JP2990355B1

JP2990355B1 - 回転式水質浄化装置

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Publication number: JP2990355B1
Application number: JP22666798A
Authority: JP
Inventors: 宏五十嵐
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-07-28
Filing date: 1998-08-11
Publication date: 1999-12-13
Anticipated expiration: 2018-08-11
Also published as: JP2000102797A

Abstract

【要約】【課題】低コストで高い処理効果が得られること、設備
・保守・管理などが容易であること、水質の浄化と同時
に有用なエネルギが得られることなど、これらを満足さ
せることのできる回転式水質浄化装置を提供する。【解決手段】回転自在な羽根車４１が軸心部４２と複数
枚の羽根４６とを備えている。羽根４６が軸心部４２の
外周面に取り付けられている。羽根４６が連続気孔型の
多孔構造を有するものからなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は水質の汚染を防止し
たり水質を改善したりするための技術分野（公害防止技
術）に属するものであって羽根車を主体にした水質浄化
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】河川・湖沼・海域など公共水域に流れ込
む排水や廃水（以下単に排水という）については水質汚
染防止のため事前に浄化処理している。しかし現状はと
いうと、排水を未処理のまま公共水域へ放流している水
路や水域が少なくない。未処理排水の定常的な放流によ
る汚染も、やがては公共水域の自浄能力を上回るレベル
に達するのであるから水質の保全が困難になる。現に汚
染されてしまった水路や水域も存在する。したがって広
域的に水質を改善したり水質汚染を回避したりするとい
うときは、水路や水域の規模を問わず、これらの殆どに
浄化設備を設けて排水処理を徹底することを検討しなけ
ればならない。

【０００３】水質汚染防止のための排水処理としては物
理的処理手段・化学的処理手段・生物的処理手段・これ
らの併用型が実用化されている。こうした処理手段のう
ちにはイニシャルコストやランニングコストが低廉なも
のもみられる。たとえば排水を微生物処理槽の内部に通
して微生物で処理する生物的処理手段や排水を単純沈殿
分離槽内に入れて排水中の汚染物質を比重差で分離する
物理的処理手段などはそれに該当する。その一方で、巨
額の設備費を要するけれども処理効果は高いという排水
処理手段も開発されている。これらを概括していえるこ
とは、処理効果が設備費に比例するということである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】自明のことではある
が、排水処理のための方法や装置については低コストで
高い処理効果の得られるものが望ましい。これに加え、
設備・保守・管理などが容易であるものはより望ましい
ものとなる。そのほか、有用なエネルギまでが得られる
ということになると、排水処理設備に要した費用の一部
または全部をこれで回収することも可能になる。このよ
うな観点からすると、既存の排水処理方法や排水処理装
置にも低コストのものや処理効果の高いものがあるが、
低コストと高処理効果とを同時に満たすものが従来技術
にない。これは既述のとおり、高い排水処理効果の代償
として設備の充実や大型化など高いコストが要求される
からである。設備の充実や大型化は保守や管理の難度も
高くする。ゆえに効果の大きい水質汚染防止技術につい
ては、設備の高負担がネックとなって広域的な普及が阻
まれている。それに既成のものには排水処理と併せて有
用なエネルギを獲得するという工夫がみられない。

【０００５】発明の目的：本発明はこのような技術的課
題に鑑み、低コストで高い処理効果が得られること、設
備・保守・管理などが容易であること、水質の浄化と同
時に有用なエネルギが得られることなど、これらを満足
させることのできる回転式水質浄化装置を提供しようと
するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
回転式水質浄化装置は所期の目的を達成するために下記
の課題解決手段を特徴とする。すなわち請求項１記載の
回転式水質浄化装置は、回転自在な羽根車が軸心部と複
数枚の羽根とを備えていて各羽根が軸心部の外周面に放
射状に取り付けられていること、および、羽根車におけ
る一枚以上の羽根が連続気孔型の多孔構造を有するもの
であること、および、多孔構造羽根をその水掻き面と交
差する方向に貫通する流通孔が該羽根に形成されている
ことを特徴とする。

【０００７】本発明の請求項２に係る回転式水質浄化装
置は、請求項１記載のものにおいて、羽根車の多孔構造
羽根が濾過材入りの通水性中空体で構成されていること
を特徴とする。

