JP2005270859A - 海洋深層水利用システム - Google Patents

Abstract

【課題】 海洋深層水を低コストで有効に利用することができるシステムを提供する。
【解決手段】 海洋深層水利用システムが、海洋深層水取水施設４と、取水した海洋深層水５の一部を、冷媒１０を冷却する手段の１つとして使用する、冷媒用の冷却装置３と、冷却した冷媒１０を用いて、取水した海洋深層水５の残りを凍結させて深層水５中の塩分を分離する装置１１とからなる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、海洋深層水を有効に利用するシステムに関するものである。

海水は、海洋の表層と深層とで成分が異なっており、深層から取れる海洋深層水は、表層の海水に比べてミネラルなどの栄養分を豊富に含んでいる。そのため、海洋深層水は、清涼飲料水、化粧水、食料品などに利用されている。ただし、海水は塩分を含んでいるので、飲料水などとして利用できるようにするためには、塩分を除去する必要がある。塩分を除去する方法として、海水を凍結処理する方法が知られている（例えば、特許文献１および２参照）。これは、海水を冷却すると、海水中の真水の部分のみが凍結し、凍結前の海水中に含まれていた塩分は、周囲の未だ凍結していない海水の中に排出されるという性質を利用したものである。凍結した氷部分を溶解することにより、大幅に塩分の低減された海洋深層水を得ることができる。

特開２００１−１２９５４２号公報 特開２００１−２２５０５９号公報

海洋深層水は深海から取水して来なければならないため、取水にコストがかかる。そのため、取水した海洋深層水はできるだけ有効に利用することが望まれる。そこで、本発明は、海洋深層水を最大限有効に利用することのできる海洋深層水利用システムを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するための本発明による海洋深層水利用システムは、深海から海洋深層水を取水する取水施設と、取水した海洋深層水の一部を、冷媒を冷却する手段の１つとして使用する、冷媒用の冷却装置と、該冷却装置で冷却した冷媒を用いて、前記取水した海洋深層水の残りを凍結させて深層水中の塩分を分離する装置と、からなることを特徴とする。海洋深層水を飲料水等として利用するためには先述したような凍結処理を施す必要があるが、この凍結処理に使用する冷媒の冷却に海洋深層水を利用することにより、凍結処理にかかるコストを下げることができる。海洋深層水は年間を通じて低温であるので、冷媒を冷却する手段として有効である。

好ましい態様において、本発明による海洋深層水利用システムは、前記冷却装置で使用した後の前記海洋深層水を、温水設備に搬送する手段をさらに備える。冷却装置で使用した後の海洋深層水は温度が上がっているので、温水として各種設備で利用することができ、それにより、取水した海洋深層水をさらに有効に利用することができる。例えば、タラソテラピー、すなわち、海水を利用した治療などに利用することができる。

好ましい態様において、本発明による海洋深層水利用システムは、前記冷却装置に電力を供給する風力発電施設をさらに備える。海洋深層水の取水施設は海辺沿いに設置されるが、このような場所は風が強く、風力発電に適している。

好ましくは、前記風力発電施設は、余剰電力が発生したときに、前記冷却装置への電力の供給を行う。風力発電施設は通常は周辺地域に電力を供給するものとし、余剰電力が発生したときにそれを冷却装置に供給するものとすることにより、発電した電力を有効に利用することができる。

好ましい態様において、本発明による海洋深層水利用システムは、低温貯蔵庫をさらに備えており、該低温貯蔵庫は、前記取水施設が取水した海洋深層水を利用して貯蔵物の冷却を行う。本態様では、低温の海洋深層水を貯蔵物の冷却にも利用することにより、取水した海洋深層水をさらに有効に利用することができる。

上記のように、本発明の海洋深層水利用システムでは、冷却装置において冷媒を冷却する手段として海洋深層水を使用するとともに、使用後の海洋深層水は温水として利用し、また、冷却した冷媒を用いて海洋深層水から塩分を分離して各種設備で利用することができるようにしており、取水した海洋深層水を低コストで有効に利用することができる。

以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施態様について説明する。図１は、本発明の一実施態様による海洋深層水利用システムの概要を示す系統図である。

図１に示す風力発電施設１は、通常は商用電力系統に電力を供給している。そして、昼間の電力需要に対する供給を行った余剰分の電力および、電力需要の少ない夜間に製造される余剰分の電力２は海洋深層水取水施設４や冷却装置３、凍結濃縮装置１１等の各設備に供給される。

