(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルス幅の非常に短い大電力を発生するパルスパワー発生部と、パルスパワー発生部で発生するパルスを放電する正極の高電圧電極とアース極の透過性枠体からなるプラズマ反応部と、から構成されるパルス発生装置を可動型浮体に取り付け、該パルス発生装置の電源となる太陽電池を可動型浮体に取り付け、上記プラズマ反応部を水中に配置すると共に、水中に配置されるプラズマ反応部の正極の高電圧電極の外周にこれを囲んでアース極の透過性枠体を配置し、該アース極の透過性枠体の下方に殺死した藻を回収する潜水回収盆を配置し、正極とアース極の電極問に印加したパルスパワーにより透過性枠体の内側水中の藻を殺死することを特徴とするパルスパワーを利用した殺藻装置。
【請求項２】
正極の高電圧電極は多電極からなる請求項１記載のパルスパワーを利用した殺藻装置。
【請求項３】
アース極の透過性枠体は正極を囲むスクリーンからなる請求項１記載のパルスパワーを利用した殺藻装置。
【請求項４】
プラズマ反応部は昇降自在である請求項１記載のパルスパワーを利用した殺藻装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば、湖沼、池、ダム、ゲートで閉じられる河川上流側などの閉鎖性水域で発生する藻を殺死させる殺藻装置に係り、特に、太陽電池を電源とし、パルス幅が非常に短い大電力を発生するパルスパワーを利用して閉鎖性水域で発生する藻を殺死させるパルスパワーを利用した殺藻装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、湖沼、池、ダム、ゲートで閉じられる河川上流側などの富栄養化した閉鎖性水域に多発する植物性プランクトン、例えば藻の増殖に伴って、水面が緑色の物質に覆われ、水域の水質環境保全上、さらに景観上、大きな問題とされる場合が内外に多発している。
これに対して従来、多くの殺藻対策が試みられたが、それらは大別して次のようなものである。
（１）集約除去
（ａ）機械的集約・系外除去
（ｂ）気泡浮上併用集約・系外除去
（２）分解・沈降
（ａ）バイオ製剤利用分解
（ｂ）バイオ製剤利用沈降
（３）殺藻／細胞破壊
（ａ）機械的方法
（イ）高圧利用
（ロ）衝撃圧利用
（ハ）その他
（ｂ）化学的方法
（イ）殺藻剤注入
（４）増殖条件の抑制制御
水温、ＰＨ、窒素、燐、成分比変更等のコントロール
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した従来の（１）〜（４）のすべての対策が試みられたが、比較的明らかな効果が認められたのは（３）の殺藻剤注入位で、他は大きな努力の割に効果は殆どないか、あっても極めて僅かであってコスト有効性が極めて低いのが実態であった。
【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、太陽電池を電源とし、パルス幅が非常に短い大電力を発生するパルスパワーを利用して閉鎖性水域で発生する藻を殺死し、殺藻を通じて閉鎖水域浄化を効率的に且つ在来方式に比べて格段な低コストで実現することのできるパルスパワーを利用した殺藻装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
以上の目的を達成するために、この発明は、パルス幅の非常に短い大電力を発生するパルスパワー発生部と、パルスパワー発生部で発生するパルスを放電する正極の高電圧電極とアース極の透過性枠体からなるプラズマ反応部と、から構成されるパルス発生装置を可動型浮体に取り付け、該パルス発生装置の電源となる太陽電池を可動型浮体に取り付け、上記プラズマ反応部を水中に配置すると共に、水中に配置されるプラズマ反応部の正極の高電圧電極の外周にこれを囲んでアース極の透過性枠体を配置し、該アース極の透過性枠体の下方に殺死した藻を回収する潜水回収盆を配置し、正極とアース極の電極問に印加したパルスパワーにより透過性枠体の内側水中の藻を殺死する手段よりなるものである。
【０００６】
