(57)【要約】      （修正有）【課題】揚水管が潮流から受ける力の作用によっても破損することなく、揚水管の吸水口が一定の深度にて定位置を保持し、低コストな装置で多量の深層水を取水することを可能にする。【解決手段】剛性揚水管は、ヘッド部４、剛性揚水管本体３及び中途取水部５よりなる。ヘッド部４は剛性揚水管本体３の管径よりも大径に形成され、圧縮空気の噴出口をヘッド部４の内側に開口し、下面開口にはストレーナ１３が張設している。中途取水部５内には管軸方向中途部位で剛性揚水管本体３の上端が開口配設され、剛性揚水管本体３の周面には平視放射状にガイド板２３が円筒体部１９と連続して設けられ、中途取水部５の下面開口はガイド板２３にて周方向に区画されている。中途取水部５の上端には可撓性揚水管２が連通接続されている。【選択図】図２
2009197572.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
剛性揚水管本体の下端にヘッド部を上端に中途取水部を一体的に設けて成る剛性揚水管と、可撓性揚水管とよりなり、
前記ヘッド部は前記剛性揚水管本体の管径よりも大径の筒状に形成され、外部に設けた圧縮空気発生装置と連通接続された空気配管から送り込まれた圧縮空気の噴出口を前記ヘッド部の内側に開口配設させ、ヘッド部下面は開口し、該開口にはストレーナが取り付けられ、
前記中途取水部は、前記剛性揚水管本体の管径よりも大径の円筒体部を設け、該円筒体部の軸心と前記剛性揚水管本体の軸心が同一直線上に位置するように前記円筒体部内に前記剛性揚水管本体上端が開口し、前記円筒体部の内側に於ける前記剛性揚水管本体外周面から平視放射状にガイド板が配設され、前記円筒体部下面には前記ガイド板により周方向に区画された複数の吸水用開口を設け、前記円筒体部の上端には前記可撓性揚水管との接続部を設けてなり、
該接続部に前記可撓性揚水管の下端を管軸方向に連通接続して１本の揚水路を形成し、
前記ヘッド部内に開口した圧縮空気噴出口から圧縮空気を噴出させ、揚水管内外の水の比重差によって、前記ヘッド部下面開口と前記中途取水部下面開口から深層水を吸引揚水せしめるようにしたことを特徴とする深層水取水装置。
【請求項２】
剛性揚水管本体の下端にヘッド部を上端に中途取水部を一体的に設けて成る剛性揚水管と、可撓性揚水管と、上部剛性揚水管とよりなり、
前記ヘッド部は前記剛性揚水管本体の管径よりも大径の筒状に形成され、外部に設けた圧縮空気発生装置と連通接続された空気配管から送り込まれた圧縮空気の噴出口を前記ヘッド部の内側に開口配設させ、ヘッド部下面は開口し、該開口にはストレーナが取り付けられ、
前記中途取水部は、前記剛性揚水管本体の管径よりも大径の円筒体部を設け、該円筒体部の軸心と前記剛性揚水管本体の軸心が同一直線上に位置し、且つ前記円筒体部内に前記剛性揚水管本体上端が開口配設され、前記円筒体部の内側に於ける前記剛性揚水管本体外周面には平視放射状にガイド板が取り付けられ、前記円筒体部の下面には前記ガイド板により周方向に区画された複数の吸水用開口を設け、前記円筒体部の上端には前記可撓性揚水管との接続部を設け、該接続部に前記可撓性揚水管の下端を管軸方向に連通接続し、
前記上部剛性揚水管は、円筒体部の軸心と揚水管の軸心が同一直線上に位置し、且つ前記円筒体部内にて前記揚水管上端が開口配設され、円筒体部の内側に於ける前記揚水管外周面には平視放射状にガイド板が取り付けられ、前記円筒体部の下面には前記ガイド板により周方向に区画された複数の吸水用開口を設け、前記揚水管下端は前記可撓性揚水管の上端を管軸方向に連通接続し、
前記剛性揚水管と前記可撓性揚水管及び前記上部剛性揚水管とで１本の揚水路を形成し、前記ヘッド部内に開口した圧縮空気噴出口から圧縮空気を噴出させ、管内外の水の比重差によって、前記ヘッド部下面開口と前記中途取水部下面開口及び前記上部剛性揚水管下面開口から深層水を吸引揚水せしめるようにしたことを特徴とする深層水取水装置。
【請求項３】
