JP2005221382A - ベントス採集装置 - Google Patents

Abstract

【課題】一定面積内のベントスを効果的に安定して採集可能なベントス採集装置を提供する。
【解決手段】ベントス採集装置１０は、掘削枠吸引口２５が海底１１に当接してベントス１２を含む海底１１の砂泥１５を吸引する砂泥吸引器２０を有する。砂泥吸引器２０は、内側に海水を流入可能な流入水管３５を有する。
【効果】吸引器内に流入した流体は、吸引器に作用する吸引力によって吸引器内に水底側から吸引力が作用する方向に向かう流れを形成するので、該流れによって吸引器内の沈殿物のみが吸引される。さらに、吸引器内に流体が流入することにより、沈殿物中の粒子間の間隙水が減少しないので沈殿物の硬化を防ぐことができる。
【選択図】図８

Description

本発明は、水産資源調査および環境保全などを目的としてベントスを採集するベントス採集装置に関する。

水域の水産資源調査および環境保全などを目的として、ベントス（潜砂性貝類を含む水底およびその付近に生息する生物）を採集する装置では、ベントスを含む海底の底泥（沈殿物）を圧縮空気による気泡ポンプ方式を用いて吸引し、吸引された底泥の中からベントスを選別することでベントスを採集する、海洋汚染調査を目的とした海底泥自動採集装置（ベントス採集装置）が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

これは、海底泥吸引器（吸引器）の吸引口を海底（水底）に当接させるとともに、気泡ポンプ方式で海底泥吸引器内に負圧を生じさせて底泥を吸引してベントスを採集する装置である。
特開２０００−１２１５１３号公報

しかし、特許文献１の海洋汚染調査を目的とした海底泥自動採集装置では、海底泥吸引器は、吸引口以外に外部に開口する箇所がないため、吸引口が海底に当接することにより内部の海水が吸引されてしまい海底泥吸引器の内部の負圧が大きくなる。これにより、海底泥自動採集装置は、海底泥吸引器の吸引口の外側周囲の底泥を巻き込んで吸引してしまうことがある。また、海底の底泥が主に砂などの場合では、底泥中の砂粒子間の間隙水が海底泥吸引器によって吸引されることにより減少するので、底泥が硬化することがある。

それゆえ、海底泥自動採集装置は、底泥を吸引することが困難になることがある。すなわち、特許文献１の装置では、海底の一定面積内のベントスを安定して採集することは、難しい。

したがって、本発明の目的は、一定面積内のベントスを効果的に安定して採集可能なベントス採集装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明のベントス採集装置では、吸引器は、吸引口以外に吸引器の内側に周囲の流体を流入可能な流入部を備える。

なお、水底が例えば粘土質など固い場合では、流入部は、吸引器外の沈殿物を撹拌することのない範囲で水底側に傾斜して開口してもよい。また、沈殿物が主に砂などの場合は、流入部の出口部は、水底に対して略平行な方向や水底から離れる側に傾斜して開口してもよい。本明細書では、ベントスとは、潜砂性貝類を含む水底およびその付近に生息する生物とする。

より一層効果的に安定して吸引器内のベントスを採集するために、請求項２に記載のベントス採集装置では、流入部の出口部は、吸引器の軸線側に向かう方向に対して傾いて開口する。なお、例えば出口部が複数設けられる場合には、各出口部は、各出口部から流入する流体の流れがお互いに打ち消されることがないように設けられてもよい。

吸引器の水底への掘削方向を水底に対して略垂直に保持するために、請求項３に記載のベントス採集装置は、さらに、吸引器の水底への掘削方向を水底に対して略垂直に保持する垂直姿勢保持手段を備える。

吸引器の水底への掘削方向を水底に対して略垂直により効果的に保持するために、請求項４に記載のベントス採集装置では、垂直姿勢保持手段は、吸引器を水底に対して略垂直方向に移動可能に格納する吸引器格納室と、吸引器格納室の外側に広がって形成され、水底に当接して吸引器格納室を支持する支持部とを備える。

水底において所定の深さにいたるまでのベントスを採集可能とするために、請求項５に記載のベントス採集装置は、さらに、吸引器が水底を掘削する際の掘削深度を調節する掘削深度調節手段を備える。

低コストでかつ短時間でベントスを採集可能とするために、請求項６に記載のベントス採集装置は、さらに、吸引器で吸引された沈殿物からベントスを分離するベントス分離器と、吸引器とベントス分離器とに連通し、吸引器で吸引された沈殿物をベントス分離器まで搬送する搬送器と、吸引器の駆動源とを備える。

この構成によれば、吸引器で吸引されたベントスを含む沈殿物は、搬送機を通りベントス分離器に導かれてベントスが分離される。それゆえ、ベントス採集装置は、特に潜水夫や、沈殿物からベントスを分離する作業員を必要としないでベントスを採集可能な構成である。

請求項１に記載した発明によれば、吸引器内に流入した流体は、吸引器に作用する吸引力によって吸引器内に水底側から吸引力が作用する方向に向かう流れを形成するので、該流れによって吸引器内の沈殿物のみが吸引される。さらに、吸引器内に流体が流入することにより、沈殿物中の粒子間の間隙水が減少しないので沈殿物の硬化を防ぐことができる。すなわち、ベントス採集装置は、一定面積内のベントスを効果的に安定して採集することができる。

