JP2021107665A - Pumping system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、揚水システムに関する。詳細には、本発明は、気泡の上昇移動を利用した揚水システムに関する。 The present invention relates to a pumping system. In particular, the present invention relates to a pumping system utilizing the ascending movement of bubbles.
従来、海面の温度を低下させるため、温度の低い深層水を海面側に移動させる技術が知られている。
例えば、流入口を海洋深層水の流れの上流に向け、海洋深層水を流入させ、吐出口を上方に湾曲もしくは傾斜させた通水パイプを用いて、冷熱源である海洋深層水を表層部に移動させる技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
ただし、特許文献1の技術では、通水パイプが非常に長くなり、設備面や設置作業面での負担が大きいという課題ががあった。また、単位時間あたりの揚水量が少ないという課題があった。
Conventionally, in order to lower the temperature of the sea surface, a technique of moving deep sea water having a low temperature to the sea surface side has been known.
For example, using a water flow pipe with the inflow port directed upstream of the deep sea water flow, the deep sea water flowing in, and the discharge port curved or inclined upward, the deep sea water, which is a cold heat source, is placed on the surface layer. A technique for moving has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
However, the technique of Patent Document 1 has a problem that the water flow pipe becomes very long and the burden on the equipment and the installation work is large. In addition, there is a problem that the amount of pumped water per unit time is small.
これに対し、例えば、海底に配置された噴射(噴出)ノズルより、圧縮空気装置から送られたエアを上方に向けて噴射(噴出)し、エアの圧力によって海中深く停滞している低温度水(深層水等)を押し上げる技術が提案されている(例えば、特許文献2参照)。 On the other hand, for example, low-temperature water that is deeply stagnant in the sea due to the pressure of the air that is injected (spouted) upward from the air sent from the compressed air device from the jet (spout) nozzle located on the seabed. A technique for pushing up (deep sea water, etc.) has been proposed (see, for example, Patent Document 2).
しかし、特許文献2の技術では、海中深く停滞している低温度水を海面側(表層部)に直接揚水していないので、低温度水を海面側に押し上げる過程で海面までの海水を全体的に低温化した後、やっと海面側(表層部)の温度を低下させることができる。特許文献2の技術については、海面側(表層部)直接揚水していないことにより生じる効率面等の課題があった。 However, in the technique of Patent Document 2, since the low-temperature water that is stagnant deep in the sea is not directly pumped to the sea surface side (surface layer portion), the seawater to the sea surface as a whole is pushed up to the sea surface side in the process of pushing the low-temperature water to the sea surface side. After lowering the temperature, the temperature on the sea surface side (surface layer) can finally be lowered. The technique of Patent Document 2 has problems such as efficiency caused by not directly pumping water on the sea surface side (surface layer portion).
また、特許文献2の技術では、噴射(噴出)ノズルよりにより噴出されたエアにより海中深く停滞している低温度水(深層水等)を押し上げることができるが、海中を上昇しながら大きくなった気泡が海面で破裂することにより海面に波が発生し、船舶等へ影響を与えることが問題になっている。 Further, in the technique of Patent Document 2, low-temperature water (deep sea water, etc.) that is stagnant deep in the sea can be pushed up by the air ejected from the injection (spouting) nozzle, but it becomes larger while rising in the sea. The problem is that bubbles burst on the surface of the sea to generate waves on the surface of the sea, affecting ships and the like.
本発明は、ガイドパイプ内における気泡の上昇移動を利用することで海底側の海水を海面側に直接揚水すると共に、気泡の径を海面に到達する前に小さくすることが可能な揚水システムを提供することを目的とする。 The present invention provides a pumping system capable of directly pumping seawater on the seabed side to the sea surface side and reducing the diameter of the bubbles before reaching the sea surface by utilizing the ascending movement of bubbles in the guide pipe. The purpose is to do.
本発明は、海底側に配置される取水部と、海面側に配置される出水部とを有し、海底側の海水を海面側に揚水する略垂直にのびるように配置されたガイドパイプ部と、前記ガイドパイプ部内または前記取水部の下方に配置され、圧縮空気を噴出させてガイドパイプ部内を上昇移動する気泡群を形成する噴出ノズル部と、圧縮空気を噴出ノズル部に供給する圧縮空気供給部と、前記ガイドパイプ部内における前記出水部側の所定位置または前記出水部と海面との間に配置され、前記ガイドパイプ部内を海面側に移動する気泡または前記出水部から海面側に移動する気泡を径が小さくなるよう細分化させる細分化部と、を有する揚水システムに関する。 The present invention has a water intake portion arranged on the sea floor side and a water discharge portion arranged on the sea surface side, and a guide pipe portion arranged so as to extend substantially vertically to pump seawater on the sea floor side to the sea surface side. , An ejection nozzle portion that is arranged in the guide pipe portion or below the intake portion to form a group of bubbles that eject compressed air and move upward in the guide pipe portion, and a compressed air supply that supplies compressed air to the ejection nozzle portion. A bubble that is arranged at a predetermined position on the water discharge part side in the guide pipe part or between the water discharge part and the sea surface and moves to the sea surface side in the guide pipe part or a bubble that moves from the water discharge part to the sea surface side. The present invention relates to a pumping system having a subdivision portion for subdividing the pipe so as to reduce the diameter.
本発明の揚水システムは、前記圧縮空気供給部は、第1空気圧の圧縮空気を供給する第1圧縮空気供給部と、前記第1空気圧よりも低い空気圧である第2空気圧の圧縮空気を供給する第2圧縮空気供給部と、を有し、前記噴出ノズル部は、前記第1圧縮空気供給部からの前記第1空気圧の圧縮空気を噴出する第1噴出部と、前記ガイドパイプ部の径方向において前記第1噴出部の外周を囲むように配置され、前記第2圧縮空気供給部からの前記第2空気圧の圧縮空気を噴出する第2噴出部と、を有することが好ましい。 In the pumping system of the present invention, the compressed air supply unit supplies a first compressed air supply unit that supplies compressed air with a first air pressure and a second air pressure compressed air that is lower than the first air pressure. It has a second compressed air supply section, and the ejection nozzle section has a first ejection section that ejects compressed air of the first air pressure from the first compressed air supply section, and a radial direction of the guide pipe section. It is preferable to have a second ejection portion which is arranged so as to surround the outer periphery of the first ejection portion and ejects compressed air of the second air pressure from the second compressed air supply portion.
また、本発明の揚水システムにおいて、前記噴出ノズル部は、2重管構造を有し、内側に配置される第1管部と、外側に配置される第2管部とを有し、前記第1噴出部は、前記第1管部の第1中空部と、前記第1中空部における海面側の端部に形成される第1噴出口と、を有して構成され、前記第2噴出部は、前記第2管部と前記第1管部との間に形成される垂直方向からみて環状の第2中空部と、前記第2中空部における海面側の端部に形成される垂直方向からみて環状の第2噴出口と、を有して構成されることが好ましい。 Further, in the water pumping system of the present invention, the ejection nozzle portion has a double pipe structure, and has a first pipe portion arranged inside and a second pipe portion arranged outside, and the first one. The first ejection portion is configured to include a first hollow portion of the first pipe portion and a first ejection port formed at an end portion of the first hollow portion on the sea surface side, and the second ejection portion. Is from the second hollow portion formed between the second pipe portion and the first pipe portion, which is annular when viewed from the vertical direction, and from the vertical direction formed at the end portion of the second hollow portion on the sea surface side. It is preferable that the second spout having an annular shape is provided.
また、本発明の揚水システムにおいて、前記噴出ノズル部は、噴出した圧縮空気により海水を海面側に移動させる気泡群であって、前記第1噴出部から噴出された圧縮空気により形成される第1気泡群と、前記第2噴出部から噴出された圧縮空気により前記第1気泡群の外周を囲むように形成され、前記第1気泡群のよりも小さい径である第2気泡群と、を発生させることが好ましい。 Further, in the pumping system of the present invention, the ejection nozzle portion is a group of bubbles that move seawater to the sea surface side by the ejected compressed air, and is formed by the compressed air ejected from the first ejection portion. A bubble group and a second bubble group formed so as to surround the outer periphery of the first bubble group by the compressed air ejected from the second ejection portion and having a diameter smaller than that of the first bubble group are generated. It is preferable to let it.
また、本発明の揚水システムにおいて、前記第2噴出部から噴出された第2気泡群は、前記第1気泡群と前記第ガイドパイプ部の内側面との間に位置して上昇し、前記第1気泡が前記ガイドパイプ部の内側面に衝突することを抑制することが好ましい。 Further, in the pumping system of the present invention, the second bubble group ejected from the second ejection portion rises located between the first bubble group and the inner surface of the guide pipe portion, and the second bubble group is raised. It is preferable to prevent one bubble from colliding with the inner surface of the guide pipe portion.
また、本発明の揚水システムにおいて、前記ガイドパイプ部は、2重管構造を有し、内側に配置され、第1取水部と、第1出水部と、を有する第1ガイドパイプと、外側に配置され、第2取水部と、前記第1出水部よりも海面側に配置される第2出水部と、を有する第2ガイドパイプと、を有し、前記噴出ノズル部は、前記第1ガイドパイプ内に配置され、前記細分化部は、前記第2ガイドパイプ内における前記第2出水部側の所定位置または前記第2出水部と海面との間に配置されることが好ましい Further, in the water pumping system of the present invention, the guide pipe portion has a double pipe structure, is arranged inside, and has a first intake portion, a first water outlet portion, and a first guide pipe on the outside. It has a second guide pipe that is arranged and has a second water intake part and a second water discharge part that is arranged on the sea surface side of the first water discharge part, and the ejection nozzle part is the first guide. It is preferably arranged in the pipe, and the subdivided portion is preferably arranged at a predetermined position on the side of the second water discharge portion in the second guide pipe or between the second water discharge portion and the sea surface.