上記ヘッド部の内径と上記中途取水部の内径が、上記剛性揚水管本体の内径の４倍の大きさに設定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の深層水取水装置。
【請求項４】
上記可撓性揚水管の内径が、上記中途取水部の内径の１／２に設定されていることを特徴とする請求項２に記載の深層水取水装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は海洋或いは湖の深層部から深層水を取水するための深層水取水装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  太陽光が水面に届く光量の１％未満の海洋等の深層部に存在する深層水は、第１に表面層水に比較して年中略一定の温度を保持する低温安定性を有すること、第２に太陽光が届かないため植物プランクトンが光合成できず、その結果、窒素、燐、珪酸等の無機塩類が消費されず深層へ沈殿され、無機塩類に富むこと、第３にプランクトンや病原性微生物を含む微生物が極めて少なく、換言すれば物理的及び生物学的清浄性を有すること、第４に大気や陸水からの影響が少ないため化学的汚染度が低いこと、第５に人体にとって大量摂取すると害になるが、銅、亜鉛等の人の健康保持に関わる必須微量元素等をバランスよく含有していること、第６に深層水は太洋を循環してきた熟成された海水であり、有機物が少ないため表層水と比較してｐＨが低いこと、等の理由により、近年、養殖場海洋牧場の水産資源分野や、ダム湖、湖沼、海洋、港湾等の水質浄化等の環境分野や、海洋温度差発電、濃度差発電等のエネルギー分野等の環境破壊防止目的の環境分野、及び飲料水、化粧水等の健康分野等の種々の幅広い分野に利用されている。【０００３】  深層水を取水するための装置としては、上下両端面を開口した同径管よりなる湧昇管の長さ方向中途位置にエアパイプの下端を開口連通接続して取付け、エアパイプは水面上にて空気室及びコンプレッサーを介装し、エアパイプ上端には回転羽根を設けてエアパイプ内に空気を取り込み可能にし、エアパイプより湧昇管に導出された圧縮空気はエアパイプ下端開口部より上方の水は気泡と共に管内を上昇して湧昇流を発生させ、この湧昇流がエアパイプ下端開口部下方の水にも湧昇流の発生を促し、該湧昇流により湧昇管下端開口から深層水を汲み上げる構成の装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載の装置は、湧昇管が定型性を有した状態で海面下の上層部から深層部へ垂設した状態で使用する。そのため、潮流により湧昇管に横方向への力が作用し、湧昇管上端部は定位置を保持した状態で傾斜し、エアパイプが湧昇管の位置的変化に対応しきれず折損したり、或いは深層水の取り込み口である湧昇管下端開口の位置が上昇し、取水予定の深層部に存在する水の取水が困難であるという問題点があった。【０００４】  同径で上下両端を開口した揚水管の上部には、揚水管の軸心と略９０度の角度を有して揚水管の内側に移流管の管端を開口連通接続し、移流管取付位置よりも僅かばかり下方位置における揚水管内側には、多数の穿孔を具備し揚水管内径と同一径の円形板よりなる水量安定装置を取り付け、空気配管の一端は揚水管内側下部に於いて開口配設され他端は揚水管上端開口の外部にて圧縮空気発生装置と連通接続され、空気配管の他端から送り込まれた圧縮空気が揚水管内側下部にて圧縮空気を吐出し、揚水管内外の水の比重差で揚水を行うエアリフトポンプの揚水の際に発生する気泡の大きさを水量安定装置で均一化するようにした装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特許文献２に記載の装置は浄化槽に使用するものであるが、揚水管の長さを海洋の深層部に到達する長さに形成すると仮定すると、揚水管が水面に対して略９０度の角度を有して水中に垂設するように水面上方で固定して使用する必要がある。そうであると、特許文献１の発明と同様に、揚水管の長さ方向中途部位が潮流により破損する可能性が高く、又、長さが数１０メートル以上の鋼鉄製の揚水管を製造するにはコストが高くなるという経済面での問題点があった。【０００５】  海底に取水ポンプと水車等駆動装置よりなる取水装置を設置し、陸上、海洋上から圧力水若しくは圧力作動媒体を送り、この圧力媒体で水底部に設けた水車等駆動装置を回転させ、取水ポンプを作動させて軟性管若しくは剛性管よりなる取水ホースで取水目的の水を目的地まで圧送する深層水等の取水装置が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
