JP4603431B2

JP4603431B2 - 水質改善用構造体

Info

Publication number: JP4603431B2
Application number: JP2005189999A
Authority: JP
Inventors: 寛治島
Original assignee: ブリヂストンフローテック株式会社
Priority date: 2005-06-29
Filing date: 2005-06-29
Publication date: 2010-12-22
Anticipated expiration: 2025-06-29
Also published as: JP2007007527A

Description

本発明は、海水中、又は湖沼、河川などの水中に設置され、藻類、微生物、及び魚貝類などの水中生物を生育させて水質を改善する水質改善用構造体に関する。

従来から、湖沼、池、河川などでは、水質汚濁を改善するために藻などの水生植物を生育させる人口生育場を設置する場合ある。また湾内や近海では、海水中に海藻や魚貝類を生育させるための人口生育場や漁礁を設置する場合がある。

このような人口生育場としては、例えば、図１０に示すように、紐やワイヤーからなる幹状部材１００に多数の炭素繊維１０２を放射状に複数箇所に結んでいる。また、図１１に示すように、紐やワイヤーからなる幹状部材１１０の複数箇所に織物１１２を串状に突き刺している。これらの人口生育場を水中に設置すると、図１０中の炭素繊維１０２又は図１１中の織物１１２に微生物や藻などの水中植物が生育する。これにより、水中の栄養分が消費され、水質を改善することができる。

また、他の例として、例えば特許文献１では、多孔質コンクリートブロックの表面に植栽土壌を収容する収容部が形成されたブロック製品を水面に浮設し、植栽土壌に植物を植栽させるようにした人口浮設体が提案されている。ブロック製品の下部には、水中に炭素繊維フィラメントからなる成形体が吊設されている。ブロック製品は、水位が変動しても水面に浮いており、多孔質コンクリートブロックに植物の根が入り込むため、安定して植栽がなされる。また、水中の炭素繊維フィラメントには微生物が付着し、柔軟性及び可撓性に優れために水中で海草のように揺動して小生物や魚類などの生息場所となり得る。
特開２００３−２２１８２０号公報

しかし、従来の人口生育場などでは、以下のような問題点がある。

図１０に示す人口生育場では、紐やワイヤーからなる幹状部材１００と多数の炭素繊維１０２を用いるため、ねじれに弱く、水中に重量体などで沈めた際に流水や波で切れ易い。また、図１１に示す人口生育場では、これらの問題に加えて、織物１１２を裁断し、幹状部材１１０に通し、織物１１２を幹状部材１１０に固定するための加工が煩雑であり、効率が悪い。また、図１０及び図１１に示す人口生育場とも運搬が容易とは言えない。

特許文献１に記載の浮設体では、ブロック製品の下部に炭素繊維フィラメントからなる成形体を吊設するため、炭素繊維フィラメントがねじれに弱く、水中に吊設した際に流水や波で切れ易い。このため、ブロック製品が浮遊し、遠方に流されるという問題がある。また、植栽を施すブロック製品に炭素繊維フィラメントからなる成形体を吊設するため、設備が大掛かりで運搬などのコストがかかると共に、設置の際の作業効率が悪い。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、流水や波などによる損傷や切断を抑制し、耐久性を向上すると共に、低コストで運搬が容易な水質改善用構造体を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明に係る水質改善用構造体は、水中に設置され、藻や微生物が生育することによって水質を改善する水質改善用構造体であって、ゴム製、樹脂製又は繊維製の内管と、前記内管の外周に形成され、繊維を編み又は繊維を複数層のスパイラル構造とした繊維製外管と、を有する管状体からなり、前記内管の下端部は閉じられ、前記内管の内部に水よりも重い液体が封入されたことを特徴としている。

請求項１に記載の発明では、ゴム製、樹脂製又は繊維製の内管の外周に、繊維を編み又は繊維を複数層のスパイラル構造とした繊維製外管を有しているので、繊維製外管の繊維の隙間に微生物や藻などが繁殖する。また、微生物や藻などを目当てに魚貝類などが集まり、水中の栄養分が消費されることによって、水質が改善される。また、繊維製外管が樹脂製等の内管で補強された管状体構造であるため、水中に設置しても、ねじれや引っ張りに強く、流水や波などによる破損や切断を抑制できる。このため、耐久性に優れた水質改善用構造体が得られる。また、内管とその外周に繊維製外管とを有する管状体であるので、加工が容易で長尺の管状体を製造することができ、低コスト化が可能である。また、管状体を環状に巻いた状態で容易に運搬することができ、運搬時や設置時の作業効率も良い。
また、内管の内部に水よりも重い液体が封入されることで、重い液体により水質改善用構造体を水中の定位置に固定して設置できる。このため、管状体の一端部に重りを取り付ける必要がなくなり、又は管状体の一端部に取り付けられる重りを軽くすることができ、コストを低減できる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の水質改善用構造体において、前記繊維が炭素繊維であることを特徴としている。

