(57)【要約】      （修正有）【課題】船の推進時における摩擦抵抗の低減効果が低下することを抑制することができ、性能維持のためのメンテナンスも容易である、船底微細気泡発生装置と、それを備えた船を提供する。【解決手段】船底微細気泡発生装置は、空気供給管10と、内部に空気導入路23、24が形成された多孔体散気筒21、22が、継ぎ手30を介して着脱自在に連結されたものである。多孔体散気筒21、22は、樹脂又はセラミックスからなる焼結体であり、抗菌性を有しているものが好ましい。空気供給管10は、空気供給源に接続される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気供給管と、
前記空気供給管と着脱自在に接続される、樹脂製又はセラミックス製からなり、内部に空気導入路が形成された多孔体散気筒を有する、
船底に取り付けて使用するための船底微細気泡発生装置。
【請求項２】
前記空気供給管と前記多孔体散気筒が、継ぎ手を介して着脱自在に連結されている、請求項１記載の船底微細気泡発生装置。
【請求項３】
前記多孔体散気筒が、板状のホルダーに着脱自在に支持された状態で空気供給管又は継ぎ手と接続されている、請求項１又は２記載の船底微細気泡発生装置。
【請求項４】
前記多孔体散気筒が、板状のホルダー及びカバーの両方に固定された支持手段により着脱自在に支持された状態で空気供給管又は継ぎ手と接続されており、
前記カバーが、船底微細気泡発生装置を船底に設置したとき、船の進行方向に向く面で、水流を受ける面が曲面を有し、船の進行方向と反対側が開放された構造のものである、請求項１又は２記載の船底微細気泡発生装置。
【請求項５】
前記多孔体散気筒が、樹脂又はセラミックスからなる焼結体である、請求項１〜４のいずれか１項記載の船底微細気泡発生装置。
【請求項６】
前記多孔体散気筒が、樹脂又はセラミックスからなる焼結体であり、少なくとも表面が抗菌性を有しているものである、請求項〜４のいずれか１項記載の船底微細気泡発生装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項記載の船底微細気泡発生装置を備えた船であって、
空気供給管が、一端側が船内にある空気供給源と接続され、他端側は船底を貫通して水中に位置するように取り付けられており、
前記空気供給管の水中側の端部が、直接又は継ぎ手を介して多孔体散気筒と接続されている、船底微細気泡発生装置を備えた船。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれか１項記載の船底微細気泡発生装置と微細気泡の流れ方向を制御するためのガイド部材を備えた船であって、
前記ガイド部材により、船の推進機関における冷却水の吸い込み口及び推進機であるプロペラ方向に微細気泡が流れて行かないように制御されている、船底微細気泡発生装置を備えた船。
【請求項９】
前記船底微細気泡発生装置が、多孔体散気筒が、船の進行方向に対して斜め方向又は垂直方向になるように取り付けられている、請求項７又は８記載の船底微細気泡発生装置を備えた船。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船の推進時における摩擦抵抗を低減するための船底微細気泡発生装置及び前記装置を備えた船に関する。
【背景技術】
【０００２】
船舶の航行時においては、船底部表面は水の摩擦抵抗を受けており、特に大型船の場合には水の摩擦抵抗が非常に大きなものとなる。このため、前記摩擦抵抗を低減する方法として、船底に気泡発生装置を設置する技術が知られている（特許文献１、２）。
【０００３】
特許文献１の発明は、船底（内部）上に設けたシーチェスト１１内の船底外板１に空気吹き出し部３が設けられ、シーチェスト１１内に空気供給口１４が位置するように空気送給パイプ１３が接続されている。シーチェスト内に供給された空気は、空気吹き出し部３から直接海水中に放出される（段落番号００１４）。なお、シーチェスト１１内は作業員が通行できるようにしていると記載されており（段落番号００１４）、非常に大がかりな装置となっている。
