JPS58102904A - 水中採光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は海洋牧場等に好適′な水中採光装置に関する。

海水中あるいは湖水中に太陽光を導入すると魚類や海草
類の成育が著るしく助長されることは知Ｃ〕れているが
、海水、湖水は年々汚染によって透明度が低下しつつあ
り、太陽光の到達水深は次第に浅くなっている。

一方、食料資源の安定確保を目的として魚類や海草類が
最も育成し易い水深ｉｏ−コｏｏｍの海底に人工的な海
洋生物飼育設備いわゆる海洋牧場を造ることが提案され
ており、このような海洋牧場を造る場合、海底まで人工
的に太陽光を導くことが不可欠である。

このような海底へ太陽光を導く手段として従来、光ファ
イバーを多数本束ねて構成した導光ケーブルが提案され
ているが、１本／本の光ファイバーによる導光量は微々
たるものなので実用性のある海洋牧場設備とするために
は莫大な本数の光ファイバーを必要とし、また海底にお
いて十分な光量を得るためには光吸収損失が極めて小さ
い高透明の光ファイバーを使用せねばならず、このため
非常に高価な設備になるという問題がある。

本発明は上述の問題点を解決し安価な設備で効率良く太
陽光を水深の深い位置まで導くことのできる水中採光装
置を提供するものである。

本発明の装置は、中空管体の内壁面を先高反射面とする
とともにその両端を透光性カバーで閉鎖し、この中空管
体をその上端を水面上に突出させ、下端を水中の所定位
置に保持して構成される。

上記の装置によれば、水面上に突出する管端から入射し
た太陽光は管内壁で反射を繰り返しつつ下端に至りここ
から出射して海中あるいは海底部などの所定箇所を照射
する。

上記装置によれば光ファイバーと異なり導入された光が
中空管内の気体中を通るためガラスなどの固体中を通る
場合に比べて光の伝送損失は極めて小さく、また光路の
内径を非常に大きくとることができるので反射回数は少
なくて済み、それだけ反射ロスも小さい。

さらに上記のような管体は構造が極めて簡単で単一管路
で非常に広範囲にわたる太陽光照射を行なうことができ
、したがって設備費が安価で済むので水中生物の、育成
施設など実用的で大規模な用途における水中採光装置と
して有用である。

本発明において管内面一を先高反射面とする具体的手段
としては、アルミを蒸着したプラスチックフィルムなど
の高反射性フィルム材を管内壁面に貼着する方法、管内
壁面に銀、アルミニウムなどの金属薄膜をメッキ、蒸着
等で付着形成する方法、ガラス基板厚みが／　ｍｍ以下
というような厚みの薄い鏡を内貼りする方法など種々の
方法をとち・得る０ 導光管の内径については採光装置の用途及び照光水深な
どの条件によって異なり一概に規定できないがあまり細
いものでは、反射ロスが多くなるとともに所期の照度を
得るために非常に多数本を必要とするようになり本発明
の有利性が低ドするので一般的には１０（３ｍ以上とる
ことが望ましく、海洋牧場のような大規模な設備では管
内径を３０ａｍ以上にとるのが実用的である。

本発明者の研究によると導光管の長さを同内径（角パイ
プの場合は短辺長さ）で割った値を横軸にとり、人［］
端での太陽放射熱量を１００として出口端での太陽放射
熱量（Ｋ　ｃ　ａｌ／−・ｈ）の比を縦軸にとって両者
の関係を管内面の反射率をパラメータとして図示すると
第１図のグラフのようになる。

同グラフにおいて曲線ａは市販のｊ；ｍ／ｍ厚ガラス鐙
（反射率約７ｊ％）で内貼りした管路での測定結果を示
し、グラフがられかるように短辺！；ＯＣｍの角パイプ
状にした場合、管路の長さが１０ｍ以」・になると出口
端での太陽光は入口端に比べておよそ２０％になる。

ｂは、市販のアルミ蒸着フィルム（反射率が約ざ一％）
を内貼りした場合であり一臂路長と管内径との比がノｊ
で放光割合が約−０％となり上記ａよりも太陽光伝送効
率は良くなる。

