JP6100123B2 - 多段式散気装置 - Google Patents

Description

本発明は、ダム湖等の水中に多段で散気する多段式散気装置に関する。

一般に、散気装置は、ダム湖等の水中に設置されて、水中のある深さで気泡を連続的に発生させ、その気泡の上昇力で周囲の水を連行することによって、上部水域を循環曝気攪拌するものである。特にダム湖等の閉鎖水域に異常発生するアオコのような藻類を抑制するために用いられている。

すなわち、上部水域を循環曝気攪拌することで、表層で増殖した藻類を中層に送り込むこと、水温躍層を下げて流入栄養塩類を表層に供給しないことで、藻類の発生を抑制するものである。

前記のような散気装置としては、図１７（ａ）〜（ｃ）に概念図を示すように、水底に設置されるシンカー１と、水中においてほぼ垂直状態で自立可能な浮子型の散気本体２とを備えている。また、散気本体２とシンカー１とを連結する係留用のフレキシブルなチェーン等（係留具）３を備えている。

散気本体２は、浮力を有してチェーン等３で係止される筒状体４と、複数本のノズルホース５ａ，５ｂ，５ｃと、上下方向に多段となるように筒状体４を貫通して外部に臨まされた散気ノズル６ａ，６ｂ，６ｃとでなる。そして、選択された段〔図１７（ａ）は上段、図１７（ｂ）は中段、図１７（ｃ）は下段〕の各ノズルホース５ａ，５ｂ，５ｃにエアが供給されることにより、その段の散気ノズル６ａ，６ｂ，６ｃから散気されるようになる。

かかる多段式（浮木式）散気装置では、据付け作業が短時間で安価に行えるとともに、浮遊物の衝突で破損しにくく、循環効率も低下しないという効果を奏することができる。

ところで、特許文献１の散気装置では、陸上設置のコンプレッサ７に一端部をそれぞれ接続した複数本（本例では３本）のエアホース８ａ，８ｂ，８ｃの他端部を各ノズルホース５ａ，５ｂ，５ｃにそれぞれ接続している。

これにより、陸上設置の電磁切替弁の切り替えで、選択した段のエアホース〔図１７（ａ）では８ａ、図１７（ｂ）は８ｂ、図１７（ｃ）は８ｃ〕から、その段のノズルホース５ａ〜５ｃを介して、その段の散気ノズル６ａ〜６ｃから散気されるようになる。

特開２００５−４０７０５号公報

しかしながら、複数本のエアホース８ａ，８ｂ，８ｃは、鋼を巻き付けて浮き上がらないようにした自沈タイプが必要となる。例えば、１本当たり１００ｍ〜１０００ｍを必要とし、１ｍ当たりの価格が数万円とすれば、１００ｍでも数百万円、それが３本必要となると、数千万円にもなる高価なものである。

また、複数本のエアホース８ａ，８ｂ，８ｃ同士が絡みつくというトラブルが生じやすいので、その修復メンテナンスも必要となる。

そのため、エアホース８ａ，８ｂ，８ｃの本数を極力減らして、装置コストおよびその施工コストやメンテナンスのコストを削減できるようにしたいという要望がある。

本発明は、前記要望に応えるためになされたもので、エアホースを１本に減らすことで、装置コストおよびその施工コスト等の大幅な削減を可能にした多段式散気装置を提供することを課題とするものである。

前記課題を解決するために、本発明は、水中で上下方向に多段となる散気ノズルが支持部材で支持されて、陸上のコンプレッサのエアホースで送気されるエアを各段の散気ノズルに切り替えて送気する多段式散気装置である。前記エアホースは１本であり、前記支持部材若しくはその近傍に、前記エアホースから送気されるエアを、各段の散気ノズルに切り替えて送気する間欠回転切替機構が設けられている。前記間欠回転切替機構は、前記各段の散気ノズル側の各サブポートが一方向回りに略等角度間隔で配列されたサブポート部材を備えている。また、前記エアホース側のメインポートが前記各段の散気ノズル側の各サブポートに順次合致するように間欠回転されるメインポート部材を備えている。前記エアホースからの送気開始のエア圧で前記メインポート部材を間欠回転させて、前記メインポートを前記サブポートの１つに順次に合致させてエアを送気する。また、前記エアホースからの送気を停止することで、その段の散気ノズルからエアが散気されなくなるようにしたことを特徴とする。

本発明によれば、支持部材の上下方向に多段の散気ノズルに、陸上から１本のエアホースで順次に切り替えてエアを送気するための間欠回転切替機構を備えている。

この間欠回転切替機構は、各段の散気ノズル側の各サブポートを一方向回りに略等角度間隔で配列したサブポート部材と、エアホース側のメインポートを各段の散気ノズル側の各サブポートに順次合致するように間欠回転するメインポート部材とで構成している。

これにより、メインポート部材のメインポートと合致したサブポート部材の１つのサブポートにエアが送気されることで、合致した段の散気ノズルからエアが散気されるようになる。

そして、エアホースからの送気を停止すると、その段の散気ノズルからエアが散気されなくなる。

再び、エアホースからの送気開始のエア圧で、メインポート部材が間欠回転されると、メインポート部材のメインポートが次の段のサブポート部材のサブポートに合致する。これにより、メインポート部材のメインポートと合致したサブポート部材の次の段のサブポートにエアが送気されることで、合致した次の段の散気ノズルからエアが散気されるようになる。

このようにして、１本のエアホースによる送気開始と送気停止とを繰り返す制御をするだけで、各段の散気ノズルに順次に切り替えられて、各段の散気ノズルから順次にエアを散気させることができる。

このように、散気ノズルが上下方向に多段であっても、エアホースは１本でよいから、装置コストおよびその施工コスト等の大幅な削減が可能となる。また、複数本のエアホース同士が絡みつくというトラブルが生じないので、その修復のためのメンテナンスコストも不要となる。

さらに、間欠回転切替機構は、水中にある支持部材の近傍に設けるものである。そのため、仮に電磁切り替え弁等を用いると、電源線や制御線を必要とするが、１本のエアホースによる送気開始と送気停止とを繰り返す制御をするだけ、いわば無電力で切り替えができるので、高価な防水型の電磁切り替え弁や水中専用の電源線等も不要となる。

前記サブポート部材は、シリンダ状に構成されて、側面に前記各サブポートが形成され、前記エアホースは上開口を塞ぐ上プラグのエア給排口に接続され、下開口を塞ぐ下プラグに水出入口が形成されてなる。前記メインポート部材は、ピストン状に構成されて、前記サブポート部材に往復動自在、かつ回転自在に嵌合され、側面に前記メインポートが形成され、このメインポートに連通する上ポートが上面に形成されてなる。前記上プラグの下面と前記メインポート部材の上面には、前記各サブポートと略同角度間隔で、回転方向に傾斜した固定上カムと移動上カムとがそれぞれ形成されている。前記下プラグの上面と前記メインポート部材の下面には、前記各サブポートと略同角度間隔で、回転方向に傾斜した固定下カムと移動下カムとがそれぞれ形成されている。前記サブポート部材側の固定上カムおよび固定下カムと、前記メインポート部材側の移動上カムと移動下カムとは、一方が同位相に設定され、他方が半ピッチずれの位相に設定されている。前記エアホースからの送気開始のエア圧および前記メインポート部材の重量で、前記下プラグとの間の水を前記水出入口から外部に排出しつつ、前記メインポート部材を往動させながら前記固定下カムと移動下カムの係合で前記メインポート部材を間欠半回転させることで、前記メインポートを各サブポートの１つに合致させてエアを送気する。また、前記エアホースからの送気停止で、前記メインポート部材を前記水出入口からの水圧と浮力で復動させながら前記固定上カムと移動上カムの係合で前記メインポート部材を間欠半回転させる構成とすることができる。

この構成によれば、間欠回転切替機構は、シリンダ状のサブポート部材、上プラグ、下プラグ、およびピストン状のメインポート部材の機械的な部品で構成できるから、耐久性や作動信頼性が高くなる。また、送気停止時にメインポート部材が水圧と浮力で往動するから、往動用のスプリング等が不要になる。

なお、上下の向きは相対的なものであり、上下逆向きに設置すれば、上が下、下が上となることに留意されたい。

前記メインポートは、前記メインポート部材の対称位置に形成され、前記サブポートは前記サブポート部材の対称位置に形成されている構成とすることができる。

この構成によれば、対称位置のメインポートがサブポート部材で塞がれている状態でエアが送気されても、各メインポートから噴出しようとするエア圧の反力でメインポート部材がサブポート部材の内部でバランスを保つようになる。したがって、片側に押し付けられることがなくなる結果、メインポート部材が往動しやすくなる。