請求項２に記載した発明によれば、吸引器内には、回転しながら水底側から吸引力が作用する方向に向う流れが形成される。それゆえ、ベントス採集装置は、請求項１に記載の発明の効果に加えてより一層効果的に安定して一定面積内のベントスを採集することができる。

請求項３に記載した発明によれば、吸引器の姿勢が傾くことや吸引器の位置がずれることが抑えられるので、吸引器内の沈殿物が効果的に吸引される。それゆえ、ベントス採集装置は、請求項１または請求項２に記載の発明の効果に加えてより一層効果的に安定して一定面積内のベントスを採集することができる。

請求項４に記載した発明によれば、支持部によってより確実に吸引器の姿勢が保持される。それゆえ、ベントス採集装置は、請求項３に記載の発明の効果に加えて、より一層効果的に安定して一定面積内のベントスを採集することができる。

請求項５に記載した発明によれば、ベントス採集装置は、請求項１から請求項４のうちのいずれか１項に記載の発明の効果に加えて、水底の所定深さにいたるまでのベントスを採集することができる。

請求項６に記載した発明によれば、ベントス採集装置は、潜水夫や、沈殿物からベントスを分離する作業員を必要としないでベントスが採集される構成なので、請求項１から請求項５のうちのいずれか１項に記載の発明の効果に加えて、コストを抑えて短時間でベントスを採集することができる。

［第１実施形態］
本発明の第１実施形態に係るベントス採集装置について図１から図１１を参照して説明する。図１は、ベントス採集装置１０の概略的構成図を示している。ベントス採集装置１０は、例えば海５において海底（水底）１１の付近に生息するベントス１２（潜砂性の貝類を含む海底１１およびその付近に生息する生物）を採集する装置であって、例えば調査船１３に搭載されている。

なお、本実施の形態では、ベントス採集装置１０は、海５においてベントス１２を採集するために用いられるが、これに限定されるものではなく、例えば川や湖などの水底およびその付近に生息する生物および潜砂性の貝類を採集するために用いられてもよい。

ベントス採集装置１０は、海底１１に当接してベントス１２を含む海底１１の砂泥１５（沈殿物）を吸引する砂泥吸引器２０と、砂泥吸引器２０によって吸引された砂泥１５からベントス１２を分離するベントス分離器２１と、砂泥吸引器２０とベントス分離器２１とを連通し、ベントス１２を含む砂泥１５をベントス分離器２１まで搬送する搬送器２２と、砂泥吸引器２０の海底１１への掘削方向を海底１１に対して略垂直に保持する垂直姿勢保持器２３と、砂泥吸引器２０の駆動源としての吸引ポンプ１４とを有している。

砂泥吸引器２０は、図２に示すように、掘削枠２４を有している。掘削枠２４は、例えば略円筒状であって、海底１１に当接する掘削枠吸引口２５と、搬送器２２の一端に接続される搬送管接続部３０が形成される接続部側端３１とを有している。掘削枠吸引口２５は、例えば略円形に開口している。搬送管接続部３０は、掘削枠２４が延びる方向に沿って延出する略円筒状であって、例えば内側に雌ねじ部が形成されている。

掘削枠２４の接続部側端３１は、搬送管接続部３０に向かって、例えば略円錐状に狭まる円錐部３２となっており、砂泥吸引器２０で吸引されたベントス１２を含む砂泥１５が円錐部３２に沿ってなだらかに搬送器２２に導かれるようになっている。円錐部３２には複数の移動用ロープ結索金具３３が設けられている。移動用ロープ結索金具３３のいずれかには、砂泥吸引器２０を海底１１の所定の箇所まで導き、また砂泥吸引器２０を回収するための移動用ロープ３４が締結されている。移動用ロープ３４は、例えば調査船１３に固定されている。なお、移動用ロープ３４は、１本に限定されるものではなく、複数の移動用ロープ３４が移動用ロープ結索金具３３に締結されてもよい。

砂泥吸引器２０は、掘削枠２４の外側から内側に周囲の海水を流入可能な流入部として流入水管３５を例えば３本有している。なお、流入水管３５は、３本に限定されるものではなく、例えば１本であっても、４本などの複数本であってもよい。流入水管３５は、それぞれ掘削枠２４の内側において、例えば円錐部３２から掘削枠吸引口２５の近傍まで延びており、掘削枠２４の側壁４０の近傍に、かつ周方向に沿って略等間隔に離間されて配置されている。

流入水管３５の円錐部３２側の一端は、円錐部３２に固定されるとともに円錐部３２から外側に開口しており、それぞれに流入水管入口部４１が設けられている。流入水管入口部４１は、流入水管３５に対して、例えば砂泥吸引器２０の周方向外側に向かって傾いて設けられている。各流入水管入口部４１には、流入する海水の流量を調節する流入水量調節バルブ４２が組み込まれている。

流入水量調節バルブ４２は、例えば水槽実験などにより、砂泥吸引器２０の設置される海底１１の例えば砂泥１５の構成要素や状態などを含む底質や、砂泥吸引器２０の海底１１への掘削深度などの種々の条件において、流入水管３５から砂泥吸引器２０の内側へ流入する海水の流入圧力と砂泥吸引器２０内の吸引力とを掘削枠２４外のベントス１２を含む砂泥１５を吸引しない範囲で最大にする流量を求めることにより、ベントス１２を含む砂泥１５の採集条件に対応することができる。

