(57)【要約】【課題】低コストで簡易な装置構成によって、浄化機能の失った河川等に酸素を供給し、水質を改善する水質浄化システムを提供すること。【解決手段】走行板２０１上を車両が走行すると、弾性材２０３が縮み、走行板２０１が押し下げられる。走行板２０１が押し下げられると、空気格納部２００の内部空間２０２が収縮し、空気が空気散気部３００に向けて押し出され、散気孔３０１を通じて水中に排出される。車両が走行板２０１上を通過すると、弾性材２０３の反発力によって走行板２０１が押し上げられ、収縮していた内部空間２０２が膨張する。同時に、空気吸引部１００を通じて空気が取り込まれ、内部空間２０２に空気が蓄えられる。この空気格納部２００の伸縮と膨張（走行板２０１の上下運動）がポンプの役割を果たし、車両が走行するたびに、外気を取り込み、水中に空気を放出することが可能となる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部から取り込んだ空気を蓄える空気格納部と、
前記空気格納部上を通過する車両の重量によって押し出された空気を水中に供給する空気散気部と、
を備える水質浄化システム。
【請求項２】
前記空気格納部に取り込まれる空気は、フィルタを通過した空気である、請求項１に記載の水質浄化システム。
【請求項３】
前記空気格納部は、複数の仕切り部と当該仕切り部間に設けられた逆流防止弁とを有することを特徴とする請求項１と請求項２の何れかに記載の水質浄化システム。
【請求項４】
前記空気格納部は、車両の進行方向に沿って又は直交して分割されていることを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の水質浄化システム。
【請求項５】
前記空気格納部が、車両の進行方向に対して斜めとなる態様で設置されていることを特徴とする請求項１から請求項４の何れかに記載の水質浄化システム。
【請求項６】
前記空気格納部は、前記空気が押し出された後に、更に外部から空気を取り込むための弾性材を含む、請求項１から請求項５の何れかに記載の水質浄化システム。
【請求項７】
前記弾性材の変形限界を規定するストッパを備えることを特徴とする請求項６に記載の水質浄化システム。
【請求項８】
前記空気格納部は、凸型状であることを特徴とする請求項１から請求項６の何れかに記載の水質浄化システム。
【請求項９】
前記空気格納部と前記空気散気部との間に、前記空気格納部から押し出された空気によって高圧空気を生成する生成室を備えることを特徴とする請求項１から請求項８の何れかに記載の水質浄化システム。
【請求項１０】
前記生成室で生成された高圧空気を、前記空気散気部に送出するための圧力調整器を備えることを特徴とする請求項９の何れかに記載の水質浄化システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水質浄化システムに関し、特に、溶存酸素の欠乏により、浄化機能の失った河川、池、湖沼、海、ダム等に酸素を供給することによって、溶存酸素を増加させ、水質を改善する水質浄化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、河川等に酸素（空気）を供給して溶存酸素量を増加させることによって浄化をするといった考え方がある。これを実現するための手法としては、電動のコンプレッサ又はポンプ等を用いて、大気中の空気を水中に送り込む手法が一般的であった。しかし、電動コンプレッサ等を用いる手法は、装置コストが高いため、河川等の一部に、しかも、単発的にしか空気を供給することができず、浄化の効果はほとんど得られなかった。
【０００３】