また、本発明の揚水システムは、前記第1ガイドパイプと前記第2ガイドパイプとの間に形成される垂直方向からみて環状の中空部に配置される補助噴出ノズル部と、を更に備え、前記圧縮空気供給部は、前記第1空気圧よりも低い空気圧である第3空気圧の圧縮空気を前記補助噴出ノズル部に供給する第3圧縮空気供給部を更に備えることが好ましい。 Further, the pumping system of the present invention further includes an auxiliary ejection nozzle portion formed between the first guide pipe and the second guide pipe and arranged in an annular hollow portion when viewed from the vertical direction. It is preferable that the compressed air supply unit further includes a third compressed air supply unit that supplies compressed air having a third air pressure lower than the first air pressure to the auxiliary ejection nozzle unit.
また、本発明の揚水システムにおいて、前記補助噴出ノズル部は、噴出した圧縮空気により海水を海面側に移動させる気泡群であって、少なくとも前記第1噴出部から噴出された圧縮空気により形成された第1気泡群の外周を前記第2ガイドパイプ内において囲むように形成される第3気泡群と、を発生させることが好ましい。 Further, in the pumping system of the present invention, the auxiliary ejection nozzle portion is a group of bubbles that move seawater to the sea surface side by the ejected compressed air, and is formed by at least the compressed air ejected from the first ejection portion. It is preferable to generate a third bubble group formed so as to surround the outer periphery of the first bubble group in the second guide pipe.
また、本発明の揚水システムにおいて、前記補助噴出ノズル部から噴出された第3気泡群は、前記第1気泡群と前記第2ガイドパイプの内側面との間に位置して上昇し、前記第1気泡が前記第2ガイドパイプの内側面に衝突することを抑制することが好ましい。 Further, in the pumping system of the present invention, the third bubble group ejected from the auxiliary ejection nozzle portion rises located between the first bubble group and the inner surface of the second guide pipe, and the first one. It is preferable to prevent one bubble from colliding with the inner surface of the second guide pipe.
また、本発明の揚水システムにおいて、前記第1ガイドパイプは、該ガイドパイプの内部と前記中空部とを連通させる複数の衝撃緩衝窓であって、前記第1ガイドパイプの内部を上昇する気泡および/または海水における前記中空部への移動が可能であると共に、前記中空部を上昇する海水が前記第1ガイドパイプの内部に移動可能に構成される複数の衝撃緩衝窓と、を更に有することが好ましい。 Further, in the pumping system of the present invention, the first guide pipe is a plurality of shock-cushioning windows that communicate the inside of the guide pipe with the hollow portion, and the bubbles rising inside the first guide pipe and the air bubbles. / Or having a plurality of shock-cushioning windows that can move to the hollow portion in seawater and that seawater rising in the hollow portion can move inside the first guide pipe. preferable.
また、本発明の揚水システムは、前記第2ガイドパイプにおける前記第2出水部側に連続して配置される第3ガイドパイプと、前記第3ガイドパイプ内に配置され、第2出水部から出水された海水を海面側または海面上に送る水中ポンプ部と、を更に備えることが好ましい。 Further, the pumping system of the present invention has a third guide pipe that is continuously arranged on the second water discharge portion side of the second guide pipe and a third guide pipe that is arranged in the third guide pipe and discharges water from the second water discharge portion. It is preferable to further include a submersible pump unit that sends the seawater to the sea surface side or above the sea surface.
また、本発明の揚水システムにおいて、前記第3ガイドパイプは、前記第2出水部と反対側の端部が海面より上に位置するよう配置され、前記水中ポンプ部は、海面から所定距離だけ下方に配置されると共に、海水を前記第3ガイドパイプ外に排出し、前記第3ガイドパイプ内の海水面である内部海面が、前記水中ポンプ部により前記第3ガイドパイプ内の海水が前記第3ガイドパイプ外に排出されることで海面より垂直方向下方に位置することで、前記内部海面の位置を海面より垂直方向下方に位置させることで、圧力差を生じさせ、前記取水部からの取水を促進させることが好ましい。 Further, in the pumping system of the present invention, the third guide pipe is arranged so that the end opposite to the second water discharge portion is located above the sea surface, and the submersible pump portion is lowered by a predetermined distance from the sea surface. The seawater is discharged to the outside of the third guide pipe, and the internal sea level, which is the seawater surface in the third guide pipe, is the seawater in the third guide pipe by the submersible pump unit. By being discharged to the outside of the guide pipe and being positioned vertically below the sea level, the position of the internal sea surface is positioned below the sea level in the vertical direction, thereby creating a pressure difference and taking water from the intake portion. It is preferable to promote it.
また、本発明の揚水システムにおいて、前記細分化部は、1つの細分化部材または垂直方向において互いに所定距離だけ離間して配置される複数の細分化部材を有して構成されることが好ましい。 Further, in the pumping system of the present invention, it is preferable that the subdivided portion includes one subdivided member or a plurality of subdivided members arranged apart from each other by a predetermined distance in the vertical direction.
また、本発明の揚水システムにおいて、前記圧縮空気供給部は、船舶に載置されるエアコンプレッサーおよび圧縮空気を収容する1または複数のタンクと、前記1または複数のタンクに収容される圧縮空気を前記噴出ノズル部に供給する供給パイプ部と、を有することが好ましい。 Further, in the pumping system of the present invention, the compressed air supply unit receives one or a plurality of tanks accommodating an air compressor and compressed air mounted on a ship and compressed air contained in the one or a plurality of tanks. It is preferable to have a supply pipe portion that supplies the ejection nozzle portion.
本発明によれば、ガイドパイプ内における気泡の上昇移動を利用することで海底側の海水を海面側に直接揚水すると共に、気泡の径を海面に到達する前に小さくすることが可能な揚水システムを提供することができる。 According to the present invention, a pumping system capable of directly pumping seawater on the seabed side to the sea surface side and reducing the diameter of the bubbles before reaching the sea surface by utilizing the ascending movement of bubbles in the guide pipe. Can be provided.
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態に係る揚水システムについて説明する。
図1から図3により、本実施形態における揚水システムについて説明する。図1は、第1実施形態の揚水システムを説明する図である。図2は、ガイドパイプ部および噴出ノズル部を説明する図である。図3は、噴出ノズル部を説明する図であって、(a)水平方向からみた断面図、(b)垂直方向の上方からみた噴出口の図である。
Hereinafter, the pumping system according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
The pumping system according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 3. FIG. 1 is a diagram illustrating a pumping system of the first embodiment. FIG. 2 is a diagram illustrating a guide pipe portion and a ejection nozzle portion. 3A and 3B are views for explaining the ejection nozzle portion, and are (a) a cross-sectional view seen from the horizontal direction and (b) a view of the ejection port seen from above in the vertical direction.