前記下プラグに水出入口に、除塵用フィルタが取付けられている構成とすることができる。

この構成によれば、除塵用フィルタによって、水中に浮遊する小砂等の塵埃がサブポート部材内に侵入しなくなる。また、除塵用フィルタの外面側に目詰まりした小砂やビニールシート等の塵芥は、メインポート部材の下降に伴う水の排出時に、この水圧で剥離されるので、除塵用フィルタを自動で逆洗浄することが可能になる。

前記サブポート部材は、上下に分割されたシリンダ状に構成されて、上部サブポート部材の側面に前記各サブポートが形成され、前記エアホースは下部サブポート部材の下開口を塞ぐ下蓋部材のエア給排口に接続されてなる。前記メインポート部材は、ピストン状に構成されて、前記上部サブポート部材と下部サブポート部材とに跨って往復動自在、かつ回転自在に嵌合され、側面に前記メインポートが形成されている。このメインポートに連通する下ポートが下面に形成され、前記上部サブポート部材と下部サブポート部材との間の隙間に入り込む大径部が形成され、下方にスプリング力で付勢されてなる。前記上部サブポート部材の下面と前記メインポート部材の大径部の上面には、前記各サブポートと略同角度間隔で、回転方向に傾斜した固定上カムと移動上カムとがそれぞれ形成されている。前記下部サブポート部材の上面と前記メインポート部材の大径部の下面には、前記各サブポートと略同角度間隔で、回転方向に傾斜した固定下カムと移動下カムとがそれぞれ形成されている。前記サブポート部材側の固定上カムおよび固定下カムと、前記メインポート部材側の移動上カムおよび移動下カムとは、一方が同位相に設定され、他方が半ピッチずれの位相に設定されている。前記エアホースからの送気開始のエア圧で、前記メインポート部材を前記スプリング力に抗して往動させながら前記固定上カムと移動上カムの係合で前記メインポート部材を間欠半回転させることで、前記メインポートを各サブポートの１つに合致させてエアを送気する。また、前記エアホースからの送気停止で、前記メインポート部材を前記スプリング力で復動させながら前記固定下カムと移動下カムの係合で前記メインポート部材を間欠半回転させる構成とすることができる。

この構成によれば、間欠回転切替機構は、シリンダ状の上部サブポート部材と下部サブポート部材、ピストン状のメインポート部材、およびスプリングの機械的な部品で構成できるから、耐久性や作動信頼性が高くなる。また、メインポート部材をスプリング力に抗して往動させるから、送気停止時にスプリング力でメインポート部材が復動するから、メインポート部材の復動が確実になる。

なお、上下の向きは相対的なものであり、上下逆向きに設置すれば、上が下、下が上となることに留意されたい。

前記サブポート部材は、固定の円板状体に前記各サブポートが形成されてなり、前記メインポート部材は、回転可能な円板状体に前記メインポートが形成されてなる。送気開始のエア圧でスプリング力に抗して往動され、エア圧の送気停止でスプリング力により復動されるエアシリンダを備えている。前記エアシリンダのラックで往復回転されるピニオンと、前記ピニオンのラチェット爪で一方向回りに回転され、前記メインポート部材に固定されるラチェットホイールを備えている。前記エアホースからの送気開始のエア圧で、前記エアシリンダをスプリング力に抗して往動させることで、前記ラックを介して前記ピニオンを回転させ、前記ピニオンのラチェット爪で前記ラチェットホイールを回転させる。前記ラチェットホイールで前記メインポート部材を間欠回転させることで、前記メインポートを各サブポートの１つに合致させてエアを送気する。また、前記エアホースからの送気停止で、前記エアシリンダをスプリング力で復動させる構成とすることができる。

この構成によれば、間欠回転切替機構は、円板状体のサブポート部材とメインポート部材、エアシリンダ、ラック・ピニオン、ラチェット爪・ラチェットホイールの機械的な部品で構成できるから、耐久性や作動信頼性が高くなる。また、エアシリンダのピストンロッドをスプリング力に抗して往動させるから、送気停止時にスプリング力でピストンロッドが復動するから、ピストンロッドの復動が確実になる。

前記コンプレッサから前記エアホースを介して、前記各段の散気ノズルから略同量のエアを散気するために必要な送気エア圧を予め設定した設定値と、前記エアホースに供給されるエア風量とエア圧の実測値とを比較することで、前記各散気ノズルの散気位置を陸上で把握する散気位置把握手段を有する構成とすることができる。

この構成によれば、エアホースに送られるエア風量とエア圧を、散気位置把握手段である風量計と圧力計で実測して、設定値と比較することで、略同量であるエア風量の時のエア圧を知ることにより、エア圧が高いほど水深の深い散気ノズルから散気しているから、現時点で散気している散気ノズルの段位置を陸上の操作室等で把握することができる。実際には、水深の変動とエア圧の実測値とから、コンピュータ等で散気ノズルの段位置を演算し、その段位置を、例えば「上段散気」、「中段散気」、「下段散気」のようにディスプレィで表示することで、散気位置を把握することができる。

本発明によれば、エアホースを１本に減らすことで、装置コストおよびその施工コスト等の大幅な削減が可能になる。

本発明に係る第１実施形態の間欠回転切替機構であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）はサブポート部材を透過した斜視図である。 図１の間欠回転切替機構であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は模式的断面図である。 図１の間欠回転切替機構であり、（ａ）は往動位置の斜視図、（ｂ）（ｃ）は復動途中の斜視図、（ｄ）は復動位置の斜視図である。 図１の間欠回転切替機構であり、（ａ）（ｂ）は往動途中の斜視図、（ｃ）は往動位置の斜視図である。 （ａ）は送気開始と送気停止のサイクルを示す図、（ｂ）〜（ｅ）は水深と送気エア圧との関係を示すグラフである。 （ａ）〜（ｆ）は、サブポート部材側の固定上カムと固定下カムを半ピッチずれの位相に設定した作動図である。 （ａ）〜（ｆ）は、メインポート部材のメインポートとサブポート部材のサブポート部材を２箇所の対称位置に形成した作動図である。 メインポート部材のメインポートとサブポート部材のサブポート部材を３箇所の対称位置に形成した作動図である。 本発明に係る第２実施形態の間欠回転切替機構であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はメインポート部材が往動位置の縦断面図である。 図９の間欠回転切替機構であり、（ａ）はメインポート部材が復動位置の縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。 図９の固定上カムと固定下カムと移動上カムと移動下カムの展開作動図である。 本発明に係る第３実施形態の間欠回転切替機構の正面断面図である。 図１２のＤ−Ｄ線断面に相当し、（ａ）はピストンロッドが復動位置の断面図、（ｂ）はピストンロッドが往動途中の断面図、（ｃ）はピストンロッドが往動位置の断面図である。 （ａ）は図１２のＧ−Ｇ線断面図、（ｂ）は図１２のＦ−Ｆ線断面図、（ｃ）は図１２のＥ−Ｅ線断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、本発明に係る多段式（浮木式）散気装置の散気状態の概念図である。 本発明に係る多段式散気装置であり、（ａ）は湖底設置固定式散気装置の概念図、（ｂ）は吊り下げ型浮子式散気装置の概念図である。 （ａ）〜（ｃ）は、背景技術の多段式散気装置の散気状態の概念図である。

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、背景技術と同一構成・作用の箇所は、同一番号を付して詳細な説明を省略する。

図１５（ａ）〜（ｃ）は、多段式（浮子式）散気装置の散気状態の概念図である。

水中においてほぼ垂直状態で自立可能な浮子型の散気本体２と、水底に設置されるシンカー１とが、係留用のチェーン等（係留具）３で連結されている。散気本体２は、浮力を有してチェーン等３で係止される筒状体（支持部材）４と、上下方向に多段（本例では、上・中・下の３段）となるように筒状体４の外部に臨まされた散気ノズル６ａ〜６ｃとを有している。各段の散気ノズル６ａ〜６ｃには、陸上のコンプレッサ７からエアホース８で送気されるエアが切り替えて送気されるようになる。

ここで、背景技術では、図１７のように、陸上設置のコンプレッサ７に一端部をそれぞれ接続した複数本（本例では３本）のエアホース８ａ，８ｂ，８ｃの他端部を各ノズルホース５ａ，５ｂ，５ｃにそれぞれ直接接続している。

これに対して、本実施形態では、エアホース８は１本であり、このエアホース８から送気されるエアを、各段の散気ノズル６ａ〜６ｃに切り替えて送気する間欠回転切替機構１０（Ａ〜Ｃ）が筒状体４の上部に設けられている点で、背景技術と相違する。

