JPS6330559Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （考案の技術分野） 本考案は、ダムその他の貯水池の深水層の水を
曝気するための貯水池用曝気装置に関する。

（考案の背景） 近年、貯水池の上流域の開発が進められ、その
結果、農畜産排水及び生活排水が貯水池に流入し
ている。

このような排水は貯水池の持つ自然の浄化能力
を越える多量の汚濁物質を含んでおり、貯水池を
富栄養化させる。

富栄養化の進んだ貯水池の上層水は、栄養が豊
富で日光がよく当るため、植物性プランクトンの
増殖により、透明度が低下し、深水層には充分日
光が届かないうえ、大気からの酸素供給が充分で
ないところから、豊富な有機物の分解により、酸
素が消費し尽され、溶存酸素がゼロになる。

このような状態の深水層は嫌気性の分解が行な
われ、すなわち水中の無機性窒素は深水層では植
物体に吸収されることなく還元されてアンモニア
性に変化し、深水層の水は非常にアンモニア性窒
素の豊富な状態になる。

このような深水層の水を農業用水に利用した場
合には、稲作等の農作物に悪影響を及ぼし、米等
の収穫量が減る等の現象が生じている。

また池に流入した鉄分が深水層では硫化鉄とな
るため、深水層の水を飲料水として利用する場合
には問題があり、しかも発電設備等に用いた場合
には、配管を腐蝕させる等の弊害が生じる。

また、湖底にはプランクトンの死骸が分解され
て生じる栄養塩、及び鉄、マンガン等の沈澱物が
あり、ヘドロとなつており、この湖底の沈澱物が
深水層の嫌気分解によつて還元され、再び水中に
溶出し一段と富栄養化を進めている。

（従来技術） この不都合をなくすべく、深水層の水に溶存酸
素を増すために貯水池の深水層の水をポンプで吸
い上げて空気と接触させ、曝気した後、貯水池に
環流するようにした装置もあつた。

しかし、その装置は深い位置の深水層の水を吸
い上げるため、強力な吸引ポンプが必要であり極
めて大きい動力を必要とするばかりでなく、また
揚水中に曝気できないため効率が悪く、またその
他に曝気のための特別な装置が必要となり装置が
高価になるばかりでなく、水面高の変動に対応が
困難であつた。

このような、問題を解決するため、実公昭58−
37519号に開示されているように、空気泡を利用
して深水層の水を蛇腹管等の伸縮管を用いてくみ
上げ、曝気した後、再び深水層に環流させる曝気
装置が提案されている。

上述した曝気装置では、構造が簡単で大きな動
力を必要とせず、安価に製造でき、しかも水位の
上下に追随できる利点を有しているが、水面近く
で生じる水流に対し伸縮管がく字状に屈曲し、空
気泡が屈曲部に溜つてスムースに水を流通させる
ことができず、時として屈曲部を空気泡の圧力で
破損するような事態が生じていた。

従来、このような問題点を解決するため、本考
案者等は前述の蛇腹管等の伸縮管外周に所定間隔
を隔ててフランジを上下複数個所に突設すると共
に、これら各フランジを伸縮管に沿つて張設した
紐状体に摺動可能に係合させ、該紐状態の上端に
重錘を取り付けて、この重錘の重量により紐状体
を常に一定張力に牽引して水流に対する伸縮管の
く字状の屈曲を防止した曝気装置を既に案出し
た。

しかし、この従来装置においても、水流が速い
時には、前述の重錘に抗して紐状体が下方に引つ
張られるため、伸縮管が屈曲し、該伸縮管のく字
状屈曲防止に対していまだ不充分であるという問
題点を有していた。

（考案の目的） この考案は上述した各種の利点を有する気泡に
よる曝気装置にして、しかも揚水管及び流下水管
の上部に形成した伸縮管が水流により屈曲するこ
とのない装置の提供を目的とする。

（考案の構成） この考案の貯水池曝気装置は、揚水管と流下水
管の上部を伸縮管にて構成するとともに、これら
伸縮管には上下方向適当間隔おきに複数のフラン
ジを突設し、各フランジを伸縮管に沿つて張設さ
れた紐状体に摺動可能に係合させ、さらに、貯水
池内の水流もしくは貯水池上の風速を検出する流
速検出手段と、この流速検出手段の出力に基づい
て前記紐状体を巻取り制御する可逆モータとを設
けたことを特徴とする。