流入水管３５の掘削枠吸引口２５側の一端には、掘削枠吸引口２５を越えないように流入水管出口部４３が設けられている。このとき、掘削枠吸引口２５から流入水管出口部４３までの距離は、流入水管出口部４３から砂泥吸引器２０の内側へ流入する海水が砂泥吸引器２０外のベントス１２を含む砂泥１５を撹拌するなどの作用を生じない距離Ｌを保っている。なお、この距離Ｌも水槽実験などで求められる。

各流入水管出口部４３は、海底１１に対して略平行な方向に開口するように、掘削枠吸引口２５に対して略平行な方向に開口している。さらに、各流入水管出口部４３は、図３に示すように、各流入水管出口部４３から流入した海水の水流がお互いに打ち消されないように、掘削枠２４内において各流入水管出口部４３が位置する面の中心Ｐに向かう方向に対して、例えば反時計回り方向に角度θ傾いて開口している。中心Ｐは、砂泥吸引器２０の略軸線上に位置している。なお、各流入水管出口部４３の開口が傾く方向は、反時計回り方向に限定されるものではなく、例えば時計回り方向であってもよい。また、各流入水管出口部４３には、掘削枠２４内の海水および砂泥１５が流入水管３５に逆流することを防止する逆止弁４４が組み付けられている。

ベントス分離器２１は、図４に示すように、ベントス１２を含む砂泥１５からベントス１２を分離する分離部４５と、ベントス１２が分離された後の砂泥１５を海５へ戻すベントス分離排水器５０とを有しており、船上１３ａに載置されている。分離部４５は、搬送器２２に接続される吸引砂泥配管５１と、ベントス１２を含む砂泥１５からベントス１２を濾すベントス分離ネット５２と、ベントス分離ネット５２を支持するベントス分離枠５３とを有している。

吸引砂泥配管５１は、例えば一端が閉口している略円筒状であって、開口端５１ａが搬送器２２に接続されている。吸引砂泥配管５１の側壁には、外部に連通する吸引砂泥排出口５１ｂが凸設されている。

ベントス分離ネット５２は、袋網構造であって、その開口５２ａが吸引砂泥排出口５１ｂの周囲に、例えばネット固定バンド５４を用いて締め付けられて取り付けられている。ベントス分離枠５３は、例えば金属のパイプ材などを用いて、ベントス分離ネット５２の周囲および下方を包囲するように格子状に形成されている。吸引砂泥配管５１は、例えばベントス分離枠５３の開口面５３ａに固定されている。

ベントス分離排水器５０は、ベントス分離枠５３の下方に配置されており、ベントス分離枠５３に略重なる略直方体の排水枠５５を有している。排水枠５５は、上面が開口する箱型であって側面６０には、排水口６１が形成されている。排水口６１には、船外まで延びる排水管６２が接続されている。

排水枠５５の内側には、排出傾斜板６３が取り付けられている。排出傾斜板６３は、側面６０と隣接する両側面６４，６５から排水口６１に向かって傾斜する形状である。

搬送器２２は、図１に示すように、砂泥吸引器２０と吸引ポンプ１４とを連通する第１搬送部７０と、吸引ポンプ１４とベントス分離器２１とを連通する第２搬送部７１とを有している。ベントス採集装置１０は、吸引ポンプ１４の吸引力が第１搬送部７０を通して砂泥吸引器２０に作用し、砂泥吸引器２０で吸引されたベントス１２を含む砂泥１５や海水が第１，２搬送部７０，７１を通してベントス分離器２１に送られる構造である。

第１搬送部７０は、例えば吸引ポンプ１４に取り付けられる第１基部７２と、砂泥吸引器２０の搬送管接続部３０と第１基部７２とに接続される搬送管７３とを有している。第１基部７２は、吸引ポンプ１４の近傍に吸引制御バルブ７４が組み付けられている。第１搬送部７０は、吸引制御バルブ７４を開くことによって吸引ポンプ１４と搬送管７３とが連通する構造である。また、第１基部７２の搬送管７３側には、外気導入式の流量調節バルブ７５と、ベントス１２を含む砂泥１５や海水の第１搬送部７０内での流量を計測する流量計８０とが組み付けられている。

搬送管７３の砂泥吸引器２０側端には、搬送管接続部３０に形成される雌ねじ部に螺合可能な雄ねじ部が形成されており、搬送管７３と砂泥吸引器２０とが螺合することで接合されている。

第２搬送部７１は、例えば吸引ポンプ１４に取り付けられる第２基部８１と、第２基部８１とベントス分離器２１の吸引砂泥配管５１の開口端５１ａとに接続される第１仲介管８２とを有している。第２基部８１には、逆流バルブ８３が組み付けられている。第２搬送部７１は、逆流バルブ８３を開くことによって、第１仲介管８２と吸引ポンプ１４とが連通する構造である。

第１基部７２と第２基部８１とは、逆流バイパス８４を用いて連通されている。逆流バイパス８４の第１基部７２側一端は、例えば吸引制御バルブ７４よりも搬送管７３側に接続されている。逆流バイパス８４の第２基部８１側の一端は、逆流バルブ８３よりも吸引ポンプ１４側に接続されている。

垂直姿勢保持器２３は、図６に示すように、砂泥吸引器２０を収容可能な砂泥吸引器格納室８５と、砂泥吸引器格納室８５を支持する支持部９０とを有している。砂泥吸引器格納室８５は、砂泥吸引器２０を海底１１に対して略垂直方向に移動可能に包囲する略円筒状であって、一対の略環状に形成された内側円形パイプ９１と、両内側円形パイプ９１間に渡される複数の第１垂直支持パイプ９２とを有している。

