(57)【要約】本発明は養殖場、ダム、河川または下水処理場など水溜りの汚染防止及び新鮮な空気を供給するための曝氣と、水圧で昇降往復運動する浮遊を利用して動力を発生させて動力源として利用することができるようにした低落差を利用した曝氣及び動力発生装置に関する。本発明は前記本出願人の先行発明における問題点を改善するためのもので、特に構成を簡単にして製作が容易で、作動の精密性を満たして往復回転する動力を利用して電力生産及び機械の動力源として利用することができるようにすることを目的とする。本発明は左右に分割された第１水槽及び第２水槽と、第１水槽及び第２水槽の上下に互いに対応して開閉される上下バルブ及び水槽に供給された水で浮び上がる浮標と、浮標で制御されるロッキング手段によって浮び上がる浮遊及び浮遊の浮遊アームによって上下連動するラックで前記上下バルブと浮遊を制御させて正確な動作と円滑な作用及び往復回転する主軸による動力源で動力を得ることができ、前記第１水槽及び第２水槽内の空気が流入及び排出されながら、収集された新鮮な空気を利用して曝氣及び新鮮な空気を養魚場などに提供することができるようにすることを目的とする。このような本発明は、別途の動力手段なしに左右側の第１水槽及び第２水槽に流入される水を充填して得られる水圧による浮標と浮遊（フロート、ｆｌｏａｔ）によって浮上し、バルブを制御させて連続的な連動作用による動力源を提供することによってメンテナンス費用を最小化することができる。
2013502539.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機体（１０）に水を供給する水供給タンク（１２）を備え、水供給タンク（１２）の左右下側に構成される第１水槽（３０）と第２水槽（４０）、
第１水槽（３０）及び第２水槽（４０）に水を提供するための上部バルブ（２０）と下部バルブ（２１）及び第１水槽（３０）、
第２水槽（４０）内の水圧で浮び上がる浮遊（３１、４１）、
浮遊（３１、４１）の昇降でラック（５１）を連動する連動手段（５０）、
連動手段（５０）を制御する浮標（３２、４２）とロッキングピニオン（６１）とからなるロッキング手段（６０）、を含み、
前記浮遊（３１、４１）の主軸（５２）で連動される連動手段（５０）の小ギア（９１）によって動力が提供されを受けて動力を利用することができるようにし、第１水槽（３０）及び第２水槽（４０）内の空気を集めて曝氣用空気を提供することを特徴とする低落差を利用した曝氣及び動力発生装置。
【請求項２】
前記機体（１０）は上部に水供給タンク（１２）が構成されて、水供給管（１１）と空気管（８１）が構成される空気収集キャップ（８０）が構成され、
水供給タンク（１２）の下部両側に第１水槽（３０）及び第２水槽（４０）を円弧状に構成して、上下側に第１水槽（３０）及び第２水槽（４０）を制御する上部バルブ（２０）及び下部バルブ（２１）と、
上部バルブ（２０）及び下部バルブ（２１）を連動するラック（５１）と、
第１水槽（３０）及び第２水槽（４０）に水上に浮び上がる浮遊（３１、４１）と、
ラック（５１）を制御するロッキング手段（６０）と、
ロッキング手段（６０）を制御する浮標（３２、４２）と、
前記浮遊（３１、４１）の昇降に連動する連動手段（５０）と、
前記機体（１０）の下端には下部バルブ（２１）で排出された水を収集する下部タンクと、
退水管（１４）と、で構成されることを特徴とする請求項１に記載の低落差を利用した曝氣及び動力発生装置。
【請求項３】
前記ロッキング手段（６０）は浮標（３２、４２）と浮標アーム（３３）が軸点を基点に回転されて連動アーム（６２）でストッパー（６４）を連動させてロッキングピニオン（６１）のロッキング突起（６５）を制御して、ロッキングピニオン（６１）と連動されるラック（５１）を制御することを特徴とする請求項１に記載の低落差を利用した曝氣及び動力発生装置。
【請求項４】
前記ラック（５１）はロッキング手段（６０）によって上部バルブ（２０）及び下部バルブ（２１）のバルブ制御ピニオン（２１）を連動して上部バルブ（２０）及び下部バルブ（２１）を制御することを特徴とする請求項１に記載の低落差を利用した曝氣及び動力発生装置。
