【手続補正書】
【提出日】平成22年12月3日(2010.12.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【発明の名称】風車係留魚礁とこれによる海洋生物育成方法。
【技術分野】
【０００１】  本発明は、大陸棚以遠の洋上において風力を動力源に直接使い、海洋深層水を揚水放流して海洋生物、特に魚を生産する風車係留魚礁およびこれの応用に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  昨今、洋上での風力の利用、浅海域固定の洋上定設風力発電が実用化されており、さらに大陸棚以遠の二百メートル以深の海域において、栄養成分を豊富に含み海洋生物生育を増進する深層水を揚水利用する漁場造成用の、風車の回転力を直接ポンプの駆動動力に使い、一本係留索の風車係留魚礁およびこの係留魚礁を構成主体とする人工漁場が提案されている。【０００３】
【特許文献１】特願2005−182990
【特許文献２】特願2007−261149
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  洋上において風車の回転力を直接利用する、風車ポンプ装置と混合育成床と係留装置とからなる風車係留魚礁が、洋上という大きく変動し厳しい環境に耐え長期間有効に作動するためには、魚礁の設定姿勢つまり、風車を常時風上に向けること、海潮流に大きな力を受ける混合育成床を適正に保持すること、暴風時の風車へ作用する大きな風抗力を低減するためのメカニカルなアクティブ手段でなく魚礁自体の構成により行うパッシブな制御手段で行うことが、要請される。しかしながら、従前の風車係留魚礁（特許文献2）の場合、例えば強い海潮流海域において、係留索の不適切な連結部位に起因して、必ずしも所定強風で、強風逸らし作用が発現せず、また所定強風以前に発現し、ポンプ能力低下や風車の損傷の可能性があり、これらの要請に十分対応できない問題点があった。      
【課題を解決するための手段】
【０００５】 そこで本発明は、海面浮状の風車駆動ポンプ装置が、海中浮状の混合育成床にその中央部で貫通係合し、前記中央部に係留装置が連結する風車係留魚礁である。【０００６】 また、管状の塔管体の上端よりダウンウインド式風車、浮力体、インペラを内抱し放水口を有するポンプ、前記塔管体内上部にあって風車とインペラを連携連携する伝達体、フィンと安定バラストでなる安定体が配置され、下端に連通接合する軟導水管で構成した風車ポンプ装置と、前記風車ポンプ装置の貫通する内周材と外周材の間に綱を渡しかつ軟面材を張り詰め笠状円盤とし、海面浮状の小浮力体複数を前記円盤に支綱を介し略均等に配置した混合育成床と、海底シンカーと中継浮力体を繋ぐ係留索、その中継浮力体と前記内周材を繋ぐ中継索でなる一点定着の係留装置とで構成する風車係留魚礁である。【０００７】 また、前記風車係留魚礁の複数を所定間隔で配置した風車定置人工漁場である。【０００８】 また、前記風車定置人工漁場の各風車係留魚礁の放流する深層水と混合した表層水が海洋生物を育成する海洋生物生産方法である。
【発明の効果】
【０００９】  本発明の解決手段である風車係留魚礁は、厳しい環境の洋上において、遍在する自然エネルギーの風力を利用し、作動を自己制御するとともに揚水放流した深層水に含む栄養素がプランクトンの生育を促し、このプランクトンを餌にする魚や栄養素で海藻を大量に成育することができる。従って、耐久性と稼動性と安定性の高いこの係留魚礁で構成する定置人工漁場が全海洋全面の略1％に及べば、大量漁獲が可能となり、これはタンパク質食料を環境への負荷無く大量に生産し、乱獲による魚資源の減少劣化を抑制し漁業の活性化を図ることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】本発明の実施形態を、図1と図2に基づき説明する。  