(57)【要約】【課題】大量の深層海底にある低温海水を輸送し、商業用発電所の用に供することができる海洋温度差発電所の海底冷水管取水システムを提供する。【解決手段】発電船１０上に冷水進入口１２が設けられ、一端を冷水進入口１２と接続し他端を海底に伸入させて低温の海水を汲み取る冷水管２１は、表面に複数の濾過孔を設け一端に固定部を有する取水ヘッド３１と、一端を取水ヘッド３１と接続し、複数の複合管４２で直列に接続され、各複合管４２は複数の波状内管が順番に排列されて管状形態を成し、壁の内外縁は不透水クロスが覆設され、両端は各々接続部を有し、接続部には各波状内管に対応する複数の接続孔を開設する取水管４１と、外管５２と内管５３が相互に接合され、内管５３を発電船１０の進水口１２に接合し、外管５２の末端には接続部を設けて取水管４１の接続部と接合させ、外管５２と内管５３に各々１つ以上のブイを取り付ける接続管とからなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電船上に冷水進入口を設け、且つ前記冷水進入口箇所に揚水装置を設け、冷水管はその一端を前記発電船の冷水進入口と接続し、他端を海底に到達させて低温の海水を汲み取る海洋温度差発電所の海底冷水管取水システムであって、
前記冷水管は、
表面に複数の濾過孔を設け、一端に固定部を有する取水ヘッドと、
一端を前記取水ヘッドの前記固定部と接続し、複数の複合管が直列に接続され、前記各複合管はそれぞれ複数の波状内管が順番に排列されて管状形態を成し、また前記複合管の壁の内縁、外縁は不透水クロスを覆設すると共に、前記複合管の両端は各々第一接続部を有し、前記第一接続部には前記各波状内管に対応する複数の接続孔を開設する取水管と、
外管と内管とが相互に接合されて構成され、前記内管を前記発電船の進水口に接合し、前記外管の末端には第二接続部を設けて前記取水管の前記第一接続部と接合させて、前記外管と前記内管とに各々１つ以上の第一ブイ及び第二ブイを取り付ける接続管と、
を備えることを特徴とする海洋温度差発電所の海底冷水管取水システム。
【請求項２】
前記第一接続部の端面に複数の固定孔を環装し、前記各複合管はそれぞれ前記第一接続部の前記固定孔に相互にドッキングさせ、数個の固定部材をそれぞれ前記各第一接続部の前記固定孔内に穿設して前記各複合管と一体に連結することを特徴とする請求項１に記載の海洋温度差発電所の海底冷水管取水システム。
【請求項３】
前記第一接続部の各前記接続孔は外側に延伸した状態となって、それぞれ前記複合管内にある各前記波状内管と互いに対応して直列に接続することを特徴とする請求項１に記載する海洋温度差発電所の海底冷水管取水システム。
【請求項４】
前記第一接続部の壁縁に数個の位置決め孔を環装し、前記複合管はそれぞれ位置決め部材で前記複合管と前記第一接続部の壁縁の前記各位置決め孔内に固設することを特徴とする請求項１に記載の海洋温度差発電所の海底冷水管取水システム。
【請求項５】
前記複合管の上、下両端の前記第一接続部の間にポリエチレン樹脂で被覆した複数のワイヤロープを接続して前記複合管の両端に当接することを特徴とする請求項１に記載の海洋温度差発電所の海底冷水管取水システム。
【請求項６】
前記複合管を使用の際、サージタンクを利用して前記複合管の前記波状内管内に適度な水圧の水流を注入して前記複合管の壁を膨張させると同時に前記複合管の構造強度を高めることを特徴とする請求項１に記載の海洋温度差発電所の海底冷水管取水システム。
【請求項７】
前記外管の前記第一ブイが提供する浮力は、前記取水ヘッド、前記取水管及び前記外管の水中での総重量より大きく、且つ前記内管の前記第二ブイの浮力を調整することで前記内管が前記外管内で伸縮して移動可能であることを特徴とする請求項１に記載の海洋温度差発電所の海底冷水管取水システム。
【請求項８】
