(57)【要約】【課題】  電力を使用せず自然波動エネルギーを利用して酸欠状態を解消するようにした海底水域への酸素補給装置を提供すること。【解決手段】  筒外周にフロートを備えて筒上部が水面近くにまた筒下部がそれより下方の海中に位置するようにされる直立浮上設置型のポンプシリンダと、このポンプシリンダを潮の干満に応じて垂直に上下運動させるように案内する案内保持手段を備え、ポンプシリンダは、縦筒状のシリンダ本体と海底水域の海水を導入可能な手段を備えた下部パイプとを備え、シリンダ本体には、波動に同調して上下する同調連動機構と、この同調連動機構に合わせて上下運動するピストンと、内水噴出手段とを備え、ピストンには上向きに開く上部バルブが装備される一方、シリンダ本体の下側には上向きに開く下部バルブが設けられている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒外周にフロートを備えて筒上部が水面近くにまた筒下部がそれより下方の海中に位置するようにされる直立浮上設置型のポンプシリンダと、このポンプシリンダを潮の干満に応じて垂直に上下運動させるように案内する案内保持手段を備え、ポンプシリンダは、縦筒状のシリンダ本体と海底水域の海水を導入可能な手段を備えた下部パイプとを備え、シリンダ本体には、波動に同調して上下する同調連動機構と、この同調連動機構に合わせて上下運動するピストンと、内水噴出手段とを備え、ピストンには上向きに開く上部バルブが装備される一方、シリンダ本体の下側には上向きに開く下部バルブが設けられている海底水域への酸素補給装置。
【請求項２】
請求項１に記載のものにおいて、案内保持手段が、筒状をなす部分を有して海底から垂直に立ち上げ支持された固定パイプと、この固定パイプを垂直に保持するための牽張アンカーとを備えている海底水域への酸素補給装置。
【請求項３】
請求項１に記載のものにおいて、案内保持手段が、シリンダ本体をその外周から保持する案内保持パイプと、海上に浮上する双胴型あるいは周位点状配置型の台船本体で前記案内保持パイプに連結されてなる台船とを備えている海底水域への酸素補給装置。
【請求項４】
請求項１に記載のものにおいて、案内保持手段が、シリンダ本体をその外周から保持する案内保持パイプと、このパイプが垂直になるように支持しているとともに海底を移動可能な走行輪付き走行機体とを備えている海底水域への酸素補給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、海底水域への酸素補給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  河川や湖沼などを対象としてそれらの水を有効に浄化することのできる水浄化装置が特許文献１に開示されている。この特許公報１には、図６に示すように、湖沼９２内に架台９３付きの超電導電磁推進装置Ａを縦置き式に設置し、下から上向きに水を噴出するようにして水循環を促して水浄化を図るようにしたものであり、このような水循環により湖沼などの浄化を促進するものは各種ある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】  特開２００３−２２５６７４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  ところで、都市部の湖沼や河川などから流れ出る水を受け入れる内海では、気温が高くなる夏場においてその海底水域（深さ１５〜２０ｍ）で貧酸素水塊の発生した酸欠状態となる。都市の生活排水は窒素やリンなどを含んだものとして河川から内海へと流れ込んで富栄養化した状況となり、さらにその状況下で水温上昇により大量に発生する植物プランクトンが死骸となって落ちた際それを細菌が分解するときに海底水域の酸素を消費することによってこの酸欠状態が起こるとされる。酸欠状態になれば、海底に住む貝などが呼吸できなくなって死に、藻類が消えて魚がいなくなり、さらに水塊に含まれる硫化物によって青潮が発生し、海面に浮上した硫化物が沿岸の建造物の劣化を促進し、また海底に堆積したヘドロが有害物質の発生源になってしまうなど多くの被害例が挙げられる。夏場は太陽に温められた表層と冷たい低層の海水が混ざりにくく、このような海底水域の酸欠状態になりやすいとされる。
