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技術 海底水域への酸素補給装置

出願人 株式会社サンエイ
発明者 東利保東利光
出願日 2015年4月21日 (4年4ヶ月経過) 出願番号 2015-099466
公開日 2016年12月8日 (2年9ヶ月経過) 公開番号 2016-205360
状態 特許登録済
技術分野 波力利用等のその他の液体機械又は機関 水工一般、港湾設備 活性汚泥処理における曝気装置
主要キーワード 斜め下向き状態 丸ロッド 斜め交差 波動力 外コーナー 作動材 支えアーム 連動運動
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2016年12月8日)のものです。
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図面 (20)

課題

電力を使用することなく自然波動エネルギーを利用して酸欠状態を解消するようにした海底水域への酸素補給装置を提供すること。

解決手段

上部に加圧送水空間を有し下部に予水保留空間を有して海底側に立設された海水導入可能な固定パイプを通じて海水を予水保留空間内に吸い揚げるとともにその吸い揚げた海水を加圧送水空間内を通じて外部の海域上層導出可能とした揚水ポンプと、海面の表層波の押し寄せにより一定の運動を得る波受応動機構を備えるとともにその運動を揚水ポンプに伝えて吸い揚げ運動とする伝達変換機構を備えたポンプ駆動装置と、揚水ポンプとポンプ駆動装置とを浮上させて波受応動機構を海面の表層波が押し寄せる高さに応動のため位置保持させる浮上保持手段とを有する。

概要

背景

河川湖沼などを対象としてそれらの水を有効に浄化することのできる水浄化装置が特許文献1に開示されている。この特許公報1には、図6に示すように、湖沼92内に架台93付きの超電導電磁推進装置Aを縦置き式に設置し、下から上向きに水を噴出するようにして水循環を促して水浄化を図るようにしたものであり、このような水循環により湖沼などの浄化を促進するものは各種ある。

概要

電力を使用することなく自然波動エネルギーを利用して酸欠状態を解消するようにした海底水域への酸素補給装置を提供すること。 上部に加圧送水空間を有し下部に予水保留空間を有して海底側に立設された海水導入可能な固定パイプを通じて海水を予水保留空間内に吸い揚げるとともにその吸い揚げた海水を加圧送水空間内を通じて外部の海域上層導出可能とした揚水ポンプと、海面の表層波の押し寄せにより一定の運動を得る波受応動機構を備えるとともにその運動を揚水ポンプに伝えて吸い揚げ運動とする伝達変換機構を備えたポンプ駆動装置と、揚水ポンプとポンプ駆動装置とを浮上させて波受応動機構を海面の表層波が押し寄せる高さに応動のため位置保持させる浮上保持手段とを有する。

目的

本発明は、こうした問題を解決しようとするものであり、電力を使用することなく自然波動エネルギーを利用して酸欠状態を解消するようにした海底水域への酸素補給装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
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請求項1

上部に加圧送水空間を有し下部に予水保留空間を有して海底側に立設された海水導入可能な固定パイプを通じて海水を予水保留空間内に吸い揚げるとともにその吸い揚げた海水を加圧送水空間内を通じて外部の海域上層導出可能とした揚水ポンプと、海面の表層波の押し寄せにより一定の運動を得る波受応動機構を備えるとともにその運動を揚水ポンプに伝えて吸い揚げ運動とする伝達変換機構を備えたポンプ駆動装置と、揚水ポンプとポンプ駆動装置とを浮上させて波受応動機構を海面の表層波が押し寄せる高さに応動のため位置保持させる浮上保持手段とを有する海底水域への酸素補給装置

請求項2

上部に加圧送水空間を有し下部に予水保留空間を有して海底水域に連通するパイプを通じて海水を予水保留空間内に吸い揚げるとともにその吸い揚げた海水を加圧送水空間内を通じて外部の海域上層に導出可能とした揚水ポンプと、海面の表層波の押し寄せにより一定の運動を得る波受応動機構を備えるとともにその運動を揚水ポンプに伝えて吸い揚げ運動とする伝達変換機構を備えたポンプ駆動装置と、揚水ポンプとポンプ駆動装置とを浮上させて波受応動機構を海面の表層波が押し寄せる高さに応動のため位置保持させる双胴型あるいは周位点状配置型浮上式で移動可能な台船である浮上保持手段とを有する海底水域への酸素補給装置。

技術分野

0001

本発明は、海底水域への酸素補給装置に関する。

背景技術

0002

河川湖沼などを対象としてそれらの水を有効に浄化することのできる水浄化装置が特許文献1に開示されている。この特許公報1には、図6に示すように、湖沼92内に架台93付きの超電導電磁推進装置Aを縦置き式に設置し、下から上向きに水を噴出するようにして水循環を促して水浄化を図るようにしたものであり、このような水循環により湖沼などの浄化を促進するものは各種ある。

先行技術

0003

特開2003−225674

発明が解決しようとする課題

0004

ところで、都市部の湖沼や河川などから流れ出る水を受け入れ内海では、気温が高くなる夏場においてその海底水域(深さ15〜20m)で貧酸素水塊の発生した酸欠状態となる。都市の生活排水窒素リンなどを含んだものとして河川から内海へと流れ込んで富栄養化した状況となり、さらにその状況下で水温上昇により大量に発生する植物プランクトン死骸となって落ちた際それを細菌が分解するときに海底水域の酸素消費することによってこの酸欠状態が起こるとされる。酸欠状態になれば、海底に住むなどが呼吸できなくなって死に、藻類が消えてがいなくなり、さらに水塊に含まれる硫化物によって青が発生し、海面に浮上した硫化物が沿岸建造物劣化を促進し、また海底に堆積したヘドロ有害物質発生源になってしまうなど多くの被害例が挙げられる。夏場は太陽に温められた表層と冷たい低層海水が混ざりにくく、このような海底水域の酸欠状態になりやすいとされる。
ところで、こうした酸欠状態は海域内に表層と低層の海水を混ざりやすくする装置、例えば、上記特許文献1のような超電導電磁推進装置Aを設置すれば解消される。しかし、この装置Aは超電導電磁推進方式を稼働する必要があることから多大な電力を要し好ましくない。

0005

本発明は、こうした問題を解決しようとするものであり、電力を使用することなく自然波動エネルギーを利用して酸欠状態を解消するようにした海底水域への酸素補給装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0006

