JP2001328589A - 海洋深層水採取装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】十分に大きな口径の取水部材を容易に設置や移
設でき、大容量の深層水を容易に取水する。 【解決手段】取水深さに相当する長尺状の筒状構造物１
の一端部に浮力タンク２を設け、筒状構造物１の胴部
に、筒状構造物１全体を海面に水平姿勢で浮上可能な移
動用のバラストタンク３を設け、水平姿勢の筒状構造物
のバラストタンク３のエアを抜き、浮上タンク２の浮力
により筒状構造物の一端部を海面上に露出させた垂直姿
勢として係留し、筒状構造物１の一端部から深層水を取
り出すように構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、近年、エネルギ
ー、食品、医療、水産等の各方面から利用価値が注目さ
れている海洋深層水を採取するための浮体式海洋深層水
採取装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、海洋深層水は、大陸棚より深い
深度（おそよ２００ｍより以深）に存在する海水で、清
浄でミネラルが豊富に含まれている。この海洋深層水を
比較的大規模で採取するには、陸上から採取管を敷設
し、ポンプによって揚水する方法がある。また、海洋深
層水を小規模で採取するには、洋上の浮体装置から採取
管を沈設して揚水する方法がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記採取管を陸上から
敷設および沈設する場合には、その据え付け工事にコス
トと時間がかかるという問題があった。また洋上の浮体
装置から採取管を沈設する場合も、取水量が増加した場
合に容易に対応できないという問題があった。

【０００４】ところで、海洋深層水の揚水量（単位時間
当たりの採取水量）は、採取管の口径によって制約され
ており、採取管内の圧力損失が管内流速の二乗に比例し
て大きくなるため、採取管内の管内流速を上昇させるこ
とによって採取水量を増大することができないという問
題がある。

【０００５】本発明は、十分に大きな口径の取水部材を
容易に設置および移設することができ、大容量の深層水
を容易に取水できる海洋深層水採取装置を提供すること
を目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、請求項１記載の発明に係る海洋深層水採取装置
は、取水深さに相当する長尺状の筒状構造物の一端部に
浮力タンクを設け、前記筒状構造物の胴部に、筒状構造
物を水平姿勢で海面に浮上可能な移動用のバラストタン
クを設け、前記水平姿勢で取水地点に曳航された筒状構
造物のバラストタンクのエアを抜き、浮上タンクの浮力
により筒状構造物の一端部が海面上に露出された垂直状
態で係留し、取水装置により筒状構造物の一端部から深
層水を取り出すように構成したものである。

【０００７】上記構成によれば、大口径の筒状構造物で
あっても、バラストタンクに空気を充填し、バラストタ
ンクと浮力タンクの浮力により筒状構造物を水平姿勢で
海面に浮かせ、曳航することにより、製造工場から取水
地点まで容易に運搬することができる。また取水地点で
は、バラストタンクのエアを抜き海水を注入することに
より、浮力タンクの浮力で筒状構造物の一端部が海面に
露出した垂直姿勢で浮上させ、係留することで容易に設
置することができる。また移設に際しても、バラストタ
ンクにエアを注入して筒状構造物を水平姿勢で浮上させ
ることにより、容易に曳航して移設でき、増設も容易に
行うことができる。

【０００８】また請求項２記載の発明は、内筒と外筒か
らなる二重構造の筒状構造物とし、浮力タンクおよびバ
ラストタンクを内筒と外筒の間に形成したものである。
上記構成によれば、二重構造の筒状構造物とすることに
より、強度に優れ、浮力タンクおよびバラストタンクも
容易に形成することができる。また長さ方向に均一な形
状で、海流の抵抗も均一で小さくすることができ、海流
などの影響を受けにくく係留も容易に行うことができ
る。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る海洋深層水採
取装置の実施の形態を図１〜図４に基づいて説明する。

【００１０】この海洋深層水採取装置は、２００〜１０
００ｍの海洋深層水を１万トン／時で揚水するためもの
で、大口径で、取水地点に達する長尺状に形成された筒
状構造物１と、この筒状構造物１の一端部に取り付けら
れて筒状構造物１の一端部が海面から露出するように垂
直姿勢で浮上可能な浮力タンク２と、筒状構造物１の一
端部を除く胴部に所定間隔ごとに取り付けられて筒状構
造物１全体を水平姿勢で浮上可能な複数個（n個）のバ
ラストタンク３と、その付帯設備４とで構成されてい
る。