（考案の効果） この考案によれば、流速検出手段による出力に
基づいて可逆モータが前述の紐状体を巻取り制御
し、この紐状体の張力を常に流速（水速、風速）
に抗し得るに充分な力に設定するため、揚水管及
び流下水管の上部の伸縮管が、常時水流に抗し得
る伸張状態に保持された紐状体によつて支持され
る。この結果、速い水流によつても、また水位が
上下変動しても各管は上下中間部でく字状に屈曲
することがなく、常に、直立状態を維持すること
ができる。

このため従来装置のように空気泡が屈曲部に溜
ることがなく、深水層の水をスムースに上昇さ
せ、気泡滞留部で管が破損されることもなくな
る。

（考案の実施例） 以下本考案の一実施例を図面に基づいて詳述す
る。

図面は貯水池用曝気装置を示し、第１図、第２
図において、１は貯水池用曝気装置、２は浮上槽
であり、この浮上槽２はその上面に開口部３を設
けて大気に開放し、底部には流入口４と流出口５
を設けている。６は浮上槽２を貯水池７の水面に
浮上状態に保持するためのフロートであり、８は
フロート６の上面に敷設した上甲板である。

そして前記流出口４には揚水管９の上端部を連
結し、また流出口５には揚水管９より大径の流下
水管１０の上端部を連結している。

前記揚水管９及び流下水管１０は、いずれもそ
の上部は長さ方向に伸縮する管として蛇腹管９
ａ，１０ａで構成し、それより下方部分は比較的
硬質の管を連結した直管９ｂ，１０ｂで構成して
いる。

上記蛇腹管９ａ，１０ａにはいずれも上下方向
適当間隔おきにリング１２…を外嵌し、第４図に
示す如く、これらリング１２…からそれぞれ蛇腹
管９ａ，１０ａの径方向外方に滑車１３…を取付
ける為のフランジ１４…を放射状に複数本突設し
ている。

これら蛇腹管９ａ，１０ａの周部長手方向に
は、それぞれ前記滑車１３…にガイドされた紐状
体として複数本のワイヤー１５，１６が張設し、
各ワイヤー１５，１６の下端は蛇腹管９ａ，１０
ａ最下端のフランジ１４ａのリング１７に連結し
ている。

そして各ワイヤー１５，１６は順次上方位置の
フランジ１４に取付けた滑車１３…（第４図参
照）にガイドされながら、前記浮上槽２の底部に
設けた貫通孔１８…を通つて浮上槽２上部のロー
ラー１９…部分で、水平方向に屈曲し、上甲板８
上では第３図に示す如く、回転軸２０に嵌合した
ウインチローラ２１…に巻回し、各ワイヤー１
５，１６を常時伸張状態に保持している。

また第１図に示す如く、揚水管９の下端入口２
３と流下水管１０の下端出口２４を貯水池７の底
より一定高さに保持する装置として、それぞれロ
ープ２５を接続し、このロープ２５を貯水池７の
底に設置したアンカー２６のフツク（図示せず）
を挿通して岸辺の巻取り装置（図示省略）に連結
し、常時張力を付与するようにしている。

そして揚水管９の下端入口２３には、深水層の
水を上昇させるための空気泡を揚水管９の内部に
供給する給気ノズル２７を接続し、このノズル２
７は給気管２８を介して岸辺のエアーポンプ２９
に連結している。

前記流下水管１０の下端出口２４は、周面に複
数個設けられ、これら出口２４に拡散パイプ（図
示せず）を連結して流下した水を深水層に広範囲
に拡散するように構成する場合もある。

ところで、前述の回転軸２０，２０は第３図に
示す如く、その一方の回転軸２０を可逆モータ３
０に直結し、この回転軸２０の第３図上左端に設
けた第１ベベルギヤ３１に、連動軸３２一端の第
２のベベルギヤ３３を噛合し、該連動軸３２他端
の第３ベベルギヤ３４を、他方の回転軸２０の左
端に嵌合した第４ベベルギヤ３５と噛合わせて、
平行に配列した２本の回転軸２０，２０を単一の
可逆モータ３０で同時駆動するように構成してい
る。

上述の可逆モータ３０は、第２図、第３図に示
す流速検出手段３６により、巻取り制御され、前
述のワイヤー１５，１６を常に水流に抗する張力
に牽引制御する。

上述の流速検出手段３６としては水流を検出す
るもの或いは貯水池７上の風速を検出するものを
用いる。この実施例では、ポテンシヨメータ３７
に連杆３８を介して浮ボール３９を連結した構造
のものを用い、流水の圧力により浮ボール３９を
上動させ、この上動を前述のポテンシヨメータ３
７により電気信号に変換すべく構成している。な
お、上述の連杆３８を水面方向にバネ付勢して、
チヤタリングを防止することが推奨される。