【請求項５】
前記連動手段（５０）は主軸（５２）に駆動ピニオン（５３）と連動ギア（５４）でラック（５１）を連動し、主軸（５２）に駆動ギア（９０）と小ギア（９１）を備えて動力発生装置に動力を提供することを特徴とする請求項１に記載の低落差を利用した曝氣及び動力発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は養殖場、ダム、河川または下水処理場など水溜りの汚染防止及び新鮮な空気を供給するための曝氣と、水圧で昇降往復運動する浮遊を利用して動力を発生させて動力源として利用することができるようにした低落差を利用した曝氣及び動力発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
生活下水と糞尿、産業廃水及び畜産施設などで排出する汚廃水と糞尿、農耕地・森林の流出水などが収集される下水処理場で汚染水が処理されなくて腐敗性物質、有毒物質として湖や川に流れて各種用水として用いることができなかったり、生物の棲息に深刻な被害を与えるほど水質が汚染されている。
【０００３】
このような水溜りでは富栄養化が発生しながら酸素欠乏で、水が腐って悪臭が発生し、一方、有害性赤潮が発生して魚類などの水上生物が生存することができない汚水に変質される。
【０００４】
即ち、ダム、湖、貯水池などのような湖沼には指標の汚染水が持続的に流入され、水の出入りが活発でなく停滞されているため水中の汚染物質の濃度が増加して汚染物質の中の窒素化合物及び燐酸塩などを含む栄養塩類は有機物分解を起こす微生物の生育と増殖を図ることから潭水に富栄養化現象が発生される。
【０００５】
このような富栄養化は、潭水の濁度を低下させ、腐敗物による悪臭を発生させて、ひどい場合、水中の魚類が集団斃死するなど湖沼の生態系を破壊する深刻な被害を被らせる。
【０００６】
従って、湖沼はその潭水に水中生態系に含まれた窒素や燐などの栄養物質の量が自体浄化能力を超過しないように均衡を保持させることが重要であり、特に水の溶存酸素を高めて沈む有機物や重金属などの酸化作用が円滑に行われるようにすることが非常に重要である。
【０００７】
しかし、国内の多くの湖沼は上流側に汚水・廃水浄化施設を増加したにもかかわらず、相変らず多量の汚染物質が流入され、長期間の潭水で密度層が形成されることによって、水質悪化現象が徐徐に深刻化され、養魚場などでは魚類が生存することができなくなって養殖業の倒産を引き起こす問題が発生している。
【０００８】
このような問題点を改善するために水質を改善する方法として様々な方法が用いられている。その中の一つとして水域の下部層に人為的に空気を注入して水中の溶存酸素濃度を増加させる方法がある。
【０００９】
前記方法において、モーターを可動して水車を連動する場合、水表面部を放射させて空気中の酸素が溶解されて酸素量を増加させるが、電力消耗による非経済的短所と效果が極めて些細で、動力で生成された空気を水中に強制的に注入させて酸素量を増加するようにする方法は電力の消耗が多く、效果が極めて些細な短所がある。
【００１０】
また、上向き水流を利用した密度層（ｓｔｒａｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）の解消技術は、停滞水域の下部層水域に大型プロペラを設置し、このプロペラを回転させて上向き水流を発生したり、圧縮空気を吹き込んで上向き水流を発生させる方法を通じて湖沼の下部層の水を表面層に上昇・循環させる方式である。
【００１１】
しかし、湖沼の密度層解消に上向き水流方式を採択する場合、有機物濃度が高く、溶存酸素が欠乏された下部層水が上昇して表面層水と混和され、有機物・鉄・マンガンなどが酸化処理されるが、一部の有機物は表面層水に棲息する青緑藻類の栄養源に使われて、青緑藻類が過多に繁殖する逆效果を引き起こす可能性が濃厚である。
【００１２】
また、前記のように、上向き水流を利用した方式は、下部層の水を集める（水平移動）效果も相対的に低く、また、密度層の解消效果が制限的で、メンテナンス費用が大きすぎるという問題点があった。
【００１３】
