JP3689906B2

JP3689906B2 - 深層水取水装置

Info

Publication number: JP3689906B2
Application number: JP2000297425A
Authority: JP
Inventors: 栄太郎川浦; 晋西村
Original assignee: Honma Corp
Current assignee: Honma Corp
Priority date: 2000-09-28
Filing date: 2000-09-28
Publication date: 2005-08-31
Anticipated expiration: 2020-09-28
Also published as: JP2002104280A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水面上に浮かべられた浮体からパイプラインを海中に下ろし、このパイプラインに設けられた取水口から海水を取り込む深層水取水装置に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
深層水は、陸棚近縁部の水深２００〜３００ｍ以下の深海に存在する海水であり、特徴として有機栄養分が豊富で、清浄、低温な性状となっている。そのため、食品分野、漁業分野、医薬分野、工業分野などへの利用が進められつつある。深層水の大規模取水には、陸上に恒久設備を設け、大量に取水する方法が用いられているが、深層水プロジェクトを立ち上げるためには、事前検討のためある程度まとまった量の深層水の試験採取が求められており、その際、船上からの深層水取水が行われている。
【０００３】
例えば、特公平３−４５２３９号公報の深層水取水装置では、深層水が存在する海底に設置した深層水取水口と、陸上に設けられ、かつ海面レベルより低い深さの取水プールと、深層水取水口と連通するようにして海底に敷設された取水用メインパイプラインと、この取水用メインパイプラインの終端と連結する海底に敷設された中継タンクと、この中継タンクと前記取水ポンプとの間に設けられ、上記取水メインパイプラインより小径の分岐パイプと、上記取水プール内に海水を汲み上げる採水ポンプと（特許請求の範囲）を有し、この装置では、陸上に設置した取水プールの水位を海面より低くしたときの水頭差によるサイホン効果を利用して深層水を取水プールへ輸送（産業上の利用分野）する。また、この装置では、前記取水プール内の深層水を漁業栽培プラントあるいは発電プラントなどへ供給するために採水ポンプ（第４欄第24〜26行）を用いている。
【０００４】
また、特公平３−６７９１７号公報の海水取水装置では、互いに連通する所望径及び所望長さの複数のパイプと、この各パイプ間を一線にかつ屈曲可能に連結して取水用パイプラインを形成する自在接手と、上記各パイプに設けられ、かつパイプ体の水中重量を調整してその沈降及び自力浮上を可能にする浮体と、上記取水用パイプラインの取水口を有する一端に設けられたパイプアンカとから構成し（特許請求の範囲）ており、海中への設置及び撤去を簡便にした（産業上の利用分野）、と記載されている。
【０００５】
また、特開平１−２１９３５９号公報の取水装置では、水面上に浮かべられた浮体から取水管を水中に吊り下げるとともに、前記取水管の内部に係留索を通し、この係留索に所定の張力を付与した状態でその上端を前記浮体に対して連結するとともに、その下端を水底に固定（特許請求の範囲）してなる。
【０００６】
また、特開平３−２５１２８号公報の浮沈式深層水取水装置では、ポンプを使って深層水を取水する浮沈式深層水取水装置であって、シンカーに水中ポンプを取り付けて該水中ポンプに送水管を接続し（特許請求の範囲）ている。
【０００７】
ところで、上記１−２１９３５９号公報の第１頁右欄15〜17行に、取水管は海波等の外力を受けて図中の二点鎖線で示すように揺動することが避けられず、と記載されているように、船舶などから取水管により深層水の取水を行う場合、潮流などの影響により取水管が流され、海中では取水箇所を確認できないため、所定深度の深層水を採取できない場合がある。また、採取すべき深層水は深海の所定の範囲にあるため、所定量の深層水を採取した後、船舶が１度採取を行った場所を離れて深層水を輸送し、その後、再び同じ場所から深層水の採取を行う場合、取水口を採取場所に位置決めすることが難しい問題がある。特に、上述したように深層水を試験採取する場合などでは、試験採取後、再びその採取位置に船舶を移動して取水口を位置決めする作業に時間がかかるという問題が予想される。
