(57)【要約】【課題】消耗品である軸受けの交換を容易にし、また回転するプロペラ先端とその外周に新たに設けられるプロペラケーシングの内周側面との隙間を可能な限り小さくできてプロペラの性能向上を可能にし、さらにゴミがプロペラ先端とプロペラケーシング内周側面の間に詰まるのを防いでモータが停止するのを回避する。【解決手段】送水管１９の内部で回転するプロペラ１４の回転半径より僅かに大きい半径を有する円筒形のプロペラケーシング１７を送水管１４の上部の内周側面に配置し、プロペラ軸１３をモータ１１の下部から下向きに支持される円筒形の軸カバー１５を挿通して上下向きに配置し、軸カバー１５の外周側面に支持板１８を放射状に張りだして取り付けると共に各支持板１８の先端にプロペラケーシング１７の内周側面の一部を連結して、プロペラケーシング１７を軸カバー１５を介してモータ１１の下部に吊持した。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水面に浮かぶ浮体にモータ、プロペラを組み込み、水面下に上下向きに配置される送水管を用いて表層水を水底に送り込みながら閉鎖水域の水を上下循環させて浄化するプロペラ式水循環装置において、上記送水管の内部で回転する上記プロペラの回転半径より僅かに大きい半径を有する円筒形のプロペラケーシングを、回転する当該プロペラの外周となる当該送水管の上部の内周側面に配置し、該プロペラが下端側に取り付けられたプロペラ軸を上記モータの下部から下向きに支持される円筒形の軸カバーを挿通して上下向きに配置し、当該軸カバーの外周側面に支持板を放射状に張りだして取り付けると共に当該各支持板の先端に上記プロペラケーシングの内周側面の一部を連結して、上記プロペラケーシングを上記軸カバーを介して上記モータの下部に吊持したことを特徴とするプロペラ式水循環装置。
【請求項２】
プロペラ先端の回転軌跡上に位置するプロペラケーシング内周側面の一部に、ゴミ抜き穴を形成した請求項１記載のプロペラ式水循環装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、水面下に上下向きに配置される送水管を用いて表層水を水底に送り込みながらダム・湖沼などの閉鎖水域の水を上下循環させて浄化するプロペラ式水循環装置に係り、特に、消耗品である軸受けの交換を容易にし、また回転するプロペラ先端とその外周の隙間を可能な限り小さくしてプロペラの性能向上を可能にし、さらにゴミがプロペラ先端とその外周の間に詰まるのを防いでモータの停止を回避するプロペラ式水循環装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
水面に浮かぶ浮体１０１にモータ１０２、プロペラ１０３を組み込み、水面下に上下向きに配置される送水管１０４を用いて表層水を水底に送り込みながらダム・湖沼などの閉鎖水域の水を上下循環させて浄化するプロペラ式水循環装置１００が知られている。この装置で、浮体１０１と送水管１０４が一体となった構造では、プロペラ軸１０５の軸受け１０６を支持する支持板１０７を送水管の上部内周面に放射状に取り付けると（図６参照）、消耗品である軸受け１０６の交換のためには、浮体１０１及び送水管１０４全体を陸上にあげるか、水中作業で軸受け１０６を送水管１０４から切り離す作業が必要となる。この作業負荷は大きい。
そこで、図７のように軸受け１０６を水面上の浮体に取り付け、プロペラ軸及びプロペラを軸受けの上側から片持ち状態でぶら下げた構造とし、浮体上で軸受けの交換をできるようにする方式がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、図７の構造では、プロペラ軸１０５の取り付け精度、送水管１０４の取り付け精度及び送水管１０４の形状精度を上げない限り、回転するプロペラ１０３の先端が送水管内周側面に接触するので、これを回避するためにはプロペラ１０３の先端と送水管内周側面の隙間は大きくならざるを得ない。これらの製作・組み立て精度をあげることは、特に装置が大型化するにつれ、きわめて困難となる。