このように、水中に酸素を供給するための様々な方法が知られているが、電力を利用し、または風力、水力を利用するため、その駆動力を発生するための装置の構成で経費がたくさんかかり、効果が些細で、実用化において效果を得ることができなかった。
【００１４】
このような問題点を鑑みて、本出願人の先発明出願第１０−２００８−０１４５１１号にて「空気生成方法及びその装置」、及びこれを改善した第１０−２００８−０１３０９０４号の「深層曝氣用曝氣装置」を提案した。
【００１５】
前記先行発明は、両側の水槽と水槽内の数量によって浮上される浮標が浮遊を制御し、前記制御によって浮遊が浮上されながら連動する浮遊の連動部材が上下の開閉バルブを操作させて水槽内に水を供給したり、水槽内の水を排出するようにすることを交互に実施して水槽内の水抜けで水槽に空気を提供して再び水供給による水槽内の空気が上昇される空気生成方法及びその装置を提供している。
【００１６】
このような先行技術は、その装置が複雑で製作コストが高くなるという短所があり、また単純に空気の生成に限定されることで浮遊の昇降で発生される動力を適切に利用することができないという短所がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明は前述した本出願人の先行発明における問題点を改善するためのもので、特に構成を簡単にして製作が容易で、作動の精密性を満たし、且つ、第１水槽及び第２水槽内で交互に昇降往復する浮遊の動力を利用して電力生産及び産業機械の動力源として利用することができるようにすることを目的とする。
【００１８】
本発明は左右に分割された第１水槽及び第２水槽と、第１水槽及び第２水槽の上下に互いに対応して開閉される上下バルブ及び水槽に供給された水で浮び上がる浮標と、浮標で制御されるロッキング手段によって浮び上がる浮遊及び浮遊の浮遊アームによって上下連動するラックで前記上部バルブ及び下部バルブと浮遊を制御させて正確な動作と円滑な作用及び往復回転する主軸による動力源で動力を得ることができるようにし、前記第１水槽及び第２水槽内の空気が流入及び排出されされながら収集された新鮮な空気を利用して曝氣及び新鮮な空気を養魚場などに提供することができるようにすることを目的とする。
【００１９】
このような本発明は別途の動力手段なしに左右側第１水槽及び第２水槽に流入される水を充填して得られる水圧による浮標と浮遊（フロート）によって浮上し、バルブを制御させて連続的な連動作用による動力源を提供することによってメンテナンス費用を最小化することができる。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明は解決しようとする課題の解決手段として、機体１０に水を供給する水供給タンク１２を備え、水供給タンク１２の左右下側に構成される第１水槽３０と第２水槽４０を備え、第１水槽３０及び第２水槽４０に水を提供するための上部バルブ２０と下部バルブ２１及び第１水槽３０及び第２水槽４０内の水圧で浮び上がる浮遊３１、４１と、浮遊３１、４１の昇降でラック５１を連動する連動手段５０と、連動手段５０を制御する浮標３２、４２とロッキングピニオン６１とからなるロッキング手段６０、前記浮遊３１、４１の主軸５２で連動される連動手段５０の小ギア９１によって動力が提供されて動力を利用することができるようにし、第１水槽３０及び第２水槽４０内の空気を集めて曝氣用空気を提供することを特徴とする低落差を利用した曝氣及び動力発生装置を提供する。本発明は前記解決手段として機体１０は上部に水供給タンク１２が構成されて、水供給管１１と空気管８１が構成される空気収集キャップ８０を構成して空気を集めて養魚場などに曝氣用に提供することができる。
【００２１】