【０００８】
また他に、特開平３−２５１２８号公報のように、水中ポンプ、例えば渦巻きポンプなどを用いた場合、深層水がポンプを通る間に、駆動部分から油などの異物が混入する虞がある。
【０００９】
さらにまた、深層水の無菌性や清浄性を利用して食品分野への利用も図られ、この際、深層水を利用するために脱塩を必要とする場合がある。しかし、従来では、深層水を陸上のプラントまで運搬してから脱塩処理するため、この処理が終わるまで淡水化した深層水を利用することができなかった。
【００１０】
そこで、本発明は、採取場所への取水口の位置決めを容易に行うことができる深層水取水装置を提供することを可能とし、また、清浄な深層水の取水可能な深層水取水装置を提供することを可能とし、さらに、浮体において、採取後直地に淡水化した深層水を利用することができる深層水取水装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、水面上に浮かべられた浮体と、この浮体から海中に下ろされたパイプラインと、このパイプラインに設けられた取水口と、この取水口から取り込んだ海水を前記パイプラインを通して前記浮体に吸引して圧送する取水手段とを備えた深層水取水装置において、前記取水口側に深度を検出する検出手段を設け、前記取水手段がスクイズポンプである。
【００１２】
この請求項１の構成によれば、検出手段により取水口の深度を測定しながら、所定深度にある深層水に取水口を位置決めでき、また、取水位置の深度を記録できる。また、スクイズポンプは深層水に機械部分が接触することなく該深層水を圧送できるから、清澄な深層水を採取することができる。
【００１３】
また、請求項２の発明は、前記浮体の位置を検出するＧＰＳ装置を備え、前記取水口側に水中位置測定装置の送信機を設け、この送信機からの信号を受信する受信機を前記浮体に設けたものである。
【００１４】
この請求項２の構成によれば、ＧＰＳ装置により浮体の位置を検出し、この浮体に設けた受信機により、送信機を設けた取水口側の位置を検出して取水口の位置を正確に求めることができる。
【００１５】
また、請求項３の発明は、前記取水口側に海水の状態を検出する検出手段を設けたものである。
【００１６】
この請求項３の構成によれば、例えば、海水の温度，ｐＨ，濁度，溶存酸素量，クロロフィル量，塩分濃度などを検出する検出手段を設けることにより、予め採取に適した深層水であるかどうか状態を確認しながら取水を行うことができる。
【００１７】
また、請求項４の発明は、前記浮体に脱塩装置を搭載したものである。
【００１８】
この請求項４の構成によれば、取水後、直ちに脱塩した深層水を得ることができ、陸上まで運搬する間に脱塩処理できるため、深層水の処理の合理化を図ることができる。
【００１９】
【発明の実施形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して説明する。図１ないし図５は、本発明の第１実施例を示し、同図に示すように、浮体である船体１は、浮体たる動力船２により採取位置まで曳航される。前記船体１には、電動式の巻取り装置３を設け、この巻取り装置３はリール４を電動により回転駆動して、パイプラインたるチューブ５の巻き取り及び繰り出しを行うものであり、前記巻取り装置３に並んで電動ウインチ６を設け、このウインチ６はロープ７の巻き取り及び繰り出しを行うものである。前記チューブ５の先端に取水口８を設け、この取水口８を覆うようにしてストレーナ９を設け、該ストレーナ９により夾雑物が取水口８に入ることを防止している。そして、前記巻取り装置３とウインチ６とからそれぞれチューブ５とロープ７とを繰り出し、図１に示すように、ロープ７よりチューブ５を余分に繰り出してチューブ５を撓ませた状態で、それらロープ７とチューブ５とを結束具10を用いて所定ピッチ毎に固定し、海中に取水口８を沈めていく。また、前記ストレーナ９もロープ７に固定してもよい。尚、前記所定ピッチは一定である必要はなく、ロープ７の適宜間隔で該ロープにチューブ５を固定すればよい。
