(57)【要約】【課題】海底の下層に滞留する塩水の海底湧水を効率良く取水する方法とそれに用いられる取水装置を提供する。【解決手段】取水装置１ａは、矩形状の天板２ａと、天板２ａの各辺からそれぞれ立設される４つの側板２ｂからなり、下面が開放された箱型をなす貯留容器２に対して、膨縮自在に形成された袋状体３が接続具４を介して着脱自在に装着されるとともに、貯留容器２の側板２ｂの下部に対して網状部材６が開口部２ｃを覆うように天板２ａと略平行に取り付けられた構造となっている。【選択図】図１
2019044339.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の貫通孔と第２の貫通孔を有する天板と、この天板に立設された側板からなり、開口部を下に向けた状態で海底に設置される箱型の貯留容器と、
この貯留容器の下部に前記開口部を覆うように取り付けられた網状部材と、
前記貯留容器の前記第１の貫通孔に一端が接続されたホースと、
このホースの他端に接続されたポンプと、を備えていることを特徴とする海底湧水の取水装置。
【請求項２】
合成樹脂やゴムによって膨縮自在に形成された袋状体と、
この袋状体の開口端に基端側が装着された筒状の接続具と、を備え、
この接続具は、先端側が前記貯留容器の前記第２の貫通孔に対して着脱自在に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の海底湧水の取水装置。
【請求項３】
前記接続具の前記基端側が接合される代わりに前記袋状体の前記開口端に基端側が装着される筒状の固定具を備え、
前記接続具は逆止弁であり、その基端側が前記固定具の先端側に対して着脱可能に装着されていることを特徴とする請求項２に記載の海底湧水の取水装置。
【請求項４】
前記第２の貫通孔に開閉バルブが設置され、
前記接続具は、前記先端側が前記開閉バルブに対して着脱可能に形成されていることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の海底湧水の取水装置。
【請求項５】
前記網状部材の代わりに、上板と下板からなる一対の板状部材が前記天板と平行をなすように前記貯留容器の内部に設置されるとともに、
前記第１の貫通孔は、前記天板と前記側板のいずれかに設けられ、
前記ホースは、一端が前記第１の貫通孔に接続される代わりにその中に挿通され、さらに前記上板に設けられた第３の貫通孔に接続されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の海底湧水の取水装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の海底湧水の取水装置を用いた海底湧水の取水方法であって、
前記海底湧水が発生している海底に前記第２の貫通孔を開放した状態で前記開口部を下に向けて前記貯留容器を設置する工程と、
前記海底湧水の単位時間あたりの湧出量を測定する工程と、
所望の時間が経過した後に前記第２の貫通孔を閉塞する工程と、
測定した前記海底湧水の単位時間あたりの湧出量に基づく回転速度で前記ポンプを運転して前記貯留容器の内部から前記海底湧水を汲み出す工程と、を備えていることを特徴とする海底湧水の取水方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水深の浅い海底から湧き出す塩分を含んだ水（以下、本明細書では単に海底湧水という。）を海底から取り出す方法（取水方法）に係り、特に、効率良く海底湧水を取水する方法とそれに用いられる取水装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
沿岸部などの水深の浅い海底では、地下に雨水が浸透した淡水地下水の圧力によって、湧水が発生し易い。この湧水はミネラルを豊富に含んでいるため、例えば、にがりの少ない塩を作るのに適している。また、飲用水や美容水の原料として用いることもできる。
このような湧水は利用価値が高いものであるが、これまで、あまり注目されていなかったことから、その取水方法については未だ確立されていない。
【０００３】
上述の海底湧水に関するものではないが、所定の容器や池などから水を汲み上げる装置については、従来、いろいろな構造のものが提案されている。
例えば、特許文献１には、「取水装置、水処理システム及び水処理方法」という名称で、ため池や防火水槽等に貯留された原水を取水して排出する装置に関する発明が開示されている。
この発明に係る「取水装置」は、底板の周囲に堰板が配置された原水一時貯留容器と、底板上に配置された水中ポンプと、取水装置本体を浮揚させるための浮揚部材として機能するフロートを備え、堰板を越流した原水を水中ポンプによって排出する構造となっている。
このような構造によれば、池の底に堆積した泥を巻き上げることなく、水面付近の水だけを取り込むことができる。
【０００４】