特許文献３に記載の深層水等の取水装置は、取水ホースに軟性管を使用した場合は運搬時にホースを折り畳んで運搬し、現地ではホースに空気を入れながら運搬船より延出し、沈設時にはホース内の空気を抜き取り、また、取水装置のメンテナンス作業の際には抜き取った空気を再注入することが出来る等の利便性があるという長所があるものの、海底に取水ポンプと水車等駆動装置よりなる取水装置を設置するため必要な部品点数が多く、装置の組立作業に人手及び時間を要し、高コスト化するという問題点があった。
【特許文献１】特開２００１−１２３９９９号公報
【特許文献２】特開平８−４７００号公報
【特許文献３】特開平８−４６５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】  本願発明は上記従来技術の有する問題点に鑑みて創案されたものであって、揚水管をその吸水口を海洋の深層水取水深度まで垂下した場合、揚水管が潮流から受ける力の作用によっても破損することなく、揚水管の吸水口が一定の深度にて定位置を保持し、低コストな装置で多量の深層水を取水することを可能にするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】  本願の請求項１に記載の発明は、剛性揚水管本体の下端にヘッド部を上端に中途取水部を一体的に設けて成る剛性揚水管と、可撓性揚水管とよりなり、前記ヘッド部は前記剛性揚水管本体の管径よりも大径の筒状に形成され、外部に設けた圧縮空気発生装置と連通接続された空気配管から送り込まれた圧縮空気の噴出口を前記ヘッド部の内側に開口配設させ、ヘッド部下面は開口し、該開口にはストレーナが取り付けられ、前記中途取水部は、前記剛性揚水管本体の管径よりも大径の円筒体部を設け、該円筒体部の軸心と前記剛性揚水管本体の軸心が同一直線上に位置するように前記円筒体部内に前記剛性揚水管本体上端が開口し、前記円筒体部の内側に於ける前記剛性揚水管本体外周面から平視放射状にガイド板が配設され、前記円筒体部下面には前記ガイド板により周方向に区画された複数の吸水用開口を設け、前記円筒体部の上端には前記可撓性揚水管との接続部を設けてなり、該接続部に前記可撓性揚水管の下端を管軸方向に連通接続して１本の揚水路を形成し、前記ヘッド部内に開口した圧縮空気噴出口から圧縮空気を噴出さ  ＊せ、揚水管内外の水の比重差によって、前記ヘッド部下面開口と前記中途取水部下面開口から深層水を吸引揚水せしめるようにしたことを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、剛性揚水管本体の下端にヘッド部を上端に中途取水部を一体的に設けて成る剛性揚水管と、可撓性揚水管と、上部剛性揚水管とよりなり、前記ヘッド部は前記剛性揚水管本体の管径よりも大径の筒状に形成され、外部に設けた圧縮空気発生装置と連通接続された空気配管から送り込まれた圧縮空気の噴出口を前記ヘッド部の内側に開口配設させ、ヘッド部下面は開口し、該開口にはストレーナが取り付けられ、前記中途取水部は、前記剛性揚水管本体の管径よりも大径の円筒体部を設け、該円筒体部の軸心と前記剛性揚水管本体の軸心が同一直線上に位置し、且つ前記円筒体部内に前記剛性揚水管本体上端が開口配設され、前記円筒体部の内側に於ける前記剛性揚水管本体外周面には平視放射状にガイド板が取り付けられ、前記円筒体部の下面には前記ガイド板により周方向に区画された複数の吸水用開口を設け、前記円筒体部の上端