【０００４】
特許文献２の発明は、船底１内に設けられた気体室２（分室２ａ等）には、高圧空気室８ａと繋がる高圧気体供給管３が接続されており、船底１には気泡噴出口１ｂが設けられている。船舶の航行時には、船底１に設けられた気泡噴出口１ｂから直接気泡が放出される。
【０００５】
特許文献３の発明は、特許文献１、２の改良発明と記載されているが、船底５内部に複数のエアーチャンバ２２が形成され、エアーチャンバ２２内のフナ底５に空気噴出孔１５が形成されている点においては同じである。
【０００６】
特許文献１〜３の発明は、いずれも微小気泡の吹き出し部となる孔が直接船底に設けた構造のものであり、前記孔から直接海水中に気泡が放出されるようになっている。
しかし、このような構造のものの場合には、長期の航行中において前記孔が微生物や錆によって目詰まりしてしまい、摩擦低減効果が徐々に低下して行くという問題がある。さらに、航海ごとに船底の孔を掃除するという煩雑なメンテナンスも必要となる。
さらに特許文献１〜３の発明では、シーチェスト１１、気体室２（分室２ａ等）、エアーチャンバ２２のような空気分配用の空間が必須となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−２２７６７５号公報
【特許文献２】特開２００８−１１４７１０号公報
【特許文献３】ＷＯ２０１０／０５８６１４ Ａ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、船の推進時における摩擦抵抗の低減効果が低下することを抑制することができ、性能維持のためのメンテナンスも容易である、船底微細気泡発生装置と、それを備えた船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】
【０００９】
本発明は、課題の解決手段として、
空気供給管と、
前記空気供給管と着脱自在に接続される、樹脂製又はセラミックス製からなり、内部に空気導入路が形成された多孔体散気筒を有する、
船底に取り付けて使用するための船底微細気泡発生装置を提供する。
【００１０】
本発明は、他の課題の解決手段として、
上記の船底微細気泡発生装置を備えた船であって、
空気供給管が、一端側が船内にある空気供給源と接続され、他端側は船底を貫通して水中に位置するように取り付けられており、
前記空気供給管の水中側の端部が、直接又は継ぎ手を介して多孔体散気筒と接続されている、船底微細気泡発生装置を備えた船を提供する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の船底微細気泡発生装置を船に設置したときは、微細気泡の吹き出し部が微生物や錆で目詰まりするという問題が発生し難く、安定して微細気泡を発生させることができ、さらに装置の維持管理も容易である。
また本発明の船底微細気泡発生装置は構造が簡単であり、短期間の取り付け工事で船に取り付けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の船底微細気泡発生装置の斜視図。
【図２】図１中の多孔体散気筒の別実施形態の斜視図。
【図３】本発明の別実施形態である船底微細気泡発生装置の正面図。
【図４】（ａ）は、本発明のさらに別実施形態である船底微細気泡発生装置の正面図、（ｂ）は（ａ）の側面図。
【図５】図４の斜視図（但し、図４中の船底、リング状バンド４２ａ、４２ｂは省略している）。
【図６】本発明の船底微細気泡発生装置の船底への取り付け状態を示す図（又は本発明の船底微細気泡発生装置を取り付けた船）であり、船底外側から見たときの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
＜船底微細気泡発生装置＞
（１）図１に示す船底微細気泡発生装置
船底微細気泡発生装置は、空気供給管１０と多孔体散気筒２０（図示している多孔体散気筒２１、２２を総称して多孔体散気筒２０とする）を有している。
【００１４】
空気供給管１０は、船底微細気泡発生装置を船に取り付けたとき、船内部に位置する船内空気供給管１１と、船外部（水中）に突き出される船外空気供給管１２とからなる。
