(57)【要約】【課題】簡単な構成で、河川等の淀んだ場所等に生育しているアオコや水草の生育を抑制することで水環境を改善することができる水環境改善装置を提供する。【解決手段】水環境改善装置１は、水草ｗｐの生育水域に配置して使用され、水草ｗｐに向け乱流を発生させて当該水草ｗｐにストレスを与え、その水草ｗｐの生育を抑制することで水環境を改善するものであり、外部から供給される流体（水）の噴出により自ら振動して乱流を発生させる自励振動体１０と、この自励振動体１０を保持する振動体保持部材１１，１１と、を備え、振動体保持部材１１，１１に、当該振動体保持部材１１，１１を水草の生育水域に設置する保持部材設置手段１３を連結した構成とした。【選択図】図１
2018174771.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
藍藻類等の植物性プランクトンが存在する水系にあり、水草の生育水域に乱流を与えることで当該水草にストレスを生じさせて水草の生育を抑制する装置において、
前記乱流を与える手段が、外部から供給される流体の噴出により自ら振動して乱流を発生させる自励振動体と、この自励振動体を保持する振動体保持部材と、を備えていることを特徴とする水環境改善装置。
【請求項２】
請求項１に記載の水環境改善装置において、
前記振動体保持部材に、当該振動体保持部材を前記水草の生育水域に設置する保持部材設置手段を連結して設けたことを特徴とする水環境改善装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の水環境改善装置において、
前記自励振動体に前記流体を供給する流体供給手段を備えていることを特徴とする水環境改善装置。
【請求項４】
請求項３に記載の水環境改善装置において、
前記流体供給手段を、
前記植物性プランクトンを含む水域から吸込みホースを介して前記流体を吸い上げるポンプと、このポンプを駆動させるモータと、前記ポンプと前記振動体保持部材とを連結すると共に前記ポンプからの前記流体を前記振動体保持部材に送り込む吐出ホースと、を備えて構成したことを特徴とする水環境改善装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか一つに記載の水環境改善装置において、
前記自励振動体をチューブノズルで構成すると共に前記振動体保持部材をパイプ部材で構成し、
前記チューブノズルを前記パイプ部材に少なくとも１本配置したことを特徴とする水環境改善装置。
【請求項６】
請求項５に記載の水環境改善装置において、
前記パイプ部材を対向配置する複数本で構成すると共に、これらの各パイプ部材にそれぞれ前記チューブノズルを設け、
前記各チューブノズルを当該各チューブノズルの流体端噴出口を対向させて設けると共に、前記各チューブノズルから時間差を与えて前記流体を噴出させることを特徴とする水環境改善装置。
【請求項７】
請求項１ないし請求項５のいずれか一つに記載の水環境改善装置において、
前記藍藻であるアオコを流体と共に捕集しかつ微粉砕するアオコの群体粉砕・加圧手段を備え、
このアオコの群体粉砕・加圧手段を、
前記アオコを含む前記流体の流速を急激に変化させて衝撃的な圧力変化と大きな剪断力とによって前記アオコの群体を微粉砕するアオコの群体粉砕機構と、
前記アオコを加圧することでアオコの偽空胞を圧縮するためのアオコ加圧機構と、を備えて構成したことを特徴とする水環境改善装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は水環境改善装置に係り、更に詳しくは、藍藻が群体を構成したアオコを含む植物プランクトンや、河川等の淀んだ場所に生育している水草の繁茂を抑制することで、水環境を改善しようとする水環境改善装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、河川や湖沼等において、オオカナダモ、エビモ、コカナダモ、ウォーターレタスやホテイアオイ等の水草の異常繁茂が社会的にも大きな問題となっている。特に、ウォーターレタス等は、繁茂力が非常に強く、短期間で水面全体を覆ってしまう。
そのため、水中に太陽光が届かず、水中植物による光合成が行われなくなるので、水中での酸素濃度が大幅に低下し、水中植物が枯れて水質が悪化すると共に、魚等の水生生物も生息できない環境となっている。
【０００３】
アオコ等の植物性プランクトンを含む上記各種の水草の除去対策としては、多種にわたる技術、方法が開発されている。
【０００４】
例えば、植物性プランクトンでもあるアオコを、乱流を含む水流の水圧で不活性化させる水流発生攪拌装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
この特許文献１に開示された水流発生攪拌装置では、水深差を与えて、アオコが水面を覆うアオコ現象の原因である藍藻が細胞内に持つ偽空胞をゲージ圧で０．１Ｍｐａ程度の水圧により圧縮し、空気の小さな泡である偽空胞の浮力を低減させ、藍藻の水面への再浮上を困難にするような構成となっている。
また、水深差を与えることで水温が表層よりも５℃程度以上低い低層水中にアオコ等を放出し、アオコ等の植物性プランクトンを冬眠状態にさせて不活性化させる技術である。
【０００５】
さらに、振動波を利用してアオコの発生を防止または軽減を防止するアオコ制御方法も知られている（例えば、特許文献２参照）。
このアオコ制御方法では、夏季においては、湖中に設置された振動発生装置と酸素発生装置とを併用稼動させ、湖底からの栄養塩類の溶出を抑制してアオコの発生を防止または軽減し、冬季においては、振動発生装置のみを稼動させ、湖底からの栄養塩類の溶出、回収する技術が開示されている。
【０００６】
ところで、河川の淀み等に生育している多くの水草は、流れが強くなると流されてしまう生育環境である。そのため、突然流れが変わったりすると生育環境に変化が生じることになり、水草にとっては大きなストレスとなる。
水草等の植物に限らず、すべての生物にとっては、ストレスは大敵であると言われている。逆に考えると、水草にストレスを与えることで、その水草の生育状況を変えることが可能であり、また、水草の生育を抑制することも可能である。
【０００７】
河川の淀み等に流れを生じさせようとすると、人工的に乱流を発生させることが考えられる。
そして、人工的に乱流を発生させるものとして非特許文献１に記載された乱流発生装置１００が挙げられる。この乱流発生装置１００は、図１６に示すような構成となっており、この乱流発生装置１００を用いた実験では、乱流強度の違いが沈水植物の生理特性や、その結果としての成長特性に与える影響を明らかにし、構造物による効果的な制御を可能にすることを目的として行われたものである。
【０００８】
実験内容について説明する。
まず、実験に用いた植物として、イトシャジクモ、オオカナダモ、エビモ、コカナダモの５種の沈水植物を、振動用格子を設置したタンク内で所定期間培養し、成長率、クロロフィル濃度、植物ホルモン、酸化酵素活性等を測定し、さらにその結果を野外調査の結果と比較した。
【０００９】
図１６に示すように、乱流発生装置１００は、１５．７ｃｍ×１５．７ｃｍ×２４．５ｃｍの大きさの水槽１１０を用いた。
水槽１１０中には、４ｃｍの厚さで土壌１１１を敷き、上縁から３ｃｍの深さまで水を満たして対象とする植物（水草）ｗｐを生育した。
【００１０】
乱流の発生に関しては、等方性が高いことから振動用格子１０１を使用し、この振動用格子１０１上下動させることによって発生される格子乱流を用いた。
そして、振動用格子１０１は、２．５ｃｍ間隔のグリッド（格子）で構成されている。
振動用格子１０１の駆動は、例えば旋回動作するスライダークランク１０２に連結された振動用格子１０１を、スライダークランク１０２を駆動装置１０５で駆動させることで行われる。
【００１１】
次に、上記装置を使用して、かつ上記内容に従って実験した結果を、前記非特許文献１に基づいて説明する。
それによれば、上記各水草ｗｐに関しては、乱流強度の増加と共に、成長量は明確に減少した。
【００１２】
この原因としては以下のことが考えられる。
まず、クロロフィル濃度は、成長量が減少した種に関しては、乱流強度と共に低下しており、光合成量が抑制されたと考えられる。
なお、振動用格子１０１による乱流強度は、深さが深くなるほど弱くなっていた。
【００１３】
IAA（インドール酢酸）濃度は、成長量が減少した種については、乱流強度の増加と共に、減少した。
