(57)【要約】      （修正有）【課題】建設及び維持が容易な深層水リフトアップ装置を実現する。【解決手段】海洋の深層部に配置された取水部１と、海洋の表層部に配置された放出部２とは揚水管３により接続される。取水部１は支持索４により海底に固定される。取水部１は流れ込む深層水の速度エネルギーを圧力エネルギーに変更するディフユーザ部をもち、放出部２は揚水管３から導入された深層水の圧力エネルギーを速度エネルギーに変換するノズル部をもつ。揚水管３は軟弱なシート管により構成される。揚水管３の等価的な直径は１０メートル以上となる。  このようにすれば、小さい動力により大量の深層水のリフトアップが可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
深海に配置されて取水口から深層水を取り込む筒状の取水部と、海洋表層部又は陸上に配置されて放水口から深層水を吹き出す筒状の放出部と、海中に配置されて前記取水部と前記放出部とを連通する揚水管とを備え、
前記揚水管中の深層水は、前記取水部に設けられた水車の回転エネルギー又は深層水自身の速度エネルギーを利用して前記放出部に向けて流れる深層水リフトアップ装置において、
前記揚水管は、直径５〜１００メートルの等価円に等しい流路断面積をもつことをその特徴とする深層水リフトアップ装置。
【請求項２】
請求項１記載の深層水リフトアップ装置において、
前記揚水管は、織布又は樹脂を主素材とする柔軟なシートにより構成される長尺のシート管によって構成され、
前記取水部は、前記取水口と前記揚水管の入口との間に配置されて前記揚水管の入口に向けて連続的に流路直角断面積が増加するディフユーザ部を有し、
前記放出部は、前記放水口と前記揚水管の出口との間に配置されて前記放水口に向けて連続的に流路直角断面積が減少するノズル部を有し、
前記揚水管の内圧は、前記揚水管の外圧よりも高く設定されている深層水リフトアップ装置。
【請求項３】
請求項１記載の深層水リフトアップ装置において、
前記揚水管は、幅方向に湾曲し長手方向にほぼ平坦な長い湾曲板を幅方向に複数枚結合してなる長筒からなり、前記湾曲板の幅方向両端部は、径方向外側に突出する放射リブを有し、隣合う２つの湾曲板の放射リブは互いに結合されている深層水リフトアップ装置。
【請求項４】
請求項１記載の深層水リフトアップ装置において、
前記取水部は前記支持索により海底に固定され、
前記取水部は、海流下流側へ延在して海流から受ける力により取水口近傍の筒部の延在方向を海流の流入方向と平行に保持する姿勢保持部材をもつことを特徴とする深層水リフトアップ装置。
【請求項５】
請求項１記載の深層水リフトアップ装置において、
前記取水部は前記支持索により海底に固定され、
前記取水部は、内部の深層水の方向変換による垂直方向の分力と前記取水部の自重との合計よりも大きい浮力をもつ深層水リフトアップ装置。
【請求項６】
請求項１記載の深層水リフトアップ装置において、
内部の深層水を含む前記揚水管の比重は１未満とされる深層水リフトアップ装置。
【請求項７】
請求項１記載の深層水リフトアップ装置において、
海流中に延在する前記揚水管の水平断面における海流方向の幅は、海流方向と直角方向の幅よりも長く形成され、海流方向両側部分は海流方向中央部分よりも海流方向と直角方向に短く形成されている深層水リフトアップ装置。
【請求項８】
請求項１記載の深層水リフトアップ装置において、
前記放出部と前記揚水管との間に位置して、長手方向へ所定距離だけスライド可能なスライド管継ぎ手と、曲げ可能な曲げ継ぎ手とを順次に有する深層水リフトアップ装置。
【請求項９】
請求項１記載の深層水リフトアップ装置において、
前記取水部に設けられて前記取水部に流入した深層水を付勢するドライブ水車と、前記ドライブ水車に隣接して配置されて海流により駆動されるドリブン水車とを有し、前記ドリブン水車の軸は、前記ドライブ水車の軸に機械的に結合されていることを特徴とする深層水リフトアップ装置。
【請求項１０】
請求項１記載の深層水リフトアップ装置において、
前記放出部の出口を囲んで前記放出部に固定されて水平方向に延在する厚板状の深層水拡散プレートを有する深層水リフトアップ装置。
【請求項１１】
請求項１記載の深層水リフトアップ装置において、
海中から海面上の所定高さまで立設されるタワーと、前記タワーの上端部に設置された動力を発生する風車と、海洋表層部に位置して前記タワーに浮力を与えるフロートと、前記タワーを水底に固定する支持索とを有し、前記放出部は前記タワーに固定される浮遊風車装置を有し、
前記支持索は、前記浮遊風車装置の重心とそれよりも所定距離だけ上方に設定された前記浮遊風車装置の浮力中心との略中間位置に結合されている深層水リフトアップ装置。
【請求項１２】
請求項１記載の深層水リフトアップ装置において、
海中から海面上の所定高さまで立設されるタワーと、前記タワーの上端部に設置されて動力を発生する風車と、海洋表層部に位置して前記タワーに浮力を与えるフロートと、前記タワーを水底に固定する支持索とを有し、前記放出部は前記タワーに固定される浮遊風車装置を有し、
前記浮遊風車装置は、風速を検出する風速センサと、検出した風速が所定しきい値以上の場合に前記風車を所定回転位置で停止させる停止制御装置とを有し、
前記風車は、回転軸から互いに逆方向に延在する２翼式水平軸風車とされ、
前記停止制御装置は、前記２翼式水平軸風車の２枚のブレードが略水平となる位置にて前記風車を停止させることを特徴とする深層水リフトアップ装置。
【請求項１３】
請求項１記載の深層水リフトアップ装置において、
海中から海面上の所定高さまで立設されるタワーと、前記タワーの上端部に設置されて動力を発生する風車と、海洋表層部に位置して前記タワーに浮力を与えるフロートと、前記タワーを水底に固定する支持索とを有し、前記放出部は前記タワーに固定される浮遊風車装置を有し、
前記浮遊風車装置は、風速を検出する風速センサと、検出した風速が所定しきい値以上の場合に前記風車及びタワーを海中に沈没させる昇降装置を有することを特徴とする深層水リフトアップ装置。
【請求項１４】
請求項１記載の深層水リフトアップ装置において、
深海に配置されて取水口から深層水を取り込む筒状の取水部と、海洋表層部に配置されて放水口から深層水を吹き出す筒状の放出部と、海中に配置されて前記取水部と前記放出部とを連通する揚水管とを備え、前記放出部は、海洋表層部を流れる海流が流入する流入口から下流側へ次第に縮小される流路直角断面積を有して前記海流の速度を増速させるノズル部と、下流側へ次第に増大される流路直角断面積を有して前記ノズル部から流入した前記海流の速度を減速させるディフユーザ部と、前記揚水管の上端から流入する深層水を前記ノズル部と前記ディフユーザ部との境界部近傍に吹き出す深層水流入筒部とを備える深層水リフトアップ装置において、
前記ノズル部及び前記ディフユーザ部は、少なくとも底板部を有し、かつ、天井板をもたないことを特徴とする深層水リフトアップ装置。
【請求項１５】
請求項１４記載の深層水リフトアップ装置において、
前記ノズル部の前記底板部の上面は、前記流入口から下流側へ向かうにつれて上方へ向けて湾曲し、前記ディフユーザ部の前記底板部の上面は、前記深層水流入筒部の出口から下流側へ向かうにつれて下方へ湾曲している深層水リフトアップ装置。
【請求項１６】
請求項１４記載の深層水リフトアップ装置において、
前記ノズル部及び前記ディフユーザ部は、前記底板部の両側端に沿いつつ海流方向に延在して前記ノズル部と前記ディフユーザ部との境界部へ向けての海流の横流れを抑止する一対の横流防止部を有する深層水リフトアップ装置。
【請求項１７】
請求項１６記載の深層水リフトアップ装置において、
前記一対の横流防止部は、前記ノズル部において互いに近づくように湾曲し、前記ディフユーザ部において互いに遠ざかるように湾曲する内側表面をもつ側板により構成されている深層水リフトアップ装置。
【請求項１８】
請求項１６記載の深層水リフトアップ装置において、
前記横流防止部は、フロートを構成している深層水リフトアップ装置。
【請求項１９】
請求項１４記載の深層水リフトアップ装置において、
前記横流防止部は、軽比重のシート又は前記シートにより形成されて内部に空気が密閉された袋体により構成されている深層水リフトアップ装置。
【請求項２０】
請求項１４記載の深層水リフトアップ装置において、
前記放出部は、前記海流が前記放出部に与える抗力の５０〜２００％の有効浮力を有するフロートからなる深層水リフトアップ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、海洋深層水リフトアップ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年における大気中の二酸化炭素濃度の増大による海面上昇や気候変動が問題となっており、今後、過去の公害問題をはるかに上回る深刻な重要課題として広く認識されるようになるであろう。現在においても、この問題の解決のために先進国や企業には厳しい二酸化炭素排出量削減が求められている。しかし、地球的には人口増大や経済成長により地球レベルでは、二酸化炭素の排出量は減るどころか一層増大している。たとえば、太陽光光合成量の増大は二酸化炭素濃度に対する有効な解決策であるが、現状では地球上の太陽光光合成量は熱帯雨林の伐採により減少しつつある。
【０００３】
今後の太陽光光合成量の増大が可能な未利用の地球表面としては砂漠と海洋表層部とがその候補となるが、砂漠は植物の光合成に必要な淡水が欠乏している。海洋表層部の大部分は栄養塩の欠乏によりその光合成量は非常に小さい。海洋深層水リフトアップによる光合成は、二酸化炭素の吸収の他に太陽光による海水加熱を減らす。また、低温の海洋深層水は、大気を冷やして海洋に溶け込む二酸化炭素量を増大させる。海洋にて増産された有機物は食料又は燃料などとして利用可能であり、熱帯雨林やとうもろこしなどの有用資源の他の用途への使用を促進したり、化石燃料資源の可採年数を延長する。
【０００４】
従来より、種々の海洋深層水リフトアップ装置が提案されている。これらの海洋深層水リフトアップ装置は、深海に取水部を、海洋表層部に放出部をもち、これら両筒部を鉛直乃至斜めに延在する揚水管により連結して構成されている。
【０００５】
下記の特許文献１は、両端部に補強孔をもつ多数の短尺円筒状シートを補強孔の位置にて接合するとともに、接合部にリンクを嵌めて紐状部材で補強孔を貫通しながらリング状のリンクに固定した各円筒状シートを順次連結してなる揚水管を備える深層水リフトアップ装置を記載している。下記の特許文献２は、揚水管の下端にポンプを設け、海洋表層部を径小な揚水管を通じて押し上げることを記載している。下記の特許文献３は、水平に延在する入口円錐管及び出口円錐管と、両者の境界部に出口が連なる円筒状スロート管とをもつ水平ベンチュリ管をもち、海流を入口円錐管に流入させて円筒状スロート管で深層水を吸い上げる構造を提案している。
【特許文献１】特許２７１５２５３号公報
【特許文献２】特開平０８−４６５７号公報
【特許文献３】特開昭５９−１０６２３９号公報
【発明の開示】
【０００６】
以下、本発明及びその各態様の内容を説明する。ただし、後述する本発明の各態様は、本発明により限定された形態以外の実施形態においても、その特徴的な効果を奏するため将来において独立的にあるいは従属的に発明として理解されるべきであることを理解されたい。
【０００７】
（本発明の深層水リフトアップ装置の説明）
深層水をリフトアップするには、深海（好適には深度３００メートル以上）から表層（深度０〜４０メートル）まで深層水をリフトアップするための長い揚水管の設置と、この揚水管への揚水のための動力エネルギーの供給が必要となる。深層水の単位体積当たりの栄養塩含有量の絶対量は決して大きくない。したがって、地球環境改善のためには莫大な数の揚水装置の設置と運営とが必要となる。これは、揚水装置一基当たりのイニシャルコスト及びランニングコストの大幅な低減が必須であることを意味する。また、動力としては自然エネルギーを利用する以外にないが、自然エネルギーは、地域的又は時間的に偏在しており、しかも低密度であるため回収コストが大きく回収量は小さいという欠点をもつ。
【０００８】
自然エネルギーの一つとしての海流や風力を利用した深層水リフトアップ技術は数少ないながらも過去に提案されている。しかし、海流速度は極めて小さいため、海洋土木技術や水力発電技術分野の熟練当業者にとって、海流による傾斜を考慮すると約１０００メートルと想定される長い揚水管中でのエネルギー消耗を克服して地球環境改善規模での深層水リフトアップを実現することは到底実施困難と思われていた。これが、このような深層水リフトアップ装置がせいぜい養殖用などの小規模用途への実施を目的とするものに止まっていた原因であった。
【０００９】
上記問題点に鑑みなされた本発明の基本的な目的は、上記したような欠点をもつ深層水リフトアップ装置を用いての深層水リフトアップを、養殖用途などの小規模用途を超えて大規模かつ経済的に引き合う費用にて建設可能とすることにある。
【００１０】
この目的を解決するために、本発明は従来と同様に、深海に配置されて取水口から深層水を取り込む筒状の取水部と、海洋表層部又は陸上に配置されて放水口から深層水を吹き出す筒状の放出部と、海中に配置されて前記取水部と前記放出部とを連通する揚水管とを備え、前記揚水管中の深層水は、前記取水部に設けられた水車の回転エネルギー又は深層水自身の速度エネルギーを利用して前記放出部に向けて流れる深層水リフトアップ装置に適用される。
