JP2005290959A - 海洋深層水の低コスト取水、貯留、運搬技術 - Google Patents

Abstract

【課題】海洋深層水を利用者に安く供給する上で、取水工事費を低減する方法として退避型が提案されているが、管内の気泡排除方法に時間、コストに課題があった。また、貯留・輸送では従来技術では何れも高価なものとなっている。
【解決手段】退避型取水管に二又管を配し、片方から送水することで容易に気泡を排除できる。また、貯留には海中ダム、輸送には輸送用海中ダムを用いることでこれらのコストを大幅に低減できる。
【選択図】図２

Description

海洋深層水（或いは淡水）の取水・貯留・運搬を低コストで行う技術である。

（１）海洋深層水取水管における気泡の排除
海洋深層水を低コストで取水する工法として、ソフトパイプによる退避型簡易方式が提案されている。しかし、管路縦断に凹凸がある場合、海中に溶けている気体が上昇に伴い気泡化し凸部に溜まると、揚水ができなくなる弱点がある。対策として、▲１▼管を一定勾配（片方向）で敷設する方法、▲２▼敷設をやり直し気泡を排除する方法、▲３▼水中ポンプ方式などが考えられているが、それぞれに時間、手間、コストに弱点があった。
特許公開２００３−１７６５５５ 吉原、迯目「海洋深層水簡易取水方式と事業化の研究（その２）」 海洋深層水利用研究会論文集 ２００３年

（２）海洋深層水、淡水の貯留施設
海洋深層水の需要には時間・日変動がある。一方、退避型取水法式の取水能力は時間当たり一定値で、また、退避時には取水できない。これに対し、所定量の貯留施設を持つことで時間・日変動のピークや間歇取水に対応することが効果的となる。しかし、貯水槽やダムによる海洋深層水・淡水の貯留は、水圧に対抗する強度と水密性が求められるため、従来、非常に高いコストになっていた。

（３）海洋深層水、淡水の運搬
海洋深層水の取水適地は離島や半島の先端が多く、消費地の大都市とは遠く離れている。海洋深層水の運搬は、少量では水槽・タンクを船・車で運ぶか、大量ではパイプラインや大型タンカーなどによるが、何れの場合でも海洋深層水は重いため、その付加価値に対し輸送コストが活用の障害となっている。

本発明は、海洋深層水の利用を考える個人、企業等に安く、潤沢に供給することを目的に、以下を課題とする。
（１）気泡の簡単な排除と取水コストの大幅な低減
（２）海洋深層水或いは淡水の貯留コストの大幅な低減
（３）海洋深層水或いは淡水の運搬コストの大幅な低減

（１）二又管による気泡の排除
図１に示すように、所定水深の取水管に二又を設け、ここから浅海域では２本の取水管を配し、取水管に気泡が詰まり揚水が出来なくなったとき、片方は揚水（吸水）し、片方から送水することで、溜まっていた気泡を排除する。

（２）薄い膜による海中ダム工法
通常、陸上の貯水施設（ダム、貯水槽）には巨額の建設費を必要とするが、海中に海洋深層水や淡水を貯留する場合、水圧に対抗する必要がないこと、水深４０ｍ以深に設置することで波浪の影響が少ないことを利用し、薄い膜で仕切る海中ダムが可能となる。

（３）輸送用海中ダム工法
海洋深層水の輸送は容器（水槽、タンク）や運搬（船、車）に相当のコストが必要となるが、先の海中ダムを輸送用仕様にすることで、施設費、運搬コストを飛躍的に低減できる。

海洋深層水の取水、貯留、輸送コストが極端に安くなり、潤沢に供給されることで以下の効果が期待される。
（１）海洋深層水取水事業の全国展開
（２）経済の活性化と地域振興
（３）海洋深層水を活用した新商品開発の全国展開
（４）海洋深層水を活用した福祉、健康増進
（５）水問題への寄与
（６）食糧問題への寄与
（７）環境問題への寄与

（１）二又管の構造と運用
図１に示すように、所定水深の取水管に二又を配し、ここから浅海域では２本の取水管を配する。取水管に気泡が詰まり揚水が出来なくなったとき、片方は揚水（吸水）し、片方から送水することで、溜まっていた気泡を排除する。
このとき、陸上側から送水された深層水はもう片方の浅海域取水管と海底方向に続く取水管に流れ得るが、管の抵抗差によりほとんどが浅海域取水管に流れることになる。

（２）海中ダムの構造
海中ダム躯体を図２に示すように、約４０ｍ以深に設置することで波浪の影響が少なく、海中で水圧に対抗する必要がないため、巨大な容量のダムも薄い膜で構築できる。膜は塩ビシート、ゴムシート、ＦＲＰシートなど多種類のものが市販されている。これらからダムの設置条件により選択でき価格も安い。
また、海中ダム躯体には位置保持装置、空気抜き装置、保護シート、送水・取水管などを設ける。ダム本体は製作上、或いは外力による被害を分散するため複数からなるクラスター構成とすることが望ましい。