Ｃはガラス基板厚みがＪｍ７ｍ以下の薄板鏡で内貼りし
た場合を示し、この場合は反射率は１３以上となり管路
長と管内径との比が３０において、放光割合は３０％の
高率となる。すなわち、はぼ／ｍ角断面の角パイプを本
発明装置の導光管として用いた場合に管路長をＪＯｍと
しても水面上で受光した太陽光の３０％以上を水中に照
射することができ、管路長を２０ｍとすれば４５％以上
の高い効率で太陽光を照射することができる。

本発明で使用する導光管路の断面形状は、円形以外に楕
円形、正多角形、扁平多角形など任意の形状をとること
ができる。

また管路は全長にわたり直管とする以外に曲管としても
よい。

設置方法としては、上端を水面上に出しＦ端を水中の所
定位置に配置して一般的には管軸をほぼ鉛直とした姿勢
で固定するかまたは定位置に浮遊させる−０ すなわち、海底、湖底等に強固に立設した剛構造の支持
部材に本発明に係る採光装置を固定するようにしてもよ
いし、あるいは後述の実施例のように装置全体の見かけ
上の比重をｌ近くになるように調整し、且つ下端側を相
対的に重量大にしてほぼ鉛直の姿勢で浮遊させるように
してもよい。

後者の場合は、波力による負荷かは七んと加わらないの
で構造を前者に比べて大幅に簡素化でき安価な設備費で
済み、また必要に応じて簡単に移動できるという利点が
ある。

以Ｆ１本発明を図面に示した実施例につき詳細に説明す
る。

第１図は本発明の採光装置の縦断面図であり、内面−を
先高反射面とした直管状の細長い管体／の下端開口を水
圧に十分耐え得るガラスあるいは、プラスチックからな
る透光カバー３Ａで水密に閉鎖するとともに上端開口を
表面に低反射処理を施した透光カバー３Ｂで塞ぎ、この
管体／の上端近くに７０−トｑを取り付は下端にアンカ
ーｊを接続してその上端／Ｂを水面６上に突出させた状
態で海水７巾にほぼ鉛直の姿勢で浮遊させ、上＠閏日か
ら透光カバー３Ｂを通して採り入れた太陽光ざを管内面
一の繰り返し反射で下方に導き、下端／Ａから透光カバ
ー３Ａを通して放光させて海底ワを照射するようにして
いる。

さらに詳細には、管体ｌは第一図に示すように、内面２
をアルミ蒸珊プラスチックフィルムの貼着等で先高反射
面とした一例として肉厚が３ｍ１ｍで外径ＪｊＣｍの鉄
パイプ製の内管１０とこの内管１０の外側に同心的に配
置した一例として肉厚Ｓｍ／ｍで内径１１００Ｃの鉄パ
イプ製の外管／／との二重管構造となっている。

そして内管１０の外周面と外’Ｉ／／の内周面とび）間
には一定幅の空＠／２が形成してあ。てこの空隙ｌ−２
に砂、砕石、粉鉄なと比重が大きく且つ、比較的安価で
量調整の容易な粒状あるいは塊状の充填物１３が充填し
である。

つまり上記充填物／３の重量で管体ｌに働く水の浮力を
相殺して管体ｌ全体の見がけ上の比重を１前後に調整す
るとともに、上端近くにフロートゲを取り付けることに
より相対的に下端側の重数を大として鉛直姿勢の安定を
図り、アンカーＳで流失を防いでいる。

外管ｌ／の材質としては、水圧に十分耐え且つ侵蝕し難
いものであれば特に制限は無く、例えばガラス繊維強化
プラスチック（ＦＲＰ）　、金属、ガラス繊維強化コン
クリ−）　（ＣＲｃ）などで構成する。

また内管ＩＯについても同様の材料で構成することがで
きる。

Ｆ端の透光カバー３Ａ外面には、海中生物の付着等によ
る汚染を防ぐためにワイパー’／４／が取り付けてあり
海上からの遠隔操作で定期的に透光カバー面の清掃が行
なえるようになっている。

