JP2010532255A - 水質浄化用吹送流下降誘導装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、水質浄化用吹送流下降誘導装置に関する。
【解決手段】潮流と風により形成された吹送流により形成される水の流れを深層部に下降するように誘導することによって、表層の汚染された水を深層の水と混合させることで、表層の過飽和溶存酸素を深層に下ろして深層部の溶存酸素の不足により腐る部分に酸素を供給して好気微生物が代謝できるようにする水質浄化用吹送流下降誘導装置が開示されている。上記水質浄化用吹送流下降誘導装置は、水中に浸り、その内部は中空状態で形成される浮力装置、上記浮力装置の上段に設けられて上記浮力装置の平衡を維持させるバランシング装置、及び上記浮力装置の下段に設けられて上記浮力装置が水の表面と水中でバランスを保って直立できるようにするバランス部材を含むことを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、水質浄化用吹送流下降誘導装置に関し、より詳しくは、潮流と風により形成された吹送流によりなされる水の流れを深層部に下降するように誘導することで、表層の汚染された水を深層の水と混合させることによって、表層の過飽和溶存酸素を深層に下ろして深層部の溶存酸素の不足により腐る部分に酸素を供給して好気微生物が代謝できるようにする水質浄化用吹送流下降誘導装置に関する。

貯水池や海に緑藻、紅藻、及び藍藻が発生することは、陸地で汚染物質が河川や川に沿って貯水池または海へ流入されることと、養殖場で使用していた残留餌料や魚の排泄物による富栄養化により藻類が発生する。

特に、海で緑藻、紅藻、及び藍藻が発生することは、川の水が汚染されて海へ流入されるとき、海水と川の水との温度差により温度の高い川の水は水の上層部を形成するようになる。この際、上層部の富栄養化された水は陽光に常に露出され、表層が夏季温度上昇時、最も先に温度が上昇するので、表層で緑藻、藍藻、及び紅藻が発生するものである。一般に、汚染された海水表層水の水温が２０℃以上の時に藻類が発生するが、緑藻、紅藻、及び藍藻は光合成微生物であって、水中の富栄養化物質と水温及び陽光などの作用により藻類が発生しやすい条件を形成している。

従来には富栄養化による藻類発生地域で藻類を抑制する方法として、黄土水又は銅を撒布して藻類（緑藻、紅藻、及び藍藻）を海深層に沈むようにする方法が使われてきたが、このような方法は２次汚染を発生させるようにするので自然親和的な方法でなく、そのような方法を適用するには多くの費用がかかるので、経済的にも大きい問題点があった。

また、汚染された貯水池の浄化のために送風機により空気中の酸素を水中に溶かして好気微生物の代謝増殖する方法に適用しているが、経済的な効果を上げることができなかった。

図１は、貯水池などの吹送流が移動する一般的な移動経路を示す図である。

図１に示すように、一般的な貯水池での水の流れを見れば、風１により吹送流が風の方向と同一な方向Ａに移動してから陸地などに当たって低く下降して風の反対方向Ｂへ移動するようになるが、このような水の流れが表層３のみでなされるので、深層５には水が下降できなくて、水の自然浄化がなされなくなる。

即ち、表層水は温度が高く、光合成が容易な表層部のみで留まるので、緑藻、紅藻、藍藻などの藻類発生が容易になる。

したがって、本発明者は表層水を深層部まで移動して藻類の発生を抑制させることができる方法及び装置に対して持続的な研究を進行し、それに対する研究結果として本発明が得られた。

本発明の目的は、上記のような問題点を解決するために案出したものであって、動力や人為的なエネルギーを活用せず、自然のエネルギーを利用することで、経済的で、かつ親環境的に藻類の発生が抑制できるようにした水質浄化用吹送流下降誘導装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、溶存酸素が過飽和され、富栄養化によって汚染された表層水を深層に下降させることによって、藻類の発生が抑制できるようにした水質浄化用吹送流下降誘導装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、藻類を抑制することにより養殖場の被害を防止し、海の生態系が保存できるようにした水質浄化用吹送流下降誘導装置を提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、河川水や川の水が海へ流入される時、冷たい海水と温度の高い河川水や川の水が容易に混合されて藻類の発生を抑制させることができるようにした水質浄化用吹送流下降誘導装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明に係る吹送流下降誘導装置は、水中に浸り、その内部は中空状態で形成される浮力装置と、上記浮力装置の上段に設けられて上記浮力装置の平衡を維持させるバランシング装置と、上記浮力装置の下段に設けられて、上記浮力装置が水の表面と水中でバランスを保って直立できるようにするバランス部材とを含むことを特徴とする。