請求項２に記載の発明では、繊維製外管として炭素繊維を用いることで、生体親和性が良く、微生物や藻などの水生生物が繁殖し易い。また、腐敗なども生じないため、よりいっそう耐久性に優れた水質改善用構造体を実現できる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の水質改善用構造体において、前記繊維製外管の外側に、複数の線状繊維を放射状に編み込み又は毛羽立たせたことを特徴としている。

請求項３に記載の発明では、繊維製外管の外側に、複数の線状繊維を放射状に編み込み又は毛羽立たせることで、複数の線状繊維の表面積が大きくなり、微生物が繁殖し易くなると共に、藻などの水生生物の足掛かりとなるため、よりいっそう生育に適した水質改善用構造体を実現できる。

請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の水質改善用構造体において、前記管状体の下端部に重りを取り付けたことを特徴としている。

請求項４に記載の発明では、管状体の下端部に重りを取り付けることで、水中の定位置に水質改善用構造体を固定して設置できる。また、重りを取り付けると暴風雨などによる強い流水や波の影響を受けて繊維が破損、切断しやすくなることが懸念されるが、繊維製外管が内管で補強されているので、強い流水や波による破損や切断を抑制できる。

請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の水質改善用構造体において、前記管状体がらせん状に癖付けされたことを特徴としている。

請求項５に記載の発明では、ゴム製、樹脂製又は繊維製の内管を備えることで、管状体を所望の形状に癖付けできる。管状体がらせん状に癖付けされることで、繊維性外管の表面積が大きくなり、水中で微生物や藻などがよりいっそう繁殖しやすくなる。

本発明に係る水質改善用構造体によれば、ねじれや引っ張りに強いため、流水や波などによる破損や切断を抑制でき、耐久性を向上できる。また、加工が容易で長尺の水質改善用構造体を製造でき、低コスト化が可能である。また、水質改善用構造体を環状に巻いた状態で容易に運搬することができ、運搬時や設置時の作業効率が良い。

以下、本発明の最良の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１には、本発明の第１実施形態である水質改善用構造体１０が示されている。

この水質改善用構造体１０は、樹脂製の内管１２と、この内管１２の外周に炭素繊維１４Ａを格子状に編んだ繊維製外管１４とを有する補強構造の管状体である。この水質改善用構造体１０は、例えば１ｍ〜１０ｍ程度の長さに形成され、これらの複数の水質改善用構造体１０が河川や湖沼などの水中に、又は湾内や漁場などの海水中に図示しない固定具によって設置される。

内管１２を形成する樹脂としては、例えば、ポリアミド系樹脂、ポリアセタール系樹脂などが用いられる。内管１２の材料は、樹脂の他、ゴムや繊維などを用いても良い。ゴムとしては、例えば、ＮＢＲ、ＥＰＤＭ、シリコーンゴムなどが用いられる。繊維としては、例えば炭素繊維が用いられる。

繊維製外管１４は、複数本（本実施形態では４本）の炭素繊維１４Ａの束を格子状に編んだものであり、各炭素繊維１４Ａの繊維間には隙間が形成されている。

図２には、本発明の第２実施形態である水質改善用構造体２０が示されている。なお、第１実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。

この水質改善用構造体２０は、内管１２と、その外周に炭素繊維２４Ａを複数層のスパイラル構造に接着剤などで固めた繊維製外管２４とを有する補強構造の管状体である。繊維製外管２４は、各炭素繊維１４Ａの繊維間に隙間を有するように複数層のスパイラル構造に接着剤などで固めている。本実施形態では、２層又は４層のスパイラル構造としている。

