(57)【要約】      （修正有）【課題】閉鎖性水域における生活排水負荷、魚介類養殖残餌負荷及び魚介類糞負荷等の浄化に必要な溶存酸素の供給手段として、自然エネルギーを利用した曝気装置及び曝気方法を提供する。【解決手段】満ち潮時には高位置海水を海水面よりも低位置とした貯水槽４に汲みあげ、引き潮時には引き潮時の低位置海水面よりも高位置水面となった貯水槽４に貯水した海水を低位置海に吐出するサイホン手段５によるサイホンプロペラ水車６の回転駆動力で、ポンプ１を直接回転駆動し、又は、発電機を回転駆動して生成する電力で、ポンプ１を回転駆動し、ポンプ１の吐出側１ａに連通接続した微細気泡発生装置２で生成する微細気泡含有の気水二相流を溶存酸素供給対象水域に吐出して曝気する、曝気装置３及び曝気方法。又、サイホンプロペラ水車６の補完駆動源として、垂直軸型風車を配設した、曝気装置３及び曝気方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
潮汐の満ち潮を貯水する貯水槽と、満ち潮時の高位置海水を、満ち潮の高位置海水面よりも低位置とした前記貯水槽に海水を汲み上げ、又、引き潮の低位置海に、前記貯水槽に貯水して高位置水面となった海水を海へ放出するサイホン生成手段と、高位置水面と低位置水面との水位差を検出する水位差制御手段と、前記サイホン生成手段で生成する位置エネルギーで作動するサイホンプロペラ水車と、該サイホンプロペラ水車の出力軸に接続した増速手段と、該増速手段の出力側に連結手段で連結したポンプと、該ポンプの吐出側の配管系統に接続した微細気泡発生装置で生成する微細気泡含有の気水二相流を海水中に吐出して曝気することを特徴とする曝気装置。
【請求項２】
サイホンプロペラ水車の出力軸を接続した電磁カップリングと、該電磁カップリングの出力軸を、第一の入力軸に接続した増速手段と、該増速手段の第二の入力軸に、出力軸を接続すると共に危険風速発生前の回転制動手段を有する垂直軸型風車と、前記増速手段を介して回転駆動する発電機と、前記増速手段を介して回転駆動するポンプと、該ポンプの吐出側に連通接続した吐出管と、該吐出管に配設した微細気泡発生手段と、前記吐出管の吐出口から、微細気泡と海水の気水二相流を海水中に吐出して曝気することを特徴とする請求項１記載の曝気装置。
【請求項３】
サイホンプロペラ水車で回転駆動する増速手段と、該増速手段の出力軸に連結手段で連結した発電手段と、該発電手段で生成する電力で回転駆動するポンプと、該ポンプの吐出側に連通接続した吐出管と、該吐出管に配設した微細気泡発生手段と、前記吐出管の吐出口から、微細気泡と海水の気水二相流を海水中に吐出して曝気することを特徴とする請求項１又は２記載の曝気装置。
【請求項４】
サイホンプロペラ水車の出力軸を接続した電磁カップリングと、該電磁カップリングの出力軸を、第一の入力軸に接続した増速手段と、該増速手段の第二の入力軸に、出力軸を接続すると共に危険風速発生前の回転制動手段を有する垂直軸型風車装置と、前記増速手段を介して回転駆動する発電機と、前記発電機で生成する電力で駆動する水中ポンプと、該水中ポンプの吐出側に連通接続した吐出管と、該吐出管に連通接続した微細気泡発生手段と、該微細気泡発生手段の吐出口から、微細気泡と海水の気水二相流を海水中に吐出して曝気することを特徴とする請求項１、２，３又は４記載の曝気装置。
【請求項５】
潮汐の上げ潮を貯水する貯水手段と、（又は該貯水手段及び二枚貝養殖兼用貯水手段と）、該貯水手段で貯水した海水を排出するサイホンプロペラ水車を配設したサイホン手段と、（又は該サイホン手段及び垂直軸型風車と）による自然エネルギー取得手段と、該自然エネルギーで作動するポンプの吐出側に連通接続した吐出管と、該吐出管に連通接続した微細気泡発生手段と、該微細気泡発生手段の吐出口から、微細気泡と海水の気水二相流を海水中に吐出して曝気し、干拓排水樋門の浮泥に微細気泡を吸着し、微細気泡吸着浮泥を沖合の流速大で水深大の沖合に搬出することを特徴とする請求項１、２，３又は４記載の曝気装置。
【請求項６】
潮汐の満ち潮を貯水する貯水槽と、満ち潮時の高位置海水を、満ち潮の高位置海水面よりも低位置とした前記貯水槽に海水を汲み上げ、又、引き潮の低位置海に、前記貯水槽に貯水して高位置水面となった海水を吐出するサイホン管と、該サイホン管で生成する位置エネルギーで作動する面積大のシリンダー・ピストンユニットと、該面積大のシリンダー・ピストンユニットのピストンロッドを共有する面積小のシリンダー・ピストンポンプと、前記シリンダー・ピストンユニットとシリンダー・ピストンポンプで構成する単位増圧装置と、必要ならば、該単位増圧装置を直列接続した複合増圧装置と、前記シリンダー・ピストンポンプの吐出口に連通接続した吐出管と、吐出管に連通接続した微細気泡発生手段と、該微細気泡発生手段の吐出口から、微細気泡と海水の気水二相流を海水中に吐出して曝気することを特徴とする曝気装置。
【請求項７】
上げ潮時の高位置海水を、上げ潮の高位置海水面よりも低位置とした前記貯水槽に海水を汲みあげ、又、下げ潮の低位置海に、前記貯水槽に貯水して高位置水面となった海水を吐出するサイホン手段を配設し、該サイホン手段で生成する運動エネルギーを利用した、サイホンプロペラ水車又は単位増圧手段を配設した位置エネルギー利用手段の下げ潮時において、海への海水吐出による貯水槽の水位低下を抑制するために貯水槽補充体と、該貯水槽補充体の見かけ比重制御手段を特徴とする請求項１、２、３、４又は５記載の曝気装置。
【請求項８】
浮体式の曝気装置において、浮体と、該浮体に配設した、危険風速発生前に回転制動する回転制動手段を有する垂直軸型風車装置と、該垂直軸型風車装置の出力軸を接続した増速手段と、該増速手段の第一の出力軸に接続したポンプと、前記増速手段の第二の出力軸に接続した発電機と、該ポンプの吐出側に連通接続した吐出管と、該吐出管に連通接続した微細気泡発生装置と、該微細気泡発生手段の吐出口から、微細気泡と海水の気水二相流を海水中に吐出して曝気することを特徴とする曝気装置。
【請求項９】
浮体式の曝気装置において、浮体と、該浮体に配設した、危険風速発生前に回転制動する回転制動手段を有する垂直軸型風車装置と、該垂直軸型風車装置の出力軸を接続した増速手段と、該増速手段の出力軸に接続した発電機と、前記浮体に配設した太陽光発電手段と、前記発電機で発電した交流電力を直流電力に変換した直流電力と前記太陽光発電手段で発電した直流電力を蓄電する蓄電手段と、交流を直流に変換するコンバータ及び直流を交流に変換するインバータを装備すると共に前記回転制動手段を制御する制御手段を装備したコントロールパネルと、前記発電機及び太陽光発電手段で発電した電力で駆動するポンプと、該ポンプの吐出側に連通接続した吐出管と、該吐出管に連通接続した微細気泡発生手段と、該微細気泡発生手段の吐出口から、微細気泡と海水の気水二相流を海水中に吐出して曝気することを特徴とする請求項６記載の曝気装置。
【請求項１０】
淡水湖における浮体式の曝気装置において、貯水槽と、該貯水槽の水中に流入口を浸漬すると共に前記貯水槽の水面よりも低位置の前記淡水湖に吐水口を浸漬したサイホン生成手段と、該サイホン生成手段で生成する位置エネルギーで作動するサイホンプロペラ水車と、該サイホンプロペラ水車の出力軸を接続した電磁カップリングと、該電磁カップリングの出力軸を、第一の入力軸に接続した増速手段と、該増速手段の第二の入力軸に、出力軸を接続すると共に危険風速発生前の回転制動手段を有する垂直軸型風車と、前記増速手段を介して回転駆動する発電機と、前記浮体に配設した太陽光発電手段と、前記発電機で発電した交流電力を直流電力に変換した直流電力と前記太陽光発電手段で発電した直流電力を蓄電する蓄電手段と、交流を直流に変換するコンバータ及び直流を交流に変換するインバータを装備すると共に前記回転制動手段を制御する制御手段を装備したコントロールパネルと、前記発電機及び太陽光発電手段で発電した補助電力と、該補助電力を送電する送電手段と、浮体と、該浮体に配設した、危険風速発生前に回転制動する回転制動手段を有する垂直軸型風車装置と、該垂直軸型風車装置の出力軸を接続した増速手段と、該増速手段の出力軸に接続した発電機と、前記浮体に配設した太陽光発電手段と、前記発電機で発電した交流電力を直流電力に変換した直流電力と前記太陽光発電手段で発電した直流電力を蓄電する蓄電手段と、交流を直流に変換するコンバータ及び直流を交流に変換するインバータを装備すると共に前記回転制動手段を制御する制御手段を装備したコントロールパネルと、前記発電機及び太陽光発電手段で発電した主電力と、該主電力と前記補助電力で駆動するポンプと、該ポンプの吐出側に連通接続した吐出管と、該吐出管に連通接続した微細気泡発生手段と、該微細気泡発生手段の吐出口から、微細気泡と海水の気水二相流を水中に吐出して曝気することを特徴とする請求項７記載の曝気装置。                      
【請求項１１】
閉鎖性海域又はダム湖の底に堆積した有機物含有の堆積層ヘドロ層中にアノードを埋設し、該アノード上方の海水又は淡水中に浸漬して配設したカソードを電気導体で接続して構成した生物燃料電池とし、該生物燃料電池で発電した直流を蓄電器に充電すると共に放電する充放電制御装置と直流を交流に変換制御するパワーコントローラを配設したヘドロ浄化処理施設において、前記生物燃料電池で発電した電力で作動するポンプと、該ポンプで生成する高圧作動流体で微細気泡を生成する微細気泡発生装置と、該微細気泡発生装置を前記カソードが配設された水層中に配設して生成する気水二相流を吐出して曝気することを特徴とする曝気装置。
【請求項１２】
