JPH1128495A - 水流発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 風車の回転力のみを動力源とし、水域におけ
る例えば高酸素濃度の表層水等の所望の水深の水の吸込
みを定常的に安定して行なうことができるようにし、装
置内の水加速手段の点検、整備を容易に行なうことがで
きるようにする。 【解決手段】 水面Ｓ上において風車２を支持するとと
もに伝動機構３を支持する水上構造体としての浮体９
と、浮体９により支持された吸込管５と、吸込管５を通
して吸込んだ水を、所望の水深の水中において吐出する
ことができるように浮体９により支持された吐出管７
ａ，７ｂまたは７ｃと、吸込管５と吐出管７ａ，７ｂま
たは７ｃとの間に介装され、風車２の回転動力により駆
動されて、吸込管５と吐出管７ａ，７ｂまたは７ｃとの
うちの一方の側から他方の側へと水を加速する水加速手
段とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば水流が停滞
した水域において水の流動を効果的に促進することがで
きる水流発生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３は従来の水流発生装置の要部断面側
面図、図４は従来の他の水流発生装置の要部断面側面図
である。

【０００３】まず図３において、水域における水面Ｓか
ら所望の水深の位置には、水底Ｇに対して例えば係留索
あるいは支持脚等の定置手段０５により支持された整流
外筒０２が、同整流外筒０２の水の吸込口および吐出口
が概ね水平方向に向けて開口するようにして、定置され
ている。整流外筒０２の内部には、噴射水を噴射ノズル
から噴射してその噴射水の周囲の水を整流外筒０２内に
おいて加速する水流発生装置０１が配設されている。

【０００４】他方、水面上にはポンプ０３を搭載する浮
体０６が浮かべられており、水面に比較的近い表層部に
おいてポンプ０３により吸込まれた水は、同ポンプ０３
により加圧された後、駆動水供給ホース０４を通して、
水流発生装置０１へと送られ、水流発生装置０１の噴射
水として噴射ノズルから噴射される。

【０００５】図３に示した従来の水流発生装置において
は、駆動水ポンプ０３を運転するための電力を必要と
し、その電力の供給のための付帯設備が別途必要とな
る。

【０００６】次いで図４に、同じく従来の水流発生装置
であって図３の水流発生装置とは異なった水流発生装置
を示す。図４において、水域の水面Ｓ上に浮かべられた
浮体０２４には、水面Ｓに対して垂直となるように垂直
軸筒０２３が支持されており、この垂直軸筒０２３を上
下方向に貫通する垂直伝動軸の上端部には、垂直軸型風
車０２２が支持されているとともに、同垂直伝動軸の浮
体０２４の下面側に突出する下端部には、多数の水掻き
羽根が放射状に取付けられた水面撹拌機０２１が、同垂
直伝動軸により駆動回転されるようにして取付けられて
いる。

【０００７】図４に示した従来の水流発生装置において
は、垂直軸型風車０２２を使用しているので、風向きに
対する風車軸の方向制御を必要としない反面、水平軸型
風車に比べて、方向や強さが絶えず変動する自然風の作
用の下で安定した高出力を得ることが難しい。また、水
面下に突出する垂直伝動軸の軸端部に取付けられた水面
撹拌機０２１は、水面Ｓから浅い水深の表層水を掻くだ
けであるため、所望の水深の水に十分な流れを与えるこ
とができず、水流発生装置としては不向きである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来の
水流発生装置においては、駆動水ポンプを運転するため
の電力を必要とし、その電力の供給のための付帯設備が
別途必要となったり、方向や強さが絶えず変動する自然
風の作用の下で安定した高出力を得ることが難しかった
り、また、所望の水深において十分な水流を発生させる
ことができない等の不都合があったため、これらの不都
合を解消することができるような水流発生装置が望まれ
ていた。

