(57)【要約】【課題】高深度の水域からも揚水可能なエアーリフト揚水装置を提供する。【解決手段】高深度の水域で水を加熱して水蒸気を発生させる加熱部（加熱室３０）と、この加熱部３０で発生した水蒸気を水とともに内部に通して上昇させる管路１１とを備えるエアーリフト揚水装置１０である。水を加熱して水蒸気を発生させるので、高深度の水域でも気泡を発生させて管路１１内を上昇する水流を発生させることができ、高深度の水域から揚水することができる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高深度の水域で水を加熱して水蒸気を発生させる加熱部と、この加熱部で発生した水蒸気を水とともに内部に通して上昇させる管路とを備えることを特徴とするエアーリフト揚水装置。
【請求項２】
前記加熱部は水上で太陽光を採光する採光部と、この採光部で採光された太陽光を高深度の水域まで導く導光部とを備えることを特徴とする請求項１に記載のエアーリフト揚水装置。
【請求項３】
水底の噴気口からのガスを集気する集気部と、この集気部に集気されたガスを水とともに内部に通して上昇させる管路とを備えることを特徴とするエアーリフト揚水装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エアーリフト揚水装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エアーリフト揚水装置は従来から多くの分野において広く利用されており、揚水管の取水口付近の側壁に送気管を連通しただけの極めて簡単な構造である。
【０００３】
エアーリフト揚水装置の原理は以下の通りである。まず、揚水管の取水口付近に設けた送気管から揚水管内へ空気を流出させる。すると送気口付近の水が気泡と混合し見かけの比重が軽くなる。比重が軽くなった水は浮力により押し上げられる。これを連続的に繰り返すことにより揚水される。
【０００４】
また、揚水管を上へ向かって段階的に細くし、高所まで揚水可能にしたエアーリフト揚水装置も知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平７−３１０６９８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
エアーリフト揚水装置は上述したように極めて簡単な構造のため、故障が少ないという利点を有している。しかし通常のコンプレッサーでは７８．４Ｎ／ｃｍ２程度の空気圧が限度であるため深さ８０ｍ程度よりも深い場所へは送気することができない。このため８０ｍを超える深海から海洋深層水を揚水するのにエアーリフト揚水装置を利用することができなかった。
【０００７】
本発明の課題は、高深度の水域からも揚水可能なエアーリフト揚水装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するため、本発明の請求項１に記載の発明は、エアーリフト揚水装置１０であって、例えば図１に示すように、高深度の水域で水を加熱して水蒸気を発生させる加熱部（加熱室３０）と、この加熱部３０で発生した水蒸気を水とともに内部に通して上昇させる管路１１とを備えることを特徴とする。
【０００９】
請求項１に記載の発明によれば、水を加熱して水蒸気を発生させるので、高深度の水域でも気泡を発生させて管路１１内を上昇する水流を発生させることができ、高深度の水域から揚水することができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のエアーリフト揚水装置１０において、例えば図２に示すように、前記加熱部（加熱装置４０）は水上で太陽光を採光する採光部４１と、この採光部４１で採光された太陽光を高深度の水域まで導く導光部とを備えることを特徴とする。
【００１１】
請求項２に記載の発明によれば、太陽光を高深度の水域まで導いて熱に変換して水を加熱するので、水蒸気を発生させるのに燃料や電力を要さない。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、例えば図３に示すように、エアーリフト揚水装置１０であって、水底の噴気口２からのガスを集気する集気部５０と、この集気部に集気されたガスを水とともに内部に通して上昇させる管路１１とを備えることを特徴とする。
【００１３】
請求項３に記載の発明によれば、水底の噴気口２から噴出するガスを利用して管路１１内を上昇する水流を発生させることができ、海底火山付近の温水を揚水することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の第１の実施の形態例について詳細に述べる。図１において、海面に浮かぶ台船１に、本発明の実施の形態のエアーリフト揚水装置１０が設けられている。
【００１５】
エアーリフト揚水装置１０は、深海部分に取水口２１を有する管状の構造をしており、台船１から深海へ伸びる管路１１と、管路１１の下端に設けられた送水部２０とから構成される。管路１１は断熱性のケーシング管である。
【００１６】
送水部２０は管路１１の下端に設けられている。送水部２０は断熱性のケーシング管であり、下に向かって太さを増している。送水部２０の下端は開口しており、取水口２１となる。また送水部２０の内部には加熱室３０が設けられている。加熱室３０には図示しない加熱装置が設けられている。また加熱室３０の外周壁の一部は内側上方に向かって陥入しており、水蒸気溜まり３１を形成している。
【００１７】
次に、本発明のエアーリフト揚水装置１０の駆動方法について説明する。まず水蒸気溜まり３１内部の海水が加熱装置により加熱されると、加熱された海水から発生した水蒸気が水蒸気溜まり３１内に溜まる。ここで加熱装置の加熱方法としては、燃焼による加熱、電気抵抗による加熱、マイクロ波による加熱等、任意の加熱方法を採用することができる。