前記外管の外周囲に複数の定滑車を設け、固定ワイヤロープの一端を前記外管の前記定滑車に繞設し、さらにワイヤロープ固定挟みで前記定滑車に繞設した前記固定ワイヤロープを固定して、前記固定ワイヤロープの他端は海底に沈め、且つ前記固定ワイヤロープにそれぞれケーソンを取り付け、前記固定ワイヤロープを前記ケーソンの浮力でピンと引っ張って、水平力を生み出すことが可能であることを特徴とする請求項１に記載の海洋温度差発電所の海底冷水管取水システム。
【請求項９】
前記発電船の周囲には複数の固定ワイヤロープとケーソンとを接続し、前記固定ワイヤロープはその一端を前記発電船に接続し、他端を海底に沈めて、前記各固定ワイヤロープにそれぞれ前記ケーソンを取り付けることを特徴とする請求項１に記載の海洋温度差発電所の海底冷水管取水システム。
【請求項１０】
前記発電船の船底には複数の潜函を取り付け、且つ前記潜函は垂直方向の重力を提供するためのものであることを特徴とする請求項９に記載の海洋温度差発電所の海底冷水管取水システム。
【請求項１１】
前記外管の外周囲に複数の延長管を設け、且つ前記各延長管はそれぞれ前記取水管内の前記波状内管と互いに対応し、前記延長管はその一端を前記取水管内の前記波状内管と接続し、前記延長管の他端は上向きに前記内管に延長して前記発電船内に接続することを特徴とする請求項１に記載の海洋温度差発電所の海底冷水管取水システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は海水の温度差発電に関し、特に海洋温度差発電所の海底冷水管取水システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
海水温度差発電（Ｏｃｅａｎ  ｔｈｅｒｍａｌ  ｅｎｅｒｇｙ  ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ）の原理は、太陽熱エネルギーを吸収すると表層の海水温度が高くなることに対して、深層の海水温度が低いという特性によって、両者の温度差を利用して発電するものである。その発電方法はさらに開放式と閉鎖式の２種類に分けられる。開放式システムは現在のところ低圧タービンの効率が低すぎてまだ実用化できていない。閉鎖式の発電原理は、図２０で示すように、作業触媒であるアンモニアを閉鎖パイプラインの中に装填して、高温海水が熱交換によって液体アンモニアを蒸発槽の中でアンモニア蒸気に蒸発させ、また、凝結槽の中で同様に熱交換原理でアンモニア蒸気を液体アンモニアに凝結させるが、このとき蒸発槽と凝結槽の中は圧力差を生じたアンモニア蒸気流が存在し、この圧力差を利用すれば発電機のタービン運転を推進して発電を開始することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、海水の温度差が２０℃前後しかないので、大量の海水がなければ実用的な発電量には到達せず、このため大きな管径を具えた取水管を製造して低温、高温海水を汲み取らねばならない。しかし、スチール素材で大きな管径を具えた取水管を製造しようとすると、製造が容易ではない上に、その製造コストも相当高くつき、特に海底の深層海水を汲み取るのに使用する取水管は、大管径が必要なほかにも相当な長さがなければ海底層にまで深く入って取水することはできない。このため海流の浸害に耐え得るべく、如何にして大管径で極めて優良な構造強度のものを製造するかが本発明が解決しようとする課題である。
本発明の主たる目的は、大量の深層海底にある低温海水を輸送し、商業用発電所の用に供することができる海洋温度差発電所の海底冷水管取水システムを提供することにある。