【０００８】本発明の請求項３に係る回転式水質浄化装
置は、請求項１記載のものにおいて、羽根車の多孔構造
羽根が連続気孔板で構成されていることを特徴とする。

【０００９】本発明の請求項４に係る回転式水質浄化装
置は、請求項１〜３いずれかに記載のものにおいて、連
続気孔型の多孔構造を有する回転ドラムが羽根車の軸心
部にあり、各羽根が回転ドラムの外周面に取り付けられ
ていることを特徴とする。

【００１０】本発明の請求項５に係る回転式水質浄化装
置は、請求項１〜３いずれかに記載のものにおいて、回
転軸が羽根車の軸心部にあり、各羽根が回転軸の外周面
に取り付けられていることを特徴とする。

【００１１】本発明の請求項６に係る回転式水質浄化装
置は、請求項１〜５いずれかに記載のものにおいて、羽
根車が昇降機を介して支持されていることを特徴とす
る。

【００１２】作用：本発明装置における回転自在な羽根
車は、一枚以上〜全数以下の羽根が連続気孔型の多孔構
造を有している。このような多孔構造羽根は、一例とし
て濾過材入りの通水性中空体で構成されたり、他と一例
として連続気孔板で構成されたりする。羽根車は各羽根
で流動エネルギを受けたときにこれが回転する。したが
って羽根車が以下のような態様で用いられるというとき
に、多孔構造羽根が水用の濾過器や微生物用の着床層
（コロニー）や曝気用の機器などになる。

【００１３】河川や排水路のような流れのある水路に設
備された羽根車は流水によって回転する。羽根車が回転
しているときは各羽根が水中と空気中とを巡回する。多
孔構造羽根が水中にあるときは、水路を流れる水がその
羽根内に浸透する。多孔構造羽根が水中から空気中に移
行するときは、これに浸透していた水の多くが抜け落ち
る。この際、水に含まれていた汚染物質は羽根の多孔空
間内で捕捉され、ここに着床している微生物で分解処理
される。多孔構造羽根が空気中にあるときは、その羽根
の多孔空間内に空気が進入するので好気性菌が旺盛に繁
殖する。多孔構造羽根が空気中から水中に移行するとき
は、羽根内の空気（酸素）が水中に取り込まれて再曝気
される。再曝気を受けた水は溶存酸素量が多くなるため
にＢＯＤやＣＯＤが低下する。以下はこれらが繰り返さ
れるごとに水質のクリーン度が高められていく。

【００１４】本発明装置において連続気孔型の多孔構造
を有する回転ドラムが羽根車の軸心部にあるものは、こ
こでも上記と同様の浄化が行われる。ゆえにこのような
構成のものは水質を浄化する能力がより高いくなる。本
発明装置において羽根車の回転軸外周面に各羽根が取り
付けられているものは、回転軸を除く殆どが羽根である
から羽根の占める割合が大きい。羽根の占める割合が大
きい羽根車であれば、羽根を水中深くまで至るようにし
て水深のある水系に対応することができ、水位の変動に
ともなう影響も大きく受けない。本発明装置において流
通孔が多孔構造羽根を前後方向に貫通しているものは、
その流通孔によって多孔構造羽根の表面積を大きくす
る。したがって多孔構造羽根が水中にあるときはこれに
対して水がよく浸透し、その後、多孔構造羽根が空気中
に移行したときはここからの水切り効果も高まる。すな
わちこれらは、多孔構造羽根において水と空気が交互に
入れ替わるというのであるから、好気性菌の活性化と繁
殖が促進され、水中への酸素の取り込みも十分に行われ
る。流通孔は、また、多孔構造羽根の重量とか流水に対
する当該羽根の抵抗値とかを設定しやすくする。

【００１５】本発明装置において羽根車が昇降機を介し
て支持されているものは、浄化対象水系の水位が気象条
件やその他によって変動したとしても、昇降機を介して
羽根車の高さを変動水位に追随させることができる。し
たがって羽根車は常に適切なレベルに保持される。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明に係る回転式水質浄化装置
の実施形態については、はじめに図１〜図３に例示され
たものを説明し、つぎに図４・図５に例示されたものを
説明し、そのあとで図６に例示されたものや図７・図８
に例示されたものを説明する。そのほか本発明の図示し
ない実施形態についても説明する。

