(57)【要約】【課題】  所定濃度の酸素ガスを発生させる酸素ガス発生装置と、酸素ガス発生装置から供給される酸素ガスを超微細気泡として水平方向に噴射する複数のエアレータを有するエアレータユニットとを具備する底泥改善・浄化装置において、エアレータユニットの強制昇降機能と水位変動に拘わらずエアレータユニットを水中の所定位置に固定する機能とを兼ね合わせる。【解決手段】  エアレータユニット１０を水底に配された固定ウエイト７に連結すると共に水面に係留された係留部材９に回転自在に設けられる巻取装置５０に第１の連結ワイヤ１１を介して連結し、水中に吊り下げられた浮上用ウエイト１３を巻取装置５０に第２の連結ワイヤ１２を介して連結し、巻取装置５０を係留部材９に設けられた巻上装置７０とクラッチ機構６０を介して連結する。【選択図】        図１
2006326529.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定濃度の酸素ガスを発生させる酸素ガス発生装置と、水中に配置されて前記酸素ガス発生装置から供給される酸素ガスを超微細気泡として水平方向に噴射する複数のエアレータを有するエアレータユニットとを具備する底泥改善・浄化装置において、
前記エアレータユニットを水底に配された固定ウエイトに連結すると共に水面に係留された係留部材に設けられる回転自在の巻取装置に第１の連結ワイヤを介して連結し、水中に吊り下げられた浮上用ウエイトを前記巻取装置に第２の連結ワイヤを介して連結し、前記巻取装置によって一方の連結ワイヤを巻き取りながら他方の連結ワイヤを引き出し可能とし、前記巻取装置を前記係留部材に設けられた巻上装置とクラッチ機構を介して連結するようにしたことを特徴とする底泥改善・浄化装置。
【請求項２】
前記巻取装置は、前記エアレータユニットに一端側が連結されると共に前記係留部材に固定された滑車を介して折り返される第１の連結ワイヤの他端側に連結された回転自在の第１のドラムと、この第１のドラムと一体に回転し、前記浮上用ウエイトに一端側が連結されると共に前記係留部材に固定された滑車を介して折り返される第２の連結ワイヤの他端側に連結された第２のドラムとにより構成されることを特徴とする請求項１記載の底泥改善・浄化装置。
【請求項３】
前記巻上装置は、回転動力を発生させる回転駆動手段と、前記クラッチ機構を介して前記巻取装置の回転軸に連結可能な減速機構とを有し、回転駆動手段から伝達される回転動力を前記減速機構を介して伝達するようにしたことを特徴とする請求項１又は２記載の底泥改善・浄化装置。
【請求項４】
前記巻上装置は、前記回転駆動手段と前記減速機構との間にセルフロックブレーキ機構を介在させるようにしたことを特徴とする請求項３記載の底泥改善・浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超微細気泡（マイクロバブル）を利用して、例えば、ダム貯水池等に堆積した底泥層を改善・浄化し、もって水質を改善・浄化する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
水温成層を破壊することなく底泥層に酸素を効率的に供給して溶存酸素を向上させるためには、所定深度の水底に堆積した底泥の表層上に酸素を含む気体からなる超微細気泡の層を形成し、この超微細気泡の層から底泥に酸素を供給することが望ましい。このため、本出願人は、所定濃度の酸素ガスを発生させる酸素ガス発生装置と、水底に堆積された底泥の表層近傍の所定深度に配置されて前記酸素ガス発生装置から供給された酸素ガスを超微細気泡として水平方向に噴射する複数のエアレータを有するエアレータユニットとを具備する底泥改善・浄化装置について先に出願している（特許文献１参照）。
【０００３】