ここで、好ましい態様として、正極の高電圧電極は多電極からなり、アース極の透過性枠体は正極を囲むスクリーンからなり、プラズマ反応部は昇降自在であるのがよい。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図面に記載の発明の実施の形態に基づいて、この発明をより具体的に説明する。
ここで、図１はパルスパワーを利用した殺藻装置の一部切り欠き側面図、図２はパルスパワーを利用した殺藻装置の要部概略側面図、図３はパルスパワーを利用した殺藻装置の一部切り欠き平面図、図４はパルスパワーを利用した殺藻装置の一部切り欠き底面図、図５はパルス発生装置の概略構成図である。
【０００８】
図において、パルスパワーを利用した殺藻装置１は、パルスパワーを利用して閉鎖性水域に繁殖する藻ａを殺死する装置で、水中に浮かぶ可動型浮体２、可動型浮体２に取り付けられた太陽電池３、可動型浮体２に取り付けられパルスパワー発生部５とプラズマ反応部６からなるパルス発生装置４などから構成される。
【０００９】
可動型浮体２は、例えば、湖沼、池、ダム、ゲートで閉じられる河川上流側などの閉鎖性水域に浮かべて使用される移動可能な浮き構造物であり、板状のフロートデッキ２１、フロートデッキ２１の縁側下部に取り付けられたフロート２２、フロートデッキ２１の中央に取り付けられた機器格納室２３などから構成される。
【００１０】
フロートデッキ２１は、例えば正方形又は多角形の板状の形状からなり、その四角部の下部にフロート２２が取り付けられている。フロートデッキ２１の中央上部にはパルス発生装置４のパルスパワー発生部５を構成する機器類を格納する機器格納室２３が設けられている。フロートデッキ２１を挟んで機器格納室２３の真下下方にはパルス発生装置４のプラズマ反応部６が取り付けられている。
【００１１】
フロート２２は、可動型浮体２を浮かせるものであり、例えば内部が空洞になっていて、浮力で水に浮くようになっている。フロート２２の側周面は外側に面する側が丸みを帯びた凸型円弧状に形成されていて、水流が流入し易い形状に形成されている。また、フロート２２の内側の側周面は丸みを帯びた凹型円弧状に形成されていて、内部のフロートデッキ２１の下方に配置される円形の外部スクリーン２４に当接しないように配慮されている。
【００１２】
太陽電池３は、パルス発生装置４の電力源であり、太陽の光エネルギーを利用して発電する。太陽電池３は夜は発電しないが、藻ａの活動時期は太陽の出ている日中であり、藻ａの活動時期と太陽電池３の発電時期とは一致していて、太陽電池３の特性を遺憾なく利用できる。太陽電池３はパネル式になっていて、機器格納室２３の屋根に上向き鈍角三角形状に取り付けられている。
【００１３】
パルス発生装置４は、パルス幅の非常に短い大電力を発生するパルスパワー発生部５と、パルスパワー発生部５で発生するパルスを放電する正極の高電圧電極６１とアース極の透過性枠体６２からなるプラズマ反応部６とから構成される。
【００１４】
パルス発生装置４は、パルス幅が非常に短くて大電力を発生するので、その消費電力を小さくでき、太陽電池３で発電できる程度の消費電力で十分なため、太陽電池３を電力源として使用可能にしている。パルス発生装置４は、コストゼロの太陽の光エネルギーを利用して発電する太陽電池３を電力源として利用するために、そのランニングコストを格段に低コストにすることができる。
【００１５】
太陽電池３を電力源とするパルス発生装置４には、太陽電池３との間に高電圧昇圧器４１が装備されている。高電圧昇圧器４１は機器格納室２３に配置されている。太陽電池３で発電した数十ボルトの電圧は、この高電圧昇圧器４１で数十キロボルトに高められてパルス発生装置４のパルスパワー発生部５に送られる。
【００１６】
パルス発生装置４のパルスパワー発生部５は、太陽電池３の電力を使用してパルス幅の非常に短い大電力のパルスパワーを造り出す箇所で、機器格納室２３に配置されている。パルス出力電圧は数十キロボルト〜数百キロボルト、パルス幅は数ナノ秒〜数十マイクロ秒であり、パルス電力は数十キロワット〜数十ギガワットである。
【００１７】
