(57)【要約】【課題】電力ケーブル等の従来の電力供給設備の設置により生じる弊害が発生することのない水質改善装置を提供すること。【解決手段】少なくとも水面上に浮遊可能な浮遊支持体１２と、この浮遊支持体１２に設置され懸濁物質を含む表層水を吸水する吸水ポンプ１９を含む電力消費設備１９、２４と、を有する水質改善装置１０において、電力消費設備１９、２４に供給する電力を、浮遊支持体１２上に設置した太陽発電パネル１４により生成する。これにより、電力ケーブル等の従来の電力供給設備を設置することなく水質改善装置１０を作動させることができるので、電力供給設備の設置により生じる種々の弊害を無くすことができる。【選択図】図１
2008173553.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも水面上に浮遊可能な浮遊支持体と、前記浮遊支持体に設置された電力消費設備と、を有する水質改善装置において、
前記電力消費設備に供給する電力を、前記浮遊支持体上に設置した太陽発電パネルにより生成することを特徴とする水質改善装置。
【請求項２】
前記太陽電池パネルは、
前記浮遊支持体を構成する枠体に立設された支持柱によって、前記浮遊支持体の上部に設置されることを特徴とする請求項１に記載の水質改善装置。
【請求項３】
前記太陽電池パネルは、
前記浮遊支持体に対する設置角度を可変としたことを特徴とする請求項１又は２の何れか１項に記載の水質改善装置。
【請求項４】
前記太陽電池パネルと前記電力消費設備との間に、蓄電池とパワーコンディショナーを接続し、前記太陽電池パネルの出力を効率良く用いることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の水質改善装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水質改善装置に関し、特に、池、湖沼、貯水池、ダムの入り江、堀等の水域に浮遊させた浮遊支持体上に、懸濁物質を含む表層水を吸引する吸水ポンプ等の電力消費設備を備えた水質改善装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、水域においてアオコなどの懸濁物質の発生により水質が悪化することが深刻な問題となっている。この問題に対して、水域に水を吸引するための吸水ポンプ等の電力消費設備を具備した浮遊支持体を浮遊させ、その吸水ポンプによって回収した水から懸濁物質を除去或いは、不活性化させる水質改善装置が特許文献１をはじめ多くの文献に開示されている。
【０００３】
図５に従来の水質改善装置の一例であるアオコ不活性化装置１０の説明図を示す。図示のように、アオコ不活性化装置１０は、水流発生装置３４等の各要素を水に浮遊した状態で維持する浮遊支持体１２を備えている。
【０００４】
浮遊支持体１２は、複数の棒状のフレームを格子状に組み立てて構成される枠体１３と、その枠体１３の両端部でフレームに囲まれ支持された状態で取り付けられたフロート１５とにより構成されている。
【０００５】
枠体１３を構成するフレームは、アルミニウム合金等の比較的比重が小さく耐食性の高い金属で形成されており、フロート１５は、塩化ビニル発泡体等の高い浮力が得られる部材で形成されている。
【０００６】
また、浮遊支持体１２には、アンカーロープ３６、３７の一端が繋がれており、このアンカーロープ３６の他端には、水域の底に固定されたアンカー３８が取り付けられ、アンカーロープ３７の他端には、陸上に固定された図示しないアンカーが取り付けられている。これらアンカーロープ及びアンカーによって、浮遊支持体１２が係留される状態となり、その浮遊支持体１２の位置が大幅にずれることを防止する。従って、浮遊支持体１２は、アオコの不活性化作業を行うべき水域の特定位置の湖面７０上にほぼ停留して浮遊する状態となる。
【０００７】
更に、このアオコ不活性化装置１０は、浮遊支持体１２の枠体１３上に水深２ｍ〜５ｍ程度の表層水を吸い上げる吸い込み口２０ａを有する吸水ポンプ２０を備えている。そして、この吸水ポンプ２０により吸い上げられた表層水は、送水ホース２１を通って水流発生装置３４に送られる。
【０００８】