この先の出願においては、底泥改善・浄化装置として、水面に係留される係留部材に設けられた巻取装置等の昇降手段に連結ワイヤを介してエアレータユニットを昇降可能に連結する構成（同文献図１参照：以下、第１従来装置という。）、また、図４に示されるように、エアレータユニットＡを水底に配された固定ウエイトＢに連結し、また、昇降手段の代わりに、係留部材Ｃに固定された滑車Ｄを介して折り返される連結ワイヤＥの一端側をエアレータユニットＡに連結すると共に連結ワイヤーＥの他端側を水中に吊り下げられた浮上用ウエイトＦに連結し、この浮上用ウエイトＦによってエアレータユニットＡを水中の所定位置に配置する構成（同文献図３参照：以下、第２従来装置という。）等が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２９０８９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、水位変動に追従してエアレータユニットを水中の所定位置に配置する第２従来装置においては、エアレータユニットを保守点検等のために引き上げようとすると、別途、第１従来装置のような連結ワイヤを巻上げる昇降装置が必要となるが、このような昇降装置は、エアレータユニットに連結ワイヤを介して常時連結され、強制的にエアレータユニットを昇降させる装置であるため、このような昇降装置が設けられると、連結ワイヤの自由な動きが阻害され、水位変動に追従してエアレータユニットを水中の所定位置に保持するという第２従来技術の機能が阻害されることになる。
【０００６】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、エアレータユニットの強制昇降機能と水位変動に拘わらずエアレータユニットを水中の所定位置に固定する機能とを兼ね備えることが可能な底泥改善・浄化装置を提供することを主たる課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を達成するために、この発明に係る底泥改善・浄化装置は、所定濃度の酸素ガスを発生させる酸素ガス発生装置と、水中に配置されて前記酸素ガス発生装置から供給される酸素ガスを超微細気泡として水平方向に噴射する複数のエアレータを有するエアレータユニットとを具備する構成において、前記エアレータユニットを水底に配された固定ウエイトに連結すると共に水面に係留された係留部材に回転自在に設けられる巻取装置に第１の連結ワイヤを介して連結し、水中に吊り下げられた浮上用ウエイトを前記巻取装置に第２の連結ワイヤを介して連結し、前記巻取装置によって一方の連結ワイヤを巻き取りながら他方の連結ワイヤを引き出し可能とし、前記巻取装置を前記係留部材に設けられた巻
上装置とクラッチ機構を介して連結するようにしたことを特徴としている（請求項１）。
【０００８】
したがって、クラッチ機構をオンにして巻取装置と巻上装置との連結状態を形成すれば、巻取装置の動きは巻上装置により拘束されるので、巻上装置を駆動させることで巻取装置を回転させることが可能となり、第１の連結ワイヤを巻取装置によって巻き取り、エアレータユニットを強制的に引き上げることが可能となる。また、クラッチ機構をオフにして巻取装置と巻上装置との連結状態を解除すれば、巻取装置の動きは巻上装置に拘束されることがないので、水位変動に応じて一方の連結ワイヤを巻き取り、他方の連結ワイヤを引き出すように巻取装置が回転することになり、エアレータユニットを浮上用ウエイトにより水底から一定の高さに保持することが可能となる。
【０００９】
上述の構成において、巻取装置は、エアレータユニットに一端側が連結されると共に係留部材に固定された滑車を介して折り返される第１の連結ワイヤの他端側に連結された回転自在の第１のドラムと、この第１のドラムと一体に回転し、浮上用ウエイトに一端側が連結されると共に係留部材に固定された滑車を介して折り返される第２の連結ワイヤの他端側に連結された第２のドラムとにより構成するようにしてもよい（請求項２）。
【００１０】
このような構成においては、第１の連結ワイヤを巻き取り、引き出し用のドラムと、第２の連結ワイヤを巻き取り、引き出し用のドラムとが別々に形成されているので、それぞれの連結ワイヤが絡まる不都合がなくなる。
【００１１】
また、上述の構成においては、巻上装置を、回転動力を発生させる回転駆動手段と、前記クラッチ機構を介して前記巻取装置の回転軸に連結可能な減速機構とを有し、回転駆動手段から伝達される回転動力を前記減速機構を介して伝達する構成にするとよい（請求項３）。
【００１２】
このような構成においては、回転駆動手段からの回転動力が減速機構を介して巻取装置に伝達されるので、エアレータユニットを所望の速度で昇降させることが可能となる。
【００１３】
