JP2002356880A - 取水装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 水底に沿って取水管を敷設することなく、深
層の水の取水を可能にした取水装置を提供することを目
的とする。 【解決手段】 水中に吊り下げて設置した取水管２と、
この取水管が貫通し、且つ水面下に配置した水中フロー
ト５と、取水管の内部を挿通して配置した張力ロープ３
と、この張力ロープに連結し、水底に設置した重錘９と
からなる。取水管の上部を吸引ポンプ１４に接続し、取
水管の下部に取水口２５を設けて構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、海、湖沼等の深層
に存在する水（深層水）の取水装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】深層水は、清浄性、富栄養性、底水温性
などを有しており、また薬効成分の含有も認められるこ
とから、地上に汲み上げて多種の用途に使用されてい
る。従来、深層水を取水するには海岸から海底に沿って
取水管を敷設し、所定の深度の深層水を海岸付近に設置
した揚水ポンプにより汲み上げて取水している。あるい
は図４に示すように、浮力体ａ１と係留ロープａ２と重
錘ａ３とよりなる係留体に取水管（フレキシブルチュー
ブ）ｂ１をクランプ材ｃで取り付け、海面付近の取水管
開口ｂ２を洋上の取水船ｄ１に導き、船上の揚水ポンプ
ｄ２で深層水を汲み上げて取水している。また図５に示
すように、海面上に浮かべた浮体ａに取水管ｂを接続
し、取水管ｂの内部に係留ロープｃを通し、さらに係留
ロープｃを水底のシンカーｄに固定して取水管ｂに加わ
る外力を係留ロープｃに負担するようにした取水装置が
ある。この場合も浮体ａ上の揚水ポンプで深層水を汲み
上げて取水している。

【０００３】

【本発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記
した従来の取水装置にあっては、次のような問題点があ
る。 ＜イ＞取水管を敷設する方式の取水装置は、海岸から海
底に沿って取水管を敷設するため、取水管の長さが数百
から数千メートルに達する。したがって、長い取水管を
製作するために多く材料を必要とするほか、設備費を膨
らませる等初期投資が過大となっていた。 ＜ロ＞図４に示す取水装置は、係留ロープａ２にワイヤ
ーやチェーンを使用しているため、大水深の場所への係
留が非常に難しく、波浪に耐えられなくなって沈没して
いるケースもある。また波浪や海流の影響を受けて係留
ロープａ２が取水管ｂ１に絡まって取水管ｂ１に支障を
きたすなどの問題があった。このため、大深水の場所へ
係留するには動的解析等の検討が必要であり、解決すべ
き問題が多く残されている。 ＜ハ＞図５に示す取水装置は、浮体を海面上に設置して
いるため、潮の干満差や波の影響により浮体の浮沈、揺
動が激しく取水装置を構成している部材に無理な力がか
かる。特に係留ロープに力がかかって係留ロープが伸び
た場合でも、常に一定の張力を付与するために張力装置
を必要とするなどの問題がある。

【０００４】

【本発明の目的】本発明は上記したような従来の問題点
に鑑みて考えられたもので、水底に沿って取水管を敷設
することなく、深層の水の取水を可能にした取水装置を
提供することを目的とする。また本発明は、係留ロープ
が取水管に絡まる等の問題が生じることが全くない取水
装置を提供することを目的とする。また本発明は、浮体
が潮の干満差や波の影響を受けることのない取水装置を
提供することを目的とする。本発明は、上記目的のうち
少なくとも一つを達成するようにしたものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記のような目的を達成
するために、本発明の取水装置は、水中に取水管を設置
して深層の水を取水船上の吸引ポンプで汲み上げるよう
にした取水装置において、水中に吊り下げて設置した取
水管と、前記取水管が貫通し、且つ水面下に配置した水
中フロートと、前記取水管の内部を挿通して配置した張
力ロープと、前記張力ロープに連結し、水底に設置した
重錘と、からなり、前記取水管の上部を前記吸引ポンプ
に接続し、該取水管の下部に取水口を設けたことを特徴
とするものである。また本発明の取水装置は、取水管を
本体パイプと水中フロートを貫通する貫通パイプとで構
成し、貫通パイプの上部及び下部に回転継手パイプを接
続したことを特徴とするものである。また本発明の取水
装置は、貫通パイプの上部の回転継手パイプに水面下で
分岐した分岐パイプを接続し、分岐パイプの一方と吸引
ポンプとの間を浮遊取水パイプで接続したことを特徴と
するものである。また本発明の取水装置は、張力ロープ
の一端を前記本体パイプの上部に固定し、他端を該本体
パイプ下部から延長して回転継手具を介して重錘に固定
したことを特徴とするものである。また本発明の取水装
置は、水中フロートを扁平形に形成することによって水
中フロートの流水抵抗を少なくすることができる。

