JP5879641B1

JP5879641B1 - 海底水域への酸素補給装置

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Publication number: JP5879641B1
Application number: JP2015099466A
Authority: JP
Inventors: 東　利保; 利保東; 利光東
Original assignee: KABUSHIKI KAISHA SAN-EI
Current assignee: KABUSHIKI KAISHA SAN-EI
Priority date: 2015-04-21
Filing date: 2015-04-21
Publication date: 2016-03-08
Anticipated expiration: 2035-04-21
Also published as: JP2016205360A

Abstract

【課題】電力を使用することなく自然波動エネルギーを利用して酸欠状態を解消するようにした海底水域への酸素補給装置を提供すること。【解決手段】上部に加圧送水空間を有し下部に予水保留空間を有して海底側に立設された海水導入可能な固定パイプを通じて海水を予水保留空間内に吸い揚げるとともにその吸い揚げた海水を加圧送水空間内を通じて外部の海域上層に導出可能とした揚水ポンプと、海面の表層波の押し寄せにより一定の運動を得る波受応動機構を備えるとともにその運動を揚水ポンプに伝えて吸い揚げ運動とする伝達変換機構を備えたポンプ駆動装置と、揚水ポンプとポンプ駆動装置とを浮上させて波受応動機構を海面の表層波が押し寄せる高さに応動のため位置保持させる浮上保持手段とを有する。【選択図】図２

Description

本発明は、海底水域への酸素補給装置に関する。

河川や湖沼などを対象としてそれらの水を有効に浄化することのできる水浄化装置が特許文献１に開示されている。この特許公報１には、図６に示すように、湖沼９２内に架台９３付きの超電導電磁推進装置Ａを縦置き式に設置し、下から上向きに水を噴出するようにして水循環を促して水浄化を図るようにしたものであり、このような水循環により湖沼などの浄化を促進するものは各種ある。

特開２００３−２２５６７４

ところで、都市部の湖沼や河川などから流れ出る水を受け入れる内海では、気温が高くなる夏場においてその海底水域（深さ１５〜２０ｍ）で貧酸素水塊の発生した酸欠状態となる。都市の生活排水は窒素やリンなどを含んだものとして河川から内海へと流れ込んで富栄養化した状況となり、さらにその状況下で水温上昇により大量に発生する植物プランクトンが死骸となって落ちた際それを細菌が分解するときに海底水域の酸素を消費することによってこの酸欠状態が起こるとされる。酸欠状態になれば、海底に住む貝などが呼吸できなくなって死に、藻類が消えて魚がいなくなり、さらに水塊に含まれる硫化物によって青潮が発生し、海面に浮上した硫化物が沿岸の建造物の劣化を促進し、また海底に堆積したヘドロが有害物質の発生源になってしまうなど多くの被害例が挙げられる。夏場は太陽に温められた表層と冷たい低層の海水が混ざりにくく、このような海底水域の酸欠状態になりやすいとされる。
ところで、こうした酸欠状態は海域内に表層と低層の海水を混ざりやすくする装置、例えば、上記特許文献１のような超電導電磁推進装置Ａを設置すれば解消される。しかし、この装置Ａは超電導電磁推進方式を稼働する必要があることから多大な電力を要し好ましくない。

本発明は、こうした問題を解決しようとするものであり、電力を使用することなく自然波動エネルギーを利用して酸欠状態を解消するようにした海底水域への酸素補給装置を提供することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、左右に離れて平行状をなす一対の浮上式台船本体を有し台船本体の左右間をブリッジで連結してあるとともに船体の向きも制御可能な推進器を装備しかつ巻回・繰出可能なアンカー付き牽引チェーンを装備したウインチをブリッジの前後位置を介して搭載した双胴型で移動可能な浮上保持手段と、浮上保持手段の両台船本体間に連結アームを介して縦向き筒状に固定して設けられるとともにその内部の上向き開放型上部バルブ付きピストンの上側に加圧送水空間をまた下側に予水保留空間を形成するものとしたシリンダと該シリンダの下端に開けられた下部通孔に上向き開放型として設けられた下部バルブとを有する揚水ポンプと、両台船本体の左右間にあって左右一対をなして設けられた受ステーと両台船本体の左右間の方向に対応して水平に向けられた回転軸回りに回転自在で下回りにおいて海面の表層波の押し寄せを受けて後方に向けて回転するようにした羽根板である波受応動材が複数枚設けられた回転羽根車を有する波受応動機構を備えるとともに羽根車の回転運動をピストンに連結されたロッドの上下運動に変換する伝達変換機構とを備えたポンプ駆動装置とを有し、前記揚水ポンプのシリンダ上部には、外向きにのみ開放型のシャットバルブを介して内水噴出パイプが設けられ、シリンダ下端には、下部通孔に連通して下部パイプが接続されるとともに補助ウインチにより海底まで降ろし得る可撓パイプが下部パイプと海底水域とに連通すべく接続されている。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のものにおいて、左右一対の受ステーの波寄せ側である前方には、波寄せ板が左右一対設けられるとともに、これら波寄せ板は前方へ向けて幅が広がっている。

上述したように請求項１に記載の発明は、左右に離れて平行状をなす一対の浮上式台船本体を有し台船本体の左右間をブリッジで連結してあるとともに船体の向きも制御可能な推進器を装備しかつ巻回・繰出可能なアンカー付き牽引チェーンを装備したウインチをブリッジの前後位置を介して搭載した双胴型で移動可能な浮上保持手段と、浮上保持手段の両台船本体間に連結アームを介して縦向き筒状に固定して設けられるとともにその内部の上向き開放型上部バルブ付きピストンの上側に加圧送水空間をまた下側に予水保留空間を形成するものとしたシリンダと該シリンダの下端に開けられた下部通孔に上向き開放型として設けられた下部バルブとを有する揚水ポンプと、両台船本体の左右間にあって左右一対をなして設けられた受ステーと両台船本体の左右間の方向に対応して水平に向けられた回転軸回りに回転自在で下回りにおいて海面の表層波の押し寄せを受けて後方に向けて回転するようにした羽根板である波受応動材が複数枚設けられた回転羽根車を有する波受応動機構を備えるとともに羽根車の回転運動をピストンに連結されたロッドの上下運動に変換する伝達変換機構とを備えたポンプ駆動装置とを有し、前記揚水ポンプのシリンダ上部には、外向きにのみ開放型のシャットバルブを介して内水噴出パイプが設けられ、シリンダ下端には、下部通孔に連通して下部パイプが接続されるとともに補助ウインチにより海底まで降ろし得る可撓パイプが下部パイプと海底水域とに連通すべく接続されているので、電力を使用することなく自然波動エネルギーを利用して酸欠状態を解消するようにした海底水域への酸素補給装置を提供することができる。

本発明の一実施形態である酸素補給装置の概要断面図。図１の酸素補給装置の拡大断面図。酸素補給装置の作動説明をした断面図。酸素補給装置の作動説明をした断面図。他の実施形態を示す横断面図。他の実施形態を示す縦断面図。他の実施形態を示す縦断面図。他の実施形態を示す図９の平面図。図８のＩＸ−ＩＸ線断面図。他の実施形態を示す模式断面図。他の実施形態を示す縦断面図。ポンプ駆動装置についての他の実施形態を示す模式平面図。図１２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線模式断面図。図１３に基づく作動説明をする模式断面図。ポンプ駆動装置についての他の実施形態を示す模式平面図。図１５のＸＶＩ−ＸＶＩ線模式断面図。図１５に基づく作動説明をする模式断面図。他の実施形態を示す図１９の平面図。図１８のＸＩＸ−ＸＩＸ線断面図。ポンプ駆動装置の要部を示す斜視図。図１９に基づく作用説明を示す断面図。他の実施形態を示す図２３の平面図。図２２のＸＸＩＩＩ−ＸＸＩＩＩ線断面図。他の実施形態を示す図２５の平面図。図２４のＸＸＶ−ＸＸＶ線断面図。他の実施形態を示す平面図。他の実施形態を示す平面図。

