(57)【要約】    【課題】  曝気槽や養殖槽および培養槽において、水流と共に多量の微細気泡を槽内全体に効率良く一様に供給するエアレーション技術を提供する。    【解決手段】  羽根車形状が多翼の貫流ポンプにおいて、駆動モータ２０の中空シャフト１８を羽根車ボス２３に嵌め込んだ構成において、前記中空シャフト１８の内径側にすきまをあけて、小口径の散気孔パイプ４を羽根車７内に挿入し、そのパイプの後端を駆動モータ２０の散気孔パイプ軸受２８を貫いて、後方に設置したサブモータ２１に接続し、自在に回転可能とする。一方反駆動側の軸受２６に散気孔パイプ４の先端を嵌め込んで気体供給ホース１３に接続することにより、外部より気体を散気孔パイプ４内に供給し、気体が回転を伴いながら散気孔５より放出され、羽根車内の流れとの混合により、気泡は微細化される。【選択図】          図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
羽根車形状が円筒状で多翼の貫流ポンプにおいて、中空軸タイプモータの羽根車駆動用中空シャフトは羽根車を貫通せず、駆動側羽根車側板の羽根車中空ボスにモータの中空シャフトの先端を嵌め込んだ羽根車駆動構成にし、外輪に相当する該中空シャフトの内径側に隙間を開けて小口径の散気孔パイプを該中空軸モータの後端部に取付けた内輪用の軸受を通して散気孔部が羽根車内に位置するように羽根車内に突き出し、その先端を反駆動側ポンプケーシング側面に設置した外輪用（羽根車駆動用）と内輪用の２種の軸受を備えた軸受ユニットの内輪用の軸受に嵌め込んで、その軸受後端部に外部からの気体供給用のホースを接続した密閉ブラケットを取付け、散気孔パイプに気体などを供給できるようにし、一方の駆動側の該散気孔パイプの端をサブモータに接続することによって、散気孔パイプを羽根車の回転に関係なく自在に回転可能にした貫流ポンプの本体部を水面下に設置し、外部から供給された気体が該散気孔部から高速回転を伴いながら羽根車内へ微細気泡として放出できるようにしたことを特徴とする貫流ポンプ微細気泡発生装置
【請求項２】
請求項１に記載のホースを接続した密閉ブラケットとサブモータの位置を逆にしたもので、サブモータを反駆動側に設置し、該軸受ユニットの内輪用の軸受を介して散気孔パイプとサブモータを接続して散気孔パイプを羽根車の回転に関係なく自在に高速回転を可能にし、外部から羽根車内への気体などの供給は、羽根車駆動用の中空軸タイプモータの後端部に取付けた該密閉ブラケットに接続したホースを介して羽根車内の散気孔部に供給できるようにしたことを特徴とする貫流ポンプ微細気泡発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は下水処理場における曝気による水質浄化、魚介類全般の養殖用の水槽内流れの改善、植物栽培などに関係するエアレ−ション技術、および船体外板をマイクロバブルで覆うことによる摩擦抵抗低減技術などに関する。
【背景技術】
【０００２】
曝気、養殖および植物栽培における従来の技術は以下のようである。
曝気に関する従来技術では、下水処理などで必要な工程の一つであるエアレ−ションによる処理方法として、散気式、気泡噴射式、水中攪拌式などがあるが（例えば特許文献１に開示されたもの）、いずれも気泡径は微小とは言いがたく、浮上速度が速いため短時間に大気に放出される傾向にある。また、エアレ−ションの槽内での一様性に問題がある。また、特許文献２に開示されているように、プロペラタイプの旋回翼の吐出し側の流れに微細気泡を混入させる方法もあるが、均一な微細気泡が得られにくいなどの問題がる。
【０００３】
