(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水面に隣接して配置される熱伝導性を有する板部材と、
前記板部材の上に設置され、電流を供給することにより前記板部材を通して前記水面から熱を吸収するペルチェ素子と、
前記ペルチェ素子に電流を供給する電流供給手段と、
前記ペルチェ素子により吸収された前記熱を大気中に放出する放熱手段と、
前記板部材を移動させるための移動手段と、
前記水面を監視するための監視手段と、
前記移動手段と前記監視手段と前記電流供給手段とを遠隔から操作するための遠隔操作手段とを含む、水の汚染抑制システム。
【請求項２】
前記ペルチェ素子は、Ｎ形半導体とＰ形半導体とが交互に配置された構造とされ、前記Ｎ形半導体と前記Ｐ形半導体とが電気的に直列に接続されていることを特徴とする、請求項１に記載の水の汚染抑制システム。
【請求項３】
前記Ｎ形半導体および前記Ｐ形半導体は、直方体状のチップとされ、前記板部材の上にマトリックス状に配置されていることを特徴とする、請求項２に記載の水の汚染抑制システム。
【請求項４】
前記放熱手段は、前記ペルチェ素子の上に設置される放熱フィンである、請求項１〜３のいずれか１項に記載の水の汚染抑制システム。
【請求項５】
前記汚染抑制システムは、前記水面全体を覆うように複数設けられる、請求項１〜４のいずれか１項に記載の水の汚染抑制システム。
【請求項６】
前記電流供給手段は、太陽電池である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の水の汚染抑制システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水の汚染抑制システムおよび汚染抑制方法に関し、より詳細には、水面付近の温度を下げてあおこといった汚染物質の発生を抑制する水の汚染抑制システムおよび汚染抑制方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電流を流すと片側が低温になり、片側が高温になるデバイスとしてペルチェ素子が知られている。ペルチェ素子は、２種類の異なった金属または半導体を２点で接合した閉回路をつくって電流を流すと、接合点にジュール熱以外に熱の発生または吸収が起こる現象であるペルチェ効果を利用したデバイスである。また、ペルチェ素子は、温度にシビアな半導体レーザーなどの温度補償用として使用されるほか、原理的に音を発生しない冷却機構としても使用されている。従来、ペルチェ素子を冷却機構として使用する装置としては、ワインクーラーやビールサーバーなどが知られている。
【０００３】
湖沼などにおいて、ある条件を満たす場合、あおこが発生し、これが腐食すると悪臭が発生して近隣の住民を悩ませている。あおこは、湖沼水のように水が滞留し、夏場などの水温が高い時期に発生する。あおこの発生は、腐食することによる悪臭のほか、湖沼水をスプリンクラーなどに使用する場合にあおこが付着して目詰まりを起こすといった問題も生じている。湖沼やため池の管理者においては、上記問題を解決することが急務となっており、上記問題を解決するシステムの開発が望まれている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、湖沼といった水が滞留する場所において、夏場の水温上昇に伴うあおこなどの汚染物質の発生を、ペルチェ素子を利用して湖沼水を冷却することにより抑制するとともに、太陽光発電を利用して環境に配慮した水の汚染抑制システムおよび水の汚染抑制方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記目的は、本発明の水の汚染抑制システムおよび汚染抑制方法を提供することにより達成される。
【０００６】
すなわち、本発明の請求項１の発明によれば、水面に隣接して配置される熱伝導性を有する板部材と、前記板部材の上に設置され、電流を供給することにより前記板部材を通して前記水面から熱を吸収するペルチェ素子と、前記ペルチェ素子に電流を供給する電流供給手段と、前記ペルチェ素子により吸収された前記熱を大気中に放出する放熱手段と、前記板部材を移動させるための移動手段と、前記水面を監視するための監視手段と、前記移動手段と前記監視手段と前記電流供給手段とを遠隔から操作するための遠隔操作手段とを含む、水の汚染抑制システムが提供される。
【０００７】
本発明の請求項２の発明によれば、前記ペルチェ素子は、Ｎ形半導体とＰ形半導体とが交互に配置された構造とされ、前記Ｎ形半導体と前記Ｐ形半導体とが電気的に直列に接続されていることを特徴とする、水の汚染抑制システムが提供される。
【０００８】