また、電動コンプレッサや動力源となる発電機等は、騒音が大きく設置できる場所も非常に限定されたものであった。さらに、電動コンプレッサ等は、電力等のエネルギーを必要とするため、ランニングコストも高いという問題があった。一方、特許文献１に開示されているように、動力源に太陽エネルギーや風力などの自然エネルギーを利用する手法も考察されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１８１７５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に開示されている発明は、電動コンプレッサを動力源とした装置よりも、更に装置のコストが高く、また、その効果も気象条件に左右されるところが大きいという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、前記問題点に鑑みてなされたものであり、低コストで簡易な装置構成により、水質浄化時の電力等のエネルギーを不要とし、ランニングコストを低減させ、騒音を抑えることができる、走行車両の重量を利用して水質を改善する水質浄化システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような課題を解決するために、本発明の水質浄化システムは、
外部から取り込んだ空気を蓄える空気格納部と、
前記空気格納部上を通過する車両の重量によって押し出された空気を水中に供給する空気散気部と、を備える。
【０００８】
空気格納部の空気の取り込み口側には、蓋や栓、逆流防止弁を設ける。また、これらの上流又は下流に、種々のフィルタを設けるとよい。
【０００９】
空気格納部は、一定の長さ毎に逆流防止弁を配置して空気格納部を多段階にした構造としてもよい。空気格納部を多段構造とすることで、空気を車両の進行方向にスムーズに送出すことができる。
【００１０】
空気格納部は、車両の進行方向に沿って又は直交して分割した構造としてもよい。こうすると、空気格納部に歪みが生じないようにして、空気の流れをスムーズにすることができる。
【００１１】
空気格納部は、車両の進行方向に対して斜めに設置してもよい。例えば、車両の進行方向に対して、空気の送出口を進行先とし、空気の取込口を進行元とする場合、走行車両は先に、空気格納部の取込口側を通過し、その後に空気格納部の送出口側を通過することとなるため、空気を取込口側から送出口側に向けて、スムーズに送出することができる。
【００１２】
空気格納部は、前記空気が押し出された後に、更に外部から空気を取り込むための弾性材を含む。この場合、弾性材の変形限界を規定するストッパを備えてもよい。このストッパにより、重量のある車両が走行する場合でも、過重量による水質浄化システムの破壊を防ぐことができる。
【００１３】
空気格納部は、凸型状としてもよい。凸型状にすれば、路面から突出した部分の高さだけが圧せられるため、走行する車両の重量の大小に関わらず、水質浄化システムに加えられる圧力が想定以上となることはない。
【００１４】
空気格納部と空気散気部との間に、空気格納部から押し出された空気によって高圧空気を生成する生成室を備えてもよい。生成室を備えることにより、空気散気部までの距離や水深等が大きい場合でも、空気格納部に蓄えられた空気を空気散気部に供給することができる。
【００１５】
生成室で生成された高圧空気を、空気散気部に送出するための圧力調整器を備えてもよい。これにより、空気散気部までの距離や水深に応じて、空気散気部に送出する高圧空気を得ることができる。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、各図において、同様の部分には同一符号を付している。
【００１７】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１の水質浄化システムの説明図である。図１（ａ）には、走行車両下の水質浄化システムの断面図を示している。図１（ｂ）には、図１（ａ）に示す走行車両のタイヤ付近の断面図を示している。また、図１（ｃ）には、図１（ｂ）に示す断面図の空気の流路を地中に設置した場合の断面図を示している。
【００１８】
図２は、図１の平面図である。なお、図２には、説明の都合上、走行車両は図示していない。
【００１９】
空気吸引部１００は、筒状の形状をしており、大気中の空気を水質浄化システム内に取り込むものである。取り込まれた空気は、空気格納部２００に送出される。空気吸引部１００と空気格納部２００との間には、空気格納部２００から空気吸引部１００への空気の逆流を防止する逆流防止弁１０１が設けられている。
【００２０】