本発明は上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明は、上部に加圧送水空間を有し下部に予水保留空間を有して海底側に立設された海水導入可能な固定パイプを通じて海水を予水保留空間内に吸い揚げるとともにその吸い揚げた海水を加圧送水空間内を通じて外部の海域上層導出可能とした揚水ポンプと、海面の表層波の押し寄せにより一定の運動を得る波受応動機構を備えるとともにその運動を揚水ポンプに伝えて吸い揚げ運動とする伝達変換機構を備えたポンプ駆動装置と、揚水ポンプとポンプ駆動装置とを浮上させて波受応動機構を海面の表層波が押し寄せる高さに応動のため位置保持させる浮上保持手段とを有する。
請求項2に記載の発明は、上部に加圧送水空間を有し下部に予水保留空間を有して海底水域に連通するパイプを通じて海水を予水保留空間内に吸い揚げるとともにその吸い揚げた海水を加圧送水空間内を通じて外部の海域上層に導出可能とした揚水ポンプと、海面の表層波の押し寄せにより一定の運動を得る波受応動機構を備えるとともにその運動を揚水ポンプに伝えて吸い揚げ運動とする伝達変換機構を備えたポンプ駆動装置と、揚水ポンプとポンプ駆動装置とを浮上させて波受応動機構を海面の表層波が押し寄せる高さに応動のため位置保持させる双胴型あるいは周位点状配置型浮上式で移動可能な台船である浮上保持手段とを有する。

発明の効果

0007

上述したように請求項1に記載の発明は、上部に加圧送水空間を有し下部に予水保留空間を有して海底側に立設された海水導入可能な固定パイプ通じて海水を予水保留空間内に吸い揚げるとともにその吸い揚げた海水を加圧送水空間内を通じて外部の海域上層に導出可能とした揚水ポンプと、海面の表層波の押し寄せにより一定の運動を得る波受応動機構を備えるとともにその運動を揚水ポンプに伝えて吸い揚げ運動とする伝達変換機構を備えたポンプ駆動装置と、揚水ポンプとポンプ駆動装置とを浮上させて波受応動機構を海面の表層波が押し寄せる高さに応動のため位置保持させる浮上保持手段とを有するので、電力を使用することなく自然波動エネルギーを利用して酸欠状態を解消するようにした海底水域への酸素補給装置を提供することができる。

図面の簡単な説明

0008

本発明の一実施形態である酸素補給装置の概要断面図。図1の酸素補給装置の拡大断面図。 酸素補給装置の作動説明をした断面図。 酸素補給装置の作動説明をした断面図。 他の実施形態を示す横断面図。 他の実施形態を示す縦断面図。 他の実施形態を示す縦断面図。 他の実施形態を示す図9の平面図。図8のIX−IX線断面図。 他の実施形態を示す模式断面図。 他の実施形態を示す縦断面図。ポンプ駆動装置についての他の実施形態を示す模式平面図。図12のXIII−XIII線模式断面図。図13に基づく作動説明をする模式断面図。 ポンプ駆動装置についての他の実施形態を示す模式平面図。図15のXVI−XVI線模式断面図。図15に基づく作動説明をする模式断面図。 他の実施形態を示す図19の平面図。図18のXIX−XIX線断面図。 ポンプ駆動装置の要部を示す斜視図。図19に基づく作用説明を示す断面図。 他の実施形態を示す図23の平面図。図22のXXIII−XXIII線断面図。 他の実施形態を示す図25の平面図。図24のXXV−XXV線断面図。 他の実施形態を示す平面図。 他の実施形態を示す平面図。

実施例

0009

以下、本発明である海底水域への酸素補給装置の一実施形態を図1ないし図4に基づいて説明する。
図1において1…はの河川で、例えば、都市部を経由する河川でその河川水は内海2に流れ込んでいる。内海2は夏場その上層2aが温かい一方上層2aから下がる下層2bでは夏場でも冷たい水となっている。3は海底でその水深はここでは20m前後とされている。酸欠状態は海底3が水深15〜20mの場合にその海底水域4において発生する。

0010

一方酸素補給装置はステンレスアルミ合金、あるいは樹脂などにより造られる。10は直立浮上設置型の揚水ポンプで、この揚水ポンプ10は、30〜50cm程度の直径とされた縦向き筒(円筒)状のシリンダ11と海底水域4の海水を導入可能な下端導入口(導入可能な手段)12を備えた下部パイプ13とを備える。
シリンダ11は、表層波15による波動同調して上下するポンプ駆動装置16を備える。ポンプ駆動装置16は、適当な重さを持って表層波15の波動に同調して上下する波受応動機構の要部であるフロート型の波受応動材(アクチュエータ)17と、シリンダ11の上部から突設された支えアーム18とを備える。シリンダ11内には、ピストン20が上下動自在に設けられ、その上面部には上部通孔21が形成されるとともに、この上部通孔21を上部に開くように開閉自在とする上部バルブ22が設けられている。上部バルブ22の上側には、上部バルブ22が上下運動のみに規定されるように細い複数本ロッドでなる上部ステー23が立てられるとともにその上端には上板24が設けられている。

0011

上板24からはシリンダ11上に突き出す形のロッド26が立設され、このロッド26が連動レバー(伝達変換機構)27の基部に回転自在に連結されている。連動レバー27の中間点は前記支えアーム18の上端に横軸である支点軸19を介して回転自在に支持されている。支点軸19の軸方向は、表層波15の進行方向に直角になっており、また別の言い方をすれば表層波15の進行方向に直角な波稜線と平行になっていると、ポンプ駆動装置16は拗れたり抵抗少なくして円滑な連動運動をすることができる。しかし、波の進行方向と支点軸19の方向が直角でなくても波受応動材17の上下運動は得られる。例えば、支点軸19の軸方向と表層波15の進行方向とが同じ方向であってもあるいは斜め交差する方向関係であっても波受応動材17の上下運動は得られる。
シリンダ11の上部内には、仕切り板28と上下動自在なバネ板29とが設けられ、バネ板29の上下にはロッド26の動きを上下に円滑化するためのバネ30が設けられている。シリンダ11の下部内には予水保留空間Aが形成されるとともに、本体11の下端には下部通孔31が設けられて上向きに開くようにして下部バルブ32が設けられている。上記上部および下部バルブ22,32は球型とされているが樹脂などで作動しやすい板型にしてもよい。33は下部ステー、34は上網である。

0012

36は内水噴出口で、シリンダ11の仕切り板28とピストン20との間に相当する加圧送出空間Bの周部に開けられ、この噴出口36に連通するパイプとして内水噴出パイプ37が水平方向に突き出す形で設けられている。その向きは上層2aとされている。このパイプ37は、図2の右欄に示すように放射方向に設けてもよい。
さらに、40は長さ調節可能な上部アームで、このアーム40の先端には上部フロート(浮上保持手段)41が設けられて下部フロート(浮上保持手段)42とともにシリンダ11・下部パイプ13・上下揺動型ポンプ駆動装置16などの装置主要部を縦筒状に直立させて本体11の上部の一定高さ部分が水面上にくるように規定するようになっている。

0013

45は案内保持手段で揚水ポンプ10を内海2の一定位置において垂直状態を保ちながら潮の干満に応じて上下運動させ前記シリンダ11の上部が常に水面にあるようにするためのものである。
この案内保持手段45は、フランジ46付き固定パイプ47を有し、このパイプ47は、海底水域4の海水を導入させる通穴48を備えたものとされ、フランジ46の3個所以上にレベル調節具49を装着することで固定パイプ47を垂直に規定できるようにしてある。固定パイプ47と海底3との間には長さ調節可能な牽張アンカー50が複数本張設されて前記垂直状態をレベル調節具49とともに確実に規定するようにしてある。そして、固定パイプ47には複数のガイドローラー51を配備して前記下部パイプ13を干満に応じた高さに制御可能にしてある。