には前記可撓性揚水管との接続部を設け、該接続部に前記可撓性揚水管の下端を管軸方向に連通接続し、前記上部剛性揚水管は、円筒体部の軸心と揚水管の軸心が同一直線上に位置し、且つ前記円筒体部内にて前記揚水管上端が開口配設され、円筒体部の内側に於ける前記揚水管外周面には平視放射状にガイド板が取り付けられ、前記円筒体部の下面には前記ガイド板により周方向に区画された複数の吸水用開口を設け、前記揚水管下端は前記可撓性揚水管の上端を管軸方向に連通接続し、前記剛性揚水管と、前記可撓性揚水管、及び前記上部剛性揚水管とで１本の揚水路を形成し、前記ヘッド部内に開口した圧縮空気噴出口から圧縮空気を噴出させ、管内外の水の比重差によって、前記ヘッド部下面開口と前記中途取水部下面開口及び前記上部剛性揚水管下面開口から深層水を吸引揚水せしめるようにしたことを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、上記ヘッド部の内径と上記中途取水部の内径が、上記剛性揚水管本体の内径の４倍の大きさに設定されていることを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、上記可撓性揚水管の内径が、上記中途取水部の内径の１／２に設定されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】  本願発明は剛性揚水管と可撓性揚水管を連通接続しているため、潮流による力の作用を受けた場合、潮流の作用力で可撓性揚水管を撓ませ、剛性揚水管部分は水中で傾斜することなく垂設状態を保持する。つまり、可撓性揚水管に反作用力を有させないことで、剛性揚水管の深層水吸水口の深層部に於ける位置が一定位置を保持し、取水予定深度の深層部から取水することが可能であると共に、剛性揚水管の破損を防止するという効果がある。
本願発明は中途取水部を設けているため、揚水管の揚水路途中でも深層水を吸引して水路内に取り込むことで、結果的に取水量の増量化を図ることが出来るという効果がある。
本願発明は、上部剛性揚水管の下面開口から水を吸引することで、深層部から揚水される水の水温を上昇させることが出来るという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】  潮流による力の作用に対する揚水管の反作用を原因とする揚水管の破損防止という目的を、剛性揚水管と可撓性揚水管を長さ方向に連通接続し、潮流による加圧を受けた場合は可撓性揚水管部分を撓ませることで実現した。又、装置の低コスト化、且つ取水量の増量化という目的を、剛性揚水管本体の上端に剛性揚水管本体の内径よりも大径の筒状中途取水部を設けることで実現した。
【実施例１】
【００１０】  図１から図４を参照にして実施例１を説明する。図１から図４において、深層水取水装置は海洋の深層部に向け下ろされる剛性揚水管１と可撓性揚水管２とが長さ方向（管軸方向）に接続され、剛性揚水管１と可撓性揚水管２の中空部が連通した１本のパイプ状に形成されている。剛性揚水管１は防錆性、耐腐食性、耐薬品性、及び高剛性を有する材料、例えばステンレス鋼や硬質プラスチック等を材料とし、剛性揚水管本体３の下端にヘッド部４を、上端には中途取水部５を夫々具備してなる。剛性揚水管本体３は、横断面真円の同径中空管に形成され、下端外周には剛性揚水管本体３の軸心線と９０度の角度を有して外側方向に張り出すフランジ部６を一体的に設けている。フランジ部６には周方向に沿って一定間隔を有してボルト取付孔が穿設されている。補強用リブ７は、フランジ部６と剛性揚水管本体３との位置関係を安定的に保持し接続強度を増大する目的で剛性揚水管本体３の下端外面とフランジ部６との間に設けられている。補強用リブ７には、ワイヤーロープ取付部８を取り付けている。【００１１】  ヘッド部４は、横断面真円で上下両端方を開口した中空円筒体部９の上下開口縁全外周縁に外側方に張り出す取付用フランジ部１０、１１を夫々設けている。