浮遊支持体１２の下部には、吊り下げロープ３２が取り付けられており、この吊り下げロープ３２により、水深１０〜３０ｍ程度の位置で水流発生装置３４が吊り下げられている。この水流発生装置３４は、一方の流入用開口３４ａから他方の放出用開口３４ｂに向かって漸次縮径した中空のテーパ形状で形成されており、その内部には、水流発生方向に対して鋭角を持たせた図示しない整流板が設けられている。
【０００９】
また、水流発生装置３４には、上述の乱流の発生による水流発生装置３４のぶれを防止するために、水域の底に固定されたアンカー３９を有するアンカーロープ３５が取り付けられている。
【００１０】
そして、この水流発生装置３４によれば、上述の吸水ポンプ２０により吸水された表層水が送水ホース２１により流入用開口３４ａから水流発生装置３４の内部に供給されると、当該装置の内部の整流板が水の流れを乱すことにより乱流が発生する。これによって、吸い込まれた表層水が元々ある水深１０ｍ〜３０ｍ程度の底層水と攪拌混合され放出される。なお、この水流発生装置３４は、電力を用いることなく作動させることができる。
【００１１】
このように底層水に表層水が混合されることで、表層水に生息するアオコ等のプランクトンを底層水へ放つことで圧力及び水温の急激な変化にさらすことによって不活性化させその増加を抑制することができる。
【００１２】
また、上述のように、表層水と底層水を攪拌して底層水中に放出することにより、底層水中の酸素濃度が増加し貧酸素状態が改善され、底層水中の好気性微生物（酸素を使用して有機物を分解する微生物）が優勢種となり、水質の浄化が促進される。
【００１３】
更に、アオコ不活性化装置１０は、吸水ポンプ２０の動力源である電源を確保するために受電装置１０４が浮遊支持体１２上に具備されており、この受電装置１０４に上記電力を供給するために、電力ケーブル１０２が湖底に沿って敷設され図示しない陸上の配電柱に接続されている。
【００１４】
そして、このアオコ不活性化装置１０は、アオコが水面に浮いている日中のみ作動させれば良いので、日が出ていない早朝や夜間において装置を停止させるために図示しないタイマーが浮遊支持体１２に設けられている。
【００１５】
上述のアオコ不活性化装置１０のような水質改善装置は、水域上の所定箇所に浮遊支持体を浮かべその箇所の水質を改善する作業を行うものであり、例えば、水域全体の水質改善作業を行う費用や時間がない場合であっても、水域上の特定箇所を必要に応じてピンポイントに浄化することができるので、非常に利便性が高く、従来より多く使用されてきた。
【００１６】
【特許文献１】特開２００６−１８１５６５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
上述のように、アオコ不活性化装置に代表される従来の水質改善装置では、吸水ポンプを等の電力消費設備に電力供給するために受電装置、電力ケーブル、配電柱といった電力供給設備が必要である。特に、電力ケーブルの設置にあたっては、船の通行や流水が阻害されないように、当該電力ケーブルを湖底等に敷設する作業が必要であった。
【００１８】
ところが、水域の大きさや水域上での浮遊支持体の位置によっては配電柱と浮遊支持体上の受電装置までの距離が長くなり、それによって相当に長い電力ケーブルを使用しなければならず、電力ケーブルの敷設作業が極めて煩雑なものとなり、多大なコストがかかる場合があるという問題があった。
【００１９】
また、上述のように長い電力ケーブルを設置した場合、配電柱から浮遊支持体上の受電装置に電力が供給される過程で電圧の低下が生じ、吸水ポンプの作動に十分な電力を供給することができないことがあるという問題もあった。
【００２０】
更に、例えば、水域の底の凹凸が大きい或いは水深が大きい時などは、電力ケーブルを敷設する作業が非常に困難なものであり、場合によっては、電力ケーブルの敷設自体が不可能となることもあり、結果として、水質改善装置を使用すること自体ができなくなるという問題もあった。
【００２１】
また、水質改善装置を作動させる水域の近くの陸地に配電柱が設置されていない場合には、配電柱を新たに設置する必要があり、その分コストがかかるという問題もあった。
