JPH0331405B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、富栄養、清浄及び低水温の深層水を
取水するための取水装置に係り、特に浮力を保有
した中継取水槽を備え、深層海水の鉛直方向取水
に適用される深層水取水装置に関する。

〔従来の技術〕

海の深層部（通常200ｍ以上）に存在する海水
は、有機栄養分が豊富であること、清浄であるこ
と、及び低水温であるという特徴を有しており、
このため、水産、発電及び工業等の各分野で、こ
れらの特徴を活かした利用が増えてきている。ま
た、このような深層水は海岸から比較的遠距離の
沖合で、しかも一定深さ以上に存在するものであ
る。

従来、深層水を取水するための取水装置として
は、特公昭61−24238号公報等に示すものが知ら
れている。

この種の取水装置は、フロート体により海面上
に浮かせた貯水池をトラス構造の連結手段により
バージ体に結合し、貯水池には、垂下方向に伸縮
可能としたロツドアンテナ式の取水ダクトの上端
を連結すると共に、フロート体上に設置した巻上
装置のワイヤーを取水ダクトの最下段に連結し、
ワイヤーを巻上装置で巻き取り、巻き戻すことに
より取水ダクトを伸縮して、その取水口を水深の
所望レベル位置に調整するようにしたものであ
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記のような従来の深層水取水装置では、次に
述べる問題がある。

(a) 海面上にフロート体により浮かせた取水用貯
水池に取水ダクトを垂下状態に連結し、これら
の取水機構はトラス構造の連結手段によりバー
ジ体に結合されるものであるため、連結手段が
複雑かつ重量化する。

(b) テレスコープ型取水ダクト及びこれを貯水池
に連結した状態での洋上曳航が不可能なため、
取水ダクトの敷設及び貯水池への接合は洋上現
場で行なう必要があり、しかも取水ダクトの沈
設工事には専用の建設機械が必要になると共
に、その吊下げ設備が大掛かりとなり、工事用
設備の係留作業も大掛かりになる等、作業性・
安全性にも問題がある。

(c) 比較的遠距離の沖合洋上で行なわれる取水部
の施工精度を上げるためには、潮流・海流・波
浪の影響を考慮しなければならず、これを考慮
して比較的静穏な洋上状態を選ぶと、施工可能
な時間が短くなり、施工日数が多くかかると共
に作業管理が繁雑になる。

(d) バージ体と取水機構部及び取水機構部の貯水
池と取水ダクトとは一体化されているため、台
風等の荒天時にバージ体を避難させることがで
きず、そのため、バージ体及び貯水池等に構造
物強度の大きいものが必要となりシステムが大
型化する。

(e) バージ体に母港等での修理が必要となつた場
合、取水部側をバージ体から切り捨てるか、取
水部を保持する仮サポートシステムを取水部に
組む必要があつた。

〔発明の目的〕

本発明は上記のような問題点を解決するために
なされたもので、深層水取水部を組立状態で洋上
現場に曳航可能にし、かつ、洋上現場での取水部
の沈設作業を特別な沈設設備を要することなく簡
便にかつ安全になし得るようにすると共に、取水
部とバージ体等との結合、分離を簡便化した深層
水の取水装置を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明に係る深層水取水装置は、深層水取水機
構と、係留ブイと、深層水処理システムとを有
し、上記深層水取水機構が、密閉構造の中継取水
層と、この中継取水槽に一体に設けられた浮力付
与用のフロート部と、上記中継取水槽の下端に結
合され該中継取水槽内に深層水を導入する長尺の
取水パイプと、上記中継取水槽の上端側に接続さ
れ深水槽を上記深層水処理システムへ供給する取
水用のフレキシブルホースと、上記中継取水槽に
連結され該中継取水槽及び取水パイプからの排出
エアーを該取水パイプの沈降につれコントロール
するエアー調整手段とを備え、上記深層水取水機
構が、上記係留ブイに吊下げ部材を介して連結さ
れ上記中継取水槽を上部側にして該中継取水槽を
含む上記取水パイプを水中に吊下げ保持されるよ
うにしたものである。