養殖に関する従来技術の微細気泡発生装置と水流供給装置は以下のようなものがある。微細気泡発生装置として、例えば特許文献３、特許文献４および特許文献５に開示されているようにセラミックス材料などを利用した多孔質のエア分散発生器を水槽底面に設置した例もあるが、実際には気泡径は微小とは言いがたく、浮上速度が早く、短時間に大気に放出され、効率が悪い。また、水流供給装置としては、例えば特許文献６に開示されているように送水ポンプに接続された複数のノズル孔を設けたパイプを水面下に設置し、ノズルからの噴流によって流れを供給するものもあるが、噴流後の拡散、乱れのため、水流が遠くまで達せず、安定した自然な流れが得られない。
【０００４】
従って、養殖に関する従来技術では河川と同様の良好な流れが得られず、また微細気泡を効率よく水槽内に供給できないため、水中への酸素溶存性を高める効果が小さいなど、水環境の改善が不十分である。
【０００５】
植物栽培に関する従来技術の気泡発生装置としては、培養槽内にブロワにより圧力をかけてノズルより噴射するもの（特許文献７）やセラミックスなどを利用した分散発生器を使用したもの、空洞にした水中翼の内部に二酸化炭素ガスを供給し、翼後端より二酸化炭素ガスを微細化して噴出する方法（特許文献８）などがあるが、均一な微細気泡は得られ難く、乱れも大きいため、一様な気泡を伴う水流が遠くまで達しないという問題がる。また、撹拌機による流動（特許文献９）では槽内全体に一様に供給するのが難しい。
【０００６】
マイクロバブルによる摩擦低減船に関しては、船首側に設けた細いスリットや多数の噴出口およびノズルにより微細気泡を吹き出させる方法などがある。例えば、吹き出し口がスリット形状では特許文献１０、多数の噴出口形状では特許文献１１や特許文献１２、ノズル形状では特許文献１３などが開示されている。
【０００７】
空気吹き出し口の形状は種々あるが、いずれも吐き出される気泡径は微小とは言い難く、浮上速度の影響が大きいこと、また吹き出しによる流れは乱れが大きく、剥離などを起こし、船体に沿って流れ難いなどの問題がある。特に船の側面に噴出口がある場合、吹き出される気泡は、浮力の影響や乱れの影響もあり、安定して船尾まで船の側面を気泡流で覆うことは困難である。従ってマイクロバブルによる顕著な省エネ効果は得られ難い。
【０００８】
エアレーション技術として多用途に利用可能な特許文献１４は、円筒状羽根車の中空回転軸に穿孔した散気孔から回転を伴いながら微小気泡を発生するもので、回転速度が大きいほど気泡径は小さくなる。ところが、散気孔を有する中空回転軸が羽根車と一体となって回転するため、気泡径は羽根車の回転速度に左右される。また、散気孔パイプのみを高速度で回転できないため、十分な微小気泡を得られ難い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】実開平６−４８８９８号広報
【特許文献２】特開２００５−５９００２号広報
【特許文献３】特開平７−３１３２７号広報
【特許文献４】特開平５−１６８９８１号公報
【特許文献５】特開２００３−１２５６７１号広報
【特許文献６】特開平６‐１８１６５７号広報
【特許文献７】特公開平８−３２２５５３号広報
【特許文献８】特公開平６−７８７４５号広報
【特許文献９】特公開平５−２８４９６２号広報
【特許文献１０】特開平９−１５６５７６号公報
【特許文献１１】特開平９−２０７８７３号公報
【特許文献１２】特開平１１−４９０８０号公報
【特許文献１３】特開２００８−１８７８１号公報
【特許文献１４】特開２０１２−５９４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従来の技術では気泡の微細化が不十分であり、浮上速度が早く効率が悪い。従来より微細化した気泡流を槽内全体や船体に沿って全体に一様に供給するマイクロバブル発生技術が必要である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に記載の発明は曝気槽や養殖槽および培養槽などの槽内に微細気泡を一様な流れとともに供給すること、さらに船舶の摩擦抵抗低減のためのマイクロバブルの発生技術を提供することにある。