また、特許文献２には、「取水装置および取水方法」という名称で、水中ポンプを用いて池などの水をくみ上げるための装置とその方法に関する発明が開示されている。
この発明は、水底に対して略平行に配置された底板と、この底板の周縁から上方に向かって立ち上がる壁部を有する有底容器の内部に、揚水管が接続された水中ポンプが配置された構造となっている。また、明細書には、有底容器を設ける代わりに、水中ポンプの吸込口と水底の間に適切なサイズの邪魔板を水底に対して略平行に配置した構造が記載されている。
このような構造によれば、安価に製造することが可能であって、広い設置スペースを必要とせず、しかも水中ポンプへの泥砂の吸い込みを効果的に防止することができる。
【０００５】
さらに、特許文献３には、「取水又は排水装置」という名称で、特に水位の変動が激しく、かつ、砂などが多く堆積している河川等から取水するのに適した装置に関する発明が開示されている。
この発明は、河川の堤防等の傾斜面に設置されたスチール製等の機器設置用筒の下方内部に水中モータポンプが配置され、この水中モータポンプのポンプ部吐出口に一端が接続された吸込パイプの他端に浮上装置が取り付けられたことを特徴とする。
このような構造によれば、設置やメンテナンスが容易であって、しかも安価に製造することが可能である。
【０００６】
また、特許文献４には、「消防ポンプ用低水位ストレーナ」という名称で、消防ポンプに用いられるストレーナに関する発明が開示されている。
この発明は、開口部を下に向けて設置され、吸水用の切り欠きを有する足が最下部に設けられるとともに、底にストレーナ網が取り付けられたことを特徴とする。
このような構造によれば、水位が５ｃｍ以下の水についても消火用の水源として使用することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１５−３４４６１号公報
【特許文献２】特開２０１４−２２７６７３号公報
【特許文献３】特許第３８６３１１４号公報
【特許文献４】特開平１１−１０４２５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述の従来技術である特許文献１に開示された発明は、水面付近の水だけを取り込む構造であるため、海底の下層に滞留する塩水の海底湧水を取水する場合には適用できないものと考えられる。
【０００９】
また、特許文献２に開示された発明を用いて塩水の海底湧水を汲み上げた場合、海底湧水以外の海水も同時に組み上げられる可能性がある。すなわち、特許文献２に開示された発明では、塩水の海底湧水のみを効率よく汲み上げることができないという課題があった。
【００１０】
さらに、特許文献３に開示された発明は、浮上装置によって吸込口が水中に支持された吸込パイプを通して吸水する構造となっていることから、海底の下層に滞留する塩水の海底湧水を吸水する際には、吸込パイプの吸込口を海底から所定の高さの位置で支持する必要があるため、設置が容易でないという課題があった。また、海底湧水以外の海水が同時に汲み上げられる可能性が高いという課題もあった。
【００１１】
そして、特許文献４に開示された発明では、海底の下層に滞留する塩水の海底湧水を汲み上げるはできるものの、海底湧水以外の海水の混入を防ぐ構造となっていないことから、上記海底湧水のみを効率よく汲み上げることはできないものと推察される。
【００１２】
本発明は、このような従来の事情に対処してなされたものであり、海底の下層に滞留する塩水の海底湧水を効率良く取水する方法とそれに用いられる取水装置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】
【００１３】
上記目的を達成するため、第１の発明に係る海底湧水の取水装置は、第１の貫通孔と第２の貫通孔を有する天板と、この天板に立設された側板からなり、開口部を下に向けた状態で海底に設置される箱型の貯留容器と、この貯留容器の下部に開口部を覆うように取り付けられた網状部材と、貯留容器の第１の貫通孔に一端が接続されたホースと、このホースの他端に接続されたポンプと、を備えていることを特徴とするものである。
【００１４】
海底湧水が発生している箇所では海底に浮泥が薄く堆積していることが多いが、上記構造の海底湧水の取水装置を海底湧水が発生している海底に設置した場合、網状部材は、そのような浮泥の通過を阻んで、貯留容器内へ浮泥が流入することを防ぐという作用を有する。これにより、貯留容器内には上述の浮泥から分離された清澄な海底湧水が貯留される。
また、貯留容器内には取水装置を海底に設置する際に入り込んだ海底湧水以外の海水が存在している可能性が高いが、この海水は次々に湧出する海底湧水によって押し出されるようにして天板の第２の貫通孔を通って貯留容器の外へ排出される。そして、最終的に貯留容器内は海底湧水で満たされた状態になる。
この時点で、第２の貫通孔を蓋体や指などで塞いだ状態でポンプを駆動すると、貯留容器内の海底湧水は第１の貫通孔に接続されたホースを通ってポンプに吸い込まれる。