〔発明の作用〕

本発明においては、沈設現場に曳航された深層
水取水機構を沈設する場合、これを吊下げ部材に
より係留ブイに連結した後、中継取水槽及び取水
パイプ内のエアーをエアー調整手段を通して順次
排出すると同時に取水パイプの先端から水を流入
することで取水パイプの先端側から水中に沈降さ
せる。従つて、深層水取水機構の沈設作業が簡便
になり、深層水処理システムを搭載したシステム
浮体と深層水取水機構との切離しも容易になる。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を図面について説明す
る。

第１図において、１は海水中に垂直に沈設して
深層水を取水するための取水機構で、この取水機
構１は、第２図に示す如く、直径が４ｍ、長さが
16ｍ程度の筒体から成る密閉型の中継取水槽（取
水バツフア部）２と、中継取水槽２の上部に一体
に形成したフロート部３と、中継取水槽２の下端
漏斗部２ａに内部と連通するよう結合され垂直に
吊下される取水パイプ（直径が60cm、長さが250
ｍ程度のもの）４とを有し、中継取水槽２の上部
側壁には複数個の取水ホース接続口５，５が設け
られている。各ホース接続口５，５には取水用の
フレキシブルホース６，６が接続されており、さ
らにホース接続口５，５は中継取水槽２の軸方向
に平行にかつ下方に向けて延長された導水管７，
７を介して中継取水槽２内に連通されている。ま
た、中継取水槽２の上部側壁には、中継取水槽２
及び取水パイプ４内にエアーを充填したり、排出
したりするためのエアーノズル８が設けられてお
り、このノズル８にはエアーホース９が接続され
ている。

第１図において、１０は上記取水機構１を海水
中に垂直にかつ埋没状態に保持するためのドラム
状の係留ブイで、この係留ブイ１０は係留索１１
によつて設定海域に係留できるようにしてある。
また、係留ブイ１０の軸心に形成した貫通穴１０
ａを通して垂下される取水部吊下げチエーン１２
の下端には、フロート部３の上端に設けたフツク
１３（第２図参照）が係合され、これにより取水
機構１全体を水中に吊下げ状態に保持するように
なつている。

また、第１図において、１４は深層水処理シス
テムを搭載するバージ、船等の洋上サブシステム
浮体で、このサブシステム浮体１４は、その前側
部に係留ブイ１０の外周形状より大きい径の半円
状の係合部１５を有し、この係合部１５は古タイ
ヤ等のクツシヨン体１６を介して径留ブイ１０の
外周に係合されるようになつていると共に、係留
ブイ１０とサブシステム浮体１４とをワイヤーロ
ープ１７により互いに連結し、これによりサブシ
ステム浮体１４を係留ブイ１０に係留させるよう
になつている。

上記サブシステム浮体１４上には、デイーゼル
エンジン１８により駆動される取水ポンプ１９が
設置されており、取水ポンプ１９の吸込み側に接
続した採水用メインパイプ２０には、深層水用の
採水管２１及び表層水用の採水管２２が接続さ
れ、深層水用採水管２１には複数の流量調整弁２
３，２３，…を介して取水用フレキシブルホース
６，６を連結するための連結管２４が接続されて
いると共に、該連結管２４の両端には、取水機構
１に接続したフレキシブルホース６，６がそれぞ
れに接続されている。また、上記表層水用採水管
２２に複数の取水口２５，２５，…が各別の流量
調整弁２６，２６，…を介して接続されている。

上記取水ポンプ１９の吐出側には送水パイプ２
７が接続され、さらに送水パイプ２７には、浮体
１４上に設置した散水管２８が接続されている。

なお、取水機構１の中継取水槽２のエアーノズ
ル８に接続したエアーホース９は、サブシステム
浮体１４上に設置されるエアー制御部及びエアー
供給源（いずれも図示せず）に接続されるもので
ある。

次に、上記のように構成された本実施例の動作
について説明する。

まず、取水機構１を希望する海域に沈設する場
合について述べる。

工場において、中継取水槽２及びフロート部
３、取水用ホース接続口５、導水管７、エアーノ
ズル８を一体に組み立てた取水機構１、及び所望
長さに製作した取水パイプ４等を河川、岸壁際、
港湾等の静穏水地に搬送し、陸上等の足場の安定
した場所で、中継取水槽２のホース接続口５に取
水用のフレキシブルホース６を、エアーノズル８
にエアーホース９をそれぞれ接続すると共に、所
望長さに成形された取水パイプ４を数本中継取水
槽２の漏斗部２ａに順次接続した後、クレーンに
より静穏水面上に下ろす。この時、フレキシブル
ホース６及びエアーホース９の非接続端の開口を
蓋部材により仮閉塞し、海水の流入を防止する。