シンカー１はコンクリート製であり、浮子型の散気本体２の筒状体４の浮力に打ち勝って水底から浮き上がらない重さに設定されている重量物である。

散気本体２の筒状体４は、中空円筒状で上下方向に長く延在され、上部が閉じられたＦＲＰ等の硬質合成樹脂製である。なお、必ずしも合成樹脂に限られるものではない。

そして、筒状体４の下端部は、円周上略等角度間隔の複数本のチェーン等３でシンカー１に係止されている。筒状体４の内部にはウレタン材等の発泡材（不図示）が充填され、これにより、筒状体４は浮力を有するから、浮力でチェーン等３を連結長さだけ引っ張り上げた状態で、水中においてほぼ垂直状態で自立するようになる。なお、筒状体４は、浮力を有するエアホース８のガイド部材の役割を有するものであり、必ずしも筒状に限られるものではなく、浮力を有するガイド部材であればよい。例えば、浮力を有する合成樹脂のような材質製の棒状体で構成し、あるいはフロートを取付けた形鋼で構成することもできる。

筒状体４の外部には、上下方向に３段となるように３個の散気ノズル６ａ〜６ｃが臨まされるとともに、筒状体４の内部には３本のノズルホース５ａ〜５ｃが収納されている。なお、図１５では、各散気ノズル６ａ〜６ｃは、円周上略２等分の角度間隔で配置しているが、円周上略３等分や略４等分以上であってもよい。

また、上下方向に３段の散気ノズル６ａ〜６ｃは、所定の角度ずつ円周回りにずらして、散気位置が上下方向で重ならないようにしている。なお、散気ノズル６ａ〜６ｃは、上下方向に２段、あるいは４段以上であってもよい。

ノズルホース５ａは上段の散気ノズル６ａに接続され、ノズルホース５ｂは中段の散気ノズル６ｂに接続され、ノズルホース５ｃは下段の散気ノズル６ｃに接続されている。

ダム湖等の湖岸（陸上…水面に浮上する台船も含む。）にはコンプレッサ７が設置されている。このコンプレッサ７に接続された１本のエアホース８から送気されるエアを、筒状体４の各段の散気ノズル６ａ〜６ｃに切り替えて送気する間欠回転切替機構１０（Ａ〜Ｃ）が筒状体４の上部に設けられている。なお、間欠回転切替機構１０（Ａ〜Ｃ）は、必ずしも筒状体４の上部に設ける必要は無く、筒状体４の近傍、例えばシンカー１の上部に設けることもできる。

この間欠回転切替機構１０（Ａ〜Ｃ）は、図２を参照すれば、基本的には、各段の散気ノズル６ａ〜６ｃ側の各サブポート１１ａ〜１１ｃが一方向回りに略等角度間隔で配列されたサブポート部材１１を備えている。また、エアホース８側のメインポート１２ａが各段の散気ノズル６ａ〜６ｃ側の各サブポート１１ａ〜１１ｃに順次合致するように間欠回転（矢印ａ参照）されるメインポート部材１２を備えている。

そして、エアホース８からの送気開始のエア圧でメインポート部材１２を間欠回転させて、メインポート１２ａをサブポート１１ａ〜１１ｃの１つに順次に合致させてエアを送気することで、合致した段の散気ノズル６ａ〜６ｃからエアが散気されるようになる。

また、エアホース８からの送気を停止することで、その段の散気ノズルからエアが散気されなくなる。

先ず、図１〜図４に基づいて、第１実施形態の間欠回転切替機構１０（Ａ）を具体的に説明する。

図１は間欠回転切替機構１０（Ａ）であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）はサブポート部材を透過した斜視図である。図２は間欠回転切替機構１０（Ａ）であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は模式的断面図である。図３は間欠回転切替機構１０（Ａ）であり、（ａ）は往動位置の斜視図、（ｂ）（ｃ）は復動途中の斜視図、（ｄ）は復動位置の斜視図である。図４は間欠回転切替機構１０（Ａ）であり、（ａ）（ｂ）は往動途中の斜視図、（ｃ）は往動位置の斜視図である。

図１および図２のように、サブポート部材１１は、シリンダ（円筒形）状に構成されて、周面（側面）には、円周上略等角度間隔（本例では１２０度）で３個のサブポート１１ａ〜１１ｃが形成されている。

そして、サブポート部材１１のサブポート１１ａには上段の散気ノズル６ａのノズルホース５ａ、サブポート１１ｂには中段の散気ノズル６ｂのノズルホース５ｂ、サブポート１１ｃには下段の散気ノズル６ｃのノズルホース５ｃがそれぞれ接続されている。

サブポート部材１１の上開口は上プラグ１３で塞がれ、下開口は下プラグ１４で塞がれている。

上プラグ１３には、エアホース８を接続するエア給排口１３ａが形成され、下プラグ１４には、水出入口１４ａが形成されている。なお、エア給排口１３ａと水出入口１４ａは、各プラグ１３，１４の中心位置である必要はなく、また、水出入口１４ａは１個である必要はない。下プラグ１４の水出入口１４ａには除塵用フィルタ１５〔図２（ｂ）参照〕が取付けられている。

メインポート部材１２は、ピストン（円形）状に構成されて、サブポート部材１１に往復動自在、かつ回転自在に嵌合されている。メインポート部材１２の周面（側面）には、１個のメインポート１２ａが形成され、このメインポート１２ａに連通する上ポート１２ｂ〔図２（ｂ）参照〕が上面に形成されている。すなわち、メインポート１２ａと上ポート１２ｂは、Ｌ字状の通路で連通されている。なお、上ポート１２ｂは、メインポート部材１２の中心位置である必要はない。メインポート部材１２は、浮力を有する材質（例えばポリプロピレン製）であることが好ましい。

上プラグ１３の下面とメインポート部材１２の上面との間の空間Ｓ１にはエアが給排され、下プラグ１４の上面とメインポート部材１２の下面との間の空間Ｓ２には水が給排されることになる。

上プラグ１３の下面とメインポート部材１２の上面には、各サブポート１１ａ〜１１ｃと略同角度間隔で、メインポート部材１２の回転方向ａに傾斜した固定上カム１３ｃと移動上カム１２ｃとがそれぞれ形成されている。

下プラグ１４の上面とメインポート部材１２の下面には、各サブポート１１ａ〜１１ｃと略同角度間隔で、メインポート部材１２の回転方向ａに傾斜した固定下カム１４ｃと移動下カム１２ｄとがそれぞれ形成されている。

上プラグ１３の固定上カム１３ｃとメインポート部材１２の移動上カム１２ｃは、垂直状立ち下がり部と、この垂直状立ち下がり部の先端から回転方向に緩やかな円弧で立ち上がる円弧状立ち上がり部とでなっている（鋸歯状カム）。

下プラグ１４の固定下カム１４ｃとメインポート部材１２の移動下カム１２ｄは、垂直状立ち上がり部と、この垂直状立ち上がり部の先端から回転方向に緩やかな円弧で立ち下がる円弧状立ち下がり部とでなっている（鋸歯状カム）。

なお、メインポート部材１２がエア圧や水圧でふらついて、サブポート部材１１との間でこじれるのを防止するために、メインポート部材１２の中心穴を貫通するガイド軸を上プラグ１３と下プラグ１４との間に取付けてもよい。この場合には、上プラグ１３のエア給排口１３ａ、メインポート部材１２の上ポート１２ｂ、下プラグ１４の水出入口１４ａは、中心のガイド軸からオフセットさせた位置に形成すればよい。

サブポート部材１１側の固定上カム１３ｃおよび固定下カム１４ｃと、メインポート部材１２側の移動上カム１２ｃと移動下カム１２ｄとは、一方が同位相に設定され、他方が半ピッチずれの位相に設定されている。本例では、サブポート部材１１側の固定上カム１３ｃおよび固定下カム１４ｃを同位相に設定し、メインポート部材１２側の移動上カム１２ｃと移動下カム１２ｄを半ピッチ（１／２Ｐ）ずれの位相に設定している〔図１（ｂ）参照〕。

なお、図６（ａ）〜（ｆ）のように、メインポート部材１２側の移動上カム１２ｃおよび移動下カム１２ｄを同位相に設定し、サブポート部材１１側の固定上カム１３ｃと固定下カム１４ｃを半ピッチ（１／２Ｐ）ずれの位相に設定してもよい。

上プラグ１３の固定上カム１３ｃとメインポート部材１２の移動上カム１２ｃ、下プラグ１４の固定下カム１４ｃとメインポート部材１２の移動下カム１２ｄは、間欠回転切替機構の主要な構成要素となる。

第１実施形態の間欠回転切替機構１０（Ａ）であれば、今、陸上のコンプレッサ７に接続された１本のエアホース８からエアが送気されているものとし、そのエア圧によって、メインポート部材１２が往動位置Ａ〔図３（ａ）、図６（ａ）参照〕であるとする。また、メインポート部材１２のメインポート１２ａは、サブポート部材１１の上段の散気ノズル６ａのノズルホース５ａが接続されたサブポート１１ａに合致しているものとする。このとき、メインポート部材１２の移動下カム１２ｄは、下プラグ１４の固定下カム１４ｃに係合している。