一方、砂泥吸引器２０は、ベントス１２を含む砂泥１５を吸引することにより海底１１を掘削する。そのため、ベントス採集装置１０は、砂泥吸引器２０の海底１１への掘削深度を調節する掘削深度調節器９３を有している。掘削深度調節器９３は、掘削枠２４の側壁４０に、例えばねじ止めされて固定される複数の掘削停止金具９４と、第１垂直支持パイプ９２と、掘削深度調節金具９５とを有して形成される。掘削停止金具９４は、例えば砂泥吸引器２０の側壁４０に当接する基部９４ａと、基部９４ａから略垂直に延びる円柱部９４ｂとを有している。

具体的に説明すると、掘削停止金具９４は、図２または図７に示すように、掘削枠吸引口２５から略同じ高さに、かつ周方向に例えば略等間隔に離間して４つ取り付けられている。なお、掘削停止金具９４の個数は、４つに限定されるものではない。第１垂直支持パイプ９２は、図７に示すように、砂泥吸引器２０が砂泥吸引器格納室８５に収容された状態で、各掘削停止金具９４の円柱部９４ｂを両側から挟んで配置されている。このとき、円柱部９４ｂを挟む一対の第１垂直支持パイプ９２の間には、円柱部９４ｂが砂泥吸引器格納室８５に対して移動可能な掘削深度調節窓１００が形成される。

掘削深度調節金具９５は、円柱部９４ｂを挟む一対の第１垂直支持パイプ９２間に渡されており、図７に示すように、両内側円形パイプ９１のうち海底１１と対向する側と掘削停止金具９４の円柱部９４ｂとに挟まれて、例えば溶接されて固定されている。これにより、掘削深度調節器９３は、砂泥吸引器２０が海底１１を掘削して砂泥吸引器格納室８５に対して海底１１に沈下すると、掘削停止金具９４の円柱部９４ｂが掘削深度調節金具９５に当接する構造となる。すなわち、砂泥吸引器２０の海底１１への掘削深度は、掘削枠２４が海底１１に当接した状態での掘削停止金具９４の位置から掘削深度調節金具９５までの長さである。それゆえ、掘削停止金具９４および掘削深度調節金具９５のそれぞれ固定箇所は、砂泥吸引器２０の海底１１への所望な掘削深度に基づいて調節される。

また、両内側円形パイプ９１の間には、さらに例えば各掘削深度調節窓１００に挟まれてそれぞれ例えば１本の第１垂直支持パイプ９２が渡されて固定されている。

垂直姿勢保持器２３の構造に戻って、支持部９０は、図６と図７とに示すように、砂泥吸引器格納室８５を包囲する略円筒状の外側円筒体１０１と、外側円筒体１０１と砂泥吸引器格納室８５とを連結する連結部１０２とを有している。

外側円筒体１０１は、各内側円形パイプ９１と略同一面上に、かつ略同心に配置されて内側円形パイプ９１より大きな径の外側円形パイプ１０３と、両外側円形パイプ１０３間に渡されて、例えば溶接されて固定される複数の第２垂直支持パイプ１０４とを有している。第２垂直支持パイプ１０４は、例えば等間隔に離間して１０本固定されている。

連結部１０２は、各外側円形パイプ１０３と、各外側円形パイプ１０３と略同一面上に位置する内側円形パイプ９１との間にそれぞれ略同数渡されて、例えば溶接されて固定される複数の第１連結パイプ１０５を有している。第１連結パイプ１０５は、外側円形パイプ１０３において、例えば第２垂直支持パイプ１０４が溶接される箇所から内側円形パイプ９１に向かって渡されている。

また、連結部１０２は、海底１１と対向する側の各第１連結パイプ１０５の例えば略中間箇所を隣接するどうしで連結し、例えば溶接して固定される第２連結パイプ１１０を複数有している。

吸引ポンプ１４は、例えば、内部にエンジンポンプ１４ｂを有するジェットポンプが採用されており、呼び水配管１４ａを有している。吸引ポンプ１４は、調査船１３の船上１３ａに載置されている。

ベントス採集装置１０は、砂泥吸引器２０の海底１１への着底と、ベントス１２を含む砂泥１５の吸引状況を観察する手段として観察装置１１６を有する。観察装置１１６は、図１に示すように、水中カメラ１１１と、水中カメラ１１１が撮影する映像を見るための水中カメラモニター１１２とを有している。水中カメラ１１１と水中カメラモニター１１２とは、カメラケーブル１１３を用いて接続されている。水中カメラ１１１は、例えば外側円形パイプ１０３に固定されている。水中カメラモニター１１２は、例えば船上１３ａに載置されている。

次に、ベントス採集装置１０の動作を説明する。ベントス採集装置１０は、ベントス１２を含む海底１１の砂泥１５を採集する場合は、図７に示すように、まず、砂泥吸引器２０が垂直姿勢保持器２３に組み付けられる。このとき、掘削停止金具９４および掘削深度調節金具９５は、所望の掘削深度に合わせて調節され固定されている。砂泥吸引器２０と垂直姿勢保持器２３とは、図１に示すように、水中カメラモニター１１２を見ながら、移動用ロープ３４を用いて、例えば砂泥吸引器２０で吸引が可能であるなど、海底１１の所望の位置に掘削枠吸引口２５が海底１１に当接するように設置される。海底１１に設置された砂泥吸引器２０は、垂直姿勢保持器２３によって垂直姿勢が保持されるとともに、当接箇所から位置がずれることが防止される。