図１は貫流ポンプ（クロスフローポンプ）を基本として、新規のエアレーション技術を備えた貫流ポンプ微細気泡発生装置８０の吐出口を水槽４０に接続した形態を示す。（ａ）は平面断面図（ｂ）は側断面図である。図２は貫流ポンプ微細気泡発生装置８０の全体構成を示す。図３は羽根車部の断面における気泡を含む流れの状態を示す。貫流ポンプ本体は基本的には円筒状の多翼羽根車７を収容したケ−シング３０と流れを制御する舌部８および羽根車内に散気孔５を有する散気孔パイプ４からなる。
【００１２】
本発明の微細気泡発生技術の基本は、羽根車内に挿入した散気孔パイプ４を専用のモータで自在に高速回転させ、気泡が散気孔５から回転伴いながら放出されることにより、微細化されることにある。図２に散気孔パイプ４を自在に回転させるための機構を示す。図に示すように羽根車駆動用の中空軸モータ２０の中空シャフト１８は羽根車７を貫通せず、駆動側の羽根車側板１７の羽根車中空ボス２３に中空カップリング１９で連結した中空シャフト１８の軸端を嵌め込んだ羽根車駆動構成にしている。
【００１３】
中空シャフト１８の内径側に隙間を開けて小口径の散気孔パイプ４を中空軸モータ２０の後端部に取付けた内輪用の軸受２８を介して散気孔パイプ４の散気孔部５が羽根車内に位置するように羽根車内に突き出し、その先端を反駆動側ポンプケーシング側面に設置した外輪用軸受２７と内輪用軸受け２８の２種の軸受を備えた軸受ユニット２６の内輪用の軸受２８に嵌め込んで、その軸受後端部に外部からの気体供給用のホース１３を接続した密閉ブラケット２９を取付け、散気孔パイプ４に気体などを供給できるようにし、一方の駆動側の該散気孔パイプ４の端をサブモータ２１に接続することによって、散気孔パイプ４を羽根車の回転に関係なく自在に回転可能にしている。散気孔５は羽根車内のパイプ４の外周面に多数の散気孔を穿孔、あるいは追加の多孔質材などを貼りつけたものである。図２の装置構成で示される貫流ポンプ微細気泡発生装置８０をタイプＥとする。
【００１４】
この装置構成により、羽根車７の回転に関係なく散気孔パイプ４をサブモータ２１により回転速度や回転方向を自在に調節出来るようにした貫流ポンプ本体部を水面下に設置し、密閉ブラケット２９に接続したホース１３を介してエアポンプ１１および液体ポンプ１１ｂから空気や炭酸ガスなどの気体および培養液や中和剤などの液体を散気孔パイプ４を通して羽根車内の散気孔５の部分に供給できる構成にしている。供給された気体は散気孔５から羽根車内に気泡となって放出されることになるが、気泡は回転を伴って散気孔５から放出されるため、回転を伴う効果と羽根車内の流れとの混合により微小気泡となって放出される。さらに回転する羽根６の間を通過することにより細分化され、水流とともに槽内などに吐出される。
【００１５】
散気孔パイプ４は、専用のサブモータ２１を駆動源としているので、前述のように羽根車の回転に関係なく回転速度や回転方向を調節できるという特徴がある。散気孔パイプ４の回転速度は大きいほど気泡は微細化される。また散気孔パイプ４の回転方向を羽根車と逆回転にすれば、羽根車中心部の流れの局部的乱れが大きくなり、さらに微細化される。また、水中への溶存性を効率よく高めることになる。
【００１６】
流れは図３の羽根車部の断面図に示すように吸込み側９から吐出し側１０に向って２回羽根６を通過する。即ち流れは吸込み側９では、羽根車７の外側から内側へ、吐出し側１０では内側から外側へ流出して羽根車７を横断するのでゴミなどが詰り難い。羽根車７は幅方向に長くとれること、また、流れが羽根車に接線方向に吐出されることから、吐出し流れは、幅広のシート状で乱れも少なく、拡散せずに遠くまで達することができ、羽根車内に大量に発生した微細気泡は吐出し流れとともに槽内などに幅広で一様に供給される。貫流ポンプの流れは２次元的であるから、流量を増やすためには、単純に羽根車７の幅方向の長さを増やせばよい。あるいは貫流ポンプ本体を数個幅方向につないでもよい。また、舌部８を含む吸込み口から吐出し口までの形状を使用用途に合わせて柔軟に変えることが出来るので、多用途の分野に対応できる。