【００１５】
第２の発明は、第１の発明において、合成樹脂やゴムによって膨縮自在に形成された袋状体と、この袋状体の開口端に基端側が装着された筒状の接続具と、を備え、この接続具は、先端側が貯留容器の第２の貫通孔に対して着脱自在に形成されていることを特徴とするものである。
【００１６】
第２の貫通孔に接続具の先端側が取り付けられた上記構造の海底湧水の取水装置を海底湧水が発生している海底に設置すると、貯留容器内の海底湧水が第２の貫通孔を通って袋状体に流れ込むため、しばらくすると、袋状体は海底湧水によって満たされた状態になる。このとき、袋状体が膨らんで所定の大きさになるまでの時間を測定すると、海底湧水の単位時間あたりの湧出量が求められる。貯留容器内に存在する海底湧水以外の海水を排出するためには、平板の第２の貫通孔をしばらくの間、開放状態にしておく必要があるが、その時間は上述の海底湧水の単位時間あたりの湧出量に基づけば、容易に算出される。同様に、単位時間あたりの吸込み量を決めるポンプの回転速度も海底湧水の単位時間あたりの湧出量から容易に求められる。
また、膨らんで所定の大きさとなった袋状体を貯留容器から取り外した後、接続具の開口端を指等で塞ぐなどして注意しながら海底から取り出すと、海底湧水が袋状体に貯留された状態で得られることになる。すなわち、第２の発明においては、袋状体が海底湧水を海底から取り出す取水手段として機能する。一方、袋状体を貯留容器に取り付けたままにしておくと、袋状体は第２の貫通孔を塞ぐ栓体として機能する。
【００１７】
第３の発明は、第２の発明において、接続具の基端側が接合される代わりに袋状体の開口端に基端側が装着される筒状の固定具を備え、接続具は逆止弁であり、その基端側が固定具の先端側に対して、着脱可能に装着されていることを特徴とするものである。
上記構造の海底湧水の取水装置においては、第２の発明の作用を有することに加え、接続具が逆止弁として機能するため、膨らんで所定の大きさとなった袋状体を貯留容器から取り外す際に、内部の海底湧水が接続具の開口端から漏れ出すおそれがないという作用を有する。また、接続具が袋状体に対して着脱可能な構造となっているため、袋状体ごとに接続具を設ける必要がない。
【００１８】
第４の発明は、第２の発明又は第３の発明において、第２の貫通孔に開閉バルブが設置され、接続具は、先端側が開閉バルブに対して着脱可能に形成されていることを特徴とするものである。
開閉バルブに接続具を介して袋状体が接続された状態の上記構造の海底湧水の取水装置を海底湧水が発生している海底に設置した場合、開閉バルブを閉じていれば、貯留容器内の海底湧水が袋状体の中に流れ込むおそれはない。すなわち、第４の発明においては、第２の発明又は第３の発明の作用に加えて、開閉バルブの開閉状態によって貯留容器内の海底湧水が袋状体に取り込まれるタイミングが定まるという作用を有する。
【００１９】
第５の発明は、第１の発明乃至第４の発明のいずれかにおいて、網状部材の代わりに、上板と下板からなる一対の板状部材が天板と平行をなすように貯留容器の内部に設置されるとともに、第１の貫通孔は、天板と側板のいずれかに設けられ、ホースは、一端が第１の貫通孔に接続される代わりにその中に挿通され、さらに上板に設けられた第３の貫通孔に接続されていることを特徴とするものである。
上記構造の海底湧水の取水装置においては、第１の発明乃至第４の発明のいずれかの作用に加えて、海底に薄く堆積する浮泥が第３の貫通孔に吸い込まれることを下板が防ぐという作用を有する。また、天板が水平と平行になるように貯留容器を海底に設置した場合、天板と平行に設置された上板と下板に挟まれた空間が、ポンプを駆動した場合に発生する第３の貫通孔に向かう水の流路として機能する。したがって、上記浮泥がポンプに吸引されて巻き上がるという事態は起こり難い。
【００２０】
第６の発明は、第１の発明乃至第５の発明のいずれかを用いた海底湧水の取水方法であって、海底湧水が発生している海底に第２の貫通孔を開放した状態で開口部を下に向けて貯留容器を設置する工程と、海底湧水の単位時間あたりの湧出量を測定する工程と、所望の時間が経過した後に第２の貫通孔を閉塞する工程と、測定した海底湧水の単位時間あたりの湧出量に基づく回転速度でポンプを運転して貯留容器の内部から海底湧水を汲み出す工程と、を備えていることを特徴とするものである。
第６の発明は、海底湧水の単位時間あたりの湧出量の測定結果に基づいてポンプの回転速度を設定することで、その単位時間あたりの吸込み量が適正化されるという作用を有する。
【発明の効果】
【００２１】
以上説明したように、第１の発明によれば、海底の浮泥の混入を防ぎつつ、海底湧水のみを海底から効率良くポンプによって汲み上げることができる。
【００２２】
第２の発明によれば、第１の発明の効果に加え、袋状体を取水手段として用いることで所定量の海底湧水が簡単に得られるという効果を奏する。また、貯留容器内に存在する海底湧水以外の海水を排出する際に第２の貫通孔を開放状態にしておくべき時間を簡単に見積もることができる。