ついで、吸引制御バルブ７４および逆流バルブ８３を開き、吸引ポンプ１４が稼働される。吸引ポンプ１４が稼働すると、図８に示すように、呼び水配管１４ａから吸引された呼び水の作用により第１搬送部７０内に負圧が生じて砂泥吸引器２０内に吸引力が作用する。吸引力は、砂泥吸引器２０の内部では、海底１１側から搬送管接続部３０に向かう方向に作用する。

砂泥吸引器２０の外側周囲の海水は、砂泥吸引器２０の内側に作用する吸引力により、流入水管３５の流入水管入口部４１から流入し、流入水管出口部４３から砂泥吸引器２０の内側へ流入する。このとき、各流入水管出口部４３は、海底１１に略平行な方向に、かつ中心Ｐに向かう方向に対して角度θ傾いた方向に開口している。このため、各流入水管出口部４３から砂泥吸引器２０の内側へ流入する海水は、図８に示すように、その水流がお互いに干渉して打ち消されることなく吸引力によって回転しながら海底１１側から吸引力が作用する方向、すなわち搬送管接続部３０に向う水流を形成する。なお、図８では、砂泥吸引器２０の内部を説明するために、垂直姿勢保持器２３は省略されている。

上記水流により掘削枠２４内のベントス１２を含む砂泥１５だけが押し上げられて吸引される。すなわち、一定面積内のベントス１２を含む砂泥１５だけが吸引される。また、流入水管出口部４３から海水が流入することにより、掘削枠２４内の砂泥１５の砂粒子間の間隙水が減少することがなくなる。よって、砂泥１５が主に砂である場合でも、砂泥１５が硬化することがなく、掘削枠２４内の砂泥１５だけが吸引される。

吸引されたベントス１２を含む砂泥１５や海水は、搬送管７３を通り、第１基部７２を通り、吸引ポンプ１４を通り、第２基部８１を通り、第１仲介管８２を通りベントス分離器２１に搬送される。第１搬送部７０内を流動するベントス１２を含む砂泥１５や海水の流量は、流量計８０によって確認される。ベントス１２を含む砂泥１５や海水の流量を調節する場合は、流量調節バルブ７５を調節する。流量調節バルブ７５を調節することにより、第１基部７２内に外気が流入する。これにより、砂泥吸引器２０に作用する吸引力が調節されるので、吸引されるベントス１２を含む砂泥１５や海水の流量が調節される。

ベントス分離器２１に搬送されたベントス１２を含む砂泥１５や海水は、図４と図５とに示すように、吸引砂泥配管５１を通り吸引砂泥排出口５１ｂからベントス分離ネット５２内に排出される。排出されたベントス１２は、ベントス分離ネット５２によって砂泥１５から濾されて分離される。

ベントス１２が分離された後の砂泥１５や海水は、ベントス分離排水器５０に流入し、排出傾斜板６３に沿って排水口６１まで導かれて排水管６２を通って海５に戻される。砂泥吸引器２０は、垂直姿勢保持器２３によって海底１１に対して略垂直に海底１１を掘削する。

砂泥吸引器２０によるベントス１２を含む砂泥１５の吸引は、水中カメラモニター１１２によって、掘削停止金具９４が掘削深度調節金具９５に当接したことが確認されるまで続けられる。水中カメラモニター１１２によって、図９に示すように、掘削停止金具９４が掘削深度調節金具９５に当接したことが確認されると、例えば、吸引制御バルブ７４を閉じることでベントス１２を含む砂泥１５の吸引が停止される。

砂泥吸引器２０を回収する場合は、さらに、逆流バルブ８３が閉められる。すなわち、吸引制御バルブ７４と逆流バルブ８３とが閉められた状態になる。この間も吸引ポンプ１４は、稼働している。呼び水は、図１０に示すように、逆流バイパス８４を通り第１基部７２に導かれ、搬送管７３を通り砂泥吸引器２０内に流出される。すなわち、吸引制御バルブ７４と逆流バルブ８３と逆流バイパス８４とによって呼び水を砂泥吸引器２０内に逆流させる逆流手段１１７が構成される。

第１搬送部７０内を逆流する呼び水は、ベントス１２を含む砂泥１５の吸引終了時に吸引ポンプ１４内と第１搬送部７０内とに残った砂泥１５を砂泥吸引器２０に向かって押し流す。また、砂泥吸引器２０から流出する呼び水の流出圧力により、図１１に示すように、海底１１に沈下した砂泥吸引器２０が浮上する。なお、流入水管３５の流入水管出口部４３には逆止弁４４が取り付けられているため、砂泥吸引器２０内に逆流した呼び水が流入水管３５を通って砂泥吸引器２０外へ流出することはない。

ベントス採集装置１０の動作は、砂泥吸引器２０の設置後、調査船１３の乗員による吸引ポンプ１４と吸引制御バルブ７４と逆流バルブ８３の操作のみで行われる。

上記のように構成されるベントス採集装置１０では、流入水管３５を通って砂泥吸引器２０内に流入した海水は、吸引力によって砂泥吸引器２０の海底１１側から搬送管接続部３０側へ向かう水流を形成する。この水流によって、砂泥吸引器２０内のベントス１２を含む砂泥１５だけが押し上げられて吸引される。さらに、砂泥１５が主に砂などの場合であっても、砂粒子間の間隙水の減少による砂泥１５の硬化を防ぐことができる。すなわち、ベントス採集装置１０は、一定面積内のベントス１２を効果的に安定して採集することができる。