すなわち、逆流防止弁１０１は、空気吸引部１００から空気格納部２００へ空気を通すが、空気格納部２００から空気吸引部１００へ空気を通さないように構成されている。具体的には、逆流防止弁１０１は、車両が空気格納部２００上に到達することによって、空気格納部２００内の圧力が増加して空気が空気散気部３００へ押し出される際に閉じ、かつ、車両が空気格納部２００上を通過した後に開くように構成されている。
【００２１】
空気吸引部１００の空気吸引口には、格子状の異物フィルタを取り付けている。これは、主として、大気中のホコリや雨、ゴミなどが、空気吸引部１００内に取り込まれることを避けるためである。また、異物フィルタは、歩行者等の足などが誤って空気吸引部１００内に入ることを防止する役割も担っている。もっとも、空気吸引口を、下向きとすることで、異物フィルタの取り付けを割愛してもよい。
【００２２】
また、空気吸引部１００は、大気中の空気を清浄するために、空気吸引口の向きや角度、大きさ、位置、範囲等を調整し、大気中のホコリや花粉、ＮＯｘなどの汚染物質を取り込み易くするとよい。これらは、清浄フィルタによって積極的に除去してもよいし、水中へ排出するなどにより除去してもよい。空気吸引口の向き等について一例をあげると、例えば、自動車の排気ガスをより良く吸引するように、空気吸引口の向きを車道方向にしたり、高所から広範囲に空気を取り込むように空気吸引部１００自体の設置位置を工夫したりすることで、空気とともにホコリや花粉を吸引することができる。
【００２３】
空気格納部２００は、路面又は枕木などの下方に設置されていて空気吸引部１００から取り込まれた空気を蓄えてもよい。空気格納部２００は、その上を通過する走行車両の重量を利用して、蓄えている空気を空気散気部３００に供給する。
【００２４】
空気格納部２００は、地上側に位置する走行板２０１と、走行板２０１の下方に設けられていて走行車両の重量に反発するバネなどの弾性材２０３と、弾性材２０３の下端を支持する下板２０４と、空気格納部２００と空気散気部３００との間に設けられている逆流防止弁２０５と、逆流防止弁２０５の下流に位置していて空気格納部２００から押し出された空気によって高圧空気を生成する生成室２１０と、生成室２１０で生成された高圧空気を空気散気部３００に送出するための圧力調整器２０９とを備える。
【００２５】
空気格納部２００の大きさは、水質浄化システムが設置される場所を走行する車両の一般的な重量、大きさ、速度、道路幅等を勘案して任意に定めることができる。一例としては、幅３ｍ×長さ０．９ｍとすることができる。
【００２６】
走行板２０１は、車両の重量に耐え、かつ、歪みにくい硬質材料が好ましい。一例としては、鉄やコンクリートを用いることができるが、設置の状態により軟質材料を用いることができる。走行板２０１の上面は、走行車両に応じた材料で構成するとよい。例えば、走行車両が自動車であればアスファルトとし、電車であれば枕木と兼用してもよい。また、走行板２０１の上面と水質浄化システムが設置されていない個所の路面との段差を緩和するために、当該上面と当該路面との間に、斜面を有するアプローチを設けてもよい。
【００２７】
内部空間２０２は、弾性材２０３を介して、走行板２０１と下板２０４との間に形成される空間である。内部空間２０２は、空気の漏れを抑えるために容器状、または、袋状としてもよい。典型的には、車両が空気格納部２００上を走行していないときは、弾性材２０３が伸びているため、走行板２０１と下板２０４の間に、相対的に広い内部空間２０２が形成される。一方、車両が空気格納部２００上を走行しているときは、弾性材２０３が縮んでいるため、走行板２０１と下板２０４との間に、相対的狭い内部空間２０２が形成される。
【００２８】
弾性材２０３は、伸縮性のあるものであれば、いかなるものを用いてもよい。具体的には、バネ、ゴム、スポンジ、形状記憶特性のある伸縮材料等を用いることができる。また、走行板２０１自体などを、形状記憶特性を有するものなどのように、弾性機能を有する材料を用いて形成して、弾性材２０３自体を割愛することも可能である。さらに、弾性材２０３は、端部は相対的に高反発のものとし、中央部は相対的に低反発のものとすることも一法である。こうすると、走行車両が走行板２０１上に進入した場合、および、走行板２０１上から退出する場合に、急激に走行車両の高低が変化することがなくなるので、走行中の違和感を回避することができる。
