JP2000027748A - 海洋深層水の汲上・拡散装置 - Google Patents
海洋深層水の汲上・拡散装置Info
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E60/16—Mechanical energy storage, e.g. flywheels or pressurised fluids
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- Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 豊富な栄養源を有する海洋深層水を汲み上げ
て表装水と混ぜて有光層に拡散することで、植物プラン
クトンを増殖させて光合成を起こし、地球上の二酸化炭
素を固定するとともに、魚類を増殖して新しい漁場を創
成する。 【解決手段】 水深３００〜６００ｍ以深の海底に沈め
られたシンカーに係留される湧昇パイプと、湧昇パイプ
の上端に接続され、主体が水深１００ｍ以浅の有光層の
水面下に浮かべられ、湧昇パイプを通して上記水深の深
層水を汲み上げるとともに、吸込口から表層水を吸い込
み、両者を混合して吐出口から有光層に密度流として吐
出する水中浮体とからなることを特徴とする海洋深層水
の汲上・拡散装置。
て表装水と混ぜて有光層に拡散することで、植物プラン
クトンを増殖させて光合成を起こし、地球上の二酸化炭
素を固定するとともに、魚類を増殖して新しい漁場を創
成する。 【解決手段】 水深３００〜６００ｍ以深の海底に沈め
られたシンカーに係留される湧昇パイプと、湧昇パイプ
の上端に接続され、主体が水深１００ｍ以浅の有光層の
水面下に浮かべられ、湧昇パイプを通して上記水深の深
層水を汲み上げるとともに、吸込口から表層水を吸い込
み、両者を混合して吐出口から有光層に密度流として吐
出する水中浮体とからなることを特徴とする海洋深層水
の汲上・拡散装置。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、水深３００〜６０
０ｍ以深の深層水を汲み上げ、これを表層水と混合して
水深１００ｍ以浅の有光層に密度流として拡散させる海
洋深層水の汲上・拡散装置に関するものである。
０ｍ以深の深層水を汲み上げ、これを表層水と混合して
水深１００ｍ以浅の有光層に密度流として拡散させる海
洋深層水の汲上・拡散装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】海洋における上記の深さの深層水は、低
温性、富栄養性、清浄性と３つの大きな特徴を持ってい
る。そして、この深層水は、地球上の海水の９０％以上
を占めており、２１世紀に残された巨大な未利用資源と
云われている。このような深層水を有光層まで汲み上げ
て拡散すれば、窒素、リン等の栄養源を基として植物プ
ランクトンが増殖して光合成が起こり、その結果、地球
上のＣＯ2 は固定されるとともに、植物プランクトンを
起点とする食物連鎖によって魚類が増殖し、好漁場が創
成できる。
温性、富栄養性、清浄性と３つの大きな特徴を持ってい
る。そして、この深層水は、地球上の海水の９０％以上
を占めており、２１世紀に残された巨大な未利用資源と
云われている。このような深層水を有光層まで汲み上げ
て拡散すれば、窒素、リン等の栄養源を基として植物プ
ランクトンが増殖して光合成が起こり、その結果、地球
上のＣＯ2 は固定されるとともに、植物プランクトンを
起点とする食物連鎖によって魚類が増殖し、好漁場が創
成できる。
【０００３】このため、従来からも、深層水を表層まで
湧昇させる方法が幾つか提唱されている。その一は、温
水を深層に注入して深層水の温度を上げ、湧昇によって
表層まで上昇させる方法であり、その二は、ポンプで深
層水を汲み上げ、表層水と混合して海面上に散布する方
法である。この他、海底に壁を構築し、潮流を利用して
深層水を表層まで湧昇させる方法も提唱されている。
湧昇させる方法が幾つか提唱されている。その一は、温
水を深層に注入して深層水の温度を上げ、湧昇によって
表層まで上昇させる方法であり、その二は、ポンプで深
層水を汲み上げ、表層水と混合して海面上に散布する方
法である。この他、海底に壁を構築し、潮流を利用して
深層水を表層まで湧昇させる方法も提唱されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、その一の方法
による場合、温水を深層に注入するには、大きなエネル
ギーを必要とするし、確実性にも疑問がある。又、その
二の方法による場合、深層水を単に海面上に散布しただ
けでは、深層水はそのまま海底に沈下して十分な効果が
期待できない。更に、海底に壁を構築する方法は、実現
性に問題がある。
による場合、温水を深層に注入するには、大きなエネル
ギーを必要とするし、確実性にも疑問がある。又、その
二の方法による場合、深層水を単に海面上に散布しただ
けでは、深層水はそのまま海底に沈下して十分な効果が
期待できない。更に、海底に壁を構築する方法は、実現