【００１７】回転式水質浄化装置を設備される水系は、
河川のような自然水路であったり、排水路のような人工
水路であったり、これら以外の水路や水域であったりす
る。図１・図２においては、そのような水系１１の具体
的一例として排水路が示されている。

【００１８】図１・図２に例示された昇降機２１は支持
台２２と支持台用の昇降手段とを備えている。昇降手段
は一例として、支持台２２を上下動させるために上下伸
縮する油圧シリンダまたは空気圧シリンダからなる。昇
降機２１の他例としては、支持台２２を上下動させるた
めに正逆回転する縦ネジ軸とこれ用の駆動源（モータ）
とを主体にして構成された上下送り機構があり、また、
上下方向の支持台ガイドと支持台２２を上下動させるた
めの電動ウインチとが組み合わされた上下送り機構もあ
る。これらの昇降手段はいずれも公知であったり周知で
あったりする。これら以外の昇降手段で公知ないし周知
のものも昇降機用として採用することができる。したが
って昇降機２１の上部側にある支持台２２は、このよう
な昇降手段で上下動させることができる。昇降機２１は
二基を一対にして用いるのが通例である。

【００１９】図１・図２に示された昇降制御器２３は、
これで測定した水位に応じて昇降機２１を上下動させる
というものである。このような昇降制御器２３について
は、機械式センサを利用するもの・電気式センサを利用
するもの・光学式センサを利用するもの・これらの併用
型など各種のものがある。機械式センサとしては、フロ
ートの動きを電気系統へ機械的に伝達するものや、水位
の変化を圧力に変化に代えて検出する空気圧式センサが
あげられる。電気式センサとしては、水位測定電極を利
用するものや、水位の変化（フロートの上下動）を長さ
の変化に代えて測定する可変抵抗式センサがある。光学
式センサとしては、光源・受光素子（フォトトランジス
タ）・コンデンサレンズ・ハーフミラー・対物レンズな
どを備えたものがある。図１・図２の例では、昇降制御
器２３として上記光学式センサを主体にしたものが採用
されている。この光学式センサは、光源から出射された
光がコンデンサレンズ（透過）→ハーフミラー（屈折）
→対物レンズ（透過）などを経て水面に当たり、水面で
反射した後の光が対物レンズ（透過）→ハーフミラー
（透過）などを経て受光素子に入射するというものであ
る。そして水位が上昇して水面が光学式センサに近づい
たときに受光素子への反射光量が増し、逆に水位が低下
して水面が光学式センサから遠のいたときに受光素子へ
の反射光量が減るので、この光量変化に基づく電気信号
で昇降機２１を上下動させることができる。

【００２０】図１・図２に例示された発電装置３１は回
転動力を利用して発電するものである。このような発電
装置３１は周知である。図１〜図２に例示されたモータ
３２や太陽電池パネル３３も周知である。ちなみに太陽
電池パネル３３は多数の太陽電池モジュールがパネル表
面に取り付けられたものであり、これにバッテリ・コン
トローラ・その他を含む電気回路（図示せず）が接続さ
れている。