以下、本発明である海底水域への酸素補給装置の一実施形態を図１ないし図４に基づいて説明する。
図１において１…は陸の河川で、例えば、都市部を経由する河川でその河川水は内海２に流れ込んでいる。内海２は夏場その上層２ａが温かい一方上層２ａから下がる下層２ｂでは夏場でも冷たい水となっている。３は海底でその水深はここでは２０ｍ前後とされている。酸欠状態は海底３が水深１５〜２０ｍの場合にその海底水域４において発生する。

一方酸素補給装置はステンレス、アルミ合金、あるいは樹脂などにより造られる。１０は直立浮上設置型の揚水ポンプで、この揚水ポンプ１０は、３０〜５０ｃｍ程度の直径とされた縦向き筒（円筒）状のシリンダ１１と海底水域４の海水を導入可能な下端導入口（導入可能な手段）１２を備えた下部パイプ１３とを備える。
シリンダ１１は、表層波１５による波動に同調して上下するポンプ駆動装置１６を備える。ポンプ駆動装置１６は、適当な重さを持って表層波１５の波動に同調して上下する波受応動機構の要部であるフロート型の波受応動材（アクチュエータ）１７と、シリンダ１１の上部から突設された支えアーム１８とを備える。シリンダ１１内には、ピストン２０が上下動自在に設けられ、その上面部には上部通孔２１が形成されるとともに、この上部通孔２１を上部に開くように開閉自在とする上部バルブ２２が設けられている。上部バルブ２２の上側には、上部バルブ２２が上下運動のみに規定されるように細い複数本のロッドでなる上部ステー２３が立てられるとともにその上端には上板２４が設けられている。

上板２４からはシリンダ１１上に突き出す形のロッド２６が立設され、このロッド２６が連動レバー（伝達変換機構）２７の基部に回転自在に連結されている。連動レバー２７の中間点は前記支えアーム１８の上端に横軸である支点軸１９を介して回転自在に支持されている。支点軸１９の軸方向は、表層波１５の進行方向に直角になっており、また別の言い方をすれば表層波１５の進行方向に直角な波稜線と平行になっていると、ポンプ駆動装置１６は拗れたり抵抗少なくして円滑な連動運動をすることができる。しかし、波の進行方向と支点軸１９の方向が直角でなくても波受応動材１７の上下運動は得られる。例えば、支点軸１９の軸方向と表層波１５の進行方向とが同じ方向であってもあるいは斜め交差する方向関係であっても波受応動材１７の上下運動は得られる。
シリンダ１１の上部内には、仕切り板２８と上下動自在なバネ板２９とが設けられ、バネ板２９の上下にはロッド２６の動きを上下に円滑化するためのバネ３０が設けられている。シリンダ１１の下部内には予水保留空間Ａが形成されるとともに、本体１１の下端には下部通孔３１が設けられて上向きに開くようにして下部バルブ３２が設けられている。上記上部および下部バルブ２２，３２は球型とされているが樹脂などで作動しやすい板型にしてもよい。３３は下部ステー、３４は上網である。

３６は内水噴出口で、シリンダ１１の仕切り板２８とピストン２０との間に相当する加圧送出空間Ｂの周部に開けられ、この噴出口３６に連通するパイプとして内水噴出パイプ３７が水平方向に突き出す形で設けられている。その向きは上層２ａとされている。このパイプ３７は、図２の右欄に示すように放射方向に設けてもよい。
さらに、４０は長さ調節可能な上部アームで、このアーム４０の先端には上部フロート（浮上保持手段）４１が設けられて下部フロート（浮上保持手段）４２とともにシリンダ１１・下部パイプ１３・上下揺動型ポンプ駆動装置１６などの装置主要部を縦筒状に直立させて本体１１の上部の一定高さ部分が水面上にくるように規定するようになっている。

４５は案内保持手段で揚水ポンプ１０を内海２の一定位置において垂直状態を保ちながら潮の干満に応じて上下運動させ前記シリンダ１１の上部が常に水面にあるようにするためのものである。
この案内保持手段４５は、フランジ４６付き固定パイプ４７を有し、このパイプ４７は、海底水域４の海水を導入させる通穴４８を備えたものとされ、フランジ４６の３個所以上にレベル調節具４９を装着することで固定パイプ４７を垂直に規定できるようにしてある。固定パイプ４７と海底３との間には長さ調節可能な牽張アンカー５０が複数本張設されて前記垂直状態をレベル調節具４９とともに確実に規定するようにしてある。そして、固定パイプ４７には複数のガイドローラー５１を配備して前記下部パイプ１３を干満に応じた高さに制御可能にしてある。

内海２で表層波１５が発生しその波の山により波受応動材１７が図２のように下げられた状態では上下の２つのバルブ２２，３２は通孔２１，３１を閉じた状態にある。図３に示すように、波受応動材１７が表層波１５の高いところにきて持ち上げられると、ロッド２６を介してピストン２０が押し下げられ、それと同時に下部バルブ３２が閉じた状態下で上部バルブ２２が開いてそれより下方空間（予水保留空間Ａ）に前段階において持ち込まれていた冷たい海水がシリンダ１１の上部空間内（加圧送出空間Ｂ）に持ち込まれる。

次に表層波１５への同調により波受応動材１７が図４のように波の谷に落ち込むと、ロッド２６が上がってピストン２０を持ち上げ、これにより、上部バルブ２２が閉止しながら加圧送出空間Ｂ内の水が内水噴出口およびパイプ３６，３７を通じて上層２ａへと冷たい圧水として放出されることになる。
冷たい海水が上層２ａに放出されるとそれら海水は上層２ａの温かい海水よりも比重が大きいので、温かい海水を伴って下降することになる。その際、温かい海水は多くの酸素を含みそれらを伴って下降することで海底水域４に酸素をもたらすものとなる。

一方、下部バルブ３２はピストン２０の持ち上げにより開放されて下部パイプ１３内の海水を導入するようになる。下部パイプ１３内へは海底水域４の冷たい海水がその都度繰り返し導入される。
ピストン２０が持ち上がって図２の状態になると、それまで開いていた下部バルブ３２は閉止して一時的に海水の放出は停止する。次に表層波１５の波動により波受応動材１７が図３、図４のように上下することにより冷たい海水が繰り返しポンプアップされ放出されることになる。

前記内水噴出口３６あるいはパイプ３７内には、図３および図４のようにシャットバルブ３８を設けておいてピストン２０が下がる間に閉じ（図３）上がる間に開く（図４）ようにすれば、例えば、図３のようにピストン２０が下がる際の引き下げ力によりパイプ３７内の水が逆戻りしたり混流したりするようなロスがなく、従って、ポンピング動作に無駄が少なくなって効率的な運転ができるようになる。この態様は、他の実施形態においても採用することがある。