0014

内海2で表層波15が発生しその波の山により波受応動材17が図2のように下げられた状態では上下の2つのバルブ22,32は通孔21,31を閉じた状態にある。図3に示すように、波受応動材17が表層波15の高いところにきて持ち上げられると、ロッド26を介してピストン20が押し下げられ、それと同時に下部バルブ32が閉じた状態下で上部バルブ22が開いてそれより下方空間(予水保留空間A)に前段階において持ち込まれていた冷たい海水がシリンダ11の上部空間内(加圧送出空間B)に持ち込まれる。

0015

次に表層波15への同調により波受応動材17が図4のように波の谷に落ち込むと、ロッド26が上がってピストン20を持ち上げ、これにより、上部バルブ22が閉止しながら加圧送出空間B内の水が内水噴出口およびパイプ36,37を通じて上層2aへと冷たい圧水として放出されることになる。
冷たい海水が上層2aに放出されるとそれら海水は上層2aの温かい海水よりも比重が大きいので、温かい海水を伴って下降することになる。その際、温かい海水は多くの酸素を含みそれらを伴って下降することで海底水域4に酸素をもたらすものとなる。

0016

一方、下部バルブ32はピストン20の持ち上げにより開放されて下部パイプ13内の海水を導入するようになる。下部パイプ13内へは海底水域4の冷たい海水がその都度繰り返し導入される。
ピストン20が持ち上がって図2の状態になると、それまで開いていた下部バルブ32は閉止して一時的に海水の放出は停止する。次に表層波15の波動により波受応動材17が図3図4のように上下することにより冷たい海水が繰り返しポンプアップされ放出されることになる。

0017

前記内水噴出口36あるいはパイプ37内には、図3および図4のようにシャットバルブ38を設けておいてピストン20が下がる間に閉じ(図3)上がる間に開く(図4)ようにすれば、例えば、図3のようにピストン20が下がる際の引き下げ力によりパイプ37内の水が逆戻りしたり混流したりするようなロスがなく、従って、ポンピング動作に無駄が少なくなって効率的な運転ができるようになる。この態様は、他の実施形態においても採用することがある。

0018

尚、波受応動材17は、図2の左側に示すように、その外周を取り囲むようにした波消し部材92により波動の乱れを受けずに上下する水面の安定した動きを的確にとらえて昇降連動させるように構成することができる。波消し部材92は、上下開放型をなす円筒あるいは角筒などでなり、シリンダ11側から伸びた上下の取付アーム93により支持されるものとする。波消し部材92は、図2の左側図の上欄に示すように上下開放状で上窄まりコーン型にして突き上げ力および量が大きく多く作用して連動レバー27が確実に作動するように構成してもよい。波消し部材92の筒は網状あるいはパンチング状などの多孔状部材で作製してもよい。

0019

また、前記ピストン20に設けられる上部バルブ22は、図2の左下側に示すように、ヒンジ22aによって開閉自在に支持された矩形板あるいは円形板状などで形成して上部通孔21,21を上から閉じる一方図3のような開放時には開度ストッパ26aにより元に戻り得るように角度制限をするように開閉自在に構成することができる。
一方、波受応動材17は球体として形成してあったが、図3の左側に17Aで示すように、縦円筒形中空体で形成したり、その下側に17Bで示すように四角立体形の中空体で形成することもできる。これらの場合、底側に波を受け止めて波受応動材17A,17Bに浮力を与えて昇降運動を積極的に行わせる波受け部材95,96を付してもよい。この波受け部材95,96と同様の機能を持たせるため、図2の左側図に背壁92aとして示すように、円筒材でなく半円筒部分のみあるいは立面壁部分のみのような波受け部材を構成してもよい。
波受応動材17は、シリンダ11における表層波15が押し寄せてくる前方に配置してロッド26が無理なく上下運動されるようにしてあったが、例えば、図2における紙面手前方向あるいは向う側に表層波15が押し寄せるような位置関係のもとに波受応動材17を配置したり、図2の右側から表層波15が押し寄せる位置関係のもとに波受応動材17を配置することは自由でありしかもいずれの場合も波受応動材17は上下運動し得るものとなる。しかし、波受応動材17の円滑な作動のためには図2のように表層波15が押し寄せてくる前方に波受応動材17を配置し維持させるようにするのが好ましい。この配置を維持するには、例えば、ガイドローラー51が波に対し前後(図2においては左右)にくるように海底3上に固定するとともに、下部パイプ13は波の進行方向に対し前後(図2においては左右)位置するように溝を設けておいてこれら溝とガイドローラー51が共に波の進行方向に対し前後(図2においては左右)において嵌りながら昇降する関係にしておくことにより常に表層波15が押し寄せてくる側において円滑な昇降運動をするようになる。これらのことは以下の実施形態でも同様にいえる。

0020

図5は固定パイプ47に導入される海水を固定パイプ47から放射状に広がる枝状パイプ54によって広い範囲から取り込むようにした実施形態を示す。パイプ54には複数の導入口55を開けておいており広い範囲から吸引できるようにする。
図6は案内保持手段についての他の実施形態を示す。この実施形態は、重量物である基部ブロック57に油圧あるいは水圧などのシリンダ式ジャッキ58を備えて固定パイプ59が垂直に保持されるようにしてある。60はパイプである。
図7は案内保持手段についての他の実施形態を示す。この案内保持手段は、海底3に打ち込むことのできるスクリュウアンカー杭63としたものである。

0021

図8ないし図10は案内保持手段についての他の実施形態を示す。図2と同様の構成については同じ符号を付して説明に代える。この案内保持手段は、直立浮上設置型揚水ポンプ10のシリンダ11をその外周から保持するローラー65付き案内保持パイプ66と、海上に安定に浮上する双胴型で移動可能な浮体で前記案内保持パイプ66に連結アーム67を介して連結されてなる台船68とを備えている。台船68は左右の台船本体68aとそれらをつなぐ連繋台68bとを備え、左右の台船本体68aの間隔が30〜50mと広い間隔とされて波動に影響されない安定な台船とされている一方台船本体68a間に波動を取り込むことができるようになっている。また、この台船68は、エンジン69・スクリュウ70・操向71を備えて内海2を移動可能になっている。これら移動は遠隔操作により制御可能になっている。台船68は移動可能になっている一方で投手段により停泊も可能になっている。74は操作居住室である。前記揚水ポンプ10はフロートである台船68を介して浮上しているので直立浮上設置型としてある。