ところで、こうした酸欠状態は海域内に表層と低層の海水を混ざりやすくする装置、例えば、上記特許文献１のような超電導電磁推進装置Ａを設置すれば解消される。しかし、この装置Ａは超電導電磁推進方式を稼働する必要があることから多大な電力を要し好ましくない。【０００５】  本発明は、こうした問題を解決しようとするものであり、電力を使用せず自然波動エネルギーを利用して酸欠状態を解消するようにした海底水域への酸素補給装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  本発明は上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、筒外周にフロートを備えて筒上部が水面近くにまた筒下部がそれより下方の海中に位置するようにされる直立浮上設置型のポンプシリンダと、このポンプシリンダを潮の干満に応じて垂直に上下運動させるように案内する案内保持手段を備え、ポンプシリンダは、縦筒状のシリンダ本体と海底水域の海水を導入可能な手段を備えた下部パイプとを備え、シリンダ本体には、波動に同調して上下する同調連動機構と、この同調連動機構に合わせて上下運動するピストンと、内水噴出手段とを備え、ピストンには上向きに開く上部バルブが装備される一方、シリンダ本体の下側には上向きに開く下部バルブが設けられている。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のものにおいて、案内保持手段が、筒状をなす部分を有して海底から垂直に立ち上げ支持された固定パイプと、この固定パイプを垂直に保持するための牽張アンカーとを備えている。
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のものにおいて、案内保持手段が、シリンダ本体をその外周から保持する案内保持パイプと、海上に浮上する双胴型あるいは周位点状配置型の台船本体で前記案内保持パイプに連結されてなる台船とを備えている。
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載のものにおいて、案内保持手段が、シリンダ本体をその外周から保持する案内保持パイプと、このパイプが垂直になるように支持しているとともに海底を移動可能な走行輪付き走行機体とを備えている。
【発明の効果】
【０００７】  上述したように請求項１に記載の発明は、筒外周にフロートを備えて筒上部が水面近くにまた筒下部がそれより下方の海中に位置するようにされる直立浮上設置型のポンプシリンダと、このポンプシリンダを潮の干満に応じて垂直に上下運動させるように案内する案内保持手段を備え、ポンプシリンダは、縦筒状のシリンダ本体と海底水域の海水を導入可能な手段を備えた下部パイプとを備え、シリンダ本体には、波動に同調して上下する同調連動機構と、この同調連動機構に合わせて上下運動するピストンと、内水噴出手段とを備え、ピストンには上向きに開く上部バルブが装備される一方、シリンダ本体の下側には上向きに開く下部バルブが設けられているので、電力を使用せず自然波動エネルギーを利用して酸欠状態を解消するようにした海底水域への酸素補給装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】  本発明の一実施形態である酸素補給装置の概要断面図。
【図２】  図１の酸素補給装置の拡大断面図。
【図３】  酸素補給装置の作動説明をした断面図。
【図４】  酸素補給装置の作動説明をした断面図。
【図５】  他の実施形態を示す横断面図。
【図６】  他の実施形態を示す縦断面図。
【図７】  他の実施形態を示す縦断面図。
【図８】  他の実施形態を示す図９の平面図。
【図９】  図８のＩＸ−ＩＸ線断面図。
【図１０】  他の実施形態を示す模式断面図。
【図１１】  他の実施形態を示す縦断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】  以下、本発明である海底水域への酸素補給装置の一実施形態を図１ないし図４に基づいて説明する。
図１において１…は陸の河川で、例えば、都市部を経由する河川でその河川水は内海２に流れ込んでいる。内海２は夏場その上層２ａが温かい一方上層２ａから下がる下層２ｂでは夏場でも冷たい水となっている。３は海底でその水深はここでは２０ｍ前後とされている。酸欠状態は海底３が水深１５〜２０ｍの場合にその海底水域４において発生する。
【００１０】  一方酸素補給装置はステンレス、アルミ合金、あるいは樹脂などにより造られる。１０は直立浮上設置型のポンプシリンダで、このポンプシリンダ１０は、３０〜５０ｃｍ程度の直径とされた縦向き筒（円筒）状のシリンダ本体１１と海底水域４の海水を導入可能な下端導入口（導入可能な手段）１２を備えた下部パイプ１３とを備える。