尚、波受応動材１７は、図２の左側に示すように、その外周を取り囲むようにした波消し部材９２により波動の乱れを受けずに上下する水面の安定した動きを的確にとらえて昇降連動させるように構成することができる。波消し部材９２は、上下開放型をなす円筒あるいは角筒などでなり、シリンダ１１側から伸びた上下の取付アーム９３により支持されるものとする。波消し部材９２は、図２の左側図の上欄に示すように上下開放状で上窄まりコーン型にして突き上げ力および量が大きく多く作用して連動レバー２７が確実に作動するように構成してもよい。波消し部材９２の筒は網状あるいはパンチング状などの多孔状部材で作製してもよい。

また、前記ピストン２０に設けられる上部バルブ２２は、図２の左下側に示すように、ヒンジ２２ａによって開閉自在に支持された矩形板あるいは円形板状などで形成して上部通孔２１，２１を上から閉じる一方図３のような開放時には開度ストッパ２６ａにより元に戻り得るように角度制限をするように開閉自在に構成することができる。
一方、波受応動材１７は球体として形成してあったが、図３の左側に１７Ａで示すように、縦円筒形の中空体で形成したり、その下側に１７Ｂで示すように四角立体形の中空体で形成することもできる。これらの場合、底側に波を受け止めて波受応動材１７Ａ，１７Ｂに浮力を与えて昇降運動を積極的に行わせる波受け部材９５，９６を付してもよい。この波受け部材９５，９６と同様の機能を持たせるため、図２の左側図に背壁９２ａとして示すように、円筒材でなく半円筒部分のみあるいは立面壁部分のみのような波受け部材を構成してもよい。
波受応動材１７は、シリンダ１１における表層波１５が押し寄せてくる前方に配置してロッド２６が無理なく上下運動されるようにしてあったが、例えば、図２における紙面手前方向あるいは向う側に表層波１５が押し寄せるような位置関係のもとに波受応動材１７を配置したり、図２の右側から表層波１５が押し寄せる位置関係のもとに波受応動材１７を配置することは自由でありしかもいずれの場合も波受応動材１７は上下運動し得るものとなる。しかし、波受応動材１７の円滑な作動のためには図２のように表層波１５が押し寄せてくる前方に波受応動材１７を配置し維持させるようにするのが好ましい。この配置を維持するには、例えば、ガイドローラー５１が波に対し前後（図２においては左右）にくるように海底３上に固定するとともに、下部パイプ１３は波の進行方向に対し前後（図２においては左右）位置するように溝を設けておいてこれら溝とガイドローラー５１が共に波の進行方向に対し前後（図２においては左右）において嵌りながら昇降する関係にしておくことにより常に表層波１５が押し寄せてくる側において円滑な昇降運動をするようになる。これらのことは以下の実施形態でも同様にいえる。

図５は固定パイプ４７に導入される海水を固定パイプ４７から放射状に広がる枝状パイプ５４によって広い範囲から取り込むようにした実施形態を示す。パイプ５４には複数の導入口５５を開けておいており広い範囲から吸引できるようにする。
図６は案内保持手段についての他の実施形態を示す。この実施形態は、重量物である基部ブロック５７に油圧あるいは水圧などのシリンダ式ジャッキ５８を備えて固定パイプ５９が垂直に保持されるようにしてある。６０はパイプである。
図７は案内保持手段についての他の実施形態を示す。この案内保持手段は、海底３に打ち込むことのできるスクリュウ式アンカー杭６３としたものである。

図８ないし図１０は案内保持手段についての他の実施形態を示す。図２と同様の構成については同じ符号を付して説明に代える。この案内保持手段は、直立浮上設置型揚水ポンプ１０のシリンダ１１をその外周から保持するローラー６５付き案内保持パイプ６６と、海上に安定に浮上する双胴型で移動可能な浮体で前記案内保持パイプ６６に連結アーム６７を介して連結されてなる台船６８とを備えている。台船６８は左右の台船本体６８ａとそれらをつなぐ連繋台６８ｂとを備え、左右の台船本体６８ａの間隔が３０〜５０ｍと広い間隔とされて波動に影響されない安定な台船とされている一方台船本体６８ａ間に波動を取り込むことができるようになっている。また、この台船６８は、エンジン６９・スクリュウ７０・操向舵７１を備えて内海２を移動可能になっている。これら移動は遠隔操作により制御可能になっている。台船６８は移動可能になっている一方で投錨手段により停泊も可能になっている。７４は操作居住室である。前記揚水ポンプ１０はフロートである台船６８を介して浮上しているので直立浮上設置型としてある。

尚、上部フロート（浮上保持手段）４１は内水噴出パイプ３７を利用して取り付けられ、また、下部パイプ１３に連通して海底水域４の海水を導入する手段として可撓チューブ７２および導入網体７３を備えて構成してある。
前記台船本体６８ａは、図８の左欄図に示すように、４点や６点など周位点状配置型にしてできるだけ四方から波動が入り得るようにすることがある。
前記内水噴出パイプ３７内には、図３および図４のようにシャットバルブ３８を設けておいてピストン２０が下がる間に閉じ上がる間に開くようにすれば、例えば、ピストン２０が下がる際の引き下げ力によりパイプ３７内の水が逆戻りしたり混流したりするようなロスがなく、従って、ポンピング動作に無駄が少なくなって効率的な運転ができるようになる。
前記シリンダ１１は、台船本体６８ａ側に対し案内保持パイプ６６を介して上下運動可能に保持されていたが、波動に応じてシリンダ１１が勝手に上下することもあり、そのことから、図９の右欄に示すように、案内保持パイプ６６なしで連結アーム６７とシリンダ１１とを直接結合支持するようにしてもよい。ポンピング動作が安定なもとになされるようになる。この場合は台船６８が浮上保持手段となる。

この実施形態の場合、内海２を移動しながら海水を汲み上げ元の海底水域４に酸素を補給してゆくことができるので、広い範囲に亘って酸素補給をすることができるようになる。
尚、台船６８の胴部には図１０に示すようにビルジキール７５を長目に突設して台船の安定化をより図るようにしてもよい。この場合、ビルジキール７５の先端にはバランサ兼用の丸ロッド７６を備えてより安定化するようにしたり、同図右欄のように逆Ｙ型のビルジキール７５にしてもよい。この場合、先端に網部７７を付すとその適度な通水・抵抗機能により安定化が図れるようになる。

図１１は他の実施形態を示す。図２と同様の構成については同じ符号を付して説明に代える。案内保持手段が、シリンダ１１をその外周から保持してガイドローラー８０で上下案内可能にする案内保持パイプ８１と、このパイプ８１が垂直になるように支持するとともに海底３を移動可能なクローラ型走行輪８２付き走行機体８３とを備えている。この走行機体８３は水中遠隔操作可能なタイプのもので、機体８３上には球型軸受ジョイント８４を介して案内保持パイプ８１の下端のフランジ８５が対面配置されるとともに機体８３とフランジ８５との間をバネ付き連結軸８６で連結することにより機体８３が海底３の凹凸・傾斜により傾いた場合でも常に垂直に制御されるようになっている。案内保持パイプ８１のパイプ８８が張り出され、そのパイプ８８に下部フロート９０が取り付けられて案内保持パイプ８１を垂直姿勢にする。尚、パイプ８８は、海底水域４の海水を案内保持パイプ８１へ取り込むための誘導パイプを兼ねている。