この理由として、酸化酵素であるIAAOやPODの活性が上昇していることから、乱流ストレスが増加することで、酸化酵素活性が高まり、IAAが分解されたものと考えられる。この結果、本来IAAの働きである伸長量が低下し、また、根のバイオマスに比較し、葉茎の割合が減少したと考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特許４４２０４５２号公報
【特許文献２】特許５３６０５５０号公報
【非特許文献１】河川整備基金助成事業の論文「沈水植物群落再生を目的として、流速場が沈水植物の整理特性に与える影響の把握と構造物を用いた流動制御、群落再生への指針の作成；埼玉大学大学院理工学研究科；浅枝  隆；助成番号：２３−１２１５−００８」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
上記特許文献１に開示された水流発生攪拌装置では、表層にあるアオコを吸込んで低層に吐出させることで、アオコの大発生を抑制しようとするものであるが、例えば、河川の淀んだ場所に生育している水草の生育を抑制しようとするものではない。
しかし、上記水流発生攪拌装置で用いられている水流発生混合機から吐出される吐出噴流を水草に当てることができれば、水草にストレスを与えてその成長を抑制できる可能性もある。
ところが、上記水流発生攪拌装置では、アオコを吸込みホースの吸込口から吸込み、低層水中に吐出させているが、水温が表層よりも５℃程度以上低くなるようにするためには、水深差が１０ｍ程度必要である。また、吐出噴流は整流筒内を経由するため、その吐出噴流の及ぶ範囲が限定されている。
一方で、水草が生育しているような河川の淀み等は岸辺付近にあるため、一般的な河川では、水深はそれほど深いものではない。
そのため、特許文献１に開示された水流発生攪拌装置を用いることはできない。
【００１６】
さらに、上記特許文献２に開示されたアオコ制御方法では、アオコ制御装置が、フロートを備えた筏形基台、その筏形基台に設けられた基台部、複数の攪拌翼、攪拌筒、酸素発生装置、水中モータ等を備えた構成となっており、構成が複雑である。
そのうえ、上記アオコ制御方法は、前述のように、夏季においては、湖中に設置された振動発生装置と酸素発生装置とを併用稼動させ、湖底からの栄養塩類の溶出を抑制してアオコの発生を防止または軽減し、冬季においては、振動発生装置のみを稼動させ、湖底からの栄養塩類の溶出、回収するものである。そのため、特許文献２のアオコ制御方法では、水草に乱流を当ててストレスを与え、それによって水草の生育を抑制しようという技術思想はまったくない。
【００１７】
また、上記実験に用いた格子振動式の乱流発生装置１００では、確かに、乱流を発生させることはできるが、あくまでも実験室用であるため規模が小さく、河川の淀んだ場所等のフィールドに設置して実施しようとすると、次のような諸問題が生じる。
【００１８】
すなわち、河川や池や湖では、当然のことながら、駆動装置の防水や軸受け等の潤滑のメンテナンス、及び電動モータを使用する場合では給電に対しての水対策が必要となり、装置が複雑な構成となり、費用も嵩む。
また、実験結果によれば、水深が深くなるにつれて乱流強度が弱くなっている。一方、フィールドでは、水槽内と異なり対象水域が広く、また、水深も深いところもあり、深い所まで乱流強度を届かせるためには、格子構造の大型化も必要となり、格子要素の長尺化に伴い強度確保の必要性が生じる。
さらに、大型化した格子構造は質量、抵抗が共に増加するので、ロッドの強度、駆動装置の大出力化が必要となる。
【００１９】
また、乱流発生装置１００を、水面上に浮かべる浮体に設置するにしても、水中に沈めてしまうにしても、装置が大型化することになるため、浮体方式の場合は、浮力体の浸水対策や、河川の流れ、風等の影響に対応できるような保留方法を考慮する必要がある。
沈体方式の場合は、沈設体の浸水対策、特に耐圧性が問題となるため、充分な対策が必要となる。
【００２０】
以上に述べたように、前記実験に用いた乱流発生装置１００では、あまりにも問題点が多くて、河川等の淀みに生育しているアオコや水草用として用いることは適さない。
【００２１】
〔発明の目的〕
本発明は、上記各問題点を解決するために提案されたものであり、その目的は、簡単な構成で、河川等の淀んだ場所等に生育している水草の生育を抑制することで水環境を改善することができる水環境改善装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
前記目的を達成するために、本発明に係る水環境改善装置は、藍藻類等の植物性プランクトンが存在する水系にあり、水草の生育水域に乱流を与えることで当該水草にストレスを生じさせて水草の生育を抑制する装置において、
前記乱流を与える手段が、外部から供給される流体の噴出により自ら振動して乱流を発生させる自励振動体と、この自励振動体を保持する振動体保持部材と、を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の水環境改善装置によれば、自励振動体が、外部から供給された流体を噴出することで自ら振動して乱流を発生させる。この乱流を、水草に向けて発生させることで、水草にストレスを与え、その水草の生育を抑制することができる。その結果、簡単な構成で、河川等の淀んだ場所等に生育している水草の生育を抑制することができ、水環境を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係る水環境改善装置の第１実施形態を示す全体図である。
【図２】前記第１実施形態の水環境改善装置を構成する振動体保持部材を示す全体斜視図である。
【図３】図２におけるIII−III線に沿った縦断面図である。
【図４】前記第１実施形態の水環境改善装置を構成する各種の自励振動体の自励振動状態を説明する図であり、図４（Ａ）は自励振動体を構成する本実施形態のチューブノズル、図４（Ｂ）はフィン部を有するチューブノズル、図４（Ｃ）はチューブノズルの先端にフィン部を有するチューブノズルを接続したチューブノズルの自励振動状態を示す図である。
【図５】前記第１実施形態のチューブノズルを自励振動させないで噴出口の直近にセンサーを配置した際の波形を示す図である。
【図６】前記第１実施形態のチューブノズルを自励振動させその噴出口の直近にセンサーを配置した際の乱流の波形を示す図である。
【図７】前記第１実施形態の水環境改善装置を河川の底部に沈めて使用した際に得られた乱流設定の結果を示す図である。
【図８】前記第１実施形態の水環境改善装置によりアオコを捕集するために吸引しかつ乱流を発生させるための水の流れを示す図である。
【図９】前記第１実施形態の水環境改善装置を稼動させ捕集し、かつ微粉砕されたアオコの群体を加圧して放出するアオコ加圧＆放出モード時の水の流れを示す図である。
【図１０】前記第１実施形態の水環境改善装置を稼動させ乱流を発生させる乱流発生モード時の水の流れを示す図である。
【図１１】前記図１０の状態に曝気（エア混入）を付加した曝気付加乱流発生モード時の水の流れを示す図である。
【図１２】本発明に係る水環境改善装置の第２実施形態を示す全体図である。
【図１３】本発明に係る水環境改善装置の第３実施形態を示し、図１３（Ａ）は長さの異なる２本のチューブノズルを組合せて構成した自励振動体を示し、図１３（Ｂ）は途中でノズルを分岐して加振部を増やした構成の自励振動体を示す図である。
【図１４】本発明に係る水環境改善装置の第４実施形態を示す図である。
【図１５】前記第４実施形態の水環境改善装置における水供給のタイミングを示す図である。
【図１６】乱流が水草に与える影響を調べるために実験した乱流発生装置を示す全体図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
〔第１実施形態〕
以下に、図１〜図１１に基づいて、本発明に係る水環境改善装置の第１実施形態を説明する。
【００２６】
図１は第１実施形態の水環境改善装置１を示す全体図であり、図２は水環境改善装置１を構成する振動体保持部材であるノズル保持パイプ１１の全体を示す斜視図である。
【００２７】
本第１実施形態の水環境改善装置１は、河川等の淀んだ場所に生育している水草に対しては、それらの水草に向けて乱流を発生させてその水草にストレスを与え、水草の生育を抑制すると共に、アオコが生育している水域では、アオコを捕集しかつそのアオコの群体を微粉砕して動物プランクトンに捕食されやすくすることで、水環境を改善しようとするものである。