その後、所望長さに成形された取水パイプ４を
後続端に順次接続しながら静穏水面上へ引き出し
てゆく。必要の場合は第３図に示すように一線状
に結合された取水パイプ４に所望の間隔で工事用
補助フロート２９を取り付け、取水パイプ４自体
が水面上に浮くようにする。

なお、沈降し易いエアーホース９に対しても、
必要に応じてフロート２９を取り付ける。また、
水面上に浮かされた取水パイプ４内に海水が流入
するのを防止するため、第４図に示す如く、取水
パイプ４の終端側取水口に、所定の水深に達する
とその水圧により破壊されるラプチヤ・デイスク
３０を取り付けておく。

上記のように気み立てた取水機構１を第３図に
示すように水面上に浮かせて、フロート部３に連
結した吊下げチエーン１２をタグボート３１に連
結して沈設海域へ曳航し、沈設海域に設置してあ
る係留ブイ１０に吊下げチエーン１２を、第１図
に示す如く中心貫通穴１０ａ内に下端側から挿通
して連結する。次いで、タグボート３１により曳
航されて来たサブシステム浮体１４の係合部１５
をクツシヨン体１６を介して係留ブイ１０の外周
に係合させ、ワイヤーロープ１７により両者を接
続する。その後、取水用フレキシブルホース６，
６の自由端部を水中からサブシステム浮体１４上
に引き上げ、その閉塞用蓋材を除去した後、取水
用の連結管２４にそれぞれ接続する。さらに、エ
アーホース９をサブシステム浮体１４上にエアー
制御部に接続する。

上記フレキシブルホース６及びエアーホース９
の接続が完了したならば、取水パイプ４に取り付
けてあるフロート２９を取水パイプ４の先端側か
ら順に取り外す。すると、取水パイプ４は自重に
より先端側から順次沈降し始める。そして、取水
パイプ４の先端側が所定の水深に達すると、ラプ
チヤ・デイスク３０が破壊され、海水が取水パイ
プ４内に流入していく。取水パイプ４が海面上に
浮くに充分な浮力を有している場合は、海面でラ
プチヤーデイスク３０を物理的に破壊し海水を浸
入せしめる。この時、取水パイプ４と連通する中
継取水槽２内のエアーはエアーノズル８、エアー
ホース９及びエアー制御部（図示せず）を通して
大気へ流出されるが、この流出エアー量を調節す
ることにより、取水パイプ４の沈降速度をコント
ロールできる。

中継取水槽２内のエアーが全部排出されると、
この中継取水槽２及び取水パイプ４内が海水によ
つて充満し、取水パイプ４及び中継取水槽２は吊
下げチエーン１２により係留ブイ１０に鉛直状態
に吊り下げられることになる。

次に、深層水を汲み上げる場合について述べ
る。

この場合、デイーゼルエンジン１８を起動して
取水ポンプ１９を回転し、表層水用の流量調整弁
２６を開くと、表層水は、取水口２５→流量調整
弁２６→採水管２２→メインパイプ２０→ポンプ
１９→送水パイプ２７を通して散水管２８から海
上表面に散布される。

一方、深層水用の流量調整弁２３を開くと、海
底側の深層海水は、取水パイプ４→中継取水層２
→導水管７→ホース接続口５→フレキシブルホー
ス６→連結管２４→流量調整弁２３→採水管２１
→メインパイプ２０を通してポンプ１９により吸
引され、表層水と混合されて散水管２８から海上
表面へ散布される。

これにより、低温で有機栄養分の豊富な深層水
を表層水と混合することで、散布される海水の温
度を魚の養殖等に適した水温にすると共に、有機
成分の豊富な深層水を散布することで魚の養殖又
は魚の呼び寄せなどを行なう。

