JP2022165126A - 海水面付近の水温を低下させる装置 - Google Patents

Abstract

【課題】自動運転を可能にし、簡素な構造で堅牢であって、洋上を自由に移動して、海水面付近の水温を低下させる。【解決手段】船底部分１４と船倉部分１６の上下２層構造をしている。船底部分１４は、一対の側壁１８により保護され、側壁１８の間は、海水が船１２の前後方向に自由に出入りできる。船倉部分１６には、遠隔操縦による自動運転のための通信装置２０と自動操縦装置２２と電源装置２４が搭載されている。一対の側壁１８の間に、左右２台のポンプユニット２６が固定され、各ポンプユニット２６の内部には電動モーター２８が配置され、そのモーター２８によってスクリュー３０が駆動される。ポンプユニット２６には、海の深部から海水をくみ上げるための２本のホース３２が接続されている。【選択図】図１

Description

本発明は、洋上を移動して海水面付近の水温を低下させる装置に関する。

海水面付近の水温の上昇により各種の弊害が生じている。例えば、特許文献１に記載されたように、海氷の融解が進むという問題や、特許文献２に記載されたように、熱帯低気圧の発生や発達、あるいはエルニーニョ現象の発生といった問題がある。これらの現象を抑止するために、特許文献１や２に紹介された技術のほかに、特許文献３や４により様々な技術が紹介されている。

特許５１８５８７８号公報 特開２０１７－１２３８０９号公報 特開昭５０－９２３３号公報 特許２００６－２５４９０３号公報

上記の特許文献に紹介されたような装置を実際に洋上で運用するには、目的地まで船で装置を運搬して、設定した海域で装置を作動させなければならない。装置の能力を考慮すると、相当の台数の装置を設置する必要がある。太陽光等のエネルギーを利用するとしても、これらの装置の移動や海水の汲み上げ等に必要なエネルギーは大量である。複雑な構造の装置では、各装置の制御や管理や故障発生時のメンテナンスは容易でない。

本発明は以上の点に着目してなされたもので、自動運転を可能にし、簡素な構造で堅牢であって、洋上を自由に移動して、海水面付近の水温を低下させることができる装置を提供することを目的とする。

以下の構成はそれぞれ上記の課題を解決するための手段である。

＜構成１＞
船底部分と船倉部分を備え、
船倉部分は浮体を構成し、
船底部分には、船側を覆う一対の側壁が設けられ
側壁の間は、海水が船の前後方向に自由に出入りできるように構成され、
船底部分の水中には、一対の側壁の間に、ポンプユニットが固定され、ポンプユニットの内部には電動モーターと、そのモーターによって駆動されるスクリューが設けられ、
ポンプユニットにはホースの一端が接続され、ホースの他端の取水口３４には重りが取り付けられ、
ホースは設定された水深までその取水口が届くように海中に吊り下げられ、
スクリューはホースから汲み上げられる海水をポンプユニットの排水口から船尾方向に排出するように構成されたことを特徴とする海水面付近の水温を低下させる装置。

＜構成２＞
船底部分の水中には、一対の側壁の間に、一対のポンプユニットが固定され、各ポンプユニットの内部には電動モーターと、そのモーターによって駆動されるスクリューが配置され、
ポンプユニットは船の左右対称に配置されて、左右の排出口から排出する海水により船の推進力を得ることを特徴とする構成１に記載の海水面付近の水温を低下させる装置。

＜構成３＞
船倉部分には、遠隔操縦による自動運転のための通信装置と自動操縦装置と電源装置が搭載されて、電動モーターが自動制御されることを特徴とする構成１に記載の海水面付近の水温を低下させる装置。
ホースを収納時には、ポンプユニットに設けた吸入口から取り入れられた海水をスクリューによって排出口から排出して、船の推進力を得ることを特徴とする構成１に記載の海水面付近の水温を低下させる装置。

