JP2002370690A - 海水汲み上げ装置及びそれを用いた海洋肥沃化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 波浪の影響を極力排除して洋上に設置するこ
とができ、低コストに構成することのできる海水汲み上
げ装置及びそれを用いた海洋肥沃化装置を提供する。 【解決手段】 海洋肥沃化装置１は、バラストタンクを
備える本体部１０の上側に管塔部２０が立設されると共
に下側に深層水取水管３０が接続されて構成され、深層
水の汲み上げ放流運転時には、放水口１６Ａが有光層内
の所定放流深度に位置するよう本体部１０が没水状態で
管塔部２０から取り入れた表層水と深層水取水管３０を
介して汲み上げた深層水とを混合して略等しい温度に温
度調節された深層水を放水口１６Ａから放流し、保守点
検時には、本体部１０の上面が水面上となるように浮上
させ得るように構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、所定深度から海水
を汲み上げる海水汲み上げ装置及びそれを用いる海洋肥
沃化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】海洋深層水は、その低温性や清浄性、硝
酸塩・ケイ酸塩・リン酸塩等の栄養塩に富むといった特
徴を有しており、近時、このような海洋深層水を汲み上
げて温度差発電，飲料水，海洋の肥沃化による漁養殖場
等の種々用途に供することが行われている。

【０００３】海洋深層水を汲み上げる構成としては、陸
上施設から深層水取水管を所定深度まで延設して汲み上
げるものや、洋上に浮かべた船舶や専用の浮体構造物か
ら所定深度に達する深層水取水管を垂下して汲み上げる
ものが知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、陸上施
設から深層水取水管を所定深度まで延設して汲み上げる
ものでは、陸上施設の建築や設置場所によっては数キロ
メートルの長さ深層水取水管が必要となるために建設コ
ストが高い共に、深層水取水管の径に強度的な制限があ
るために取水量が限られるといった問題があった。

【０００５】また、船舶や専用の浮体構造物から所定深
度に達する深層水取水管を垂下して汲み上げるもので
は、浮体構造物が波浪によって揺れを生ずるため、浮体
構造物から垂下した深層水取水管及びその取付部を強固
に構成しなければならず、その結果、大型化すると共に
製造コストも高いという問題があった。

【０００６】本発明は、上記問題に鑑みてなされたもの
であって、波浪の影響を極力排除して洋上に設置するこ
とができ、低コストに構成することのできる海水汲み上
げ装置及びそれを用いた海洋肥沃化装置を提供すること
を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の海水汲み上げ装置は、汲み上げ機構を備える装置本
体に、所定深度に至る海水取水管が垂下接続されると共
に浮力調節手段が設けられ、前記浮力調節手段による浮
力調節によって、汲み上げ作用時には前記装置本体を水
面下所定深度に位置させて前記海水取水管を介してうぃ
ようえんを含んだ海水を汲み上げると共に、保守点検時
には前記装置本体を水面上に位置させ得るように構成さ
れていることを特徴とする。

【０００８】また、上記浮力調節手段は、上記装置本体
の外側周囲にバラストタンクが周方向に配設されて構成
されていることを特徴とする。

【０００９】更に、その海水汲み上げ装置を用いた海洋
肥沃化装置として、上記装置本体の周囲に略水平に開口
する放水口が設けられると共に、温度調節手段を備え、
上記海水取水管を介して汲み上げた栄養塩を含んだ海水
を前記温度調節手段によって所定温度に温度調節して所
定深度の有光層中に前記放水口から略水平に放流するよ
う構成されていることを特徴とする。

【００１０】また、上記装置本体には、上部に開口する
表層水取水口を有する表層取水機構が設けられており、
上記温度調節手段は、前記表層取水機構によって取り入
れた表層水と上記汲み上げられた栄養塩を含んだ海水と
を混合して温度調節するように構成されていることを特
徴とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本願発
明の実施の形態について説明する。

【００１２】図１は本願発明に係る海水汲み上げ装置を
用いた海洋肥沃化装置の一構成例の外観を示す正面図で
あり、図２はその平面図である。

【００１３】図示海洋肥沃化装置１は、所定厚さの略円
盤状を呈する装置本体としての本体部１０の上側に所定
高さの管塔部２０が立設されると共に下側に海洋取水管
としての深層水取水管３０が接続されていわゆる独楽の
ような形状に構成され、管塔部２０を介して取り入れた
表層水と深層水取水管３０を介して汲み上げた栄養塩を
含む深層水とを混合・温度調節して周囲側方に密度流と
して放流・拡散し、人工的な湧昇流を形成してそこに新
たな漁場を創出するものである。