船内空気供給管１１は、図示していない空気供給源と接続される。船内空気供給管１１は、必要に応じてエアコンプレッサ、流量計、バルブ等と組み合わせて設置することができる。船内空気供給管１１と空気供給源との間には、空気の分配室（例えば、特許文献２の気体室２）は不要である。
船外空気供給管１２の供給口１２ａは、直接に多孔体散気筒２０と接続してもよいが、図１に示す実施形態では、継ぎ手３０を介して２つの多孔体散気筒２１、２２と接続されている。
船外空気供給管１２は、接続する多孔体散気筒２０の数に応じて（即ち、継ぎ手３０の形状に応じて）、二股又は三股以上にすることができる。
空気供給管１０は、金属、合成樹脂、セラミックスからなるものにすることができるが、鉄やステンレス等の金属製のものが好ましい。
【００１５】
図１に示す継ぎ手３０は、船外空気供給管１２と２つの多孔体散気筒２０を接続するために三股構造（Ｔ字管構造）になっている。
継ぎ手３０は、船外空気供給管１２の供給口１２ａと接続する第１接続口３１、多孔散気筒２１と接続する第２接続口３２、多孔散気筒２２と接続する第３接続口３３を有している。
なお、船外空気供給管１２と１つの多孔体散気筒２０を接続するときには、１つの管又はＬ字管にすることができ、船外空気供給管１２と３つの多孔体散気筒１０を接続するときには四股（十字乃至はＸ字）管にすることができる。
【００１６】
継ぎ手３０の第１接続口３１、第２接続口３２及び第３接続口３３の近傍には、接続部分をシール構造にするためのシール部材（Ｏリング又はリング状パッキン）３１ａ、３２ａ、３３ａが取り付けられている。
継ぎ手３０の第２接続口３２側にはフランジ３５が設けられ、第３接続口３３側にはフランジ３６が設けられている。これらのフランジ３５、３６にも必要に応じてシール部材を配置することができる。
【００１７】
継ぎ手３０と船外空気供給管１２は、継ぎ手３０の第１接続口３１を船外空気供給管１２の供給口１２ａ内に嵌め込むことで接続されている。継ぎ手３０を使用しない場合には、船外空気供給管１２と多孔散気筒とを着脱自在に接続する。このとき、シール部材（Ｏリング等）３１ａにより接続部の気密性が確保されている。なお、継ぎ手３０と船外空気供給管１２は、着脱自在にすることもでき、例えば、互いの接続部にネジ部を形成し、ねじ込むことで着脱自在に接続できるようにしてもよい。
【００１８】
多孔散気筒２１、２２は、樹脂製又はセラミックス製のものであり、空気供給管１０から供給された空気を微細気泡として水中に放出するためのものである。
多孔散気筒２１、２２の幅方向の断面形状は円形であるが、その他、楕円形、四角形、六角形等にすることもできる。
多孔散気筒２１、２２の大きさは（外径及び長さ）は、設置対象となる船の大きさ（船底の大きさ）に応じて適宜調整することができる。
【００１９】
多孔散気筒２１は、空気供給管１０から供給された空気を導入するための空気導入路２３を有している。空気導入路２３の一端側の開口部は継ぎ手３０の第２接続口３２と接続するための接続口２１ａとなり、他端側の端面２１ｂは閉塞されている。
【００２０】
多孔散気筒２２は、空気供給管１０から供給された空気を導入するための空気導入路２４を有している。空気導入路２４の一端側の開口部は継ぎ手３０の第３接続口３３と接続するための接続口２２ａとなり、他端側の端面２２ｂは閉塞されている。
【００２１】
多孔散気筒２１は、製造が容易であることから、図２で示すように空気導入路２３を貫通させた状態のものを製造しておき、接続口２１ａと反対側の開口を樹脂製又はセラミックス製の栓２６で閉塞した構造のものにすることもできる。
栓２６は、シール部材２６ａ（Ｏリング又はリング状パッキン）を有するものであり、嵌め込み方式又はねじ込み方式のものを使用することができる。
多孔散気筒２２についても図２と同様の構造のものにすることができる。
【００２２】
多孔散気筒２１、２２は、微細気泡を放出できるものであれば特に制限されるものではないが、樹脂又はセラミックスからなる焼結体であるものが好ましい。