このような本発明は水供給タンク１２の下部両側に第１水槽３０及び第２水槽４０を円弧状に構成して、上下側に第１水槽３０及び第２水槽４０を制御する上部バルブ２０及び下部バルブ２１と、上部バルブ２０及び下部バルブ２１を連動するラック５１と、第１水槽３０及び第２水槽４０に水上に浮び上がる浮遊３１、４１及びラック５１を制御するロッキング手段６０とロッキング手段６０を制御する浮標３２、４２と前記浮遊３１、４１の昇降に連動する連動手段５０、前記機体１０下端には下部バルブ２１で排出された水を収集する下部タンク１３と退水管１４で構成され、ロッキング手段６０は浮標３２、４２と浮標アーム３３が軸点を基点に回転されて連動アーム６２でストッパー６４を連動させてロッキングピニオン６１のロッキング突起６５を制御してロッキングピニオン６１と連動されるラック５１を制御し、前記ラック５１はロッキング手段６０によって上部バルブ２０及び下部バルブ２１のバルブ制御ピニオン２１を連動して上部バルブ２０及び下部バルブ２１を制御するようにし、連動手段５０は主軸５２に駆動ピニオン５３と連動ギア５４でラック５１を連動し、主軸５２に駆動ギア９０と小ギア９１を備えて、動力発生装置に動力を提供することを特徴とする低落差を利用した曝氣及び動力発生装置を提供する。
【発明の効果】
【００２２】
本発明は谷、河川、ダムなどで自然に流れる水を本発明の水供給ラインで連結させて水を供給するので水供給による困難がなく、供給された水で第１水槽及び第２水槽内の浮遊を交互に昇降させ、このような昇降で上下バルブを制御して第１水槽及び第２水槽内に水を充填及び排出させ、同時にそれによって発生される空気を潭水、養魚場、下水処理場などの汚染源による溶存酸素の欠乏で発生する富栄養化を防止するための空気として供給することができる無公害空気生成、及び汚染のない水を使用して排出することによって河川などで水不足現象及び汚染を防止する效果、及び所要メンテナンス費用が少なく、水質改善によって浄水費用を節減し、水質改善を通じて湖沼内の魚類の棲息環境を向上させることができ、全般的な湖沼生態系を原状態に復旧させることができるなどの效果を奏することができる。
【００２３】
また、本発明は以上のように少量の水を利用した水圧で第１水槽及び第２水槽内で交互に往復される浮遊の往復運動を回転運動に転換させて動力を得、この動力源を利用する機械装置及び小型の電力を生産することができるようにすることによって農漁村または小規模の生産施設で必要とする電気または動力源として利用して資源節減及び環境に優しく、無限の原動力で産業上大きさ寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１水槽に水が供給される作成説明図である。
【図２】本発明の第２水槽に水が供給される作動説明図である。
【図３ａ】本発明のラックを制御するためのロッキング手段の作動説明図である。
【図３ｂ】本発明のラックを制御するためのロッキング手段の作動説明図である。
【図４】本発明の構成を示す正面図である。
【図５ａ】本発明の連動手段の構成説明図である。
【図５ｂ】連動手段の平面図である。
【図６】本発明の見掛け及び構成を説明するための全体断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明を実施するための具体的な内容を添付図面を参照してより詳しく説明すれば次の通りである。
【００２６】
図１は本発明の第１水槽に水が供給される作動説明図であり、図２は本発明の第２水槽に水が供給される作動説明図であり、図３ａ及び図３ｂは本発明のラックを制御するためのロッキング手段の作動説明図であり、図４は本発明の構成を示す正面図であり、図５ａは本発明の連動手段の構成説明図であり、図５ｂは連動手段の平面図である。
【００２７】
図６は本発明の見掛け及び構成を説明するための全体断面図を示す。
【００２８】
前記図面に示すように、本発明は谷、河川、ダムなどで人為的にまたは自然に流れる水を供給ラインによって水供給管１１を経って機体１０上部の水供給タンク１２内に供給するように構成され、水供給タンク１２の左右下側に第１水槽３０と第２水槽４０、第１水槽３０及び第２水槽４０に水を提供するための上部バルブ２０と下部バルブ２１、及び前記第１水槽３０及び第２水槽４０内の水圧で浮び上がる浮遊３１、４１の昇降でラック５１を連動する連動手段５０と連動手段５０を制御するロッキングピニオン６１とからなるロッキング手段６０で構成される。
【００２９】
このような本発明は、前記のように、谷、河川、ダムなどで人為的または自然に流れる水を供給ラインによって水供給管１１を経って機体１０上部の水供給タンク１２内に供給すれば、水供給タンク１２の何れか一方、即ち、図１に示すように、上部バルブ２０が開放された第１水槽３０に水が流入されて第１水槽３０内に水が充填される。