この状態では、エアホース８から送気されたエアは、上プラグ１３のエア給排口１３ａ、メインポート部材１２の上ポート１２ｂ、メインポート１２ａからサブポート１１ａを経てノズルホース５ａを通る。そして、図１５（ａ）のように、上段の散気ノズル６ａから散気されるようになる。

その後、上段の散気ノズル６ａからの散気を停止させて、中段の散気ノズル６ｂからの散気を開始させるには、コンプレッサ７によるエアの送気を停止することで、上段の散気ノズル６ａからの散気が停止する。このとき、上段の散気ノズル６ａとコンプレッサ７との間の残留エアは、コンプレッサ７側にフリーで排出される、コンプレッサフリーの状態となる。

すると、図３（ｂ）のように、ダム湖等の水が下プラグ１４の水出入口１４ａからサブポート部材１１の空間Ｓ２に流入すると、メインポート部材１２は、流入した水の水圧と浮力により復動しながら（矢印ｃ参照）、空間Ｓ１のエアがコンプレッサ７側に排出されるようになる。これにより、サブポート部材１１の内壁面でメインポート部材１２のメインポート１２ａが閉じられる。

このメインポート部材１２の復動の途中で、図３（ｂ）のように、メインポート部材１２の移動上カム１２ｃが上プラグ１３の固定上カム１３ｃに接触する。ついで、さらにメインポート部材１２が復動すると、移動上カム１２ｃが固定上カム１３ｃでガイドされることで、図３（ｃ）（ｄ）、図６（ｂ）のように、メインポート部材１２は復動しながら６０度〔半ピッチ（１／２Ｐ）〕で間欠回転されて（矢印ｂ参照）、復動位置Ｂに復動するようになる。このとき、上段の散気ノズル６ａからノズルホース５ａを介してサブポート部材１１内に水が入ることがあるが支障はない。

ついで、コンプレッサ７によるエアの送気を開始すると、空間Ｓ１に供給されたエア圧およびメインポート部材１２の重量によって、メインポート部材１２が往動位置〔図４（ａ）参照〕Ａに往動されながら、下プラグ１４との間の空間Ｓ２の水が水出入口１４ａから外部に排出されるようになる。

このメインポート部材１２の往動の途中で、図４（ａ）のように、メインポート部材１２の移動下カム１２ｄが下プラグ１４の固定下カム１４ｃに接触する。ついで、さらにメインポート部材１２が往動すると、移動下カム１２ｄが固定下カム１４ｃでガイドされることで、図４（ｂ）（ｃ）、図６（ｃ）のように、メインポート部材１２は往動しながら６０度〔半ピッチ（１／２Ｐ）〕で間欠回転されて、往動位置Ａに往動するようになる。すなわち、メインポート部材１２は、復動と往動とで、計１２０度〔１ピッチ（Ｐ）〕で間欠回転されることになる。

このメインポート部材１２の間欠回転で、メインポート部材１２のメインポート１２ａがサブポート部材１１の中段の散気ノズル６ｂのノズルホース５ｂが接続されたサブポート１１ｂに合致するようになる。

この状態では、エアホース８から送気されたエアは、上プラグ１３のエア給排口１３ａ、メインポート部材１２の上ポート１２ｂ、メインポート１２ａからサブポート１１ｂを経てノズルホース５ｂを通る。そして、図１５（ｂ）のように、中段の散気ノズル６ｂから散気されるようになる。

以下、中段の散気ノズル６ｂからの散気を停止させて〔図６（ｄ）参照〕、下段の散気ノズル６ｃからの散気を開始させる場合〔図６（ｅ）参照〕、その後、下段の散気ノズル６ｃからの散気を停止させ〔図６（ｆ）参照〕て、再び上段の散気ノズル６ａからの散気を開始させる場合〔図６（ａ）参照〕も同様である。すなわち、エアホース８からの送気停止、送気開始を繰り返す制御をすればよい。

このようにして、図５（ａ）のように、１本のエアホース８による送気開始と送気停止を繰り返す制御をするだけで、各段の散気ノズル６ａ→６ｂ→６ｃに順次に切り替えて、各段の散気ノズル６ａ〜６ｃから順次にエアを散気させることができる。

したがって、エアホース８は１本でよいから、装置コストおよびその施工コスト等の大幅な削減が可能となる等の効果を奏することができる。

また、間欠回転切替機構１０（Ａ）は、シリンダ状のサブポート部材１１、上プラグ１３、下プラグ１４、およびピストン状のメインポート部材１２の機械的な部品で構成できるから、耐久性や作動信頼性が高くなる。また、送気停止時にメインポート部材１２が水圧と浮力で往動するから、往動用のスプリング等が不要になる。

さらに、下プラグ１４に水出入口１４ａに取付けられた除塵用フィルタ１５によって、水中に浮遊する小砂等の塵埃がサブポート部材１１内に侵入しなくなる。また、除塵用フィルタ１５の外面側に目詰まりした小砂やビニールシート等の塵芥は、メインポート部材１２の下降に伴う水の排出時に、この水圧で剥離されるので、除塵用フィルタ１５を自動で逆洗浄することが可能になる。

第１実施形態では、メインポート部材１２の１個のメインポート１２ａを、サブポート部材１１の３個のサブポート１１ａ〜１１ｃの１つに順次合致させる構成である。この場合、メインポート１２ａがサブポート部材１１で塞がれている状態でエアが送気されると、メインポート１２ａから噴出しようとするエア圧の反力でメインポート部材１２がサブポート部材１１の反対側に押し付けられる。その結果、メインポート部材１２が往動しにくくなるおそれがある。

そこで、図７（ａ）〜（ｆ）のように、メインポート部材１２の周面（側面）の対称位置（１８０度）に計２個のメインポート１２ａを形成し、メインポート１２ａと上ポート１２ｂとを逆Ｔ字状の通路で連通する。

また、サブポート部材１１の周面（側面）の対称位置（１８０度）に、円周上略等角度間隔（本例では１２０度）で計６個のサブポート１１ａ〜１１ｃを形成する。

そして、２個のサブポート１１ａには上段の散気ノズル６ａのノズルホース５ａ、２個のサブポート１１ｂには中段の散気ノズル６ｂのノズルホース５ｂ、２個のサブポート１１ｃには下段の散気ノズル６ｃのノズルホース５ｃを介してそれぞれ接続する。

図７（ａ）はメインポート部材１２が往動位置Ａで、２個のメインポート１２ａが２個のサブポート１１ａに合致している状態、同（ｂ）はメインポート部材１２が復動位置Ｂで、２個のメインポート１２ａがサブポート部材１１で塞がれている状態である。

また、図７（ｃ）はメインポート部材１２が往動位置Ａで、２個のメインポート１２ａが２個のサブポート１１ｂに合致している状態、同（ｄ）はメインポート部材１２が復動位置Ｂで、２個のメインポート１２ａがサブポート部材１１で塞がれている状態である。

さらに、図７（ｅ）はメインポート部材１２が往動位置Ａで、２個のメインポート１２ａが２個のサブポート１１ｃに合致している状態、同（ｆ）はメインポート部材１２が復動位置Ｂで、２個のメインポート１２ａがサブポート部材１１で塞がれている状態である。

このように、２個のメインポート１２ａがサブポート部材１１で塞がれている状態でエアが送気されても、２個のメインポート１２ａから噴出しようとするエア圧の反力でメインポート部材１２がサブポート部材１１の内部でバランスを保つようになる。したがって、片側に押し付けられることがなくなる結果、メインポート部材１２が往動しやすくなる。

図８はメインポート部材１２のメインポート１２ａとサブポート部材１１のサブポート１１ａ〜１１ｃを３箇所の対称位置に形成した例である。今、メインポート１２ａがｐ，ｓ，ｖ位置に位置して、サブポート１１ａと合致しているとした場合、メインポート部材１２が左回りに８０度回転すると、ｒ，ｕ，ｘの位置でサブポート１１ｂと合致する。さらに、メインポート部材１２が左回りに８０度回転すると、ｔ，ｗ，ｑの位置でサブポート１１ｃと合致する。

この場合でも、メインポート部材１２の復動位置Ｂで、３個のメインポート１２ａがサブポート部材１１で塞がれている状態でエアが送気されても、３個のメインポート１２ａから噴出しようとするエア圧の反力でメインポート部材１２がサブポート部材１１の内部でバランスを保つようになる。したがって、片側に押し付けられることがなくなる結果、メインポート部材１２が往動しやすくなる。なお、４箇所以上の対称位置に形成することも可能である。

次に、図９〜図１１に基づいて、第２実施形態の間欠回転切替機構１０（Ｂ）を具体的に説明する。

図９は間欠回転切替機構１０（Ｂ）であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はメインポート部材２１が往動位置Ａの縦断面図である。図１０は間欠回転切替機構１０（Ｂ）であり、（ａ）はメインポート部材２１が復動位置Ｂの縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。図１１は固定上カム２０ｅと固定下カム２０ｆと移動上カム２１ｅと移動下カム２１ｆの展開作動図である。