性に問題がある。
【０００５】一方、ＷＯ９８／０２３８５号公報には、
水上浮体に底層まで届く吸込みパイプを吊り下げ、水上
浮体に収容された原動機で吸込みパイプの途中に設けら
れたインペラを駆動して吸込みパイプ下端から底層水を
汲み上げ、これを表層水と混ぜて密度流として放出する
発明が示されている。
水上浮体に底層まで届く吸込みパイプを吊り下げ、水上
浮体に収容された原動機で吸込みパイプの途中に設けら
れたインペラを駆動して吸込みパイプ下端から底層水を
汲み上げ、これを表層水と混ぜて密度流として放出する
発明が示されている。
【０００６】しかし、この発明のものは、せいぜいが水
深５０ｍ程度の閉鎖性水域の底層水を汲み上げるもの
で、水深３００〜６００ｍ以深の深層水を汲み上げるこ
とまでは想定していない。又、水上浮体は海面上に浮か
び、吸込みパイプは水上浮体に吊り下げられているか
ら、風波の影響を受け易く、安定した作動といった点に
懸念がある。
深５０ｍ程度の閉鎖性水域の底層水を汲み上げるもの
で、水深３００〜６００ｍ以深の深層水を汲み上げるこ
とまでは想定していない。又、水上浮体は海面上に浮か
び、吸込みパイプは水上浮体に吊り下げられているか
ら、風波の影響を受け易く、安定した作動といった点に
懸念がある。
【０００７】本発明は、このような課題を解決するもの
であり、水深３００〜６００ｍ以深の深層水を汲み上
げ、これを表層水と混合して水深１００ｍ以浅の有光層
に密度流として放出する上で、作動が確実で、安全な海
洋深層水の汲上・拡散装置を提供するものである。
であり、水深３００〜６００ｍ以深の深層水を汲み上
げ、これを表層水と混合して水深１００ｍ以浅の有光層
に密度流として放出する上で、作動が確実で、安全な海
洋深層水の汲上・拡散装置を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】以上の課題の下、本発明
は、水深３００〜６００ｍ以深の海底に沈められたシン
カーに係留される湧昇パイプと、湧昇パイプの上端に接
続され、主体が水深１００ｍ以浅の有光層の水面下に浮
かべられ、湧昇パイプを通して上記水深の深層水を汲み
上げるとともに、吸込口から表層水を吸い込み、両者を
混合して吐出口から有光層に密度流として吐出する水中
浮体とからなることを特徴とする海洋深層水の汲上・拡
散装置を提供する。
は、水深３００〜６００ｍ以深の海底に沈められたシン
カーに係留される湧昇パイプと、湧昇パイプの上端に接
続され、主体が水深１００ｍ以浅の有光層の水面下に浮
かべられ、湧昇パイプを通して上記水深の深層水を汲み
上げるとともに、吸込口から表層水を吸い込み、両者を
混合して吐出口から有光層に密度流として吐出する水中
浮体とからなることを特徴とする海洋深層水の汲上・拡
散装置を提供する。
【０００９】以上の手段により、即ち、湧昇パイプはシ
ンカーによって海底一定深さの定位置に固定され、且
つ、水中浮体の浮力によって直立した姿勢が保たれる。
又、水中浮体は主体が水面下に在るから、風波の影響を
あまり受けない。従って、装置の姿勢は安定し、作動が
確実である。
ンカーによって海底一定深さの定位置に固定され、且
つ、水中浮体の浮力によって直立した姿勢が保たれる。
又、水中浮体は主体が水面下に在るから、風波の影響を
あまり受けない。従って、装置の姿勢は安定し、作動が
確実である。
【００１０】又、本発明は、以上の装置において、深層
水の汲上げ及び表層水の吸込み並びに両者を混合した混
合水の吐出を水中浮体の内側ケーシングに収容されるイ
ンペラを駆動して行なう手段、そして、インペラが蒸気
タービン装置で駆動されるものであり、蒸気タービン装
置が深層水と表層水の温度差エネルギーを利用するＯＴ
ＥＣ機関で駆動される手段を提供する。
水の汲上げ及び表層水の吸込み並びに両者を混合した混
合水の吐出を水中浮体の内側ケーシングに収容されるイ
ンペラを駆動して行なう手段、そして、インペラが蒸気
タービン装置で駆動されるものであり、蒸気タービン装
置が深層水と表層水の温度差エネルギーを利用するＯＴ
ＥＣ機関で駆動される手段を提供する。
【００１１】この手段により、インペラを回転させると
いった簡単な構造で目的を達成できるし、これにおい
て、インペラは水中浮体の内側ケーシングに収容される
から（湧昇パイプ等に設けるものではないから）、構造
を簡単にできる。又、インペラの駆動源としてＯＴＥＣ
機関を採用すれば、クリーンなエネルギーを現場調達で
きる。
いった簡単な構造で目的を達成できるし、これにおい
て、インペラは水中浮体の内側ケーシングに収容される
から（湧昇パイプ等に設けるものではないから）、構造
を簡単にできる。又、インペラの駆動源としてＯＴＥＣ
機関を採用すれば、クリーンなエネルギーを現場調達で
きる。
【００１２】更に、本発明は、以上の湧昇パイプがシン
カーに索条で２点係留される手段を提供する。この手段
により、湧昇パイプは定位置に固定されるとともに、イ
ンペラ回転に基づく湧昇パイプの反動トルクを吸収で
き、湧昇パイプの姿勢がより安定する。
カーに索条で２点係留される手段を提供する。この手段