【００２９】
下板２０４は、弾性材２０３の下端に位置しており、空気格納部２００の底部を規定する。下板２０４は、弾性材２０３から受ける力を支持できればよく、例えば、道路上に本システムを設置する場合には、道路を下板２０４としてもよい。
【００３０】
逆流防止弁２０５は、空気格納部２００から空気散気部３００へ空気を通すが、空気散気部３００から空気格納部２００へ空気を通さないように構成されている。具体的には、逆流防止弁２０５は、車両が空気格納部２００上に到達することによって、空気格納部２００内の圧力が増加して空気が押し出される際に開き、かつ、車両が空気格納部２００上を通過することによって、車両が空気格納部２００上を通過した後に閉じるように構成されている。
【００３１】
生成室２１０は、空気格納部２００から押し出された空気を蓄積することによって高圧空気を生成するものである。生成室２１０を設けることによって、空気散気部３００に対して高圧空気の送出を可能として、空気散気部３００の先端まで十分に空気が届くようにしている。
【００３２】
圧力調整器２０９は、機械的な作動を行う圧力調整弁を含むものを用いてもよいし、電磁弁を含むものを用いてもよい。圧力調整弁を含むものを用いる場合には、バランスピストンに付帯するバネの強度によって、高圧空気の圧力を調整すればよい。また、電磁弁を含むものを用いる場合には、生成室２１０内の圧力を測定するセンサと、当該センサの測定結果と所定の閾値とを比較する比較器とを備え、比較器によってセンサの測定結果が所定の閾値に到達したことを条件に電磁弁の開閉を制御するとよい。
【００３３】
空気散気部３００は、管状の概形をしていて、先端部分は水中に位置されている。空気散気部３００の先端付近から中程にかけて、空気格納部２００からの空気を水中に排出するための散気孔３０１が設けられている。
【００３４】
空気散気部３００は、河川等において腐食や劣化せず、供給された空気を排出できればよく、ゴムホース又はナイロンホース等の手軽に入手可能な軽質系の材質のものでもよい。これらは、例えば、水質浄化システムを移動させ、或いは、メンテナンスしたい場合などの取り扱いを容易とする。なお、軽質系の材質を用いる場合は、空気散気部３００が浮上しないように重りを設けるとよい。一方、水深のある場所に水質浄化システムを設置する場合など、空気散気部３００に高圧がかかる場合には、鉄管やコンクリート管等のように、空気が内包されている状態でも川底、湖底などに位置するような比重があり、かつ、硬質系の材質のものを用いるのがよい。
【００３５】
次に、本実施形態の水質浄化システムの動作について説明する。図１に示すように、走行板２０１上を車両が走行すると、弾性材２０３が縮み、走行板２０１が押し下げられる。走行板２０１が押し下げられると、空気格納部２００の内部空間２０２が収縮し、そこに位置していた空気が空気散気部３００に向けて押し出される。空気散気部３００に押し出された空気は、生成室２１０に蓄えられる。
【００３６】
車両が走行板２０１上を通過すると、弾性材２０３の反発力によって走行板２０１が押し上げられ、収縮していた内部空間２０２が膨張する。同時に、空気吸引部１００を通じて空気が取り込まれ、内部空間２０２に空気が蓄えられる。
【００３７】
このような動作を繰り返すことによって、生成室２１０に蓄えられた空気の圧力が所定の閾値を超えると、圧力調整器２０９の電磁弁が開き、高圧空気が空気散気部３００に送出される。この結果、当該高圧空気は、散気孔３０１を通じて水中に排出されることになる。
【００３８】
このように、本実施形態の水質浄化システムは、空気格納部２００の伸縮と膨張（走行板２０１の上下運動）により、ポンプの役割を果たし、車両が走行するたびに、外気を取り込み、その結果、水中に空気を放出することが可能となる。
【００３９】
（実施形態２）
