(57)【要約】【課題】  大陸棚以遠の海洋において深層水を風力を利用し揚水するレバー体式の海洋風車ポンプ装置に混合育成床を配設した風車ポンプ浮遊魚礁多数で造成する高生産性の風車ポンプ人工漁場とレバー体式の洋上浮遊風力発電所を提供する。【解決手段】  海中に水平浮状の剛性レバー体の前端又は中間に、海底シンカーを連結した係留手段及び風車、風向翼、前置浮力体、揚水ポンプを備える風車ポンプ塔管体を連結し、このポンプ塔管体と深層水導水管を連通し、後端に風向翼を備えた復原浮力体を連結して風車ポンプ装置とし、この装置に混合育成床を付設した風車ポンプ浮遊魚礁多数により造成する風車ポンプ人工漁場であり、また前記ポンプ塔管体を風車発電塔体に替え導水管を除いた風力発電装置に陸への海中送電線を連結した洋上浮遊風力発電所である。【選択図】      図３
2007002721.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
洋上の風力により海中の深層水を海面下に揚水放流する海洋風車ポンプ装置であって、海面下に略水平に浮状する所定長さのレバー材の前端に、海中より海面上の所定高さまで略鉛直姿勢に延在する風車ポンプ塔管体を連結し、前記レバー材の後端に、風向翼を付設し海面露出した復原浮力体を連結して風車ポンプレバー体とし、このポンプレバー体に係留手段と導水手段を連結したこと、および前記風車ポンプ塔管体が、その上部より風車と、所定の浮力を生じる喫水部浮力体と、前記導水手段を介して深層水を揚水し海中へ吐出する揚水ポンプ手段と、前記風車の出力軸の回転駆動力をインペラ駆動軸に伝達する手段と、所定長さの下部導水管とを備えたことを特徴とするレバー体式の海洋風車ポンプ装置。
【請求項２】
洋上の風力により海中の深層水を海面下に揚水放流する海洋風車ポンプ装置であって、前記風車ポンプレバー体のポンプ塔管体に、海面露出した前置浮力体を前端に連結し海面下に略水平に浮状する所定長さのレバー材を連結して風車ポンプ長レバー体とし、係留手段と導水手段をこのポンプ長レバー体に連結したこと、および前記ポンプ塔管体がその上部より風車と、所定の浮力を生じる喫水部浮力体と、前記導水手段を介して深層水を揚水し海中へ吐出する揚水ポンプ手段と、前記風車の出力軸の回転駆動力をインペラ駆動軸に伝達する手段と、所定長さの下部導水管とを備えたことを特徴とする直列状レバー体式の海洋風車ポンプ装置。
【請求項３】
洋上の風力により海中の深層水を海面下に揚水放流する海洋風車ポンプ装置であって、海面下に略水平に浮状する所定辺長の三角形レバー材の二の前部隅角部に、海面上の所定高さまで略鉛直姿勢に延在する風車ポンプ塔管体の下端を連結し、前記レバー材の後端隅角部に、風向翼を付設し海面露出した復原浮力体を連結して風車ポンプ三角形レバー体とし、係留手段と導水手段とをこのポンプ三角形レバー体に連結したこと、および前記風車ポンプ塔管体がその上部より風車と、所定の浮力を生じる喫水部浮力体と、前記導水手段を介して深層水を揚水し海中へ吐出する揚水ポンプ手段と、前記風車の出力軸の回転駆動力をインペラ駆動軸に伝達する手段とを備えたことを特徴とする三角形レバー体式の海洋風車ポンプ装置。
【請求項４】
洋上の風力により海中の深層水を海面下に揚水放流する海洋風車ポンプ装置であって、前記風車ポンプ三角形レバー体の二の隅角部の風車ポンプ塔管体に、前端隅角部に主浮力体を連結したＶ字形レバー材の二端部を連結し、前端に前置浮力体後端に復原浮力体を備えた風車ポンプ四辺形レバー体とし、係留手段と導水手段をこのポンプ四辺形レバー体に連結したこと、および前記ポンプ塔管体が、その上部より風車と、所定の浮力を生じる喫水部浮力体と、前記導水手段を介して深層水を揚水し海中へ吐出する揚水ポンプ手段と、前記風車の出力軸の回転駆動力をインペラ駆動軸に伝達する手段とを備えたことを特徴とする四辺形レバー体式の海洋風車ポンプ装置。
【請求項５】
洋上の風力により海中の深層水を海面下に揚水放流する海洋風車ポンプ装置であって、風車ポンプ塔管体とレバー材と風向翼付設浮力体とから構成する風車ポンプレバー体に、または前記風車ポンプレバー体に浮力体を連結したレバー材を連結した風車ポンプレバー体に、係留手段と導水手段を連結したことを特徴とするレバー体式の海洋風車ポンプ装置。
【請求項６】
前記海洋風車ポンプ装置の一または二の風車ポンプ塔管体を中心にその揚水ポンプ手段の下位に、海面浮状する複数の小浮力体夫々を綱を介して連結し略水平に設定された一または二の混合育成床を備えたことを特徴とする請求項１から請求項５に記載の風車ポンプ浮遊漁礁。
【請求項７】
請求項６に記載した風車ポンプ浮遊漁礁の一の式単独または各式の組み合わせにより構成したことを特徴とする風車ポンプ人工漁場。
【請求項８】
請求項７に記載した風車ポンプ人工漁場において、海洋生物を育成収穫することを特徴とする海洋生物生産方法。
【請求項９】
洋上の風力により発電する洋上浮遊風力発電所であって、後端に風向翼を付設し海面露出した復原浮力体を連結したレバー材と前端に海面露出した前置浮力体を連結したレバー材とを風車発電塔体の海面下端部両側に略水平に連結して風車発電レバー体とし、この発電レバー体に海底シンカーを連結された係留手段を連結した洋上風車発電装置であり、前記風車発電塔体は、その上部より風車と、発電手段ナセルと、連結したレバー材以下に延在する安定バラスト体を備えてあり、前記洋上発電装置より沿岸へ延伸する送電線が、前記海底シンカーより所定距離を置いて配置した複数の送電線支持綱体に保持されることを特徴とする直線状レバー体式の洋上浮遊風力発電所。
【請求項１０】
洋上の風力により発電する洋上浮遊風力発電所であって、海面下に略水平に浮状する所定辺長の四辺形レバー体の中間両隅角部に、海面上の所定高さまで略鉛直姿勢に延在し上部に風車と発電手段ナセルとを備えた風車発電塔体をその下端部において連結し、前端の隅角部に前置浮力体を連結し、後端の隅角部に風向翼を付設した海面露出した復原浮力体を連結して風車発電四辺形レバー体とし、この発電四辺形レバー体に、海底シンカーに連結された係留手段を連結した洋上風車発電装置であり、この洋上発電装置より沿岸へ延伸する送電線が、前記海底シンカーより所定距離を置いて配置した、浮力体と固定シンカーを備えた複数の送電線支持綱体に保持されることを特徴とする四辺形レバー体式の洋上浮遊風力発電所。
【請求項１１】
洋上の風力により発電する洋上浮遊風力発電所であって、風車発電塔体とレバー材と風向翼付設浮力体とで構成する風車発電レバー体に、またはこの風車発電レバー体に浮力体を連結したレバー材を連結した風車ポンプレバー体に、係留手段と送電手段を連結したことを特徴とするレバー体式の洋上浮遊風力発電所。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風車ポンプ塔管体と風向翼を付設した復原浮力体をレバー材の両端に連結した風車ポンプレバー体、さらにこのポンプレバー体に前置浮力体をレバー材を介して連結した風車ポンプ長レバー体を基本構成とし、深層水揚水用のレバー体式の海洋浮遊風車ポンプ装置であり、この風車ポンプ装置に混合育成床を備えた風車ポンプ浮遊魚礁多数を係留手段により所定水域に定置する風車ポンプ人工漁場、およびポンプ手段と導水管を除去し発電手段を設置したレバー体式の洋上浮遊風力発電所に関する。
【背景技術】
【０００２】
昨今、風力発電が陸上で普及し海面設置の風力発電も実施され、さらに風車技術の別途展開として沖合水域への非固定浮遊式も計画され、また風力の別途利用方法として洋上における海洋深層水揚水ポンプ装置とその応用が検討されている。
従来より、沿岸水域における魚類や海藻の養殖施設はあるが、大陸棚以遠の二百メートル以深の海域における深層水を風車駆動ポンプにより揚水し、増殖するプランクトンを利用する漁場はなかった。
なお、原動機駆動ポンプを利用して深層水を汲み上げる同じ目的の試行装置である海水汲上げ装置が開発され（例えば、特許文献１参照。）、平成１７年５月現在相模湾に稼動中である（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００３】
以下に、図１０により前記試行装置を説明する。図において、１は試行装置、２は係留索、１０は本体部、１２はバラストタンク、１６は放水口、２０は管塔部（表層水取水機構、放流水温度調節手段）、２５は表層水取水口、３０は深層水取水管、５０は大径基部（動力装置及びポンプを格納）であり、試行装置は運転時海面に浮状し、動力装置で駆動する上下一体インペラポンプにより表層水取水口より吸水し深層水取水管先端取水口より揚水し、混合した水を放水口より海中に放水する。そして前記試行装置の実用型の動力には海水の表層深層の上下温度差による発電、即ち海洋温度差発電電力が予定されている。