【００１７】
請求項２に記載の発明は、図２の気体供給用のホース１３を接続した密閉ブラケット２９とサブモータ２１の位置を図４に示すように逆にしたもので、サブモータ２１を反駆動側に設置し、軸受ユニット２６の内輪用の軸受２８を介して散気孔パイプ４とサブモータを接続して散気孔パイプ４を羽根車７の回転に関係なく自在に高速回転を可能にしたものである。外部からの気体の供給は羽根車駆動用の中空軸モータ２０の後端部に取付けた密閉ブラケット２９に接続したホース１３を介して羽根車内の散気孔部５に供給する。図４の装置構成の貫流ポンプ微細気泡発生装置８１をタイプＦとする。
【００１８】
図５は図２の羽根車駆動用の中空軸モータ２０の代わりに中空軸ヘッドギヤ３５とモータを組合わせた中空軸ヘッドギヤ付きモータ２２を装置に組込んで設置した場合を示す。このモータ２２では中空軸径の大きさの変更や回転数制御に柔軟に対応できる。図４で示される装置構成の貫流ポンプ微細気泡発生装置８２をタイプＧとする。
【００１９】
図６は散気孔パイプ４の回転駆動源を前記サブモータ２１に替えて、図に示すようにプーリモータ３７を駆動源とするベルト３８による駆動により、散気孔パイプ４を回転できるようにしたものである。気体などの羽根車内への供給はプーリ３９と一体化した散気孔パイプ４を保持する散気孔パイプ軸受２８ｂの後端にある密閉ブラケット２９ｂに接続したホース１３から散気孔パイプ４を通して、羽根車内の散気孔５に供給できるようにしている。この装置では、反駆動側の密閉ブラケット２９を介しても気体などを供給することができる。図６のように散気孔パイプ４の回転駆動がプーリモータ３７で構成される貫流ポンプ微細気泡発生装置８３をタイプＨとする。
【００２０】
貫流ポンプの流れは前述のように２次元的であるから、必要に応じて幅方向に長くとれる。図７は図２の羽根車７を幅方向に長くした場合の例を示す。羽根車幅を長くすると図３に示す羽根６の強度を増すための羽根車中間仕切板５０を設ける必要がある。このケースでは散気孔パイプの振れ止め用の散気孔パイプ中間軸受５１も仕切板５０に組込んだ構成にしている。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の貫流ポンプ微細気泡発生装置による気泡の微細化技術と貫流ポンプ特有の流れの特性を活かすことにより、従来より微細化した大量の気泡を幅広で一様な流れとともに槽内などに供給できる。曝気槽ではエアレ−ション技術による水質改善、養殖槽では魚類の育成と水環境の改善、培養槽では、微粒化した培養液も同時に供給できることによる植物栽培などの成長促進、船舶に対しては、マイクロバブルによる船体摩擦抵抗の低減技術などに貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は本発明の貫流ポンプ微細気泡発生装置を水槽に接続したときの基本的構成を示す。（ａ）は平面断面図、（ｂ）は装置内の気泡流れを示す側断面図である。
【図２】図２は微細気泡の発生機構を含む貫流ポンプ全体の構造を示す断面図である。
【図３】図３は散気孔パイプを含む羽根車部の構造と気泡流れの状態を示す断面図である。
【図４】図４は散気孔パイプの駆動用モータの位置を図２と異なり、反駆動側の位置に組み込んだときの別形態の装置構成を示す。
【図５】図５は図２の羽根車駆動用の中空軸モータに替えて中空軸ヘッドギヤ付きモータを使用した場合の装置構成を示す。
【図６】図６は散気孔パイプの駆動モータを図５と異なり、プーリモータ駆動とした場合の別形態の装置構成を示す。
【図７】図７は羽根車幅を長くした場合の補強を含めた構造を示す断面図である。