【００３０】
このような水の供給で第１水槽３０内には水面が上昇され、この時、上昇される水面と同様に第１水槽３０内の浮標３２が上昇される。
【００３１】
第１水槽３０内の浮遊３１は後述するロッキング手段６０によってロッキングされて浮上されることができない。
【００３２】
このような浮標３２の上昇移動で、図３に示すように、浮標アーム３３が軸点を基点にして回転移動しながら最上点に到達し、同時に、浮標アーム３３の末端に形成された連動アーム６２が回転移動され、この連動アーム６２の連動棒６３は機体にヒンジされたストッパー６４を移動させるのでストッパー６４によって制御されたロッキングピニオン６１と同軸のロッキング突起６５を解除させて同軸のロッキングピニオン６１は自由状態に転換させることによって図３ａから図３ｂに転換される。
【００３３】
そして、前記ストッパー６４はスプリング６６の弾性で再び復帰状態に転換されるか、または浮標３２の浮上で復帰されることができる。
この時、前記第１水槽３０内の浮遊３１は浮遊アーム３４で機体１０外部に露出される主軸５２に連動される連動手段５０の駆動ピニオン５３で連動される連動ピニオン５４と交合されたラック５１が前記ロッキングピニオン６１と上部バルブ２０及び下部バルブ２１が一緒に連動されるように構成されている。
【００３４】
従って、前述したように、前述したロッキング手段６０のロッキングピニオン６１のロッキングからロッキングが解除されることによって第１水槽３０内の浮遊３１は水圧で急浮上し、このような上昇で浮遊３１と浮遊アーム３４が上昇移動しながらこれと連動される主軸５２を所定量回転させる。
【００３５】
このような主軸５２の回転は駆動ピニオン５３と一緒に連動ピニオン５４を回転させ、この連動ピニオン５４に交合されたラック５１を上部から下部に移動させる。
【００３６】
このような移動によってラック５１は図１から図２の移動状態に移動される。
【００３７】
同時に、前記ラック５１の移動で上下のバルブ制御ピニオン２２を連動し、このバルブ制御ピニオン２２と連動される上部バルブ２０及び下部バルブ２１を連動して上部バルブ２０で第１水槽３０の上端を閉め、第１水槽３０が閉められた状態の下部バルブ２１は開かれる状態に変換させて第１水槽３００内の水を排出させる。
【００３８】
排出される水は下部タンク１３の退水管１４を通して排出される。
【００３９】
また、このような過程と同時に第１水槽３０の上部バルブ２０が閉められると第２水槽４０の上部が開かれる状態に変換され、下部バルブ２１は閉められる状態に変換される。
【００４０】
また前記第２水槽４０は水が排出された状態で連動手段５０の連動構成によって主軸５２と連動される第２水槽４０の浮遊４１は下降状態に移動した状態である図２の状態に転換される。
【００４１】
前記によって第２水槽４０の上部バルブ２０が開かれることによって第２水槽４０内に水が供給され、下部バルブ２１が閉められることによって第２水槽４０に水が充填される図２の状態で、前述した第１水槽３０の過程を繰り返す。
【００４２】
そして、第２水槽３０内の水が排出された状態では水位が下降し、これによって浮標４２も一緒に下降しながら浮標アーム４３が下降すると同時に軸点を基点に回転する連動アーム６２と一緒にストッパー６４はスプリング６６の弾性で復帰状態に復帰される。
【００４３】
この時、第２水槽４０を制御するストッパー６４は、前述した第１水槽３０のロッキング手段６０の作動で下向きされたロッキング突起６５がストッパー６４の上端に位置を転換した状態であるので、第２水槽４０は水が充填されて浮標４２による制御によってストッパー６４を制御する閉め状態を保持する。
【００４４】
このような第２水槽４０に第１水槽３０のように供給される水が充填されて水位が上昇され、浮標４２の上昇でロッキング手段６０のストッパー６４がロッキング突起６５を解除してラック５１が再び下降状態から昇降すれば第２水槽４０の上部バルブ２０を閉鎖し、下部バルブ２１を開いて、図２から図１の状態に転換される。
【００４５】