0022

尚、上部フロート(浮上保持手段)41は内水噴出パイプ37を利用して取り付けられ、また、下部パイプ13に連通して海底水域4の海水を導入する手段として可撓チューブ72および導入網体73を備えて構成してある。
前記台船本体68aは、図8の左欄図に示すように、4点や6点など周位点状配置型にしてできるだけ四方から波動が入り得るようにすることがある。
前記内水噴出パイプ37内には、図3および図4のようにシャットバルブ38を設けておいてピストン20が下がる間に閉じ上がる間に開くようにすれば、例えば、ピストン20が下がる際の引き下げ力によりパイプ37内の水が逆戻りしたり混流したりするようなロスがなく、従って、ポンピング動作に無駄が少なくなって効率的な運転ができるようになる。
前記シリンダ11は、台船本体68a側に対し案内保持パイプ66を介して上下運動可能に保持されていたが、波動に応じてシリンダ11が勝手に上下することもあり、そのことから、図9の右欄に示すように、案内保持パイプ66なしで連結アーム67とシリンダ11とを直接結合支持するようにしてもよい。ポンピング動作が安定なもとになされるようになる。この場合は台船68が浮上保持手段となる。

0023

この実施形態の場合、内海2を移動しながら海水を汲み上げ元の海底水域4に酸素を補給してゆくことができるので、広い範囲に亘って酸素補給をすることができるようになる。
尚、台船68の胴部には図10に示すようにビルジキール75を長目に突設して台船の安定化をより図るようにしてもよい。この場合、ビルジキール75の先端にはバランサ兼用の丸ロッド76を備えてより安定化するようにしたり、同図右欄のように逆Y型のビルジキール75にしてもよい。この場合、先端に網部77を付すとその適度な通水抵抗機能により安定化が図れるようになる。

0024

図11は他の実施形態を示す。図2と同様の構成については同じ符号を付して説明に代える。案内保持手段が、シリンダ11をその外周から保持してガイドローラー80で上下案内可能にする案内保持パイプ81と、このパイプ81が垂直になるように支持するとともに海底3を移動可能なクローラ走行輪82付き走行機体83とを備えている。この走行機体83は水中遠隔操作可能なタイプのもので、機体83上には球型軸受ジョイント84を介して案内保持パイプ81の下端のフランジ85が対面配置されるとともに機体83とフランジ85との間をバネ付き連結軸86で連結することにより機体83が海底3の凹凸・傾斜により傾いた場合でも常に垂直に制御されるようになっている。案内保持パイプ81のパイプ88が張り出され、そのパイプ88に下部フロート90が取り付けられて案内保持パイプ81を垂直姿勢にする。尚、パイプ88は、海底水域4の海水を案内保持パイプ81へ取り込むための誘導パイプを兼ねている。

0025

前記内水噴出パイプ37内には、図3および図4のようにシャットバルブ38を設けておいてピストン20が下がる間に閉じ上がる間に開くようにすれば、例えば、ピストン20が下がる際の引き下げ力によりパイプ37内の水が逆戻りしたり混流したりするようなロスがなく、従って、ポンピング動作に無駄が少なくなって効率的な運転ができるようになる。
この実施形態の場合、海底3を移動しながら海水を汲み上げ元の海底水域4に酸素を補給してゆくことができるので、広い範囲に亘って酸素補給をすることができるようになる。

0026

図12ないし図14は他の実施形態を示す。前述の実施形態では、表層波15の波動が上下することを利用してその上下運動をそのまま上下運動として捉えてピストン20の上下運動に変換するようにしたポンプ駆動装置であった。図12ないし図14に示す実施形態では、表層波による波動が一定の方向に進行しかつ上下運動をする性質を有することに着目してその運動によって横軸回りに支持した波受応動材(アクチュエータ)を効果的に往復運動させることにより効率的に連動してピストンの動きとすることのできるポンプ駆動装置を備えた酸素補給装置を提供しようとするものである。

0027

図12ないし図14において100は表層波で上下運動しながら右方向に進行する正弦波である波動を発生する。図13における101は海底で、その水深はここでは20m前後とされている。海底101での酸欠状態は水深15〜20mの場合にその海底水域102において発生する。この酸素補給装置は、図1に示す環境下に設置される。例えば、都市部を経由する河川水は内海103に流れ込むようになっており、この内海103は夏場その上層103aが温かい一方下層103bでは夏場でも冷たい水となっている。

0028

一方酸素補給装置はステンレス、アルミ合金、あるいは樹脂などにより造られる。105は案内保持手段で、この案内保持手段105は、フランジ106付き固定パイプ107を有し、このパイプ107は、海底水域102の冷たい海水を導入させる手段である通穴108を備えたものとされ、フランジ106の3個所以上にレベル調節具109を装着することで固定パイプ107を垂直に規定できるようにしてある。固定パイプ107と海底101との間には長さ調節可能な牽張アンカー110が複数本張設されて固定パイプ107の垂直状態をレベル調節具109とともに確実に規定するようにしてある。そして、固定パイプ107には複数のガイドローラー111を配備して揚水ポンプ115側を干満に応じた高さに制御可能にしてある。案内保持手段105は、揚水ポンプ115を内海103の一定位置において垂直状態を保ちながら潮の干満に応じて上下運動させシリンダ116の上部が常に水面にあるようにするためのものである。

0029

直立浮上設置型の揚水ポンプ115は、30〜50cm程度の直径とされ上蓋116a付きで縦向き筒(円筒)状のシリンダ116と海底水域102の海水を導入可能な下端導入口117を備えた下部パイプ118とを備える。尚、上蓋116aにはエアー抜き孔を設けて内圧軽減を図るようにすることがある。
シリンダ116の内部には、横断壁円筒壁とを有する上下運動可能なピストン120を備え、このピストン120の横断壁には上部通孔121が複数開けられて開閉自在な上部バルブ122を備える。後述する前後揺動型ポンプ駆動装置130の作用により図13のようにピストン120が押し下げられると上部バルブ122が開けられて、その下方の予水保留空間A内の海水が加圧送水空間B内に導かれるようになっている。

0030

逆に図14のようにポンプ駆動装置130の作用によりピストン120が持ち上げられると上部バルブ122がる水平に閉じたまま上昇するようになっている。その結果、シリンダ116の下部内に開けた下部通孔124に備えた下部バルブ125が開けられて下部パイプ118内の海水を予水保留空間A内に持ち込むようにするとともに、加圧送水空間B内の海水をシリンダ116に付属した内水噴出パイプ126を通じて下層103bから海底水域102の方向へ導くようになっている。127は内水噴出口で、同口127には、シャットバルブ128を設けておいてピストン120が下がる間に閉じ上がる間に開くように設けておけば、例えば、ピストン120が下がる際の引き下げ力によりパイプ126内の水が逆戻りしたり混流したりするようなロスがなく、従って、ポンピング動作に無駄が少なくなって効率的な運転ができるようになる。
尚、シリンダ116の外周には、例えば、図2に示すような上部フロート41や下部フロート42のような浮上保持手段として設けられ、シリンダ116の上部が水面(表層波100の平均高さ)近くにまた筒下部が海中に没するように規定されるものとされる。