閉鎖性海域又はダム湖の底に堆積した有機物含有の堆積層ヘドロ層中にアノードを埋設し、該アノード上方の海水又は淡水中に浸漬して配設したカソードを、抵抗を電気的に接続した電気導体で接続して構成した生物燃料電池としたヘドロ浄化処理施設において、外部電源電力で作動するポンプと、該ポンプで生成する高圧作動流体で微細気泡を生成する微細気泡発生装置と、該微細気泡発生装置を前記カソードが配設された水層中に配設して生成する気水二相流を吐出して曝気することを特徴とする請求項１１記載の曝気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、閉鎖性海域、ダム湖等の水域及び畜養施設における魚介類の生息又は養殖において、自然エネルギーを利用した魚介類の生息に必要な溶存酸素又は閉鎖性海域の浄化に必要な溶存酸素を供給する曝気装置及び曝気方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、閉鎖性海域及びダム湖等の水域において、水中の溶存酸素濃度が低下して貧酸素水塊層を形成し、赤潮及びアオコの発生、底土質の悪化、底棲生物、特に二枚貝等の減少が、地域漁業者の漁獲収入減をきたし、問題になっている。又、海上畜養施設及び淡水畜養施設においても、魚糞と残餌により、海水の富栄養化と低土質の悪化が進行し、赤潮の発生が懸念されている。閉鎖性海域の浄化には、曝気による溶存酸素の供給が有効であることは認識されているが、広大な海域及びダム湖等の曝気には、莫大な電力を必要としていて、手の施しようがないのが現状である。そこで、潮汐による干満差を利用し、満潮時に水門を設けた貯水池に海水を貯水し、引き潮時に放水して、流速圧利用のエジェクターにより放水中に溶存酸素を供給することを開示している。（例えば、特許文献１参照）。又、河川等に設けられた堰に、サイホン管に水車発電機を配設して、水位の高低差を利用した発電設備が開示されている。（例えば、特許文献２参照）。又、導風機能と遮風機能を有する制風部材を配設して、風力を制御する縦軸型風力発電装置を開示している。（例えば、特許文献３参照）。又、エジェクター方式の本体に気泡破砕部を配設して、気泡粒径や分布が安定したマイクロバブル発生装置を開示している。（例えば、特許文献４参照）。そして又、干拓地の排水樋門が、干潟の発達と共に、ヘドロで埋没し、機能障害を起こしつつある。そこで、干拓潮遊池水をフラッシュ用水として、みお筋をフラッシュして、干拓樋門が埋没するのを抑制する知見を開示している。（例えば、非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３―１７０１８７号公報
【特許文献２】特開２００３―２３２２７３号公報
【特許文献３】特開２００７―２２４８７０号公報
【特許文献４】特開２００８―８６８６８号公報
【非特許文献１】農業土木学会誌第６８巻第７号第７２８頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記従来技術に鑑み、解決しようとする問題点は、閉鎖性海域及びダム湖等において、生活排水負荷、魚介類養殖残餌負荷及び魚介類糞負荷等の浄化に必要な溶存酸素供給手段として、自然エネルギーを利用して発生した微細気泡を供給する曝気装置とすることが課題である。又、溶存酸素供給能飼育水の浄化処理におけるポンプ動力費及び曝気用ブロワ動力費が多額になり、陸上養殖経営を圧迫するので、動力費の低減を課題とする。又、単独自然エネルギーの欠陥を補完しあう工夫が課題である。又、魚貝類の生育に有効な曝気装置とすることが課題である。又、酸素利用効率が大きな曝気装置とすることが課題である。そして又、干拓地の排水樋門がヘドロで埋没して機能障害を起こすことを抑制するために、干拓潮遊池水をフラッシュ用水として、澪筋をフラッシュして浮泥の沈降を抑制しているが、澪筋形状は多岐にわたると共に流下距離の延長に従って流速が減少するので、抑止効果には限界があるので、再生可能な自然エネルギーを利用した、干拓排水樋門と澪筋が、ヘドロに埋没した機能障害を防止することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するために、第一の発明においては、上げ潮時の高位置海水を、上げ潮の高位置海水面よりも低位置とした前記貯水槽に海水をサイホン作用で汲みあげ、又、下げ潮の低位置海に、前記貯水槽に貯水して高位置水面となった海水をサイホン作用で吐出する、水位差制御手段とサイホン生成手段を配設したサイホンプロペラ水車の流水口を高位置水中に浸漬すると共に低位置水中に吐水口を浸漬して配設すると、前記の流水口と吐水口との位置エネルギーの差が運動エネルギーとなる流水が生成し、前記サイホンプロペラ水車を回転駆動する。該サイホンプロペラ水車の出力軸にポンプを接続し、前記ポンプの吐出側に０．１ＭＰａ〜０．２ＭＰａ程度の高圧力水を吐出する。前記ポンプの吐出側配管に配設した微細気泡発生装置により、微細気泡を含有する気水二相流を生成し、海水中に吐出する曝気装置とする。サイホン作用の起動方式としては、サイホン管を液体で充満すればよいので、取水口と排水口のバルブを閉め、最高地点から液体を、人力注入、ポンプ注入等で流し込む方法や、取水口と排水口が液体中にある場合は、最高地点で、ポンプ又は真空ポンプを駆動して始動させることもある（以降のサイホン手段において同様）。尚、水の流動を伴う微細気泡発生方式としては、旋回流式、スターチックミキサー式、ベンチュリー式、オリフィス式及びベンチュリー式等の多くの方式のものが開示されているが、特に方式を限定するものではないが、省エネルギーの観点から、低圧作動方式のものが好ましい（以降の微細気泡発生装置において、同様とする）。前記微細気泡発生装置としては、多くの既存の製品が開示されているが、０．１ＭＰａ〜０．２ＭＰａ程度の高圧力水で、前記ポンプ１の吐出側配管に配設した微細気泡発生装置により、微細気泡を含有する気水二相流を生成し、水中に吐出し、曝気装置としている。
【０００６】
上げ潮時の高位置海水を、上げ潮の高位置海水面よりも低位置とした前記貯水槽に海水をサイホン作用で汲みあげ、又、下げ潮の低位置海に、前記貯水槽に貯水して高位置水面となった海水をサイホン作用で吐出する位置エネルギーを効率よく取得するためには、低落差状態における位置エネルギーをサイホン作用で取得することは好ましくなく、サイホン作用開始及び停止手段で制御する。（以降同様）。
【０００７】
又、第二の発明においては、上げ潮時の高位置海水を、上げ潮の高位置海水面より低位置とした前記貯水槽に海水をサイホン作用で汲みあげ、又、引き潮の低位置海に、前記貯水槽に貯水して高位置水面となった海水をサイホン作用で吐出する、水位差制御手段とサイホン生成手段を配設したサイホンプロペラ水車の流水口を高位置水中に浸漬すると共に低位置水中に吐水口を浸漬して配設すると、前記流水口と吐水口との位置エネルギーの差が運動エネルギーとなる流水が生成し、前記サイホンプロペラ水車を回転駆動する。該サイホンプロペラ水車の出力軸を増速手段に接続し、又、垂直軸型風車の出力軸を前記増速手段に接続する。前記増速手段の第一の出力軸にポンプを、第二の出力軸には発電機を接続して、前記サイホンプロペラ水車と垂直軸型風車で駆動する。前記ポンプをサイホンプロペラ水車で駆動すると、該ポンプの吐出側に０．１ＭＰａ〜０．２ＭＰａ程度の高圧力水を吐出し、前記ポンプの吐出側配管に配設した微細気泡生成装置により、微細気泡を含有する気水二相流を生成し、海水中に吐出する曝気装置とする。前記発電機は真空ポンプ駆動電源等の付属機器の電源として、蓄電装置と共に供用される。風車の選定において、前記垂直軸型風車としているのは、前記サイホンプロペラ水車との供用において、水平軸型水車では、伝動機構上で複雑となるばかりか、機械損出も大きくなり、省エネルギーに反するからである（垂直軸型風車の選定において、以降同様）。
【０００８】
又、第三の発明においては、上げ潮時の高位置海水を、上げ潮の高位置海水面よりも低位置とした前記貯水槽に海水をサイホン作用で汲みあげ、又、引き潮の低位置海に、前記貯水槽に貯水して高位置水面となった海水をサイホン作用で吐出する、水位差制御手段とサイホン生成手段を配設したサイホンプロペラ水車の流水口を高位置水中に浸漬すると共に低位置水中に吐水口を浸漬して配設すると、前記流水口と吐水口との位置エネルギーの差が運動エネルギーとなる流水が生成し、前記サイホンプロペラ水車を回転駆動する。該サイホンプロペラ水車の回転駆動動力を伝達する出力軸を、前記サイホンプロペラ水車の回転数よりも増速することにより、良好な電力として発電するために必要であれば、増速手段に接続し、該増速手段の出力軸を発電機に接続する。前記サイホンプロペラ水車で生成する電力で駆動すると共にポンプの吐出側における、０．１ＭＰａ〜０．２ＭＰａ程度の高圧力水で、前記ポンプの吐出側配管に配設した微細気泡発生装置により、微細気泡を含有する気水二相流を生成し、海水中に吐出する曝気装置とする。前記増速手段は、発電機の局数により必要性が判断される。又、下げ潮時においては、前記貯水槽に貯水した海水を、海水面にサイホン管で放水することにより、サイホンプロペラ水車を回転駆動して発電機で発電し、水中ポンプを駆動する電力源とする。
【０００９】
