JP3662575B1 - 水質浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は池の水質浄化装置で簡便化する方法に関する
【解決手段】 自然又は人工の池、沼においてアオコが発生して水質を悪化させている。従来の技術では人工の噴水や滝など空気接触またはばっ気による方法、高性能ろ過器を設置して異物を除去する方法が取られ、設備規模や消費電力は大きくなっていた。本発明は簡単で且つコンパクトな構造をもって形成されて、池の水中に存在するアオコなどの異物を除去せしめる。本発明はソーラー発電程度の小電力で池の水を水中ポンプで伸縮性のナイロンストッキングの間を循環させて除去する構造と水面の任意の位置に配置できる空のペットボトルを浮力とした浮島で構成される水質浄化装置。
【選択図】 図1

Description

本発明は、池の水を浄化して特にアオコなどの微小な異物を効率的に且つ長期間に亘って有効に濾過して除去することのできる、構造が簡単で新規な構造の水質浄化装置に関するものである。

人口池と天然池に拘わらず、滞留した池の水は窒素過多により植物プランクトン、アオコ等による水の汚染が進みやすいことから、異臭や雑菌繁殖の原因となって環境上の問題を発生し易い。

そこで、従来から、例えば、人工の噴水や滝などを池に設置して、空気接触またはばっ気によって水質浄化を図ることも検討されている。ところが、人工の噴水や滝を利用した浄化システムは、見栄えが良いものの、大型ポンプを利用することから、その設備規模や電力消費が多く、商用電力に頼るかまたは大型ソーラーパネルが必要となり、必ずしも現実的でないことから、観光地となるような大きな池など、設置は限られた場所にとどまっていた。しかも、かかる装置は、水中の溶存酸素濃度を向上させることで間接的に浄化を進めるものであって、アオコなどの既に発生した異物を積極的に除去するものではないことから、大きく且つ速やかな効果は、到底、期待することができなかった。

なお、比較的に小型の浄化装置としては、例えば特開２００３−１１７５８２号公報（特許文献１）には、風力を利用して水を攪拌することで溶存酸素濃度を向上させる構造が開示されていると共に、特開平１１−２２６５９３号公報（特許文献２）には、エアレーションで酸素溶解濃度を向上させる浮島構造体が提案されている。

しかしながら、これら特許文献１，２の何れに記載された浄化装置においても、何れも、水中の溶存酸素濃度を向上させることで間接的に浄化を進めるものであり、前述の大型装置と同様に、大きく且つ速やかな効果を得ることは極めて困難であった。

特開２００３−１１７５８２号公報 特開平１１−２２６５９３号公報

ここにおいて、本発明は上述の如き事情を背景として為されたものであって、その解決課題とするところは、簡単で且つコンパクトな構造をもって形成されて、池の水中に存在するアオコなどの異物を効率的に除去せしめ得る、新規な構造の水質浄化装置を提供することにある。

本発明の特徴とするところは、自然または人工の池に用いられて、該池の水を濾過することにより水中のアオコなどの不純物を取り除く水質浄化装置であって、前記池の水に浮かべられる浮き手段を設けて、該浮き手段で支持せしめたポンプ手段により該池の水の循環流路を形成すると共に、該循環流路上に伸縮自在の多孔構造を有するストッキングを装着し、該ストッキングの開口部から該池の水を強制的に流入させて該ストッキングで濾過すると共に、該ストッキングの少なくとも一つを、該池の水中に配設した水質浄化装置にある。

本発明に従う構造とされた水質浄化装置においては、ポンプ手段で水を強制的に循環させてストッキングを濾過材とすることでアオコなどを強制的に除去することができる。しかも、伸縮性が極めて大きく且つ多孔構造である特定構造のストッキングの特性を上手く利用して濾過材を構成したことにより、アオコなどで濾過材としてのストッキングが目詰まりしてきた場合にも、安定した濾過作用が有効に発揮されることとなる。蓋し、ストッキングの目詰まりの進行に伴ってストッキングが伸長することで濾過の有効面積が大きくなって、濾過作用や流量の低下が軽減される。しかも、濾過材であるストッキングの透孔が、伸長に伴って大きくなった場合でも、ストッキングの内面に積層したアオコなどの異物自体が濾材として機能することで、全体として初期の濾過効果が維持され得るのである。
また、かかる水質浄化装置においては、濾過材を水中に浸漬させたことでポンプ手段における揚程を一層小さくすることが可能となり、ポンプやその駆動源を含む全体の更なる小型軽量化が実現可能となる。