【００１１】
なお、本発明の深層水リフトアップ装置は、深層水を海洋表層部にリフトアップする他、陸上にリフトアップして発電所の冷却水などとして用いても良い。この場合には、放出部は波浪の影響を考慮して海洋表層部から陸上に達する剛性管とされるべきであり、後述するシート管は波浪の影響をほぼ無視できる深さにのみ配置されることが好適である。
【００１２】
（大径の揚水管の採用）
本発明は、上記深層水リフトアップ装置において、揚水管が、直径５〜１００メートル、更に好適には１０〜５０メートルの等価円に等しい流路断面積をもつことをその特徴としている。なお、揚水管が柔軟性をもつ場合にはその流路直角断面が真円形状をもつとは限らないため、本発明では、面積が等しい真円の直径にて揚水管の断面が定義されている。以下、本発明について更に詳しく説明する。
【００１３】
上記課題を解決する優れた方法は、従来提案されている深層水リフトアップ装置に比較して格段に径が大きい揚水管を採用することである。深層水リフトアップ流量は揚水管の断面積ｓ×速度ｖとの積となる。これに対して、流体のリフトアップには断面積×速度の３乗に比例する動力が必要であると従来考えられてきた。
【００１４】
しかしながら、深層水リフトアップは、深層水の比重差を無視すれば厳密な意味での揚水ではない。すなわち、深層水への位置エネルギーの追加は不要である。揚水管が非常に長いために、必要動力のほとんどは揚水管中で摩擦損失や渦損失として消費されてしまう。重要な点は、層流状態において揚水管損失のうちの摩擦損失は、径に反比例し速度の２乗に比例することである。渦損失も速度の２乗に比例する。
【００１５】
つまり、ある流量をリフトアップする深層水リフトアップ装置では、揚水管の断面積を５倍とすると速度が１／５となるために、摩擦損失は１２５分の１、渦損失などの流体損失を含めても数十分の１となる。言い換えると、これは、揚水管の径を増大すればするほど、単位流量当たりの損失が加速度的に減少し、海流や風力といった小エネルギーを用いても大規模な深層水のリフトアップが可能であることを意味する。都合のよいことに、海流がもつ単位流量当たりの速度エネルギーは一定である。これは、他のエネルギーとは異なり揚水管の断面積を増大したとしても深層水の速度エネルギーが減少しないことを意味する。このことは、もしも従来想定されていた揚水管径よりも大幅に大径の揚水管を採用すれば、海流エネルギーや風力エネルギーといった現地で取得可能な小密度の自然エネルギーを用いても大量の深層水をリフトアップできることを意味する。
【００１６】
そこで、本発明は、揚水管の直径を５〜１００メートル以上、更に好適には１０〜７０メートル、更に好適には１５メートル〜５０メートルとした点にその特徴がある。このようにすることにより初めて、従来最大径として想定されていたたとえば直径２メートルの揚水管と比べても、流速を５分の１〜５０分の１とすることができ、それに応じて上記説明のように揚水管の損失を大幅に減らして小さい自然エネルギーにより大量の深層水を海洋表層部に容易にリフトアップすることができる。つまり、従来の深層水リフトアップ装置、特に海流型深層水リフトアップ装置が抱えていた揚水量（深層水リフトアップ量）が小さいと言う問題は、従来認識されていなかった大径の揚水管を採用するという極めて簡単な手段により解決することができる。
【００１７】
なお、従来の深層水リフトアップ装置において、このような大径揚水管の利点が明確に認識されていなかった理由は、直径１０メートルと言うような大径の揚水管は大型でかつ高価であり経済的な建設は非現実的であるとの誤解が無意識に存在したためではないかと考えられる。
【００１８】
しかし、深層水リフトアップ装置において重要な第１の点は、揚水管の内外の圧力差がほとんど無いことである。これは、揚水管の管厚は本質的に非常に小さくて良いことを意味する。その第２の点は、海中では水の浮力の利用により、容易に大規模工作物の実質的重量を軽減することができる点である。たとえば、陸上では大規模構築物の各部特に下部には大きな重量が掛かり、そのために大規模となるほど各部の強度を大きく確保する必要があり、単位体積当たりの建設コスト、材料コストは規模増加に比例して増大してしまう。水中では、大規模構築物の各部に浮力が掛かるうえ、各部に軽比重部材たとえばフロートを分散配置することも容易であり、大規模構築物の重量問題はほとんど考慮する必要がない。その第３の点は、海洋の表層部を除く中層部や深海には地震や暴風雨などの陸上では強度上考慮が必要な問題が無いことである。これらの点から、海中構築物に対する強度的要求は、たとえそれが非常に大規模であっても陸上に比べて格段に小さいことが理解される。
【００１９】
結局、本発明によれば、大規模ではあるが簡単な設置費用で小さい深層水リフトアップ装置を経済的に実現できるという優れた効果を奏することができる。
【００２０】
（シート管の採用）
好適な態様において、揚水管は、布や樹脂を主素材とする軟質で筒状のシート管からなる。このようにすれば、上記した大径の揚水管を極めて安価に製造することができる。更に重要なことは、シート管は巻き取ったり畳んだりすることができるため、このような大径の揚水管であってもその輸送費用を大幅に低減できる点にある。
【００２１】
柔軟なシート管を揚水管として用いることは特許文献１などにより公知となっている。特許文献１はシート管をリング状のリンクで補強することを提案しているが、シート管の管壁の補強部位に局部的に応力が集中してシート管の疲労破損が問題となる。また、特許文献２は、揚水管の下端にポンプを設け、ポンプから出た高速の深層水を揚水管に押し込むが、ポンプから吐出される高速の深層水は、揚水管の長手方向へはその動圧（速度エネルギー）により強く押し込まれるが、揚水管の静圧は深層水の速度に応じて減少するため、揚水管が軟弱なシート管の場合には、シート管壁の振動や変形によりシート管の疲労破損、流路直角断面積の減少による流体抵抗の増大により、深層水の速度エネルギーは揚水管内で急速に減衰し、これに打ち克つためポンプは大きな動力を消費する。乏しい自然エネルギーを利用して発生させた貴重な動力をこのように非効率に消費することは自然エネルギーによる発電装置の高コスト化を招き、実用性が低下してしまう。
【００２２】
すなわち、筒状シートからなるシート管は安価に製造輸送できるが軟弱であるため、揚水や外部海流の速度変化や局部的な摩擦抵抗による速度変化に起因する内外圧力差の変動により容易に変形する。このシート管の変形は、揚水流量の低下や揚水速度の一層の変化とそれによる圧力の周期的変化を招き、疲労破損が生じる。
【００２３】
この問題を解決する好適な態様では、揚水管は、布や樹脂を主素材とする軟質で筒状のシート管からなり、取水部は、取水口と揚水管の入口との間に配置されて揚水管の入口に向けて連続的に流路直角断面積が増加するディフユーザ部を有し、放出部は、放水口と揚水管の出口との間に配置されて放水口に向けて連続的に流路直角断面積が減少するノズル部を有し、揚水管の内圧は、揚水管の外圧よりも高く設定される。このようにすれば、柔軟なシート管を機械的に補強する必要、更に言えばその管径を安定に保持する必要が実質的に無いため、コストの大幅な削減が可能となる。以下、更に詳しく説明する。
【００２４】
揚水管内の深層水は、進行方向へ静圧＋動圧とをもち、深層水の進行方向と反対方向へ静圧−動圧をもち、その他の方向に静圧をもつ。  ディフユーザ部は、揚水管に流入する深層水の運動エネルギーを圧力エネルギーに効率良く変換する。これにより、揚水管内部の静圧を揚水管の外圧よりも高くすることができるため、布又は樹脂を主素材とするシートにより構成される柔軟かつ長いシート管により揚水管を作製したとしても、シート管の全面にわたって一定の張力を正確に与えることができる。これにより、シート管の耐変形性が強化されるので、揚水管内の深層水の速度変動や管外の海流の速度変化などにより、シート管の内圧が変動してシート管壁が疲労により破損するのを良好に抑止することができる。なお、深海でのシート管の繰り返し変形の大きな要因が、シート管内の深層水の局部的速度変動に起因することを考えると、ディフユーザ部による速度低下によりシート管の繰り返し変形自体が小さくなり、ディフユーザ部設置によるシート管耐久性向上効果は更に向上する。併せてシート管中の流水速度の低下と径の増加によりシート管内での摩擦損失や渦損失が大幅に低下して深層水リフトアップ量の増大も同時に実行することができる。
【００２５】
更に説明すると、揚水管内部の静圧（以下、単に内圧とも言う）が外圧以下であると、揚水管の局部的な突起などによる局部的な圧力変化に起因してシート管壁が振動する。つまり、シート管壁の局部的形状により水流速度が変化すると局部的圧力変動が生じ、特にその流路直角断面積縮小方向の変化は、揚水管内の水流速度の増大を招いてシート管の内圧を低下させ、それにより水流速度を更に変化させ、これがシート管壁の振動に発展する。  
【００２６】
この態様では、シート管壁に一定の張力が付与されるため、このようにシート管壁の振動を良好に抑制することができ、シート管壁が疲労破損するのを良好に防止することができる。また、上記したシート管の流路直角断面積の減少は、揚水流量の減少も招く。上記理由により、製造費用、遠距離輸送費用が小さく及び組み立てが容易なシート管にて大径の揚水管を耐久性良く実現することができ、その結果として揚水エネルギーの消耗を防ぎつつ大量の深層水のリフトアップを安価に実現することができる。
【００２７】
ノズル部は、揚水管から流出する深層水の圧力エネルギーを運動エネルギーに効率良く変換する。これにより、シート管から海面近傍に吹き出される深層水の速度を再び増加させて流量を増大でき、上記圧力エネルギーの無駄な損失を防止することができる。
【００２８】
更に説明すると、放出部にノズル部を設けない場合、効率良く放出口から放出される深層水に効率よく運動エネルギー（動圧）を与えることができない。たとえば、放出部の管径が揚水管のそれと同じである場合には、上記したディフユーザ部により得られた揚水管の静圧は揚水管から放水口に至る経路で低効率で動圧に変換されてしまい、揚水管の深層水は放出部で動圧により外部の海流中に放出される。この時、放水口直後の海流と放出水流との衝突の影響などにより流体の乱れが生じ、この乱れがシート管の上端部に波及する。ノズル部が無いため、シート管の上端部の静圧は十分に確保されておらず、シート管壁の周期変動が大きくなってしまう。その他、シート管の上端部は海洋表層部にあるため、波浪力の影響により振動しやすい。これに対して、本発明は揚水管の圧力エネルギーを連続的に運動エネルギーに変換するノズル部をもつため、シート管の上端部に静圧を与え、シート管壁に張力を与えることができるため、上記問題点を良好に改善することができる。更に、ノズル部は、ディフユーザにより昇圧された圧力エネルギーをノズルにより速度エネルギーに効率良く変換して海面に向けて吹き出すので、増速した深層水を上方へ吹き出すことができる。このことは、放出部を海面より所定深さに設けても深層水を海面近くまで到達させることができることを意味する。放出部を海面又はその近くに配置すると、波浪エネルギーによるその損傷や劣化を考慮しなかればならないが、深層水を上方（斜め上方でもよい）へ効率よく吹き出すノズル部の設置によりその分だけ放出部を深く設置できるため、この問題を軽減することができる。なお、放出部は、直管形状でもよく、互いに異なる複数の方向へ分岐する複数の分岐管でもよく、海流下流側へ曲げてもよい。なお、海面表層の海流の吸い込み効果（エゼクタ効果）を利用しても良い。
【００２９】
（シート管の他の態様）
好適な態様において、上記シート管の幅方向一端部にて長手方向へ延在する支持索を有し、シート管は、前記支持索を囲んで接合されている。このようにすれば、シート管は支持索の全長にわたって力を授受することができるため、支持索がシート管を海流上流側に引っ張る力がシート管に局部的に集中してシート管の耐久性が低下するのを抑止することができる。
【００３０】
好適な態様において、上記シート管は、ロール状に巻かれた一定幅の長尺シートを螺旋状に接合して構成される。このようにすれば、長尺のシートにより大径のシート管を簡単に形成することができる。
【００３１】
好適な態様において、上記シート管は、長手方向に互いに隣接して螺旋状に延在する２つのターン部の間の接合部が略水平となるように海流中に斜めに配置されている。このようにすれば、上記接合部が略水平に延在するため、海流抗力に対して好都合となり、シート管への局部的応力集中を低減することができる。なお、各ターン部はある一定幅だけ重ねて接合されることができる。この場合、上方へ向けて次第に径が増大する向きに巻く方がよい。
【００３２】
好適な態様において、上記ディフユーザ部は、海流下流側に延在しつつ次第に上方へ連続的に湾曲して揚水管に達して内部の深層水の進行方向を変更する形状を有する。この態様の効果を以下に説明する。海流を用いる場合、取水口に水平に流入する深層水を斜め上方へ方向変換する必要がある。このようにすれば、ディフユーザ部と深層水方向を変更する方向変換部とを一体化させるため、取水部を小型化することができ、その流体損失を低減することができる。なお、ディフユーザ部の下流側へ単位距離当たりの流路直角断面積の増加はできるだけ小さい方が渦損失を減らして圧力変換効率を向上することができる。また、上記方向変換において、下流側への単位距離当たりの方向変換量をできるだけ減らして緩やかに湾曲させるほど、方向変換に伴う流体乱れによる流体抵抗の増大を抑止することができる。この態様によれば、これらを同時に実施するため、取水部をコンパクト化しつつ圧力変換と方向変換とを効率よく実現することができる。