次に、水質改善用構造体１０、２０の作用について説明する。

図３に示すように、水質改善用構造体２０は、内管１２の外周に、炭素繊維２４Ａを複数層のスパイラル構造に固めることによって繊維製外管２４を形成しており、炭素繊維２４Ａの隙間に微生物２６が繁殖する。また図２に示すように、繊維製外管２４の表面から藻などの水生植物２７が生育する。微生物２６や水生植物２７などを目当てに小魚２８Ａや貝類２９が繁殖し、さらに小魚２８Ａや貝類２９を目当てに大きな魚類２８Ｂが繁殖する。これによって水中のリンなどの栄養分が消費され、水質が改善される。また、小魚２８Ａ、魚類２８Ｂが繁殖するため、漁礁として用いることもできる。

また図１に示すように、水質改善用構造体１０は、内管１２の外周に炭素繊維１４Ａを格子状に編んだ繊維製外管１４を備えており、同様に、炭素繊維１４Ａの隙間に微生物が繁殖し、また藻などの水生植物２７が生育する。さらにこれらを目当てに小魚２８Ａ、魚類２８Ｂ、貝類２９などが繁殖する。

このような水質改善用構造体１０、２０は、繊維製外管１４，２４が樹脂製の内管１２で補強された管状層構造となっているため、水中や海水中でのねじれや引っ張りに強く、流水や波などによる破損や切断を抑制でき、耐久性が向上する。また、内管１２の外周に繊維製外管１４，２４を有する管状体構造であるので、図１０等に示す従来の人口生育場のように、紐やワイヤーなどの幹状部材１００が不要であり、安価で容易に加工できる。また、長尺の水質改善用構造体１０、２０を容易に製造でき、低コスト化が可能である。また、水質改善用構造体１０、２０を環状に巻いた状態で容易に運搬することができ、また設置も簡単で作業効率も良い。

また、炭素繊維１４Ａ、２４Ａを用いることで、生体親和性が良く、微生物２６や藻などの水生植物２７が繁殖し易い。また、炭素繊維１４Ａ、２４Ａは腐敗などが生じないため、長期にわたり安定して設置され、水質を改善することが可能である・
また、図３に示すように、微生物２６は小さいので、炭素繊維２４Ａの隙間に入り込むことができ、奥側の微生物２６は小魚２８Ａなどの外敵から守られるため、繁殖が促進される。また、微生物２６を安定して確保し、小魚２８Ａや大型の魚類２８Ｂなどを呼び込むため、漁礁ともなる。

図４には、本発明の第３実施形態である水質改善用構造体３０が示されている。なお、第１〜第２実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。

この水質改善用構造体３０は、格子状の繊維製外管１４の外側に多数の炭素繊維３２を放射状に編み込み又は毛羽立たせている。炭素繊維３２の長さは、例えば１ｍｍ〜５００ｍｍに設定されている。

図５には、本発明の第４実施形態である水質改善用構造体４０が示されている。なお、第１〜第３実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。

この水質改善用構造体４０は、スパイラル構造の繊維製外管２４の外側に多数の炭素繊維４２を放射状に編み込み又は毛羽立たせている。

このような水質改善用構造体３０、４０は、複数の炭素繊維３２、４２を編み込み又は毛羽立たせているので、炭素繊維３２、４２に微生物が付着しやすく、また藻などの水生植物の足がかりになるため、よりいっそう繁殖が促進される。

図６には、本発明の第５実施形態である水質改善用構造体５０が示されている。なお、第１〜第４実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。

この水質改善用構造体５０は、内管１２に繊維製外管１４を形成した補強構造の管状体（図１中の符号１０を参照）の下部に、重り５２を加締めて加締め部５２Ａを形成することによって取り付けている。重り５２は、例えば金属で形成されている。

図７には、本発明の第６実施形態である水質改善用構造体６０が示されている。なお、第１〜第５実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。

この水質改善用構造体６０は、内管１２に繊維製外管２４を形成した補強構造の管状体（図２中の符号２０を参照）の下端部に、重り５２を加締めて加締め部５２Ａを形成することによって取り付けている。

このような水質改善用構造体５０、６０は、重り５２を取り付けることで、水中の定位置に容易に固定することができる。また、暴風雨などによる強い流水や波の影響を受けても、破損や切断は生じにくい。また、加締め部５２Ａで管状体に加締めることで、重り５２を容易に取り付けることができ、作業性が良い。

また、図示を省略するが、重り５２と併用して、又は重り５２を取り付ける代わりに、内管１２の内部に水よりも重い液体を封入して密封しても良い。これにより、重り５２を取り付けなくても、水中の定位置に水質改善用構造体を容易に固定することが可能となる。又は重り５２と併用することで、水中の定位置に水質改善用構造体をより強固に固定することが可能となる。

