JPH0672594B2 - 海水等の汲上装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、波力エネルギーを利用して水底域の水もしく
は深層水等を水面側に汲上げるための海水等の汲上装置
に関するものである。

［従来の技術］ 一般に、魚介類や改装の養殖、海洋牧場、バイオマス、
バイオテクノロジー等において、海洋などの底層部にあ
る深層水を表層水と混合させることにより、海洋の生態
系の活性化がなされ、水産資源の増量などを達成するこ
とが知られている。

そのため、従来では電気モータや内燃機関の等の駆動源
を用いてポンプを駆動させて海洋等の底層部にある深層
水を強制的に水面付近に汲上げる水汲上装置が提案され
ている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上述した水汲上装置においては、電気モ
ータや内燃機関等の駆動源を用いていたため、これが海
水や潮風等による腐蝕によって、故障してしまうことが
多く、メンテナンスが大変であった。しかも、これら駆
動源はバッテリー等の電源や、化石燃料等が必要である
ため、運転コストが高くなってしまい、経済的にも劣っ
ていた。

そこで、本発明は上述した課題を有効に解決するために
案出されたものであり、その目的は電気モータや内燃機
関等の駆動源を必要としない新規な海水等の汲上装置を
提供するものである。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決するために本発明は、海面等に浮上し、
波に追従して昇降移動自在な浮体に、上端開口部が海面
より上方に位置し、下端開口部が底層部に位置されるべ
く延出された汲上管を設け、該汲上管内に、波の昇降に
追従して上記汲上管が降下したときに開放し、上昇した
ときに閉じる汲上用逆止弁を備えた海水等の汲上装置に
おいて、上記汲上管の上端開口部付近に、これより半径
方向に延びる排水管を接続すると共に、該排水管の排出
口を、上記浮体が上昇したときに汲上げられた海水を海
面上に散水させるように海面もしくは海面よりやや上方
に位置させ、かつ、該排水管端部の排出口付近に、上記
浮体が降下したときに排水管内へ海水が逆流するのを防
止する排水用逆止弁を設けたものである。

［作用］ 本発明は上述したような構成であるため、波に追従して
浮体と共に汲上管が降下すると汲上用逆止弁が開放して
汲上管内の海水を汲上管上方へ流し、上昇する瞬間に、
汲上用逆止弁の上方に汲上げられた海水の水頭圧によっ
て汲上用逆止弁が閉じることになる。そして、波の上昇
に伴って汲上管がさらに上昇すると、汲上管の上端開口
部付近に設けられた排水管の排出口が海面上に露出する
と共に、汲上管上方へ汲上げられた海水が水頭圧によっ
て排水管側へ流れ、その排出口から海面上に流れること
になる。この時、排水管端部の排出口が海面上に露出す
ることになるため、排出口から排水される汲上水は海面
上に散水されつつ、空気に晒されることになる。また、
排水管端部の排出口付近には、排水用逆止弁を設けるこ
とにより、海面側の海水が排出口から配水管内に逆流し
たり、排水管内で海水が往復流することがなくなって汲
上げられた海水の流れ方向は常に一定であり、排水は良
好に行われる。

その後、同様な動作を繰り返すことによって、汲上管の
下端開口部から流入した底層部の水が順次海面側に汲上
げられることになる。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を添付図面に基づいて詳述す
る。

第１図は本発明の海水等の汲上装置の一実施例を示す縦
断面図、第４図はそのＸ−Ｘ矢視図である。

図示するように、この海水等の汲上装置は海面上に浮か
び、波に追従して昇降移動する浮体１の略中央部に、こ
れを貫通するように略鉛直の状態に汲上管２が取り付け
られており、その下端開口部2bが海底側に臨んで延出さ
れている。また、汲上管２の上部開口部2a付近には仕切
板４が形成されており、この仕切板４より上部にはメイ
ンタンク３が浮体１と一体的に接続されている。また、
この仕切板４の略中央部には海水が流通するための流通
穴5aが形成されており、この流通穴5aには汲上用逆止弁
５が取り付けられている。この汲上用逆止弁５は、仕切
板４の一端にジスクをヒンジ結合したものであり、仕切
板４より下部にある海水をその上方向にのみ通過させる
ようになっている。尚、このジスクには浮体17等が設け
られており、海水の流入に敏感に応答するようになって
いる。すなわち、一般的に本装置は非常に大規模なもの
となるために、汲上用逆止弁５自体も大きくなり、重量
も増してくる。それに引き替え、汲上管２もしくはメイ
ンタンク３の底部における水圧の変化は極めて小さいた
めに、汲上用逆止弁５の開閉は困難なものとなる。従っ
て、この汲上用逆止弁５のジスクに浮体17を設けること
によって、ジスクの自重と浮力を相殺させるようにした
ものである。

