(57)【要約】【課題】簡単な設備であり、かつ浄化が必要な場所に日が当たっていなくても、当該場所の水の浄化を効率的に行うことができる水浄化装置を提供すること。【解決手段】水に浮かべて使用される水浄化装置２であって、第１の筏４に載置された、太陽電池モジュール６２を含む電源装置６と、第２の筏８に固定され、前記電源装置６から供給される電力により作動する曝気装置１０とを、有する水浄化装置２。【選択図】　図１
2004033943.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水に浮かべて使用される水浄化装置であって、
第１の筏に載置された、太陽電池モジュールを含む電源装置と、
第２の筏に固定され、前記電源装置から供給される電力により作動する曝気装置とを、有する水浄化装置。
【請求項２】
前記第１および第２の筏のそれぞれが、水に浮かべるためのフロートと、該フロートを固定するフレームとで構成されており、
前記フロートが、内部に空間部を有する外側部材と、該外側部材の前記空間部に収容された内側部材とで構成されており、
前記外側部材が、廃プラスチックで形成されており、
前記内側部材が、口が閉じられた中空プラスチック容器または発泡樹脂で構成されている請求項１に記載の水浄化装置。
【請求項３】
前記電源装置が、前記第１の筏のフレームに傾斜して載置された太陽電池モジュールと、該太陽電池モジュールで発生する直流電流を交流電流に変換するインバータとを、有し、
前記曝気装置が、前記電源装置のインバータから交流電流の供給を受けて作動する交流型の水中ポンプと、
該水中ポンプにより吸引された水を外部へ戻す吐出管と、
該吐出管に下端が接続され、水面より上に配置される吸気口から該吐出管内の水に空気を自吸する吸気管とを、有する請求項１または２に記載の水浄化装置。
【請求項４】
前記電源装置が、前記太陽電池モジュールで発生した起電力の一部または全部を蓄電する蓄電池を、さらに有する請求項３に記載の水浄化装置。
【請求項５】
水に浮かべて使用される電源装置であって、
太陽電池モジュールを含み、
筏に載置されており、
前記筏が、水に浮かべるためのフロートと、該フロートを固定するフレームとで構成されており、
前記フロートが、内部に空間部を有する外側部材と、該外側部材の前記空間部に収容された内側部材とで構成されており、
前記外側部材が、廃プラスチックで形成されており、
前記内側部材が、口が閉じられた中空プラスチック容器または発泡樹脂で構成されている電源装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水に浮かべて使用される水浄化装置と、該水浄化装置に用いられる電源装置とに関する。
【０００２】
【従来の技術】
夏の内湾などにおいては、海水は上下に二層化し、上層は太陽によって暖められた暖かい海水によって形成され、下層は冷たい海水によって形成される。そして、この二層化現象により対流が起こりにくくなり、大気中の酸素が下層まで到達できず海水の汚染が促進される。このような現象は、海水のみならず、湖沼などにおいても生じている。
【０００３】
従来、このような汚染された水を浄化し、また、水の汚染を防止するための対策として、陸地にエアーポンプを設置し、このエアーポンプによって水の下層域に大気を強制的に送り込む方法や、水中にプロペラを配置し、このプロペラを回転させて強制的に対流を発生させる方法が知られている。
【０００４】
しかしながら、上記いずれの方法においても、大規模かつ大重量なものとなり、また膨大な設備費用がかかるという問題があった。
【０００５】
このような問題を解決するために、水に浮かべられる筏に、曝気装置と、該曝気装置の電源としての太陽電池パネルとを、ユニット化して組み付けてなる水浄化装置が提案されている（特開２０００−１１７２８２号公報）。この水浄化装置によれば、一つの筏に、曝気装置と、電源としての太陽電池パネルとを組み付けることから、小規模かつ小重量で済み、また設備費用を低減させることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記公報記載の水浄化装置は、曝気装置と、電源としての太陽電池パネルとが一体構造になっているため、たとえば水際に草木が生い茂っており、これにより日当たりが遮られる湖沼の水際などのごとき、浄化が必要であるが、その場所に日が当たらない場合には使用することができない。
【０００７】
本発明の目的は、簡単な設備であり、かつ浄化が必要な場所に日が当たっていなくても、当該場所の水の浄化を効率的に行うことができる水浄化装置と、該水浄化装置に用いる電源装置とを、提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明によれば、
水に浮かべて使用される水浄化装置であって、