本発明の別の目的は、堅固な構造強度を有し、海流の浸害に耐えて容易に損壊しない海洋温度差発電所の海底冷水管取水システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記の目的を達成するため、本発明に係る海洋温度差発電所の海底冷水管取水システムは、発電船上に冷水進入口を設け、冷水管はその一端を前記発電船の冷水進入口と接続し、他端を海底に到達させて低温の海水を汲み取り、前記冷水管は、表面に複数の濾過孔を設け、一端に固定部を有する取水ヘッドと、一端を前記取水ヘッドと接続し、複数の複合管で直列に接続された取水管であって、前記各複合管はそれぞれ複数の波状内管が順番に排列されて管状形態を成し、また前記複合管の壁の内縁、外縁は不透水クロスを覆設すると共に、前記複合管の両端は各々接続部を有し、前記接続部には前記各波状内管に対応する複数の接続孔を開設する取水管と、外管と内管が相互に接合されて出来た接続管であって、前記接続管はその内管を前記発電船の進水口に接合して、前記接続管の外管の末端には接続部を設けて前記取水管の接続部と接合させて、前記外管と前記内管に各々１つ以上のブイを取り付ける接続管とからなる。
【発明の効果】
【０００５】
本発明が提供する海洋温度差発電所の海底冷水管取水システムには下記の長所がある。
（１）本発明の取水管は複数の複合管が直列に接続して出来ており、且つ前記各複合管はそれぞれ弾力性のある折り畳み可能な波状内管を順番に配列して形成されているため、全体がスチール素材で製作された取水管に比べ、さらに製造が簡単で製造コストが低廉な特徴がある。
【０００６】
（２）本発明の複合管は多数の波状内管が排列されて形成された管壁構造であり、サージタンクを利用して前記複合管の波状内管内に水流を注入して、前記複合管の壁を膨張させると同時に前記複合管の構造強度を高め、且つその管壁が波状構造であることから、一層効果的に各方向から生じる圧力に対抗することができる。
（３）本発明の複合管は主に多数の弾力性のある波状内管で、また前記複合管の管壁の内／外縁は強度の高い不透水クロスで構成されており、前記複合管には多少の弾力性と折り畳み可能な特性があることから、輸送時に圧縮して素材体積を効果的に小さくすることができ、且つ前記複合管が直列に接続して構成する取水管は海面下にあり、その管壁は多少弾力性があるので、海流の直接の浸害を効果的に食い止めることができる。
【０００７】
（４）本発明は内管を前記発電船の冷水進入口に接続し、内管が前記外管内を伸縮して移動することから、発電船が内管と互いに結合すると、発電船の海面における喫水深度を上げることができ、前記発電船が海面で発電作業を行う際、一層安定させることができ、且つ前記取水管と前記発電船には多数の固定ワイヤロープをさらに接続して、前記発電船下に数個の潜函を増設しているため、前記取水管の海面下及び前記発電船の海面での安定性を一層効果的に高めることができる。
【０００８】
（５）本発明の接続管は外管と内管とが相互に接続して形成されており、また前記外管と前記内管の外周囲にはそれぞれ複数のブイが環装されているので、前記内管が海面に浮かんでいるとき、前記内筒は前記外筒内に嵌め込まれることにより、前記内管が海上の波に影響されて上下に揺れ動くと、前記内管は前記外管の管径に沿って伸縮して移動することができることから、前記外管と接合した取水管が前記内管に引っ張られて上下に揺れ動く様な状況が起きない。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態による海洋温度差発電所の海底冷水管取水システムを示す模式図である。
【図２】本発明の一実施形態による海洋温度差発電所の海底冷水管取水システムに係る取水ヘッドを示す斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態による海洋温度差発電所の海底冷水管取水システムに係る取水管を示す斜視図である。
【図３Ａ】本発明の一実施形態による海洋温度差発電所の海底冷水管取水システムに係る取水管を示す部分断面図である。
【図３Ｂ】本発明の一実施形態による海洋温度差発電所の海底冷水管取水システムに係る複合管の接続部を示す部分断面図である。