まず、図1により、第1実施形態における揚水システム1の概要について説明する。
図1に示すように、揚水システム1は、ガイドパイプ10(ガイドパイプ部)と、圧縮空気供給部20と、噴出ノズル部30と、細分化部40と、を備える。
First, the outline of the pumping system 1 in the first embodiment will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 1, the pumping system 1 includes a guide pipe 10 (guide pipe section), a compressed
揚水システム1は、圧縮空気供給部20から供給される圧縮空気を噴出ノズル部30によりガイドパイプ10内に噴出し、ガイドパイプ10内における気泡上昇を利用して海底WA側の海水W(深層水等)を海面WB側に直接揚水する揚水システムである。揚水システム1は、深層水を海面WB側に揚水するシステムである。揚水システム1は、海底WA側の低温である深層水(海水W)を海面WB側に直接揚水するシステムである。ここで、揚水システム1は、深層水のほか、微粒子(例えば、海底から発掘されるレアメタルの微粒子)等を含む海水も揚水可能である。
In the pumping system 1, the compressed air supplied from the compressed
また、揚水システム1は、細分化部40により気泡Bの径を小さく細分化可能な揚水システムである。また、揚水システム1は、噴出ノズル部30による圧縮空気の噴出を工夫することで、気泡Bの垂直方向への直進性を向上させ、揚水性が向上された揚水システムである。以下、揚水システム1の構成要素について説明する。
Further, the pumping system 1 is a pumping system in which the diameter of the bubble B can be reduced and subdivided by the
図1および図2に示すように、ガイドパイプ10は、海底WA側に配置される取水部11と、海面WB側に配置される出水部12とを有する。ガイドパイプ10は、略垂直にのびるように配置される。
ガイドパイプ10は、取水部11側に配置される噴出ノズル部30により噴出された圧縮空気Pa,Pbにより形成される気泡B(Ba,Bb)の上昇移動により、取水部11から取り入れた深層水(海水W)を出水部12に揚水する。ガイドパイプ10は、略垂直にのびるように配置されているので、気泡B(Ba,Bb)群は垂直方向に直進的に上昇する。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
The
ガイドパイプ10は、不図示の固定具等により固定される。例えば、ガイドパイプ10は、下端側を不図示のアンカーにより固定される。また、例えば、ガイドパイプ10は、上端側を不図示の固定具により船舶100や不図示の浮揚体に固定されてもよい。
ガイドパイプ10は、海底WAまでの深さや揚水量・速度に応じて、長さや内径を適宜調整可能である。ガイドパイプ10は、特に以下に限定されないが、例えば、海洋で使用される場合には、長さ100〜3000m、好ましくは150〜1000m、更に好ましくは200〜500mであり、その他の水域で使用される場合には、長さ20〜200mに設定可能である。また、内径は2〜20mに設定可能である、また、ガイドパイプ10の材質は、特に以下に限定されないが、例えば、海洋で使用される場合にはSUS316、チタン合金、グラスファイバー等が例示され、その他の水域で使用される場合にはSUS304、グラスファイバー等が例示される。
The
The length and inner diameter of the
図1および図2に示すように、圧縮空気供給部20は、噴出ノズル部30に圧縮空気Pa,Pbを供給する。圧縮空気供給部20は、噴出ノズル部30を介して、深層水(海水W)を海面WB側に揚水するための圧縮空気Pa,Pbをガイドパイプ10内に供給する。
As shown in FIGS. 1 and 2, the compressed
圧縮空気供給部20は、第1空気圧の圧縮空気Paを供給する第1圧縮空気供給部20aと、第1空気圧よりも低い空気圧である第2空気圧の圧縮空気を供給する第2圧縮空気供給部20bと、を有する。
The compressed
第1圧縮空気供給部20aは、第1コンプレッサー21aと、1または複数の第1タンク22aと、第1供給パイプ23aと、を有する。本実施形態において、第1コンプレッサー21aおよび1または複数の第1タンク22aは、船舶100に載置される。
The first compressed
第1コンプレッサー21aは、1または複数の第1タンク22aに圧縮空気を収容させるために連続的または間欠的に空気を供給する。
1または複数の第1タンク22aは、圧縮空気を収容すると共に、不図示の操作部により噴出ノズル部30(第1噴出部31)側に第1圧縮空気Paを供給可能に構成される。
第1供給パイプ23aは、1または複数の第1タンク22aと噴出ノズル部30(第1噴出部31)とを接続するパイプである。第1供給パイプ23aは、1または複数の第1タンク22aに収容される圧縮空気を噴出ノズル部30(第1噴出部31)に供給する。
The
The one or a plurality of
The
同様に、第2圧縮空気供給部20bは、第2コンプレッサー21bと、1または複数の第2タンク22bと、第2供給パイプ23bと、を有する。本実施形態において、第2コンプレッサー21bおよび1または複数の第2タンク22bは、船舶100に載置される。
Similarly, the second compressed
第2コンプレッサー21bは、1または複数の第2タンク22bに圧縮空気を収容させるために連続的または間欠的に空気を供給する。
1または複数の第2タンク22bは、圧縮空気を収容すると共に、不図示の操作部により噴出ノズル部30(第2噴出部33)側に第2圧縮空気Pbを供給可能に構成される。
第2供給パイプ23bは、1または複数の第2タンク22bと噴出ノズル部30(第2噴出部33)とを接続するパイプである。第2供給パイプ23bは、1または複数の第2タンク22bに収容される圧縮空気を噴出ノズル部30(第2噴出部33)に供給する。
The
The one or a plurality of
The
図2および図3(a)(b)に示すように、噴出ノズル部30は、ガイドパイプ10内における取水部11側に配置される。噴出ノズル部30は、圧縮空気供給部20に接続され、圧縮空気供給部20から直接または間接的に供給される圧縮空気を上方(海面WB側)に噴出可能に構成される。ここで、噴出ノズル部30は、圧縮空気を噴出させてガイドパイプ10内を上昇移動する気泡群を形成する。ここで、噴出ノズル部30は、ガイドパイプ10内における取水部11側に配置されているが、これに限定されず、例えば、ガイドパイプ10内の垂直方向における中央領域に配置されていてもよく、圧縮空気を噴出して形成される気泡Bがガイドパイプ10内に入り上昇移動するのであれば取水部11の外(下方)に配置されていてもよい。
As shown in FIGS. 2 and 3A and 3B, the
噴出ノズル部30は、第1圧縮空気供給部20a(23a)からの第1空気圧の圧縮空気Pa(高圧圧縮空気)を噴出する第1噴出部31と、ガイドパイプ10の径方向において第1噴出部31の外周を囲むように配置され、第2圧縮空気供給部20b(23b)からの第2空気圧の圧縮空気Pb(中・低圧圧縮空気)を噴出する第2噴出部33と、を有する。
The
本実施形態において、噴出ノズル部30は、2重管構造を有し、内側に配置される第1管部35と、外側に配置される第2管部36とを有する。
第1噴出部31は、第1管部35の第1中空部37と、第1中空部37における海面側の端部に形成される第1噴出口32と、第1噴出口32の口径を調整して圧縮空気Paの噴出量を調整可能なオリフィス50と、第1噴出口32における噴出側に配置されるラッパ部52と、を有して構成される。第1噴出部31は、第1中空部37に供給された第1圧縮空気Paを第1噴出口32から噴出可能に構成される。
In the present embodiment, the
The
第2噴出部33は、第2管部36と第1管部35との間に形成される垂直方向からみて環状の第2中空部38と、第2中空部38における海面側の端部に形成される垂直方向からみて環状に配置される複数の第2噴出口34と、圧縮空気Pbの噴出量を調整可能なオリフィス53と、を有して構成される。複数の第2噴出部33それぞれは、第2中空部38に供給された第2圧縮空気Pbを第2噴出口34から噴出可能に構成される。
The
噴出ノズル部30から海面WB側に噴出された圧縮空気は、ガイドパイプ10内において多数の気泡Ba,Bbとなり、上方に移動すると共に、取水部11から取り入れられた深層水(海水W)を海面WB側に移動させる。
本実施形態において、第1噴出部31から噴出された第1圧縮空気(高圧)は、大きな気泡Ba群(第1気泡群)を発生させる。また、第2噴出部33から噴出された第2圧縮空気(中・低圧)は、気泡Baよりも径が小さい気泡Bb群(第2気泡群)を発生させる。
The compressed air ejected from the
In the present embodiment, the first compressed air (high pressure) ejected from the
ガイドパイプ10内において、垂直方向からみて中央領域に径の大きな気泡Ba群(第1気泡群)が形成され、気泡Ba群の外周を囲むように気泡Bb群(第2気泡群)が形成される(図4(b)参照)。このような状態で気泡Ba,Bb群が上方に移動することで、垂直方向への直進性が向上する。第1噴出部31の噴出により発生する径の大きな気泡Ba群が揚水(汲み上げ)に主に寄与する。第2噴出部33の噴出により発生する気泡Baより径の小さい気泡Bb群は、気泡群の揺らぎ防止に主に寄与し、気泡群の直進性に寄与する。
In the
具体的には、気泡Baは、上昇するにしたがって膨張して体積が増加すると共に、上昇速度も増加する。揚水性の面からは好適である。しかし、水の抵抗に加え、ガイドパイプ10の内側面への接触等による分裂や変形が生じることで、気泡Baの上昇速度が落ちる場合がある。この場合、揚水性が低下することになる。
第2噴出部33から噴出された気泡Bb群は、気泡Ba群とガイドパイプ10の内側面との間に位置して上昇し、気泡Baがガイドパイプ10の内側面に衝突することを抑制する。
つまり、気泡Bbは、ガイドパイプ10の内側面と気泡Baとの間に位置し、気泡Baのガイドパイプ10の内側面への衝突を抑制する。また、気泡Bbは、ガイドパイプ10の内側面と気泡Baとの間に位置して上昇するので、気泡Baにおける上昇時の揺らぎを抑制する。これにより、本実施形態によれば、揚水システム1における深層水(海水W)の揚水性を向上させることができる。
Specifically, the bubble Ba expands as it rises, its volume increases, and the rate of rise also increases. It is suitable from the viewpoint of water pumping. However, in addition to the resistance of water, the ascending speed of the bubble Ba may decrease due to splitting or deformation due to contact with the inner surface of the
The bubble Bb group ejected from the
That is, the bubble Bb is located between the inner surface of the
本実施形態において、第1空気圧は、水圧に応じて適宜調整され、特に限定されないが、例えば、水圧の5〜20倍の圧力に調整できる。また、第2空気圧は、水圧に応じて適宜調整され、特に限定されないが、例えば、水圧の2〜5倍の圧力に調整できる。 In the present embodiment, the first air pressure is appropriately adjusted according to the water pressure, and is not particularly limited, but can be adjusted to, for example, 5 to 20 times the water pressure. The second air pressure is appropriately adjusted according to the water pressure, and is not particularly limited, but can be adjusted to, for example, 2 to 5 times the water pressure.