海洋深層水取水施設４で取水された海洋深層水５は、冷却装置３、凍結濃縮装置１１、および低温貯蔵庫４５に送られる。このうち、凍結濃縮装置１１には、冷凍ユニットが複数基設けられている。冷凍ユニットは、冷媒１０が流れるコイルを備えており、コイルに海洋深層水を滴下すると、深層水の一部が凍結した状態でコイルに付着する。この凍結時に深層水中の塩分が分離され、この塩分は、凍結しなかった残りの深層水と共に流下する。流下した深層水は、塩分濃度が濃くなった濃縮海水となっている。この濃縮海水を再びコイルに滴下してその一部を凍結させるという工程を繰り返すことにより、最初に冷凍ユニットに供給された海洋深層水の８０％を凍結させ、残りの２０％を濃縮海水とする。海洋深層水の当初の食塩濃度は３．４％程度であるが、上記工程を経て凍結した海洋深層水を解かして得られる解氷水１３の食塩濃度は約１％であり、濃縮海水１２の食塩濃度は約９％となる。なお、凍結処理は上記方法に限られるものではなく、従来用いられている任意の方法を用いることが可能である。

上記凍結濃縮装置１１において使用される冷媒１０は、冷却装置３にて冷却されたものである。冷却装置３には、取水施設４で取水された低温の海洋深層水５が送られ、この深層水５が、冷媒１０を冷却するのに使用される。使用後の海洋深層水６は、冷媒１０から熱を奪って水温が上がっており、この深層水６は電気蓄熱装置７にて貯蔵される。貯蔵された深層水６はタラソテラピー施設３０で利用される。

凍結濃縮装置１１で生成された解氷水１３および濃縮海水１２のうち、解氷水１３は飲料水・清酒事業１４で利用される。また、濃縮海水１２中に溶け込まずに析出してきた天然塩４３は、味噌・醤油事業４４に利用される。そして、濃縮海水１２は、電気透析装置１５，２６、噴霧乾燥装置１８、および煮詰め装置２１で処理されて、天然塩およびミネラル水に分離される。この処理により、味噌・醤油事業２０，２４や豆腐・健康飲料水事業２５、化粧水・健康飲料水・ビール事業および植物栽培水事業１７，２８にそれぞれ適した成分比の天然塩およびミネラル水が生成される。

図２は、図１に示したシステムの主要部の実施例を示す図である。図２に示されるように、風力発電施設１およびタラソテラピー施設３０が、海４０に接する岬４１に設置されている。風力発電施設１には、蓄電池やフライホール設備等が備えられており、風の揺らぎによる発電量の変動の平準化を行えるようになっている。タラソテラピー施設３０の地下には、図１に示した冷却装置３や凍結濃縮装置１１等を備えた海洋深層水処理施設３１が設置されている。海洋深層水処理施設３１は垂直トンネル３２で地下室３３と連結されており、垂直トンネル３２内には昇降設備や海洋深層水送水配管が設けられている。地下室３３は水平トンネル３４でもう１つの地下室３５と連結され、水平トンネル３４内には水平走行設備や海洋深層水送水配管が設けられている。さらに、地下室３５は垂直管４２で水中展望施設３８と連結されており、垂直管４２内には昇降設備や海洋深層水送水配管が設けられている。水中展望施設３８は図１の系統図には示されていないが、プランクトン培養層を備えており、海洋深層水を利用して植物性プランクトンや動物性プランクトンの培養を行う。地下室３５には海洋深層水取水ポンプが設置されており、地下室３５から所定の水深まで延びる取水配管３６が海底３７に敷設されている。

海洋深層水処理施設３１には、図１に示した冷却装置３、凍結濃縮装置１１、噴霧乾燥装置１８、電気透析装置１５、電気蓄熱装置７等が設置されている。電気蓄熱装置７はタラソテラピー施設３０や水中展望施設３８と配管で結ばれており、電気蓄熱装置７に貯蔵されている高温の海洋深層水を送ることができるようになっている。

海洋深層水処理施設３１の電気蓄熱装置７から水中展望施設３８に送られる海洋深層水は、水中展望施設３８内のプランクトン培養槽に供給される。また、必要に応じて、海洋深層水処理施設３１の電気透析装置１５で製造されたミネラル水１６も、上記プランクトン培養槽に供給される。この培養槽からの排水は、水中展望施設３８の周辺の魚介類養殖場に放流される。

本実施例では、ミネラル成分の豊富な海洋深層水を植物性プランクトン、動物性プランクトンの培養に用い、これらプランクトンを魚介類の養殖に利用することで海洋深層水のミネラル分を効率よく活用することができる。また、風力発電施設で発電された電力量と、冷却装置を駆動して得られる冷媒量と、電気蓄熱装置での蓄熱量の間での不整合が発生した場合も、プランクトンの培養等をおこなうことで調整が容易になる。

