JPS5837293A - 水底鉱物採取装置 - 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】 本発明は深海底のマンガン７ジユール採鉱などに適する
集鉱装置に関する。

マンガン７ジユ□−ルは深海底の泥状の表層に存在し、
小石状のものから拳大以上のものまで種々の大きさのも
のがある。マンガン７ジユールが存在する海底面は、海
面から数千ｍの深さにあるので、これを採取するには海
面上の採取船まで連続、的に移送するのが最も効率的で
ある。連続的な移送法としてパイプの中に海面上に向っ
て海水の流れを作り、この流れに乗せて鉱物を海面上に
移送する方法が提案されている。

しかし深い水底に採取装置を降下させたり、水底から引
き上げたりするにはかなりの時間を必要とする。従って
水中で故障を生ずると、装置の引き上げ、更に再降下に
よって採取時間を大きく空費することになる。

従来海底面を自走又は海面上の船により曳行されろ水底
鉱物採取装置が種々提案されているが、これらの採取装
置は一般的に複−な機構のものが多いため故障が多く、
装置の中に泥やマンガン７ジユールが詰るおそれがあっ
たり、マンガン７ジユールを吸い込んで掃引して行く幅
が機構上、そりなどの接地部材の制限を受けて採取装置
の全幅よりも狭くなり、取り残しが多く採鉱の効率が低
かったり、また軟弱な海底地盤を採取装置が進むときは
採取装置が地盤へ貫入することによって生ずる上下運動
の変化も大きくなり、採取装置の取込部の位置を海底表
面層に散在するマンガン７ジユール採取に常に適当な位
置に保つことが困難で、単に吸込開口部を海底面に向け
ただけでは効率的な集鉱が期待できないなどの欠点があ
った。

この発明は上記の欠点を解消し、機械的運動部分が極め
て少なく、故障を生ずることが殆んどない信頼性の高い
水底鉱物採取装置を提供することを目的とするものであ
る。またこの発明は軟弱地盤に起因する採取装置の上下
運動に左右されることなく幅広く設けられた水底鉱物採
取装置の略全幅にわたって鉱物を効果的に採取ができる
装置を提供するものである。

以下この発明を実施例に従って詳細に説明する。

この装置はそり１１例えばスクリューコおよびその原動
機３からなる複数の水流発生装置、集鉱ＩＩｓ、ダクト
６、例えば中間ノズルクおよび中間ノズルに水を供給す
るポンプｇからなる複数の付勢装置、捕収室９、吸引パ
イプ１０．枠ダとがら主としてなっている。

そりｌはスキー板状で、その進行方向の前部は舟型の側
壁を有している。そりｌは複数個、一般には３個以上、
図では５個が同一間隔を置き枠ダに並列に一体に設けら
れており、海上の船からけん引することにより水底面を
移動可能になっているＯ そりｌの進行方向の前端は第３図に示すように舟の先端
部のように尖っており、この前方に突出してスクリュー
コが配置され、そりｌの側壁内にスクリューコの駆動用
原動機３が設けられていて水流発生装置を構成している
。そりｌの前部側壁間は、曲率中心軸がそりｌの並列方
向と直交する下に凸の曲面を持っ集鉱板５がそりｌの底
面より上方に最下面が位置するように連接されている。

集鉱＃ｔ５のそりｌの後方側の後端に接して、そりの側
壁間の上面が開放されて余剰水放出窓／ｌが形成してあ
り、この部分に適当な間隔をおいて散逸防止格子１２が
そりｌと平行に形成されている。

散逸防止格子／、２の間隔は採取を希望する大きさの鉱
石の下限寸法以下のものが通過できる間隔としである。

−散逸防止格子１２に連続させてそりｌの側壁間の幅と
ほぼ等しい幅を有するタリト６の入口がそりｌの側壁間
に間口し、ダクト６はそりｌと平行に且つ斜め後上方に
延長し、その後側の開口１３は、そりｌの後端近くに各
そり／上にまたがって設けら糺た３個のそりの並列幅に
近い幅−を有する捕収室９の上部前面に設けられた窓／
１内に挿入しである。各ダクト乙の入口部には、このダ
クト内の水流に上昇運動を与える付勢製電として複数個
の中間ノズル７が各ダクト入口の全幅にわたって付勢で
きるように並列して配置され、中間ノズル７にはそりｌ
上方に設けた水取入Ｉｔｓｙ！：　＞　７用原動１ａ　
ｌｂによって駆動されるポンプ３１分配管１７を経て水
が供給される。