第１の筏に載置された、太陽電池モジュールを含む電源装置と、
第２の筏に固定され、前記電源装置から供給される電力により作動する曝気装置とを、有する水浄化装置が提供される。
【０００９】
この発明によると、太陽電池モジュールを含む電源装置と、該電源装置から供給される電力により作動する曝気装置とが、それぞれ別々の第１の筏および第２の筏に取り付けて構成されているので、簡単な設備であるにもかかわらず、別々に構成されているが故に、浄化が必要な場所に日が当たっていなくても、当該場所の水の浄化を効率的に行うことができる。
【００１０】
好ましくは、前記第１および第２の筏のそれぞれが、水に浮かべるためのフロートと、該フロートを固定するフレームとで構成されており、前記フロートが、内部に空間部を有する外側部材と、該外側部材の前記空間部に収容された内側部材とで構成されており、前記外側部材が、廃プラスチックで形成されており、前記内側部材が、口が閉じられた中空プラスチック容器または発泡樹脂で構成されている。
【００１１】
また、本発明によれば、
水に浮かべて使用される電源装置であって、
太陽電池モジュールを含み、
筏に載置されており、
前記筏が、水に浮かべるためのフロートと、該フロートを固定するフレームとで構成されており、
前記フロートが、内部に空間部を有する外側部材と、該外側部材の前記空間部に収容された内側部材とで構成されており、
前記外側部材が、廃プラスチックで形成されており、
前記内側部材が、口が閉じられた中空プラスチック容器または発泡樹脂で構成されている電源装置が提供される。
【００１２】
この発明に係る電源装置を、該電源装置から供給される電力により作動する別の筏に固定された曝気装置と組み合わせて使用することにより、浄化が必要な場所に日が当たっていなくても、当該場所の水の浄化を効率的に行うことができる。
【００１３】
好ましくは、電源装置が、前記筏のフレームに傾斜して載置された太陽電池モジュールと、該太陽電池モジュールで発生する直流電流を交流電流に変換するインバータとを、有する。
【００１４】
好ましくは、電源装置が、前記太陽電池モジュールで発生した起電力の一部または全部を蓄電する蓄電池をさらに有する。
【００１５】
好ましくは、曝気装置が、前記電源装置のインバータから交流電流の供給を受けて作動する交流型の水中ポンプと、該水中ポンプにより吸引された水を外部へ戻す吐出管と、該吐出管に下端が接続され、水面より上に配置される吸気口から該吐出管内の水に空気を自吸する吸気管とを、有する。この場合において、曝気装置の一部を構成する水中ポンプは交流型である必要は必ずしもなく、直流電流の供給を受けて作動する直流型の水中ポンプを用いてもよい。直流型の水中ポンプを用いる場合、電源装置に前記インバータを設けることを要しない。
【００１６】
また、曝気装置は、必ずしも水中に設置する必要はなく、水位線上に設けた水車などの水流発生装置を曝気装置として用いてもよい。
【００１７】
本発明に係る水浄化装置およびこれに用いる電源装置は、たとえば、湖沼やダム、川、海などの水の上に浮かべて使用される。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて、本発明に係る水浄化装置およびこれに用いる電源装置を説明する。
【００１９】
図１は本発明の一実施形態に係る水浄化装置を示す正面図、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う電源装置の断面図、図３は図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う曝気装置の断面図、図４は図１の水浄化装置に用いられるフロートを示す分解斜視図、図５は本発明の他の実施形態に係る曝気装置を示す正面図、図６は図５のＶＩ−ＶＩ線に沿う曝気装置の断面図である。
【００２０】
図１〜３に示すように、本実施形態に係る水浄化装置２は、湖沼などの水に浮かべられる第１の筏４に載置された電源装置６と、湖沼などの水に浮かべられる第２の筏８に固定された曝気装置１０とを、有する。
【００２１】
第１の筏４は、電源装置６を水に浮かべるためのフロート４２と、該フロート４２を留め具４３で固定するフレーム４４とで構成されている。フレーム４４は、本実施形態では立体（縦横）方向に枠組みされており、縦横、例えば、１〜７ｍ×１〜７ｍ程度の寸法に形成され、高さは、例えば０．２〜１．５ｍ程度とされる。フレーム４４は、たとえば被覆鋼管（塩ビ被覆、ポリオレフィン被覆など）、塩ビパイプ、廃プラスチック（産業系廃プラスチック、一般家庭系廃プラスチックなど）などで構成される。
【００２２】
