環境浄化装置
【課題】湖沼内の水の滞留を防止するために、従来のポンプや水車によって水を循環させる方式では、大きな動力が必要であった。また、低電力化した従来の浮遊型浄水機では、広大な対象範囲では十分な効果を発揮できなかった。
【解決手段】水面に浮かぶための浮力を有する本体部１１と、本体部１１から水中に向けて鉛直方向に設けられた回転軸１６に固定され、回転した際に水を上向きに吸い上げるまたは下向きに推進させるスクリュー形状の羽根１７と、本体部１１に設けられ、回転軸１６を回転させるモータ１２とを備えた。
【解決手段】水面に浮かぶための浮力を有する本体部１１と、本体部１１から水中に向けて鉛直方向に設けられた回転軸１６に固定され、回転した際に水を上向きに吸い上げるまたは下向きに推進させるスクリュー形状の羽根１７と、本体部１１に設けられ、回転軸１６を回転させるモータ１２とを備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、湖沼などの水を浄化する環境浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、湖沼では、水質劣化およびそれに付随する悪臭の発生が問題になっている。
【０００３】
この問題の主な原因は、湖沼内での水の滞留であり、その結果嫌気性バクテリアの増殖や水華（アオコ等）の異常発生が起こり、悪臭や水質劣化を引き起こして水生動植物へ深刻な被害を与えている。
【０００４】
このような問題を防止するために、従来は、ポンプによって水を強制循環させたり、水車によって水を循環させたり、空気を水中に噴出させる（以下、エアレーションと呼ぶ）ことによって溶存酸素を強制的に増加させたりしていた。
【０００５】
ポンプにより水を強制循環させる方法では、動力が大きく、また、湖底の水を吸い上げることに付随した汚泥のつまり等が懸念されるため、煩雑なメンテナンスを使用者側に負担してもらわなければならない。
【０００６】
水車により水を循環させる方法も、ポンプ使用と同様に動力が大きい。また、沿岸付近での攪拌しかできないため、十分な効果を得るためには対象湖沼の周囲の複数箇所に取り付けなければならない。その結果、より多くの動力源が必要となり使用コストが増大する。
【０００７】
エアレーション方式の場合も、空気を噴出するための動力が大きい。また、この方式の場合は、水中に酸素を送り込むのみなので湖沼全体の攪拌効果は小さい。また、噴出力が推進力に変わってしまうので、装置を陸上で固定しなければならず、局地的な効果しか得られない。
【０００８】
上述した方式は、いずれも大きな動力が必要となるため、消費電力が問題となる。これらの方式における消費電力の問題に対して、小さな電力で水の滞留を防止する浮遊型省エネ浄水機が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００９】
図１９に、特許文献１で提案されている浮遊型省エネ浄水機を池に浮かべた状態を側面から見た断面図を示す。
【００１０】
この浮遊型省エネ浄水機は、フロート１０３によって池の水面１０１に浮かべられ、モータ１０２によってフロート付き起流羽根１０４をゆっくり回転させる。
【００１１】
図２０に、フロート付き起流羽根１０４を下から見た図を示す。
【００１２】
なお、図１９および図２０において、浮遊型省エネ浄水機によって生じる水中の水の流れを白抜き矢印で示している。
【００１３】
図２０に示すように、フロート付き起流羽根１０４には、モータ１０２の回転軸１０８から外周に向かう半径方向に沿った４枚の羽根１０７が、水面１０１に対して垂直な面となるよう設けられている。
【００１４】
フロート付き起流羽根１０４がゆっくり回転することにより、その回転の中心から放射状に流れる水の流れが水面に作られる。その流れは、図１９の白抜き矢印で示すように、空気と接触して酸素を取り込み、太陽の光を受けながら方向を下向きに変え、水底１０６を這うように流れて元の回転の中心に戻り、再び上昇して循環を繰り返す、というものである。
【００１５】
水の透明化を図るために、その水の流れの場の中に微生物濾過マット１０５が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特許３３６００７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかしながら、上記した従来の浮遊型省エネ浄水機では、ダムや大型湖等の水深が深く対象面積の広大な場所で用いた場合には、水の滞留防止の効果を十分に得ることができない。
【００１８】
図１９および図２０に示した従来の浮遊型省エネ浄水機は、水深が浅く対象面積が狭い場合には、水の流れが消滅せずに水の循環によって水の滞留防止の効果が発揮される。しかし、この浮遊型省エネ浄水機は、水面の水を横へ押し出すことによって生じる汲み上げ効果を利用するものであるため、水を汲み上げる力が小さく、水深が深く対象面積が広い場合には、水の流れが弱く、十分な水の滞留防止の効果を発揮できない。
【００１９】
また、湖沼の浄化方法として、水底の有害物質や汚泥を分解除去するバクテリアを水底に送り込む方法もあるが、従来の浮遊型省エネ浄水機では、そのようなバクテリアを水底に送り込むことができない。
【００２０】
本発明は、上記従来の浮遊型省エネ浄水機の課題を考慮して、広大な対象範囲においても低電力で水の滞留防止効果を発揮でき、有害物質を分解除去するバクテリアを水底に送り込める環境浄化装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上述した課題を解決するために、第１の本発明は、
水面に浮かぶための浮力を有する本体部と、
前記本体部から水中に向けて鉛直方向に設けられた回転軸に固定され、回転した際に水を上向きに吸い上げるまたは下向きに推進させるスクリュー形状の羽根と、
前記本体部に設けられ、前記回転軸を回転させるモータとを備えた環境浄化装置である。
【００２２】
また、第２の本発明は、
前記本体部の側面、下面および前記本体部に連結された周辺付属部材の少なくともいずれかの少なくとも水に接する部分は、前記羽根の回転方向の逆方向への前記本体部の回転を抑制する形状をしている、第１の本発明の環境浄化装置である。
【００２３】
また、第３の本発明は、
前記少なくとも水に接する部分は、前記羽根が回転することで生じる水流が当たることによって、前記本体部が前記羽根の回転方向と同方向に回転する力を生じさせる形状をしている、第２の本発明の環境浄化装置である。
【００２４】
また、第４の本発明は、
前記周辺付属部材は、前記本体部から周辺に突き出た棒と、前記棒に取り付けられた椀部または板部とを有している、第２の本発明の環境浄化装置である。
【００２５】
また、第５の本発明は、
前記本体部の底部は、すり鉢形状をしており、前記羽根側に出っ張っている、第１の本発明の環境浄化装置である。
【００２６】
また、第６の本発明は、
前記本体部または前記本体部に連結された周辺付属部材は、ロープ状の係止部材によって水底に固定された固定具と連結されている、第１の本発明の環境浄化装置である。
【００２７】
また、第７の本発明は、
前記本体部または前記周辺付属部材に滑車が取り付けられており、
前記係止部材は、前記滑車に架けられ、前記固定具に接続されていない側の端部に錘が取り付けられており、
水面が下降した際には、前記錘の重さによって前記錘が取り付けられている側の前記端部が引き下げられ、前記固定具と前記滑車間における前記係止部材の弛みが抑制される、第６の本発明の環境浄化装置である。
【００２８】
また、第８の本発明は、
前記係止部材の上端が、前記回転軸の下端に回動自在に連結されている、第６の本発明の環境浄化装置である。
【００２９】
また、第９の本発明は、
前記本体部は、複数の前記固定具と、それぞれ前記係止部材によって連結されており、
前記複数の係止部材は、前記本体部から所定距離の位置で、リング状部材のリング部分の互いに離れた位置に固定されており、
複数の前記リング状部材が、隣接する前記係止部材を交差させない間隔で設けられている、第６の本発明の環境浄化装置である。
【００３０】
また、第１０の本発明は、
前記周辺付属部材は、
水中において鉛直方向の向きとなる浮力を有し、下端が前記係止部材に接続されている棒状部材と、
前記本体部に前記棒状部材を回動可能または上下動可能に連結する連結具とを有している、第６の本発明の環境浄化装置である。
【００３１】
また、第１１の本発明は、
前記羽根とは逆方向に回転し、前記羽根の回転方向の逆方向への前記本体部の回転を抑制する第２の羽根を備えた、第１の本発明の環境浄化装置である。
【００３２】
また、第１２の本発明は、
前記羽根が回転することにより上向きに吸い上げられるまたは下向きに推進される水が内部を通過するように、前記羽根の少なくとも下方に配置されたダクトを備えた、第１の本発明の環境浄化装置である。
【００３３】
また、第１３の本発明は、
水底の有害物質を分解除去するバクテリアを収納し、前記ダクトの前記羽根よりも下方の側面に連通しているバクテリア収納庫と、
前記本体部の上面から前記バクテリアを流し込むためのバクテリア投入口と、
前記バクテリア投入口に流し込まれた前記バクテリアが、前記バクテリア収納庫に流れ込むように、前記本体部を前記バクテリア収納庫に連結するパイプ部とを備え、
前記ダクト内の水は、前記羽根が回転することにより下向きに推進される、第１２の本発明の環境浄化装置である。
【発明の効果】
【００３４】
本発明により、広大な対象範囲においても低電力で水の滞留防止効果を発揮でき、有害物質を分解除去するバクテリアを水底に送り込める環境浄化装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】（ａ）本発明の実施の形態１の環境浄化装置をダムに浮かべたときの模式側面図、（ｂ）本発明の実施の形態１の環境浄化装置の、蓋部を取り外した状態の上面図
【図２】本発明の実施の形態１の環境浄化装置の、他の形状の本体部の斜視図
【図３】本発明の実施の形態１の環境浄化装置の、水底から上方へ向けての水の流れを発生させる場合の、他の形状の本体部の側面図
【図４】本発明の実施の形態１の環境浄化装置の、水底へ向けての水の流れを発生させる場合の、他の形状の本体部の側面図
【図５】本発明の実施の形態１の環境浄化装置の、羽根の回転の反作用によるトルクによって生じる回転力を水流を利用して抑制する、本体部の底部の形状を示す斜視図
【図６】本発明の実施の形態１の、本体部の空気中に接している部分の体積を小さくした構成の環境浄化装置の側面図
【図７】（ａ）本発明の実施の形態１の、羽根の回転の反作用トルクによって本体部に生じる回転力を抑制する構造を備えた環境浄化装置の側面図、（ｂ）本発明の実施の形態１の、羽根の回転の反作用トルクによって本体部に生じる回転力を抑制する構造を備えた環境浄化装置の側面図
【図８】（ａ）本発明の実施の形態１の、本体部が羽根とは反対方向に回転する回転抑制板を備えた環境浄化装置の側面図、（ｂ）本発明の実施の形態１の、本体部が羽根とは反対方向に回転する回転抑制椀部を備えた環境浄化装置の側面図
【図９】本発明の実施の形態１の、太陽光発電を利用した環境浄化装置の断面模式図
【図１０】本発明の実施の形態２の環境浄化装置の係留方法を説明する図
【図１１】本発明の実施の形態２の、本体部が回転しても水中でロープが絡まない構造とした環境浄化装置の係留方法を説明する図
【図１２】（ａ）本発明の実施の形態２の環境浄化装置の回動自在締結部の具体的な構造例を示す図、（ｂ）本発明の実施の形態２の環境浄化装置の回動自在締結部の具体的な他の構造例を示す図、（ｃ）本発明の実施の形態２の環境浄化装置の回動自在締結部の具体的な他の構造例を示す図
【図１３】本発明の実施の形態２の、本体部が回転しても水中でロープが絡まない構造とした環境浄化装置の他の係留方法を説明する図
【図１４】本発明の実施の形態２の、本体部が回転しても水中でロープが絡まない構造とした環境浄化装置の他の係留方法を説明する図
【図１５】本発明の実施の形態２の、本体部が回転しても水中でロープが絡まない構造とした環境浄化装置の他の係留方法を説明する図