又、第四の発明においては、上げ潮時の高位置海水を、上げ潮の高位置海水面よりも低位置とした前記貯水槽に海水をサイホン作用で汲みあげ、又、引き潮の低位置海に、前記貯水槽に貯水して高位置水面となった海水をサイホン作用で吐出する、水位差制御手段とサイホン生成手段を配設したサイホンプロペラ水車の流水口を高位置水中に浸漬すると共に低位置水中に吐水口を浸漬して配設すると、前記流水口と吐水口との位置エネルギーの差が運動エネルギーとなる流水が生成し、前記サイホンプロペラ水車を回転駆動する。該サイホンプロペラ水車の駆動動力を伝達する出力軸を、必要であれば前記サイホンプロペラ水車の回転数よりも増速することにより、良好な電力として発電するために、増速手段に接続し、又、該発電機を共用して発電する垂直軸型風車装置の回転駆動力を伝達する出力軸を、前記垂直軸型風車の回転数よりも増速することにより、良好な電力として発電するために、前記増速手段に接続し、該増速手段の出力軸を前記発電機に接続する。即ち、前記増速手段と発電機は、前記サイホンプロペラ水車と垂直軸型風車による発電においては、共用装置である。前記サイホンプロペラ水車及び垂直軸型風車で生成する電力で駆動するポンプの吐出側における、０．１ＭＰａ〜０．２ＭＰａ程度の高圧力水で、前記ポンプの吐出側配管に配設した微細気泡発生装置により、微細気泡を含有する気水二相流を生成し、下げ潮時の低位置海水中に吐出する曝気装置とする。前記垂直軸型風車の回転力で前記発電機が破壊される強風時においては、風速測定手段で測定し、設定風速に達した段階で、電気ブレーキ等の回転制動手段で前記発電機及び垂直軸型風車を回転制動する。又、前記サイホンプロペラ水車及び垂直軸型風車装置で発電した電力が、前記水中ポンプで消費しきれない電力は、蓄電器に蓄電して、発電不能時に消費する。
【００１０】
又、第五の発明においては、干拓排水樋門の浮泥沈積による埋没を防止するために、海底水道である澪筋に、０．１ＭＰａ〜０．２ＭＰａ程度の高圧力水で、前記ポンプ１の吐出側配管に配設した微細気泡発生装置により、微細気泡を含有する気水二相流を生成し、水中に吐出し、水中の微粒子に微細気泡を付着させることにより、浮泥の沈降を抑制し、浮泥の沈降位置を、前記干拓排水樋門から遠方で、水深が大きいと共に水流の大きな沖合に放流する。
【００１１】
又、貯水槽兼用二枚貝養殖水槽に上げ潮時に海水を貯水して、下げ潮時に、干拓潮遊池から澪筋に排出する時に、前記貯水槽兼用二枚貝養殖水槽から排水して、澪筋の流速を増大させることも出来る。
【００１２】
又、第六の発明においては、潮汐の上げ潮を貯水する貯水槽と、上げ潮時の高位置海水を、上げ潮の高位置海水面よりも低位置とした前記貯水槽に海水を汲みあげ、又、下げ潮の低位置海に、前記貯水槽に貯水して高位置水面となった海水を吐出するサイホン手段の位置エネルギーで作動する  面積大のシリンダー・ピストンユニットと、該面積大のシリンダー・ピストンユニットのピストンロッドを共有する面積小のシリンダー・ピストンポンプで構成する単位増圧装置とし、単位増圧装置での圧力が不足する場合は、第一前記単位増圧装置のピストンポンプ吐出口に第二前記単位増圧装置のシリンダー・ピストンユニットの流入口に直列連通接続する。さらに必要であれば、上記同様に単位増圧装置を直列接続する。面積小の前記シリンダー・ピストンポンプの吐出配管に、微細気泡生成手段を連通接続し、微細気泡と海水の気水二相流を曝気対象の水中に吐出して曝気する曝気装置とする。位置エネルギーで作動する  面積大のシリンダー・ピストンユニットと、該面積大のシリンダー・ピストンユニットのピストンロッドを共有する面積小のシリンダー・ピストンポンプの作用原理を図によって説明する。前記ピストンロッド中心位置から前記貯水槽の水面までの高さ及びシリンダー・ピストンポンプの吐出口の高さをそれぞれｈ１及びｈ２、前記面積大のピストン及び面積小のピストンの面積をそれぞれＳ１及びＳ２とすると、水頭ｈ１が作用して前記ピストンロッドに働く駆動力Ｆ＝ｈ１×Ｓ１となり、該駆動力Ｆは前記面積小のシリンダー・ピストンポンプにも働き、駆動力Ｆ＝ｈ２×Ｓ２となる。従って、前記シリンダー・ピストンポンプの水頭ｈ２＝ｈ１×Ｓ１／Ｓ２となり、該シリンダー・ピストンポンプによる水頭圧は、面積大のシリンダー・ピストンユニットの水頭圧に対して、シリンダー・ピストンユニットとシリンダー・ピストンポンプの面積比で増圧される。
【００１３】
又、第六の発明においては、上げ潮時の高位置海水を、上げ潮の高位置海水面よりも低位置とした前記貯水槽に海水を汲みあげ、又、下げ潮の低位置海に、前記貯水槽に貯水して高位置水面となった海水を吐出するサイホン手段を配設し、該サイホン手段で生成する運動エネルギーを利用した、サイホンプロペラ水車又は単位増圧手段を配設した位置エネルギー利用手段において、下げ潮時に、前記貯水槽の水位が低下して、位置エネルギーの低下を緩和するために、該貯水槽の水中に、充填体浸漬手段で充填体を浸漬することにより、位置エネルギーを有効に利用する。
【００１４】
又、第七の発明においては、サイホンプロペラ水車又は単位増圧手段を配設した位置エネルギー利用手段の下げ潮時において、海への海水吐出による貯水槽の水位低下を抑制するために貯水槽補充体と、該貯水槽補充体の見かけ比重制御手段を配設して、水位差低下抑制手段として、潮汐エネルギーを有効に利用する。
【００１５】
又、第八の発明においては、浮体式の曝気装置において、前記浮体に配設した垂直軸風車の回転を伝導する出力軸に増速手段を連結し、該増速手段の第一の出力軸にポンプを連結すると共に第二の出力軸に発電機を連結する。対象水域における酸素の必要性の程度を判断した制御対応をとるために、溶存酸素濃度測定手段を配設した曝気装置制御手段を配設する。風速が増大して、前記発電機及び垂直軸型風車を破壊する風況段階前に電気ブレーキ等の回転制動手段で回転を制動する。
【００１６】
又、第九の発明においては、浮体式の曝気装置において、垂直軸型風車を前記浮体に配設した垂直軸風車の回転を伝導する出力軸に、増速手段を接続し、該増速手段の出力軸に発電機を連結して発電し、コンバータで直流に変換して蓄電池に蓄電する。又、浮体に配設した太陽光発電装置で発電した直流電力を前記蓄電池に蓄電する。前記蓄電池に蓄電した直流電力をインバータで交流電力に変換し、該交流電力で回転駆動する前記ポンプの吐出側における、０．１ＭＰａ〜０．２ＭＰａ程度の高圧力水で、前記ポンプの吐出側配管に配設した微細気泡発生装置により、微細気泡を含有する気水二相流を生成し、海水中に吐出する曝気装置とする。前記垂直軸型風車を駆動するに不十分な極低風速の風況段階において、必要とされる酸素を蓄電電力で前記ポンプを駆動して供給する。風速が増大して、前記空気生成手段を破壊する風況段階前に前記垂直軸に配設した電気ブレーキ等の回転制動手段で前記発電機と垂直軸型風車の回転を制動する。又、風況が穏やかで、前記垂直軸型風車だけでは、前記空気供給手段に必要な風速が得られなく、必要な溶存酸素供給能力が低下する事態に対応して、前記浮体に太陽光発電装置を配設し、十分な酸素供給能力を確保する。
【００１７】
又、第十の発明においては、ダム湖等の淡水湖の曝気装置として、該ダム湖等の水面高よりも高位置であると共に貯水した水面高がサイホンプロペラ水車を回転駆動するに十分な、ダム湖等に流入又は近くを流れる河川水を貯水槽に貯留し、該貯水槽の水中に流入口を浸漬し、前記ダム湖等の水中に吐出口を浸漬し、前記貯水槽に貯水して高位置水面となった水を吐出するサイホン手段の水中にサイホンプロペラ水車を配設すると、前記サイホン管の流入口と吐水口との位置エネルギーの差が運動エネルギーとなり流水が生成し、前記サイホンプロペラ水車を回転駆動する。該サイホンプロペラ水車の駆動動力を伝達する出力軸を、必要であれば前記サイホンプロペラ水車の回転数よりも増速することにより、良好な電力として発電するために、増速手段に接続すると共に該発電機を共用して発電する垂直軸型風車装置の回転駆動力を伝達する出力軸を、前記垂直軸型風車の回転数よりも増速することにより、良好な電力として発電するために、前記増速手段に接続し、該増速手段の出力軸を、前記発電機に接続して発電した交流電力をコンバータで直流電力に変換し、蓄電池に蓄電する。又、風況に依存する前記垂直軸型風車の発電特性を補うために、太陽光発電装置を配設し、該太陽光発電装置で発電した直流電力を前記蓄電池に蓄電し、前記サイホンプロペラ水車、垂直軸型風車、太陽光発電装置、コンバータとインバータ等を装備したコントロールパネル等で補助発電手段を構成する。又、浮体式の曝気装置においては、浮体に配設した散気手段に空気を供給する空気供給手段を駆動する駆動手段として、垂直軸型風車を前記浮体に配設した垂直軸風車の回転を伝導する出力軸を増速手段に接続し、該増速手段の出力軸を発電機に連結して発電し、該発電機で発電した交流電力をコンバータで直流に変換して蓄電池に蓄電する。又、風況に依存する前記垂直軸型風車の発電特性を補うために、太陽光発電装置を配設し、該太陽光発電装置で発電した直流電力を前記蓄電池に蓄電し、前記垂直軸型風車、太陽光発電装置、コンバータとインバータ等を装備したコントロールパネル等で主発電手段を構成する。前記補助発電手段と主発電手段で発電する電力で回転駆動する前記ポンプの吐出側における、０．１ＭＰａ〜０．２ＭＰａ程度の高圧力水で、前記ポンプの吐出側配管に配設した微細気泡発生装置により、微細気泡を含有する気水二相流を生成し、水中に吐出する曝気装置とする。前記垂直軸型風車を駆動するに不十分な極低風速の風況段階において、必要とされる酸素を蓄電電力で前記ポンプを駆動して供給する。風速が増大して、前記空気生成手段を破壊する風況段階前に前記垂直軸に配設した電気ブレーキ等の回転制動手段で前記発電機と垂直軸型風車の回転を制動する。又、風況が穏やかで、前記垂直軸型風車だけでは、前記空気供給手段に必要な風速が得られなく、必要な溶存酸素供給能力が低下する事態に対応して、前記浮体に太陽光発電装置を配設し、十分な酸素供給能力を確保する。
【００１８】
又、第十一の発明においては、閉鎖性海域又はダム湖の底に堆積した有機物含有の堆積層であるヘドロ層中にアノードを埋設し、該アノード上方の海水又は淡水中に浸漬して配設したカソードを電気導体で接続して構成した生物燃料電池とし、該生物燃料電池で発電した直流を蓄電器に充電すると共に放電する充放電制御装置と直流を交流に変換制御するパワーコントローラを配設したヘドロ浄化処理施設において、前記生物燃料電池で発電した電力で作動するポンプの吐出側配管に配設した微細気泡発生装置を前記カソード浸漬水層に配設し、微細気泡含有の気水二相流を、前記微細気泡発生装置の吐出口から吐出して水中に酸素を供給する。前記生物燃料電池のアノードは、微生物が有機物を酸化分解する際に発生する電子を受け取り、前記アノードとカソードを接続する外部電気導体を経由して、前記カソードへ送達し、該カソードでは、電子と水素イオン及び前記微細気泡発生装置で供給された酸素の還元反応により水を生成し、ヘドロを浄化する。
