JP4006063B2

JP4006063B2 - 浮遊式流水発生装置

Info

Publication number: JP4006063B2
Application number: JP22088597A
Authority: JP
Inventors: 親義黒木; 建次眞崎; 裕樹島津; 理一小倉
Original assignee: 株式会社マサキ・エンヴェック; 株式会社海洋開発技術研究所
Priority date: 1997-07-31
Filing date: 1997-07-31
Publication date: 2007-11-14
Anticipated expiration: 2017-07-31
Also published as: JPH1147794A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、水面に浮遊して水中に延設されたシャフト先端に取付けられたプロペラを回転させて上向き又は下向きの循環水流を発生させて、水中又は海水中に空気を供給して、例えば湖水、湾内、河口域、ダム、貯水池、溜池、養殖場などの閉鎖性水域の淡水又は海水の浄化を図る浮遊式流水発生装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば湖水、湾内、河口域、ダム、貯水池、溜池、養殖場などの閉鎖性水域では、水の流れが殆どないため、酸素が十分に水面下方の水中及び水底側に供給されず、水が濁り易くなる。このため、例えば、曝気装置、攪拌装置、酸素供給ポンプなどを使用して、水中に酸素を供給して水の浄化を図る技術が知られており、一部実用化されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の曝気装置、攪拌装置、酸素供給ポンプなどの装置を用いて、閉鎖性水域の水中又は海水中に空気又は酸素を供給して水の浄化を図る技術においては、装置が大型となったり、構造が複雑で、消費エネルギーが大きく、又コストがかかり、効率の面で問題があった。
【０００４】
この発明は、上記のような課題に鑑み、その課題を解決すべく創案されたものであって、その目的とするところは、ラッパ状のダクトと漏斗状の浮体との間に形成される昇降流水路を利用して発生した流水をガイドし上下方向の流水の循環効率を高めて、空気に触れて酸素を含んだ水面水を水中に循環させて効率的に水浄化を図ることのできる浮遊式流水発生装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
以上の目的を達成するために、この発明は、水面上に浮遊し上部側が拡がった漏斗状の浮体を設け、該浮体に水面を貫通して下方にシャフトを延設し、駆動装置に連結されたシャフトの下端に軸芯回りに回転するプロペラを取付け、漏斗状の浮体の周囲に上部がラッパ状に拡がったダクトを設け、ダクトの下端側をプロペラの下方まで延設し、漏斗状の浮体の外周側面とダクトの内周側面との間に環状の昇降流水路を形成し、回転するプロペラによって昇降流水路内に昇降流水を起こし、ダクトの内外の水中に昇降循環流水を生じさせると共に、浮遊式流水発生装置の取付孔具に係留ロープの一端を連結し、係留ロープの他端を水底のアンカーに連結し、プロペラが回転して循環流水を生じさせるときの反作用によって、浮遊式流水発生装置は水底のアンカーを中心としてその周囲を旋回し、アンカーを中心としてその周囲を浄化する手段よりなるものである。
【０００６】
ここで、好ましい態様として、シャフトの駆動装置に電力を供給する太陽電池が浮体に設けられているのがよい。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図面に記載の発明の実施の形態に基づいて、この発明をより具体的に説明する。
ここで、図１は浮遊式流水発生装置の側断面図である。
【０００８】
図において、浮遊式流水発生装置１は、水面に浮かんで水中のプロペラ４が回転して上下方向に水流を発生してその周囲に上下方向に循環流を生じさせて、空気に触れて酸素を含んだ水面水を水中に循環させて水中に酸素を供給して水の浄化を図る装置である。