風車ポンプ装置2と盤状混合育成床3と係留装置4とからなる風車係留魚礁1（図1）は、直径数メートル、長さ100m以上の鋼管である塔体2b上端部から所定距離後方で風を受けるダウンウインド式のストール型風車5と、前記塔体が縦方向に貫通接合する10数メートルの直方体状浮力体7と、前記風車5の回転軸と伝達ベルトなどの伝達体5bを介し連携する平行なインペラ軸8bの両端部の対向する直径数メートルの片面インペラ8c二とそのインペラ軸を両側で支持し放流口8dを有するポンプケーシング8eとでなるポンプ8（図2）と、【００１１】前記鋼管自体である海面下の導水管9と、この導水管の外周に囲接合する内周材受け10と、風車ポンプ装置の傾斜を抑制する前記導水管の外周に所定角度間隔で接合するフィン11と上下方向の動揺と傾斜を抑制する重量数100トンの鋼材主体の円盤状安定バラスト12とでなる安定体、および前記の塔体2bと導水管9とで構成する全高100m以上の塔管体の下端に、1000mに及ぶ直径数メートルの海水比重に近いプラスチック製軟導水管13が連通接合した海面に浮状する風車ポンプ装置2と、【００１２】  海中比重を海水比重より大きく調整し、内径が前記導水管外径以上の中空環状内周材14と海中比重が海水比重に略等しい中空環状外周材15を同心状に配置し、これらを結ぶ連結材と綱材と、前記の内外周材と連結材と綱材にタック接合し全面にわたる軟面材16で面状に構成し、前記外周材と軟面材に綱を介してつながる海面浮状する複数の小浮力体17により前記ポンプ装置のポンプ8の下位に吊下げ保持され、全体平均比重の海水比重より大きく、前記導水管9が貫通係合する内周材14から外周材へ下り傾斜する笠盤状混合育成床3と、後記する中継浮力体4bを介する係留索4と海底シンカー18の係留手段により、風車係留魚礁1を構成する。なお、シンカー18は海底に完全固定でなく、過大な外力が作用した場合、小規模の滑動が許容されるのもよい。【００１３】  この風車係留魚礁に、ポンプ装置の海面下部分と混合育成床に作用する海流抗力と風車などに作用する風抗力の水平力が作用し、係留魚礁がシンカー18から所定の水平距離まで移動すると係留索が緊張し、その張力の水平分力が混合育成床の内周材14に連結する係留索の前記水平力に釣合い、鉛直分力が中継浮力体4bの部分的沈み込みにより生じる浮力と釣合う。そして係留索は、その設置水深と係留索の長さで決まる略45度傾斜になる。  また、前記浮力体7の全実質体積部分の浮力は風車ポンプ装置の全重量以上とする。【００１４】  前記のように、この風車係留魚礁は、定常的な海流と断続緩急かつ方向の変わる風とによる海流抗力と風抗力のベクトル合成方向、海流抗力方向や風抗力方向の、海底シンカー18を中心とする係留索の長さの略七割の水平所定半径に相当する海面に常時状浮する。ただし海流抗力と風抗力が逆向きに等しい場合には、その所定半径内に状浮する。そして、係留索の連結した前記内周材14に貫通係合し略鉛直に自立している風車ポンプ装置2は、風向が変わると、ダウンウインド式ストール型風車5の受ける風抗力が塔体2bに対するモーメントとして作用し、ポンプ装置全体を内周材14を中心に水平回動させ、つまり風車が風上へ向く風向制御を行うことになる。また風車魚礁全体が海底シンカーの風下に相当する位置へ回動することになる。  そして、風車の回転力が回転軸と伝達ベルト5bとインペラ軸8bを介してインペラ8cを回転し、ポンプ作動を継続し、ポンプ内の海水を外へ吐き出す。この吐き出しに伴い軟導水管13の下端部の深層水が吸入され、上昇してゆく。【００１５】暴風時の所定以上の風速で風車回転速度が過速になると、そのダウンウインド式のストール型風車が失速を起こし、風を逃がすので風車回転が低下し、つまり風抗力が低下し風車ポンプ装置が大きく後傾せず略鉛直を保持しながら強風下でも所定のポンプ作動を継続する。そして揚水放流された重い深層水が、混合育成床3上を外周へ流れ行く間に、波動に追従する複数小浮力体17による育成床面材16の上下動により、軽い表層水と混合し中間の重さの混合水となり、外周より流下し所定の有光水深で水平層状に拡流する。なお、表層水と深層水の温度差により、各小浮力体17の支綱の長さを調整し、育成床の笠状勾配を変えるのもよい。  以上のように、この係留魚礁は、シンプルな構成でパッシブ的な制御機構により風向制御と強風対応作用を発現し、風車などの損傷を抑制しながら、所定のポンプ能力作動を継続する。