図３は、本発明の実施形態２の水質浄化システムの模式的な内部構成を示す平面図である。本実施形態では、空気格納部２００を、車両の走行方向に対する直交方向に仕切った多段構造とし、かつ、空気格納部２００における車両の進行方向の長さを２０ｍ〜３０ｍとしている。
【００４０】
図３には、空気格納部２００を構成する第一空気格納部２０６及び第二空気格納部２０７と、これらを仕切る複数の仕切り部２１４と、仕切り部２１４間に設けられていて第一空気格納部２０６から第二空気格納部２０７へ空気を通過させるが第二空気格納部２０７から第一空気格納部２０６へ空気を通過させない逆流防止弁２０８とを示している。なお、図３には、空気の流れる方向を矢印で示している。
【００４１】
本実施形態では、空気格納部２００を、第一空気格納部２０６と第二空気格納部２０７という２つの格納部から構成するようにしているが、３つ以上の格納部を構成するようにしてもよい。
【００４２】
ここで、車両が高速で走行する場所に水質浄化システムを設置する場合には、水質浄化システム上を通過する車両に与える負荷を軽減するために、弾性材２０３の収縮を少なくし、かつ、空気格納部２００を長くすることが考えられるが、これでは、空気格納部２００の中を流れる空気の進行方向が安定しない。そのため、空気格納部２００を仕切った２段構造としている。
【００４３】
本実施形態の場合、車両が第一空気格納部２０６上を走行すると、第一空気格納部２０６に蓄えられた空気は逆流防止弁２０８を介して第二空気格納部２０７に送出される。第二空気格納部２０７では、第一空気格納部２０６から空気が創出されると、蓄積可能な空気量を超えることになり、第二空気格納部２０７内の空気は、空気散気部３００に向けて送出される。
【００４４】
その後、車両が第二空気格納部２０７上に走行すると、第二空気格納部２０７に蓄えられている空気は、第一空気格納部２０６には戻れないため、空気散気部３００に向けて送出される。
【００４５】
（実施形態３）
図４は、本発明の実施形態３の水質浄化システムの模式的な内部構成を示す平面図である。本実施形態では、空気格納部２００を車両の進行方向に沿って分割している。空気格納部２００の幅があると、空気格納部２００に歪みが起こりやすくなり、空気格納部２００内を流れる空気の進行方向も安定しなくなる。
【００４６】
そのため、空気格納部２００を、走行車両の進行方向に沿って、第一空気格納部２０６’と第二空気格納部２０７’とに分割した構造としている。図４には、空気の流れる方向を矢印で示している。本実施形態では、第一空気格納部２０６’の上を車両の右輪が、第二空気格納部２０７’の上を左輪がそれぞれ走行し、空気格納部２００に蓄えられた空気が空気散気部３００に供給される仕組みとなっている。
【００４７】
図４では、第一空気格納部２０６’と第二空気格納部２０７’との間に、逆流防止弁２１１を設けている。第一空気格納部２０６’の上に右輪が位置することによって、第一空気格納部２０６’から第二空気格納部２０７’へ空気が押し出される。そして、第二空気格納部２０７’の上に左輪が位置することによって、第一空気格納部２０６’からの空気とともに、第二空気格納部２０７’から空気散気部３００へ空気が押し出される。
【００４８】
なお、第一空気格納部２０６’と第二空気格納部２０７’との間に逆流防止弁２１１を設けることなく、第一空気格納部２０６’と空気散気部３００とを接続してもよい。このように、空気格納部２００を車両の進行方向に沿って分割したことで、空気の流れを車両の進行方向にスムーズに送出できるようになった。
【００４９】
また、本実施形態の水質浄化システムの設置先の道路が、片側２車線、３車線のように複数車線の道路である場合には、１車線につき１つ又は２つの空気格納部を設けることができる。
【００５０】
図５は、図４に示す水質浄化システムの変形例を示す図である。図５には、２車線の道路に対する水質浄化システムの設置例を示す図である。図５に示すように、２車線の道路に対しては、一方の線に係る空気格納部から他方の線に係る空気格納部に対して空気を押し出し、一方の線に係る空気格納部からの空気と相俟って他方の線に係る空気格納部から空気散気部３００に向けて空気を押し出すようにしてもよい。
【００５１】
なお、図６に示すように、空気格納部２００を、道路に対して斜めに配置してもよい。
