(57)【要約】【課題】格別の設置スペースを必要とせず、水域の利用制限が生じることもなく、対象水域を広範囲をわたって低コストで浄化する。【解決手段】水上を移動可能な浮体構造物に、気泡を発生させて水中に注入することで水質を浄化する曝気装置２を水中に吊り下げ可能に搭載するとともに、曝気装置の駆動源としての太陽電池パネル３を具備する。曝気装置として微気泡発生器を採用する。浮体構造物として浄化対象水域を航行する船体１を採用し、その屋根部に太陽電池パネルを設置する。曝気装置を船体１の舳先部から水中に吊り下げる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水上を移動可能な浮体構造物に、気泡を発生させて水中に注入することで水質を浄化する曝気装置を水中に吊り下げ可能に搭載するとともに、曝気装置の駆動源としての太陽電池パネルを具備したことを特徴とする水質浄化装置。
【請求項２】
曝気装置は微気泡を発生させる微気泡発生器であることを特徴とする請求項１記載の水質浄化装置。
【請求項３】
浮体構造物は浄化対象水域を航行する船体であり、その船体の屋根部に太陽電池パネルを設置したことを特徴とする請求項１または２記載の水質浄化装置。
【請求項４】
曝気装置を船体の舳先部から水中に吊り下げ可能としたことを特徴とする請求項３記載の水質浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえば運河や内湾、河川、湖沼等の水域を対象としてその水域の水質を浄化するための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の水質浄化装置として特許文献１に示されるものが提案されている。これは、浄化対象水域に曝気手段により酸素等の空気を供給するとともに、水域内の水を攪拌手段により攪拌するもので、その電源として太陽光発電装置や風力発電装置を用いるというものである。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−２２５４８６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の水質浄化装置は、浄化対象水域の周辺に工作物として固定的に備えられるものであるので、それによる浄化効果はその設置位置の周辺に限られ、対象水域が広い場合にはその全体を効率的に浄化することはできるものではない。それを可能とするためには、対象水域の周辺の複数か所に水質浄化装置を分散配置することが考えられるが、その場合は多大の設備費と運転費を要するばかりでなく水域周辺に充分な設置スペースを必要とするので一般的ではない。
【０００５】
なお、この種の水質浄化装置を陸上施設から係留して水面上に浮かべたり、あるいは水底から立ち上げて水面上に設置することも考えられるが、いずれにしても上記と同様の問題が生じるし、水域を観光や保養等の目的で利用しているような場合にはその利用が制限されたり景観を損ねるといった問題が生じる場合がある。
【０００６】
上記事情に鑑み、本発明は、低コストで対象水域の広範囲を浄化でき、格別の設置スペースを必要とせず、水域を利用するうえでの制限が生じることもない、極めて有効な水質浄化装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明の水質浄化装置は、水上を移動可能な浮体構造物に、気泡を発生させて水中に注入することで水質を浄化する曝気装置を水中に吊り下げ可能に搭載するとともに、曝気装置の駆動源としての太陽電池パネルを具備したことを特徴とする。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１の発明の水質浄化装置における曝気装置は、微気泡を発生させる微気泡発生器であることを特徴とする。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１または２の発明の水質浄化装置における浮体構造物は、浄化対象水域を航行する船体であり、その船体の屋根部に太陽電池パネルを設置したことを特徴とする。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項３の発明の水質浄化装置における曝気装置を、船体の舳先部から水中に吊り下げ可能としたことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１〜図３は本発明の水質浄化装置の実施形態を示すものである。本実施形態の水質浄化装置は、運河や内湾、河川、湖沼等の水域を対象として、その水域を自由に航行する船舶の形態に構成されたものである。
【００１２】
すなわち、本実施形態の水質浄化装置は、内航観光船としての機能を備えた船体１（図示例のものは屋形船）を主体とし、それに気泡を水中に注入する曝気装置２を搭載し、かつその曝気装置２の駆動源としての太陽電池パネル３を屋根部に設置したものとされている。
【００１３】
曝気装置２としては、空気吸入管４から吸い込んだ空気を水中に吹き込んで水流と攪拌・混相させることにより極めて微細な微気泡５として水中に注入する微気泡発生器が採用されている。この曝気装置２は船体１の適宜位置に移動可能とされていて、たとえば図１に示すように舳先部に配置したり、図３に示すように船尾側に配置することができるようになっており、かつ水中への吊り下げ深さも可変とされていて、所望深度から水中に微気泡５を注入できるものとされている。
【００１４】
太陽電池パネル３は、図２に示すように蓄電装置（バッテリ）６を介して曝気装置２にケーブル７により接続されており、晴天時には太陽電池パネル３自体で発電した電力により曝気装置２を駆動するとともに蓄電装置６を充電し、発電のできない悪天候時や夜間においては蓄電装置６によって曝気装置２を駆動するようにされている。
【００１５】
本実施形態の水質浄化装置は、これ自体が船舶として航行可能であるので、浄化対象水域を自由に航行しながら曝気装置２により曝気を行うことで水域の広範囲にわたって溶存酸素量を増大させることができ、それにより水域全体の水質を有効に改善することができる。特に、曝気装置２として微気泡５を発生させる微気泡発生装置を採用していることにより、通常の気泡による通常の曝気を行う場合に比較して遙かに優れた水質浄化効果が得られる。