【００２８】
水環境改善装置１は、図１に示すように、外部から供給される流体の噴出により自ら振動して乱流を発生させる自励振動体であるチューブノズル１０と、このチューブノズル１０を保持する上記ノズル保持パイプ１１と、チューブノズル１０に流体を供給する前記流体供給手段２０と、捕集したアオコの群体を微粉砕・加圧して放出するアオコ粉砕・加圧手段３９とを備えて構成されている。
なお、図１では、各構成部材同士の接続状態が示されているのみであるため、流体(水)の流れを切替える第１の三方弁２７、第２の三方弁３７については流れの方向は示していない。
【００２９】
ノズル保持パイプ１１，１１は、河川等の淀んだ場所の川底に沈めて使用されるようになっており、実施形態では、２本のノズル保持パイプ１１，１１が間隔をおいて略平行に配置されている。
これらの各ノズル保持パイプ１１，１１には、それぞれ、内部に供給された流体である水の噴出により自ら振動して乱流を発生させる前記チューブノズル１０が取付けられている。
【００３０】
図１に示すように、各ノズル保持パイプ１１，１１には、所定長さのチューブノズル１０が複数本（実施形態では３本づつ）取付けられている。
チューブノズル１０は、例えば、シリコンゴムで形成されており、その内径寸法が例えば４ｍｍで、外径寸法が６ｍｍのものが用いられている。
そして、各チューブノズル１０は、それぞれが、例えば３０ｃｍの同じ長さに形成されており、各チューブノズル１０の基端部が上記ノズル保持パイプ１１，１１に予め設けられているノズル取付け部１１Ａに着脱自在に取付けられている。
【００３１】
なお、チューブノズル１０としては、シリコンゴムに限らず、ナイロンチューブ、ウレタンチューブ等、水の噴出により自ら充分に自励振動できる程度の可塑性を有するものであれば使用することができる。
【００３２】
また、チューブノズル１０の内径寸法および外径寸法は、上記各寸法に限定されず、例えば、上記寸法の±０．５ｍｍ程度のものを使用してもよい。
さらに、本実施形態では、チューブノズル１０を３０ｃｍの長さのものを使用したが、その長さに限定されない。使用箇所、水草の繁茂状態、水草の種類等に応じて、例えば、１０ｃｍ〜５０ｃｍのものを使用してもよい。
また、本実施形態では、ノズル保持パイプ１１，１１に３本のチューブノズル１０を取付けてあるが、３本以下、あるいは３本以上取り付けてもよい。
【００３３】
図２に示すように、ノズル保持パイプ１１，１１の長さ方向両端部には、当該ノズル保持パイプ１１，１１を支持すると共に、そのノズル保持パイプ１１，１１を河川の底部に沈める際にその底部に接地する保持部材設置手段１３が設けられている。
この保持部材設置手段１３は、例えば、所定幅寸法のステンレスのプレートで形成され、図３にも示すように、ノズル保持パイプ１１の略全周に巻付けられた状態で下方に連続して略末広がり状に形成された本体部１３Ａが形成されており、この本体部１３Ａの先端にはそれぞれ外側に折り曲げられた接地部１３Ｂが設けられている。
【００３４】
本体部１３Ａの上部には、当該本体部１３Ａのノズル保持パイプ１１に対する取付けの程度を調整する取付け調整機構１４が対向して形成されており、これらの取付け調整機構１４は、対向する本体部１３Ａ間に架けわたされたボルト１５と、そのボルト１５に螺合するナット１６とで構成されている。
したがって、ボルト１５に対してナット１６を、緩めたり、締めたりすることで、図３に示すように、ノズル保持パイプ１１の向き、ひいては各チューブノズル１０の向きを調整することができる。その結果、河川等の淀みに生育している水草の状態に対応することができる。
【００３５】
各ノズル保持パイプ１１，１１は、例えば、所定径のステンレス製の丸パイプ部材で所定長さに形成されており、その内部を流体である水、あるいは水とエアとが流通するようになっている。
なお、ノズル保持パイプ１１，１１は、ステンレス製でなくてもよく、ＰＰ（ポリプロピレン）や塩ビ等の合成樹脂製のものとしてもよい。また、ノズル保持パイプ１１，１１は必ずしも丸パイプ部材でなくてもよく、角パイプ等で構成してもよい。要は、耐水性と剛性に優れたパイプ部材であればよい。
【００３６】
図２に示すように、ノズル保持パイプ１１，１１の長さ方向一方側端部はエンドプレート（図略）で塞がれており、他方側端部には、前記流体供給手段２０を構成するポンプ２１から送られる水をノズル保持パイプ１１，１１内に送るノズル側送水ホース３４の分岐ホース３４Ａ用のホース取付け部１１Ｂが設けられている。
上記ノズル側送水ホース３４は、ポンプ２１と第１の三方弁２７とにわたって設けられた吐出ホース２４に、第１の三方弁２７を切り替えることで接続されるようになっている。
【００３７】
また、ノズル保持パイプ１１，１１の外周部には、上述のように、各チューブノズル１０の基端部を取付けるノズル取付け部１１Ａが設けられている。
ノズル取付け部１１Ａは、例えば、５本のチューブノズル１０を取付けることができるように５箇所に設けられているが、第１実施形態ではそのうちの３箇所のノズル取付け部１１Ａが利用され、それぞれのノズル取付け部１１Ａにチューブノズル１０，１０，１０が取り付けられている。
そして、前述のように、水草の種類、繁茂状態に応じて、チューブノズル１０を何本用いてもよいが、使用しないノズル取付け部１１Ａには、ブラインドプラグ（図略）を取付けておけばよい。
【００３８】
図１に示すように、水環境改善装置１は、前述のように、複数本のチューブノズル１０のそれぞれに流体である水を供給する流体供給手段２０を備えている。
すなわち、流体供給手段２０は、吐出ホース２４、第１の三方弁２７、およびノズル側送水ホース３４を介して水をノズル保持パイプ１１，１１に送り込むポンプ２１と、このポンプ２１を駆動するモータ２２および発電機２３と、ポンプ２１の駆動により水を河川等から吸い上げる吸込みホース２５とを備えて構成されている。
【００３９】
吸込みホース２５は、その先端部が、例えば、河川内に投入されるようになっており、ホース基端部は上記ポンプ２１に接続されている。
そして、この吸込みホース２５の吸入口にはゴミ等を吸込まないように、比較的目の粗いフィルター２６が装備されている。
また、吐出ホース２４において、ポンプ２１と第１の三方弁２７とを繋ぐ途中には、リリーフバルブ２９と圧力計３０とが設けられている。
このリリーフバルブ２９は安全弁とも言われるものであり、装置全体の最大圧力を監視して装置を保護する役目を担っており、リリースされた流体は大気開放か水中開放されるようになっている。
さらに、ポンプ２１とリリーフバルブ２９および圧力計３０との間にはエアバルブ３１およびチェックバルブ３２を装備した曝気用空気（エア）を供給するパイプ３３が配置されている。
【００４０】
吐出ホース２４は、上述のように、ポンプ２１と第１の三方弁２７との間に設けられると共に、第１の三方弁２７を切り替えることでノズル側送水ホース３４に接続されるようになっている。
そして、ノズル側送水ホース３４の流れの先端側がチーズ等の分岐管３５により２本の分岐ホース３４Ａ，３４Ａに接続されている。
そして、これらの分岐ホース３４Ａ，３４Ａがノズル保持パイプ１１，１１の前記ホース取付け部１１Ｂに接続されるようになっている。
【００４１】
次に、図４に基づいてチューブノズル１０の自励振動の説明をする。
図４（Ａ）には、本実施形態のチューブノズル１０の自励振動状態が示され、図４（Ｂ）には、フィン部を有するチューブノズル１０Ａの自励振動状態が示され、図４（Ｃ）には、チューブノズル１０の先端にチューブノズル１０Ａを接合して構成された複合チューブノズル１０Ｂの自励振動状態が示されている。
ここで、本実施形態では図４（Ａ）のチューブノズル１０が使用されているが、図４（Ｂ）のチューブノズル１０Ａ、図４（Ｃ）のチューブノズル１０Ｂを使用することもできる。
そして、これらの各チューブノズル１０，１０Ａ，１０Ｂの先端から噴出する噴流Ｊと、乱流Ｔとが振動要素となっている。
【００４２】
各流れをさらに詳細に説明する。
噴流Ｊは、元来が流体（水）の高速流であり、静水中に噴出することにより界面で強い剪断力が働き、断続流を発生しつつ層流Ｌ方向に進む。
噴流Ｊはチューブノズル１０等の自励振動に伴って方向が変動することでも、静水に対しては振動要素の振動と同じ働きをする。
