【手続補正書】
【提出日】平成20年7月23日(2008.7.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
周囲に浮力体を取付けた箱体の底部および側部には一方向のみの流入を可能にした逆止弁を装備し、また底部には海底に垂下する下降流通水管を取付けたことを特徴とする、自動対流発生装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【発明の名称】自動対流発生装置
【技術分野】
【０００１】  本発明は自然の流入水圧を利用して取り込んだ表面水を水底周辺へ下降させて表面水と底水の温度差により対流を起こす自動対流発生装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  生物の育成には必ず酸素および栄養物が必要である。近年、建築資材用砂利採取後の凹地において、通常は自然の潮流によって水の入れ替りがあり、酸素補給や栄養補給がなされているが、砂利採取後の凹地が深すぎるので、自然潮流のみでは潮流の影響を受けられず、酸素補給がなされずに無酸素状態が発生して、生物の死滅、発育不全が起こっている。【０００３】  底層部にある貧酸素水に表面水に含まれる植物プランクトンや大気中の二酸化炭素および酸素の吸収された暖かい表面水を潮力、波力などの自然のエネルギーを利用して下降させて、腐敗滞留した硫化水素を含んだ水を入れ替えて、海藻類等の生物生産の増大が必要とされている。【０００４】  また、魚貝類の養殖カゴ吊下げによる海流潮流不足や養殖魚貝類の残置餌による腐敗、酸素不足硫化水素発生による魚貝類の死滅や発育不全の問題を解決するためには、底水の交換および海流潮流がどうしても持続的に必要である。【０００５】  生物の発育生育には、必ず酸素が必要であるが、その酸素補給のために小さな水槽や比較的浅い貯水槽等では、魚貝類の酸素補給用のエアーポンプを使用しての水底放気での対流発生装置がある。【０００６】  また水面上付近に施された動力水車を回転させての水流発生および酸素補給装置がある。【０００７】  またポンプで吸い上げた水を高い所より落差による水泡を作っての、酸素補給する方法がある。【０００８】  また特公平６−７２５９４号「海水等の汲上装置」公報には、波を利用した波力ポンプが開示されているが、これは汲み上げポンプで垂下する通水管によって上昇流を利用するものである。上記、波力ポンプと太陽光発電、風力発電とを組合わせた特開２００１−２９９８８号「浮遊渚を利用した水循環装置」や特開２００１−１２９５８９号「浮遊渚を利用した水循環とアオコや油回収装置」に見られる底水を、波力や太陽光発電、風力発電等動力源利用での汲み上げ循環装置が提供されている。また、上記に見られる表面水附近への放水での浄化、酸素補給装置等が開示されている。【特許文献１】特公平６−７２５９４号公報
【特許文献２】特開２００１−２９９８８号公報
【特許文献３】特開２００１−１２９５８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】  しかし、上記のような酸素補給装置は、いずれも動力源を利用しての酸素補給装置である。また、底水の汲み上げ方式では少量しか浄化することができず、多量の滞留水を浄化するには無理がある。また、何十メートルもある深い海底附近へエアーを送り込むには、大きな動力源が必要である。また、浅い所で水を撹拌しても、深い海底の水を撹拌することは不可能に近い。本発明は、上記問題点を解決すべくなされたもので、外部動力を必要とすることなく簡便に酸素を供給することができる自動対流発生装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】  周囲に浮力体を取着けた箱体の底部および側部には一方向のみの流入を可能にした、逆止弁を装備し、また、底部には海底に垂下する下降流通水管を取着けたことを特徴とする自動対流発生装置である。
【発明の効果】
【００１１】  本発明によれば、外部動力を要することなく表面水を海底に自然のエネルギーで下降させて、海水の対流を起こすことができるので、容易に酸素補給でき、生物復活ができるようになった。その結果としては、ハマチ等養殖魚貝類の残置餌による海底での腐敗水による生物死滅および養殖魚貝類の酸素不足による発育不足や死滅するのを解消することができる。  また、アコヤ貝、ホタテ貝等養殖魚貝類の養殖カゴ吊下げによる海流不足を海水を対流させることにより、酸素および栄養を補給することができ、死滅防止、発育促進することができる。【００１２】  本発明による自動対流発生装置によれば、海や大きな湖等の動力源の取り難い所でも、また何十メートルもの深い所でも使用ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】  どこの場所でも実施できるように、箱体に流入水を得るために、側部に掛る流水圧および箱体底面に掛る揺らぎによる該箱体の浮き上り時、また、反対側の沈下時に生じる水圧により流入を図るものである。