【図１６】本発明の実施の形態２の、本体部が回転しても水中でロープが絡まない構造とした環境浄化装置の他の係留方法を説明する図
【図１７】本発明の実施の形態３の環境浄化装置の側面図
【図１８】本発明の実施の形態３の、バクテリアを効率的に水底に送り込む構成とした環境浄化装置の側面図
【図１９】従来の浮遊型省エネ浄水機を池に浮かべた状態を側面から見た断面図
【図２０】従来の浮遊型省エネ浄水機のフロート付き起流羽根を下から見た図
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００３７】
（実施の形態１）
図１（ａ）に、浄化対象のダムに本発明の実施の形態１の環境浄化装置を浮かべた状態を模式的に表した側面図を示す。
【００３８】
本実施の形態１の環境浄化装置１０は、ダムや湖沼などに浮遊させて使用するものであり、設置した場所から沿岸などへ流されてしまわないように、水底に設置したアンカーなどによって係留されて使用されるが、図１（ａ）では係留するための部材の図示を省略している。
【００３９】
環境浄化装置１０の本体部１１は、モータ１２、電池１３、ギヤボックス１４、回転軸１６、および複数のフロート玉１８を備えており、モータ１２、電池１３、およびギヤボックス１４は、蓋部１５によって密閉され防水されている。
【００４０】
図１（ｂ）は、蓋部１５を取り外した状態の本体部１１の上面図を示している。
【００４１】
フロート玉１８は、水に対して浮力を有する球状の部材であり、図１（ａ）および（ｂ）に示すように、本体部１１の下部にリング状に配置されている。複数のフロート玉１８をこのようにリング状に配置することで、本体部１１は、風や波によって裏返されることなく安定して水面を浮遊することができる。
【００４２】
フロート玉１８として、例えば、発砲スチロールや、密閉された中空のボールなどを使用することができる。
【００４３】
モータ１２は、電池１３の電力によって駆動され、ギヤボックス１４によってモータ１２の回転速度および回転方向が適切に変換されて、本体部１１の下面の中央から鉛直方向に突き出た回転軸１６をゆっくりと回転させる。なお、実機によるテストを行ったところ、７〜３０ｒｐｍ程度のゆっくりした速度で回転軸１６を回転させたときでも、水の滞留を防止する効果が十分に発揮されることを確認できた。
【００４４】
本体部１１から下方に突き出た回転軸１６の先端部分には、船舶等に用いられる推進力を持ったスクリュー形状の羽根１７が取り付けられており、回転軸１６とともに回転する。
【００４５】
回転軸１６は、正逆両方向に回転可能であり、羽根１７の回転方向に応じて、羽根１７の下部の水を上に吸い上げる、または下に推進させる。
【００４６】
図１（ａ）の白抜き矢印は、羽根１７の回転によって生じる水の流れを示している。図１（ａ）に示すように、羽根１７の回転方向に応じて、羽根１７と水底の間に、上向きまたは下向きの水の流れが生じる。
【００４７】
本実施の形態１の環境浄化装置１０は、鉛直方向に推進力が生じる向きにスクリュー形状の羽根１７を設けているので、羽根１７が回転することで水の深い場所より竜巻回転による水の汲み上げ作用が発生し、水底から水面へ向けての水の流れが生じる。
【００４８】
水底付近より汲み上げられた水は、水面で、環境浄化装置１０から放射状に拡散しながら空気と接触し溶存酸素量を増加させる。溶存酸素量が増加することにより湖沼に生息する好気性バクテリアの増殖が促進され、また嫌気性バクテリアの増殖を抑制できる。そして、嫌気性バクテリアの増殖が抑制されることにより、悪臭の主因であるメタン等の発生も抑制させることができる。
【００４９】
羽根１７の回転に応じた汲み上げ、拡散効果により濁りの元となる浮遊物を均一に分散させると、浮遊物、汚泥等が核となり小さなかたまり（フロック）が形成される。このフロックは微生物のすみかとなり、やがて魚などの餌となり消滅する。この効果により水の浄化が促進され、より水中へ日光が届くことで好気性バクテリアの活動をさらに活性化することができる。
【００５０】
このように、本実施の形態１の環境浄化装置１０は、より深くの水を竜巻回転により汲み上げる方式としたことにより、広範囲の水を攪拌することを実現した。環境浄化装置１０の中心から竜巻回転を起こすため、水底の攪拌効果は高く、同条件の水深において、図１９に示したような従来の浮遊型省エネ浄水機よりも、より多くの水質改善効果をもたらすことができる。
【００５１】
したがって、本実施の形態１の環境浄化装置１０は、対象範囲の大きいダムや大型湖などでも、水を循環させることができ、水の滞留を防止することができる。
【００５２】
また、本実施の形態１の環境浄化装置１０は、水上に浮かぶフロート式を用いており、羽根１７は上下推進機能のみなので、ほぼ定位置にて攪拌を行うことができる。
【００５３】
また、浮遊式なので移動設置が簡単にできるという効果もある。
【００５４】
また、駆動力は減速した動力（７〜３０ｒｐｍ程度）を用いるため、高トルク、低電力でもある。
【００５５】
また、水底に向けての水の流れを生じさせることもできるので、その水の流れを利用して有害物質を分解除去するバクテリアを水底に送り込むこともできる。
【００５６】
また、本実施の形態１の環境浄化装置の本体部は、図１のような形状に限らず、安定して水面に浮かぶ形状であればどのような形状であってもよい。
【００５７】
図２は、本実施の形態１の環境浄化装置の本体部の、他の形状の一例を示している。なお、図２では、羽根の部分の図示を省略している。
【００５８】
図２に示した環境浄化装置は、回転動力部１９と、回転動力部１９に接続されるフロートパイプ２０の２つの部分で本体部を構成している。
【００５９】
フロートパイプ２０は、回転動力部１９を取り囲むように中空の密閉されたパイプがリング状に接続されており、このような構造にすることにより水面に安定して浮かぶことができる。
【００６０】
図３に、水面で拡散する水の流れを効果的に発生させる形状とした構成の、本実施の形態１の他の環境浄化装置の側面図を示す。
【００６１】
図３に示した環境浄化装置２５の本体部２６は、底部２９が、回転軸２７の部分を頂点とする、羽根２８側に出っ張ったすり鉢形状をしている。
【００６２】
スクリュー形状の羽根２８を、下から見て左回りに回転させると、水底から羽根２８に向けての水の流れが発生する。羽根２８から上方に向かう水の流れは、すり鉢形状の底部２９に沿って回転軸２７の部分から放射状に滑らかに向きを変えて進んでいく。
【００６３】
図１に示した環境浄化装置１０の本体部１１の場合、その下面が平面であるため、水の流れは羽根１７から上方に進んで本体部１１の下面に垂直に当たって拡散していくのに対し、図３に示した本体部２６の場合には、その底部２９の形状により、水の流れが上向きから水平な放射状の向きに滑らかに変化するので、図１の場合よりも、水面を拡散する水の流れが強くなる。
【００６４】
底部２９をこのような形状としたことにより、水面を拡散していく水の流れを強くできるので、より効果的に水を循環させることができる。
【００６５】
図３は、環境浄化装置２５で水底から水を吸い上げる場合について説明したが、図４は、図３に示した環境浄化装置２５で、水底に向けて水を推進させる場合の説明図を示している。
【００６６】
図４に示すように、スクリュー形状の羽根２８を、下から見て右回りに回転させると、羽根２８から水底へ向けての水の流れが発生する。羽根２８は、上方の水を吸い込んで水底に向けて推進させるが、すり鉢形状の底部２９に沿って水面の水が滑らかに羽根２８の上部へと流れていくので、より効果的に水底に向けて水を推進させることができる。
【００６７】
効果的に水を循環させるための本体部の底部の形状として、図３および図４に示すような円錐形状の場合を例に説明したが、その他の形状でもよく、例えば、回転軸部分から周囲に向けて円錐の側面が湾曲しているような形状であってもよい。
【００６８】
本実施の形態１のように浮遊させて用いる環境浄化装置は、羽根が回転する際、羽根の回転による反作用のトルクが生じて、羽根の回転方向とは逆向きの回転力が本体部に作用する。例えば環境浄化装置を複数のロープで係留していた場合、水量が減って水深が浅くなった場合に本体部が回転すると、弛んだ複数のロープ同士が絡まる恐れがある。
【００６９】
したがって、羽根の回転によって生じる本体部に対する回転力を抑制するのが望ましい。
【００７０】
図２に示した環境浄化装置では、回転動力部１９下部の、水に接する部分の側面２１を、箱型の凹部が並んだ形状としている。回転動力部下部の側面２１の、これらの隣接する箱型の凹部の仕切り板が抵抗となって、羽根の回転によって本体部に生じる回転力は抑制される。
【００７１】
また、本体部の底部を、羽根の回転によって生じる水の流れを利用して、羽根の回転の反作用トルクによって生じる回転力とは反対向きの回転力が本体部に作用するような形状としてもよい。
【００７２】
図５に、水の流れを利用してそのような回転力を生じさせる本体部の底部の形状の斜視図を示している。
【００７３】
図５に示した底部の形状は、底部の正面に向かっての水流を受けた場合に、底部に設けられた段差の角度によって、底部を正面から見て回転軸を中心として左回りに本体部を回転させる力を生じさせるような形状としている。すなわち、羽根２８の回転方向と同方向（この場合は、下から見て左回り）に本体部を回転させる力を生じさせるような形状としている。
【００７４】
例えば、図３に示すような環境浄化装置２５において、その底部の形状を図５に示すような形状とすればよい。
【００７５】
図３に示す環境浄化装置２５において、羽根２８を下から見て左回りに回転させると、水底から羽根２８に向けての水の流れが発生する。このとき、羽根２８の回転による反作用のトルクにより、本体部２６には、下から見て右回りに回転させる力が作用する。一方、羽根２８によって水底から吸い上げられた水は、羽根２８から本体部２６の底部に向けて上方に流れる。底部が図５に示すような形状をしているので、羽根２８から上方に向けての水流が底部に当たることにより、本体部２６に、下から見て左回りに回転する力が生じる。
【００７６】
羽根２８の回転による反作用のトルクによって本体部２６に作用する回転力と、水流が底部に当たることによって本体部２６に生じる回転力の向きが逆なので、これらの回転力が相殺されて、羽根の回転による反作用のトルクによって本体部に生じる回転力を抑制することができる。
【００７７】
図５に示す段差の角度を変えることにより、羽根２８から底部に向けての水流によって本体部２６に生じる回転力の大きさを調整することができる。
【００７８】
図５に示す底部の形状は、水平な面に段差を設ける構成を例に説明したが、図３のような底部２９の円錐形状の側面に、図５に示すような段差を設ける構成としてもよい。
【００７９】
また、水よりも空気の方が抵抗が小さいため、羽根の回転による反作用のトルクによって本体部に作用する回転力が同じ場合であっても、本体部の空気中に接している部分の体積が大きいほど本体部が回転しやすくなる。
【００８０】
したがって、本体部の空気中に接している部分の体積を小さくすることにより、羽根の回転による反作用のトルクによる本体部の回転を抑制することができる。
【００８１】
図６に、本体部の空気中に接している部分の体積を小さくした環境浄化装置の側面図を示す。
【００８２】
図６に示した環境浄化装置の本体部３０は、本体部３０のほぼ全体が水に接して浮遊するような浮力に調整されている。したがって、本体部３０は、羽根の回転による反作用のトルクによる回転が生じ難くなる。
【００８３】
但しこの場合、水面上から環境浄化装置の位置を視認しづらくなるため、図６に示すように、本体部３０の上部に環境浄化装置の位置を明示するための旗３１を立てている。
【００８４】
環境浄化装置の位置が水上の離れた位置から確認できればよいので、旗３１に限らず、例えば、本体部３０の上部に棒を立てて、その先端に取り付けたＬＥＤを点滅または点灯させるようにしてもよい。
【００８５】
また、羽根の回転による反作用のトルクによって本体部に作用する回転力を抑制する構造を本体部に設けるようにしてもよい。
【００８６】
図７（ａ）に、羽根の回転による反作用のトルクによって本体部に作用する回転力を抑制する構造を本体部に付加した環境浄化装置の側面図を示す。