【００１６】  係留索を混合育成床3の内周材14に直接連結せず、育成床の半径より長い綱を介して連結されて海面に浮状する浮力体に連結する浮力体中継式係留方法である前記係留方法を詳しく説明すると、図1示すようにこの方法は、水深略1000mに及ぶ海底シンカー18に連結した略1500mに及ぶ合成繊維製係留索4をその下部に連結して海面に浮状する浮力体、例えば100トン以上の浮力を有するつまり体積100立方メートル以上の中継4bと、この浮力体が前記育成床の外周より離れて海面浮状するように、育成床の半径より長い中継索4cの二分岐端を内周材14の直径両端部に連結し、他端を中継浮力体の前記下部に連結して混合育成床3とを、繋いで風車係留魚礁を係留する中継浮力体式係留方法である。なお、前記の係留索4、連結索4c,中継浮力体4b、海底シンカー18の構成する一点定着の係留手段を係留装置と称する。この場合、風圧力などにより係留索に生じる傾斜張力の下向き成分が中継浮力体の部分的沈込みによる浮力に釣合い、水平成分のみが前記内周材に作用することになり、内周材下側の内周材受け10の簡略化ができ、風車ポンプ装置の風向制御性が、中継浮力体を介さずにシンカーと内周材を係留索で直に連結する場合よりも、向上する。またポンプ装置の浮力体7を小型にできる。なお、ポンプ装置が所定風速下で略鉛直になるよう、浮力体7の水平浮心位置と塔体2bの中心線を一致させず前傾姿勢もよい。さらに、前記混合育成床より大型同構造の混合育成床を前記育成床の下に、風車ポンプ装置の導水管を貫通する状態、かつ内周材のレベルを外周材より低くした、つまり前記混合育成床と反対の下向きに凸状つまり逆さ笠状に配設した複層混合育成床もよい。この場合、上位の育成床の外周から流下した深層水混合水は、下位育成床の周辺部からその中心部まで表層水と混合しながら流れゆき、そこから流出する。また、下位育成床より大型の育成床をその下に、上位育成床と略同様に配設する三層混合育成床もよい。【００１７】  前記の風車係留魚礁相互を数100ｍ間隔で配置し、風車定置人工��場を構成する。また、海洋生物生産方法は、前記の定置式の人工漁場において、風車係留魚礁の深層水の揚水放流および深層水と表層水の混合水に含まれる栄養成分により海洋生物であるプランクトン、魚、海藻を育成生産する方法である。【００１８】なお、魚礁設置海域の水深と海流速度と混合育成床の大きさにより、係留索をポンプ装置のまたはポンプ装置と混合育成床の両方の所定部位に連結することもよく、また、係留索を中継浮力体を経由せず、混合育成床の内周材に直接連結することもよい。  また、ツイン風車の場合、風車塔体の形状はＴ形や二叉状とし先端部に、さらにトリオ風車の場合、十字架形または三叉状とし、各先端部に二ないし三の風車を配置し、交差部位に各風車の伝達ベルトの中継軸が配置される。  また、風車回転軸とインペラ軸の伝達ベルト車の直径に差を付けまたは単段増速装置の付加によりインペラ回転の増速を図り、インペラの小型化もよい。風車係留魚礁のポンプ装置に避雷装置を装着するのも、また、設置や修理の場合に風車の回転を止める制止装置を伝達ベルトに付設するのもよく、長い伝達ベルトの中間に振れ止めを設けるのもよい。 【００１９】  また、長い軟導水管に作用する海流抗力を係留索に直接伝達するため、軟導水管の中間部と係留索の中間部とを綱で連結するのもよく、この軟導水管の下端に錘を取り付けるのもよい。また、風速が増すにつれブレードがすぼまり回転の低下するコーニング型の風車ポンプ装置もよく、また、ポンプを浮力体内部に設置し、側面に二以上の放流口を設けるポンプ収納浮力体型のポンプ装置もよい。【００２０】  また、前記ポンプ装置の浮力体の水面下側部と縦に貫通する導水管とを連結する、調整弁付表層水吸入管を設けた、混合水放流風車ポンプ装置と小型育成床の構成する係留魚礁もよい。このポンプ装置は回転するインペラが上から表層水を下から深層水を放流口へ送りながら混合放流する。  なお、伝達ベルトをベベルギアと縦伝達軸に換え水平設置の上下両面のインペラに替えるのもよい。    また、係留索の連結した前記内周材のみを残し育成床を除いた混合水放流係留風車ポンプ装置を前記定置人工漁場に併置しまたはこのポンプ装置複数で人工漁場を形成してもよい。【００２１】  また、発電装置と時限開閉スイッチとバッテリーからなる電力供給システムに接続する紫外線発光ダイオード複数を混合育成床に配置してよい。  また、前記風車係留魚礁の係留索に替えて、面材を張った枠材の四隅に接合した四本綱を束ねた結束部を連結し、風抗力による移動を抑制する抵抗体とする、海流のままに移動する漂流式風車魚礁およびこの風車魚礁多数で構成する漂流式人工漁場もよい。