【０００９】そこで、本発明は、水加速手段を駆動する
ための動力として、自然風により回転される風車の回転
動力の外には、他に特別な動力設備を必要とすることが
ないようにし、また水域における例えば高酸素濃度の表
層水等の所望の水深の水の吸込みを定常的に安定して行
なわせることができるようにし、さらに水位が変動して
も変動する水位に対応して、常に所望の水深の水を吸込
むことができるようにし、また水流が停滞している任意
の水深の水中に向けて水を吐出して周囲の水に流れを生
じさせ生じた流れを促進することができるようにすると
ともに、同時に吸込管を通して吸込んだ例えば高酸素濃
度の表層水を停滞して酸素が不足している水中に供給す
ることができるようにし、さらに必要に応じて簡易に水
流の方向を逆向きに変更することもできるようにし、し
かも装置内の水加速手段へのアクセスを容易にして、水
加速手段の点検、整備を容易に行なうことができるよう
にした、水流発生装置を提供しようとするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
め、本発明の水流発生装置は、水域の水面上において例
えば風向きに合わせて風力により転向することができる
水平軸型の風車を回転自在に支持するとともに同風車の
回転動力を取出して伝動する伝動機構を支持する例えば
浮体や水上プラットフォーム等の水上構造体と、上記水
域の選択された水深における水を吸込むことができるよ
うに同水上構造体により支持された吸込管と、同吸込管
を通して吸込んだ水を、所望の水深の水中において吐出
することができるように上記水上構造体により支持され
た吐出管と、上記吸込管と上記吐出管との間に介装さ
れ、上記風車の回転動力により駆動されることによっ
て、上記吸込管および上記吐出管のうちの選択された一
方の側から他方の側へと水を加速する水加速手段とを備
えている。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面により本発明の実施の
形態について説明する。図１（１）は本発明の１実施の
形態に係る水流発生装置の要部縦断側面図、図１（２）
は図１（１）の水流発生装置の要部拡大縦断面図、図２
（１）は本発明の他の実施の形態に係る水流発生装置の
要部縦断側面図、図２（２）は図２（１）の水流発生装
置の要部拡大斜視図である。

【００１２】まず図１（１）および図１（２）におい
て、水流発生装置は、水域の水面Ｓ上に浮いた状態で、
水底Ｇあるいはその他の係留設備に例えば係留手段１１
により係留することができる浮体として形成された水上
構造体９を有している。水上構造体９の上面からは上方
へ向けて伝動軸筒２ａが突設されており、この伝動軸筒
２ａの上端部には、旋回装置２ｂを介して、自然風Ｗの
風力の作用により風向きに合わせて転向することができ
る水平軸型の風車２の垂直軸部が、水平面内で旋回自在
に支持されている。

【００１３】水平軸型風車２の回転動力は、伝動機構３
を介して、水上構造体９の中央部に形成された水加速手
段取付け用空所１０に着脱可能に装着された水加速手段
１内の水加速用プロペラあるいはポンプ羽根３ｂへと伝
達される。伝動機構３は、例えば水平軸型風車２と一体
的に回転する水平軸、同水平軸から傘歯車を介して回転
動力の伝達を受ける伝動軸筒２ａ内の垂直軸、同垂直軸
から図１（２）に示すように傘歯車を介して回転動力の
伝達を受けるプロペラ軸あるいは羽根軸３ａ等の部材に
より構成することができる。

【００１４】水上構造体９の水加速手段取付け用空所１
０内の水加速手段１の一側には、水域の選択された水深
における水、例えば水面Ｓに近くて酸素の濃度が高い、
いわゆる高酸素濃度の表層水を吸込むことができるよう
に、吸込口４を有する吸込管５が水上構造体９により支
持されている。他方、水上構造体９の水加速手段取付け
用空所１０内の水加速手段１の他側には、吸込管５を通
して吸込んだ水を、所望の水深の水中において吐出する
ことができるように、例えば吐出口６ａを有する吐出管
７ａ、吐出口６ｂを有する吐出管７ｂ、あるいは吐出口
６ｃを有する吐出管７ｃが、それぞれ選択的に支持され
る。

【００１５】吸込管５と水加速手段１とは開閉弁８ａを
介して相互に接続されており、開閉弁８を開閉操作する
ことにより、必要に応じて吸込管５を遮断して吸込管５
内への水の流入を止めることができる。他方、吐出管７
ａ、吐出管７ｂあるいは吐出管７ｃは、開閉弁８ｂを介
して水加速手段１に接続される。

【００１６】吐出管７ａは、両端部間の中間部から下方
へ向けて延び、この吐出管７ａの吐出口６ａには、吐出
流を水平方向に変向させるための吐出流変向手段１２が
取付けられている。

【００１７】吐出管７ｂは、その少なくとも１部の長さ
にわたってフレキシブルホースにより形成されており、
この吐出管７ｂを選択して使用する場合には、吐出口６
ｂの部分を水底Ｇ上において例えば吐出口部支持手段１
３により支えて、吐出口６ｂを任意の向きに向けておく
ことができる。