図８には、本発明の第７実施形態である水質改善用構造体７０が示されている。なお、第１〜第６実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。

この水質改善用構造体７０は、図１に示す内管１２に繊維製外管１４を形成した水質改善用構造体１０をらせん形状に癖付けしたものである。内管１２を撓み力及び柔軟性を有する樹脂で形成することで、水質改善用構造体７０を所望のらせん形状に癖付けできる。これにより、繊維製外管１４の表面積が増し、微生物の繁殖がよりいっそう促進されると共に、らせん形状の間に藻などの水生植物が絡まるため、水生植物の脱落が防止される。

図９には、本発明の８実施形態である水質改善用構造体８０が示されている。なお、第１〜第７実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。

この水質改善用構造体８０は、流体８６が収容される流体タンク８２が配設されており、繊維製外管１４が形成された内管１２の上部と流体タンク８２とを接続するパイプ８４が設けられている。内管１２の下部には流体タンク８２に連通するパイプ８５が設けられており、パイプ８５には流体８６を循環させるポンプ８８と、流体８６の温度をコントロールする熱交換器９０が設けられている。ポンプ８８を駆動することで、流体タンク８２内の流体８６が内管１２に供給される。内管１２を通った流体８６は、パイプ８５に回収されて熱交換器９０によって一定の温度にコントロールされた後、流体タンク８２に戻され、再び内管１２に供給される。

この水質改善用構造体８０では、微生物が繁殖しやすい一定の温度にコントロールされた流体８６を供給することで、繊維製外管１４に付着する微生物の繁殖をよりいっそう促進できる。

また変形例として、内管１２の複数箇所に微細な開孔を設けておき、流体８６として栄養剤を供給してもよい。これにより、内管１２の開孔から栄養剤が少しずつ漏れ出し、微生物や魚類などの繁殖をさらに促進できる。

なお、上記実施形態では、繊維として炭素繊維が用いられているが、これに限定するものではない。微生物や水生植物などとの親和性が高い繊維であれば、他の材料も使用可能である。

本発明の第１実施形態に係る水質改善用構造体を示す斜視図である。本発明の第２実施形態に係る水質改善用構造体を示す斜視図である。本発明の第２実施形態に係る水質改善用構造体の使用状態を示す拡大断面図である。本発明の第３実施形態に係る水質改善用構造体を示す斜視図である。本発明の第４実施形態に係る水質改善用構造体を示す斜視図である。本発明の第５実施形態に係る水質改善用構造体を示す斜視図である。本発明の第６実施形態に係る水質改善用構造体を示す斜視図である。本発明の第７実施形態に係る水質改善用構造体を示す斜視図である。本発明の第８実施形態に係る水質改善用構造体を示す斜視図、及び使用状態を示す拡大断面図である。従来の人口生育場の一例を示す側面図である。従来の人口生育場の他の例を示す側面図である。

符号の説明

１０水質改善用構造体
１２内管
１４繊維製外管
１４Ａ炭素繊維
２０水質改善用構造体
２４繊維製外管
２４Ａ炭素繊維
２６微生物
２７水生植物
２８Ａ小魚
２８Ｂ魚類
２９貝類
３０水質改善用構造体
３２炭素繊維
４０水質改善用構造体
４２炭素繊維
５０水質改善用構造体
５２重り
６０水質改善用構造体
７０水質改善用構造体
８０水質改善用構造体
８２流体タンク
８４パイプ
８６流体
８８ポンプ
９０熱交換器

Claims

水中に設置され、藻や微生物が生育することによって水質を改善する水質改善用構造体であって、
ゴム製、樹脂製又は繊維製の内管と、前記内管の外周に形成され、繊維を編み又は繊維を複数層のスパイラル構造とした繊維製外管と、を有する管状体からなり、
前記内管の下端部は閉じられ、前記内管の内部に水よりも重い液体が封入されたことを特徴とする水質改善用構造体。
前記繊維が炭素繊維であることを特徴とする請求項１に記載の水質改善用構造体。
前記繊維製外管の外側に、複数の線状繊維を放射状に編み込み又は毛羽立たせたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の水質改善用構造体。
前記管状体の下端部に重りを取り付けたことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の水質改善用構造体。
前記管状体がらせん状に癖付けされたことを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の水質改善用構造体。