【００１９】
そして又、第十二の発明においては、閉鎖性海域又はダム湖の底に堆積した有機物含有の堆積層であるヘドロ層中にアノードを埋設し、該アノード上方の海水又は淡水中に浸漬して配設したカソードを、電気抵抗体を電気的に接続して配設した電気導体で接続して構成した自己電力消費型の生物燃料電池とし、前記生物燃料電池外の電力で作動するポンプの吐出側配管に配設した微細気泡発生装置を前記カソード浸漬水層に配設し、微細気泡含有の気水二相流を、前記微細気泡発生装置の吐出口から吐出して水中に酸素を供給する。本発明においては、生物燃料電池で発電した電力は、該生物燃料電池の配線系統内で自己消費するので、酸素供給装置を駆動する動力源としては、外部動力源を利用出来る環境に配設する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明は、以上説明したように構成されているので、以下に記載されるような効果を奏する。
【００２１】
第一の発明においては、無償で、毎日生起する枯渇することのない自然エネルギーである潮汐の上げ潮及び下げ潮の位置エネルギーを運動エネルギーに変換するサイホン現象により、サイホンプロペラ水車の回転駆動力で、増速手段を介してポンプを駆動し、該ポンプの吐出側に配設した微細気泡発生手段で生成する微細気泡を含有する気水二相流として、閉鎖性海域の沿岸域の海水を曝気し、機械エネルギーを電気エネルギーに変換及び電気エネルギーを機械エネルギーに変換するエネルギー変換損出が減少すると共に経済性、省エネルギー性及び二酸化炭素削減効果が増大した、極めて優れた曝気装置とすることが出来る効果を奏する。
【００２２】
又、マイクロバブル、ナノバブル等の微細気泡は、水中での浮上速度が遅く、微細気泡の圧力が高いため、水中に溶けやすいと共に自己圧壊作用により、水や窒素が分解され、ラジカルが生成され、閉鎖性海域の魚介類の生育環境が改善され、魚介類の生育に貢献するので、従来の曝気装置に対する経済的優位により、広大な面積の閉鎖性海域の環境浄化に貢献し易い。（以降、同様）。
【００２３】
又、旋回流式、スターチックミキサー式、ベンチュリー式、オリフィス式及びベンチュリー式等の微細気泡発生装置においては、導入空気量を調節することにより、導入空気量を少なくすると微細化気泡を生成し、逆に多くすると大きな気泡を生成するので、導入空気量を調節することにより、酸素溶解を重視する時には、微細気泡を生成し、広範な撹拌混合を必要とする時には、大きな気泡を生成することが出来るので、海域における、曝気機能を必要とする場合と撹拌機能を必要とする場合の必要に応じた選択を、再生可能な自然エネルギーで達成出来る効果を奏する。（以降、同様）。
【００２４】
又、水中における微細気泡は、浮上速度が極めて遅く、相互反発、自己加圧及び自己圧壊作用により、溶解作用が強く働くので、極めて溶解効率の高い自然エネルギーで稼働する優れた曝気装置とすることが出来る。（以降、同様）。
【００２５】
第二の発明においては、毎日生起する枯渇することのない自然エネルギーである潮汐の上げ潮及び下げ潮の位置エネルギーを運動エネルギーに変換するサイホン現象による、サイホンプロペラ水車の回転駆動力及び垂直軸型プロペラ水車の回転駆動力でポンプを回転駆動し、該ポンプの吐出側に配設した微細気泡発生手段で生成する微細気泡を含有する気水二相流として、閉鎖性海域の貧酸素水塊層の海水を曝気する事が出来るので、配電設備が不要となると共に機械エネルギーを電気エネルギーに変換及び電気エネルギーを機械エネルギーに変換するエネルギー変換損出が減少すると共に潮汐現象と風況による稼働時間の制約を相互補完するので、経済性、省エネルギー性及び二酸化炭素削減効果が増大した、極めて優れた曝気装置とすることが出来る。
【００２６】
第三の発明においては、毎日生起する枯渇することのない自然エネルギーである潮汐の上げ潮及び下げ潮の位置エネルギーを運動エネルギーに変換するサイホン現象により、サイホンプロペラ水車発電装置で発電し、該発電電力でポンプを駆動し、該ポンプの吐出側に配設した微細気泡発生手段で生成する微細気泡を含有する気水二相流として、閉鎖性海域の貧酸素水塊層の海水を曝気する事が出来るので、潮汐エネルギーと風力エネルギーで発電した大電力を、閉鎖性海域の貧酸素水塊層の海水を曝気することが出来るので、経済的、省エネルギー的及び二酸化炭素削減効果が大きな、極めて優れた大規模化した曝気装置とすることが出来る効果を奏する。
【００２７】
又、第四の発明においては、自然エネルギーで駆動するサイホンプロペラ水車発電装置と垂直軸型風車発電装置で、発電機を共用し、配設スペースも共用出来、潮汐エネルギーと風力エネルギーで発電した大電力で駆動するポンプの吐出側に配設する微細気泡発生装置で、閉鎖性海域の貧酸素水塊層の海水を曝気することが出来るので、極めて省エネルギーであると共に自然エネルギーである潮汐エネルギーが利用出来ない時間帯を補う曝気装置とすることが出来る効果を奏する。
【００２８】
又、第五の発明においては、従来は、干拓樋門のスイングゲートがヘドロに埋没した機能障害を修復するために、浚渫等の多大な維持管理費が必要であったが、干拓排水樋門の浮泥沈積による埋没を防止するために、海底水道である澪筋に、０．１ＭＰａ〜０．２ＭＰａ程度の高圧力水で、前記ポンプ１の吐出側配管に配設した微細気泡発生装置により、微細気泡を含有する気水二相流を生成し、水中に吐出し、水中の微粒子に微細気泡を付着させることにより、浮泥の沈降を抑制し、浮泥の沈降位置を、前記干拓排水樋門から遠方で、水深が大きいと共に水流の大きな沖合に放流するので、再生可能な自然エネルギーにより、長年に亘って、スイングゲートと澪筋の機能を維持することが出来る効果を奏する。
【００２９】
又、貯水槽兼用二枚貝養殖水槽に上げ潮時に海水を貯水して、下げ潮時に、干拓潮遊池から澪筋に排出する時に、前記貯水槽兼用二枚貝養殖水槽から排水して、澪筋の流量及び流速を増大させることも出来るので、さらに長年に亘って、スイングゲートと澪筋の機能を維持することができると共に二枚貝等の養殖が出来る効果を奏する。
【００３０】
又、貯水槽の海側壁周囲に貯水槽兼用二枚貝養殖水槽を配設することにより、前記貯水槽の耐力を低減出来る効果を奏する。
【００３１】
又、第六の発明においては、潮汐の上げ潮を貯水する貯水槽と、上げ潮時の高位置海水を、上げ潮の高位置海水面よりも低位置とした前記貯水槽に海水を汲みあげ、又、下げ潮の低位置海に、前記貯水槽に貯水して高位置水面となった海水を吐出するサイホン手段の位置エネルギーで作動する作動する面積大のシリンダー・ピストンユニットのピストンロッドを共有するシリンダー・ピストンポンプの吐出側配管に微細気泡発生装置を連通接続して生成する気水二相流を吐出して曝気するので、無償の自然エネルギーで、経済性、省エネルギー性及び二酸化炭素削減効果が増大した、極めて優れた曝気装置とすることが出来る。又、前記シリンダー・ピストンユニットとシリンダー・ピストンポンプで構成する単位増圧装置を複数の単位増圧装置を直列に連通接続することにより、必要な高圧力水を、前記微細気泡発生装置へ送水することが出来るので、極めて省エネルギーである自然エネルギーだけによる優れた曝気装置とすることが出来る効果を奏する。
【００３２】
又、第七の発明においては、上げ潮時の高位置海水を、上げ潮の高位置海水面よりも低位置とした前記貯水槽に海水を汲みあげ、又、下げ潮の低位置海に、前記貯水槽に貯水して高位置水面となった海水を吐出するサイホン手段を配設し、該サイホン手段で生成する運動エネルギーを利用した、サイホンプロペラ水車又は単位増圧手段を配設した位置エネルギー利用手段において、下げ潮時に、前記貯水槽の水位が低下して、位置エネルギーの低下を緩和するために、該貯水槽の水中に、充填物浸漬手段で充填物を浸漬することにより、前記サイホン手段で下げ潮の海に海水を吐出して低下した該貯水槽の水位を高水位に回復することにより、発電電力量等の位置エネルギーの利用量を増大することが出来る効果を奏する。
【００３３】
又、第八の発明においては、浮体に配設した回転機械式曝気装置、ブロワ及びコンプレッサ等の空気生成手段を垂直軸型風車で回転駆動して曝気出来るので、無償の自然エネルギーで、総合エネルギー変換効率の大きな極めて優れた曝気装置とすることが出来る効果を奏する。
【００３４】
又、第九の発明においては、浮体に配設した回転機械式曝気装置、ブロワ及びコンプレッサ等の空気供給手段を、垂直軸型風車で発電した電力及び太陽光発電装置で発電した電力で曝気出来るので、無償の自然エネルギーで、総合エネルギー変換効率の大きな極めて優れた曝気装置とすることが出来ると共に前記空気生成手段を回転駆動して余りある風速の時に、前記発電機で発電して蓄電した電力及び太陽光発電装置で発電して蓄電した電力を、風速が小さくて、前記垂直軸型風車で空気生成手段を回転駆動出来ない風況の時に、配電して、駆動することが出来る効果を奏する。
【００３５】
又、第十の発明においては、ダム湖等の水面より高位置を流下している小河川水を貯水槽に自然流下して貯水し、該貯水槽の高位置水を、前記ダム湖等の低位置にサイホン手段で吐出する該サイホンプロペラ水車と垂直軸型風車で発電した交流電力と太陽光発電装置で発電した電力を補助電力とし、前記ダム湖等に、アンカーで係留した浮体を浮かべ、該浮体に垂直軸風車発電装置と太陽光発電装置で発電した電力を主電力とし、前記補助電力と主電力で構成する発電電力でポンプを駆動し、該ポンプの吐出側に配設した微細気泡発生手段で生成する微細気泡を含有する気水二相流として、閉鎖性水域域の貧酸素水塊層を曝気する事が出来るので、太陽光発電装置で発電出来ない時間帯又は天候において、水車発電と風車発電で補完出来、経済性、省エネルギー性及び二酸化炭素削減効果が増大した、極めて優れた、大規模な曝気装置とすることが出来る効果を奏する。