なお、ポンプの回転速度を上げ過ぎると、単位時間あたりの吸込み量が多くなり、海底湧水以外の海水を吸引するおそれがあり、逆にポンプの回転速度を下げ過ぎると単位時間あたりの吸込み量が少なくなり、海底湧水の取水時間が長くなってしまう。そのため、ポンプを運転する際には、その回転速度を適正に定めることが必要である。その点、第２の発明では、内部に流入する海底湧水によって袋状体が膨らんで所定の大きさになるまでの時間を測定することにより、海底湧水の単位時間あたりの湧出量が求められるため、それに基づいてポンプの単位時間あたりの吸込み量とそれに対応するポンプの回転速度を適正に設定することが可能である。したがって、第２の発明によれば、海底湧水を高い濃度で短時間に海底から汲み上げることができる。
【００２３】
第３の発明によれば、第２の発明の効果に加え、海底湧水によって所定の大きさに膨らんだ袋状体を貯留容器から取り外す作業を効率よく行うことができるという効果を奏する。また、１つの接続具を複数の袋状体に対して共通に用いることができるため、製造コストの削減を図ることが可能である。
【００２４】
第４の発明によれば、第２の発明又は第３の発明の効果に加え、海底湧水の流入によって袋状体が膨らんで所定の大きさになるまでの時間を正確に測定できるという効果を奏する。
【００２５】
第５の発明によれば、第１の発明乃至第４の発明の効果に加え、浮泥や他の海水が混入していない高い濃度の海底湧水が得られるという効果が一層発揮される。
【００２６】
第６の発明によれば、海底湧水を高い濃度で短時間に海底から汲み上げることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】（ａ）は本発明の実施の形態に係る海底湧水の取水装置の実施例１の斜視図であり、（ｂ）は袋状体と接続具の斜視図であり、（ｃ）は接続具の縦断面図であり、（ｄ）は接続具の平面図である。
【図２】（ａ）は図１（ａ）に示した貯留容器の正面図であり、（ｂ）はその貯留容器の一部を拡大して示した斜視図であり、（ｃ）及び（ｄ）は貯留容器の天板の貫通孔に接続具の小径部が挿通された状態を示した図であり、（ｅ）及び（ｆ）はそれぞれ図１（ａ）におけるＡ−Ａ線矢視断面図及びＢ−Ｂ線矢視断面図である。
【図３】（ａ）乃至（ｃ）は実施例１の取水装置が海底に設置された状態を示す断面図である。
【図４】（ａ）は本発明の実施の形態に係る海底湧水の取水装置の実施例２の斜視図であり、（ｂ）及び（ｃ）は接続具の正面図及び固定具の平面図であり、（ｄ）及び（ｅ）は同図（ａ）及び（ｂ）に示した接続具の縦断面の一部を拡大した図である。
【図５】（ａ）は本発明の実施の形態に係る海底湧水の取水装置の実施例３の斜視図であり、（ｂ）は接続具の正面図であり、（ｃ）は同図（ａ）におけるＥ−Ｅ線矢視断面図であり、（ｄ）は同図（ｃ）において開閉バルブを拡大して示した図である。
【図６】（ａ）は本発明の実施の形態に係る海底湧水の取水装置の実施例４の斜視図であり、（ｂ）は同図（ａ）におけるＦ−Ｆ線矢視断面図である。
【図７】実施例４の取水装置を用いて海底湧水を取水する際の手順を示したフローチャートである。
【図８】（ａ）及び（ｂ）は実施例４の取水装置が海底に設置された状態を示す断面図である。
【図９】（ａ）及び（ｂ）は実施例４の取水装置が海底に設置された状態を示す断面図である。
【図１０】（ａ）は本発明の実施の形態に係る海底湧水の取水装置の実施例５の斜視図であり、（ｂ）及び（ｃ）はそれぞれ同図（ａ）におけるＧ−Ｇ線矢視断面図及びＨ−Ｈ線矢視断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明の海底湧水の取水方法とそれに用いられる取水装置について、図１乃至図１０を用いて説明する。なお、本発明の「取水」の概念には、袋状体を用いて海底湧水を海底から「取り出す」場合と、ポンプによって海底湧水を海底から「汲み上げる」場合が含まれるものとする。
【実施例１】
【００２９】
図１（ａ）は海底湧水の取水装置の実施例１の外観斜視図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）に示した接続具と袋状体の外観斜視図である。なお、図１（ａ）は内部に流入した海底湧水によって袋状体が膨らんだ状態を示しており、図１（ｂ）は貯留容器に装着される前の袋状体の状態を示している。また、図１（ｃ）は接続具の縦断面図（中心軸を含む平面で切断した状態を示す図）であり、図１（ｄ）は接続具を小径部の側から見た状態を示した平面図である。
【００３０】
図２（ａ）は図１（ａ）に示した貯留容器の正面図であり、図２（ｂ）はその貯留容器の一部を拡大して示した斜視図である。また、図２（ｃ）及び図２（ｄ）は貯留容器の天板の貫通孔に接続具の小径部が挿通された状態を示した図であり、図２（ｅ）及び図２（ｆ）はそれぞれ図１（ａ）におけるＡ−Ａ線矢視断面図及びＢ−Ｂ線矢視断面図である。