【００２０】
前記巻取り装置３のリール４には、前記チューブ５に連通する中間チューブ11が接続され、このチューブ11の他端に、取水装置であるスクイズポンプ12の吸込み管13を接続し、このスクイズポンプ12の吐出し管14に接続チューブ15を接続し、この接続チューブ15の他端は貯水タンク16に接続される。前記船体１には発電機17と電気配電盤18と脱塩装置19とが設けられ、この脱塩装置19は前記発電機17を電源として、採取した深層水を脱塩処理することができる。また、前記ロープ７の先端には錘20が設けられている。
【００２１】
前記スクイズポンプ12は、チューブの変形により該チューブ内部の被搬送物を圧送するものであり、例えば、図３に示すように、回転駆動する回転体21の周囲にローラ22を設け、これらローラ22に可撓性を有するチューブ体23を掛け渡して構成され、回転体21が回転することによりローラ22がチューブ体23を押し潰して内部の液体を圧送し、また、変形後のチューブ体23が復元しようとする復元力で液体（深層水）を吸引する。
【００２２】
前記チューブ５の取水口８側には、深度検出手段たる検出装置31を設け、取水口８位置の深度及び温度を検出する。この検出装置31は深度を検出する深度センサ32と温度を検出する温度センサ33を内蔵し、これらセンサ32，33により検出した検出データを音波信号に変換して船体２側の受波機34により受波し、船体１側の測定表示機35が前記受波機34と電気的に接続されており、該測定表示機35は、前記センサ32，33の検出データに基き、取水口８の深度を表示する深度表示部36と温度を表示する温度表示部37とを有する。尚、深度検出手段としては、船体１側から音波信号を発し、これが検出装置31に到達するまでの時間により深度を検出するものや、検出装置31から発した音波信号が受波機34に到達する時間により深度を検出するものなど各種タイプのものを用いることができる。
【００２３】
また、前記船体１及び動力船２の位置を検出するためにＧＰＳ装置を用いており、例えば、図５のブロック図に示すディファレンシャルＧＰＳ装置が用いられ、図５において、基地局50は港湾近くの地上の特定の既設点又は公共既設点に設置され、ＧＰＳアンテナ51及びＧＰＳ受信機52からなる固定ＧＰＳを備えると共に、この固定ＧＰＳで測位されたデータを移動局である船体１に向けて伝送するためのデータ送信機53及びデータアンテナ54を備える。一方、移動局である船体１は、基地局50から伝送されてくるデータを受信するデータアンテナ55及び受信データをデコードするデータ受信機56が設けられ、また、ＧＰＳアンテナ57及びＧＰＳ受信機58からなる移動局が設けられ、衛星からのＧＰＳ信号を前記固定ＧＰＳと移動ＧＰＳで受信し、固定ＧＰＳで得られた測位データと、その固定ＧＰＳの既知の位置データとの差により、移動ＧＰＳで得られた測位データを補正して移動ＧＰＳの位置（測位値）を得る。
【００２４】
また、本装置では、取水口８の水中位置測定装置61を用いており、この水中位置測定装置61は、検出装置31と共に前記チューブ５の取水口８側に送信機62を設け、船体１の下部に受信機たる受波機63を設けると共に、この受波機63と電気的に接続された表示機64を船体１に設けてなり、前記送信機62から発する音波を受波機63で受け、その音波により送信機62までの距離と方位を検出するものである。尚、前記検出装置31と送信機62を、前記ロープ７に固定したり、ロープ７に固定したストレーナ９に固定したりすれば、チューブ５にそれらの荷重が加わることを防止できる。
【００２５】
そして、例えば、深層水の大規模取水の前に、事前検討のため深層水の試験採取をする際などにおいて、試験採取場所まで動力船２により船体１を曳航した後、図示しないアンカーなどにより船体１を停泊し、巻取り装置３及びウインチ６を用いて、ロープ７と共にチューブ５を沈めていき、この際、取水口８の深度と海水の温度を検出手段31より検出して、船体１上の測定表示機35により深度と温度を確認しながら、目標深度まで取水口８を沈めることにより、所望の深層水の取水が可能となる。このようにして取水位置を決め、スクイズポンプ12を駆動して深層水の取水を行い、このスクイズポンプ12は、機械的部品が深層水が接することなく、深層水を貯水タンク16へと送ることができる。また、深層水の採取に当たって、船体１はＧＰＳ装置により位置が検出され、検出手段31により採取位置の深度が判り、さらに、水中位置測定装置61により、船体１に対して取水口８の向きと距離が判るから、再度同一場所から深層水を採取する際、その場所へ取付口８の案内を容易に行うことができる。