この流速検出手段３６の出力に基づいて前述の
ワイヤー１５，１６を巻取り制御する制御回路は
第５図の通りである。

すなわち、流速検出手段３６の次段に設定変更
回路４０を介して基準設定回路４１を接続し、比
較回路４２の一方の入力端子には張力検出手段４
３を、また他方の入力端子には上述の基準設定回
路４１をそれぞれ接続している。

また上述の比較回路４２の出力段にはモータ制
御回路４４を介して前述の可逆モータ３０を接続
している。

ここで、上述の設定変更回路４０は、前段の流
速検出手段３６からの流速に相当する電気信号出
力に対応してワイヤー１５，１６張力の基準設定
値を変更するための出力を発する回路である。

つまり、水流が大の時には、この流速に充分抗
し得るだけの張力に変更すべく、聴力変更信号を
出力する回路である。

また張力検出手段４３は、現時点におけるワイ
ヤー１５，１６張力を検出するための手段で、こ
の手段としては、ワイヤー１５，１６の方向転換
用のローラ１９とウインチローラ２１との間のワ
イヤー１５，１６にその上部からテンシヨンロー
ラを転接し、このテンシヨンローラを常時下方へ
バネ付勢して、ワイヤー１５，１６の張力変動に
伴うテンシヨンローラの上下動を電気信号に換量
する手段を用いる。

さらに、前述の比較回路４２は、張力検出手段
４３からの現時点におけるワイヤー１５，１６張
力と、基準設定回路４１からの張力設定値（目標
値）とを比較して、これら両者の差が差動増幅す
る回路である。

さらにまた、前述のモータ制御回路４４は、比
較回路４２からの出力により可逆モータ３０を正
逆駆動し、ワイヤー１５，１６の張力が目標値に
達した時、可逆モータ３０の回転を停止させるた
めの回路である。

上述した構成からなる貯水池用曝気装置１の作
用を説明する。

エアーポンプ２９を作動し、給気ノズル２７よ
り空気気泡を生じさせれば、空気泡が揚水管９内
を上昇する。

すると、空気泡の浮揚力と、空気泡と揚水管９
内の水との混合による軽比重による浮力が働くの
で、揚水管９内の水は上方に流動し、深水層の水
は揚水管９の上端出口４より浮上槽２内にくみ上
げられる。

この揚水管９を通過する際に深水層の水は微細
な空気泡と各所万遍なく接触して酸素が水中に効
率良く溶解する。

更に浮上槽２内においては、くみ上げられた水
の中に含まれている空気泡が大気中に放出される
とともに、その空気泡が水面でつぶれる際の水の
飛散と、水の大気との接触により水中に充分な酸
素が溶解されるというようにして二次の曝気が行
なわれる。

そして浮上槽２内にくみ上げられた水は、貯水
池７の水面より高くなると、その水位差により流
水口５より流下水管１０内に流下して下端出口２
４から再び深水層にもどされる。

このようにして揚水管９にてくみ上げられた深
水層の水は効率良い曝気が行なわれて、次第に溶
存酸素が増して上層部の水と同様に利用可能な水
に変換される。

上記貯水池用曝気装置１は水に浮かべているた
め、貯水量の変動により水位が変動すると浮上槽
２が水面の移動と共に、上下に移動する。

いま、第６図Ａに示す如く満水時において蛇腹
管９ａ，１０ａが共に伸張され、かつ所定張力で
ワイヤー１５，１６が牽引されている時点から、
同図Ｂに示す如く、貯水池７が減水傾向になる
と、その水面の低下によりワイヤー１５，１６は
弛み傾向になる。

しかし、このワイヤー１５，１６の張力は、第
５図の張力検出手段４３により常時検出されてい
て、基準設定回路４１からの設定値と、この現時
点におけるワイヤー張力とが次段の比較回路４２
により比較され、同回路４２の差動増幅出力によ
りワイヤー１５，１６張力が予め設定した目標値
になる如く巻取り制御される。

つまり、満水時から減水時になる際には、可逆
モータ３０のワイヤー１５，１６巻取り方向への
回転により、回転軸２０，２０に嵌合したウイン
チローラ２１…が回転し、ワイヤー１５，１６を
巻取つてこれらワイヤー１５，１６の張力を常に
所定値に保つ。