【００４３】
ここで、層流Ｌの部分は断続的に噴流が入るので、流れの定義では乱流となり、噴流を観測できないもう少し下流側になれば、噴流と噴流に引込まれて起こる流れとが十分に攪拌された流れとなる。そして、図４中、噴流が点線で表現される領域では乱流領域である。
さらに、厳密に言うならば、乱流Ｔは格子振動による乱流と同等の原理でチューブノズル１０が発生する格子乱流Ｔ、噴流Ｊは噴流の乱流Ｊ、層流Ｌは噴流の断続流の乱流Ｌ、とそれぞれ表現することができる。
【００４４】
チューブノズル１０等は、条件次第で数Ｈｚ〜数十Ｈｚで自励振動によって扇状や円や８の字運動が組み合わさった複雑な振動を行い、乱流Ｔを発生する。
つまり、チューブノズル１０等は、当該チューブノズル１０等から水または空気が噴出される際に発生する反動力で自励振動して屈曲運動を惹起し、この屈曲運動は前進性波動運動と呼ばれ魚の尾鰭とほぼ同じ運動であるので、推進力または攪拌力を生じる。
【００４５】
水草の場合は、新たな知見の乱流によって植物にストレスを与えて生育を阻害させるという仕組みが技術要素なので、乱流の及ぶ範囲が本装置の設計と施工の技術要素に入っている必要がある。
格子乱流は一種の波の伝播であるから伝播範囲は噴流や対流ほど広くないが、本発明では、格子乱流と噴流などによる乱流とを併せて発生させるので、影響範囲が広い。
【００４６】
ノズル保持パイプ１１，１１は、チューブノズル１０の振動運動の反動を常に担っているので、支持部の弾性や運動範囲を規制することが必要となり、これにより、チューブノズル１０が予期された通りの振動をすることになる。
【００４７】
ここで、図５、図６に基づいて、チューブノズル１０から吹出される水流を直接受ける位置にピエゾ式加速度センサーを配置しておいて、実際に水流を吹出した場合と、水流を吹出さない場合との波形を説明する。なお、この実験は水槽等の容器に水を満たして行ったものである。
【００４８】
まず、チューブノズル１０から水流を吹出さない場合の波形は、図５に示すようなものであり、何の変化も見られない。その結果、水草に何らの影響も与えない。
次に、実際にチューブノズル１０から水流を吹出した場合の波形は、図６に示すようなものであり、振幅の幅が大きいものであった。その結果、水草に強い衝撃を与えることを推察できる。
【００４９】
図４（Ａ）〜図４（Ｃ）の各チューブノズル１０，１０Ａ，１０Ｂを水環境改善装置１として利用する場合、前述のような実験用として用いた乱流発生装置１００の振動用格子１０１に対して、次のような利点が挙げられる。
すなわち、各チューブノズル１０，１０Ａ，１０Ｂを加振源として捉えた場合、各チューブノズル１０，１０Ａ，１０Ｂは加振装置と言えるが、この加振装置の原理は流体機構に属し、圧力流体が動力源となる。
【００５０】
また、圧力流体は、水、空気等でよく、さらに、それらの混合２層流体でよく、圧力流体源は、水の場合は、水道水、河川等のポンプアップ水、高所タンクの水等を利用することができ、空気の場合は、その場所の圧縮空気、ボンベ等の空気等を利用することができ、対象水系に対して支障のないものを使うことで、使用後の流体を回収する必要がない。
従って、水中に潤滑などを用いる装置がないため、装置の故障や破壊の場合でも潤滑油などによる汚染が生じない。
【００５１】
さらに、圧力流体を生産する装置のエネルギー源が電気であるとしても、この装置は地上（陸上）に設置し、圧力流体をホースで供給できるため、動力電気設備が水中になく、万一、洪水が起こってもモーター等の動力電気設備が水没しない高い場所に設置することが可能で、電気的安全性が高い、という利点がある。
【００５２】
前述のように、水環境改善装置１は、アオコａ等の植物性プランクトンが生育している水域において、そのアオコａを捕集すると共に収容し、かつ粉砕するアオコの群体粉砕・加圧手段３９を備えている。
【００５３】
すなわち、図１、図８等に示すように、アオコの群体粉砕・加圧手段３９は、アオコａを含む流体（水）の流速を急激に変化させて衝撃的な圧力変化と大きな剪断力とによってアオコａの群体を微粉砕するアオコの群体粉砕機構４１と、群体を微粉砕されたアオコａを収容しかつ加圧するアオコ加圧機構である加圧容器４０と、を備えて構成されている。
【００５４】
加圧容器４０の内部は密閉空間となっており、この加圧容器４０内には、長さ方向一方側端部にアオコａを濾し採るためのフィルター４９が配置されている。このフィルター４９は、比較的目の細かいものが使用されている。
加圧容器４０の上記一方側端部には、前記ポンプ２１に接続された加圧容器用ホース４４が設けられている。この加圧容器用ホース４４のポンプ２１側には第２の三方弁３７が配置されており、この第２の三方弁３７とポンプ２１との間にはフィルター２８が配置されている。
【００５５】
前記吐出ホース２４のポンプ２１と反対側端部は、前述のように第１の三方弁２７に接続されている。
この第１の三方弁２７には、当該第１の三方弁２７を適宜切り替えることで、吐出ホース２４からの水を、前記ノズル保持パイプ１１，１１に送り込めるノズル側送水ホース３４、あるいは、加圧容器用ホース４４を介して加圧容器４０に送り込める容器側ホース４５とが接続されている。
この容器側送水ホース４５には、吐出ホース２４からの水を通過させるチェックバルブ４６が設けられている。
そして、第１の三方弁２７、第２の三方弁３７は、いわゆるＬ字タイプのものが用いられている。
【００５６】
加圧容器４０には、アオコａを捕集するためのアオコ捕集用パイプ４２が設けられ、このアオコ捕集用パイプ４２には、アオコ生育位置からのアオコａを含む水を通過させるチェックバルブ４３が設けられており、このチェックバルブ４３は、前記アオコの群体粉砕機構４１を構成している。
また、加圧容器４０の長さ方向他端部には、加圧容器４０の内部の微粉砕されたアオコａを加圧水と共に前記各ノズル保持パイプ１１，１１に吐出する加圧水吐出パイプ４７が設けられている。この加圧水吐出パイプ４７には、加圧容器４０内からのアオコａを含む水を通過させるリリーフバルブ４８が設けられており、このリリーフバルブ４８は、上記チェックバルブ４３と共にアオコの群体粉砕機構４１を構成している。
【００５７】
ここで、アオコ捕集用パイプ４２で捕集される水およびアオコａは、チェックバルブ４３で絞り部分によって流速が高まって弁内部で衝突し、さらに加圧容器４０内で速度が急に落ちることで圧力変化が急激に起こり、これにより、アオコａの群体が粉砕される。
また、アオコａがチェックバルブ４３を通過する際、そのチェックバルブ４３の内部構造の絞り部分等に衝突するため大きな剪断力が生じ、それによってもアオコａの群体が微粉砕される。
【００５８】
さらに、加圧容器４０に設けられた加圧水吐出パイプ４７にもリリーフバルブ４８が設けられているので、加圧容器４０内から加圧水をノズル保持パイプ１１，１１に吐出する際にも、上述した剪断力によりアオコａの群体は微粉砕されるようになっている。
そして、ここにおいて、前記チェックバルブ４３およびリリーフバルブ４８により、前述のように、アオコの群体粉砕機構４１が構成される。
ここで、リリーフバルブ４８は、加圧容器４０の加圧力を決めるものであり、リリーフバルブ４８を通過した流体は加圧水吐出パイプ４７へ流れるようになっており、リリース後の流体を逃がさない構造となっている。
そのため、リリーフバルブ４８の設定圧力は前記リリーフバルブ２９の設定圧力に比較して小さな設定値とする。つまり、設定圧力は、リリーフバルブ２９＞リリーフバルブ４８となっていて、リリーフバルブ２９の設定圧力は本装置の最大圧力を決める安全弁として働く。
【００５９】
次に、図８〜図１１に基づいて、水環境改善装置１によりアオコを捕集および加圧し、また、水草ｗｐに向けて乱流を発生させる作用について説明する。
【００６０】
まず、図８に基づいて、アオコ吸引モード時の水の流れを説明する。
図８において、第１の三方弁２７および第２の三方弁３７の内部の太線で示した部分は、予め水の流れる方向に切替えられた状態であり、黒塗りの太線で示したＡとＡ´に沿った流れが、加圧容器４０から吸い上げられた水の流れの方向である。
なお、点線で示した矢印Ｂ、Ｂ´は水が流れていない状態を示す。
【００６１】
アオコａの捕集は、ポンプ２１を稼動させて、まず、アオコａの生育水域に配置したアオコ捕集用パイプ４２からアオコａ共々その水域の水を加圧容器４０内に吸引すると共に、加圧容器４０内のフィルター４９を通してポンプ２１側に吸引する。