【００８７】
本体部３２の四方にそれらの先端が水中に位置するような周辺に突き出た棒を設け、それらの棒腕の先端に回転抑制板３３を取り付けている。回転抑制板３３は、本体部３２の回転を効果的に抑制できるように、その面が水面に対して垂直となる方向に取り付けられている。
【００８８】
また、本体部の回転を抑制する棒の先端部分として、回転抑制板３３板の代わりに、平面ではなく椀形状を有する部材を取り付けてもよい。
【００８９】
図７（ｂ）は、羽根の回転による反作用のトルクによって本体部に作用する回転力を椀形状の部材（回転抑制椀部３７）で抑制するようにした構造の環境浄化装置の側面図を示す。
【００９０】
なお、本体部３２から周辺に突き出した棒と、その棒の先端に取り付けられた回転抑制板３３板または回転抑制椀部３７とを組み合わせた構成が、本発明の、本体部の周辺付属部材の一例にあたる。
【００９１】
また、羽根の回転による反作用のトルクによって本体部に作用する回転力をより効果的に抑制する構造としてもよい。
【００９２】
図８（ａ）に、羽根とは反対方向に回転する回転抑制板を本体部に設けた環境浄化装置の側面図を示す。
【００９３】
本体部３４は、羽根２８を回転させる回転軸２７と同軸で反対向きに回転する第２回転軸３５を備えており、第２回転軸３５から水平に取り付けられた複数の棒の先端に回転抑制板３６が取り付けられている。
【００９４】
羽根２８の回転による反作用のトルクによって本体部に作用する回転力を効果的に相殺するために、回転抑制板３６は、その面が水面に対して垂直となる方向に取り付けられている。
【００９５】
図８（ｂ）に、羽根とは反対方向に回転し、その回転する向きに凹部を向けた椀形状の部材を設けた構成の環境浄化装置の側面図を示す。
【００９６】
図８（ｂ）の本体部３４には、第２回転軸３５から周辺に突き出た棒の先に、その回転する向きに凹部が向くように、椀形状をした回転抑制椀部３８を設けている。
【００９７】
図８（ａ）で用いた平面状の回転抑制板３６よりも効率よく本体部３４の回転を抑制できるので、図８（ａ）の場合よりも小さな動力で、本体部３４の回転を抑制できる。
【００９８】
なお、第２回転軸３５に取り付けられた回転抑制板３６または回転抑制椀部３８が、本発明の第２の羽根の一例にあたる。
【００９９】
第２回転軸３５は、回転軸２７を回転させるモータとは別のモータを設けて回転させるようにしてもよいし、回転軸２７を回転させるモータを共通に使用して、ギヤ構造により回転方向および回転数を変化させて第２回転軸３５を回転させるようにしてもよい。
【０１００】
なお、羽根２８の回転による反作用のトルクによって本体部に作用する回転力を抑制する構造として、図５〜図８に示した各構造を２種類以上組み合わせた構造としてもよい。
【０１０１】
また、本実施の形態１の環境浄化装置は、低電力により駆動できるので、太陽光発電を利用することもできる。
【０１０２】
図９に、太陽光発電を利用した本実施の形態１の環境浄化装置の断面模式図を示す。
【０１０３】
図９に示すように、本体部４０内に、モータ４１、ギヤボックス４２、および充電池４３を備えており、上面にソーラーパネル４４が配置されている。モータ４１が、充電池４３またはソーラーパネル４４からの電力によって駆動され、ギヤボックス４２によって回転方向および回転速度が変換されて、回転軸２７が回転する。
【０１０４】
昼間は、太陽光を受けて、ソーラーパネル４４で発電された電力によってモータ４１が駆動されるとともに、充電池４３が充電される。そして、太陽光を受けない夜間には、モータ４１は、充電池４３からの電力によって駆動される。
【０１０５】
このような構成とすることにより、電池の交換をすることなく、環境浄化装置を長期間、動作させることができる。
【０１０６】
（実施の形態２）
実施の形態１における説明では、環境浄化装置を係留する構造については、図および説明を省略したが、浮遊させて使用する環境浄化装置は、風や波によって沿岸などに流されていかないように係留する必要がある。本発明の実施の形態２では、環境浄化装置の係留方法について説明する。
【０１０７】
対象範囲の狭い池などで使用する場合には、岸からロープなどによって係留することができるが、対象範囲が広大なダムや大型湖などで使用する場合には、岸からの距離が遠すぎるため、水底に設置した固定具によって係留することになる。
【０１０８】
図１０に、本実施の形態２の環境浄化装置の係留方法を説明する図を示す。ここでは、係留方法を説明する例として、図３および図４に示した環境浄化装置２５を用いて説明する。
【０１０９】
環境浄化装置２５の側面の互いに離れた複数箇所にロープ締結具４５が設けられている。そして、水底の互いに離れた箇所にアンカー４６を固定し、各アンカー４６と各ロープ締結具４５を、ロープ４７によって繋いでいる。ここでは、アンカー４６を離れた３箇所に配置しているが、アンカー４６は、水底の離れた２箇所以上の離れた位置に配置すればよい。
【０１１０】
なお、アンカー４６が、本発明の固定具の一例にあたり、環境浄化装置２５とアンカー４６を連結しているロープ４７が、本発明の係止部材の一例にあたる。この場合、本発明の係止部材として、ロープ４７に代えて鎖などを使用してもよい。
【０１１１】
各ロープ４７の長さは、降雨などによって水面が上昇した場合でも、環境浄化装置２５が水没しないような長さに調整されている。
【０１１２】
環境浄化装置２５は、風や波の影響や、羽根の回転によって生じる反作用のトルクの影響によって、その本体部が回転する場合がある。水面が下降しロープ４７が弛んでいるときに本体部が回転すると、水中で各ロープ４７が絡んでしまう。
【０１１３】
図１１に、本体部が回転しても水中でロープ４７が絡まない構造とした係留方法を説明する図を示す。
【０１１４】
図１１に示すように、この環境浄化装置２５は、回転軸２７の先端部分の回動自在締結部４８に繋がれる１本のロープ４７によって、水底に固定設置したアンカー４６に繋がれている。
【０１１５】
回動自在締結部４８は、環境浄化装置２５の本体部および回転軸２７に対して、ロープ４７が自由に動けるような締結構造をしている。
【０１１６】
もし、ロープ４７を、環境浄化装置２５の本体部に対して自由に動けない締結構造とした場合には、本体部の回転力によってロープ４７が捩れて、ロープ４７の実質的な長さが短くなり、また環境浄化装置２５が水面上を自由に動けなくなってしまうからである。
【０１１７】
図１２（ａ）〜（ｃ）は、図１１の環境浄化装置２５の回転軸２７の先端部分を示しており、それぞれ回動自在締結部４８の具体的な構造例である。
【０１１８】
図１２（ａ）に示す構造では、回転軸２７の内側に、回転軸２７と同軸の自由回転軸５０が設けられており、その先端に回動用金具５１が接続され、回動用金具５１にロープ４７の先端部分が繋がれている。
【０１１９】
自由回転軸５０は、環境浄化装置２５の本体部および回転軸２７に対して自由に回転できるようになっている。回動用金具５１は、回動部５２によって自由回転軸５０と接続されており、回動部５２において、自由回転軸５０の回転中心と垂直な方向を回転中心として、自由回転軸５０に対して回動自在となっている。
【０１２０】
図１２（ｂ）に示す構造では、回転軸２７の内側に、回転軸２７と同軸の固定軸５３が設けられており、その先端に回動用金具５４が接続され、回動用金具５４にロープ４７の先端部分が繋がれている。
【０１２１】
固定軸５３は、本体部に固定されており、回転軸２７が回転しても回転しないようになっている。回動用金具５４は、回動部５５によって固定軸５３と接続されており、回動部５５において球形状の先端を有しており、その球形状の部分が固定軸５３の先端部分に嵌合され、固定軸５３の下方の範囲において、固定軸５３に対して回動自在となっている。
【０１２２】
また、ロープ４７の回動用金具５４に繋がれている部分に回動自在金具５６が設けられており、ロープ４７の先端部分が、ロープ４７の長手方向を中心に自在に回転するようになっている。
【０１２３】
図１２（ｃ）に示す構造では、固定軸５３の先端に回動自在金具５７が接続され、回動自在金具５７にロープ４７の先端部分が繋がれている。
【０１２４】
回動自在金具５７は、回動部５８によって固定軸５３と接続されており、回動部５８において球形状の先端を有しており、その球形状の部分が固定軸５３の先端部分に嵌合され、固定軸５３の下方の範囲において、固定軸５３に対して回動自在となっている。
【０１２５】
また、回動自在金具５７は、回動部５８の球形状の部分に対して、ロープ４７に繋がれる部分が自在に回動できる構造を有している。
【０１２６】
なお、図１２（ｂ）および（ｃ）において、固定軸５３を、本体部に固定される構造として説明したが、図１２（ａ）の自由回転軸５０のように、本体部に対しても自由に回動できる構造の軸としてもよい。
【０１２７】
図１２（ａ）〜（ｃ）に示したいずれの構造においても、環境浄化装置２５の本体部が回転しても、ロープ４７はその回転力の影響を受けないので、ロープ４７は捩れない。また、環境浄化装置２５に対してロープ４７によって斜めに引っ張られる力が加わる場合でも、環境浄化装置２５は、横方向の力の影響を受けず姿勢を崩さずに浮遊することができる。
【０１２８】
図１３に、本体部が回転しても水中でロープ４７が絡まない構造とした他の係留方法を説明する図を示す。
【０１２９】
図１３に示す環境浄化装置２５は、図１１に示した環境浄化装置２５の回動自在締結部４８の代わりに、回転軸２７の先端部分にロープ４７が架けられる滑車８０を設けた構成としている。
【０１３０】
滑車８０は、図１２（ａ）に示した自由回転軸５０のように、環境浄化装置２５の本体部および回転軸２７に対して自由に回転できるような軸の先端に取り付けられている。したがって、ロープ４７に対して環境浄化装置２５の本体部が回転しても滑車８０の向きは変わらないので、滑車の前後に垂れ下がるロープ４７同士の絡みつきは生じない。
【０１３１】
また、ロープ４７の、アンカー４６側とは反対側の先端部には錘８１が取り付けられており、その錘８１の重さによってロープ４７のその先端部を鉛直方向に引き下げている。
【０１３２】
天候などによって水面の位置は上昇または下降するが、水面が上昇した場合には、環境浄化装置２５の位置が上昇するとともに、錘８１が取り付けられたロープ４７の先端部も上に上がる。
【０１３３】
水面が下降した場合には、錘８１の重さによってロープ４７の先端部が引き下げられるために、滑車８０とアンカー４６間のロープ４７の長さは短くなり、滑車８０とアンカー４６間のロープ４７は弛まないので、ロープ４７が絡まることを防止できる。
【０１３４】
図１４に、本体部が回転しても水中でロープ４７が絡まない構造とした他の係留方法を説明する図を示す。
【０１３５】
図１４に示す係留方法は、図１１の場合と同様に、環境浄化装置２５は、水底の離れた位置に固定設置した複数のアンカー４６に繋がれたロープ４７によって固定される。
【０１３６】
図１４に示すように、環境浄化装置２５から、複数の所定の距離の位置で、ロープ隔離リング５９が各ロープ４７と接続されている。各ロープ４７は、ロープ隔離リング５９のリング状部分の互いに離れた位置に固定接続されている。
【０１３７】
上下に隣接して配置されるロープ隔離リング５９は、相対的に回転した場合でも、隣接するロープ４７と交差しない間隔に配置されている。
【０１３８】
なお、ロープ隔離リング５９が、本発明のリング状部材の一例にあたる。
【０１３９】
図１４では、例として３つのロープ隔離リング５９を設ける構成としたが、各アンカー４６の設置位置や水深に応じて、適切な数のロープ隔離リング５９を適切な間隔をおいて配置する。
【０１４０】
このような係留構造とすることにより、複数のアンカー４６によってロープ４７で係留する場合でも、複数のロープ４７が絡まることを防止できる。
【０１４１】
図１５に、本体部が回転しても水中でロープ４７が絡まない構造とした他の係留方法を説明する図を示す。
【０１４２】
一端が１つのアンカー４６に繋がれたロープ４７の他方の一端が、水に浮くフロート棒６０の水中の一端に接続されている。
【０１４３】