そりｌの側壁部は第ｑ図に示すようにタリト６の入ｌニ
ア開口部側面まで延長されていればよい。

捕収室９の窓ｌグの後側上面は開放され、ダクト乙の開
口１３と間隔を置いて相対する捕取格子ｉｔｒが形成し
てあり、また捕収室デ内には室内を上下に区切る篩分格
子１９が窒ｌり側を上にそりの後側を下にして斜めに設
けられ下一端は捕収室９の外壁から外側に突出せしめで
ある。即ち捕収室ワは篩分格子／）より上方はそり／の
並列方向に相対する側壁のみを有し篩分格子／９より下
が有底の筒状となっている。捕取格子ｉｇは採取を希望
する大きさの鉱石の下限寸法以下の大きさのものが通過
する間隔とし、篩分格子ｌ？は採取を希望する大きさの
鉱石の上限寸法のものの通過を許し、それ以上のものは
通過させない大きさの間隔を有するように形成しである
。

捕収室９の底部には内部と連通させてｇ＆引パイプｌＯ
が連通してあって、吸引パイプ１０は枠＜ｚにその一端
側を固着し、そりの前端側から海面上の採取船に他端を
延長する。捕収室９の底部コθは第Ｓ図に示すように並
列するそりｌの中央部に向って次第に低く傾斜せしめて
あり、底部−〇よりや一間隔をあけた上部に捕収室りの
最底部に向って傾斜した複数枚の横送り整流板２１が互
に間隙シをあけて底部２０に平行に並べられており、横
送り整流＆／２／上に落下した鉱石を捕収室９中央最底
部に送るため捕収室９の両側に横送りポンプコ３が第１
図、第５図に示すように横送りホ゛ンプ水取入Ｗ、２４
を中に設けられ、横送りボンプコ３は横送りポンプ用原
動機Ｊ５により駆動され、発生し水流を捕収室９の側面
から底部コ０と横送り整流板、２／の間に向って送り込
み、この水流は隣接する横送り整流板２１の間隙ココか
ら整流板、２／の表面を流れて、整流板、２／上に落下
した鉱石を捕収室９の最底部に送るようになっている。

次に本発明の水底鉱物採取装置の作用を説明する。

本雫明に係る水底鉱物採取装置のそりｌの下面が雫底面
に接するように海底面上に置き、採取船で吸引パイプｌ
θによるか、別途採取船と枠ダとを連結した索で曳行し
ながらスクリュー用原動機３によりスクリューコを回転
させると、弓のスクリューコは曳行方向と夏対向の水流
を発生して隣接するそりの側壁部の間に後方に向う流れ
を生じ、水底面上に賦存するマンガン／ジュールの様な
鉱石を、その付近の水を駆動しながら後方へ押しやるの
で、スクリューの様な攪拌作用のない場合にはそりｌの
下に入って採取不ｉになるであろう鉱石をそりとそりの
中間に移動させることができる。

スクリュー用のような水流発生装置により発生した水流
は集鉱梗左の下に凸の部分では流速が速くなり、ベルヌ
ーイの定理に従って、この部分の静圧が小さくなるので
鉱石は集鉱＃！ｓに引寄せられ、集鉱ｌ［３の曲面に従
って第を図の矢印Ｆで示す流れを生じて鉱石に浮力を与
える。大部分の水と泥とは集鉱ＩＩｓに沿って流れた羨
余剰水放出窓／／に設けた散逸防止格子／２の間隙を抜
けて上方へ放出される。採取すべき鉱石は散逸防止格子
／２通過できず、ダクト乙の入口開口部に向う０ダクト
乙の入口開口部に達した鉱石は中間ノズル７からダクト
６内に向って噴出される水流にのってダクト６内を上昇
し、後側開口／３から補数室７′９内に入る。この水流
中に介在する採取を希望しない小さり寸法の鉱石は補数
格子ｉｇを通って外部に排出され補数格子／ｇを通り抜
けできなかった鉱石は篩分格子／ｑに落下し、こ＼でも
所望大きさ以上のものは格子上をすべって本装置の進行
方向の後側へ排出され篩分格子１９を通過した所望の範
囲の寸法の鉱石は捕・収室９内の横送り整流板２／上に
落下し、横送りボンプコ３により発生する水流作用によ
り補数室９の最底部に集められ、吸引パイプ１０を経て
海上の採取船に吸引される。