それと箱体を乗り越えた波での流入水を利用し、どちらの方向からの流入水も利用できるよう、実現したものである。【００１４】  図１は本発明による自動対流発生装置の概要を示す側面図である。同図において、１は自動対流発生装置で該自動対流発生装置１は、箱体２，浮力体３，下降流通水管４とから構成されている。箱体２の底部および側部には、それぞれ複数の逆止弁５，６が装備されており、該箱体２が波の上下動により揺動した時に、逆止弁５，５が開閉し、流入水１０を箱体２に取り込むものである。  浮力体３は上記箱体２の周囲に取着けて、該箱体２が表面水７より沈下しないようにしたものである。そして、潮流８を受けた際は、箱体２側部に装着した一方向のみの流入を可能にした逆止弁6が開閉し、当箱体２に流入水１０を取り込む。また、上記箱体２の周囲に波９が発生した場合、波９は箱体２側縁を乗り越え、箱体２に流入水１０を取り込む。【００１５】  ４は下降流通水管で、該下降流通水管４は箱体２底部に取着けられており、海底１４の凹部１５に垂下されている。１３は錨で、該錨１３は、上記箱体２に固着され、海底１４に固定することにより、箱体２を定置させるものである。なお、本実施例では、錨１３は一基しか図示していないが、複数基で箱体２を固定することが望ましい。  上記のようにして、箱体２に取り込んだ流入水１０は、該箱体２周囲の表面水７より上昇する。しかし、該流入水１０は逆止弁５，６により箱体２より漏れ出ることはない。【００１６】  箱体２の底面に施した逆止弁５で箱体２の上下の揺らぎにより、流入水１０を取り込む。箱体２の揺らぎが起こるのは、箱体２の底辺の一方が波の押上げの力で浮き上り、反対側が沈下することによって、揺らぎが起こる。逆止弁５に押上げの水圧によって、箱体２に流入水１０を得る。反対側の逆止弁５が沈下することによる水圧によって、箱体２に流入水１０が取り込まれる。しかし、該流入水１０は逆止弁５，６により箱体２より漏れ出ることはない。【００１７】  箱体２の側部に施した逆止弁６に掛る潮流８の水圧で箱体２に流入水１０が取り込まれ、水面が上昇する。箱体２は海底１５の錨１３により固定することによって、潮流８の水圧を利用できる。潮流８の水圧とは、例えば、水流のある川の中へ小石を置くと、小石の所で、川の表面水の盛り上がりを見ることができる。海においては、潮流８であり、これが利用する潮流８の水圧である。【００１８】  箱体２に取着けた下降流通水管４を砂利採取前の海底１４よりも深い砂利採取後の海底１４の凹地１５の附近に垂下するよう設置すると、箱体２内に取り込まれた流入水１０が下降流通水管４により、海底１４の凹地１５に供給される。流入水１０は、周囲の表面水７を加圧して表面側水圧１１となるために、パスカルの法則により流出するものである。箱体２に取り込まれた流入水１０は、表面水７の水であるため、暖かい水である。  この暖かい水を凹地１５周辺に放水することによって、凹地１５の滞留した水は温��が低いため、水底で表面側水圧１１によって放水された水は温かいので、上昇する。水底で放水されたのが少量の暖かい水であっても対流１２が起こり、その対流１２に巻き込んで周囲の滞留水も上昇させて、大きな対流１２ができて、滞留水も上方へ移動させるものである。【００１９】  図２は、図１中Ａにおける下降流通水管４の水圧分布を示す要部拡大説明図である。周囲より加わる水圧１６と、下降流通水管４の内部に加わる海底側の水圧１６は同じであるが、水面側の水圧１１は、周囲水圧１６に箱体２に流入した流入水１０の水圧が加わるため、圧力の低い海底側水圧１６の方へ移動する。どんなに深いところでも、常に上記の水圧の配置になるために、下降流通水管４の潰れは起こらずに、海底側に通水送水できる。【００２０】  図３は、図１中Ｂにおける下降流通水管４の水圧分布を示す要部拡大説明図である。下降流通水管４出口の周囲水圧１６よりも下降流通水管４内部の水圧１１はどの深さであっても、常に周囲水圧１６に流入水１０の圧力が加わるため、圧力の低い海底側水圧１６の方へ放水することができる。  上記のとおり、本発明により海底１４の凹地１５の酸素補給あるいは、滞留水の入れ替えが、外部動力を要することなく、持続的に容易に行なえるものである。
【実施例】