さらに水蒸気溜まり３１内を加熱すると、水蒸気が膨張して水蒸気溜まり３１内の水面が低下し、水蒸気溜まり３１外へ水蒸気が放出される。
【００１８】
水蒸気溜まり３１の外へ放出された水蒸気は気泡となって上昇し、送水部２０から管路１１へ移動し、管路１１内をさらに上昇する。このとき気泡とともに周囲の海水も海面へ向かって管路１１内を移動する。
【００１９】
管路１１内を上昇する気泡は、上昇するにつれて周囲の水圧が低下するので体積が大きくなる。このため気泡とともに上昇する海水は、気泡の体積の増大に伴って加速しながら上昇する。
【００２０】
本実施の形態によれば、海水を加熱して水蒸気を発生させるので、水圧の高い深海でも気泡を発生させることができ、上昇する水流を発生させて海洋深層水を揚水することができる。
【００２１】
図２は、本発明の第２の実施の形態例を示す模式図である。本実施の形態では、太陽光を利用して海水を加熱する加熱装置４０を用いて水蒸気を発生させる。
加熱装置４０は、台船上面に設けられた採光部４１と、採光部４１で採光された光を加熱室３０へ伝播する伝播部４２とからなる。伝播部４２は採光部４１で採光された太陽光を加熱室３０へ伝播する。ここで採光部４１は例えばレンズやミラー等の光学系であり、伝播部４２は例えば光ファイバーケーブル等である。
【００２２】
加熱室３０へ伝播された太陽光は熱に変換され、海水を加熱し、水蒸気を発生させる。以後は第１の実施の形態と同様にして、揚水することができる。
本実施の形態によれば、太陽光を深海で熱に変換して海水を加熱するので、水蒸気を発生させるのに燃料や電力を要さず、環境負荷を低くすることができる。
【００２３】
なお、以上の実施の形態において、水蒸気溜まり３１内に塩分が析出するが、機械的に管内をブラッシングする等して塩分を除去すればよい。また、例えば、水蒸気溜まり３１の上部に加熱室３０の外へ通じる電磁弁を設けてもよい。電磁弁を開いた状態で海水を加熱すると、蒸気溜まり３１内に流入した海水が電磁弁を抜けて上昇するので、蒸気溜まり３１内に析出した塩分を洗い流すことができる。
【００２４】
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。本実施の形態のエアーリフト揚水装置１０が第１、第２の実施の形態と異なる点は、水蒸気を発生させる代わりに、海底火山の噴気口２から噴出するガスを利用したことである。
【００２５】
図３は、本実施の形態例を示す模式図である。図３において、第１、第２の実施の形態と同様に、台船１から直下に管路１１が伸びており、その下端が開口している。その開口部分が取水口２１となる。管路１１の取水口２１付近の側壁には集気部５０が設けられている。
【００２６】
集気部５０は、管路１１の側壁から外側下方向に延出する側管５１と、側管５１の下端から下方向に延出する集気管５２とから構成される。集気管５２の内部は側管５１を通じて管路１１内部と連通している。集気管５２は下に向かって太さを増しており、下端は開口して円錐状に広がっている。その開口部分が海底火山の噴気口２の上部に配置されている。
【００２７】
次に、本実施の形態のエアーリフト揚水装置１０による揚水方法について説明する。まず集気管５２の開口が海底火山の噴気口２の上部に配置されるように台船を移動する。すると噴気口２から噴出するガスは気泡となって集気管５２内を上昇し、側管５１を通って管路１１へ流入する。
【００２８】
管路１１内へ流入した気泡は管路１１内を上昇する。それとともに、気泡の周囲の海水も海面へ向かって管路１１内を移動する。以後は第１、第２の実施の形態と同様にして、揚水することができる。
【００２９】
本実施の形態によれば、深海の海底火山の噴気口２から噴出するガスを利用して揚水するので、海底火山付近の温水を揚水して例えば温泉等に利用することができる。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の発明によれば、水を加熱して水蒸気を発生させるので、高深度の水域でも気泡を発生させて管路内を上昇する水流を発生させることができ、高深度の水域から揚水することができる。
【００３１】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明と同様の効果が得られるとともに、太陽光を高深度の水域まで導いて熱に変換して水を加熱するので、水蒸気を発生させるのに燃料や電力を要さない。
【００３２】
請求項３に記載の発明によれば、水底の噴気口２から噴出するガスを利用して管路内を上昇する水流を発生させることができ、海底火山付近の温水を揚水することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態例を示す模式図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態例を示す模式図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態例を示す模式図である。
【符号の説明】
１          台船
２          噴気口
１０      揚水装置
１１      管路
２０      送水部
２１      取水口
３０      加熱室
３１      水蒸気溜まり
４０      加熱装置
４１      採光部
４２      伝播部
５０      集気部
５１      側管
５２      集気管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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