さらに、巻上装置の回転駆動手段と減速機構との間にセルフロックブレーキ機構を介在させるようにしてもよい（請求項４）。セルフロックブレーキ機構としては、ネジブレーキやウォームブレーキ等のブレーキ機構を用いるとよい。このような構成においては、特に回転駆動手段が操作ハンドル等の手動による駆動機構で構成される場合でも、ハンドルの回転を止めればセルフロックブレーキによりその位置でセルフロックされるので、安全性を確保することが可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
以上述べたように、請求項１に係る発明によれば、エアレータユニットを水底に配された固定ウエイトに連結すると共に水面に係留された係留部材に回転自在に設けられる巻取装置に第１の連結ワイヤを介して連結し、水中に吊り下げられた浮上用ウエイトを巻取装置に第２の連結ワイヤを介して連結し、巻取装置を係留部材に設けられた巻上装置とクラッチ機構を介して連結するようにしたので、クラッチ機構のオンオフにより、巻取装置と巻上装置との連結状態を形成・解除できるので、エアレータユニットの強制昇降機能とエアレータユニットを水位変動に拘わらず水中の所定位置に固定する機能とを兼ね備えることが可能となる。
【００１５】
請求項２に係る発明によれば、巻取装置を、エアレータユニットに連結された第１の連結ワイヤが連結される回転自在の第１のドラムと、この第１のドラムと一体に回転し、浮上用ウエイトに連結された第２の連結ワイヤが連結される第２のドラムとにより構成するようにしたので、それぞれの連結ワイヤが絡まる不都合がなくなり、第１の連結ワイヤと第２の連結ワイヤのスムーズな連動を確保することが可能となる。
【００１６】
請求項３に係る発明によれば、巻上装置を、回転動力を発生させる回転駆動手段と、クラッチ機構を介して巻取装置の回転軸に連結可能な減速機構とを有し、回転駆動手段から伝達される回転動力を減速機構を介して伝達するようにしたので、エアレータユニットを所望の速度で昇降させることが可能となる。
【００１７】
請求項４に係る発明によれば、巻上装置の回転駆動手段と減速機構との間にセルフロックブレーキ機構を介在させるようにしたので、回転駆動手段が操作ハンドル等の手動による駆動機構で構成される場合においても、セルフロック機能を持たせることが可能となり、安全性を確保することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、この発明の最良の実施形態を添付図面を参照しながら説明する。
【００１９】
図１において、底泥改善・浄化装置は、超微細気泡を発生させる複数のエアレータ１を備えたエアレータユニット１０と、各エアレータ１に所定濃度の酸素を供給する酸素ガス発生装置２０とを有して構成されている。
【００２０】
エアレータユニット１０は、底層水を吸引して加圧する加圧ポンプ２と、この加圧ポンプ２で加圧された圧力水が供給される圧力水配管３と、酸素ガス発生装置２０から送気チューブ４を介して供給された酸素が流入するエアヘッダ５と、エアヘッダ５に供給された酸素が送気配管６を介して流入する複数のエアレータ１とを具備している。
【００２１】
圧力水配管３は、エアレータユニット１０のフレームとして機能しており、この圧力水配管３には、加圧ポンプ２及びエアヘッダ５が固定されると共に、１０基〜数十基、本実施例においては、２０基のエアレータ１が所定の間隔で固定されている。尚、加圧ポンプ２は、陸上に設置された電源３５から電力が供給されて駆動するようになっている。
【００２２】
また、本実施形態においては、酸素発生器２０とエアヘッダ５との間に酸素を冷却するための冷却装置４０が設置されており、酸素発生器２０から供給された酸素は、この冷却装置４０によってエアレータユニット１０が設置される水深の水温程度の温度に冷却される。したがって、冷却装置４０で冷却された酸素は、送気チューブ４、エアヘッダ５、送気配管６を介して各エアレータ１に供給される。
【００２３】
酸素発生器２０は、所定濃度の酸素ガスを生成するもので、本実施形態においては、コンプレッサ３０から供給された空気中の窒素を分離除去することで濃度が９５％以上の酸素ガスを生成し、この酸素ガスを送気チューブ４を介してエアレータユニット１０に送気するようにしている。
【００２４】
各エアレータ１は、送気配管６を介して供給された酸素を直径２０μｍ以下の超微細気泡に形成すると共にこの超微細気泡を含む水を水平方向に噴射するもので、各エアレータ１は、加圧ポンプ２の駆動によって圧力水配管３に吸入された圧力水を流入し、この圧力水の流れによって発生する負圧により送気配管６から酸素を導入し、圧力水と酸素とによって気液二層の旋回流を発生させ、この旋回流の中心軸付近に生じるせん断力により気体（酸素）を微粒化して超微細気泡を含む気液混相流を生成するようにしている。