により、湧昇パイプは定位置に固定されるとともに、イ
ンペラ回転に基づく湧昇パイプの反動トルクを吸収で
き、湧昇パイプの姿勢がより安定する。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図１は本発明の一例を示す深層水
の汲上・拡散装置の説明図であるが、この装置は、その
下端が水深３００〜６００ｍ以深の深層の底層まで降ろ
される湧昇パイプ１０と、湧昇パイプ１０の上端に接続
されてこれに浮力を与え、水深１００ｍ以浅の有光層
（太陽光が届く層）の水中にその主体が浮かべられる水
中浮体１２とからなる。
を参照して説明する。図１は本発明の一例を示す深層水
の汲上・拡散装置の説明図であるが、この装置は、その
下端が水深３００〜６００ｍ以深の深層の底層まで降ろ
される湧昇パイプ１０と、湧昇パイプ１０の上端に接続
されてこれに浮力を与え、水深１００ｍ以浅の有光層
（太陽光が届く層）の水中にその主体が浮かべられる水
中浮体１２とからなる。
【００１４】湧昇パイプ１０は、下端に流入口１４が形
成され、上端は開口１６して水中浮体１２に接続される
パイプ体である。流入口１４が形成される下端は、ベル
マウス形状をしており、海底に沈められたシンカー１８
に対して２条からなるチェン、ワイヤ等の索条２０で繋
がれて、所謂、２点係留されている。湧昇パイプ１０の
位置を固定するためと、後述するインペラ駆動による湧
昇パイプ１０の反動トルクを吸収するためである。尚、
湧昇パイプ１０の全長は相当に長いものになるから、何
本かを接続して構成することになる。
成され、上端は開口１６して水中浮体１２に接続される
パイプ体である。流入口１４が形成される下端は、ベル
マウス形状をしており、海底に沈められたシンカー１８
に対して２条からなるチェン、ワイヤ等の索条２０で繋
がれて、所謂、２点係留されている。湧昇パイプ１０の
位置を固定するためと、後述するインペラ駆動による湧
昇パイプ１０の反動トルクを吸収するためである。尚、
湧昇パイプ１０の全長は相当に長いものになるから、何
本かを接続して構成することになる。
【００１５】水中浮体１２は、外側ケーシング２２ａと
内側ケーシング２２ｂとからなるケーシング２２が水密
的な構造を施されて浮力を発生するものであり、この浮
力で下方に接続され、且つ、シンカー１８に係留された
湧昇パイプ１０を水中一定高さの直立姿勢に保ち、自身
は湧昇パイプ１０に引っ張られて前記した有光層に留ま
っているものである。水中浮体１２のケーシング２２の
上部（上面）には表層水を吸い込む吸込口２４が形成さ
れ、これより下方の側面には湧昇パイプ１０で汲み上げ
た深層水と吸込口２４から吸い込んだ表層水とを混合し
て吐出する吐出口２６が形成されている。
内側ケーシング２２ｂとからなるケーシング２２が水密
的な構造を施されて浮力を発生するものであり、この浮
力で下方に接続され、且つ、シンカー１８に係留された
湧昇パイプ１０を水中一定高さの直立姿勢に保ち、自身
は湧昇パイプ１０に引っ張られて前記した有光層に留ま
っているものである。水中浮体１２のケーシング２２の
上部（上面）には表層水を吸い込む吸込口２４が形成さ
れ、これより下方の側面には湧昇パイプ１０で汲み上げ
た深層水と吸込口２４から吸い込んだ表層水とを混合し
て吐出する吐出口２６が形成されている。
【００１６】水中浮体１２の内側ケーシング２２ｂの内
部には、強制駆動されるインペラ２８が吐出口２６の高
さ位置に収容されており、このインペラ２８を回転させ
ることで、湧昇パイプ１０の流入口１４から前記の深さ
の深層水を汲み上げるとともに、吸込口２４からは表層
水を吸い込み、両者を混合してその側方の吐出口２６か
ら吐出させる。この点で、このインペラ２８は、上下面
にそれぞれ上記の機能を果たすブレード２８ａ、２８ｂ
が形成されており、その形状、回転数等によって吸込量
及び汲上量が決定される。
部には、強制駆動されるインペラ２８が吐出口２６の高
さ位置に収容されており、このインペラ２８を回転させ
ることで、湧昇パイプ１０の流入口１４から前記の深さ
の深層水を汲み上げるとともに、吸込口２４からは表層
水を吸い込み、両者を混合してその側方の吐出口２６か
ら吐出させる。この点で、このインペラ２８は、上下面
にそれぞれ上記の機能を果たすブレード２８ａ、２８ｂ
が形成されており、その形状、回転数等によって吸込量
及び汲上量が決定される。
【００１７】この場合、深層水と表層水とは混合され、
両者の中間の密度にして吐出されるから、混合水の求め
られる密度によってその混合割合が決定される。一般
に、吐出される混合水の密度は、吐出箇所における海水
の密度に近いほど、スムーズに水平拡散する。従って、
深層水と表層水の混合割合に基づく密度は、吐出口２６
が位置する海水の密度とほぼ等しく設定され、この条件
を充たすよう、インペラ２８による深層水と表層水のそ
れぞれの汲上量及び吸込量が決定される。深層水と表層
水の混合割合は、流入口１４や吐出口２６の位置にもよ
るが、通常は１：１〜１：１０程度に設定される。
両者の中間の密度にして吐出されるから、混合水の求め