【００１６】
すなわち、通常の気泡は直径が数ｍｍ〜数十ｃｍ程度であり、これを水中に吹き込む通常の曝気（エアレーション）によることでは気泡が直ちに浮上してしまい、そのため曝気による攪拌効果は期待できるものの、気泡を注入することによる溶存酸素量の直接的な増加はさほど期待できない。それに対し、直径を数μｍ〜数十μｍ程度とした微気泡は、水中に注入されても容易には浮上せずに長時間にわたって水中に滞留し得るものであるし、同一空気量であればその表面積は格段に大きくなる。たとえば同一空気量を３ｍｍの気泡と１０μｍの微気泡とした場合では、後者の水中滞留時間は前者の３７００倍にもなり、また後者の表面積は前者の３００倍にもなる。したがって、そのような微気泡を水中に注入することにより水中の溶存酸素量を直接的かつ有効に増加させることができるし、底質へも充分な酸素を供給し得て有機物の嫌気性分解を防ぎ、好気性分解を促進してメタン生成を抑制することができる。しかも、水中の溶存酸素量の増加に伴い空気中の二酸化炭素が水中に溶け込み易くなり、植物プランクトンによる炭酸同化作用を通じて地球温暖化防止効果も期待できる。
【００１７】
そして、本実施形態の水質浄化装置は、それ自体が内航観光船等の船舶としての機能を備えているものであって、従来一般の浄化装置のように固定的な工作物として設けられるものではないから、格別の設置スペースを必要としないし、景観を損ねるようなこともなく、また水域の利用を制限するようなことはなく寧ろ利用を促進する効果が期待でき、この水質浄化装置としての船舶を観光やレクレーションに利用すればするほど水質浄化効果が得られるという好循環が得られる。勿論、航行中のみならず船溜まりに停泊させている間にも微気泡を注入することで常時浄化を行うことができる。
【００１８】
また、曝気装置２の駆動源として太陽電池パネル３を採用しているので、運転費は些少であるし、蓄電装置６も備えているので晴天時以外や夜間においても支障なく稼働することができる。なお、太陽電池パネル３は船体１のキャビンを構成している屋根部に取り付ければ良いが、船体１の本来の用途や形態によっては、太陽電池パネル３自体を屋根として設けることも可能であるし、太陽電池パネル３を透明ガラスにより形成してそれ自体を窓や天窓として設置することも可能であり、それにより太陽電池パネル３により視界が遮られてしまうことを回避することができる。ただし、いずれにしても発電効率の低下を防止するために、太陽電池パネル３の周囲には適切な放熱空間を確保して温度上昇を抑制する必要がある。
【００１９】
また、曝気装置２を図１に示すように船体１の舳先部に配置することにより、水中に注入された微気泡５は船底面に接しつつ後方へ流れていくことになるので、その微気泡５により船体１の推進抵抗が減じて航行に要する燃料節減効果を期待できる。また、曝気装置２を船体１の各所に移動可能に搭載しておき、かつ水中への曝気装置２の吊り下げ深さを可変としておくことにより、たとえば図３に示すように水域の深部に対しても微気泡５を直接的に注入することが可能である。水深の大きいところでは水圧が高く水温も低いことから表層部に較べて飽和酸素濃度も大きく、したがって図３に示すように深部に対して微気泡５を直接的に注入することにより水中に多量の酸素を供給でき、浄化効果を得る上では極めて有効である。
【００２０】
さらに、各種のセンサにより水質を調査しながら航行し、浄化を必要とする貧酸素水塊の位置や深度を検出して、そこに微気泡５を集中的に注入したり注入量を調節する等の制御を行うことも考えられる。
【００２１】
なお、上記実施形態は屋形船等の内航観光船への適用例であるが、本発明は他の用途の船舶、たとえばクルーザー、遊漁船、水上バス・タクシー、湾内パイロット船、湾内監視・観測船、漁業資源監視・研究船等にも同様に適用可能である。そして、それらの船舶は新造船でも良いし、既存船でも良く、特に既存船を利用する場合には曝気装置２と太陽電池パネル３を搭載することのみで既存船の機能をそのまま残しつつ水質浄化装置としての機能を簡単に付加することができ、本来の用途の船舶としてそのまま使用しつつ水質浄化装置としても使用できるものとなる。
【００２２】
ただし、本発明の水質浄化装置は必ずしも船舶の形態とすることはなく、水域を移動し得るものである限りにおいて船体１に代えて適宜の形態の浮体構造物を採用可能であり、それに曝気装置２と太陽電池パネル３を搭載する構成とすれば良い。また、曝気装置２としては微気泡により曝気を行う構成のものが好ましいが、それに限るものでもなく、所望の浄化効果が得られるものであれば適宜の曝気装置が採用可能である。
【００２３】
【発明の効果】
請求項１の発明は、水上を移動可能な浮体構造物に、気泡を水中に注入することで水質を浄化する曝気装置と、その駆動源としての太陽電池パネルを具備したので、浄化対象水域を移動しながら水域全体を効率的にかつ低コストで浄化することができるし、格別の設置スペースを必要とせず、景観を損ねることもなく、水域の利用を制限することもなく、極めて有効である。
【００２４】
請求項２の発明は、曝気装置として微気泡発生器を採用したので、通常の気泡により曝気を行う場合に比較して遙かに優れた浄化効果を得ることができる。
【００２５】
請求項３の発明は、浮体構造物として浄化対象水域を航行する船体を採用し、その船体の屋根部に太陽電池パネルを設置したので、船体をその本来の用途に使用しつつ水質浄化装置としても機能させることができる。
【００２６】
請求項４の発明は、曝気装置を船体の舳先部から水中に吊り下げ可能としたので、曝気装置からの気泡により船体の推進抵抗が減じて航行に要する燃料節減効果を期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態である水質浄化装置の概略構成図である。
【図２】同、曝気装置および太陽電池パネルを示す概略系統図である。
【図３】同、曝気装置の位置を変更した状態を示す図である。
【符号の説明】
１  船体（浮体構造物）
２  曝気装置（微気泡発生器）
３  太陽電池パネル
４  空気吸入管
５  微気泡
６  蓄電装置
７  ケーブル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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