また、台風の発生等によりサブシステム浮体１
４を緊急避難させたり、あるいはサブシステム浮
体１４及びこれに設置された処理システム等の修
理をドツクで行なうような場合は、フレキシブル
ホース６及びエアーホース９をサブシステム浮体
１４側から切り離し、かつワイヤーロープ１７を
解けば良く、サブシステム浮体１４を係留ブイ１
０から簡便に切り離すことができ、ドツク等へ容
易に曳航し得る。

従つて、上記のような本実施例にあつては、取
水機構１を港湾等の静穏水地で組み立てた状態で
沈設海域へ曳航することができ、しかも取水機構
１の沈設に際しては、密閉型中継取水層２及び取
水パイプ４内のエアーを排出しながら海水を順次
流入して沈降させる機構になつているため、洋上
現場での沈設作業が簡便となり、安全であると共
に、従来のような取水部専用の建設機構が不要と
なる。

また、係留ブイ１０と取水機構１とを繋ぐ吊下
げチエーン１２の長さを変えることにより、取水
深度を容易に調整することができる。さらにま
た、取水機構１は係留ブイ１０からチエーン１２
により吊下げ保持されるものであるから、取水機
構１が波浪の影響を軽減できる水深５ｍ〜10ｍ以
上に設置されるように設計すれば、取水機構を堅
固耐波構造にする必要がなく、経済的である。ま
た、万一、係留ブイ１０との吊下げチエーン１２
が切れても、中継取水槽２の上部にフロート部３
が設けられているため、取水機構１は海底上に直
立あるいは傾斜した状態に維持でき、大水深の設
置場所でも取水機構１の回収・引上げが容易にな
る。

次に、本発明の他の実施例について説明する。

第５図は本発明に係る取水機構１の第２の実施
例を示す。第５図においては、フロート部３を付
けた中継取水槽２に接続される取水パイプ４の中
間部分に１個（又は複数個）の中間フロート３２
を取り付け、これにより取水機構１の曳航時ある
いは取水運転時の浮力を調整可能にする。

第６図は本発明に係る取水機構１の第３の実施
例を示す。第２図に示す実施例の異なる点は、フ
ロート部３を容積の大きい筒体より構成し、この
フロート部３の上部に、これより容積の小さい中
継取水槽２を形成すると共に、中継取水槽２にフ
ロート部３内の軸線を貫通して差し込まれる取水
パイプ４の上端を連通し、さらに中継取水槽２の
上面に設けた導水管７に連通するホース接続口５
に取水用のフレキシブルホース６を接続したもの
である。

この実施例にあつては、フロート部３の容積を
取水槽部より大きくすることにより、取水機構１
の浮力が増大し、係留ブイ１０にかかる荷重を軽
減できる効果がある。係留ブイ１０にかかる荷重
を軽減させるために第５図に示すような中間フロ
ート３２を併用することもできる。

第７図は、取水機構１を係留ブイ１０の係留索
に兼用した場合の例を示すものである。

即ち、第７図に示す如く、係留ブイ１０に吊下
げチエーン１２により連結した取水機構１の取水
パイプ４の下端にチエーン３３を介してアンカー
３４を連結し、アンカー３４を海底３５に打ち込
むことにより、係留ブイ１０の係留索として機能
させる。そして、取水パイプ４の中間部に複数個
の中間フロート３６を設けることにより係留ブイ
１０にかかる荷重を軽減することができる。

但し、この場合、風、波、潮流、海流等がサブ
システム浮体、取水部、係留ブイ等に及ぼす影響
を考慮して、所要強度に設計する必要がある。

なお、上記実施例では、取水機構１が水面上に
浮かせた状態で沈設海域へ曳航する場合について
説明したが、取水パイプ４が非常に長い場合、あ
るいは波浪が大きく取水パイプの強度に心配が生
じる場合は、フロート部３及び補助フロート２９
の浮力を調整し、これにより取水機構１全体が海
面下に埋没された宙層状態で曳航する。このよう
にすれば、取水パイプ４の曲げモーメントに関す
る強度面での負担を軽減できる。

また、第８図に示すように、取水パイプ４の適
所にフレキシブルパイプ３７を入れることによつ
て、長尺の取水パイプを複数の短尺パイプと考え
ることができ、曲げモーメントに関する強度面の
負担をさらに軽減できる。

