と、計測点から前記流体の流出点の間の距離と、前記流体の表面張力と、前記流体の保持開口の寸法とに基づいて前記気体の圧力を求め、
前記流体の圧力と前記気体の保持圧力とが流路の長手方向の位置に拘らず平衡に保たれるようにした
ことを特徴とする流動抵抗低減方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流路における液相の流体の流動抵抗を低減する流動抵抗低減装置及び流動抵抗低減方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、配管内を流れる流体の流動抵抗の低減や、船体表面の流体の流動抵抗の低減は、輸送エネルギーの消費量を低減させるために重要なことである。流体の流動抵抗は流体の粘性により流路表面と流体との間に発生する速度勾配に起因して発生するため、流路表面で発生する速度勾配を減少させることにより流体の流動抵抗を低減させることができる。
【０００３】
流体の流動抵抗を低減させる従来の技術として、流路の表面に微細なくぼみ（凹部）を形成し、くぼみの部分に空気層を付着させて保持することが考えられている（非特許文献１参照）。流路のくぼみの内部に空気（気体）が保持されることにより固体と気体の複合面が形成され、気液境界（流路面）で流体のすべりが生じる。これにより、流体の流動抵抗が低減される。
【０００４】
また、流体の流動抵抗を低減させる従来の技術として、流路の表面に撥水塗料を塗布したりテフロン（登録商標）等の撥水剤をコーティングすることが考えられている（非特許文献２）。流路の表面に撥水性をもたせることで、撥水面上で固体分子と液体分子の相互作用が小さくなり、固体壁（流路面）で流体のすべりが生じる。これにより、流体の流動抵抗が低減される。
【０００５】
【非特許文献１】日本機械学会論文集Vol.６６,No.６４４（２０００−４）
【非特許文献２】日本機械学会論文集Vol.６６,No.６５０（２０００−１０）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来のくぼみの部分に空気層を付着させる技術では、くぼみの部分に保持された空気層は流体（液相、水等）に吸収されるため、時間の経過と共に空気層は減少して流動抵抗の低減効果が低下してしまう。また、従来の流路の表面に撥水性をもたせる技術では、表面の汚れなどにより撥水性能が低下してこれに伴い流動抵抗の低減効果が低下してしまう。
【０００７】
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、流動抵抗の減少効果を安定して維持することができる流動抵抗低減装置及び流動抵抗低減方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための請求項１に係る本発明の流動抵抗低減装置は、
液相の流体が流れる流路の該流体との接触面に多数の小孔が設けられた多孔板を設け、前記多孔板の反流路側に気体室を形成し、前記気体室から供給される前記流体の圧力に応じた圧力の気体を前記小孔に保持させる気体圧送手段を設けたことを特徴とする。
【０００９】
上記目的を達成するための請求項２に係る本発明の流動抵抗低減装置は、
前記気体室が複数の気体室に区画され、前記複数の気体室毎に対応する前記流体の圧力に応じた圧力の気体を前記多孔板に保持させるように前記それぞれの気体室に気体を個別に圧送する気体圧送手段を設けたことを特徴とする。
【００１０】
そして、請求項３に係る本発明は、
請求項１または請求項２のいずれか一項に記載の流動抵抗低減装置において、
前記気体圧送手段は、
流路の上流側及び下流側の流体の圧力を検出する圧力検出手段と、
前記圧力検出手段の検出情報に応じて流体の圧力を導出する圧力導出手段と、
前記気体層形成部材に保持させる気体が所定圧力となるように所望圧力に制御した気体を前記気体層形成部材に供給する気体供給手段と、
前記圧力導出手段により導出された圧力に応じて前記気体供給手段の所望圧力を制御する制御手段と
から構成されることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項４に係る本発明は、
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の流動抵抗低減装置において、
前記気体圧送手段は、
前記流体の圧力に応じた一定圧力の気体を前記多孔板に保持させる