【００１４】本体部１０は、その縦断面図である図３，
図１のＡ−Ａ断面図である図４（Ａ），Ｂ−Ｂ断面図で
ある図４（Ｂ），図１のＣ−Ｃ断面図である図４
（Ｃ），図１のＤ−Ｄ断面図である図５及び図１のＥ−
Ｅ断面図である図６に示すように、所定容積で平面形状
が八角形の機器室１１を中心として、周囲に浮力調節手
段としてのバラストタンク１２が配設され、下側にウェ
イト室１３が設けられて構成されている。

【００１５】機器室１１は、平面形状八角形で所定容積
を有し、所定水深に水没しても浸水することのないよう
に密閉可能に構成され、中央に取水管路１４が縦に貫通
配設されている。その内部には、詳細は示さないが当該
海洋肥沃化装置１の備える各種器機及び装置を自動的又
は無線通信を介して陸上の指令施設から送られる指令に
基づいて制御する制御装置が設置されている。

【００１６】バラストタンク１２は、機器室１１と同一
高さ（厚さ）で、機器室１１の外側全周に均等の幅で形
成され、従って、本体部１０の全体外形はこのバラスト
タンク１２によって形作られ機器室１１と相似形の大き
な八角形状を呈している。その内部は、隔壁１２Ａ…に
よって機器室１１の外側の各辺と対応する台形のコンパ
ートメント１２Ｂ…に分割されて、各コンパートメント
１２Ｂ…に図示しないバラストポンプによって海水の注
入・排水が行われるようになっており、その注水量によ
って全体の浮力を調節し得るようになっている。このバ
ラストタンク１２への注排水による浮力バランスの調節
範囲は、最も浮力が大きい場合に本体部１０の上面が水
面上所定高さに浮かび、最も浮力が小さい場合には本体
部が没水するように設定される。バラストタンク１２へ
の注排水は、機器室１１内に設けられた制御装置によっ
てバラストポンプを制御駆動することによって行われ
る。尚、本体部１０の平面形状は八角形に限らず他の多
角形や円形であっても良く、潮流による抵抗を考慮すれ
ば円形とするのがより好ましい。

【００１７】機器室１１の上側には、機器室１１の天板
（機器室上部構造板１１Ａ）から所定間隔離間して流路
板１５が配設されており、この流路板１５と機器室上部
構造板１１Ａの間に周方向全域に放水口１６Ａが開口す
る所定厚さの放流通路１６が形成されている。

【００１８】放流通路１６の平面中心部には、流路板１
５と機器室上部構造板１１Ａと連続して形成されたポン
プケーシング４１の内部にインペラ４２が設けられて汲
み上げ機構としての放流ポンプ４０が構成されている。

【００１９】ポンプケーシング４１は、その全側周囲が
放流通路１６に連続し、上部吸入口４１Ｕに塔管部２０
（管状本体２１）の下端が接続され、下部吸入口４１Ｌ
には機器室１１を貫通する取水管路１４が接続されてい
る。

【００２０】インペラ４２は、管塔部２０側（上部吸入
口４１Ｕ側）の上インペラ４２Ｕと深層水取水管３０側
（下部吸入口４１Ｌ側）の下インペラ４２Ｌとから成
り、ポンプケーシング４１の内部に上下境界部を放流通
路１６の高さ（厚さ）方向中心に一致させて鉛直軸で回
転可能に設けられ、その回転軸はその直上の管塔部２０
内部に配設されたポンプモーター４３の回転軸に連結さ
れている。

【００２１】ポンプモーター４３は、水密型の電動モー
ターであって、後述する管塔部２０のアッパーデッキ２
２の内部に設けられた内燃機関による発電，海洋温度差
発電，風力発電，波力発電及び太陽光発電等の発電手段
を単独又は組み合わせによって得られる電力で駆動され
てインペラ４２を回転駆動する。その回転制御は、機器
室１１内の制御装置によって行われる。