上記浮力装置は、左右に長く形成された下降誘導部と、上記下降誘導部から下方に垂直に一体形成される垂直ガイド部とを備え、上記下降誘導部及び垂直ガイド部は、内部が中空で形成されることを特徴とする。

上記下降誘導部は、水の水平流れを垂直流れに変更させることができるように、その断面が逆三角形状であることを特徴とする。

上記浮力装置は、バランシング装置から垂直下方に設けられる垂直ガイド部と、多数の下降誘導タンクとを含むことを特徴とする。

上記垂直ガイド部の両側面に設けられるそれぞれの下降誘導タンクは、四面体の形状で、上記垂直ガイド部の垂直長手方向に沿って長く形成されており、上記多数の下降誘導タンクは側面に沿って一列で配列され、隣接した下降誘導タンクの間の空間は垂直ガイド部側に行くほど狭くなる形態で設けられることを特徴とする。

上記浮力装置は、バランシング装置から垂直下方に設けられる垂直ガイド部と、上記垂直ガイド部の両側面に垂直長手方向に沿って長く形成され、側面に沿って当接して水平に配列される多数の下降誘導ダクトとを含むことを特徴とする。

上記下降誘導ダクトは、Ｌ字を逆さにした形状を有し、吹送流が引き込まれる入口部の断面積は広く、吹送流が方向を転換して垂直下方に移動する垂直部は断面積が上記入口部より格段に狭くなる形態で形成されることを特徴とする。

上記バランシング装置はその内部が中空であり、上記浮力装置が水中で水の流れに対して前後に揺れることを防止するための揺動防止羽根部と、上記揺動防止羽根部の端部でそれと一体形成される波あふれ防止部とを備えることを特徴とする。

本発明に係る水質浄化用吹送流下降誘導装置によれば、藻類が混合された表層水を下降させて深層へ移動させることによって、表層に含まれた藻類の増殖を抑制又は死滅させることができる。

また、沼湖、ダム、及び海を汚染させる藻類の増殖を防止することによって、海生態系の破壊と近海養殖場の被害を防ぐことができるので、結果的には自然保護と安全な近海養殖業を行なうことができるようにする。

また、動力や人為的なエネルギーを活用せず、自然エネルギーを用いることで、経済的で、かつ親環境的な浄化方法を提供することができる。

貯水池の吹送流が移動する一般的な移動経路を示す図である。 本発明の第１実施形態に係る水質浄化用吹送流下降誘導装置を示す斜視図である。 図２の断面図である。 図２の水質浄化用吹送流下降誘導装置を複数個連結して設置した使用状態図である。 本発明の第２実施形態に係る水質浄化用吹送流下降誘導装置を示す斜視図である。 図５の断面図である。 図５の水質浄化用吹送流下降誘導装置を複数個連結して設置した使用状態図である。 本発明の第３実施形態に係る水質浄化用吹送流下降誘導装置を示す斜視図である。 図８の断面図である。 本発明の多様な実施形態に係る水質浄化用吹送流下降誘導装置を固定させる実例を示す図である。

以下、添付された図面を参照しつつ本発明に係る吹送流下降誘導装置について詳細に説明する。

図２は、本発明の第１実施形態に係る水質浄化用吹送流下降誘導装置を示す斜視図である。図３は、図２の断面図である。図４は、図２の水質浄化用吹送流下降誘導装置を複数個連結して設置した使用状態図である。

図２に示すように、本発明の第１実施形態に係る水質浄化用吹送流下降誘導装置は、水中に浸り、その内部は中空状態で形成される浮力装置１０、上記浮力装置１０の上段に設けられて上記浮力装置１０の平衡を維持させるバランシング装置３０、及び上記浮力装置１０の下段に設けられて上記浮力装置１０が水の表面と水中でバランスを保って直立できるようにするバランス部材１５を含む。

上記浮力装置１０は、左右に長く形成された下降誘導部１１と、上記下降誘導部１１から下方に垂直に一体形成される垂直ガイド部１３とを含む。上記下降誘導部１１は、水の水平流れを垂直流れに変更させることができるように、その断面が逆三角形状のものが好ましい。しかし、上記下降誘導部１１の断面は水を下降させることができる形状であればどんな形態でも関係ないし、水と接触する部分が円弧形状であることもできる。