られる密度によってその混合割合が決定される。一般
に、吐出される混合水の密度は、吐出箇所における海水
の密度に近いほど、スムーズに水平拡散する。従って、
深層水と表層水の混合割合に基づく密度は、吐出口２６
が位置する海水の密度とほぼ等しく設定され、この条件
を充たすよう、インペラ２８による深層水と表層水のそ
れぞれの汲上量及び吸込量が決定される。深層水と表層
水の混合割合は、流入口１４や吐出口２６の位置にもよ
るが、通常は１：１〜１：１０程度に設定される。
【００１８】インペラ２８によって汲み上げられ、且
つ、吸い込まれた深層水と表層水は十分に混合され、一
様な密度になって吐出される必要がある。従って、吐出
口２６の部分には、内側ケーシング２２ｂに連続する突
出筒３０を環状に又は部分状に突出させ、この突出筒３
０の先端に吐出口２６を設けるのが好ましい。深層水と
表層水とは、この突出筒３０を流通している間に混合さ
れ、密度が均一化されるからである。尚、図示は省略す
るが、この混合を助長する攪拌翼のようなものを設ける
ことも考えられる。
つ、吸い込まれた深層水と表層水は十分に混合され、一
様な密度になって吐出される必要がある。従って、吐出
口２６の部分には、内側ケーシング２２ｂに連続する突
出筒３０を環状に又は部分状に突出させ、この突出筒３
０の先端に吐出口２６を設けるのが好ましい。深層水と
表層水とは、この突出筒３０を流通している間に混合さ
れ、密度が均一化されるからである。尚、図示は省略す
るが、この混合を助長する攪拌翼のようなものを設ける
ことも考えられる。
【００１９】本例のインペラ２８は、水中浮体１２に一
般的には水面上に出た状態で架設される蒸気タービン装
置３２によって垂直駆動軸３４を介して駆動される。こ
の場合において、蒸気タービン装置３２の原動力となる
蒸気は、深層水と表層水の温度差エネルギー（Ocean Th
ermal Enegy Conversion 以下、ＯＴＥＣと称す）を利
用して得るものが考えられる。ＯＴＥＣによるものとし
ては、ランキンサイクルやカリーナサイクルといった熱
機関があり、その原理は、作動流体が液体（水）の状態
で高熱源から熱エネルギーを受け取って気体（蒸気）に
なって仕事をし、仕事を終えた気体の持つ熱エネルギー
を低熱源へ放出するもので、既に、海洋温度差発電や地
熱発電等で実用化されている。
般的には水面上に出た状態で架設される蒸気タービン装
置３２によって垂直駆動軸３４を介して駆動される。こ
の場合において、蒸気タービン装置３２の原動力となる
蒸気は、深層水と表層水の温度差エネルギー（Ocean Th
ermal Enegy Conversion 以下、ＯＴＥＣと称す）を利
用して得るものが考えられる。ＯＴＥＣによるものとし
ては、ランキンサイクルやカリーナサイクルといった熱
機関があり、その原理は、作動流体が液体（水）の状態
で高熱源から熱エネルギーを受け取って気体（蒸気）に
なって仕事をし、仕事を終えた気体の持つ熱エネルギー
を低熱源へ放出するもので、既に、海洋温度差発電や地
熱発電等で実用化されている。
【００２０】図２は本発明で用いられるＯＴＥＣ機関３
６の説明図であるが、水中浮体１２の上部と下部にそれ
ぞれベーパライザ３８とコンデンサ４０を設けるととも
に、ベーパライザ３８と蒸気タービン装置３２間及び蒸
気タービン装置３２とコンデンサ４０間を蒸気流通パイ
プ４２で連結し、コンデンサ４０とベーパライザ３８間
を循環ポンプ４４を挿設した液体流通パイプ４６で連結
したものである。これにより、コンデンサ４０で液化さ
せた液体を循環ポンプ４４でベーパライザ３８に送り、
ここで蒸気にして蒸気タービン装置３２を駆動してコン
デンサ４０に戻すサイクルを繰り返す。
６の説明図であるが、水中浮体１２の上部と下部にそれ
ぞれベーパライザ３８とコンデンサ４０を設けるととも
に、ベーパライザ３８と蒸気タービン装置３２間及び蒸
気タービン装置３２とコンデンサ４０間を蒸気流通パイ
プ４２で連結し、コンデンサ４０とベーパライザ３８間
を循環ポンプ４４を挿設した液体流通パイプ４６で連結
したものである。これにより、コンデンサ４０で液化さ
せた液体を循環ポンプ４４でベーパライザ３８に送り、
ここで蒸気にして蒸気タービン装置３２を駆動してコン
デンサ４０に戻すサイクルを繰り返す。
【００２１】このようなＯＴＥＣ機関３６は、効率は悪
いが、本発明では、効率そのものはあまり問題にならな
い。効率の悪さは、装置の大型化等で対処すればよいこ
とであり、むしろ、クリーンで汚染を招かないエネルギ
ーを現場調達できる利点の方が大きい。但し、公害等の
問題はあるものの、継続的で安定した駆動力が得られれ
ば、化石燃料や原子力といった外部エネルギーを利用す
るものであってもよい。本発明は、要するに、上記の目
的の下、インペラ２８を確実に安定して駆動できればよ
いからである。
いが、本発明では、効率そのものはあまり問題にならな
い。効率の悪さは、装置の大型化等で対処すればよいこ
とであり、むしろ、クリーンで汚染を招かないエネルギ
ーを現場調達できる利点の方が大きい。但し、公害等の