間欠回転切替機構１０（Ｂ）は、図９（ａ）（ｂ）のように、シリンダ（円筒形）状のサブポート部材２０の下フランジ部２０ｇが基台１９に固定されている。

下フランジ部２０ｇの底部には、エアホース８の出口部を接続する接続口２０ｈが形成されている。

サブポート部材２０は、基台１９に固定される下サブポート部２０Ａと、この下サブポート部２０Ａと所定の隙間を隔てるように、複数本（本例では３本）のタイロッド１８で支持された上サブポート部２０Ｂとで構成されている。

上サブポート部２０Ｂの周面（側面）には、円周上略等角度間隔（本例では１２０度）で３個のサブポート２０ａ〜２０ｃが形成されている。

そして、上サブポート部２０Ｂのサブポート２０ａには上段の散気ノズル６ａのノズルホース５ａの入口部分が接続されている。同様に、サブポート２０ｂには中段の散気ノズル６ｂのノズルホース５ｂ、サブポート２０ｃには下段の散気ノズル６ｃのノズルホース５ｃのそれぞれ入口部分が接続されている。

メインポート部材２１は、上部が閉じられた円筒状に構成されて、下サブポート部２０Ａと上サブポート部２０Ｂとに跨って、往復動自在に、かつ回転自在に嵌合されている。メインポート部材２１には、下サブポート部２０Ａの上端と上サブポート部２０Ｂの下端との間の隙間に入り込む膨出部２１ｃが形成されている。メインポート部材２１は、浮力を有する材質（例えばポリプロピレン製）であることが好ましい。

メインポート部材２１の周面（側面）には、１個のメインポート２１ａが形成され、このメインポート２１ａは、下端開口２１ｂに連通されている。

メインポート部材２１は、図９（ｂ）の往動時に、往動位置Ａで上サブポート部２０Ｂの段部２０ｄで当て止められることで、メインポート２１ａがサブポート２０ａ〜２０ｃの１つの合致するようになる。メインポート２１ａは、図１０（ａ）の復動時に、下サブポート部２０Ａの底部で当て止められた位置では、サブポート２０ａ〜２０ｃのいずれにも合致しないようになる。

上サブポート部２０Ｂの下端とメインポート部材２１の膨出部２１ｃの上端には、各サブポート２０ａ〜２０ｃと略同角度間隔で、メインポート部材２１の回転方向（矢印ａ参照）に傾斜した固定上カム２０ｅと移動上カム２１ｅとがそれぞれ形成されている。

下サブポート部２０Ａの上端とメインポート部材２１の膨出部２１ｃの下端には、各サブポート２０ａ〜２０ｃと略同角度間隔で、メインポート部材２１の回転方向に傾斜した固定下カム２０ｆと移動下カム２１ｆとがそれぞれ形成されている。

上サブポート部２０Ｂの固定上カム２０ｅとメインポート部材２１の膨出部２１ｃの移動上カム２１ｅは、垂直状立ち下がり部と、この垂直状立ち下がり部の基端から回転方向に立ち上がる傾斜状立ち上がり部とでなっている（鋸歯状カム）。

下サブポート部２０Ａの固定下カム２０ｆとメインポート部材１２の膨出部２１ｃに移動下カム２１ｆは、垂直状立ち上がり部と、この垂直状立ち上がり部の基端から回転方向に立ち上がる傾斜状立ち上がり部とでなっている（鋸歯状カム）。

サブポート部材２０側の固定上カム２０ｅおよび固定下カム２０ｆと、メインポート部材２１側の移動上カム２１ｅと移動下カム２１ｆとは、一方が同位相に設定され、他方が半ピッチずれの位相に設定されている。本例では、図１１（ａ）のように、メインポート部材２１側の移動上カム２１ｅおよび移動下カム２１ｆを同位相に設定し、サブポート部材２０側の固定上カム２０ｅおよび固定下カム２０ｆを半ピッチ（１／２Ｐ）ずれの位相に設定している。

上サブポート部２０Ｂの上部にはプラグ２２がねじ込まれ、このプラグ２２とメインポート部材２１の上部との間にコイルスプリング２３が縮装されて、メインポート部材２１を復動方向に付勢している。コイルスプリング２３の付勢力は、プラグ２２を軸方向に移動操作することで調整可能である。

サブポート部材２０の固定上カム２０ｅとメインポート部材２１の移動上カム２１ｅ、サブポート部材２０の固定下カム２０ｆとメインポート部材２１の移動下カム２１ｆは、間欠回転切替機構の主要な構成要素となる。

第２実施形態の間欠回転切替機構１０（Ｂ）であれば、今、陸上のコンプレッサ７に接続された１本のエアホース８からエアが送気されているものとし、そのエア圧によって、メインポート部材２１が最大往動された位置〔図９（ｂ）参照〕であるとする。また、メインポート部材２１のメインポート２１ａは、上サブポート部２０Ｂの上段の散気ノズル６ａのノズルホース５ａが接続されたサブポート２０ａに合致しているものとする。このとき、図１１（ａ）のように、メインポート部材２１の移動上カム２１ｅは、上サブポート部２０Ｂの固定上カム２０ｅに係合している。

この状態では、エアホース８から送気されたエアは、図９（ｂ）のように、下サブポート部２０Ａとメインポート部材２１からメインポート２１ａとサブポート２０ａを経てノズルホース５ａを通る。そして、図１５（ａ）のように、上段の散気ノズル６ａから散気されるようになる。

その後、上段の散気ノズル６ａからの散気を停止させて、中段の散気ノズル６ｂからの散気を開始させるには、コンプレッサ７によるエアの送気を停止することで、上段の散気ノズル６ａからの散気が停止する。

すると、コイルスプリング２３の付勢力でメインポート部材２１が図１０（ａ）のように復動されるので、上サブポート部２０Ｂでメインポート部材２１のメインポート２１ａが閉じられる。

このメインポート部材２１の復動の途中で、図１１（ｂ）のように、メインポート部材２１の移動下カム２１ｆが下サブポート部２０Ａの固定下カム２０ｆに接触する。ついで、さらにメインポート部材２１が復動すると、移動下カム２１ｆが固定下カム２０ｆでガイドされることで、図１１（ｃ）のように、メインポート部材２１は復動しながら６０度〔半ピッチ（１／２Ｐ）〕で間欠回転されるようになる。

ついで、コンプレッサ７によるエアの送気を開始すると、そのエア圧によって、メインポート部材２１が往動位置〔図９（ｂ）参照〕Ａに往動される。

このメインポート部材２１の往動の途中で、図１１（ｄ）のように、メインポート部材２１の移動上カム２１ｅが上サブポート部２０Ｂの固定上カム２０ｅに接触する。ついで、さらにメインポート部材２１が往動すると、移動上カム２１ｅが固定上カム２０ｅでガイドされることで、図１１（ａ）のように、メインポート部材２１は往動しながら６０度〔半ピッチ（１／２Ｐ）〕で間欠回転されるようになる。すなわち、メインポート部材２１は、復動と往動とで、計１２０度〔１ピッチ（Ｐ）〕で間欠回転されることになる。

このメインポート部材２１の間欠回転で、メインポート部材２１のメインポート２１ａが上サブポート部２０Ｂの中段の散気ノズル６ｂのノズルホース５ｂが接続されたサブポート２０ｂに合致するようになる。

この状態では、エアホース８から送気されたエアは、下サブポート部２０Ａとメインポート部材２１からメインポート２１ａとサブポート２０ｂを経てノズルホース５ｂを通り、中段の散気ノズル６ｂから散気されるようになる。

以下、中段の散気ノズル６ｂからの散気を停止させて、下段の散気ノズル６ｃからの散気を開始させる場合、その後、下段の散気ノズル６ｃからの散気を停止させて、再び上段の散気ノズル６ａからの散気を開始させる場合も同様である。すなわち、エアホース８からの送気停止、送気開始を繰り返す制御をすればよい。

このようにして、１本のエアホース８による送気開始と送気停止を繰り返す制御をするだけで、各段の散気ノズル６ａ→６ｂ→６ｃに順次に切り替えて、各段の散気ノズル６ａ〜６ｃから順次にエアを散気させることができる。

したがって、第１実施形態と同様に、エアホース８は１本でよいから、装置コストおよびその施工コスト等の大幅な削減が可能となる等の効果を奏することができる。

また、間欠回転切替機構１０（Ｂ）は、上サブポート部２０Ｂの固定上カム２０ｅと、下サブポート部２０Ａの固定下カム２０ｆと、メインポート部材２１の移動上カム２１ｅおよび移動下カム２１ｆ等の機械的な部品で構成できる。したがって、耐久性や作動信頼性が高くなる。さらに、送気停止時にスプリング力でメインポート部材２１が復動するから、メインポート部材２１の復動が確実になる。