パルス発生装置４のプラズマ反応部６は、パルスパワー発生部５で造り出したパルス幅の非常に短い大電力のパルスパワーを電極間に印加することにより、水中で均一なストリーマ状の放電プラズマを生成し、これにより発生する強電界によって藻ａのガス胞内部で放電してガス胞を破壊し、藻ａを殺死させるものであり、藻ａがいる水中に配置されるプラズマ反応部６は、水中に配置される。
【００１８】
水中に配置されるプラズマ反応部６は、水中に配置される正極の高電圧電極６１と、この高電圧電極６１の外周にこれを囲んで水中に配置されるアース極の透過性枠体６２から構成される。アース極の透過性枠体６２は正極の高電圧電極６１の外周の側面側と底面側に配置されている。
【００１９】
水中に配置されるプラズマ反応部６では、この高電圧電極６１とその周囲のアース極の透過性枠体６２との間に印加にして、パルスパワーによるストリーマ状の放電プラズマを生成し、アース極の透過性枠体６２の内側に透過性枠体６２の隙間を透過して入っている藻ａを殺死させる。
【００２０】
正極の高電圧電極６１は例えば多電極からなり、複数の高電圧電極６１が放電し易い間隔で配置されている。各高電圧電極６１は絶縁材の先端側を５mm程度を針状に露出させた構造になっている。この高電圧電極６１の最も好ましい材質としてはタングステン銅合金がよく、使用可能な材質にはステンレスがある。
【００２１】
アース極の透過性枠体６２には例えばスクリーン型が使用される。スクリーンの各スクリーンバーの左右の間隔は、藻ａの流入の妨げとならない例えば５cm〜１０cmである。アース極のスクリーン型の透過性枠体６２は環状に形成され、正極の高電圧電極６１の外周の側周側に円形状に配置され、又その底面に配置されて外周側を囲んでいる。
【００２２】
正極の高電圧電極６１の外周は、アース極のスクリーン型の透過性枠体６２によって囲まれているため、漏電の心配はない。このアース極のスクリーン型の透過性枠体６２の最も好ましい材質としてはタングステン銅合金がよく、使用可能な材質にはステンレスがある。
【００２３】
アース極のスクリーン型の透過性枠体６２の外周側面には、間をあけて円形状の外部スクリーン２４が取り付けられている。外部スクリーン２４のスクリーンバーの間隔は、アース極のスクリーン型の透過性枠体６２のスクリーンバーの間隔と同程度になっている。外部スクリーン２４はアース極の透過性枠体６２を保護する機能と、アース極の透過性枠体６２に接触して感電するのを防止する機能を有する。外部スクリーン２４の材質には例えばＦＲＰ材が使用される。
【００２４】
円形状の外部スクリーン２４の外周側には、適当間隔で複数の昇降支柱２５が昇降自在に配置されている。円形状の外部スクリーン２４はこの昇降支柱２５に連結されていて、昇降自在になっている。同様に外部スクリーン２４の内側のアース極のスクリーン型の透過性枠体６２と正極の高電圧電極６１も水平連結杆２５ａを通じて連結されていて、昇降支柱２５の昇降によってアース極の透過性枠体６２と正極の高電圧電極６１のプラズマ反応部６は昇降自在になっている。
【００２５】
また、アース極のスクリーン型の透過性枠体６２の下方には、殺死した藻ａを回収するために、すり鉢状の潜水回収盆２６が配置されている。潜水回収盆２６は昇降支柱２５に連結されていて、昇降支柱２５の昇降によって潜水回収盆２６は昇降可能になっている。
【００２６】
次に、上記発明の実施の形態の構成に基づく作用について以下説明する。
パルスパワーを利用した殺藻装置１を、例えば、湖沼、池、ダム、ゲートで閉じられる河川上流側などの閉鎖性水域に浮かべる。閉鎖性水域で多発した藻ａは浮遊しながら、外部スクリーン２４及びアース極のスクリーン型の透過性枠体６２の隙間を通過して、プラズマ反応部６となるアース極の透過性枠体６２の内側に流入する。
【００２７】
パルス発生装置４では、太陽電池３で発電された数十ボルトの電圧を高電圧昇圧器４１で数十キロボルトに高めてパルスパワー発生部５に導入し、パルスパワー発生部５では数十キロボルト〜数百キロボルトの電圧からパルス幅が数ナノ秒〜数十マイクロ秒の非常に短く、しかも数十キロワット〜数十ギガワットの大電力のパルスパワーを造り出す。
【００２８】