しかも、プロペラ１０３の先端と送水管内周側面の隙間が大きいと、プロペラ１０３の性能が低下する問題及び、ゴミａがプロペラ先端と送水管内周側面の間に詰まり（図８参照）、回転するプロペラ１０３に大きな抵抗が働き、モータ１０２が停止するという問題が起こる。
【０００４】
この発明は、上記のような課題に鑑み、その課題を解決すべく創案されたものであって、その目的とするところは、消耗品である軸受けの交換を容易にし、また回転するプロペラ先端とその外周に新たに設けられるプロペラケーシングの内周側面との隙間を可能な限り小さくできてプロペラの性能向上を可能にし、さらにゴミがプロペラ先端とプロペラケーシング内周側面の間に詰まるのを防いでモータが停止するのを回避することのできるプロペラ式水循環装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
以上の課題を達成するために、請求項１の発明は、水面に浮かぶ浮体にモータ、プロペラを組み込み、水面下に上下向きに配置される送水管を用いて表層水を水底に送り込みながら閉鎖水域の水を上下循環させて浄化するプロペラ式水循環装置において、上記送水管の内部で回転する上記プロペラの回転半径より僅かに大きい半径を有する円筒形のプロペラケーシングを、回転する当該プロペラの外周となる当該送水管の上部の内周側面に配置し、該プロペラが下端側に取り付けられたプロペラ軸を上記モータの下部から下向きに支持される円筒形の軸カバーを挿通して上下向きに配置し、当該軸カバーの外周側面に支持板を放射状に張りだして取り付けると共に当該各支持板の先端に上記プロペラケーシングの内周側面の一部を連結して、上記プロペラケーシングを上記軸カバーを介して上記モータの下部に吊持した手段よりなるものである。
【０００６】
また、請求項２は、請求項１において、プロペラ先端の回転軌跡上に位置するプロペラケーシング内周側面の一部に、ゴミ抜き穴を形成した。
【発明の効果】
【０００７】
課題を解決するための手段よりなるこの発明に係るプロペラ式水循環装置によれば、次のような効果を奏するものである。
（１）プロペラケーシングも含めて、プロペラ軸を一体で浮体の上に引き上げて、軸カバー内部の軸受けの交換ができるようになった。
（２）プロペラケーシングの製作精度および、軸カバーとの取り付け精度をあげるのは、従来の図７の場合の組み立て精度、製作精度にくらべ容易である。そのためにプロペラケーシングの内面とプロペラ先端の距離を小さくできること及びプロペラケーシングと送水管の隙間は水が流れにくくなることの理由により、プロパラの性能向上が可能となった。
（３）プロペラ先端とプロパラケーシング内面の距離が小さくなり、大きなゴミは詰まらないが、小さなゴミがプロペラ先端とプロペラケーシングの間に詰まる現象は発生する。しかしそのゴミは小さいので、プロペラ先端が回転しながらプロペラケーシングにあけたゴミ抜き穴の位置に来た際にプロペラケーシングと送水管との間の窪みに入り込み、詰まり状態から解放され、プロペラケーシング内部を下流に流されていく。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明を実施するための形態を示すプロペラ式水循環装置の概略全体側断面図である。
【図２】この発明を実施するための形態を示すプロペラケーシングの内部に設けられたプロペラの斜視図である。
【図３】この発明を実施するための形態を示すプロペラケーシングの内部に設けられたプロペラの平面図である。
【図４】この発明を実施するための形態を示すゴミ抜き穴の部分拡大図である。
【図５】この発明を実施するための形態を示すプロペラケーシングの内部に設けられたプロペラの断面図である。
【図６】従来のプロペラ式水循環装置の概略全体側断面図である。
【図７】従来の別のプロペラ式水循環装置の概略全体側断面図である。
【図８】従来の送水管の内部に設けられたプロペラの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面に記載の発明を実施するための形態に基づいて、この発明をより具体的に説明する。
【００１０】