【００２２】上記構成の放流ポンプ４０は、ポンプモー
ター４３によるインペラ４２の回転によって、管塔部２
０から表層水を取り入れると共に深層水取水管３０を介
して深層水を汲み上げ、混合して放流通路１６に吐出す
る。表層水及び深層水の吸入・吐出量及び混合比率は、
インペラ４２の回転数及び羽根形状によって決まるが、
混合比率は放流水の温度がその放流域における水温と略
等しくなるように（即ち密度が略等しくなるように）設
定される。つまり、本構成では、深層水取水管３０を介
して汲み上げた深層水に管塔部２０を介して取り入れた
表層水を混合することで放流水の温度調節を行うもので
あり、従って、これら管塔部２０と放流ポンプ４０（上
インペラ４２Ｕ）が本願における表層取水機構を構成し
ており、従って、温度調節手段をも構成しているもので
ある。

【００２３】ウェイト室１３は、機器室１１と対応する
平面形状で所定の高さに形成され、その内部にコンクリ
ート１３Ａが所定所定厚さに充填打設されて、所定の重
量を得ている。これは、万一深層水取水管３０が欠損す
るような事態が生じても、当該海洋肥沃化装置１の姿勢
を保持するためのものであり、そのために必要充分な重
量に設定されている。また、このウェイト室１３の中央
には、機器室１１から連続する取水管路１４が貫通して
いる。

【００２４】管塔部２０は、所定径で所定長さの管状本
体２１の上端に、内部にディーゼルエンジン等の内燃機
関を用いた発電機等が収容されると共に上部に通信用の
アンテナ等を備える管状本体２１より大径で所定高さの
アッパーデッキ２２が設けられて構成され、管状本体２
１の下端が放流ポンプ４０の上部吸入口４１Ｕに接続さ
れている。管状本体２１の内部には、図４（Ａ），
（Ｂ）に示すように、横断面において一部を占有する管
塔部通路２３が長手方向に沿って延設されており、該管
塔部通路２３の上端はハッチを介してアッパーデッキ２
２の内部に連通し、下端は後述する管塔基部内通路５１
にハッチを介して連通するようになっている。また、後
述する運転時における海面と対応する外面位置に船着場
２４が設けられると共に、運転時所定の水深となる位置
に表層水取水口２５が周方向に複数開口形成されてい
る。

【００２５】管塔部２０の本体部１０への接続基部に
は、管状本体２１より太い大径基部５０が所定高さに構
築されている。大径基部５０の内面と管状本体２１の外
面の間には、周方向及び上下に所定間隔でリブが配設さ
れてこれらリブが管状本体２１の外側との間の内部空間
を周方向及び上下方向に複数に分割しているが、その周
方向の一つの分割空間がハッチを介して上下に連通し、
これが管塔基部内通路５１となっている。この管塔基部
内通路５１は前述のごとくその上端部が管塔部通路２３
とハッチを介して連通し、また、下端部は当該部位のみ
に放流通路１６を貫通して形成された通路５２を介して
機器室１１に通じている。

【００２６】深層水取水管３０は、所定径で所定長さの
管状であって、その上端が本体部１０の下部（ウェイト
室１３の下面）に結合されて取水管路１４に接続されて
いる。その下端は、取水する深層水域（例えば水深５０
０ｍから６００ｍ）に達するように設定され、下端開口
部周囲にはバランス調節のための鎖３１が簾状に吊り下
げ配設されており、海底に固定されてはいない。このた
め、海底に固定された深層水取水管が本体部１０の揺動
を阻害したりそれに起因して破損を生ずることはない。
また、設置位置の移動も容易に行えるものである。

【００２７】上記のごとく構成された海洋肥沃化装置１
は、海上又は海中ではウェイト室１３及び深層水取水管
３０の重量によってその中心軸を鉛直とした姿勢で浮遊
し、本体部１０の最大外径部位であるバラストタンク１
２部位に結合されたチェーン等の係留索２によって海底
に係留されて所定海域に設置される。尚、係留索２は、
潮汐による海面変化及び当該海洋肥沃化装置１の深度調
節を許容し得るようにその長さが設定される。

【００２８】深層水の汲み上げ放流運転時には、図７
（Ａ）に示すように、バラストタンク１２への注排水に
よる浮力調節によって、放水口１６Ａが有光層内の所定
放流深度（例えば水深３０ｍ）に位置するよう浮遊配置
される、放水口１６Ａは本体部１０の上部に位置するた
めにこの設置状態では本体部１０は海中所定深度に没
し、管塔部２０の管状本体２１に開口形成された表層水
取水口２５が所定深度となると共に管塔部２０の上端が
海面上所定高さに突出してのアッパーデッキ２２のみが
海面上に位置する。