（硬質組み立て管の採用）
好適な態様において、前記揚水管は、幅方向に湾曲し長手方向にほぼ平坦な長い湾曲板を幅方向に複数枚結合してなる長筒からなり、前記湾曲板の幅方向両端部は、径方向外側に突出する放射リブを有し、隣合う２つの湾曲板の放射リブは互いに結合されている。なお、上記で言う湾曲板は、組み合わせて長筒となるのであれば、円弧状に湾曲していなくても可能であることは明白である。
【００３３】
以下、この態様について説明する。ＦＲＰなどからなる硬質管は、既述したシート管に比べて剛性に富むため、圧力変動の繰り返しに対する耐疲労性に富む。しかし、本発明のような大径の硬質管は嵩張るため、船舶に多数積載することができず、輸送費用が増大するという問題がある。コンパクトな輸送を行うための良い方法は、硬質管を径方向に切断した部分円筒体とし、複数の部分円筒体を組み合わせ、各部分円筒体の幅方向両端部（硬質管の周方向の両端部）をたとえばボルトなどで締結して一本の硬質管とすることである。しかし、組み合わせられて硬質管を構成する各部分円筒体の幅方向両端部の締結部近傍には揚水管内圧変動などにより応力変動が集中して破損しやすいという問題がある。この態様は上記問題の解決のためになされたものであり、次の構成をもつ。
【００３４】
すなわち、この態様の揚水管は、略円弧状の断面をもつ部分円筒体を組み合わせてなり、隣り合う２つの前記部分円筒体の隣り合う幅方向端部同士は径方向外側に突出するとともに互いに結合される放射リブをそれぞれもつ。このようにすれば、各部分円筒体の幅方向両端部に径方向（揚水管の断面中心から見て）外側に突出する放射リブをもつため、揚水管全体の剛性を強化できるとともに、応力が集中する部分円筒体の幅方向両端部の機械的強度を強化することができ、揚水管の管壁の平均厚さの増加を抑止しつつ揚水管の機械的強度を向上することができる。
【００３５】
（硬質管の他の態様）
好適な態様において、２枚の湾曲板を向かい合わせて接合することにより揚水管が毛永逝され、各湾曲板の両端の放射リブは、海流上流側と海流下流側に突出する。このようにすれば、放射リブにおける海流抵抗を低減することができる。
【００３６】
好適な態様において、前記湾曲板は、上昇する深層水に接する内壁部と、前記内壁部の外側に位置して外部の海水に接する外壁部と、前記内壁部及び前記外壁部とを繋ぐ隔壁部と、前記内壁部、外壁部及び隔壁部に区画形成された中空部とを有し、前記中空部には水が充填されている。このようにすれば、揚水管の管壁の平均厚さの増加を抑止しつつ揚水管の機械的強度を更に一層向上することができる。特に揚水管に掛かる応力変動に対して中空部の内部の水は一種の慣性抵抗発生機能と圧力分散機能とをもつため、材料費の増大を防止しつつ揚水管の剛性を強化することができる。なお、内壁部又は外壁部に中空部に連通する小孔を設けてもよい。
【００３７】
好適な態様において、上記湾曲板の組み合わせにより構成された揚水管の内圧すなわち静圧は外圧よりも小さくされる。これにより、湾曲板の幅方向両端部には幅方向（揚水管の周方向）に圧縮応力が発生するため、隣り合う部分円筒体同士が緊密に結合し、湾曲板がばらけることを良好に防止することができる。
【００３８】
好適な態様において、取水部にはノズル部が設けられるか又は回転翼が設けられ、放出部にはディフユーザ部が設けられる。このようにすれば、取水部のノズル又は回転翼により深層水に与えられた速度エネルギーを放出部（揚水管の上端部でもよい）にて圧力エネルギーとして効率良く回収することができ、エネルギー損失を減らしつつ、揚水管の内圧すなわち静圧を外圧よりも低下させることができる。なお、揚水管における内圧低下量は僅かでよく、この内圧低下による揚水管内での摩擦損失や渦（流体）損失の増加は抑止することができ、ディフユーザ部における境界層剥離などによる圧力損失も小さくすることができる。
【００３９】
海流エネルギーを用いて揚水する場合の各種態様が以下に説明される。なお、これらの態様は、上記各態様の従属態様としてのみならず、上記各態様とは独立する発明として把握され得ることに留意されたい。
【００４０】
（取水部の姿勢保持部材）
海流の速度エネルギーを用いた深層水リフトアップ技術の重要事項は、単位流量当たりの海流の速度エネルギーが小さいため、その損失を減らす必要がある。取水部の取水口近傍の筒部が海流方向と略平行になっていないと、取水口近傍にて大きな渦損失が発生し、海流エネルギーが大きく減衰してしまう。つまり、海流エネルギーを利用して深層水をリフトアップする場合、取水口近傍の筒部の延在方向は、深層水のリフトアップ量及びシート管の静圧確保に非常に重要な役割をもつ。取水部を海底に剛性部材により固定することは可能であるが、海流方向が変化すると、取水口にて渦が発生して大きな損失が生じてしまう。支持索などで取水部を姿勢自在に海底固定する場合、取水部が海流などにより動きやすくなり、取水部の取水口近傍の筒部の延在方向を海流方向と一致させることが難しい。一致が取れないと、取水部の取水口で大きな渦電流損失が発生してしまう。海流の方向がしばしば変動することは知られている。異なる方向に延在する多数の支持索で取水部を海底に固定すれば、取水部の姿勢を安定させられるが、設置、維持コストが増大する。
【００４１】
この問題を解決するこの態様では、上部の揚水管に深層水を導入する取水部は支持索により海底に固定され、取水部は、海流下流側へ延在して海流から受ける力により取水口近傍の筒部の延在方向を海流の流入方向と平行に保持する姿勢保持部材をもつ。このようにすると、海流が姿勢保持部材に接触してその延在方向を海流方向に保つ。これにより、取水部の取水口は常に海流に対向して開口することになる。この態様では、取水部の取水口近傍の筒部の延在方向と海流方向とを、海流により低コストで安定に一致させることができ、深層水リフトアップ量を向上することができる。
【００４２】
好適な態様において、姿勢保持部材は、海流の下流側へ向けて先細状に延在する形状を有する。このようにすれば、取水部の下流側に回り込む海流の乱れを低減することができるため、取水部の流体抵抗を減らすことができるため、揚水管の傾斜を減らして揚水管の長さを低減することができ、揚水管の損失を低減することができる。
【００４３】
（取水部のフロート）
取水部を海底に係留する支持索又は取水部に連結される揚水管は長い部材であり、そのコストダウンが重要である。
【００４４】
この問題を解決するこの態様は、次の構成をもつ。
【００４５】
取水部は、支持索を通じて海底に固定され、取水部には等価的な自重より大きい浮力が与えられる。このようにすれば、取水部が揚水管に張力を与えるのを防止することができ、揚水管の耐久性を向上し、製造費用を低減することができる。この態様の作用効果を以下に説明する。
【００４６】
取水部は、水平方向前方から取り込んだ海流を上方へ大角度でその進行方向を変換させるため、斜め後方への大きな反力を受けて沈降しようとする。この反力は上記等価的な自重に含まれるものとする。すなわち、この反力と取水部の重量とが揚水管に下方への大きな引っ張り応力を与える。この引っ張り応力は本発明のように大流量の揚水を行う場合には大きくなり、揚水管の費用を増大させ、寿命を低下させる。この態様では、取水部はその自重（空気中）よりも大きな浮力をもつため揚水管を下方に引っ張ることがなく、取水部と上方のフロートを繋ぐ支持索を設ける必要もない。
【００４７】
好適な態様において、取水部の浮力から上記した等価的な自重を差し引いた等価的な浮力が、外部の海流に対する取水部の抗力と内部の深層水の方向変更による反力の水平成分との合計の０．５〜２倍に設定される。このようにすれば、取水部と海底のシンカーとを結ぶ支持索を水平方向に対して大角度で延在させることができるため、支持索の長さを短縮することができる。
【００４８】
好適な態様において、取水部は、海流方向に長く延在する筒状フロートをもつ。このようにすれば、筒状フロートに生じる海流抗力が取水部の抗力として追加されるのを抑止することができる。
【００４９】
好適な態様において、この筒状フロートは、既述した姿勢制御板を兼ねる。これにより、取水部の構造を簡素化することができる。
【００５０】
（支持索の構造）
好適な態様において、支持索は、たとえばＦＲＰなどにより成形された耐海水性をもち比重が軽い樹脂長板を鎖状に連結して構成される。長板の長さはたとえば１０メートルとすることができる。このようにすれば、支持索のコストダウンと耐久性向上とを実現することができる。
【００５１】
（揚水管の比重）
好適な態様において、内部の深層水を含む揚水管の比重は１未満とされる。これにより、放出部又は海面の浮体により揚水管を吊り下げる必要がないため、内部の深層水を含む揚水管の重量は揚水管各部の浮力により分散して担持されることができる。その結果、揚水管各部への局部的な応力集中や揚水管の上端部に掛かる引っ張り力を減らすことができる。なお、揚水管の内部の深層水は、摩擦力により揚水管を上方へ持ち上げる作用をもつので、この力も一種の浮力として考えることができる。つまり、揚水管の総合比重が１よりも大きいと、揚水管全体が放出部に吊り下げられる状態となるため、揚水管の上端部に作用する引張り力は相当に大きくなり、これに抗するため揚水管の上端部の耐張力増大するため揚水管のコストが増大してしまう。
【００５２】
特に、揚水管を海流中に配置する場合には、海流が揚水管を寝かそうとし、揚水管の長さが長くなってしまい、その流体損失が増大する。この問題は、揚水管に働く浮力を大きくすることにより改善される。この浮力は、この海流抗力に抵抗して取水部を回動中心として揚水管を立てる向き付勢するため、揚水管の全長を短縮し、揚水管の流体損失を減らすことができるという効果も得ることができる。したがって、海流中では、海流に対して揚水管が発生する抗力の０．５〜２倍の浮力を揚水管がもつことが好ましい。もし揚水管の浮力がこれ以下である場合には、上部のフロートと海底のシンカーとの間を結ぶ支持索に揚水管各部を連結して揚水管を立てることが好ましい。
【００５３】
（揚水管の断面扁平化）
海流中に配置される大径の揚水管には大きな海流抗力が発生し、揚水管の上端部は下流側に流されてしまい、揚水管の全長が増大し、その流体損失が増大する。揚水管の長手方向各部を支持索により支持し、放出部に大きな浮力のフロートを設ければ、この問題は解決できる。しかし、揚水管の支持索結合部には大きな応力集中が生じてしまう。
【００５４】
この問題を改善する本発明の揚水管の断面は、海流方向の幅よりも海流直角方向の幅が狭くなる形状を有している。このようにすれば、長い揚水管の海流抵抗を減らせるため、揚水管の全長を減らすことができ、内部の深層水の流体損失を低減してリフトアップ流量を増大し、揚水管費用を低減することができる。
【００５５】
揚水管が硬質管である場合には海流中の揚水管の流路直角断面は魚形断面又は楕円断面とされる。揚水管がシート管である場合にはシート管内の流路直角断面は、複数の隔壁用シートにより区画されてシート管の流路直角断面が扁平化される。
【００５６】
（放出部の継ぎ手構造）
放出部は海洋の表層部に配置されるため、たとえば暴風雨時に波浪により大きな力を受ける。放出部をＦＲＰやそれを繊維強化コンクリートで被覆した構造などにより耐波浪性を向上することは可能である。しかし、その結果、放出部に連結された揚水管には放出部から上下方向と水平方向に繰り返し応力が加えられる。揚水管特に上記したシート管に放出部と同程度の剛性を与えることはコスト的に非現実的である。この問題は、放出部と揚水管との間に次に説明する継ぎ手構造を設けることにより改善される。
【００５７】
すなわち、この態様では、放出部と揚水管との間にスライド管継ぎ手構造と曲げ継ぎ手構造とを設ける。
【００５８】
スライド管継ぎ手構造は、揚水管の上端部に固定される硬質の第１の直管部と、放出部に固定されて第１の直管部に相対的にスライド可能に嵌合する硬質の第２の直管部と、第２の直管部のスライド量を所定距離範囲に規制するストッパとを有する。曲げ継ぎ手構造は、上記スライド管継ぎ手構造の上方又は下方に弾性に曲がるゴム管又はフレキシブルチューブからなる。ゴム管には繊維をリング状に配置して径方向の剛性を強化してもよい。
【００５９】
この態様によれば、波浪により放出筒部が上下方向及び水平方向に繰り返し移動しても、上記２つの継ぎ手構造がそれを吸収するためシート管のごとき揚水管の上端部に繰り返し張力や曲げ力が生じるのを防止でき、揚水管の疲労耐久性を更に向上することができる。
【００６０】
好適な態様において、上記スライド継ぎ手を更に利用して放出部だけを必要に応じて昇降させる。これは放出部に昇降装置を設けることにより実現できる。これにより、暴風雨時や船舶接近検出時に放出部だけを沈降させることができる。昇降装置は、好適にはタンクと排出ポンプと開閉弁とをもち、上昇時にはタンク内の海水を外部に排出し、沈降時には開閉弁を開いて外部の海水をタンクに取り入れる。
【００６１】