【０００９】
浮遊式流水発生装置１は、漏斗状の浮体２、浮体２に取付けられたシャフト３、シャフト３の下端に取付けられたプロペラ４、浮体２の周囲に設けられたダクト７などから主に構成されている。
【００１０】
浮体２は、水面上に浮遊するもので、例えば内部が空洞になっていたり、内部に水より比重の小さい材料が充填されたものからなり、その外周側面が水中から水面に向かうに従って周囲に拡がるような漏斗状の逆円錐曲面状の形状を有している。
【００１１】
このため、浮遊式流水発生装置１の周囲の水は、この漏斗状の側周面に沿って上昇し又は下降するようになっている。つまり、水中の水は上昇するに従い周囲に拡がるようになっており、又は下降する周囲の水面の水は下降するに従い中央部分の真下向きの流れになるようになっている。
【００１２】
浮体２には上下方向にシャフト３が取付けられている。シャフト３は漏斗状の浮体２の中心部分を貫通して上下方向に延設されている。シャフト３は水面を貫通するように取付けられていて、シャフト３の下端は漏斗状の浮体２の最も絞られて狭くなった浮体２の下端まで延設されており、シャフト３の下端にはプロペラ４が取付けられている。
【００１３】
プロペラ４はシャフト３を軸として水平回りに回転して、上下方向に流水を発生させる機能を有する。プロペラ４は正逆回転自在になっていて、例えばプロペラ４が正回転すると上向きの流水を発生させ、又プロペラ４が逆回転すると下向きの流水を発生させることができるようになっている。
【００１４】
浮体２の中心部を上下方向に貫通するシャフト３の上端は、浮体２の水面上方に位置する平面状の上端中央に設置された駆動装置５に連結されている。即ち、シャフト３の上端は駆動装置５の図示しないモーターに減速機を介して連動連結されていて、駆動装置５からの駆動力によりシャフト３は軸転して、シャフト３の下端のプロペラ４を回転させて、上下方向の流水を生じさせる。
【００１５】
駆動装置５は例えば箱型の機枠の内部に収容されている。駆動装置５が水や海水などによって故障するのが防がれている。又駆動装置５を収容した箱型の機枠の上部には駆動装置５に電力を供給する電力源として太陽電池６が設置されている。太陽電池６を使用しない場合には、陸上から電力を供給するケーブルが浮遊式流水発生装置１に接続される。
【００１６】
太陽電池６が設置されている場合には、陸上から電力を供給するケーブルをこの浮遊式流水発生装置１に接続させる必要がなく、邪魔なケーブルがないので、浮遊式流水発生装置１を陸上から離れた任意位置の水面上に自由に浮遊させて作動させることができる。
【００１７】
漏斗状の浮体２及びプロペラ４の外側周囲には一定の隙間を開けて上部がラッパ状に拡がったダクト７が取付けられている。そして、上部がラッパ状に拡がったダクト７の内周側面と、その内部に位置する漏斗状の浮体２の外周側面との間に、昇降流水路８が環状に形成されている。
【００１８】
上部がラッパ状に拡がったダクト７は、その下端側が漏斗状の浮体２の下端側に取付けられたプロペラ４の位置よりも下方側まで延設されていて、深い位置の水中まで水面上の水を送り込んで循環させたり、深い位置の水中の水を水面上まで上昇循環させることができるようになっている。
【００１９】
特に、上部がラッパ状に拡がったダクト７の下端が、プロペラ４の位置よりも更により下方側まで延設されている場合には、ダクト７の上端と下端に形成される吸い込みと吐き出し場所を離して分離でき、吸い込みと吐き出しの干渉を抑えることができる。
【００２０】
上部がラッパ状に拡がったダクト７は、そのラッパ状に拡がった上端が水面より僅かに下側に沈む位置になるように、ダクト７は浮体２に複数の連結部材９で連結されている。複数の連結部材９は昇降流水路８の途中に等間隔で放射状に取付けられている。複数の連結部材９は昇降流水路８を昇降する流水の抵抗にならないような形状の部材が使用されている。
【００２１】
ダクト７は、そのラッパ状に拡がった上端が水面より僅かに下側に沈む位置にあるので、プロペラ４を下向きの流水を生じるように回転させた場合には、水面付近の空気に触れて酸素を含んだ水のみを効率よく、ダクト７の内側の昇降流水路８内に吸引して深い水中に送り込むことができる。