また、洋上浮遊風力発電所は、漁業権問題を回避可能かつ諸般の社会的立地条件をクリヤーしやすい方式とし、また地球環境保全の観点からも要請されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３７０６９０号公報
【特許文献２】特開２００３−３３３９５５号公報
【非特許文献１】「平成１６年度  深層水活用型漁場造成技術開発  機器開発ワーキンググループ（報告書）」、  社団法人  マリノフォーラム２１、  平成１７年３月
【非特許文献２】「第２回洋上風力発電フォーラム（講演集）」、  独立行政法人  海上技術安全研究所ほか  、２００５年４月２５日、ｐ．６２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記汲上げ装置の実用予定の装置は、海洋温度差発電ゆえ複雑な構造であり、かつその適用海域が亜熱帯海域以南に限定されやすく、また、混合水の放流にまかせ海藻や魚類などの海洋生物の育成手段を備えていない。
そこで本発明は、海洋の風力を動力源とする揚水放流動作を行うと同時に前記揚水装置が有していた前記諸問題を解決しようとするものであり、普遍的に賦存する海洋風力を利用するシンプルな構造の揚水装置すなわちレバー体式の海洋風車ポンプ装置であり、またこのポンプ装置に海洋生物育成手段すなわち混合育成床を備える風車ポンプ浮遊魚礁多数により、主に低海流海域において造成する風車ポンプ人工漁場を提供することを、また立地条件の広いレバー体式の洋上浮遊風力発電所の提供も、目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そして、本発明は上記目的を達成するための、課題解決手段の一つである洋上の風力により海中の深層水を海面付近に揚水放流する海洋風車ポンプ装置は、その基本構成が、海面下に略水平に浮状する所定長さのレバー材の前端に、海中より海面上の所定高さまで略鉛直姿勢に延在する風車ポンプ塔管体を、風車をレバー材長手前方に向けかつその回転軸をレバー材と平行にして剛連結し、レバー材の後端に、四辺形面状の風向翼をその構成面をレバー材長手方向に合わせ付設した海面露出する復原浮力体を剛連結した双島型の風車ポンプレバー体とし、海底シンカーに枢動連結された係留索を前記風車ポンプ塔管体の中間部に枢動的に連結し、
そしてこの風車ポンプ塔管体が、その上部より順に風車と、前記ポンプ塔管体の重量以上の浮力を生じうる海面露出する喫水部浮力体と、後記導水管を介して深層水を揚水し表層海中へ吐出するインペラとケーシングからなる揚水ポンプ手段と、前記風車の出力軸の回転駆動力をインペラ駆動軸に伝達する回転駆動力伝達ベルトと、下端にバラストを接合した所定長さの下部導水管とを備え、さらにこの下部導水管に前記係留索に付帯し深層に取水口を有する軟導水管を連通結した双島型レバー体式の海洋風車ポンプ装置である。
【０００７】
なお、以下の課題解決手段において、この第一の課題解決手段と共通、同一の部分は適宜省略する。またこのような省略は以下の事項、項目においても同様とする。
【０００８】
第二の課題解決手段は、第一の課題解決手段と類似の海洋風車ポンプ装置であり、双島型の前記海洋風車ポンプ装置に、海面露出する鋼製の前置浮力体を先端に連結した第二のレバー材を、前記ポンプ塔管体を挟んで既に連結されているレバー材延長上に連結した直列状三島型の風車ポンプ長レバー体とし、前記同様の海底シンカーに枢動連結された係留索をポンプ塔管体にまたは前置浮力体に前記同様に枢動的に連結し、深層に取水口を有する軟導水管をポンプ塔管体の所定部位に前記同様に連通結した前方より順に前置浮力体、風車発電塔体、復原浮力体の並ぶ三嶋型長レバー体式の海洋風車ポンプ装置である。
【０００９】
第三の課題解決手段は、前記同様機能の海洋風車ポンプ装置であって、海面下に略水平に浮状する所定辺長の二等辺三角形レバー体の底辺相当レバー材の前部両隅角部に、前記下部導水管を除いた風車ポンプ塔管体を、その風車回転軸を前記レバー体の垂直二等分線に平行にして連結し、三角形レバー体の頂点である後端隅角部に、四辺形面状の風向翼を両ポンプ塔管体に対する対称面に合わせ付設した海面露出する復原浮力体を剛連結した風車ポンプ三角形レバー体とし、海底シンカーに枢動連結されＹ字形に分岐した係留索を各ポンプ塔管体に枢動的に連結し、さらにＹ字形に分岐した軟導水管を前記各ポンプ塔管体の下端に連通結したツイン風車二等辺三角形レバー体式の海洋風車ポンプ装置である。
【００１０】
第四の課題解決手段は、前記同様機能の海洋風車ポンプ装置であって、前記風車ポンプ三角形レバー体の両ポンプ塔管体の海中部に、前端となる隅角部に前置浮力体を連結したＶ字型レバー材の両端部を剛連結し、前端と後端の両尖隅角部の前置浮力体と復原浮力体を結ぶ対角線に対し対称である風車ポンプ四辺形レバー体とし、海底シンカーに枢動連結されＹ字型に分岐した係留索を両ポンプ塔管体にまたは非分岐係留索を前置浮力体に枢動的に連結し、およびＹ字型に分岐した軟導水管を前記二のポンプ塔管体の下端に連通結した、前方より順に前置浮力体、風車発電塔体、復原浮力体の並ぶツイン風車四辺形レバー体式の海洋風車ポンプ装置である。
【００１１】
第五の課題解決手段は、双島型と三嶋型の前記海洋風車ポンプ装置のポンプ塔管体を中心にしかつそのポンプの下位に、同心状に配置した中心部の内周環材と外周環材との間に複数の綱および軟面材を架橋した略平面体であり、これの全面に亘り海面浮状する複数の浮力体夫々を綱を介し連結し海中に略水平状の混合育成床が、風車ポンプ装置と非連結の風車ポンプ浮遊魚礁であり、ツイン風車の三角形と四辺形のレバー体式風車ポンプ装置の場合、両ポンプ塔管体を中心に両混合育成床をそのままに又は一体化して配置した風車ポンプ浮遊魚礁である。
【００１２】
第六の課題解決手段は、第五の課題解決手段の前記風車ポンプ浮遊魚礁複数を大陸棚以遠の２００ｍ以深海域に配置し造成されるレバー体式の海洋風車ポンプ人工漁場である。
また、第七の課題解決手段は、この海洋風車ポンプ人工漁場による海洋生物生産方法である。  
【００１３】
第八の課題解決手段は、洋上の風力により発電するレバー体式の浮遊式風力発電所であって、後端に四辺面状の風向翼を付設し海面露出した復原浮力体を連結した所定長さのレバー材と前端に海面露出した前置浮力体を連結した所定長さのレバー材とを、海中より海面上の所定高さまで略鉛直姿勢に延在する風車発電塔体を両側より挟みかつ風車を前置浮力体の方向である前方へ向け、前記風向翼をレバー材と発電塔体を辺とする面に合わせて、剛連結した風力発電レバー体であり、この発電レバー体に海底シンカーに枢動連結され小浮力体複数を付設した係留索を発電塔体海面下部に枢動的に連結した三島型の洋上風車発電装置であり、
前記風車発電塔体は喫水部浮力体を具備せず、その上端に風車と回転数限度の制御手段を含む発電手段ナセルと、連結したレバー材以下に所定長さ延在し下端にバラストを有する安定バラスト体を備えており、そしてこの洋上発電装置よりの送電線が、前記海底シンカーより所定距離を置いて配置した、海面浮状の浮力体と固定シンカーを備えた複数の送電線支持綱体の中間に固定されて沿岸へ延伸する、前方より順に前置浮力体、風車発電塔体、復原浮力体の並ぶツイン風車三島型レバー体式の洋上浮遊風力発電所である。
【００１４】
第九の課題解決手段は、外辺レバー材と一の対角線相当レバー材とで構成した海面下に略水平に浮状する所定辺長の四辺形レバー材の前端偶角部に前置浮力体を連結し、後端偶角部に風向翼を付設し海面露出した復原浮力体を連結し、対角線相当レバー材の両端隅角部に、海面上の所定高さまで略鉛直姿勢に延在し上部に風車と回転数限度の制御手段を含む発電手段ナセルとを備え喫水部浮力体と安定バラスト体の具備しない風車発電塔体を、風車を前方に向け、風向翼を二の発電塔体に対する対称面に合わせて連結して風車発電四辺形レバー体とし、
この発電四辺形レバー体に、海底シンカーに枢動連結されＹ字型に分岐した係留手段を二の発電塔体に枢動的に連結した洋上風車発電装置であり、この発電装置より沿岸へ延伸する送電線が、前記海底シンカーより所定距離を置いて配置した、浮力体と固定シンカーを備えた複数の送電線支持綱体に保持され、前方より順に前置浮力体、風車発電塔体、復原浮力体の並ぶツイン風車四辺形レバー体式の洋上浮遊風力発電所である。
【００１５】
上記第一の課題解決手段である双島型の風車ポンプ装置による作用は次のようである。