前記内水噴出パイプ３７内には、図３および図４のようにシャットバルブ３８を設けておいてピストン２０が下がる間に閉じ上がる間に開くようにすれば、例えば、ピストン２０が下がる際の引き下げ力によりパイプ３７内の水が逆戻りしたり混流したりするようなロスがなく、従って、ポンピング動作に無駄が少なくなって効率的な運転ができるようになる。
この実施形態の場合、海底３を移動しながら海水を汲み上げ元の海底水域４に酸素を補給してゆくことができるので、広い範囲に亘って酸素補給をすることができるようになる。

図１２ないし図１４は他の実施形態を示す。前述の実施形態では、表層波１５の波動が上下することを利用してその上下運動をそのまま上下運動として捉えてピストン２０の上下運動に変換するようにしたポンプ駆動装置であった。図１２ないし図１４に示す実施形態では、表層波による波動が一定の方向に進行しかつ上下運動をする性質を有することに着目してその運動によって横軸回りに支持した波受応動材（アクチュエータ）を効果的に往復運動させることにより効率的に連動してピストンの動きとすることのできるポンプ駆動装置を備えた酸素補給装置を提供しようとするものである。

図１２ないし図１４において１００は表層波で上下運動しながら右方向に進行する正弦波である波動を発生する。図１３における１０１は海底で、その水深はここでは２０ｍ前後とされている。海底１０１での酸欠状態は水深１５〜２０ｍの場合にその海底水域１０２において発生する。この酸素補給装置は、図１に示す環境下に設置される。例えば、都市部を経由する河川水は内海１０３に流れ込むようになっており、この内海１０３は夏場その上層１０３ａが温かい一方下層１０３ｂでは夏場でも冷たい水となっている。

一方酸素補給装置はステンレス、アルミ合金、あるいは樹脂などにより造られる。１０５は案内保持手段で、この案内保持手段１０５は、フランジ１０６付き固定パイプ１０７を有し、このパイプ１０７は、海底水域１０２の冷たい海水を導入させる手段である通穴１０８を備えたものとされ、フランジ１０６の３個所以上にレベル調節具１０９を装着することで固定パイプ１０７を垂直に規定できるようにしてある。固定パイプ１０７と海底１０１との間には長さ調節可能な牽張アンカー１１０が複数本張設されて固定パイプ１０７の垂直状態をレベル調節具１０９とともに確実に規定するようにしてある。そして、固定パイプ１０７には複数のガイドローラー１１１を配備して揚水ポンプ１１５側を干満に応じた高さに制御可能にしてある。案内保持手段１０５は、揚水ポンプ１１５を内海１０３の一定位置において垂直状態を保ちながら潮の干満に応じて上下運動させシリンダ１１６の上部が常に水面にあるようにするためのものである。

直立浮上設置型の揚水ポンプ１１５は、３０〜５０ｃｍ程度の直径とされ上蓋１１６ａ付きで縦向き筒（円筒）状のシリンダ１１６と海底水域１０２の海水を導入可能な下端導入口１１７を備えた下部パイプ１１８とを備える。尚、上蓋１１６ａにはエアー抜き孔を設けて内圧軽減を図るようにすることがある。
シリンダ１１６の内部には、横断壁と円筒壁とを有する上下運動可能なピストン１２０を備え、このピストン１２０の横断壁には上部通孔１２１が複数開けられて開閉自在な上部バルブ１２２を備える。後述する前後揺動型ポンプ駆動装置１３０の作用により図１３のようにピストン１２０が押し下げられると上部バルブ１２２が開けられて、その下方の予水保留空間Ａ内の海水が加圧送水空間Ｂ内に導かれるようになっている。

逆に図１４のようにポンプ駆動装置１３０の作用によりピストン１２０が持ち上げられると上部バルブ１２２がる水平に閉じたまま上昇するようになっている。その結果、シリンダ１１６の下部内に開けた下部通孔１２４に備えた下部バルブ１２５が開けられて下部パイプ１１８内の海水を予水保留空間Ａ内に持ち込むようにするとともに、加圧送水空間Ｂ内の海水をシリンダ１１６に付属した内水噴出パイプ１２６を通じて下層１０３ｂから海底水域１０２の方向へ導くようになっている。１２７は内水噴出口で、同口１２７には、シャットバルブ１２８を設けておいてピストン１２０が下がる間に閉じ上がる間に開くように設けておけば、例えば、ピストン１２０が下がる際の引き下げ力によりパイプ１２６内の水が逆戻りしたり混流したりするようなロスがなく、従って、ポンピング動作に無駄が少なくなって効率的な運転ができるようになる。
尚、シリンダ１１６の外周には、例えば、図２に示すような上部フロート４１や下部フロート４２のような浮上保持手段として設けられ、シリンダ１１６の上部が水面（表層波１００の平均高さ）近くにまた筒下部が海中に没するように規定されるものとされる。

一方、シリンダ１１６は、山部ａと谷部ｂとで正弦波をつくるように進行する表層波１００による波動の進行に同調するように連動するポンプ駆動装置１３０を備える。
ポンプ駆動装置１３０は、シリンダ１１６上端の波進行方向側に左右一対をもって伸びて設けられたステー１３１の先端に横軸状の支点軸１３２を備え、この支点軸１３２の回りに網状の波応動機構の要部である波受応動材（アクチュエータ）１３３を縦向きでかつ左右一対取り付けて前斜め下向き状態と後斜め下向き状態との間を前後往復揺動するようにしてある。前記支点軸１３２は、波動の進行方向に対し直角に向くようにしてある。言い換えれば、波受応動材１３３の回転する中心軸である支点軸１３２は、図１２に示す波稜線Ｌに平行とされ、これは左右一対の波受応動材１３３，１３３が同期的に作動しやすいようにするためである。

波受応動材１３３の軸回り上側には、同じく前後に揺動運動する連動リンク材１３４が突設されているとともに、この連動リンク材１３４の先部にはカムリンク１３４ａが設けられている。一方、上蓋１１６ａの中央には、溝型鋼の左右一対でなる縦ガイドレール１３６が立設され、そのレール１３６には、ピストン１２０の中央から上蓋１１６ａを通じて立ち上がるロッド１３７の上端のローラー１３８が垂直に昇降し得るようになっている。縦ガイドレール１３６の上端には横軸１３９が取り付けられ、この横軸１３９に取り付けられた上リンク１４１は先端にカムローラー１４２を備える。上リンク１４１の中程とローラー１３８との間は下リンク１４３でつながれるとともに、上リンク１４１のローラー１３８には前記カムリンク１３４ａに移動自在に咬み合っている。連動リンク１３４・上リンク１４１・下リンク１４３などは伝達変換機構を構成する。

前記波受応動材１３３は、網状材としてあったが、多孔板とすることもでき、図１２の右欄に示すように、縦桟式あるいは横桟式の多孔材にしてもよい。また波受応動材１３３は、１枚ものであったが平行面状の複数枚で構成してもよく、この場合、複数枚のものの前後に隙間をもたせて海水が一定に逃げ得るようにしておけば前方への戻り動作もスムーズになるしＸ方向への作動も力を好適に得られるものとなる。
また、波受応動材１３３は、進行してくる高波部ａのもつエネルギーによって図１３のやや前上がり状態から矢印Ｘの方向（波の進行方向）に押しやられてやや後上がり状態へと運動し得る中空型を含む平坦板状をした樹脂や木質板あるいはアルミ合金その他の金属製板とすることができる。
さらに、波受応動材１３３は、Ｘ方向への作動が浮力の作用で補助となるようにするため、それ自体があるいは該作動材１３３に付属させるものとしてフロート製波受応動材１３３Ａとされることもある。