この態様によれば、放出部だけを昇降させ、長く疲労耐久性に劣る上記シート管などの揚水管の昇降を行わないため、昇降に要する電力を低減でき、昇降速度を増大でき、シート管の寿命も向上することができる。なお、船舶接近の検出は、周知の超音波水中レーダー技術の他、プロペラ音の三角測量によっても行うことができる。排出ポンプへの給電は、公知の自然エネルギー利用型発電装置を用いて行うのが好適であるが、必要電力が小さいことは、大電力の確保が容易ではない自然エネルギー利用型発電装置にとって特に好適である。
【００６２】
（海流駆動水車）
海流を利用する深層水リフトアップ装置は、構成が簡単ではあるが、海流速度が小さい。上記した大径の揚水管は、海流中では大きな水平抗力を生じるために海流により寝かされ、その結果、揚水管は１０００メートル以上といった長さになり、その流体損失が増大し、深層水リフトアップ流量が減少する。
【００６３】
この問題を解決するこの態様は、取水部に設けられて取水部に流入した深層水を付勢するドライブ水車と、ドライブ水車に隣接して配置されて海流により駆動されるドリブン水車とを有し、ドリブン水車の軸は、ドライブ水車の軸に機械的に結合されている点に特徴をもつ。
【００６４】
このようにすれば、構造及び保守が簡単な構造を追加するだけで、深層水のリフトアップ量を大幅に増大することができる。そのうえ、深層水の増幅された速度エネルギーを圧力エネルギーに変換することにより、柔軟で安価なシート管に十分な正圧を与えることもでき、シート管の耐久性も向上することができる。
【００６５】
両水車は、回転軸が平行に配置された２つのプロペラ水車とすることができる。この２つのプロペラ水車の回転軸は、２つの直交歯車機構によりあるいはベルトやチエーンなどの平行軸間動力伝達機構により容易に動力授受可能に連結することができる。その他、両水車は、海流方向と直角に回転軸が配置された軸が直結された２つの縦型水車（回転軸が海流方向と直角配置される水車）により構成されることができる。
【００６６】
（深層水拡散プレート）
放出部から放出された深層水は、塩分濃度は薄いものの低温であるため比重が重く、再度沈降するという問題をもつことが知られている。この問題を改善するために、従来では深層水とは別にポンプで表層水を汲み上げ深層水に混ぜて放出していた。このような方法は、本発明が目的とする大規模深層水リフトアップでは自然エネルギー利用の電力を大量に浪費してしまい、非現実的となる。
【００６７】
この問題を改善するこの態様は、深海の取水部と表層部の放出部とそれらを連通する揚水管とをもつ深層水リフトアップ装置において、前記放出部の出口を囲んで前記放出部に固定されて水平方向に延在する厚板状の深層水拡散プレートを有する。
【００６８】
深層水拡散プレートの平面形状は輪板形状が好適であるが多角形板形状や楕円板形状など種々の形状でもよい。深層水拡散プレートの直径としては、１００メートル以上が好適である。このようにすれば、放出部の出口から出た深層水は深層水拡散プレートの上を水平方向に低速で拡散しつつ太陽熱や空気や下部の表層水により暖められて軽比重となり、周囲に拡散することができ、深層水拡散プレートの外周から出る深層水が再度沈降することを良好に抑止することができる。
【００６９】
好適な態様において、この深層水拡散プレートは、海流存在環境において、放出部より海流下流側に略水平に延在する。これにより、深層水拡散プレートの大型化を抑止しつつ海流存在下でも良好に深層水の表面拡散が可能となる。
【００７０】
好適な態様において、深層水拡散プレートの比重は周囲の表層水の比重とほぼ同程度にされる。これにより、深層水拡散プレートは、表層水に対する上方の深層水の相対重さの差により小さな沈降力を受ける。この沈降力は、海面に浮かぶ多数の浮上フロートを深層水拡散プレートの各部に連結することにより容易に分散することができる。
【００７１】
好適な態様において、深層水拡散プレートは、ゴム又は布又は樹脂、更に好適には繊維強化された耐候性ゴムにより製造された軟質のシートと、このシートにプレート形状を与える曲げ方向に柔軟性をもつ骨部とからなる。このようにすれば、素材使用量を低減しつつ大面積の深層水拡散プレートを実現することができる。
【００７２】
好適な態様において、深層水拡散プレートは上下に水の連通を許容する多孔性のシートをもつ。このシートに平面的形状を与える骨部を設けても良い。このようにすれば、深層水とその下の表層水との比重差や両者の速度差によるエゼクタ効果により深層水と表層水との混合を少ないエネルギー消費で実現でき、素材使用量も低減することができる。シートの孔の直径および孔密度は適宜選択可能な事項であるが、数センチメートルといった比較的大きな孔を設けても、深層水は十分水平方向に拡散することができる。
【００７３】
好適な態様において、骨部は水を封入する軟質のパイプとされる。パイプは繊維強化された耐候性ゴム又は耐候性樹脂とすることができる。ただし、破損対策としてこのパイプは各所で分離されて互いに独立して水を収容することが好適である。このようにすれば、材料を低減しつつかつ波浪に応答して変形が容易な深層水拡散プレートを実現することができる。深層水拡散プレートを波浪や船舶接近に応じて昇降させてもよい。
【００７４】
好適な態様において、深層水拡散プレートは放出部に水平回動可能に嵌合している。このようにすれば、深層水拡散プレートに対する海流力により深層水拡散プレートが水平回動しても、放出部がねじれることがない。なお、放出部と揚水管とが既述のスライド継ぎ手などにより相対回動可能な場合には、深層水拡散プレートを放出部に水平回動不能に結合してもよい。
【００７５】
好適な態様において、深層水拡散プレートは、放出部に浮力を与えるフロートを兼ねることができる。このようにすれば、深層水拡散プレートとフロートとを一体化させることができるため、構造が簡単となる。
【００７６】
（浮遊風車装置の揺動防止構造）
海流を利用する深層水リフトアップ装置は、構成が簡単ではあるが、海流速度が小さいため、揚水管を大径化してもこの海流エネルギーにより１０００メートルといった長い揚水管を通じてリフトアップできる深層水のリフトアップ量には限界があった。揚水管に取り込まれた深層水の速度エネルギーは揚水管内にて次第に失われて海面近傍に吹き出す深層水の速度は非常に小さくなってしまう。このため、従来の海流型深層水リフトアップ装置は、建設費用に見合う揚水量を期待できないという問題点があった。これに対して公知の浮遊風車装置を利用して深層水リフトアップのためのエネルギーを発生する場合、海流が存在しない海域での深層水リフトアップを実現する。深層水リフトアップ装置では、海底固定の風車装置は建設コストが高くなり、建設地域が限定される。風車の発生動力は、電力、回転力、流体圧力として揚水管の水車側に転送される。浮遊風車装置は、揚水管の上端部に一体に設けても良く、深層水リフトアップ装置から離れて設けて発電電力をケーブルで伝送してもよいことは明らかである。
【００７７】
従来の浮遊風車装置は、海洋表層部に配置されたフロートの浮力により支持されるタワーと、このタワーの上端部に設けられ得たプロペラ風車と有し、フロートは支持索により海底に係留される。タワーの安定性を考えれば、風車装置の重心をその浮力中心よりも下に配置することは当然である。
【００７８】
しかしながら、このような浮遊風車型深層水リフトアップ装置では、タワーが波浪や風により容易に傾斜したり、揺動したりする。この傾斜や揺動を防止するため、フロート各部を多数の支持索により海底各所に固定すればフロートの傾斜を減らせるが、深海であることを考えると、それは非現実的である。海上の風速が陸上のそれよりも大きいこと、及び、波浪によるフロートの揺動がタワーを揺動させることにより、たとえば暴風時において極めて深刻な問題となる。
【００７９】
従来の浮遊式風車型深層水リフトアップ装置におけるタワー揺動防止は、タワーに固定されるとともに海面に存在するフロート（以下、海面フロートとも言う）の姿勢復元力を利用している。タワーが傾斜すると、海面フロートも傾斜し、海面フロートの傾斜側の部分は深く沈んでその浮力が大きくなり、海面フロートの反傾斜側の部分は海面から浮き上がってその浮力が小さくなる。この浮力差がタワーに回復向きへの回転モーメントを与える。しかしながら、海面フロートを用いたこの回復モーメント発生技術は、海面フロートに掛かる大波浪がフロートに回転モーメントを与えるという新しい問題を派生させる。つまり、波浪により、海面フロートには波浪進行方向両端において浮力差が生じてこの回転モーメントが発生する。結局、波浪の周期的変化によりタワーの周期的な揺動が生じる。タワーの周期的揺動は、風車のブレードの揚力及び抗力の周期変動をもたらしてブレードの周期変形を生じさせ、その結果としてブレードの疲労破損を生じさせる。また、ブレードの傾斜や揺動によりブレード先端が波浪の最高点に衝突する危険も発生する。この問題は、浮遊式風車型深層水リフトアップ装置だけでなく、近い将来実現されるであろう同様の浮遊式風車発電装置においても大きな問題となる。
【００８０】
この態様は、この浮遊式風車型深層水リフトアップ装置や浮遊式風車発電装置の波浪や強風に対する安全性を格段に向上することをその課題としている。
【００８１】
この課題を達成するために、この態様は、海中から海面上の所定高さまで立設されるタワーと、前記タワーの上端部に設置されたて揚水動力を発生する風車と、海洋表層部に位置して前記タワーに浮力を与えるフロートと、前記タワーを水底に固定する支持索とを有し、前記放出部は前記タワーに固定される浮遊型風車型深層水リフトアップ装置に適用される。この態様では特に、フロートを水面下に保持しつつこの浮遊式風車装置の浮力が装置の重力よりも大きく設定なるようにフロートの浮力を設定し、かつ、装置の重力中心を装置の浮力中心より所定距離だけ下方に設定し、かつ、支持索を重力中心と前記浮力中心との間にて装置に連結することをその特徴としている。なお、この態様の浮遊式風車装置は、深層水リフトアップ装置以外の負荷への電力供給も可能である。このようにすれば、風車を正規の姿勢に安定させようとする向きの回転モーメントを増強することができるため、タワーの周期的揺動や傾斜を低減して、疲労によるあるいは波浪への接触による風車のブレードの破損を防止可能な浮遊式風車装置を実現することができる。また、海面に露出する海面フロートを全廃乃至大幅に減少させることができるため、この海面フロートが波浪により揺動することによるタワーの揺動を大幅に低減することができる。
【００８２】
更に説明すると、上方の浮力中心と下方の重心との間の中間位置にてタワーに支持索を固定し、この支持索を海底に固定すると、タワーの揺動により重心に作用する回転モーメントと浮力中心に作用する回転モーメントはそれぞれ傾斜回復側に作用するため、大きな回復復元力を得ることができる。これに対して、タワーの下端を支持索に固定すると、上記二つの回転モーメントの差だけしか傾斜回復に利用できないため、タワーの傾斜が大きくかつ回復が遅くなる。なお、タワーが揚水管に囲包されかつ一体に固定されている場合には、揚水管に支持索を設けてもよい。
【００８３】
好適な態様において、前記フロートよりも所定距離だけ深い位置にてタワーにウエイトが固定される。これにより、装置の重心を良好に低下させて上記回復モーメントを一層増大することができる。
【００８４】
好適な態様において、フロートの大部分は、水面下３メートル以下に配置される。このようにすれば、フロートに対する波浪の影響を大幅に低減することができる。これは、上記態様が、タワーの傾斜回復モーメントとして海面フロートの浮力偏在効果を利用しないことにより可能となるものである。
【００８５】
好適な態様において、タワーの下端部にタワーの揺動に対する水抵抗を増大するための抵抗プレートが取り付けられる。このようにすれば、支持索の位置を揺動中心としたタワーの揺動は、この抵抗プレートの大きな流体抵抗（渦形成作用）により良好に抑止される。なお、支持索をタワーの下端に設ける場合、このような抵抗プレートをタワーの下端に設けてもタワー揺動防止効果は得られないため、抵抗プレートを海面近傍に設ける必要がある。しかし、この場合、波浪が抵抗プレートを破損させるという問題が新たに生じてしまう。なお、タワーが揚水管に囲包されかつ一体に固定されている場合には、揚水管に抵抗プレートを設けても良い。
【００８６】
（浮遊風車装置のブレード破損防止構造）
上記説明したように、浮遊風車装置における強風や波浪によるタワーの傾斜や揺動は、風車のブレードの破損問題を発生させる。この問題は、暴風雨時に波浪の最高点が非常に高くなることにより、一層危険となる。また、ブレードが波浪に直接接触しなくても、海水飛沫は海面近くほど多いため、タワーの傾斜や揺動によりブレードが海水飛沫に衝突して損傷する。
【００８７】
この問題を解決するために、この態様は、海中から海面上の所定高さまで立設されるタワーと、前記タワーの上端部に設置されて動力を発生する風車と、海洋表層部に位置して前記タワーに浮力を与えるフロートと、前記タワーを水底に固定する支持索とを有し、前記放出部は前記タワーに固定される浮遊風車装置において、風速を検出する風速センサと、検出した風速が所定しきい値以上の場合に前記風車を所定回転位置で停止させる停止制御装置とを有し、前記風車は、回転軸から互いに逆方向に延在する２翼式水平軸風車とされ、前記停止制御装置は、前記２翼式水平軸風車の２つの翼が略水平となる位置にて前記風車を停止させることを特徴としている。上記で言う略水平とは水平線を基準として３０度以内更に好適には１５度以内を言うものとする。