0031

一方、シリンダ116は、山部aと谷部bとで正弦波をつくるように進行する表層波100による波動の進行に同調するように連動するポンプ駆動装置130を備える。
ポンプ駆動装置130は、シリンダ116上端の波進行方向側に左右一対をもって伸びて設けられたステー131の先端に横軸状の支点軸132を備え、この支点軸132の回りに網状の波応動機構の要部である波受応動材(アクチュエータ)133を縦向きでかつ左右一対取り付けて前斜め下向き状態と後斜め下向き状態との間を前後往復揺動するようにしてある。前記支点軸132は、波動の進行方向に対し直角に向くようにしてある。言い換えれば、波受応動材133の回転する中心軸である支点軸132は、図12に示す波稜線Lに平行とされ、これは左右一対の波受応動材133,133が同期的に作動しやすいようにするためである。

0032

波受応動材133の軸回り上側には、同じく前後に揺動運動する連動リンク材134が突設されているとともに、この連動リンク材134の先部にはカムリンク134aが設けられている。一方、上蓋116aの中央には、溝型鋼の左右一対でなる縦ガイドレール136が立設され、そのレール136には、ピストン120の中央から上蓋116aを通じて立ち上がるロッド137の上端のローラー138が垂直に昇降し得るようになっている。縦ガイドレール136の上端には横軸139が取り付けられ、この横軸139に取り付けられた上リンク141は先端にカムローラー142を備える。上リンク141の中程とローラー138との間は下リンク143でつながれるとともに、上リンク141のローラー138には前記カムリンク134aに移動自在に咬み合っている。連動リンク134・上リンク141・下リンク143などは伝達変換機構を構成する。

0033

前記波受応動材133は、網状材としてあったが、多孔板とすることもでき、図12の右欄に示すように、縦桟式あるいは横桟式の多孔材にしてもよい。また波受応動材133は、1枚ものであったが平行面状の複数枚で構成してもよく、この場合、複数枚のものの前後に隙間をもたせて海水が一定に逃げ得るようにしておけば前方への戻り動作もスムーズになるしX方向への作動も力を好適に得られるものとなる。
また、波受応動材133は、進行してくる高波部aのもつエネルギーによって図13のやや前上がり状態から矢印Xの方向(波の進行方向)に押しやられてやや後上がり状態へと運動し得る中空型を含む平坦板状をした樹脂や木質板あるいはアルミ合金その他の金属製板とすることができる。
さらに、波受応動材133は、X方向への作動が浮力の作用で補助となるようにするため、それ自体があるいは該作動材133に付属させるものとしてフロート製波受応動材133Aとされることもある。

0034

図12および図13は酸素補給装置が海底101に支持を得て直立に保持されるとともにその上部である揚水ポンプ115が下部を没して上部を水面上に浮上し保持された状態を示している。波受応動材133は先に表層波100の谷部b位置に対応することから図14に示す戻しバネ(復帰手段)146の作用で前方へ振れ戻った仮想線の状態にある。次に表層波100の波部aが進んできて波受応動材133に当たり図13のX方向に後押しすると、ポンプ駆動装置130は仮想線の状態から実線の状態になる。

0035

すなわち、波受応動材133が後に押しやられると、連動リンク材134は逆に前向きに下がるとともに、そのカムリンク134aを介して上リンク141を引き下げ、これにより、下リンク143も引き下げることでロッド137を介してピストン120が下げられるようにする。ピストン120が下がると、下部バルブ125を閉じるようにしたまま上部バルブ122を開いたままにするので、予水保留空間A内に保留した海水は上部通孔121を通じて加圧送水空間B内に持ち込まれる。この際、シャットバルブ128はピストン120の下がる力により閉じた状態になるので、先に内水噴出パイプ126内にあった海水が逆戻りしたりさらには加圧送水空間B内で乱流・抵抗流などを発生させるおそれがない。

0036

波受応動材133が山部aを通り過ぎて抜けると、今度は谷部bにさしかかり、その場合、波受応動材133は、図14のように、戻しバネ146あるいは図示しないウエイトが作用し抵抗のないもとで、矢印Yのように戻される。波受応動材133が戻されると同時に、上部バルブ122が閉じ下部バルブ125が開いた状態でピストン120は持ち上げられ、これにより、下部パイプ118内に保留された海水が下部通孔124を通じて予水保留空間A内に持ち込まれるとともに加圧送水空間B内の海水が開いた内水噴出口127を通じて内海103内に放出され、酸素を得た温暖海水として海底方向に導かれることで酸素補給が行われる。図14の作動のあとは図12および図13の作動につながる。
尚、図12に示すように、波受応動材133への波動は、揚水ポンプ115が波分けすることで強力化して作動の確実化が図られるものとなる。
波受応動材133の面に表層波100が直角に作用するようにするには、例えば、ガイドローラー111が固定パイプ107における波進行方向前後(図13においては左右)にくるように海底101上に固定パイプ107を固定するとともに、下部パイプ118には波の進行方向に対し前後(図13においては左右)に位置するように溝を設けておいてこれら溝とガイドローラー111が共に波の進行方向に対し前後(図13においては左右)において嵌りながら昇降する関係にしておくことにより可能になる。これらのことは以下の実施形態でも同様にいえる。

0037

図15ないし図17は他の実施形態を示し、この実施形態は、図13の実施形態のものに比べポンプ駆動装置の簡略化を図ったものである。
ポンプ駆動装置150は、シリンダ116上端の波進行方向側に左右一対をもって伸びて設けられたステー151の先端に横軸状の支点軸152を備え、この支点軸152の回りに網状で波受応動機構の要部である波受応動材(アクチュエータ)153を縦向きでかつ左右一対取り付けて前斜め下向き状態と後斜め下向き状態との間を往復揺動するようにしてある。

0038

波受応動材153の軸回り上側には、同じく前後に揺動運動する連動リンク材154が突設されているとともに、この連動リンク材154の先部にはカムリンク154aが設けられている。一方、上蓋116aの中央には、溝型鋼の左右一対でなる縦ガイドレール156が立設され、そのレール156には、ピストン120の中央から上蓋116aを通じて立ち上がるロッド137の上端のローラー138が垂直に昇降し得るようになっている。このローラー138はカムリンク134aに移動自在に直接咬み合っている。連動リンク材154・カムリンク154a・ローラー138などは伝達変換機構を構成している。

0039

図15および図16は酸素補給装置が海底101に支持を得て直立に保持されるとともにその上部である揚水ポンプ115が下部を没して上部を水面上に浮上し保持された状態を示している。波受応動材153は先に表層波100の谷部b位置に対応することから図17に示す戻しバネ(復帰手段)146の作用で前方へ振れ戻った仮想線の状態にある。次に表層波100の山部aが進んできて波受応動材153に当たり図16のX方向に後押しすると、ポンプ駆動装置150は仮想線の状態から実線の状態になる。