フロート棒６０は、長手方向が鉛直方向となるように水に浮く浮力を有する棒である。例えば、一端に錘を配置した中空の棒である。
【０１４４】
環境浄化装置２５の上面には、水平方向に延びる回動支持部６１が設けられており、その先端の回動連結部６３によって、フロート棒６０の長手方向を中心にして自由に回動できるように、フロート棒６０に接続されている。
【０１４５】
なお、フロート棒６０が、本発明の棒状部材の一例にあたり、回動支持部６１と回動連結部６３を合わせた構成が、本発明の連結具の一例にあたる。
【０１４６】
環境浄化装置２５は、風や波の影響を受けて水面上を動く場合でも、フロート棒６０から所定の距離を保ちながら移動するので、フロート棒６０やロープ４７に接触することがない。
【０１４７】
また、フロート棒６０は、環境浄化装置２５が回転する力の影響を受けないので、ロープ４７が捩れることは無い。
【０１４８】
なお、図１５に示した例では、回動連結部６３を、フロート棒６０の長手方向を中心に回動自在である構成としたが、回動連結部６３が上下方向、すなわちフロート棒６０の長手方向にも自在に可動する構成としてもよい。このような構成とすることにより、波が生じて水面が上下動するような場合でも、環境浄化装置２５は、フロート棒６０の上下動の影響を受けることなく、安定して水面を浮遊できる。
【０１４９】
図１６に、本体部が回転しても水中でロープ４７が絡まない構造とした他の係留方法を説明する図を示す。
【０１５０】
図１６に示すフロート棒８２は、図１５に示したフロート棒６０と同様に、長手方向が鉛直方向となるように水に浮く構造をしている。フロート棒８２は、上部に取り付けられたフロート部８３によって、長手方向が鉛直方向となるような浮力を有する構造となっている。
【０１５１】
そして、図１５に示した構成と同様に、環境浄化装置２５の上面に設けられた回動支持部６１およびその先端の回動連結部６３によって、環境浄化装置２５の本体部は、フロート棒８２の長手方向を中心にして自由に回動できるように、フロート棒８２に接続されている。
【０１５２】
なお、回動支持部６１、回動連結部６３およびフロート棒８２を合わせた構成が、本発明の周辺付属部材の一例にあたる。
【０１５３】
また、フロート棒８２の上方の先端部には、ロープ４７を架けられる滑車８４が設けられている。フロート棒８２は、下方端部が開口した筒状をしており、図１６に示すように、ロープ４７は滑車８４に架けられて折り返され、ロープ４７の両端がフロート棒８２の下方端部の開口部から出る構造となっている。
【０１５４】
そして、ロープ４７の一端は、アンカー４６に締結され、もう一端には錘８６が取り付けられており、ロープ４７のその先端部分を鉛直方向に引き下げるようになっている。
【０１５５】
また、フロート棒８２の筒状内部には、滑車８４によって折り返されたロープ４７同士が絡まないように、仕切り板８５が設けられている。
【０１５６】
水面が上昇した場合には、フロート棒８２の位置が上昇するとともに、錘８６が取り付けられたロープ４７の先端部も上に上がる。
【０１５７】
水面が下降した場合には、錘８６の重さによってロープ４７の先端部が引き下げられるために、滑車８４とアンカー４６間のロープ４７は短くなり、フロート棒８２の下部の開口部とアンカー４６間のロープ４７は弛まないので、この間でロープ４７が絡まることを防止できる。
【０１５８】
なお、図１６に示した例では、回動連結部６３を、フロート棒８２の長手方向を中心に回動自在である構成としたが、図１５の構成の場合と同様に、回動連結部６３が上下方向、すなわちフロート棒８２の長手方向にも自在に可動する構成としてもよい。
【０１５９】
また、図１６では、筒状のフロート棒８２の内部にロープ４７を通す構成としたが、フロート棒８２の無い構成としてもよい。例えば、フロート棒８２を用いずに、回動支持部６１の先端部分に直接滑車を取り付ける構成としてもよい。その滑車に、一端がアンカー４６に締結され、もう一端に錘８６が取り付けられたロープ４７を架けるようにしても、上記と同様の効果が得られる。ただし、この場合には、滑車の向きが、回動支持軸６１に対して回動自在となるように取り付けるのが望ましい。
【０１６０】
（実施の形態３）
図１７に、本発明の実施の形態３の環境浄化装置の側面図を示す。
【０１６１】
本実施の形態３の環境浄化装置は、少なくとも羽根２８の下方を覆うようなダクト６２を、本体部２６に取り付けている。
【０１６２】
ダクト６２を設けたことにより、水底からの水を効率的に吸い上げ、また、水底に向けて効率的に水を推進させることができる。
【０１６３】
図１７に示すように、羽根２８の横側も覆うようにダクト６２を取り付けると、羽根２８の横からの水の浸入を規制できるので、より深い水深の際にも、汲み上げ効果を維持することができる。同様に、より深い水位より水を引き上げることもできる。
【０１６４】
本発明の環境浄化装置は、水底に向けて水を推進させることができるので、水底の有害物質や汚泥を分解除去するバクテリアを水底に送り込むこともできる。
【０１６５】
図１８に、バクテリアを効率的に水底に送り込む構成とした本実施の形態３の環境浄化装置の側面図を示す。
【０１６６】
図１８に示すように、本実施の形態３の環境浄化装置６５の本体部６６の上面には、バクテリアを流し込むためのバクテリア投入口６７が設けられている。
【０１６７】
また、連通部７０によってダクト６２の側面に連通するバクテリア収納庫６８が設けられており、バクテリア収納庫６８は、環境浄化装置６５の本体部６６の底部に接続される連結パイプ６９によって、バクテリア投入口６７につながっている。
【０１６８】
なお、連通部７０が、本発明のパイプ部の一例にあたる。
【０１６９】
バクテリア投入口６７から、バクテリアを入れた水を流し込むと、連結パイプ６９を通って水中のバクテリア収納庫６８までバクテリアが流し込まれる。
【０１７０】
羽根の回転によってダクト６２内の水が下方に流れているので、バクテリア収納庫６８内のバクテリアが連通部７０を通じてダクト６２内に引き込まれ、ダクト６２内を水底に向かって移動する。
【０１７１】
なお、太陽光による熱によって水面近くの温度が上昇するので、バクテリア収納庫６８を水面近くに設置すると流し込んだバクテリアが死滅し易くなる。したがって、バクテリア収納庫６８は、水面近くの温度上昇の影響によってバクテリアが死滅しない程度の深さの位置に設置するのが望ましい。
【０１７２】
このような構造にすることにより、水底の有害物質や汚泥を分解除去するバクテリアを効率的に水底に送り込むことができる。
【０１７３】
図１８に示すような構造の環境浄化装置６５であれば、対象範囲の広大なダムや大型湖などに設置した場合でも、例えばモータボートなどによって定期的にバケツに入れたバクテリアを運び、バクテリア投入口６７から流し込むことができる。
【０１７４】
本発明の環境浄化装置は、水の攪拌および対流を促す効果を有するため、ビル・マンション等の貯水槽での使用も考えられる。貯水槽は性格上水の滞留が起こりやすく、それによる貯水槽内の水アカ等が発生しやすい状況にある。本発明の環境浄化装置を貯水槽内に設置し稼働させることにより水の滞留を防止することが可能となり、水アカ等の発生を抑制し使用水の水質劣化を抑制する効果が期待できる。
【産業上の利用可能性】
【０１７５】
本発明に係る環境浄化装置は、広大な対象範囲においても低電力で水の滞留防止効果を発揮でき、ダムや大型湖だけではなく、対象範囲の小さいビルやマンションの貯水槽等を浄化する浄化装置としても有用である。
【符号の説明】
【０１７６】
１０ 環境浄化装置
１１ 本体部
１２ モータ
１３ 電池
１４ ギヤボックス
１５ 蓋部
１６ 回転軸
１７ 羽根
１８ フロート玉
１９ 回転動力部
２０ フロートパイプ
２１ 回転動力部下部の側面
２５ 環境浄化装置
２６ 本体部
２７ 回転軸
２８ 羽根
２９ 底部
３０ 本体部
３１ 旗
３２ 本体部
３３ 回転抑制板
３４ 本体部
３５ 第２回転軸
３６ 回転抑制板
３７ 回転抑制椀部
３８ 回転抑制椀部
４０ 本体部
４１ モータ
４２ ギヤボックス
４３ 充電池
４４ ソーラーパネル
４５ ロープ締結具
４６ アンカー
４７ ロープ
４８ 回動自在締結部
５０ 自由回転軸
５１ 回動用金具
５２ 回動部
５３ 固定軸
５４ 回動用金具
５５ 回動部
５６ 回動自在金具
５７ 回動自在金具
５８ 回動部
５９ ロープ隔離リング
６０ フロート棒
６１ 回動支持部
６２ ダクト
６３ 回動連結部
６５ 環境浄化装置
６６ 本体部
６７ バクテリア投入口
６８ バクテリア収納庫
６９ 連結パイプ
７０ 連通部
８０ 滑車
８１ 錘
８２ フロート棒
８３ フロート部
８４ 滑車
８５ 仕切り板
８６ 錘
【技術分野】
【０００１】
本発明は、湖沼などの水を浄化する環境浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、湖沼では、水質劣化およびそれに付随する悪臭の発生が問題になっている。
【０００３】
この問題の主な原因は、湖沼内での水の滞留であり、その結果嫌気性バクテリアの増殖や水華（アオコ等）の異常発生が起こり、悪臭や水質劣化を引き起こして水生動植物へ深刻な被害を与えている。
【０００４】
このような問題を防止するために、従来は、ポンプによって水を強制循環させたり、水車によって水を循環させたり、空気を水中に噴出させる（以下、エアレーションと呼ぶ）ことによって溶存酸素を強制的に増加させたりしていた。
【０００５】
ポンプにより水を強制循環させる方法では、動力が大きく、また、湖底の水を吸い上げることに付随した汚泥のつまり等が懸念されるため、煩雑なメンテナンスを使用者側に負担してもらわなければならない。
【０００６】
水車により水を循環させる方法も、ポンプ使用と同様に動力が大きい。また、沿岸付近での攪拌しかできないため、十分な効果を得るためには対象湖沼の周囲の複数箇所に取り付けなければならない。その結果、より多くの動力源が必要となり使用コストが増大する。
【０００７】
エアレーション方式の場合も、空気を噴出するための動力が大きい。また、この方式の場合は、水中に酸素を送り込むのみなので湖沼全体の攪拌効果は小さい。また、噴出力が推進力に変わってしまうので、装置を陸上で固定しなければならず、局地的な効果しか得られない。
【０００８】
上述した方式は、いずれも大きな動力が必要となるため、消費電力が問題となる。これらの方式における消費電力の問題に対して、小さな電力で水の滞留を防止する浮遊型省エネ浄水機が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００９】
図１９に、特許文献１で提案されている浮遊型省エネ浄水機を池に浮かべた状態を側面から見た断面図を示す。
【００１０】
この浮遊型省エネ浄水機は、フロート１０３によって池の水面１０１に浮かべられ、モータ１０２によってフロート付き起流羽根１０４をゆっくり回転させる。
【００１１】
図２０に、フロート付き起流羽根１０４を下から見た図を示す。
【００１２】
なお、図１９および図２０において、浮遊型省エネ浄水機によって生じる水中の水の流れを白抜き矢印で示している。
【００１３】
図２０に示すように、フロート付き起流羽根１０４には、モータ１０２の回転軸１０８から外周に向かう半径方向に沿った４枚の羽根１０７が、水面１０１に対して垂直な面となるよう設けられている。
【００１４】
フロート付き起流羽根１０４がゆっくり回転することにより、その回転の中心から放射状に流れる水の流れが水面に作られる。その流れは、図１９の白抜き矢印で示すように、空気と接触して酸素を取り込み、太陽の光を受けながら方向を下向きに変え、水底１０６を這うように流れて元の回転の中心に戻り、再び上昇して循環を繰り返す、というものである。
【００１５】
水の透明化を図るために、その水の流れの場の中に微生物濾過マット１０５が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特許３３６００７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかしながら、上記した従来の浮遊型省エネ浄水機では、ダムや大型湖等の水深が深く対象面積の広大な場所で用いた場合には、水の滞留防止の効果を十分に得ることができない。