ことを特徴とする。
【００１２】
上記目的を達成するための請求項５に係る本発明の流動抵抗低減装置は、
液相の流体が流れる流路の該流体との接触面に多数の小孔が設けられた発泡体もしくは網状体を設け、前記発泡体もしくは網状体の反流路側に気体室を形成し、前記気体室から供給される前記流体の圧力に応じた圧力の気体を前記小孔に保持させる気体圧送手段を設けたことを特徴とする。
【００１３】
そして、請求項６に係る本発明は、
請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の流動抵抗低減装置において、
前記多孔板の前記流体との接触面に液体に対して撥水性を有する撥水剤をコーティングした
ことを特徴とする。
【００１４】
また、請求項７に係る本発明は、
請求項５に記載の流動抵抗低減装置において、
前記発泡体もしくは網状体の前記流体との接触面に対して撥水性を有する撥水剤をコーティングした
ことを特徴とする。
【００１５】
上記目的を達成するための請求項８に係る本発明の流動抵抗低減方法は、
液相の流体が流れる流路の前記流体との接触面に設けられた多数の小孔が設けられた多孔板の前記小孔に、前記流体の圧力に応じた圧力の気体を、前記多孔板の反流路側から供給して保持させ、前記気体と前記流体とを接触させて前記流体の流動抵抗を低減することを特徴とする。
【００１６】
上記目的を達成するための請求項９に係る本発明の流動抵抗低減方法は、
液相の流体が流れる流路の前記流体の圧力を計測し、計測した圧力に応じた圧力の気体を前記流路の前記流体との接触面に設けられた多数の小孔が設けられた多孔板の前記小孔に、前記多孔板の反流路側から供給して保持させ、圧力が調整された前記気体と前記流体とを接触させて前記流体の流動抵抗を低減することを特徴とする。
【００１７】
上記目的を達成するための請求項１０に係る本発明の流動抵抗低減方法は、
液相の流体が流れる流路の前記流体の圧力を複数箇所で計測し、計測した圧力に応じた圧力の気体を計測箇所の途中で前記流路の前記流体との接触面に設けられた多数の小孔が設けられた多孔板の前記小孔に、前記多孔板の反流路側から供給して保持させ、圧力が調整された前記気体と前記流体とを接触させて前記流体の流動抵抗を低減することを特徴とする。
【００１８】
そして、請求項１１に係る本発明は、
請求項１０に記載の流動抵抗低減方法において、
計測した圧力と、計測点間の距離と、計測点から前記流体の流出点の間の距離と、前記流体の表面張力と、前記流体の保持開口の寸法とに基づいて前記気体の圧力を求め、
前記流体の圧力と前記気体の保持圧力とが流路の長手方向の位置に拘らず平衡に保たれるようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１の本発明では、液相の流体が流れる流路の該流体との接触面に多数の小孔が設けられた多孔板を設け、前記多孔板の反流路側に気体室を形成し、前記気体室から供給される前記流体の圧力に応じた圧力の気体を前記気体層形成部材に保持させる気体圧送手段を設けたので、圧力の変動に対して安定した気体層を形成することができ、流体中への気体の吸収に対して経時的に安定した気体層を形成することができる。この結果、流体と気体との界面に安定したすべり層が形成され、流動抵抗を安定して低減することが可能になる。
【００２０】
請求項２の本発明では、前記気体室が複数の気体室に区画され、前記複数の気体室毎に対応する前記流体の圧力に応じた圧力の気体を前記多孔板に保持させるように前記それぞれの気体室に気体を個別に圧送する気体圧送手段を設けたので、流体の流路に沿った圧力の変動に対して安定した気体層を均一に形成することができ、流体中への気体の吸収に対して経時的に安定した均一の気体層を形成することができる。この結果、流体と気体との界面に安定したすべり層が形成され、流動抵抗を安定して低減することが可能になる。
【００２１】
請求項３の本発明では、請求項１または請求項２のいずれか一項に記載の流動抵抗低減装置において、前記気体圧送手段は、流路の上流側及び下流側の流体の圧力を検出する圧力検出手段と、前記圧力検出手段の検出情報に応じて流体の圧力を導出する圧力導出手段と、前記気体層形成部材に保持させる気体が所定圧力となるように所望圧力に制御した気体を前記気体層形成部材に供給する気体供給手段と、前記圧力導出手段により導出された圧力に応じて前記気体供給手段の所望圧力を制御する制御手段とから構成されるので、圧力検出手段で圧力を検出することで、流体の流路に沿った圧力の変動に対して安定した気体層を均一に形成することができ、流体中への気体の吸収に対して経時的に安定した均一の気体層を形成することができる。この結果、流体と気体との界面に安定したすべり層が形成され、流動抵抗を安定して低減することが可能になる。