図において、プロペラ式水循環装置１は、例えばダム、湖沼などの閉鎖水域に設置され、水面下に上下向きに配置される送水管１９を通じて表層水を水底に送り込みながらダム・湖沼などの水を上下循環させて浄化する装置で、モータ１１、浮体１２、プロペラ軸１３、プロペラ１４、軸カバー１５、軸受け１６、プロペラケーシング１７、支持板１８、送水管１９などから構成されている。
【００１１】
モータ１１はプロペラ軸１３を介して、プロペラ軸１３の下端に取り付けられたプロペラ１４を回転させて、回転するプロペラ１４で下向きの水の流れを生じさせ、ダム、湖沼などの表層水を送水管１９を通じて水底側に強制的に送り込んで、上下向きの水の循環を起こす駆動源である。モータ１１は水面上方の浮体１２の中央に下向きに取り付けられ、又モータ１１にはプロペラ軸１３の上端側が下向きに取り付けられている。モータ１１には例えば電動モータが使用される。
【００１２】
浮体１２は、水面に浮いて、モータ１１を水面上に保持し、また水面近くの水中に上下に配置される送水管１９を保持する。浮体１２は水より比重の小さい材質で構成されたり、内部に空洞が形成されて水に浮くようした構造からなっている。浮体１２は平面から見て、例えば方形状、円形状など、浮体１２上で作業がし易い形状に形成されている。
【００１３】
また、浮体１２の中央には円形の貫通孔１２ａが形成されている。貫通孔１２ａの内径はプロペラケーシング１７の外径より大きく、この貫通孔１２ａを通じて交換作業時にプロペラケーシング１７を浮体１２上に引き上げたり、浮体１２上で交換作業が終わったプロペラケーシング１７を水面下に戻したりできる構造になっている。
【００１４】
プロペラ軸１３は前記モータ１１の回転駆動力をプロペラ１４に伝達するもので、前述したようにプロペラ軸１３の上端側はモータ１１の図示しない回転駆動軸に減速機などを介して連動連結されている。又プロペラ軸１３の下端側には前述したようにプロペラ１４が一体的に取り付けられている。プロペラ１４は軸回りに回転するプロペラ軸１３と一体となって垂直軸回りに回転して、下向きの水の流れを生じさせる。図面ではプロペラ１４の羽根は３枚であるがこれ以外の枚数でもよい。
【００１５】
プロペラ軸１３の外周は軸カバー１５で覆われている。軸カバー１５は支持板１８を介してプロペラケーシング１７を吊持する役目を果たす。軸カバー１５は中空な円筒形からなり、プロペラ軸１３はこの円筒形の軸カバー１５の内部を挿通する状態で取り付けられている。軸カバー１５の内径はプロペラ軸１３の外径に対して十分に大きく、回転するプロペラ軸１３が軸カバー１５の内周側面に接触することはない。軸カバー１５の上端側は前記モータ１１の下面側に連結されている。
【００１６】
軸カバー１５の内部下端側には、軸受け１６が内装されている。円筒形の軸受け１６の外周側面が軸受け１６の下端側の内周側面に装着されている。軸カバー１５の下端はプロペラ軸１３の下端より短くて、プロペラ軸１３の下端側は内装された軸受け１６及び軸カバー１５の下端から下方に突出していて、この突出するプロペラ軸１３の下端側にプロペラ１４が取り付けられている。プロペラ軸１３は軸カバー１５の下端側の突出する直前で軸受け１６に回転自在に軸支されている。
【００１７】
回転するプロペラ１４の外周はプロペラケーシング１７で覆われている。プロペラケーシング１７は両端が開口された中空な円筒形からなり、この中空な円筒形の内部でプロペラ１４は回転する。プロペラケーシング１７は円筒形の両端となる側が上下向きになる。プロペラケーシング１７の円筒形の内部は真円形に製作されている。このプロペラケーシング１７の円筒形の内部は水底に送られる水の流路となる。プロペラケーシング１７は送水管１９の上部の内周側面に取り付けられている。
【００１８】
円筒形のプロペラケーシング１７は、内部で回転する上記プロペラ１４の回転半径より僅かに例えば１ｍｍ〜１０ｍｍほど大きい半径を有している。即ち、プロペラケーシング１７の円形中心にプロペラ１４の回転中心を一致させて、プロペラ１４を回転させたとき、プロペラ先端１４ａとプロペラケーシング内周側面１７ａとの距離つまり隙間が接触しない範囲で極力小さくなるように、プロペラケーシング１７は支持板１８を介して軸カバー１５に連結支持されている。回転するプロペラ先端１４ａとプロペラケーシング内周側面１７ａとの距離つまり隙間が小さい程、プロペラ１４の性能つまり水を水底に送り込む能力が高まる。ただ、プロペラ先端１４ａとプロペラケーシング内周側面１７ａとの隙間は、製作精度の制約や、想定されるゴミの過多や大きさなどによって判断し決定される。