【００２２】
上部がラッパ状に拡がったダクト７の外周側面には、係留ロープ１０を連結するための取付孔具１１が取付けられている。係留ロープ１０は一端がこの取付孔具１１に連結され、他端は図示しない水底にアンカーなどによって連結されている。
【００２３】
浮遊式流水発生装置１は係留ロープ１０によって、シャフト３の傾きを立体的に持たせることにより、プロペラ４の推力の成分を利用してプロペラ４を回転させた場合に、係留ロープ１０の他端が連結された水底の図示しないアンカーを中心として水面上を円運動することが可能となる。
【００２４】
次に、上記発明の実施の形態の構成に基づく作用について以下説明する。
例えば、湖水、湾内、河口域、ダム、貯水池、溜池、養殖場などの水が汚れた閉鎖性水域に運び、その水面上に浮遊式流水発生装置１を浮かべる。
【００２５】
そして、浮遊式流水発生装置１のダクト７の外周側面の取付孔具１１に係留ロープ１０の一端を連結し、係留ロープ１０の他端を図示しないアンカーに連結し、係留ロープ１０の他端が連結されたアンカーを水底に沈めて固定する。その後、浮遊式流水発生装置１を駆動させる。
【００２６】
浮遊式流水発生装置１に太陽電池６が取付けられている場合には、太陽電池６で得られた電力を駆動装置５に供給する。また、浮遊式流水発生装置１に太陽電池６が取付けられていない場合には、陸上から電源ケーブルを駆動装置５に接続して電源を供給する。
【００２７】
電力の供給を受けた駆動装置５では、駆動装置５のモーターが駆動し、モーターの駆動力は減速機を介してシャフト３を一方向回りに軸転させる。シャフト３が軸転すると、シャフト３の下端に取付けられたプロペラ４は一方向回りに回転する。
【００２８】
プロペラ４の一方向回りの回転が水面上の水を水中に送り込む方向、つまり下降流水を生じさせるように回転した場合には、空気に触れて酸素を含んだ水面上の水は、水面近くにその上端が位置するダクト７の上端を越えて、ダクト７の内周側面と漏斗状の浮体２の外周側面との間に形成された環状の昇降流水路８内に流入する。
【００２９】
昇降流水路８内に流入した酸素を含んだ水面上の水は、プロペラ４の回転力によって生じた下降流水によって、昇降流水路８内を下降して、下方側に延設されたダクト７の下端から深い水中内に送り出される。この深い水中に送り出された水面上の水には多量の酸素が含まれているので、酸素が不足気味の深い水中内に多量の酸素を供給することができ、この酸素の働きによって深い水中の汚れを浄化させることが可能となる。
【００３０】
このようにして、プロペラ４の回転を続けると、酸素を含んだ水面上の水を水中に送り込む下降流水の循環が生じ、酸素を含んだ水面上の水が深い水中に供給され続けると、ダクト７の外側の周囲の水は次第に上昇して、ダクト７の内側では下降流水が生じ、又ダクト７の外側では上昇流水が生じる。
【００３１】
このようにして、ダクト７の内外では昇降循環流水が起こり、酸素を含んだ水面上の水を深い水中に供給する循環流水が浮遊式流水発生装置１の周囲で生じ、閉鎖性水域における水の浄化が効率的に達成される。
【００３２】
これに対して、プロペラ４の一方向回りの回転方向が前記と逆方向に回転して、水中の水を水面上に送り出す方向、つまり上昇流水を生じさせるように回転した場合には、酸素を殆ど含んでいない水中の汚れた水は、水中のダクト７の下端から、ダクト７の内周側面と漏斗状の浮体２の外周側面との間に形成された環状の昇降流水路８の下部に流入する。
【００３３】
昇降流水路８の下部に流入した酸素を殆ど含んでいない水中の汚れた水は、プロペラ４の回転力によって生じた上昇流水によって、昇降流水路８内を上昇して、上部のラッパ状に拡がったダクト７の上端から水面上に送り出される。この水面上に送り出された汚れた水は、そこで空気に触れて酸素が吸収される。このようにして、酸素を殆ど含んでいない汚れた水中の水は水面上に送り出されて酸素を吸収することによって浄化される。
【００３４】
このようにして、プロペラ４の回転を続けると、酸素を殆ど含んでいない汚れた水中の水を水面上に送り出す上昇流水の循環が生じ、酸素を殆ど含んでいない汚れた水中の水が水面上に送り出され続けると、ダクト７の外側の周囲の水は次第に下降して、ダクト７の内側では上昇流水が生じ、又ダクト７の外側では下降流水が生じる。