【図８】図８は貫流ポンプ微細気泡発生装置を循環型曝気槽の外に据付けたときの装置構成を示す。（ａ）は平面断面図、（ｂ）は曝気槽の外に設置したポンプと曝気槽内の循環気泡流れの状態を示す側断面図である。（実施例１）
【図９】図９は貫流ポンプ微細気泡発生装置のケ−シング形状をインライン型にアレンジして配管途中に据付けたときの形態を示す。（ａ）は平面図、（ｂ）はライン内の気泡流れの状態を示す側断面図である。（実施例２）
【図１０】図１０は貫流ポンプ微細気泡発生装置を循環型養殖槽の側面に取付けたときのポンプと養殖槽内の循環気泡流れの状態を示す断面図である（実施例３）
【図１１】図１１は縦置きの貫流ポンプ微細気泡発生装置を養殖槽の上部に据付けたときの気泡流れの状態を示す。（ａ）は平面断面図、（ｂ）は（ａ）のＹ−Ｙ矢視の断面図である。（実施例４）
【図１２】図１２は貫流ポンプ微細気泡発生装置を水耕栽培用の回流型培養槽の外に設置し、槽内を循環させる場合の構成を示す。（ａ）は全体構成を示す平面図、（ｂ）はポンプと培養槽内の気泡流れの状態を示す断面図である（実施例５）
【図１３】図１３は貫流ポンプ微細気泡発生装置を船首部の船の側面と底面に設置した場合の形態と気泡流れの状態を示す。（実施例６）
【図１４】図１４は図１３の摩擦低減船に設置したポンプの据付け状態と船体に沿う気泡流れの状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に本発明の実施の形態を利用分野ごとに図８〜図１４を参照して説明する。図８〜図９は曝気槽関連、図１０〜１１は養殖槽関連、図１２は培養槽関連、図１３〜図１４は摩擦低減船関連を示すが、使用用途が重複してもよい。実施例のケースでは、貫流ポンプ微細気泡発生装置として、前述のタイプＥを組込んだ構成にしているが、タイプＦ〜タイプＨの装置を組込んでも同様である。
【実施例１】
【００２４】
図８は本発明の第１実施例で、矩形型の曝気槽４２の外にタイプＥの貫流ポンプ微細気泡発生装置８０Ｂを設置した場合の循環型曝気槽の形態を示す。羽根車の駆動源は中空軸モ−タ２０、散気孔パイプ４の駆動源はサブモータ２１である。（a）は平面断面図、（ｂ）は装置内の循環気泡流れの状態を示す断面図である。本装置は貫流ポンプ微細気泡発生装置８０Ｂを曝気槽４２の内側でなく外に設置して、ポンプの吐出し口と吸込み口を曝気槽４２に接続して循環するようにしたものである。気体は羽根車内部において前述の図２および図３に示すようにエアポンプ１１からホース１３により軸受ユニット２６後部の密閉ブラケット２９を通して散気孔パイプ４に供給され、羽根車内部においてパイプ外周部に穿孔された散気孔５から回転を伴いながら放出される。前述のように散気孔パイプ４の回転速度や回転方向はサブモータ２１により自在に変えることができるので、散気孔５から放出される気泡は回転速度を上げれば微細化される。
【００２５】
この実施の形態によれば、貫流ポンプ微細気泡発生装置８０Ｂによって供給される微細気泡を含む吐出し流れは、幅広の安定した水流で、遠くまで達することができるため、曝気槽内全体に渡って、吐出し流れから吸込み側へ回り込む大きな循環流れが形成される。また、良好な微細気泡を曝気槽４２の全体に渡って供給できることからエアレーションの効率が良い。従って処理時間を短縮できる。本実施例では貫流ポンプ微細気泡発生装置８０Ｂが曝気槽４２の外に設置されているため、メンテナンスが容易である。
【実施例２】
【００２６】
図９は本発明の第２実施例で、ポンプケーシング形状をインライン型にした貫流ポンプ微細気泡発生装置８０Ｃを配管途中に組み込んだときの形態を示すものである。（ａ）は平面図、（ｂ）はポンプを配管の途中に接続した形態と気泡流れの状態を示す断面図である。ポンプのケーシング形状は図９に示すようにインライン型にアレンジしたケーシング形状３２を使用している。本装置のインライン型の貫流ポンプ微細気泡発生装置８０Ｃを数台配管の途中に連結して接続すれば、流れが２台目、３台目と後方に行くほど、微細気泡の放出量が加算され、エアレーション効果が後方に行くほど増大する。従って流れを止めることなく連続的に処理水のエアレーションを十分に行うことができるので、エアレーション用タンクを不要とすることが可能となる。