問題はあるものの、継続的で安定した駆動力が得られれ
ば、化石燃料や原子力といった外部エネルギーを利用す
るものであってもよい。本発明は、要するに、上記の目
的の下、インペラ２８を確実に安定して駆動できればよ
いからである。
【００２２】以上のＯＴＥＣ機関３６とインペラ２８及
び垂直駆動軸３４を収容する水中浮体１２は、できるだ
け風波の影響を受けないようにするため、水面下に没し
た有光層に浮かべられる。この場合、水中浮体１２を始
めとする装置全体が水中に没しているのが理想である
が、本装置の目印のためや保守点検等のために乗り移る
便等を考慮して、風波の影響をあまり受けない範囲で、
その一部、例えば、蒸気タービン装置３２の一部が水面
上に出ていることは容認される。
び垂直駆動軸３４を収容する水中浮体１２は、できるだ
け風波の影響を受けないようにするため、水面下に没し
た有光層に浮かべられる。この場合、水中浮体１２を始
めとする装置全体が水中に没しているのが理想である
が、本装置の目印のためや保守点検等のために乗り移る
便等を考慮して、風波の影響をあまり受けない範囲で、
その一部、例えば、蒸気タービン装置３２の一部が水面
上に出ていることは容認される。
【００２３】以上により、ＯＴＥＣ機関３６（又はその
他の機関）によって上記タービン装置３２を駆動し、そ
の出力を垂直駆動軸３４を介してインペラ２８に伝える
と、インペラ２８は回転し、湧昇パイプ１０の流入口１
４から深層水を汲み上げるとともに、水中浮体１２の吸
込口２４から表層水を吸い込み、この両者を混合してそ
の吐出口２６から密度流として吐出する。
他の機関）によって上記タービン装置３２を駆動し、そ
の出力を垂直駆動軸３４を介してインペラ２８に伝える
と、インペラ２８は回転し、湧昇パイプ１０の流入口１
４から深層水を汲み上げるとともに、水中浮体１２の吸
込口２４から表層水を吸い込み、この両者を混合してそ
の吐出口２６から密度流として吐出する。
【００２４】ここで、密度流とは、図３の模式図で示す
ように、ある密度の液体を特定の密度で分布している液
体中に放出してやれば、自身よりも低い密度層と高い密
度層の間をクサビのようになって分け入り、後方からの
液体の供給がある限り、限りなく前進する特性を示すも
のをいう。この密度流の前進エネルギーは密度ポテンシ
ャルの差による重力の働きによるものであるから、エネ
ルギーコストがかからない利点を有している。従って、
この装置から吐出される密度流はどこまでも拡散して行
き、この間に太陽光を受けながら自身が有する栄養源に
よって植物プランクトンが増殖し、光合成を活発化す
る。この意味から、混合水の吐出域は有光層であること
が条件となる。植物プランクトンの増殖に基づく光合成
により、空気中のＣＯ2 は密度流中に取り込まれ、又、
植物プランクトンを餌として魚類が増殖し、新しい漁場
を創成できる。
ように、ある密度の液体を特定の密度で分布している液
体中に放出してやれば、自身よりも低い密度層と高い密
度層の間をクサビのようになって分け入り、後方からの
液体の供給がある限り、限りなく前進する特性を示すも
のをいう。この密度流の前進エネルギーは密度ポテンシ
ャルの差による重力の働きによるものであるから、エネ
ルギーコストがかからない利点を有している。従って、
この装置から吐出される密度流はどこまでも拡散して行
き、この間に太陽光を受けながら自身が有する栄養源に
よって植物プランクトンが増殖し、光合成を活発化す
る。この意味から、混合水の吐出域は有光層であること
が条件となる。植物プランクトンの増殖に基づく光合成
により、空気中のＣＯ2 は密度流中に取り込まれ、又、
植物プランクトンを餌として魚類が増殖し、新しい漁場
を創成できる。
【００２５】以下は、本発明者等が計画している海洋深
層水の汲上・拡散装置のパイロットプラントの仕様であ
る。 １）装置高さ：水面下約８００ｍ、水面上約１０ｍ ２）吸入高さ：水面下約１０ｍ及び約８００ｍ ３）吐出高さ：水面下約５０ｍ ４）パイプ径：上部約１．６ｍ、下部約１．３ｍ ５）吸引量及び上下比：上部約４０万ｍ3 ／日、下部約
２０万ｍ3 ／日約２：１ ６）吐出流量：約６０万ｍ3 ／日 ７）インペラ径：約４ｍ ８）インペラ出力×回転速度：約１００Ｋｗ×２４ｒｐ
ｍ ９）インペラ駆動方式：ＯＴＥＣランキンサイクルによ
る蒸気タービン駆動
層水の汲上・拡散装置のパイロットプラントの仕様であ
る。 １）装置高さ：水面下約８００ｍ、水面上約１０ｍ ２）吸入高さ：水面下約１０ｍ及び約８００ｍ ３）吐出高さ：水面下約５０ｍ ４）パイプ径：上部約１．６ｍ、下部約１．３ｍ ５）吸引量及び上下比：上部約４０万ｍ3 ／日、下部約
２０万ｍ3 ／日約２：１ ６）吐出流量：約６０万ｍ3 ／日 ７）インペラ径：約４ｍ ８）インペラ出力×回転速度：約１００Ｋｗ×２４ｒｐ
ｍ ９）インペラ駆動方式：ＯＴＥＣランキンサイクルによ
る蒸気タービン駆動
【００２６】以上の計画に係る海洋深層水の汲上げ・拡
散装置を基礎生産力の小さい海域に設置した場合、基礎
生産力がどの程度増加するか、又、ＣＯ2 の固定、漁場
の創成にどのような影響を及ぼすかについて検討する。