本発明においては、例えば、ポンプ本体と該ポンプ本体を駆動する電動モータとを含んで、前記ポンプ手段を構成すると共に、該電動モータの駆動用電源として太陽光発電手段を採用して、該太陽光発電手段を前記浮き手段によって支持せしめた構成が、好適に採用され得る。

このような構成を採用することにより、駆動源を容易に確保できる。

本発明においては、例えば、前記ストッキングの少なくとも一つを、前記浮き手段の上に載置して配設した構成が、好適に採用され得る。

このような構成を採用することにより、ストッキングが目詰まりするに従って、その重量を利用してストッキング自体が全体として水平方向に広がり、濾過材の有効面積が一層有利に確保され得ることとなる。

本発明においては、例えば、使用済の空のペットボトルの複数本を、各開口部を鉛直下方に向けた状態で相互に連結することにより、前記浮き手段を構成した構成が、好適に採用され得る。

このような構成を採用することにより、廃棄されるペットボトルの有効な利用が図られ得る。しかも、ペットボトルを鉛直方向に立てた状態で浮き手段を構成したことにより、大きな浮力を小さい平面形状を効率的に確保することが可能となり、水質浄化装置を全体に一層コンパクトに構成することが可能となる。

本発明においては、例えば、前記ペットボトルに対応する大きさで碁盤目状に仕切られた仕切枠を内部に備えた搬送用ボトルケースを採用し、該搬送用ボトルケースに該ペットボトルの複数本を収容せしめて該搬送用ボトルケースの全体を裏返すことにより、それら複数本のペットボトルを、各開口部が鉛直下方に向く状態で、該搬送用ボトルケースによって相互に連結せしめた構成が、好適に採用される。

このような構成を採用することにより、複数本のペットボトルを鉛直方向に立てた状態で容易に且つ簡単な構造で確実に保持せしめることが可能となる。なお、搬送用ボトルケースとしては、例えば清涼飲料水用やアルコール飲料用の既存のものを適宜採用することが可能である。

本発明においては、例えば、前記浮き手段に対して植栽した構成が、好適に採用される。

このような構成を採用することにより、環境に一層優しい構成が実現されると共に、夏期の温度の著しい上昇を抑えることもできる。また、良好な見栄えを実現することが可能となる。

本発明においては、例えば、前記ポンプ手段において水中ポンプを採用し、該水中ポンプを前記浮き手段で吊り下げて前記池の水中に設置した構成が、好適に採用される。

このような構成を採用することにより、浮き手段に要求される水中ポンプの重量負担を浮力を利用して軽減することが可能となり、装置全体の更なるコンパクト化が可能となる。また、ポンプ手段による揚程を下げることも可能となる。

本発明においては、例えば、前記ストッキングの開口部に対して、使用済の空のペットボトルを利用して形成した中空の口体を差し入れて、該口体を通じて前記池の水を該ストッキング内に流入させるようにした構成が、好適に採用される。

このような構成を採用することにより、ストッキングの内部に、ポンプ手段で送られてきた水を安定して導き入れることが可能となる。しかも、口体を、ペットボトルを利用して形成することで、廃物利用の促進が図られうる。

本発明の水質浄化装置は、池（沼等の水の滞留した領域を広く含む）におけるアオコ等で水質の悪化した水を、濾過して池に戻すことによって、魚、昆虫等の生息環境を向上させることが出来、環境保全に貢献することになる。また、従来の技術に従う水質浄化装置に較べて、構成素材が身近で入手でき、小型軽量であるため普及しやすい。

図１に、本発明の第一の実施形態が示されている。

壜ケース４は１．８リットル壜が６本入る通い用プラスチックケース（搬送用ボトルケース）を用い、１ケースに２リットル入りペットボトル３（空きの廃ペットボトル）を６本入れ、それら壜ケース４の複数（適当な数）を紐などで結び、例えばケース１０を一体的とする。これにより浮き手段を構成した。なお、各ペットボトル３は、蓋で密閉した構造が望ましいが、鉛直下方に開口させて配設されていることから、必ずしも密閉されている必要はない。また、２リットル入りに限定されるものでなく、適当な大きさや形状のペットボトル３が採用可能である。

中央部２ケース分は各６本の婦人用ストッキング２とペットボトル２Ａを接続したろ過部分が挿入できるよう配置して１ユニットとする。本実施形態では、かかるペットボトル２Ａによって口体が構成されている。これらのペットボトル２Ａは、鉛直下方に向けた口部に対してストッキング２の開口部が密着状態で接続されている一方、その鉛直上端に位置する底壁部を貫通して循環流路を形成する管体の開口部が差し入れられている。