風による風車の回転力がポンプを駆動し風車ポンプ装置内の海水を海中に吐き出し、これに伴い揚水管下端の取水口より深層水が継続的に吸水され、また復原浮力体上設置の風向翼に斜めに吹く風により生じるその翼面に垂直な力により、風車ポンプレバー体が係留手段の連結するポンプ塔管体を中心に風車を風上に向け回動すると同時に、風車ポンプ装置全体が、平面的に見て海底シンカーを中心に回動してシンカーを風上としポンプ塔管体と復原浮力体とが風下に並び風車ポンプ装置全体が一直線となり、つまり風車が風上を向く全体風向制御なされ、深層水を海面付近に揚水吐出する前記ポンプ作動が継続的に行われる。
強風時の水平方向の受風力による風車ポンプ装置の風下側への傾斜は、水平受風力と復原浮力のモーメントバランスにより制限抑制される。また風、海流、波浪の作用である諸外力による風車ポンプ装置全体の多様な動的応答運動は、レバー材が海面下にあり波浪の影響の小さいこともあり、この運動に起因する増生浮力と海底シンカー連結の係留手段に生じる張力がこれら諸外力と動的にバランスして、抑制されることになる。
【００１６】
第二の課題解決手段である三嶋型の風車ポンプ装置による作用は次のようである。前記のような風車ポンプ長レバー体のおよび装置全体の回動により、風向が変わっても風向翼に作用する翼面垂直の回動力により回動し風車が風上に向く風向制御が働き、深層水を海面付近に揚水吐出する前記ポンプ作動が継続的に行われる。
【００１７】
第三の課題解決手段である三角形レバー体式の風車ポンプ装置による作用は次のようである。風車ポンプ塔管体の下部にバラスト付きの下部導水管が無くとも二等辺三角形のレバー体の底辺に平行のすなわちポンプ装置に対する横向き強風に対し安定であり、他の状況は、上記第一の課題解決手段の風車ポンプ装置と略同様である。
【００１８】
第四の課題解決手段の四辺形レバー体式の風車ポンプ装置による作用は、前記三角形レバー体式の場合と略同様であるが、前置浮力体のため動的応答に対してより安定である。
【００１９】
第五課題解決手段の四の風車ポンプ浮遊魚礁による作用は次のようである。海面浮状の複数の小浮体を綱を介して全面に配設した混合育成床を、風車ポンプ塔管体を中心に海中に配置した風車ポンプ浮遊魚礁は、ポンプより混合育成床に放流されたプランクトン生育の栄養成分を含む冷たく重い深層水が、海面浮状の複数の小浮力体の波による上下の動揺に伴い動揺する軟面材上を外周へ流れる間に温かく軽い表層水と混合し、つまり揚水した深層水と表層水との混合に人為的動力を使わずに波力で行われ、深層水と表層水の中間比重の混合水は育成床外周から流下し所定の水深で層状となり、主に海水流れの方向に略水平に拡流する。
【００２０】
第六の課題解決手段である風車ポンプ人工漁場による作用は次のようである。すなわち、風車ポンプ浮遊魚礁多数で構成する風車ポンプ人工漁場は、プランクトン生育の栄養成分を含む大量の混合水の拡流する広範囲の水域を形成する。
なお、第七の課題解決手段である風車ポンプ人工漁場による海洋生物生産方法の作用は海洋生物生産自体であり、その詳細を省略する。
【００２１】
第八の課題解決手段であるレバー体式の洋上浮遊式風力発電所による作用は次のようである。すなわち、所定風速以上の風が吹くと、カットインして発電を開始し、強風時は風車回転を止めるカットアウトが作動し、同時に復原浮力体上設置の風向翼による風向にならう風車発電レバー体の回動と、海底シンカーを中心としてこの浮遊風力発電所の方向が風向と一致する全体回動とによるこのシンカーを風上とし前置浮力体、風車発電塔体、復原浮力体の順で風下とする平面的な風向一列並びの全体風向制御が行われる。このため、カットアウト風速の大きな風圧力を受けても復原浮力体の増生浮力に基づくモーメントとバランスして、風車の大傾斜、翼の波浪接触による損傷は抑制される。
【００２２】
第九の課題解決手段である洋上浮遊式四辺形レバー体式の風力発電所による作用は次のようである。すなわち、風車発電塔体の下部にバラスト付きの安定バラスト体が無くとも対称四辺形のレバー体中間の対角線相当レバー材に平行の横向き強風に対して安定性があり、前置浮力体を具備し風車発電塔体の強風時動的応答の風向側への前傾斜が、上記第八の課題解決手段である浮遊式風力発電所より小さく緩和される。
【発明の効果】
【００２３】
第一から第四の課題解決手段である復原浮力体付設の風向翼による風向制御する各海洋風車ポンプ装置の効果は、風力という自然エネルギーを風車を介して変換した回転力でインペラポンプを駆動し、有効成分に富む深層水を大量に海面下に揚水放流するポンプ作動であり、強風時の受風力によるポンプ管体の風下側への傾斜の抑制を、復原浮力体の沈み込みに伴う復原浮力とレバー体長さの積である復原モーメントで行い、大傾斜による風車の高波浪による損傷を防ぎ、安定的に揚水作動を継続できる。前置浮力体を連結した第二と第四の課題解決手段は前後方向に長く、第三と第四の課題解決手段はレバー体が平面的に三角形、四辺形であり、外力に対してより緩やかな動的応答をして安定性が高い。
【００２４】
第五の課題解決手段である風車ポンプ浮遊魚礁の効果は、混合育成床の上面で波動に略同調する軟面材の上下動による深層水と表層水の混合水を紫外線の届く周囲海面下に層状拡流し、プランクトンを生育するとともに育成床の上面に海藻を繁茂させ、魚類の棲息の場を提供する。
【００２５】
第六の課題解決手段である風車ポンプ人工漁場は、風車ポンプ浮遊魚礁多数で構成しその効果は、そこにおいて放流された深層水と表層水の混合水に含まれる栄養成分によりプランクトンが増殖し、これを摂取する魚類が蝟集し、生育し、混合育成床には海藻が生育し、効果的に生育繁茂する海洋生物の通年にわたる豊かな漁獲である。
また、第七の課題解決手段である風車ポンプ人工漁場における海洋生物生産方法の効果は、繁殖するプランクトンを餌とする魚類が蝟集し、生育し、また育成床の上面に繁茂海藻を棲息の場とする魚類も繁殖し通年にわたる魚類の収穫がされる。
【００２６】
第八、九の課題解決手段である風車レバー体式の洋上浮遊式風力発電所の効果は、良好な風力環境である洋上において荒天時化に耐えて安定性ある発電を継続できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態を図１〜９に基づいて説明する。
図１に示す本発明の第一は海洋風車ポンプ装置１Ａであって、その基本構成が、海面下に略水平に浮状する所定長さの鋼製の円管または箱型または骨組み構造である所定の曲げ剛性を有するレバー材１の前端に、海中より海面上の所定高さまで略鉛直姿勢に延在する詳細構造を後記する風車ポンプ塔管体２を、その中間部を形成する喫水部浮力体５の海中下部において、風車３の回転軸４の方向を前記レバー材の長手方向に略平行にかつ風が垂直に当たるべき風車の正面を前方に向けて、剛連結し、前記レバー材１の後端に、水平断面が円形ないし多角形の逆錐体状の海面露出する鋼製復原浮力体６を溶接ないしボルト接合により剛連結し、この浮力体の上面中央に略平面型または帆布はらみ型の四辺形風向翼７を、その構成面をレバー材１の長手方向に合わせ付設した、風車ポンプ塔管体２と復原浮力体６が海面に顕われる双島型の風車ポンプレバー体８とし、
【００２８】
所定の重量と水平摩擦抗力を備える鉄鉱石骨材コンクリートを主体とする一の高比重海底シンカー９ないしアンカーを、球体とこれの半球以上を覆う外殻からなる球関節型連結材９ｂを介して枢動連結されかつ水深の略１．５倍の長さの、海水比重に近い合成繊維係留索１０を、または部分的に係留チェーンを併用した係留索を、または水中重量を低減する鋼製中空の小浮力体複数を所定間隔で付設した同様の長さの係留チェーンを前記喫水部浮力体５の下部ないしその直下の塔管体部の風車側かつ前記レバー材１の上位に、鎖同様の二のリング材の相互に貫通し合うペアリング連結材１２を介して枢動的に連結し、さらに先端に取水口のある軟導水管１５が、これに付属する小リング複数を貫通する前記係留索１０に付帯して深層に達しており、その軟導水管１５が、塔管体部の下端部の下部導水管１４にフランジボルト連通結する双島型レバー体式の海洋風車ポンプ装置１Ａである。
なお、前記軟導水管１５は、非金属材の軟管または同材の袋帯状長尺ものの内側に金属または非金属材のリング材またはスパイラル材で補強した円形ないし略流線形断面の軽量可曲導水管である。
【００２９】
