(57)【要約】【課題】深層水ポンプのON-OFF時の悪影響を簡易に防止し得る有効適切な深層水取水設備とその運転方法を提供する。【解決手段】地表部に設置した深層水ポンプ１によって水域の深層部から深層水を汲み上げて取水する深層水取水設備であって、深層水ポンプ１の吐出側に接続した送水管に、取水開始時および取水停止時に深層水ポンプ１の運転に連動して徐々に開閉操作可能な電動弁１０を設置する。取水開始時には電動弁１０を全閉としておき、その状態で深層水ポンプ１の運転を開始した後、電動弁１０を徐々に開いていく。取水停止時にはまず電動弁１０を徐々に閉じていき、電動弁１０を全閉とした後、深層水ポンプ１の運転を停止する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地表部に設置した深層水ポンプによって水域の深層部から深層水を汲み上げて取水するための深層水取水設備であって、
前記深層水ポンプの吐出側に接続した送水管に、取水開始時および取水停止時に前記深層水ポンプの運転に連動して徐々に開閉操作可能な電動弁を設置してなることを特徴とする深層水取水設備。
【請求項２】
請求項１記載の深層水取水設備の運転方法であって、
取水開始時には前記電動弁を全閉としておき、その状態で深層水ポンプの運転を開始した後、前記電動弁を徐々に開いていくことを特徴とする深層水取水設備の運転方法。
【請求項３】
請求項１記載の深層水取水設備の運転方法であって、
取水停止時には前記電動弁を徐々に閉じていき、該電動弁を全閉とした後、前記深層水ポンプの運転を停止することを特徴とする深層水取水設備の運転方法。
【請求項４】
請求項１記載の深層水取水設備の運転方法であって、
取水開始時には前記電動弁を全閉としておき、その状態で深層水ポンプの運転を開始した後、前記電動弁を徐々に開いていき、
取水停止時には前記電動弁を徐々に閉じていき、該電動弁を全閉とした後、前記深層水ポンプの運転を停止することを特徴とする深層水取水設備の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地表部に設置した深層水ポンプにより水域の深層部から深層を汲み上げて取水するための深層水取水設備、およびその運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の取水設備としては特許文献１に示されるものが一般的である。これは海洋深層水を取水するためのもので、海底面に敷設される取水管の最高部および深層水ポンプの設置位置を「限界埋設深さ」以深とすることにより、取水管内圧力を限界吸込水頭（甚だしいキャビテーションが発生して吸込不能となる限界の吸込水頭）よりも高く維持することによってキャビテーションの発生を防止するというものである。
【０００３】
ところで、この種の取水設備では取水管に多少の砂や貝片等の異物が吸い込まれてしまうことは不可避であるが、管内流速が過少であるとそれらの異物が管内に沈積して集水管の閉塞事故に至ることが想定される。また、取水管に吸い込んだ深層水からは溶存ガス（その成分は一部の微量ガスを除けば殆どが大気である）が析出してくるが、管内流速が過少である場合には析出した溶存ガスが配管経路中の凸部に滞留してしまうことも想定される。
そのため、従来一般には管内流速を異物の沈積や溶存ガスの滞留を防止し得る程度に大きく設定しておくとともに、深層水ポンプの運転を単純なON-OFF方式により断続的に行うことによって運転時に管内流速が不用意に低下しないようにしている。
【０００４】
なお、深層水ポンプを単純なON-OFF方式ではなくたとえばインバータ制御による可変流速・可変流量での連続運転方式で行うことも考えられなくはないが、そのような運転方式を深層水取水設備に適用することは、低流速運転時における異物の沈積や溶存ガスの滞留が生じて安定な連続取水が望めないので現実的ではない。
【特許文献１】特許第３５７９８２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、取水管の総延長が数百メートルから数kmにも及ぶような深層水取水設備における深層水ポンプを上記のように単にON-OFF方式で運転することは、異物の沈積や溶存ガスの滞留は防止し得ても深層水ポンプのON-OFF時に次のような問題が生じる。
【０００６】