上記下降誘導部１１と垂直ガイド部１３とは一体形成され、その内部は中空で形成される。

また、上記浮力装置１０はその左右長さを略２〜５ｍ位に製作し、複数個を連結して使用することが水に対する抵抗を減らすことができる。したがって、上記浮力装置１０の下降誘導部１１の両端部には連結輪４０を別途に取り付けて複数個の浮力装置１０が連結できるようにする。

上記バランシング装置３０は、その内部が中空で、水に浮いていることができるように製作され、上記浮力装置１０が水中で水の流れに対して前後に揺れることを防止するための揺動防止羽根部３１と、上記揺動防止羽根部３１の端部でそれと一体形成される波あふれ防止部３３とを備える。

上記揺動防止羽根部３１は、水の表面に接する部分であって、水の表面との表面張力によりバランシングを維持することによって、上記浮力装置１０が水中で揺れることを防止できるものである。

上記波あふれ防止部３３は、上記揺動防止羽根部３１に対し、上方に傾斜して形成されるものであって、波がバランシング装置３０の上部側にあふれて流れることを防止するためのものである。

この時、上記浮力装置１０と上記バランシング装置３０とは一体形成することもでき、別途に製作して結合させて使用することもできる。

上記バランス部材１５は、上記浮力装置１０の下段に設けられるものであって、一定の重量を持っている材質で形成される。即ち、上記バランス部材１５は上記浮力装置１０が水中に浸りながらも水中に沈まない位の重量を持つことが好ましい。

また、上記バランス部材１５は、上記浮力装置１０が水中に浸ることができるようにすると共に、上記浮力装置１０が左右に揺れることを防止できるものである。

以下、本発明の第１実施形態に係る水質浄化用吹送流下降誘導装置の作動について説明する。

吹送流が矢印Ｃの方向に流れてから水質浄化用吹送流下降誘導装置の下降誘導部１１の表面に当接すれば矢印Ｄのように水の流れが変わるようになり、垂直ガイド部１３を経ながら最終的に矢印Ｅのように垂直下方に流れるようになる。したがって、吹送流が本発明に係る下降誘導装置を通じて深層部まで移動するようになり、それによって表層の過飽和された溶存酸素を深層部に伝達して好気性微生物が深層部で腐る物質を代謝できるようにする。また、吹送流を続けて深層部側に移動させることによって、表層水で発生できる藻類発生を格段に抑制させることができる。

図４に示すように、本発明の第１実施形態に係る水質浄化用吹送流下降誘導装置の複数個を連結輪４０を連結させて設置した後、ボートや船９００などを用いて長く支持している。この時、吹送流は矢印の方向に沿って深層部へ移動できる。

また、船舶２隻が両方から二艘引き式で藻類発生水面を徐々に運航することで、表層水の紅藻を下降させることができ、これによって緑藻や紅藻の発生を抑制することができる。

図５は、本発明の第２実施形態に係る水質浄化用吹送流下降誘導装置を示す斜視図である。図６は、図５の断面図である。図７は、図５の水質浄化用吹送流下降誘導装置を複数個連結して設置した使用状態図である。

図５及び図６に示すように、本発明の第２実施形態に係る水質浄化用吹送流下降誘導装置は、浮力装置１１０の形状を除いては、本発明の第１実施形態の構成要素及び作用と同一である。したがって、同一な構成要素に対する説明は省略する。

本発明の第２実施形態に係る浮力装置１１０は、バランシング装置３０から垂直下方に設けられる垂直ガイド部１１３と、多数の下降誘導タンク１２１、１２２、１２３、１２４、及び１２５を含む。上記浮力装置１１０は、その内部が中空の状態で製作される。

上記垂直ガイド部１１３の両側面に設けられるそれぞれの下降誘導タンク１２１〜１２５は四面体の形状を有し、上記垂直ガイド部１１３の垂直長手方向に沿って長く形成されている。また、上記下降誘導タンクの断面は三角形の断面を有する。

また、上記多数の下降誘導タンク１２１〜１２５は側面に沿って一列で配列され、隣接した下降誘導タンクの間の空間は垂直ガイド部１１３側に行くほど狭くなる形態で設けられる。したがって、上記第１下降誘導タンク１２１と第２下降誘導タンク１２２との間に誘導される吹送流は、上記垂直ガイド部１１３側に移動するほど流速が速くなって下方へ移動する速度が大きくなることによって、より深い深層部まで移動することができる。