本発明の請求項３の発明によれば、前記Ｎ形半導体および前記Ｐ形半導体は、直方体状のチップとされ、前記板部材の上にマトリックス状に配置されていることを特徴とする、水の汚染抑制システムが提供される。
【０００９】
本発明の請求項４の発明によれば、前記放熱手段は、前記ペルチェ素子の上に設置される放熱フィンである、水の汚染抑制システムが提供される。
【００１０】
本発明の請求項５の発明によれば、前記水の汚染抑制システムは、前記水面を覆うように複数設けられる、水の汚染抑制システムが提供される。
【００１１】
本発明の請求項６の発明によれば、前記電流供給手段は、太陽電池である、水の汚染抑制システムが提供される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面を参照して詳細に説明するが、本発明の水の汚染抑制システムおよび水の汚染抑制方法は、以下の実施の形態に限定されるものではない。図１は、本発明の水の汚染抑制システムを用いて汚染物質の発生を抑制する第１の実施の形態を示した図である。図１（ａ）は、本発明の水の汚染抑制システムを湖沼の水面を覆うように複数設置したところを示した図である。図１（ａ）に示す汚染抑制システム１は、湖沼２の水面全体を覆うように複数設けられ、それぞれが隣接するように配置されている。図１（ａ）に示す水の汚染抑制システム１は、冷却手段を備えていて、湖沼２への日光の照射をなくすとともに、汚染抑制システム１によって覆われた湖沼２の水の温度を冷却することができるようになっている。本発明の水の汚染抑制システム１は、夏場などの気温上昇に伴う水温上昇および日光の照射などの条件を満たす場合に、あおこといった汚染物質が発生し、増殖することを抑制して湖沼水の水質を維持するためのシステムである。本発明の水の汚染抑制システム１は、湖沼２に限らず、ため池などの水が滞留する場所であればいかなる場所にも設置することができる。
【００１８】
図１（ｂ）は、本発明の水の汚染抑制システム１の概略構成を示した図である。図１（ｂ）に示す汚染抑制システム１は、湖沼水面を冷却するための冷却部３と冷却部３に電流を供給するための電流供給部４とから構成されている。図１（ｂ）に示す冷却部３と電流供給部４とは連結部材などによって連結されていて、水面に設置されるように浮き５がそれぞれに設けられている。図１に示す浮き５は、冷却部３および電流供給部４が浸漬しないように浮かせることができればいかなる大きさ、形状、材質、数の浮きであっても良い。
【００１９】
図２は、図１に示す水の汚染抑制システム１の第１の実施の形態を示した側面図である。図２に示す汚染抑制システム１は、図１（ｂ）に示す冷却部３が、水面２ａに隣接して配置される板部材６と、板部材６の上にペルチェ素子７と、ペルチェ素子７の上に放熱手段８とから構成されている。図２に示す板部材６は、熱伝導性を有する材料から製作されていて、水面２ａの熱をペルチェ素子７に適切に吸収することができるようになっている。また、図２に示すペルチェ素子７は、Ｎ形半導体７ａと、Ｐ形半導体７ｂと、これらを接続するための電極７ｃとから構成されている。図２に示すペルチェ素子７は、Ｎ形半導体７ａとＰ形半導体７ｃとが交互に配置され、電気的に直列になるように電極７ｃによって接続され、板部材６の上にＮ形半導体７ａおよびＰ形半導体７ｂがマトリックス状に配列されている。本発明においては、ペルチェ素子７は、上述したＮ形半導体７ａとＰ形半導体７ｂのように異種の半導体のほか、異なった２種類の金属などから構成することもできる。図２に示す放熱手段８は、ペルチェ素子７に隣接する板８ａと、板８ａ上に設けられる複数のフィン８ｂとから構成される放熱フィンとされている。
【００２０】
また、図２に示す水の汚染抑制システム１は、図１（ｂ）に示す電流供給部４が、ペルチェ素子７に電流を供給するための電流供給手段９と、水面２ａの状況を監視するための監視手段１０と、遠隔から操作した信号を受信して監視手段６を操作するための受信手段１１と、電流供給手段９と監視手段１０と受信手段１１とを載置するための載置部材１２とから構成されている。図２に示す実施の形態では、電流供給手段９は、容器１２の上部に設置され、受信手段１１は、載置部材１２内に収容され、監視手段１０は、載置部材１２の側部に配設されている。また、載置部材１２は、図１（ｂ）に示す浮き５によって水面２ａの上に配置されている。さらに、電流供給手段９から各導線１３、１４を通して電極７ｃおよび監視手段１０および受信手段１１に電流が供給される。図２に示す実施の形態では、連結部材１５によって板部材６および放熱手段８と載置部材１２とが連結されている。
【００２１】