すなわち、深層水ポンプが停止している状態から運転を開始する際（ON時）には、取水管内全体に静止状態で満たされている水の慣性によって安定な定常運転になるまでに数分以上もの時間を要することがあり、その間に深層水ポンプの吸込側においてキャビテーションが発生し、それが顕著に生じた際には水切れが生じて空運転状態となり、ひいては深層水ポンプや配管系の損傷に至ることも想定される。
【０００７】
また、深層水ポンプを運転している状態から運転を停止する際（OFF時）にはサージングやウォーターハンマが発生することがあり、それにより配管系に異常な圧力急上昇が生じて破損に至ることも想定される。
【０００８】
上記事情に鑑み、本発明は深層水ポンプのON-OFF時に深層水ポンプや配管系に対して悪影響が及ぶことを簡易に防止し得る有効適切な深層水取水設備とその運転方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１記載の発明は、地表部に設置した深層水ポンプによって水域の深層部から深層水を汲み上げて取水する深層水取水設備であって、前記深層水ポンプの吐出側に接続した送水管に、取水開始時および取水停止時に前記深層水ポンプの運転に連動して徐々に開閉操作可能な電動弁を設置してなることを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明の深層水取水設備の運転方法であって、取水開始時には前記電動弁を全閉としておき、その状態で深層水ポンプの運転を開始した後、前記電動弁を徐々に開いていくことを特徴とする。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明の深層水取水設備の運転方法であって、取水停止時には前記電動弁を徐々に閉じていき、該電動弁を全閉とした後、前記深層水ポンプの運転を停止することを特徴とする。
【００１２】
請求項４記載の発明は、請求項１記載の発明の深層水取水設備の運転方法であって、取水開始時には前記電動弁を全閉としておき、その状態で深層水ポンプの運転を開始した後、前記電動弁を徐々に開いていき、取水停止時には前記電動弁を徐々に閉じていき、該電動弁を全閉とした後、前記深層水ポンプの運転を停止することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、取水開始時や取水停止時に深層水ポンプのON-OFFに連動させて電動弁を徐々に開閉操作することにより、深層水ポンプのON-OFFに伴うキャビテーションやサージング、ウォーターハンマの発生を有効に防止でき、したがって安定な運転が可能であるし、設備全体の健全性を長期間にわたって維持することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は本発明の実施形態である深層水取水設備の概略構成を示すものである。
これは海洋深層水を取水するためのもので、海岸部に設置した建屋内の１階に制御室、地階にポンプピットを設け、ポンプピット内に自動交互運転される２台の深層水ポンプ１を並設し、取水管２の先端を取水口３として所望深度に配置し、取水管２の基端部をスクリーン４を介して各深層水ポンプ１に接続し、深層水ポンプ１をON-OFF方式により運転することによって深層水を汲み上げて送水管５により貯水槽６に送水することを基本とするものである。
なお、符号７は取水管２内におけるエア溜まり状況を目視観察するための透明管、８はそれからエアを抜くためのエア抜き弁、９は点検・管理用の放水管である。
【００１５】
以上の構成はこの種の取水設備において一般的なものであるが、本実施形態の深層水取水設備では、深層水ポンプ１の吐出側に接続した送水管５の基端部に電動弁１０を設置しており、その電動弁１０を深層水ポンプ１のON-OFFに連動させて図２および図３に示すようなロジックシーケンスで徐々に開閉操作するように構成されており、それにより運転開始時および運転停止時に生じることが想定される上記の問題を未然に防止し得るものとなっている。
【００１６】
すなわち、深層水ポンプ１が停止している状態から深層水ポンプ１を運転して取水を開始する際には、予め電動弁１０を閉じた状態で深層水ポンプ１を起動し、深層水ポンプ１の回転数が定格回転数になって取水管２内および深層水ポンプ１内の圧力が安定した後に、電動弁１０が徐々に開かれるようになっており、それにより通常のように単に深層水ポンプ１を起動する場合には生じることが想定されるキャビテーションを有効に防止でき、それに起因する水切れや空運転を防止でき、ひいては深層水ポンプ１や配管系の損傷を未然に防止することができる。