（３）海中ダムへの送水・取水管
海中ダム躯体には脱着可能な送水・取水管をつなぐ。送水管は図２、３に示すように、３つの部分に分けて考える。
先ず、浅海域では通常の取水管構造であるが、波浪の影響を避けるため、埋設などの防護工や退避方式を考える。
波浪の影響を大きく受けなくなる水深で、ダム躯体のクラスターに合わせた配管と送水・取水量の制御機能（仕切弁など）を持たせる。
ダム躯体の中では送水・取水がスムーズに行われるように多孔管とし、また、ダム躯体の形状維持装置をつなぐ。ダム躯体外でアンカーに接続する。

（４）輸送用海中ダム
前項の海中ダムを輸送用仕様にしたもので、円筒形状の躯体に形状保持装置、空気抜き装置、送取水管等などを持たせ、必要な容量分、直列・並列に連結する。移動に際しては、図４に示すように、所定の水深を進むことで水面の抵抗を減じ、マイクロバブルで摩擦抵抗を減ずる。また、必要に応じて自走機能（方向蛇、推力）を持たせる。

（５）輸送用海中ダムの送水・取水・連結パイプ
曳航パイプ、躯体連結パイプは図４、５に示すように、当該セルへの送水・取水機能の他、連結するセルへの送水・取水パイプ、浮力調整、推力伝達、制御ケーブルなどを持たせる。

（１）退避型取水方式
従来の海洋深層水取水方式に対し、退避型簡易取水方式では工事費が圧倒的に安く、二又管による空気の排除や海中ダムにより、安定供給が可能となる。これにより、取水地点の全国展開、取水ポイントの多様化（水深、地形）など事業化に向けて取水のシーズが整うことになる。

（２）海中ダム
日本は世界的に見ても雨の多い地域といわれるが、降雨は直ぐに海に流出し、利用可能な淡水は限られている。ダムや堰の建設は事業費、事業期間、環境問題などから難しい問題を伴い、適地も限られる。これに対し、海中ダムは事業費が安く、事業期間が短く、流域を選ばないなど利点が多い。海中ダムを河口に設けることで農業用水、環境水の確保、揚水発電ダムとして活用も期待できる。その際、河口から少し上流に送水・取水ポイントを置き河川水を取り込むと、送水にはポンプや電力の必要がなくなる。

（３）輸送用海中ダム
本工法は本体工事費、輸送コストも安く、また、連結により大量輸送も可能である。これにより、水の欠乏する地域（世界的）に大量輸送することを経済的にも可能とする。

二又式取水管（鳥瞰図） 浅海域で二又になった取水管である。 海中ダム（側面図） 海中ダム躯体シート、これに連結された送・取水管をもつ海中ダムの構造である。 海中ダム送水・取水管（平面図） クラスター構造をなす管で、着脱部、流量制御機能などをもつ。 輸送用海中ダム（鳥瞰図） 輸送用の海中ダムの構造図である。必要な容量により、連結する。 輸送用海中ダム連結パイプ（断面図） 輸送用海中ダム連結パイプの断面である。

Claims (8)

1. 海洋深層水の取水方法で所定の深度より陸上側の取水管を二又にし、気泡が溜まったとき、片方は揚水し、片方から押し出すことで気泡を排除する工法。
2. 海中に海洋深層水や淡水を貯留する上で、海中で水圧に対抗する必要がないこと、水深約４０ｍ以深に設置することで波浪の影響が少ないことを利用し、薄い膜で仕切った海中ダム工法。
3. 前述海中ダムで、躯体保持装置、空気抜き装置、保護シートなどを装備し、端部にアンカー、海中ダム躯体内で海洋深層水（又は淡水）を送水・取水する多孔管を装備した着脱式取水管を特徴とする構造。
4. 前述、海中ダムを取水管から分岐する、着脱式クラスター構造とし、その分岐部に送・取水量を調整コントロールする送水・取水管システム。
5. 前項の海中ダムを輸送用仕様にした、送・取水管を内蔵し、躯体保持装置、空気抜き装置などをもつ輸送用海中ダム工法。
6. 前述の輸送用海中ダムの送水・取水管に浮力調整、連結、流量制御コネクターなどを持たせた送水・取水管システム。
7. 前述、輸送用海中ダムの頭部にマイクロバブル発生装置を設け、海中ダムがマイクロバブルのリングの中を通ることで摩擦抵抗を低減することを特徴とする構造。
8. 前述、輸送用海中ダムの頭部・末端部に推進装置、方向蛇、位置制御装置などを設けた構造。

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