そして図２に示す前記風車ポンプ塔管体２は、その上部より順に複数翼の風車３と、前記レバー材１の長手方向と平行な風車出力回転軸４と、前記ポンプ塔管体の重量以上の浮力を生じる浮力空間を具備し、塔管体の中間部を外囲する逆錐体状露出部のある円柱状の前記喫水部浮力体５と、そして風車回転軸４の下方海中においてそれに平行に設置されたインペラ駆動軸１６の両端部に翼面を内側にした対掌形状の二の遠心インペラ１７と、前記出力軸の回転駆動力を前記インペラ駆動軸に伝達するため前記喫水部浮力体の小径内筒５ｂを貫通し前記上下両軸の中央部配置の同一外径に限定しないベルト車１８を連係する伝達ベルト１９と、前記インペラとともに周状吐出口を形成する二のケーシング２０とからなり前記軟導水管１５を介して深層水を揚水し海中へ吐出する遠心インペラポンプ２１と、このポンプの下側に延在し下端に所定重量の鉄鉱石骨材鉄筋コンクリートの高比重環状バラスト２２を接合し、ポンプ塔管体の海面上高さに相当する長さの前記下部導水管１４とを備えている。なお、風車出力回転軸と伝達ベルトの間にベルト車を含むギヤ式増速装置を介してもよい。
【００３０】
また、強風時に風車の過大な回転を抑制する既存型の風車回転制動装置（図省略）を風車に付設してもよく、その一が一定以上の風速の風による回転に伴う遠心力により抵抗翼であるガバナーフラップが開いて回転している風車翼へのブレーキ作用をするガバナーフラップ式の制動装置であり、またはその一が、一定以上の風が吹き風車回転が一定数を越すと各翼に連結されたガバナーの遠心作用による各翼の回動であるピッチ角の変更により、風をより多く逃しまたは翼の失速を生起させて略一定回転を維持する既存の可変ピッチ式の制動装置であり、またはその一が、構造を後記するポンプ塔管体内固定の制動ディスクへの制動盤の接触による風車回転制動装置である。
【００３１】
以上の構造の作動を説明する。双島型の海洋風車ポンプ装置１Ａは、喫水部浮力体５と復原浮力体６により風車ポンプレバー体８が浮状し、両浮力体の浮力の中心である浮心が、下部導水管１４下端のバラスト２２を含めた風車ポンプレバー体８の全体重量の中心である重心より上位にあり、合成繊維係留索のポンプ塔管体との枢動的連結部が浮心と重心の間にあり、静穏時には鉛直状に立ち、正面から吹き当たる風により風車３が回転し、風車回転軸４の回転出力が上下のベルト車１８をつなぐ伝達ベルト１９によりインペラ駆動軸１６に伝達され、インペラ１７の回転によりポンプ塔管体内の海水を周囲表層水へ吐出し、軟導水管１５下端の取水口内外に生じる圧力差により取水口に流入した深層水がその内部を上昇し下部導水管１４を経て揚水され表層水へ放流されるポンプ作動が継続する。
【００３２】
風が風車ポンプ装置１Ａに斜めないし横向きに吹く場合、風車ポンプ塔管体２の風車３およびポンプ塔管体の海面上塔部および復原浮力体の風向翼７に作用する全受風圧力によるポンプ塔管体の横傾斜は、ポンプ塔管体２の下端部の下部導水管１４とそのバラスト２２の重量により抑制され、また風向翼７に作用する受風圧力のその面に対する垂直方向分力とレバー材長さに基づく回動モーメントにより、係留索１０の連結する風車ポンプ塔管体２を中心とする風車ポンプレバー体８の回動いわば水平自転、および前記全受風圧力の係留索に対する垂直方向分力と海底シンカー９とポンプレバー体８の水平距離に基づく回動モーメントによる海底シンカー９を中心定点に風車ポンプレバー体の緩慢な回動いわば水平公転、つまり平面的に見て海底シンカーと係留索１０と風車ポンプレバー体８が最終的に風上から風下に直線状に並ぶ水平回動により風車が風上に向うヨー制御である風向制御が行われ、
【００３３】
また風車とポンプ塔管体海上部分に作用する受風圧力や波浪や海流の力である水平方向の外力による風車ポンプレバー体８の動きは、海底シンカー９を中心とするポンプレバー体８との間の、略４５度傾斜状となる緊張した係留索を半径とする部分円周移動であり、つまり喫水部力体５と復原浮力体６の水平移動と沈み込みを生じ、これら浮力体の露出部の沈込みに基づき上向きに増生した浮力と前記水平外力の合力が前記係留索の張力とバランスする結果、風車ポンプレバー体すなわち風車ポンプ装置の沈込みと水平移動が抑制されことになる。従って風車翼の先端と海面すなわち波浪との接触が抑えられ、波浪による風車の損傷が防止されるのである。
なお、強風時、浮力と水平外力は略等しくなり係留索１０の張力は浮力ないし水平外力の略√２倍となり、海底シンカー９はこの張力の水平と垂直の分力より大きな水平抗力と水中重量を具有している。
【００３４】
そして、弱風から強風に変わるまでには前記のように風車ポンプ装置の風向制御が行われており、強風が横方向に吹くことは無く強風の影響はレバー体の長手後方向きに起きることになり、略鉛直に立つ風車ポンプ装置の風車ポンプ塔管体２の強風、暴風時の風下側への傾斜は、大型風車ほど大きい水平受風圧力と風車ポンプ塔管体の高さに略相当する海中の係留索連結部位から風車回転軸に至る高さ距離とに基づく傾斜モーメントに対し、レバー材の後端に連結する復原浮力体６の逆錐体状の海面露出部の部分的沈みにより増生する復原浮力と喫水部浮力体５から復原浮力体までのレバー体長さとに基づく復原モーメントが、係留索連結部位を中心としてバランスすることにより、小さく抑えられ、風車ポンプ塔管体２の安定性に寄与する。また、風車回転制動装置を付設した場合、強風下の過大が回転が制動され、風車自体さらにポンプ系統の安全定常的な作動を維持する。
前記のように風速増大に伴う増加風圧力に起因する後方風下傾斜増加への対応要因が、前記のように下部より上部へその水平断面積が増加する逆錐体状の復原浮力体６の復原力としての増生浮力であり、前記沈込み抑制の喫水部浮力体の増生浮力とともに有効に機能する。
【００３５】
さらに、大きく変動する外力である風浪を含めた動的応答作動は、外力の状況如何によりその応答作動は多様に変化するのである。
また、前記風車ポンプ装置１Ａを一部変更して、前記係留索を係留手段兼用の鋼製導水管に替え、風車ポンプ塔管体のポンプより下位に、前記同様回動可能にペアリング連結材を介して傾斜状に枢動的に連結し、この鋼製導水管の中間分岐部と前記下部導水管とを軟繋ぎ管を介し連通結した同様の海洋風車ポンプ装置もよい。
【００３６】
図３に示す本発明の第二は、三島型の海洋風車ポンプ装置２Ｂであり、双島型の前記風車ポンプレバー体８の風車ポンプ塔管体２に、海面に露出浮状する前記同様の鋼製の逆錐体状の前置浮力体６ｂを前端に連結したレバー材１ｂを、既連結のレバー材１の延長線上反対側に挟んで剛連結し、前方より前置浮力体６ｂ、海面にポンプ塔管体２、復原浮力体６が直列状に顕われる三島型の風車ポンプ長レバー体８ｂとし、海底シンカー９を枢動連結された前記同様の合成繊維係留索１０を、前記喫水部浮力体５の下部の所定位置または主浮力体に、ペアリング連結材１２を介して枢動的に連結し、前記同様の下部導水管１４下端に前記係留索１０に付帯し深層に取水口を有する軟導水管１５を連通結した、前方より順に前置浮力体６ｂ、風車ポンプ塔管体２、復原浮力体６の並ぶ三島型長レバー体式の海洋風車ポンプ装置２Ｂである。
【００３７】
以上の構造の作動を説明する。海洋風車ポンプ装置２Ｂの三島型の長レバー体８ｂが両端に連結した前置浮力体６ｂと復原浮力体６と中間の喫水部浮力体５の浮力により浮状し、前記同様、浮心が重心より上位にあり、静穏時には鉛直状に立ち、風が海洋風車ポンプ装置２Ｂに斜めないし横向きに吹くと、風向翼７に生じる風圧回動力による、平面的に見て前置浮力体６ｂを風上に復原浮力体６を風下にする風車ポンプ長レバー体８ｂの自転的回動、および海底シンカー９を中心かつ風上とする前記同様の風車ポンプ装置全体の公転的回動とによって風車が風上へ向く風向制御が緩慢に行われて、安定性を保持しながら風車３が回転を継続し、前記同様に深層水を導水管１５と下部導水管１４を経由して揚水し表層水へ放流するポンプ作動が継続し、
作用する風車の受風圧力や波や海水流の力の水平方向の外力による海底シンカーを中心とする風車ポンプレバー体８ｂの水平移動と沈み込みを生じるが、前記同様この沈込みに基づく上向き浮力とその水平外力とが係留索１０の張力にバランスし、風車ポンプ装置の沈込みが制限抑制されることになる。
また前記同様に係留索を係留手段兼用の鋼製導水管に替えた海洋風車ポンプ装置もよい。
【００３８】
図４に示す本発明の第三は、その側面が図１に示す風車ポンプ装置１Ａに類似した、洋上の風力により海中の深層水を海面付近に揚水放流する三角形レバー体式の海洋風車ポンプ装置３Ｃであって、前記レバー材１と同様の三のレバー材の端部を剛連結した海面下に略水平に浮状する二等辺三角形構成レバー材１ｅの底辺相当前部レバー材１ｃの両隅角部に、前記風車ポンプ塔管体から下部導水管を除いたポンプ塔管体２ｂを、その風車３を前方に向けかつ出力軸を後端の頂角の二等分線に平行にして剛連結し、頂点隅角部に前記同様の復原浮力体６を連結し、この浮力体上に四辺面状の風向翼７の構成面を二のポンプ塔管体に対する対称面に合わせ設置した風車ポンプ三角形レバー体８ｃとし、各ポンプ塔管体２ｂの下端に、Ｙ字状に分岐する軟導水管１５ｂをフランジボルト連通結し、海底シンカー９を枢動連結されたＹ字状に分岐する前記同様の係留索１０が、各ポンプ塔管体の喫水部浮力体の下部に枢動的に連結し、または一の非分岐係留索が底辺相当レバー材１ｃの  中央に枢動的に連結したツイン風車三角形レバー体式の海洋風車ポンプ装置３Ｃである。