所謂、「海の砂漠」と云われている外洋の貧栄養な低緯
度成層海域では、深層水の窒素・リン等の栄養塩濃度は
表層水の２０倍程度と考えられるので、本装置で２：１
の比率で混合された表・深層混合水の栄養塩濃度は、 （２×１＋１×２０）／３＝７．３３ となり、表層水の約７倍となる。
散装置を基礎生産力の小さい海域に設置した場合、基礎
生産力がどの程度増加するか、又、ＣＯ2 の固定、漁場
の創成にどのような影響を及ぼすかについて検討する。
所謂、「海の砂漠」と云われている外洋の貧栄養な低緯
度成層海域では、深層水の窒素・リン等の栄養塩濃度は
表層水の２０倍程度と考えられるので、本装置で２：１
の比率で混合された表・深層混合水の栄養塩濃度は、 （２×１＋１×２０）／３＝７．３３ となり、表層水の約７倍となる。
【００２７】この海域の単位面積当たりの基礎生産力
は、炭素換算で約３０（ｇ・Ｃ／ｍ2 ／年）と見積もら
れているが、この混合水がうまく有光層に拡散されれ
ば、単位面積当たりの基礎生産力の増加量は、栄養塩濃
度に比例すると考えられるので、 ３０×（７−１）＝１８０（ｇ・Ｃ／ｍ2 ／年） となる。
は、炭素換算で約３０（ｇ・Ｃ／ｍ2 ／年）と見積もら
れているが、この混合水がうまく有光層に拡散されれ
ば、単位面積当たりの基礎生産力の増加量は、栄養塩濃
度に比例すると考えられるので、 ３０×（７−１）＝１８０（ｇ・Ｃ／ｍ2 ／年） となる。
【００２８】今、有光層の厚さを１００ｍとし、この厚
さの層が全て混合水に置き換わるとしたとき、本装置の
混合水吐出量は６０万×３６５＝２１，９００万（ｍ3
／年）なので、基礎生産力が増加する海域の表面積は、 ２１，９００万／１００＝２１９万（ｍ2 ／年） となる。従って、この海域全体の基礎生産力は、 １８０×２１９万×１０-6＝３９４（トン・Ｃ／年） となり、本装置による深層水の汲上げにより、１年間に
炭素換算で約４００トンの基礎生産・炭素固定が新たに
行われることになる。
さの層が全て混合水に置き換わるとしたとき、本装置の
混合水吐出量は６０万×３６５＝２１，９００万（ｍ3
／年）なので、基礎生産力が増加する海域の表面積は、 ２１，９００万／１００＝２１９万（ｍ2 ／年） となる。従って、この海域全体の基礎生産力は、 １８０×２１９万×１０-6＝３９４（トン・Ｃ／年） となり、本装置による深層水の汲上げにより、１年間に
炭素換算で約４００トンの基礎生産・炭素固定が新たに
行われることになる。
【００２９】ここで、地球規模でのＣＯ2 削減につい
て、本装置がどの程度のポテンシャルを持っているかを
考察してみる。本装置は、できるだけ大型の方が効率が
良いと考えられるが、現在、最も大きい構造物を製作で
きる大型タンカー（ＶＬＣＣ）用の造船設備を使用する
前提に立つと、直径５０ｍのインペラを持つ装置は可能
と考えられる。この大きさの装置の性能を見積もると、
混合水吐出量約９，０００万ｍ3 ／日（３３０億ｍ3 ／
年）、ＯＴＥＣ動力約１万Ｋｗ程度と予測され、従っ
て、海域表面積は３．３億ｍ2 となり、炭素固定量は約
６万（トン・Ｃ／年）となる。
て、本装置がどの程度のポテンシャルを持っているかを
考察してみる。本装置は、できるだけ大型の方が効率が
良いと考えられるが、現在、最も大きい構造物を製作で
きる大型タンカー（ＶＬＣＣ）用の造船設備を使用する
前提に立つと、直径５０ｍのインペラを持つ装置は可能
と考えられる。この大きさの装置の性能を見積もると、
混合水吐出量約９，０００万ｍ3 ／日（３３０億ｍ3 ／
年）、ＯＴＥＣ動力約１万Ｋｗ程度と予測され、従っ
て、海域表面積は３．３億ｍ2 となり、炭素固定量は約
６万（トン・Ｃ／年）となる。
【００３０】現在の地球上でのＣＯ2 の総排出量は、炭
素換算で７０億（トン・Ｃ／年）程度と見積もられてお
り、この１０％の７億（トン・Ｃ／年）の炭素固定を行
うための５０ｍインペラの装置の必要台数は、 （７×１０8 ）／（６×１０4 ）＝１．１７×１０4 となる。この結果、約１万台の本装置を南方の成層海域
で稼動させれば、海洋の基礎生産力の増加による炭素の
固定により、地球上のＣＯ2 排出の１０％が海洋へ吸収
されることになる。
素換算で７０億（トン・Ｃ／年）程度と見積もられてお
り、この１０％の７億（トン・Ｃ／年）の炭素固定を行
うための５０ｍインペラの装置の必要台数は、 （７×１０8 ）／（６×１０4 ）＝１．１７×１０4 となる。この結果、約１万台の本装置を南方の成層海域
で稼動させれば、海洋の基礎生産力の増加による炭素の
固定により、地球上のＣＯ2 排出の１０％が海洋へ吸収
されることになる。
【００３１】一方、漁場の創成に関して考えてみると、
一般に、湧昇海域においては、外洋や沿岸海域に比べて
有用魚類に至るまでの栄養段階の数が少ないことと栄養
段階移行時のエネルギー転換効率が良いことから、有用
魚類の生産効率は著しく高いと云われている。ある統計
によると、地球上の全湧昇海域における基礎生産力は１
０8 トン／年で、これに対応する魚類生産力は湿重量に
して１２×１０7 トンと見積もられている。