【００２２】  なお、浮力体７の上下部位に注排気水用バルブと所定長さのパイプを設けてよく、この場合、風車ポンプ装置の洋上での組立て作業の際、喫水を深く調整するためである。  また、内部充実でなく内部骨組みと表面材とからなり内部空間を有する構造の風車ブレードは、内部に区画される空間相互を連通する連通孔を骨組み材に設け、さらに少なくともブレードの基部とこれから最遠の内部空間の表面材に内外を連通する複数の連通孔を設けて、内部を連通空間にしてもよい。この連通孔の配設により、洋上での組み立て作業中、各ブレードを順次海中に入れても内部空間に海水が侵入し、内外に圧力差が生じることなくブレードの破損を防止できる。【００２３】前記ダウンウインド式風車係留魚礁より係留索の連結した内周材と中継浮力体を残し、混合育成床と軟導水管を除き、発電と送電の装置を浮力体内に装備して構成した係留パッシブ制御式の係留風力発電所もよい。  なお、本発明は以上の実施形態に限定されるものではなく、適宜設計変更できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の風車係留魚礁を示す概略立面図である。
【図２】本発明の風車ポンプ装置のポンプの概略断面図である。
【符号の説明】
【００２５】1…風車係留魚礁、              2…風車ポンプ装置、  2b…塔体、                      3…混合育成床、                4…係留索、                    4b…中継浮力体、              4c…中継索                      5…風車、                      5b…伝達体、                    7…浮力体、                  8…ポンプ、                    8b…インペラ軸、              8c…インペラ、                  8d…放流口、                  9…導水管、                    10…内周材受け、              11…フィン、                  12…安定バラスト、            13…軟導水管、                14…内周材、                  15…外周材、                  16…軟面材、                17…小浮力体、                18…海底シンカー 
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
海面浮状の風車駆動ポンプ装置が、海中浮状の混合育成床にその中央部で貫通係合し、前記中央部に係留装置が連結することを特徴とする風車係留魚礁。
【請求項２】
管状の塔管体の上端よりダウンウインド式風車、浮力体、インペラを内抱し放水口を有するポンプ、前記塔管体内にあって風車とインペラを連携する伝達体、フィンと安定バラストでなる安定体が配設され、下端に連通接合する軟導水管で構成した風車ポンプ装置と、前記風車ポンプ装置の貫通する内周材と外周材の間に綱を渡しかつ軟面材を張り詰めて笠状円盤とし、海面浮状の小浮力体複数を前記円盤に支綱を介し略均等に配置した混合育成床と、海底シンカーと中継浮力体を繋ぐ係留索、その中継浮力体と前記内周材を繋ぐ中継索でなる一点定着の係留装置とで構成することを特徴とする風車係留魚礁。
【請求項３】
前記風車係留魚礁の複数を所定間隔で配置したことを特徴とする風車定置人工漁場。
【請求項４】
前記風車定置人工漁場の各風車係留魚礁の放流する深層水と混合した表層水が海洋生物を育成することを特徴とする海洋生物生産方法。 
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2009153515.tif 000001
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】追加
【補正の内容】
【図２】
2009153515.tif 000002