【００１８】吐出管７ｃは、水上構造体９により概ね水
平方向に向けて支持されており、吸込管５を通して水加
速手段１により吸込まれた水を、水深をさほど変えない
で吸込口４の向きとは異なった向きに吐出することがで
きる。

【００１９】吐出管７ａ、吐出管７ｂあるいは吐出管７
ｃは、吐出管としてのいくつかの例として例示したもの
で、このような種々の吐出管を用意しておくことによ
り、水域の状況に応じてそれら吐出管のうちの最適な吐
出管を選択して、水加速手段１に開閉弁８ｂを介して接
続することができる。

【００２０】吐出管の別の形態として、吐出管７ａ、吐
出管７ｂあるいは吐出管７ｃ等のいくつかの種類の吐出
管を、それぞれ開閉弁を介して１本の接続管に接続して
マニホルドとし、同接続管を水加速手段１に接続するよ
うにすることもできる。この場合には、水域の状況に応
じてそれら吐出管のうちの最適な吐出管の開閉弁を選択
的に操作することにより、簡便に最適な吐出管を水加速
手段１に連通させることができる。

【００２１】次に、図２（１）および図２（２）によ
り、本発明の他の実施の形態について説明する。図２
（１）および図２（２）において、水流発生装置は、水
面が高水位水面Ｓ_H と低水位水面Ｓ_L との間で変動する
水域において、水底Ｇにより支脚３０を介して支えられ
るプラットフォームの形態を持つ水上構造体２９を有し
ている。水上構造体２９の上面からは上方へ向けて伝動
軸筒２２ａが突設されており、この伝動軸筒２２ａの上
端部には、旋回装置２２ｂを介して、自然風Ｗの風力の
作用により風向きに合わせて転向することができる水平
軸型の風車２２の垂直軸部が、水平面内で旋回自在に支
持されている。

【００２２】水平軸型風車２２の回転動力は、伝動機構
２３を介して、水上構造体２９の中央部に形成された水
加速手段取付け用空所２０に着脱可能に装着された水加
速手段２１内の水加速用プロペラあるいはポンプ羽根へ
と伝達される。伝動機構２３は、例えば水平軸型風車２
２と一体的に回転する水平軸、同水平軸から傘歯車を介
して回転動力の伝達を受ける伝動軸筒２２ａ内の垂直
軸、同垂直軸から傘歯車を介して回転動力の伝達を受け
るプロペラ軸あるいは羽根軸等の部材により構成するこ
とができる。

【００２３】水上構造体２９の水加速手段取付け用空所
２０内の水加速手段２１の一側には、水域の選択された
水深における水、例えば水面Ｓ_H ないし水面Ｓ_L に近く
て酸素の濃度が高い、いわゆる高酸素濃度の表層水を吸
込むことができるように、フロート２４ａを一体に有
し、同フロート２４ａに働く浮力の作用により水位の変
化に伴い１対のガイドレール２５ｂに沿って上下動をす
るゲート２４と、同ゲート２４に形成された吸込口２４
ｂの上下方向の移動範囲にわたって上下方向に形成さ
れ、ゲート２４の吸込口２４ｂから吸込まれた水を吸込
管２５へと案内する水路２５ａを有する吸込管２５が、
水上構造体２９により支持されている。

【００２４】他方、水上構造体２９の水加速手段取付け
用空所２０内の水加速手段２１の他側には、吸込管２５
を通して吸込んだ水を、吸込管２５が吸込んだ水の水深
をも含め、水域の選択された水深の水中において吐出す
ることができるように、例えば吐出口２６ａを有する吐
出管２７ａ、吐出口２６ｂを有する吐出管２７ｂ、ある
いは吐出口２６ｃを有する吐出管２７ｃが、それぞれ選
択的に支持される。

【００２５】吸込管２５と水加速手段２１とは開閉弁２
８ａを介して相互に接続されており、開閉弁２８ａを開
閉操作することにより、必要に応じて吸込管２５を遮断
して吸込管２５内への水の流入を止めることができる。
吐出管２７ａ、吐出管２７ｂあるいは吐出管２７ｃは、
開閉弁８ｂを介して水加速手段２１に接続される。