【００２１】図１〜図３に例示された羽根車４１につい
ては「水車」ということもできる。この羽根車４１は以
下のようなものである。羽根車４１の軸心部４２は回転
軸４３と回転ドラム４４とで構成される。回転軸４３は
周知のものからなる。回転ドラム４４は、中心の円管と
外周の円筒と両側の円形板とが一体に組み合わされた中
空体からなる。そして多数の孔４５が円筒や円形板に形
成されているので中空の回転ドラム４４には通気性や通
水性がある。羽根車４１の軸心部４２においては、回転
軸４３が回転ドラム４４の中心部（円管）を貫通する態
様で両者が相対的に固定されており、これで軸心部４２
が構成されている。この場合の固定手段は周知のもので
よい。その一例としてスラスト受けカラー・フランジ・
ボルト・ナットなどが用いられ、これらの部品や部材で
回転ドラム４４が回転軸４３に固定される。羽根車４１
の羽根４６は分の厚い板状で表裏面が他の面よりも大き
な中空体からなる。しかもその中空体には多数の小さな
孔４７がある。したがって中空の羽根４６にも回転ドラ
ム４４と同様に通気性や通水性がある。そのほか、羽根
４６には、その羽根４６をこれの水掻き面と交差する方
向に貫通する流通孔４８が形成されている。流通孔４８
の周壁（筒体）にも多数の小さな孔４７がある。羽根車
４１の羽根４６は、複数枚のものが等間隔の放射状配列
をなして回転ドラム４４の外周壁（円筒壁）に取り付け
られるというものである。これに対する回転ドラム４４
の外周壁には、複数枚の羽根４６を取り付けるための開
口部が周方向に等間隔をおいて形成されている。羽根４
６が八枚ある図１〜図３の例では、各羽根４６がこれら
の付根部を回転ドラム４４の開口部に差し込まれて回転
ドラム４４の外周面に取り付けられており、該取り付け
後の各羽根４６が回転ドラム４４の外周面から突出して
いる。回転ドラム４４に対する各羽根４６の取付手段も
金具止め・溶接・接着・縛りなど材質に応じた周知の手
段が採用される。回転ドラム４４の外周面に取り付けら
れた各羽根４６について各流通孔４８が図３のように交
互にずれているのは、これらの孔４８があらかじめその
ように形成されているからである。羽根取付用の開口部
を回転ドラム４４に形成した理由は、各羽根４６と回転
ドラム４４とにわたり空気や水などを自由に出入りさせ
るためである。羽根取付用の開口部は、また、各羽根４
６の取付状態をも安定させる。羽根車４１における回転
ドラム４４の内部空間や各羽根４６の内部空間には、そ
れぞれの内部空間を満たす程度に濾過材４９が入れられ
ている。通常、回転ドラム４４の一部や各羽根４６の一
部には、濾過材４９を出し入れするための出入口が形成
されていたり、該出入口を開閉するための蓋が備え付け
られていたりするが、図１〜図３においてはそれら出入
口や蓋の図示が省略されている。以上の説明から理解で
きるように、羽根車４１の各羽根４６や回転ドラム４４
は連続気孔型の多孔構造を有しているといえる。

【００２２】羽根車４１における回転軸４３や回転ドラ
ム４４や羽根４６などは金属製であったり、合成樹脂製
（ＦＲＰも含む）であったり、これらの複合材製であっ
たりする。回転軸４３については強度を確保する上で金
属製であることが望ましい。カーボンロッドのようなも
のも回転軸４３として使用することができる。回転軸４
３が中空軸からなることもある。回転ドラム４４や羽根
４６については上記いずれの材料でもよいが、耐食性や
軽量化の点では合成樹脂製のものが望ましい。回転ドラ
ム４４や羽根４６は、また、多孔板材や網目材でつくら
れるものである。その一例として、回転ドラム４４は多
孔板材でつくられたものからなり、羽根４６は網目材で
つくられたものからなる。濾過材４９としてはゼオライ
ト・砕石・シリカ・炭・石炭・破砕セラミック（例：素
焼煉瓦や素焼瓦を砕いたもの）・活性炭・植物繊維・合
成繊維・木屑（木片）などのうちから一種以上のものが
採用される。

【００２３】図１・図２の例では、水系１１の上流域両
側と下流域両側にそれぞれ一対の昇降機２１が据え付け
られている。上流域にある両昇降機２１の支持台２２上
には軸受５０がそれぞれ取り付けられており、羽根車４
１の回転軸４３がこれらの軸受５０で両端支持されてい
る。上流域の羽根車４１はこのような支持で回転自在な
ものとなり、回転ドラム４４の一部や各羽根４６が水系
１１の水中に浸かるようになっている。上流域の羽根車
４１についてさらにいえば、これは一揃いの羽根４６を
一組だけ備えたシングル型ということになる。上流域左
側（図１の左側）にある昇降機２１の支持台２２上には
昇降制御器２３が搭載されている。昇降制御器２３は昇
降機２１を制御すべくこれに接続されている。図示例の
昇降制御器２３は光学センサを主体にしたものであるか
ら、投光端部と受光端部とを兼ねる該器２３の先端部が
図２のごとく水面に向けられている。上流域右側（図１
の右側）の昇降機２１は自明のとおりその左側の昇降機
２１と同期かつ同調するものである。そのために両昇降
機２１は、有線式または無線式の信号伝送手段（図示せ
ず）を媒体にしている。上流域右側（図１の右側）にあ
る昇降機２１の支持台２２上には発電装置３１が搭載さ
れている。発電装置３１は羽根車４１の回転を利用して
発電するというものであるから回転軸４３に連結されて
いる。下流域にある両昇降機２１も上記と同様にして羽
根車４１を回転自在に支持している。これら両昇降機２
１とその昇降制御器２３との関係も上記と同じである。
下流域の羽根車４１は一揃いの羽根４６を二組備えたツ
イン型という点で上流域のそれと異なる。下流域右側
（図１の右側）の昇降機２１は、これの支持台２２上に
モータ３２が搭載されている点で上流域のそれと異な
る。モータ３２は下流域の羽根車４１を回転させるため
のものである。それで下流域羽根車４１の回転軸４３が
モータ３２の出力軸に連結されている。太陽電池パネル
３３は下流域の地上部に据え付けられている。太陽電池
パネル３３で得た電力はいずれにも利用することができ
るが、図１の場合はモータ３２へ電力供給すべく太陽電
池パネル３３がこれに接続されている。モータ３２は、
また、発電装置３１からも電力供給を受けるべくこれと
接続されている。下流域の羽根車４１とこれに関連する
構成について説明を省略した事項は、上流域のそれと実
質的に同じである。上流域および下流域の両昇降機２１
は、これらを電力で稼働させるというときに、そのよう
な電力の供給を発電装置３１や太陽電池パネル３３から
受けることができる。