図１２および図１３は酸素補給装置が海底１０１に支持を得て直立に保持されるとともにその上部である揚水ポンプ１１５が下部を没して上部を水面上に浮上し保持された状態を示している。波受応動材１３３は先に表層波１００の谷部ｂ位置に対応することから図１４に示す戻しバネ（復帰手段）１４６の作用で前方へ振れ戻った仮想線の状態にある。次に表層波１００の波部ａが進んできて波受応動材１３３に当たり図１３のＸ方向に後押しすると、ポンプ駆動装置１３０は仮想線の状態から実線の状態になる。

すなわち、波受応動材１３３が後に押しやられると、連動リンク材１３４は逆に前向きに下がるとともに、そのカムリンク１３４ａを介して上リンク１４１を引き下げ、これにより、下リンク１４３も引き下げることでロッド１３７を介してピストン１２０が下げられるようにする。ピストン１２０が下がると、下部バルブ１２５を閉じるようにしたまま上部バルブ１２２を開いたままにするので、予水保留空間Ａ内に保留した海水は上部通孔１２１を通じて加圧送水空間Ｂ内に持ち込まれる。この際、シャットバルブ１２８はピストン１２０の下がる力により閉じた状態になるので、先に内水噴出パイプ１２６内にあった海水が逆戻りしたりさらには加圧送水空間Ｂ内で乱流・抵抗流などを発生させるおそれがない。

波受応動材１３３が山部ａを通り過ぎて抜けると、今度は谷部ｂにさしかかり、その場合、波受応動材１３３は、図１４のように、戻しバネ１４６あるいは図示しないウエイトが作用し抵抗のないもとで、矢印Ｙのように戻される。波受応動材１３３が戻されると同時に、上部バルブ１２２が閉じ下部バルブ１２５が開いた状態でピストン１２０は持ち上げられ、これにより、下部パイプ１１８内に保留された海水が下部通孔１２４を通じて予水保留空間Ａ内に持ち込まれるとともに加圧送水空間Ｂ内の海水が開いた内水噴出口１２７を通じて内海１０３内に放出され、酸素を得た温暖海水として海底方向に導かれることで酸素補給が行われる。図１４の作動のあとは図１２および図１３の作動につながる。
尚、図１２に示すように、波受応動材１３３への波動は、揚水ポンプ１１５が波分けすることで強力化して作動の確実化が図られるものとなる。
波受応動材１３３の面に表層波１００が直角に作用するようにするには、例えば、ガイドローラー１１１が固定パイプ１０７における波進行方向前後（図１３においては左右）にくるように海底１０１上に固定パイプ１０７を固定するとともに、下部パイプ１１８には波の進行方向に対し前後（図１３においては左右）に位置するように溝を設けておいてこれら溝とガイドローラー１１１が共に波の進行方向に対し前後（図１３においては左右）において嵌りながら昇降する関係にしておくことにより可能になる。これらのことは以下の実施形態でも同様にいえる。

図１５ないし図１７は他の実施形態を示し、この実施形態は、図１３の実施形態のものに比べポンプ駆動装置の簡略化を図ったものである。
ポンプ駆動装置１５０は、シリンダ１１６上端の波進行方向側に左右一対をもって伸びて設けられたステー１５１の先端に横軸状の支点軸１５２を備え、この支点軸１５２の回りに網状で波受応動機構の要部である波受応動材（アクチュエータ）１５３を縦向きでかつ左右一対取り付けて前斜め下向き状態と後斜め下向き状態との間を往復揺動するようにしてある。

波受応動材１５３の軸回り上側には、同じく前後に揺動運動する連動リンク材１５４が突設されているとともに、この連動リンク材１５４の先部にはカムリンク１５４ａが設けられている。一方、上蓋１１６ａの中央には、溝型鋼の左右一対でなる縦ガイドレール１５６が立設され、そのレール１５６には、ピストン１２０の中央から上蓋１１６ａを通じて立ち上がるロッド１３７の上端のローラー１３８が垂直に昇降し得るようになっている。このローラー１３８はカムリンク１３４ａに移動自在に直接咬み合っている。連動リンク材１５４・カムリンク１５４ａ・ローラー１３８などは伝達変換機構を構成している。

図１５および図１６は酸素補給装置が海底１０１に支持を得て直立に保持されるとともにその上部である揚水ポンプ１１５が下部を没して上部を水面上に浮上し保持された状態を示している。波受応動材１５３は先に表層波１００の谷部ｂ位置に対応することから図１７に示す戻しバネ（復帰手段）１４６の作用で前方へ振れ戻った仮想線の状態にある。次に表層波１００の山部ａが進んできて波受応動材１５３に当たり図１６のＸ方向に後押しすると、ポンプ駆動装置１５０は仮想線の状態から実線の状態になる。

すなわち、波受応動材１５３が後に押しやられると、連動リンク材１３４は逆に前向きに下がるとともに、そのカムリンク１３４ａを介してローラー１３８を引き下げ、これにより、ロッド１３７を介してピストン１２０が下げられるようにする。ピストン１２０が下がると、下部バルブ１２５を閉じるようにしたまま上部バルブ１２２を開いたままにするので、予水保留空間Ａ内に保留した海水は上部通孔１２１を通じて加圧送水空間Ｂ内に持ち込まれる。この際、シャットバルブ１２８はピストン１２０の下がる力により閉じた状態になるので、先に内水噴出パイプ１２６内にあった海水が逆戻りしたりさらには加圧送水空間Ｂ内で乱流・抵抗流などを発生させるおそれがない。

波受応動材１５３が山部ａを通り過ぎて抜けると、今度は谷部ｂにさしかかり、その場合、波受応動材１５３は、図１７のように、戻しバネ１４６あるいは図示しないウエイトが作用し抵抗のないもとで、矢印Ｙのように戻される。波受応動材１５３が戻されると同時に、上部バルブ１２２が閉じ下部バルブ１２５が開いた状態でピストン１２０は持ち上げられ、これにより、下部パイプ１１８内に保留された海水が下部通孔１２４を通じて予水保留空間Ａ内に持ち込まれるとともに加圧送水空間Ｂ内の海水が開いた内水噴出口１２７を通じて内海１０３内に放出され、酸素を得た温暖海水として海底方向に導かれることで酸素補給が行われる。図１７の作動のあとは図１５および図１６の作動につながる。
尚、図１５に示すように、波受応動材１５３への波動は、揚水ポンプ１１５が波分けすることで強力化して作動の確実化が図られるものとなる。

図１８ないし図２１は他の実施形態を示す。この実施形態は、表層波による波動が一定の方向に連続的に進行してその方向にエネルギーを発生させる性質を有することに着目してその運動によって横軸回りに回転可能に支持した波受応動材（アクチュエータ）を効果的に連続回転運動させることにより効率的に連動してピストンの動きとすることのできるポンプ駆動装置を備えた酸素補給装置を提供しようとするものである。

図１８ないし図２１において２００は表層波で山部ａと谷部ｂとを交互に繰り返しながら右方向に進行する正弦波である波動である。図１９における２０１は海底で、その水深はここでは２０ｍ前後とされている。海底２０１での酸欠状態は水深１５〜２０ｍの場合にその海底水域２０２において発生する。この酸素補給装置は、図１に示す環境下に設置される。例えば、都市部を経由する河川水は内海２０３に流れ込むようになっており、この内海２０３は夏場その上層２０３ａが温かい一方下層２０３ｂでは夏場でも冷たい水となっている。

