JP3766634B2 - 海底湧水採取装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、天然ガスや金属化合物が多量に溶け込んでいる海底の湧水を採取する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
水深２０００〜３０００ｍの海洋底で地中にしみ込んだ水がマグマにより熱せられると、２００〜３５０℃にも達する高温の熱水である湧水となって、海底に噴出する。
【０００３】
この海底湧水は、水圧により高圧となっている場所に湧出する。海底湧水は、高温でも通常沸騰や発泡の現象が起こらず、水素ガスやメタンガスのような天然ガスを溶かし込んだまま保持している。さらに、重金属や貴金属をはじめとする種々の有用な金属が多量に溶け込んでいる場合も多い。また、起源が科学的に明らかでないが、マグマが関与することなく天然ガスを多量に溶かし込んでいる海底湧水も存在する。
【０００４】
従来、この海底湧水の成分等を調査するため、耐熱樹脂製容器に湧水を採取していた。採取後、樹脂製容器を海上に引き上げる際、高圧下で湧水に溶け込んでいた天然ガスが溶解しきれずガス化し膨張する。脆弱な樹脂製容器は、密閉されていると破裂してしまうため危険である。また破裂しないように随時ガス抜きを施すと、折角採取した天然ガスを放出してしまって、貴重な試料の価値が半減する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前記の課題を解決するためになされたもので、天然ガスや金属化合物が多量に溶け込んでいる海底の湧水を、安全かつ確実に一度の投入で複数回採取できる装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するためになされた本発明の海底湧水採取装置１は、実施例に対応する図１に示すように、採水管１１に繋がる採水弁１３および排水ポンプ２４に繋がる排水弁１８を有し、海底湧水を貯留する耐圧採水ボンベ１７と、採水弁１３を開閉駆動するカム１４およびそのカム１４に係合する操作ピン３１と、排水弁１８を開閉駆動するカム１９およびそのカム１９に係合する操作ピン３３・３４と、前記各操作ピン３１・３３・３４が植設され、動力３７に繋がるアーム３２とを有する。
【０００７】
海底湧水採取の際、アーム３２を動力３７によって平行に移動させると、先ず操作ピン３３が排水弁開閉カム１９を係合して回転させ、排水弁１８が駆動して開放される。アーム３２を停止し、ポンプ２４により湧水を耐圧採水ボンベ１７に採取する。次いでアーム３２を再び移動させると、各操作ピン３１および３４が夫々、各カム１４および１９を係合して回転させ、採水弁１３と排水弁１８とが駆動して閉鎖される。
【０００８】
この操作により、耐圧採水ボンベ１７に、湧水が安全かつ確実に採取される。
【０００９】
海底湧水採取装置１は、図２に示すように、排水弁開閉カム１９に排水弁１８の開放の操作面２０および閉鎖の操作面２１が設けられ、採水弁開閉カム１４に、排水弁１８の閉鎖と同期する採水弁１３の閉鎖の操作面１５が設けられていることが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明を適用する海底湧水採取装置１について詳細に説明する。
【００１１】
図１は、本発明の海底湧水採取装置１の実施例を示す斜視図である。
【００１２】
海底湧水採取装置１は、ステンレス製耐圧採水ボンベ１７が４本、フレーム４１上に配置されている。
【００１３】
耐圧採水ボンベ１７は、その一端で安全弁１６に接続しておりその先に、ボール弁である採水弁１３が接続している。採水弁１３は、脱着コネクタ１２を介して採水管１１に接続している。採水管１１は、フレーム４１を貫通している。
【００１４】
採水弁１３は、同軸上で連動する円板状の採水弁開閉カム１４に繋がっている。このカム１４には、操作面として扇状の切込１５が設けられている。
【００１５】
耐圧採水ボンベ１７は、他の一端でボール弁である排水弁１８に接続している。排水弁１８は、脱着コネクタ２２を介して排水管２３に接続している。排水管２３は、フレーム４１を貫通して、排水ポンプ２４へ接続している。
【００１６】
排水弁１８は、同軸上で連動する円板状の排水弁開閉カム１９に繋がっている。このカム１９には、操作面として９０°ずれた二つの扇状の切込２０・２１が設けられている。
【００１７】
耐圧採水ボンベ１７は、フレーム４１上の螺子棒３６を跨いでいる。螺子棒３６は、中央でアーム３２と一体化している台座３５に、螺合している。台座３５の底面は、フレーム４１上で擦っている。螺子棒３６の一端は、動力３７に繋がっている。この動力３７は歯車であり、チェーンを介して（不図示）モータ３８に繋がっている。
【００１８】
アーム３２は、海底湧水の採取前に、螺子棒３６の他の一端に寄っている。アーム３２は、耐圧採水ボンベ１７と平行になっている。アーム３２は、ボンベ１７との平行線上に、採水弁側片翼に操作ピン３１と、排水弁側片翼に外側の操作ピン３４とが設けられている。さらにアーム３２の排水弁側片翼は、ボンベ１７に向いて内側へＬ字型に曲がっており、そこに排水弁側片翼の外側の操作ピン３４と隣接して、内側の操作ピン３３が設けられている。
【００１９】
排水弁側片翼の操作ピン３３・３４と螺子棒３６との距離、および排水弁開閉カム１９の一方の切込２０中程と螺子棒３６との距離は、略同じである。採水弁側片翼の操作ピン３１と螺子棒３６との距離、および採水弁開閉カム１４の切込１５中程と螺子棒３６との距離も、略同じである。