樹脂としては、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリアミド、ポリメタクリレート、ポリスチレン、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、フッ素樹脂、ポリフッ化ビニリデン等を使用することができる。
セラミックスとしては、アルミナ、ジルコニア、窒化アルミニウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素、フォルステライト、ステアタイト、コーディエライト、再アロン、マシナブルセラミックス、ジルコン、チタン酸バリウム、チタン酸ジルコン酸鉛、フェライト、ムライト等を使用することができる。
【００２３】
樹脂からなる焼結体は公知の製造方法により製造することができ、例えば、乳化重合又は粉砕により得られた樹脂微粒子を金型に充填し、加熱して樹脂微粒子同士の表面を融着させた後、冷却する方法を適用して製造することができる。
セラミックスからなる焼結体は公知の製造方法により製造することができ、例えば、セラミックス粉末、有機バインダー及び水を混合したものを金型に充填し、加熱して有機バインダーと水を除去した後、残存するセラミックス粉末同士を融着させ、冷却する方法を適用して製造することができる。
【００２４】
多孔散気筒２１、２２は、水中微生物の付着を防止するため、少なくともその表面が抗菌性を有していることが好ましい。また、多孔散気筒２０ａ、２０ｂが樹脂又はセラミックスからなる焼結体であるときには、全体が抗菌性を有していることが好ましい。
【００２５】
抗菌性を付与する方法としては、樹脂又はセラミックス中に抗菌剤を含有させる方法を適用することができる。
抗菌剤は、無機系の抗菌剤でも有機系の抗菌剤でもよいが、環境への影響を考慮すると、無機系の抗菌剤を使用することが好ましい。無機系の抗菌剤としては、公知の銀、銅、亜鉛又はそれらを含む化合物を使用することができる。
【００２６】
多孔散気筒２１、２２は、空気供給管１０から供給された空気により微細気泡を発生させるため、連続した多数の空孔を有しているものである。
多孔散気筒２１、２２は、空孔率が１５〜５５％の範囲のものが好ましく、より好ましくは２０〜４５％、さらに好ましくは２５〜４０％の範囲のものである。
表面に露出している空孔の孔径は、微細気泡を発生させるため、１０〜５００μmの範囲が好ましく、５０〜３００μmの範囲がより好ましい。
【００２７】
多孔散気筒２１、２２と継ぎ手３０は、継ぎ手３０の第２接続口３２を多孔散気筒２１の接続孔２１ａ内に嵌め込み（フランジ３５が接続孔２１ａの開口部に当接されている）、継ぎ手３０の第３接続口３３と多孔散気筒２２の接続孔２２ａ内に嵌め込む（フランジ３６が接続孔２２ａの開口部に当接されている）ことで着脱自在に接続されている。このとき、シール部材（Ｏリング等）３２ａ、３３ａにより接続部の気密性が確保されている。
なお、多孔散気筒２１、２２と継ぎ手３０は、互いの接続部にネジ部を形成し、ねじ込むことで着脱自在に接続できるようにしてもよい。
【００２８】
（２）図３に示す船底微細気泡発生装置
図３に示す船底微細気泡発生装置は、図１に示す船底微細気泡発生装置に対して一部構成要件を付加しただけの違いである。以下、異なる構成要件のみについて説明する。
なお、１００は船底を示しているが、図３に示す船底微細気泡発生装置の船底１００への取り付け状態を示すためのものであり、船底１００の厚みと船底微細気泡発生装置の寸法関係は考慮していない。
【００２９】
図３に示す船底微細気泡発生装置は、板状のホルダー４０が付加されており、板状のホルダー４０に対して、多孔散気筒２１、２２と継ぎ手３０が固定手段で着脱自在に取り付けられている。
ホルダー４０は、金属製でも樹脂製でもよいが、船底１００に取り付ける観点から鉄やステンレス等の金属製が好ましい。
【００３０】
多孔散気筒２１は、板状のホルダー４０に固着された２つのリング状バンド４１ａ、４１ｂで周囲が支持されている。板状のホルダー４０と多孔散気筒２１の間には、多孔散気筒２１からの散気ができるようにするための隙間６０が形成されている。