図1および図2に示すように、本実施形態において、細分化部40は、ガイドパイプ10内における出水部12に配置される。細分化部40は、ガイドパイプ10内を海面WB側に移動する気泡B(Ba,Bb)を径が小さくなるよう細分化させる。ここで、細分化とは、気泡の径や体積を小さくするという意味であり、マイクロバブル化等を意味にするものではない。細分化とは、気泡を分裂させて径や体積を小さくすることであり、分裂化と言い換えてもよい。
As shown in FIGS. 1 and 2, in the present embodiment, the
ここで、気泡B群は、海面付近では径も大きく、径の大きさもバラバラであり、上昇速度も速い。そのため、気泡B群や揚水された深層水がガイドパイプ10から直接出水する場合、海面WBや出水部周辺への影響・ストレスが大きい。細分化部40は、ガイドパイプ10の出水部12に配置され、ガイドパイプ10内を海面WB側に移動する気泡B(Ba,Bb)を径が小さくなるよう細分化させるることで、海面WBや出水部周辺への影響・ストレスを抑制する。
Here, the bubbles B group have a large diameter near the sea surface, the diameters are different, and the ascending speed is high. Therefore, when the bubble B group or the pumped deep sea water directly flows out from the
細分化部40の素材や構造は特に限定されないが、例えば、1または複数の棒状部材のセット、金属製のメッシュ部材、スリットを有する部材、ハニカム構造を有する固定式の混合部材等を例示できる。ここで、圧力損出を生じさせる構造では揚水速度(出水速度)を抑制してしまうので、気水分離が行われやすい水面付近にセパレーターを兼ねた複数の棒状部材のセット、金属製のメッシュ部材、スリットを有する部材、ハニカム構造を有する固定式の混合部材等を細分化部40として配置することが好ましい。
The material and structure of the subdivided
また、細分化部40の配置位置は出水部12に限定されず、上昇中に大きくなった気泡Bの径を小さくして海面WBへの影響を小さくすることができる位置であればよい。例えば、細分化部40は、ガイドパイプ10内における出水部12側の所定位置であってもよく、出水部12と海面WBとの間(ガイドパイプ10外)に配置されていてもよい。細分化部40は、出水部12と海面WBとの間(ガイドパイプ10外)に配置された場合、出水部12から海面WB側に移動する気泡Bを径が小さくなるよう細分化させる。
Further, the arrangement position of the
続けて、図4(a)(b)により、本実施形態における作用について説明する。図4は、第1実施形態における気泡状態の概要を説明する図であって、(a)水平方向からみた状態、(b)垂直方向(A−A)からみた状態を説明する図である。
図4(a)に示すように、まず、揚水システム1において、圧縮空気が噴出ノズル部30に供給される。詳細には、供給パイプ23aを介して第1気圧(高圧)の圧縮空気Paが第1噴出部31に供給される。また、供給パイプ23bを介して第2気圧(中・低圧)の圧縮空気Pbが第2噴出部33に供給される。
Subsequently, the operation in the present embodiment will be described with reference to FIGS. 4 (a) and 4 (b). FIG. 4 is a diagram for explaining the outline of the bubble state in the first embodiment, and is a diagram for explaining (a) a state viewed from the horizontal direction and (b) a state viewed from the vertical direction (AA).
As shown in FIG. 4A, first, in the pumping system 1, compressed air is supplied to the
続けて、供給された圧縮空気が噴出ノズル部30から海面WB側(垂直方向の上方)に向けて噴出される。詳細には、第1気圧(高圧)の圧縮空気Paが第1噴出部31の第1噴出口32から上方に向けて噴出される。また、第2気圧(中・低圧)の圧縮空気Pbが第2噴出部33の第2噴出口34から上方に向けて噴出される。これにより、多数の気泡B群が形成される。
Subsequently, the supplied compressed air is ejected from the
具体的には、図4(b)に示すように、第1気圧(高圧)の圧縮空気Paが第1噴出部31の第1噴出口32から上方に向けて噴出され、気泡Ba群が形成される。気泡Baは、径の大きな気泡である。また、第2気圧(中・低圧)の圧縮空気Pbが第2噴出部33の第2噴出口34から上方に向けて噴出され、気泡Bb群が形成される。気泡Bbは、気泡Baに比べて径の小さい気泡である。
Specifically, as shown in FIG. 4B, compressed air Pa at a first atmosphere (high pressure) is ejected upward from the
本実施形態によれば、気泡B(Ba、Bb)がガイドパイプ10内を上昇移動することで、取水部11から取り入れらた深層水(海水W)が海面WB側に移動される。本実施形態において、気泡Ba群の外周を気泡Bb群が囲むような態様で上昇移動することで、気泡B(Ba,Bb)群の上昇移動における直進性が向上される。第1噴出部31の噴出により発生する径の大きな気泡Ba群が揚水(汲み上げ)に主に寄与する。第2噴出部33の噴出により発生する気泡Baより径の小さい気泡Bb群は、気泡群の揺らぎ防止に主に寄与し、気泡群の直進性に寄与する。本実施形態によれば、揚水システム1における深層水(海水W)の揚水性が向上される。
According to the present embodiment, the bubbles B (Ba, Bb) move up in the
続けて、細分化部40は、上昇移動する気泡Bを径が小さくなるよう細分化させる。気泡B群は、径が大きくなりながら上昇移動する。細分化部40は、径の大きくなった気泡B群を径が小さくなるよう細分化する。
続けて、細分化部40により径が小さくなるよう細分化された気泡B群は、揚水された深層水(海水W)とともに出水部12から海面WB側に出水される。出水部12から出水された気泡Bは径が小さくなっているので、海面WBにおける破裂等による影響が抑制される。例えば、気泡Bが移動や破裂することで生じる海面WBに生じる波や音を抑制できる。
Subsequently, the
Subsequently, the bubble B group subdivided by the
上述より、本実施形態の揚水システム1は、深層水(海水W)を直接的および効率的に海面側に揚水できる。揚水システム1により揚水した深層水(海水W)は、不図示のタンク等に採水してもよく、海面WB側の表層領域の海水と混合してもよい。揚水した深層水(海水W)を海面WB側の表層領域の海水と混合する場合、揚水システム1は、所定領域における海面WBの水温を低下させることができる。 From the above, the pumping system 1 of the present embodiment can directly and efficiently pump deep sea water (seawater W) to the sea surface side. The deep sea water (seawater W) pumped by the pumping system 1 may be sampled in a tank (not shown) or the like, or may be mixed with seawater in the surface layer region on the sea surface WB side. When the pumped deep sea water (seawater W) is mixed with the seawater in the surface layer region on the sea surface WB side, the pumping system 1 can lower the water temperature of the sea surface WB in the predetermined region.
また、本実施形態の揚水システム1は、気泡Bの海面WBへの影響を抑制できる。揚水システム1は、気泡Bが移動や破裂することで生じる海面WBに生じる波や音を小さくすることができる。これにより、揚水システム1は、船舶100等への悪影響を抑制できる。また、揚水システム1は、気泡Bの径を小さくすることで、海面WB側の表層領域における溶存酸素量を増加させることも可能である。
Further, the pumping system 1 of the present embodiment can suppress the influence of the bubble B on the sea surface WB. The pumping system 1 can reduce the waves and sounds generated on the sea surface WB caused by the movement and burst of the bubbles B. As a result, the pumping system 1 can suppress adverse effects on the
続けて、図5により、第1実施形態における変形例について説明する。図5は、第1実施形態の変形例であって、細分化部が複数の細分化部材を有する形態を示す図である。揚水システム1Aは、細分化部が複数の細分化部材を有するほか、上述の第1実施形態と同様の構成である。
Subsequently, a modified example of the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a modification of the first embodiment, and is a diagram showing a form in which the subdivided portion has a plurality of subdivided members. The
図5に示すように、揚水システム1Aは、複数の細分化部材を有する細分化部40を備える。細分化部40は、垂直方向において互いに所定距離だけ離間して配置される複数の細分化部材を有して構成される。
細分化部40は、出水部12に配置される第1細分化部材41と、第1細分化部材41の垂直方向下側に所定距離だけ離間して配置される第2細分化部材42と、第2細分化部材42の垂直方向下側に所定距離だけ離間して配置される第3細分化部材43とを有する。
As shown in FIG. 5, the
The
本実施形態においては、第3細分化部材43、第2細分化部材42、第1細分化部材41の順(気泡が接触する順)に、後段になるほど気泡の径をより小さく細分化していくよう各細分化部材の構造(細分化粗さ等)を調整している。例えば、段々と細分化部材の目開きを小さくすることができる。本実施形態において、細分化部40が複数の細分化部材を有して構成されているので、気泡Bによる衝撃を分散することができる。多段階で気泡Bを細分化していくことで、各細分化部材への負担を軽減可能にしている。
また、細分化部40が複数の細分化部材を有して構成されているので、最終的な気泡Bの径を微細にすることが可能である。これにより、揚水システム1Aは、海面WBへの影響の更なる抑制や溶存酸素を更に増加させることができる。
In the present embodiment, the diameter of the bubbles is subdivided in the order of the
Further, since the subdivided
続けて、図6から図8(c)により、第2実施形態における揚水システムについて説明する。図6は、第2実施形態の揚水システムを説明する図である。図7は、圧力緩衝窓を説明する図であって、(a)図6のB−B断面図、(b)圧力緩衝窓の作用を説明する模式図である。図8は、第2実施形態における気泡状態の概要を説明する図であって、(a)水平方向からみた状態、(b)垂直方向からみた状態(C−C断面)、(c)垂直方向からみた状態(D−D断面)を説明する図である。なお、第1実施形態と同様の構成等については説明を省略し、相違する構成等について説明する。説明されていない構成等については、上述の第1実施形態における説明を援用する。 Subsequently, the pumping system according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 6 to 8 (c). FIG. 6 is a diagram illustrating a pumping system of the second embodiment. 7A and 7B are views for explaining the pressure buffering window, and is a schematic view for explaining the operation of (a) a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. 6 and (b) the pressure absorbing window. FIG. 8 is a diagram for explaining the outline of the bubble state in the second embodiment, in which (a) a state viewed from a horizontal direction, (b) a state viewed from a vertical direction (CC cross section), and (c) a vertical direction. It is a figure explaining the entangled state (DD cross section). The configuration and the like similar to those of the first embodiment will be omitted, and different configurations and the like will be described. For configurations and the like that have not been explained, the above description in the first embodiment will be incorporated.