このパルスパワー発生部５で造り出されたパルスパワーを、プラズマ反応部６の正極の高電圧電極６１とアース極の透過性枠体６２の電極間に印加することによって、正極の高電圧電極６１とアース極の透過性枠体６２との間の水中では均一なストリーマ状の放電プラズマが発生する。このストリーマ状の放電プラズマで発生する強電界により、アース極の透過性枠体６２の内側の水中に浮遊する藻ａのガス胞内部で放電して、藻ａのガス胞を破壊して、藻ａを殺死させることができる。
【００２９】
殺死した藻ａは沈下するが、アース極の透過性枠体６２の下方には潜水回収盆２６が配置されているので、殺死した藻ａは下方の潜水回収盆２６内に沈下して回収されることになる。
【００３０】
殺藻に際して使用する電力は、太陽電池３で発電された電力を使用するために、殺藻にかかる電力コストを格段に低コストにすることが可能となる。しかも、太陽電池３の使用のために、近くで商用電力が確保できない閉鎖性水域においても問題なく使用することが可能となり、さらに、電源ケーブルも不要なために、パルスパワーを利用した殺藻装置１は電源ケーブルなどに煩わされることなく、自由に閉鎖性水域内を移動して殺藻することが可能となる。
【００３１】
なお、この発明は上記発明の実施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。例えば、上記実施の形態では、アース極の透過性枠体６２として、スクリーン状のもので説明したが、これに限定されるものではなく、多孔板やネット状から形成されていてもよい。
【００３２】
【発明の効果】
以上の記載より明らかなように、この発明に係る殺藻装置によれば、次のような効果を奏することができる。
（１）藻の内部のガス胞をパルスパワーによって発生する高電界により、ガス胞内部で放電してガス胞を破壊して、藻を殺死することができる。
（２）パルスパワーは、大電力を発生するがそのパルス幅が非常に短いため、大電力を発生する割に消費電力が小さくて済む。このため、太陽電池を電源として使用することが可能となり、商用電力が確保できない水域でも容易にこの装置を使用して藻を殺死させることができる。
（３）可動型浮体自体に太陽電池を備えているために、商用電力用の電源ワイヤーを不要としてワイヤレスにすることができ、このため、装置を閉鎖性水域の任意の場所に移動させて殺藻することができる。
（４）藻は太陽が出ているときに活動し、一方、太陽電池も太陽が出ているときに太陽光エネルギーを吸収して電力に変換して発電するため、藻の活動時間に太陽電池を電源として有効に活用することができる。
（５）正極の高電圧電極の周囲をアース極の透過性枠体で囲んでいるため、高電圧電極が人体などに直接、接触するのを防ぐことができ、これにより、高電圧電極に接触することに伴う事故を未然に防止することができ、安全である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態を示すパルスパワーを利用した殺藻装置の一部切り欠き側面図である。
【図２】この発明の実施の形態を示すパルスパワーを利用した殺藻装置の要部概略側面図である。
【図３】この発明の実施の形態を示すパルスパワーを利用した殺藻装置の一部切り欠き平面図である。
【図４】この発明の実施の形態を示すパルスパワーを利用した殺藻装置の一部切り欠き底面図である。
【図５】この発明の実施の形態を示すパルス発生装置の概略構成図である。
【符号の説明】
１    パルスパワーを利用した殺藻装置
２    可動型浮体
２１    フロートデッキ
２２    フロート
２３    機器格納室
２４    外部スクリーン
２５    昇降支柱
２５ａ  水平連結杆
２６    潜水回収盆
３    太陽電池
４    パルス発生装置
４１    高電圧昇圧器
５    パルスパワー発生部
６    プラズマ反応部
６１    正極の高電圧電極
６２    アース極の透過性枠体
ａ    藻
【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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