【００２４】本発明に係る回転式水質浄化装置が図１〜
図３に例示された実施態様のものであるときは、以下に
述べるようにして水系１１の水質が保全される。

【００２５】図１の水系１１において、流れの速い上流
域では羽根車４１がその流れを各羽根４６で受けて回転
する。羽根車４１が回転することで、各羽根４６が水中
と空気中とを巡回するようになり、回転ドラム４４も水
中への浸漬部分を絶えず変化させるようになる。羽根車
４１の回転ドラム４４や各羽根４６は通水性を有する中
空体からなり、これらの内部空間に濾過材４９が充填さ
れている。こうした濾過材４９の層は濾過機能や曝気機
能を有するとともに微生物の着床層にもなる。したがっ
て水系１１の上流域にある羽根車４１は、回転ドラム４
４や各羽根４６によって水質汚染物質を捕捉したり、捕
捉した水質汚染物質微生物を濾過材層の微生物で分解し
たり、水系１１を再曝気したりする。また羽根車４１が
動的であるということは、濾過材相互が擦れ合い、それ
で濾過材表面の微生物物膜が剥落することになるから、
濾過材層で棲息する微生物の新陳代謝も活発に行われ
る。かくて水系１１は、上流域において水質の汚染を防
止されたり水質を改善されたりする。なお羽根車４１の
各羽根４６内に蓄積した捕捉物の量が増えてくると、こ
れらの一部が各羽根４６内から漏出して流れることがあ
る。その対策として羽根車４１を定期的に清掃するのも
よいが、通常は沈殿濾床のような処理手段（特公平３−
５６７６２号公報参照）を水質浄化装置の後段（下流
側）に設備してこれで対処する。

【００２６】水系１１の水位については気象条件や他の
原因で変動することがよくある。そのようなときは変動
水位に応じて羽根車４１を上昇または下降させるのが望
ましい。これについて図１・図２のものは、昇降制御器
２３や一対の昇降機２１を介して羽根車４１の高さを自
動調整する。すなわち図１・図２のものは、昇降制御器
２３で水系１１の水位を常時測定し、そして水系１１の
水位が所定値以上を上回るほど上昇または下降したと
き、昇降制御器２３から両昇降機２１へ駆動制御信号を
入力してこれらの支持台２２を所定量だけ上昇または下
降させ、羽根車４１を適切な高さにシフトさせる。

【００２７】図１・図２において、水系１１の上流域で
は羽根車４１の回転軸４３に連結された発電装置３１が
発電している。この発電装置３１で得られた電力は、下
流域にあるモータ３２に供給される。

【００２８】図１の水系１１において、下流域の流れは
きわめて緩やかである。このような流域では水流を利用
して羽根車４１を安定かつ定常的に回転させるのが困難
である。したがって下流域の羽根車４１については、発
電装置３１や太陽電池パネル３３から電力供給を受けて
いるモータ３２で回転させる。下流域の羽根車４１を回
転させたときは、下流域も上流域の場合とほぼ同様に水
質の汚染を防止されたり水質を改善されたりする。下流
域において水系１１の水位変動に応じて羽根車４１の高
さを自動調整する点も上流域の場合と同様である。