また、各流入水管出口部４３が中心Ｐに向かう方向に対して角度θ傾いて開口していることにより、砂泥吸引器２０内には、回転しながら海底１１側から搬送管接続部３０に向かう水流が形成される。それゆえ、砂泥吸引器２０内のベントス１２を含む砂泥１５がより効果的に押し上げられて吸引されるので、一定面積内のベントス１２をより一層効果的に安定して採集することができる。

また、流入水管出口部４３が、海底１１に対して略平行な方向に開口することにより、流入水管出口部４３から流入する海水が砂泥吸引器２０内の砂泥１５に直接噴射されることによって砂泥１５が直接掘り下げられることがない。これにより、砂泥吸引器２０内に砂泥吸引器２０の周囲の砂泥１５が崩れ落ちてくることがないので、ベントス採集装置１０は、一定面積内のベントス１２を効果的に安定して採集することができる。

また、砂泥吸引器２０の海底１１への掘削方向は、垂直姿勢保持器２３によって海底１１に対して略垂直に保持される。このため、砂泥吸引器２０は、姿勢が傾くことや砂泥吸引器２０の位置がずれることが抑えられる。それゆえ、砂泥吸引器２０内のベントス１２を含む砂泥１５を効果的に吸引することができる。すなわち、ベントス採集装置１０は、より一層効果的に安定して一定面積内のベントス１２を採集することができる。

垂直姿勢保持器２３は、砂泥吸引器格納室８５と、海底１１に当接して砂泥吸引器２０を支持する支持部９０とを有する。このため、支持部９０によって砂泥吸引器２０の水底に対する姿勢がより一層効果的に垂直に保持される。それゆえ、より一層効果的に安定して一定面積内のベントス１２を採集することができる。

垂直姿勢保持器２３は、砂泥吸引器２０の掘削深度を調節する掘削深度調節器９３を有する。このため、ベントス採集装置１０は、海底１１の所定深さにいたるまでのベントス１２を採集することができる。この掘削深度調節器９３は、砂泥吸引器２０の掘削枠２４の側壁４０の外側に掘削停止金具９４をねじ止めし、掘削停止金具９４に当接することで砂泥吸引器２０のそれ以上の沈下および掘削を停止する掘削深度調節金具９５を砂泥吸引器格納室８５に溶接して固定することで構成される。それゆえ、ベントス採集装置１０は、掘削停止金具９４と掘削深度調節金具９５とを用いた簡素な構造で海底１１の所定深さまでに生息するベントス１２を採集することができる。

また、ベントス採集装置１０の動作の制御は、吸引ポンプ１４と吸引制御バルブ７４と逆流バルブ８３の操作のみで行われる。また、ベントス１２は、ベントス分離器２１で自動的に分離される。それゆえ、特に潜水夫や、ベントス１２を砂泥１５から分離するための作業員を必要としないのでベントス１２を短時間にかつコストを抑えて採集することができる。

また、流入水管出口部４３は、流入水管出口部４３から砂泥吸引器２０内に流入する海水が砂泥吸引器２０外の砂泥１５を撹拌などすることを抑える位置に設けられることにより、一定面積外のベントス１２が採集されることが抑えられる。それゆえ、より一層効果的に安定して一定面積内のベントス１２を採集できる。

ベントス採集装置１０は、逆流手段１１７を有している。このため、逆流する呼び水により、吸引ポンプ１４と第１搬送部７０に残った砂泥１５を取り除くことができる。さらに、砂泥吸引器２０内に逆流する海水の圧力によって、沈下した砂泥吸引器２０を浮上させることができる。それゆえ、海底１１に沈下した砂泥吸引器２０を容易に回収することができる。

また、流入水管出口部４３には、逆止弁４４が取り付けられるので、砂泥吸引器２０内に逆流する呼び水が流入水管３５から外部へ流出することがない。それゆえ、砂泥吸引器２０内に逆流する海水の流出圧力を沈下した砂泥吸引器２０を浮上させるためだけに用いることができるので、効果的に砂泥吸引器２０を回収することができる。

ベントス採集装置１０は、観察装置１１６を有する。このため、砂泥吸引器２０が傾くなどの異常を随時確認することができる。それゆえ、異常時には砂泥１５の吸引を停止するなどの対応を確実にとることができるので一定面積外のベントス１２を含む砂泥１５の吸引を抑えることができる。すなわち一定面積内のベントス１２をより一層効果的に安定して採集することができる。

第１基部７２には、外気導入式の流量調節バルブ７５が組み付けられている。このため、第１搬送部７０を直接狭めるなどして第１搬送部７０内を流動するベントス１２を含む砂泥１５や海水の流量を調節することがないので、第１搬送部７０内でベントス１２を含む砂泥１５が詰まることを抑えてベントス１２を含む砂泥１５や海水の流量を調節することができる。

また、ベントス採集装置１０は、吸引ポンプ１４にインペラを用いないジェットポンプを採用することにより、ベントス１２が損傷することがないので、効果的にベントス１２を採集することができる。

［第２実施形態］
本発明の第２実施形態に係るベントス採集装置１０を図１２から図１５を参照して説明する。第２実施形態に係るベントス採集装置１０は、浅海や河口などの水深が浅い水域で使用される。第１実施形態と同様な機能を有する構成については同一の符号を付して説明を省略する。

