JP2006300893A - 熱水採取装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 海底から噴出する高温の熱水であっても噴出部位で採取することができる熱水採取装置を提供する。
【解決手段】 パイプ１１の両側に耐熱バルブが設けられ、熱水の流水方向後側のボールバルブ１３を閉じることで一端側のボールバルブ１２を通ってパイプ１１内に流入した熱水をパイプ１１内に滞留させ、一端側のボールバルブ１２を閉じることで熱水をパイプ１１内に閉じ込めて採取を行い、高温の熱水であっても採取することができるようにする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、例えば、海底から噴出する熱水を採取する熱水採取装置に関する。

海底における地下生物圏での生成物（排出物）等の物質は、熱水として海洋底層に放出され、熱水プルームとなって海洋深層に拡散する。この拡散の挙動を観測することは、その中で発生している物理的化学反応や微生物活動、それらが海洋に及ぼす影響について解明されることになり有用である。また、海洋底層に放出された熱水をできるだけ放出位置で採取することは、放出直後の状態を知ることができ、海底面生物からの放出物や生物自身の化学的環境変化の正確な把握につながり有用である。

海洋底層に放出された熱水を噴出部位で採取しようとした場合、例えば、海中での作業を行う作業機（例えば、特許文献１参照）からのマニピュレータの操作により、遠隔操作で噴出部位の熱水を採取することが考えられる。

しかし、海洋底層に放出される熱水は、例えば、２００℃から４００℃程度の高温になるため、噴出部位から拡散した低温の海水を採取して放出直後の熱水の状態を予測しているのが現状である。熱水の温度等の状況は僅かに変化しても海水の状況は顕著に変化するため、放出直後の熱水を直接採取することは重要なことである。

特開平８−１８０３９３号公報

本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、海底から噴出する高温の熱水であっても噴出部位で採取することができる熱水採取装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明の第１の態様は、パイプの両側に耐熱バルブが設けられ、熱水の流水方向後側の耐熱バルブを閉じることで一端側の耐熱バルブを通ってパイプ内に流入した熱水をパイプ内に滞留させ一端側の耐熱バルブを閉じることで熱水をパイプ内に採取することを特徴とする熱水採取装置にある。

本発明の第１の態様では、耐熱バルブにより熱水をパイプ内に閉じ込めて熱水の採取ができるので、高温の熱水であっても採取することができる。

本発明の第２の態様は、第１の態様において、一端側の耐熱バルブの操作レバーと熱水の流水方向後側の耐熱バルブの操作レバーとに亘り連動手段が連結され、連動手段を操作することによる一つの動作で一端側の耐熱バルブの開閉操作と熱水の流水方向後側の耐熱バルブの開閉操作を連動させることを特徴とする熱水採取装置にある。

本発明の第２の態様では、連動手段により耐熱バルブの操作を連動させるので、短時間でバルブの開閉作業を行うことができる。

本発明の第３の態様は、第１または２のいずれかの態様において、耐熱バルブはボールバルブであることを特徴とする熱水採取装置にある。

本発明の第３の態様では、安価で耐熱・耐圧性に優れたボールバルブを用いて熱水をパイプ内に閉じ込めて熱水の採取ができる。

本発明の第４の態様は、第１〜３のいずれかの態様において、耐熱バルブの少なくとも閉じ状態を機械的に保持する保持固定手段を備えたことを特徴とする熱水採取装置にある。

本発明の第４の態様では、保持固定手段により耐熱バルブの閉じ状態を確実に保持することができる。

本発明の第５の態様は、第１〜４のいずれかの態様において、熱水の流水方向後側の耐熱バルブを流通する熱水の流量を検出する流量検出手段を備え、流量検出手段により所定流量の熱水を検出した際に熱水の流水方向後側の耐熱バルブが閉じられることを特徴とする熱水採取装置にある。

本発明の第５の態様では、流量検出手段により所定流量の熱水を検出した際に耐熱バルブが閉じられるので、確実に熱水をパイプ内に採取することができる。

本発明の第６の態様は、第１〜５のいずれかの態様において、パイプ内に採取する熱水は海底から噴出する熱水であり、熱水取水時には一端側の耐熱バルブの流入口を熱水の噴出口に臨ませることを特徴とする熱水採取装置にある。

本発明の第６の態様では、海底から噴出する熱水を噴出部位で採取することができる。

本発明の第７の態様は、第６の態様において、潜航体に設けられた保持用マニピュレータにパイプが保持され、潜航体に設けられた操作用マニピュレータにより耐熱バルブの開閉操作が行われることを特徴とする熱水採取装置にある。