電源装置６は、第１の筏４のフレーム４４に好ましくは１０〜３０°程度、好ましくは南方向に向けるように、傾斜して載置された太陽電池モジュール６２と、該太陽電池モジュール６２で発生する直流電流を交流電流に変換するインバータ（直交変換装置）６４と、該太陽電池モジュール６２で発生した起電力のうち、後述する曝気装置１０の水中ポンプ１０２の作動により消費される電力以外の残電力を蓄電する蓄電池６６とを、有する。太陽電池モジュール６２は、曝気装置１０の負荷に必要な発電能力を持つように構成されている。ただし、本発明では、蓄電池６６を設けることなく、日射時のみの運転としたり、余剰電力および不足電力を売買電するシステム、いわゆる系統連系システムを採用することもできる。
【００２３】
太陽電池モジュール６２の一例としては、たとえば京セラ社製のＳＰＧ１６７（直流出力１６７Ｗ）を用いることが好適である。
【００２４】
第２の筏８は、曝気装置１０を水に浮かべるために必要なフロート８２と、該フロート８２を留め具８３で固定するフレーム８４とで構成されている。フレーム８４は、本実施形態では横（平面）方向に枠組みされており、縦横、例えば１〜３ｍ×１〜３ｍ程度の寸法に形成される。フレーム８４も、たとえば被覆鋼管、塩ビパイプ、廃プラスチックなどで構成される。
【００２５】
曝気装置１０は、第２の筏８に固定されている。具体的には、曝気装置１０の一部が、鎖（図示省略）などでフレーム８４に固定されている。このような曝気装置１０は、本実施形態では交流型の水中ポンプ１０２と、該水中ポンプにより吸引された水を外部へ戻す吐出管１０４と、該吐出管１０４に下端が接続され、水面より上に配置される吸気口１０６ａから該吐出管１０４内の水に空気を自吸する吸気管１０６とを、有する。水中ポンプ１０２には、配線５０を介して電源装置６のインバータ６４が接続されている。
【００２６】
吸気管１０６には、水面より上に配置される空気吸気のための吸気口１０６ａと、管内部への空気の自吸量を調整するためのバルブ１０６ｂとが形成されている。吸気管１０６の長さは、水中ポンプ１０２が、浸水させる湖沼などの水底Ａ付近に設置されるように、決定すればよい。
【００２７】
水中ポンプ１０２は、電源装置６から供給される電力、具体的には電源装置６のインバータ６４で変換された交流電流の供給を受けて作動するポンプ本体１０２ａの下側先端付近に、吸引口１０２ｂが形成されており、ここから水を含むヘドロなどを吸引することができる。
【００２８】
吐出管１０４には、ポンプ本体１０２ａの吸引口１０２ｂから吸引されたヘドロなどに吸気管１０６から送り込まれてくる空気を巻き込んで曝気水とした後、管外部へ戻す排出口１０４ａが形成されている。
【００２９】
曝気装置１０の一例としては、たとえば水中エジェクターポンプ（鶴見製作所製）が挙げられる。この水中エジェクターポンプは、ジェットポンプと水中ポンプとの組み合わせにより、ポンプから吐き出される噴流によって負圧を生じさせ、吸気管を通じて水面上から空気を自吸し、気液混合流として水中に噴射するものである。その他に、水中エアミキサー、水中ブロワ、水中バッキレーター（いずれも鶴見製作所製）を使用することもできる。
【００３０】
本実施形態では、上述した各フロート４２，８２は、いずれも同様に構成されているので、以下の説明では、フロート４２についてのみ説明することとする。
【００３１】
図４に示すように、フロート４２は、外側部材４２２と、該外側部材４２２の内部に収容された内側部材４２４とで構成されている。
【００３２】
外側部材４２２は、内部に空間部４２２ｃを有する本体容器４２２ａの周縁部に、蓋部材４２２ｂで被覆して構成されている。
【００３３】
本実施形態では、本体容器４２２ａおよび蓋部材４２２ｂは、たとえば廃プラスチックなどで構成される。本体容器４２２ａとしては、たとえば、この廃プラスチックで構成された、花などを植えるプランターが挙げられる。
【００３４】
内側部材４２４は、本実施形態では口が閉じられた中空プラスチック容器で構成されている。中空プラスチック容器は、水および空気の通過を不能とした遮水性および気密性を有する材料で構成することができる。このような材料としては、ポリエチレン、フッ素樹脂、エポキシ、アクリルなどの合成樹脂や、ゴムなどが挙げられる。口が閉じられた中空プラスチック容器の一例として、廃ＰＥＴボトルを挙げることができる。用いる中空プラスチック容器の個数は、特に限定されない。内側部材４２４を外側部材４２２の空間部４２２ｃに入れておくことにより、該空間部４２２ｃへ浸水してきても、第１の筏４に浮力を与え、電源装置６が水没することを防止することができる。廃ＰＥＴボトルの個数を増加させることにより、浸水に対する安全率を増大させることも可能である。内側部材４２４は、中空プラスチック容器の他に、ポリスチレンなどの発泡樹脂で構成してもよい。
【００３５】
なお、フロート４２は、電源装置６を水を浮かべるために必要な大きさとする必要があり、その数も必要に応じて適宜増減可能である。フロート８２についても同様である。
【００３６】
次に、本実施形態に係る水浄化装置２の動作を説明する。
【００３７】