【００２０】
排水ポンプ２４は、排水量に応じたパルスを発生させるフォトインタラプタを内蔵しており、ケーブル２５を介して、このパルスを監視してポンプ２４の駆動を制御する集積回路を備えているコントロールボックス（不図示）へ接続されている。モータ３８は、アーム３２の移動距離に応じたパルスを発生させるフォトリフレクタを内蔵しており、ケーブル３９を介して、このパルスを監視してモータ３８の駆動を制御する集積回路を備えているコントロールボックスへ接続している。コントロールボックスは、電源へ接続されている。
【００２１】
コントロールボックスは、海上の船舶または海中の潜水艇に設置される。
【００２２】
この海底湧水採取装置１は、以下のように動作する。
【００２３】
先ず、海底湧水採取装置１の耐圧採水ボンベ１７は、空気抜きをしながら海水を充填しておく。この装置１を、採取すべき湧水の噴出している所望の海底に沈める。
【００２４】
コントロールボックスからの信号により、モータ３８を駆動させると、チェーンを介して動力３７が駆動する。それにより螺子棒３６が回転する。すると、螺子棒３６が螺合している台座３５が動力３７側へ引き寄せられ、アーム３２が平行な移動を始める。
【００２５】
図２は、装置１の使用途中での採水弁１３および排水弁１８と、採水弁開閉カム１４および排水弁開閉カム１９と、操作ピン３１および３３・３４との動きを模式的に示している。
【００２６】
当初、図２の(Ａ)のように、採水弁１３は開放され、排水弁１８は閉鎖されている。アーム３２が平行移動するにつれ、アーム３２の排水弁側片翼の内側の操作ピン３３が排水弁開閉カム１９に設けられた切込２０に係合し、カム１９を回転させる。アーム３２が所定距離だけ移動してカム１９が９０°回転すると、排水弁１８は、同図(Ｂ)のように開放される。コントロールボックスからの信号により、モータ３８の駆動を停止させて螺子棒３６の回転を止め、アーム３２の移動を停止する。
【００２７】
コントロールボックスからの信号により、排水ポンプ２４を駆動させる。すると、耐圧採水ボンベ１７内にあった海水が排水ポンプによって排出され、代わりに、採水管１１から海底湧水がボンベ１７内に吸入される。湧水がボンベ１７内に充分置換されて採取されたら、コントロールボックスからの信号により、排水ポンプ２４を停止する。
【００２８】
コントロールボックスからの信号により、再びモータ３８を駆動させて、螺子棒３６を回転させ、アーム３２を動力側へ引き寄せる。すると同図(Ｃ)のように、アーム３２が平行移動するにつれ、アーム３２の排水弁側片翼の外側の操作ピン３４が排水弁開閉カム１９に設けられた別な切込２１に係合し、カム１９を回転させる。同時にアーム３２の採水弁側片翼の操作ピン３１が採水弁開閉カム１４に設けられた切込１５に係合し、カム１４を回転させる。採水弁開閉カム１４および排水弁開閉カム１９が９０°回転すると、採水弁１３と排水弁１８とは、閉鎖される。コントロールボックスからの信号により、アーム３２の移動を停止させる。
【００２９】
同様にして、他の３本の耐圧採水ボンベにも順次、海底湧水を採取する。
【００３０】
湧水の採取後、この装置１を海上へ引き上げる。脱着コネクタ１２と２２とを引抜いて、耐圧採水ボンベ１７を、採水管１１と排水管２３とから切り離す。
【００３１】
密閉されている耐圧採水ボンベ１７には、天然ガスや金属化合物が溶け込んだままの湧水が採取されている。
【００３２】
なお、引き上げの際に、耐圧採水ボンベ１７の内圧が異常に上昇したときは、安全弁１６が作動し、ボンベ１７の破裂を防止する。
【００３３】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明の海底湧水採取装置を用いると、湧水に溶け込んだ天然ガスを遺漏することなく、確実かつ安全に海底湧水を複数の採水ボンベに採取することができる。そのため、湧水中の天然ガスや金属化合物の成分やその濃度を正確に調査することができる。この装置は構造が簡便であり、操作性に優れている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用する海底湧水採取装置の実施例を示す斜視図である。
【図２】本発明を適用する海底湧水取装置の使用途中を示す要部模式図である。
【符号の説明】
１は海底湧水採取装置、１１は採水管、１２は脱着コネクタ、１３は採水弁、１４は採水弁開閉カム、１５は切込、１６は安全弁、１７は耐圧採水ボンベ、１８は排水弁、１９は排水弁開閉カム、２０・２１は切込、２２は脱着コネクタ、２３は排水管、２４は排水ポンプ、２５はケーブル、３１・３３・３４は操作ピン、３２はアーム、３５は台座、３６は螺子棒、３７は動力、３８はモータ、３９はケーブル、４１はフレームである。

Claims (2)

1. 採水管に繋がる採水弁および排水ポンプに繋がる排水弁を有し、海底湧水を貯留する耐圧採水ボンベと、該採水弁を開閉駆動するカムおよびそのカムに係合する操作ピンと、該排水弁を開閉駆動するカムおよびそのカムに係合する操作ピンと、前記各操作ピンが植設され、動力に繋がるアームとを有することを特徴とする海底湧水採取装置。
2. 該排水弁開閉カムに排水弁開放の操作面および閉鎖の操作面が設けられ、該採水弁開閉カムに、排水弁閉鎖と同期する採水弁閉鎖の操作面が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の海底湧水採取装置。

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