0040

すなわち、波受応動材153が後に押しやられると、連動リンク材134は逆に前向きに下がるとともに、そのカムリンク134aを介してローラー138を引き下げ、これにより、ロッド137を介してピストン120が下げられるようにする。ピストン120が下がると、下部バルブ125を閉じるようにしたまま上部バルブ122を開いたままにするので、予水保留空間A内に保留した海水は上部通孔121を通じて加圧送水空間B内に持ち込まれる。この際、シャットバルブ128はピストン120の下がる力により閉じた状態になるので、先に内水噴出パイプ126内にあった海水が逆戻りしたりさらには加圧送水空間B内で乱流・抵抗流などを発生させるおそれがない。

0041

波受応動材153が山部aを通り過ぎて抜けると、今度は谷部bにさしかかり、その場合、波受応動材153は、図17のように、戻しバネ146あるいは図示しないウエイトが作用し抵抗のないもとで、矢印Yのように戻される。波受応動材153が戻されると同時に、上部バルブ122が閉じ下部バルブ125が開いた状態でピストン120は持ち上げられ、これにより、下部パイプ118内に保留された海水が下部通孔124を通じて予水保留空間A内に持ち込まれるとともに加圧送水空間B内の海水が開いた内水噴出口127を通じて内海103内に放出され、酸素を得た温暖海水として海底方向に導かれることで酸素補給が行われる。図17の作動のあとは図15および図16の作動につながる。
尚、図15に示すように、波受応動材153への波動は、揚水ポンプ115が波分けすることで強力化して作動の確実化が図られるものとなる。

0042

図18ないし図21は他の実施形態を示す。この実施形態は、表層波による波動が一定の方向に連続的に進行してその方向にエネルギーを発生させる性質を有することに着目してその運動によって横軸回りに回転可能に支持した波受応動材(アクチュエータ)を効果的に連続回転運動させることにより効率的に連動してピストンの動きとすることのできるポンプ駆動装置を備えた酸素補給装置を提供しようとするものである。

0043

図18ないし図21において200は表層波で山部aと谷部bとを交互に繰り返しながら右方向に進行する正弦波である波動である。図19における201は海底で、その水深はここでは20m前後とされている。海底201での酸欠状態は水深15〜20mの場合にその海底水域202において発生する。この酸素補給装置は、図1に示す環境下に設置される。例えば、都市部を経由する河川水は内海203に流れ込むようになっており、この内海203は夏場その上層203aが温かい一方下層203bでは夏場でも冷たい水となっている。

0044

一方酸素補給装置はステンレス、アルミ合金、あるいは樹脂などにより造られる。205は案内保持手段で、この案内保持手段205は、フランジ206付き固定パイプ207を有し、このパイプ207は、海底水域202の冷たい海水を導入させる手段である通穴208を備えたものとされ、フランジ206の3個所以上にレベル調節具209を装着することで固定パイプ207を垂直に規定できるようにしてある。固定パイプ207と海底201との間には長さ調節可能な牽張アンカー210が複数本張設されて固定パイプ207の垂直状態をレベル調節具209とともに確実に規定するようにしてある。そして、固定パイプ207には複数のガイドローラー211を配備して揚水ポンプ215側を干満に応じた高さに制御可能にしてある。案内保持手段205は、揚水ポンプ215を内海203の一定位置において垂直状態を保ちながら潮の干満に応じて上下運動させシリンダ216の上部が常に水面にあるようにするためのものである。

0045

直立浮上設置型の揚水ポンプ215は、30〜50cm程度の直径とされ上蓋216a付きで縦向き筒(円筒)状のシリンダ216と海底水域202の海水を導入可能な下端導入口(導入可能な手段)217を備えた下部パイプ218とを備える。尚、上蓋216aにはエアー抜き孔を設けて内圧軽減を図るようにすることがある。
シリンダ216の内部には、横断壁と円筒壁とを有する上下運動可能なピストン220を備え、このピストン220の横断壁には上部通孔221が複数開けられて開閉自在な上部バルブ222を備える。後述する回転運動型ポンプ駆動装置230の作用により図19のようにピストン220が押し下げられると上部バルブ222が開けられて、その下方の予水保留空間A内の海水が加圧送水空間B内に導かれるようになっている。

0046

逆に図21のようにポンプ駆動装置230の作用によりピストン220が持ち上げられると上部バルブ222が水平に閉じたまま上昇するようになっている。その結果、シリンダ216の下部内に開けた下部通孔224に備えた下部バルブ225が開けられて下部パイプ218内の海水を予水保留空間A内に持ち込むようにするとともに、加圧送水空間B内の海水をシリンダ216に付属した内水噴出パイプ226を通じて下層203bから海底水域202の方向へ導くようになっている。227は内水噴出口で、同口227には、シャットバルブ228を設けておいてピストン220が下がる間に閉じ上がる間に開くように設けておけば、例えば、ピストン220が下がる際の引き下げ力によりパイプ226内の水が逆戻りしたり混流したりするようなロスがなく、従って、ポンピング動作に無駄が少なくなって効率的な運転ができるようになる。
尚、シリンダ216の外周には、フロート229である浮力発生手段が設けられ、シリンダ216の上端一部が水面(表層波200の平均高さ)近くにまたその他の筒下部が海中に没するように規定されるものとされる。前記浮力発生手段229は、海上からの操作によりエアーを給排可能な方式にして浮力を大小に可変に構成することができる。

0047

一方、シリンダ216は、山部aと谷部bとで正弦波をつくるように進行する表層波200による波動の進行に同調するように連動するポンプ駆動装置230を備える。
ポンプ駆動装置230は、シリンダ216上端の波進行方向側に左右一対をもって伸びて設けられた基部ステー232の端に前出ステー233を前方水平張出状に設け、このステー233の先端間に回転羽根車235を水平な回転軸236を介して回転駆動自在に支持してある。
回転羽根車235は波受応動機構であって、円筒状のドラム238の両端に側フランジ239を取り付けたものを一方が軸長の長いものとし他方がそれより短いものとして左右に応動回転するように配して構成し、各ドラム238の外周には、横長板でなる波受応動材(アクチュエータ)241…を外周支点軸242を介して回転自在な状態で複数枚配して構成してある。波受応動材241は、上周りにくると表層波200を受けながらドラム238外周の周ストッパ243に内端を当て付けることで回転中心から半径方向に向くように立ち上がって波力を受けて回転される。