【００２２】
請求項４の本発明では、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の流動抵抗低減装置において、前記気体圧送手段は、前記流体の圧力に応じた一定圧力の気体を前記多孔板に保持させるので、簡単な制御で流動抵抗を安定して低減することが可能になる。
【００２３】
請求項５の本発明では、液相の流体が流れる流路の該流体との接触面に多数の小孔が設けられた発泡体もしくは網状体を設け、前記発泡体もしくは網状体の反流路側に気体室を形成し、前記気体室から供給される前記流体の圧力に応じた圧力の気体を前記小孔に保持させる気体圧送手段を設けたので、圧力の変動に対して安定した気体層を均一に形成することができ、流体中への気体の吸収に対して経時的に安定した均一の気体層を形成することができる。この結果、流体と気体との界面に安定したすべり層が形成され、流動抵抗を安定して低減することが可能になる。
【００２４】
請求項６の本発明では、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の流動抵抗低減装置において、前記多孔板の前記流体との接触面に液体に対して撥水性を有する撥水剤をコーティングしたので、更に安定した気体層を形成することができる。
【００２５】
請求項７の本発明では、請求項５に記載の流動低減装置において、前記発泡体もしくは網状体の前記流体との接触面に対して撥水性を有する撥水剤をコーティングしたので、更に安定した気体層を形成することができる。
【００２６】
請求項８の本発明では、液相の流体が流れる流路の前記流体との接触面に設けられた多数の小孔が設けられた多孔板の前記小孔に、前記流体の圧力に応じた圧力の気体を、前記多孔板の反流路側から供給して保持させ、前記気体と前記流体とを接触させて前記流体の流動抵抗を低減するようにしたので、圧力の変動に対して安定した気体層を形成することができ、流体中への気体の吸収に対して経時的に安定した気体層を形成することができる。この結果、流体と気体との界面に安定したすべり層が形成され、流動抵抗を安定して低減することが可能になる。
【００２７】
請求項９の本発明では、液相の流体が流れる流路の前記流体の圧力を計測し、計測した圧力に応じた圧力の気体を前記流路の前記流体との接触面に設けられた多数の小孔が設けられた多孔板の前記小孔に、前記多孔板の反流路側から供給して保持させ、圧力が調整された前記気体と前記流体とを接触させて前記流体の流動抵抗を低減するようにしたので、圧力の変動に対して安定した気体層を均一に形成することができ、流体中への気体の吸収に対して経時的に安定した均一の気体層を形成することができる。この結果、流体と気体との界面に安定したすべり層が形成され、流動抵抗を安定して低減することが可能になる。
【００２８】
請求項１０の本発明では、液相の流体が流れる流路の前記流体の圧力を複数箇所で計測し、計測した圧力に応じた圧力の気体を計測箇所の途中で前記流路の前記流体との接触面に設けられた多数の小孔が設けられた多孔板の前記小孔に、前記多孔板の反流路側から供給して保持させ、圧力が調整された前記気体と前記流体とを接触させて前記流体の流動抵抗を低減するようにしたので、流体の流路に沿った圧力の変動に対して安定した気体層を均一に形成することができ、流体中への気体の吸収に対して経時的に安定した均一の気体層を形成することができる。この結果、流体と気体との界面に安定したすべり層が形成され、流動抵抗を安定して低減することが可能になる。
【００２９】
請求項１１の本発明では、請求項１０に記載の流動抵抗低減方法において、計測した圧力と、計測点間の距離と、計測点から前記流体の流出点の間の距離と、前記流体の表面張力と、前記流体の保持開口の寸法とに基づいて前記気体の圧力を求め、前記流体の圧力と前記気体の保持圧力とが流路の長手方向の位置に拘らず平衡に保たれるようにした簡単な制御で流動抵抗を安定して低減することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