最後に、図１２〜図１４に基づいて、第３実施形態の間欠回転切替機構１０（Ｃ）を具体的に説明する。

図１２は間欠回転切替機構１０（Ｃ）の正面断面図である。図１３は図１２のＤ−Ｄ線断面に相当し、（ａ）はピストンロッド３８ｂが復動位置Ｂの断面図、（ｂ）はピストンロッド３８ｂが往動途中の断面図、（ｃ）はピストンロッド３８ｂが往動位置Ａの断面図である。

図１４（ａ）は図１２のＧ−Ｇ線断面図、図１４（ｂ）は図１２のＦ−Ｆ線断面図、図１４（ｃ）は図１２のＥ−Ｅ線断面図である。

間欠回転切替機構１０（Ａ）は、図１２および図１３（ａ）のように、水密ケース２６でカバーされた基台２７を備えている。基台２７の第１支持台２７ａには、図１４（ａ）にも示すように、円周上略等角度間隔（本例では１２０度）で３個のサブポート２８ａ〜２８ｃを有する円板状のサブポート部材２８が固定されている。

各ノズルホース５ａ〜５ｃは、水密ケース２６の側壁を水密に貫通している。そして、サブポート部材２８の外面側のサブポート２８ａには上段の散気ノズル６ａのノズルホース５ａの入口部が接続されている。同様に、サブポート２８ｂには中段の散気ノズル６ｂのノズルホース５ｂ、サブポート２８ｃには下段の散気ノズル６ｃのノズルホース５ｃのそれぞれ入口部が接続されている。

サブポート部材２８と同軸にメインポート部材２９が配置され、このメインポート部材２９は、サブポート部材２８の内面に隙間を隔てて対向する大径部２９ｂと、後続する中径部２９ｃと小径部２９ｄとを有している。

大径部２９ｂからサブポート部材２８側に突出する軸部２９ｅは、サブポート部材２８の貫通穴２８ｅに回転自在に嵌合されている。小径部２９ｄの端部寄りの部分は、基台２７の第２支持台２７ｂの軸受３０で回転自在に嵌合されている。これにより、メインポート部材２９は、サブポート部材２８と同軸に回転できるようになる。

大径部２９ｂには、一方向回りの間欠回転〔図１４（ａ）の矢印参照〕に伴って、サブポート部材２８の内面のサブポート２８ａ，２８ｂ，２８ｃに順次に合致する１個のメインポート２９ａが形成されている。このメインポート２９ａからは、大径部２９ｂ内を中心まで略Ｚ字状に折れ曲がり、中心を通って中径部２９ｃから小径部２９ｄの端部に貫通する貫通穴２９ｆが形成されている。

大径部２９ｂのメインポート２９ａには、サブポート部材２８の内面に接触可能なリング状パッキン３１が取付けられ、間欠回転に伴って合致したサブポート部材２８の内面のサブポート２８ａ〜２８ｃとの間を順次にシールして、エア漏れを少なくしている。

小径部２９ｄにはピニオン３２が回転自在に嵌合され、このピニオン３２には複数枚（本例では１８０度間隔で２枚）のラチェット爪３３を有する円板３４が固定されている。各ラチェット爪３３は、図１４（ｃ）のように、円板３４にピン３３ａで揺動可能に支持され、スプリング３３ｂで一方向回りに付勢された状態で、ストッパーピン３３ｃに当て止められている。中径部２９ｃには、各ラチェット爪３３が係合するラチェットホイール３５が固定されている。

そして、ピニオン３２が１２０度で間欠回転されると、円板３４とともにラチェット爪３３が１２０度で間欠旋回され、ラチェット爪３３に係合したラチェットホイール３５が１２０度で間欠回転される。このラチェットホイール３５の間欠回転により、メインポート部材２９が１２０度で間欠回転されるから、大径部２９ｂのメインポート２９ａがサブポート部材２８のサブポート２８ａに合致していたとすると、次のサブポート２８ｂに合致するようになる。

図１４（ｂ）のように、大径部２９ｂの外周には１２０度間隔で３つのクリック凹部２９ｇが形成され、基台２７には、クリック凹部２９ｇの１つに係合するクリックボール３６ａがスプリング３６ｂで係合方向に付勢して設けられている。これにより、メインポート部材２９が１２０度で間欠回転された位置毎に、クリックボール３６ａで位置決めされるようになる。

ピニオン３２の上部には、軸直交方向にエアシリンダ３８が配置され、図１３（ｂ）のように、エアシリンダ３８のシリンダ本体３８ａは、基台２７の第３支持台２７ｃに固定されている。

シリンダ本体３８ａには、ピストンロッド３８ｂのピストン３８ｃが往復動自在に嵌合され、ピストンロッド３８ｂの中空穴には、ガイドロッド３８ｄが摺動自在に嵌合されている。

ガイドロッド３８ｄの先端部３８ｅは、基台２７の第４支持台２７ｄに固定され、このガイドロッド３８ｄにはコイルスプリング３９が嵌め合わされている。コイルスプリング３９は、ガイドロッド３８ｄのダブルナット４０とピストンロッド３８ｂの凹部３８ｆとの間に縮装されて、ピストンロッド３８ｂを復動方向に付勢している。コイルスプリング３９の付勢力は、ダブルナット４０を軸方向に移動操作することで調整可能である。

ピストンロッド３８ｂの下側面には、ピニオン３２に噛み合うラック４１が設けられ、ピストンロッド３８ｂの上側面の上方には、ラック４１がピニオン３２から外れないように押さえるガイドローラ４３が配置されている。

シリンダ本体３８ａの底部には、エアホース８の出口部を接続する接続口３８ｇが形成されている。シリンダ本体３８ａの側部には、エアホース８からのエア圧によりピストン３８ｃが最大往動された位置〔図１３（ｃ）参照〕で開かれる開口３８ｈが形成されている。

この開口３８ｈに接続されたホース３８ｊの端部は、図１２（ａ）のように、メインポート部材２９の小径部２９ｄの端部と突き合わされて、シール４４ａを有する回転継手４４で気密に接続されている。

エアシリンダ３８とラック・ピニオン４１，３２とラチェット爪３３とラチェットホイール３５は、間欠回転切替機構の主要な構成要素となる。

第３実施形態の間欠回転切替機構１０（Ｃ）であれば、今、陸上のコンプレッサ７に接続された１本のエアホース８からエアが送気されているものとし、そのエア圧によって、ピストン３８ｃが最大往動された位置〔図１３（ｃ）参照〕であるとする。また、メインポート部材２９は、大径部２９ｂのメインポート２９ａがサブポート部材２８の上段の散気ノズル６ａのノズルホース５ａが接続されたサブポート２８ａに合致しているものとする。

この状態では、エアホース８から送気されたエアは、図１３（ｃ）のように、シリンダ本体３８ａ内から開口３８ｈを経てホース３８ｊを通り、図１２のように、メインポート部材２９の貫通穴２９ｆを通って、大径部２９ｂのメインポート２９ａに至る。ついで、サブポート部材２８のサブポート２８ａを経てノズルホース５ａを通り、図１５（ａ）のように、上段の散気ノズル６ａから散気されるようになる。

その後、上段の散気ノズル６ａからの散気を停止させて、中段の散気ノズル６ｂからの散気を開始させるには、コンプレッサ７によるエアの送気を停止することで、上段の散気ノズル６ａからの散気が停止する。

すると、コイルスプリング３９の付勢力でピストンロッド３８ｂが図１３（ａ）のように復動されるので、ピストン３８ｃでシリンダ本体３８ａの開口３８ｈが閉じられる。このとき、ピストンロッド３８ｂのラック４１でピニオン３２が復動方向Ｒに回転されるが、円板３４のラチェット爪３３は、ラチェットホイール３５の外周を空滑りするので、ラチェットホイール３５は間欠回転されないままである。

ついで、コンプレッサ７によるエアの送気を開始すると、そのエア圧によって、ピストン３８ｃが最大往動位置〔図１３（ｃ）参照〕に往動される。その途中で、図１３（ｂ）のように、ピストンロッド３８ｂのラック４１でピニオン３２が往動方向Ｆに回転され、円板３４のラチェット爪３３は、ラチェットホイール３５に係合するので、ラチェットホイール３５は１２０度で間欠回転される。

このラチェットホイール３５の間欠回転で、メインポート部材２９は、大径部２９ｂのメインポート２９ａが、サブポート部材２８の中段の散気ノズル６ｂのノズルホース５ｂが接続されたサブポート２８ｂに合致するようになる。