【００８８】
このようにすれば、強風大波浪下でフロートが大きく揺れてポールが傾いても、ブレードの先端が高波の上端に接触するのを良好に防止することができるので、暴風雨に対する浮遊式風車装置の安全性を向上することができる。なお、この発明は浮遊風車式発電装置にも適用でき、この浮遊風車式発電装置の発電電力は、深層水リフトアップ装置以外の負荷への電力供給も可能である。また、この態様は、固定式風車発電装置にも適用することができる。
【００８９】
好適な態様において、検出した風速が所定しきい値以上の場合に風車の回転軸を風向きと略直角方向に変更する風車回動装置すなわちヨー制御装置を有する。このようにすれば、風車のブレードに作用する力を大幅に低減することができるので、それによるブレードの変形疲労を低減することができる。
【００９０】
（浮遊風車装置の沈降構造）
浮遊式風車装置における強風や波浪によるタワーの傾斜や揺動による風車のブレード破損問題について上記に説明した。すなわち、暴風雨時には、風力と波浪とによるフロートの揺動によりタワーに固定されたブレード先端が低下し、波浪の最高点に接触して破損するという問題を生じる。また、波浪に接触しなくても、海水飛沫は海面近くほど多いため、海水飛沫がブレードに衝突してそれを損傷させる。また、ブレード回転面の揺動は、ブレードの揚力、抗力を大きく変動させるため、ブレードが振動して破損してしまう。
【００９１】
この問題を解決するために、この態様は、海中から海面上の所定高さまで立設されるタワーと、前記タワーの上端部に設置されたて動力を発生する風車と、海洋表層部に位置して前記タワーに浮力を与えるフロートと、前記タワーを水底に固定する支持索とを有し、前記放出部は前記タワーに固定される浮遊風車型深層水リフトアップ装置において、風速を検出するセンサを有し、風速が所定しきい値を超えた場合にタワーを海中に沈降させるタワー昇降装置を有することをその特徴としている。
【００９２】
このようにすれば、暴風雨においても、風車及びそれを上端部に支持するタワーは海中の波浪の影響が小さい深さまで沈降することができるため、波浪や強風による風車破損を良好に防止することができる。なお、ナセル内の発電機や軸受け装置内にも海水が侵入するため、それらは実質的に防水構造とされる。
【００９３】
好適な態様において、タワーの沈降前に発電機や軸受け装置の内部圧力は圧縮空気の導入などにより外圧より高くされ、これにより発電機や軸受け装置内への海水侵入を良好に防止される。
【００９４】
タワーの昇降は、タワーに固定したタンクの浮力を調節して行うことができる。ポンプによりタンク内の海水の排出によりタワーは容易に上昇することができ、開閉弁を開いて海水をタンクに導入することによりタワーは容易に沈降することができる。ポンプなどの駆動電力は風車により発電されバッテリに蓄電された電力により駆動される。なお、この態様は、浮遊風車型深層水リフトアップ装置の他に、浮遊風車型発電装置にも適用可能である。
【００９５】
好適な態様において、風車は、互いに１８０度離れてハブに固定された２枚のブレードをもち、２枚のブレードはタワーの沈降に際して垂直に固定される。これにより、沈降時の波浪によりブレードが損傷するのを良好に防止することができる。
【００９６】
（エゼクタ効果の利用）
次に、海流利用型深層水リフトアップ装置に関する態様にについて、以下に説明する。
【００９７】
海流（又は潮流）利用型深層水リフトアップ装置は、深層水に速度エネルギーを与える必要がないため構造が簡単となるという優れた利点を有している。特に、特許文献３に記載された水平ベンチュリ管を用いた吸い込み型深層水リフトアップ装置は、取水部へ流入する海流速度と、水平ベンチュリ管の吸い出し効果との両方を利用できるため、揚水管一本当たりの深層水リフトアップ量を増大することができる。
【００９８】
しかしながら、この水平ベンチュリ管は、入口円錐管及び出口円錐管をもつ複雑な管を製造し、海洋表層部に保持する必要があり、小規模の深層水リフトアップは可能であっても、大量の深層水リフトアップ装置は困難である。
【００９９】
本発明は、海洋表層部の海流エネルギーをより簡素な構造で深層水リフトアップに利用可能な深層水リフトアップ装置を実現することをその目的としている。
【０１００】
この目的を達成するこの発明は、深海に配置されて取水口から深層水を取り込む筒状の取水部と、海洋表層部に配置されて放水口から深層水を吹き出す筒状の放出部と、海中に配置されて取水部と放出部とを連通する揚水管とを備え、放出部は、海洋表層部を流れる海流が流入する流入口から下流側へ次第に縮小される流路直角断面積を有して前記海流の速度を増速させるノズル部と、下流側へ次第に増大される流路直角断面積を有してノズル部から流入した海流の速度を減速させるディフユーザ部と、揚水管の上端から流入する深層水をノズル部とディフユーザ部との境界部近傍に吹き出す深層水流入筒部とを備える深層水リフトアップ装置において、ノズル部及びディフユーザ部は、少なくとも底板部を有し、かつ、天井板をもたないことを特徴としている。
【０１０１】
この発明は、海洋表層部の海流をノズル部及びディフユーザ部で増減速してこれら両者の間の境界部の静水圧を減圧し、この減圧水域が揚水管から深層水を吸い込む。すなわち、この発明は、ベンチュリ効果又はエゼクタ効果として広く知られている吸い込み効果を用いて深層水リフトアップを行う。
【０１０２】
この発明は更に、ノズル部及びディフユーザ部が、本質的に天井板部分（上板部分）をもたない点にある。すなわち、ノズル部及びディフユーザ部に流入した水流の上端は海面となるが、天井板部が無くてもノズル部及びディフユーザ部による減圧、加圧は、この海面のレベル変化を招くのみであり、上記ノズル部により減圧により上方から海水が流れ込んで減圧が阻害されることはなく、正常かつ極めて簡単な構造にてエゼクタ効果（ベンチュリ効果）による深層水リフトアップが可能となる。
【０１０３】
本発明の他の利点は、天井板部が無いため、波浪などによる放出筒部の破損を抑止できることである。まず、本発明では、上板部が無いため、波浪の影響は実質的にノズル部やディフユーザ部の底板部に作用することになる。ノズル部やディフユーザ部の縦寸法を４メートルとした場合、実質的に放出部の深さが４メートル深く配置できることができ、波浪により放出部に掛かる力が大幅に低減される。また、放出部すなわち、ノズル部やディフユーザ部をゴム板などの弾性材で構成することは耐波浪性の点で好ましい。これは、放出部をフロートとして構成する更に好ましい。上板部があると紫外線によるゴムや樹脂の劣化が問題となるが、この問題は本発明では軽減される。更に、本発明では、放出部の材料費や輸送費用を大幅に低減でき、建設コストを低減できる。また更に、天井板部が無いため、ディフユーザ部の底板部上の深層水を空気や太陽光により加熱して低温の深層水の比重を低下させ、その再度の沈降を防止することができる。
【０１０４】
好適な態様において、ノズル部の底板部の上面は、流入口から下流側へ向かうにつれて上方へ向けて湾曲し、ディフユーザ部の底板部の上面は、深層水流入筒部の出口から下流側へ向かうにつれて下方へ湾曲している。このようにすれば、簡素な構造でエゼクタ効果による深層水リフトアップを実現することができる。なお、ノズル部やディフユーザ部の側面から海流直角方向への横流れが生じるが、ノズル部やディフユーザ部の海流直角方向の幅を大きくすればその悪影響を低減することができる。
【０１０５】
好適な態様において、ノズル部及びディフユーザ部は、底板部の両側端に沿いつつ海流方向に延在してノズル部とディフユーザ部との境界部、又は、ノズル部及びディフユーザ部の海流直角方向中央部へ向けての海流の横流れを抑止する一対の横流防止部を有する。これにより、上記横流れを低減することができる。この横流防止部は、たとえばノズル部やディフユーザ部の側面に沿いつつ海流方向かつ垂直方向へ多数並べられたフロート群により構成しても良い。又は、海流方向及び垂直方向に延在する板状のフロートでもよい。
【０１０６】
好適な態様において、一対の横流防止部は、ノズル部において互いに近づくように湾曲し、ディフユーザ部において互いに遠ざかるように湾曲する内側表面をもつ側板により構成されている。これにより、横流防止部により、ノズル部の増速減圧効果及びディフユーザ部の減速増圧効果を増大することができる。
【０１０７】
好適な態様において、横流防止部は、フロートを構成している。これにより、放出部の浮力を増大することができる。放出部は、海流から抵抗を受けるため、揚水管などの傾斜角を増大するために大きな浮力をもつ必要がある。
【０１０８】
好適な態様において、横流防止部は、軽比重のシート又は前記シートにより形成されて内部に空気が密閉された袋体により構成されている。これにより、横流防止部は変形容易となるため、波浪により横流防止部が破損するのを抑止することができる。なお、袋体には海水を一部だけ入れても良い。シートは繊維強化樹脂又は繊維強化ゴムにて形成されることができる。
【０１０９】
好適な態様において、放出部は、海流が放出部に与える抗力の５０〜２００％の有効浮力を有するフロートからなる。これにより、海底に固定される放出部が海流により流されるのを良好に防止することができる。
（深層水リフトアップ装置に関するその他の発明）
深層水リフトアップ装置に関するその他の発明について以下に説明する。
【０１１０】
海流エネルギーや風力エネルギーを利用して深層水のリフトアップにより海洋表層部への栄養塩の補給して光合成を増大することは空気中の二酸化炭素濃度を低減し、海水の温度を低下させるため、地球温暖化の抑止に有益である。けれども、その建設費用の確保は容易ではない。この問題を解決する良い方法は、深層水リフトアップ装置を設置する場合に、前記深層水リフトアップ装置近傍の所定面積の周辺領域での光合成由来有機物の採取を所定年数だけ独占的に認めることである。又は、この周辺海域にて光合成由来有機物の採取を行う事業者に税を掛け、この税収により次の深層水リフトアップ装置を設置することである。
【０１１１】
１０平方キロメートルに１本の密度で３０００キロメートル四方の海域には約百万本の深層水リフトアップ装置を建設する場合を考える。この場合、浮遊風車型深層水リフトアップ装置一本当たり１億円として１００兆円が必要となる。しかし、１年に２．５乃至５兆円を投資するものとすれば２０年でその建設が可能となる。投資というものが期待利益への経済資源の集中であることを考えると、先進諸国にとって繁栄維持という利益のための費用と考えた場合、二酸化炭素排出税の支出先として深層水リフトアップ装置の更なる改良と建設とを選択することは合理的選択であると考えられる。
【０１１２】
なお、浮遊式風車発電装置は大型化するほど、メンテナンスを含めた発電電力当たりのコストが安価となることが知られている。風車発電装置は、陸上では土地確保の問題も含めて大型化するほど単位大きさ当たりのコストが増大するが、波浪及び強風さえ克服できれば大型化に対する制限は緩やかとなる。浮遊風車発電装置は、遠距離送電という問題が生じるが、海底敷設は陸上で必要であった鉄塔建設という高コスト費用を節約できるためかえって所定海域に集中して多数の浮遊風車装置を建設した場合、送電費用を減らせる可能性がある。これらの浮遊風車発電装置は、発電電力の一部を周辺の深層水リフトアップ装置に供給することができるであろう。また、逆に、陸上からこの送電線を通じて浮遊風車型深層水リフトアップ装置の水車に深夜余剰電力を供給することもできる。更に、風力発電の欠点である時間的な発電電力の変動を、海中又は海底の開放型圧縮空気タンクへの蓄圧により緩和できるという利点もある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０１１３】
上記説明した本発明の海洋生産装置の好適実施態様を以下に説明する。ただし、本発明は、以下の実施態様に限定されないことはもちろんである。
【０１１４】
（実施形態１）
海流利用型深層水リフトアップ装置の実施形態を以下に説明する。
【０１１５】
（全体構造）
図１は、この実施例の深層水リフトアップ装置の模式断面図である。この深層水リフトアップ装置は、栄養塩が豊富な４００〜６００メートルの深海に配置されて海流上流側から取水口１１から深層水を取り込む筒状の取水部１と、０〜４０メートルの海洋表層部に配置されて放水口２１から深層水を海流下流側へ吹き出す筒状の放出部２と、海洋中に斜め又は鉛直に配置されて取水部１と放出部２とを連通する揚水管３とを備えている。この明細書では、海面より５０メートル未満の海水領域を表層部、海面下２００メートルより深い海水領域を深層部又は深海と呼ぶものとする。また、深層水リフトアップ装置に流入した海水は深層水と呼ばれる。
【０１１６】
４は、取水部１、放出部２及び揚水管３を海底のシンカーに固定する支持索である。ただし、図１では、取水部１を海底に固定するシンカーは図示されているが、揚水管３及び放出部２を海底に固定するための支持索の図示は省略されている。なお、揚水管３を海底に固定するための支持索は別々に設けられても良く、共通とされてもよい。揚水管３を海底に固定するための支持索は取水部１に固定されて、支持索４を通じて海底に固定されても良い。揚水管３を固定する支持索は省略されることもできる。
（取水部１の構造）
取水部１の構造を図２、図３を参照して説明する。
【０１１７】