図１には本発明の一実施形態例に係る流動抵抗低減方法を矩形管に適用して実施する流動抵抗低減装置の概略構成、図２には流路の要部断面、図３には図２中のIII矢視状況、図４には気体層形成部材の他の例を説明する断面を示してある。
【００３１】
図１、図２に示すように、矩形断面の配管（矩形配管）１には水等の流体２が、例えば、図示しない給水ポンプ等の圧送手段により送られる。矩形配管１の底面には矩形配管の長手方向（流路の長手方向）に仕切壁５で分割された（図には３箇所を示してある）気体室としての空気室３が形成され、空気室３の上面（流体２との接触面である流路の壁面）は気体層形成部材としての多孔板４が設けられている。つまり、多孔板４の反流路側に流路の長手方向に分割された複数の空気室３が形成されている。
【００３２】
尚、図示例では、空気室３を底面に設けたが、側壁部及び天井部に空気室を設け（矩形配管１の全周）、流路の壁面となる部位を多孔板４で構成することも可能である。
【００３３】
図３に示すように、多孔板４には多数の円形の孔６が、例えば、エッチングにより形成されている。孔６の開口部と流体２との界面に発生する表面張力による空気層の保持力は孔６の径に反比例するため、孔６の径が大きくなるほど空気層の形成が困難になる。
【００３４】
このため、孔６の径は、１０μ乃至５ｍｍに設定されている。孔６の径が１０μを下回ると加工が困難になり、孔６の径が５ｍｍを超えると気体の気泡の保持が困難になる。また、孔６の開口率は、例えば、８０％を上限として設定されている。気体層形成部材として多孔板４を設けたことにより、開口率を正確に設定することができる。
【００３５】
気体層形成部材としては、図４に示すように、内部に気泡が形成されて表面に気体がしみ出る気体流路１１を有する発泡体１２で構成することも可能である。発泡体１２としては、発泡金属、発泡セラミック、発泡プラスチック等が適用可能である。また、気体層形成部材としては、網状体を適用することも可能である。気体層形成部材として、発泡体１２もしくは網状体を適用することで、簡単な構造で気体層形成部材を構成することができる。
【００３６】
空気室３には流体２の圧力に応じて空気が供給される。これにより、流体２の圧力に応じた圧力の空気が多孔板４の孔６に保持し、流体２の表面張力と空気の圧力をバランスさせることで、孔６から空気が噴出しない状態で気体層である空気層７が形成される。流体２の表面張力と空気の圧力をバランスさせるため、それぞれの空気室３に空気を個別に圧送する気体圧送手段８が設けられている。
【００３７】
空気室３に流体２の圧力に応じた空気を供給することにより、空気層７を形成することができ、流体２中への空気の吸収に対して経時的に安定した空気層７を形成することができる。このため、流体２と空気との界面に安定したすべり層が形成され、流動抵抗を安定して低減することが可能になる。
【００３８】
多孔板４の表面及び孔６の内周（流体との接触面）には液体に対して撥水性を有する撥水剤がコーティングされている。撥水剤をコーティングしたことにより、孔６の内壁と流体２との濡れ性を低下させることができ、流体２の孔６内への浸入を抑制して凸状の空気層７を形成することができる。このため、更に安定した気体層を形成することが可能になる。
【００３９】
気体圧送手段８を説明する。図１、図２に示すように、各空気室３にはそれぞれ気体供給手段２１が接続され、多孔板４に保持する空気が所定圧力となるように、所望圧力に制御された空気が気体供給手段２１から空気室３（多孔板４）に供給される。
【００４０】
気体供給手段２１は、コンプレッサー２２、リサーブタンク２３及び圧力制御弁２４で構成され、コンプレッサー２２で圧縮された空気がリサーブタンク２３に溜められ、圧力制御弁２４の開閉制御によりリザーブタンク２３に溜められた空気が所望圧力で空気室３に供給される。
【００４１】
一方、空気室３に対応する流路の上流側の矩形配管１には圧力導出手段としての上流圧力計２６が設けられ、空気室３に対応する流路の下流側の矩形配管１には圧力導出手段としての下流圧力計２７が設けられている。上流圧力計２６及び下流圧力計２７の検出情報は圧力導出手段としての制御装置２８に入力され、上流圧力計２６で検出された流体圧力値P1と下流圧力計２７で検出された相対的に低圧の流体圧力値P2に応じて空気室３に対応した位置の流体圧力が演算（導出）される。
【００４２】
尚、空気室３に対応した位置の流体圧力の導出は、演算に限らず、予め記憶されたマップ値から求める等演算以外の手法を用いることも可能である。