＜構成４＞
ホースリールを側壁中に設けたことを特徴とする構成１に記載の海水面付近の水温を低下させる装置。

目的とする海域まで自動的に走行して、その場所でホース３２の取水口３４を海の深部まで下ろし、この海水を汲み上げれば、海面付近の温度を低下させることかできる。ホース３２によって汲み上げられた海水を排水口３８から放出することによって船の推進力を得て、船の運行を制御することができる。

図１は本発明の装置の平面図（ａ）と側面図（ｂ）及び端面図（ｃ）である。 図２は、ポンプユニットの動作説明図である。 図３はホース３２の収納機能の一例を示す説明図である。 図４は広い海域での本発明の装置の利用例を示す説明図である。 図５は本発明の変形例の説明図である。 図６は、本発明の船の変形例平面図と側面図である。

以下、本発明の実施の形態を実施例毎に詳細に説明する。

図１には、本発明の装置の平面図（ａ）と側面図（ｂ）及び端面図（ｃ）を示した。本発明の海水面付近の水温を低下させるための装置は船状の構造をしている。この船１２は船底部分１４と船倉部分１６の上下２層構造をしている。船底部分１４は、船側を覆う一対の側壁１８によりその間が側面からの衝撃を保護している。

図１（ａ）のＡ－Ａ断面を側方から見た図面を図１（ｂ）に示した。図１（ｂ）のＢ－Ｂ断面を上方からみた図面を図１（ｂ）に示した。図１（ｃ）は船１２を船尾方向から見た図である。

側壁１８の間は、海水が船１２の前後方向に自由に出入りできる構造をしている。船倉部分１６は浮力を維持するための水密な浮体構造部分である。船倉部分１６には、遠隔操縦による自動運転のための通信装置２０と自動操縦装置２２と電源装置２４が搭載されている。

船底部分１４では、一対の側壁１８の間に、左右２台のポンプユニット２６が固定されている。各ポンプユニット２６の内部には電動モーター２８が配置され、そのモーター２８によってスクリュー３０が駆動される。

この船１２には、海の深部から海水をくみ上げるための２本のホース３２が吊り下げられている。このホース３２は設定された水深までその取水口３４が届くように吊り下げられて、海水面よりも温度の低い海の深部の海水を汲み上げるために使用される。ホース３２は海水を汲み上げる必要がない時には巻き上げられて、例えば側壁１８の外側や内側に束ねて支持される。

この船１２は目的とする海域まで自動的に走行して、その場所でホース３２の取水口３４を海の深部まで下ろす。そのために、ホース３２の取水口３４には、錨のような重り３６を取り付けておく。取水口３４には、このほかに、魚や異物が吸い込まれないようにネット等が被せられている。例えば、水深５０メートルでは海水温が摂氏１度程度である。この海水を汲み上げれば、海面付近の温度を低下させることかできる。2本のホース３２は、船底に左右に設けられた一対のポンプユニット２６にそれぞれ接続されている。

ポンプユニット２６の内部には上記のモーター２８によって駆動されるスクリュー３０が船の後方に向けて配置されている。スクリュー３０はホース３２から汲み上げられる海水をポンプユニット２６の排水口３８に向けて排出するように駆動される。

海水は排水口３８から船尾方向に排出される。その結果低温の海水が水面下の海中に向かって放出されることになる。水中でポンプユニット２６を駆動して水面下の水中にその水を放出するので、汲み上げるときに必要なエネルギーは、海上に汲み上げるよりも比較的少なくてよい。水が下から上に循環するようにポンプユニット２６を駆動する力で足りる。

汲み上げる海水の量はホース３２の内径により定まる。ホース３２の太さには限界があるから、この実施例ではホース３２を2本使用することにした。ポンプユニット２６を駆動する電力にゆとりがあれば、２台だけでなく３台以上を側壁１８の間に固定してもよい。ただし、ポンプユニット２６を船１２の推進にも使用することから、船１２の左右対称に配置することが望ましい。また、２本のホース３２で船のバランスをとって安定に走行したり停泊することができる。

