(57)【要約】【課題】  水域の全体を均等に処理して、アオコ等の水中生物の増殖を効率良く防止することができるような水中生物の処理方法を提供する。【解決手段】  この水中生物の処理方法は、所定の処理水域Ｓにおいて処理船１０を走行させながら、処理船に搭載した処理装置１４を作動させて水中の生物を処理するものである。始めに、任意に設定した始点から処理水域の全域を走査した後に始点に戻る処理経路Ｌを設定する。そして、処理船をこのように設定した処理経路に沿って走行させる。これにより、このような処理を繰り返して行う場合に、どの場所も同じ処理時間ピッチで処理されるので、場所による不均一がなく、水中生物の増殖を効率的に防止することができる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の処理水域において処理船を走行させながら、該処理船に搭載した処理装置を作動させて水中の生物を処理する水中生物の処理方法において、
任意に設定した始点から前記処理水域の全域を走査した後に前記始点に戻る処理経路を設定し、前記処理船を該処理経路に沿って走行させることを特徴とする水中生物の処理方法。
【請求項２】
前記処理経路は、互いに交差する点以外は実質的に重複しないことを特徴とする請求項１に記載の水中生物の処理方法。
【請求項３】
複数の前記処理船が同時に前記処理経路に沿って互いに間隔を空けて走行することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の水中生物の処理方法。
【請求項４】
前記処理装置は、水中に電気的パルスを印加するものであることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の水中生物の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば湖沼や貯水池等において発生するアオコと呼ばれる藻類の大増殖を防止するために用いられる水中生物の処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
水中の殺菌方法として、被処理水中に浸漬させた電極間に被処理水の絶縁破壊電圧未満の電圧を印加する電界処理法が知られているが、さらに電圧を上昇させて水の絶縁破壊電圧以上の電圧を印加すると、電極間で放電を起こす。この放電に伴って紫外線や衝撃波等が発生することが知られており、これらは水中での各種の処理に利用することができる。
【０００３】
例えば、特許文献１には、水中でのパルス放電を用いて、取水口や船舶の船底等の水中の各種設備に付着する貝類・藻類などの水中に生息する生物の付着を防止する技術が開示されている。この技術では、設備の水中生物の付着位置に、一対の放電用電極を対向して設置し、放電による処理効率を向上させるようにしている。
【０００４】
ところで、近年、富栄養化等の原因によって、各地の湖沼、貯水池、あるいは貯水槽等において、アオコと呼ばれる藍藻プランクトンの大量発生が起こり、悪臭等の水辺の環境問題や、また、有毒物質の生成等の問題を引き起こしている。このようなアオコの発生の抑制や除去の方法として、上記の水中パルス放電は、薬品による除去よりも費用が安い、二次汚染の危険が少ない、等の利点が有ると考えられる。
【０００５】
しかしながら、上記従来の技術のような、電極を局所的に配置する構成では、アオコのような広い領域に発生する水中生物を処理することが難しい。そこで、このような処理装置を船体に搭載し、発生している領域や発生が予測される領域において船体を移動しつつ処理することが考えられる。この場合、図９に示すように、２つの点Ｐ１，Ｐ２間において所定の幅ずつずらせた平行線からなる走査線Ｌ０を設定し、これに沿って船体Ｖを走行させることで全被処理領域をカバーする。１回の走査が終わったら、この走査線Ｌ０に沿って船体を逆行させて、処理を繰り返し行う。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−８１１１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のような従来の方法では、水域に処理装置の処理幅ずつずらせて設定した１本の処理経路上を往復するので、特に、点P1、P2の近傍では、ある処理から次の処理までの時間（以下、「処理時間ピッチ」と言う。）が不規則になり、この処理時間ピッチが藻類の増殖周期よりも長い場合には、その間に藻類が増殖してしまう可能性がある。
【０００８】
本発明は、前記事情に鑑みて為されたもので、処理船を用いてアオコのような水中に生息する生物を処理する場合に、水域の全体を均等に処理して、増殖を効率良く防止することができるような水中生物の処理方法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】