一方酸素補給装置はステンレス、アルミ合金、あるいは樹脂などにより造られる。２０５は案内保持手段で、この案内保持手段２０５は、フランジ２０６付き固定パイプ２０７を有し、このパイプ２０７は、海底水域２０２の冷たい海水を導入させる手段である通穴２０８を備えたものとされ、フランジ２０６の３個所以上にレベル調節具２０９を装着することで固定パイプ２０７を垂直に規定できるようにしてある。固定パイプ２０７と海底２０１との間には長さ調節可能な牽張アンカー２１０が複数本張設されて固定パイプ２０７の垂直状態をレベル調節具２０９とともに確実に規定するようにしてある。そして、固定パイプ２０７には複数のガイドローラー２１１を配備して揚水ポンプ２１５側を干満に応じた高さに制御可能にしてある。案内保持手段２０５は、揚水ポンプ２１５を内海２０３の一定位置において垂直状態を保ちながら潮の干満に応じて上下運動させシリンダ２１６の上部が常に水面にあるようにするためのものである。

直立浮上設置型の揚水ポンプ２１５は、３０〜５０ｃｍ程度の直径とされ上蓋２１６ａ付きで縦向き筒（円筒）状のシリンダ２１６と海底水域２０２の海水を導入可能な下端導入口（導入可能な手段）２１７を備えた下部パイプ２１８とを備える。尚、上蓋２１６ａにはエアー抜き孔を設けて内圧軽減を図るようにすることがある。
シリンダ２１６の内部には、横断壁と円筒壁とを有する上下運動可能なピストン２２０を備え、このピストン２２０の横断壁には上部通孔２２１が複数開けられて開閉自在な上部バルブ２２２を備える。後述する回転運動型ポンプ駆動装置２３０の作用により図１９のようにピストン２２０が押し下げられると上部バルブ２２２が開けられて、その下方の予水保留空間Ａ内の海水が加圧送水空間Ｂ内に導かれるようになっている。

逆に図２１のようにポンプ駆動装置２３０の作用によりピストン２２０が持ち上げられると上部バルブ２２２が水平に閉じたまま上昇するようになっている。その結果、シリンダ２１６の下部内に開けた下部通孔２２４に備えた下部バルブ２２５が開けられて下部パイプ２１８内の海水を予水保留空間Ａ内に持ち込むようにするとともに、加圧送水空間Ｂ内の海水をシリンダ２１６に付属した内水噴出パイプ２２６を通じて下層２０３ｂから海底水域２０２の方向へ導くようになっている。２２７は内水噴出口で、同口２２７には、シャットバルブ２２８を設けておいてピストン２２０が下がる間に閉じ上がる間に開くように設けておけば、例えば、ピストン２２０が下がる際の引き下げ力によりパイプ２２６内の水が逆戻りしたり混流したりするようなロスがなく、従って、ポンピング動作に無駄が少なくなって効率的な運転ができるようになる。
尚、シリンダ２１６の外周には、フロート２２９である浮力発生手段が設けられ、シリンダ２１６の上端一部が水面（表層波２００の平均高さ）近くにまたその他の筒下部が海中に没するように規定されるものとされる。前記浮力発生手段２２９は、海上からの操作によりエアーを給排可能な方式にして浮力を大小に可変に構成することができる。

一方、シリンダ２１６は、山部ａと谷部ｂとで正弦波をつくるように進行する表層波２００による波動の進行に同調するように連動するポンプ駆動装置２３０を備える。
ポンプ駆動装置２３０は、シリンダ２１６上端の波進行方向側に左右一対をもって伸びて設けられた基部ステー２３２の端に前出ステー２３３を前方水平張出状に設け、このステー２３３の先端間に回転羽根車２３５を水平な回転軸２３６を介して回転駆動自在に支持してある。
回転羽根車２３５は波受応動機構であって、円筒状のドラム２３８の両端に側フランジ２３９を取り付けたものを一方が軸長の長いものとし他方がそれより短いものとして左右に応動回転するように配して構成し、各ドラム２３８の外周には、横長板でなる波受応動材（アクチュエータ）２４１…を外周支点軸２４２を介して回転自在な状態で複数枚配して構成してある。波受応動材２４１は、上周りにくると表層波２００を受けながらドラム２３８外周の周ストッパ２４３に内端を当て付けることで回転中心から半径方向に向くように立ち上がって波力を受けて回転される。

浮上保持手段（フロート）２２９およびドラム２３８の発生する浮力により、回転羽根車２３５の回転中心２３６は表層波２００谷部ｂより１０〜２０ｃｍ程度下側に位置し、ドラム２３８の上まわりの上端は谷部ｂと略同じ高さとされ、また外周支点軸２４２の上まわりにきた際の高さが山部ａの上端高さ程度とされる。その結果、上まわりに来て垂直状になった波受応動材２４１などには図１９ないし図２１に矢印Ｘで示すように山部ａの波力が前方から作用して回転力を発生する。波受応動材２４１は後回りに回転してくると周ストッパ２４３から離れて後ろ倒れするとともに外周支点軸２４２を基準にして後向きになりながら再び前方へと回転してゆき前方ではＸの波力が作用しつつ周ストッパ２４３に先端が留められることで回転力が発生するようになっている。谷部ｂがドラム２３８に接近してくると図２１に示すようにドラム２３８上に盛り上がって来ることによりそれに対応する波受応動材２４１をＸ方向に押して回転力に変換するようになる。尚、回転羽根車２３５の幅は、図１８に示すように、シリンダ２１６の直径に対し１．５倍ないし２倍程度に長く設定して表層波２００のエネルギーの多くを回転力に変換できるようにしてあるが、シリンダ２１６の直径と略同じ幅の羽根車２３５としてもよい。回転羽根車２３５の回転軸中心は図１８のように表層波２００の波稜線Ｌに対し平行に規定される。この向きは、固定パイプ２０７に対し下部パイプ２１８の向きを規定することで決められる。

尚、回転羽根車２３５の幅内に作用してくる表層波２００は、表層波２００の全幅分でなく同羽根車２３５の幅寸法程度の狭幅なものでしたがって回転エネルギーも少なく限度のあるものであるが、そのエネルギーを大きくして回転力を強く得るようにするため、図１８および図１９に示すように、前方拡開状をなす波寄せ板２４５を回転羽根車２３５前方に設けてもよい。また、図１９に示すように、前端が山部ａよりも高く後端が山部ａの中程高さとなるように前端から後方へと次第に低くなった波高制御板２４６を回転羽根車２３５の前側に備えて山部ａを押さえ込みながらＸ方向へ進む速さを速くしエネルギーを大きくすることにより回転羽根車２３５の回転作用を高めるように構成することもできる。この波高制御板２４６は前記波寄せ板２４５と併せてあるいは単独で構成することができる。前記波受応動材２４１は通孔のない平坦な板状のものであったが、図２０の右上欄のように、網状あるいは多孔板などにして波動エネルギーが柔らかく回転力に変換されるようにしてもよい。

回転羽根車２３５は、この実施形態では左右２３５ａ、２３５ｂに分けられていて、その間に相当する回転軸２３６周りには駆動スプロケット２４８が設けられている。シリンダ２１６上には、左右一対のブラケット２５０が立設され、その間に渡されたクランク軸２５１周りに設けられた従動スプロケット２５２と前記駆動スプロケット２４８との間にはテンショナ２５３で張られた連動チェーン２５４が連動自在に掛装されている。クランク軸２５１とロッド２３７との間は回転運動を直線往復運動に変える連接棒２５５で連結されている。駆動スプロケット２４８・連動チェーン２５４・従動スプロケット２５２・クランク軸２５１・連接棒２５５などは伝達変換機構を構成する。