図３は、図１に示した海洋深層水利用システムにおける低温貯蔵庫４５および魚介類蓄養施設４６の実施例を示す図である。まず、海洋深層水取水施設４で取水された低温の海洋深層水５が、魚介類蓄養施設４６内の貯水槽５０の低温貯水部に貯蔵される。低温貯水部の海洋深層水５は低温貯蔵庫４５の分水樋６０に送られ、流水カーテン６１となって集水樋６２に落下する。流水カーテン６１は、貯蔵室５９に送られる空気６６を冷却し、貯蔵室５９内を低温に保つ。集水樋６２に集められた海洋深層水は空気６６と熱交換を行って昇温しており、この昇温した海洋深層水６は貯水槽５０の中温貯水部に貯蔵される。

中温貯水部内の海洋深層水６は循環ポンプ６３でマイクロバブル注入装置５６に送られる。マイクロバブル注入装置５６では、空気６５を直径２０μｍ程度の微細泡にして海洋深層水６中に混入させている。マイクロバブルが混入された海洋深層水６は魚介類の蓄養槽５７に送られ、蓄養槽５７内に環状流を形成する。魚介類の排出物や食べ残し飼料は、海洋深層水と共に濾過装置５８に送られ、そこで濾過されて浄化された海洋深層水９が海に放流される。

このように、農産物等が貯蔵される低温貯蔵庫４５において、貯蔵物の冷却に海洋深層水が用いられるとともに、貯蔵物から熱を奪って昇温した深層水が魚介類蓄養施設４６の蓄養槽に導かれて魚介類の生命維持に用いられるようになっており、海洋深層水を有効に利用することができるようになっている。

図３に示す実施例では、さらに、昇温された海洋深層水を得るための補助的手段として、低温貯蔵庫４５および魚介類蓄養施設４６それぞれに熱交換パネル付き屋根５４を設けている。貯水槽５０の低温貯水部の海洋深層水５は、低温貯蔵庫４５および魚介類蓄養施設４６それぞれの屋根に設けられた分水管５３に送られ、熱交換パネル付屋根５４の熱交換パネル内を通過する。太陽熱を吸収して中温になった海洋深層水は集水管５５に集められ、貯水槽５０の中温貯水部に送られる。

さらに、図３に示す実施例では、昇温された海洋深層水を得るためのもう１つの補助的手段として、魚介類蓄養施設４６の屋根裏位置に熱交換器５２を設けている。貯水槽５０の低温貯水部の海洋深層水５は、熱交換器５２に送られ、魚介類蓄養施設４６の屋根裏部に溜まる高温の空気と熱交換をして昇温した後、貯水槽５０の中温貯水部に送られる。このようにして、低コストで温水を得ることができるようにしている。

以上、本発明による海洋深層水利用システムの実施態様について説明したが、本発明は上記の他にも様々な実施態様とすることが可能である。

本発明の一実施態様による海洋深層水利用システムの概要を示す系統図。 図１に示すシステムの主要部の一実施例を示す図。 図１に示すシステムにおける低温貯蔵庫および魚介類蓄養施設の一実施例を示す図。

符号の説明

１…風力発電施設，２…電力，３…冷却装置，４…海洋深層水取水施設，５…海洋深層水（低温），６…海洋深層水（中温），７…電気蓄熱装置，８…海洋深層水（高温），１０…冷媒，１１…凍結濃縮装置，１２…濃縮海水，１３…解氷水，３０…タラソテラピー施設

Claims (5)

1. 深海から海洋深層水を取水する取水施設と、
   取水した海洋深層水の一部を、冷媒を冷却する手段の１つとして使用する、冷媒用の冷却装置と、
   該冷却装置で冷却した冷媒を用いて、前記取水した海洋深層水の残りを凍結させて深層水中の塩分を分離する装置と、からなることを特徴とする海洋深層水利用システム。
2. 前記冷却装置で使用した後の前記海洋深層水を、温水設備に搬送する手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の海洋深層水利用システム。
3. 前記冷却装置に電力を供給する風力発電施設をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の海洋深層水利用システム。
4. 前記風力発電施設は、余剰電力が発生したときに、前記冷却装置への電力の供給を行うことを特徴とする請求項３に記載の海洋深層水利用システム。
5. 低温貯蔵庫をさらに備えており、該低温貯蔵庫は、前記取水施設が取水した海洋深層水を利用して貯蔵物の冷却を行うことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の海洋深層水利用システム。

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