一般に、湧昇海域においては、外洋や沿岸海域に比べて
有用魚類に至るまでの栄養段階の数が少ないことと栄養
段階移行時のエネルギー転換効率が良いことから、有用
魚類の生産効率は著しく高いと云われている。ある統計
によると、地球上の全湧昇海域における基礎生産力は１
０8 トン／年で、これに対応する魚類生産力は湿重量に
して１２×１０7 トンと見積もられている。
【００３２】湧昇海域における基礎生産力と魚類生産力
に関する上記の比率を本装置設置海域に適用すると、直
径４ｍインペラの装置による魚類生産力は湿重量で、 ４００×１２×１０7 ／１０8 ＝４８０（トン／年）＝
１．３（トン／日） となる。又、直径５０ｍインペラの装置では、 ６万×１２×１０7 ／１０8 ＝７．２万（トン／年）＝
２００（トン／日） となる。そこで、直径５０ｍのインペラによる装置を１
０００台有効稼働させれば、７，２００万トン／年の魚
類生産力が生み出され、これは、現在、世界の漁獲量１
億トン／年に匹敵する生産力である。
に関する上記の比率を本装置設置海域に適用すると、直
径４ｍインペラの装置による魚類生産力は湿重量で、 ４００×１２×１０7 ／１０8 ＝４８０（トン／年）＝
１．３（トン／日） となる。又、直径５０ｍインペラの装置では、 ６万×１２×１０7 ／１０8 ＝７．２万（トン／年）＝
２００（トン／日） となる。そこで、直径５０ｍのインペラによる装置を１
０００台有効稼働させれば、７，２００万トン／年の魚
類生産力が生み出され、これは、現在、世界の漁獲量１
億トン／年に匹敵する生産力である。
【００３３】
【発明の効果】以上、本発明によれば、豊富な栄養源を
含む深層水を有光層まで汲み上げ、これを密度流として
拡散することにより、栄養源を基として植物プランクト
ンが増殖して光合成が起こり、その結果、地球上のＣＯ
2 を吸収するとともに、植物プランクトンを起点とする
食物連鎖によって魚類が増殖し、新しい漁場を創成する
ことができるという一石二鳥の効果が期待できる。これ
により、２１世紀最大の問題である地球温暖化と食料危
機を同時に解決することができる。
含む深層水を有光層まで汲み上げ、これを密度流として
拡散することにより、栄養源を基として植物プランクト
ンが増殖して光合成が起こり、その結果、地球上のＣＯ
2 を吸収するとともに、植物プランクトンを起点とする
食物連鎖によって魚類が増殖し、新しい漁場を創成する
ことができるという一石二鳥の効果が期待できる。これ
により、２１世紀最大の問題である地球温暖化と食料危
機を同時に解決することができる。
【図１】本発明の一例を示す海洋深層水の汲上・拡散装
置の説明図である。
置の説明図である。
【図２】本発明の一例を示す海洋深層水の汲上・拡散装
置の要部の説明図である。
置の要部の説明図である。
【図３】密度流を説明するための説明図である。
１０ 湧昇パイプ １２ 水中浮体 １８ シンカー ２０ 索条 ２８ インペラ ３２ 蒸気タービン装置 ３６ ＯＴＥＣ機関
Claims (4)
- 【請求項１】 水深３００〜６００ｍ以深の海底に沈め
られたシンカーに係留される湧昇パイプと、湧昇パイプ
の上端に接続され、主体が水深１００ｍ以浅の有光層の
水面下に浮かべられ、湧昇パイプを通して上記水深の深
層水を汲み上げるとともに、吸込口から表層水を吸い込
み、両者を混合して吐出口から有光層に密度流として吐
出する水中浮体とからなることを特徴とする海洋深層水
の汲上・拡散装置。 - 【請求項２】 深層水の汲上げ及び表層水の吸込み並び
に両者を混合した混合水の吐出を水中浮体の内側ケーシ
ングに収容されるインペラを駆動して行なう請求項１に
記載の海洋深層水の汲上・拡散装置。 - 【請求項３】 インペラが蒸気タービン装置で駆動され
るものであり、蒸気タービン装置が深層水と表層水の温
度差エネルギーを利用するＯＴＥＣ機関で駆動されるも
のである請求項２に記載の海洋深層水の汲上・拡散装
置。 - 【請求項４】 湧昇パイプがシンカーに索条で２点係留
される請求項１〜３いずれかに記載の海洋深層水の汲上
・拡散装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10194258A JP2000027748A (ja) | 1998-07-09 | 1998-07-09 | 海洋深層水の汲上・拡散装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10194258A JP2000027748A (ja) | 1998-07-09 | 1998-07-09 | 海洋深層水の汲上・拡散装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000027748A true JP2000027748A (ja) | 2000-01-25 |
Family
ID=16321639