【実施例３】
【００２７】
図１０は本発明の第３実施例で、矩形型の養殖槽４５の外に貫流ポンプ微細気泡発生装置８０Ｄを設置した場合の循環型養殖槽の形態を示す断面図である。基本的な装置構成は図８の第１実施例と同じく循環型である。貫流ポンプの微細気泡を含む吐出し流れは乱れも少なく、拡散することなく、遠くまで達することができる。従って、水槽内で河川と同様の水流の中で魚類を育てられることから、従来の養殖魚より身の締まった魚が得られる。また、安定した一定方向の流れが得られることから、魚同士が衝突して傷つくこともない。エアポンプ１１から散気孔パイプ４への気体の供給方法は実施例１の図８と同様である。
【実施例４】
【００２８】
図１１は本発明の第４実施例で、養殖槽の上部に縦型の貫流ポンプ微細気泡発生装置８０Ｅを据え付けた場合の形態を示す。（a）は平面断面図、（b）は（a）のＹ−Ｙ矢視図である。本実施例では貫流ポンプの据付けが縦置きになっていて、駆動用のモータ部が水面より上に設置できることから、メンテナンスが容易である。水面近くに羽根車が位置する場合は、散気孔パイプ４が高速回転することによって、パイプ内の圧力が負圧になるため、エアポンプ１１を介しなくても、自然にエアが供給される。従って、この場合はエアポンプ１１を必要としない。
【００２９】
本発明の微細気泡発生装置は、前述の図３に示すように羽根車７の回転に関係なく、散気孔パイプ４を自在に回転できることから、散気孔部から高速の回転を伴いながら羽根車内へ放出された気泡は理想的な微細気泡流となって養殖槽内に供給される。従って、水中への酸素溶存性を高める効果があり、魚類の育成に適した環境を作ることができる。
【実施例５】
【００３０】
図１２は本発明の第５実施例で、回流型の培養槽４７の外に貫流ポンプ微細気泡発生装置８０Ｆを設置した場合の形態を示す。（a）は平面図、（ｂ）は装置内の気泡流れの状態を示す断面図である。本装置は培養槽の外に設置したポンプの吐出し口と吸込み口を培養槽４７に接続して流れが回流するようにしたもので、Ｕ字型の培養槽４７の水面側に植物６３を育成する水耕栽培用フロート６４を浮かせ、水面下を微細気泡流が循環するように構成されている。気体は前述の図２に示すようにエアポンプ１１からホース１３により散気孔パイプ４内に供給され、羽根車内部において散気孔５から回転を伴いながら良好な微細気泡となって供給される。培養液は液体ポンプ１１ｂによって散気孔５から微粒化して供給され、植物栽培に適した環境にすることができる。
【００３１】
この実施の形態によれば、貫流ポンプ微細気泡発生装置８０Ｆによって培養槽４７の水面に浮かべた水耕栽培用フロ−ト６４の下を回流する幅広の一様な流れが得られ、ポンプの吐出し流れと共に微細気泡や培養液を槽内全体に供給することができる。また、流れは乱れも少なく拡散せず遠くまで達することから、従来のように撹拌機がなくても槽内に安定した回流が得られる。
【００３２】
実施例５の別形態の使用例として、海洋バイオマスとして注目される藻類の増殖培養に本発明の貫流ポンプ微細気泡発生装置を同様に利用できる。図１２において、水耕栽培用フロ−ト６４を外し、替わりに藻類育成用の網状のものなどを取付け、他は略同様の構成とした藻類培養槽において、二酸化炭素含有ガスをエアポンプ１１から前述の図２に示す散気孔パイプ４を通して散気孔５から放出させることによって、ポンプ吐出口から槽内に二酸化炭素含有ガスの微細気泡を供給する。その二酸化炭素含有ガスの微細気泡を含む流れは前記水耕栽培の時と同様に槽内全体に行き渡り、藻類増殖に適した環境を作る。