【００３６】
又、第十一の発明においては、微生物燃料電池を稼働させるためには、カソードに酸素を供給する必要があるので、該微生物燃料電池で発電した電力で、ポンプを駆動し、該ポンプの吐出側配管に配設した微細気泡発生装置で酸素を供給すれば、閉鎖性海域底又は湖底等のヘドロを、該ヘドロを燃料とした前記生物燃料電池と、酸素利用効率に優れた機能を発揮する前記微細気泡発生装置が供給する酸素によって、前記ヘドロを浄化する効果を奏する。さらに、酸素供給装置を駆動する電源又はエンジン等を必要としないだけでなく二酸化炭素排出削減と省エネルギーで自然環境浄化効果を奏する。
【００３７】
又、第十二の発明においては、浅場の海域に微生物燃料電池を配設しても、船の航行に支障が生じないようにする効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】図１はサイホンプロペラ水車駆動のポンプ圧作動微細気泡発生装置による曝気装置で、（ａ）は上げ潮時、（ｂ）は下げ潮時の概略説明の縦断面図である。
【図２】図２はサイホンプロペラ水車及び垂直軸型風車発電電力駆動のポンプ圧作動微細気泡発生装置による曝気装置で、（ａ）は満ち潮時、（ｂ）は引き潮時の概略説明の縦断面図である。
【図３】図３はサイホンプロペラ水車発電電力駆動のポンプ圧作動微細気泡発生装置による曝気装置で、（ａ）は上げ潮時、（ｂ）は下げ潮時の概略説明の縦断面図である。
【図４】図４はサイホンプロペラ水車及び垂直軸型風車発電電力駆動のポンプ圧作動微細気泡発生装置による曝気装置で、（ａ）は上げ潮時、（ｂ）は下げ潮時の概略説明の縦断面図である。
【図５】図５は干拓樋門の浮泥による閉塞を防止する、曝気装置で、概略説明の平面図である。
【図６】図６は、図５のＡ−Ａ視概略説明の縦断面図で、（ａ）は上げ潮時、（ｂ）は下げ潮時の概略説明の縦断面図である。
【図７】図７は、図５のＢ−Ｂ視概略説明の縦断面図で、（ａ）は上げ潮時、（ｂ）は下げ潮時の概略説明の縦断面図である。
【図８】図８は水頭圧を増圧する増圧装置の作用原理を説明する、概略説明の縦断面図である。
【図９】図９はサイホン圧駆動の増圧シリンダー・ピストンポンプ圧作動微細気泡発生装置による曝気装置で、上げ潮時の概略説明の縦断面図である。
【図１０】図１０は図８のシリンダー・ピストンユニット部とシリンダー・ピストンポンプユニット部の拡大図で、（ａ）はピストンが右方向移動中、（ｂ）はピストンが左方向移動中の概略説明の縦断面図である。
【図１１】図１１はサイホン圧駆動の増圧シリンダー・ピストンポンプ圧作動微細気泡発生装置による曝気装置で、下げ潮時の概略説明の縦断面図である。
【図１２】図１２は図１１のシリンダー・ピストンユニット部とシリンダー・ピストンポンプユニット部の拡大図で、（ａ）はピストンが左方向移動中、（ｂ）はピストンが右方向移動中の概略説明の縦断面図である。
【図１３】図１３は下げ潮海に吐水して底水位となった貯水槽に充填物を充填して高水位とするポンプ作動微細気泡発生装置による曝気装置の概略説明縦断面図である。
【図１４】図１４は浮体に配設の垂直軸型風車駆動のポンプ圧力水作動の微細気泡発生装置による曝気装置の概略説明の縦断面図である。
【図１５】図１５は垂直軸型風車発電電力及び太陽光発電電力駆動のポンプ圧作動微細気泡発生装置による曝気装置の概略説明縦断面図である。
【図１６】図１６は小河川の流入水を貯留し、サイホンプロペラ水車発電、垂直軸型風車発電及び太陽光発電等の電力を補助電力として、ポンプ圧作動微細気泡発生装置による曝気装置の概略説明縦断面図である。
【図１７】図１７は閉鎖性海底のヘドロ中にアノードを埋設し、アノードの上方清澄水中にカソードを配設して接続した生物燃料電池で発電した電力駆動のポンプの圧力水で作動する微細気泡発生装置を配設した概略説明縦断面図である。
【図１８】図１８は微生物燃料電池で発電する電力は、電気抵抗で自己消費し、外部電力駆動のポンプの圧力水で作動する微細気泡発生装置を配設した概略説明縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
閉鎖性水域を良好な魚介類生育環境に改善する曝気装置の動力源として、自然エネルギーを利用する目的を達成した。
【実施例１】
【００４０】
図１は、海面潮汐現象における、上げ潮及び下げ潮の位置エネルギーを利用してポンプ１を回転駆動し、該ポンプ１の吐出側１ａに微細気泡発生装置２を連通接続して生成する微細気泡含有の気水二相流を、海中に吐出して曝気する曝気装置３であって、図（ａ）は上げ潮時の、図（ｂ）は下げ潮時の概略説明の縦断面図である。
【００４１】
図（ａ）の上げ潮時においては、貯水槽４の水面に対して、海水面の水位が高水位となり、サイホン管５には、海から前記貯水槽４へ向かう海水流が生成し、前記サイホン管５に配設したサイホンプロペラ水車６は、サイホン作用の水流エネルギーで回転し、該サイホンプロペラ水車６の出力軸６ａを逆転機構増速装置７に接続し、該逆転機構増速装置７の出力軸７ａを前記ポンプ１に接続して、該ポンプを回転駆動する。該ポンプ１を駆動すると、該ポンプ１の吐出側１ａには、圧力水流が生成するが、前記吐出側１ａに連通接続した微細気泡発生装置２には、該微細気泡発生装置２の増速水流により負圧が生成し、大気導入管８により、前記微細気泡発生装置２に大気が流入し、高速せん断流により、微細気泡が生成し、該微細気泡発生装置２の吐出口２ａから、微細気泡含有の気水二相流が海水中に吐出する。前記大気導入管８から微細気泡発生装置２へ導入する空気量を流量調整弁９の開度を、マイクロバブルが必要な時は、該流量調整弁９を絞り側へ調整し、ミリバブルが必要な時は該流量調整弁９を開き側へ調整する（前記流量調整弁９において、以降同様。）。尚、前記サイホン管５の最高位置には、真空遮断弁１０と真空ポンプ１１を配設している。又、前記サイホン管５にサイホン作用を生成するために、前記真空ポンプ１１を作動する信号を、図示してない商用電源で作動する、海面と水槽水面との設定水位差で制御する制御盤１２で発信制御する。
【００４２】
又、図（ｂ）の下げ潮時においては、前記貯水槽４の水面に対して、海水面の水位が低水位となり、前記サイホン管５には、海水流が生成するが、図（ａ）の満ち潮時における前記サイホン管５の海水流の方向とは逆に、前記貯水槽４から海へ向かう流れとなる。前記サイホン管５に配設したサイホンプロペラ水車６は、サイホン作用の水流エネルギーで回転し、該サイホンプロペラ水車６の出力軸６ａを逆転機構増速装置７に接続し、該逆転機構増速装置７の出力軸７ａを前記ポンプ１に接続して、該ポンプを回転駆動する。以降は、図（ａ）の上げ潮時と同様で、前記微細気泡発生装置２の吐出口２ａから気水二相流を海水中へ吐出し、曝気している。
【００４３】
図（ａ）の上げ潮時及び図（ｂ）の下げ潮時において、前記サイホン管５のサイホン作用は、海水面の水位と貯水槽４水面の水位差が、図示してない波面生成防止カバーを配設した超音波水位センサー１３Ａと超音波水位センサー１３Ｂとの水位差が設定水位差以上で作動するように設定する。前記設定水位差は、一潮汐当たりのエネルギー変換効率を、出来る限り最大に近づけるべく設定する。（以降の実施例で同様）
【実施例２】
【００４４】
図２の実施例は、海面潮汐現象における、上げ潮及び下げ潮の位置エネルギーを利用すると共に風車による回転エネルギーを利用して生成する微細気泡含有の気水二相流を、海中に吐出して曝気する曝気装置３であって、図（ａ）は上げ潮時の、図（ｂ）は引き潮時の概略説明の縦断面図である。
【００４５】
図（ａ）の上げ潮時においては、貯水槽４の水面に対して、海水面の水位が高水位となり、サイホン管５には、海から前記貯水槽４へ向かう海水流が生成し、サイホン管５に配設したサイホンプロペラ水車６は、サイホン作用の水流エネルギーで回転し、該サイホンプロペラ水車６の出力軸６ａを逆転機構増速装置７に接続し、該逆転機構増速装置７の第一の出力軸７ａを前記ポンプ１に接続して、該ポンプ１を回転駆動する。前記出力軸６ａには、超音波水位センサー１３Ａと超音波水位センサー１３Ｂで測定した水位差が、前記サイホンプロペラ水車６のエネルギー取得に有効で有るか否かにより、開閉を制御された電磁カップリング１３を配設している。又、垂直軸型風車１５の出力軸１５ａを前記逆転機構増速装置７に接続し、該逆転機構増速装置７の第一の出力軸７ａにポンプ１を接続すると共に第二の出力軸７ｂに発電機１６を接続し、前記サイホンプロペラ水車６と垂直軸型風車１５で駆動する。前記垂直軸風車１５は、風況により、微風速１〜２ｍ／ｓｅｃで起動し、強風により前記発電機１６が破壊される可否を判断した制御により、図示してない電気ブレーキで前記発電機１６を制動すると共に前記垂直軸風車１５を制動する。前記発電機１６で発電した交流電力を直流変換した直流電力を蓄電器１７に充電し、必要に応じて、該蓄電器１７に蓄電した直流電力を交流電力に変換して電力供給する配電制御盤１２を配設している。前記ポンプ１を駆動すると、該ポンプ１の吐出側１ａには、圧力水流が生成するが、前記吐出側１ａに連通接続した微細気泡発生装置２には、該微細気泡発生装置２の増速水流により負圧が生成し、大気導入管８により、前記微細気泡発生装置２に大気が流入し、高速せん断流により、微細気泡が生成し、該微細気泡発生装置２の吐出口２ａから、微細気泡含有の気水二相流が海水中に吐出する。尚、前記サイホン管５の最高位置には、真空遮断弁１０と真空ポンプ１１を配設している。又、前記サイホン管５にサイホン作用を生成するために、前記真空ポンプ１１を作動する信号を、発電電力電源で作動する、海面と水槽水面との設定水位差で制御する配電制御盤１２で発信制御する。