【００３９】
以上の構造の作動を説明する。基本的に第一の課題解決手段の揚水放流作動と同様であり、風車ポンプ装置の自転的および公転的回動の風向制御により、強風時の風車ポンプ塔管体２ｂの風下側大傾斜を抑制する。また横向き風に対しバラスト接合の下部導水管がなくても三角形レバー体のためより安定性がある。
なお、三角形レバー体の復原浮力体を連結する二のレバー材を底辺相当レバー材の中点に移設し一のレバー材として構成するか、またはレバー材の前端を他のレバー材の中間点に直交状に連結し、このレバー材の両端に風車ポンプ塔管体を風車を前方に向けて連結して構成するＴ字型のツイン風車レバー体式の海洋風車ポンプ装置もよく、係留索と導水管のレバー体への連結は三角形レバー体の場合と略同様である
また、前記同様に前記係留索を、海底シンカー９を枢動連結され小浮力体を付設された係留手段兼用の鋼製導水管に替えた同様の海洋風車ポンプ装置もよい。
【００４０】
図５に示す本発明の第四は、その側面が図３に示す風車ポンプ装置２Ｂに類似した、洋上の風力により海中の深層水を海面付近に揚水放流する四辺形構成レバー体式の海洋風車ポンプ装置４Ｄであって、前記三角形レバー体８ｃに、前端となる頂点に前置浮力体６ｂを連結したＶ字形レバー材１ｆの両端部を前記各塔管体２ｂに連結し、前端の前置浮力体６ｂと後端の復原浮力体６とを結ぶ対角線に対し対称の風車ポンプ四辺形レバー体８ｄとし、海底シンカー９を枢動連結された前記同様の係留索１０を各風車ポンプ塔管体の喫水部浮力体または前記前置浮力体６ｂに枢動的に連結し、かつ各ポンプ塔管体２ｂの下端に、前記係留索に付帯し深層に取水口を有するＹ字状に分岐する軟導水管１５ｂをフランジ連通結した、前方より順に前置浮力体６ｂ、風車ポンプ塔管体２ｂ、復原浮力体６の並ぶツイン風車四辺形レバー体式の海洋風車ポンプ装置４Ｄである。
【００４１】
以上の構造の作動を説明する。基本的に第二の課題解決手段の作動と同様であるが、前記三角形レバー体８ｃに前置浮力体６ｂを連結したＶ字形レバー材１ｆを付設して形成する風車ポンプ四辺形レバー体８ｄのため、強風時の動的応答におけるポンプ塔管体の前置浮力体側への前方傾斜すなわち風上側傾斜が抑制される。
なお、前記四辺形レバー体の復原浮力体と前置浮力体を連結する各二のレバー材を底辺相当レバー材の中点に移設し各一のレバー材として構成するか、または前端に前置浮力体後端に復原浮力体を連結した長いレバー材の中間部に両側から直交状に、他端に風車ポンプ塔管体を連結したレバー材を風車を前方に向けて連結して構成する十字型のツイン風車レバー体式の海洋風車ポンプ装置もよい。係留索と導水管のレバー体への連結は四辺形レバー体の場合と略同様である
【００４２】
また、海底シンカーを枢動連結され小浮力体を所定箇所に付設した係留手段兼用の鋼製導水管を前記対角レバー材１ｄの中央部にリング連結材を介して連結し、この鋼製導水管の中間連結部と塔管体下端を軟管状繋ぎ材を介し連通結した海洋風車ポンプ装置もよい。
また前記レバー体の各レバー材は、中空浮力体部を部分または全体に設け自重以上の浮力を適宜具備してよく、三島型長、三角形、四辺形の各風車ポンプレバー体８ｂ、８ｃ、８ｄにおいて、各レバー材に浮力を付与して風車ポンプ塔管体の喫水部浮力体の小型化もよく、さらには三島型長レバー体と四辺形レバー体では喫水部浮力体の除去もよい。また部分海面露出傾斜浮状、全体海面露出浮状のレバー体もよい。
【００４３】
図６に示す本発明の第五は、上記風車ポンプ装置１Ａ、２Ｂ、３Ｃ、４Ｄによる風車ポンプ浮遊魚礁３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄの代表として３０Ａであって、下部揚水管１４またはポンプ塔管体下端部を中心に所定海面下に同心状に配設した、内部に浮力空間部を設け水中重量を略ゼロに調整した鋼管製の内周環材３１と半径がレバー体長さに略相当する外周環材３２との間に複数の太綱３３を放射状、同心円状におよび合成樹脂ないし化学繊維布製の軟面材３４を全一面に架設接合した全面に亘り、海面浮状する複数の小浮力体３５夫々を綱３６を介し連結し外周へ小傾斜し海中浮状する平円板状の混合育成床３７が配設されて、上記各海洋風車ポンプ装置に非連結に構成された双島型の風車ポンプ浮遊魚礁３０Ａであり、三嶋型長レバー体と三角形レバー体と四辺形レバー体の風車ポンプ浮遊魚礁３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄである（図省略）。この浮遊魚礁３０Ｃ、３０Ｄ場合、混合育成床３７の直径は、レバー体の底辺相当レバー材ないし対角線相当レバー材の長さに略相当しており、二の育成床が並存しまたはこれら二の育成床をそのまま綱と面材により一体化した合体育成床である。
【００４４】
前記混合育成床３７は、その軟面材３４が前記のように全体一面連結構成の他に、直径の異なる同心円軟面材または扇形軟面材のラップ非一体構成の混合育成床もよく、内外周環両材の間に放射状に張り渡した綱の上に、異径の所定幅の環状軟面材を同心円状に内周環材から外周環材まで順次内側軟面材の下に外側軟面材をラップさせ、この下軟面材の周辺端に沿い上側軟面材と点状固着接合または着脱可能に接合し、または一部の小浮力体の綱をラップ部の上側面材を貫通させて下側面材に接合して全体に配置することにより低円錐状の混合育成床を形成してもよい。なお、軟面材側辺相互のラップ点状接合は、高波浪時の育成床の動揺に基づく海水のラップ部での上下流動を許し、育成床の損傷予防のためである。また、放流した深層水が混合育成床の上に滞留後流下するための、育成床外周に所定の幅の軟面材を外延し小浮力体と小浮力管を介して内外環材の高差に近い海中幕垣として廻らしてもよい。
【００４５】
以下、上記構成の動作を説明する。水深千メートルまでの海域に所定間隔で設置した風車ポンプ浮遊魚礁３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄは、その風車ポンプ装置の揚水放流する低温かつ重い深層水が、波により上下に動揺する海面浮状の複数の小浮力体３５のため同様に上下に動揺する混合育成床３７の軟面材３４の上を外周へ流れながら温かい表層水と混合し、中間の温度比重の混合水となり育成床外周より流落させるのである。一定水深で潮流方向に平層状に拡散するこの流落した混合水にプランクトンが増殖し、魚類が集まり生育し、かつ混合育成床３７の軟面材３４には海藻が生育すると同時に魚類の生活空間を形成する。
なお、混合育成床３７は、係留索１０を前端の前置浮力体に連結する場合を除き、係留索が貫通するのでレバー体の回動に追従することとなり、レバー体自体の回動を減速させることになるが、風車ポンプ装置の風向制御性には大きな支障が生じない。また、係留手段を育成床以下のポンプ塔管体部位に連結することもよく、この場合、安定性保持のため下部導水管のウエイトの重量と喫水部浮力体その他の浮力体の浮力を大きくする。
【００４６】
図７に示す本発明の第六は、前記３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄの代表として風車ポンプ浮遊魚礁３０Ａ複数を大陸棚以遠海域に所定間隔で配置し造成される風車ポンプ人工漁場３０Ｆである。
以下、上記構成の動作を説明する。人工漁場３０Ｆの構成要素である各浮遊魚礁３０Ａは、前記のように深層水と表層水の多量の混合水を周囲に放流し、含まれる栄養成分で、プランクトンが増殖し、このプランクトンを基盤とする食物連鎖により魚類が成育し、また混合育成床には海藻が繁茂する。そして風車ポンプ人工漁場３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄを単一でまたはそれらを混合した風車ポンプ人工漁場についても同様である。
また、この人工漁場の作動である本発明の第七である人工漁場の生産方法を説明する。前記のように海洋生物が通年にわたり生育するので、海洋生物を作業漁船により漁獲できることになる。
【００４７】