また、メインタンク３の両側壁には排水管９が、これよ
り水平方向に接続されており、メインタンク３内の海水
を浮体１の半径方向に流すようになっている。また、こ
の排水管９の端部の排出口9a付近には、それぞれ排水用
逆止弁10が設けられており、排水管９内の海水を排出口
9a側に流すと共に、海面側の海水がメインタンク３側に
逆流しないように防止している。

また、メインタンク３の外側にはこれを囲繞するように
サブタンク40が形成されており、その底部に形成された
孔40aと汲上管２の側壁に開口された孔2cとが水路11で
結ばれている。また、上記メインタンク３と同様に、こ
のサブタンク40の側壁にも排水管13が、これより略水平
方向に接続されており、サブタンク40内の海水を海面側
にそれぞれ排水するようになっている。また、この水路
11の上部には汲上用逆止弁５と同様な逆止弁12が設けら
れており、仕切板４より下部にある海水をサブタンク40
側にのみ通過させるようになっていると同時に、排水管
13には排水管９に設けられた排水用逆止弁10と同様な排
水用逆止弁14が設けられている。尚、水路11の他の水路
11aには、陸上から延出された海底ケーブル（図示せ
ず）によって接続されて駆動するポンプ15が設けられて
おり、凪の状態の時に必要に応じて汲上管２内の海水を
強制的に汲上げることもできるようになっている。ま
た、この浮体１にはチェーン16などの係留手段が備えら
れており、浮体１が流されないように、所定の位置に係
留することができるようになっている。

また、汲上管２内の水面下に設けられた汲上用逆止弁５
及び12には第３図に示すように、強制開閉装置として、
ピストン６、シリンダー７、ピストンロッド８等も設け
てあり、シリンダー７内に圧力をかけることにより、弁
５及び12の開閉、ロック等の操作が必要に応じて自由に
行えるようになっている。

この強制開閉装置は汲上用逆支弁５を例に説明すると、
先ず汲上用逆止弁５のジスクに浮体17（浮力室）が設け
られ、この上部にラグ18、リンク19、ピストンロッド
８、ピストン６等が図のように接続されている。また、
シリンダー７は下向きとし、サポート20等でしっかりと
浮体１または各タンク３、40の上部にある骨材等に固着
されており、このシリンダー７には図のような配管がな
され、作動媒体には水、空気、油等が用いられている。

次に本実施例の基本的作用を説明する。

第２図Ａは本発明装置が波の谷部にきた時の状態を示す
概略図、第２図Ｂは反対に本発明装置が波の山部にきた
時の状態を示す概略図である。第２図Ａ、Ｂの図を見る
と明らかなように、浮体１の外部と、汲上管２及びメイ
ンタンク３内の水では前者は波により水粒子の運動が大
であり、後者は小であることを意味する。

以上において、先ず第２図Ａに示すように、波が下降し
て本装置が波の谷部になり、水平海面より下方に移動す
ると、メインタンク３内が負圧状態となって汲上用逆止
弁５が開き、メインタンク３の下部の海水が汲上用逆止
弁５を通過して汲上管２内を上方に移動し、メインタン
ク３内に汲上げられる。そして、本装置が波の谷部の最
下部に達すると、メインタンク３内と、その下部の汲上
管２内の水圧が同じになって汲上管２内の海水の流れが
停止する。