図２に示す板部材６としては、熱伝導性が良い材料が好ましいが、熱伝導性を有する材料であればいかなるものでも用いることができる。また、板部材６は、いかなる大きさおよび形状であっても良い。さらに、板部材６の厚さは、上部にペルチェ素子７および放熱手段８を設置することができればいかなる厚さであっても良いが、水面２ａの熱吸収を良好にするためには薄いほうが好ましい。また、図２に示すペルチェ素子７としては、上述したようにＮ形半導体７ａ、Ｐ形半導体７ｂおよびこれらを電気的に直列に接続する電極７ｃを含むものを用いることができ、例えば、Ｎ形半導体７ａおよびＰ形半導体７ｂは、所定の大きさの直方体状のチップを用いることができる。また、Ｎ形半導体７ａおよびＰ形半導体７ｂの配置は、交互に配置して電気的に直列に接続されるのであればいかなる配列とされていても良い。本発明においては、上述したようにマトリックス状に配置することができる。
【００２２】
図２に示す放熱手段８は、上述した放熱フィンを用いることができ、フィン７ｂは、板７ａの上面に対して垂直となるように所定間隔で複数配設することができる。本発明においては、放熱効果が良い構造であればいかなるフィン形状、配置、数とすることができ、放熱フィン以外の放熱手段を用いることもできる。図２に示す電流供給手段９としては、太陽電池を用いることができ、太陽電池によって太陽光発電が行われ、発電によって得られる電流をペルチェ素子７および監視手段１０および受信手段１１供給することができる。本発明においては、太陽電池に限らず、いかなる電源でも用いることができる。また、監視手段１０としては、監視カメラを用いることができ、汚染抑制システム１の周囲の水面２ａおよび水中の状況を監視するため、必要な数の監視手段１０を設けることができる。受信手段１１としては、いかなる手段でも用いることができ、例えば、パーソナルコンピュータやセルラ電話などを用いることができる。本発明においては、監視手段１０を遠隔操作するために必要なものであれば、いかなる通信プログラムでも用いることができる。また、本発明においては、遠隔操作手段として受信手段１１のほか、監視手段１０によって得られた画像を監視し、監視手段１０の監視位置などを遠隔から操作し、変更するための手段を用いることができ、変更するための手段としては、上述したパーソナルコンピュータやセルラ電話を用いることができる。さらに、本発明においては、遠隔操作手段により、電流供給手段９からペルチェ素子７への電流の供給および停止、電流量の制御を行うこともできる。
【００２３】
図２に示す載置部材１２としては、上述した電流供給手段９、監視手段１０および受信手段１１を載置することができるものであればいかなるものでも良く、いかなる形状のものであっても良い。また、連結部材１５は、冷却部３と電流供給部４とを連結することができるものであればいかなるものでも用いることができる。本発明においては、載置部材１２を連結しなくても、板部材１の一部に監視手段１０および受信手段１１を設置し、放熱手段８の上部に電流供給手段９として太陽電池を設置することができる。この場合、太陽電池と放熱手段８との間に放熱フィンが大気と充分に接触することができる隙間を設けることができる。
【００２４】
図３は、本発明の水の汚染抑制システムを用いて汚染物質の発生を抑制する第２の実施の形態を示した図である。図３に示す実施の形態では、湖沼２において矢線Ａに示す方向に風が生じ、湖沼２の水面に流れを生じ、矢線Ａに示す方向にあおこなどの汚染物質が滞留している。図３に示す水の汚染抑制システム１は、湖沼２の水面に発生したあおこの上に配置され、水面温度を低下させるとともに日光に当たらないようにされている。これによって、発生したあおこなどは、増殖が抑制され、発生したあおこも生存することができなくなる。図３に示す水の汚染抑制システム１は、図１（ｂ）に示すように冷却部３と電流供給部４とから構成されていて、湖沼２の水面上に配置される。
【００２５】
図４は、図３に示す水の汚染抑制システム１の第２の実施の形態を示した側面図である。図４に示す水の汚染抑制システム１は、図２に示すシステムと同様とされていて、水面２ａを移動可能なように移動手段１６がさらに設けられている。図４に示す移動手段１６は、図１（ｂ）に示す電流供給部４に設けられていて、水面２ａの上を自在に移動することができるようになっている。図４に示す移動手段１６は、スクリュー１６ａと舵１６ｂとモータ１６ｃとから構成されていて、スクリュー１６ａを使用して移動し、舵１６ｂによって汚染抑制システム１の向きを変更することができるようになっている。また、図４においては、モータ１６ｃを使用してスクリュー１６ａを回転し、舵１６ｂの方向を変更することができるようになっている。図４に示すスクリュー１６ａおよび舵１６ｂは、載置部材１２の下部の水中に配設することができ、モータ１６ｃを載置部材１２上に設置することができる。図４に示すモータ１６ｃは、電流供給手段９から電流が供給され、受信手段１１からの信号により停止や回転数の変更などの操作が行われるようになっている。また、図４に示す移動手段１６は、上述した変更するための手段および受信手段１１といった遠隔操作手段を使用して、モータ１６ｃの制御以外に、例えば、スクリュー１６ａに設けられるサーボモータの回転数や舵１６ｂに設けられるサーボモータの回転数を制御して、舵１６ｂの向き、スクリュー１６ａの回転数、スクリュー１６ａおよび舵１６ｂの停止などの操作を行うこともできる。