【００２５】
尚、エアレータユニット１０の設置深度が深い場合には、圧力水の流れによって発生する負圧のみでは酸素を十分に吸引することができなくなるので、送気チューブ４の途中に図示しないコンプレッサを設け、このコンプレッサにより酸素を強制送気するようにしてもよい。また、エアレータ１の構造は、所定径の超微細気泡を発生させる構成であれば、上述した構成に限定されるものではない。
【００２６】
上述したエアレータユニット１０は、図２にも示されるように、水底に配された固定ウエイト７に固定ワイヤ８を介して連結され、また、水面上の浮かべられて岸に係留された筏等の係留部材９に固定された回転自在の巻取装置５０に第１の連結ワイヤ１１を介して昇降可能に連結されている。また、この巻取装置５０には、第２の連結ワイヤ１２を介して浮上用ウエイト１３が昇降可能に連結されている。第１の連結ワイヤ１１と第２の連結ワイヤ１２とは、巻取装置５０に一方の連結ワイヤが巻き取られると、巻上装置５０から他方の連結ワイヤが引き出されるようになっており、したがって、エアレータユニット１０と浮上用ウエイト１３とは、巻取り装置５０に巻き取り・引き出し可能な第１及び第２の連結ワイヤ１１，１２を介して連動可能に連結されている。そして、この巻取装置５０
は、係留部材９に固定されたクラッチ機構６０を介して巻上装置７０に連結されている。
【００２７】
ここで、浮上用ウエイト１３は、エアレータユニット１０が浮上する程度の張力が生じる重量を有しており、また、固定ウエイト７とエアレータユニット１０の合計重量は、浮上用ウエイト１３よりも重い重量に設定されている。このため、第１及び第２の連結ワイヤ１１，１２によってエアレータユニット１０と浮上用ウエイト１３とが水中に吊り下げられると、エアレータユニット１０は、浮上用ウエイト１３が沈むことによって浮上するが、固定ワイヤ８が伸びきった時点で停止するようになり、水面位置が変化しても水底から一定の高さに保持されるようになる。
【００２８】
巻取装置５０は、具体的には、図３にも示されるように、エアレータユニット１０に一端側が連結されると共に係留部材９に固定された滑車１４，１５を介して折り返される第１の連結ワイヤ１１の他端側に連結された回転自在の第１のドラム５１と、この第１のドラム５１と一体に回転し、浮上用ウエイト１３に一端側が連結されると共に係留部材９に固定された滑車１６，１７を介して折り返される第２の連結ワイヤ１２の他端側に連結された第２のドラム５２とにより構成されている。第１のドラム５１と第２のドラム５２は、別々の回転軸を有するドラムで構成してもよいが、本実施例においては、回転軸を共通にする２連ドラムで構成されている。
【００２９】
クラッチ機構６０は、各種構成が考えられるが、本実施例においては、操作レバー６１を手動で起立または傾倒させることで機械的に咬み合い状態を形成または解除できる咬合式クラッチによって構成され、操作レバー６１を起立させることにより咬み合い状態を形成して巻上装置７０と巻取装置５０とを連結させ、操作レバー６１を傾倒させることにより咬み合い状態を解除して巻上装置７０と巻取装置５０とを離脱するように構成されている。
【００３０】
また、巻上装置７０は、回転動力を発生させる回転駆動手段７１と、クラッチ機構６０を介して巻取装置５０の回転軸に連結可能な減速機構７２と、回転駆動手段７１と減速機構７２との間に介在されるネジブレーキやウォームブレーキなどで構成されたセルフロックブレーキ機構７３とによって構成され、回転駆動手段７１から伝達される回転動力をセルフロックブレーキ機構７３、及び、減速機構７２を介して伝達するようにしている。
【００３１】
回転駆動手段７１は、回転動力を発生させるもので、電動モータ等を利用して自動で回転動力を生成するものであっても、手動で回転動力を生成するものであってもよく、本実施形態においては、セルフロックプレーキ機構７３に回転操作可能に組み付けられた手動の操作ハンドル７１ａで構成されている。
【００３２】
上述の構成において、クラッチ機構６０の操作レバー６１を起立させて（クラッチ機構６０をオンにして）減速器７２と巻取装置５０との連結状態を形成すると（巻上装置７０と巻取装置５０との連結状態を形成すると）、巻取装置５０は巻上装置７０によって回転されるように連結されるので、巻取装置５０の動きは巻上装置７０に拘束されることになり、操作ハンドル７１ａを回すことでエアレータユニット１０を固定ウエイト７と共に昇降させることが可能となる。このため、エアレータユニット１０を保守点検等のために引き上げることが可能となる。