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10194258A Pending JP2000027748A (ja) | 1998-07-09 | 1998-07-09 | 海洋深層水の汲上・拡散装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000027748A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005143403A (ja) * | 2003-11-17 | 2005-06-09 | Ouchi Ocean Consultant Inc | 漂流式海洋深層水利用施設 |
| WO2007055029A1 (ja) * | 2005-11-14 | 2007-05-18 | Ko Tsuneda | 深海水散布システム |
| JP2009046973A (ja) * | 2007-07-23 | 2009-03-05 | Technica Materia:Kk | 地球温暖化防止方法および地球温暖化防止装置 |
| WO2020004078A1 (ja) | 2018-06-27 | 2020-01-02 | 横河電機株式会社 | 海洋生物資源生産方法及び海洋生物資源生産装置 |
| CN110668514A (zh) * | 2019-10-29 | 2020-01-10 | 温州大学 | 高温含氧水与低温厌氧水混合导流装置及保护方法 |
| CN114145224A (zh) * | 2021-11-23 | 2022-03-08 | 马鞍山东都节能技术有限公司 | 一种基于海洋工程中的降碳技术碳达峰碳中和处理方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5568914A (en) * | 1978-11-15 | 1980-05-24 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | Water-intake device for marine structure |
| JPH03109997A (ja) * | 1989-09-25 | 1991-05-09 | Kaiyo Kogyo Kk | 大量水における溶存酸素量改善方法及び装置 |
| JPH05340342A (ja) * | 1992-06-08 | 1993-12-21 | Toshiba Corp | 海洋温度差発電装置 |
| WO1998002385A1 (fr) * | 1996-07-11 | 1998-01-22 | Marino-Forum21 | Procede de purification par melange/diffusion d'eau se trouvant dans une zone d'eau fermee, et appareil de melange/diffusion |
| JPH1098973A (ja) * | 1996-09-30 | 1998-04-21 | Teruo Kinoshita | 海洋プランクトン養殖ユニット |
-
1998
- 1998-07-09 JP JP10194258A patent/JP2000027748A/ja active Pending
Patent Citations (5)
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| WO2007055029A1 (ja) * | 2005-11-14 | 2007-05-18 | Ko Tsuneda | 深海水散布システム |
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| WO2020004078A1 (ja) | 2018-06-27 | 2020-01-02 | 横河電機株式会社 | 海洋生物資源生産方法及び海洋生物資源生産装置 |
| CN112312765A (zh) * | 2018-06-27 | 2021-02-02 | 横河电机株式会社 | 海洋生物资源生产方法及海洋生物资源生产装置 |
| CN110668514A (zh) * | 2019-10-29 | 2020-01-10 | 温州大学 | 高温含氧水与低温厌氧水混合导流装置及保护方法 |
| CN114145224A (zh) * | 2021-11-23 | 2022-03-08 | 马鞍山东都节能技术有限公司 | 一种基于海洋工程中的降碳技术碳达峰碳中和处理方法 |
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|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20051025 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20051216 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20061115 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20070502 |