図6に示すように、第2実施形態における揚水システム1Bは、2重管構造のガイドパイプ10(ガイドパイプ部)および補助噴出ノズル部60を備える点等で、第1実施形態の揚水システム1と相違する。
As shown in FIG. 6, the
図6および図7に示すように、ガイドパイプ10は、2重管構造を有する。ガイドパイプ10は、内側に配置される第1ガイドパイプ10Aと、外側に配置される第2ガイドパイプ10Bと、を備える。第1ガイドパイプ10Aは、第2ガイドパイプ10Bよりも径が小さく、長さも短いガイドパイプである。第1ガイドパイプ10Aは、海底WA側の端部(取水部11A)が第2ガイドパイプ10Bの下端から下方に突出して配置される。また、第1ガイドパイプ10Aの上端(出水部12A)は第2ガイドパイプ10B内に位置する。
As shown in FIGS. 6 and 7, the
第1ガイドパイプ10Aは、第1取水部11Aと、第1出水部12Aと、を有する。本実施形態において、第1ガイドパイプ10Aが揚水面において中心的に機能する。
第1ガイドパイプ10A内には、噴出ノズル部30が配置される。噴出ノズル部30は、圧縮空気Pa,Pbを上方に向けて噴出する。噴出ノズル部30における構成および作用は第1実施形態において説明した通りである。
The
The
第1出水部12Aは、第2ガイドパイプ10B内に配置される。第1ガイドパイプ10Aの中空部17を上昇移動する気泡B群および深層水(海水W)は、第1出水部12Aから第2ガイドパイプ10Bの中空部18に出水等される。
The first
第2ガイドパイプ10Bは、第2取水部11Bと、第1出水部12Aよりも海面WB側に配置される第2出水部12Bと、を有する。第2ガイドパイプ10Bは、第1ガイドパイプ10Aの外側に配置され、第1ガイドパイプ10Aよりも長いパイプ部材である。
The
第2ガイドパイプ10B内には、補助噴出ノズル部60が配置される。
また、本実施形態において、圧縮空気供給部20は、第1空気圧よりも低い空気圧である第3空気圧の圧縮空気Pcを補助噴出ノズル部60に供給する第3圧縮空気供給部20cを更に備える。
An auxiliary
Further, in the present embodiment, the compressed
補助噴出ノズル部60は、第1ガイドパイプ10Aと第2ガイドパイプ10Bとの間に形成される垂直方向からみて環状の中空部19に配置される。補助噴出ノズル部60は、垂直方向からみて環状のパイプに所定間隔で形成された複数の噴出口を有して構成される。補助噴出ノズル部60の構造等は特に限定されず、例えば、複数の噴出孔を所定間隔で並べて配置してもよい。
The auxiliary
補助噴出ノズル部60は、第3圧縮空気供給部20cから供給された第3空気圧の圧縮空気Pcを上方に向けて噴出する。本実施形態において、第3空気圧は、第1空気圧より小さい気圧である。また、本実施形態においては、第3空気圧は、例えば、第2空気圧と同じ気圧である(同じコンプレッサーや圧縮タンクから圧縮空気を供給できる)。第3空気圧は、水圧に応じて適宜調整され、特に限定されないが、例えば、水圧の5〜10倍の圧力に調整できる。ここで、各空気圧の比率(Nm3(ノルマルリューベ)で)は、第1気圧:第2気圧:第3気圧=10:2〜3:1〜2を例示できる。
補助噴出ノズル部60が第3空気圧の圧縮空気Pcを上方に噴出することで、多数の気泡Bc群が形成される。
The auxiliary
When the auxiliary
具体的には、図8(b)に示すように、第3気圧の圧縮空気Pcが補助噴出ノズル部60から上方に噴出され、気泡Bc群が形成される。気泡Bc群は、垂直方向からみて環状の中空部19を上方に移動する。気泡Bc群は、垂直方向からみて環状に並んだ状態で上昇移動する。
Specifically, as shown in FIG. 8B, compressed air Pc at a third atmosphere is ejected upward from the auxiliary
そして、図8(c)に示すように、気泡Bc群は、中空部18から第2ガイドパイプ10Bの中空部18に移動する。中空部18においては、第1ガイドパイプ10Aの中空部17を上昇移動した気泡Ba,Bb群が第2ガイドパイプ10Bの中空部18に合流する。これにより、中空部18において、垂直方向からみて中央領域に気泡Ba,Bb群が位置し、気泡Ba,Bb群の外周領域に(囲むように)気泡Bcが位置した状態で、海面WB側に上昇移動する。ここで、気泡Bcは、気泡Baに比べて径の小さな気泡である。
Then, as shown in FIG. 8C, the bubble Bc group moves from the
本実施形態によれば、第1ガイドパイプ10Aの中空部17では、第1実施形態と同様に、気泡Ba群の外周を気泡Bb群が囲むような態様で上昇移動することで、気泡B(Ba,Bb)群の上昇移動における直進性が向上される。本実施形態によれば、更に、第2ガイドパイプ10Bの中空部18では、気泡Ba、Bb群の外周を気泡Bc群が囲むような態様で上昇移動することで、気泡B(Ba,Bb,Bc)群の上昇移動における直進性が向上される。気泡群の直進性が向上することで、揚水システム1Bにおける深層水(海水W)の揚水性が向上される。
According to the present embodiment, in the
具体的には、上述の通り、気泡Baは、上昇するにしたがって膨張して体積が増加すると共に、上昇速度も増加する。揚水性の面からは好適である。しかし、水の抵抗に加え、ガイドパイプ10A、10Bの内側面への接触等による分裂や変形が生じることで、気泡Baの上昇速度が落ちる場合がある。この場合、揚水性が低下することになる。
気泡Bbは、第1ガイドパイプ10Aの内側面と気泡Baとの間に位置し、気泡Baの第1ガイドパイプ10Aの内側面への衝突を抑制する。また、気泡Bbは、第1ガイドパイプ10Aの内側面と気泡Baとの間に位置して上昇し、気泡Baにおける上昇時の揺らぎを抑制する。
Specifically, as described above, the bubble Ba expands as it rises, its volume increases, and the rate of rise also increases. It is suitable from the viewpoint of water pumping. However, in addition to the resistance of water, the ascending speed of the bubble Ba may decrease due to splitting or deformation due to contact with the inner side surfaces of the
The bubble Bb is located between the inner surface of the
更には、補助噴出ノズル部60から噴出された気泡Bc群は、少なくとも気泡Ba群と第2ガイドパイプ10Bの内側面との間に位置して上昇し、気泡Baが第2ガイドパイプ10Bの内側面に衝突することを抑制する。気泡Bcは、第2ガイドパイプ10Bの内側面と気泡Baとの間に位置し、気泡Baのガイドパイプ10Bの内側面への衝突を抑制する。また、気泡Bcは、ガイドパイプ10Bの内側面と気泡Baとの間に位置して上昇し、気泡Baにおける上昇時の揺らぎを抑制する
Further, the bubble Bc group ejected from the auxiliary
続けて、図7(a)(b)により、気泡Baのガイドパイプ10A、10Bの内側面への衝突を更に抑制する圧力緩衝窓70について説明する。
図7(a)に示すように、複数の圧力緩衝窓70は、第1ガイドパイプ10Aに形成される。本実施形態においては、複数の圧力緩衝窓70は、垂直方向に所定間隔で形成される。また、複数の圧力緩衝窓70は、第1ガイドパイプ10Aの周方向に所定間隔で形成される。
Subsequently, the
As shown in FIG. 7A, the plurality of
図7(b)に示すように、複数の圧力緩衝窓70それぞれは、第1ガイドパイプ10Aの中空部17と、第1ガイドパイプ10Aと第2ガイドパイプ10Bとの間の環状の中空部19とを連通させる。複数の圧力緩衝窓70それぞれは、第1ガイドパイプ10Aの内部の中空部17を上昇する海水Wおよび/または気泡Ba、Bbにおける環状の中空部19への移動を可能に構成される。これにより、圧力緩衝窓70は、第1ガイドパイプ10A内に圧縮空気が噴出されることで生じる気泡群や海水Wの上昇等により生じ得る振動や局部的な圧力上昇を緩和する。
As shown in FIG. 7B, each of the plurality of
また、複数の圧力緩衝窓70は、環状の中空部19を上昇する海水Wが第1ガイドパイプ10Aの中空部17に移動可能に構成される。第1ガイドパイプ10Aの内部の中空部17を上昇する海水Wの上昇速度と、環状の中空部19を移動する海水Wの上昇速度との速度差により、複数の圧力緩衝窓70を介して、環状の中空部19から第1ガイドパイプ10Aの中空部17に海水Wが取り込まれる。取り込まれた海水Wは、第1ガイドパイプ10Aの内側面に沿って上昇して、気泡Bbと同様、気泡Baにおける第1ガイドパイプ10Aの内側面への衝突を抑制する。
Further, the plurality of
ここで、圧力緩衝窓70の大きさ、数、位置を調整することで、圧力緩衝機能等を調整できる。また、圧力緩衝窓70における下開口70aおよび/または上開口70bの開閉を状態を調整することで、同様に、圧力緩衝機能等を調整できる。
Here, the pressure buffer function and the like can be adjusted by adjusting the size, number, and position of the
図6および図8(a)に示すように、細分化部40は、第2ガイドパイプ10Bの出水部12Bに配置される。細分化部40は、上昇移動する気泡B(Ba,Bb,Bc)を径が小さくなるよう細分化させる。気泡B群は、径が大きくなりながら上昇移動する。細分化部40は、径の大きくなった気泡B群を径が小さくなるよう細分化する。細分化部40は、本実施形態においては、第2ガイドパイプ10Bの出水部12Bに配置されるが、これに限定されず、第2ガイドパイプ10B内における第2出水部12B側の所定位置または第2出水部12Bと海面WBとの間に配置されてもよい。細分化部40における構成や作用については、上述の第1実施形態において説明した通りである。
As shown in FIGS. 6 and 8 (a), the
続けて、図9により、第3実施形態における揚水システム1Dについて説明する。図9は、第3実施形態における揚水システムを説明する図である。なお、第1または第2実施形態と同様の構成等については説明を省略し、相違する構成等について説明する。説明されていない構成等については、上述の第1および第2実施形態における説明を援用する。