この状態では、エアホース８から送気されたエアは、図１３（ｃ）のように、シリンダ本体３８ａ内から開口３８ｈを経てホース３８ｊを通り、図１２のように、メインポート部材２９の貫通穴２９ｆを通って、大径部２９ｂのメインポート２９ａに至る。ついで、サブポート部材２８のサブポート２８ｂを経てノズルホース５ｂを通り、図１５（ｂ）のように、中段の散気ノズル６ｂから散気されるようになる。

以下、中段の散気ノズル６ｂからの散気を停止させて、下段の散気ノズル６ｃからの散気を開始させる場合、その後、下段の散気ノズル６ｃからの散気を停止させて、再び上段の散気ノズル６ａからの散気を開始させる場合も同様である。すなわち、エアホース８からの送気停止、送気開始を繰り返す制御をすればよい。

このようにして、１本のエアホース８による送気開始と送気停止を繰り返す制御をするだけで、各段の散気ノズル６ａ→６ｂ→６ｃに順次に切り替えて、各段の散気ノズル６ａ〜６ｃから順次にエアを散気させることができる。

したがって、第１実施形態と同様に、エアホース８は１本でよいから、装置コストおよびその施工コスト等の大幅な削減が可能となる等の効果を奏することができる。

また、間欠回転切替機構１０（Ｃ）は、エアシリンダ３８とラック・ピニオン４１，３２とラチェット爪３３とラチェットホイール３５の機械的な部品で構成できるから、耐久性や作動信頼性が高くなる。さらに、エアシリンダ３８のピストンロッド３８ｂを復動方向のスプリング力に抗して往動させるから、送気停止時にスプリング力でピストンロッド３８ｂが復動するから、ピストンロッド３８ｂの復動が確実になる。

前記間欠回転切替機構１０（Ａ〜Ｃ）において、各散気ノズル６ａ〜６ｃは水中に位置するものである。したがって、いずれかの散気ノズル６ａ〜６ｃから散気していることは、陸上の操作室等から水上の泡立ち具合を目視または監視カメラの映像を見ることで把握できるが、散気している散気ノズル６ａ〜６ｃの段位置までは把握することができない。

そこで、散気している散気ノズル６ａ〜６ｃの段位置を陸上の操作室等で把握することができる手法を、図５（ｂ）〜（ｅ）を参照して説明する。図５（ｂ）〜（ｅ）における各記号は以下の意味であり、各数値は説明を理解し易くするための例示である。

ｈ：満水時の水底から水面までの水深（５０ｍ…変動）
ｈ’：深さｈに送気するために必要な送気エア圧（５０Ｍｐｓ…変動）
ｈｓ：満水時の水底から間欠回転切替機構１０（Ａ〜Ｃ）までの水深（４０ｍ…一定）
ｈｓ’：深さｈｓ に送気するために必要な送気エア圧（４０Ｍｐｓ…一定）
注：水底のシンカー１が設置された水底と位置が異なるのは、土砂等が堆積した後の現実の水底を表しているためである。

ｈ０：満水時の水面から間欠回転切替機構１０（Ａ〜Ｃ）までの水深（１０ｍ…変動）
ｈ０’：深さｈ０ に送気するために必要な送気エア圧（１０Ｍｐｓ…変動）
注：ｈ０’＝ｈ’−ｈｓ’
ｈ１：満水時の水面から上段の散気ノズル６ａまでの水深（１５ｍ…変動）
ｈ１’：深さｈ１に送気するために必要な送気エア圧（１５Ｍｐｓ…変動）
ｈ２：満水時の水面から中段の散気ノズル６ｂまでの水深（２０ｍ…変動）
ｈ２’：深さｈ２に送気するために必要な送気エア圧（２０Ｍｐｓ…変動）
ｈ３：満水時の水面から下段の散気ノズル６ｃまでの水深（２５ｍ…変動）
ｈ３’：深さｈ３に送気するために必要な送気エア圧（２５Ｍｐｓ…変動）
Ｈ１：ｈ１’−ｈ０’（５Ｍｐｓ…一定）（上段の散気ノズル６ａ）
Ｈ２：ｈ２’−ｈ０’（１０Ｍｐｓ…一定）（中段の散気ノズル６ｂ）
Ｈ３：ｈ３’−ｈ０’（１５Ｍｐｓ…一定）（下段の散気ノズル６ｃ）
注：「変動」とは、水深および送気エア圧が水位に応じて変動することであり、「一定」とは、水位に関係無く変動しないことである。

ここで、ダム湖等の水深が満水状態であれば、コンプレッサ７からエアホース８に送られる送気エア圧を圧力計９で実測すれば、現時点で散気している散気ノズル６ａ〜６ｃの段位置を陸上の操作室等で容易に把握することができる。

すなわち、送気エア圧が１５Ｍｐｓであると上段の散気ノズル６ａから散気され、送気エア圧が２０Ｍｐｓであると中段の散気ノズル６ｂから散気され、送気エア圧が２５Ｍｐｓであると下段の散気ノズル６ｃから散気されていることが分かる。

ところが、ダム湖等の水深は、満水から放流に切り変わった時等には、水深が著しく低下（変動）し、前述の各送気エア圧（１５Ｍｐｓ、２０Ｍｐｓ、２５Ｍｐｓ）も低下（変動）する。したがって、それを圧力計９で実測したとしても、現時点で散気している散気ノズル６ａ〜６ｃの段位置を陸上の操作室等で正確に把握することができない。

すなわち、前記の例では、上段の散気ノズル６ａまでの水深ｈ１が１５ｍ→１０ｍに変動した場合の必要な送気エア圧ｈ１’は、１５Ｍｐｓ→１０Ｍｐｓとなる。中段の散気ノズル６ｂまでの深さｈ２が２０ｍ→１５ｍに変動した場合の必要な送気エア圧ｈ２’は、２０Ｍｐｓ→１５Ｍｐｓとなる。下段の散気ノズル６ｃまでの深さｈ３が２５ｍ→２０ｍに変動した場合の必要な送気エア圧ｈ３’は、２５Ｍｐｓ→２０Ｍｐｓとなる。したがって、圧力計９で例えば１５Ｍｐｓが実測されても、上段の散気ノズル６ａから散気されているのではなく、現実には中段の散気ノズル６ｂから散気されているからである。

そこで、コンプレッサ７からエアホース８を介して、各段の散気ノズル６ａ〜６ｃから略同量のエアを散気するために必要な送気エア圧を予め設定しておく。

ここで、
Ｈ１：ｈ１’−ｈ０’（５Ｍｐｓ…一定）（上段の散気ノズル６ａ）
Ｈ２：ｈ２’−ｈ０’（１０Ｍｐｓ…一定）（中段の散気ノズル６ｂ）
Ｈ３：ｈ３’−ｈ０’（１５Ｍｐｓ…一定）（下段の散気ノズル６ｃ）
の関係がある。すなわち、上段の散気ノズル６ａと中段の散気ノズル６ｂとの送気エア圧の差、および中段の散気ノズル６ｂと下段の散気ノズル６ｃとの送気エア圧の差は、水深ｈ１，ｈ２，ｈ３が変動しても一定である。

これらのことから、例えば、水深ｈ１が１５ｍ→１０ｍに変動した場合、エア風量を略同量とするために風量計で実測しながら、圧力計９で１０Ｍｐｓが実測されれば、上段の散気ノズル６ａから散気されていることが分かる。同様に、圧力計９で１５Ｍｐｓが実測されれば、中段の散気ノズル６ｂから散気されていることが分かり、圧力計９で２０Ｍｐｓが実測されれば、下段の散気ノズル６ｃから散気されていることが分かることになる。実際には、水深の変動とエア圧の実測値とから、コンピュータ等で散気ノズル６ａ〜６ｃの段位置を演算し、その段位置を、例えば「上段散気」、「中段散気」、「下段散気」のようにディスプレィで表示することで、散気位置を把握することができる。ここで、風量計と圧力計９、コンピュータ等とディスプレィは、散気位置把握手段を構成する。

なお、図５（ｂ）〜（ｄ）において、送気開始直後のエア圧が極端に高くなるのは、コンプレッサ７を最大送気エア圧（例えば７０Ｍｐｓ）で回転させることで、送気停止時に散気ノズル６ａ〜６ｃから浸入した水を、送気開始直後に排出するためである。その排出までの所定時間が経過した後は、所定の送気エア圧に落ち着くことになる。圧力計９による実測は、この所定時間が経過した後となる。

前記実施形態では、多段式散気装置の１つである浮子式散気装置を例示したが、多段式散気装置として、図１６（ａ）のような湖底設置固定式散気装置や図１６（ｂ）のような吊り下げ型浮子式散気装置等にも、本発明は適用できることは言うまでもない。