実施例１では、中空円筒体部９は高さと外径が略同一長さに形成されているが、本願発明は高さと外径の長さが同一長さのものに限定するものではない。又、実施例１の中空円筒体部９の内径は、剛性揚水管本体３の内径の４倍の大きさに形成されているが、本願発明における中空円筒体部９の内径と剛性揚水管本体３の内径の比率は４：１に限定するものではない。ストレーナ取付板１２は、平視同心円の内外周縁を設けた円輪状板の内周縁に囲まれる内側空間部にストレーナ１３を張設している。フランジ部６と、フランジ部１０、１１及びストレーナ取付板１２の外径は同径に形成されている。フランジ部１０とフランジ部６の夫々の外周縁を上下に一致させて重合した場合、フランジ部６に穿設された各ボルト取付孔と一致するボルト取付孔をフランジ部１０に穿設している。フランジ部６はフランジ部１０と夫々のボルト取付孔と一致するように重合し、ボルト取付孔にはボルトを挿通し、該ボルトの上下両端にはナット１４、１５を締着してフランジ部６とフランジ部１０を緊締し、ヘッド部４を剛性揚水管本体３に取り付けている。フランジ部１０とストレーナ取付板１２には、周方向に同一間隔を有してボルト取付孔を夫々穿設し、フランジ部１１とストレーナ取付板１２の外周縁を上下に一致重合させ、重合した上下のボルト取付孔にボルトを挿通し、該ボルトの上下両端にはナット１６、１７で緊締し、中空円筒体部９の底部にストレーナ１３を張設している。
外部に設けた圧縮空気発生装置（図示せず）と連通接続した空気配管１８は、フランジ部６を気密且つ水密に貫通し、圧縮空気噴出口をヘッド部４の内側に開口配設している。【００１２】  中途取水部５は、横断面が真円で上下両端方が開口した円筒体部１９の上端外側縁には外側方に張り出すフランジ部２０が設けられている。実施例１では、中途取水部５の円筒体部１９の内径と剛性揚水管本体３の内径の比率が４：１に設定されているが、本願発明は円筒体部１６の内径と剛性揚水管本体３の内径の比率をこれに限定するものではない。フランジ部２０には周方向に一定間隔離隔してボルト取付孔が穿設されている。フランジ部２０と円筒体部１９に側縁が連接して取付板２１が取り付けられている。取付板２１にはワイヤーロープ挿通部２２が設けられている。剛性揚水管本体３の上端は、剛性揚水管本体３の軸心と円筒体部１９の軸心とが一致するように、円筒体部１９の下端開口から円筒体部１９の長さ方向（軸方向）中途位置に亘り配設されている。円筒体部１９の内側に配設された剛性揚水管本体３の外周縁と円筒体部１９の内面との間にはガイド板２３が連設され、剛性揚水管本体３を円筒体部１９の内側に固定的に配設している。ガイド板２３は、剛性揚水管本体３の外周縁を周方向に一定間隔離隔して平視放射状に設けられ、円筒体部１９の下端開口をガイド板２３で周方向に複数区画している。【００１３】  連結管２４は、上下両端方を開口し、中途取水部５の内径と略同一の内径を有し、外周面に管軸方向に沿って交互に凹凸を形成し、下端には外側方向に張り出すフランジ部２５を設けている。フランジ部２５の外径とフランジ部２０の外径は同一径に形成されている。フランジ部２５には、フランジ部２０のボルト取付孔と対応した位置にボルト取付孔が穿設されている。フランシ部２０の上面とフランジ部２５の下面を当接し、夫々のボルト取付孔を上下一致させ、ボルト取付孔にボルトを挿通し、該ボルトの上下両端部にナット２６、２７を螺着緊締して中途取水部５に連結管２４を連通接続している。連結管２４の外周に設けた凹凸は可撓性揚水管２の下端内側に嵌入され、可撓性揚水管２の外周に環状緊締具２８にて、可撓性揚水管２を連結管２４に離脱不可能に連通接続している。可撓性揚水管２は、中途取水部５の円筒体部１９と内径が同径に形成され、ポリ塩化ビニル製ホース、ゴム製ホース、布製ゴム引きホース等を用いてなる。【００１４】  次に、実施例１の使用状態について、図４を参照にして説明する。図４に示すように、実施例１の深層水取水装置は、海面２９上でワイヤロープ３０上端を所定位置に取付け、海中にてワイヤーロープ３０をワイヤーロープ挿通部２２を挿通させてワイヤーロープ３０下端をワイヤーロープ取付部８に取付け、深層水取水装置の海中での一層の位置的安定性を図らんとしている。ヘッド部４を所望の深層部に垂下し、可撓性揚水管２の上端吐出口を海面２９上に配設させた状態で使用する。