【００１１】筒状構造体１は、取水地点の深さに対応し
て長さＬ＝３００〜１０００ｍ以上に形成され、円形断
面（又は矩形断面）で、取水用管や取水ホースに比較し
てかなり大きい口径、たとえばＤ＝数ｍ〜十数ｍ程度の
大口径に形成され、この口径は、海洋深層水の取水量に
応じて選択される。またこの筒状構造物１は、波のうね
りにも耐えられる構造強度を備え、その材質は鋼板やス
テンレス板等を用いて製作され、全体が一本の筒で形成
されたものでも、複数に分割されてジョイントにより結
合されたものでもよい。

【００１２】筒状構造体１の一端部に取付けられた一対
の浮力タンク２は、略直方体状または湾曲面により耐圧
形状に形成されて対称位置に配置され、一端側開口部近
傍に付帯設備７が取り付けられている。この付帯設備７
は、図４に示すように、居室１１、監視室１２、機械室
１３からなり、機械室１３には、発電機１４や揚水ポン
プ１５、エアポンプ１６と、監視室１２から操作できる
操作盤１７が配置されている。

【００１３】また筒状構造体１の胴部の対称位置に取付
けられた略直方体状のバラストタンク３は、特に深層部
に配置されるものが、二重殻構造や補強材などによる耐
圧構造に形成され、それぞれエア抜き弁２０および注水
弁２１が取付けられるとともに、エアポンプ１６に連結
されたエア配管２２がそれぞれ接続されている。なお、
浮力タンク２には、揚水ポンプ１５に接続されたビルジ
排出用の配管２３が設けられている。

【００１４】この筒状構造物１の設置は、図１に示すよ
うに、海底３１にアンカーや重錘３２、係留索３３など
からなる係留装置３０を使用して直接固定するが、図５
に示すように、支援船や台船４１を使用してもよい。こ
の場合、付帯設備４は台船４１側に設けることもでき
る。

【００１５】次に上記構成の使用方法を説明する。筒状
構造物１は、製造工場において、水平姿勢で渠中で製造
し、組立完了後、図２に示すように、浮力タンク２およ
びバラストタンク３にそれぞれエアを充満させた状態
で、渠に注水して浮上させ、水平浮上状態のまま曳航船
を使用して海洋上を曳航して運搬する。

【００１６】目的の取水地点に到着後、バラストタンク
３のエアー抜き弁２０および注水弁２１を開いてバラス
トタンク３内からエアを排出し海水を浸水させる。これ
により、水平姿勢の筒状構造体１が他端側から沈降して
傾斜し、さらに浮力タンク２でのみ支持された垂直姿勢
となる。そして、アンカーや重錘３２がおろされ、これ
ら係留装置３０により筒状構造物１が取水地点に垂直姿
勢で係留される。

【００１７】ついで、揚水ポンプ１５と取水管１８Ａお
よび取水ホース１８Ｂからなる取水装置１９により、筒
状構造体1内に満たされている表層海水を揚水して排出
する。これにより、下部の他端開口部から海洋深層水が
上昇し、筒状構造体1内が海洋深層水で満たされる。こ
れにより、取水装置１９により揚水して採取運搬のため
に用意された船舶のタンクなどに供給すればよい。

【００１８】採取される海洋深層水は、筒状構造物１の
口径を１５ｍとし、その採取水量を毎時１万トンとした
場合、筒状構造物１の深層水の流速は１６mm／sとな
り、管内流速が極めて低く抑えられる。したがって、筒
状構造物１の口径が十分大きくできるために、圧力損失
が低く抑えられるので、需要に応じて海洋深層水の揚水
量を大幅に増やすことができ、採取水量増大に迅速に対
応することができる。

【００１９】この採取装置を移設したり、メンテナンス
する必要が生じた場合は、注水弁２１を開けるととも
に、エアポンプ１６からエア配管２２を介して高圧エア
をバラストタンク３に圧入し、前記バラストタンク２に
満たされた海水を注水弁２１から排出し、バラストタン
ク２を高圧エアで満たす。これにより、筒状構造物１を
垂直姿勢から水平姿勢として海面上に水平姿勢で浮上さ
せるので、これを移設地点まで曳航すればよい。またメ
ンテナンスも容易に行える。