【００２９】本発明に係る回転式水質浄化装置の実施形
態のうちで図４・図５に例示されたものは昇降機２１の
構成が前例と相違する。この図示例における一対の昇降
機２１は、大きな浮力をもつ浮台２４と複数本のガイド
棒２６とからなり、浮台２４を上下に貫通するガイド孔
２５が浮台２４の四隅部に形成されている。浮台２４の
各ガイド孔２５を貫通した各ガイド棒２６は水系１１の
水底に打ち込まれて水面上に高く立ち上がっており、浮
台２４が浮力で水系１１の水面に浮かんでいる。この例
の羽根車４１も両昇降機２１の浮台２４上に取り付けら
れた一対の軸受５０を介して前例と同じく回転自在に支
持されている。図４左側の浮台２４上には羽根車４１を
回転させるためのモータ３２が搭載されてこれが羽根車
４１の回転軸４３に連結されている。該左側の浮台２４
上には、また、モータ３２に電力供給するための太陽電
池パネル３３が搭載されてこれがモータ３２に接続され
ている。図４右側の浮台２４上には発電装置３１が搭載
されてこれが羽根車４１の回転軸４３に連結されてい
る。

【００３０】浮台２４は浮力のある材料および／または
浮力を有する構造体で構成される。浮力のある材料は自
明のとおり水よりも比重が小さい。浮力を有する構造体
は気密な中空体や発泡体（独立気泡）のようなものであ
る。これについては、木材・合成樹脂・金属などや、こ
れらの複合体でつくられたものが用いられる。

【００３１】図４・図５に例示された本発明装置も羽根
車４１を回転させて水質の汚染を防止したり水質を改善
したりする点で前例のものと同じである。そして太陽電
池パネル３３がモータ３２に給電し、発電装置３１が前
例と同様に発電する。発電装置３１で得た電力は自由に
活用できる。かかる実施態様のものは人工水路・河川・
湖沼・海域などにおいて岸から離れた水上に装置を設備
する場合に好都合である。図４・図５のものも、水位が
変動したときは両昇降機２１の浮台２４がガイド棒２６
に沿って浮力で上下動する。したがって羽根車４１の高
さが常に適切に保持される。

【００３２】図６に例示された昇降機２１は、浮力のあ
る台船２７を主体にしている。台船２７上には複数のウ
インチ２８が搭載されている。台船２７は曳船や作業船
として周知のものであり、これにはスクリューのような
推進手段が装備されていることもある。複数のウインチ
２８は電動または手動のもので、これらが台船２７上の
四隅部に固定されている。各ウインチ２８で巻き取られ
たり巻き戻されたりする索条（ワイヤ）２９の先端には
図示しない錨（アンカ）が取り付けられている。一対の
昇降機２１は、これらの台船２７を水域の据付場所まで
自力航行させるか、または、曳船で曳航した後、索条２
９の先端にある錨を投錨して係留する。両台船２７上に
は図４のケースと同じく一対の軸受５０が取り付けら
れ、それで羽根車４１が回転自在に支持される。図６の
例において発電装置３１・モータ３２・太陽電池パネル
３３などが各台船２７上に搭載される点は図４のケース
と同じである。そのほか、図６の例で説明を省略した事
項は既述の各実施態様と同じかそれらに準ずる。

【００３３】図６に例示された昇降機（一対）２１で羽
根車４１を支持するという本発明装置も、羽根車４１を
回転させて水質の汚染を防止したり水質を改善したりす
る。図６の例でも水位が変動したときは両昇降機２１の
台船２７が上下動するから、羽根車４１の高さが常に適
切に保持される。両台船２７の上下動にともない各索条
２９が緊張したり弛緩したりするときは、各ウインチ２
８を逆回転（巻き取り回転）または正回転（巻き戻し回
転）させて各索条２９の張力を常に一定に保持する。こ
れを自動化するというときの各ウインチ２８としては索
条２９の張力測定器を介してオン・オフできる電動式の
ものが用いられる。