図８は、本発明の第３実施形態に係る水質浄化用吹送流下降誘導装置を示す斜視図である。図９は、図８の断面図である。

図８及び図９に示すように、本発明の第３実施形態に係る水質浄化用吹送流下降誘導装置は、浮力装置２１０の形状を除いては本発明の第２実施形態の構成要素及び作用と同一である。したがって、同一な構成要素に対する説明は省略する。

本発明の第３実施形態に係る浮力装置２１０は、バランシング装置３０から垂直下方に設けられる垂直ガイド部２１３と、多数の下降誘導ダクト２２１、２２２、２２３、２２４、及び２２５とを含む。上記浮力装置２１０は、その内部が中空の状態で製作される。

上記垂直ガイド部２１３の両側面に設けられるそれぞれの下降誘導ダクト２２１〜２２５は、Ｌ字を逆さにした形状を有し、上記垂直ガイド部２１３の垂直長手方向に沿って長く形成されている。また、上記多数の下降誘導ダクト２２１〜２２５は側面に沿って当接して水平に配列される。

上記下降誘導ダクト２２１は、吹送流が引き込まれる入口部２５５の断面積は広く、吹送流が方向を転換して垂直下方へ移動する垂直部２５７は断面積が上記入口部２５５より格段に狭くなる形態で形成されることによって、水の流れがボトルネック現象により垂直下方への速度が大きくなることがある。

図１０は、本発明の多様な実施形態に係る水質浄化用吹送流下降誘導装置を固定させる実例を示す図である。

図１０に示すように、本発明に係る水質浄化用吹送流下降誘導装置を、船を用いて固定する代りに、多数のアンカを用いて固定させることができる。図面には１つのアンカ８００のみを図示したが、水質浄化用吹送流下降誘導装置の連結個数や全体的な長さによって複数のアンカを使用することもできる。

１０ 浮力装置
１１ 下降誘導部
１３ 垂直ガイド部
１５ バランス部材
３０ バランシング装置
３１ 揺動防止羽根部
３３ 波あふれ防止部
４０ 連結輪

Claims (8)

1. 水の表面の下降流を誘導するための水質浄化用吹送流下降誘導装置であって、
   水中に浸る、中空の浮力装置と、
   前記浮力装置の頂端部に置かれ、前記浮力装置の平衡を維持させるバランシング装置と、
   前記浮力装置の底端部に取り付けられ、前記浮力装置が水の表面と水中でバランスを保って直立できるようにするバランス部材とを含む、誘導装置。
2. 前記浮力装置は、
   左右に長く形成された下降誘導部と、
   前記下降誘導部から下方に垂直に一体形成される垂直ガイド部とを含み、
   前記下降誘導部及び前記垂直ガイド部は、中空である、請求項１に記載の誘導装置。
3. 前記下降誘導部は、水の水平流れを垂直流れに変更させるように、その断面が逆三角形状である、請求項２に記載の誘導装置。
4. 前記浮力装置は、
   前記バランシング装置から垂直下方に伸びる垂直ガイド部と、
   複数の下降誘導タンクとを含む、請求項１に記載の誘導装置。
5. 前記下降誘導タンクは、前記垂直ガイド部の両側面に設けられ、
   前記下降誘導タンクの各々は、四面体の形状であり、
   前記下降誘導タンクは、前記垂直ガイド部の垂直長手方向に沿って長く形成されており、
   前記下降誘導タンクは、前記垂直ガイド部の側面に沿って一列で配列され、隣接した下降誘導タンクの間の空間は前記垂直ガイド部側に行くほど狭くなる形態で設けられる、請求項４に記載の誘導装置。
6. 前記浮力装置は、
   前記バランシング装置から垂直下方に設けられる垂直ガイド部と、
   前記垂直ガイド部の両側面に垂直長手方向に沿って長く形成され、側面に沿って当接して水平に配列される複数の下降誘導ダクトとを含む、請求項１に記載の誘導装置。
7. 前記下降誘導ダクトの各々は、Ｌ字を逆さにした形状を有し、吹送流が引き込まれる入口部の断面積は広く、吹送流が方向を転換して垂直下方に移動する垂直部は断面積が前記入口部より格段に狭くなる形態で形成される、請求項６に記載の誘導装置。
8. 前記バランシング装置は、
   その内部が中空であり、前記浮力装置が水中で水の流れに対して前後に揺れることを防止するための揺動防止羽根部と、
   前記揺動防止羽根部の端部でそれと一体形成される波あふれ防止部とを含む、請求項１〜７のいずれかに記載の誘導装置。
   

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