また、この１ユニットの寸法は約１１０センチ角となり、２または４ユニット繋ぐ、あるいは池の面積に応じて１ユニットを必要数散在させることが出来る。要するに、浮き手段の大きさは、特に限定されるものでない。また、本発明では、浮き手段として、例示の如きペットボトルを用いたものの他、木製の筏や発泡スチロール製のブイなど、比重が水よりも十分に小さい各種の材料によって形成されたものが適宜に採用され得る。

１ユニットの上部には６０Ｗ発電相当のソーラーパネル５を１枚（この枚数は、適宜に調節可能である）設け、２０〜３０リッター／毎分の水をろ過させることが出来る。（即ち、水中ポンプ１を、池の水のなかに浸漬して、壜ケース４で保持せしめた複数本のペットボトル３からなる浮き手段によって吊り下げ支持せしめた。また、ソーラーパネル５で発電された電力を蓄える蓄電手段としてのバッテリー８を装備せしめた。そして、このバッテリー８から、水中ポンプ１に給電することにより、水中ポンプ１を駆動するようにした。かかる水中ポンプ１は、その吸込口が池の水中に開口位置せしめられている一方、その吐出口が、上述の管体６においてストッキング２の開口部内に開口せしめられている。なお、管体６の開口は、喫水線よりも下方で水中に開口させることが望ましい。これにより、水中ポンプ１を駆動させることで、池の水が吐出口から管体６を通じてストッキング２内に吐出されて池内に戻る循環流路が構成されている。

１ユニット計１２個の壜ケースの上には底の穴を開けたトレーを敷き、背景にあった草花、低木などの植物７の植栽も可能である。1 ユニットの重心は低いので波風による転覆は心配ない。

本発明は、池の汚染でもっとも目立ち、また窒素成分を多く含んだアオコを除去することで環境改善を図ろうとするもので、水中ポンプ１を水中に沈め導管（管体６）で婦人用ストッキング２のろ過膜へ水を誘導してアオコを取り除く、ストッキング２は透過抵抗が少ないので水中ポンプ１の揚程は数十センチ（或いはそれ以下）と低く水中ポンプの消費電力は低減する。動力源はソーラー等の自家発電を行ない、直接またはバッテリーと併用する方法が用い省電力、移動性、簡易施工性、水位変化対応性の向上を図った。

アオコをろ過するろ過膜は小さい不純物まで取り除ける緻密な膜が好ましいが、本発明で特に好適に使用される婦人用ナイロンまたは綿ストッキングでは運転当初小さい不純物はろ過膜を通過するが不純物の堆積が始まると自乗作用で小さい不純物も次第にろ過できる。ストッキングは伸縮性があるので堆積物が増えても動力の増加につながらない。ポンプの揚程はストッキングに水を流入する高さでよいので数十センチ以下で足り、小電力で運転できることからソーラーによる自家発電を容易にしている。

浮島は２リットルの空気を密閉した使用済ペットボトルを廃棄したプラスチック製通い壜ケース入れ逆さにして水面に浮かべる。壜ケースには６本のペットボトルが収納され、壜ケース１０個で1 ユニットが形成される、約１１０センチ角の大きさで１００ｋｇの浮力が得られる。ユニットの上にトレーを敷きソーラー、バッテリーを乗せ、低木の植栽も出来る。

浮島の外周に10個の壜ケースを並べ浮力とし、中央に空の壜ケースを配置する。空の壜ケースにはペットボトルを半切りにしてストッキングを紐で装着したろ過膜部分を１ユニット１２本挿入する。ペットボトルに水中ポンプからの水導入管を差し込む。水中ポンプは壜ケースからワイヤーで水深に応じた深さまでぶら下げる。

保守点検、アオコの回収のため、例えばユニットから３点のロープで岸辺に固定して必要に応じてユニットを手元に引き寄せる。

次に、図２及び図３には、本発明の第二及び第三の実施形態としての水質浄化装置が示されている。なお、第二の実施形態として図２に示された水質浄化装置は、前記第一の実施形態としての水質浄化装置に比して、浮き手段としてのペットボトル３の配設構造についての別異の例を示すものであり、第三の実施形態として図３に示された水質浄化装置は、前記第一の実施形態としての水質浄化装置に比して、濾過材としてのストッキング２の配設構造についての別異の例を示すものである。これら第二及び第三の実施形態において、第一の実施形態と同様な構造とされた部材および部位については、それぞれ、第一の実施形態と同一の符号を図中に付することにより、それらの詳細な説明を省略する。

すなわち、図２に示された水質浄化装置においては、１ユニットで合計８本のペットボトル３が、水平方向に寝かせた状態で組み合わされている。なお、このユニットは、廃材としての古タイヤ４の中にペットボトル３を嵌め込んだ状態で相互に固定されている。そして、合計５ユニットを相互に連結することによって浮き手段が構成されている。