【００２０】上記実施の形態によれば、バラストタンク
３と浮力タンク２の浮力により筒状構造物１を水平姿勢
で海面に浮かせ、曳航することができるので、大口径で
長尺の筒状構造物１であっても、製造工場から取水地点
までの運搬を容易に行え、取水地点での組み立て作業も
なく、バラストタンク３のエアを抜き海水を注入するだ
けで、筒状構造物１を一端部が海面に露出した垂直姿勢
として容易に設置することができる。また移設の場合で
も、バラストタンク３にエアを注入して筒状構造物１を
水平姿勢で浮上させることにより、容易に曳航して移動
させることができ、増設も容易に行うことができる。

【００２１】図６は、筒状構造物の他の実施の形態を示
す。すなわち、この筒状構造物５１は、内筒５２と外筒
５３からなる二重構造とし、内筒５２と外筒５３の間
に、周方向に複数に分割されたリング形の浮力タンク５
４およびバラストタンク５５を設けたもので、特に深層
部に配置されるものはバラストタンク５５が二重殻構造
や補強材などによる耐圧構造に形成されている。

【００２２】上記構成によれば、内筒５２と外筒５３か
らなる二重構造により、構造強度に優れ、容易に潮流や
波浪に対応することができる。また内筒５２と外筒５３
の間に浮力タンク５４およびバラストタンク５５や配管
類を内蔵して、長さ方向に均一な断面形状にすることが
でき、潮流抵抗も均一で小さくできて海流などの影響を
受けにくくすることができ、係留も容易に行うことがで
きる。

【００２３】

【発明の効果】以上に述べたごとく請求項１記載の発明
によれば、大口径の筒状構造物であっても、バラストタ
ンクに空気を充填し、バラストタンクと浮力タンクの浮
力により筒状構造物を水平姿勢で海面に浮かせ、曳航す
ることにより、製造工場から取水地点まで容易に運搬す
ることができる。また取水地点では、バラストタンクの
エアを抜き海水を注入することにより、浮力タンクの浮
力で筒状構造物の一端部が海面に露出した垂直姿勢で浮
上させ、係留することで容易に設置することができる。
また移設に際しても、バラストタンクにエアを注入して
筒状構造物を水平姿勢で浮上させることにより、容易に
曳航して移設でき、増設も容易に行うことができる。

【００２４】また請求項２記載の発明によれば、二重構
造の筒状構造物とすることにより、強度に優れ、浮力タ
ンクおよびバラストタンクも容易に形成することができ
る。また長さ方向に均一な形状で、海流の抵抗も均一で
小さくすることができ、海流などの影響を受けにくく係
留も容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る海洋深層水採取装置の実施の形態
を示す取水地点の係留状態の正面図である。

【図２】同海洋深層水採取装置の筒状構造物の運搬状態
を示す斜視図である。

【図３】同筒状構造物の取水装置を示す説明図である。

【図４】同海洋深層水採取装置の付帯設備を示す構成図
である。

【図５】同筒状構造物の他の係留状態を示す正面図であ
る。

【図６】筒状構造物の他の実施の形態を示す斜視図であ
る。

【符号の説明】

１ 筒状構造物 ２ 浮力タンク ３ バラストタンク ４ 付帯設備 １５ 揚水ポンプ １６ エアポンプ １９ 揚水装置 ３０ 係留装置 ４１ 台船 ５１ 筒状構造物 ５２ 内板 ５３ 外板 ５４ 浮力タンク ５５ バラストタンク

フロントページの続き (72)発明者 清河 勝美 大阪府大阪市住之江区南港北１丁目７番89 号 日立造船株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】取水深さに相当する長尺状の筒状構造物の
   一端部に浮力タンクを設け、 前記筒状構造物の胴部に、筒状構造物を水平姿勢で海面
   に浮上可能な移動用のバラストタンクを設け、 前記水平姿勢で取水地点に曳航された筒状構造物のバラ
   ストタンクのエアを抜き、浮上タンクの浮力により筒状
   構造物の一端部が海面上に露出された垂直状態で係留
   し、取水装置により筒状構造物の一端部から深層水を取
   り出すように構成したことを特徴とする海洋深層水採取
   装置。
2. 【請求項２】内筒と外筒からなる二重構造の筒状構造物
   とし、 浮力タンクおよびバラストタンクを内筒と外筒の間に形
   成したことを特徴とする請求項１記載の海洋深層水採取
   装置。