【００２９】そして、放流ポンプ４０の駆動によって管
塔部２０から取り入れた表層水と深層水取水管３０を介
して汲み上げた深層水とを混合し、略等しい温度に温度
調節された深層水を全周に開口する放水口１６Ａから３
６０度全周方向に放流するものである。放流された深層
水は、有光層内を密度流として水平に拡散し、その有す
る栄養によって植物プランクトンの増殖を促し、その結
果、自然環境下で漁場を造成することができる。尚、深
層水の放流方向は、全周とせずに任意の方向のみに設定
しても良い。

【００３０】このように、大きな体積を有する本体部１
０が運転時には水面下所定深度に没水することにより、
水線面積を極めて小さくできるために波浪による影響を
少なくして揺れを抑制することができる。これにより、
安定した設置が可能となると共に、本体部１０と深層水
取水管３０の接合部等構造に作用する負荷を小さくでき
るために高い安全性を有するものを小型軽量に低コスト
で構築できるものである。

【００３１】一方、保守点検時には、バラストタンク１
２から排水して浮力を増大させて、図７（Ｂ）に示すよ
うに本体部１０の上面が水面上となるように浮上させる
ことで、機器室１１へ容易にアクセスできるようになる
ために、保守作業等の作業性が極めて良好となるもので
ある。

【００３２】尚、上記構成例は、バラストタンク１２を
機器室１１の周囲に配設したものであるが、バラストタ
ンク１２はこれに限らず機器室１１の上部又は下部に配
設しても良いものである。しかし、本構成例のごとく周
囲に配設して平面形状を大径とすることで浮遊姿勢を安
定化させることができると共に、保守点検時にはその上
面での作業が可能となり、更に中心から離間したその外
即面に係留索を結合することで放流ポンプ４０のインペ
ラ４２の回転による生ずる反作用に容易に抗すことがで
きる。

【００３３】図８は、バラストタンク１２′を機械室１
１の下側周囲に設けて成る海洋肥沃化装置１′の一部断
面断面正面図を示す。図中上記構成例と同機能の部位に
は同符号を付してある。図示構成では、バラストタンク
１２は、機械室１１の外縁部から垂下された所定長さの
連結部１７を介して機械室１１の所定量下側に配設され
ている。バラストタンク１２′による浮力調節範囲は、
最も浮力が大きい場合に当該バラストタンク１２′の上
面が水面上所定高さに浮かび、最も浮力が小さい場合に
は上記構成例と同様に放水口１６Ａが有光層内の所定放
流深度に位置するよう機械室１１が没水するように設定
される。このような構成により、当該海洋肥沃化装置
１′を海洋に設置する際に、本体部１０をバラストタン
ク１２′の上面が水面上となる状態で海面に浮かせ、バ
ラストタンク１２′を作業台として機械室１１の下部に
深層水取水管３０を接続する作業を行うことができる。
つまり、本体部１０を作業台船に搭載して深層水取水管
３０の接続作業を行う必要がなく、作業台船が不要とな
ることから設置コストを節減できるものである。

【００３４】また、その他の構成についても上記構成例
に限らず適宜変更可能なものである。即ち、運転時に管
塔部２０の上端が海面上に突出するようになっている
が、完全に没水するように構成しても良く、温度調節手
段は表層水を混合することによらず汲み上げた深層水を
ヒーター等によって加熱して温度調節するようにしても
良い。汲み上げ機構も、回転するインペラ４２を備える
放流ポンプ４０の替わりにエアーポンプや波動ポンプを
用いても良いものである。

【００３５】更に、上記構成例は、深層水を表層水と混
合して拡散放流する海洋肥沃化装置として説明したが、
汲み上げた深層水はタンカー等の船舶によって移送する
こととし、海水汲み上げ装置のみとして構成しても良い
ものである。

【００３６】

【発明の効果】以上述べたように、本発明に係る海水汲
み上げ装置によれば、汲み上げ機構を備える装置本体
に、所定深度に至る海水取水管が垂下接続されると共に
浮力調節手段が設けられ、浮力調節手段による浮力調節
によって、汲み上げ作用時には装置本体を水面下所定深
度に位置させて海水取水管を介して栄養塩を含んだ海水
を汲み上げると共に、保守点検時には装置本体を水面上
に位置させ得るように構成されていることにより、大き
な体積を有する装置本体が汲み上げ作用時には水面下所
定深度に没水することによって波浪による影響を少なく
して揺れを抑制することができ、その結果、安定した設
置が可能となると共に、本体部と深層水取水管の接合部
等構造に作用する負荷が小さく高い安全性を有して小型
軽量に低コストで構築できるものである。