【００２６】吐出管２７ａは、両端部間の中間部から下
方へ向けて延び、この吐出管２７ａの吐出口２６ａに
は、吐出流を水平方向に変向させるための吐出流変向手
段３１が取付けられている。

【００２７】吐出管２７ｂは、両端部間の中間部から下
方へ向けて延び、この吐出管２７ｂの吐出口２６ｂに近
い部分で水平方向に向きを変えられている。

【００２８】吐出管２７ｃは、水上構造体２９により概
ね水平方向に向けて支持されており、吸込管２５を通し
て水加速手段２１により吸込まれた水を、水深をさほど
変えないで吸込口２４の向きとは異なった向きに吐出す
ることができる。

【００２９】吐出管２７ａ、吐出管２７ｂあるいは吐出
管２７ｃは、吐出管としてのいくつかの例として例示し
たもので、このような種々の吐出管を用意しておくこと
により、水域の状況に応じてそれら吐出管のうちの最適
な吐出管を選択して、水加速手段２１に開閉弁２８ｂを
介して接続することができる。

【００３０】吐出管の別の形態として、吐出管２７ａ、
吐出管２７ｂあるいは吐出管２７ｃ等のいくつかの種類
の吐出管を、それぞれ開閉弁を介して１本の接続管に接
続してマニホルドとし、同接続管を水加速手段２１に接
続するようにすることもできる。この場合には、水域の
状況に応じてそれら吐出管のうちの最適な吐出管の開閉
弁を選択的に操作することにより、最適な吐出管を、簡
便に水加速手段２１に連通させることができる。

【００３１】図１（１）および図１（２）に示した本発
明の水流発生装置、図２（１）および図２（２）に示し
た別の本発明の水流発生装置は、それぞれ以下の利点を
有している。水加速手段１、２１を構成するプロペラあ
るいはポンプ羽根３ｂを回転させるための動力として、
自然風により回転される水平軸型風車２、２２の回転動
力が利用されるので、他に特別な動力設備を必要としな
い。

【００３２】吸込管５、２５の吸込部を水上構造体９、
２９の側面に取付ることにより、常時、定常的に、安定
して高酸素濃度の表層水を吸込むことができる。また、
吸込管５、２５の吸込口４、２４ｂを、浮体あるいはフ
ロートの浮力作用により、水面の変動に追従して所望の
水深位置に保持するようにしたので、常時、定常的に、
安定して確実に高酸素濃度の表層水を吸込むことができ
る。

【００３３】水加速手段１、２１を吸込管５、２５の吸
込口４、２４ｂと同一レベル又はそれ以下に取付けるこ
とができ、そのようにした場合には吐出口６ａ、６ｂ，
６ｃ、２６ａ、２６ｂ、２６ｃから吐出する水により水
流を効率良く発生させることが出来る。吐出管７ａ、７
ｂ，７ｃ、２７ａ、２７ｂ、２７ｃの配管要領を選択的
に変えることによって、吐出口６ａ、６ｂ，６ｃ、２６
ａ、２６ｂ、２６ｃの高さ、方向等を任意に選定するこ
とができる。

【００３４】吐出管７ｂのように、吐出管の少なくとも
１部にフレキシブルホースを採用することができ、そう
した場合には、水面の変動により水上構造体９としての
浮体が上下移動をしたり、あるいは動揺をしたりして
も、フレキシブルホースの柔軟な追従作用により、浮体
の上下移動や動揺を吸収することができる。

【００３５】水加速手段１、２１が、水上構造体９、２
９の空所１０、２０に配設されているので、水加速手段
１、２１へのアクセスが容易で、水加速手段１、２１の
点検、整備を容易に、かつ安全に行なうことができる。
水加速手段１、２１と吸込管５、２５および吐出管７
ａ、７ｂ，７ｃ、２７ａ、２７ｂ、２７ｃを逆に接続す
ることもでき、そうすることによって水流を逆にするこ
ともできる。

【００３６】浮体等の水上構造体９、２９は、必要に応
じて浮き消波堤としたり、周囲に擬岩を配し、デッキ上
に土を盛り樹木、草木植物を直載して、環境保全施設と
することもできる。