そり／の前方に設けられたスクリュー用、スクリュー用
原動機３の代りに水流発生装置として第７、ｇ図に示す
ように、そりｌの前端部に設けたそりｌの前部側壁に沿
って水流を発生せしめるように先端部が二叉に分岐した
前部ノズル２６、および前部ノズル＝６に水を供給する
前部ノズル用ポンプコク、それの駆動用原動機２ｇ１前
部ノズル用ポンプへの木取入管コ９と置き換えることも
できる。

ダクト６中の水に上昇運動を与える付勢装置としては中
間ノズル７およびポンプｇ１ポンプ用原動機１６、木取
入管／＆の代りに第７図に示すようにダクト乙の途中に
搬送ポンプ３０を設け、これを搬送ポンプ用原動機３１
で駆動してもよく、また第１Ｏ図に示すようにダクト乙
の中間に合流するように接続した合流パイプ３コヲ設け
、合流パイプ３コ中に設けた圧送ポンプ３３、圧送ポン
プ用原動機３ダを用いて水流を発生させてダクト乙の上
部に上昇流を発生させる所謂エダクタ一方式を採用する
こともできる。

中間ノズル７用の木取入管１ｓ、横送り用ポンプ２３用
の木取入管２り、前部ノズルコロ用の木取入管２９の各
々の木取入用の開口は本装置の水底面の移動に伴って生
ずる水底の攪拌による濁水を吸引しないように余剰水放
出窓／／よりも進行方向の前部に開口していることが望
ましい。

中間ノズル７は第１／図に示すように先端部が折れ曲っ
ていて、ダクト乙の中に向っておりノズル基部３Ｓを軸
として揺動可能になってし）る。従ってノズル先端から
噴出する水の反動で中間ノズルの下面は水底面に接する
ようになり、高低の不規則な水底においても鉱石を効率
よくタリトヘ送り込むことができる。

第１歯においては各ダクト毎毎に圧力水を供給するため
の中間ノズル用ポンプｇが設けられてし罵るが大きなポ
ンプ１台又は２台で各中間ノズルに水を供給するように
してもよい０ 中間ノズル７は第７２図に示すようにノズル先端部３６
はノズル幹部３ｇ先端に設けた関節３７を軸として揺動
可能とし、ノズル幹部−３ｇはノズル基部３Ｓを軸とし
て揺動可能に取付けられ、ノズル先端部３６をノズル幹
部３ｇの揺動の如何に拘らず常にタリト乙の傾斜方向に
向けるためには、ノズル基部３Ｓにその一端を枢着し、
他端をダクト乙の傾斜と同一方向に向けたアーム３ｑの
他端と、ノズル先端部３６の最先端近くの支点ｌＩｌと
をリンク弘Ｏで平行四辺形をなすように連結すればよい
。

またダクト入口開口部の下側端部付近は第１３図に示す
ように何らかの原因で鉱石が過剰に集まってダクト６内
への取込が不能となることがある。

そこでこれに対処するために第１３、／’Ｉ図に示すよ
うにダクト入口下側端部を後方に開閉可能にすることに
より堆積した鉱石を後に逃がすようにすることもできる
。この開閉機構は第１３図、ｌｌＩ図に示すように、そ
りの並列方向と直交する軸ｌＩ２および軸受ダ３によっ
てヒンジを―成しており、軸１１．２は開放扉ｔｌＩに
、軸受ｌ１３はダクト６に固着されていて、軸ｌＩコの
一端もしくは両端にレバーｌの一端がダクト乙の側壁外
側に位置するように固設され、通常の使用状態ではレバ
ーｌＩＳの他端に一端を、ダク）Ａの上流側の側壁にそ
の他端を止めたスプリングｌの張力により、第１１１図
に示す如く開放扉ｌＩりは閉の状態になっており、鉱石
が堆積したときは第７３図に示すように、スプリングｌ
Ｉ６は張力に抗し切れずに伸びて後方に開放するように
なっている。