【００１９】
支持板１８はプロペラケーシング１７をその中央に上下向きに配置された軸カバー１５の外周側面に連結支持させる部材である。支持板１８は軸カバー１５の外周側面からその外周方向に向けて放射状の例えば十字状に配置されて設けられている。４本の支持板１８の一端側は中央の軸カバー１５の下部側の外周側面に固定されている。また４本の支持板１８の他端側はプロペラケーシング１７の上端側の内周側面１７ａに固定されている。
【００２０】
支持板１８を介してプロペラケーシング１７を軸カバー１５に連結して支持させるに当たり、円筒形のプロペラケーシング１７の内周側の円形中心と軸カバー１５内の軸受け１６に軸支されて回転するプロペラ１４の回転中心が可能な限り一致するように連結される。また、プロペラ１４がプロペラケーシング１７の上下高さの真ん中付近で回転できる高さ位置で、プロペラケーシング１７は軸カバー１５に支持板１８を介して連結支持されている。
【００２１】
プロペラケーシング内周側面１７ａの少なくとも１箇所つまり１箇所或いは複数箇所に、ゴミ抜き穴１７ｂが形成されている。ゴミ抜き穴１７ｂは回転するプロペラ先端１４ａとその外周側のプロペラケーシング内周側面１７ａの隙間にゴミａが詰まったとき、このゴミａを自然に取り除くための穴である。
【００２２】
詰まったゴミａは回転するプロペラ先端１４ａに引きずられてプロペラケーシング内周側面１７ａに密着した状態で回転する。回転するゴミａがゴミ抜き穴１７ｂにくると、ゴミａはそのゴミ抜き穴１７ｂの内部に一時的に入り、プロペラ先端１４ａから離れてゴミａの詰まりが取れるのである。ゴミ抜き穴１７ｂに入ったゴミａは、次のプロペラ１４が回って来るまでの間に、下向きの水の流れによって、下方に向けて流下する。
【００２３】
ゴミ抜き穴１７ｂの形成箇所は、回転するプロペラ先端１４ａが描く軌跡上に位置する高さの内周側面である。ゴミ抜き穴１７ｂの形状は例えば円形或いは楕円形で、要はゴミａが一時的に入れる大きさであればよい。プロペラ先端１４ａは水を上下方向に送り出すために少し傾斜しているが、ゴミ抜き穴１７ｂの高さ方向の最小長さは回転するプロペラ先端１４ａの傾斜最上端と傾斜最下端との間の長さである。
【００２４】
ゴミ抜き穴１７ｂの奥行きつまりプロペラケーシング１７の板厚方向の深さは、回転するプロペラ先端１４ａに引きずられるゴミａがゴミ抜き穴１７ｂに入ることで、プロペラ先端１４ａから完全に外れることができる深さである。また、例えば回転するプロペラ先端１４ａとプロペラケーシング内周側面１７ａとの距離つまり隙間と同じ或いはそれ以上の深さでもよい。さらにこのゴミ抜き穴１７ｂはプロペラケーシング内周側面１７ａに貫通孔として形成されていてもよい。
【００２５】
送水管１９は表層水を水底側に送り込む際の流路なる管で、上端側は水面近くに位置し、下端側は水底側に向けて延びている。送水管１９には鋼管が使用されたり、図に示すような可撓性の管が使用される。送水管１９の上部側は浮体１２の下面側から吊持されている。送水管１９の上部側の内部にはプロペラケーシング１７が装着されている。
【００２６】
本願発明のようにプロペラケーシング１７を使用している場合には、回転するプロペラ１４の外周側にはプロペラケーシング１７が配置されているため、可撓性の送水管１９を使用しても回転するプロペラ先端１４ａが接触することがない。
【００２７】
次に、上記発明を実施するための形態の構成に基づく作用について以下説明する。