【００４６】
図（ｂ）の下げ潮時においては、貯水槽４の水面に対して、海水面の水位が低水位となり、サイホン管５には、前記貯水槽４から海へ向かう海水流が生成し、サイホン管５に配設したサイホンプロペラ水車６は、サイホン作用の水流エネルギーで回転し、該サイホンプロペラ水車６の出力軸６ａを逆転機構増速装置７に接続し、該逆転機構増速装置７の第一の出力軸７ａを前記ポンプ１に接続して、該ポンプ１を回転駆動する。以降は図（ａ）の上げ潮時と同様で、前記ポンプ１を垂直軸型風車１５でも回転駆動する。
【００４７】
図（ａ）の上げ潮時及び図（ｂ）の下げ潮時において、前記サイホン管５のサイホン作用は、海水面の水位と貯水槽４水面の水位差が、図示してない波面生成防止カバーを配設した超音波水位センサー１３Ａと超音波水位センサー１３Ｂとの水位差が設定水位差以上で作動するように設定する。
【実施例３】
【００４８】
図３の実施例は、海面潮汐現象における、上げ潮及び下げ潮の位置エネルギーを利用した発電電力で生成する微細気泡含有の気水二相流を、海中に吐出して曝気する曝気装置３であって、図（ａ）は上げ潮時の、図（ｂ）は下げ潮時の概略説明の縦断面図である。
【００４９】
図（ａ）の上げ潮時においては、貯水槽４の水面に対して、海水面の水位が高水位となり、サイホン管５には、海から前記貯水槽４へ向かう海水流が生成し、サイホン管５に配設したサイホンプロペラ水車６は、サイホン作用の水流エネルギーで回転し、該サイホンプロペラ水車６の出力軸６ａと逆転機構増速装置７を介して発電機１６を回転駆動し、該発電機１６で発電した電力でポンプ１を回転駆動する。前記出力軸６ａには、超音波水位センサー１３Ａと超音波水位センサー１３Ｂで測定した水位差が、前記サイホンプロペラ水車６のエネルギー取得に有効で有るか否かにより、開閉を制御された電磁カップリング１４を配設している。前記発電機１６で発電した交流電力を直流変換した直流電力を蓄電器１７に充電し、必要に応じて、該蓄電器１７に蓄電した直流電力を交流電力に変換して電力供給する配電制御盤１２を配設している。前記ポンプ１を駆動すると、該ポンプ１の吐出側１ａには、圧力水流が生成するが、前記吐出側１ａに連通接続した微細気泡発生装置２には、該微細気泡発生装置２の増速水流により負圧が生成し、大気導入管８により、前記微細気泡発生装置２に大気が流入し、高速せん断流により、微細気泡が生成し、該微細気泡発生装置２の吐出口２ａから、微細気泡含有の気水二相流が海水中に吐出する。尚、前記サイホン管５の最高位置には、真空遮断弁１０と真空ポンプ１１を配設している。又、前記サイホン管５にサイホン作用を生成するために、前記真空ポンプ１１を作動する信号を、発電電力電源で作動する、海面と水槽水面との設定水位差で制御する配電制御盤１２で発信制御する。
【００５０】
又、図（ｂ）の下げ潮時においては、前記貯水槽４の水面に対して、海水面の水位が低水位となり、前記サイホン管５には、海水流が生成するが、図（ａ）の上げ潮時における前記サイホン管５の海水流の方向とは逆に、前記貯水槽４から海へ向かう流れとなる。前記サイホン管５に配設したサイホンプロペラ水車６は、サイホン作用の水流エネルギーで回転し、該サイホンプロペラ水車６の前記出力軸６ａと逆転機構増速装置７を介して発電機１６を回転駆動し、該発電機１６で発電した電力でポンプ１を回転駆動する。以降は、図（ａ）の上げ潮時と同様で、前記微細気泡発生装置２の吐出口２ａから気水二相流を海水中へ吐出し、曝気している。
【００５１】
図（ａ）の上げ潮時及び図（ｂ）の下げ潮時において、前記サイホン管５のサイホン作用は、海水面の水位と貯水槽４水面の水位差が、図示してない波面生成防止カバーを配設した超音波水位センサー１３Ａと超音波水位センサー１３Ｂとの水位差が設定水位差以上で作動するように設定する。
【実施例４】
【００５２】
図４の実施例は、海面潮汐現象における、上げ潮及び下げ潮の位置エネルギーを利用した発電電力及び風力を利用した電力で生成する微細気泡含有の気水二相流を、海中に吐出して曝気する曝気装置３であって、図（ａ）は上げ潮時の、図（ｂ）は引き潮時の概略説明の縦断面図である。
【００５３】
図（ａ）の上げ潮時においては、貯水槽４の水面に対して、海水面の水位が高水位となり、サイホン管５には、海から前記貯水槽４へ向かう海水流が生成し、サイホン管５に配設したサイホンプロペラ水車６は、サイホン作用の水流エネルギーで回転し、該サイホンプロペラ水車６の出力軸６（ａ）と逆転増速装置７を介して発電機１６を回転駆動する。そして、前記出力軸６ａには、超音波水位センサー１３Ａと超音波水位センサー１３Ｂで測定した水位差が、前記サイホンプロペラ水車６のエネルギー取得に有効で有るか否かにより、開閉を制御された電磁カップリング１４を配設している。又、垂直軸型風車１５は、微風速１〜２ｍ／ｓｅｃで起動し、該垂直軸型風車１４は、出力軸１４ａと前記逆転機構増速装置７を介して前記発電機１６を回転駆動する。又、前記サイホンプロペラ水車６においては、前記貯水槽４と海水面との水位差が、前記サイホンプロペラ水車６を回転駆動し、前記発電機１６で発電することの可否により、前記逆転機構増速装置７と接続又は遮断する電磁カップリング１４を前記出力軸６ａに配設し、前記垂直軸風車１５においては、風況により、前記発電機１６で発電することの可否と、強風により前記発電機１６が破壊される可否を判断した制御により、図示してない電気ブレーキで前記発電機１６を制動すると共に前記垂直軸型風車１５を制動する。前記発電機１６で発電した電力で水中ポンプ１８を駆動すると、該水中ポンプ１８の吐出側１８ａには、圧力水流が生成するが、前記吐出側１８ａに連通接続した微細気泡発生装置２には、該微細気泡発生装置２の増速水流により負圧が生成し、大気導入管９により、前記微細気泡発生装置２に大気が流入し、高速せん断流により、微細気泡が生成し、該微細気泡発生装置２の吐出口２ａから、微細気泡含有の気水二相流が海水中に吐出する。尚、前記サイホン管５の最高位置には、真空遮断弁１０と真空ポンプ１１を配設している。又、前記サイホン管５にサイホン作用を生成するために、前記真空ポンプ１１を作動する信号を、発電電力電源で作動する、海面と水槽水面との設定水位差で制御する配電制御盤１２で発信制御する。
【００５４】
又、図（ｂ）の下げ潮時においては、貯水槽４の水面に対して、海水面の水位が低水位となり、サイホン管５には、前記貯水槽４から海へ向かう海水流が生成し、サイホン管５に配設したサイホンプロペラ水車６は、サイホン作用の水流エネルギーで回転し、該サイホンプロペラ水車６の出力軸６ａと逆転機構増速装置７を介して発電機１６を回転駆動する。又、垂直軸型風車１５は、微風速１〜２ｍ／ｓｅｃで起動し、該垂直軸型風車１５は、出力軸１５ａと前記逆転機構増速装置７を介して前記発電機１６を回転駆動する。以降は図（ａ）の上げ潮時と同様。
【００５５】
図（ａ）の上げ潮時及び図（ｂ）の下げ潮時において、前記サイホン管５のサイホン作用は、海水面の水位と貯水槽４水面の水位差が、図示してない波面生成防止カバーを配設した超音波水位センサー１３Ａと超音波水位センサー１３Ｂとの水位差が設定水位差以上で作動するように設定する。
【実施例５】
【００５６】
図５、図６及び図７の実施例は、干拓排水樋門１９地先の干潟形成海域における海面潮汐現象による、上げ潮及び下げ潮の位置エネルギーを利用すると共に風車による回転エネルギーを利用して生成する微細気泡含有の気水二相流を、澪筋水中に吐出して曝気する曝気装置３であって、図（ａ）は上げ潮時の、図（ｂ）は下げ潮時の概略説明の平面図及び概略説明の縦断面図であって、図６は図５におけるＡ−Ａ視図、図７はＢ−Ｂ視図である。
【００５７】
図５におけるＡ−Ａ視図の図６において、図（ａ）の上げ潮時においては、貯水槽４の水面に対して、海水面の水位が高水位となり、サイホン管５には、海から前記貯水槽４へ向かう海水流が生成し、サイホン管５に配設したサイホンプロペラ水車６は、サイホン作用の水流エネルギーで回転し、該サイホンプロペラ水車６の出力軸６ａを逆転機構増速装置７に接続し、該逆転機構増速装置７の第一の出力軸７ａを前記ポンプ１に接続して、該ポンプ１を回転駆動する。前記出力軸６ａには、海水面と前記貯水槽４との水位差が、前記サイホンプロペラ水車６のエネルギー取得に有効で有るか否かにより、開閉を制御された電磁カップリング１４を配設している。前記出力軸６ａには、超音波水位センサー１３Ａと超音波水位センサー１３Ｂで測定した水位差が、前記サイホンプロペラ水車６のエネルギー取得に有効で有るか否かにより、開閉を制御された電磁カップリング１４を配設している。又、垂直軸型風車１５の出力軸１５ａを前記逆転機構増速装置７に接続し、該逆転機構増速装置７の第一の出力軸７ａにポンプ１を接続すると共に第二の出力軸７ｂに発電機１６を接続し、前記サイホンプロペラ水車６と垂直軸型風車１５で駆動する。前記垂直軸風車１５は、風況により、微風速１〜２ｍ／ｓｅｃで起動し、強風により前記発電機１６が破壊される可否を判断した制御により、図示してない電気ブレーキで前記発電機１６を制動すると共に前記垂直軸型風車１５を制動する。前記発電機１６で発電した交流電力を直流変換した直流電力を蓄電器１７に充電し、必要に応じて、該蓄電器１７に蓄電した直流電力を交流電力に変換して電力供給する配電制御盤１２を配設している。前記ポンプ１を駆動すると、該ポンプ１の吐出側１ａには、圧力水流が生成するが、前記吐出側１ａに連通接続した微細気泡発生装置２には、該微細気泡発生装置２の増速水流により負圧が生成し、大気導入管９により、前記微細気泡発生装置２に大気が流入し、高速せん断流により、微細気泡が生成し、該微細気泡発生装置２の吐出口２ａから、微細気泡含有の気水二相流が干潟域海水中に吐出して曝気し、魚介類の生息環境を保全している。図５の平面図においては、前記ポンプ１の吐出側１ａの先端に配設した微細気泡発生装置２の配置は、干拓排水樋門１９のスイングゲート２０に近接しているが、図６においては、簡単な説明のために前記干拓排水樋門１９から遠くに配置している。尚、前記サイホン管５の最高位置には、真空遮断弁１０と真空ポンプ１１を配設している。