【００２６】
図５を参照して本発明の水の汚染抑制システムを用いた水の汚染抑制方法について詳細に説明する。図５は、図４に示す水の汚染抑制システム１を湖沼の水面２ａに配置し、夏場においてもあおこの発生を抑制しているところを示した図である。図５に示す水の汚染抑制システム１は、上述した構造とされていて、板部材６および載置部材１２によって水面２ａが覆われるように配置されている。これによって、水面２ａに日光の照射が遮断される。また、電流供給手段９として用いられる太陽電池によって発電され、得られた電流がペルチェ素子７、監視手段１０、受信手段１１および移動手段１６に供給される。この場合、上述した変更するための手段により各装置および手段に供給される電流量を調節することができる。本発明においては、システムに温度計が設けられ、水面温度を計測し、変更するための手段に表示させることもできる。また、本発明においては、水温を計測することによりペルチェ素子７に供給する電流量を調節することもできる。
【００２７】
図５に示すペルチェ素子７は、図４に示すように板部材６の平面上に複数のＮ形半導体７ａおよびＰ形半導体７ｂがマトリックス状に配列され、Ｎ形半導体７ａとＰ形半導体７ｂとが電気的に直列に接続されている。太陽電池から得られた電流を供給すると、Ｎ形半導体７ａ内の電子およびＰ形半導体７ｂ内の正孔も等しく水面側から上部の放熱手段８に向けて移動し、電子および正孔の移動とともに熱も移動して水面付近が冷却される。これによって、ペルチェ素子７の上部には、移動した熱が蓄積する。蓄積した熱は、ペルチェ素子７の上部に設けられた放熱手段８によって大気中に放熱される。図４に示す放熱手段８では、大気との接触面積を大きくするように複数のフィン８ｂが設けられ、ペルチェ素子７の上部に蓄積した熱は、放熱手段８へと伝導し、大気と接触することにより放熱される。また、所定期間ごとに汚染抑制システム１を移動手段１６によって移動させることにより湖沼といった水が滞留する場所における水温を低下させることができる。本発明のシステムは、板部材６が隣接する水面２ａのみならず、その周囲の水面２ａおよび水中の温度も冷却することができる。
【００２８】
これまで本発明を図面に示した実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、ペルチェ素子を使用して水面付近の温度を冷却し、あおこなどの汚染物質の発生を抑制できるものであればいかなる構成でも適用することができるものである。
【００２９】
【発明の効果】
上述したように、本発明の水の汚染抑制システムおよび水の汚染抑制方法は、水が滞留し、夏場といった水温が上昇する時期において、あおこといった汚染物質の発生を抑制することを可能とする。また、発生した汚染物質が生存できない環境を作り、発生した汚染物質を除去することを可能とする。
【００３０】
また、本発明の水の汚染抑制システムは、遠隔操作することができ、湖沼やため池などの水質管理が容易となり、さらには装置構成が簡単なため、メンテナンスが容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の水の汚染抑制システムを用いて汚染物質の発生を抑制する第１の実施の形態を示した図。
【図２】  本発明の水の汚染抑制システムの第１の実施の形態を示した側面図。
【図３】  本発明の水の汚染抑制システムを用いて汚染物質の発生を抑制する第２の実施の形態を示した図。
【図４】  本発明の水の汚染抑制システムの第２の実施の形態を示した側面図。
【図５】  図４に示す水の汚染抑制システムを湖沼の水面に配置し、夏場においてもあおこの発生を抑制しているところを示した図。
【符号の説明】
１…汚染抑制システム
２…湖沼
２ａ…水面
３…冷却部
４…電流供給部
５…浮き
６…板部材
７…ペルチェ素子
７ａ…Ｎ形半導体
７ｂ…Ｐ形半導体
７ｃ…電極
８…放熱手段
８ａ…板
８ｂ…フィン
９…電流供給手段
１０…監視手段
１１…受信手段
１２…載置部材
１３、１４…導線
１５…連結部材
１６…移動手段
１６ａ…スクリュー
１６ｂ…舵
１６ｃ…モータ
【図１】
0004197873.tif 000002
【図２】
0004197873.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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