図８に示す本発明の第七は、比較的浅海の大陸棚海域において風力発電、より適した直流発電をする三島型の洋上浮遊風力発電所４０Ｂであって、前記三島型風車ポンプ装置に類似しており、後端に四辺面状の風向翼４１を付設し海面露出した復原浮力体４２を連結した所定長さのレバー材１と前端に海面露出した前置浮力体４３を連結した所定長さのレバー材１ｂとを、海中より海面上の所定高さまで略鉛直姿勢に延在する風車発電塔体４４の海中所定部分にこれを前後両側より同一レベルで挟み剛連結した三島型の風力発電長レバー体４５であり、
この場合風車を前方に向けその回転軸を発電長レバー体の長手方向に平行にし、前記風向翼４１の構成面をレバー材１の長手方向に合わせてあり、そして前記風力発電長レバー体４５に、海底シンカー９に枢動連結された前記同様の係留索１０を発電塔体４４の下部の風車側の海中所定部位にまたは前置浮力体の海中前部にペアリング連結材１２を介して枢動的に連結した三島型の洋上風車発電装置４０ｂであり、
【００４８】
前記風車発電塔体４４は喫水部浮力体を具備せず、その上端部に風車４６と回転数制限の制御手段を含む前記発電手段ナセル４７と、連結したレバー材１、１ｂ以深に所定長さ延在し下端にバラスト４８ｂを有するバラスト安定体４８を備えてあり、この洋上浮遊発電装置４０ｂの前記バラスト体よりのロータリーコネクタを経由した水中電送線４９が、前記海底シンカー９より所定距離を置いて配置した、海面浮状の浮力体４９ｂと固定シンカー４９ｃを綱４９ｄを介して連結した複数の送電線支持綱体５０の中間に保持されて沿岸へ延伸する、前方より順に前置浮力体４３、風車発電塔体４４、復原浮力体４２の並ぶ三島型のレバー体式の洋上浮遊風力発電所４０Ｂである。
【００４９】
以下、上記構成の動作を説明する。所定以上の風速の風が吹き、風車の回転力による発電手段での発電作動は、既存陸上風力発電と同様であり、電力は水中送電線４９を介して陸送される。浮遊風力発電所４０Ｂの風向制御は前記風車ポンプ装置の場合と同様の復原浮力体４２上の風向翼に作用する回動力による風車発電レバー体４５の自転的回動および発電装置全体の海底シンカー９を中心とする公転的回動によっても行われ、受ける風圧力への対応は前記三島型の風車ポンプ装置の場合と同様であり、発電塔体４４が風下側に傾斜するが、レバー体後端に連結した復原浮力体４２に増生する浮力により傾斜は抑制され、発電塔体下端のバラスト安定体により横風による横傾斜も抑制され、また前置浮力体４３の増生浮力と発電塔体４４に喫水部浮力体が無く波の影響の小さいことと合俟って安定性が向上する。風車回転制動装置を付設した場合、強風下の過大が回転が制動され、風車自体さらに発電装置の定常的な作動を維持する。
【００５０】
また図９に示す本発明の第八は四辺形レバー体式の洋上風力発電所４０Ｄであって、四の外辺レバー材と一の対角線相当レバー材とで構成した所定辺長の海中浮状の四辺形レバー材４１ｃのその対角線相当レバー材４１ｄ両端隅角部に、海面上の所定高さまで略鉛直姿勢に延在し上部に風車４６と、回転数限度の制御手段を含む発電手段ナセル４７とを備え喫水部浮力体と安定バラスト体を具備しない風車発電塔体４４ｂをその下端部で連結し、前端の隅角部に前置浮力体４３を、後端の隅角部に、風向翼４１を付設し海面露出した復原浮力体４２をそれぞれ連結して前後端を結ぶ対角線に対称の風車発電四辺形レバー体４５ｂとし、風車の回転軸の方向を前後端を結ぶ前記対角線に略平行にかつ風車の正面を前方に向け、風向翼４１の構成面を二の発電塔体４４ｂに対する対称面に合わせてあり、
【００５１】
この発電四辺形レバー体４５ｂに、海底シンカー９に枢動連結されＹ字状に分岐する前記同様の係留索１０が、各ポンプ塔管体の喫水部浮力体の下部に枢動的に連結し、または非分岐係留索が前記前置浮力体に枢動的に連結した洋上風車発電装置４０ｄであり、
この発電装置の各発電塔体下端より沿岸へ延伸する送電線４９が、前記海底シンカーより所定距離を置いて配置した、前記同様の複数の送電線支持綱体５０に保持され、前方より順に前置浮力体４３、風車発電塔体４４ｂ、復原浮力体４２の並ぶツイン風車四辺形レバー体式の洋上浮遊風力発電所４０Ｄである。
なお、風車発電塔体４４ｂ、４４は喫水部浮力体を具備してなく、前記発電レバー体４５と４５ｂの各構成レバー材は、中空浮力体部を部分的または全体に設け自重以上の所定浮力を適宜具備している。
【００５２】
以下、上記構成の動作を説明する。所定以上の風速の風が吹き、風車の回転力による発電手段の電力は水中送電線を介して陸送される。風力発電所の受ける風圧力への対応は前記四辺形レバー体式の風車ポンプ装置の場合と同様であり、斜めないし横風に対しバラスト体がなくとも四辺形レバー体ゆえ横傾斜に対する安定性がある。また前置浮力体４３の付設と発電塔体４４ｂに喫水部浮力体が無く波浪の影響の小さいことが合俟って安定性が向上する。もちろん風車ポンプ装置同様、形状を変えて喫水部浮力体を具備してもよい。
なお、四辺形レバー体の復原浮力体と前置浮力体を連結する各二のレバー材を底辺相当レバー材の中点に移設し各一のレバー材とする十字型レバー体式の洋上浮遊風力発電所もよい。係留索のレバー体への連結は四辺形レバー体の場合と略同様である
【００５３】
また、四辺形レバー体式の洋上浮遊風力発電所４０Ｄから前置浮力体とこれに連結した二のレバー材を除去した三角形レバー体式の洋上浮遊風力発電所もよく、さらに三角形レバー体の復原浮力体を連結する二のレバー材を底辺相当レバー材の中点に移設し一のレバー材とするＴ字型レバー体式の洋上浮遊風力発電所もよく、係留索のレバー体への連結は三角形レバー体の風車ポンプ装置の場合と略同様である。
また三島型レバー体式の洋上浮遊風力発電所２Ｂから前置浮力体とこれに連結したレバー材を除去した前記風車ポンプ装置同様の双島型レバー体式の洋上浮遊風力発電所もよい。
また、前記各海洋風車ポンプ装置を、ポンプ部分を増速手段を備えた水面下の発電機室に改造した洋上浮遊風力発電所もよい。
また、前記各浮遊風力発電所に電動ポンプと揚水管と育成床を付設した風力発電電動ポンプ式魚礁による人工漁場もよく、さらに前記各浮遊風力発電所を中心にして、前記風車ポンプ浮遊魚礁より風車と喫水部浮力体までの塔部を除去し軟揚水管と係留索を係留と揚水を兼用する鋼製揚水管に替えかつインペラポンプを電動ポンプに替えた複数の電動ポンプ式浮遊魚礁を、所定間隔に略鉛直に導通配置した風力発電人工漁場もよい。
また、前記浮遊風力発電所の発電手段ナセルは風向制御手段を具備してないが、もちろん風向制御手段を付加することもよい。この場合、既設の風向翼を除去してもよく、前記風向制御手段により風車を風向に対し略９０度回動し風車の受風圧力低減も可能となる。
【００５４】
また、比較的小径の風車の場合、この三島型長レバー体式の海洋風車ポンプ装置では、風向翼を風車ポンプ塔管体の風車と反対側つまり後側またはその喫水部浮力体に改造移設し、復原浮力体とそのレバー材を除去し係留索を前置浮力体に連結した、ポンプ塔管体と前置浮力体との双島型レバー体の海洋風車ポンプ装置もよい。この場合、喫水部浮力体が復原浮力体の機能を兼ねる。同様のポンプ塔管体と前置浮力体との双島型レバー体式の洋上浮遊風力発電所もよい。
さらに、これらの海洋風車ポンプ装置と洋上浮遊風力発電所から前置浮力体を除去し、係留索を自重相当の浮力を具備するレバー材前端に連結した小型の一島型として比較的浅い沿岸大陸棚海域に一の係留索により設置してもよい。
【００５５】
また、直線状の双島型と三島型の海洋風車ポンプ装置と浮遊風力発電所の喫水部浮力体またはポンプ塔管体と風車発電塔体の所定片側ないし両側に、先端に海面露出する浮力体を連結した安定用の短いレバー材をレバー体と直交状に接合して、ポンプ塔管体と発電塔体の横傾斜に対する安定性を向上してもよく、さらに三角形、四辺形レバー体の風車ポンプ装置と風力発電所においては所定片側の浮力体を適宜増大、ないし付設してもよい。
また、三島型の海洋風車ポンプ装置の前置浮力体に係留手段を連結した場合、前置浮力
体に連結しているレバー材を部分導水管兼用とし導水手段をこの兼用導水管に連結し、下部導水管を塞ぎ三島型の浮遊風力発電所と同様の風車ポンプ塔管体の横傾斜に対する安定バラスト体とする海洋風車ポンプ装置もよい。
また、三角形、四辺形レバー体の海洋風車ポンプ装置から底辺相当レバー材、対角線相当レバー材を除去したＶ字型、ひし形状のレバー体の海洋風車ポンプ装置もよく、また同様のレバー体式の各洋上浮遊風力発電所もよい。この場合係留索を風車ポンプ塔管体または風車発電塔体に連結する。
【００５６】