【００２１】 水流のある川の中へ入ると川上からの水流で押される力を感じることができる。又、足のところで表面水の盛り上りが見られる。そこで水流のある川の中で上流に向ってパイプの口へ水流圧を受けるように設置すると反対側のパイプの口より水が出た。その水圧がどの程度であるかを試した。水流の速さが１秒間に約１メートルの場合、パイプの内側の水位が水の取込口附近の周囲の表面の水位より約１０ミリ上昇した。【００２２】 次に水深のある水中へ下降流通水管を垂下させて、実際に水底へ通水送水することができるか試験をしたところ、下記の数値を得ることができた。２リットルの容器に下降流通水管を接続して、水底に垂下された長さ１メートル、直径１４ミリの下降流通水管より放水した場合、容器内の水位と周囲の水面と同じ水位になるのが約１８秒かかった。次に直径１６ミリの同じ長さの下降流通水管で約９秒かかり、直径２２ミリの同じ長さでは約５秒であった。上記から解ったことは垂下させる下降流通水管の直径を太くすることでより早く通水送水できることが解った。【００２３】 次に下降流通水管を直径１６ミリで５メートルの長さに変えて試験をしたところ、周囲の水面と容器内の水位が同じ水位になるのが約１６秒かかり、又、直径２２ミリで５メートルの場合は約７秒であった。以上から解ったのが下降流通水管の長さが長くなると、下降流通水管と水の摩擦で水流の時間が長くなることが解った。深い水深であっても垂下させる下降流通水管の直径を太くして摩擦を減らすことにより、水底への通水送水を早くすることができた。【００２４】 又、１メートルの下降流通水管も５メートルの下降流通水管も通水送水が終わった時点で周囲の表面水の水位と容器内の水位は同じであった。下降流通水管が長くなって、水底迄が深くなり、水底での水圧が高くなっても容器内の水位は周囲の表面水より高くはならず一定であり、水深が深くなってもそそぎ込んだ水の全量を水底より通水送水でき、容器内と周囲の表面水と水位は同じになった。【００２５】 上記でも解ったのは下降流通水管が長くなっても下降通水が終わった後の容器内の水位と周囲の水位は常に一定であり、高い位置での保持はできなかった。たとえば、一滴の水さえも高い位置での保持はできないのが解った。ということは本発明の箱体の側面に掛る水流圧が箱体内に流れ込むだけの水流圧が一滴の水の水圧よりも高ければ、箱体内に流れ込み箱体内の水位を周囲の表面水の水位より高い位置での保持することができず、垂下された下降流通水管の水底附近の開口部に伝わり通水送水されるのが解った。【００２６】 しかし、下降流通水管を接続した２リットルの容器が筒状のタテ型であったため、最初の水が多い時は急速に水位が下ったが、容器内の水位が低くなるにつれて水位の下り方が少しゆるやかになった。そこで解ったことは、容器内の水位が高く圧力が高い程、下降流通水管より通水送水が早くできることが解った。【００２７】 しかし、下降流通水管を太くすると、容器内の下り方の変化をあまり感じなくなった。そこで解ったことは下降流通水管の直径の面積を大きくすることによって、下降流通水管と水との摩擦抵抗が減って、より早く多くの水を下降流通水送水できることが解った��又、たとえば、バケツ一杯の水を池の水面に撒くと瞬時に周囲の表面水と同水位になる。それは下降流通水管と水との摩擦がないために、水面下に水圧が掛って瞬時に同水位になるのである。それからも解るように、細い下降流通水管にバケツ一杯の水を注ぐと通水送水に時間が掛るけれど、たとえば、下降流通水管の太さをバケツの直径と同じにするか直径を２倍３倍とすれば瞬時に周囲の表面水位と下降流通水管の水位は同水位となるのが解った。【００２８】 結論として本発明による箱体内の逆止弁より流入した水圧、又は箱体の側縁を乗り越えた水の水圧が箱体より垂下された下降流通水管の水底附近の開口部に伝わり、流入水が水底の開口部附近へ通水送水できることが解った。又、流入水はどんなに少量であっても箱体内に周囲表面水より高い位置での水位は保持できず水底附近の開口部より通水送水できる。ということは箱体側部の逆止弁に掛った水流圧は箱体内より水圧が高いため逆止弁より箱体内に流入水が流入し、その流入水が箱体内の水圧を上げてその水圧だけで水底附近の開口部より通水送水されるのである。下降流通水管の面積を逆止弁の流入水開口部面積より大きくすれば箱体部に加わる水流圧をそのまま水底附近の開口部に瞬時に伝えることができて、流入水の全量を水底の開口部より通水送水できることが解った。そして、それは下降流通水管を太くすることによってどんなに深い水底へも瞬時に水底の開口部より流入した量だけ通水送水できることが解った。【００２９】  本発明による、自動対流装置は、カゴ吊下げ方式による魚貝類養殖の水流不足解消による酸素補給および栄養補給やハマチ養殖等の餌の残置により海底の腐敗による無酸素状態および水深のある水底の滞留水による生物死滅防止発育促進に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明による自動対流発生装置を設置した状態を示す概略説明図である。
【図２】図１中Ａにおける下降流通水管の水圧分布を示す要部拡大説明図である。
【図３】図１中Ｂにおける下降流通水管の水圧分布を示す要部拡大説明図である。
【符号の説明】
【００３１】    １    自動対流装置    ２    箱体    ３    浮力体    ４    下降流通水管    ５    逆止弁    ６    逆止弁    ７    表面水    ８    潮流    ９    波  １０    流入水  １１    水面側水圧  １２    対流  １３    錨  １４    海底  １５    凹地  １６    水圧