【０００９】
請求項１に記載の水中生物の処理方法は、所定の処理水域において処理船を走行させながら、該処理船に搭載した処理装置を作動させて水中の生物を処理する水中生物の処理方法において、任意に設定した始点から前記処理水域の全域を走査した後に前記始点に戻る処理経路を設定し、前記処理船を該処理経路に沿って走行させることを特徴とする。
【００１０】
処理船を該処理経路に沿って走行させることで、このような処理を繰り返して行う場合に、どの場所も同じ処理時間ピッチで処理されるので、場所による不均一がなく、水中生物の増殖を効率的に防止することができる。また、同じ場所を重複して処理することが少なくなり、処理効率が向上する。
【００１１】
請求項２に記載の水中生物の処理方法は、請求項１に記載の発明において、前記処理経路は、互いに交差する点以外は実質的に重複しないことを特徴とする。
【００１２】
請求項３に記載の水中生物の処理方法は、請求項１または請求項２に記載の発明において、複数の前記処理船が同時に前記処理経路に沿って互いに間隔を空けて走行することを特徴とする。この間隔は走行時間が等しくなるように設定するのが好ましい。これにより、複数の処理船を用いて効率的かつ均一な処理が行われる。
【００１３】
請求項４に記載の水中生物の処理方法は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の発明において、前記処理装置は、水中に電気的パルスを印加するものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１ないし請求項４に記載の水中生物の処理方法によれば、湖沼等の水域において、アオコのような水中生物の増殖を効率良く防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態の水中生物の処理方法を説明する。
図１ないし図５はこの発明の方法に用いる処理船を示すものである。図１に示すように、この処理船は、自走可能な双胴船１０と、双胴船１０の船体からワイヤ１２で吊持された放電処理器１４と、ワイヤ１２を巻き上げまたは送り出すことによって放電処理器１４を昇降させるウインチ１６を備えている。この双胴船１０は、２つの胴１８を前後２つのブリッジ２０で連結することによって構成され、左右の胴１８にそれぞれ設けられたウインチ１６によって、筒状の放電処理器１４を、軸線が進行方向に直交するように支持している。双胴船１０は、前後対称であり、前後２つのプロペラ６６ａ，６６ｂを切り換えて使用することで、いずれの方向にも進行可能である。双胴船１０には、推進装置、操舵装置、放電処理器１４への給電装置３４、乗員室、及び積載空間を覆う屋根等の設備が必要に応じて設けられているが、この図においては省略している。
【００１６】
放電処理器１４は、図２（ａ）に示すように、この実施の形態では、金属線を網状かつ筒状に構成した接地側電極２２と、その中心軸に沿って配置された高圧側電極２４とからなる放電ユニット１５を複数横方向に連ねて構成されている。接地側電極２２を網状に構成することで、走行抵抗を軽減しつつ、魚類を含む異物の進入を阻止することができ、また、処理されて浮力を失ったアオコ等の藻類が沈降する時に邪魔にならない。接地側電極２２は、軸線に沿って設けた補強部材２６により補強され、補強部材２６を介してワイヤ１２に取り付けられている。高圧側電極２４は補強部材２６から中心に延びる２本の絶縁性の支持体２８の先端に掛け渡され、支持体２８を挿通する高圧ケーブルを介して給電されている。
【００１７】
隔壁３０は、補強のために設けているが、設けなくてもよい。また、高圧側電極２４を放電処理器１４の全長にわたって共通のものを用いてもよい。また、図２（ｂ）に示すように、高圧側電極２４Ａをコイル状としてもよい。これにより、電界を局所的に高めて効率よくストリーマ放電処理を行うことができる。
この実施の形態では、各放電ユニット１５は、同時に放電しても、時間差を設けて順番にあるいは交互に放電してもよい。特に、電源装置の能力が小さい場合には、交互に放電することにより電力をより集中させることができる。筒状の接地側電極２２の長さＷがほぼこの装置の処理幅となる。
【００１８】
図２（ｃ）〜（ｅ）は、高圧側電極２４Ｂを線状でなく点状に分散させて形成したもの（以下、「点状電極」と言う。）である。個々の点状電極２４Ｂは、絶縁体からなる支持体２８の先端において露出している。これらはいずれも、左右に２つの点状電極２４Ｂを配置したもので、支持体２８の向きを変えたものである。図２（ｅ）のように支持体２８を水平にすることで、走行時の流体抵抗を軽減することができる。
【００１９】