Subsequently, the
図9に示すように、第3実施形態における揚水システム1Dは、第2実施形態の揚水システム1Bと、水中ポンプ120を利用した揚水システム200と、を組み合せた構成である。第3実施形態における揚水システム1Dは、第2実施形態の揚水システム1Bと、水中ポンプ120を利用した揚水システム200とを切替/同時使用が可能に構成される。揚水システム1Dは、第2実施形態の揚水システム1Bと、水中ポンプ120を利用した揚水システム200とを切替可能に構成される。揚水システム1Dにおいて、揚水を長期間継続する場合、水中ポンプ120を利用した揚水システム200が稼動される。また、揚水システム1Dにおいて、急速・大量の揚水を短期間行う場合、第2実施形態の揚水システム1Bが稼動される。
As shown in FIG. 9, the
揚水システム1Dは、垂直方向下側に配置される第2実施形態の揚水システム1Bと、垂直方向上側に配置される水中ポンプを利用した揚水システム200と、を有して構成される。揚水システム1Bにおける構成および作用については、上述の第2実施形態における説明の通りである。
The
揚水システム200は、揚水システム1Bの第2ガイドパイプ10Bにおける細分化部40の垂直方向上側に配置される。
揚水システム200は、第2ガイドパイプ10Bに連続して配置される第3ガイドパイプ10Cと、第3ガイドパイプ10Cの中空部160に配置される水中ポンプ120と、水中ポンプ120により汲み上げれる深層水(海水W)を海面WB上に散布可能な汲み上げパイプ130と、を有する。
The pumping system 200 is arranged vertically above the
The pumping system 200 includes a
第3ガイドパイプ10Cは、第2ガイドパイプ10Bにおける第2出水部12B側に連続して配置される。第3ガイドパイプ10Cは、本実施形態において、第2ガイドパイプ10Bの上端部に連続して配置される同径のガイドパイプである。第3ガイドパイプ10Cは、第2ガイドパイプ10Bと一体的に構成されていてもよく、別体として連結されていてもよい。本実施形態において、第3ガイドパイプ10Cの上端側(第2出水部12Bと反対側の端部)が海面WBより上に位置するよう配置される。第3ガイドパイプ10Cは、上端側が海面WB上から突出して配置される。
ここで、第3ガイドパイプ10Cは、海面WBよりも下の位置に形成される不図示の出水部を有する。不図示の出水部は、水中ポンプ120が稼動していない状態において、第2ガイドパイプ10Bにおける第2出水部12Bから出水される深層水(海水W)を第3ガイドパイプ10C外に出水する。
The
Here, the
水中ポンプ120は、第3ガイドパイプ10Cの中空部160に配置される。水中ポンプ120は、海面WBから所定距離だけ下方に配置される。水中ポンプ120は、海水Wを第3ガイドパイプ10C外に排出する。具体的には、水中ポンプ120は、汲み上げパイプ130を介して、第2出水部12Bから出水された深層水(海水W)を海面WB上に送る。水中ポンプ120は、運転/停止を適宜切替可能に構成される。水中ポンプ120は、圧縮空気の噴出による気泡Bの上昇により深層水(海水W)を揚水する揚水システム1Bが稼動している際には運転を停止するようにし、揚水システム1Bが停止している際には運転を開始するように切り替えてもよい。
The
汲み上げパイプ130は、水中ポンプ120により汲み上げれる深層水(海水W)を海面WB上に散布可能に構成される。本実施形態において、汲み上げパイプ130は、垂直方向に伸びるように配置される垂直パイプ131と、垂直パイプ131の上端から水平方向にのびるように配置される複数の水平パイプ132と、を有する。水平パイプ132は、端部に形成され、深層水(海水W)を海面WB上に散布する散布口132aを有する。
The
ここで、揚水システム1Dにおいて、水中ポンプ120により第3ガイドパイプ10C内の海水Wが第3ガイドパイプ10C外に排出されることで、第3ガイドパイプ10C内の海水面である内部海面WCは、海面WBより垂直方向下方に位置するようになる。揚水システム1Dにおいて、内部海面WCの位置を海面WBより垂直方向下方に位置させることで、圧力差を生じさせ、取水部11A,11Bからの取水を促進させることができる。
Here, in the
本実施形態によれば、揚水システム1Dは、異なる方法により揚水する揚水システム1Bおよび揚水システム200を有して構成される。本実施形態によれば、揚水量、揚水速度やエネルギー効率等を勘案し、揚水システム1Dにおいて、揚水システム1Bのみの稼動、揚水システム200のみの稼動、揚水システム1Bおよび揚水システム200双方の稼動を適宜選択することが可能である。揚水システム1Dは、揚水量、揚水速度やエネルギー効率や揚水の目的に柔軟に対応可能に構成される。
According to the present embodiment, the
上述の第1から第3実施形態の揚水システムによれば、以下のような効果を奏する。
上述の実施形態の揚水システムは、ガイドパイプ部と、圧縮空気を噴出して気泡を発生させる噴出ノズル部と、ガイドパイプ部内を移動する気泡の径を小さく細分化する細分化部と、を備える。
これにより、揚水システムは、ガイドパイプ内における気泡の上昇移動を利用することで海底側の海水を海面側に直接揚水すると共に、気泡の径を海面に到達する前に小さくすることが可能である。また、揚水システムは、気泡の径を海面に到達する前に小さくすることで、海面や出水部周辺への影響・ストレスを抑制する。揚水システムは、気泡の径を海面に到達する前に小さくすることで、表層領域における溶存酸素を増加させることができる。
According to the pumping system of the first to third embodiments described above, the following effects are obtained.
The pumping system of the above-described embodiment includes a guide pipe portion, a ejection nozzle portion that ejects compressed air to generate bubbles, and a subdivision portion that subdivides the diameter of the bubbles moving in the guide pipe portion into small pieces. ..
As a result, the pumping system can directly pump the seawater on the seabed side to the sea surface side by utilizing the ascending movement of bubbles in the guide pipe, and can reduce the diameter of the bubbles before reaching the sea surface. .. In addition, the pumping system reduces the diameter of the bubbles before they reach the sea surface, thereby suppressing the effects and stress on the sea surface and the area around the water discharge part. Pumping systems can increase dissolved oxygen in the surface region by reducing the diameter of the bubbles before they reach sea level.
また、揚水システムにおいて、圧縮空気供給部は、第1空気圧の圧縮空気を供給する第1圧縮空気供給部と、第1空気圧よりも低い空気圧である第2空気圧の圧縮空気を供給する第2圧縮空気供給部と、を有する。また、噴出ノズル部は、第1圧縮空気供給部からの前記第1空気圧の圧縮空気を噴出する第1噴出部(高圧)と、ガイドパイプ部の径方向において前記第1噴出部の外周に前記第1噴出部を囲むように配置され、第2圧縮空気供給部からの第2空気圧の圧縮空気を噴出する第2噴出部(中・低圧)と、を有する。
これにより、揚水システム(噴出ノズル部)は、噴出した圧縮空気により海水を海面側に移動させる気泡群であって、第1噴出部から噴出された圧縮空気により形成される第1気泡群と、第2噴出部から噴出された圧縮空気により前記第1気泡群を外周を囲むように形成され第1気泡群の(平均径)よりも小さい径である第2気泡群と、を発生させる。これにより、気泡群の上昇移動における直進性が向上される。
第2気泡は、ガイドパイプの内側面と第1気泡との間に位置し、第1気泡のガイドパイプの内側面への衝突を抑制する。また、第2気泡は、ガイドパイプの内側面と第1気泡との間に位置して上昇するので、第1気泡における上昇時の揺らぎを抑制する。これにより、揚水システムにおける揚水性(速度、効率等)が向上される。
Further, in the pumping system, the compressed air supply unit includes a first compressed air supply unit that supplies compressed air with a first air pressure and a second compression unit that supplies compressed air with a second air pressure that is lower than the first air pressure. It has an air supply unit. Further, the ejection nozzle portion includes the first ejection portion (high pressure) that ejects the compressed air of the first air pressure from the first compressed air supply portion, and the outer periphery of the first ejection portion in the radial direction of the guide pipe portion. It is arranged so as to surround the first ejection portion, and has a second ejection portion (medium / low pressure) for ejecting compressed air having a second air pressure from the second compressed air supply portion.