0048

浮上保持手段(フロート)229およびドラム238の発生する浮力により、回転羽根車235の回転中心236は表層波200谷部bより10〜20cm程度下側に位置し、ドラム238の上まわりの上端は谷部bと略同じ高さとされ、また外周支点軸242の上まわりにきた際の高さが山部aの上端高さ程度とされる。その結果、上まわりに来て垂直状になった波受応動材241などには図19ないし図21に矢印Xで示すように山部aの波力が前方から作用して回転力を発生する。波受応動材241は後回りに回転してくると周ストッパ243から離れて後ろ倒れするとともに外周支点軸242を基準にして後向きになりながら再び前方へと回転してゆき前方ではXの波力が作用しつつ周ストッパ243に先端が留められることで回転力が発生するようになっている。谷部bがドラム238に接近してくると図21に示すようにドラム238上に盛り上がって来ることによりそれに対応する波受応動材241をX方向に押して回転力に変換するようになる。尚、回転羽根車235の幅は、図18に示すように、シリンダ216の直径に対し1.5倍ないし2倍程度に長く設定して表層波200のエネルギーの多くを回転力に変換できるようにしてあるが、シリンダ216の直径と略同じ幅の羽根車235としてもよい。回転羽根車235の回転軸中心図18のように表層波200の波稜線Lに対し平行に規定される。この向きは、固定パイプ207に対し下部パイプ218の向きを規定することで決められる。

0049

尚、回転羽根車235の幅内に作用してくる表層波200は、表層波200の全幅分でなく同羽根車235の幅寸法程度の狭幅なものでしたがって回転エネルギーも少なく限度のあるものであるが、そのエネルギーを大きくして回転力を強く得るようにするため、図18および図19に示すように、前方拡開状をなす波寄せ板245を回転羽根車235前方に設けてもよい。また、図19に示すように、前端が山部aよりも高く後端が山部aの中程高さとなるように前端から後方へと次第に低くなった波高制御板246を回転羽根車235の前側に備えて山部aを押さえ込みながらX方向へ進む速さを速くしエネルギーを大きくすることにより回転羽根車235の回転作用を高めるように構成することもできる。この波高制御板246は前記波寄せ板245と併せてあるいは単独で構成することができる。前記波受応動材241は通孔のない平坦な板状のものであったが、図20の右上欄のように、網状あるいは多孔板などにして波動エネルギーが柔らかく回転力に変換されるようにしてもよい。

0050

回転羽根車235は、この実施形態では左右235a、235bに分けられていて、その間に相当する回転軸236周りには駆動スプロケット248が設けられている。シリンダ216上には、左右一対のブラケット250が立設され、その間に渡されたクランク軸251周りに設けられた従動スプロケット252と前記駆動スプロケット248との間にはテンショナ253で張られた連動チェーン254が連動自在に掛装されている。クランク軸251とロッド237との間は回転運動を直線往復運動に変える連接棒255で連結されている。駆動スプロケット248・連動チェーン254・従動スプロケット252・クランク軸251・連接棒255などは伝達変換機構を構成する。

0051

図18ないし図20に示す酸素補給装置は、海底201に支持を得て直立に保持されるとともに案内保持手段205により回転軸236の向きを表層波200の波稜線Lと平行になるように海岸において設定しておけば常にその状態を維持する。回転軸236と平行な波受応動材241の面に表層波200が直角に作用するようにするには、例えば、ガイドローラー211が固定パイプ207における波進行方向前後(図19においては左右)にくるように海底201上に固定パイプ207を固定するとともに、下部パイプ218には波の進行方向に対し前後(図19においては左右)に位置するように溝を設けておいてこれら溝とガイドローラー211が共に波の進行方向に対し前後(図19においては左右)において嵌りながら昇降する関係にしておくことにより可能になる。これらのことは次の実施形態でも同様にいえる。

0052

表層波200が回転羽根車235に作用してその波受応動材241…にX方向の波動力が作用すれば回転力が発生し、ロッド237の上下往復運動を連続して発生させる。図19はロッド237およびピストン220が下降の途中にある状態を示すもので、この下降により、下部バルブ225が閉止し上部バルブ222が開いた状態にあるため、予水保留空間A内に一旦溜められていた海底水域202からの水はその上の加圧送水空間B内へと導かれる。そのあと、ロッド237が上昇を始めると、図21のように下部バルブ225が開いて上部バルブ22が閉じた状態で上昇するため、加圧送水空間B内の海水は開いた内水噴出口227から内水噴出パイプ226を通じて内海の上層203aへと冷たい圧水として放出され、この冷たい海水の放出により、上層203aの温かい海水よりも比重が大きいので、温かい海水を伴って下降することになる。その際、温かい海水は多くの酸素を含みそれらを伴って下降することで海底水域202に酸素をもたらすものとなる。

0053

図22および図23は他の実施形態を示す。この実施形態は、上記と同じ目的を有するとともに、特に、酸素補給装置を縦軸回りの如何なる向きとなるように設置したとしても常に表層波200の押し寄せる向きにいずれかの回転羽根車235が連動自在に対応できて連動が常に確実に得られるようにしたものである。即ち、酸素補給装置の案内保持手段205は、図23に示すように、海底201に固定されるタイプのもので、その固定パイプ207にガイドローラー211を介して昇降可能にされた下部パイプ218は図示左側の特定の回転羽根車235が表層波200の押し寄せる側に向くように設定される。しかし、下部パイプ218は固定パイプ207に対して回転してしまうこともあり、そうしたことに対処するため、揚水ポンプ215の他の3面にも回転羽根車235と同様な回転羽根車260を配備していずれの回転羽根車260…に表層波200が作用してもその作用力を特定の回転羽根車235に伝えポンプ駆動装置230を利用してピストン220を連動させ得るように構成してある。

0054

回転羽根車260は、シリンダ216上の従動スプロケット252と同列に位置するように駆動スプロケット248を配置する都合左右2つに分離し分離したもの同士が同期回転するようにした回転羽根車235に比べ分離しないタイプのものである。261はステーでシリンダ216から四方へ伸び、その外端を介して四角枠状をなす主枠262が設けられ、この主枠262の外コーナーに設けた直角型の前出ステー263を備えて支持枠が形成されており、左右一対の前でステー263を介して回転羽根車235,260…を回転支持するとともに、回転軸相互をフレキシブル型あるいは図22の右下欄に示す複式ユニバーサルジョイント式などの自在継手264…で連接してなる。265は軸受、266はその受けアームである。回転羽根車260において268はドラム、269は側フランジ、270は波受応動材、271は周ストッパである。

0055

図24および図25は回転羽根車式ポンプ駆動装置を備えた直立浮上設置型揚水ポンプ方式の酸素補給装置についての他の実施形態で、特に、浮上保持手段が浮体方式でなるものである。浮上保持手段275は、互いの幅間が20〜40m程度の広幅とされた双胴型で移動可能式の台船でなり、この台船の台船本体276は、中空型円筒金属体の左右一対でその左右間を前中後3本の渡架ブリッジ277でつないだもので、台船本体276の上面には歩み板278が設けられるとともに後部(図24の右側部)には補助ブリッジ279が渡されてなる。これらのブリッジ277,279は歩み板278を含めて1枚あるいは2枚程度の広い渡し板簡易に構成してもよい。また、双胴型としてあるが単一胴型や3本以上の複胴型にしてもよい。台船本体276は安定化を図るため金属体としてあったが木造船体強化樹脂船体にしてもよい。また、中空型台船本体276は、その下部内に水(海水を含む)を入れ上部は空気入りにして波に対する安定性が高く得られるようにしてもよい。この場合、水の導入量は可変にして台船本体276の海面に対する高さ調節を可能にしてもよい。