シリンダ本体１１は、表層波１５による波動に同調して上下する同調連動機構１６を備える。同調連動機構１６は、適当な重さを持って表層波１５の波動に同調して上下する浮動型の同調フロート１７と、シリンダ本体１１の上部から突設された支えアーム１８とを備える。シリンダ本体１１内には、ピストン２０が上下動自在に設けられ、その上面部には上部通孔２１が形成されるとともに、この上部通孔２１を上部に開くように開閉自在とする上部バルブ２２が設けられてる。上部バルブ２２の上側には、上部バルブ２２が上下運動のみに規定されるように細い複数本のロッドでなる上部ステー２３が立てられるとともにその上端には上板２４が設けられている。
【００１１】  上板２４からはシリンダ本体１１上に突き出す形のロッド２６が立設され、このロッド２６が連動レバー２７の基部に回転自在に連結されている。連動レバー２７の中間点は前記支えアーム１８の上端に回転自在に支持されている。シリンダ本体１１の上部内には、仕切り板２８と上下動自在なバネ板２９とが設けられ、バネ板２９の上下にはロッド２６の動きを上下に円滑化するためのバネ３０が設けられている。シリンダ本体１１の下部内には予水保留空間Ａが形成されるとともに、本体１１の下端には下部通孔３１が設けられて上向きに開くようにして下部バルブ３２が設けられている。上記上部および下部バルブ２２，３２は球型とされているが樹脂などで作動しやすい板型にしてもよい。３３は下部ステー、３４は上網である。
【００１２】  ３６は内水噴出口で、シリンダ本体１１の仕切り板２８とピストン２０との間に相当する加圧送出空間Ｂの周部に開けられ、この噴出口３６に連通するパイプとして内水噴出パイプ３７が水平方向に突き出す形で設けられている。その向きは上層２ａとされている。このパイプ３７は、図２の右欄に示すように放射方向に設けてもよい。
さらに、４０は長さ調節可能な上部アームで、このアーム４０の先端には上部フロート４１が設けられて下部フロート４２とともにシリンダ本体１１・下部パイプ１３・同調連動機構１６などの装置主要部を縦筒状に直立させて本体上部１１一定高さ部分が水面にくるように規定するようになっている。
【００１３】  ４５は案内保持手段でポンプシリンダ１０を内海２の一定位置において垂直状態を保ちながら潮の干満に応じて上下運動させ前記シリンダ本体１１の上部が常に水面にあるようにするためのものである。
この案内保持手段４５は、フランジ４６付き固定パイプ４７を有し、このパイプ４７は、海底水域４の海水を導入させる通穴４８を備えたものとされ、フランジ４６の３個所以上にレベル調節具４９を装着することで固定パイプ４７を垂直に規定できるようにしてある。固定パイプ４７と海底３との間には長さ調節可能な牽張アンカー５０が複数本張設されて前記垂直状態をレベル調節具４９とともに確実に規定するようにしてある。そして、固定パイプ４７には複数のガイドローラー５１を配備して前記下部パイプ１３を干満に応じた高さに制御可能にしてある。
【００１４】  内海２で表層波１５が発生しその波の山により同調フロート１７が図２のように下げられた状態では上下の２つのバルブ２２，３２は通孔２１，３１を閉じた状態にある。図３に示すように、同調フロート１７が表層波１５の高いところにきて持ち上げられると、ロッド２６を介してピストン２０が押し下げられ、それと同時に下部バルブ３２が閉じた状態下で上部バルブ２２が開いてそれより下方空間（予水保留空間Ａ）に前段階において持ち込まれていた冷たい海水がシリンダ本体１１の上部空間内（加圧送出空間Ｂ）に持ち込まれる。
【００１５】  次に表層波１５への同調により同調フロート１７が図４のように波の谷に落ち込むと、ロッド２６が上がってピストン２０を持ち上げ、これにより、上部バルブ２２が閉止しながら加圧送出空間Ｂ内の水が内水噴出口およびパイプ３６，３７を通じて上層２ａへと冷たい圧水として放出されることになる。
冷たい海水が上層２ａに放出されるとそれら海水は上層２ａの温かい海水よりも比重が大きいので、温かい海水を伴って下降することになる。その際、温かい海水は多くの酸素を含みそれらを伴って下降することで海底水域４に酸素をもたらすものとなる。
一方、下部バルブ３２はピストン２０の持ち上げにより開放されて下部パイプ１３内の海水を導入するようになる。下部パイプ１３内へは海底水域４の冷たい海水がその都度繰り返し導入される。
ピストン２０が持ち上がって図２の状態になると、それまで開いていた下部バルブ３２は閉止して一時的に海水の放出は停止する。次に表層波１５の波動により同調フロート１７が図３、図４のように上下することにより冷たい海水が繰り返しポンプアップされ放出されることになる。