本発明の装置において好ましくは、装置の移動速度０．
　／　”　、２　ｍ　／　ｓｅａ　％水流発生装置によ
って生ずる水流の対地速度は集鉱Ｍｓの直下で／　−３
ｍ／　８　ｅ　Ｃ％集鉱＃ｔＳの曲率半径０．３〜２−
１中間ノズル７の噴出速度２〜３２ｍ／ｓｅａ、散逸防
止格子／２の格子間隔２〜／Ｑｖｍ、捕取格子ｌざの格
子間隔２〜１０１１１ｇ、篩分格子ｉｃｙの格子間隔は
吸引パイプＩＯの西経の半分以下の如き条件で本発明装
置を構成することができる。

本発明の装置はその実施例に示すように有効掃引幅（両
外側そりの中心線間の幅）に対してダクト乙の入口幅の
合計を約１／２に構成することができ、従来の方式の場
合ダクト入口幅即ち有効掃引幅のものに比して以下のよ
うな利点を生ずる。

即ち（イ）ダクト幅が小さいため、器壁によって取り囲
まれる水の容積が小さくなり、本装置が加速度を受けた
とき本装置に発生する応力が小さくな）、装置の強度的
制約が緩和されるため軽量構造に設計することができる
。

（ロ）ダクト幅の合計値を減少できた分だけそりの幅が
増加でき、軟゛弱水底面に対する本装置の沈下を防ぐこ
とができる。

本発明装置は以上に実施例について説明したところから
判るように採取しようとする鉱石は集鉱＠Ｓの下へ集ま
ってきた段階で泥分は水と共に散逸防止格子外に放出し
てしまうので、補数室９まで余計な泥分を運ぶ必要がな
く効率的に鉱石を採取することができる。