また、海洋風車ポンプ装置のインペラポンプをエアリフトポンプに替えた海洋風車エアリフトポンプ装置もよく（図省略）、上記風車ポンプ塔管体のポンプ手段と動力伝達手段とを除去しその上端部の風車に直結する又はこれと増速手段であるギアを介して連結する空気コンプレッサと、さらに前記ポンプ塔管体の海面より上位の複数放流口と、前記コンプレッサから伸延しポンプ塔管体内の海面下に先端注気口がある送気管とを設けた風車エアリフトポンプ管体を備えている。このエアリフトポンプ装置による作用は、風車回転力で作動する空気コンプレッサの吐出する圧縮空気は管内所定水深にある送気管先端の注気口より揚水管内へ放出され、気泡となり上昇中に水圧の減少につれ膨張して低密度の塔管体内水柱とし上昇流を生じ、この軽量水柱は導水管下端の取水口の水圧を低下させるので、周囲から深層水が取水口に入り込むことにより海水の全体上昇流を生起し、この上昇流は海面より上位の放流口より外部へ放流されて、エアリフトポンプ揚水作動が継続する。
【００５７】
また、風車ポンプ塔管体とレバー材との剛連結をポンプ塔管体自体の風向制御可能な嵌合回動連結とする回動式風車ポンプ装置もよい。下部導水管と傾斜レバー材が連結した三島型レバー体において、ポンプ以上の塔管体部を分離し、風車の反対側に風向翼を付設した分離ポンプ塔管体を、内径のより大きい下部導水管内部に複数の軸受と止水パッキングを介して所定長さ挿入した嵌合連結を構成し、分離ポンプ塔管体自体の風向翼回動力による迅速な風向制御を行う回動式風車ポンプ装置である。
この場合、分離ポンプ塔管体の喫水部浮力体の具有浮力がその塔管体の重量に略バランスすることにより回動性を具備し、ポンプ塔管体の前後のレバー材は所定の浮力体を具有し、下部導水管フランジ上端面の軸受が分離ポンプ塔管体の外周環状を支持し、前記フランジの下側に非接触で入り込む先端鈎のある拘束材が前記外周環状に等間隔に垂下配設してあって、大波浪による分離ポンプ塔管体の軸方向上方への大きな浮動を抑制し、係留手段は前置浮力体に連結し、また下部導水管に連通する軟導水管は係留手段に付帯せずにそのまま深層に垂下してもよく、既設の風向翼を除去してもよい。
【００５８】
また、下部導水管のない三角形、四辺形のレバー体においては、前記同様な分離回動ポンプ塔管体を、レバー材に連結している円筒体に嵌合回動連結した風車ポンプ装置もよい。
さらに、この風車ポンプ装置同様に、風車発電塔体とレバー材との剛連結を発電塔体自体が風向制御可能な嵌合回動連結とする洋上浮遊風力発電所もよい。この場合、ロータリーコネクタを経由する送電線を回動発電塔体の下端から導出する。
【００５９】
また、双島型と三嶋型の上記海洋風車ポンプ装置のポンプ塔管体の上端部に風力発電手段と風向風速センサーを設置し、円筒内スクリューを回転して推力を生じる二基のスラスタを逆方向に束ねた風向制御用の電動噴流複合スラスタを、復原浮力体にレバー体に直交状かつ水平に装着し、また三角形と四辺形のレバー体の海洋風車ポンプ装置では復原浮力体に底辺相当レバー材に平行かつ水平に装着し、前記風力発電手段と充電式蓄電池と前記スラスタを電気回路で結ぶコントローラとを備え、これら以外は上記海洋風車ポンプ装置と略同様の構成のスラスタ風向制御式の海洋風車ポンプ装置もよい。
また、双島型と三嶋型の浮遊風力発電所においてもスラスタを復原浮力体にレバー体に直交しかつ水平状に装着し、また三角形と四辺形のレバー体式の風力発電所では復原浮力体にスラスタを底辺相当レバー材に平行かつ水平に装着し、発電電力利用のスラスタ風向制御式もよい。
【００６０】
なお、スラスタ風向制御式の作用は、風向、風速により変化する風車回転数を風車回転数センサを兼ねる前記風向風速センサーで検知することでコントローラがスラスタに風向制御指令を出し、状況変化に対応した揚水ポンプ作動を継続する。すなわち、風力発電手段の発電電力により、復原浮力体の電動噴流複合スラスタの一方のスラスタがコントローラの指令により作動噴流して生起する風車ポンプ塔管体を支点とする回動モーメントにより、風車ポンプ装置、浮遊風力発電装置を右または左に緩慢に回動させ、また風車を強風向から略９０度の回動さらに逆向きにし、大きな受風圧力を回避する横向きまたは逆向きによる風車の回転停止であるカットアウトして、海洋風車ポンプ装置、浮遊風力発電装置の風下側への傾斜を抑制する。そして所定風速以下になるとコントローラは風車ポンプ装置を風上に向け直し、ポンプ作動を再開し受風圧力制御を果たす。
【００６１】
また、分離風車ポンプ塔管体が電動スラスタにより風向制御する海洋風車ポンプ装置もよく、上部に発電手段と蓄電装置と風向風速センサーとコントローラと風向翼、その重量と浮力が略バランスする海面浮力体と下部嵌合連結導水部を装着した分離風車ポンプ塔管体を、前記ポンプ塔管体に替えて、双島型以外のレバー体に嵌合連結し、前記バランス浮力体の海面下に対称的位置に配置された電動スラスタ二基または複合スラスタ二基の一方のスラスタがコントローラの指令により動作し、このポンプ塔管体自体が回動風向制御する海洋風車ポンプ装置である。
また、同様の風車発電塔体を双島型以外のレバー体に嵌合連結し、発電塔体自体の回動による風向制御を行う洋上浮遊風力発電所もよい。
これらスラスタ風向制御式と分離ポンプ塔管体回動式の風車ポンプ装置と浮遊風力発電所は海流の速い海域において特に有効である。もちろん現行風力発電における機械式風向制御装置を備えた発電ナセルの装着もよい。
【００６２】
また、強風時の風車の過大回転を抑制する制動装置の一つ、前記したディスク式の構造は（図省略）、風車近傍よりポンプ塔管体内部に至る風車回転出力軸表面に刻まれた、軸心線に平行な複数のガイド溝の始端部に、その出力軸に垂直かつ放射状に接合された各案内筒の内面の受突起に当接して収まる所定重量のおもりである可動ガバナーと、ポンプ塔管体内部で風車回転軸が貫通しかつ複数の前記ガイド溝に脚部が嵌まって滑動装着された円盤状制動盤と、この制動盤と略同形で風車回転軸が貫通しかつそれと対面してポンプ塔管体内面に固定された制動ディスクと、前記ガバナーと制動盤とを前記案内筒の内部と下端と前記ガイド溝を経由して連結するワイヤと、制動盤のガイド溝内に嵌まる脚部とガイド溝終端部を連結するバネとを備えており、風車回転とともに回転する前記ガバナーの前記各案内筒内を先端方向へ移動する遠心作用により前記ワイヤが牽かれることで、回転制動するディスク式の風車制動装置である。
そして、前記風車回転制動装置がディスク式の場合、風速の上昇による風車回転速度の上昇につれ、ガバナーが遠心力で受突起を離れ案内筒端へ移動し、制動盤の前記脚部につながるワイヤを介して制動盤全体を固定制動ディスクに接触圧着し風車回転上昇を抑制し、また風速の低下に伴う遠心力の低下によりガバナーが受突起に戻り、伸張していた前記バネの収縮により制動盤が固定制動ディスクから離れ制動を停止する。
【００６３】
また、既存のコーニング型風車すなわち後傾型風車もよい（図省略）。これには、可変ピッチ式固定式と可傾式の風車があり、風車を構成する各翼が回転軸に対し略垂直より軸後端の方向へ所定角度で傾いており、それら回転する後傾翼に働くジャイロ効果により常に風上に向くすなわち自己風向制御するとともに、前者の可変ピッチ式固定式は、所定風速を越え風車回転が上がるとガバナーの遠心力により風車翼のピッチが変わり風車に作用する揚力を抑制し、風車回転に基づく受風圧力を抑制しポンプ塔管体自体の大きな傾斜を抑制し、風車の先端部が波浪により受ける損傷を防止し、後者の可傾式は各翼が雨傘の骨のすぼみ機構と同様に、より高風速における大受風圧力によりすぼむことですなわち風車直径の縮小により風圧力の増加を抑制し、低風速になると元の状態へ拡がるのである。
これらのコーニング型風車はその性質上風車ポンプ塔管体を風上側として作動するつまりダウンウインドに設置される。なお、非コーニング型風車のダウンウインド風車の海洋風車ポンプ装置と洋上浮遊風力発電所もよい。なお、風車回転時の風車ポンプ塔管体と風車発電塔体の風下側への後傾を見越して浮力体の浮力ないしレバー材の長さの調整により、それらに初期前傾を付与してもよい。
【００６４】
また、風車ポンプ装置と浮遊風力発電所のレバー材など導水管以外は非管構造、風車ポンプ塔管体の所定海面高さ以上も非管構造の骨組み構造もよい。所定高さ以上とするのは表層水のポンプ塔管体への流入を防ぐためである。
また、風車回転軸とインペラ駆動軸の連係は、伝達ベルトに代えて前記各軸付設のベベルギヤと両端にベベルギヤを付設した伝達軸を介してもよく、風車回転数と異なるインペラ回転数とするためギヤ比を変えてもよく、また前記のごとく風車回転軸とインペラ駆動軸のベルト車の径比を変えてもよい。