アオコａが加圧容器４０内に水と共に吸引されるとき、前述のように、チェックバルブ４３を通過する際、および加圧容器４０内に吸引された際の急激な圧力変化と、チェックバルブ４３の内部構造の絞り部分等に衝突して生じる大きな剪断力により、アオコａの群体が粉砕される。
【００６２】
ポンプ２１の稼働により加圧容器４０内の水と共にアオコａも吸引される。
しかし、加圧容器４０に目の細かいフィルター４９が設けられているため、上述のように、チェックバルブ４３を通過する際に微粉砕されたアオコａの群体は、フィルター４９に補足され、加圧容器用ホース４４に水が吸引され、アオコａの群体は微粉砕された状態で加圧容器４０内に浮遊している。
【００６３】
加圧容器４０内から吸引された水と微粉砕されたアオコａとは、第２の三方弁３７を経由してポンプ２１に達し、そのポンプ２１から吐出ホース２４に吐出されると共に、第１の三方弁２７を経由して太線の矢印Ａ´方向に沿って延出されているノズル側ホース３４に流れる。
【００６４】
ノズル側ホース３４内を流れる水は、ノズル側ホース３４の先端の分岐ホース３４Ａから、水底に設置されているノズル保持パイプ１１，１１に導入されると共に、各ノズル保持パイプ１１，１１に装備されているそれぞれのチューブノズル１０から噴出され、各チューブノズル１０を自励振動させる。
そして、そのチューブノズル１０の自励振動により発生する乱流が水草ｗｐに衝突し、これにより、水草ｗｐにストレスを与える。
【００６５】
加圧容器４０内に群体が微粉砕され浮遊状態で存在しているアオコａと、フィルター４９に捕捉されているアオコａとがある程度の量に達するまで、上記作用が継続される。そして、この作用は後で述べる乱流発生モードに相当するものである。
【００６６】
浮遊状態のアオコａと、フィルター４９に補足されているアオコａとが、加圧容器４０内にある程度の量、例えば、ポンプ２１による加圧容器４０内からの水の吸入が悪くなる程度の量、溜まった場合、図９に示すように、アオコ加圧モードに移行し、加圧容器４０内に加圧水を送り込み、加圧容器４０内に浮遊しているアオコａを水と共に加圧容器４０の外部、つまりノズル保持パイプ１１，１１側に吐出するようになっている。
すなわち、まず、第２の三方弁３７を、水がポンプ２１の吸込み側と吸込みホース２５が連通するように切り替えると共に、第１の三方弁２７をポンプ２１の吐出側からの水が容器側送水ホース４５側に流れるように切り替えて、加圧容器４０側に流れるようにしておく。
【００６７】
ポンプ２１の駆動により、水が吸込みホース２５から第２の三方弁３７を経由してポンプ２１に吸い上げられ、かつポンプ２１から吐出ホース２４に吐出される。
吐出ホース２４の水は、第１の三方弁２７を経由して容器側送水ホース４５に送られ、その容器側送水ホース４５から加圧容器用ホース４４を経由して加圧容器４０内に流入する。
【００６８】
そして、加圧された水が、群体が微粉砕されたアオコａと共に加圧容器４０から加圧水吐出パイプ４７を介して、各ノズル保持パイプ１１，１１に送られ、それぞれに取付けられているチューブノズル１０を自励振動させる。
加圧水吐出パイプ４７には前記リリーフバルブ４８が設けられており、先に群体が粉砕されたアオコａがリリーフバルブ４８を通過する際、前述のように、急激な圧力変化等によりさらに微粉砕された状態で加圧水吐出パイプ４７から吐出される。
【００６９】
これらのチューブノズル１０の自励振動により発生する乱流が水草ｗｐに衝突し、淀んだ場所に生育しているそれらの水草ｗｐにストレスを与えることになる。
【００７０】
ここで、アオコを加圧し衝突させるとアオコの群体が微粉砕される、ということは、「土木学会第５８回年次学術講演会（平成１５年９月）」において発表された「アオコの急速処理装置の開発」の論文により証明されている。
すなわち、概略を説明すると、ガス胞を有する藍藻類は、０．３ＭＰａ以上に加圧すると浮力が消失するとされている。浮力を失った藍藻類は沈降し、光合成を行うことができなくなりやがて死滅する。また、群体構造を形成していた藍藻類は、衝突により小さく分断されるため動物プランクトンに捕食されやすくなる、とされている。
そして、アオコの処理装置は、それらを証明するために開発されたものである。
【００７１】
水草ｗｐのみが生育している場所では、図１０に示すように、乱流発生モードで行われる。
すなわち、まず、第２の三方弁３７を、吸込みホース２５からの水がポンプ２１の吸込み側に流れるように切り替えると共に、第１の三方弁２７を、ポンプ２１の吐出側からの水が吐出ホース２４、ノズル側送水ホース３４を経てノズル保持パイプ１１，１１側に流れるように切り替えておく。
【００７２】
ポンプ２１の駆動により、水が吸込みホース２５から第２の三方弁３７を経由してポンプ２１に吸い上げられ、かつ吐出される。そのポンプ２１から吐出された水は、吐出ホース２４から第１の三方弁２７、ノズル側送水ホース３４を経てノズル保持パイプ１１，１１側に流れる。
【００７３】
そして、ノズル保持パイプ１１，１１に送られた水が、それぞれに取付けられているチューブノズル１０の先端から噴出され、これにより各チューブノズル１０を自励振動させる。
これらのチューブノズル１０の自励振動により発生する乱流が水草ｗｐに衝突し、それらの水草ｗｐにストレスを与えることになる。
【００７４】
チューブノズル１０から水を噴出して水草ｗｐに向けて乱流を発生させる際に、エアを同時に噴出することもできる。
この場合、図１１に示すような流れとなる。すなわち、図１０で示した乱流モードにおいて、ポンプ２１と第１の三方弁２７との間に配置されているエアバルブ３１を開き、エアー導入パイプ３３を介してエアを吐出ホース２４に送り込む。
【００７５】
そうすると、吐出ホース２４から第１の三方弁２７、ノズル側送水ホース３４を経てエア混入の水がノズル保持パイプ１１，１１に送られ、かつそれぞれに取付けられているチューブノズル１０の先端から噴出され、これにより各チューブノズル１０を自励振動させる。
そして、これらのチューブノズル１０の自励振動により発生する気泡ｂ混じりの乱流が水草ｗｐに衝突し、それらの水草ｗｐにストレスを与えることになる。
また、エア混入水は、水とエア及び微小エア気泡水と言った、密度が大きく異なる流体がノズル１０内を不規則な塊として通過するために、ノズル１０の自励振動で発生する屈曲部を通過する際の遠心力が不規則に変化するために自励振動の振幅が大きくなり、かつ不規則化する。
そして、ノズル１０から噴出する時の反動力が不規則に変化してノズル１０の振動を不規則化・拡大化させる。この結果、発生する乱流も大きくなる。さらに、噴出されたエアは、曝気効果を伴う。
なお、前述した図８の説明のアオコ吸引モード時に加圧容器４０からの水をノズル保持パイプ１１，１１側に送る際にも、上述のように、エア混入の水を送り、気泡ｂ混じりの乱流を水草ｗｐに衝突させることができる。
【００７６】
アオコａが生育していない水域において、吸込みホース２５で河川等の水を直接取り込む場合、フィルター２６に細かい泥や千切れた葉等が吸い込まれることもあるため十分な量の水を取り込めないことも生じる。
そのようなとき、定期的に、加圧容器４０をフィルター代わりとして使用することもできる。
【００７７】
この場合、前述したようなアオコ捕集モード時の水の流れの状態とすればよい。
すなわち、まず、加圧容器用ホース４４からの水をポンプ２１で吸い上げることができるように第２の三方弁３７を切り替えておくと共に、ポンプ２１から吐出された水が吐出パイプ２４、ノズル側ホース３４を経由してノズル保持パイプ１１，１１側に流れるように第１の三方弁２７を切り替えておいて、ポンプ２１を駆動させるようにすればよい。
【００７８】
図７には、水環境改善装置１のノズル支持パイプ１１、加圧容器４０等を河川に沈め、ポンプ２１等を稼働させてチューブノズル１０からの乱流を水草ｗｐに当てた結果が示されている。
この図７に示された計測結果では、乱流が水草ｗｐに与える影響を確認することができた。なお、この実験では、１本のチューブノズル１０を使用して乱流を発生させている。
ここで、図２に示すように、ノズル支持パイプ１１には５本のチューブノズル１０が使用可能であるが、実験に際しては、そのうちの１本のチューブノズル１０を使用して乱流を発生させたものである。
【００７９】
図７の計測結果を得るために、水環境改善装置１を河川に沈めてフィールド実験を行った。