さらに、第９図に示すように、取水パイプ４の
強度を増すために、取水パイプ４の周囲に、その
軸方向に延長させた複数個の適宜横断面形状のリ
ブ３８を補強材として設けることもできる。ま
た、上記実施例では、本発明に係る海水取水装置
を洋上の漁業用プラントに適用した場合について
述べたが、これに限らず、発電、工業プラント及
びウラニウム等の海中の貴金属成分の回収等にも
適用できることは勿論である。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、深層水取水機構
と、係留ブイと、深層水処理システムとを有し、
上記深層水取水機構が、密閉構造の中継取水槽
と、この中継取水槽に一体に設けられた浮力付与
用のフロート部と、上記中継取水槽の下端に結合
され該中継取水槽内に深層水を導入する長尺の取
水パイプと、上記中継取水槽の上端側に接続され
深層水を上記深層水処理システムへ供給する取水
用のフレキシブルホースと、上記中継取水槽に連
結され該中継取水槽及び取水パイプからの排出エ
アーを該取水パイプの沈降につれコントロールす
るエアー調整手段とを備え、上記深層水取水機構
が、上記係留ブイに吊下げ部材を介して連結され
上記中継取水層を上部側にして該中継取水槽を含
む上記取水パイプを水中に吊下げ保持されるよう
にしたものであるから、深層水取水機構を港湾、
岸壁際等の静穏水場所での組立てが可能で、しか
も組立て状態のまま沈設海域へ曳航し沈設するこ
とができる。従つて、洋上現場での組立て接続作
業が不要となり、沈設作業が単純化されると共
に、荒天等による沈設作業が左右される度合が減
少し、沈設作業工程管理も容易になる。

また、深層水取水機構の沈設時は、工事用補助
フロートを取水パイプから取り外した後、中継取
水槽からエアーを排出することによつて取水パイ
プの先端側から沈降させるので、緩やかな沈設が
実現でき、その作業も安全で、かつ簡便になる。

さらにまた、深層化取水機構はチエーン等の吊
下げ部材により係留ブイに吊下げ保持されるもの
であるから、吊下げ部材の長さを変えることによ
り、取水深度を容易に調整できる。

また、深層水取水機構、係留ブイ及び深層水処
理システムを搭載したシステム浮体は互いに分離
独立させ得るため、荒天時に重要なシステム浮体
を避難させたり、修理のためにドツクに持ち込む
ことが容易になる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る深層水取水装置の一例を
示す全体の概略構成図、第２図は第１図における
深層水取水機構部の側面図、第３図は取水機構の
曳航状態を示す説明図、第４図は曳航時における
取水パイプの先端閉塞例を示す断面図、第５図、
第６図及び第７図はそれぞれ本発明における取水
機構の他の実施例を示す側面図、第８図は取水パ
イプの補強の断面図、第９図は本発明の取水機構
を係留ブイの係留索に兼用した場合の例を示す説
明図である。 １……取水機構、２……中継取水槽、３……フ
ロート部、４……取水パイプ、５……ホース接続
口、４……取水用フレキシブルホース、８……エ
アーノズル、９……エアーホース、１０……係留
ブイ、１１……係留索、１２……吊下げチエー
ン、１４……サブシステム浮体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 深層水取水機構と、係留ブイと、深層水処理
   システムとを有し、 上記深層水取水機構が、密閉構造の中継取水槽
   と、この中継取水槽に一体に設けられた浮力付与
   用のフロート部と、上記中継取水槽の下端に結合
   され該中継取水槽内に深層水を導入する長尺の取
   水パイプと、上記中継取水槽の上端側に接続され
   深層水を上記深層水処理システムへ供給する取水
   用のフレキシブルホースと、上記中継取水槽に連
   結され該中継取水槽及び取水パイプからの排出エ
   アーを該取水パイプの沈降につれコントロールす
   るエアー調整手段とを備え、 上記深層水取水機構が、上記係留ブイに吊下げ
   部材を介して連結され上記中継取水槽を上部側に
   して該中継取水槽を含む上記取水パイプを水中に
   吊下げ保持されるようにした ことを特徴とする深層水取水装置。