JP5323172B2 - 資源回収装置、土壌からの資源の採取方法および土壌掘削用オーガ - Google Patents

Description

本発明は、資源回収に関する。さらに具体的には、本発明は、表土からのガス資源および液体資源の回収に関する。

表土は硬い岩を覆う軟質の不均一の物質の層である。これは粉塵、土、破砕岩石や、その他の関連物質を含み、地球、月、一部の小惑星、およびその他の惑星に存在する。

月などの場所で使用し、かつ／または、地球への帰還のために使用する燃料やその他の資源の、月への輸送により、資源を運ぶ宇宙船や、資源の貯蔵および取扱いに十分に取り組む任務一般に、重量や複雑さが加わる。より迅速な任務を可能にする、すなわち、通常、輸送される燃料もしくはその他の資源の代わりに任務時により多くの機器を輸送することができるように、オンサイトで使用するために、例えば月などの表土の表面からガス資源および／または液体資源を採取するための装置および方法が望まれる。

本発明の一態様では、資源回収装置が、捕獲コンテナを含み、所望の表面と捕獲コンテナ内部との間に捕獲容積部を画定する。１つ以上の掘削装置が捕獲コンテナ内に配置されて、所望の表面の少なくとも一つの穴から土を掘削する。ヒータが、掘削装置を加熱するようにその装置内部に配置され、それにより掘削した土を加熱して１つ以上の化合物を掘削した土から放出させる。捕獲コンテナは、掘削した土から放出された気体もしくは液体の化合物を捕獲するように構成される。

本発明の別の態様では、土壌からの資源の採取方法が、捕獲コンテナで所望の表面を覆うことを含み、捕獲コンテナは、その所望の表面と捕獲コンテナ内部との間に捕獲容積部を画定する。オーガ（ａｕｇｅｒ）により、その所望の表面の穴から捕獲容積部へと土が掘削される。オーガは、掘削した土を加熱するのに利用され、それにより１つ以上の化合物を捕獲容積部へと放出させる。

さらに本発明の別の態様では、土壌掘削用のオーガが、中心ロッドと、その中心ロッドから延在する一つ以上のフィンと、を含む。オーガを加熱するように、中心ロッドのロッドチャネル内にヒータが配置され、それにより土を加熱する。

これらおよびその他の利点および特徴が図面とともに以下の記載からより明らかとなるであろう。

本発明と見なされる対象は、明細書の末尾にある請求項に特定して指摘されるとともに明確にクレームされる。本発明の上記のおよびその他の特徴、利点は、添付の図面とともに以下の詳細な説明から明らかである。

実施例の資源回収装置の概略図。 資源回収装置用のオーガの実施例の概略図。 資源回収装置用のオーガの別の実施例の概略図。

図１に示すのは、実施例の資源回収装置１０である。装置１０は、地球、月、小惑星、もしくはその他の惑星などの所望の表土の表面１２に配置される。捕獲コンテナ１４が資源を採取する表面１２の上に配置されて、表面１２と捕獲コンテナ１４内部との間に捕獲容積部３０を画定する。一部の実施例では、捕獲コンテナ１４は、その捕獲コンテナ１４の可撓性、あるいは、シールなどのその他の手段のいずれかを介して表面１２に適合されて、捕獲コンテナ１４の内部１６からの回収資源の漏出を抑制する。

例えば、オーガ（ａｕｇｅｒ）、スパイク、ロッド、インパクタ、もしくはその他の掘削装置などの、１つ以上の掘削装置１８が捕獲コンテナ１４内部に配置される。単一の掘削装置１８のみを図１に示すが、捕獲コンテナ１４への資源回収率を向上させるために例えば２，３，４個、もしくはそれ以上の数の掘削装置１８を用いてもよいことを理解されたい。掘削装置１８は、表面１２に穴２０をあけ、穴２０から表面１２へと掘削した土２２を引き込むように利用される。図２を参照すると、一例の掘削装置１８（オーガ）がロッド２４を含み、一部の実施例ではオーガ１８の中心軸２６に沿って配置される。ロッド２４は、実質的に中空の管状の構造である。一つ以上のフィン２８がロッド２４から外側に延在しており、一部の実施例ではロッド２４の周りにらせん状に配置される。図３に示すように、フィン２８は実質的に中空状、すなわちロッドチャネル３４に連結されたフィンチャネル３２を有する。ヒータ３６がロッドチャネル３４および／またはフィンチャネル３２内に配置される。ヒータ３６は、例えば、放射性同位体ヒータ（ｒａｄｉｏｉｓｏｔｏｐｅ ｈｅａｔｅｒ）もしくは電気ヒータである。ヒータ３６は、作動時に、オーガ１８のロッド２４および／またはフィン２８を加熱する。次いでこれによりオーガ１８によって掘削された土２２を加熱する。ヒータ３６をオーガ内に挿入するように示すが、ヒータ３６は任意のその他の掘削装置１８内にも同様に挿入されることを理解されたい。