本発明の第７の態様では、潜航体の保持用マニピュレータ及び操作用マニピュレータにより装置の保持と耐熱バルブの開閉が行われる。

本発明の海水状況把握方法は、海底から噴出する高温の熱水であっても噴出部位で採取することができる熱水採取装置となる。

本実施形態例の熱水採取装置は、潜航体に設けられた保持用マニピュレータに保持されて海底に運ばれ、操作用マニピュレータにより操作されて海底から噴出する熱水を噴出部位（噴出箇所）で採取するものである。

図１に基づいて潜航体の一例を説明する。図１には本発明の一実施形態例に係る熱水採取装置を保持した潜航体の外観を示してある。

図１に示すように、海底から噴出する熱水の近傍を航行する無人の潜航体１には保持用マニピュレータ２及び操作用マニピュレータ３が設けられ、保持用マニピュレータ２には熱水採取装置４が保持されている。尚、保持用マニピュレータ２及び操作用マニピュレータ３は、同一構成のマニピュレータを２台備えて兼用にすることも可能である。

潜航体１は海上の母船や有人の潜水艇等に曳航されて海底の所定位置に移動し、遠隔操作により所定位置に自走して所定の作業を行うようになっている。即ち、潜航体１には、上下、左右方向に推進力を得るために複数のスラスタ５が設けられ、駆動させるスラスタ５を適宜選択することにより潜航体１は任意の位置に移動可能となる。また、潜航体１には障害物探査ソナー６やＴＶカメラ７、照明灯８が備えられている。

潜航体１の保持用マニピュレータ２により熱水採取装置４を保持し、複数のスラスタ５を適宜駆動して熱水採取装置４を海底の熱水噴出部位に位置させる。熱水採取装置４の採取口を熱水の噴出口に臨ませて位置決めした後、操作用マニピュレータ３により熱水採取装置４を操作して海底から噴出する熱水を噴出口（０ｍ位置）で採取する。

図２に基づいて熱水採取装置４を説明する。図２には本発明の一実施形態例に係る熱水採取装置の外観を示してある。

図２に示すように、熱水採取装置４は、例えば、ステンレス製のパイプ１１の両端に耐熱バルブ（耐熱・耐圧バルブ）としてのボールバルブ１２、１３が設けられている。ボールバルブ１２、１３はレバー１４、１５の操作により個別に開閉されるようになっている。パイプ１１の内周面は鏡面仕上げ加工され、内周面には付着物がつかない状態にされている。このため、熱水を採取した際に付着物が熱水の成分に対して影響を与えることがない。

また、レバー１４、１５の支点部５１、５２には保持固定手段としてのノッチ５３、５４が設けられている。ノッチ５３、５４は、通常はばね力に抗して支点部５１、５２の係合穴から抜かれた状態に維持され、レバー１４、１５が閉状態の位置で（図中点線で示す位置）、ノッチ５３、５４がばね力により支点部５１、５２の係合穴に挿入付勢されるようになっている。これにより、ボールバルブ１２、１３の閉じ状態が機械的に保持され、ノッチ５３、５４によりボールバルブ１２、１３の閉じ状態を確実に保持することができる。尚、レバー１４、１５が開状態の位置でもノッチ５３、５４を支点部５１、５２の係合穴に挿入付勢させる構成にしてもよい。

一端側のボールバルブ１２の流入口には熱水取り入れ部材１６が取り付けられ、他端側のボールバルブ１３の流通口にはボールバルブ１３を流通する熱水の流量を検出する流量検出手段としてのプランクトンネット用ろ水計１７が設けられている。プランクトンネット用ろ水計１７は、熱水採取装置４が所定場所に設置される前の目盛値と所定場所に設置された後の目盛値により所定の流量を検出するようになっている。

保持用マニピュレータ２（図１参照）により保持された熱水採取装置４は、ボールバルブ１２、１３が共に開いた状態で熱水取り入れ部材１６が下に向けられ、潜航体１（図１参照）の移動により海底の熱水の噴出口１８の部位に熱水取り入れ部材１６が位置決めされる。一端側のボールバルブ１２から流入した熱水はパイプ１１を流通しボールバルブ１３から流出する。

この時の流量がプランクトンネット用ろ水計１７で検出され、所定の流量が検出された際に、即ち、噴出口１８の部位であるとされる（推定される）流量となった際に、上側にあるボールバルブ１３（熱水の流水方向後側の耐熱バルブ）のレバー１５が操作用マニピュレータ３により操作され（図中点線の状態）、ボールバルブ１３が閉じられて熱水がパイプ１１内に滞留する。続いて、下側にある一端側のボールバルブ１２のレバー１４が操作用マニピュレータ３により操作され（図中点線の状態）、ボールバルブ１２が閉じられて熱水がパイプ１１内に採取される。この時、ノッチ５３、５４がばね力により支点部５１、５２の係合穴に係合してレバー１４、１５の閉じ位置が固定され、ボールバルブ１２、１３の閉じ状態が機械的に保持される。