【００２６】
このように本実施例では、請求項１に対応して、水面上に浮かべられた浮体たる船体１と、この船体１から海中に下ろされたパイプラインたるチューブ５と、このチューブ５に設けられた取水口８と、この取水口８から吸引した海水をチューブを通して船体１に吸引して圧送する取水手段たるスクイズポンプ12とを備えた深層水取水装置において、取水口８側に深度を検出する検出手段31を設けたから、検出手段31により取水口８の深度を測定しながら、所定深度にある深層水に取水口８を位置決めできる。また、取水位置の深度を記録できるから、再度の同一箇所からの取水を容易に行うことができ、深層水の試験採取などにおいて、大きな効果が得られる。
【００２７】
また、このように本実施例では、請求項２に対応して、前記浮体たる船体１の位置を検出するＧＰＳ装置を設け、取水口８側に水中位置測定装置61の送信機62を設け、この送信機62からの信号たる音波を受信する受信機たる受波機63を船体に設けたから、ＧＰＳ装置により船体１の位置を検出し、この船体に設けた受波機63により、送信機62を設けた取水口８側の位置を検出して取水口８の位置を正確に求めることができる。
【００２８】
また、このように本実施例では、請求項１に対応して、取水手段がスクイズポンプ12であるから、スクイズポンプ12は深層水に機械部分が接触することなく該深層水を圧送できるから、清澄な深層水を採取することができる。
【００２９】
また、このように本実施例では、請求項４に対応して、浮体たる船体１に脱塩装置19を搭載したから、取水後、直ちに脱塩した深層水を得ることができ、陸上まで運搬する間に脱塩処理できるため、深層水の処理の合理化を図ることができる。
【００３０】
また、実施例上の効果として、チューブ５とロープ７を巻き取る巻取り装置３とウインチ６とを別々に設け、ロープ７よりチューブ５を余分に繰り出してチューブ５を撓ませながら、それらロープ７とチューブ５とを結束具10を用いて所定ピッチ毎に固定し、ロープ７の先端に設けた錘20により海中に取水口８を沈めるから、可撓性を有するチューブ５に無理な力が加わることがなく、スムーズにチューブ５の沈降及び引き上げを行うことができる。また、検出装置31と受信機たる受波機34とは、海水中を伝播する音波信号によりデータを伝えるから、ケーブル等を用いるものに比べてメンテナンスが容易となる。
【００３１】
図６は本発明の第２実施例を示し、上記第１実施例と同一部分に同一符号を付し、その詳細な説明を省略して詳述すると、この例では、前記検出手段31に、ｐＨセンサ71，濁度センサ72，溶存酸素量センサ73，クロロフィル量センサ74，塩分濃度センサ75などを設け、例えば濁度センサ72は近赤外パルス変調光線を用いて濁度（単位mg/ｌ）を検出するものなどが用いられ、前記クロロフィル量センサ74は海水に含まれるクロロフィルの単位当たりの量を検出するものなどが用いられる。また、各センサ71，72，73，74，75の検出データは音波信号として海中を伝播して前記受波機34に送られ、前記測定表示機35には、各センサ71，72，73，74，75の検出データに基き、ｐＨを表示するｐＨ表示部71Ａ，濁度を表示する濁度表示部72Ａ，溶存酸素量を表示する溶存酸素量表示部73Ａ，クロロフィル量を表示するクロロフィル量表示部74Ａ，塩分濃度を表示する塩分濃度表示部75Ａが設けられている。
【００３２】
したがって、ロープ７と共にチューブ５を沈めていき、この際、取水口８の深度と取水口８の海水の温度以外にも、各センサ71，72，73，74，75により、ｐＨ表示部71Ａ，濁度表示部72Ａ，溶存酸素量表示部73Ａ，クロロフィル量表示部74Ａ及び塩分濃度表示部75Ａにより取水口８位置の海水の状態を確認しながら、所望の深層水の取水が可能となる。
【００３３】