【００５８】
図（ｂ）の下げ潮時においては、貯水槽４の水面に対して、海水面の水位が低水位となり、サイホン管５には、前記貯水槽４から海へ向かう海水流が生成し、サイホン管５に配設したサイホンプロペラ水車６は、サイホン作用の水流エネルギーで回転し、該サイホンプロペラ水車６の出力軸６ａを逆転機構増速装置７に接続し、該逆転機構増速装置７の第一の出力軸７ａを前記ポンプ１に接続して回転駆動する。前記出力軸６ａには、超音波水位センサー１３Ａと超音波水位センサー１３Ｂで測定した水位差が、前記サイホンプロペラ水車６のエネルギー取得に有効で有るか否かにより、開閉を制御された電磁カップリング１４を配設している。前記ポンプ１の吐出側１ａに連通接続した前記微細気泡発生装置２の吐出口２ａから、微細気泡含有の気水二相流が干潟域海水中に吐出して曝気するが、下げ潮が進行して海水面水位が干拓潮遊池の水面水位よりも低下して、干拓潮遊池の貯水がスイングゲート２０から干潟域海側へ流出すると、前記干拓潮遊池の浮泥が前記貯水と共に流出するので、前記微細気泡が粘土質及びシルト質浮泥に吸着して浮遊流出し、前記干拓樋門１９から距離が大きくなるに従って、流速が減退する澪筋においても浮泥の沈積を防止し、流速が大きいと共に深みの海域に浮泥を搬送するので、前記干拓排水樋門１９がヘドロで閉塞するのを防止する。以降は図（ａ）の満ち潮時と同様で、前記ポンプ１を垂直軸型風車１５でも回転駆動する。
【００５９】
Ｂ−Ｂ視図の図７において、図（ａ）の上げ潮時においては、貯水槽兼用アサリ養殖水槽２１の槽天端２１ａは、小潮時の満潮水位よりも低位にしていて、上げ潮時においては、海水面の水位が前記貯水槽兼用アサリ養殖水槽２１の槽天端２１ａよりも高水位になると、海水は、スクリーン２２と槽天端２１ａを通過して貯水槽兼用アサリ養殖水槽２０に流入する。図ｂの下げ潮時においては、前記スイングゲート２０の開弁水位と同水準に設定した、図示してない波面生成防止カバーを配設した超音波水位センサー１３Ｃと配電制御盤１２で制御する電動スイングゲート２３を配設した排水管２４の先端２４ａから澪筋に排出して、該澪筋の流量及び流速を増大化し、浮泥を流出する作用が働く。又、本実施例では、アサリ養殖としているが、その他の二枚貝養殖とすることも出来る。
【００６０】
図（ａ）の上げ潮時及び図（ｂ）の下げ潮時において、前記サイホン管５のサイホン作用は、海水面の水位と貯水槽４水面の水位差が、図示してない波面生成防止カバーを配設した超音波水位センサー１３Ａと超音波水位センサー１３Ｂとの水位差が設定水位差以上で作動するように設定する。
【実施例６】
【００６１】
図８は本実施例の位置エネルギーで作動する  面積大のシリンダー・ピストンユニット２５と、該面積大のシリンダー・ピストンユニット２５のピストンロッド２６を共有する面積小のシリンダー・ピストンポンプ２７で構成する増圧装置の作用原理図であって、前記ピストンロッド２６の中心位置から低位貯水槽の水面までの高さ及び高位貯水槽の水面までの高さをそれぞれｈ１及びｈ２、面積大のピストン及び面積小のピストンの面積をそれぞれＳ１及びＳ２とすると、面積大のピストンに水頭ｈ１が作用して前記ピストンロッドに働く駆動力Ｆ＝ｈ１×Ｓ１となり、該駆動力Ｆは前記面積小のシリンダー・ピストンポンプにも働き、駆動力Ｆ＝ｈ２×Ｓ２となり、前記シリンダー・ピストンポンプ２４の水頭ｈ２＝ｈ１×Ｓ１／Ｓ２となるので、該シリンダー・ピストンポンプ２７による水頭圧は、面積大のシリンダー・ピストンユニット２５の水頭圧に対して、シリンダー・ピストンユニット２５とシリンダー・ピストンポンプ２７の面積比で増圧される。即ち、入力水頭ｈ１に対して、差圧水頭ｈだけ増圧して、出力水頭ｈ２となる。  図８、図９、図１０及び図１１の実施例は、上げ潮及び下げ潮の位置エネルギーを利用したサイホン作用によりサイホン管５を経由して海水を導入又は排出する低圧力水で作動する面積大のシリンダー・ピストンユニット２５の駆動力を、該シリンダー・ピストンユニット２５とピストンロッド２６を共有する面積小のシリンダー・ピストンポンプ２７で高圧力水を生成する。前記シリンダー・ピストンユニット２５とシリンダー・ピストンポンプ２７は、前記ピストンロッド２６を共有して、単位増圧装置２８を構成する。本実施例では、該単位増圧装置２８は、一単位で例示しているが、さらなる高圧力水を送水する必要があれば、前記単位増圧装置２８を直列に必要な一単位以上の複数単位数を連通接続することで、高圧力水を送水することが出来る。前記シリンダー・ピストンポンプ２７の吐出側に微細気泡発生装置２を連通接続して生成する微細気泡含有の気水二相流を、海中に吐出して曝気する曝気装置３であって、図８及び図９は、満ち潮時の概略説明縦断面で、図９は、図８におけるシリンダー・ピストンユニット２２の部分拡大の概略説明縦断面図であり、図１０及び図１１は、概略説明縦断面で、図１１は、図１０におけるシリンダー・ピストンユニット２２の部分拡大の概略説明縦断面図である。図１１の（ａ）は、切り替え弁２９が右位置にあり、ピストン３０Ａの左側に圧力海水が送り込まれ、増圧した高圧力水が、前記シリンダー・ピストンポンプ２７の吐出側２７ａから吐出している。（ｂ）は、前記切り替え弁２９が左位置にあり、前記ピストンン３０Ａの右側に圧力海水が送りこまれ、増圧した高圧力水が、前記シリンダー・ピストンポンプ２７の吐出側２７ｂから吐出している。増圧した高圧力水が、前記シリンダー・ピストンポンプ２７の吐出側２７ｂから吐出している。図１１の（ａ）は、前記切り替え弁２９が右位置にあり、前記ピストン３０Ａの右側に圧力海水が送り込まれ、増圧した高圧力水が、前記シリンダー・ピストンポン７２４の吐出側２７ｂから吐出している。（ｂ）は、切り替え弁２９が左位置にあり、ピストン３０Ａの左側に��力海水が送りこまれ、増圧した高圧力水が、前記シリンダー・ピストンポンプ２７の吐出側２７ａから吐出している。
【００６２】
図８及び図９の上げ潮時においては、海側からサイホン管５を経由して前記シリンダー・ピストンユニット２５に流入すると共に切り替え弁２９の左右交互往復運動に伴って、前記シリンダー・ピストンポンプ２７に二か所配設している吐水口２７ａ，２７ｂから交互に、高圧水を吐出する。該吐水口２７ａ，２７ｂに連通接続した吐出管３０に配設した前記微細気泡発生装置２には、該微細気泡発生装置２の増速水流により負圧が生成し、大気導入管８により、前記微細気泡発生装置２に大気が流入し、高速せん断流により、微細気泡が生成し、該微細気泡発生装置２の吐出口２ａから、微細気泡含有の気水二相流が海水中に吐出する。尚、前記サイホン管５の最高位置には、真空遮断弁１０と真空ポンプ１１を配設している。又、前記サイホン管５にサイホン作用を生成するために、前記真空ポンプ１１を作動する信号を、発電電力電源で作動する、海面と水槽水面との設定水位差で制御する制御盤１２で発信制御する。
【００６３】
図７及び図８の下げ潮時においては、貯水槽４側からサイホン管５を経由して海側へ吐水すると共に切り替え弁２９の左右交互往復運動に伴って、前記シリンダー・ピストンポンプ２７に二か所配設している吐水口２７ａ，２７ｂから交互に、高圧水を吐出する。該吐水口２７ａ，２７ｂに連通接続した前記吐出管３０に配設した前記微細気泡発生装置２には、該微細気泡発生装置２の増速水流により負圧が生成し、前記大気導入管８により、前記微細気泡発生装置２に大気が流入し、高速せん断流により、微細気泡が生成し、該微細気泡発生装置２の吐出口２ａから微細気泡含有の気水二相流が海水中に吐出する。
【実施例７】
【００６４】
図１３の実施例は、図１の、海面潮汐現象における、上げ潮及び下げ潮の位置エネルギーを利用してポンプ１を回転駆動し、該ポンプ１の吐出側１ａに微細気泡発生装置２を連通接続して生成する微細気泡含有の気水二相流を、海中に吐出して曝気する曝気装置３において、貯水槽４に貯留していた海水を、サイホン管５で下げ潮の海へ吐水するに従って、前記貯水槽４の水位が低下するので、前記ポンプ１を駆動する駆動動力が低下する。水位が、適宜選択して調整出来るレベルレギュレータ３１Ａの位置に達すると、該レベルレギュレータ３１Ａの接点が閉じて、配電制御盤１２により、貯水槽補充体３２のタンク３３に配設した排気管３４に装備した電磁弁３５Ａが開弁すると共にコンプレッサ３６の圧力タンク３７に接続した空気供給管３８に装備した電磁弁３５Ｂが閉弁して空気が排出されると共に吸排口３９から海水を吸水し、前記タンク３３内が海水で充満される。前記貯水槽補充体３２には、海水よりも比重が僅かに大きな樹脂ペレット４０が充填されていて、前記タンク３３に海水が充満すると、海水中に沈降するように、総合見かけ比重を調整している。上げ潮となり、前記サイホン管５から貯水槽４へ海水が流入し、水位がレベルレギュレータ３１Ｂの位置に達すると、該レベルレギュレータ３１Ｂの接点が閉じて、前記電磁弁３５Ａが閉弁すると共に前記電磁弁３５Ｂが開弁して前記空気供給管３８の吐出口３８ａから空気が供給されると共に前記吸排口３９から海水が排出され、前記タンク３３が空気で充満されると、前記貯水槽補充体３２の総合見かけ比重が海水よりも小さくなり、浮上するので、前記貯水槽４の貯水能力は回復する。尚、前記比重調整材として、本実施例では、前記樹脂ペレット４０としているが、該樹脂ペレット４０に限定されない。