また長時間水底で稼動する装置の上に移動時に舞い上る
泥や、鉱石の分離によって排出される泥が堆積しやすい
が、本装置はそりゃダクトが複数個間隔を置いて配列さ
れて−いて夫々の間には十分な間隙があるので本装置上
に堆積する泥分は少なく、堆積泥による装置重量の増加
を小さくできるので、本装置の水底面下への沈下が少な
く、常に安定した鉱石の採取ができ、さらに本装置は機
構が極めて簡単で、機械的運動部分が少ないので構造上
竪牢なものとすることができ、故障の殆んどない信頼性
の高い装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による水底鉱物採取装置の一実施例の平
面図、第２図は第１図の側面図、第３図は第１図のそり
、集鉱板、余剰水放出窓、ダクト等の関係を示した部分
斜視図、第７図は第１図の枠を除いた縦断面図、第Ｓ図
は第１図の補数室を断面で示した背面図、第６図は第１
図の枠を半分除いた第１図の正面図、第７図は水流発生
装置の他の実−態様を示した側面図、第５図は第７図の
平面図、第９図は付勢装置の他の実施態様を示した第９
図と同様の断面図、第１Ｏ図は付勢装置の第９図とは別
の実施態様を示した第９図と同様の断面図、第１／図は
第７図の中間ノズルの他の実施態様を示した側面図、第
１コ図は第９図の中間ノズルの他の実施態様を示した側
面図、第１３図、第１ｑ図はダクト入口下端の一実施態
様を示した一部断面側面図である。 ／・・そり、コ・・スクリュー、３・・原動機、グ・・
枠、Ｓ・・集鉱板、６・・ダクト、７・・中間ノズル、
ｇ・・ポンプ、ワ・・補数室、ｌθ・・吸引パイプ、ｌ
ｌ・・余剰水放出窓、ｌコ・・散逸防止格子、１３・・
開口、／＆・・窓、１３・・木取入管、１６・・ポンプ
用原動機、／り・・分配管、１ｇ・・捕取格子、１９・
・篩分格子、２０・・底部１．２１・・整流板、２２・
・間隙、２３・・横送りポンプ、２１Ｉ・・木取入管、
コＳ・・横送りポンプ用原動機、２６・・前部ノズル１
．２７・・前部ノズル用ポンプ、２ｇ・・駆動用原動機
、２９・・木取入管、３θ・・搬送ポンプ、３１・・搬
送ポンプ用原動機、３２・°合流パイプ、３３・・圧送
ポンプ％、？ｌＩ・・圧送ポンプ用原動機、３ｇ・・ノ
ズル基部、３６・・ノズル先端部、３７・・関節、３ｇ
・・′／ノズル部、３９・・アーム、ｔｔｏ・・リンク
、ダ／・・支点、ｌｌコ・・軸、’１３・・軸受、グｑ
・・開放扉、１１．５−・・Ｌ’ガバーｌＩ４・・スプ
リング。 出願人　　　住友金属鉱山株式会社 馬５図 篤６図 ８ 弔７図 ｑ 帛８図 篤１１図 馬１２図 弔１３図 馬１４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくとも前部に舟型の側壁を有する間隔を置い
   て並置した複数個のそりと、そりの前方に設けられ、そ
   りの間に後方に向って水流を生ぜしめろ水流発生装置と
   、前記複数個のそりを連結し所定間隔に保持する枠と、
   各そりの前部の側壁間を結合し曲率中心軸がそりの並列
   方向と直交する下に凸の曲面を持ち最下面がそりの底面
   より上方に位置するように設けられた集鉱簑と、集鉱捩
   の後方のそりの側壁間に形成された余剰水放出窓に設け
   た散逸防止格子と、散逸防止格子の後端に連接しそりの
   側壁間にそりの底面に向った′開口を有し後斜め上方に
   傾斜して設けられたダクトと、該ダクト中の水に上昇運
   動を与えるよう該ダクトの開口または途中に設けた付勢
   装置と、ダクトの後端が挿入され前記枠と結合しだ捕収
   室と、捕収室底部と連通せしめた吸引パイプとを備えて
   なる水底鉱物採取装置。 （祷　水流発生装置はそり前方に突出してそりに設けた
   スクリューとそり上に設けたその駆動装置とからなる特
   許請求の範囲（１）項記載の水底鉱物採取装置。 （Ｊ　水流発生装置はそりの側壁に沿って後方に水を噴
   射するようにそりの前端に設けた／−ズルと、そり先端
   又は枠に設けたノズルに水を供給するポンプ及びポンプ
   の駆動装置とからなる特許請求の範囲（１）項記載の水
   底鉱物採取装置。 （リ　ダクト中の水に上昇運動を与える付勢装置はダク
   ト入口開口部において該ダクト上昇方向に水を噴射する
   ようにそりの側壁間に配置した中間ノズルと、該中間ノ
   ズルに水を供給するそりまたは枠に設けたポンプ及び該
   ポンプの駆動装置とからなる特許請求の範囲（１）項記
   載の水底鉱物採取装置。 ＜３）　　ダクト中の水に上昇運動を与える付勢装置は
   ダクト途中に設けた搬送ポンプとその駆動装置とからな
   る特許請求の範囲（１）項記載の水底鉱物採取装置。 （Ａ）　　ダクト中の水に上昇運動を与える付勢装置は
   ダクト途中に合流するように接続した合流ノぐイブと該
   合流パイプ中に合流点に向って水を圧送するように配置
   した圧送ポンプ及びその駆動装置とからなる特許請求の
   範囲（１）項記載の水底鉱物採取装置。　　　　゛ （？）　　中間ノズルはノズル幹部がノズル基部を軸と
   しそ又ノズル先端部はノズル幹部先端に揺動可能に設け
   られ、ノズル基部とノズル先端部とノズル基部に揺動可
   能に一端が連結されたアーム及び該アームの他端とノズ
   ル先端の端部を連結したリンクとにより内角を変化させ
   うる平行四辺形を形成した特許請求の範囲（鉤項記載の
   水底鉱物採取装置。 Ｋ＞　　ダクト入口開口部の下側端部には軸がそり該開
   放扉とダクトに張設されたスプリングによりダクトの壁
   の延長方向に開放扉が維持せしめられるようになってい
   る特許請求の範Ｈ（１）項記載の水底鉱物採取゛装置。 。