【００３５】
このようにして、ダクト７の内外では昇降循環流水が起こり、酸素を含んだ水面上の水を深い水中に供給する循環流水が浮遊式流水発生装置１の周囲で生じ、閉鎖性水域における水の浄化が効率的に達成される。
【００３６】
このようにして、ダクト７の内外では昇降循環流水が起こり、酸素を殆ど含んでいない汚れた水中の水を水面上に送り出す循環流水が浮遊式流水発生装置１の周囲で生じ、閉鎖性水域における水の浄化が効率的に達成される。
【００３７】
ところで、浮遊式流水発生装置１は係留ロープ１０を通じて水底のアンカーに連結されているので、プロペラ４が回転して循環流水を生じさせるときの反作用によって、浮遊式流水発生装置１は水底のアンカーを中心としてその周囲を旋回するため、アンカーを中心としてその周囲を効率的に浄化することができる。
【００３８】
なお、この発明は上記発明の実施の形態に限定されるものではなく、この発明の精神を逸脱しない範囲で種々の改変をなし得ることは勿論である。
【００３９】
以上の記載より明らかなように、この発明に係る浮遊式流水発生装置によれば、水面上に浮遊し上部側が拡がった漏斗状の浮体を設け、該浮体に水面を貫通して下方にシャフトを延設し、駆動装置に連結されたシャフトの下端に軸芯回りに回転するプロペラを取付け、漏斗状の浮体の周囲に上部がラッパ状に拡がったダクトを設け、ダクトの下端側をプロペラの下方まで延設し、漏斗状の浮体の外周側面とダクトの内周側面との間に環状の昇降流水路を形成し、回転するプロペラによって昇降流水路内に昇降流水を起こし、ダクトの内外の水中に昇降循環流水を生じさせたことにより、昇降流水路を通じて水面上の酸素を含んだ水を水中に送り込むことができ、或いは、昇降流水路を通じて酸素を殆ど含んでいない汚れた水中の水を水面上に送り出して空気中の酸素を吸収させることができ、これによって、閉鎖性水域における水の浄化を効率的に達成することができる。
また、浮遊式流水発生装置は係留ロープを通じて水底のアンカーに連結されているので、プロペラが回転して循環流水を生じさせるときの反作用によって、浮遊式流水発生装置は水底のアンカーを中心としてその周囲を旋回するため、アンカーを中心としてその周囲を効率的に浄化することができる。
【００４１】
また、請求項２の構成のように、シャフトの駆動装置に電力を供給する太陽電池が浮体に設けられている場合には、陸上から電力を供給するケーブルをこの浮遊式流水発生装置に接続させる必要がなく、邪魔なケーブルがないので、浮遊式流水発生装置を陸上から離れた任意位置の水面上に自由に浮遊させて作動させることができる。また、ケーブルが装置の一部に引っ掛かって作業の妨げとなるのを防ぐこともできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態を示す浮遊式流水発生装置の側断面図である。
【符号の説明】
１浮遊式流水発生装置
２浮体
３シャフト
４プロペラ
５駆動装置
６太陽電池
７ダクト
８昇降流水路
９連結部材
１０係留ロープ
１１取付孔具

Claims

水面上に浮遊し上部側が拡がった漏斗状の浮体を設け、該浮体に水面を貫通して下方にシャフトを延設し、駆動装置に連結されたシャフトの下端に軸芯回りに回転するプロペラを取付け、漏斗状の浮体の周囲に上部がラッパ状に拡がったダクトを設け、ダクトの下端側をプロペラの下方まで延設し、漏斗状の浮体の外周側面とダクトの内周側面との間に環状の昇降流水路を形成し、回転するプロペラによって昇降流水路内に昇降流水を起こし、ダクトの内外の水中に昇降循環流水を生じさせると共に、浮遊式流水発生装置の取付孔具に係留ロープの一端を連結し、係留ロープの他端を水底のアンカーに連結し、プロペラが回転して循環流水を生じさせるときの反作用によって、浮遊式流水発生装置は水底のアンカーを中心としてその周囲を旋回し、アンカーを中心としてその周囲を浄化することを特徴とする浮遊式流水発生装置。
シャフトの駆動装置に電力を供給する太陽電池が浮体に設けられている請求項１記載の浮遊式流水発生装置。