【００３４】図７に例示された羽根車４１は、前例の羽
根車４１において回転ドラム４４が省略され、既述の各
羽根車４６が回転軸４３の外周面に放射状に取り付けら
れたものである。したがって図７の羽根車４１の軸心部
４２は回転軸４３のみで構成されている。図８に例示さ
れた羽根車４１も軸心部４２が回転軸４３のみからな
る。そして既述の羽根４６と他種の羽根５１とが交互配
列で回転軸４３の外周面に放射状に取り付けられてい
る。他種の羽根５１は孔のない扁平な板状のものであ
る。このような羽根５１は、たとえば合成樹脂・木材・
金属などや、これらの複合体でつくられる。材質によっ
ては羽根５１が中空のときもある。図７・図８に例示さ
れた各羽根車４１も前例と同様にして用いられる。その
ほか、図１〜図４に例示された回転ドラム４４のある羽
根車４１の場合も、二様の羽根４６・５１が交互配列で
回転ドラム４４の外周面に放射状に取り付けられること
がある。回転ドラム４４については、胴部が多角形の筒
状をなしているものも採用することができる。そのほ
か、羽根４６・５１の形状も自由に設定することができ
る。

【００３５】羽根車４１の羽根４６は既述のとおり連続
気孔型の多孔構造を有するものである。この多孔構造羽
根４６については図示例のほかに以下のような各実施形
態も採用することができる。その一つは、羽根４６の外
殻部分が前述した通水性や通気性を有する中空体からな
る場合に、板状またはシート状の多孔材を該中空体内に
装填するというものである。板状多孔材については、こ
れが分厚いものであるときに一枚用い、これが薄いもの
であるときに二枚以上重ね合わせて用いる。シート状の
多孔材の場合は複数枚のものを重ね合わせて用いる。板
状多孔材やシート状多孔材の具体的なものとして、金網
・合成樹脂製網・網糸で編まれた網・合成樹脂製の連続
気孔発泡板・連続気孔を有する人造軽石板・合成樹脂製
の孔開きシート・目の粗い布などをあげることができ
る。他の一つは、多孔板により多孔構造羽根４６を構成
するというものである。この場合の多孔板は、上記のう
ちの分厚い多孔材単体からなる。それで該多孔板の強度
が不足するときはこれにフレーム・格子・桟などの補強
材を取り付け、該多孔板の強度が十分あるときはそのよ
うな補強材を省略する。さらに他の一つは、上記板状多
孔材または上記シート状多孔材を積層して接着および／
または止具により合体し、こうして得られた分厚い多孔
板で多孔構造羽根４６を構成するというものである。こ
の場合も多孔板の強度いかんで補強材の要否を決定す
る。以上の説明から理解できるように、羽根車４１の羽
根４６すなわち連続気孔型の多孔構造羽根４６について
は、図示しない実施形態において連続気孔板で構成され
るものである。このような多孔構造羽根４６は、濾過材
４９を用いるものに比べて羽根の強度が安定し、取り扱
いやすく、人工的にもつくりやすい。この段落で述べた
羽根車４１についても互換性のある範囲内で既述の各技
術的事項を採用することができる。また、この段落で述
べた羽根車４１について説明を省略した事項は、既述の
内容と実施的に同じかそれに準する。

【００３６】回転ドラム４４も、これが連続気孔型の多
孔構造を有するものである場合に段落番号［００３５］
で述べたような実施形態を採用することができる。この
回転ドラム４４において段落番号［００３５］で述べた
ような実施形態を採用するときは、単数または複数で用
いられる既述の多孔材・多孔板などが柱形や筒形に形成
される。これらのうちで内外に重ね合わされる各筒形多
孔材は径が互いに異なるものである。