図１２は、第２実施形態に係るベントス採集装置１０の概略的構成図を示している。第２実施形態では、搬送管７３は、剛性が高い部材である例えば金属製配管を用いて形成されている。なお、搬送管７３は、剛性が高ければよいので金属性配管に限定されるものではない。搬送管７３は、第２仲介管１１４を介して第１基部７２に連通されている。すなわち、第１搬送部７０は、さらに第２仲介管１１４を有する。

第２仲介管１１４は、例えば樹脂などの素材を用いて屈曲可能に形成されている。第２実施形態では、姿勢保持手段は、上記した搬送管７３と、搬送管７３を移動可能に支持する支持手段としての支持器１１５とを有している。

支持器１１５は、ベントス採集装置１０の搭載相手としての調査船１３の例えば側壁１３ｂに固定されており、例えば内側に搬送管７３を保持して、搬送管７３を海底１１に対して略垂直方向に移動可能にしている。支持器１１５は、例えば、調査船１３のローリングおよびピッチングに対応して自由に回転して傾斜できるように設けられており、搬送管７３を海底１１に略垂直に保持できるようになっている。

すなわち、ベントス採集装置１０は、搬送管７３が支持器１１５に移動可能に支持されることにより、砂泥吸引器２０の海底１１への掘削方向が海底１１に対して略垂直に保持される構造である。

第２実施形態では、掘削深度調節手段として、掘削枠２４の側壁４０の外側に固定される掘削深度調節つば１２０を有している。掘削深度調節つば１２０は、図１３に示すように、掘削枠２４の側壁４０に固定される調節つば取り付け枠１２１と、調節つば取り付け枠１２１の周方向に略円状に広がって形成されるつば部１２２とを有している。

調節つば取り付け枠１２１は、掘削枠２４の側壁４０と略同径に開口する調節つば取り付け口１２３を有し、掘削枠２４に沿って延びる略円柱状である。また、調節つば取り付け枠１２１の側壁には、ねじ孔１２５が複数形成されている。掘削深度調節つば１２０は、図１４に示すように、ボルト１３０を用いて掘削枠２４の側壁４０に固定される。

砂泥吸引器２０が海底１１のベントス１２を含む砂泥１５を吸引することで海底１１を掘削すると、掘削深度調節つば１２０のつば部１２２が海底１１に当接し、砂泥吸引器２０はそれ以上海底１１を掘削することができなくなる。すなわち、掘削枠吸引口２５からつば部１２２までの長さが砂泥吸引器２０の海底１１への掘削深度になる。それゆえ、掘削深度調節つば１２０は、所望の掘削深度に基づいて調節されて掘削枠２４の側壁４０に固定される。

次に第２実施形態にかかるベントス採集装置１０の動作を説明する。図１２に示すように、まず、例えば搬送管７３が支持器１１５に組み付けられる。次いで、砂泥吸引器２０の掘削方向が海底１１に対して略垂直になるように支持器１１５を調査船１３に固定する。このとき、掘削深度調節つば１２０は、所定の掘削深度に基づいて調節されて掘削枠２４の側面に固定されている。

次いで、掘削枠２４の掘削枠吸引口２５が海底１１に当接するように砂泥吸引器２０を海底１１の所定の位置に設置する。このとき、海５は、水深が浅い水域なので、搬送管７３の沈降停止が目視によって確認されることによって、砂泥吸引器２０の着底が確認される。あるいは、搬送管７３を上下させた時の手の感触によって砂泥吸引器２０の着底が確認される。なお、砂泥吸引器２０に別途に観察装置１１６を取り付けてもよい。

次いで、吸引制御バルブ７４と逆流バルブ８３とを開き、吸引ポンプ１４を稼働させて、砂泥吸引器２０内のベントス１２を含む砂泥１５の吸引を開始する。吸引されたベントス１２を含む砂泥１５は、第１搬送部７０と第２搬送部７１とを通ってベントス分離器２１に運ばれ、砂泥１５中のベントス１２が分離される。砂泥吸引器２０がベントス１２を含む砂泥１５を吸引することにより海底１１を掘削して沈下する際には、搬送管７３が支持器１１５に対して海底１１に向かい移動し、それに合わせて第２仲介管１１４が屈曲する。

砂泥１５の吸引は、掘削深度調節つば１２０のつば部１２２が海底１１に当接されるまで続けられる。図１５に示すように、つば部１２２が海底１１に当接すると、例えば、吸引制御バルブ７４を閉じる。これにより、ベントス１２を含む砂泥１５の吸引が停止される。砂泥吸引器２０の回収方法は、第１実施形態と同様でよいので、その説明を省略する。

第２実施形態のベントス採集装置１０では、搬送管７３は、高剛性を有する例えば金属製配管で形成されるとともに、調査船１３に支持器１１５を用いて海底１１に対して略垂直方向に移動可能に支持される。調査船１３は、支持器１１５を支持する作用を有するので、支持器１１５を大掛かりなものにすることがなくなる。それゆえ、支持器１１５をコンパクトにするとともにベントス採集装置１０をコンパクトにすることが出来るので、ベントス採集装置１０を小型の調査船１３に充分搭載することができる。すなわち、小型の調査船１３しか航行できないような浅海や河口などの水深が浅い水域であっても、海底１１の一定面積内のベントス１２をコストを抑えて短時間に採集することができる。