【００２２】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、電力ケーブル等の従来の電力供給設備の設置により生じる弊害が発生することのない水質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】
【００２３】
上記課題を解決する請求項１に記載の水質改善装置は、少なくとも水面上に浮遊可能な浮遊支持体と、前記浮遊支持体に設置された電力消費設備と、を有する水質改善装置において、前記電力消費設備に供給する電力を、前記浮遊支持体上に設置した太陽発電パネルにより生成することを特徴とする。
【００２４】
これにより、電力消費設備へ供給する電力は、浮遊支持体上で生成することができるので、配電柱から電力消費設備に電力を供給する必要がない。従って、電力ケーブルを設置する必要がないので、電力ケーブルの敷設作業にかかっていた分のコストを削減することができる。
【００２５】
また、本発明にかかる水質改善装置は、従来の水域の底に沿って敷設されていた電力ケーブルが設置されなくなるので、水域の底の凹凸が大きい等の状態であっても関係なく当該装置を作動させることができる。
【００２６】
更に、電力が浮遊支持体上で生成されることから、電力の供給過程における電圧の低下がほとんど生じることがないので、電力消費設備に安定した電力を供給することができる。
【００２７】
また、本発明の水質改善装置は、明らかに配電柱を使用する必要もないので、近くの陸地に配電柱が設置されていないような水域であっても、新たに配電柱を設置することなく当該装置を作動させることができる。
【００２８】
請求項２に記載の水質改善装置は、請求項１に記載の発明において、前記太陽電池パネルは、前記浮遊支持体を構成する枠体に立設された支持柱によって、前記浮遊支持体の上部に設置されることを特徴とする。
【００２９】
これにより、太陽電池パネルの受光面に多くの太陽光が照射されるので、太陽電池パネルの受光効率を好適なものとすることができ、電力の生産効率を安定させることができる。
【００３０】
請求項３に記載の水質改善装置は、請求項１又は２に記載の発明において、前記太陽電池パネルは、前記浮遊支持体に対する設置角度が変えられることを特徴とする。
【００３１】
これにより、季節の違い等による太陽の高度の差に合わせて効率よく受光面に光が当たるように、太陽電池パネルの設置角度を調節することができる。
【００３２】
請求項４に記載の水質改善装置は、請求項１〜３の何れか１項に記載の発明において、前記太陽電池パネルと前記電力消費設備との間に、蓄電池とパワーコンディショナーを接続し、前記太陽電池パネルの出力を効率良く用いることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３３】
本発明にかかる水質改善装置によれば、電力消費設備へ供給する電力は、浮遊支持体上で生成することができるので、配電柱から電力消費設備に電力を供給する必要がない。従って、電力ケーブルを設置する必要がないので、電力ケーブルの敷設作業にかかっていた分のコストを削減することができる。
【００３４】
また、従来の水域の底に沿って敷設されていた電力ケーブルが設置されなくなるので、水域の底の凹凸が大きい等の状態であっても関係なく、本発明にかかる水質改善装置を作動させることができる。
【００３５】
更に、電力が浮遊支持体上で生成されることから、電力の供給過程における電圧の低下がほとんど生じることがないので、電力消費設備に安定した電力を供給することができる。
【００３６】
また、本発明の水質改善装置は、明らかに配電柱を使用する必要もないので、近くの陸地に配電柱が設置されていないような水域であっても、新たに配電柱を設置することなく当該水質改善装置を作動させることができる。
【００３７】
すなわち、本発明の水質改善装置は、電力ケーブル等の従来の電力供給設備を設置することなく作動させることができるので、当該電力供給設備の設置により生じる種々の弊害を無くすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して詳細に説明する。本実施の形態においては、水質改善装置の一例として、表層水中に発生するアオコを不活性化させるアオコ不活性化装置１０（図５参照）に本発明の特徴的構成を付加した例について説明する。