逆に、第６図Ｂに示す減水時から同図Ａに示す
満水時に増水する際には、比較回路４２からの出
力により、可逆モータ３０のワイヤー１５，１６
繰出し方向への回転により、前述とは逆にワイヤ
ー１５，１６をウインチローラ２１…から繰出し
て、これらワイヤー１５，１６の張力を一定に保
ち、該ワイヤー１５，１６の異常緊張を防止す
る。

このため、第６図Ａ，Ｂに示す満水時、減水時
のいずれにおいても、揚水管９と流下水管１０は
ワイヤー１５，１６により所定張力で上方に引張
られた状態となり、蛇腹管９ａ，１０ａはフラン
ジ１４…及び滑車１３を介して周囲からガイドさ
れ、直立状態を保持することになる。

このため貯水池７の水位の変動にかかわらず、
蛇腹管９ａ，１０ａは伸張、収縮しても何等屈曲
することなく、常にまつすぐな状態になる。

従つて、揚水管９、流下水管１０は屈曲するこ
とがないので、空気泡が屈曲部に溜ることもな
く、深水層の水をスムースに上昇させて、空気泡
滞留部でその圧力により管が破損することもな
い。

ところで、貯水池７の水面近くで速い水流が生
ずると、流速検出手段３６の浮ボール３９が流水
の圧力により上動し、この上動を連杆３８を介し
てポテンシヨメータ３７に伝達し、ポテンシヨメ
ータ３７は流速を電気信号として出力するので、
第５図の設定変更回路４０を介して次段の基準設
定回路４１による張力設定値を、当該流速に充分
抗し得る張力に変更する。

このため、可逆モータ３０はワイヤー１５，１
６巻取り方向へ回転し、回転軸２０，２０に嵌合
したウインチローラ２１…でワイヤー１５，１６
を変更された張力設定値に達するまで、順次巻取
つた時点で停止する。

したがつて、貯水池７に速い水流が生じても、
ワイヤー１５，１６はこの水流に対応する張力で
牽引され、これにガイドされたフランジ１４…は
水流の変動とともに滑車１３…がワイヤー１５，
１６に沿つて上下動して蛇腹管９ａ，１０ａを直
立状態に支持することになる。

この結果、揚水管８、流下水管１０は高流速時
においても何等屈曲しないので、空気泡が屈曲部
に溜ることもなく、浸水層の水をスムースに上昇
させることができ、また管の破損も生じない。

以上要するに本考案の装置では、流速検出手段
３６による可逆モータ３０の制御により、水流の
大小あるいは水位の高低にかかわらず、各管９
ａ，１０ａを屈曲することなく常時直立状態に維
持させることができ、特に高流速時における蛇腹
管９ａ，１０ａの屈曲完全に防止することができ
る効果がある。

なお、上記実施例においては、流速検出手段３
６として流水速度計型のものを用いたが、その他
の水流検出手段であつてもよく、また水流の代わ
りに貯水池７上方の風速を検出する手段であつて
もよいことは勿論である。

【図面の簡単な説明】

図面は貯水池用曝気装置を示し、第１図は全体
の側面図、第２図は要部の側面図、第３図は上面
図、第４図は第２図のＸ−Ｘ線矢視断面図、第５
図は制御回路図、第６図Ａ，Ｂは満水時と減水時
の状態を示す概略説明図である。 １……貯水池用曝気装置、２……浮上槽、４…
…流入口、５……流出口、６……フロート、７…
…貯水池、９……揚水管、９ａ……蛇腹管、１０
……流下水管、１０ａ……蛇腹管、１０ｂ……直
管、１４……フランジ、１５，１６……ワイヤ
ー、２６……アンカー、３０……可逆モータ、３
６……流速検出手段。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 大気に開放した浮上槽を貯水池の水面に保持す
   るためのフロートを設け、浮上槽には流入口と流
   出口とを設け、流入口には揚水管の上端出口を接
   続し、空気泡を揚水管の内部に供給するための給
   気ノズルを設け、浮上槽の流出口には流下水管の
   上端入口を接続し、前記揚水管と流下水管の上部
   を伸縮管にて上下方向適当間隔おきに複数のフラ
   ンジを突設し、各フランジを伸縮管に沿つて張設
   した紐状体に摺動可能に係合させ、揚水管及び流
   下水管の下端はそれぞれ貯水池の底より一定高さ
   に保持する保持手段を設け、 さらに貯水池内の水流もしくは貯水池上の風速
   を検出する流速検出手段と、この流速検出手段の
   出力に基づいて前記紐状体を巻取り制御する可逆
   モータとを設けた貯水池用曝気装置。