図１８ないし図２０に示す酸素補給装置は、海底２０１に支持を得て直立に保持されるとともに案内保持手段２０５により回転軸２３６の向きを表層波２００の波稜線Ｌと平行になるように海岸沖において設定しておけば常にその状態を維持する。回転軸２３６と平行な波受応動材２４１の面に表層波２００が直角に作用するようにするには、例えば、ガイドローラー２１１が固定パイプ２０７における波進行方向前後（図１９においては左右）にくるように海底２０１上に固定パイプ２０７を固定するとともに、下部パイプ２１８には波の進行方向に対し前後（図１９においては左右）に位置するように溝を設けておいてこれら溝とガイドローラー２１１が共に波の進行方向に対し前後（図１９においては左右）において嵌りながら昇降する関係にしておくことにより可能になる。これらのことは次の実施形態でも同様にいえる。

表層波２００が回転羽根車２３５に作用してその波受応動材２４１…にＸ方向の波動力が作用すれば回転力が発生し、ロッド２３７の上下往復運動を連続して発生させる。図１９はロッド２３７およびピストン２２０が下降の途中にある状態を示すもので、この下降により、下部バルブ２２５が閉止し上部バルブ２２２が開いた状態にあるため、予水保留空間Ａ内に一旦溜められていた海底水域２０２からの水はその上の加圧送水空間Ｂ内へと導かれる。そのあと、ロッド２３７が上昇を始めると、図２１のように下部バルブ２２５が開いて上部バルブ２２が閉じた状態で上昇するため、加圧送水空間Ｂ内の海水は開いた内水噴出口２２７から内水噴出パイプ２２６を通じて内海の上層２０３ａへと冷たい圧水として放出され、この冷たい海水の放出により、上層２０３ａの温かい海水よりも比重が大きいので、温かい海水を伴って下降することになる。その際、温かい海水は多くの酸素を含みそれらを伴って下降することで海底水域２０２に酸素をもたらすものとなる。

図２２および図２３は他の実施形態を示す。この実施形態は、上記と同じ目的を有するとともに、特に、酸素補給装置を縦軸回りの如何なる向きとなるように設置したとしても常に表層波２００の押し寄せる向きにいずれかの回転羽根車２３５が連動自在に対応できて連動が常に確実に得られるようにしたものである。即ち、酸素補給装置の案内保持手段２０５は、図２３に示すように、海底２０１に固定されるタイプのもので、その固定パイプ２０７にガイドローラー２１１を介して昇降可能にされた下部パイプ２１８は図示左側の特定の回転羽根車２３５が表層波２００の押し寄せる側に向くように設定される。しかし、下部パイプ２１８は固定パイプ２０７に対して回転してしまうこともあり、そうしたことに対処するため、揚水ポンプ２１５の他の３面にも回転羽根車２３５と同様な回転羽根車２６０を配備していずれの回転羽根車２６０…に表層波２００が作用してもその作用力を特定の回転羽根車２３５に伝えポンプ駆動装置２３０を利用してピストン２２０を連動させ得るように構成してある。

回転羽根車２６０は、シリンダ２１６上の従動スプロケット２５２と同列に位置するように駆動スプロケット２４８を配置する都合で左右２つに分離し分離したもの同士が同期回転するようにした回転羽根車２３５に比べ分離しないタイプのものである。２６１はステーでシリンダ２１６から四方へ伸び、その外端を介して四角枠状をなす主枠２６２が設けられ、この主枠２６２の外コーナーに設けた直角型の前出ステー２６３を備えて支持枠が形成されており、左右一対の前でステー２６３を介して回転羽根車２３５，２６０…を回転支持するとともに、回転軸相互をフレキシブル型あるいは図２２の右下欄に示す複式ユニバーサルジョイント式などの自在継手２６４…で連接してなる。２６５は軸受、２６６はその受けアームである。回転羽根車２６０において２６８はドラム、２６９は側フランジ、２７０は波受応動材、２７１は周ストッパである。

図２４および図２５は回転羽根車式ポンプ駆動装置を備えた直立浮上設置型揚水ポンプ方式の酸素補給装置についての他の実施形態で、特に、浮上保持手段が浮体方式でなるものである。浮上保持手段２７５は、互いの幅間が２０〜４０ｍ程度の広幅とされた双胴型で移動可能式の台船でなり、この台船の台船本体２７６は、中空型円筒金属体の左右一対でその左右間を前中後３本の渡架ブリッジ２７７でつないだもので、台船本体２７６の上面には歩み板２７８が設けられるとともに後部（図２４の右側部）には補助ブリッジ２７９が渡されてなる。これらのブリッジ２７７，２７９は歩み板２７８を含めて１枚あるいは２枚程度の広い渡し板で簡易に構成してもよい。また、双胴型としてあるが単一胴型や３本以上の複胴型にしてもよい。台船本体２７６は安定化を図るため金属体としてあったが木造船体や強化樹脂船体にしてもよい。また、中空型台船本体２７６は、その下部内に水（海水を含む）を入れ上部は空気入りにして波に対する安定性が高く得られるようにしてもよい。この場合、水の導入量は可変にして台船本体２７６の海面に対する高さ調節を可能にしてもよい。

前と補助のブリッジ２７７，２７９からは前後に対応するように連結アーム２８１が設けられ、それらの間を介して中位置のブリッジ２７７下方に位置するように揚水ポンプ２８２が直立式に固定されている。揚水ポンプ２８２は円筒状のシリンダ２８３を備え、その内部には、ロッド２８４により上下するピストン２８５を備える。ピストン２８５には上部バルブ２８６が、またシリンダ２８３の下部通孔２８７には下部バルブ２８８が開閉自在に設けられている。２９０は下部パイプで通孔２８７に通じるものであり、その下部には樹脂製あるいはゴム製で１０ｍ前後の長い可撓パイプ２９１が繋がれるとともにその先端には球状ネット濾材である導入網材２９３が取り付けられている。２９４は内水噴出パイプ、２９５は内水噴出口、２９６は外向きにのみ開くシャットバルブである。

前側と中間の両ブリッジ２７７の底部間には、受けステー３００が左右一対をなして渡され、それらの間には台船幅中央に同心状にあるように回転羽根車３０１が水平な回転軸３０２を介して回転支持されている。回転羽根車３０１は高さ調節可能にして表層波３０５との高さ関係が好ましいものに調節できるようにしてもよい。３０３は中空型ドラム、３０４は羽根板である波受応動材で６枚など複数枚突設されている。３０６は駆動スプロケット、３０７は従動スプロケットであり、これらの間にはテンショナ３０８を介して連動チェーン３０９が掛け渡されている。３１０はブラケットで、中ブリッジ２７７の中央に設けられ、それらを介してクランク軸３１１が通されているとともにクランク軸３１１とロッド２８４との間は連接棒３１２でつながれてロッド２８４に直線往復運動を与えるようになっている。回転羽根車２０１から連接棒３１２まではポンプ駆動装置３１３を構成する。