取水部１は、ＦＲＰにより構成されている。取水部１は、取水口１１から揚水管３の下端とを連通する湾曲筒部１２と、湾曲筒部１２から海流下流側へ水平に長く延在する長筒状のフロート１３とを有する。
【０１１８】
フロート１３は、取水部１が存在する深さが高圧であるのでステンレス製とされ、取水部１の浮力を大幅に増大させる。取水部１は、外部の海流及び内部の深層水から受ける抵抗力と、取水部１の有効浮力との合成力により斜め上方に付勢され、支持索４は、この合成力の反対側に延在している。この有効浮力とは、静水中にて浮力から自重を差し引いた浮力を言う。取水部１は外部海流からほぼ海流下流側への抵抗力を発生する。取水部１は水平方向前方（海流上流側）から取り込んだ深層水の方向を斜め上方へ変換させるため、水平方向後方で斜め下方への反力を受けて沈降しようとする。なお、この反力の垂直分力は上記自重に含まれるものとする。取水部１には、海流に対する抵抗力及び深層水の方向変換に対する反力の水平分力の和に等しい水平抵抗力を発生する。結局、取水部１の出口から出る深層水の角度θは、上記有効浮力ΔＦと上記水平抵抗力ΔＨとにより決定される。
【０１１９】
この実施形態では、有効浮力ΔＦの絶対値が水平抵抗力ΔＨの０．５〜２倍、更に好適には水平抵抗力ΔＨに等しくなるように取水部１の重量と浮力とが設定される。これにより、支持索４の角度θを約４５度とすることができ、支持索４の長さを短縮することができる。また、取水部１が揚水管３にぶら下がることが無いため、揚水管３の強度を減少することができる。
【０１２０】
フロート１３は、湾曲筒部１２から海流下流側へ水平に長く伸びている。フロート１３の海流直角方向の水平幅は海流下流側に向かうほど言い換えれば湾曲筒部１２から離れるほど小さくなっている。これにより、取水部１に掛かる海流抵抗力を減らすことができ、その分だけフロート１３を小型化することができる。
【０１２１】
フロート１３は、本発明で言う姿勢保持部材を兼ねる。すなわち、フロート１３は長筒状に形成されているため、海流は長筒状のフロート１３を海流が流れる方向へ水平に保持する。これにより、取水部１の姿勢を安定して保持することができる。これにより、取水部１の取水口１１を海流方向に対面させることができ、取水部１の海流抵抗を最小とすることができる。
【０１２２】
湾曲筒部１２は、取水口１１から海流下流側へ延在し、所定の曲率半径で斜め上方へ湾曲している。この曲率半径はできるだけ大きくされて内部の深層水の流れが乱れてその流体抵抗が増大するのを防止する。また、湾曲筒部１２の流路直角断面積は所定の増加率で増加する。すなわち、湾曲筒部１２は本発明で言うディフユーザ部を兼ねている。湾曲筒部１２を円筒と仮定した場合に、その軸方向の単位長さ当たりの直径増加量は０．１以下とされることが好ましい。これはディフユーザ部において境界層剥離損失を低減するためである。これにより、取水口１１から流入した深層水の速度は半分以下たとえば毎秒０．１〜０．２メートルまで減速され、その分だけ取水部１から揚水管３に流入する深層水の静圧が増大する。これにより、揚水管３内の摩擦損失や流体損失を大幅に低減でき、揚水管３から出る深層水の速度エネルギーを確保することができる。
【０１２３】
（揚水管３）
揚水管３を図４、図５を参照して説明する。
【０１２４】
揚水管３は、直径が１０〜１００メートル好適には直径が２０〜５０メートルの流路直角断面積をもつ。揚水管３は、ナイロン製の織布層の両面に高強度の樹脂フィルムを融着させた長尺シートの一端同士を接合して形成したシート管３１からなる。複数層の織布で樹脂フィルムをサンドイッチした構造としてもよい。この場合、各織布の繊維方向は異なるように配置されることが好適である。シート管３１は、軟弱であるが、ディフユーザ部により静圧が高められているため、適度な変形抵抗力をもつ。これにより、深層水の流れに対する揚水管３の抵抗損失が減少する。
【０１２５】
シート管３１の上流端には支持索５が設けられている。この支持索５は取水部１に固定されている。シート管３１の管壁は、支持索５を囲んで接合されている。このようにすれば、シート管３１は支持索５の全長にわたってシート管３１を支持することができるため、シート管３１に掛かる力を分散させることができる。
【０１２６】
シート管３１は、ロール状に巻かれた一定幅の長尺シートを螺旋状に接合して形成されている。シート管３１の長手方向に互いに隣接して螺旋状に延在する２つのターン部３１１、３１２の間の接合部３１３０は略水平となるように海流中に斜めに配置されている。
【０１２７】
揚水管３には、外部の海流から水平方向への抵抗力が掛かる。この抵抗力は、斜め上方へ延在する分力と、それと直角な分力とに分けることができる。前者は揚水管３をその長手方向へ引っ張る力となり、後者は揚水管３を垂直面で倒す方向に倒す回転モーメントとなる。内部の深層水の比重は大きいため、揚水管３を倒す回転モーメントとなる。揚水管３の体積に起因する浮力から揚水管３及びその内部の深層水の重さを差し引いた有効浮力は、揚水管３を立てる回転モーメントを生み出す。揚水管３内の深層水が揚水管３に与える摩擦力も揚水管３を立てる回転モーメントを生み出す。明らかに、海流に抵抗して揚水管３をなるべく立てることは揚水管３の全長を低減し、その損失を減らす。このため、揚水管３の有効浮力を増大することが重要である。この実施例では、揚水管３各部に働く海流下流側への抵抗力とほぼ等しい有効浮力を揚水管３に与える。その結果、揚水管３の各部にはほぼ海流下流側かつ上方へ４５度角度で延在することになる。揚水管３への有効浮力の付与は、揚水管３を構成するシート管３１の外部に軽比重材料からなる浮力発生シートを接合することにより行うことが好ましい。深海域では圧力が高いため、空気が密閉された小球を浮力発生シートに設けることが好ましい。その他、支持索５の各部に浮力発生部材を設けても良い。
【０１２８】
シート管３１の水平断面は、シート管３１の内部に隔壁シートを設けることにより、海流方向に長く、海流直角方向に狭く形成してもよい。これにより、シート管３１の海流抵抗を低減することができる。
【０１２９】
（放出部２）
放出部２を図６、図７を参照して説明する。
【０１３０】
放出部２は、ＦＲＰにより構成されている。放出部２は、揚水管３の上端開口にスライド可能かつ曲げ可能に設けられた継ぎ手部２０と、継ぎ手部２０の出口と放水口２１と連通する湾曲筒部２２０と、湾曲筒部２２０から海流下流側へ水平に長く延在する長板状のフロート２３とを有する。
【０１３１】
（湾曲筒部２２０）
放出部２の湾曲筒部２２０は、ＦＲＰパイプからなり、継ぎ手部２０の出口から海流下流側かつ水平方向に徐々に湾曲している。湾曲筒部２２０の流路直角断面は、下流側に向かうにつれて海流直角方向に次第に広く高さ方向へ次第に狭くなるように扁平化されている。これは、湾曲筒部２２０の海流抵抗を減らし、放出される深層水の拡散を促進するためである。湾曲筒部２２０の流路直角断面積は、放水口２１に向けて徐々に減少して、ノズル部２２１を構成している。これにより、取水部１のディフユーザ部で昇圧された揚水管３の静圧エネルギーが速度エネルギーに変換され、深層水は増速されて外部に放出される。ノズル部２２１は、揚水管から流出する深層水の圧力エネルギーを運動エネルギーに効率良く変換する。これにより、シート管から海面近傍に吹き出される深層水の速度を再び増加させて流量を増大でき、深層水の圧力エネルギーの無駄な損失を防止することができる。また、揚水管３内の静圧を安定に確保することができる。
【０１３２】
次に、放出部２に作用する力について説明する。
【０１３３】
外部の海流は、放出部２に海流下流側への抵抗力を発生させる。また、湾曲筒部２２０による深層水の方向変換は、放出部２の海流上流側のスラストと上方へのスラストとを発生させる。ノズル部２２１は、海流上流側へのスラストを発生させる。放出部２の浮力からその自重を差し引いた有効浮力は上方へのスラストを発生させる。これらの合成力が、放出部２を海流下方かつ上方へ約４５度の方向へ放出部２を引っ張るように、浮力及び海流抵抗力を調整する。すなわち、放出部２に作用する総合的な上方スラストと、海流下流側への水平スラストがほぼ等しくなるように放出部２の浮力及び海流抵抗力が設定される。つまり、放出部２に掛かる力の方向と揚水管３に掛かる力の方向とがほぼ等しくなるように設定される。これにより、図５に示す揚水管３の支持索５を放出部２に接続した場合に揚水管３と放出部２との間に望ましくない曲げ力が発生することがない。
【０１３４】
フロート２３は、内部に空気室をもつ多数のＦＲＰパイプ２３１を海流下流側にそれぞれ延在させて構成されている。各ＦＲＰパイプ２３１は海流と直角方向に伸びる結合部材２３２により結合されている。フロート２２は、湾曲筒部２２０と一体に固定されている。海流直角方向に隣り合う２つのＦＲＰパイプ２３１の間には隙間が設けられており、この隙間から表層水が下方又は上方へ流れて深層水と徐々に混合し、深層水の温度を上げる。フロート２３は、放出部２に浮力を与えるとともに本発明で言う深層水拡散プレートを兼ねている。すなわち、フロート２３は海流方向に延在するため、フロート２３が固定された湾曲筒部２２０の姿勢を安定に保持する。
【０１３５】
もちろん、フロート２３と深層水拡散プレートとを別々に構成しても良く、この場合には、深層水拡散プレートは、ゴム又は布又は樹脂、更に好適には繊維強化された耐候性ゴムにより製造された軟質のシートと、このシートにプレート形状を与える曲げ方向に柔軟性をもつ骨部とで構成しても良い。この場合、深層水拡散プレートは多くの孔をもつことが望ましい。これは表層水と深層水とを混合するためである。骨部は水を封入したあるいは空気を封入した軟質のＦＲＰパイプとされることができる。ただし、破損対策としてこのパイプは各所で分離されて互いに独立して水を収容することが好適である。
【０１３６】
（継ぎ手部２０）
継ぎ手部２０は、揚水管３の上端部に結合されたスライド管継ぎ手２０１と、スライド管継ぎ手と放出部２の湾曲筒部２２０とを結合する曲げ継ぎ手２１０とからなる。
【０１３７】
スライド管継ぎ手２０１は、揚水管３の上端部に固定される硬質の第１の直管部２０２と、放出部２に固定されて第１の直管部２０２に相対的にスライド可能に嵌合する硬質の第２の直管部２０３と、第２の直管部２０２のスライド量を所定距離範囲に規制するストッパ２０４、２０５とを有する。第１の直管部２０２と第２の直管部２０３とはスライド可能である。２０６は第１の直管部２０２の先端の内向の鍔部であり、ストッパ２０４、２０５によりスライド量を規定する。これにより、放出部２が揚水管３の長手方向に移動しても揚水管３の変形を防止することができる。曲げ継ぎ手２１０は、繊維をリング状に配置してなるゴム管からなる。これにより、放出部２が揚水管３の延在方向と直角方向に変位しても揚水管３の曲がりが減少する。
【０１３８】
（放出部２の昇降構造）
放出部２には昇降装置２４が固定されている。図８を参照して昇降装置２４を説明する。昇降装置２４は、タンク２４１と、防水モータ駆動のポンプ２４２と、電磁開閉弁２４３と、波浪センサ２４４と、制御装置２４５と、電源２４６とをもつ。電源２４６は、たとえば放出部２に固定された海流発電装置により充電されるバッテリを有する。電磁開閉弁２４３を閉じポンプ２４２を駆動することにより逆止弁２４７を通じてタンク２４１の海水を排出して放出部２の浮力を高めると放出部２は上昇する。ポンプ２４２を停止し電磁開閉弁２４３を開くと海水がタンク２４１に流入して放出部２が沈降する。制御装置２４５は波浪センサ２４４からの検出信号により、波浪が所定の大きさを超える場合にポンプ２４２及び電磁開閉弁２４３を制御する。波浪センサはたとえば海面に浮かぶ小フロートと、この小フロートに接続されたロープの張力を検出する張力センサにより構成されるが、その他、種々の変形が可能である。この昇降装置２４は放出部２の高さを調節するのにも用いることができる。フロート２３はタンク２４１を兼ねることができる。
【０１３９】
（実施形態２）
海流利用型深層水リフトアップ装置の実施形態を図９〜図１１を参照して以下に説明する。この実施態様は、揚水管３を硬質管構造とし、取水部１にノズル部１５を、放出部２にディフユーザ部２５を設けた点をその特徴としている。
【０１４０】
（揚水管３）
揚水管３は、ＦＲＰ板により構成されて幅方向に湾曲し長手方向にほぼ平坦な長い湾曲板３１０を２枚向かい合わせに結合してなる長筒からなる。図９、図１０では省略しているが実施例１と同様に、揚水管３の各部に支持索を接続しても良い。湾曲板３１０の幅方向両端部には、外側に突出する放射リブ３２が突出している。
【０１４１】
隣合う２つの湾曲板３１０の放射リブ３２は樹脂ボルトなどにより機械的に又は熱融着などにより接合されている。揚水管３の水平断面は、略魚形断面を有している。これにより、揚水管３の特に下流側に渦が生じて大きな海流抵抗が発生するのを抑止し、揚水管３が海流下流側に流されるのを防止できるため、大きな海流抵抗力に耐えるため揚水管３の引っ張り強度を高める必要がなく、長い揚水管３によるコストアップ及び深層水の流体抵抗損失の低減も実現することができる。なお、真円の揚水管３を水平な海流に対して斜めに配置する場合、海流に対して揚水管３は楕円と見なすことができ、多少は上記渦を低減することができる。しかし、揚水管の長手方向直角断面において魚形断面又は楕円断面とすることにより、更に大幅に海流抵抗を減らすことができる。この実施形態では、放射リブ３２は、海流方向上流側と海流方向下流側とに突出しており、これにより、揚水管３の海流抵抗を低減することができる。