多孔散気筒２２は、板状のホルダー４０に固着された２つのリング状バンド４２ａ、４２ｂで周囲が支持されており、板状のホルダー４０と多孔散気筒２２の間には、多孔散気筒２２からの散気ができるようにするための隙間６０が形成されている。
継ぎ手３０の第１接続口３１側は、図示していないが、同様の板状のホルダー４０に固着されたリング状バンド（図５のリング状バンド４３ａ）で周囲が支持されている。
リング状バンド４１ａ、４１ｂ、４２ａ、４２ｂは、金属製又は樹脂製のものを使用することができるが、金属製のものが好ましい。
【００３１】
（３）図４、図５に示す船底微細気泡発生装置
図４、図５に示す船底微細気泡発生装置は、図３に示す船底微細気泡発生装置に対してさらにカバー５０を付加しただけの違いである。以下、異なる構成要件のみについて説明する。
図５は、ホルダー４０が透明なものとして表示している。
【００３２】
カバー５０は、水面や水中に存在する漂流物（流木、ゴミ等）から船底微細気泡発生装置（特に多孔体散気筒２１、２２）を保護するためのものである。
【００３３】
カバー５０は金属製のものであり、ホルダー４０との線状の接触部５５においてに溶接等で固着されている。継ぎ手３０の第１接続口３１側はカバー５０を貫通して、船外空気供給管１２と接続されている。
【００３４】
カバー５０は、水の抵抗を緩和するため、図４、図５に示す船底微細気泡発生装置を船底に取り付けたとき、船の進行方向（図４（ｂ）中の白矢印方向）に向く面（進行時に水の抵抗を受ける面）が曲面５１を有するものが好ましい。曲面５１は、円弧面であることが好ましく、より好ましくは図４（ｂ）に示すような１／４円弧面である。
図４（ａ）、（ｂ）に示すカバー５０は、ホルダー４０と曲面５１を除いた面は開放されているため、開放箇所から微細気泡の放出が行われる。
【００３５】
多孔散気筒２１、２２は、ホルダー４０とカバー５０の内周面の両方に固着されたリング状バンド４１ａ、４１ｂ、４２ａ、４２ｂで周囲から支持・固定されている。
またホルダー４０とカバー５０は、線状の接触部５５において固着されていると共に、リング状バンド４１ａ、４１ｂ、４２ａ、４２ｂを介しても一体化されている。
【００３６】
図１〜図５で示す船底微細気泡発生装置は、水圧感知センサーを取り付けることができる。
水圧感知センサーは、例えばカバー５０の外側に取り付けることができる。
船底微細気泡発生装置に水圧感知センサーを取り付けることにより、多孔体散気筒２１、２２に加えられる水圧を検知することで、その水圧を超える圧力で空気を供給することができるようになる。このため、船の航行状態に応じて、安定した微細発泡を発生させることができる。
【００３７】
＜船底微細気泡発生装置を備えた船＞
本発明の船底微細気泡発生装置を備えた船を図１〜図６により説明する。
本発明の船底微細気泡発生装置は、図３及び図４に示すようにして、ホルダー４０の面４０ａが船底１００の外側面１００ａに対して溶接等により固着されている。
【００３８】
船底微細気泡発生装置の数や取り付け位置は、船の大きさに応じて適宜調整することができるが、航行中に水と接触している船底面積の５０％以上が微細気泡と接触できるように配置することが好ましく、前記船底面積の１００％が微細気泡と接触できるように配置することがより好ましい。
【００３９】
船底微細気泡発生装置は、例えば、図６で示すようにして、船首に近い位置に船底微細気泡発生装置１ａ、１ｂ、１ｃを設置することができる。
船底微細気泡発生装置１ａ、１ｂ、１ｃは、図１〜図５で示す多孔体散気筒２１、２２を示すものでもあり、少ない装置数でより広い範囲の船底１００を微細気泡で覆うため、図示するように、多孔体散気筒２１、２２が、船の進行方向（図６中の船首側に示されている白矢印方向）に対して垂直方向になるように（図４（ｂ）で示す曲面５１が船の進行方向に向くように）取り付けられていることが好ましい。
また船底１００の両側端側に設置するときは、図６に示す船底微細気泡発生装置１ｄ、１ｅのように、船の進行方向（図６中の船首側に示されている白矢印方向）に対して斜め方向になるように取り付けることもできる。このとき、船の進行方向と多孔体散気筒２１、２２の中心軸がなす角度は２０〜８０度程度にすることができる。