【実施例８】
【００６５】
図１４の実施例は、浮体４１に垂直軸型風車１５を配設し、該垂直軸型風車１５の回転力で、ポンプ１を回転駆動し、該ポンプ１の吐出側１ａに配設した微細気泡発生装置２で生成する気水二相流を、吐出口２ａから海水中に吐出して、曝気装置３としている。
【００６６】
前記浮体４１に配設した前記垂直軸型風車１５の出力軸１５ａを逆転機構増速装置７に接続し、該逆転機構増速装置７の第一の出力軸７ａにポンプ１を接続すると共に第二の出力軸７ｂに発電機１６を接続して、前記ポンプ１及び発電機１６を垂直軸型風車１５で駆動する。該垂直軸型風車１５は、風況により、微風速１〜２ｍ／ｓｅｃで起動し、強風により前記発電機１６が破壊される可否を判断した制御により、図示してない電気ブレーキで前記発電機１６を制動することで、前記垂直軸型風車１５を制動する。前記ポンプ１を駆動すると、該ポンプ１の吐出側１ａには、圧力水流が生成するが、前記吐出側１ａに連通接続した微細気泡発生装置２には、該微細気泡発生装置２の増速水流により負圧が生成し、大気導入管８により、前記微細気泡発生装置２に大気が流入し、高速せん断流により、微細気泡が生成し、該微細気泡発生装置２の吐出口２ａから微細気泡含有の気水二相流が海水中に吐出して曝気する。空気供給手段としては、本実施例の前記ポンプ１及び微細気泡発生装置２に限定するものでなく、代替として、ブロワと散気管による曝気装置、水車型水面曝気装置等も使用出来る。
【実施例９】
【００６７】
図１５の実施例は、浮体４１において、垂直軸型風車１５を配設し、該垂直軸型風車１５の回転力で、発電機１６を回転駆動して発電した交流電力を直流変換装置で変換した直流電力と、太陽光発電モジュール４２で発電した直流電力を、蓄電池１６に蓄電し、必要に応じて、直流電力を交流電力に変換してポンプ１を駆動し、該ポンプ１の吐出側１ａに配設した微細気泡発生装置２で生成する気水二相流を、吐出口２ａから海水中に吐出して、曝気装置３としている。
【００６８】
前記浮体４１に配設した前記垂直軸型風車１５の出力軸１５ａを逆転機構増速装置７に接続し、該逆転機構増速装置７の出力軸７ｂに発電機１６を接続して、前記発電機１６を垂直軸型風車１５で駆動する。該垂直軸型風車１５は、風況により、微風速１〜２ｍ／ｓｅｃで起動し、強風により前記発電機１６が破壊される可否を判断した制御により、図示してない電気ブレーキで前記発電機１６を制動することで、前記垂直軸型風車１５を制動する。前記ポンプ１を駆動すると、該ポンプ１の吐出側１ａには、圧力水流が生成するが、前記吐出側１ａに連通接続した微細気泡発生装置２には、該微細気泡発生装置２の増速水流により負圧が生成し、大気導入管８により、前記微細気泡発生装置２に大気が流入し、高速せん断流により、微細気泡が生成し、該微細気泡発生装置２の吐出口２ａから微細気泡含有の気水二相流が海水中に吐出して曝気する。空気供給手段としては、本実施例の前記ポンプ１及び微細気泡発生装置２に限定するものでなく、代替として、ブロワと散気管による曝気装置、水車型水面曝気装置等も使用出来る。交流電力を直流電力に、直流電力を交流電力変換と、前記垂直軸型風車１５の電気ブレーキ制動は配電制御盤１２で制御される。
【実施例１０】
【００６９】
図１６の実施例は、ダム湖の曝気において、浮体４１に垂直軸型風車１５を配設し、該垂直軸型風車１５の回転力で、発電機１６を回転駆動して発電した交流電力を直流変換装置で変換した直流電力と、太陽光発電モジュール４２で発電した直流電力を、蓄電池１７に蓄電し、必要に応じて、直流電力を交流電力に変換した主電力でポンプ１を駆動し、該ポンプ１の吐出側１ａに配設した微細気泡発生装置２で生成する気水二相流を、吐出口２ａから水中に吐出して、曝気装置３としている。
【００７０】
前記主電力を補完するために、前記ダム湖の水面よりも高位置の小河川から自然流下した河川水を貯水槽４に貯水し、該貯水槽４の水面が、ダム湖水面の水位に対して高水位となり、サイホン管５には、前記貯水槽４から前記ダム湖へ向かう水流が生成し、サイホン管５に配設したサイホンプロペラ水車６は、サイホン作用の水流エネルギーで回転し、該サイホンプロペラ水車６の出力軸６（ａ）と逆転機構増速装置７を介して発電機１６を回転駆動する。又、垂直軸型風車１５は、微風速１〜２ｍ／ｓｅｃで起動し、該垂直軸型風車１５は、出力軸１５ａと前記逆転機構増速装置７を介して前記発電機１６を回転駆動する。前記サイホンプロペラス車６と垂直軸型風車１５で発電した交流電力を直流変換装置で変換した直流電力と、太陽光発電モジュール４２で発電した直流電力を、蓄電池１７に蓄電し、必要に応じて、直流電力を交流電力に変換した補助電力を、図示してない送電手段で前記ポンプへ送電する。尚、前記図１６中における電磁カップリング１４及び電気ブレーキに係わる事項は、実施例２の事項を参照し、コンバータ及びインバータ等を装備した配電制御盤１２に係わる事項は、実施例３の事項を参照する。                                                                      
【実施例１１】
【００７１】
図１７の実施例は、閉鎖性海域の海底に堆積したヘドロ層中に多孔質炭素電極材製のアノー４３ドを埋設し、該アノー４３ドの上方で清澄水域にカーボンペーパー製のカソード４４を吊架して配設し、前記アノード４３とカソード４４を外部電気回路４５で電気的に接続して構成した生物燃料電池４６を３台並列接続したものを一組とし、５組を配設し、各生物燃料電池４６を直列接続した外部電気回路４５を、図示してない充放電制御装置及びパワーコントローラを装備した制御盤４７に接続して構成した生物燃料電池発電装置４８が配設された海域に、アンカー４９にロープ５０で  係留したフロート５１を浮かべ、該フロート５１に配設したポンプ１の吐出側１ａに、前記カソード４４を吊架配設した水層に配設した微細気泡発生装置２を連通接続し、該微細気泡発生装置２から微細気泡含有の気水二相流を吐出して、曝気装置３としている。
【００７２】
微生物が有機物を酸化分解すると、二酸化炭素、水素イオン及び電子を生成するが、電子を前記アノード４３が受け取り、前記外部電気回路４５を通過してカソード４４へ移動する。又、有機物が酸化分解して生成した水素イオンも海水中を前記アノード４３からカソード４４へ移動し、前記電子と共に酸素を還元し、ヘドロが生物による酸化分解反応による浄化処理が進行する。又、貧酸素水塊にも、前記微細気泡発生装置２により供給され、貧酸素状態が改善される。尚、本実施例では、並列接続する前記生物燃料電池４６の台数は、３台に限定されるものでなく、自由に選択出来、直列接続する組数も５組に限定されず、任意に選択出来る。
【実施例１２】
【００７３】
図１８の実施例は、閉鎖性海域で、水深が比較的に浅い海底に堆積したヘドロ層中に多孔質炭素電極材製のアノー４３ドを埋設し、該アノー４３ドの上方で清澄水域にカーボンペーパー製のカソード４４を、支持台５１で支持して配設し、前記アノード４３とカソード４４を、電気抵抗５２を装備した外部電気回路４５で電気的に接続して構成した生物燃料電池４６としている。前記カソード４４に微細気泡発生装置２で酸素を供給するために、本実施例では図示してないが、図５記載のサイホンプロペラ水車６及び垂直軸風車１５で発電した電力等の自然エネルギー又は商用電源で作動する水中ポンプ１８の吐出側１８ａに連通接続し、微細気泡含有の気水二相流を吐出して、曝気している。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明は、閉鎖性海域、ダム湖等の水域及び畜養施設における魚介類の養殖において、自然エネルギーを利用した魚介類の生息に必要な溶存酸素を供給する曝気装置として利用出来る。
【符号の説明】
【００７５】
１    ポンプ
１ａ  吐出側
２    微細気泡発生装置
３    曝気装置
４    貯水槽
５    サイホン管
６    サイホンプロペラ水車
６ａ  出力軸
７    逆転機構増速装置
８    大気導入管
９    流量調整弁
１０    真空遮断弁
１１    真空ポンプ
１２    配電制御盤
１３Ａ、１３Ｂ    超音波水位センサー
１４    電磁カップリング
１５    垂直軸型風車
１４ａ    出力軸
１６    発電機
１７    蓄電器
１８    水中ポンプ
１８ａ    吐出側
７ａ    出力軸
７ｂ    出力軸
１９  干拓排水樋門
２０  スイングゲート
２１  貯水槽兼用アサリ養殖水槽
２１ａ  槽天端
２２  スクリーン
２３  電動スイングゲート
２４  排水管
２４a  排水吐出口
２５    シリンダー・ピストンユニット
２６    ピストンロッド
２７    シリンダー・ピストンポンプ
２８    単位増圧装置
２９    切り替え弁
３０Ａ、３０Ｂ    ピストン
２７ｂ    吐出側
２７ａ    吐出側
３０    吐出管
３１Ａ    レベルレギュレータ
３２    貯水槽補充体
３３    タンク
３４    排気管
３５Ａ    電磁弁
３６    コンプレッサ
３７    圧力タンク
３８    空気供給管
３５Ｂ    電磁弁
３９    吸排口
４０    樹脂ペレット
３１Ｂ  レベルレギュレータ
４１    浮体
４２    太陽光発電モジュール
４３    アノード
４４    カソード
４５    外部電気回路
４６    生物燃料電池
４７    制御盤
４８    生物燃料電池発電装置
４９    アンカー
５０    ロープ
５１    支持台
５２    電気抵抗
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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