【図４】本発明の一実施形態による海洋温度差発電所の海底冷水管取水システムに係る連接管を示す分解斜視図である。
【図５】本発明の一実施形態による海洋温度差発電所の海底冷水管取水システムに係る接続管部分を示す模式図である。
【図６】本発明の一実施形態による海洋温度差発電所の海底冷水管取水システムの据付時の工程を示す模式図である。
【図７】本発明の一実施形態による海洋温度差発電所の海底冷水管取水システムの据付時の工程を示す模式図である。
【図８】本発明の一実施形態による海洋温度差発電所の海底冷水管取水システムの据付時の工程を示す模式図である。
【図９】本発明の一実施形態による海洋温度差発電所の海底冷水管取水システムの据付時の工程を示す模式図である。
【図１０】本発明の一実施形態による海洋温度差発電所の海底冷水管取水システムの据付時の工程を示す模式図である。
【図１１】本発明の一実施形態による海洋温度差発電所の海底冷水管取水システムの据付時の工程を示す模式図である。
【図１２】本発明の一実施形態による海洋温度差発電所の海底冷水管取水システムの据付時の工程を示す模式図である。
【図１３】本発明の一実施形態による海洋温度差発電所の海底冷水管取水システムの据付時の工程を示す模式図である。
【図１４】本発明の一実施形態による海洋温度差発電所の海底冷水管取水システムの据付時の工程を示す模式図である。
【図１５】本発明の一実施形態による海洋温度差発電所の海底冷水管取水システムの据付時の工程を示す模式図である。
【図１６】本発明の一実施形態による海洋温度差発電所の海底冷水管取水システムの据付時の工程を示す模式図である。
【図１７】本発明の一実施形態による海洋温度差発電所の海底冷水管取水システムの据付時の工程を示す模式図である。
【図１８】本発明の一実施形態による海洋温度差発電所の海底冷水管取水システムの据付時の工程を示す模式図である。
【図１９】本発明の一実施形態による海洋温度差発電所の海底冷水管取水システムの据付時の工程を示す模式図である。
【図２０】周知の海水温度差発電原理を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（一実施形態）
図１に示すように、本発明の一実施形態による海洋温度差発電所の海底冷水管取水システムは、発電船１０に冷水進入口１２を設け、冷水進入口１２に揚水装置（図示せず）を設置し、冷水管２１はその一端を発電船１０の冷水進入口１２と接続し、他端を海底に到達させて低温海水を汲み取り、また冷水管２１は主に取水ヘッド３１、取水管４１および接続管５１で構成される。
取水ヘッド３１は、図２で示すように、表面に複数の濾過孔３２を設けて、海水中の不純物が取水作業する際に取水ヘッド３１に吸い込まれないようにし、また取水ヘッド３１の頂端に外側に固定部３４を延伸して形成する。
【００１１】
取水管４１は、図３に示すように、複数の複合管４２で直列に接続されて形成され、各複合管４２はそれぞれ弾力性のある折り畳み可能な複数の波状内管４３が順番に排列されて管状形態を形成し、且つ複合管４２の壁の内／外縁には強度の高い不透水クロス４４を覆設すると共に、複合管４２の両端は各々スチール製の円環状の接続部４５を設けることによって、複合管４２の管口の丸みを保つことができる。また図３Ａのように、第二接続部４５の断面は概ねＬ状を呈し、第二接続部４５の端面には複数の固定孔４５１と外側に延伸させた複数の接続孔４５２を環設する。各複合管４２はそれぞれ第二接続部４５の固定孔４５１で互いにドッキングさせ、数個の固定部材４６によってそれぞれ各第二接続部４５の固定孔４５１内に穿設して各複合管４２と一体に連結し、且つ前記各複合管４２が直列に接続構成された取水管４１は、その一端の第二接続部４５を取水ヘッド３１の固定部と接続し、前記代二接続部４５の端面に外側に延伸させた複数の接続孔４５２は、複合管４２内の各波状内管４３と互いに対応して直列に接続して、複合管４２内の各波状内管４３は各接続孔４５２から外部に通じることができる。