これらの点状電極２４Ｂにおいては、その周囲を覆う接地側電極２２との間にほぼ球状の等電位面が形成され、線状電極に比べて同じ電力でより高い強度の電界を発生するため、効率よく放電を起こすことができる。なお、ストリーマ放電や電界処理おいては、電極を均等に配置することにより均一な放電または電界が発生することが知られているが、低い密度のプラズマを広い領域に発生させたい場合には、接地側電極２２を比較的遠方に配置するのがよい。遠方に配置することで、広い領域にプラズマを発生できるだけでなく、アーク放電の防止にもなる。図２（ｃ）のように接地側電極に導通する隔壁３２を設けることで、さらに放電を均等化することができる。
【００２０】
図３は、給電装置３４を示す回路図であり、バッテリー等の電源３６、充電用スイッチ３８ａ、トランス４０、充電用コンデンサ４２、電圧計４４を有している。コンデンサ４２の高圧側端子は、トリガスイッチ３８ｂに接続されている。トランス４０の２次側出力は、放電処理容器に接続されており、処理に必要な高電圧パルスを発生する。また、給電装置３４には、パルス回路に制御信号を送るパソコン等の制御部４８が設けられている。
【００２１】
給電装置３４において、充電用スイッチ３８ａがオンになると、コンデンサ４２に電圧が印加されてコンデンサ４２が充電される。充電後にスイッチ３８ａはオフとなり、トリガスイッチ３８ｂをオンにすることで、トランス４０に電圧が印加され、トランスの２次側放電処理容器で放電が起こる。放電容器内の電極では、電圧印加直後からストリーマ放電が始まり、電極間をストリーマが進展する。ストリーマが対向する電極に到達した場合にはアーク放電へと移行する。パルス電圧の時間パルス幅が短い場合、またはコンデンサに蓄積されたエネルギーが少ない場合にはアーク放電へは移行せず、ストリーマ放電のみとなる。
【００２２】
アーク放電を発生させず、ストリーマ放電のみが必要な場合にはコンデンサ部の回路をＰＦＮ(Pulse forming network)にしてもよい。また用いられるスイッチにはリレーやギャップ式を用いてもよいが、接点の消耗を避けるためにＧＴＯサイリスタやＩＧＢＴ、Ｓｉサイリスタなどでもよく、回路内には可飽和インダクタを利用してもよい。好適な放電条件は、パルス電圧が100V〜500kV、好ましくは1kV〜200kV、電極間隔が0.1mm〜1m、好ましくは1mm〜30cm、パルス幅が1nS〜100mS、好ましくは100nS〜100μS、放電の繰り返し速度が0.001Hz〜100kHz、好ましくは0.1Hz〜1kHzである。
【００２３】
ウインチ１６は、ワイヤ１２を巻き掛けるリール５０やドラムと、これを回転駆動するモータ５２及び付随する減速機等を有する周知のものである。これには、リール５０の回転量からワイヤ１２の送り出し量を検知するセンサ（図示略）が設けられている。モータ５２の駆動制御を行う制御部（図示略）には、昇降の際の電流を検知してモータ５２のトルクを検知する負荷センサ（図示略）が設けられている。これらのセンサは周知であり、詳しい説明は省く。
【００２４】
図４（ａ）には、この実施の形態の推進装置と給電設備が示されている。この装置は、多種の電源を採用することが可能なハイブリッドタイプである。すなわち、複数種の発電機（この例では、ソーラーパネル６８とエンジン式発電機７０）を有し、充電可能なバッテリー７２を備えており、装置の稼動はバッテリー７２及び／又は発電機６８，７０によって行う。例えば、バッテリー７２を主体とし、その容量が不足している時は発電機６８，７０を併用する。日照時はソーラーパネル６８で、夜間などの船が運転しないときは系統電力の供給できる所（港や取水設備の近く）のＡＣ電源で、またはエンジン式発電機７０により、適宜にバッテリー７２を充電する。給電設備には、パワーコントロールユニット７４が設けられており、発電機や外部電源から推進モータ５２用インバータに制御した電力を供給するとともに、バッテリー７２への充電を制御する。
【００２５】
発電機としては、上述したソーラーパネル（太陽電池）６８やディーゼルやガソリンを燃料とするエンジン式発電機７０の他に、水車（船が係留されている時などに作用する。）、風車（湖上は水の蒸発による大気対流が激しく、しかも風の防ぎとなる障害物が少ないので、有効である。）、熱電素子（太陽電池と同様に夏場に有効であり、取り付け位置も太陽電池と同じである。）、燃料電池（水素の供給は水域に設けたステーションにおいてポンプ方式で行うか、カートリッジ式で行う。）等が挙げられる。太陽電池（ソーラーパネル）は、アオコが太陽光の多い夏に発生し、処理作業も日中に行うことが多いために特に有効である。ソーラーパネル６８は、屋根を始め船体の適宜の露出箇所に設置することができるし、別の船体に設置して牽引して用いたり、所定箇所に係留して充電用に用いても良い。
【００２６】