フィールド実験は、次のような条件で行われた。
日時：２０１６年９月１７日（土）
場所：広島県三次市土師ダム下流江の川合流１ｋｍ手前
対象水生植物：水草（オオカナダモ）
設置装置：マニホールド（保持パイプ）接続チューブノズル（長さ５００ｍｍ）１本
設置位置：川底(水深５００ｍｍ程度)
噴出流体：川水（現地取り込み）
【００８０】
水草ｗｐの生育環境等に対応して、乱流発生による水草ｗｐへのより効果的な影響を得るためには、乱流強度の増大を図ることが必須条件である。
そのために、装置のサイズアップ、チューブノズル１０の数を増やす、チューブノズル１０の配置の検討、チューブノズル１０の構造を検討する、噴出流体の検討（水／エア）等が考えられる。
なお、本第１実施形態では、上記実験結果に基づいてチューブノズル１０の本数や長さ、流体の種類を設定したものである。
【００８１】
（第１実施形態の効果）
以上のような構成の第１実施形態の水環境改善装置１によれば、次のような効果が得られる。
【００８２】
（１）流体供給手段２０を構成するポンプ２１から吐出された水を噴出することでチューブノズル１０が自励振動するので、このチューブノズル１０をアオコ等の植物性プランクトンを含む水草ｗｐの生育水域に配置し、チューブノズル１０の噴出口を水草ｗｐに向け乱流を発生させることで、特に水草ｗｐにストレスを与え、その水草ｗｐの生育を抑制することができる。その結果、簡単な構成で、河川等の淀んだ場所等に生育しているアオコや、特に水草ｗｐの生育を抑制することができ、水環境を改善することができる。
【００８３】
（２）河川の淀んだ箇所や湖沼に生育している水草ｗｐに向けて、チューブノズル１０の先端から噴出される水またはエア混入の水により生じる乱流を衝突させるので、水草ｗｐにストレスを与えることができる。その結果、水草ｗｐの生育が抑えられ、水草ｗｐの繁茂を未然に防止することができ、水環境を改善することができる。
【００８４】
（３）チューブノズル１０が、全長が３０ｃｍ、内径寸法が４ｍｍ、外径寸法が６ｍｍのシリコンゴムで形成されているので、ポンプ２１から吐出ホース２４を経て送り込まれる水または空気でも自励振動が可能となり、より大きな乱流を発生させることができ、水草ｗｐに対してより大きなストレスを与えることができる。
【００８５】
（４）２本のノズル保持パイプ１１，１１のそれぞれに、全長３０ｃｍのチューブノズル１０を使用しているので、チューブノズル１０が水の噴射により自励振動する際、チューブノズル１０と水草ｗｐとが接触している場合、チューブノズル１０と水草ｗｐとが直接接触することで、乱流よりも強いストレスを与えることができる。
【００８６】
（５）全長３０ｃｍのチューブノズル１０が、所定の間隔をおいて３本設けられており、自励振動の範囲が大きくなるので、水草ｗｐに対して広範囲で対応することができる。
【００８７】
（６）ノズル保持パイプ１１，１１は、長さ方向両端側がそれぞれ支持脚１３で支持されており、これらの支持脚１３には、それぞれ２個づつの本体部１３Ａと接地部１３Ｂとが形成されているので、河川等の底部に安定して置くことができる。
【００８８】
（７）ノズル保持パイプ１１，１１には、チューブノズル１０が取り換え自在になっており、アオコａや水草ｗｐの生育状況に応じてチューブノズル１０の取付け本数を増やしたりすることができる。その結果、水草ｗｐ等のどのような生育場所に対しても使用することができるので、利用価値が高い。
【００８９】
（８）アオコａと水草ｗｐとの両方が生育している河川等にあっては、水環境改善装置１を使用することで、捕集したアオコａをアオコ粉砕・加圧手段３９によりアオコａの群体を微粉砕した後、加圧水と共にノズル保持パイプ１１，１１に供給することができ、これにより、チューブノズル１０から乱流を水草ｗｐに当てることができる。その結果、水草ｗｐに強いストレスが与えられるので、生育を抑制することができる。また、アオコａは群体が微粉砕されたことで動物プランクトンの餌となりやすい大きさにまで小さくなることで捕食される。このように、アオコａと水草ｗｐとの両方の生育を抑制することで、水環境を改善することができる。
【００９０】
（９）アオコａが生育していない水域では、場合によっては、第１、第２の三方弁２７，３７を適宜切り替えることで、加圧容器４０をフィルター替わりとして用いることができるので、利用価値が高い。
【００９１】
〔第２実施形態〕
次に、図１２に基づいて、本発明に係る水環境改善装置の第２実施形態を説明する。
本実施形態の水環境改善装置２では、チューブポンプ５１、インラインミキサー５７および圧力チューブ５４を含み構成された流体供給手段５０を備えている。
なお、この第２実施形態の水環境改善装置２を示す図１２において、前記第１実施形態の水環境改善装置１と同一部材には同一符号を付し、異なる部分のみ説明する。
【００９２】
第２実施形態の水環境改善装置２では、流体供給手段５０が、河川等の水をアオコ共々吸い上げる吸込みホース５５と、この吸込みホース５５から水を吸い上げるチューブポンプ５１と、このチューブポンプ５１に接続された公知の上記インラインミキサー５７と、このインラインミキサー５７と前記ノズル保持パイプ１１，１１とを接続する圧力チューブ５４と、チューブポンプ５１を駆動させる電動モータ５２および発電機５３とを備えて構成されている。
【００９３】
チューブポンプ５１には、インラインミキサー５７が接続されており、チューブポンプ５１から吐出された水とアオコａとが、上記インラインミキサー５７の内部を通過する際に攪拌されるので、アオコａの群体が微粉砕されるようになっている。
そして、インラインミキサー５７で微粉砕されたアオコａが水と共に圧力チューブ５４に送られるようになっている。
【００９４】
圧力チューブ５４の先端は分岐管５６により分岐ホース５４Ａ，５４Ａに接続され、これらの分岐ホース５４Ａ，５４Ａが前記ノズル保持パイプ１１，１１に接続されており、また、これらのノズル保持パイプ１１，１１には、それぞれ３本の前記チューブノズル１０が装備されている。
【００９５】
吸込みホース５５の先端は、河川や沼等のアオコ生育水域中に差し込まれ、チューブポンプ５１の駆動によりアオコ共々水を吸い上げることができるように、ホース内径が、例えば５０〜６０ｍｍのものが使用されている。
なお、ホース内径は上記寸法５０〜６０ｍｍのものに限定されない。
【００９６】
流体供給手段５０を構成するチューブポンプ５１は、ローターの回転方向に流体等を押出すと共に、押しつぶされたチューブが復元する際に発生する真空圧によって移送物質、つまり流体等が吸引されるような構成となっている。
【００９７】
また、前記電動モータ５２によりチューブポンプ５１の回転を制御して、流量、圧力調整をすることができるようになっている。そして、アオコ共々水を吸い上げ、圧力チューブ５４に送り込む際、例えば、０．５Ｍｐａ程度の圧力で送り込めるようになっている。
そのため、チューブポンプ５１に吸い上げられたアオコａがインラインミキサー５７で微粉砕され、その微粉砕されたアオコａが加圧水と共にノズル保持パイプ１１，１１に送り込まれ、ノズル保持パイプ１１，１１のチューブノズル１０から乱流を水草ｗｐに衝突させることができる。
【００９８】
なお、前述のように、第２実施形態の水環境改善装置２はアオコａと水草ｗｐとが生育している水域に適用しているが、水草ｗｐのみが生育している水域に配置してもよいのは当然である。
この場合、吸込みホース５５を水草ｗｐのみが生育している水域中に差し込み、そこから圧力チューブ５４により水を吸い上げ、その水をインラインミキサー５７から圧力チューブ５４に吐出し、分岐ホース５４Ａ，５４Ａからノズル保持パイプ１１，１１に送り込めばよい。
また、エアバルブ３１を調整して曝気用のエアを圧力チューブ５４に送り込み、エア混入の水を噴出してもよい。さらに、前述のようにアオコａが生育している水域に水環境改善装置２を適用する際もエア混入の水を噴出するようにしてもよい。
【００９９】
以上のような構成の第２実施形態の水環境改善装置２によれば、前記（１）、（２）、（４）、（６）、（７）の各効果と略同様の効果の他、次のような効果を得ることができる。
（１１）水環境改善装置２の流体供給手段５０が、チューブポンプ５１、インラインミキサー５７、および圧力チューブ５４を備えて構成されているので、アオコａを吸込みホース５５で吸込んで、チューブポンプ５１から吐出されたアオコａの群体をインラインミキサー５７で微粉砕して動物プランクトンに捕食され易くすることができる。その結果、アオコａと水草ｗｐとの両方の生育を抑制することができ、水環境の改善を図ることができる。