【０００６】

【本発明の実施の形態】以下図面を参照しながら、本発
明に係る実施の形態について説明する。

【０００７】＜イ＞全体の構成 取水装置１は、水中に吊り下げて設置した取水管２と、
水面下に配置した水中フロート５と、取水管２の内部を
挿通する張力ロープ３、及びこれらを係留する重錘９な
どからなる。取水管２の下部（水底側、以下同じ）に取
水口２５を設け、取水管２の上部（水面側、以下同じ）
を浮遊取水パイプ２４を介して取水船１３の吸引ポンプ
１４に接続する。

【０００８】＜ロ＞取水管 取水管２は、例えばゴムまたは樹脂などで構成した円筒
状の筒体である。また鋼管や繊維強化プラスチック等の
テンション材入り複合材で構成することもできる。取水
管２を後述する水中フロート５に吊り下げ、深層水が存
在する水中からこの取水管２を通じて深層水を海上に汲
み上げる。取水管２を本体パイプ２０、貫通パイプ２１
及び分岐パイプ２２とで構成する。本体パイプ２０の下
部に深層水を取水する取水口２５を設ける。取水口２５
は、深層水のみを取水し、海底面の底質物を吸込むこと
がないように海底面から３ｍ乃至５ｍの距離を置いて設
置するのが好ましい。

【０００９】本体パイプ２０の上部に二股に形成した分
岐パイプ２２を接続する。接続は、例えば夫々のパイプ
２０、２２のフランジ部を溶接またはボルト接合するこ
とによって行う。分岐パイプ２２の一方に蓋フランジ２
２１を形成して閉塞し、ここにシャックルなどの継手金
物２２２を設け、張力ロープ３の一端を結合する。分岐
パイプ２２の他方は開放し、回転継手パイプ６を接続
し、さらに貫通パイプ２１を接続する。貫通パイプ２１
は水中フロート５を貫通し、その上部に回転継手パイプ
７を接続する。なお、分岐パイプ２２は省略することが
でき、この場合は、本体パイプ２０の上部をそのまま回
転継手パイプ６に接続し、さらに貫通パイプ２１を接続
する。また本体パイプ２０の上部内面にシャックルなど
の継手金物２２２を設け、張力ロープ３の一端を結合す
る。回転継手パイプ６、７は、例えば２重パイプに構成
し、互いに３６０度回転自在なようにパイプの一部に曲
面を形成してなるもので、取水管２（本体パイプ２０、
貫通パイプ２１）が波浪や海流の影響を受けてねじれた
り、傾倒したりしても、回転継手パイプ６、７がこれら
を吸収するようになっている。

【００１０】＜ハ＞張力ロープ 本体パイプ２０の内部を挿通して、張力ロープ３を配置
する。張力ロープ３は、張力に強く、錆びない繊維材料
などで構成するのが好ましい。張力ロープ３の一端は、
前記したように継手金物２２２に結合し、他端は本体パ
イプ２０下部の取水口２５から延長して回転継手具３２
に結合する。回転継手具３２と水底の重錘９との間を重
錘連結ロープ３１で結ぶ。これによって、張力ロープ３
は、緊張した状態で本体パイプ２０の内部を挿通し、本
体パイプ２０と一体化する。張力ロープ３を本体パイプ
２０と一体化しているため、張力ロープ３が本体パイプ
２０に絡まることがない。また本体パイプ２０に外力が
加わった場合、外力のほとんどを張力ロープ３に負担さ
せることができる。なお、重錘連結ロープ３１を省略
し、張力ロープ３を回転継手具３２を介して重錘９に結
合してもよい。回転継手具３２は、波浪や海流の影響を
受けて本体パイプ２０または張力ロープ３が揺動した
り、ねじれたりした場合にこれを吸収するためのもので
ある。

【００１１】張力ロープ３は十分な強度を有するテンシ
ョン材で構成しているので、取水量に影響を及ぼすこと
がないように本体パイプ２０に比べて十分に小径とする
ことができる。また、従来は浮体を海面上に設置してい
るため、潮の干満差や波の影響により浮体の浮沈、揺動
が激しく、係留ロープに無理な力がかからないように張
力を調整するための張力装置を必要としたが、本発明で
は後述するように水中フロート５を潮の干満差や波の影
響の少ない水面下に設置しており、本体パイプ２０が波
浪や海流の影響を受けることが少ないので、張力ロープ
３に無理な力がかかることが少なく、張力装置を省略す
ることができる。