この実施の形態では、水上を走行する船体として、双胴船１０を用いている。双胴船１０は、２つの胴１８の間に空間を形成することができるので、この実施の形態のように放電処理器１４を吊持するのに好適である。そして２つの胴１８の間隔を変えたものを用いることにより、放電処理器１４の大きさに合わせて空間幅を広くすることができる。双胴船１０は、一般に、バランスがよく安定しており、転覆しにくい。本体は組立・解体が容易であり、少ないスペースで設置や撤去ができる。可搬性に優れており、船底へタイヤを取りつけることによって陸上での利用が容易である等の利点を有する。この実施の形態では双胴船１０は自走式であるが、曳き船により曳航する形式でもよい。放電処理器１４の吊持は、放電処理器１４が双胴船１０の中心（重心）に来るようにするのが好ましい。
【００２７】
図４（ｂ）には、走行の安全性を確保するためのセンサ手段を例示している。船体の角部や端部に障害物センサ７８を設けて、障害物に接近した時に警報を発するようにしておく。また、高い位置等にＴＶカメラ８０を設置しておき、広い視野を確保するようにする。船体の位置を確認するために、人工衛星等を用いた位置特定手段（ＧＰＳ）を用いるようにしてもよい。水中に向けて音波を発信して障害や水深を測定するソナー８２を用いるようにしてもよい。これは、音波を前方に向けて水中の障害物を探索したり、垂直に向けて水深を測定し、放電処理器１４の最大沈降深さを知るために使用することができ、さらには放電処理器１４の位置を確認するために用いることもできる。このような各種のセンサ手段と、遠隔操作手段を用いることによって、人が乗船せずに外部（例えば、水域全体を見渡せる岸辺）から遠隔操作することもできる。
【００２８】
ウインチ１６の近傍には、図５に示すように、ウインチ１６のワイヤ１２の傾きを検知する傾きセンサ５４が設けられている。これは、２本の水平な接触子５６を有する回転子５８と、回転子５８を回転自在に支持する本体部６０を有している。本体部６０には、回転子５８の回転量を測定する機構が設けられている。この機構には、回転子５８の変位を光学的に測定する手段や、バネの変形による応力を測定する手段等が用いられている。また、本体部６０の中には、回転子５８を前後のいずれかの方向に付勢するバネ等の付勢部材が設けられ、いずれか一方の水平棒がワイヤ１２に押し当てられて、回転子５８がワイヤ１２に追随するようになっている。
【００２９】
このように構成された傾きセンサ５４で求められた回転子５８の傾斜角度からワイヤ１２の傾きを幾何学的に算出することができる。測定された傾斜角度は、放電処理器１４の水深をワイヤの繰り出し量から算出する際に、傾斜に伴う補正のために用いられる。また、この傾斜角度から、放電処理器１４あるいはワイヤ１２が水中の障害物に引っ掛かったこと（以下、「根掛かり」と言う。）を検知することができる。これは、例えば、航行速度を変えていないのに傾斜角度が急に変化した場合や、角度自体が異常値となった場合、左右の傾斜が異なる値になった場合等に、そのように判断される。この場合は、警報を発して航行速度を落とす、あるいは、ウインチ１６のブレーキを解除してワイヤ１２の切断を防止するようにする等の対策を採る。所定のタイミングで放電を止めることも必要となる。
【００３０】
このように構成した処理船を用いて、アオコ等の処理を行う方法を、図６ないし図８を用いて説明する。まず、処理する水域を確定する。事前の情報等によって一部の水域のみを処理水域とする場合もある。次に、処理水域Ｓ内において、船体が進行する経路となる処理経路Ｌを、以下のようにして設定する。
（１）同じ点に戻る１サイクルの間に、船体の走行に伴って放電処理器１４が描く軌跡によって処理水域Ｓの全域が覆われる。処理水域Ｓの全域を処理することが必要だからである。
（２）１サイクルの間に、同じ線上を重複して走行しない、いわゆる「一筆書き」の線とする。これによって重複処理による無駄を排除して、最小の走行経路で全域を処理することができるとともに、どの点も同じサイクルで処理が繰り返されるので、全域を同じ処理時間ピッチで処理することができる。
（３）可能な限り、航行しやすい、分かりやすい経路とする。人間の運転で走行する場合、シンプルであって、地形や目標物の認識によって、あるいはコンパス等を用いて容易に航行しやすい、船体の能力に無理が無い経路とする。直線を多く用いることが妥当である。
（４）方向転換をできるだけ少なくする。運転の容易性と船体の駆動エネルギーを軽減するためである。
（５）「一筆書き」の線において交点は有っても良いが、少ない方が良い。重複処理による無駄を最小限にするためである。
（６）複数の処理船を用いることができる場合には、これらを処理経路Ｌ上に均等に配置する。
【００３１】
図６（ａ）に示す例は、所定の方向に平行な走査線を処理幅間隔で順次配置した形状であり、両岸間を往復するシンプルな運転方法である点は従来と同じである。しかしながら、往路と復路が交互に配置されて、「一筆書き」を形成している点で異なっている。人間によるマニュアル運転の場合には、岸の近くに移動幅（処理幅Ｗの約２倍）のピッチの目安となる標識を設けておくと良い。