【００４３】
制御装置２８で求められた流体圧力の情報に基づいて、制御装置２８からは圧力制御弁２４の開閉指令が出力される。空気室３に対応した位置の流体圧力の情報に基づいて圧力制御弁２４が開閉制御されることにより、多孔板４に保持する空気が空気室３に対応した位置の流体圧力と釣り合うように、リザーブタンク２３に溜められた空気が所望圧力で空気室３に供給される。
【００４４】
リザーブタンク２３から空気室３に送られる空気圧値PCは供給圧力計２９で検出され、供給圧力計２９で検出された空気圧値PCは制御装置２８に送られる。これにより、空気圧値PCが所望圧力となるように制御装置２８から圧力制御弁２４に開閉指令が出力され、圧力制御弁２４の開閉がフィードバック制御される。
【００４５】
所望の圧力である空気圧値PCの演算を説明する。空気圧値PCは、流体圧力値P1,P2に基づいて次式で演算される。
PC={(l-Δl)P1-ΔlP2}(K1/l)+(4γ/d)K2
式中の符号で、
lは、上流圧力計２６と下流圧力計２７の距離(圧力測定点間の距離)、
Δlは、空気供給箇所の上流圧力計２６（上流測定点）からの距離、
γは、流体２の表面張力、
dは、孔６の径、
K1,K2は、係数である。
【００４６】
これにより、空気室３に対応する流体２の圧力に応じた圧力の空気が多孔板４の孔６に保持し、流体の表面張力と空気の圧力をバランスさせることで、孔６から空気が噴出しない状態で空気層７が形成される。即ち、流体２の表面張力と空気の圧力がバランスされるように空気室３に空気が圧送される。
【００４７】
流体２中へは空気が微量づつ吸収されていくが、空気室３の圧力が一定に保たれているため、流体２側への吸収で失われた空気が空気室３に供給され、安定した空気層７が孔６の表面に保持されることになる。
【００４８】
図１に示すように、気体供給手段２１はそれぞれの空気室３毎に設けられ、図示は省略したが、上流圧力計２６、下流圧力計２７及び制御装置２８も各空気室３に対応して設けられている。
【００４９】
上述した流動抵抗低減装置では、上流圧力計２６及び下流圧力計２７で流体２の圧力を検出することで、流体２の流路に沿った圧力の変動に対して安定した空気層７を均一に形成することができ、流体２中への空気の吸収に対して経時的に安定した均一の空気層７を形成することができる。この結果、流体２と空気層７との界面に安定したすべり層が形成され、流動抵抗を安定して低減することが可能になる。
【００５０】
従って、流体２の圧力と空気の保持圧力とが流路の長手方向の位置に拘らず平衡に保たれるようにした簡単な制御で流動抵抗を安定して低減することが可能になり、流動抵抗の減少効果を安定して維持することができる流動抵抗低減装置及び流動抵抗低減方法となる。これにより、流体の圧送ポンプ等の圧送エネルギーの消費量を低減させることができ、小型の機器を適用しても所定の流量を確保することが可能になる。
【００５１】
図５に基づいて本発明の他の実施形態例を説明する。
【００５２】
図５には発明の一実施形態例に係る流動抵抗低減方法を円形管に適用して実施する流動抵抗低減装置の概略構成を示してある。尚、矩形配管に適用した図１の構成と同一部材には同一符号を付して重複する説明は省略してある。
【００５３】
図５に示すように、円形断面の配管（円形配管）３１には水等の流体２が、例えば、図示しない給水ポンプ等の圧送手段により送られる。円形配管３１の内周には円形配管３１の長手方向（流路の長手方向）に仕切壁３４で分割された（図には３箇所を示してある）気体室としての空気室３２が形成され、空気室３２の内周面（流体２との接触面である流路の壁面）は気体層形成部材である多孔板としての筒状の多孔壁３３が設けられている。つまり、多孔壁３３の反流路側に流路の長手方向に分割された複数の空気室３２が形成されている。
【００５４】
多孔壁３３には多数の円形の孔３５が、例えば、エッチングにより形成されている。孔３５の径は、図１乃至図３で示した実施形態例と同様に、１０μ乃至５ｍｍに設定されている。孔３５の径が１０μを下回ると加工が困難になり、孔３５の径が５ｍｍを超えると気体の気泡の保持が困難になる。また、孔３５の開口率は、例えば、８０％を上限として設定されている。気体層形成部材として多孔壁３３を設けたことにより、開口率を正確に設定することができる。
【００５５】