【０１００】
（１２）水環境改善装置２の流体供給手段５０がチューブポンプ５１および圧力チューブ５４を備えて構成されており、これらを稼動させることで、アオコａと水草ｗｐとの両方の生育を抑制することができるので、第１実施形態の水環境改善装置１で用いられている第１，２の三方弁２７，３７および加圧容器４０が不要となる。その結果、装置の簡略化を図ることができる。
【０１０１】
〔第３実施形態〕
次に、図１３に基づいて、本発明に係る水環境改善装置の第３実施形態を説明する。
前記第１、第２実施形態の水環境改善装置１，２においては、ノズル保持パイプ１１，１１に、自励振動体としてのチューブノズル１０を３本取付けると共に、それぞれを同一長さに統一して構成したが、本第３実施形態の水環境改善装置３は、ノズル保持パイプ１１，１１に種類の異なるノズルを取付けて構成したものである。
【０１０２】
すなわち、一つの種類として、図１３（Ａ）に示すように、異なる長さの２本のチューブノズル６０Ａ，６０Ｂを組合せたものを、それぞれの長さ方向の途中の、例えば、１箇所を結束部材６１で縛って１本の組合せノズル６０として、その組合せノズル６０をノズル保持パイプ１１，１１のノズル取付け口１１Ａに取付けた構成としてもよい。
２本のチューブノズル６０Ａ，６０Ｂを組合せる場合、上述のように、それぞれの長さ方向の途中位置を所定の結束部材６１で結束し、これにより、自励振動中に互いが絡み合わないようになっている。
【０１０３】
あるいは、図１３（Ｂ）に示すように、チューブノズル６５の途中に、例えば３本の分岐ノズル６５Ａ，６５Ｂ，６５Ｃを設けて加振部を増やした構成のものを用いてもよい。
そして、そのチューブノズル６５をノズル保持パイプ１１，１１のノズル取付け口１１Ａに取付けた構成としてもよい。
【０１０４】
本第３実施形態では、ノズル保持パイプ１１，１１に、図１３（Ａ）に示す組合せノズル６０を例えば２本、図１３（Ｂ）に示すチューブノズル６５を例えば１本の合計３本が取り付けられている。
【０１０５】
なお、上記構成において、組合せノズル６０およびチューブノズル６５を前記図４（Ｃ）に示した形状のチューブノズル１０Ｂを用いてもよい。
また、組合せノズル６０およびチューブノズル６５の全長に沿って、あるいは、長さ方向の途中位置、かつ複数個所にフィン部（図略）を設けた形状としてもよい。
【０１０６】
以上のような構成の第３実施形態の水環境改善装置３によれば、前記（１）〜（７）の各効果と略同様の効果の他、次のような効果を得ることができる。
（１３）ノズル保持パイプ１１，１１のそれぞれに、２本、あるいは３本の組合せノズル６０およびチューブノズル６５を取付けた構成されており、個々の組合せノズル６０およびチューブノズル６５自体が、それぞれ予測不能の複雑な動きをするので、乱流の及ぶ範囲が拡大され、その結果、より広範囲の水草ｗｐに対応することができる。
【０１０７】
〔第４実施形態〕
次に、図１４，１５に基づいて、本発明に係る水環境改善装置の第４実施形態を説明する。
本第４実施形態の水環境改善装置４は、広い範囲にわたって繁茂している水草ｗｐに対応させるために開発されたものであり、互いに対向配置されたＡ列ノズル群７７とＢ列ノズル群７８、およびＡ列ノズル群７７´とＢ列ノズル群７８´の２列をそれぞれ対向させて併設した構成としたものである。
【０１０８】
そして、これらのＡ列ノズル群７７とＢ列ノズル群７８、およびＡ列ノズル群７７´とＢ列ノズル群７８´の２列を、対象とする水草ｗｐのある領域を挟んで対向配置させ、それぞれのＡ列ノズル群７７とＢ列ノズル群７８、およびＡ列ノズル群７７´とＢ列ノズル群７８´を交互に作動させることで、各ノズル群７７と７８等の間にある水草ｗｐに揺さぶりをかけてストレスを与えるように構成したものである。
【０１０９】
図１４に示すように、水環境改善装置４では、Ａ列ノズル群７７とＢ列ノズル群７８との各チューブノズル１０が対向し、Ａ列ノズル群７７´とＢ列ノズル群７８´との各チューブノズル１０が対向して配置されている。
ここで、図１４では、Ａ列ノズル群７７，７７´とＢ列ノズル群７８，７８´とが同一平面上に配置されているが、ノズル取付け部７１Ａ，７２Ａの取付け位置を、例えば、上下に変えることで向きを変えることができる。
【０１１０】
Ａ列ノズル群７７，７７´は、パイプ部材７１と複数のチューブノズル１０とで構成され、Ｂ列ノズル群７８，７８´は、パイプ部材７２と複数のチューブノズル１０とで構成されている。
これらのパイプ部材７１，７２には、先端から流体である水を噴出させかつ乱流を発生させる複数の前記チューブノズル１０が取付けられている。
そして、これらの各チューブノズル１０は、当該各チューブノズル１０の流体噴出口が向き合う状態で、各パイプ部材７１，７２のノズル取付け部７１Ａ，７２Ａに取付けられている。
【０１１１】
図１４に示すように、各ノズル保持パイプ７１，７２の一端部は電磁切替えバルブ７３に接続されており、この電磁切替えバルブ７３はポンプ７４に接続されている。
また、電磁切替えバルブ７３には、各ノズル保持パイプ７１，７２の各チューブノズル１０、つまり、Ａ列ノズル群７７とＢ列ノズル群７８とに送水するタイミングの切り替えを制御するコントローラ７６が接続されている。
【０１１２】
ここで、水草用ノズルとその配置を考えると、それぞれのチューブノズル１０が個別に作動して、自励振動を行うため、乱流の振動が伝播する際に干渉して減衰する場所が起こりうるために、乱流が有効なのはノズルの噴流やチューブノズル１０の振動の直近に限られ、各ノズルの配置がノズルによって発生する乱流同士が干渉を起こさない程度に離れていれば、干渉による減衰は軽微となる。
しかし、対象とする水域に強い乱流を生成しようとすると、ノズルの配置密度は高いことが望まれるので、干渉を起こしにくい間隔に配置されている。そして、この間隔は、実施例では例えば３０ｃｍに設定されている。
【０１１３】
その状態で、図１５の通水タイミングに示すように、ノズル保持パイプ７１，７２を介して、まず、例えば、Ａ列ノズル群７７，７７´の各チューブノズル１０に振動用の水が前記ポンプ７４から送り込まれる。
そうすると、まず、チューブノズル１０の前進性波動運動が起こす乱流の伝播と、対象領域に波動的に供給される噴流の軌跡とにより水草ｗｐを細かく揺さぶり、噴流によるチューブノズル１０の前進性波動運動による水流により、水草ｗｐを傾ける。
【０１１４】
次に、Ａ列ノズル群７７，７７´の各チューブノズル１０への通水を休止することで、対象領域に波動的に供給される噴流がなくなるので、水草ｗｐの揺り戻りが起こり、水草ｗｐや水の慣性力でオーバーシュートが発生する。
【０１１５】
その後、ノズル保持パイプ７１を介して、Ｂ列ノズル群７８，７８´の各チューブノズル１０に振動用の水がポンプ７４から送り込まれる。
そうすると、チューブノズル１０の前進性波動運動が起こす乱流の伝播と、対象領域に波動的に供給される噴流の軌跡とにより水草ｗｐを細かく揺さぶり、噴流によるチューブノズル１０の前進性波動運動による水流により、水草ｗｐをＡ列ノズル群７７，７７´側に傾ける。
以後は、上記の動作が繰り返される。
【０１１６】
上記通水の制御は、シーケンサー等を用いて、水草ｗｐの傾き具合や揺り戻しの具合を見て、電磁切換弁のＯＮ時間や、通水の休止時間をあらかじめ設定して制御する。
【０１１７】
以上のような構成の第４実施形態の水環境改善装置４によれば、前記（１）〜（７）の各効果と略同様の効果の他、次のような効果を得ることができる。
（１４）第４実施形態の水環境改善装置４では、Ａ列ノズル群７７，７７´の各チューブノズル１０およびＢ列ノズル群７８，７８´の各チューブノズル１０から交互に水を噴出させて、水草ｗｐの揺り戻しを利用してその水草ｗｐを細かく揺さぶっているので、水草ｗｐによりストレスを生じさせることができる。その結果、水草ｗｐの生育を抑制することができ、水環境の改善を図ることができる。
【０１１８】
（１５）水草ｗｐが広い範囲にわたって繁茂している水域であっても、それらの水草ｗｐを２列のＡ列ノズル群７７とＢ列ノズル群７８、Ａ列ノズル群７７´とＢ列ノズル群７８´で挟み込んで、かつ対向して取付けられている複数本のチューブノズル１０から噴出される水により発生する乱流を、水草ｗｐに吹き付けることができる。その結果、広い範囲にわたって繁茂している水草ｗｐにまとめてストレスを与えることができ、それらの水草ｗｐの生育を抑制することができるので、水環境を改善することができる。