【００３９】
図１は、本実施の形態にかかるアオコ不活性化装置１０を示す説明図である。なお、背景技術の項目で説明した図５の要素と同様の要素には、同一の符号を付しその説明を省略する。
【００４０】
図示のように、浮遊支持体１２の端の部分には、吸水ポンプ１９と、その吸水ポンプ１９と並んで設けられた散気筒２２と、散気筒２２から空気管２３を介して連通するエアコンプレッサ２４が設けられている。吸水ポンプ１９は、表層水を吸水するための図示しない吸い込み口を備えており、吸い上げた表層水を水流発生装置３４に送水するために送水ホース２５によって流量計２６を介して水流発生装置３４に接続されている。なお、本実施の形態の吸水ポンプ１９は、後述する太陽電池パネル１４で生成される電力で十分に作動するように比較的小型のポンプを用いているが、図５に示した吸水ポンプ１９のような比較的大きいポンプを用いても良い。
【００４１】
そして、浮遊支持体１２上には、枠体１３の上部フレーム上に複数の支持柱１８が立設され、その支持柱１８に支持された状態で太陽電池パネル１４が設けられている。本実施の特徴的部分として、電力消費設備である吸水ポンプ１９及びエアコンプレッサ２４は、この太陽電池パネル１４で生成された電力を動力源として駆動し表層水を吸い上げる。これにより、太陽電池パネル１４の受光面に多くの太陽光が照射されるので、太陽電池パネル１４の受光効率を好適なものとすることができ、電力の生産効率を安定させることができる。
【００４２】
図２に太陽電池パネル１４の概略平面図を示す。図示のように、太陽電池パネル１４は、太陽電池素子であるセル１４aを規則的に複数配置することで構成されるモジュール１４ｂが所定枚数、本実施の形態では、６枚配設された太陽電池アレイとして構成されている。
【００４３】
また、セル１４aは、例えば、それぞれアモルファスシリコン等の半導体材料で形成された受光面電極、反射防止膜、ｎ型層、ｐ型層、ｐ＋型層、裏面電極が上部から順に積層されることで構成されている。本実施の形態では、太陽電池素子の半導体材料としてアモルファスシリコンを用いることで、単結晶や多結晶シリコン等の他の半導体材料を用いた場合よりも比較的安価に太陽電池パネル１４を構成することができる。
【００４４】
図３には、太陽電池パネル１４において生成された電力が動力源として吸水ポンプ１９及びエアコンプレッサ２４に供給されるシステムの概略説明図が示されている。
【００４５】
図示のように、当該システムにおいて、太陽電池パネル１４と吸水ポンプ１９及びエアコンプレッサ２４の間に、太陽電池パネル１４から得られる直流電力を交流電力に変換するパワーコンディショナー２８と太陽電池パネル１４で生成される電力を直流状態で一時的に蓄える蓄電池３０が接続されている。このような構成によって、太陽電池パネル１４で生成された電力が、パワーコンディショナー２８により交流電力に変換され、吸水ポンプ１９及びエアコンプレッサ２４に動力源として供給される。
【００４６】
一方、図１に示した散気筒２２は、表層水の酸素濃度を高めるために空気を当該表層水内に空気を散気させるものである。エアコンプレッサ２４は、上述のように太陽電池パネル１４で生成された電力を動力源として散気筒２２から表層水に空気を散気させるためにその空気を圧縮するものである。この空気の散気により表層水中の酸素濃度が向上する。従って、この酸素濃度が向上した表層水が上述のように水流発生装置３４に送水され、底層水と混合されることにより底層水の貧酸素状態の改善がより顕著なものとなり、水質の浄化がより促進される。
【００４７】
上記構成により吸水ポンプ１９及びエアコンプレッサ２４の動力源である電力は、浮遊支持体１２に設置された太陽電池パネル１４によって生成される。従って、吸水ポンプ１９及びエアコンプレッサ２４へ供給する電力は、浮遊支持体１２上で生成することができるので、配電柱から電力ケーブルを用いて吸水ポンプ１９及びエアコンプレッサ２４に電力を供給する必要がない。従って、電力ケーブルを設置する必要がないので、当該電力ケーブルの敷設作業にかかっていた分のコストを削減することができる。