尚、図示例では、空気室３２を全周に設け、円形配管３１に流体２が充満して流れる場合を想定したが、円形配管３１の下側半分の部分に空気室３２を設け、流体２が流通する部分の流路の壁面となる部位を多孔壁３３で構成することも可能である。
【００５６】
流体２の表面張力と空気の圧力をバランスさせるため、それぞれの空気室３２に空気を個別に圧送する、図１乃至図３で示した実施形態例と同一の気体圧送手段８が設けられている。空気室３２には流体２の圧力に応じて空気が供給される。これにより、流体２の圧力に応じた圧力の空気が多孔壁３３の孔３５に保持され、流体２の表面張力と空気の圧力をバランスさせることで、孔３５から空気が噴出しない状態で気体層である空気層が形成される。
【００５７】
尚、気体圧送手段８の構成、作用は図１乃至図３で示してあるので、説明は省略してある。
【００５８】
空気室３２に流体２の圧力に応じた空気を供給することにより、空気層を形成することができ、流体２中への空気の吸収に対して経時的に安定した空気層を形成することができる。このため、流体２と空気との界面に安定したすべり層が形成され、流動抵抗を安定して低減することが可能になる。
【００５９】
図１乃至図３で示した実施形態例と同様に、多孔壁３３の表面及び孔３５の内周（流体との接触面）に、液体に対して撥水性を有する撥水剤をコーティングすることも可能である。
【００６０】
上述した流動抵抗低減装置では、図１乃至図３で示した実施形態例と同様に、流体２の流路に沿った圧力の変動に対して安定した空気層を均一に形成することができ、流体２中への空気の吸収に対して経時的に安定した均一の空気層７を形成することができる。この結果、流体２と空気層との界面に安定したすべり層が形成され、流動抵抗を安定して低減することが可能になる。
【００６１】
従って、流体２の圧力と空気の保持とが流路の長手方向の位置に拘らず平衡に保たれるようにした簡単な制御で流動抵抗を安定して低減することが可能になり、流動抵抗の減少効果を安定して維持することができる流動抵抗低減装置及び流動抵抗低減方法となる。これにより、流体の圧送ポンプ等の圧送エネルギーの消費量を低減させることができ、小型の機器を適用しても所定の流量を確保することが可能になる。
【００６２】
尚、上述した各実施形態例では、矩形配管１、円形配管３１の内壁に適用した例を挙げて説明したが、例えば、船体の外壁面に本願発明を適用することも可能である。この場合、消費量が低減される輸送エネルギーは、船舶自体の航行駆動エネルギーであり、駆動手段の小型化や、航行速度の高速化(航行効率の向上)を図ることが可能になる。
【００６３】
また、上述した各実施形態例では、流体２の圧力を検出して流体２の圧力に応じた空気を供給するようにしたが、流体２の圧力が一定の配管等の場合には、空気の供給を予め決められた一定の圧力となるように設定することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明は、流動抵抗の減少効果を安定して維持することができる流動抵抗低減装置及び流動抵抗低減方法における産業分野で利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の一実施形態例に係る流動抵抗低減方法を矩形管に適用して実施する流動抵抗低減装置の概略構成図である。
【図２】流路の要部断面図である。
【図３】図２中のIII矢視図である。
【図４】気体層形成部材の他の例を説明する断面図である。
【図５】発明の一実施形態例に係る流動抵抗低減方法を円形管に適用して実施する流動抵抗低減装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【００６６】
１  配管（矩形配管）
２  流体
３,３２  空気室
４  多孔板
５,３４  仕切壁
６,３５  孔
７  空気層
８  空気圧送手段
１１  気体流路
１２  発泡体
２１  気体供給手段
２２  コンプレッサー
２３  リザーブタンク
２４  圧力制御弁
２６  上流圧力計
２７  下流圧力計
２８  制御装置
２９  供給圧力計
３１  配管（円形配管）
３３  多孔壁
【図１】
2007026264.tif 000003
【図２】
2007026264.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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