【００１８】
図１９および図２０に示した従来の浮遊型省エネ浄水機は、水深が浅く対象面積が狭い場合には、水の流れが消滅せずに水の循環によって水の滞留防止の効果が発揮される。しかし、この浮遊型省エネ浄水機は、水面の水を横へ押し出すことによって生じる汲み上げ効果を利用するものであるため、水を汲み上げる力が小さく、水深が深く対象面積が広い場合には、水の流れが弱く、十分な水の滞留防止の効果を発揮できない。
【００１９】
また、湖沼の浄化方法として、水底の有害物質や汚泥を分解除去するバクテリアを水底に送り込む方法もあるが、従来の浮遊型省エネ浄水機では、そのようなバクテリアを水底に送り込むことができない。
【００２０】
本発明は、上記従来の浮遊型省エネ浄水機の課題を考慮して、広大な対象範囲においても低電力で水の滞留防止効果を発揮でき、有害物質を分解除去するバクテリアを水底に送り込める環境浄化装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上述した課題を解決するために、第１の本発明は、
水面に浮かぶための浮力を有する本体部と、
前記本体部から水中に向けて鉛直方向に設けられた回転軸に固定され、回転した際に水を上向きに吸い上げるまたは下向きに推進させるスクリュー形状の羽根と、
前記本体部に設けられ、前記回転軸を回転させるモータとを備えた環境浄化装置である。
【００２２】
また、第２の本発明は、
前記本体部の側面、下面および前記本体部に連結された周辺付属部材の少なくともいずれかの少なくとも水に接する部分は、前記羽根の回転方向の逆方向への前記本体部の回転を抑制する形状をしている、第１の本発明の環境浄化装置である。
【００２３】
また、第３の本発明は、
前記少なくとも水に接する部分は、前記羽根が回転することで生じる水流が当たることによって、前記本体部が前記羽根の回転方向と同方向に回転する力を生じさせる形状をしている、第２の本発明の環境浄化装置である。
【００２４】
また、第４の本発明は、
前記周辺付属部材は、前記本体部から周辺に突き出た棒と、前記棒に取り付けられた椀部または板部とを有している、第２の本発明の環境浄化装置である。
【００２５】
また、第５の本発明は、
前記本体部の底部は、すり鉢形状をしており、前記羽根側に出っ張っている、第１の本発明の環境浄化装置である。
【００２６】
また、第６の本発明は、
前記本体部または前記本体部に連結された周辺付属部材は、ロープ状の係止部材によって水底に固定された固定具と連結されている、第１の本発明の環境浄化装置である。
【００２７】
また、第７の本発明は、
前記本体部または前記周辺付属部材に滑車が取り付けられており、
前記係止部材は、前記滑車に架けられ、前記固定具に接続されていない側の端部に錘が取り付けられており、
水面が下降した際には、前記錘の重さによって前記錘が取り付けられている側の前記端部が引き下げられ、前記固定具と前記滑車間における前記係止部材の弛みが抑制される、第６の本発明の環境浄化装置である。
【００２８】
また、第８の本発明は、
前記係止部材の上端が、前記回転軸の下端に回動自在に連結されている、第６の本発明の環境浄化装置である。
【００２９】
また、第９の本発明は、
前記本体部は、複数の前記固定具と、それぞれ前記係止部材によって連結されており、
前記複数の係止部材は、前記本体部から所定距離の位置で、リング状部材のリング部分の互いに離れた位置に固定されており、
複数の前記リング状部材が、隣接する前記係止部材を交差させない間隔で設けられている、第６の本発明の環境浄化装置である。
【００３０】
また、第１０の本発明は、
前記周辺付属部材は、
水中において鉛直方向の向きとなる浮力を有し、下端が前記係止部材に接続されている棒状部材と、
前記本体部に前記棒状部材を回動可能または上下動可能に連結する連結具とを有している、第６の本発明の環境浄化装置である。
【００３１】
また、第１１の本発明は、
前記羽根とは逆方向に回転し、前記羽根の回転方向の逆方向への前記本体部の回転を抑制する第２の羽根を備えた、第１の本発明の環境浄化装置である。
【００３２】
また、第１２の本発明は、
前記羽根が回転することにより上向きに吸い上げられるまたは下向きに推進される水が内部を通過するように、前記羽根の少なくとも下方に配置されたダクトを備えた、第１の本発明の環境浄化装置である。
【００３３】
また、第１３の本発明は、
水底の有害物質を分解除去するバクテリアを収納し、前記ダクトの前記羽根よりも下方の側面に連通しているバクテリア収納庫と、
前記本体部の上面から前記バクテリアを流し込むためのバクテリア投入口と、
前記バクテリア投入口に流し込まれた前記バクテリアが、前記バクテリア収納庫に流れ込むように、前記本体部を前記バクテリア収納庫に連結するパイプ部とを備え、
前記ダクト内の水は、前記羽根が回転することにより下向きに推進される、第１２の本発明の環境浄化装置である。
【発明の効果】
【００３４】
本発明により、広大な対象範囲においても低電力で水の滞留防止効果を発揮でき、有害物質を分解除去するバクテリアを水底に送り込める環境浄化装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】（ａ）本発明の実施の形態１の環境浄化装置をダムに浮かべたときの模式側面図、（ｂ）本発明の実施の形態１の環境浄化装置の、蓋部を取り外した状態の上面図
【図２】本発明の実施の形態１の環境浄化装置の、他の形状の本体部の斜視図
【図３】本発明の実施の形態１の環境浄化装置の、水底から上方へ向けての水の流れを発生させる場合の、他の形状の本体部の側面図
【図４】本発明の実施の形態１の環境浄化装置の、水底へ向けての水の流れを発生させる場合の、他の形状の本体部の側面図
【図５】本発明の実施の形態１の環境浄化装置の、羽根の回転の反作用によるトルクによって生じる回転力を水流を利用して抑制する、本体部の底部の形状を示す斜視図
【図６】本発明の実施の形態１の、本体部の空気中に接している部分の体積を小さくした構成の環境浄化装置の側面図
【図７】（ａ）本発明の実施の形態１の、羽根の回転の反作用トルクによって本体部に生じる回転力を抑制する構造を備えた環境浄化装置の側面図、（ｂ）本発明の実施の形態１の、羽根の回転の反作用トルクによって本体部に生じる回転力を抑制する構造を備えた環境浄化装置の側面図
【図８】（ａ）本発明の実施の形態１の、本体部が羽根とは反対方向に回転する回転抑制板を備えた環境浄化装置の側面図、（ｂ）本発明の実施の形態１の、本体部が羽根とは反対方向に回転する回転抑制椀部を備えた環境浄化装置の側面図
【図９】本発明の実施の形態１の、太陽光発電を利用した環境浄化装置の断面模式図
【図１０】本発明の実施の形態２の環境浄化装置の係留方法を説明する図
【図１１】本発明の実施の形態２の、本体部が回転しても水中でロープが絡まない構造とした環境浄化装置の係留方法を説明する図
【図１２】（ａ）本発明の実施の形態２の環境浄化装置の回動自在締結部の具体的な構造例を示す図、（ｂ）本発明の実施の形態２の環境浄化装置の回動自在締結部の具体的な他の構造例を示す図、（ｃ）本発明の実施の形態２の環境浄化装置の回動自在締結部の具体的な他の構造例を示す図
【図１３】本発明の実施の形態２の、本体部が回転しても水中でロープが絡まない構造とした環境浄化装置の他の係留方法を説明する図
【図１４】本発明の実施の形態２の、本体部が回転しても水中でロープが絡まない構造とした環境浄化装置の他の係留方法を説明する図
【図１５】本発明の実施の形態２の、本体部が回転しても水中でロープが絡まない構造とした環境浄化装置の他の係留方法を説明する図
【図１６】本発明の実施の形態２の、本体部が回転しても水中でロープが絡まない構造とした環境浄化装置の他の係留方法を説明する図
【図１７】本発明の実施の形態３の環境浄化装置の側面図
【図１８】本発明の実施の形態３の、バクテリアを効率的に水底に送り込む構成とした環境浄化装置の側面図
【図１９】従来の浮遊型省エネ浄水機を池に浮かべた状態を側面から見た断面図
【図２０】従来の浮遊型省エネ浄水機のフロート付き起流羽根を下から見た図
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００３７】
（実施の形態１）
図１（ａ）に、浄化対象のダムに本発明の実施の形態１の環境浄化装置を浮かべた状態を模式的に表した側面図を示す。
【００３８】
本実施の形態１の環境浄化装置１０は、ダムや湖沼などに浮遊させて使用するものであり、設置した場所から沿岸などへ流されてしまわないように、水底に設置したアンカーなどによって係留されて使用されるが、図１（ａ）では係留するための部材の図示を省略している。
【００３９】
環境浄化装置１０の本体部１１は、モータ１２、電池１３、ギヤボックス１４、回転軸１６、および複数のフロート玉１８を備えており、モータ１２、電池１３、およびギヤボックス１４は、蓋部１５によって密閉され防水されている。
【００４０】
図１（ｂ）は、蓋部１５を取り外した状態の本体部１１の上面図を示している。
【００４１】
フロート玉１８は、水に対して浮力を有する球状の部材であり、図１（ａ）および（ｂ）に示すように、本体部１１の下部にリング状に配置されている。複数のフロート玉１８をこのようにリング状に配置することで、本体部１１は、風や波によって裏返されることなく安定して水面を浮遊することができる。
【００４２】
フロート玉１８として、例えば、発砲スチロールや、密閉された中空のボールなどを使用することができる。
【００４３】
モータ１２は、電池１３の電力によって駆動され、ギヤボックス１４によってモータ１２の回転速度および回転方向が適切に変換されて、本体部１１の下面の中央から鉛直方向に突き出た回転軸１６をゆっくりと回転させる。なお、実機によるテストを行ったところ、７〜３０ｒｐｍ程度のゆっくりした速度で回転軸１６を回転させたときでも、水の滞留を防止する効果が十分に発揮されることを確認できた。
【００４４】
本体部１１から下方に突き出た回転軸１６の先端部分には、船舶等に用いられる推進力を持ったスクリュー形状の羽根１７が取り付けられており、回転軸１６とともに回転する。
【００４５】
回転軸１６は、正逆両方向に回転可能であり、羽根１７の回転方向に応じて、羽根１７の下部の水を上に吸い上げる、または下に推進させる。
【００４６】
図１（ａ）の白抜き矢印は、羽根１７の回転によって生じる水の流れを示している。図１（ａ）に示すように、羽根１７の回転方向に応じて、羽根１７と水底の間に、上向きまたは下向きの水の流れが生じる。
【００４７】
本実施の形態１の環境浄化装置１０は、鉛直方向に推進力が生じる向きにスクリュー形状の羽根１７を設けているので、羽根１７が回転することで水の深い場所より竜巻回転による水の汲み上げ作用が発生し、水底から水面へ向けての水の流れが生じる。
【００４８】
水底付近より汲み上げられた水は、水面で、環境浄化装置１０から放射状に拡散しながら空気と接触し溶存酸素量を増加させる。溶存酸素量が増加することにより湖沼に生息する好気性バクテリアの増殖が促進され、また嫌気性バクテリアの増殖を抑制できる。そして、嫌気性バクテリアの増殖が抑制されることにより、悪臭の主因であるメタン等の発生も抑制させることができる。
【００４９】
羽根１７の回転に応じた汲み上げ、拡散効果により濁りの元となる浮遊物を均一に分散させると、浮遊物、汚泥等が核となり小さなかたまり（フロック）が形成される。このフロックは微生物のすみかとなり、やがて魚などの餌となり消滅する。この効果により水の浄化が促進され、より水中へ日光が届くことで好気性バクテリアの活動をさらに活性化することができる。
【００５０】
このように、本実施の形態１の環境浄化装置１０は、より深くの水を竜巻回転により汲み上げる方式としたことにより、広範囲の水を攪拌することを実現した。環境浄化装置１０の中心から竜巻回転を起こすため、水底の攪拌効果は高く、同条件の水深において、図１９に示したような従来の浮遊型省エネ浄水機よりも、より多くの水質改善効果をもたらすことができる。
【００５１】