なお、図２（ｄ）は図２（ｃ）において袋状体と接続具を天板の貫通孔の中心軸の周りに９０度回転させた状態を表しており、図２（ｆ）において接続具とその周辺を拡大した図に相当する。ただし、図２（ｃ）及び図２（ｄ）では図が煩雑になるのを避けるために、袋状体と接続具については内部構造の図示を省略して、その外観を表示している
【００３１】
図１（ａ）に示すように、取水装置１ａは、矩形状の天板２ａと、この天板２ａの各辺からそれぞれ立設される４つの側板２ｂからなり、下面が開放された箱型をなす貯留容器２に対して、ポリエチレン等の合成樹脂やゴムなどによって膨縮自在に形成された袋状体３が接続具４を介して着脱自在に装着された構造となっている。なお、本実施例では、天板２ａを矩形状としているが、天板２ａの形状はこれに限定されるものではなく、適宜変更可能である。
【００３２】
図１（ｂ）乃至図１（ｄ）に示すように、接続具４は小径部４ａと大径部４ｂを有する段付きの円筒部材であり、小径部４ａの側面には、一対の係止ピン４ｃ，４ｃが直径方向と平行に、かつ、大径部４ｂとの間に、貯留容器２の天板２ａを配置可能に設けられている。そして、大径部４ｂには、その外周面又は端面に対して袋状体３の開口部の端縁が全周に亘って隙間なく接合されている。
【００３３】
図２（ａ）に示すように、貯留容器２の側板２ｂの下部には、開口部２ｃを覆うように網状部材６が天板２ａと略平行に取り付けられている。また、図２（ｂ）に示すように、貯留容器２の天板２ａには、貫通孔５が穿設されている。なお、貫通孔５は、内径が接続具４の小径部４ａの外径よりも大きく大径部４ｂの外径よりも小さくなるように形成されており、その内周面には、接続具４の係止ピン４ｃ，４ｃを挿通可能に一対のガイド溝５ａ，５ａがその直径方向に設けられている。すなわち、接続具４は、係止ピン４ｃ，４ｃがガイド溝５ａ，５ａの内部にそれぞれ配置されるように位置決めすることにより、小径部４ａを貫通孔５に挿通できる構造となっている。
【００３４】
図２（ｃ）に示すように、係止ピン４ｃ，４ｃと大径部４ｂとの間に、貯留容器２の天板２ａが配置されるように接続具４の小径部４ａを貫通孔５に挿通した後、図２（ｅ）及び図２（ｆ）に示すように、接続具４を袋状体３ごと天板２ａの貫通孔５の中心軸の周りに９０度回転させると、図２（ｄ）及び図２（ｆ）に示すように係止ピン４ｃ，４ｃが天板２ａの内面に係止して、接続具４が貫通孔５から抜出不能となる。これにより、袋状体３が貯留容器２に対して固定される。
なお、図２（ｄ）乃至図２（ｆ）において、接続具４を袋状体３ごと天板２ａの貫通孔５の中心軸の周りに９０度回転させると、係止ピン４ｃ，４ｃの天板２ａの内面に対する係止状態が解消されるため、接続具４は貫通孔５から抜出可能となる。これにより、袋状体３の貯留容器２からの取り外しが可能となる。
【００３５】
図３（ａ）乃至図３（ｃ）は取水装置１ａが海底に設置された状態を示す断面図である。なお、図３（ｂ）及び図３（ｃ）は図２（ｆ）に示した海底湧水の取水装置１ａが海底に設置された場合を想定した図であり、図３（ａ）は図３（ｂ）又は図３（ｃ）において貯留容器２に袋状体３を取り付けていない状態を示した図である。
図３（ａ）に破線の矢印で示すように、袋状体３が取り付けられていない状態の貯留容器２を海底湧水が発生している箇所に設置すると、海底１４から湧き出した塩水（すなわち、海底湧水）は網状部材６を通過した後、貯留容器２の内部を上昇し、天板２ａの貫通孔５から貯留容器２の外へ流出する。なお、貯留容器２には取水装置１ａを海底１４に設置する際に入り込んだ海底湧水以外の海水が存在している可能性が高いが、この海水は次々に湧出する海底湧水によって押し出されるようにして天板２ａの貫通孔５を通って貯留容器２の外へ排出されるため、最終的には貯留容器２は海底湧水で満たされた状態になる。
図３（ａ）に示した貯留容器２に対し、前述したように、袋状体３の接続具４を天板２ａの貫通孔５に挿通し、接続具４を袋状体３ごと貫通孔５の中心軸の周りに９０度回転させると、係止ピン４ｃ，４ｃが天板２ａに係止することにより、袋状体３は貯留容器２に対して固定される。
【００３６】
図３（ｂ）に示すように、貯留容器２の内部を上昇して天板２ａに達した海底湧水は、接続具４の内部を通って袋状体３の内部に流入する。なお、海底湧水が発生している箇所では海底１４に浮泥が薄く堆積していることが多いが、網状部材６は、そのような浮泥の通過を阻んで、貯留容器２の内部へ浮泥が流入することを防ぐという機能を有している。これにより、貯留容器２には上述の浮泥から分離された清澄な海底湧水が貯留される。
【００３７】
袋状体３は、貯留容器２から接続具４を通って内部に流入した海底湧水によって内側から押し広げられるため、膨張する。そこで、図３（ｃ）に示すように、袋状体３が所定の大きさまで膨張した段階で、接続具４を袋状体３ごと貫通孔５の中心軸の周りに９０度回転させ、係止ピン４ｃ，４ｃの天板２ａに対する係止状態を解消して、袋状体３を貯留容器２から取り外す。これにより、海底湧水が袋状体３に貯留された状態で海底から取り出される。