図１６（ａ）の湖底設置固定式散気装置は、湖底に略垂直状態で設置したポール（支持部材）５０に、上下方向に多段となる散気ノズル６ａ〜６ｃを支持している。そして、エアホース８は、ポール５０の上部に設けた間欠回転切替機構１０（Ａ〜Ｃ）に接続し、ノズルホース５ａ〜５ｃ（図１５参照）を散気ノズル６ａ〜６ｃに接続するものである。

図１６（ｂ）の吊り下げ型浮子式散気装置は、フロート５１で筒状体４を吊り下げて、フロート５１を複数本のアンカーロープ５２で湖底に固定、若しくは、筒状体（支持部材）４を複数本のアンカーロープ５３で湖底に固定している。また、筒状体４の重量が垂直起立に不足する場合は、錘５４を吊り下げることができる。そして、エアホース８は、それにより筒状体４の垂直起立バランスが崩れる場合、フロート５５で浮かせた状態で、筒状体４の上部に設けた間欠回転切替機構１０（Ａ〜Ｃ）に接続し、ノズルホース５ａ〜５ｃ（図１５参照）を散気ノズル６ａ〜６ｃに接続するものである。なお、筒状体４は、浮力を有するエアホース８のガイド部材の役割を有するものであり、必ずしも筒状に限られるものではなく、浮力を有するガイド部材であればよい。例えば、浮力を有する合成樹脂のような材質製の棒状体で構成し、あるいはフロートを取付けた形鋼で構成することもできる。

１ シンカー
２ 散気本体
３ チェーン等（係留具）
４ 筒状体（支持部材）
５ａ〜５ｃ ノズルホース
６ａ〜６ｃ 散気ノズル
７ コンプレッサ
８ エアホース
９ 圧力計（散気位置把握手段）
１０Ａ〜１０Ｃ 間欠回転切替機構
１１ サブポート部材
１１ａ〜１１ｃ サブポート
１２ メインポート部材
１２ａ メインポート
１２ｂ 上ポート
１２ｃ 移動上カム
１２ｄ 移動下カム
１３ 上プラグ
１３ａ エア給排口
１３ｃ 固定上カム
１４ 下プラグ
１４ａ 水出入口
１４ｃ 固定下カム
１５ 除塵用フィルタ
２０ サブポート部材
２０Ａ 上サブポート部
２０Ｂ 下サブポート部
２０ａ〜２０ｃ サブポート
２０ｅ 固定上カム
２０ｆ 固定下カム
２１ メインポート部材
２１ａ メインポート
２１ｅ 移動上カム
２１ｆ 移動下カム
２３ コイルスプリング
２８ サブポート部材
２８ａ〜２８ｃ サブポート
２９ メインポート部材
２９ａ メインポート
３２ ピニオン
３３ ラチェット爪
３５ ラチェットホイール
３８ エアシリンダ
３９ コイルスプリング
４１ ラック
５０ ポール（支持部材）

Claims (7)

1. 水中で上下方向に多段となる散気ノズルが支持部材で支持されて、陸上のコンプレッサのエアホースで送気されるエアを各段の散気ノズルに切り替えて送気する多段式散気装置において、
   前記エアホースは１本であり、前記支持部材若しくはその近傍に、前記エアホースから送気されるエアを、各段の散気ノズルに切り替えて送気する間欠回転切替機構が設けられ、
   前記間欠回転切替機構は、前記各段の散気ノズル側の各サブポートが一方向回りに略等角度間隔で配列されたサブポート部材と、
   前記エアホース側のメインポートが前記各段の散気ノズル側の各サブポートに順次合致するように間欠回転されるメインポート部材とを備え、
   前記エアホースからの送気開始のエア圧で前記メインポート部材を間欠回転させて、前記メインポートを前記サブポートの１つに順次に合致させてエアを送気し、
   前記エアホースからの送気を停止することで、その段の散気ノズルからエアが散気されなくなるようにしたことを特徴とする多段式散気装置。
2. 前記サブポート部材は、シリンダ状に構成されて、側面に前記各サブポートが形成され、前記エアホースは上開口を塞ぐ上プラグのエア給排口に接続され、下開口を塞ぐ下プラグに水出入口が形成されてなり、
   前記メインポート部材は、ピストン状に構成されて、前記サブポート部材に往復動自在、かつ回転自在に嵌合され、側面に前記メインポートが形成され、このメインポートに連通する上ポートが上面に形成されてなり、
   前記上プラグの下面と前記メインポート部材の上面には、前記各サブポートと略同角度間隔で、回転方向に傾斜した固定上カムと移動上カムとがそれぞれ形成され、
   前記下プラグの上面と前記メインポート部材の下面には、前記各サブポートと略同角度間隔で、回転方向に傾斜した固定下カムと移動下カムとがそれぞれ形成され、
   前記サブポート部材側の固定上カムおよび固定下カムと、前記メインポート部材側の移動上カムと移動下カムとは、一方が同位相に設定され、他方が半ピッチずれの位相に設定されて、
   前記エアホースからの送気開始のエア圧および前記メインポート部材の重量で、前記下プラグとの間の水を前記水出入口から外部に排出しつつ、前記メインポート部材を往動させながら前記固定下カムと移動下カムの係合で前記メインポート部材を間欠半回転させることで、前記メインポートを各サブポートの１つに合致させてエアを送気し、
   前記エアホースからの送気停止で、前記メインポート部材を前記水出入口からの水圧と浮力で復動させながら前記固定上カムと移動上カムの係合で前記メインポート部材を間欠半回転させることを特徴とする請求項１に記載の多段式散気装置。
3. 前記メインポートは、前記メインポート部材の対称位置に形成され、前記サブポートは前記サブポート部材の対称位置に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の多段式散気装置。
4. 前記下プラグに水出入口に、除塵用フィルタが取付けられていることを特徴とする請求項２または３に記載の多段式散気装置。
5. 前記サブポート部材は、上下に分割されたシリンダ状に構成されて、上部サブポート部材の側面に前記各サブポートが形成され、前記エアホースは下部サブポート部材の下開口を塞ぐ下蓋部材のエア給排口に接続されてなり、
   前記メインポート部材は、ピストン状に構成されて、前記上部サブポート部材と下部サブポート部材とに跨って往復動自在、かつ回転自在に嵌合され、側面に前記メインポートが形成され、このメインポートに連通する下ポートが下面に形成され、前記上部サブポート部材と下部サブポート部材との間の隙間に入り込む大径部が形成され、下方にスプリング力で付勢されてなり、
   前記上部サブポート部材の下面と前記メインポート部材の大径部の上面には、前記各サブポートと略同角度間隔で、回転方向に傾斜した固定上カムと移動上カムとがそれぞれ形成され、
   前記下部サブポート部材の上面と前記メインポート部材の大径部の下面には、前記各サブポートと略同角度間隔で、回転方向に傾斜した固定下カムと移動下カムとがそれぞれ形成されて、
   前記サブポート部材側の固定上カムおよび固定下カムと、前記メインポート部材側の移動上カムおよび移動下カムとは、一方が同位相に設定され、他方が半ピッチずれの位相に設定されて、
   前記エアホースからの送気開始のエア圧で、前記メインポート部材を前記スプリング力に抗して往動させながら前記固定上カムと移動上カムの係合で前記メインポート部材を間欠半回転させることで、前記メインポートを各サブポートの１つに合致させてエアを送気し、
   前記エアホースからの送気停止で、前記メインポート部材を前記スプリング力で復動させながら前記固定下カムと移動下カムの係合で前記メインポート部材を間欠半回転させることを特徴する請求項１に記載の多段式散気装置。
6. 前記サブポート部材は、固定の円板状体に前記各サブポートが形成されてなり、
   前記メインポート部材は、回転可能な円板状体に前記メインポートが形成されてなり、
   送気開始のエア圧でスプリング力に抗して往動され、エア圧の送気停止でスプリング力により復動されるエアシリンダと、
   前記エアシリンダのラックで往復回転されるピニオンと、
   前記ピニオンのラチェット爪で一方向回りに回転され、前記メインポート部材に固定されるラチェットホイールを備えてなり、
   前記エアホースからの送気開始のエア圧で、前記エアシリンダをスプリング力に抗して往動させることで、前記ラックを介して前記ピニオンを回転させ、前記ピニオンのラチェット爪で前記ラチェットホイールを回転させ、前記ラチェットホイールで前記メインポート部材を間欠回転させることで、前記メインポートを各サブポートの１つに合致させてエアを送気し、
   前記エアホースからの送気停止で、前記エアシリンダをスプリング力で復動させることを特徴とする請求項１に記載の多段式散気装置。
7. 前記コンプレッサから前記エアホースを介して、前記各段の散気ノズルから略同量のエアを散気するために必要な送気エア圧を予め設定した設定値と、前記エアホースに供給されるエア風量とエア圧の実測値とを比較することで、前記各散気ノズルの散気位置を陸上で把握する散気位置把握手段を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の多段式散気装置。

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