【０１１９】
以上、前記各実施形態および各応用例を参照して本発明を説明したが、本発明は前記各実施形態および各応用例に限定されるものではない。
本発明の構成や詳細については、当業者が理解し得るさまざまな変更を加えることが出来る。また、本発明には、上記各実施形態の構成の一部又は全部を相互に適宜組み合わせたものも含まれる。
【０１２０】
例えば、前記第１実施形態では、水環境改善装置１が、ポンプ２１を含む流体供給手段２０と、アオコ粉砕・加圧手段３９と、このアオコ粉砕・加圧手段３９を構成する加圧容器４０を備え、アオコａと水草ｗｐの双方が生育している水域に対応できるようになっているが、これに限らない。
水草ｗｐのみに対応できるように、加圧容器４０や第１，２の三方弁２７，３７を備えず、ポンプ２１を含む流体供給手段２０とノズル保持パイプ１１、チューブノズル１０のみを備えた構成としてもよい。
【０１２１】
また、前記第１実施形態では、アオコａが生育していない水域において、ポンプ２１により吸込みホース２５から水を吸込んで、吐出ホース２４側に送り込んでいるが、アオコａが生育している水域であっても、第２の三方弁３７を加圧容器用ホース４４からの水をストップするように切り替えておいて、上述のような流れとしてもよい。
【０１２２】
さらに、前記第４実施形態の水環境改善装置４では、Ａ列ノズル群７７とＢ列ノズル群７８およびＡ列ノズル群７７´とＢ列ノズル群７８´からなる２列のノズル群を併設した２段構成とされているが、これに限らない。
水環境改善装置４の２段構成のノズル群のうち、Ａ列ノズル群７７とＢ列ノズル群７８、あるいはＡ列ノズル群７７´とＢ列ノズル群７８´の２列からなる１段構成のノズル群からなる水環境改善装置としてもよい。
このような構成とすれば、簡単な構成で、水草ｗｐが大量に繁茂していない水域に適用することができ、また、前記（１４）、（１５）と略同様の効果を得ることができる。
【０１２３】
また、上記変形形態の水環境改善装置に、水草ｗｐの揺れをセンシングするセンサーを装備させた構成としてもよい。
すなわち、前記第４実施形態および変形形態の水環境改善装置における制御は、シーケンサー等を用いて、水草ｗｐの傾き具合や揺り戻しの具合を見て、電磁切換弁のＯＮ時間や、通水の休止時間をあらかじめ設定して制御している。
しかし、この制御では、水草ｗｐの成長や増殖や水深や流れの変化によって水草ｗｐの固有振動が変わってしまっても、同じタイミングを保って制御するので、揺り戻しをうまく利用できないことが生じる。
【０１２４】
そこで、本変形形態の水環境改善装置では、水草ｗｐの揺れをセンサーによりセンシングして、揺り戻しのタイミングをタイムリーに掴んで電磁切換弁を操作するように構成したものである。
ここで、センシング方式には様々考えられるが、本変形形態では、水草ｗｐの位置を超音波で検出するもの、水草ｗｐの動きに押されて振動する傾斜センサーや、加速度センサーや、歪ゲージ等のいずれかのセンサーが配置されている。
そして、これらのセンサーは、水草ｗｐを模した擬似水草に仕組み、水草ｗｐの近傍に設置することで実施してもよい。
【０１２５】
このような変形形態の水環境改善装置では、水草ｗｐをＡ列ノズル群とＢ列ノズル群とで挟み込んだ状態で、各ノズル群の複数本のチューブノズルから交互に水を噴出する際、水草ｗｐの揺れをセンサーで検知して、揺り戻しのタイミングをタイムリーに行えるようになっているので、大量に繁茂している水草ｗｐに対しても、より効率よく水を噴出し、ストレスを与えることができる。その結果、それらの水草ｗｐの生育を抑制することができるので、水環境を改善することができる。
【０１２６】
また、前記特許公報１として採り上げた水流発生攪拌装置（特許４４２０４５２号公報）に、本発明の水環境改善装置を付加させてもよい。
すなわち、上記特許公報１の水流発生攪拌装置では、比較的酸素濃度の高い表層水を吸引して酸素濃度の低い水深１０ｍ以上の低層に噴出撹拌することで表面水付近のアオコを深いところに誘導し、光制限により不活性化させる仕組みである。
その際、限られた水量で、できるだけ多くの水を循環し撹拌させる必要があるが、このような、従来の水流発生装置の吐出口へ本発明の水環境改善装置を付加させた場合、吐出口となるノズルの自励振動による撹拌効果が加わる為、撹拌させ得る水量を格段に増加させることが可能となる。
【０１２７】
また、曝気によって上昇流を得て対流を起こすことで表面水を底層に運ぶ従来の方法について説明すると、貯水池などの比較的水深が大きい水域の場合、底部から曝気することで、気泡が上昇するに従って衝突し合って合体してある程度大きな気泡となり、これによって気泡の上昇速度が増し、周囲の水を引きこんで強い上昇流となり、結果的に強い対流を生むことになる。
その反面、気泡を噴出するノズル付近では概ね定常的な引き込み流となり気泡が衝突し合って合体し易い為に、気泡の総合表面積が気泡体積に比べて小さくなり、水中に溶け込む率が低減する。所詮気泡は衝突し合って合体し、成長しすぎると分裂して一定の大きさの分布の気泡になるので、対流を起こす力は送る気体量で決まる。
【０１２８】
溶解酸素量を増やす為には、細かい気泡の寿命を延ばすか、水中で撹拌しながら噴出して他の気泡との接触機会を減らすことになる。前者はマイクロバブルが主流であるが、マイクロバブルの寿命が長すぎると対流を生む効果は大きくならない。
【０１２９】
本発明では、ノズルが自励振動して撹拌しながら水中に噴射されることで、気泡同士の接触機会を減らしつつ対流を生む気泡の合体をそれほど阻害しないために、強い対流を生むことが可能と考えられる。
また、水草を対象とする水域では概ね水深が浅いために、元々対流を生じにくい構造である。それでも、水面付近のアオコを強制的に吸引してストレスを与えて水底付近に散布する本発明で曝気も行う意義は、群体が粉砕されたアオコを捕食する動物性プランクトンが生育しやすい酸素が多く溶け込んだ水環境を作ることにある。
対流を期待しないので、酸素を供給する気泡は広範囲に分布していることが有利であることから、本発明の様に自励振動するノズルが散在する方式は打ってつけの構成である。
【産業上の利用可能性】
【０１３０】
本発明の水環境改善装置は、アオコを含む植物プランクトンや、河川等の淀んだ場所に生育している水草の繁茂を抑制することで、水環境を改善しようとする際に利用できる。
【符号の説明】
【０１３１】
１  水環境改善装置（第１実施形態）
２〜４  水環境改善装置（第２〜４実施形態）
１０  チューブノズル（自励振動体）
１１  ノズル保持パイプ（振動体保持部材）
１３  保持部材設置手段
２０  流体供給手段
２１  ポンプ
２４  吐出ホース
２５  吸込みホース
２７  第１の三方弁
３４  ノズル側送水ホース
３９  アオコの群体粉砕・加圧手段
４０  加圧容器（アオコ加圧機構）
４１  アオコの群体粉砕機構
４２  アオコ捕集用パイプ
４４  加圧容器用ホース
４５  送水ホース
４７  加圧水吐出パイプ
５０  流体供給手段（第２実施形態）
５１  チューブポンプ
５４  吐出用圧力チューブ
５５  吸込みホース
５７  インラインミキサー
１００  乱流発生装置
１０１  振動用格子
ｗｐ  水草
ａ  アオコ  
Ｔ  乱流
Ｊ  噴流
Ｌ  層流
【図１】
2018174771.tif 000003
【図２】
2018174771.tif 000004
【図３】
2018174771.tif 000005
【図４】
2018174771.tif 000006
【図５】
2018174771.tif 000007
【図６】
2018174771.tif 000008
【図７】
2018174771.tif 000009
【図８】
2018174771.tif 000010
【図９】
2018174771.tif 000011
【図１０】
2018174771.tif 000012
【図１１】
2018174771.tif 000013
【図１２】
2018174771.tif 000014
【図１３】
2018174771.tif 000015
【図１４】
2018174771.tif 000016
【図１５】
2018174771.tif 000017
【図１６】
2018174771.tif 000018