ベントス採集装置１０は、さらに、砂泥吸引器２０の掘削深度を調節する掘削深度調節つば１２０を有する。このため、ベントス採集装置１０は、海底１１の所定深さまでに生息するベントス１２を採集することができる。また、掘削深度調節つば１２０は、砂泥吸引器２０の掘削枠２４の側壁４０の外側にねじ止される簡素な構造である。それゆえ、ベントス採集装置１０は、簡素な構造で海底１１の所定深さまでに生息するベントス１２を採集することができる。

なお、第２実施形態では、搬送管７３は、支持器１１５を用いて調査船１３に保持されているが、これに限らず、例えば調査船１３の乗員が搬送管７３を直接保持してもよい。この場合は、支持器１１５が必要ないので、ベントス採集装置１０をより一層コンパクトにすることができる。

また、第１実施形態および第２実施形態では、砂泥吸引器２０は、沈殿物としての砂泥１５を吸引するが、これは海底１１によって変化するものであり、砂泥１５に限定されるものではない。また、各流入水管出口部４３は、海底１１に対して略平行な方向に開口しているが、これに限定されるものではなく、海底１１から離れる側に傾斜して開口しても同様な効果が得られる。また、海底１１が粘土質などで硬い場合では、各流入水管出口部４３は、各流入水管出口部４３から流入する海水が砂泥吸引器２０外の砂泥１５を撹拌することない範囲で海底１１側に傾斜して開口してもよい。この場合は、各流入水管出口部４３から流入する海水が砂泥吸引器２０内の砂泥１５に直接噴射されて砂泥１５を直接掘り下げて撹拌するので、ベントス１２を含む砂泥１５を吸引しやすくなる。

この発明は、実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。

本発明の第１実施形態に係るベントス採集装置の概略的構成図。 同実施形態に係る砂泥吸引器を一部切欠いて示す斜視図。 図２のＦ３−Ｆ３線に沿って示す断面図。 同実施形態に係るベントス分離器を示す斜視図。 同実施形態に係るベントス分離排水器を一部切り欠いて示す斜視図。 同実施形態に係る垂直姿勢保持器を示す斜視図。 同実施形態に係る砂泥吸引器が垂直姿勢保持器に組み付けられた状態を一部切欠いて示す斜視図。 同実施形態に係るベントス採集装置がベントスを含む砂泥を吸引する様子を一部省略し、一部切欠いて示す正面図と斜視図。 同実施形態に係る砂泥吸引器が所定深さまでのベントスを含む砂泥を吸引した状態を一部切欠いて示す斜視図。 同実施形態に係る砂泥吸引器が回収される様子を一部省略し、一部切り欠いて示す正面図。 同実施形態に係る砂泥吸引器が浮上する様子を様子を示す正面図。 本発明の第２実施形態に係るベントス採集装置の概略的構成図。 同実施形態に係る掘削深度調節つばを示す斜視図。 同実施形態に係る掘削深度調節つばが砂泥吸引器に組み付けられた状態を示す斜視図。 同実施形態に係る砂泥吸引器が所定深さまでのベントスを含む砂泥を吸引した状態を示す正面図。

符号の説明

１０…ベントス採集装置、１１…海底（水底）、１２…ベントス、１４…吸引ポンプ（駆動源）、１５…砂泥（沈殿物）、２０…砂泥吸引器（吸引器）、２１…ベントス分離器、２２搬送器、２３…垂直姿勢保持器（垂直姿勢保持手段）、２５…掘削枠吸引口（吸引口）、３５…流入水管（流入部）、４３…流入水管出口部（出口部）、８５…砂泥吸引器格納室（吸引器格納室）、９０…支持部、９３…掘削深度調節器（掘削深度調節手段）。

Claims (6)

1. 吸引口が水底に当接してベントスを含む沈殿物を吸引する吸引器を具備したベントス採集装置であって、
   前記吸引器は、前記吸引口以外に前記吸引器の内側に周囲の流体を流入可能な流入部を具備したことを特徴とするベントス採集装置。
2. 前記流入部の出口部は、前記吸引器の軸線側に向かう方向に対して傾いて開口していることを特徴とする請求項１に記載のベントス採集装置。
3. 請求項1または請求項２に記載のベントス採集装置において、さらに、前記吸引器の前記水底への掘削方向を前記水底に対して略垂直に保持する垂直姿勢保持手段を具備したことを特徴とするベントス採集装置。
4. 前記垂直姿勢保持手段は、前記吸引器を前記水底に対して略垂直方向に移動可能に格納する吸引器格納室と、
   前記吸引器格納室の外側に広がって形成され、前記水底に当接して前記吸引器格納室を支持する支持部とを具備したことを特徴とする請求項３に記載のベントス採集装置。
5. 請求項１から請求項４のうちのいずれか１項に記載のベントス採集装置において、さらに、前記吸引器が前記水底を掘削する際の掘削深度を調節する掘削深度調節手段を具備したことを特徴とするベントス採集装置。
6. 請求項１から請求項５のうちのいずれか１項に記載のベントス採集装置において、さらに、前記吸引器で吸引された前記沈殿物から前記ベントスを分離するベントス分離器と、
   前記吸引器と前記ベントス分離器とに連通し、前記吸引器で吸引された前記沈殿物を前記ベントス分離器まで搬送する搬送器と、
   前記吸引器の駆動源と
   を具備したことを特徴とするベントス採集装置。

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