【００３３】
これに対して、クラッチ機構６０の操作レバー６１を傾倒させて（クラッチ機構６０をオフにして）減速器７２と巻取装置５０との連結状態を解除すると（巻上装置７０と巻取装置５０との連結状態を解除すると）、巻取装置５０の動きは巻上装置７０に拘束されなくなるので、巻取装置５０は水位位置の変動に応じて回転可能となり、エアレータユニット１０を水底から常に一定の高さに配置させることが可能となる。
【００３４】
即ち、水面位置が低下すると、係留部材９が低下するので、第２の連結ワイヤ１２が第２のドラム５２から引き出されて浮上用ウエイト１３が降下すると共に、エアレータユニット１０を浮上させる張力が保たれるように第１の連結ワイヤ１１が第１のドラム５１に巻き取られてエアレータユニット１０の水底からの位置が一定に保たれる。また、水面位置が上昇すると、係留部材９が上昇するので、固定ウエイト７の重量により、第１の連結ワイヤ１１が第１のドラム５１から引き出されると共に、エアレータユニット１０を浮上させる張力が保持されるように第２の連結ワイヤ１２が第２のドラム５２に巻き取られて浮上用ウエイト１３が上昇し、エアレータユニット１０の水底からの位置が一定に保たれる。
【００３５】
そして、このような状態で、各エアレータ１から超微細気泡を含む気液混相流を噴射すれば、底泥層９０の表層上を覆うように超微細気泡層１００が形成され、この超微細気泡層１００から底泥層９０に酸素が供給されて底泥層９０の溶存酸素を増加させることが可能となり、底泥層９０の改善・浄化を行うことが可能となる。
【００３６】
したがって、上述の底泥改善・浄化装置によれば、クラッチ機構６０のオンオフにより、巻取装置５０と巻上装置７０との連結状態を形成・解除できるので、エアレータユニット１０の昇降機能とエアレータユニット１０を水位変動に拘わらず水中の所定位置に固定する機能とを兼ね備えることが可能となる。
【００３７】
特に、上述の構成においては、第１の連結ワイヤ１１を巻き取り、引き出しするドラム（第１のドラム５１）と、第２の連結ワイヤ１２を巻き取り、引き出しするドラム（第２のドラム５２）とが別々に形成されているので、それぞれの連結ワイヤが絡まる不都合がなくなり、第１の連結ワイヤ１１と第２の連結ワイヤ１２とのスムーズな連動を確保することが可能となる。また、回転駆動手段７１からの回転動力が減速機構７２を介して巻取装置５０に伝達されるので、エアレータユニット１０を所望の速度で昇降させることが可能となる。さらに、巻上装置７０の回転駆動手段７１と減速機構７２との間にセルフロックブレーキ機構７３を介在させているので、上述のように回転駆動手段７１が操作ハンドル７１ａ等の手動による駆動機構で構成される場合であっても、ハンドル操作を止めた時点で操作ハンドル７１ａはセルフロックされるので、安全性を確保することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】図１は、本発明に係る底泥改善・浄化装置の全体構成を示す図である。
【図２】図２は、本発明の底泥改善・浄化装置に用いられるエアレータユニットの設置状態を示す概略図である。
【図３】図３は、本発明に係る底泥改善・浄化装置の係留部材に設置された巻取装置、クラッチ機構、巻上装置を示す図であり、（ａ）は側方から見た図、（ｂ）は上方から見た図である。
【図４】図４は、従来の底泥改善・浄化装置に用いられるエアレータユニットの設置状態を示す概略図である。
【符号の説明】
【００３９】
１  エアレータ
７  固定ウエイト
９  係留部材
１０  エアレータユニット
１１  第１の連結ワイヤ
１２  第２の連結ワイヤ
１３  浮上用ウエイト
２０  酸素ガス発生装置
５０  巻取装置
５１  第１のドラム
５２  第２のドラム
６０  クラッチ機構
７０  巻上装置
７１  回転駆動手段
７２  減速機構
７３  セルフロックブレーキ機構
【図１】
2006326529.tif 000003
【図２】
2006326529.tif 000004
【図３】
2006326529.tif 000005
【図４】
2006326529.tif 000006