【００５２】
（実施形態４）
図７（ａ）〜図７（ｃ）は、本発明の実施形態４の水質浄化システムの模式的な内部構成を示す断面図である。図７（ａ）には、走行板２０１の押下限界を規定する柱状のストッパ２１２を下板２０４上に複数設けた状態を示している。
【００５３】
道路を走行する車両の種類は、総重量１トンに満たない軽自動車から１０トンを超えるトラックやバスなど様々な重量のものがある。この場合、トラックなどの重量のある車両が水質浄化システム上を何度も走行すると、弾性材２０３に対して高い負荷がかかり、その取替を早期に行うなどの必要が生じる。このような事態を回避するために、ストッパ２１２を設けている。
【００５４】
もっとも、ストッパ２１２の配置態様、形状等は、図７（ａ）に示すものに限られず、図７（ｂ）に示すように弾性材２０３を囲うように円筒状のストッパ２１２を配置したり、図７（ｃ）に示すように弾性材２０３の周辺を全体的に埋める態様で配置したり、といった変更も可能である。
【００５５】
（実施形態５）
図８は、本発明の実施形態５の水質浄化システムの模式的な内部構成を示す断面図である。本実施形態では、走行板２０１に代えて、上部が凸型状の凸型走行板２１３を設けている。凸型走行板２１３を設けると、空気格納部２００の一部にのみ過大な力がかかることを防止して、車両の重量を空気格納部２００全体に分散させることができる。これにより、弾性材２０３などの空気格納部２００の各部材の交換期間の短縮化を実現できる。
【００５６】
なお、本発明よる水質浄化システム上を総重量２ｔの自動車を低速（時速２０ｋｍ）で走行させた。浄化システムの大きさは、空気格納部を幅３ｍ、長さ０．９ｍ、弾性材を自動車の前輪または後輪にかかる重量を総重量の半分の約１ｔとして、自動車の重量により弾性材の収縮する大きさを１ｔ辺り０．０１ｍと設定した。この場合、システムから水中に散気される空気量は、この１台の自動車の通過により前後輪合わせて約０．０５m3となった。本システムを１分間に平均１０台程度の交通量がある道路に設置すれば０．５m3/minの空気量を供給できる。
【００５７】
以上説明したように、本発明の水質浄化システムによれば、簡易な装置構成により低コストで製造できるため、複数箇所に容易に設置することが可能である。したがって、従来では、ほとんど効果のなかった河川等への酸素の供給を十分に行うことができるようになり、溶存酸素量を増加させることによって水質の改善を図ることができる。また、河川等の近くを車両が走行しているところであれば容易に設置でき、しかも動力が不要なため水質浄化時のランニングコストを低減させ、騒音も抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】走行車両下の水質浄化システムの説明図である。
【図２】走行車両下の水質浄化システムの平面図である。
【図３】水質浄化システムの模式的な内部構成を示す平面図である。
【図４】水質浄化システムの模式的な内部構成を示す平面図である。
【図５】図４に示す水質浄化システムの変形例を示す図である。
【図６】水質浄化システムの変形例を示す図である。
【図７】水質浄化システムの模式的な内部構成を示す断面図である。
【図８】水質浄化システムの模式的な内部構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５９】
１００  空気吸引部
１０１  逆流防止弁
２００  空気格納部
２０１  走行板
２０２  内部空間
２０３  弾性材
２０４  下板
２０５  逆流防止弁
２０６  第一空気格納部
２０７  第二空気格納部
２０８  逆流防止弁
２０９  圧力調整器
２１０  生成室
２１１  逆流防止弁
２１２  ストッパ
２１３  凸型走行板
２１４  仕切り部
３００  空気散気部
３０１  散気孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2010149073.tif 000009
【図８】
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