噴出口１８から噴出した直後で採取された熱水は回収されて、含有する物質の状況等の所望の分析に使用される。

尚、流量検出手段としては、流量を電気的信号で検出することができる流量センサを用いることも可能である。流量センサを用いた場合、保持用マニピュレータ２（図１参照）及び操作用マニピュレータ３（図１参照）を遠隔操作する操作部位（操作室、制御室等）に検出情報を送り、電気的に遠隔操作を制御することができる。

また、プランクトンネット用ろ水計１７による熱水の流量情報に応じてボールバルブ１２、１３の閉じ動作を行う例を挙げて説明したが、ＴＶカメラ７（図１参照）の画像情報に基づいてボールバルブ１２、１３の閉じ動作を行うことも可能である。また、上述した実施形態例では、熱水として海底から噴出する熱水を採取する例を挙げて説明したが、海底から噴出する熱水に限らず種々の熱水の採取に適用することも可能である。

上記構成の熱水採取装置４は、耐熱バルブとしてボールバルブ１２、１３をパイプ１１の両側に設けて熱水をパイプ１１内に採取するようにしたので、耐熱・耐圧性のボールバルブ１２、１３により熱水をパイプ１１内に閉じ込めて熱水の採取ができ、高温の熱水であっても採取することが可能になる。この結果、噴出口から噴出した直後の熱水を採取することができ、所望の熱水の採取が可能になる。

また、耐熱バルブとしてボールバルブ１２、１３を用いたので、安価で耐熱・耐圧性に優れたボールバルブ１２、１３を用いて熱水をパイプ内に閉じ込めて熱水の採取ができる。また、プランクトンネット用ろ水計１７により所定流量の熱水を検出した際にボールバルブ１２、１３が閉じられるので、確実に熱水をパイプ１１内に採取することができる。

図３に基づいて本発明の他の実施形態例に係る熱水採取装置を説明する。図３には本発明の他の実施形態例に係る熱水採取装置の外観を示してある。尚、図２に示した熱水採取装置と同一部材には同一符号を付してある。

図３に示すように、熱水採取装置２１は、例えば、ステンレス製のパイプ２２の両端に耐熱バルブ（耐熱・耐圧バルブ）としてのボールバルブ２３、２４が設けられている。ボールバルブ２３、２４はレバー２５、２６の操作により個別に開閉されるようになっている。パイプ１１の内周面は鏡面仕上げ加工され、内周面には付着物がつかない状態にされている。このため、熱水を採取した際に付着物が熱水の成分に対して影響を与えることがない。

一端側のボールバルブ２３の流入口には熱水取り入れ部材２７が取り付けられ、他端側のボールバルブ２４の流通口にはボールバルブ２４を流通する熱水の流量を検出する流量検出手段としてのプランクトンネット用ろ水計２８が設けられている。プランクトンネット用ろ水計２８は、熱水採取装置２１が所定場所に設置される前の目盛値と所定場所に設置された後の目盛値により所定の流量を検出するようになっている。

レバー２５、２６の先端にはそれぞれ摺動ピン３１、３２が取り付けられ、摺動ピン３１、３２には摺動駒３３、３４の長穴部３５、３６が摺動自在で且つ相対的に回動自在に嵌合している。摺動駒３３、３４は連結ロッド３０で連結され、連結ロッド３０を移動させることにより摺動駒３３、３４の長穴部３５、３６に対して摺動ピン３１、３２が回動すると共に摺動してレバー２５、２６が連動して開閉操作される。連結ロッド３０の操作は操作用マニピュレータ３（図１参照）により操作される。

つまり、摺動ピン３１、３２、連結ロッド３０により連動手段が構成され、操作用マニピュレータ３により連結ロッド３０を操作することによる一つの動作で、一端側のボールバルブ２３の開閉操作と熱水の流水方向後側のボールバルブ２４の開閉操作を連動させることができる。

尚、レバー２５、２６と連結ロッド３０の連結は、ボールベアリングや自在継手等を介して回動自在に連結する構成にすることも可能である。

また、レバー２５、２６の支点部３７、３８には保持固定手段としてのノッチ３９、４０が設けられている。ノッチ３９、４０は、通常はばね力に抗して支点部３７、３８の係合穴から抜かれた状態に維持され、レバー２５、２６が閉状態の位置で（図中点線で示す位置）、ノッチ３９、４０がばね力により支点部３７、３８の係合穴に挿入付勢されるようになっている。これにより、ボールバルブ２３、２４の閉じ状態が機械的に保持され、ノッチ３９、４０によりボールバルブ２３、２４の閉じ状態を確実に保持することができる。尚、レバー２５、２６が開状態の位置でもノッチ３９、４０を支点部３７、３８の係合穴に挿入付勢させる構成にしてもよい。