As a result, the pumping system (spout nozzle portion) is a group of bubbles that move seawater to the sea surface side by the ejected compressed air, and is a group of first bubbles formed by the compressed air ejected from the first ejection part. The compressed air ejected from the second ejection portion generates a second bubble group formed so as to surround the outer periphery of the first bubble group and having a diameter smaller than the (average diameter) of the first bubble group. As a result, the straightness in the ascending movement of the bubble group is improved.
The second bubble is located between the inner surface of the guide pipe and the first bubble, and suppresses the collision of the first bubble with the inner surface of the guide pipe. Further, since the second bubble is located between the inner surface of the guide pipe and the first bubble and rises, the fluctuation at the time of rising in the first bubble is suppressed. This improves pumping (speed, efficiency, etc.) in the pumping system.
また、揚水システムにおいて、噴出ノズル部は、2重管構造を有し、内側に配置される第1管部と、外側に配置される第2管部とを有する。第1噴出部は、第1管部の第1中空部と、第1中空部における海面側の端部に形成される第1噴出口と、を有して構成される。また、第2噴出部は、第2管部と第1管部との間に形成される垂直方向からみて環状の第2中空部と、第2中空部における海面側の端部に形成される垂直方向からみて環状の第2噴出口と、を有して構成される。
これにより、揚水システムは、簡易な構造で直進性の高い気泡群を形成することができる。
Further, in the pumping system, the ejection nozzle portion has a double pipe structure, and has a first pipe portion arranged inside and a second pipe portion arranged outside. The first ejection portion includes a first hollow portion of the first pipe portion and a first ejection port formed at an end portion of the first hollow portion on the sea surface side. Further, the second ejection portion is formed at the second hollow portion formed between the second pipe portion and the first pipe portion, which is annular when viewed from the vertical direction, and at the end portion of the second hollow portion on the sea surface side. It is configured to have a second spout that is annular when viewed from the vertical direction.
As a result, the pumping system can form a group of bubbles having a simple structure and high straightness.
また、揚水システムにおいて、ガイドパイプ部は、2重管構造を有し、内側に配置され、第1取水部と、第1出水部と、を有する第1ガイドパイプと、外側に配置され、第2取水部と、前記第1出水部よりも海面側に配置される第2出水部と、を有する(前記第1ガイドパイプよりも長い)第2ガイドパイプと、を有する。また、噴出ノズル部は、第1ガイドパイプ内に配置される。また、細分化部は、第2ガイドパイプ内における第2出水部側の所定位置または第2出水部と海面との間に配置される。
これにより、揚水システムは、長い距離において高い直進性を維持可能に構成される。また、これにより、揚水システムは、気泡の径を海面に到達する前に小さくすることが可能に構成される。
Further, in the pumping system, the guide pipe portion has a double pipe structure and is arranged inside, and is arranged outside the first guide pipe having the first intake portion and the first water discharge portion. It has two water intake parts, a second water discharge part arranged on the sea surface side of the first water discharge part, and a second guide pipe (longer than the first guide pipe). Further, the ejection nozzle portion is arranged in the first guide pipe. Further, the subdivided portion is arranged at a predetermined position on the side of the second discharge portion in the second guide pipe or between the second discharge portion and the sea surface.
As a result, the pumping system is configured to be able to maintain high straightness over long distances. This also allows the pumping system to reduce the diameter of the bubbles before they reach sea level.
また、揚水システムは、第1ガイドパイプと第2ガイドパイプとの間に形成される垂直方向からみて環状の中空部に配置される補助噴出ノズル部と、を更に備える。また、圧縮空気供給部は、第1空気圧よりも低い空気圧である第3空気圧の圧縮空気を補助噴出ノズル部に供給する第3圧縮空気供給部を更に備える。
第3気泡は、第2ガイドパイプの内側面と第1気泡との間に位置し、第1気泡の第2ガイドパイプの内側面への衝突を抑制する。また、第3気泡は、第2ガイドパイプの内側面と第1気泡との間に位置して上昇するので、第1気泡における上昇時の揺らぎを抑制する。これにより、揚水システムは、長い距離において高い直進性を維持可能に構成される。
Further, the pumping system further includes an auxiliary ejection nozzle portion formed between the first guide pipe and the second guide pipe and arranged in an annular hollow portion when viewed from the vertical direction. Further, the compressed air supply unit further includes a third compressed air supply unit that supplies compressed air having a third air pressure lower than the first air pressure to the auxiliary ejection nozzle unit.
The third bubble is located between the inner surface of the second guide pipe and the first bubble, and suppresses the collision of the first bubble with the inner surface of the second guide pipe. Further, since the third bubble is located between the inner surface of the second guide pipe and the first bubble and rises, the fluctuation at the time of rising in the first bubble is suppressed. As a result, the pumping system is configured to be able to maintain high straightness over long distances.
揚水システムは、第1ガイドパイプの中空部と、第1ガイドパイプと第2ガイドパイプとの間の環状の中空部とを連通させる複数の圧力緩衝窓を有する。これにより、揚水システムは、第1ガイドパイプ内に圧縮空気が噴出されることで生じる気泡群や海水Wの上昇等により生じ得る振動や局部的な圧力上昇を緩和する。また、揚水システムは、複数の圧力緩衝窓を介して取り込まれた海水が第1ガイドパイプの内側面に沿って上昇して、第1気泡における第1ガイドパイプの内側面への衝突を抑制可能である。 The pumping system has a plurality of pressure buffer windows that communicate the hollow portion of the first guide pipe and the annular hollow portion between the first guide pipe and the second guide pipe. As a result, the pumping system alleviates vibrations and local pressure rises that may occur due to the rise of air bubbles and seawater W caused by the ejection of compressed air into the first guide pipe. Further, in the pumping system, seawater taken in through a plurality of pressure buffer windows rises along the inner surface of the first guide pipe, and the collision of the first bubble with the inner surface of the first guide pipe can be suppressed. Is.
また、揚水システムは、第2ガイドパイプにおける第2出水部側に連続して配置される第3ガイドパイプと、第3ガイドパイプ内に配置され、第2出水部から出水された海水を海面上に送る水中ポンプ部と、を更に備える。
これにより、揚水システムは、気泡の上昇移動を利用した揚水システムと、水中ポンプを利用した揚水システムと、を適宜切替ながら揚水可能に構成される。
また、揚水システムは、水中ポンプが第3ガイドパイプ内における海水面よりも所定距離だけ垂直方向下側に配置される。水中ポンプの稼動により、内部海面WCの位置が海面WBより垂直方向下方に位置する。これにより、揚水システムは、内部海面と海面との圧力差を利用して取水部からの取水を促進させることができる。
In addition, the pumping system has a third guide pipe that is continuously arranged on the second outlet side of the second guide pipe and a seawater that is arranged in the third guide pipe and that discharges seawater from the second outlet on the sea surface. Further includes a submersible pump unit for sending to.
As a result, the pumping system is configured to be capable of pumping while appropriately switching between a pumping system using the ascending movement of bubbles and a pumping system using a submersible pump.
Further, in the pumping system, the submersible pump is arranged vertically below the sea level in the third guide pipe by a predetermined distance. Due to the operation of the submersible pump, the position of the internal sea level WC is positioned vertically below the sea level WB. Thereby, the pumping system can promote the intake of water from the intake portion by utilizing the pressure difference between the internal sea surface and the sea surface.
また、揚水システムにおいて、細分化部は、1つの細分化部材または垂直方向において互いに所定距離だけ離間して配置される複数の細分化部材を有して構成される。
これにより、揚水システムは、気泡群が細分化部に与える衝撃等の負担を分散することができる。また、揚水システムは、多段階で気泡を細分化することで、気泡の径をより小さく細分化することができる。
Further, in the pumping system, the subdivided portion is configured to have one subdivided member or a plurality of subdivided members arranged apart from each other by a predetermined distance in the vertical direction.
As a result, the pumping system can disperse the load such as the impact that the bubble group gives to the subdivided portion. In addition, the pumping system can subdivide the bubbles into smaller diameters by subdividing the bubbles in multiple stages.
本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and modifications, improvements, and the like within the range in which the object of the present invention can be achieved are included in the present invention.
1 揚水システム
10 ガイドパイプ
11 取水部
12 出水部
20 圧縮空気供給部
30 噴出ノズル部
31 第1噴出部
33 第2噴出部
40 細分化部
100 船舶
B 気泡
Pa 圧縮空気(第1気圧)
Pb 圧縮気圧(第2気圧)
W 海水
WA 海底
WB 海面
1 Pumping
Pb compression pressure (second pressure)
W Seawater WA Seabed WB Sea level
Claims (14)
前記ガイドパイプ部内または前記取水部の下方に配置され、圧縮空気を噴出させてガイドパイプ部内を上昇移動する気泡群を形成する噴出ノズル部と、
圧縮空気を噴出ノズル部に供給する圧縮空気供給部と、
前記ガイドパイプ部内における前記出水部側の所定位置または前記出水部と海面との間に配置され、前記ガイドパイプ部内を海面側に移動する気泡または前記出水部から海面側に移動する気泡を径が小さくなるよう細分化させる細分化部と、を有する
揚水システム。 A guide pipe part having an intake part arranged on the seabed side and a water discharge part arranged on the sea surface side and arranged so as to pump seawater on the seabed side to the sea surface side, and a guide pipe part arranged so as to extend substantially vertically.