したがって、本実施の形態１の環境浄化装置１０は、対象範囲の大きいダムや大型湖などでも、水を循環させることができ、水の滞留を防止することができる。
【００５２】
また、本実施の形態１の環境浄化装置１０は、水上に浮かぶフロート式を用いており、羽根１７は上下推進機能のみなので、ほぼ定位置にて攪拌を行うことができる。
【００５３】
また、浮遊式なので移動設置が簡単にできるという効果もある。
【００５４】
また、駆動力は減速した動力（７〜３０ｒｐｍ程度）を用いるため、高トルク、低電力でもある。
【００５５】
また、水底に向けての水の流れを生じさせることもできるので、その水の流れを利用して有害物質を分解除去するバクテリアを水底に送り込むこともできる。
【００５６】
また、本実施の形態１の環境浄化装置の本体部は、図１のような形状に限らず、安定して水面に浮かぶ形状であればどのような形状であってもよい。
【００５７】
図２は、本実施の形態１の環境浄化装置の本体部の、他の形状の一例を示している。なお、図２では、羽根の部分の図示を省略している。
【００５８】
図２に示した環境浄化装置は、回転動力部１９と、回転動力部１９に接続されるフロートパイプ２０の２つの部分で本体部を構成している。
【００５９】
フロートパイプ２０は、回転動力部１９を取り囲むように中空の密閉されたパイプがリング状に接続されており、このような構造にすることにより水面に安定して浮かぶことができる。
【００６０】
図３に、水面で拡散する水の流れを効果的に発生させる形状とした構成の、本実施の形態１の他の環境浄化装置の側面図を示す。
【００６１】
図３に示した環境浄化装置２５の本体部２６は、底部２９が、回転軸２７の部分を頂点とする、羽根２８側に出っ張ったすり鉢形状をしている。
【００６２】
スクリュー形状の羽根２８を、下から見て左回りに回転させると、水底から羽根２８に向けての水の流れが発生する。羽根２８から上方に向かう水の流れは、すり鉢形状の底部２９に沿って回転軸２７の部分から放射状に滑らかに向きを変えて進んでいく。
【００６３】
図１に示した環境浄化装置１０の本体部１１の場合、その下面が平面であるため、水の流れは羽根１７から上方に進んで本体部１１の下面に垂直に当たって拡散していくのに対し、図３に示した本体部２６の場合には、その底部２９の形状により、水の流れが上向きから水平な放射状の向きに滑らかに変化するので、図１の場合よりも、水面を拡散する水の流れが強くなる。
【００６４】
底部２９をこのような形状としたことにより、水面を拡散していく水の流れを強くできるので、より効果的に水を循環させることができる。
【００６５】
図３は、環境浄化装置２５で水底から水を吸い上げる場合について説明したが、図４は、図３に示した環境浄化装置２５で、水底に向けて水を推進させる場合の説明図を示している。
【００６６】
図４に示すように、スクリュー形状の羽根２８を、下から見て右回りに回転させると、羽根２８から水底へ向けての水の流れが発生する。羽根２８は、上方の水を吸い込んで水底に向けて推進させるが、すり鉢形状の底部２９に沿って水面の水が滑らかに羽根２８の上部へと流れていくので、より効果的に水底に向けて水を推進させることができる。
【００６７】
効果的に水を循環させるための本体部の底部の形状として、図３および図４に示すような円錐形状の場合を例に説明したが、その他の形状でもよく、例えば、回転軸部分から周囲に向けて円錐の側面が湾曲しているような形状であってもよい。
【００６８】
本実施の形態１のように浮遊させて用いる環境浄化装置は、羽根が回転する際、羽根の回転による反作用のトルクが生じて、羽根の回転方向とは逆向きの回転力が本体部に作用する。例えば環境浄化装置を複数のロープで係留していた場合、水量が減って水深が浅くなった場合に本体部が回転すると、弛んだ複数のロープ同士が絡まる恐れがある。
【００６９】
したがって、羽根の回転によって生じる本体部に対する回転力を抑制するのが望ましい。
【００７０】
図２に示した環境浄化装置では、回転動力部１９下部の、水に接する部分の側面２１を、箱型の凹部が並んだ形状としている。回転動力部下部の側面２１の、これらの隣接する箱型の凹部の仕切り板が抵抗となって、羽根の回転によって本体部に生じる回転力は抑制される。
【００７１】
また、本体部の底部を、羽根の回転によって生じる水の流れを利用して、羽根の回転の反作用トルクによって生じる回転力とは反対向きの回転力が本体部に作用するような形状としてもよい。
【００７２】
図５に、水の流れを利用してそのような回転力を生じさせる本体部の底部の形状の斜視図を示している。
【００７３】
図５に示した底部の形状は、底部の正面に向かっての水流を受けた場合に、底部に設けられた段差の角度によって、底部を正面から見て回転軸を中心として左回りに本体部を回転させる力を生じさせるような形状としている。すなわち、羽根２８の回転方向と同方向（この場合は、下から見て左回り）に本体部を回転させる力を生じさせるような形状としている。
【００７４】
例えば、図３に示すような環境浄化装置２５において、その底部の形状を図５に示すような形状とすればよい。
【００７５】
図３に示す環境浄化装置２５において、羽根２８を下から見て左回りに回転させると、水底から羽根２８に向けての水の流れが発生する。このとき、羽根２８の回転による反作用のトルクにより、本体部２６には、下から見て右回りに回転させる力が作用する。一方、羽根２８によって水底から吸い上げられた水は、羽根２８から本体部２６の底部に向けて上方に流れる。底部が図５に示すような形状をしているので、羽根２８から上方に向けての水流が底部に当たることにより、本体部２６に、下から見て左回りに回転する力が生じる。
【００７６】
羽根２８の回転による反作用のトルクによって本体部２６に作用する回転力と、水流が底部に当たることによって本体部２６に生じる回転力の向きが逆なので、これらの回転力が相殺されて、羽根の回転による反作用のトルクによって本体部に生じる回転力を抑制することができる。
【００７７】
図５に示す段差の角度を変えることにより、羽根２８から底部に向けての水流によって本体部２６に生じる回転力の大きさを調整することができる。
【００７８】
図５に示す底部の形状は、水平な面に段差を設ける構成を例に説明したが、図３のような底部２９の円錐形状の側面に、図５に示すような段差を設ける構成としてもよい。
【００７９】
また、水よりも空気の方が抵抗が小さいため、羽根の回転による反作用のトルクによって本体部に作用する回転力が同じ場合であっても、本体部の空気中に接している部分の体積が大きいほど本体部が回転しやすくなる。
【００８０】
したがって、本体部の空気中に接している部分の体積を小さくすることにより、羽根の回転による反作用のトルクによる本体部の回転を抑制することができる。
【００８１】
図６に、本体部の空気中に接している部分の体積を小さくした環境浄化装置の側面図を示す。
【００８２】
図６に示した環境浄化装置の本体部３０は、本体部３０のほぼ全体が水に接して浮遊するような浮力に調整されている。したがって、本体部３０は、羽根の回転による反作用のトルクによる回転が生じ難くなる。
【００８３】
但しこの場合、水面上から環境浄化装置の位置を視認しづらくなるため、図６に示すように、本体部３０の上部に環境浄化装置の位置を明示するための旗３１を立てている。
【００８４】
環境浄化装置の位置が水上の離れた位置から確認できればよいので、旗３１に限らず、例えば、本体部３０の上部に棒を立てて、その先端に取り付けたＬＥＤを点滅または点灯させるようにしてもよい。
【００８５】
また、羽根の回転による反作用のトルクによって本体部に作用する回転力を抑制する構造を本体部に設けるようにしてもよい。
【００８６】
図７（ａ）に、羽根の回転による反作用のトルクによって本体部に作用する回転力を抑制する構造を本体部に付加した環境浄化装置の側面図を示す。
【００８７】
本体部３２の四方にそれらの先端が水中に位置するような周辺に突き出た棒を設け、それらの棒腕の先端に回転抑制板３３を取り付けている。回転抑制板３３は、本体部３２の回転を効果的に抑制できるように、その面が水面に対して垂直となる方向に取り付けられている。
【００８８】
また、本体部の回転を抑制する棒の先端部分として、回転抑制板３３板の代わりに、平面ではなく椀形状を有する部材を取り付けてもよい。
【００８９】
図７（ｂ）は、羽根の回転による反作用のトルクによって本体部に作用する回転力を椀形状の部材（回転抑制椀部３７）で抑制するようにした構造の環境浄化装置の側面図を示す。
【００９０】
なお、本体部３２から周辺に突き出した棒と、その棒の先端に取り付けられた回転抑制板３３板または回転抑制椀部３７とを組み合わせた構成が、本発明の、本体部の周辺付属部材の一例にあたる。
【００９１】
また、羽根の回転による反作用のトルクによって本体部に作用する回転力をより効果的に抑制する構造としてもよい。
【００９２】
図８（ａ）に、羽根とは反対方向に回転する回転抑制板を本体部に設けた環境浄化装置の側面図を示す。
【００９３】
本体部３４は、羽根２８を回転させる回転軸２７と同軸で反対向きに回転する第２回転軸３５を備えており、第２回転軸３５から水平に取り付けられた複数の棒の先端に回転抑制板３６が取り付けられている。
【００９４】
羽根２８の回転による反作用のトルクによって本体部に作用する回転力を効果的に相殺するために、回転抑制板３６は、その面が水面に対して垂直となる方向に取り付けられている。
【００９５】
図８（ｂ）に、羽根とは反対方向に回転し、その回転する向きに凹部を向けた椀形状の部材を設けた構成の環境浄化装置の側面図を示す。
【００９６】
図８（ｂ）の本体部３４には、第２回転軸３５から周辺に突き出た棒の先に、その回転する向きに凹部が向くように、椀形状をした回転抑制椀部３８を設けている。
【００９７】
図８（ａ）で用いた平面状の回転抑制板３６よりも効率よく本体部３４の回転を抑制できるので、図８（ａ）の場合よりも小さな動力で、本体部３４の回転を抑制できる。
【００９８】
なお、第２回転軸３５に取り付けられた回転抑制板３６または回転抑制椀部３８が、本発明の第２の羽根の一例にあたる。
【００９９】
第２回転軸３５は、回転軸２７を回転させるモータとは別のモータを設けて回転させるようにしてもよいし、回転軸２７を回転させるモータを共通に使用して、ギヤ構造により回転方向および回転数を変化させて第２回転軸３５を回転させるようにしてもよい。
【０１００】
なお、羽根２８の回転による反作用のトルクによって本体部に作用する回転力を抑制する構造として、図５〜図８に示した各構造を２種類以上組み合わせた構造としてもよい。
【０１０１】
また、本実施の形態１の環境浄化装置は、低電力により駆動できるので、太陽光発電を利用することもできる。
【０１０２】
図９に、太陽光発電を利用した本実施の形態１の環境浄化装置の断面模式図を示す。
【０１０３】
図９に示すように、本体部４０内に、モータ４１、ギヤボックス４２、および充電池４３を備えており、上面にソーラーパネル４４が配置されている。モータ４１が、充電池４３またはソーラーパネル４４からの電力によって駆動され、ギヤボックス４２によって回転方向および回転速度が変換されて、回転軸２７が回転する。
【０１０４】
昼間は、太陽光を受けて、ソーラーパネル４４で発電された電力によってモータ４１が駆動されるとともに、充電池４３が充電される。そして、太陽光を受けない夜間には、モータ４１は、充電池４３からの電力によって駆動される。
【０１０５】
このような構成とすることにより、電池の交換をすることなく、環境浄化装置を長期間、動作させることができる。
【０１０６】
（実施の形態２）
実施の形態１における説明では、環境浄化装置を係留する構造については、図および説明を省略したが、浮遊させて使用する環境浄化装置は、風や波によって沿岸などに流されていかないように係留する必要がある。本発明の実施の形態２では、環境浄化装置の係留方法について説明する。
【０１０７】
対象範囲の狭い池などで使用する場合には、岸からロープなどによって係留することができるが、対象範囲が広大なダムや大型湖などで使用する場合には、岸からの距離が遠すぎるため、水底に設置した固定具によって係留することになる。
【０１０８】