【実施例６】
【００３３】
図１３は本発明の第６実施例で、貫流ポンプ微細気泡発生装置を船体外板の水面下にセットしたときの形態を示す。貫流ポンプ微細気泡発生装置８０Ｇは船首部の水面下の左舷に、同８０Ｈは船底外板にセットしたときのマイクロバブルの流れの状態を示す。いずれも船体表面に沿ってマイクロバブルが流れるようにポンプの吸込み口と吐出し口の方向を船体外板に沿うようにケーシング形状３３をアレンジしている。貫流ポンプ微細気泡発生装置８０Ｇはモータ部を水面上に設置できるのでメンテナンスが容易である。
【００３４】
図１４は、対称図面の半分を描いた平面断面図で、船首部の水面下の左舷に据付けた貫流ポンプ微細気泡発生装置８０Ｇの羽根車部の断面における流れの状態を示す。船体を覆うための気泡群は、浮力の影響を受けないように微細化したマイクロバブルを必要とする。本発明の気泡の微細化技術は前述の図２および図３に示すように気泡は散気孔５から回転を伴いながら羽根車内に放出されるが、回転速度が大きいほど微細化される。本実施例では散気孔パイプ４が専用のサブモータ２１によって回転駆動されることから、散気孔パイプ４の回転速度を増せば、気泡が微細化され、マイクロバブルが得られる。また、回転方向を羽根車７と逆にすれば、羽根車中心部の流れの乱れが局部的に大きくなり、気泡混合により、さらに微細化されたマイクロバブルが得られる。
【００３５】
この実施の形態によれば、図１４に示すように船首部の左舷の外板に設置した貫流ポンプ微細気泡発生装置８０Ｇのポンプ内で発生したマイクロバブルの吐出し流れは一様で安定した流れなので、コアンダ効果（流れが物体表面に沿って流れる）によって曲率のある船体表面に沿って流れる。マイクロバブルの吐出し流れＤは、貫流ポンプの特性により、幅広のシ−ト状で乱れも少なく、また拡散することなく、一様な流れとなって遠くまで達するので広範囲に渡って船体をマイクロバブルで覆うことが出来るので摩擦抵抗を効率よく低減できる。前述のように貫流ポンプの流れは２次元的であるから、単純に羽根車７の幅方向の長さを増やしたり貫流ポンプ本体を数個幅方向につなぐことによって、船体の大きさに柔軟に対応できる。
【００３６】
摩擦抵抗低減のためには、基本的には船体表面が水と接する薄い境界層を気泡で覆えばよく、厚い層で覆う必要はない。ポンプ吐出し口からの流れＤの流出速度は外流Ｆ（船体近傍を通り過ぎる流れで、船の速度や海流に関係）との速度関係において、吐出し流れＤが最も拡散し難い速度に選定すれば良い。吐出し口からの流出速度は羽根車の回転数によって変えることができるので外流Ｆとの関係で最も拡散し難い速度に選定すれば良い。いずれにしても、コアンダ効果を有効に利用するためには、吐出し流れＤの流速は外流Ｆの速度よりも速くした方が良い。また、マイクロバブルの吐出し流れＤは、船体の摩擦低減だけでなく船の推進にも若干寄与する。
【００３７】
液体ポンプ１１ｂはポンプに貝などが附着するのを防いだり、ポンプ内部を洗浄したりするときにホ−ス１３から散気孔パイプ４を通じて薬液や洗浄液を羽根車内に供給するために使用する。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明の貫流ポンプ微細気泡発生装置における特殊なエアレ−ション技術は、貫流ポンプ特有の幅広で安定した吐出し流れとともに微細化した多量の気泡を一様に供給できること、およびポンプケーシング形状を使用用途ごとに変形して柔軟に対応できることから、曝気、養殖、植物・藻類栽培などに関連したエアレ−ション技術や船舶の摩擦低減に関係するマイクロバブル発生技術など、多用途の分野で利用できる。
【符号の説明】
【００３９】
４            散気孔パイプ
５            散気孔
６            羽根
７            羽根車
８，８ｂ      ケーシング舌部