【００１２】＜ニ＞水中フロート 水中フロート５を水面下に位置するように設ける。水中
フロート５には、前記したように貫通パイプ２１が貫通
している。水中フロート５は、貫通パイプ２１が貫通す
る中央部の幅を太く、前後の幅を狭めた、例えば魚形の
ような扁平形状に形成して水流抵抗を極力少なくする
（図３参照）。水中フロート５を潮の干満差や波の影響
の少ない水面下に置くことによって、流水移動が少な
く、取水管２が傾斜することがないなど取水装置１全体
に無理な力がかからない。

【００１３】＜ホ＞浮遊取水パイプ 回転継手パイプ７の上部であって、水面下に分岐パイプ
２３を取り付ける。分岐パイプ２３の一方を開放し、こ
こに浮遊取水パイプ２４を接続する（図２参照）。分岐
パイプ２３が潮の干満差や波の影響を受けることが少な
い水面下にあるので、接続部に無理な力がかからず、浮
遊取水パイプ２４が外れるなどの事故が生じない。浮遊
取水パイプ２４は、取水管２の上部を取水船１３に接続
するためのもので、ゴムまたは樹脂などフレキシブルな
材料で構成することができる。浮遊取水パイプ２４の接
続部の箇所から船係留ロープ１０を取り付け、ロープ１
２で縛って浮遊取水パイプ２４に沿って這わす。船係留
ロープ１０の先端にピックアップブイ１１を取り付けて
水面上に置く。浮遊取水パイプ２４の先端に給水口２６
を形成する。水面上のピックアップブイ１１を取水船１
３が拾い上げ、船係留ロープ１０とともに浮遊取水パイ
プ２４をたぐり寄せて、給水口２６を取水船１３の吸引
ポンプ１４の吸込み側に接続する。

【００１４】＜ヘ＞重錘 本体パイプ２０の下方の水底に重錘９を設置する。重錘
９は水底にそのまま設置してもよく、あるいは水底に埋
め込んで設置してもよい。重錘９には、前記したごとく
回転継手具３２などを介して張力ロープ３が結合してい
る。重錘９は、取水管２、水中フロート５、浮遊取水パ
イプ２４及び浮体（取水船１３、吸引ポンプ１４等）等
を係留するもので、これらを係留するに十分な重さを有
している。

【００１５】＜ト＞標識灯 分岐パイプ２３の他方（浮遊取水パイプ２４を接続しな
い側）は閉塞し、標識用シャフト１６を接続する。標識
用シャフト１６の上部を水面から突き出し、先端に標識
灯１８を取り付ける。標識用シャフト１６の上部に設け
た太陽電池（ソーラーパネル）１７で太陽の光を電気に
変え、標識灯１８を照らし、取水装置１の設置場所を遠
くからでも判別することができるようにする。

【００１６】次に以上の取水装置１を用いて深層水を取
水する場合について説明する。

【００１７】＜イ＞取水装置に吸引ポンプを接続 取水装置１を任意の海底に設置し、深層水を取水するた
めの準備を行う。設置した取水装置１へ向けて取水船１
３を回航していく。水面上に標識灯１８を取り付けてい
るので、設置した取水装置１の場所は遠くからでも判別
することができ、取水船１３は標識灯１８を目指して簡
単に近づくことができる。標識灯１８付近に浮かんでい
るピックアップブイ１１を拾い上げ、船係留ロープ１０
とともに浮遊取水パイプ２４をたぐり寄せて、浮遊取水
パイプ２４先端に設けた給水口２６を取水船１３の吸引
ポンプ１４の吸込み側に接続する。

【００１８】＜ロ＞取水装置による取水 吸引ポンプ１４を作動して取水口２５より深層水を汲み
上げる。深層水は取水管２（本体パイプ２０、貫通パイ
プ２１）、分岐パイプ２３、浮遊取水パイプ２４を通し
て給水口２６から吸引ポンプ１４を介して取水し、取水
船１３の貯水タンク（図示せず）へ貯水する。取水口２
５を重錘９に接続しているので、水底から移動すること
がなく、所定の水底での深層水を取水することができ
る。

【００１９】深層水は、海底約３００ｍ程度の深度から
取水しているので、取水管２の長さも約３００ｍ程度と
なっている。取水管２の長さが約３００ｍ程度と長いた
め、本発明は、前記したように取水管２の途中に回転継
手パイプ６、７を取り付け、取水管２が波浪や海流の影
響を受けて変動したり、ねじれても、回転継手パイプ
６、７がこの変動やねじれを吸収し、問題なく深層水を
取水することができる。取水管２のねじれを効果的に吸
収するためには、回転継手パイプ６、７は水中フロート
５の上下部付近に取り付けるのが好ましい。上記のよう
にして取水した深層水を取水船１３で海上運搬し、陸上
のタンク迄移送することによって、各種の需要に応じる
ことができる。再び取水船１３を取水装置１まで回航
し、深層水を取水する。