【００３２】
図６（ｂ）に示す例は、処理経路Ｌが、平行な走査線部Ｌ１と、一方の岸に沿った戻り経路Ｌ２とからなっているものである。このパターンでは、基本的に処理経路Ｌ中の交点を排除することができる。この実施の形態では、処理船１０を２隻使用している。図９に示す従来の経路で複数の処理船を用いる場合には、干渉を避けるために領域を分割して分担する必要が有ったが、この発明においては、時間差を設けて、すなわち、適当な間隔をおいてやれば、同じ処理経路Ｌを走行させることができる。この場合、処理時間ピッチを等しくするために、処理経路Ｌを１周する時間の半分だけ時間差を設けるとよい。また、図６（ｃ）に示す例は、戻り経路Ｌ２が処理水域Ｓの中央を通るようにしたものである。この実施の形態では、走査線部Ｌ１と戻り経路Ｌ２が交差しているので、処理経路Ｌが全体として図６（ｂ）の場合よりも長くなるが、走査線部Ｌ１での運転は容易となる。
【００３３】
図７（ａ）では、全域を２つに区分して、それぞれの領域において往復するように処理経路Ｌを形成している。例えば、太陽電池を電源として用いる場合で、同じ湖沼中において日照の時間帯が異なる領域が有る場合等に採用する。
図７（ｂ）では、湖沼の一部分のみを処理する場合を示している。
図７（ｃ）では、双胴船１０が前後対称でいずれを舳先にしても走行可能である点を利用して、船体の向きを変えずに進行方向を変える例を示している。Ｕターンの際には、稼動させるプロペラ６６ａ，６６ｂを切り換える。
【００３４】
以上の実施の形態では、基本的に処理経路を直線的に構成した。これは、ある距離を一定方向に進めばよいので、その間は自動走行等がし易いが、折り返しでＵターンをしなければならない。一方、図８に示すような曲線的な処理経路Ｌでは、定常的に操舵する必要があるが、大きな方向転換をしないで済むという利点が有る。特に、処理水域Ｓが曲線形状であれば、図８（ａ）に示すように、岸をガイドとして走行することで処理経路に沿って走行できる。この例では、縁部の始点から処理水域を岸に沿って周回しつつ、順次内側に移動し、中心部に達したところで、径方向に始点に戻るように、全体として渦巻状の処理経路Ｌを構成している。図８（ｂ）では、全域をいくつかの領域に区分して、それぞれの領域において周回するように処理経路Ｌを形成している。また、図８（ｃ）では、領域によって経路のパターンを変える場合を示している。
【００３５】
以上、この発明を実施の形態に基づいて説明したが、この発明はこれらの実施の形態の説明によって限定されるものではなく、処理装置の構成、走行手段の構成、走行パターン等は適宜のものが採用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】この発明の実施の形態に用いる処理船の全体構成を示す斜視図である。
【図２】放電処理器の構成を示す断面斜視図である。
【図３】処理装置の給電装置の要部であるパルス回路を示す図である。
【図４】（ａ）この実施の形態の処理装置の推進装置と給電設備を示す図、（ｂ）船体の走行に用いるセンサ手段を示す図である。
【図５】放電処理器を吊持するワイヤの傾斜センサを示す斜視図である。
【図６】（ａ）ないし（ｃ）は、この発明の実施の形態の方法において、船体が所定の水域を走行する場合のパターンを示す図である。
【図７】（ａ）〜（ｃ）は、この発明の他の実施の形態の方法において、船体が所定の水域を走行する場合の他のパターンを示す図である。
【図８】（ａ）〜（ｃ）は、この発明の他の実施の形態の方法において、船体が所定の水域を走行する場合のさらに他のパターンを示す図である。
【図９】従来の方法において、船体が所定の水域を走行する場合のパターンを示す図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０  双胴船（処理船）
１４  放電処理器（処理装置）
２２  接地側電極
２４  高圧側電極
３４  給電装置
Ｌ，Ｌ１〜Ｌ４  処理経路
Ｓ  水域
【図１】
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【図２】
2006214098.tif 000004
【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】
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【図８】
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【図９】
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