【００４８】
また、アオコ不活性化装置１０は、従来の水域の底に沿って敷設されていた電力ケーブルが設置されなくなるので、水域の底の凹凸が大きい等の状態であっても関係なく当該装置を作動させることができる。
【００４９】
更に、電力が浮遊支持体１２上で生成されることから、電力の供給過程における電圧の低下がほとんど生じることがないので、吸水ポンプ１９及びエアコンプレッサ２４に安定した電力を供給することができる。
【００５０】
また、アオコ不活性化装置１０では、明らかに配電柱を使用する必要もないので、近くの陸地に配電柱が設置されていないような水域であっても、新たに配電柱を設置することなく当該装置を作動させることができる。
【００５１】
すなわち、本実施の形態のアオコ不活性化装置１０は、電力ケーブル等の従来の電力供給設備を設置することなく作動させることができるので、その電力供給設備の設置により生じる種々の弊害を無くすことができる。
【００５２】
更に、吸水ポンプ１９及びエアコンプレッサ２４は、太陽電池パネル１４で生成された電力を動力源としているので、太陽電池パネル１４が太陽光をほとんど受光することができない夜間になると吸水ポンプ１９及びエアコンプレッサ２４に電力が供給されなくなるため、アオコ不活性化装置１０が自動的に作動しなくなる。そして、朝になり再び日が出ると、電力の生成が再開される。従って、本実施の形態のアオコ不活性化装置１０には、夜間に装置を停止させたり、朝に装置を起動させたりするためのタイマーを設置する必要がなく、その設置のための手間及びコストも削減することができる。
【００５３】
図４は、浮遊支持体１２上における太陽光パネル１４の異なった設置態様を示す説明図である。図示のように、浮遊支持体１２上で２本の支持柱４１、４３により太陽電池パネル１４が支持されており、この支持柱４１、４３は、上述の支持柱１８と同様に枠体１３の上部フレームに立設されている。この支持柱４１は、伸縮自在に構成されており、最も縮んだ状態で支持柱４３と略同じ長さである。そして、その支持柱４１の伸長に伴い太陽電池パネル１４が水面に対して段階的に傾斜する。また、支持柱４１には、その長さを段階的に維持できるように図示しない係止手段が設けられている。
【００５４】
このような太陽電池パネル１４の設置状態により、季節の違い等で太陽の高度が異なる場合でも、それに合わせて効率よく太陽電池パネル１４の受光面に光が当たるように、太陽電池パネル１４の設置角度を調節することができる。
【００５５】
なお、本発明は、上記実施の形態に限られるものでなく、発明の要旨の範囲内で種々の変更が可能である。例えば、本実施の形態においては、水質改善装置の一例としてアオコ不活性化装置に本発明を適用した場合を説明しているが、例えば、ゴミ収集装置等の他の種々の水質改善装置に対して応用することが可能である。また、本実施の形態では、浮遊支持体１２上の電力消費設備として、吸水ポンプ１９及びエアコンプレッサ２４が記載されているが、これに限られることなく他の電力消費設備を浮遊支持体１２に設置してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本実施の形態に係る水質改善装置の説明図を示している。
【図２】太陽電池パネルを示す説明図である。
【図３】太陽電池パネルから吸水ポンプへ電力を供給するシステムの説明図である。
【図４】太陽電池パネルの他の設置態様を示す図である。
【図５】従来のアオコ不活性化装置の説明図である。
【符号の説明】
【００５７】
１０    アオコ不活性化装置（水質改善装置）
１２    浮遊支持体
１３    枠体
１４    太陽電池パネル
１８    支持柱
１９    吸水ポンプ（電力消費設備）
２４    エアコンプレッサ（電力消費設備）
２８    パワーコンディショナー
３０    蓄電池
【図１】
2008173553.tif 000003
【図２】
2008173553.tif 000004
【図３】
2008173553.tif 000005
【図４】
2008173553.tif 000006
【図５】
2008173553.tif 000007