また、本発明は前記機体１０に複数の空気流入排出管７０を構成して、発電専用の時にはタンク内または第１水槽３０及び第２水槽４０内に水が充填される時水槽内の空気を排出し、水を排出する時には外部空気を供給させて水抜けをより效果的に行うことができるようにし、曝氣と発電用として動作する時には空気流入排出管７０を制御して調節され、この時前記空気流入排出管７０は開閉を調節するためのバルブをさらに備えることは当然である。
【００４６】
また、機体１０上部に形成された空気収集キャップ８０と空気管８１をさらに構成して、第１水槽３０及び第２水槽４０内の空気を集めて潭水汚染河川などに供給するので、汚染水内に外部の新鮮な空気を連続的に供給させて、溶存酸素が不足で且つ有機物質の多い水の循環と酸素の供給を行うことで汚染物質を浄化し、青緑藻類の光合性作用を抑制する作用を通じて湖沼密度層を解消して水質を改善するのに大きく寄与する。
【００４７】
また、本発明の主軸５２には駆動ギア９０と小ギア９１で、図示しない動力発生装置の一例の発電機などを駆動することで別途の動力源なしに動力を提供することができるようにし、この時には往復回転小ギア９１に一方向ギアなどをさらに備えて、連続回転を実現することができ、このような構成は別途の構成であるので、これに対する詳細な構成及び作用效果は省略した。
【００４８】
このような動力装置は小型発電機及び農業用ポンプの動力源、コンプレッサーなどの動力源に利用されることができる。
（産業上の利用の可能性）
【００４９】
本発明は自然河川や人為的に供給される水を利用して水槽内の浮遊を上下に繰り返して昇降させ、このような昇降で得られる動力源を利用して各種装置の動力源として利用する效果及び第１水槽及び第２水槽内の水供給と排出で発生される空気を集めて、潭水、汚染河川などに供給するので汚染水内に外部の新鮮な空気を連続的に供給させて溶存酸素が不足し、有機物質の多い水を循環させ、且つ酸素を供給することによって、汚染物質を浄化し、青緑藻類の光合性作用を抑制する作用を通じて湖沼密度層を解消して水質を改善するのに大きく寄与する。
【００５０】
本発明は、以上のように、少量の水を利用した動力源で動力源を得て機械装置を駆動することができるようにすることによって、農漁村または小規模の生産施設で必要とする電気または動力を得て資源節減及び環境に優しい無限の原動力で産業上大きさ寄与することができる。
【００５１】
本発明はその技術的範囲が前記実施例に限定されるのではなくて、本発明の技術思想を逸脱しない範囲内で多様な変形実施が可能であることは当業者にとって自明である。
【符号の説明】
【００５２】
１０    機体
１１    水供給管
１２    水供給タンク
１３    下部タンク
１４    退水管
２０    上部バルブ
２１    下部バルブ
２２    バルブ制御ピニオン
３０    第１水槽
３１、４１    浮遊
３２、４２    浮標
３３、４３    浮標アーム
４０    第２水槽
５０    連動手段
５１    ラック
５２    主軸
５３    駆動ピニオン
５４    連動ピニオン
６０    ロッキング手段
６１    ロッキングピニオン
６２    連動アーム
６４    ストッパー
６５    ロッキング突起
６６    スプリング
７０    空気流入排出管
８０    空気収集キャップ
８１    空気管
９０    駆動ギア
９１    小ギア
【図１】
2013502539.tif 000003
【図２】
2013502539.tif 000004
【図３（ａ）】
2013502539.tif 000005
【図３（ｂ）】
2013502539.tif 000006
【図４】
2013502539.tif 000007
【図５（ａ）】
2013502539.tif 000008
【図５（ｂ）】
2013502539.tif 000009
【図６】
2013502539.tif 000010
【国際調査報告】
2013502539.tif 000011
2013502539.tif 000012
2013502539.tif 000013
2013502539.tif 000014