第３図に管体ｌの他の構造例を示す。

本例は内管１０を角断面パイプとしたもので内管１０の
内周壁に厚みの薄い例えば厚みＱ、７　ｍ／ｍのガラス
鏡／ｊを貼着して先高反射面−を形成する。

例えば内管１０を厚さ３ｍ／ｍの鉄板で一辺が７０ｃｍ
の略正方形断面に構成し、外管ｌ／として肉厚ｊｍ／ｍ
で内径１０ｏｃｍの鉄製円管を用い両者間の空隙に次填
物／３として粉鉄を充填する。

上記のような二重管構造の採光装置を水深の深い場所に
設置するときは第５図（イ）〜（ロ）に示すような手順
で作業すると能率が良い。

すなわち、長さ２ｍ程度の比較的短尺の内管１０および
外管／／を組み合せた二・重管ユニットｌｔの内外壁間
空隙に充填物１３を充填して上端が僅かに水面６上に出
る程度まで沈める。次に他の内管１０及び外’ｆｉｌｌ
を載せ上下管同志をフランジ部／７で接続し、上部の管
ユニッ）／ざの内外壁間空隙に砂等の充填物１３を充填
して浮力を相殺するように重量を調整し下部の管ユニッ
トｌｔを完全に水中に沈めて以下順次管ユニットを連結
していき深い水中にまで採光できるようにする。

第６図に本発明の他の実施例を示す。

本例は前述例のように二重壁間に充填した充填物／３で
管体／の見かけ比重を調整するかわりに、管体ｌの下端
近くに重錘１９を、例えば管体／の下端に７ランジ部−
〇を設けてこの上に環状の重錘／りを載せるなどの方法
により取り付は上端近くにフロートゲを取り付けて全体
の見かけ比重を／近くに調整すると同時に安定性を良く
している。

第７図に本発明のさらに他の実施例を示す。

本例は前述のようにして内面を先高反射面とした導光管
体ｌの多数を相互に間隔をおいて鉛直姿勢で支持枠体Ｊ
／に取り付けてこの枠体の側端に固着したフロート２コ
で全体を浮遊させ管体ｌのド一端近くに流失防止用のア
ンカーｊを接続したもの　　　　　　　ゝで、水中ある
いは海底の非常に広い範囲を太陽光照射する場合に適し
た構造である。

また各導光管体／の上端上には凸レンズ、ポイントフォ
ーカス７レネルレンズ、リニアフォーカスフレネルレン
ズ、パラボラミラー等の集光光学系−３が配置してあっ
て集光した光を各導光管体ｌ内に導くようにしている。

そして集光光学系２３は図外の太陽追尾機構により時間
に応じて太陽光を最も効率良く集光できる角度に角度変
化駆動される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す縦断面図、第２図は第
１図の装置の管体横断面図、第３図は管体の他の構造例
を示す横断面図、第４図は導光管の反射相別の性能比較
を示すグラフ、第５図（イ）（ロ）は本発明装置の組み
立て手順の例を示す断面図。 第６図は本発明のさらに別の実施例を示す縦断面図、第
７図は多数の導光管を設置する場合の実施例を示す側面
図である。 ／・・・・・・・・導光管体　　コ・・・・・・・・元
高反射面、？Ａ、３Ｂ・・・・・・・・透光カバー４４
・・・・・・・・フロート！・・・・・・・・アンカー
　　ｔ・・・・・・・・水面！・・・・・・・・太陽光
　　ｉｏ・・・・・・・・内管ｌ／・・・・・・・・外
管　　１３・・・・・・・・見かけ比重調整用充填物 第２図 り１ 第３図 第４因 ０　　　１０　　　２０　　３０　　４０　　　５０１
トｉ （イ） 第６因 （

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ■）　中空管体の内壁面を元高反射面とするとともにそ
   の両端を透光性カバーで閉鎖し、この中空管体をその上
   端を水面上に突出させ下端を水中の所定位置に保持して
   構成した水中採光装置。 ２）中空管体全体の見かけ上の比重を／近くに調整偏１
   １ するとともに下端附の重量を相対的に大きくしてほぼ鉛
   直の姿勢で水中に浮遊するようになした特許請求の範囲
   第１項記載の水中採光装置。 ３）　中空管体の側壁を中空の二重壁としてこの中空部
   に砂等の重量大な物質を充填して全体の見かけ上の比重
   を調整するようにした特許請求の範囲第１項または第２
   項記載の水中採光装置。