【００３７】また、上記浮力調節手段は、上記装置本体
の外側周囲にバラストタンクが周方向に配設されて構成
されていることにより、平面形状を大径化して浮遊姿勢
を安定化させることができると共に、保守点検時にはそ
の上面での作業が可能となる。

【００３８】更に、その海水汲み上げ装置を用いた海洋
肥沃化装置として、上記装置本体の周囲に略水平に開口
する放水口が設けられると共に、温度調節手段を備え、
海水取水管を介して汲み上げた栄養塩を含んだ海水を温
度調節手段によって所定温度に温度調節して所定深度の
有光層中に放水口から略水平に放流するよう構成されて
いることにより、放流された深層水は密度流として水平
に拡散し、その有する栄養によって植物プランクトンの
増殖を促すことができ、その結果、自然環境下で漁場を
造成することが可能となるものである。

【００３９】また、上記装置本体には、上部に開口する
表層水取水口を有する表層取水機構が設けられており、
上記温度調節手段は、表層取水機構によって取り入れた
表層水と上記汲み上げられた栄養塩を含む海水とを混合
して温度調節するように構成されていることにより、多
量の深層水を容易且つ迅速に温度調節して放流すること
ができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明に係る海水汲み上げ装置を用いた海洋
肥沃化装置の一構成例の外観を示す正面図である。

【図２】その平面図である。

【図３】本体部の縦断面図である。

【図４】（Ａ）は図１のＡ−Ａ断面図，（Ｂ）はＢ−Ｂ
断面図，（Ｃ）はＣ−Ｃ断面図である。

【図５】図１のＤ−Ｄ断面図である。

【図６】図１のＥ−Ｅ断面図である。

【図７】設置状態の外観を示し、（Ａ）は運転時，
（Ｂ）は保守点検時である。

【図８】異なる構成例の海洋肥沃化装置の一部断面正面
図である。

【符号の説明】

１，１′ 海洋肥沃化装置 １０ 本体部（装置本体） １２，１２′ バラストタンク（浮力調整手段） １６Ａ 放水口 ２０ 管塔部（表層水取水機構，温度調節手段） ２５ 表層水取水口 ３０ 深層水取水管（海水取水管） ４０ 放流ポンプ（汲み上げ機構，表層水取水機構，温
度調節手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 荻原 誠功 東京都千代田区大手町二丁目２番１号 石 川島播磨重工業株式会社本社内 (72)発明者 粟島 裕治 東京都江東区豊洲二丁目１番１号 石川島 播磨重工業株式会社東京第一工場内 (72)発明者 宮部 宏彰 東京都江東区豊洲二丁目１番１号 石川島 播磨重工業株式会社東京第一工場内 (72)発明者 大内 一之 長野県北佐久郡軽井沢町大字長倉193−111 株式会社大内海洋コンサルタント内 Ｆターム(参考） 2B104 CA01 EC01 EC03 FA03 FA07

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】汲み上げ機構を備える装置本体に、所定深
   度に至る海水取水管が垂下接続されると共に浮力調節手
   段が設けられ、前記浮力調節手段による浮力調節によっ
   て、汲み上げ作用時には前記装置本体を水面下所定深度
   に位置させて前記海水取水管を介して栄養塩を含んだ海
   水を汲み上げると共に、保守点検時には前記装置本体を
   水面上に位置させ得るように構成されていることを特徴
   とする海水汲み上げ装置。
2. 【請求項２】上記浮力調節手段は、上記装置本体の外側
   周囲にバラストタンクが周方向に配設されて構成されて
   いることを特徴とする請求項１に記載の海水汲み上げ装
   置。
3. 【請求項３】上記装置本体の周囲に略水平に開口する放
   水口が設けられると共に、温度調節手段を備え、上記海
   水取水管を介して汲み上げた栄養塩を含んだ海水を前記
   温度調節手段によって所定温度に温度調節して所定深度
   の有光層中に前記放水口から略水平に放流するよう構成
   されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の海
   水汲み上げ装置を用いた海洋肥沃化装置。
4. 【請求項４】上記装置本体には、上部に開口する表層水
   取水口を有する表層取水機構が設けられており、上記温
   度調節手段は、前記表層取水機構によって取り入れた表
   層水と上記汲み上げられた栄養塩を含んだ海水とを混合
   して温度調節するように構成されていることを特徴とす
   る請求項３に記載の海洋肥沃化装置。