【００４０】
船には、図６に示すように船の推進機であるプロペラ１１０、推進機関における冷却水の吸い込み口１１１を有している。このため、船底微細気泡発生装置１ａ〜１ｅから発生した微細気泡がプロペラ１１０や吸い込み口１１１方向に流れて行くことを防止するため、船底１００にガイド部材１１１、１２１を設置することが好ましい。
ガイド部材１１１、１２１は、平面形状がＶ字状の平板部材からなるものであり、船の進行方向に対して平面形状が逆Ｖ字状になるように設置する。
【００４１】
次に、本発明の船底微細気泡発生装置を備えた船における前記装置の動作を説明する。
船の航行中、空気源から高圧空気を直接供給することで、船底微細気泡発生装置１ａ〜１ｅが有するそれぞれの多孔体散気筒２１、２２から微細気泡を発生させる。微細気泡は、船底と接触しながら船尾方向に流れていく。
このとき、上記したように水圧感知センサーを備えた船底微細気泡発生装置にすることによって、水圧の変化に応じて適正圧力の空気を供給して安定した微細発泡を発生させることができる。
なお、船底微細気泡発生装置１ａ〜１ｅは、全てを同時に作動させる必要はなく、船底１００と水との接触状態に応じて一部のみを選択して作動させることができる。
【００４２】
本発明の船底微細気泡発生装置の好ましい実施形態について説明する。
多孔体散気筒２１、２２としては、次のものを使用することができる。
（多孔体散気筒２１、２２）
ダイセン・メンブレン・システムズ（株）製の品名GTH−500
外径：７．５ｃｍ
内径：５．０ｃｍ
長さ：５０．０ｃｍ
空孔率：３６％
表面に存在する孔径：２００〜３００μm
【００４３】
そして、上記の多孔体散気筒２１、２２が水深５ｍの海中に位置しているとき、圧力６０〜６５ｋＰａで空気を送ることで、気泡径１．０〜２．０ｍｍの微細気泡を発生させることができる。
【００４４】
本発明の船底微細気泡発生装置を船に設置したときは、特許文献１、２の発明のように船底に直接孔（微小気泡の吹き出し部）をあけた構造の装置のように、微小気泡の吹き出し部が微生物や錆で目詰まりするという問題が発生せず、安定して微細気泡を発生させることができる。
【００４５】
また本発明の船底微細気泡発生装置を船に設置したときは、特許文献１におけるシーチェスト１１、特許文献２における気体室２（分室２ａ等）、特許文献３におけるエアーチャンバ２２のような空気分配用の空間が不要になることから、取り付け作業が簡単になる。
【００４６】
また１つの航海終了後には、図５の装置であれば、船外空気供給管１２と継ぎ手３０から多孔体散気筒２１、２２を取り外すことができる。
このため、メンテナンスをするときには、取り外した多孔体散気筒２１、２２を排水処理設備の整った陸上にて容易に洗浄処理することができる。
よって、洗浄排水による海洋汚染が生じることもないし、他の海域で付着した海洋生物が別の海域で廃棄されることによる外来生物繁殖による生態系への悪影響も防止される。
さらに上記のとおり、多孔体散気筒２１、２２を取り外すことができるため、新しい部品との交換も容易である。
【００４７】
本発明の船底微細気泡発生装置は、外洋を航行する船、沿海又は内海を航行する船、湖沼や河川を航行する船に対して設置することができる。
本発明の船底微細気泡発生装置は、新造船だけなく、既存の船にも簡単に取り付けることができる。
また本発明の船底微細気泡発生装置は、自走式の船だけでなく、引き船や押し船のような外部推進力により運行する非自走式の船にも適用することができる。
【符号の説明】
【００４８】
１１  船内空気供給管１１
１２  船外空気供給管
２１、２２  多孔体散気管
３０  継ぎ手
４０  ホルダー
５０  カバー部材
【図１】
2012153276.tif 000003
【図２】
2012153276.tif 000004
【図３】
2012153276.tif 000005
【図４】
2012153276.tif 000006
【図５】
2012153276.tif 000007
【図６】
2012153276.tif 000008