例えばダム、湖沼などの閉鎖水域の水質の浄化を図るに水域の水面上にプロペラ式水循環装置１を設置する。浮体１２の中央の貫通孔１２ａ上にはモータ１１が配置されている。モータ１１にはプロペラ軸１３が下向きに取り付けられている。プロペラ軸１３の下端側にはプロペラ１４が取り付けられ、又プロペラ軸１３の外周は軸カバー１５で覆われている。この軸カバー１５には支持板１８が放射状に張り出して取り付けられ、各支持板１８の先端はプロペラケーシング内周側面１７ａに連結されている。つまり、プロペラケーシング１７は各支持板１８を介して軸カバー１５に連結されて支持されているのである。このプロペラケーシング１７は送水管１９の上部側の内部に挿入された状態で取り付けられている。
【００２８】
プロペラ式水循環装置１のモータ１１を駆動させると、モータ１１の駆動力はこれに下向きに取り付けられているプロペラ軸１３を軸回りに回転させる。プロペラ軸１３の下端側に取り付けられたプロペラ１４は、プロペラ軸１３が回転するとこれと一体となって回転する。プロペラ１４の回転方向は表層水を水底に送り込む方向であり、表層水は回転するプロペラ１４によって送水管１９内を下向きに移動する。
【００２９】
この場合において、表層水の中には浮遊物のゴミａが含まれていることがあり、プロペラケーシング１７の上面側から送り込まれたゴミａを含む表層水が回転するプロペラ先端１４ａとプロペラケーシング内周側面１７ａとの僅かな隙間を通過する際に、回転しているプロペラ先端１４ａとプロペラケーシング内周側面１７ａとの隙間にゴミａが挟まることがある。
【００３０】
挟まったゴミａは回転するプロペラ先端１４ａによってプロペラケーシング内周側面１７ａに沿って移動する。プロペラ先端１４ａが回転する領域のプロペラケーシング内周側面１７ａには少なくとも１箇所に、図面では３箇所にゴミ抜き穴１７ｂが形成されているので、プロペラ先端１４ａに挟まったゴミａはその周囲を回転移動する途中でこのゴミ抜き穴１７ｂに入る。ゴミ抜き穴１７ｂにゴミａが入ることによって、プロペラ先端１４ａに付着していたゴミａはこれから離脱する。
【００３１】
このようにして、プロペラ先端１４ａに付着してプロペラケーシング内周側面１７ａとの間に挟まるゴミａは、プロペラ先端１４ａが回転する領域に形成されたゴミ抜き穴１７ｂに入ることで離脱する。ゴミ抜き穴１７ｂに入ったゴミａは、次のプロペラ先端１４ａがその前を通過するまでの間に発生している水の回転流れによってその穴１７ｂから排出されて、プロペラ１４の下側に流水によって送り出される。
【００３２】
このような動作が連続して起こるので、表層水に含まれるゴミａはプロペラ先端１４ａとプロペラケーシング内周側面１７ａとの間に挟まって、これに起因してプロペラ１４の回転を停止させることがなく、表層水を水底に向けて安定的に送り込り作業を行うことが可能となる。
【００３３】
プロペラケーシング１７は送水管１９の上部側に挿入されていて、このプロペラ１４とプロペラケーシング１７とは軸カバー１５及び支持板１８を通じて一体化して造られるので、プロペラ先端１４ａとプロペラケーシング内周側面１７ａとの隙間の精度を一定に保つことができる。
【００３４】
保守、修理、点検などにおいても、送水管１９の上部側からプロペラケーシング１７を取り出すことで行うことができるので、従来のように、送水管１９全体を引き上げたり、送水管１９の上部側を送水管１９の本体から切断して切り離すような作業も不要にでき、これらの作業が非常に容易となる。
【００３５】
なお、この発明は上記発明を実施するための形態に限定されるものではなく、この発明の精神を逸脱しない範囲で種々の改変をなし得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００３６】
１    プロペラ式水循環装置
１１    モータ
１２    浮体
１２ａ  貫通孔
１３    プロペラ軸
１４    プロペラ
１４ａ  プロペラ先端
１５    軸カバー
１６    軸受け
１７    プロペラケーシング
１７ａ  プロペラケーシング内周側面
１７ｂ  ゴミ抜き穴
１８    支持板
１９    送水管
ａ    ゴミ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2013173087.tif 000009
【図８】
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