また、図３Ｂに示すように、第二接続部４５の壁縁には数個の位置決め孔４５３を環設し、複合管４２はそれぞれ位置決め部材４７を複合管４２の不透水クロス４４と第二接続部４５の壁縁の各位置決め孔４５３内に固設して、複合管４２を第二接続部４５と互いに固着させて、複合管４２の上下両端の第二接続部４５の間に、複数のポリエチレン樹脂で被覆したワイヤロープ４８を接続して、複合管の上下両端に当接させて複合管４２の長さを確保する。また、複合管４２は使用の際、サージタンク（図示せず）を利用して複合管４２の波状内管４３内に適度な水圧の水流を注入して、複合管４２の壁を膨張させると同時に複合管４２の海中での水圧強度を高め、サージタンクの水位レベルを変更することで、複合管４２内の波状内管４３圧力を調整して異なる環境ニーズに対応することができる。
【００１２】
接続管５１は、図４に示すように、外管５２と内管５３とが互いに接合して形成され、且つその内管５３を発電船１０の冷水進入口１２に接合し、接続管５１の外管５２の末端には第一接続部５４を設けて、取水管４１の第二接続部４５と接合させて、外管５２と内管５３との外周囲に各々複数のブイ５２１、５３１を環設する。外管５２の第一ブイ５２１が提供する浮力は取水ヘッド３１、取水管４１及び外管５２の水中での総重量より大きく、且つ内管５３の第二ブイ５３１の浮力を調整することで内管５３は外管５２内を伸縮して移動することができる。このため、海上の風や波が大き過ぎる場合、内管５３の第二ブイ５３１の中に水を加えて内管５３の浮力を減少させて、内管５３を海面下まで沈めることにより、海上の風や波が接続管５１に与える影響を効果的に少なくし又は回避することができる。さらに、内管５３と発電船１０の冷水進入口１２とが結合すると、内管５３は外管５２内を伸縮して移動することができる。このため、発電船１０の海面における喫水深度を上げることができ、発電船１０が海面で発電作業を行う際、一層安定させることができる。
【００１３】
ここで下記のことを特に説明しておかねばならない。図５に示すように、外管５２の外周囲に複数の定滑車５５、５６を設け、固定ワイヤロープ６１の一端を外管５２の定滑車５５、５６に繞設し、さらにワイヤロープ固定挟み５７で定滑車５５、５６に繞設した固定ワイヤロープ６１を固定し、固定ワイヤロープ６１の他端は外側に延伸させて海底に沈め、且つ固定ワイヤロープ６１にそれぞれケーソン６２を取り付けて、固定ワイヤロープ６１をケーソン６２の浮力でピンと引っ張って、水平力を生み出すことができる。そしてまた、冷水管２１の海中での安定性を確保することができると共に、外管５２の外周囲に複数の延長管６３を設け、且つ各延長管６３はそれぞれ取水管４１内の波状内管４３と互いに対応し、延長管６３はその一端を取水管４１内の波状内管４３と接続し、延長管６３の他端は上向きに内管５３に延長して発電船１０内に接続する。延長管６３は弾力性のある収縮可能な材質で製作されていることから、内管５３が外管５２内で上下の移動動作を行うとき、各延長管６３は内管５３に沿って連動することができる。同様の原理で、図１に示すように、発電船１０の周囲には複数の固定ワイヤロープ６１とケーソン６２構造を接続し、また発電船１０の船底には複数の潜函１４を取り付けると、潜函１４が提供する垂直方向の重力が発電船１０からさらに海面の波の影響を緩和して、発電船１０の海上での安定度を高めることができる。
【００１４】
本発明の一実施形態による海洋温度差発電所の海底冷水管取水システムの据付の際の工程は以下の工程ａ〜ｋからなる。
まず、工程ａでは、はしけ７１を据付地点まで運行し、はしけ７１には海面に通じる据付けエリア７２を開設すると共に、はしけ７１上を移動できるクレーンフレーム７４を設置する（図６参照）。
【００１５】