３１５はキャビンで後ブリッジ２７７上に設置されるとともにこのキャビン３１５内には操舵を含む操船手段３１６が設けられる一方、その背部には船体向きを制御できるように縦軸回りに回転操作されるエンジン駆動式推進器３１８を装備する。この場合のエンジン駆動式は、船上広大パネル設置によるソーラー発電駆動式とすることができる。３２０は前アンカー、３２１は前牽引チェーンで、前ブリッジ２７７上に設置した前ウインチ３２２に前牽引チェーン３２１は巻回・繰出可能に装備されている。３２５は後アンカー、３２６は後牽引チェーンで、補助ブリッジ２７９上に設置した後ウインチ３２７に後牽引チェーン３２６は巻回・繰出可能に装備されている。３３０は手動式の補助ウインチで、補助ブリッジ２７９上に設置されて先端が可撓パイプ２９１に繋がれた持ち上げチェーン３３１を巻き上げたり繰出したりするために設けられている。尚、前牽引チェーン３２１あるいは後牽引チェーン３２６を通孔付きのパイプ（あるいはチューブ）製として海水を取り込み可能とし、図２５のようにウインチ３２２内の中心管軸を介して連通パイプ３３３をシリンダ２８３の下端に通じさせ、そのパイプ３３３上に下部バルブ２８８に相当するものを備えて下部パイプ２９０・可撓パイプ２９１に代わるものとして構成してもよい。前記ウインチ３２２，３２７，３３０は手動式あるいは電動など駆動式とする。
尚、３３５は波寄せ板で前ブリッジ２７７を介して取り付けられ、その前方への開き角度は調節可能になっている。図１９の波高制御板２４６を装備して回転羽根車３０１の下周りへ表層波３０５を低い波として誘導するように構成することがある。３３６は海底、３３７は海底水域、３３８は内海である。

この場合の台船である酸素補給装置は、ウインチ３２２，３２７，３３０の駆動によりアンカー３２０，３２５および可撓パイプ２９１を持ち上げた状態にするとともに操船手段３１６を通じて推進器３１８を始動・操舵など操船制御をすることにより台船を平時の着岸休止状態から自走して目的とする酸素補給の必要な作業現場域に移動することにより始められる。到着した現場域では、台船を図２４および図２５のように左船首側（回転羽根車３０１のある側）を左の沖合側（波が押し寄せてくる側）に直角に向くようにして前進し、そこで前ウインチ３２２を操作して前牽引チェーン３２１を緩め前アンカー３２０を海底３３６まで降ろしておくようにする。そのあと、推進器３１８を駆動して台船をそのままの向きにして後進させ５〜１０ｍ前後後退したところで今度は後ウインチ３２７を操出駆動させて後アンカー３２５を海底３３６まで降ろしておき、その後、後ウインチ３２７および前ウインチ３２２の巻回操作により両チェーン３２１，３２６を張った状態に保つようにする。そうすることにより台船は図２４および図２５のように波に対し直角に対面した状態を得て波受応動材３０４が表層波３０５の波動エネルギーを最も効率的に受け得る状態となる。そのあと、補助ウインチ３３０を操作して可撓パイプ２９１を海底３３６まで降ろしておく。駆動スプロケット３０６〜連接棒３１２は伝達変換機構を構成する。

表層波３０５の進行により回転羽根車３０１は回転駆動されてクランク軸３１１が回転されることでロッド２８４が上下運動をするようになる。図２５はロッド２８４が下がる途中の状態を示し、この時点では下部バルブ２８８が閉じた状態で上部バルブ２８６が開きながらピストン２８５が下降することで予水保留空間Ａ内の汲み上げ海水が上方の加圧送水空間Ｂ内に持ち込まれる。そのあとピストン２８５が上昇してゆくと、下部バルブ２８８が開いて海底水域３３７の酸素欠乏した冷たい海水が可撓パイプ２９１を通じて予水保留空間Ａ内に補充される一方、加圧送水空間Ｂ内の海水は冷たい圧水として内水噴出パイプ２９４を通じて内海３３８の上層３３８ａへと噴出され、冷たい海水が上層３３８ａに放出されるとそれら海水は上層３３８ａの温かい海水よりも比重が大きいので、温かい海水を伴って下降することになる。その際、温かい海水は多くの酸素を含みそれらを伴って下降することで海底水域４に酸素をもたらすことになる。

尚、前記実施形態においてアンカー方式によらず操船により台船の向きを波に直交するようにする方法によることもあり、この場合の操船手段は、気圧配置や風向きを捕捉しての制御あるいはＧＰＳデバイス制御などによる自動制御方式によってもよい。前記実施形態におけるポンプ駆動装置３１３は、図１ないし図１１あるいは図１２ないし図１７にそれぞれ示すポンプ駆動装置のうちのいずれかに代えて適用することもある。
また、台船本体２７６は、中空フロートを平行配置してなる双胴タイプであったが、図２６および図２７に２７６Ａ、２７６Ｂで示すように、少なくとも前部が互いに拡開状になった台船本体形態にしてその拡開部分が表層波３０５を寄せ集める機能を果たすように構成してもよい。３４０は補助波寄せ板である。

１…河川２，１０３，３３８…内海２ａ，１０３ａ，３３８ａ…上層２ｂ，１０３ｂ，３３８ｂ…下層３，１０１，３３６…海底４，１０２，３３７…海底水域１０，１１５，２８２…揚水ポンプ１１，１１５，２８３…シリンダ１５，１００，３０５…表層波１６，１３０，１５０，３１３…ポンプ駆動装置１７，１３３，１５３，２４１，３０４…波受応動材１９，１５２…支点軸２０，１２０，２８５…ピストン２２，１２２，２８６…上部バルブ３２，１２５，２８８…下部バルブ３６，３７，１２６，１２７，２９４…内水噴出手段４５，１０５…案内保持手段４１，４２，２７５…浮上保持手段。

Claims

左右に離れて平行状をなす一対の浮上式台船本体を有し台船本体の左右間をブリッジで連結してあるとともに船体の向きも制御可能な推進器を装備しかつ巻回・繰出可能なアンカー付き牽引チェーンを装備したウインチをブリッジの前後位置を介して搭載した双胴型で移動可能な浮上保持手段と、
浮上保持手段の両台船本体間に連結アームを介して縦向き筒状に固定して設けられるとともにその内部の上向き開放型上部バルブ付きピストンの上側に加圧送水空間をまた下側に予水保留空間を形成するものとしたシリンダと該シリンダの下端に開けられた下部通孔に上向き開放型として設けられた下部バルブとを有する揚水ポンプと、
両台船本体の左右間にあって左右一対をなして設けられた受ステーと両台船本体の左右間の方向に対応して水平に向けられた回転軸回りに回転自在で下回りにおいて海面の表層波の押し寄せを受けて後方に向けて回転するようにした羽根板である波受応動材が複数枚設けられた回転羽根車を有する波受応動機構を備えるとともに羽根車の回転運動をピストンに連結されたロッドの上下運動に変換する伝達変換機構とを備えたポンプ駆動装置とを有し、
前記揚水ポンプのシリンダ上部には、外向きにのみ開放型のシャットバルブを介して内水噴出パイプが設けられ、シリンダ下端には、下部通孔に連通して下部パイプが接続されるとともに補助ウインチにより海底まで降ろし得る可撓パイプが下部パイプと海底水域とに連通すべく接続されている海底水域への酸素補給装置。
請求項１に記載のものにおいて、左右一対の受ステーの波寄せ側である前方には、波寄せ板が左右一対設けられるとともに、これら波寄せ板は前方へ向けて幅が広がっている海底水域への酸素補給装置。