再び図１を参照すると、掘削した土２２の加熱により、その掘削した土２２中の所望の資源および／または化合物が、気体および／または液体の形で捕獲コンテナ１４へと放出される。掘削装置１８を介しての土２２の加熱を補うように、一つ以上のエネルギーエミッタ３８が、土２２を更に加熱するように捕獲コンテナ１４内に配置される。エミッタ３８は、例えばマイクロ波エミッタもしくは集中（ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅｄ）太陽エネルギーエミッタである。必要に応じてその後の処理のために、回収装置４０により捕獲コンテナ１４から資源が除去される。回収装置４０は、例えば、コールドプレート、スチル（ｓｔｉｌｌ）、ターボポンプ、もしくはその他の回収装置４０でもよい。さらに、一部の実施例では、装置１０は例えばカート４２などの移動可能な構造体上に配置されて、一箇所での資源の回収が完了したときに、更なる資源の回収のために装置１０は第２の地点へと容易に移動することができる。

限られた数の実施例のみに関して本発明を詳述したが、本発明はこうした開示の実施例に限定されないことが容易に理解できるであろう。むしろ本発明は、本明細書中に記載された任意の変形例、変更、置換、もしくは同等の配置だけでなく、本発明の真意およびその範囲に応じた任意の変形例、変更、置換、もしくは同等の配置を含むように変更しうる。さらに、本発明の種々の実施例について記載したが、当然のことながら、本発明の態様は記載の実施例の一部だけを含んでもよい。したがって、本発明は上述の記載に限定されるものではなく、付記の特許請求の範囲によってのみ限定される。

１０…資源回収装置
１２…表土表面
１４…捕獲コンテナ
１８…掘削装置、オーガ
２０…穴
２２…掘削した土
２４…ロッド
２６…中心軸
２８…フィン
３０…捕獲容積部
３２…フィンチャネル
３４…ロッドチャネル
３６…ヒータ
３８…エネルギーエミッタ
４０…回収装置
４２…カート

Claims (15)

1. 捕獲コンテナであって、表面と該捕獲コンテナの内部との間に捕獲容積部を画定する捕獲コンテナと、
   前記捕獲コンテナ内に配置されるとともに、前記表面の少なくとも一つの穴から土を掘削するように構成された、１つ以上の掘削装置と、
   前記掘削装置内に配置されて該掘削装置を加熱するように構成され、それにより前記掘削した土を加熱して、該掘削した土から１つ以上の化合物を放出させるヒータと、
   を備え、
   前記捕獲コンテナが、前記掘削した土から放出された気体もしくは液体の化合物を捕獲するように構成され、
   前記１つ以上の掘削装置が、１つ以上のオーガであるとともに、
   前記１つ以上のオーガが、
   中心ロッドと、
   前記中心ロッドから延在した１つ以上のフィンと、
   を備え、
   前記ヒータが、前記中心ロッドのロッドチャネル内に配置された、資源回収装置。
2. 前記一つ以上のフィンが、前記ロッドチャネルに接続された１つ以上のフィンチャネルを含むことを特徴とする請求項１に記載の資源回収装置。
3. 前記ヒータが、放射性同位体ヒータもしくは電気ヒータであることを特徴とする請求項１に記載の資源回収装置。
4. 前記捕獲コンテナから前記化合物を除去するための回収装置をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の資源回収装置。
5. 前記化合物が、液状もしくはガス状であることを特徴とする請求項１に記載の資源回収装置。
6. 前記表面が、表土を備えることを特徴とする請求項１に記載の資源回収装置。
7. 前記資源回収装置が、移動可能なカートに固定されることを特徴とする請求項１に記載の資源回収装置。
8. 捕獲コンテナであって所望の表面と該捕獲コンテナの内部との間に捕獲容積部を画定する捕獲コンテナで、前記所望の表面を覆い、
   オーガにより、前記所望の表面の穴から前記捕獲容積部へと土を掘削し、
   前記オーガにより前記掘削した土を加熱し、それにより１つ以上の化合物を前記捕獲容積部へと放出させることを備え、
   前記オーガが、
   中心ロッドと、
   前記中心ロッドから延在した１つ以上のフィンと、
   前記中心ロッドのロッドチャネル内に配置され、それにより前記掘削した土を加熱するヒータと、
   を備えた、土壌からの資源の採取方法。
9. 前記１つ以上のフィンが、前記ロッドチャネルに接続された一つ以上のフィンチャネルを含むことを特徴とする請求項８に記載の土壌からの資源の採取方法。
10. 前記ヒータが、放射性同位体ヒータもしくは電気ヒータであることを特徴とする請求項８に記載の土壌からの資源の採取方法。
11. 回収装置により、前記捕獲容積部から前記化合物を除去することを更に備えることを特徴とする請求項８に記載の土壌からの資源の採取方法。
12. 前記化合物が、液状もしくはガス状であることを特徴とする請求項８に記載の土壌からの資源の採取方法。
13. 土壌掘削用のオーガであって、
    中心ロッドと、
    前記中心ロッドから延在した１つ以上のフィンと、
    前記中心ロッドのロッドチャネル内に配置されて前記オーガを加熱し、それにより掘削した土を加熱するヒータと、
    を備えた土壌掘削用オーガ。
14. 前記１つ以上のフィンが、前記ロッドチャネルに接続された一つ以上のフィンチャネルを含むことを特徴とする請求項１３に記載の土壌掘削用オーガ。
15. 前記ヒータが、放射性同位体ヒータもしくは電気ヒータであることを特徴とする請求項１３に記載の土壌掘削用オーガ。

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