図２は、ポンプユニットの動作説明図である。
この船１２は海水を汲み上げる海域まで自動的に移動することができる。ホース３２を使用しない時は、ポンプユニット２６に設けた吸入口４０を操作して、ポンプユニット２６の周りの海水を取り入れる。吸入口４０から取り入れられた海水はスクリュー３０によって排出口３８から排出される。海水を排出する時の反作用によって船１２を前進させることができる。

船１２の左右に海水の排出口３８を一対設けたので、左右の排出口３８から排出する海水の量を制御すると船１２の進行方向を自由に操ることができる。ホース３２を用いて海水を汲み上げる時には吸入口４０を手塞いで、ここからの海水の流入を阻止すればよい。異物の侵入を阻止するように、吸入口４０の部分にも網等を装着するとよい。

ホース３２の先端が海底に到達するような浅い海では、ホース３２の先端に取り付けた重り３６により船１２を洋上の一カ所に錨のように固定することができる。スクリュー３０を回転させるモーター２８は、電力の供給を受けて駆動される。電源装置２４は例えば発電機とバッテリーによって構成される。海上で日照が確保できる場合にはソーラー式の発電機が利用できる。風力発電機も利用可能である。燃料電池も使用できる。

この船１２は海の深部の低い温度の海水を汲み上げて海面に放出することで海面付近の水温を低下させることができる。この船１２は例えばGPSで位置を制御して、無線ネットワークを用いて自動操縦をすることにより、目的地まで自由に移動することができる。即ち、目的地で停泊して動作させることもできるし、移動させながら動作させることもできる。

海水をくみ上げるためのポンプユニット２６を、船１２の推進装置に転用できるので、構造を簡素化することができ、全体が軽量化され、少ないエネルギーで移動することができる。

図３はホース３２の収納機能の一例を示す説明図である。図３（ａ）に示した側壁１８は内部が見えるように図示した。この実施例では、側壁１８を、散水や洗車等で使用されるよく知られた巻き取り式のホースリールと同様の構造にした。ポンプユニット２６は側壁１８を貫通する連結パイプ（図示しない）によりホースリール１９に接続されている。

このホースリール１９からホース３２を引き出したときは図３（ａ）のようになり、ホース３２を巻き取ると図３（ｂ）のようになる。このようなホースリール１９を側壁１８中に設けておく。ホース３２の収納後は側壁１８全体が蓋で覆われるようにするとよい。

上記の船１２は、洋上で停泊中は、ポンプユニット２６を制御して、排出口３８からの左右の海水の排出量を調整することで、船１２の進行方向を制御できる。また、少しずつ移動しながら海水を汲み上げる場合も、吸入口４０の海水の吸入量とホース３２からの汲み上げ量を制御することで、船１２の進行速度を同時に制御できる。即ち、全ての制御を２台のモーター２８の回転速度の制御でまかなうことができる。

図４は広い海域での本発明の装置の利用例を示す説明図である。
本発明の装置は、例えば上記の各特許文献に記載されたように、一定の広さの海域の海水面近くの水温を下げるという目的に使用することができる。この場合には図３に示すように、上記の構造の多数の船１２を並べた船団を組むように運転する。

この時は例えば管理者が乗り込んだ管理船４２から各自動運転の船１２に対して運転位置制御信号等を送信すると良い。この管理船４２が、自動運転中の各船１２に対して燃料を供給したり、電池を交換したりする作業をするとよい。

いずれかの船１２のモーター２８やスクリュー３０が故障したら、ホース３２を接続したポンプユニット２６をそっくり交換することで、簡単にメンテナンスが完了する。従って、多数の船１２の制御も管理も容易になる。

本発明の装置は、どこにでも自由に移動をして、海面に近い部分の水温を下げることができるので、上記の特許文献に記載されたように、海氷の融解を抑制したり、熱帯低気圧の発生や発達を抑制したり、エルニーニョ現象の発生を抑止するといった目的に使用することができる。また、より身近には、例えば、赤潮が発生した領域に派遣をして、海の深部の海水で海面付近の水質を改善するような目的にも使用できる。さらに海洋で養殖をしている海域の海水面付近の温度を適温に調整する目的に使用することができる。