An ejection nozzle portion that is arranged in the guide pipe portion or below the intake portion and that ejects compressed air to form a group of bubbles that move upward in the guide pipe portion.
A compressed air supply unit that supplies compressed air to the ejection nozzle unit,
A bubble that is arranged at a predetermined position on the water discharge portion side in the guide pipe portion or between the water discharge portion and the sea surface and moves to the sea surface side in the guide pipe portion or a bubble that moves from the water discharge portion to the sea surface side has a diameter. A pumping system having a subdivided portion that is subdivided so as to be smaller.
第1空気圧の圧縮空気を供給する第1圧縮空気供給部と、
前記第1空気圧よりも低い空気圧である第2空気圧の圧縮空気を供給する第2圧縮空気供給部と、を有し、
前記噴出ノズル部は、
前記第1圧縮空気供給部からの前記第1空気圧の圧縮空気を噴出する第1噴出部と、
前記ガイドパイプ部の径方向において前記第1噴出部の外周を囲むように配置され、前記第2圧縮空気供給部からの前記第2空気圧の圧縮空気を噴出する第2噴出部と、を有する
請求項1に記載の揚水システム。 The compressed air supply unit
The first compressed air supply unit that supplies compressed air with the first air pressure,
It has a second compressed air supply unit that supplies compressed air having a second air pressure that is lower than the first air pressure.
The ejection nozzle portion is
A first ejection unit that ejects compressed air of the first air pressure from the first compressed air supply unit, and a first ejection unit.
A claim having a second ejection portion arranged so as to surround the outer periphery of the first ejection portion in the radial direction of the guide pipe portion and ejecting compressed air of the second air pressure from the second compressed air supply portion. Item 1. The pumping system according to item 1.
前記第1噴出部は、前記第1管部の第1中空部と、前記第1中空部における海面側の端部に形成される第1噴出口と、を有して構成され、
前記第2噴出部は、前記第2管部と前記第1管部との間に形成される垂直方向からみて環状の第2中空部と、前記第2中空部における海面側の端部に形成される垂直方向からみて環状の第2噴出口と、を有して構成される
請求項2に記載の揚水システム。 The ejection nozzle portion has a double pipe structure, and has a first pipe portion arranged inside and a second pipe portion arranged outside.
The first ejection portion is configured to include a first hollow portion of the first pipe portion and a first ejection port formed at an end portion of the first hollow portion on the sea surface side.
The second ejection portion is formed at a second hollow portion formed between the second pipe portion and the first pipe portion, which is annular when viewed from the vertical direction, and at an end portion of the second hollow portion on the sea surface side. The pumping system according to claim 2, further comprising a second spout that is annular when viewed from the vertical direction.
前記第1噴出部から噴出された圧縮空気により形成される第1気泡群と、
前記第2噴出部から噴出された圧縮空気により前記第1気泡群の外周を囲むように形成され、前記第1気泡群のよりも小さい径である第2気泡群と、を発生させる
請求項2または3に記載の揚水システム。 The ejection nozzle portion is a group of bubbles that move seawater to the sea surface side by the ejected compressed air.
The first bubble group formed by the compressed air ejected from the first ejection portion and
2. Or the pumping system according to 3.
請求項4に記載の揚水システム。 The second bubble group ejected from the second ejection portion rises located between the first bubble group and the inner side surface of the first guide pipe portion, and the first bubble is inside the guide pipe portion. The pumping system according to claim 4, wherein the pumping system suppresses collision with the side surface.
内側に配置され、第1取水部と、第1出水部と、を有する第1ガイドパイプと、
外側に配置され、第2取水部と、前記第1出水部よりも海面側に配置される第2出水部と、を有する第2ガイドパイプと、を有し、
前記噴出ノズル部は、前記第1ガイドパイプ内に配置され、
前記細分化部は、 前記第2ガイドパイプ内における前記第2出水部側の所定位置または前記第2出水部と海面との間に配置される
請求項2から5のいずれかに記載の揚水システム。 The guide pipe portion has a double pipe structure and has a double pipe structure.
A first guide pipe arranged inside and having a first intake part and a first water outlet part,
It has a second guide pipe that is arranged on the outside and has a second water intake part and a second water discharge part that is arranged on the sea surface side of the first water discharge part.
The ejection nozzle portion is arranged in the first guide pipe, and the ejection nozzle portion is arranged in the first guide pipe.
The pumping system according to any one of claims 2 to 5, wherein the subdivided portion is arranged at a predetermined position on the side of the second discharge portion in the second guide pipe or between the second discharge portion and the sea surface. ..
前記圧縮空気供給部は、
前記第1空気圧よりも低い空気圧である第3空気圧の圧縮空気を前記補助噴出ノズル部に供給する第3圧縮空気供給部を更に備える
請求項6に記載の揚水システム。 An auxiliary ejection nozzle portion formed between the first guide pipe and the second guide pipe and arranged in an annular hollow portion when viewed from the vertical direction is further provided.
The compressed air supply unit
The pumping system according to claim 6, further comprising a third compressed air supply unit that supplies compressed air having a third air pressure lower than the first air pressure to the auxiliary ejection nozzle unit.
少なくとも前記第1噴出部から噴出された圧縮空気により形成された第1気泡群の外周を前記第2ガイドパイプ内において囲むように形成される第3気泡群と、を発生させる
請求項7に記載の揚水システム。 The auxiliary ejection nozzle portion is a group of bubbles that move seawater to the sea surface side by the ejected compressed air.
The seventh aspect of claim 7, wherein at least a third bubble group formed so as to surround the outer circumference of the first bubble group formed by the compressed air ejected from the first ejection portion in the second guide pipe is generated. Pumping system.
請求項8に記載の揚水システム。 The third bubble group ejected from the auxiliary ejection nozzle portion rises at a position between the first bubble group and the inner surface of the second guide pipe, and the first bubble rises between the first bubble group and the inner side surface of the second guide pipe. The pumping system according to claim 8, which suppresses collision with the inner surface.
前記第1ガイドパイプの内部を上昇する気泡および/または海水における前記中空部への移動が可能であると共に、前記中空部を上昇する海水が前記第1ガイドパイプの内部に移動可能に構成される複数の衝撃緩衝窓と、を更に有する
請求項8または9に記載の揚水システム。 The first guide pipe is a plurality of shock absorbing windows that communicate the inside of the guide pipe with the hollow portion.
Bubbles and / or seawater rising inside the first guide pipe can move to the hollow portion, and seawater rising inside the hollow portion can move inside the first guide pipe. The pumping system according to claim 8 or 9, further comprising a plurality of shock absorbing windows.
前記第3ガイドパイプ内に配置され、第2出水部から出水された海水を海面側または海面上に送る水中ポンプ部と、を更に備える
請求項5から10のいずれかに記載の揚水システム。 A third guide pipe that is continuously arranged on the second water outlet side of the second guide pipe,
The pumping system according to any one of claims 5 to 10, further comprising a submersible pump unit arranged in the third guide pipe and sending seawater discharged from the second water discharge unit to the sea surface side or above the sea surface surface.
前記水中ポンプ部は、海面から所定距離だけ下方に配置されると共に、海水を前記第3ガイドパイプ外に排出し、
前記第3ガイドパイプ内の海水面である内部海面が、前記水中ポンプ部により前記第3ガイドパイプ内の海水が前記第3ガイドパイプ外に排出されることで海面より垂直方向下方に位置することで、前記内部海面の位置を海面より垂直方向下方に位置させることで、圧力差を生じさせ、前記取水部からの取水を促進させる
請求項11に記載の揚水システム。 The third guide pipe is arranged so that the end opposite to the second water discharge portion is located above the sea surface.
The submersible pump unit is arranged below the sea surface by a predetermined distance, and discharges seawater to the outside of the third guide pipe.
The internal sea level, which is the sea level in the third guide pipe, is located below the sea level by discharging the seawater in the third guide pipe to the outside of the third guide pipe by the submersible pump unit. The pumping system according to claim 11, wherein a pressure difference is generated by locating the internal sea surface below the sea surface in the vertical direction, and water intake from the water intake unit is promoted.
請求項1から12のいずれかに記載の揚水システム。 The pumping system according to any one of claims 1 to 12, wherein the subdivided portion includes one subdivided member or a plurality of subdivided members arranged vertically separated from each other by a predetermined distance. ..
船舶に載置されるエアコンプレッサーおよび圧縮空気を収容する1または複数のタンクと、
前記1または複数のタンクに収容される圧縮空気を前記噴出ノズル部に供給する供給パイプ部と、を有する
請求項1から13のいずれかに記載の揚水システム。 The compressed air supply unit
An air compressor mounted on a ship and one or more tanks containing compressed air,
The pumping system according to any one of claims 1 to 13, further comprising a supply pipe portion for supplying compressed air contained in the one or a plurality of tanks to the ejection nozzle portion.
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