【００３７】

【発明の効果】本発明の水流発生装置によれば、水域の
水面上において風車を回転自在に支持するとともに同風
車の回転動力を取出して伝動する伝動機構を支持する水
上構造体と、上記水域の選択された水深における水を吸
込むことができるように同水上構造体により支持された
吸込管と、同吸込管を通して吸込んだ水を、所望の水深
の水中において吐出することができるように上記水上構
造体により支持された吐出管と、上記吸込管と上記吐出
管との間に介装され、上記風車の回転動力により駆動さ
れることによって、上記吸込管および上記吐出管のうち
の一方の側から他方の側へと水を加速する水加速手段と
を備えているので、水加速手段を駆動するための動力
が、自然風により回転される風車の回転動力であり、他
に特別な動力設備は必要でなく、また水域における例え
ば高酸素濃度の表層水等の所望の水深の水の吸込みを定
常的に安定して行なわせることができ、さらに吸込管が
選択された水深における水を吸込むことができるように
水上構造体により支持されていることにより、水位が変
動しても変動する水位に対応して、常に所望の水深の水
を吸込むことができ、また吐出管が水域の選択された水
深の水中において水を吐出することができるように水上
構造体により支持されていることにより、水流が停滞し
ている任意の水深の水中に向けて水を吐出して周囲の水
に流れを生じさせ生じた流れを促進することができると
ともに、同時に吸込管を通して吸込んだ例えば高酸素濃
度の表層水を停滞して酸素が不足している水中に供給す
ることができ、さらに必要に応じて簡易に水流の方向を
逆向きに変更することもでき、しかも装置内の水加速手
段へのアクセスが容易で、水加速手段の点検、整備を容
易に行なうことができる（請求項１）。

【図面の簡単な説明】

【図１】（１）図は本発明の１実施の形態に係る水流発
生装置の要部縦断側面図であり、（２）図は図１（１）
の水流発生装置の要部拡大縦断面図である。

【図２】（１）図は本発明の他の実施の形態に係る水流
発生装置の要部縦断側面図であり、（２）図は図２
（１）の水流発生装置の要部拡大斜視図である。

【図３】従来の水流発生装置の要部断面側面図である。

【図４】従来の他の水流発生装置の要部断面側面図であ
る。

【符号の説明】

０１ 水流発生装置 ０２ 整流外筒 ０３ 駆動水ポンプ ０４ 駆動水供給ホース ０５ 定置手段 ０２１ 水面撹拌機 ０２２ 垂直軸型風車 ０２３ 垂直軸筒 ０２４ 浮体 １ 水加速手段 ２ 水平軸型風車 ２ａ 伝動軸筒 ２ｂ 旋回支持部 ３ 伝動軸 ３ａ プロペラ軸あるいは羽根軸 ３ｂ プロペラあるいはポンプ羽根 ４ 吸込口 ５ 吸込管 ６ａ，６ｂ，６ｃ 吐出口 ７ａ，７ｂ，７ｃ 吐出管 ８ａ，８ｂ 開閉弁 ９ 水上構造体としての浮体 １０ 水流発生部取付用空所 １１ 係留手段 １２ 吐出流変向手段 １３ 吐出口部支持手段 ２１ 水流発生部 ２２ 水平軸型風車 ２２ａ 伝動軸筒 ２２ｂ 旋回装置 ２３ 伝動機構 ２４ ゲート ２４ａ フロート ２４ｂ 吸込口 ２５ 吸込管 ２５ａ 水路 ２５ｂ ガイドレール ２６ａ，２６ｂ，２６ｃ 吐出口 ２７ａ，２７ｂ，２７ｃ 吐出管 ２８ 開閉弁 ２９ 水上構造体としてのプラットフォーム ３０ 支脚 ３１ 吐出流変向手段 Ｇ 水底 Ｓ 水面 Ｓ_H 高水位水面 Ｓ_L 低水位水面 Ｗ 自然風

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水域の水面上において風車を回転自在に
   支持するとともに同風車の回転動力を取出して伝動する
   伝動機構を支持する水上構造体と、上記水域の選択され
   た水深における水を吸込むことができるように同水上構
   造体により支持された吸込管と、同吸込管を通して吸込
   んだ水を、所望の水深の水中において吐出することがで
   きるように上記水上構造体により支持された吐出管と、
   上記吸込管と上記吐出管との間に介装され、上記風車の
   回転動力により駆動されることによって、上記吸込管お
   よび上記吐出管のうちの選択された一方の側から他方の
   側へと水を加速する水加速手段とを備えたことを特徴と
   する、水流発生装置。