次に、波が徐々に隆起して本装置が上昇しだすと、メイ
ンタンク３内の水圧が、その下部の汲上管２内圧より高
くなって汲上用逆止弁５の蓋が閉じ、メインタンク３内
の海水がそのまま波の上昇に伴って海面側に持ち上げら
れる。そして、この水が水平海面を越えて波の最上部に
達すると、排水管９及びその排出口9aが海面上に露出し
はじめると同時に、汲上用逆止弁５上部の汲上管２内の
海水の水頭圧によって排水用逆止弁10が開き、メインタ
ンク３に汲上げられた海水が排水管９を通過してその排
出口9aから海面上に排水されることになる。また、この
時、排出口9aは海面上に露出した状態となって、この排
水は空気に晒されるように曝気されながら散水されるこ
とになる。従って、貧酸素化状態で汲み上げられた低層
水により多くの酸素を溶け込ますことができ、効果的に
海水の活性化が達成される。そして、再び波の動きによ
って本装置が下降すると、タンク内が負圧状態となる
が、排出管９の端部の排水口付近に設けられた排水用逆
止弁10が閉じることによって、水面側の海水がメインタ
ンク３内に逆流することはない。しかも、この排水用逆
止弁10は排水管９の排水口9a付近に設けられているた
め、排水管９内で、海水が往復流して排水用逆止弁10の
開閉動に悪影響を与えることもない。

そして、以後同様な上下動を繰り返すことによって、海
底側の海水が海面上に曝気されながら良好に汲上げら
れ、表層水と混合されることになる。

次に、第１図に示すように、サブタンク40を用いて海水
を汲上げる場合も、動作は前述と同様である。但し、波
動は不規則なものであるから、本発明は波浪条件等に合
わせて、メインタンク３、サブタンク40等の複数のタン
クを使い分け、海水の汲上量を調整することができる。

次に弁開閉装置の動作を説明する。第３図に示すよう
に、先ず、弁21、22を開けるとシリンダー７中のピスト
ン６はニュートラル状態となり、汲上用逆止弁５は海水
の流入に対し、敏感に応答できる。次に、ポンプ25を駆
動させて弁22,24を閉じ弁23を開くと、ピストン６は上
方向に進み弁21と23を閉じ弁24と弁22を開くなどして切
り換え操作によりピストン６を下落させ、汲上用逆止弁
５をロックすることによりタンクの数が調節される。従
ってこの弁開閉装置を使用することによって海水の汲上
げ量を任意にコントロールすることもできる。

このように、本発明装置は波の上下動のエネルギーを利
用して海水を汲上げることができるため、電力や燃料が
不要となり、メンテナンスやコストの低減が達成され
る。尚、上記実施例では本発明装置を海面上に設けた例
で示したが、本発明装置は波が発生する場所であれば、
海に限らず湖沼等でも使用することができることは勿論
である。

［発明の効果］ 以上、詳述したように本発明装置によれば波の上下動の
エネルギを利用して海水を汲上げることができるため、
電力や燃料が不要となり、メンテナンスやコストの低減
が達成されると共に、汲上げられた低層部の海水は曝気
されながら表層水に混合されるため、多くの酸素を混入
させることも可能となり、海水の活性化が達成される。
従って、水産資源や将来の海洋開発産業、バイオテクノ
ロジーや環境汚染問題などに対する海水浄化を急激に加
速することができ、人類に与える貢献度は極めて大きい
といった優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の海水等の汲上装置の一実施例を示す縦
断面図、第２図Ａは本発明装置が波の谷部にある状態を
示す概略説明図、第２図Ｂは本発明装置が波の山部にあ
る状態を示す概略説明図、第３図は強制的弁開閉装置を
示す説明図、第４図は第１図におけるＸ−Ｘ矢視図であ
る。 図中１は浮体、2aは上部開口部、2bは下部開口部、２は
汲上管、５は汲上用逆止弁、９は排水管、9aは排出口、
10は排水用逆止弁である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】海面等に浮上し、波に追従して昇降移動自
   在な浮体に、上端開口部が海面より上方に位置し、下端
   開口部が底層部に位置されるべく延出された汲上管を設
   け、該汲上管内に、波の昇降に追従して上記汲上管が降
   下したときに開放し、上昇したときに閉じる汲上用逆止
   弁を備えた海水等の汲上装置において、上記汲上管の上
   端開口部付近に、これより半径方向に延びる排水管を接
   続すると共に、該排水管の排出口を、上記浮体が上昇し
   たときに汲上げられた海水を海面上に散水させるように
   海面もしくは海面よりやや上方に位置させ、かつ、該排
   水管端部の排出口付近に、上記浮体が降下したときに排
   水管内へ海水が逆流するのを防止する排水用逆止弁を設
   けたことを特徴とする海水等の汲上装置。