このように、取水装置１ａによれば、袋状体３を海底湧水の取水手段として利用することで、所定量の海底湧水を簡単に得ることが可能である。また、取水装置１ａは、海底の浮泥の混入を防ぐという機能を有しているため、海底湧水のみを効率よく得ることができるという効果を有している。
【実施例２】
【００３８】
図４（ａ）は海底湧水の取水装置の実施例２の外観斜視図であり、図４（ｂ）及び図４（ｃ）はそれぞれ図４（ａ）に示した接続具の正面図及び固定具の平面図である。また、図４（ｄ）及び図４（ｅ）は図４（ａ）及び図４（ｂ）における接続具の縦断面の部分拡大図である。
なお、図１及び図２に示した構成要素については、同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００３９】
図４（ａ）に示すように、取水装置１ｂは、先に実施例１として説明した取水装置１ａにおいて、接続具４に逆止弁の機能を持たせるとともに、接続具４が袋状体３に直接接続される代わりに、接続具４が袋状体３に対して固定具７を介して着脱自在に取り付けられた構造となっている。
図４（ｂ）及び図４（ｃ）に示すように、固定具７は、内周面７ａに雌ネジ部が形成されるとともに、その外周面又は端面に対して袋状体３の開口部の端縁が全周に亘って隙間なく接合されている。また、接続具４の大径４ａ側の端部には、固定具７の雌ネジ部に螺合する雄ネジ部４ｄが設けられている。
【００４０】
図４（ｄ）及び図４（ｅ）に示すように、接続具４は、海底湧水の流路となる貫通孔４ｅの途中部分に拡径部が設けられている。すなわち、貫通孔４ｅは、拡径部を構成する大径孔８ａと、この大径孔８ａと連通するようにその両側に設けられる小径孔８ｂ，８ｃからなり、大径孔８ａには、その内径よりも直径が小さく、かつ、小径孔８ｂ，８ｃの内径よりも直径が大きい球体９が貫通孔４ｅの長さ方向へ移動可能な状態で設置されている。また、小径部８ｂには、大径孔８ａとの境界部分の側面に切り欠き４ｆが設けられている。
【００４１】
図４（ｄ）に矢印Ｃで示すように、接続具４の貫通孔４ｅに液体が流入した場合、球体９は流体に押されて大径孔８ａの内部を移動し、小径孔８ｂの大径孔８ａ側の端縁に押し付けられた状態になる。このとき、大径孔８ａに連通する小径孔８ｃの開口端は球体９によって閉塞されていないため、小径孔８ｃに流入した液体は大径孔８ａに流れ込む。また、大径孔８ａに連通する小径孔８ｂの端縁には切り欠き４ｆが設けられていることから、その開口端も球体９によって閉塞されていない。そのため、大径孔８ａに流入した液体は、さらに小径孔８ｂに流れ込む。
これに対し、図４（ｅ）に矢印Ｄで示すように、接続具４の貫通孔４ｅに雌ネジ部４ｄ側から液体が流入した場合、球体９は流体に押されて大径孔８ａの内部を移動し、小径孔８ｃの大径孔８ａ側の端縁に押し付けられた状態になる。これにより、大径孔８ａに連通する小径孔８ｃの開口端は球体９によって閉塞されるため、小径孔８ｂから大径孔８ａに流入した液体が小径孔８ｃに流れ込むことはない。
このように、接続具４は、貫通孔４ｅの内部を流れる液体の方向を１方向のみに制限する逆止弁としての機能を有している。
【００４２】
実施例１の取水装置１ａでは、図３（ｃ）に示した状態において、貯留容器２から袋状体３を取り外す際に、接続具４の開口端を指で塞ぐなどして、袋状体３の内部に溜まった海底湧水が接続具４から漏れ出してしまわないように注意する必要がある。これに対し、本実施例の取水装置１ｂでは、接続具４が逆止弁の機能を有しているため、上記作業を行う際に、接続具４を通って袋状体３から海底湧水が不用意に漏れ出してしまうおそれがなく、接続具４の開口端を指で塞ぐなどの作業は不要である。したがって、本実施例の取水装置１ｂは作業性に優れている。
また、接続具４は固定具７と分離できるため、１つの接続具４を複数の袋状体３に対して共通に用いることができる。したがって、取水装置１ｂでは、袋状体３ごとに接続具４が必要な海底湧水の取水装置１ａに比べて、製造コストを安くできるというメリットがある。
【実施例３】
【００４３】
図５（ａ）は海底湧水の取水装置の実施例３の外観斜視図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）に示した接続具の正面図である。また、図５（ｃ）は図５（ａ）におけるＥ−Ｅ線矢視断面図であり、図５（ｄ）は図５（ｃ）における開閉バルブを拡大して示した図である。
なお、図１乃至図４に示した構成要素については、同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００４４】