0056

前と補助のブリッジ277,279からは前後に対応するように連結アーム281が設けられ、それらの間を介して中位置のブリッジ277下方に位置するように揚水ポンプ282が直立式に固定されている。揚水ポンプ282は円筒状のシリンダ283を備え、その内部には、ロッド284により上下するピストン285を備える。ピストン285には上部バルブ286が、またシリンダ283の下部通孔287には下部バルブ288が開閉自在に設けられている。290は下部パイプで通孔287に通じるものであり、その下部には樹脂製あるいはゴム製で10m前後の長い可撓パイプ291が繋がれるとともにその先端には球状ネット濾材である導入網材293が取り付けられている。294は内水噴出パイプ、295は内水噴出口、296は外向きにのみ開くシャットバルブである。

0057

前側と中間の両ブリッジ277の底部間には、受けステー300が左右一対をなして渡され、それらの間には台船幅中央に同心状にあるように回転羽根車301が水平な回転軸302を介して回転支持されている。回転羽根車301は高さ調節可能にして表層波305との高さ関係が好ましいものに調節できるようにしてもよい。303は中空型ドラム、304は羽根板である波受応動材で6枚など複数枚突設されている。306は駆動スプロケット、307は従動スプロケットであり、これらの間にはテンショナ308を介して連動チェーン309が掛け渡されている。310はブラケットで、中ブリッジ277の中央に設けられ、それらを介してクランク軸311が通されているとともにクランク軸311とロッド284との間は連接棒312でつながれてロッド284に直線往復運動を与えるようになっている。回転羽根車201から連接棒312まではポンプ駆動装置313を構成する。

0058

315はキャビンで後ブリッジ277上に設置されるとともにこのキャビン315内には操舵を含む操船手段316が設けられる一方、その背部には船体向きを制御できるように縦軸回りに回転操作されるエンジン駆動式推進器318を装備する。この場合のエンジン駆動式は、広大パネル設置によるソーラー発電駆動式とすることができる。320は前アンカー、321は前牽引チェーンで、前ブリッジ277上に設置した前ウインチ322に前牽引チェーン321は巻回繰出可能に装備されている。325は後アンカー、326は後牽引チェーンで、補助ブリッジ279上に設置した後ウインチ327に後牽引チェーン326は巻回・繰出可能に装備されている。330は手動式補助ウインチで、補助ブリッジ279上に設置されて先端が可撓パイプ291に繋がれた持ち上げチェーン331を巻き上げたり繰出したりするために設けられている。尚、前牽引チェーン321あるいは後牽引チェーン326を通孔付きのパイプ(あるいはチューブ)製として海水を取り込み可能とし、図25のようにウインチ322内の中心管軸を介して連通パイプ333をシリンダ283の下端に通じさせ、そのパイプ333上に下部バルブ288に相当するものを備えて下部パイプ290・可撓パイプ291に代わるものとして構成してもよい。前記ウインチ322,327,330は手動式あるいは電動など駆動式とする。
尚、335は波寄せ板で前ブリッジ277を介して取り付けられ、その前方への開き角度は調節可能になっている。図19の波高制御板246を装備して回転羽根車301の下周りへ表層波305を低い波として誘導するように構成することがある。336は海底、337は海底水域、338は内海である。

0059

この場合の台船である酸素補給装置は、ウインチ322,327,330の駆動によりアンカー320,325および可撓パイプ291を持ち上げた状態にするとともに操船手段316を通じて推進器318を始動・操舵など操船制御をすることにより台船を平時の着岸休止状態から自走して目的とする酸素補給の必要な作業現場域に移動することにより始められる。到着した現場域では、台船を図24および図25のように左船首側(回転羽根車301のある側)を左の沖合側(波が押し寄せてくる側)に直角に向くようにして前進し、そこで前ウインチ322を操作して前牽引チェーン321を緩め前アンカー320を海底336まで降ろしておくようにする。そのあと、推進器318を駆動して台船をそのままの向きにして後進させ5〜10m前後後退したところで今度は後ウインチ327を操出駆動させて後アンカー325を海底336まで降ろしておき、その後、後ウインチ327および前ウインチ322の巻回操作により両チェーン321,326を張った状態に保つようにする。そうすることにより台船は図24および図25のように波に対し直角に対面した状態を得て波受応動材304が表層波305の波動エネルギーを最も効率的に受け得る状態となる。そのあと、補助ウインチ330を操作して可撓パイプ291を海底336まで降ろしておく。駆動スプロケット306〜連接棒312は伝達変換機構を構成する。

0060

表層波305の進行により回転羽根車301は回転駆動されてクランク軸311が回転されることでロッド284が上下運動をするようになる。図25はロッド284が下がる途中の状態を示し、この時点では下部バルブ288が閉じた状態で上部バルブ286が開きながらピストン285が下降することで予水保留空間A内の汲み上げ海水が上方の加圧送水空間B内に持ち込まれる。そのあとピストン285が上昇してゆくと、下部バルブ288が開いて海底水域337の酸素欠乏した冷たい海水が可撓パイプ291を通じて予水保留空間A内に補充される一方、加圧送水空間B内の海水は冷たい圧水として内水噴出パイプ294を通じて内海338の上層338aへと噴出され、冷たい海水が上層338aに放出されるとそれら海水は上層338aの温かい海水よりも比重が大きいので、温かい海水を伴って下降することになる。その際、温かい海水は多くの酸素を含みそれらを伴って下降することで海底水域4に酸素をもたらすことになる。

0061

尚、前記実施形態においてアンカー方式によらず操船により台船の向きを波に直交するようにする方法によることもあり、この場合の操船手段は、気圧配置や風向きを捕捉しての制御あるいはGPSデバイス制御などによる自動制御方式によってもよい。前記実施形態におけるポンプ駆動装置313は、図1ないし図11あるいは図12ないし図17にそれぞれ示すポンプ駆動装置のうちのいずれかに代えて適用することもある。
また、台船本体276は、中空フロートを平行配置してなる双胴タイプであったが、図26および図27に276A、276Bで示すように、少なくとも前部が互いに拡開状になった台船本体形態にしてその拡開部分が表層波305を寄せ集める機能を果たすように構成してもよい。340は補助波寄せ板である。

0062

1…河川2,103,338…内海2a,103a,338a…上層2b,103b,338b…下層3,101,336…海底4,102,337…海底水域10,115,282…揚水ポンプ11,115,283…シリンダ15,100,305…表層波 16,130,150,313…ポンプ駆動装置17,133,153,241,304…波受応動材 19,152…支点軸20,120,285…ピストン22,122,286…上部バルブ32,125,288…下部バルブ 36,37,126,127,294…内水噴出手段 45,105…案内保持手段 41,42,275…浮上保持手段。

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