図１０に、本実施の形態２の環境浄化装置の係留方法を説明する図を示す。ここでは、係留方法を説明する例として、図３および図４に示した環境浄化装置２５を用いて説明する。
【０１０９】
環境浄化装置２５の側面の互いに離れた複数箇所にロープ締結具４５が設けられている。そして、水底の互いに離れた箇所にアンカー４６を固定し、各アンカー４６と各ロープ締結具４５を、ロープ４７によって繋いでいる。ここでは、アンカー４６を離れた３箇所に配置しているが、アンカー４６は、水底の離れた２箇所以上の離れた位置に配置すればよい。
【０１１０】
なお、アンカー４６が、本発明の固定具の一例にあたり、環境浄化装置２５とアンカー４６を連結しているロープ４７が、本発明の係止部材の一例にあたる。この場合、本発明の係止部材として、ロープ４７に代えて鎖などを使用してもよい。
【０１１１】
各ロープ４７の長さは、降雨などによって水面が上昇した場合でも、環境浄化装置２５が水没しないような長さに調整されている。
【０１１２】
環境浄化装置２５は、風や波の影響や、羽根の回転によって生じる反作用のトルクの影響によって、その本体部が回転する場合がある。水面が下降しロープ４７が弛んでいるときに本体部が回転すると、水中で各ロープ４７が絡んでしまう。
【０１１３】
図１１に、本体部が回転しても水中でロープ４７が絡まない構造とした係留方法を説明する図を示す。
【０１１４】
図１１に示すように、この環境浄化装置２５は、回転軸２７の先端部分の回動自在締結部４８に繋がれる１本のロープ４７によって、水底に固定設置したアンカー４６に繋がれている。
【０１１５】
回動自在締結部４８は、環境浄化装置２５の本体部および回転軸２７に対して、ロープ４７が自由に動けるような締結構造をしている。
【０１１６】
もし、ロープ４７を、環境浄化装置２５の本体部に対して自由に動けない締結構造とした場合には、本体部の回転力によってロープ４７が捩れて、ロープ４７の実質的な長さが短くなり、また環境浄化装置２５が水面上を自由に動けなくなってしまうからである。
【０１１７】
図１２（ａ）〜（ｃ）は、図１１の環境浄化装置２５の回転軸２７の先端部分を示しており、それぞれ回動自在締結部４８の具体的な構造例である。
【０１１８】
図１２（ａ）に示す構造では、回転軸２７の内側に、回転軸２７と同軸の自由回転軸５０が設けられており、その先端に回動用金具５１が接続され、回動用金具５１にロープ４７の先端部分が繋がれている。
【０１１９】
自由回転軸５０は、環境浄化装置２５の本体部および回転軸２７に対して自由に回転できるようになっている。回動用金具５１は、回動部５２によって自由回転軸５０と接続されており、回動部５２において、自由回転軸５０の回転中心と垂直な方向を回転中心として、自由回転軸５０に対して回動自在となっている。
【０１２０】
図１２（ｂ）に示す構造では、回転軸２７の内側に、回転軸２７と同軸の固定軸５３が設けられており、その先端に回動用金具５４が接続され、回動用金具５４にロープ４７の先端部分が繋がれている。
【０１２１】
固定軸５３は、本体部に固定されており、回転軸２７が回転しても回転しないようになっている。回動用金具５４は、回動部５５によって固定軸５３と接続されており、回動部５５において球形状の先端を有しており、その球形状の部分が固定軸５３の先端部分に嵌合され、固定軸５３の下方の範囲において、固定軸５３に対して回動自在となっている。
【０１２２】
また、ロープ４７の回動用金具５４に繋がれている部分に回動自在金具５６が設けられており、ロープ４７の先端部分が、ロープ４７の長手方向を中心に自在に回転するようになっている。
【０１２３】
図１２（ｃ）に示す構造では、固定軸５３の先端に回動自在金具５７が接続され、回動自在金具５７にロープ４７の先端部分が繋がれている。
【０１２４】
回動自在金具５７は、回動部５８によって固定軸５３と接続されており、回動部５８において球形状の先端を有しており、その球形状の部分が固定軸５３の先端部分に嵌合され、固定軸５３の下方の範囲において、固定軸５３に対して回動自在となっている。
【０１２５】
また、回動自在金具５７は、回動部５８の球形状の部分に対して、ロープ４７に繋がれる部分が自在に回動できる構造を有している。
【０１２６】
なお、図１２（ｂ）および（ｃ）において、固定軸５３を、本体部に固定される構造として説明したが、図１２（ａ）の自由回転軸５０のように、本体部に対しても自由に回動できる構造の軸としてもよい。
【０１２７】
図１２（ａ）〜（ｃ）に示したいずれの構造においても、環境浄化装置２５の本体部が回転しても、ロープ４７はその回転力の影響を受けないので、ロープ４７は捩れない。また、環境浄化装置２５に対してロープ４７によって斜めに引っ張られる力が加わる場合でも、環境浄化装置２５は、横方向の力の影響を受けず姿勢を崩さずに浮遊することができる。
【０１２８】
図１３に、本体部が回転しても水中でロープ４７が絡まない構造とした他の係留方法を説明する図を示す。
【０１２９】
図１３に示す環境浄化装置２５は、図１１に示した環境浄化装置２５の回動自在締結部４８の代わりに、回転軸２７の先端部分にロープ４７が架けられる滑車８０を設けた構成としている。
【０１３０】
滑車８０は、図１２（ａ）に示した自由回転軸５０のように、環境浄化装置２５の本体部および回転軸２７に対して自由に回転できるような軸の先端に取り付けられている。したがって、ロープ４７に対して環境浄化装置２５の本体部が回転しても滑車８０の向きは変わらないので、滑車の前後に垂れ下がるロープ４７同士の絡みつきは生じない。
【０１３１】
また、ロープ４７の、アンカー４６側とは反対側の先端部には錘８１が取り付けられており、その錘８１の重さによってロープ４７のその先端部を鉛直方向に引き下げている。
【０１３２】
天候などによって水面の位置は上昇または下降するが、水面が上昇した場合には、環境浄化装置２５の位置が上昇するとともに、錘８１が取り付けられたロープ４７の先端部も上に上がる。
【０１３３】
水面が下降した場合には、錘８１の重さによってロープ４７の先端部が引き下げられるために、滑車８０とアンカー４６間のロープ４７の長さは短くなり、滑車８０とアンカー４６間のロープ４７は弛まないので、ロープ４７が絡まることを防止できる。
【０１３４】
図１４に、本体部が回転しても水中でロープ４７が絡まない構造とした他の係留方法を説明する図を示す。
【０１３５】
図１４に示す係留方法は、図１１の場合と同様に、環境浄化装置２５は、水底の離れた位置に固定設置した複数のアンカー４６に繋がれたロープ４７によって固定される。
【０１３６】
図１４に示すように、環境浄化装置２５から、複数の所定の距離の位置で、ロープ隔離リング５９が各ロープ４７と接続されている。各ロープ４７は、ロープ隔離リング５９のリング状部分の互いに離れた位置に固定接続されている。
【０１３７】
上下に隣接して配置されるロープ隔離リング５９は、相対的に回転した場合でも、隣接するロープ４７と交差しない間隔に配置されている。
【０１３８】
なお、ロープ隔離リング５９が、本発明のリング状部材の一例にあたる。
【０１３９】
図１４では、例として３つのロープ隔離リング５９を設ける構成としたが、各アンカー４６の設置位置や水深に応じて、適切な数のロープ隔離リング５９を適切な間隔をおいて配置する。
【０１４０】
このような係留構造とすることにより、複数のアンカー４６によってロープ４７で係留する場合でも、複数のロープ４７が絡まることを防止できる。
【０１４１】
図１５に、本体部が回転しても水中でロープ４７が絡まない構造とした他の係留方法を説明する図を示す。
【０１４２】
一端が１つのアンカー４６に繋がれたロープ４７の他方の一端が、水に浮くフロート棒６０の水中の一端に接続されている。
【０１４３】
フロート棒６０は、長手方向が鉛直方向となるように水に浮く浮力を有する棒である。例えば、一端に錘を配置した中空の棒である。
【０１４４】
環境浄化装置２５の上面には、水平方向に延びる回動支持部６１が設けられており、その先端の回動連結部６３によって、フロート棒６０の長手方向を中心にして自由に回動できるように、フロート棒６０に接続されている。
【０１４５】
なお、フロート棒６０が、本発明の棒状部材の一例にあたり、回動支持部６１と回動連結部６３を合わせた構成が、本発明の連結具の一例にあたる。
【０１４６】
環境浄化装置２５は、風や波の影響を受けて水面上を動く場合でも、フロート棒６０から所定の距離を保ちながら移動するので、フロート棒６０やロープ４７に接触することがない。
【０１４７】
また、フロート棒６０は、環境浄化装置２５が回転する力の影響を受けないので、ロープ４７が捩れることは無い。
【０１４８】
なお、図１５に示した例では、回動連結部６３を、フロート棒６０の長手方向を中心に回動自在である構成としたが、回動連結部６３が上下方向、すなわちフロート棒６０の長手方向にも自在に可動する構成としてもよい。このような構成とすることにより、波が生じて水面が上下動するような場合でも、環境浄化装置２５は、フロート棒６０の上下動の影響を受けることなく、安定して水面を浮遊できる。
【０１４９】
図１６に、本体部が回転しても水中でロープ４７が絡まない構造とした他の係留方法を説明する図を示す。
【０１５０】
図１６に示すフロート棒８２は、図１５に示したフロート棒６０と同様に、長手方向が鉛直方向となるように水に浮く構造をしている。フロート棒８２は、上部に取り付けられたフロート部８３によって、長手方向が鉛直方向となるような浮力を有する構造となっている。
【０１５１】
そして、図１５に示した構成と同様に、環境浄化装置２５の上面に設けられた回動支持部６１およびその先端の回動連結部６３によって、環境浄化装置２５の本体部は、フロート棒８２の長手方向を中心にして自由に回動できるように、フロート棒８２に接続されている。
【０１５２】
なお、回動支持部６１、回動連結部６３およびフロート棒８２を合わせた構成が、本発明の周辺付属部材の一例にあたる。
【０１５３】
また、フロート棒８２の上方の先端部には、ロープ４７を架けられる滑車８４が設けられている。フロート棒８２は、下方端部が開口した筒状をしており、図１６に示すように、ロープ４７は滑車８４に架けられて折り返され、ロープ４７の両端がフロート棒８２の下方端部の開口部から出る構造となっている。
【０１５４】
そして、ロープ４７の一端は、アンカー４６に締結され、もう一端には錘８６が取り付けられており、ロープ４７のその先端部分を鉛直方向に引き下げるようになっている。
【０１５５】
また、フロート棒８２の筒状内部には、滑車８４によって折り返されたロープ４７同士が絡まないように、仕切り板８５が設けられている。
【０１５６】
水面が上昇した場合には、フロート棒８２の位置が上昇するとともに、錘８６が取り付けられたロープ４７の先端部も上に上がる。
【０１５７】
水面が下降した場合には、錘８６の重さによってロープ４７の先端部が引き下げられるために、滑車８４とアンカー４６間のロープ４７は短くなり、フロート棒８２の下部の開口部とアンカー４６間のロープ４７は弛まないので、この間でロープ４７が絡まることを防止できる。
【０１５８】
なお、図１６に示した例では、回動連結部６３を、フロート棒８２の長手方向を中心に回動自在である構成としたが、図１５の構成の場合と同様に、回動連結部６３が上下方向、すなわちフロート棒８２の長手方向にも自在に可動する構成としてもよい。
【０１５９】
また、図１６では、筒状のフロート棒８２の内部にロープ４７を通す構成としたが、フロート棒８２の無い構成としてもよい。例えば、フロート棒８２を用いずに、回動支持部６１の先端部分に直接滑車を取り付ける構成としてもよい。その滑車に、一端がアンカー４６に締結され、もう一端に錘８６が取り付けられたロープ４７を架けるようにしても、上記と同様の効果が得られる。ただし、この場合には、滑車の向きが、回動支持軸６１に対して回動自在となるように取り付けるのが望ましい。
【０１６０】
（実施の形態３）
図１７に、本発明の実施の形態３の環境浄化装置の側面図を示す。
【０１６１】
本実施の形態３の環境浄化装置は、少なくとも羽根２８の下方を覆うようなダクト６２を、本体部２６に取り付けている。
【０１６２】
ダクト６２を設けたことにより、水底からの水を効率的に吸い上げ、また、水底に向けて効率的に水を推進させることができる。