【００３７】

【発明の効果】本発明の各請求項に係る回転式水質浄化
装置はつぎのような効果を有する。

【００３８】請求項１記載の装置は、羽根車における連
続気孔型の多孔構造羽根が水質汚染物の質濾過器や微生
物の着床層になるというものである。かかる装置による
ときは、水流を利用して羽根車を回転させるだけで、水
質汚染物質を捕捉したり分解処理（微生物利用）したり
することができ、同時に微生物の新陳代謝を活発化した
り処理水域を再曝気したりすることができる。したがっ
て、これらの相乗効果で水質のクリーン度を高めること
ができる。また低廉で簡潔な構成の羽根車を主体にして
いる当該装置については、大規模から小規模のものを含
め制作費や設備費を低く抑えることができ、設備・保守
・管理なども容易であるから、これの広域的な普及にも
期待がもてる。請求項１記載の装置は、また、自然のエ
ネルギを利用して回転させることができるから運転費が
殆ど要らず、しかも羽根車の回転エネルギによる発電も
可能であるから、有用なエネルギが水質浄化と同時に得
られる。請求項１記載の装置では、さらに、多孔構造羽
根を貫通した流通孔が該羽根の表面積を大きくしている
ので、多孔構造羽根に対する水・空気の浸透性や水切り
効果が高まる。これはすなわち、好気性菌の活性化と繁
殖が促進され、水中への酸素の取り込みも十分に行われ
るということである。加えて流通孔は、多孔構造羽根の
重量や流水に対する該羽根の抵抗値を設定しやすくす
る。

【００３９】請求項２記載の装置は、羽根車の多孔構造
羽根が濾過材入り中空体で構成されているから、段落番
号［００３８］で述べたような効果のほかに、微生物の
新陳代謝を活発化して水質浄化効果を高めることができ
る。

【００４０】請求項３記載の装置は、羽根車の多孔構造
羽根が連続気孔板で構成されているから、段落番号［０
０３８］で述べたような効果のほかに、羽根の強度が好
悪が安定し、取り扱いやすく、人工的にもつくりやすい
という効果がある。

【００４１】請求項４記載の装置は、連続気孔型の多孔
構造を有する回転ドラムが羽根車の軸心部にある。そし
て該回転ドラムにおいても上記と同様の浄化が行われる
のであるから水質を浄化する能力がより高いものとな
る。

【００４２】請求項５記載の装置は、羽根車回転軸の外
周面に各羽根が取り付けられている。これは羽根車にお
いて、回転軸を除く殆どが羽根というのであるから羽根
の占める割合が大きい。羽根の占める割合が大きい羽根
車は水深のある水系に適し、また水位変動にともなう影
響を大きく受けない。

【００４３】請求項６記載の装置は、羽根車が昇降機を
介して支持されているから、浄化対象となる水系の水位
が気象条件やその他によって変動したとしても、羽根車
の高さを変動した水位に追随させることができる。した
がって羽根車を常に適切なレベルに保持することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明装置の一実施形態を略示した平面図であ
る。

【図２】図１の装置における要部縦断正面図である。

【図３】図１の装置における羽根車の縦断側面図であ
る。

【図４】本発明装置の他実施形態を略示した平面図であ
る。

【図５】図５の装置における昇降機の縦断正面図であ
る。

【図６】本発明装置の昇降機について他の一実施形態を
略示した正面図である。

【図７】本発明装置の羽根車について他の一実施形態を
略示した縦断側面図である。

【図８】本発明装置の羽根車についてさらに他の一実施
形態を略示した縦断側面図である。

【符号の説明】

１１水系２１昇降機２２支持台２４浮台２５ガイド孔２６ガイド棒２７台船２８ウインチ２９索条４１羽根車４２軸心部４３回転軸４４回転ドラム４５孔４６羽根４７孔４８流通孔４９濾過材５０軸受

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】回転自在な羽根車が軸心部と複数枚の羽根
とを備えていて各羽根が軸心部の外周面に放射状に取り
付けられていること、および、羽根車における一枚以上
の羽根が連続気孔型の多孔構造を有するものであるこ
と、および、多孔構造羽根をその水掻き面と交差する方
向に貫通する流通孔が該羽根に形成されていることを特
徴とする回転式水質浄化装置。
【請求項２】羽根車の多孔構造羽根が濾過材入りの通水
性中空体で構成されている請求項１記載の回転式水質浄
化装置。
【請求項３】羽根車の多孔構造羽根が連続気孔板で構成
されている請求項１記載の回転式水質浄化装置。
【請求項４】連続気孔型の多孔構造を有する回転ドラム
が羽根車の軸心部にあり、各羽根が回転ドラムの外周面
に取り付けられている請求項１〜３いずれかに記載の回
転式水質浄化装置。
【請求項５】回転軸が羽根車の軸心部にあり、各羽根が
回転軸の外周面に取り付けられている請求項１〜３いず
れかに記載の回転式水質浄化装置。
【請求項６】羽根車が昇降機を介して支持されている請
求項１〜５いずれかに記載の回転式水質浄化装置。