９            ポンプ吸込側
１０          ポンプ吐出側
１１          エアポンプ
１１ｂ        液体ポンプ
１３          ホース
１４          水面
１６          羽根車ボス中空回転軸
１７          羽根車側板
１８          中空シャフト（羽根車駆動用）
１９          中空カップリング      
２０          駆動用中空軸モータ（羽根車駆動用）    
２１          サブモータ（散気孔パイプ駆動用）
２２          中空軸ギヤヘッド付きモータ
２３          羽根車中空ボス              
２６          軸受ユニット
２７          羽根車軸受（羽根車ボス中空回転軸用）
２７ｂ        中空シャフト軸受
２８          散気孔パイプ軸受
２８ｂ        散気孔パイプ軸受
２９          給気用密閉ブラケット
２９ｂ        給気用密閉ブラケット
３０，３１，３２，３３，    ポンプケ−シング
３５          中空軸ギヤヘッド
３７          プーリモータ
３８          ベルト
３９          プーリ
４０          水槽
４２          曝気槽
４５，４５ｂ  養殖槽
４７          培養槽
５０          羽根車中間仕切板
５１          散気孔パイプ中間軸受
６３          植物
６４          水耕栽培用フロ−ト
７０          船
７５          スクリュー
８０，８０ｂ，８０Ｃ，８０Ｄ      タイプＥの貫流ポンプ微細気泡発生装置
８０Ｅ，８０Ｆ，８０Ｇ，８０Ｈ    タイプＥの貫流ポンプ微細気泡発生装置
８１          タイプＦの貫流ポンプ微細気泡発生装置
８２          タイプＧの貫流ポンプ微細気泡発生装置
８３          タイプＨの貫流ポンプ微細気泡発生装置
Ｂ            微小気泡
Ｄ            ポンプ吐出し口から船体表面に沿って流出するマイクロバブルの流れ
Ｆ            外流（船の速度や海流に関係する船体近傍を通り過ぎる流れ）
Ｓ            散気孔から微細気泡（微粒子）となって噴出する流れ
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【手続補正書】
【提出日】平成25年4月6日(2013.4.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
羽根車形状が円筒状で多翼の貫流ポンプにおいて、中空軸タイプモータの羽根車駆動用中空シャフトは羽根車を貫通せず、駆動側羽根車側板の羽根車中空ボスにモータの中空シャフトの先端を嵌め込んだ羽根車駆動構成にし、外輪に相当する該中空シャフトの内径側に隙間を開けて小口径の散気孔パイプを該中空軸モータの後端部に取付けた内輪用の軸受を通して散気孔部が羽根車内に位置するように羽根車内に突き出し、その先端を反駆動側ポンプケーシング側面に設置した外輪用（羽根車駆動用）と内輪用の２種の軸受を備えた軸受ユニットの内輪用の軸受に嵌め込んで、その軸受後端部に外部からの気体供給用のホースを接続した密閉ブラケットを取付け、散気孔パイプに気体などを供給できるようにし、一方の駆動側の該散気孔パイプの端を駆動用モータを貫いて、当該モータの後方に設置したサブモータに接続することによって、散気孔パイプを羽根車の回転に関係なく自在に回転可能にした貫流ポンプの本体部を水面下に設置し、外部から供給された気体が該散気孔部から高速回転を伴いながら羽根車内へ微細気泡として放出できるようにしたことを特徴とする貫流ポンプ微細気泡発生装置