【００１６】  図５は固定パイプ４７に導入される海水を固定パイプ４７から放射状に広がる枝状パイプ５４によって広い範囲から取り込むようにした実施形態を示す。パイプ５４には複数の導入口５５を開けておいており広い範囲から吸引できるようにする。
図６は案内保持手段についての他の実施形態を示す。この実施形態は、重量物である基部ブロック５７に油圧あるいは水圧などのシリンダ式ジャッキ５８を備えて固定パイプ５９が垂直に保持されるようにしてある。６０はパイプである。
図７は案内保持手段についての他の実施形態を示す。この案内保持手段は、海底３に打ち込むことのできるスクリュウ式アンカー杭６３としたものである。
【００１７】  図８ないし図１０は案内保持手段についての他の実施形態を示す。図２と同様の構成については同じ符号を付して説明に代える。この案内保持手段は、シリンダ本体１１をその外周から保持するローラー６５付き案内保持パイプ６６と、海上に安定に浮上する双胴型で移動可能な浮体で前記案内保持パイプ６６に連結アーム６７を介して連結されてなる台船６８とを備えている。台船６８は左右の台船本体６８ａとそれらをつなぐ連繋台６８ｂとを備え、左右の台船本体６８ａの間隔が３０〜５０ｍと広い間隔とされて波動に影響されない安定な台船とされている一方台船本体６８ａ間に波動を取り込むことができるようになっている。また、この台船６８は、エンジン６９・スクリュウ７０・操向舵７１を備えて内海２を移動可能になっている。これら移動は遠隔操作により制御可能になっている。台船６８は移動可能になっている一方で投錨手段により停泊も可能になっている。７４は操作居住室である。
尚、上部フロート４１は内水噴出パイプ３７を利用して取り付けられ、また、下部パイプ１３に連通して海底水域４の海水を導入する手段として可撓チューブ７２および導入網体７３を備えて構成してある。
前記台船本体６８ａは、図８の左欄図に示すように、４点や６点など周位点状配置型にしてできるだけ四方から波動が入り得るようにすることがある。
【００１８】  この実施形態の場合、内海２を移動しながら海水を汲み上げ元の海底水域４に酸素を補給してゆくことができるので、広い範囲に亘って酸素補給をすることができるようになる。
尚、台船６８の胴部には図１０に示すようにビルジキール７５を長目に突設して台船の安定化をより図るようにしてもよい。この場合、ビルジキール７５の先端にはバランサ兼用の丸ロッド７６を備えてより安定化するようにしたり、同図右欄のように逆Ｙ型のビルジキール７５にしてもよい。この場合、先端に網部７７を付すとその適度な通水・抵抗機能により安定化が図れるようになる。
【００１９】  図１１は他の実施形態を示す。図２と同様の構成については同じ符号を付して説明に代える。案内保持手段が、シリンダ本体１１をその外周から保持してガイドローラー８０で上下案内可能にする案内保持パイプ８１と、このパイプ８１が垂直になるように支持するとともに海底３を移動可能なクローラ型走行輪８２付き走行機体８３とを備えている。この走行機体８３は水中遠隔操作可能なタイプのもので、機体８３上には球型軸受ジョイント８４を介して案内保持パイプ８１の下端のフランジ８５が対面配置されるとともに機体８３とフランジ８５との間をバネ付き連結軸８６で連結することにより機体８３が海底３の凹凸・傾斜により傾いた場合でも常に垂直に制御されるようになっている。案内保持パイプ８１のパイプ８８が張り出され、そのパイプ８８に下部フロート９０が取り付けられて案内保持パイプ８１を垂直姿勢にする。尚、パイプ８８は、海底水域４の海水を案内保持パイプ８１へ取り込むための誘導パイプを兼ねている。
この実施形態の場合、海底３を移動しながら海水を汲み上げ元の海底水域４に酸素を補給してゆくことができるので、広い範囲に亘って酸素補給をすることができるようになる。
【符号の説明】
【００２０】  １…河川  ２…内海  ２ａ…上層  ２ｂ…下層  ３…海底  ４…海底水域  １０…ポンプシリンダ  １１…シリンダ本体  １６…同調連動機構  １７…同調フロート  ２０…ピストン  ２２…上部バルブ  ３２…下部バルブ  ３６，３７…内水噴出手段  ４５…案内保持手段。
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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