図５は本発明の変形例の説明図である。この図面の（ａ）には、船尾から見た図、（ｂ）には、ポンプユニット２６を上方から見た平面図を示した。

この図面に示すように、ホース３２を一本にすることもできる。このときは、ポンプユニット２６のほぼ中央にホース３２の上端を接続するとよい。ポンプユニット２６の内部には２台のスクリュー３０が配置されており、これらが２台のモーター２８によって駆動される。

ポンプユニット２６の船尾方向には一対の排水口３８が左右に並べて配置されている。ホース３２によって汲み上げられた海水は、ポンプユニット２６内に流れ込み、一対のスクリュー３０によって一対の排水口３８の方向に排出される。

ホース３２の太さが十分であれば、このような構造も可能である。ホース３２はポンプユニット２６の隙間にホースリールを配置して、巻きつけられて収納することができる。このようにホース３２を１台にしたときには、スクリュー３０も一台であって構わない。

例えば、排水口３８もひとつにして、よく知られた船の舵によって進行方向を制御するようにしてもよい。いすれの場合でも、
ホース３２によって汲み上げられた海水を排水口３８から放出することによって船の推進力を得て、船の運行を制御することができる。

図６は、本発明の船の変形例平面図と側面図である。
この船１２のデッキには、羽根車４４が設置されている。この羽根車４４は、何枚かの板の端部を折り曲げた、水車のような形状をした装置である。この羽根車４４は、低重心で、どの方向から風を受けても一定方向に回転する。従って、洋上での船のデッキ上での設備として最適である。この羽根車４４によって、船倉部分１６内部に収容された発電機４６を駆動する。この発電電力を電源装置２４に供給して、図示しない電池を充電する。例えば、このような構造によって、船は自家発電による電力で自走して目的地まで移動することができる。太陽光発電と組み合わせれば天候のいかんにかかわらず必要な電力を得ることが可能である。

１２ 船
１４ 船底部分
１６ 船倉部分
１８ 側壁
１９ ホースリール
２０ 通信装置
２２ 自動操縦装置
２４ 電源装置
２６ ポンプユニット
２８ モーター
３０ スクリュー
３２ ホース
３４ 取水口
３６ 重り
３８ 排水口
４０ 吸入口
４２ 管理船
４４ 羽根車
４６ 発電機

Claims (4)

1. 船底部分と船倉部分を備え、
   船倉部分は浮体を構成し、
   船底部分には、船側を覆う一対の側壁が設けられ
   側壁の間は、海水が船の前後方向に自由に出入りできるように構成され、
   船底部分の水中には、一対の側壁の間に、ポンプユニットが固定され、ポンプユニットの内部には電動モーターと、そのモーターによって駆動されるスクリューが設けられ、
   ポンプユニットにはホースの一端が接続され、ホースの他端の取水口３４には重りが取り付けられ、
   ホースは設定された水深までその取水口が届くように海中に吊り下げられ、
   スクリューはホースから汲み上げられる海水をポンプユニットの排水口から船尾方向に排出するように構成されたことを特徴とする海水面付近の水温を低下させる装置。
2. 船底部分の水中には、一対の側壁の間に、一対のポンプユニットが固定され、各ポンプユニットの内部には電動モーターと、そのモーターによって駆動されるスクリューが配置され、
   ポンプユニットは船の左右対称に配置されて、左右の排出口から排出する海水により船の推進力を得ることを特徴とする請求項１に記載の海水面付近の水温を低下させる装置。
3. 船倉部分には、遠隔操縦による自動運転のための通信装置と自動操縦装置と電源装置が搭載されて、電動モーターが自動制御されることを特徴とする請求項１に記載の海水面付近の水温を低下させる装置。
   ホースを収納時には、ポンプユニットに設けた吸入口から取り入れられた海水をスクリューによって排出口から排出して、船の推進力を得ることを特徴とする請求項１に記載の海水面付近の水温を低下させる装置。
4. ホースリールを側壁中に設けたことを特徴とする請求項１に記載の海水面付近の水温を低下させる装置。

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