【０１４２】
図１１に示すように２枚の湾曲板３１０はそれぞれ、上昇する深層水に接する内壁部３１１と、内壁部３１１の外側に位置して外部の海水に接する外壁部３１２と、内壁部３１１及び外壁部３１２とを繋ぐ隔壁部３１３と、内壁部３１１、外壁部３１２及び隔壁部３１３に区画形成された密閉室からなる中空部３１４１とを有している。中空部３１４１の内部には海水又は淡水が充填されている。海水を充填する場合には、中空部３１４１は内壁部３１１又は外壁部３１２に設けた小孔３１４０により外部と連通している。
【０１４３】
取水部１に設けたノズル部１５と、放出部２に設けたディフユーザ部２５とにより、取水部１の静圧は外部より僅かに小さくなり、揚水管３を構成する湾曲板３１０には圧縮方向に力が掛かる。これにより、揚水管３がばらけるのを防止することができる。ノズル部１５により揚水管３内の深層水速度は増大するが、それはディフユーザ部２５により効率よく静圧に転換される。
【０１４４】
なお、長手方向直角断面において魚形断面又は楕円断面とすることは、実施形態１のシート管においても好適である。ただし、軟弱なシート管は何の機械的規制が無い場合には、内圧により円形断面化するため、隔壁シートにより内部の各部間の幅の増加を禁止することにより、その流路直角断面を海流方向に長く海流直角方向に狭く形成することができる。このようにするためには、隔壁シートは、海流直角方向に配置されるべきである。
【０１４５】
（実施形態３）
海流利用型深層水リフトアップ装置の実施形態を図１２、図１３を参照して以下に説明する。この実施態様は、取水部１に３つのプロペラ水車６１〜６３を設けた点にその特徴がある。
【０１４６】
プロペラ水車６１〜６３の回転軸は、ベルト６４０により結合されている。もちろん、ベルト６４０以外の種々公知の機械的動力伝達機構、たとえばギヤなどを採用しても良い。プロペラ水車６１は本発明で言うドリブン水車であって取水口１１の直後に設けられている。プロペラ水車６２、６３は本発明で言うドライブ水車であって取水口１１の両側に設けられている。ベルト６４０はプロペラ水車６２、６３の回転力をプロペラ水車６１に伝達する。この方向への回転力の伝達のために、プーリ６５０の径などが調節される。これにより、海流で回転するプロペラ水車６２、６３はプロペラ水車６１を駆動し、プロペラ水車６１は取水口１１から流入した深層水の速度を増加させ、装置の深層水リフトアップ量が増大する。
【０１４７】
（実施形態４）
浮遊深層水リフトアップ装置６の実施形態を図１４、図１５を参照して以下に説明する。この実施態様は、６１０は取水部、６２０は放出部、６３０は垂直に設けられた揚水管である。取水部６１０には減速ギヤ機構内蔵の防水モータ６４により駆動されるプロペラ水車６６が設けられている。放出部６２０はディフユーザ部６７をもち、取水部６１０はノズル部６８をもつ。放出部６２０のディフユーザ部６７は径が大幅に増大する湾曲部となっている。防水モータ６４は、深層水リフトアップ装置６と一体に配置された浮遊風車発電装置７により駆動される。
【０１４８】
浮遊風車発電装置７は、風車７１と、風車７１が上端に固定されたタワー７２とを有している。浮遊風車発電装置７は本質的に従来のプロペラ風車発電装置と同じである。タワー７２は海面から約４０メートル突出しており、揚水管６３の下端部まで伸びている。長い円筒状の放出部６２０がタワー７２の周囲に同軸上に固定されている。タワー７２の下端にはプロペラ水車６６が固定されている。プロペラ水車６６は減速機構内蔵の防水モータ７５により駆動される。浮遊風車発電装置７が発電した３相交流電力はタワー７２内の図略の送電線により防水モータ７５に送られる。
【０１４９】
プロペラ水車６６の回転により、放出部６２０内の深層水は上方に付勢される。これにより、取水口６９から流入した深層水はノズル部６８により僅かに減圧増速されて揚水管６３０に送られる。揚水管６３０から出た深層水はプロペラ水車６６により付勢された後、ディフユーザ部６７で圧力回復されつつ放射方向へ進行方向を曲げられて外部に放出される。
【０１５０】
放出部６２０は、海洋の表層部に位置して輪盤状態の姿勢保持部材７３を有している。姿勢保持部材７３は、水面下８メートルに配置されている。姿勢保持部材７３は、深層水リフトアップ装置６の放出部６２０及び浮遊風車発電装置７に浮力を与えるフロートを兼ねている。また、姿勢保持部材７３は、放出部６２０から放射方向に放出された深層水の再度の沈降を防ぎつつそれを水平方向へ広く拡散させる。
【０１５１】
姿勢保持部材７３は、円筒状の放出部６２０の上端部に回動自在に嵌合されている。ディフユーザ部６７は、ディフユーザ部６７の下方にて放出部６２０に回動自在に嵌合する姿勢保持部材７３が上方へ抜けるのを防止するストッパ機能ももっている。ディフユーザ部６７の最大径は姿勢保持部材７３の中心孔部よりも大幅に径大となっている。フロートを兼ねる姿勢保持部材７３により、深層水リフトアップ装置６及び浮遊風車発電装置７の浮力中心Ｆは比較的上方に存在している。７４は円筒状の放出部６２０の下端に固定されたリング状のウエイトである。ウエイト７４は、浮遊風車発電装置７と一体となった浮遊深層水リフトアップ装置６の重心Ｇを引き下げるための耐腐食性の金属リングにより構成されている。ウエイト７４の存在のため重心Ｇは比較的下方に存在している。取水部６１０及び揚水管６３０の重力により重心Ｇを引き下げても良い。ウエイト７４は、放出部６２０及びタワー７２の揺動に対する水の抵抗を増大するための抵抗プレートを兼ねている。
【０１５２】
海洋配置であることを考慮してナセル７５内の図略の発電機や軸受けや減速機構などは装置は防水構造とされる。この防水構造は、ナセル７５を防水構造とし、この防水型のナセル７５から突出する風車軸７６とナセル７５の前端壁の軸貫通孔との間に防水シール構造が設けられている。
【０１５３】
７６０は、浮力中心Ｆと重心Ｇとの中間に位置して放出部６２０の外周面から放射状に突出する４本の支持突起である。各支持突起７６０には支持索７７がそれぞれ接続されている。放出部６２０は、支持索７７を通じて海底のシンカーに係留されている。このようにすると、図１５（a）に模式図示するように、タワー７２が傾斜した場合に、浮力中心Ｆと重心Ｇとがそれぞれ姿勢回復向きの回転モーメントを発生することができる。これに対して図１５（b）に示すように、重心Ｇよりも下方にてタワー７２に支持索７７を結合する場合、浮力中心Ｆは姿勢回復向きの回転モーメントを発生するが、重心Ｇは転倒側への回転モーメントを発生し、姿勢回復力が大幅に減少する。これにより、風車７１のブレード７８の先端が波浪の最高点に接触する危険が大きくなる。
【０１５４】
なお、上記した浮遊風車発電装置７は、浮遊深層水リフトアップ装置６とは独立に設置可能であり、この浮遊風車発電装置７で発電した電力を周囲の複数の浮遊深層水リフトアップ装置６に供給してもよい。あるいは、ある広さの海域に行列状に配列された多数の浮遊深層水リフトアップ装置６に対して海底ケーブルを通じて陸上の発電所から夜間電力を供給してもよい。その他、ある広さの海域に行列状に配列された多数の浮遊風車発電装置７の発電電力を海底ケーブルを通じて陸上の送電系に発電電力を送電してもよい。なお、この装置では、浮遊風車発電装置７を用いたが、発電機及び防水モータ６４を省略して風車の回転力を２つの直交ギヤ機構を用いてプロペラ水車６６に機械的に伝達してもよい。あるいは、風車の回転動力で高圧水流を形成し、この高圧水流によりプロペラ水車６６に連結したタービンを回転させてもよい。
【０１５５】
（実施形態５）
浮遊深層水リフトアップ装置６の実施形態を図１６、図１７を参照して以下に説明する。この実施態様は、実施例４の浮遊風車発電装置７のブレード７８の先端が波浪に接触するためのブレード保護装置９をもつ点にその特徴がある。このブレード保護装置９は、風速の強さ（波浪の高さでもよい）を検出する風速センサ９１と、浮遊風車発電装置７の発電機９２の回転軸９３を拘束する拘束装置９４と、拘束装置９４を制御する制御装置９５とからなる。風速センサ９１、発電機９２、拘束装置９４及び制御装置９５はナセル９６内に内蔵されている。発電機９２の回転軸９３は、風車９８の回転数を増速して回転軸９３に伝達するためのギヤ機構９７を介して風車９８の回転軸９９に連結され、回転軸９９の先端のハブ１００には２枚のブレード７８が互いに逆方向に固定されている。
【０１５６】
風速センサ９１は、ピトー管構造の圧力差を検出する公知の構造をもつ。その他、タワーの揺動を検出する波浪センサを風速センサとして採用してもよい。制御装置９５は、風速センサ９１が検出した風速が所定のしきい値を超えた場合に、発電機９２の回転を減速させた後、その発電機９２のロータ回転角がある角度になった時にいわゆる電磁ブレーキ装置である拘束装置９４を通電して回転軸９３の回転を拘束する。これにより、強風時には発電機９２の回転軸９３はあるロータ回転角で停止され、それにより回転軸９３にギヤ機構９７を通じて連結された２枚翼型の風車９８の回転軸９９もある回転角度で停止する。なお、発電機９２にはロータ回転角を検出する回転角度センサを設けられており、制御装置９５はこの回転角度センサが検出したロータ回転角に応じて発電機のステータの電流を制御する。
【０１５７】
この実施形態の制御を図１８を参照して以下に説明する。制御装置９５からの指令により、拘束装置９４は２枚のブレード７８が略水平となる位置にて発電機９２の回転軸９３を拘束する。このようにすれば、２枚のブレード７８は波浪から高く離れて維持されるため、波浪がブレード７８を破損させたり、変形させたりすることがない。
【０１５８】
ナセル９６内には、ヨー制御装置１０２が内蔵されている。このヨー制御装置１０２は、通常発電時に風車を風の方向に正対させる装置であって、図略の風向センサと、この風向センサから得た風向信号に基づいて浮遊風車発電装置７をタワー上にて水平回動させる。この種のヨー制御装置自体は公知のため、これ以上の説明は省略する。この実施例では更に、強風時には水平状態に固定された２枚のブレード７８が風と平行になるように制御する。これにより、風によるブレード７８の抵抗が最小となり、暴風雨時でもブレード７８の破損、変形を更に良好に防止することができる。なお、浮遊風車発電装置７は浮遊深層水リフトアップ装置６と一体に形成されてもよく、別に形成されてもよい。
【０１５９】
（実施形態６）
浮遊深層水リフトアップ装置６の実施形態を図１９、図２０を参照して以下に説明する。この実施態様は、更に強大な暴風時に浮遊風車発電装置７を海中に保持するタワー昇降装置１１０をもつ点をその特徴としている。
【０１６０】
浮遊風車発電装置７は、風車７１と、風車７１が上端に固定されたタワー７２とを有している。タワー７２は、海面から約５メートルの深さにフロート１１１をもち、海面から約５０メートルの深さにウエイト１１２をもつ。支持索４は、浮遊風車発電装置７の浮力中心Ｆと重心Ｇとの中間に結合されている。風車１１３の回転軸１１４には防水機能をもつナセル１１５が設けられており、ナセル１１５内には発電機、軸受け及びギヤ機構とともに、タワー昇降装置１１０の制御装置１１６０が内蔵されている。ナセル１１５の軸孔と回転軸１１４との間には防水シール構造が設けられている。
【０１６１】
タワー昇降装置１１０は、フロート１１１への海水の供給及び排出を制御するためのポンプ１１６、開閉弁１１７、逆止弁１１８及び波浪センサ１１９、１２０を制御装置１１６０とともに有している。
【０１６２】
波浪センサ１１９は、ナセル１１５から下方の海面に超音波を発射し、その反射波を検出し、超音波発射時点から反射波検出時点までの時間に基づいて海面からのナセル１１５の高さを測定し、それにより波浪の高さ又はタワーの傾斜を測定する。波浪センサ１２０は、海中のナセル１１５から上方の海面に超音波を発射し、その反射波を検出し、超音波発射時点から反射波検出時点までの時間に基づいて海面からのナセル１１５の深さを測定し、それにより波浪の高さ又はタワー７２の傾斜を測定する。波浪センサ１１９はタワー７２の沈降制御に用いられ、波浪センサ１２０はタワー７２の上昇浮上制御に用いられる。タワー７２の昇降を制御するセンサとして風速センサを用いても良い。センサ１１９による波浪又は風速の大きさを検出する方法自体は既述したのと同じであるが、その他の種々公知の方法を採用しても良い。
【０１６３】
制御装置１１６０によるタワー昇降装置１１０の動作を図２１を参照して以下に説明する。
【０１６４】
制御装置１１６０は、波浪センサ１１９からの検出信号により波浪が所定のしきい値を超えたかどうかを判定する。波浪又は風速が所定しきい値を超えた場合には、実施例５で説明した発電機のロータ回転角の制御により二枚翼型浮遊風車発電装置７の風車７１の２枚のブレードが垂直状態となるように発電機のロータ回転角を調整した状態にて発電機の回転軸を拘束する。この風車７１のブレードの回転角制御自体は実施例５の場合と同じであるため、これ以上の説明は省略する。次に、開閉弁１１７を所定時間開いてフロート１１１に海水を注入する。フロート１１１への海水注入量は浮遊風車発電装置７の浮力がその重力よりも小さくなる程度とする。これにより、浮遊風車発電装置７はゆっくりと沈降する。２枚のブレードは垂直状態となっているため、沈降時の波浪の影響は小さい。浮遊風車発電装置７の沈降深さは、フロート１１１の上部にロープ１２００により接続された沈降防止フロート１２１により停止される（図１９参照）。なお、ロープ自動巻き取り装置をフロート１１に設けておくことにより、ロープの最大長さは、沈降時に海面にあるようにすることが好適である。