【００２０】本発明では、深海での取水管２と係留材の
絡みを防止するために、取水管２（本体パイプ２０）の
内部に張力ロープ３を挿通して取水管２と一体化した係
留材を兼用した簡易深層水取水方式であり、取水管２は
深層水を取水するのみでなく、係留材としての役目も兼
ねることができる。これによって、従来、係留材として
ワイヤーやチェーンを使用していたが、これを省略する
ことができ、波浪や海流の影響を受けて係留ロープが取
水管に絡まって取水に支障をきたすようなことは全くな
い。現在、深層水の需要は非常に大きくなっているが、
海底管方式のように費用が嵩む場合は供給に踏み切れな
いケースが多い。本発明の取水装置１によれば、取水量
が一日当たり５０トンから５００トン程度の比較的少量
のケースに使用するのに最適であり、深層水を安価に取
水することが可能で、多くの需要を見込むことができ
る。

【００２１】

【本発明の効果】本発明の深層水の取水装置は、以上説
明したようになるから次のような効果を得ることができ
る。 ＜イ＞取水管を水中に吊り下げ、取水管が貫通した水中
フロートを潮の干満差や波浪の影響の少ない水面下に置
いているので、流水移動が少なく、取水装置を構成して
いる部材に無理な力がかかることがなく、寿命が永く経
済的である。特に水中フロートを扁平形とした場合は、
流速抵抗を極めて少なくすることができる。 ＜ロ＞取水管の途中、特に水中フロートの上下部に回転
継手パイプを接続したので、取水管が波浪や海流の影響
を受けてねじれても、ねじれを無理なく吸収することが
できる。 ＜ハ＞取水管の内部に張力ロープを挿通し、取水管と一
体化しているので、波浪や海流の影響を受けて係留ロー
プが取水管に絡まって取水に支障をきたすなどの問題が
生じない。また取水管に加わる外力のほとんどを張力ロ
ープで負担することができ、従来のようにワイヤーやチ
ェーン等の係留ロープを使用する必要がない。 ＜ニ＞ワイヤーやチェーン等の係留ロープを使用する必
要がないので、大深水の場所に容易に取水装置を設置す
ることができる。 ＜ホ＞取水管を水中に吊り下げて設置しているので、海
岸から海底に沿って取水管を敷設する等長い取水管を必
要とせず、材料費が安く、設備費を膨らませることがな
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】取水装置の説明図。

【図２】浮遊取水パイプの説明図。

【図３】（ａ）は水中フロートの側面図。（ｂ）は水中
フロートの正面図。

【図４】従来の取水装置の説明図。

【図５】従来の取水装置の説明図。

【符号の説明】

１・・・取水装置 ２・・・取水管 ２０・・本体パイプ ２１・・貫通パイプ ２２・・分岐パイプ ２２１・・蓋フランジ ２２２・・継手金物 ２３・・分岐パイプ ２４・・浮遊取水パイプ ２５・・取水口 ２６・・給水口 ３・・・張力ロープ ３１・・重錘連結ロープ ３２・・回転継手具 ５・・・水中フロート ６・・・回転継手パイプ ７・・・回転継手パイプ ９・・・重錘 １０・・船係留ロープ １１・・ピックアップブイ １３・・取水船 １４・・吸引ポンプ １６・・標識用シャフト １７・・太陽電池（ソーラーパネル） １８・・標識灯

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】水中に取水管を設置して深層の水を取水船
   上の吸引ポンプで汲み上げるようにした取水装置におい
   て、 水中に吊り下げて設置した取水管と、 前記取水管が貫通し、且つ水面下に配置した水中フロー
   トと、 前記取水管の内部を挿通して配置した張力ロープと、 前記張力ロープに連結し、水底に設置した重錘と、から
   なり、 前記取水管の上部を前記吸引ポンプに接続し、該取水管
   の下部に取水口を設けたことを特徴とする、取水装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載する取水装置において、取
   水管を本体パイプと水中フロートを貫通する貫通パイプ
   とで構成し、貫通パイプの上部及び下部に回転継手パイ
   プを接続したことを特徴とする、取水装置。
3. 【請求項３】請求項１または請求項２に記載する取水装
   置において、貫通パイプの上部の回転継手パイプに水面
   下で分岐した分岐パイプを接続し、分岐パイプの一方と
   吸引ポンプとの間を浮遊取水パイプで接続したことを特
   徴とする、取水装置。
4. 【請求項４】請求項２または請求項３に記載する取水装
   置において、張力ロープの一端を前記本体パイプの上部
   に固定し、他端を該本体パイプ下部から延長して回転継
   手具を介して重錘に固定したことを特徴とする、取水装
   置。