【００１７】
より具体的には、図２に示すように、貯水槽６の水位が減水水位（取水を開始するべき水位）以下となって運転を開始する際には、深層水ポンプ１が停止しておりかつ電動弁１０が全閉であることを条件に、深層水ポンプ１の自動交互運転開始指令が出され、深層水ポンプ１の運転開始後１分以上経過した時点で電動弁開指令が出されて電動弁１０が徐々に開かれていき、電動弁１０が全開となればそれ以降は安定な運転が継続される。
なお、上記の運転開始時のロジックシーケンスは、破線で示すように手動操作による運転開始も可能とされ、また深層水ポンプ１の不足電流が検知されたり、深層水ポンプ１の運転開始後に電動弁１０が開かれないような場合には、警報が発せられて深層水ポンプ１を異常停止させるような機能も備えている。
【００１８】
また、深層水ポンプ１が運転されている状態から取水を停止させる際には、まず電動弁１０を徐々に閉じていって取水管２内の流速を徐々に低下させていき、電動弁１０が全閉となった後に深層水ポンプ１を停止させるようになっており、それにより通常のように深層水ポンプ１を単に停止する場合には生じることが想定されるサージングやウォーターハンマを有効に防止でき、それに起因する配管系における異常な圧力急上昇を防止でき、ひいてはその破損を未然に防止することができる。
【００１９】
より具体的には、図３に示すように、電動弁１０を全開として深層水ポンプ１を運転している状態で、貯水槽６が満水水位（取水を停止するべき水位）となった際には、まず電動弁閉指令が出され、それにより電動弁１０が徐々に閉じられていき、電動弁１０が全閉となった後に深層水ポンプ１が正常停止するようになっている。
なお、上記の運転停止時のロジックシーケンスは、破線で示しているように手動操作による運転停止も可能とされ、また電動弁１０が全閉となっても深層水ポンプ１が停止しないような場合には異常停止させる機能や、深層水ポンプ１が何らかの事情で短時間（１〜２分）の間に運転・停止を繰り返すような異常事態を防止するための機能も備えている。
【００２０】
以上のように、本実施形態の深層水取水設備によれば、深層水ポンプ１の運転開始時および運転停止時に電動弁１０を徐々に開閉操作することにより、運転開始時おけるキャビテーションの発生や、運転停止時におけるサージングやウォーターハンマの発生を防止でき、したがって常に安定な運転が可能であるし、設備全体の健全性を長期間にわたって維持することが可能である。
勿論、電動弁１０は単に徐々に開閉操作可能な形式のものであれば良いから、安価な汎用品を使用できるし、それを開閉操作するためのロジックシーケンスも特に複雑なものではないから、電動弁１０とその制御機構を設置するために要するコストは些少で済むし、既存の深層水取水設備に対する改修としても容易に実施可能である。
【００２１】
なお、本発明においては、上記実施形態のように運転開始時および運転停止時の双方において電動弁１０を徐々に開閉操作することが好ましいが、必ずしもそうすることは限るものではなく、運転開始時のみあるいは運転停止時のみに電動弁１０を操作することで充分な場合にはそのようにすれば良い。
いずれにしても、本発明は取水の開始や停止に際して深層水ポンプ１の吐出側に設けた電動弁１０を深層水ポンプ１のON-OFFに連動させて徐々に開閉操作すれば良く、その限りにおいて深層水ポンプや配管系の具体的な構成、運転方式や制御方式の具体的な構成は任意であって、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な設計的変更や応用が可能であることは当然である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の深層水取水設備の実施形態を示す概略構成図である。
【図２】同、運転開始時のロジックシーケンスの一例を示す図である。
【図３】同、運転停止時のロジックシーケンスの一例を示す図である。
【符号の説明】
【００２３】
１  深層水ポンプ
２  取水管
３  取水口
４  スクリーン
５  送水管
６  貯水槽
７  透明管
８  エア抜き弁
９  放水管
１０  電動弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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