次に、工程ｂでは、取水ヘッド３１を輸送船８１ではしけ７１のそばまで運搬し（図７参照）、クレーフレーム７４で取水ヘッド３１を据付けエリア７２上方まで運搬し（図８参照）、そして取水ヘッド３１を据付けエリア７２から海中へ下降させて、固定アーム７６で取水ヘッド３１の固定部３４を挟む（図９参照）。
次に、工程ｃでは、支持鉄鋼フレーム８２で圧縮した後の複合管４２をはしけ７１のそばまで運搬し、クレーフレーム７４で複合管４２を据付けエリア７２の取水ヘッド３１上に運搬して、複合管４２下端の第二接続部４５を取水ヘッド３１の固定部３４と接合させる（図１０参照）。
【００１６】
次に、工程ｄでは、複合管４２を圧縮した支持鉄鋼フレーム８２を取り外し、複合管４２をクレーフレーム７４で吊り上げて複合管４２の元の長さに戻す。この際複合管４２の外周囲は縦方向に沿ってポリエチレン樹脂で被覆した複数のワイヤロープ４８を取り付ける（図１１参照）。続いて、サージタンク（図示せず）で複合管４２の波状内管４３内に水流を注入して、複合管４２の管壁強度を強化する。
【００１７】
次に、工程ｅでは、固定アーム７６を緩めて複合管４２を海中に沈め、固定アーム７６で複合管４２上端の第二接続部４５を挟み、続いて別の複合管４２をはしけ７１のそばまで運搬する（図１２参照）。
次に、工程ｆでは、直列に接続した複合管４２が予め定めた長さになるまで、工程ｃから工程ｅを繰り返す。
【００１８】
次に、工程ｇでは、外管５２をはしけ７１のそばまで運搬し、クレーフレーム７４で外管５２を複合管４２の上まで吊り上げ（図１３参照）、外管５２の第一接続部５４を複合管４２の第二接続部４５と互いにドッキングさせ、そして固定アーム７６を緩めて外管５２を海水まで下降させて、固定アーム７６で外管５２の上端縁を挟む（図１４参照）。
次に、工程ｈでは、内管５３をはしけ７１のそばまで運搬し、クレーフレーム７４で内管５３を外管５２の上まで吊り上げ（図１５参照）、そして内管５３を下降させて外管５２内に嵌め込み（図１６参照）、冷水管２１を構成する。
【００１９】
次に、工程ｉでは、外管５２に複数の固定ワイヤロープ６１を取り付け、各固定ワイヤロープ６１はそれぞれその一端を外管５２と接続し、他端は海底に沈めると共に、固定ワイヤロープ６１には各々ケーソン６２を取り付けて、固定ワイヤロープ６１がケーソン６２の浮力によって適度に引っ張られて、適切な水量を内管５３の第二ブイ５３１内に加えて、内管５３を海面下の適当な位置に沈める（図１７参照）。
【００２０】
次に、工程ｊでは、発電船１０を冷水管２１の上まで運行し、発電船１０の冷水進入口１２と内管５３との開口端が互いに対応すると、内管５３の第二ブイ５３１内の水が適量抽出されて内管５３がやや浮き上がり、発電船１０内に予定重量の海水を吸入して発電船１０に積載して下降させ、発電船１０の冷水進入口１２と冷水管２１の内管５３とを接合する（図１８参照）。
最後に工程ｋでは、発電船１０の周囲に複数の固定ワイヤロープ６１とケーソン６２とを接続すると同時に、発電船１０の船底に複数の潜函１４を取り付けて、発電船１０の海上での安定度を高める（図１９参照）。
【符号の説明】
【００２１】
１０：発電船、１２：冷水進入口、１４：潜函、２１：冷水管、３１：取水ヘッド、３２：濾過孔、３４：固定部、４１：取水管、４２：複合管、４３：波状内管、４４：不透水クロス、４５：第二接続部、４５１：固定孔、４５２：接続孔、４５３：位置決め孔、４６：固定部材、４７：位置決め部材、４８：ワイヤロープ、５１：接続管、５２：外管、５３：内管、５２１：第一ブイ、５３１：第二ブイ、５４：第一接続部、５５、５６：定滑車、５７：ワイヤロープ固定挟み、６１：固定ワイヤロープ、６２：ケーソン、６３：延長管、７１：はしけ、７２：据付けエリア、７４：クレーンフレーム、７６：固定アーム、８１：輸送船、８２：支持鉄鋼フレーム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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