また、図３に示された水質浄化装置においては、複数本のペットボトル３を相互連結して構成された浮き手段の上端部を水面上に突出させて、その天板上に複数本のストッキング２を、水平方向に延びるようにして並置せしめたものである。

これら図２及び図３に示された第二及び第三の実施形態としての水質浄化装置においても、前記第一の実施形態と同様な効果が有効に発揮され得る。

以上、本発明の実施形態について詳述してきたが、これらはあくまでも例示であり、本発明がこれらの具体的な記載によって何等の制約を受けるものでない。例えば、ポンプ手段として、浮き手段に載置せしめて水上設置されるものを採用しても良い。また、ソーラーパネルに代えて、風力発電装置を採用したり、発電機を採用したり、蓄電器だけを備えたりしても良い。また、ペットボトルとして、軸方向の中間部分において周方向に延びる環状の凹所を備えたものを選択採用して、かかる環状の凹所によってストッキングの開口部分をゴム弾性体を利用して嵌め合わせて支持せしめるようにする等が望ましい。更にまた、浮き手段は、自由に浮遊させても良いが、適当なアンカー手段や係止手段で浮遊範囲を制限することも自由である。また、ストッキングの回収や交換を容易とするために、小型のスクリュ装置を装備させて、無線コントール可能としても良い。また、図１，２に記載の如き水中設置のストッキングと、図３に記載の如き水上設置のストッキングを併せて採用することも、勿論、可能である。

本発明の第一の実施形態としての水質浄化装置を示す一部切欠正面図である。 図２における（イ）は、本発明の第二の実施形態としての水質浄化装置を示す説明図であって、図２の（ロ）におけるＢ−Ｂ′断面図である。また、図２における（ロ）は、図２の（イ）におけるＡ−Ａ′断面図である。 図３における（イ）は、本発明の第三の実施形態としての水質浄化装置を示す説明図であって、図３の（ロ）におけるＡ−Ａ′断面図である。また、図３における（ロ）は、図３の（イ）におけるＢ−Ｂ′断面図である。

符号の説明

１ 水中モータ
２ ストッキング
３ ペットボトル
４ 壜ケース
５ ソーラーパネル
６ 管体
７ 植物
８ バッテリー

Claims (9)

1. 自然または人工の池に用いられて、該池の水を濾過することにより水中のアオコなどの不純物を取り除く水質浄化装置であって、
   前記池の水に浮かべられる浮き手段を設けて、該浮き手段で支持せしめたポンプ手段により該池の水の循環流路を形成すると共に、該循環流路上に伸縮自在の多孔構造を有するストッキングを装着し、該ストッキングの開口部から該池の水を強制的に流入させて該ストッキングで濾過すると共に、該ストッキングの少なくとも一つを、該池の水中に配設したことを特徴とする水質浄化装置。
2. 前記ストッキングとして、廃棄されたストッキングを採用する請求項１に記載の水質浄化装置。
3. ポンプ本体と該ポンプ本体を駆動する電動モータとを含んで、前記ポンプ手段を構成すると共に、該電動モータの駆動用電源として太陽光発電手段を採用して、該太陽光発電手段を前記浮き手段によって支持せしめた請求項１又は２に記載の水質浄化装置。
4. 前記ストッキングの少なくとも一つを、前記浮き手段の上に載置して配設した請求項１乃至３の何れかに記載の水質浄化装置。
5. 使用済の空のペットボトルの複数本を、各開口部を鉛直下方に向けた状態で相互に連結することにより、前記浮き手段を構成した請求項１乃至４の何れかに記載の水質浄化装置。
6. 前記ペットボトルに対応する大きさで碁盤目状に仕切られた仕切枠を内部に備えた搬送用ボトルケースを採用し、該搬送用ボトルケースに該ペットボトルの複数本を収容せしめて該搬送用ボトルケースの全体を裏返すことにより、それら複数本のペットボトルを、各開口部が鉛直下方に向く状態で、該搬送用ボトルケースによって相互に連結せしめた請求項５に記載の水質浄化装置。
7. 前記浮き手段に対して植栽した請求項１乃至６の何れかに記載の水質浄化装置。
8. 前記ポンプ手段において水中ポンプを採用し、該水中ポンプを前記浮き手段で吊り下げて前記池の水中に設置した請求項１乃至７の何れかに記載の水質浄化装置。
9. 前記ストッキングの開口部に対して、使用済の空のペットボトルを利用して形成した中空の口体を差し入れて、該口体を通じて前記池の水を該ストッキング内に流入させるようにした請求項１乃至８の何れかに記載の水質浄化装置。
   

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