【０１６５】
制御装置１１６０は、波浪センサ１２０からの検出信号により波浪が所定時間、所定のしきい値未満となったかどうかを判定する。波浪が所定時間、所定しきい値未満であれば、海面が静かになったと判定して開閉弁１１７を閉じ、排水用のポンプ１１６を運転し、開閉弁１１８を開いてフロート１１１内の海水を排出する。これにより、浮遊風車発電装置７の浮力はその重力よりも大きくなり、浮遊風車発電装置７はゆっくりと浮上する。浮上に十分な海水排出が完了した段階で開閉弁１１８が閉じられ、ポンプ１１６は停止される。その後、ヨー制御を行い、回転軸の拘束を開放して風車発電を再開する。
【０１６６】
この実施形態では、風車７１及びタワー７２の沈降時に、ナセル７５の軸孔からナセル内へ海水が侵入するのを防止するために、ナセル内の空気圧を常に外部の海水圧より高く調節するナセル圧調節装置１３０が設けられている。このナセル圧調節装置１３０を図２２を参照して以下に説明する。ナセル圧調節装置１３０は、ナセル７５に内蔵されており、圧縮空気タンク１３１と、コンプレッサ１３２と圧力センサ１３３、１３４と、制御装置１３５とをもつ。圧力センサ１３３はナセル７５外の圧力を検出し、圧力センサ１３４はナセル７５内部の圧力を検出する。制御装置１３５は、沈降前に、検出したナセル７５内外の差圧に基づいて、電磁開閉弁７６１を制御して圧縮空気タンク１３１からナセル７５内へ圧縮空気の放出を制御し、ナセル７５の内圧を常に外圧より僅かに高く維持する。これにより、ナセル７５の軸孔に設けたシール装置を超えてナセル７５内に海水が侵入するのを防止することができる。上昇によりナセル７５の外圧が低下すると、ナセル７５に設けた逆止弁７６２が開いてナセル７５内の空気が外部に排出される。通常の風車運転時には、発電電力がコンプレッサ１３２に送られ、これにより圧縮空気タンク１３１の圧力は再び元の高圧に維持される。コンプレッサ１３２の制御によつ圧縮空気タンク１３１の圧力調節自体は周知事項であるため、これ以上の説明は省略する。なお、
なお、上記した浮遊風車発電装置７は、浮遊深層水リフトアップ装置６と一体に又は独立に設置可能であり、浮遊風車発電装置７で発電した電力を周囲の複数の浮遊深層水リフトアップ装置６に供給してもよい。あるいは、ある広さの海域に行列状に配列された多数の浮遊深層水リフトアップ装置６に対して海底ケーブルを通じて陸上の発電所から夜間電力を供給してもよい。その他、ある広さの海域に行列状に配列された多数の浮遊風車発電装置７の発電電力を海底ケーブルを通じて陸上の送電系に発電電力を送電してもよい。なお、この装置では、浮遊風車発電装置７を用いたが、発電機及び防水モータ７５を省略して風車の回転力を２つの直交ギヤ機構を用いてプロペラ水車６６に機械的に伝達してもよい。あるいは、風車の回転動力で高圧水流を形成し、この高圧水流によりプロペラ水車６６に連結したタービンを回転させてもよい。
【０１６７】
（実施形態７）
海洋表層部の海流のエゼクタ効果を利用する深層水リフトアップ装置の好適実施形態を図２３、図２４を参照して以下に説明する。
【０１６８】
この実施形態の深層水リフトアップ装置の基本的な構造は、図１に示す実施形態１の深層水リフトアップ装置と同じである。ただし、この実施形態の深層水リフトアップ装置では、取水部１にノズルを、放出部２にディフユーザ部を設けることは必須ではない。この実施形態は、上方開口型エゼクタ構造の放出部を採用した点にその特徴をもつ。
【０１６９】
以下、この実施形態の放出部４００を更に詳しく説明する。
【０１７０】
放出部４００は、海面から平均してたとえば１５メートル下に位置して海流方向に長く（たとえば４０〜２００メートル）延在する底板部４０１と、底板部４０１の海流直角方向の両側端から海流方向及び上方へ延在するに一対の側板部４０２をもつ。放出部４００の海流直角方向の横幅は、たとえば２０〜１００メートルとされる。
【０１７１】
放出部４００は、海流の上流側に海流流入口４０３を、海流の下流側に海流放出口４０４をもつ。放出部４００の海流放出口４０４を海流Ｓに正対させるため、海流放出口４０４が海流に正対する姿勢で放出部４００の海流抵抗は最小とされる。これは、海流流入口４０３から海流放出口４０４へ向けて延在する姿勢保持部材を設けたり、放出部４００を海流流入口４０３から海流放出口４０４へ向けて細長く形成したりして実現することができる。底板部４０１や側板部４０２は、耐腐食性に優れ、比重が軽く、変形性に優れた繊維強化ゴム体や繊維強化樹脂体とされるが、ＦＲＰ製又は鋼製の剛体構造を採用してもよい。底板部４０１や側板部４０２の内部に空気が封入されるかあるいは軽比重素材でそれらを構成することにより、底板部４０１や側板部４０２はフロートとなっている。これにより、放出部４００の有効浮力（全浮力−重力）を増加させることができる。
【０１７２】
底板部４０１の上面は、海流流入口４０３から海流下流側へ向かうにつれて上方へ向けて湾曲してノズル部４０５を構成し、その後、海流下流側へ向かうにつれて下方へ向けて湾曲してディフユーザ部４０６を構成している。ディフユーザ部４０６の末端は海流放出口４０４となっている。
【０１７３】
一対の側板部４０２の内側表面も、ノズル部４０５において海流下流側へ向かうにつれて海流直角方向内側へ湾曲し、ディフユーザ部４０６において海流下流側へ向かうにつれて海流直角方向外側へ湾曲している。これにより、一対の側板部４０２は、ノズル部４０５における増速減圧効果とディフユーザ部４０６における減速増圧効果とを増大することができる。底板部４０１のノズル部４０５とディフユーザ部４０６との境界に位置して、深層水流入筒部４０７の出口が開口している。この深層水流入筒部４０７は下の揚水管３の上端開口に連通している。
【０１７４】
このようにすれば、ノズル部４０５及びディフユーザ部４０６のエゼクタ効果により深層水流入筒部４０７の深層水Ｓdは上方へ吸い出される。その結果、揚水管３の深層水Ｓdは深層水流入筒部４０７にリフトアップされる。この現象は、底板部４０１が飛行機の一枚の翼に相当すると考えると良く理解される。
【０１７５】
この実施形態では、放出部４００は天井板部なしにエゼクタ効果を実現できるため、放出部４００を簡素にでき、しかも耐波浪性及び耐環境性を向上することができる。また、低温で重い深層水は、放出部４００内で高温で軽い表層水（海流）と混合された後、放出されるため、リフトアップされた深層水の再度の沈降を良好に防止することができる。また、ディフユーザ部４０６にて空気や太陽熱が深層水を暖めてその比重を低下させることもできる。なお、側板部４０２や底板部４０１は、軽比重の繊維強化ゴムシートによりからなるいわゆる浮き袋として構成され、その内部に空気が密閉される。これにより、底板部４０１や側板部４０２の変形性及び変形復元性を向上することができる。放出部４００の有効浮力は、放出部４００に与える抗力の５０〜２００％とされる。これにより、海底に固定されて浮遊する放出部４００が海流により流されるのを良好に防止することができる。なお、この実施形態では、揚水管３の円等価直径は５メートル以下でもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１７６】
【図１】実施形態１の深層水リフトアップ装置の模式側面図である。
【図２】図１の取水部の模式拡大側面図である。
【図３】図２のA−A線の模式水平断面図である。
【図４】図１の揚水管の部分側面図である。
【図５】図４の揚水管の模式部分水平断面図である。
【図６】図１の放水部の模式拡大側面図である。
【図７】図６のフロートの模式拡大平面図である。
【図８】放出部の昇降装置を示すブロック図である。
【図９】実施例２の揚水管の水平断面図である。
【図１０】図９の揚水管の部分拡大水平断面図である。
【図１１】実施例２の深層水リフトアップ装置の模式側面図である。
【図１２】実施例３の取水部の模式正面図である。
【図１３】図１２の取水部の模式核だ断面図である。
【図１４】実施例４の風車発電装置の模式垂直断面図である。
【図１５】（a）は図１４の装置の傾斜回復動作を示す模式部分側面図である。（b）は従来の装置の傾斜回復動作を示す模式部分側面図である。
【図１６】実施例５の風車発電装置の風車部分の模式拡大垂直断面図である。
【図１７】実施例５の風車発電装置のブレード保護装置を示すブロック図である。
【図１８】図１７のブレード保護装置の制御動作を示すフローチャートである。
【図１９】実施例６の風車発電装置の模式部分側面図である。
【図２０】実施例６のタワー昇降装置のブロック図である。
【図２１】図２０のタワー昇降装置の制御動作を示すフローチャートである。
【図２２】図２０のナセル圧調節装置のブロック図である。
【図２３】実施例７のエゼクタ型の放出部の模式垂直断面図である。
【図２４】図２３のエゼクタ型の放出部の模式水平断面図である。
【符号の説明】
【０１７７】
１      取水部
２      放出部
３      揚水管
４、５      支持索
６      深層水リフトアップ装置（浮遊深層水リフトアップ装置）
７      浮遊風車発電装置
９      ブレード保護装置
１１      取水口
１２      湾曲筒部
１３      フロート
１５      ノズル部
２０      継ぎ手部
２１      放水口
２２      フロート
２２０      湾曲筒部
２３      フロート
２４      昇降装置
２５      ディフユーザ部
３１      シート管
３１０    湾曲板
３２      放射リブ
６１〜６３      プロペラ水車
６１０      取水部
６２０      放出部
６３０      揚水管
６４０      ベルト
６４        防水モータ
６５、６６  プロペラ水車
６５０      プーリ
６７      ディフユーザ部
６８      ノズル部
６９      取水口
７１      風車
７２      タワー
７３      姿勢保持部材
７４      ウエイト
７５      ナセル
７６      逆止弁
７６０    支持突起
７６１      電磁開閉弁
７６      風車軸
７７      支持索
７８      ブレード
９１      風速センサ
９２      発電機
９３      回転軸
９４      拘束装置
９５      制御装置
９６      ナセル
９７      ギヤ機構
９８      風車
９９      回転軸
１００      ハブ
１０２      ヨー制御装置
１１０      タワー昇降装置
１１１      フロート
１１２      ウエイト
１１３      風車
１１４      回転軸
１１５      ナセル
１１６      ポンプ
１１６０      制御装置
１１７      開閉弁
１１８      開閉弁
１１９      波浪センサ
１２００      ロープ
１２０      波浪センサ
１２１      沈降防止フロート
１３０      ナセル圧調節装置
１３１      圧縮空気タンク
１３２      コンプレッサ
１３３      圧力センサ
１３４      圧力センサ
１３５      制御装置
１５０      海面下約
２０１      継ぎ手
２０２      直管部
２０３      直管部
２０４      ストッパ
２１０      継ぎ手
２２１      ノズル部
２３１      パイプ
２３２      結合部材
２４１      タンク
２４２      ポンプ
２４３      開閉弁
２４３      電磁開閉弁
２４４      波浪センサ
２４５      制御装置
２４６      電源
３１１０      ターン部
３１１      内壁部
３１２      外壁部
３１３      隔壁部
４００      放出部
４０１      底板部
４０２      側板部
４０３      海流流入口
４０４      海流放出口
４０５      ノズル部
４０６      ディフユーザ部
４０７      深層水流入筒部
３１３０      接合部
３１４０      小孔
３１４１      中空部
【図１】
2009030549.tif 000003
【図２】
2009030549.tif 000004
【図３】
2009030549.tif 000005
【図４】
2009030549.tif 000006
【図５】
2009030549.tif 000007
【図６】
2009030549.tif 000008
【図７】
2009030549.tif 000009
【図８】
2009030549.tif 000010
【図９】
2009030549.tif 000011
【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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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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