コンプレッサー３１を駆動し、発生する圧縮空気を空気配管１８を通ってヘッド部４の内側に開口した圧縮空気噴出口よりヘッド部４の内側に噴出させる。ヘッド部４の内側に噴出した空気は気泡となり、剛性揚水管１及び可撓性揚水管２内を上昇する。気泡の上昇により、圧縮空気噴出口より上方の水は気泡と共に上昇を開始し、湧昇流が発生する。管内上方の湧昇流は管内下方の湧昇流を促し、ヘッド部４の下面開口からストレーナ１３で濾過された深層水がヘッド部４から管内を上昇する。又、剛性揚水管本体３の上端開口より上方へと上昇する気泡と共に、気泡より上方の水は上昇し、可撓性揚水管２内で湧昇流が発生する。可撓性揚水管２内の湧昇流は、中途取水部５のガイド板２３により区画された下面開口より深層水を取り込んで、円筒体部１９を経て可撓性揚水管２内を上昇する。ガイド板２３は、円筒体部１９の下面開口から水を静流（層流）化して吸込むことで、吸込み水量を増やす為に設けたものである。
【実施例２】
【００１５】  図５を参照にして実施例２について説明する。剛性揚水管本体３の下端にはヘッド部４を、上端には中途取水部３２を設けている。中途取水部３２は円筒体部３３の上端にフランジ部３４を設け、上端外面には取付板３５を設けている。取付板３５にはワイヤーロープ挿通部３６を設けている。可撓性揚水管３７の下端内側に嵌入されている連結部は周面に凹凸を具備した円筒状に形成されており、外径の大きさは円筒体部３３の外径の約１／２に設定されている。環状緊締具３８で可撓性揚水管３７が連結部から脱落しないようにしている。上部剛性揚水管３９は、円筒体部４０の内側に揚水管４１とガイド板４２を設け、円筒体部４０の上端にはフランジ部４３と、ワイヤーロープ挿通部４４を具備した取付板４５を備えている。揚水管４１は、円筒体部４０の管軸方向中途位置から円筒体部４０の下端下方に突出し、揚水管４１の軸心は円筒体部４０の軸心と一致して配設されている。揚水管４１の下端には可撓性揚水管３７の上端が脱落しないように緊締具３８で接続している。円筒体部４０の内側に於いて、揚水管４１の周面から平視放射状にガイド板４２が円筒体部４０に連設され、円筒体部４０の下面開口をガイド板４２で複数区画している。剛性揚水管４６の下端にはフランジ部４７を設け、フランジ部４３の穿孔とフランジ部４７の穿孔を上下に重合一致させてボルトを挿通し、ナット４８、４９で緊締する。
上部剛性揚水管３９の下面開口からも吸水することで、中途取水部５やヘッド部４から取水した深層水の水温を上昇させることができるという効果がある。
【産業上の利用可能性】
【００１６】  ヘッド部下面にストレーナを設けず、ヘッド部下方に高圧水等を噴射することで、海洋の底に堆積した土砂やヘドロ等の除去装置としての用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】深層水取水装置の要部を示す一部切欠正面図である。（実施例１）
【図２】図１の中央縦断面図である。（実施例１）
【図３】図１のＡ−Ａ線拡大断面図である。（実施例１）
【図４】使用状態を示す説明図である。（実施例１）
【図５】深層水取水装置の要部を示す一部省略正面図である。（実施例２）
【符号の説明】
【００１８】１  剛性揚水管
２、３７  可撓性揚水管
３  剛性揚水管本体
４  ヘッド部
５、３２  中途取水部
１３  ストレーナ
１８  空気配管
１９、３３、４０  円筒体部
２３、４２  ガイド板
３９  上部剛性揚水管
４１、４６  揚水管
【図１】
2009197572.tif 000003
【図２】
2009197572.tif 000004
【図３】
2009197572.tif 000005
【図４】
2009197572.tif 000006
【図５】
2009197572.tif 000007