このように本実施例では、請求項１，２，４に対応して、上記第１実施例と同様な作用・効果を奏し、また、この例では請求項３に対応して、取水口８側に海水の状態を検出する検出手段31を設けたから、例えば、海水の温度，ｐＨ，濁度，溶存酸素量，クロロフィル量，塩分濃度などを検出する検出手段31を用いて、予め採取に適した深層水であるかどうか状態を確認しながら取水を行うことができる。
【００３４】
図７は本発明の第３実施例を示し、上記各実施例と同一部分に同一符号を付し、その詳細な説明を省略して詳述すると、この例では、浮体である船体１にスクリューなどの自走手段81を設け、図中１Ａが船尾であり、このように自走式の船体１に本発明の深層水取水装置を搭載することができる。
【００３５】
尚、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において、種々の変形実施が可能である。例えば、実施例では、検出手段から音波信号を発してワイヤレスで測定表示機と接続したが、検出手段と測定表示機とをケーブルで接続して信号を伝播するようにしてもよい。
【００３６】
【発明の効果】
請求項１の発明は、水面上に浮かべられた浮体と、この浮体から海中に下ろされたパイプラインと、このパイプラインに設けられた取水口と、この取水口から取り込んだ海水を前記パイプラインを通して前記浮体に吸引して圧送する取水手段とを備えた深層水取水装置において、前記取水口側に深度を検出する検出手段を設け、前記取水手段がスクイズポンプであり、採取場所への取水口の位置決めを容易に行うことができる深層水取水装置を提供することができる。
【００３７】
また、請求項２の発明は、前記浮体の位置を検出するＧＰＳ装置を備え、前記取水口側に水中位置測定装置の送信機を設け、この送信機からの信号を受信する受信機を前記浮体に設けたものであり、前記取水口側に深度を検出する検出手段を設けたものであり、採取場所への取水口の位置決めを容易に行うことができる深層水取水装置を提供することができる。
【００３８】
また、請求項３の発明は、前記取水口側に海水の状態を検出する検出手段を設けたものであり、前記取水口側に深度を検出する検出手段を設けたものであり、採取場所への取水口の位置決めを容易に行うことができる深層水取水装置を提供することができる。
【００３９】
また、請求項４の発明は、前記浮体に脱塩装置を搭載したものであり、採取後直地に淡水化した深層水を利用することができ、前記取水口側に深度を検出する検出手段を設けたものであり、採取場所への取水口の位置決めを容易に行うことができる深層水取水装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示す全体側面図である。
【図２】本発明の第１実施例を示す全体平面図である。
【図３】本発明の第１実施例を示すスクイズポンプの説明図である。
【図４】本発明の第１実施例を示す検出手段回りのブロック図である。
【図５】本発明の第１実施例を示すＧＰＳ装置のブロック図である。
【図６】本発明の第２実施例を示す検出手段回りのブロック図である。
【図７】本発明の第３実施例を示す全体側面図である。
【符号の説明】
１船体（浮体）
２動力船（浮体）
５チューブ（パイプライン）
８取水口
12 スクイズポンプ（取水手段）
19 脱塩装置
31 検出手段
61 水中位置測定装置
62 送信機
63 受波機（受信機）

Claims

水面上に浮かべられた浮体と、この浮体から海中に下ろされたパイプラインと、このパイプラインに設けられた取水口と、この取水口から取り込んだ海水を前記パイプラインを通して前記浮体に吸引して圧送する取水手段とを備えた深層水取水装置において、前記取水口側に深度を検出する検出手段を設け、前記取水手段がスクイズポンプであることを特徴とする深層水取水装置。
前記浮体の位置を検出するＧＰＳ装置を備え、前記取水口側に水中位置測定装置の送信機を設け、この送信機からの信号を受信する受信機を前記浮体に設けたことを特徴とする請求項１記載の深層水取水装置。
前記取水口側に海水の状態を検出する検出手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の深層水取水装置。
前記浮体に脱塩装置を搭載したことを特徴とする請求項１又は２記載の深層水取水装置。