【０１６３】
図１７に示すように、羽根２８の横側も覆うようにダクト６２を取り付けると、羽根２８の横からの水の浸入を規制できるので、より深い水深の際にも、汲み上げ効果を維持することができる。同様に、より深い水位より水を引き上げることもできる。
【０１６４】
本発明の環境浄化装置は、水底に向けて水を推進させることができるので、水底の有害物質や汚泥を分解除去するバクテリアを水底に送り込むこともできる。
【０１６５】
図１８に、バクテリアを効率的に水底に送り込む構成とした本実施の形態３の環境浄化装置の側面図を示す。
【０１６６】
図１８に示すように、本実施の形態３の環境浄化装置６５の本体部６６の上面には、バクテリアを流し込むためのバクテリア投入口６７が設けられている。
【０１６７】
また、連通部７０によってダクト６２の側面に連通するバクテリア収納庫６８が設けられており、バクテリア収納庫６８は、環境浄化装置６５の本体部６６の底部に接続される連結パイプ６９によって、バクテリア投入口６７につながっている。
【０１６８】
なお、連通部７０が、本発明のパイプ部の一例にあたる。
【０１６９】
バクテリア投入口６７から、バクテリアを入れた水を流し込むと、連結パイプ６９を通って水中のバクテリア収納庫６８までバクテリアが流し込まれる。
【０１７０】
羽根の回転によってダクト６２内の水が下方に流れているので、バクテリア収納庫６８内のバクテリアが連通部７０を通じてダクト６２内に引き込まれ、ダクト６２内を水底に向かって移動する。
【０１７１】
なお、太陽光による熱によって水面近くの温度が上昇するので、バクテリア収納庫６８を水面近くに設置すると流し込んだバクテリアが死滅し易くなる。したがって、バクテリア収納庫６８は、水面近くの温度上昇の影響によってバクテリアが死滅しない程度の深さの位置に設置するのが望ましい。
【０１７２】
このような構造にすることにより、水底の有害物質や汚泥を分解除去するバクテリアを効率的に水底に送り込むことができる。
【０１７３】
図１８に示すような構造の環境浄化装置６５であれば、対象範囲の広大なダムや大型湖などに設置した場合でも、例えばモータボートなどによって定期的にバケツに入れたバクテリアを運び、バクテリア投入口６７から流し込むことができる。
【０１７４】
本発明の環境浄化装置は、水の攪拌および対流を促す効果を有するため、ビル・マンション等の貯水槽での使用も考えられる。貯水槽は性格上水の滞留が起こりやすく、それによる貯水槽内の水アカ等が発生しやすい状況にある。本発明の環境浄化装置を貯水槽内に設置し稼働させることにより水の滞留を防止することが可能となり、水アカ等の発生を抑制し使用水の水質劣化を抑制する効果が期待できる。
【産業上の利用可能性】
【０１７５】
本発明に係る環境浄化装置は、広大な対象範囲においても低電力で水の滞留防止効果を発揮でき、ダムや大型湖だけではなく、対象範囲の小さいビルやマンションの貯水槽等を浄化する浄化装置としても有用である。
【符号の説明】
【０１７６】
１０ 環境浄化装置
１１ 本体部
１２ モータ
１３ 電池
１４ ギヤボックス
１５ 蓋部
１６ 回転軸
１７ 羽根
１８ フロート玉
１９ 回転動力部
２０ フロートパイプ
２１ 回転動力部下部の側面
２５ 環境浄化装置
２６ 本体部
２７ 回転軸
２８ 羽根
２９ 底部
３０ 本体部
３１ 旗
３２ 本体部
３３ 回転抑制板
３４ 本体部
３５ 第２回転軸
３６ 回転抑制板
３７ 回転抑制椀部
３８ 回転抑制椀部
４０ 本体部
４１ モータ
４２ ギヤボックス
４３ 充電池
４４ ソーラーパネル
４５ ロープ締結具
４６ アンカー
４７ ロープ
４８ 回動自在締結部
５０ 自由回転軸
５１ 回動用金具
５２ 回動部
５３ 固定軸
５４ 回動用金具
５５ 回動部
５６ 回動自在金具
５７ 回動自在金具
５８ 回動部
５９ ロープ隔離リング
６０ フロート棒
６１ 回動支持部
６２ ダクト
６３ 回動連結部
６５ 環境浄化装置
６６ 本体部
６７ バクテリア投入口
６８ バクテリア収納庫
６９ 連結パイプ
７０ 連通部
８０ 滑車
８１ 錘
８２ フロート棒
８３ フロート部
８４ 滑車
８５ 仕切り板
８６ 錘
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水面に浮かぶための浮力を有する本体部と、
前記本体部から水中に向けて鉛直方向に設けられた回転軸に固定され、回転した際に水を上向きに吸い上げるまたは下向きに推進させるスクリュー形状の羽根と、
前記本体部に設けられ、前記回転軸を回転させるモータとを備えた環境浄化装置。
【請求項２】
前記本体部の側面、下面および前記本体部に連結された周辺付属部材の少なくともいずれかの少なくとも水に接する部分は、前記羽根の回転方向の逆方向への前記本体部の回転を抑制する形状をしている、請求項１に記載の環境浄化装置。
【請求項３】
前記少なくとも水に接する部分は、前記羽根が回転することで生じる水流が当たることによって、前記本体部が前記羽根の回転方向と同方向に回転する力を生じさせる形状をしている、請求項２に記載の環境浄化装置。
【請求項４】
前記周辺付属部材は、前記本体部から周辺に突き出た棒と、前記棒に取り付けられた椀部または板部とを有している、請求項２に記載の環境浄化装置。
【請求項５】
前記本体部の底部は、すり鉢形状をしており、前記羽根側に出っ張っている、請求項１に記載の環境浄化装置。
【請求項６】
前記本体部または前記本体部に連結された周辺付属部材は、ロープ状の係止部材によって水底に固定された固定具と連結されている、請求項１に記載の環境浄化装置。
【請求項７】
前記本体部または前記周辺付属部材に滑車が取り付けられており、
前記係止部材は、前記滑車に架けられ、前記固定具に接続されていない側の端部に錘が取り付けられており、
水面が下降した際には、前記錘の重さによって前記錘が取り付けられている側の前記端部が引き下げられ、前記固定具と前記滑車間における前記係止部材の弛みが抑制される、請求項６に記載の環境浄化装置。
【請求項８】
前記係止部材の上端が、前記回転軸の下端に回動自在に連結されている、請求項６に記載の環境浄化装置。
【請求項９】
前記本体部は、複数の前記固定具と、それぞれ前記係止部材によって連結されており、
前記複数の係止部材は、前記本体部から所定距離の位置で、リング状部材のリング部分の互いに離れた位置に固定されており、
複数の前記リング状部材が、隣接する前記係止部材を交差させない間隔で設けられている、請求項６に記載の環境浄化装置。
【請求項１０】
前記周辺付属部材は、
水中において鉛直方向の向きとなる浮力を有し、下端が前記係止部材に接続されている棒状部材と、
前記本体部に前記棒状部材を回動可能または上下動可能に連結する連結具とを有している、請求項６に記載の環境浄化装置。
【請求項１１】
前記羽根とは逆方向に回転し、前記羽根の回転方向の逆方向への前記本体部の回転を抑制する第２の羽根を備えた、請求項１に記載の環境浄化装置。
【請求項１２】
前記羽根が回転することにより上向きに吸い上げられるまたは下向きに推進される水が内部を通過するように、前記羽根の少なくとも下方に配置されたダクトを備えた、請求項１に記載の環境浄化装置。
【請求項１３】
水底の有害物質を分解除去するバクテリアを収納し、前記ダクトの前記羽根よりも下方の側面に連通しているバクテリア収納庫と、
前記本体部の上面から前記バクテリアを流し込むためのバクテリア投入口と、
前記バクテリア投入口に流し込まれた前記バクテリアが、前記バクテリア収納庫に流れ込むように、前記本体部を前記バクテリア収納庫に連結するパイプ部とを備え、
前記ダクト内の水は、前記羽根が回転することにより下向きに推進される、請求項１２に記載の環境浄化装置。
【請求項１】
水面に浮かぶための浮力を有する本体部と、
前記本体部から水中に向けて鉛直方向に設けられた回転軸に固定され、回転した際に水を上向きに吸い上げるまたは下向きに推進させるスクリュー形状の羽根と、
前記本体部に設けられ、前記回転軸を回転させるモータとを備えた環境浄化装置。
【請求項２】
前記本体部の側面、下面および前記本体部に連結された周辺付属部材の少なくともいずれかの少なくとも水に接する部分は、前記羽根の回転方向の逆方向への前記本体部の回転を抑制する形状をしている、請求項１に記載の環境浄化装置。
【請求項３】
前記少なくとも水に接する部分は、前記羽根が回転することで生じる水流が当たることによって、前記本体部が前記羽根の回転方向と同方向に回転する力を生じさせる形状をしている、請求項２に記載の環境浄化装置。
【請求項４】
前記周辺付属部材は、前記本体部から周辺に突き出た棒と、前記棒に取り付けられた椀部または板部とを有している、請求項２に記載の環境浄化装置。
【請求項５】
前記本体部の底部は、すり鉢形状をしており、前記羽根側に出っ張っている、請求項１に記載の環境浄化装置。
【請求項６】
前記本体部または前記本体部に連結された周辺付属部材は、ロープ状の係止部材によって水底に固定された固定具と連結されている、請求項１に記載の環境浄化装置。
【請求項７】
前記本体部または前記周辺付属部材に滑車が取り付けられており、
前記係止部材は、前記滑車に架けられ、前記固定具に接続されていない側の端部に錘が取り付けられており、
水面が下降した際には、前記錘の重さによって前記錘が取り付けられている側の前記端部が引き下げられ、前記固定具と前記滑車間における前記係止部材の弛みが抑制される、請求項６に記載の環境浄化装置。
【請求項８】
前記係止部材の上端が、前記回転軸の下端に回動自在に連結されている、請求項６に記載の環境浄化装置。
【請求項９】
前記本体部は、複数の前記固定具と、それぞれ前記係止部材によって連結されており、
前記複数の係止部材は、前記本体部から所定距離の位置で、リング状部材のリング部分の互いに離れた位置に固定されており、
複数の前記リング状部材が、隣接する前記係止部材を交差させない間隔で設けられている、請求項６に記載の環境浄化装置。
【請求項１０】
前記周辺付属部材は、
水中において鉛直方向の向きとなる浮力を有し、下端が前記係止部材に接続されている棒状部材と、
前記本体部に前記棒状部材を回動可能または上下動可能に連結する連結具とを有している、請求項６に記載の環境浄化装置。
【請求項１１】
前記羽根とは逆方向に回転し、前記羽根の回転方向の逆方向への前記本体部の回転を抑制する第２の羽根を備えた、請求項１に記載の環境浄化装置。
【請求項１２】
前記羽根が回転することにより上向きに吸い上げられるまたは下向きに推進される水が内部を通過するように、前記羽根の少なくとも下方に配置されたダクトを備えた、請求項１に記載の環境浄化装置。
【請求項１３】
水底の有害物質を分解除去するバクテリアを収納し、前記ダクトの前記羽根よりも下方の側面に連通しているバクテリア収納庫と、
前記本体部の上面から前記バクテリアを流し込むためのバクテリア投入口と、
前記バクテリア投入口に流し込まれた前記バクテリアが、前記バクテリア収納庫に流れ込むように、前記本体部を前記バクテリア収納庫に連結するパイプ部とを備え、
前記ダクト内の水は、前記羽根が回転することにより下向きに推進される、請求項１２に記載の環境浄化装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２０１１−８３６６７（Ｐ２０１１−８３６６７Ａ）
【公開日】平成２３年４月２８日（２０１１．４．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２３６５８５（Ｐ２００９−２３６５８５）
【出願日】平成２１年１０月１３日（２００９．１０．１３）
【出願人】（５０９２８４２２２）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年４月２８日（２０１１．４．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１０月１３日（２００９．１０．１３）
【出願人】（５０９２８４２２２）
【Ｆターム（参考）】
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