図５（ａ）乃至図５（ｃ）に示すように、取水装置１ｃは、先に実施例２として説明した取水装置１ｂにおいて、貯留容器２の貫通孔５にガイド溝５ａ，５ａを設ける代わりに、開閉バルブ１０が貫通孔５に接続されるとともに、接続具４に係止ピン４ｃ，４ｃを設ける代わりに、開閉バルブ１０の内周面に設けられた雌ネジ部１０ａに螺合する雄ネジ部４ｇが接続具４の小径部４ａの外周面に設けられたことを特徴とする。すなわち、接続具４は小径部４ａの雄ネジ部４ｇを開閉バルブ１０の雌ネジ部１０ａに螺入することで、貯留容器２に対して固定される構造となっている。
【００４５】
図５（ｄ）に示すように、開閉バルブ１０は、液体の流路１０ｂを形成する弁本体１０ｃと、弁本体１０ｃの内部に設置されたボール弁体１０ｄと、ボール弁体１０ｄを弁本体１０ｃの外部から回転させる弁軸１０ｅと、弁軸１０ｅを操作するためのレバーハンドル１０ｆを備えている。すなわち、開閉バルブ１０は、レバーハンドル１０ｆを操作してボール弁体１０ｄを回転させることにより、流路１０ｂが開閉される構造となっている。
【００４６】
先の実施例１の取水装置１ａでは、図３（ａ）に示した貯留容器２に対して、図３（ｂ）に示すように袋状体３を取り付けると、すぐに海底湧水が貯留容器２から袋状体３に流れ込む。これは、実施例２の取水装置１ｂにおいても同様である。すなわち、取水装置１ａ，１ｂでは、貯留容器２から海底湧水を袋状体３に取り込むタイミングを自由に設定することができない。これに対し、実施例３に係る取水装置１ｃでは、開閉バルブ１０に接続具４と固定具７を介して袋状体３が接続された状態の貯留容器２を海底湧水が発生している海底に設置した場合でも、開閉バルブ１０が閉じられている限り、袋状体３の中に海底湧水が流れ込むことはない。すなわち、本実施例の取水装置１ｃによれば、袋状体３に海底湧水を取り込むタイミングを自由に設定することが可能である。
【実施例４】
【００４７】
図６（ａ）は海底湧水の取水装置の実施例４の外観斜視図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）におけるＦ−Ｆ線矢視断面図である。なお、図１乃至図５に示した構成要素については、同一の符号を付して、その説明を省略する。
図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、実施例４の取水装置１ｄは、実施例３の取水装置１ｃにおいて、貯留容器２の天板２ａに貫通孔１１が設けられるとともに、この貫通孔１１に一端が接続されたホース１２の他端にポンプ（図示せず）が接続された構造となっている。
【００４８】
ここで、実施例４の取水装置１ｄを用いた海底湧水の取水方法について図７乃至図９を用いて説明する。図７は本実施例の取水装置１ｄを用いて海底湧水を取水する際の手順を示したフローチャートである。また、図８及び図９は、その取水装置１ｄが海底に設置された状態を示す断面図である。なお、図８（ａ）及び図８（ｂ）はそれぞれ実施例１の図３（ｂ）及び図３（ｃ）に相当し、図９（ａ）及び図９（ｂ）は図３（ａ）に相当する。
【００４９】
図７に示すように、ステップＳ１において、開閉バルブ１０を閉じるとともにポンプを停止した状態で取水装置１ｄを海底湧水が発生している海底１４に設置する（図８（ａ）参照）。この場合、図３（ａ）を用いて既に説明したように、網状部材６を通過した海底湧水は貯留容器２の内部を上昇する。しかし、開閉バルブ１０は閉じられており、また、ポンプも駆動していないことから、図３（ａ）の場合とは異なり、海底湧水は天板２ａの貫通孔５や貫通孔１１から流出することはなく、貯留容器２の内部に貯留される。
【００５０】
ステップＳ２において、レバーハンドル１０ｆを操作して開閉バルブ１０を開くと、貯留容器２の内部の海底湧水は天板２ａの貫通孔５から流出し、開閉バルブ１０と接続具４と固定具７の内部を通って袋状体３の内部に流入する。その結果、袋状体３は海底湧水によって内側から押し広げられて膨張する。なお、貯留容器２の内部に海底湧水以外の海水が存在している可能性があるが、この海水も海底湧水に押し上げられるようにして天板２ａの貫通孔５から排出され、袋状体３の内部に流れ込む。
このとき、袋状体３の容積は既知であるので、袋状体３が膨らんで所定の大きさになるまでの時間を測定することにより、海底湧水の単位時間あたりの湧出量が求められる。そして、取水装置１ｄでは、開閉バルブ１０の開閉状態によって貯留容器２の内部の海底湧水が袋状体３に取り込まれるタイミングが定まるため、上述の時間を正確に測定することが可能となっている。
ステップＳ３において、図８（ｂ）に示すように、袋状体３が所定の大きさまで膨張した段階で、レバーハンドル１０ｆを操作して開閉バルブ１０を閉じる。そして、ステップＳ４において、接続具４を開閉バルブ１０の中心軸の周りに袋状体３ごと回転させて接続具４と開閉バルブ１０の螺合状態を解消し、袋状体３を貯留容器２から取り外す。
【００５１】