保持用マニピュレータ２（図１参照）により保持された熱水採取装置２１は、ボールバルブ２３、２４が共に開いた状態で熱水取り入れ部材２７が下に向けられ、潜航体１（図１参照）の移動により海底の熱水の噴出口１８の部位に熱水取り入れ部材１６が位置決めされる。一端側のボールバルブ２３から流入した熱水はパイプ２２を流通しボールバルブ２４から流出する。

この時の流量がプランクトンネット用ろ水計２８で検出され、所定の流量が検出された際に、即ち、噴出口１８の部位であるとされる（推定される）流量となった際に、操作用マニピュレータ３により連結ロッド３０が操作され、摺動駒３３、３４の長穴部３５、３６に対して摺動ピン３１、３２が回動すると共に摺動し、レバー２５、２６が連動して閉操作される。この時、ノッチ３９、４０がばね力により支点部３７、３８の係合穴に係合してレバー２５、２６の閉じ位置が固定され、ボールバルブ２３、２４の閉じ状態が機械的に保持される。これにより、ボールバルブ２３、２４が連動して閉じられ、熱水がパイプ２２内に採取される。

上記構成の熱水採取装置２１は、図２に示した熱水採取装置２１と同様に、耐熱・耐圧性のボールバルブ２３、２４により熱水をパイプ２２内に閉じ込めて熱水の採取ができ、高温の熱水であっても採取することが可能になる。この結果、噴出口から噴出した直後の熱水を採取することができ、所望の熱水の採取が可能になる。

また、連結ロッド３０を操作することによる一つの動作で、一端側のボールバルブ２３の開閉操作と熱水の流水方向後側のボールバルブ２４の開閉操作を連動させているので、短時間でボールバルブ２３、２４の開閉作業を行うことができる。また、ノッチ３９、４０がばね力により支点部３７、３８の係合穴に係合してレバー２５、２６の閉じ位置が固定され、ボールバルブ２３、２４の閉じ状態が機械的に保持されるので、ボールバルブ２３、２４の閉じ状態を確実に保持することができる。

本発明は、例えば、海底から噴出する熱水を採取する熱水採取装置の産業分野で利用することができる。

本発明の一実施形態例に係る熱水採取装置を保持した潜航体の外観図である。 本発明の一実施形態例に係る熱水採取装置の外観図である。 本発明の他の実施形態例に係る熱水採取装置の外観図である。

符号の説明

１ 潜航体
２ 保持用マニピュレータ
３ 操作用マニピュレータ
４、２１ 熱水採取装置
５ スラスタ
６ 障害物探査ソナー
７ ＴＶカメラ
１１、２２ パイプ
１２、１３、２３、２４ ボールバルブ
１４、１５、２５、２６ レバー
１６、２７ 熱水取り入れ部材
１７、２８ プランクトンネット用ろ水計
３０ 連結ロッド
３１、３２ 摺動ピン
３３、３４ 摺動駒
３５、３６ 長穴部
３７、３８、５１、５２ 支点部
３９、４０、５３、５４ ノッチ

Claims (7)

1. パイプの両側に耐熱バルブが設けられ、熱水の流水方向後側の耐熱バルブを閉じることで一端側の耐熱バルブを通ってパイプ内に流入した熱水をパイプ内に滞留させ一端側の耐熱バルブを閉じることで熱水をパイプ内に採取することを特徴とする熱水採取装置。
2. 請求項１において、一端側の耐熱バルブの操作レバーと熱水の流水方向後側の耐熱バルブの操作レバーとに亘り連動手段が連結され、連動手段を操作することによる一つの動作で一端側の耐熱バルブの開閉操作と熱水の流水方向後側の耐熱バルブの開閉操作を連動させることを特徴とする熱水採取装置。
3. 請求項１または２のいずれかにおいて、耐熱バルブはボールバルブであることを特徴とする熱水採取装置。
4. 請求項１〜３のいずれかにおいて、耐熱バルブの少なくとも閉じ状態を機械的に保持する保持固定手段を備えたことを特徴とする熱水採取装置。
5. 請求項１〜４のいずれかにおいて、熱水の流水方向後側の耐熱バルブを流通する熱水の流量を検出する流量検出手段を備え、流量検出手段により所定流量の熱水を検出した際に熱水の流水方向後側の耐熱バルブが閉じられることを特徴とする熱水採取装置。
6. 請求項１〜５のいずれかにおいて、パイプ内に採取する熱水は海底から噴出する熱水であり、熱水取水時には一端側の耐熱バルブの流入口を熱水の噴出口に臨ませることを特徴とする熱水採取装置。
7. 請求項６において、潜航体に設けられた保持用マニピュレータにパイプが保持され、潜航体に設けられた操作用マニピュレータにより耐熱バルブの開閉操作が行われることを特徴とする熱水採取装置。
   
   
   

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