水浄化装置２を湖沼面に浮かべ、電源装置６の太陽電池モジュール６２が太陽光を浴びると、起電力を生じる。この起電力は直流電流としてインバータ６４に導入されて交流電流に変換される。変換された交流電流は、配線５０を介して、曝気装置１０の水中ポンプ１０２へ供給される。交流電流が供給された水中ポンプ１０２が、作動を開始すると、水底Ａ付近のヘドロなどが吸引口１０２ｂから吸引され、吐出管１０４へ送り込まれる。このとき、曝気装置１０の吸気管１０６のバルブ１０６ｂを開状態にしておくことで、吸気口１０６ａから空気が管内部へ自吸され、吐出管１０４内部で前記ヘドロと混合されて曝気水とされる。その後、この曝気水は、吐出管１０４の排出口１０４ａを通じて水底Ａ付近の管外部へ戻される。このようにして水底付近の汚染水を浄化することができる。また、このような水の循環は水中での対流を誘起させ、対流による水の浄化も行なわれる。
【００３８】
なお、インバータ６４で変換された交流電流のうち、水中ポンプ１０２を作動させるのに必要な電流以外の残電流は、蓄電池６６へと導入され、ここで蓄積される。この蓄電池６６で蓄積された交流電流は、たとえば日没後の曝気装置１０の運転などに使用される。
【００３９】
本実施形態に係る水浄化装置２では、電源装置６と、該電源装置から供給される電力により作動する曝気装置１０とが、それぞれ別々の第１の筏４および第２の筏８に取り付けて構成されているので、簡単な設備であるにもかかわらず、浄化が必要な場所に日が当たっていなくても、当該場所の水の浄化を効率的に行うことができる。
【００４０】
また、電源装置６および曝気装置１０を水に浮かべるために用いている第１の筏４および第２の筏８は、いずれも、フレーム４４，８４に固定された特定構造のフロート４２，８２を有する。具体的には、フロート４２を例にとると、内側部材４２４を外側部材４２２の空間部４２２ｃに入れる構成としている。このため、外側部材４２２の空間部４２２ｃへ浸水してきても、第１の筏４に浮力を与え、電源装置６が水没することを効果的に防止することができる。フロート８２についても同様である。
【００４１】
以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々なる態様で実施し得ることは勿論である。
【００４２】
たとえば、上述した実施形態では、曝気装置１０の一部を構成する水中ポンプ１０２を交流型としたが、これに限定する趣旨ではなく、直流電流の供給を受けて作動する直流型の水中ポンプとしてもよい。この場合、電源装置１０にインバータ６４は不要となり、装置の軽量化を図ることができるメリットもある。
【００４３】
また、上述した実施形態では、曝気装置１０（の一部である水中ポンプ１０２）を水中に設置したが、これに限定する趣旨ではなく、たとえば図５および図６に示すように、水位線Ｂ上に設けた水流発生装置としての水車を曝気装置１０ａとして用いてもよい。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明によれば、簡単な設備であり、かつ浄化が必要な場所に日が当たっていなくても、当該場所の水の浄化を効率的に行うことができる水浄化装置と、該水浄化装置に用いる電源装置とを、提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の一実施形態に係る水浄化装置を示す正面図である。
【図２】図２は図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う電源装置の断面図である。
【図３】図３は図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う曝気装置の断面図である。
【図４】図４は図１の水浄化装置に用いられるフロートを示す分解斜視図である。
【図５】図５は本発明の他の実施形態に係る曝気装置を示す正面図である。
【図６】図６は図５のＶＩ−ＶＩ線に沿う曝気装置の断面図である。
【符号の説明】
２…　水浄化装置
４…　第１の筏
４２…　フロート
４２２…　外側部材
４２４…　内側部材
４４…　フレーム
６…　電源装置
６２…　太陽電池モジュール
６４…　インバータ
６６…　蓄電池
８…　第２の筏
８２…　フロート
８２２…　外側部材
８２４…　内側部材
８４…　フレーム
１０，１０ａ…　曝気装置
１０２…　水中ポンプ
１０４…　吐出管
１０４ａ…　排出口
１０６…　吸気管
１０６ａ…　吸気口
１０６ｂ…　バルブ
【図１】
2004033943.tif 000003
【図２】
2004033943.tif 000004
【図３】
2004033943.tif 000005
【図４】
2004033943.tif 000006
【図５】
2004033943.tif 000007
【図６】
2004033943.tif 000008