ステップＳ５において、レバーハンドル１０ｆを操作して開閉バルブ１０を開くと、図９（ａ）に実線の矢印で示すように、貯留容器２の内部の海底湧水は天板２ａの貫通孔５から流出する。なお、貯留容器２の内部に海底湧水以外の海水が存在している場合、前述したように、この海水は海底湧水に押し出されるようにして天板２ａの貫通孔５から貯留容器２の外へ排出される。このように、貯留容器２の内部に存在する海底湧水以外の海水を排出するためには、開閉バルブ１０をしばらくの間、開放状態にしておく必要があるが、その時間は上述の海底湧水の単位時間あたりの湧出量に基づいて容易に算出される。
ステップＳ６では、海底湧水以外の海水がほぼ完全に貯留容器２から排出された段階で、レバーハンドル１０ｆを操作して開閉バルブ１０を閉じた後、ステップＳ７において、ポンプを駆動する。これにより、図９（ｂ）に実線の矢印で示すように、海底湧水が天板２ａの貫通孔１１に接続されたホース１２を通ってポンプ（図示せず）に吸い込まれる。
【００５２】
ポンプの回転速度を上げ過ぎると、単位時間あたりの吸込み量が多くなり、海底湧水以外の海水を吸引するおそれがあり、逆にポンプの回転速度を下げ過ぎると単位時間あたりの吸込み量が少なくなり、海底湧水の取水時間が長くなってしまう。そのため、ポンプを運転する際には、その回転速度を適正に定めることが必要である。その点、取水装置１ｄでは、内部に流入する海底湧水によって袋状体３が膨らんで所定の大きさになるまでの時間を測定することにより、海底湧水の単位時間あたりの湧出量が求められるため、それに基づいてポンプの単位時間あたりの吸込み量とそれに対応するポンプの回転速度を適正に設定することが可能となっている。したがって、取水装置１ｄによれば、海底湧水を高い濃度で短時間に海底から汲み上げることができる。
【実施例５】
【００５３】
図１０（ａ）は海底湧水の取水装置の実施例５の外観斜視図であり、図１０（ｂ）及び図１０（ｃ）はそれぞれ図１０（ａ）におけるＧ−Ｇ線矢視断面図及びＨ−Ｈ線矢視断面図である。
なお、図１乃至図６に示した構成要素については、同一の符号を付して、その説明を省略する。
図１０（ａ）乃至図１０（ｃ）に示すように、取水装置１ｅは、先の実施例１の取水装置１ａにおいて、網状部材６の代わりに、上板１３ａと下板１３ｂからなる一対の板状部材が天板２ａと略平行をなすように貯留容器２の内部に設置された構造となっている。また、ホース１２は、一端が貯留容器２の側板２ｂに設けられた貫通孔１５に挿通されるとともに、上板１３ａに設けられた貫通孔１６に接続されている。なお、上板１３ａと下板１３ｂは、平行な２つの端面が貯留容器２の側板２ｂ，２ｂに固定されている（図１０（ｃ）参照）。また、貫通孔１５が設けられる箇所は側板２ｂに限定されるものではなく、適宜変更可能である。例えば、貫通孔１５は側板２ａの代わりに天板２ａに設けられていても良い。
【００５４】
上記構造の実施例５の取水装置１ｅにおいては、海底に薄く堆積する浮泥が貫通孔１６に吸い込まれることを下板１３ｂが防ぐという作用を有する。また、天板２ａが水平と平行になるように貯留容器２を海底１４に設置した場合、天板２ａと平行に設置された上板１３ａと下板１３ｂに挟まれた空間が、ポンプを駆動した場合に発生する貫通孔１６に向かう水の流路として機能するため、取水装置１ｅでは、上記浮泥がポンプに吸引されて巻き上がるという事態は起こり難い。したがって、取水装置１ｅを用いることによれば、浮泥や他の海水が混入していない高い濃度の海底湧水を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明は水深の浅い海底から湧き出す塩分を含んだ水を海底から取り出す場合に有用である。
【符号の説明】
【００５６】
１ａ〜１ｅ…海底湧水の取水装置  ２…貯留容器  ２ａ…天板  ２ｂ…側板  ２ｃ…開口部  ３…袋状体  ４…接続具  ４ａ…小径部  ４ｂ…大径部  ４ｃ…係止ピン  ４ｄ…雄ネジ部  ４ｅ…貫通孔  ４ｆ…切り欠き  ４ｇ…雄ネジ部  ５…貫通孔  ５ａ…ガイド溝  ６…網状部材  ７…固定具  ７ａ…内周面  ８ａ…大径孔  ８ｂ，８ｃ…小径孔  ９…球体  １０…開閉バルブ  １０ａ…雌ネジ部  １０ｂ…流路  １０ｃ…弁本体  １０ｄ…ボール弁体  １０ｅ…弁軸  １０ｆ…レバーハンドル  １１…貫通孔  １２…ホース  １３ａ…上板  １３ｂ…下板  １４…海底  １５，１６…貫通孔  
【図１】
2019044339.tif 000003
【図２】
2019044339.tif 000004
【図３】
2019044339.tif 000005
【図４】
2019044339.tif 000006
【図５】
2019044339.tif 000007
【図６】
2019044339.tif 000008
【図７】
2019044339.tif 000009
【図８】
2019044339.tif 000010
【図９】
2019044339.tif 000011
【図１０】
2019044339.tif 000012