また、ツイン風車の三角形レバー体と四辺形レバー体において回転方向が逆となる対掌形風車のポンプ塔管体二基による水平インペラの使用により深層水の水平外周吐出しの海洋風車ポプン装置もよい。この場合、インペラ駆動軸は、上端で風車回転出力軸とべベルギア連結する縦動力伝達軸である。さらに、深層水と表層水の混合水を放流するため、上下両面対掌形水平インペラと水平外周放流ガイドのポンプとし、その上位に設けた表層水取水口を備える海洋風車ポプン装置もよい。この場合、育成床を小型にしてよい。
【００６５】
また、千メートル以深の海域において漂流する海洋風車ポンプ魚礁による漂流式風車ポンプ人工漁場もよく、これらは前記風車ポンプ浮遊魚礁において、海底シンカーを連結した係留手段を除去し導水管を深層まで垂下した漂流式風車ポンプ魚礁であり、この漂流式風車ポンプ魚礁複数を所定間隔に配置して漂流式風車ポンプ人工漁場とする。この人工漁場は強い海流海域以外の配置を原則とする。なお、導水管先端が浅海底に漂着定着してもそのままでよい。
また、比較的浅い沿岸大陸棚海域である沖合に、風車ポンプ浮遊魚礁を係留索とアンカーにより設置して、または海底基礎に鋼製導水管を剛接合設置して風車ポンプ人工漁場を造成してもよい。
【００６６】
また、二の円形混合育成床をそのまま一体化せず、外周環材の互いに近接する側の半円部分を除去した中間の四辺形部を両内周環材間を綱で低い稜線状に結び、二の半外周環材の相対する端部を綱で連結し、海面浮状する複数の浮力体夫々の綱の長さを調節し略平面体の長円形状混合育成床もよく、また混合育成床の及ばないレバー体部分と復原浮力体、主浮力体とを枠とする育成床の形成もよい。
また、育成床を始めレバー体、小浮体、係留索や導水管その他の部位に複数の耐海水圧発光ダイオード群と炭素繊維布さらに鉄イオンを溶出する硫酸鉄等の容器、鉄を含む産業廃棄物例えば製鉄スラグやアルミ精錬に伴う泥体を海中に保持する保持器を装備した風車ポンプ浮遊魚礁もよく、この場合塔ポンプ塔体外面に装着した太陽電池や風力発電機の電力で発光させ、充電式蓄電池とコントローラを備え夜間などの発光時間の任意設定もよい。またダイオード発光と炭素繊維布と溶出する二価の鉄イオンはそれらによる集魚や植物プランクトン育成効果のためである。
また、育成床を係留索が貫通する孔を半径方向のスリットにし、外周環材に均等におもりを掛けることにより高波浪時の水深可変の育成床もよい。また、混合育成床の内周環材を外周環材と同位ないしより深く設定し内外周環材に前記のような海中幕垣を作り、水平型の育成床と前記混合育成床と逆の外周へ上り勾配の育成床もよい。これらは魚の滞留住み着き効果がある。
【００６７】
さらに、同様の効果のある発光ダイオード群とアミノ酸供給装置、炭素繊維布を単独または併設する、風車ポンプ浮遊魚礁および育成床の内周環材を深く設定し外周環材に浮体付き周網壁を付設し浅海に定置した発電蓄電装置装備の浮遊育成生簀もよい。
また、魚類廃物など動物性蛋白質を分解、精製したアミノ酸を継続的に供給する装置を育成床に備え発電蓄電装置装備の風車ポンプ浮遊魚礁もよい。このアミノ酸供給装置はプランクトン、海藻、放流稚魚等海洋生物育成促進のためであり、所定沿岸海域に前記供給装置を設置した人工漁法もよい。
また、洋上浮遊風力発電所の直流発電電力を利用する洋上エネルギープラント、例えば清水、海水の電気分解による水素の製造プラントもよい。
【００６８】
なお、前記の連結とは、固着、剛接合、ピン回転接合、枢動接合、略全方位ユニバーサル回動合体を意味し、また前記の重量とは、空中重量と水中重量すなわち水中部分に生じる浮力と相殺した重量を意味し、限定表示していない場合剛連結と解釈する。
また、風車ポンプ式人工漁場と浮遊風力発電所を構成する各部材の形状と寸法、材質の
変更、また補強材、浮力体、バランス物の適宜付加取付けもよく、各種構成要素と部分の多様な組合せによる前記と異なる風車ポンプ式人工漁場と浮遊風力発電所もよい。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】双島型レバー体式の海洋風車ポンプ装置の縦断面概要図である。
【図２】風車ポンプ塔管体の縦断面概要図である。
【図３】三嶋型レバー体式の海洋風車ポンプ装置の縦断面概要図である。
【図４】三角形レバー体式の海洋風車ポンプ装置の概要平面図である。
【図５】四辺形レバー体式の海洋風車ポンプ装置の概要平面図である。
【図６】双島型レバー体式海洋風車ポンプ装置による風車ポンプ浮遊魚礁の縦断面概要図である。
【図７】双島型レバー体式の海洋風車ポンプ装置による風車ポンプ人工漁場の斜視図である。
【図８】三嶋型レバー体式の洋上浮遊風力発電所の概要立面図である。
【図９】四辺形レバー体式の洋上浮遊風力発電所の概要平面図である。
【図１０】海水汲み上げ装置の概要立面図である。
【符号の説明】
【００７０】
１Ａ海洋風車ポンプ装置、                  １、１ｂ、２  レバー材、  
１ｃ底辺相当前レバー材、                  １ｅ三角形レバー材、    
１ｆＶ字型レバー材、                      ２Ａ風車ポンプ塔管体、
２Ｂ海洋風車ポンプ装置、                  ２ｂ塔管体、                  
３風車、                                  ３Ｃ海洋風車ポンプ装置、
４回転軸、                                ４Ｄ海洋風車ポンプ装置、          
５喫水部浮力体、                          ５ｂ内筒、                
６復原浮力体、                            ６ｂ前置浮力体、                    
７風向翼、                                ８風車ポンプレバー体、      
８ｂ風車ポンプ長レバー体、                ８ｃ三角形レバー体、    
８ｄ四辺形レバー体、                      ９海底シンカー、              
９ｂ球関節状連結材、                      １０係留索  
１２ペアリング連結材、                    １４下部導水管、    
１５、１５ｂ  軟導水管、                  １６インペラ駆動軸、          
１７遠心インペラ、                        １８ベルト車、                      
１９伝達ベルト、                          ２０ケーシング、    
２１遠心インペラポンプ、                  ２２バラスト、        
３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ  風車ポンプ浮遊魚礁、  
３０Ｆ風車ポンプ人工漁場、                ３１内周環材、            
３２外周環材、                            ３３太綱、                      
３４軟面材、                              ３５小浮力体、  
３６綱、                                  ３７混合育成床、      
４０Ｂ洋上浮遊風力発電所、            ４０ｂ、４０ｄ  洋上風車発電装置、      
４１風向翼、                              ４２復原浮力体、  
４３主浮力体、                            ４４、４４ｂ  風車発電塔体、    
４５風力発電長レバー体、                  ４５ｂ発電四辺形レバー体、      
４６風車、                                ４７発電ナセル、  
４８安定バラスト体、                      ４８ｂバラスト、        
４９水中送電線、                          ４９ｂ海面浮状浮力体、            
４９ｃ固定シンカー、                      ５０支持綱体、
【図１】
2007002721.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2007002721.tif 000009
【図８】
2007002721.tif 000010
【図９】
2007002721.tif 000011
【図１０】
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