(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
錘を内蔵した組み紐状の着底部と浮きを内蔵した組み紐状の浮遊部とを一本のロープ状に交互に配置すると共に、少なくとも前記浮遊部に、表面に海水中の金属を吸着する金属吸着材を備える捕集部材を多数設け、海底に降ろした前記着底部から前記浮遊部を浮き上がらせて前記捕集部材を海水中に漂わせることを特徴とする海水中金属の捕集装置。
【請求項２】
前記捕集部材は、前記浮遊部にモールのパイル状に多数形成されていることを特徴とする請求項１記載の海水中金属の捕集装置。
【請求項３】
位置を示す信号を発する発信機を備えることを特徴とする請求項１又は２記載の海水中金属の捕集装置。
【請求項４】
前記着底部と浮遊部の少なくともどちらか一方に接続されたアンカーと、前記アンカーに接続されたワイヤ巻き取り機構と、前記ワイヤ巻き取り機構が巻き取るワイヤに接続されたブイと、前記ブイをアンカーに連結する連結手段と、遠隔操作によって前記ブイを前記アンカーから切り離す切離機構を備え、前記アンカーから切り離されたブイは前記ワイヤ巻き取り機構からワイヤを引き出しながら海面又は海面付近まで浮上することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の海水中金属の捕集装置。
【請求項５】
前記着底部と浮遊部の少なくともどちらか一方に接続されたブイと、前記ブイに接続されたアンカーと、遠隔操作によって前記ブイを前記アンカーから切り離す切離機構を備え、前記アンカーから切り離されたブイは海面又は海面付近まで浮上することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の海水中金属の捕集装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、海水中金属の捕集装置に関する。更に詳しくは、本発明は、海水中に係留するタイプの海水中金属の捕集装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
海水には極微量ながら非常に多くの種類の金属が含まれており、その中には希少金属として商業的、工業的価値の高いものがある。このため、金属を吸着する各種捕集材を大量の海水と接触させることによって海水中に含まれる有用金属を捕集することが研究されている。例えば、電動ポンプによって汲み上げた海水を捕集材にかけることで大量の海水を捕集材に接触させたり、捕集材を籠に入れて海水中に係留して海流によって運ばれて来る微量金属を捕集する方法が考えられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、電動ポンプによって海水を汲み上げて捕集材にかける方法では、電動ポンプによって大量の海水を汲み上げる必要があり、電動ポンプを動かす電気代が膨大になって採算を採るのが困難であり、実用的でない。
【０００４】
一方、捕集材を籠に入れて海水中に係留する方法では、多数の籠を繋いで水面に浮かぶブイから吊り下げているので、装置全体の部品点数が多くなり製造コストが高くなる。また、籠一つ一つの重さが重いことから多数の籠を吊り下げるには大きなブイが必要となり、これに伴いブイを係留するチェーンやアンカーも大きくなり、全体が非常に重くなる。このため、籠等を海水中に降ろしたり水上に引き上げたりするのに手間がかかり、コストが高くなる。さらに、水面に浮かべたブイから多数の籠を吊り下げているので、船舶の航行に影響を与えてしまう。これらのため、やはり実用的な方法ではない。
【０００５】
本発明は、海水中に係留した捕集材の回収が容易で、コスト的に優れ、船舶の航行に影響を与えることがない海水中金属の捕集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】
かかる目的を達成するために請求項１記載の海水中金属の捕集装置は、錘を内蔵した組み紐状の着底部と浮きを内蔵した組み紐状の浮遊部とを一本のロープ状に交互に配置すると共に、少なくとも浮遊部に、表面に海水中の金属を吸着する金属吸着材を備える捕集部材を多数設け、海底に降ろした着底部から浮遊部を浮き上がらせて捕集部材を海水中に漂わせるものである。
【０００７】
したがって、捕集装置を海中に降ろすと、錘を内蔵した着底部は沈み、浮きを内蔵した浮遊部は浮かぶ。このため、海底の着底部から浮遊部が立ち上がり、浮遊部の表面に設けられた捕集部材が海水の流れに漂う。捕集部材は例えばモール（シェニール）のパイル状に多数設けられており、海水との接触面積を大きくとることができ、しかも軽量である。捕集部材が海水に接触することで、海水中に含まれる金属が金属吸着材によって吸着される。着底部と浮遊部は組み紐状を成しているので撚れ難い。
【０００８】
また、請求項２記載の海水中金属の捕集装置は、捕集部材が、浮遊部にモールのパイル状に多数形成されている。したがって、捕集部材の表面積が大きくなり、より多くの金属吸着材を海水に接触させることができる。
【０００９】
さらに、請求項３記載の海水中金属の捕集装置は、位置を示す信号を発する発信機を備えるものである。したがって、信号を捕らえることで捕集装置が沈められている位置を船上から知ることが出来る。
【００１０】
また、請求項４記載の海水中金属の捕集装置は、着底部と浮遊部の少なくともどちらか一方に接続されたアンカーと、アンカーに接続されたワイヤ巻き取り機構と、ワイヤ巻き取り機構が巻き取るワイヤに接続されたブイと、ブイをアンカーに連結する連結手段と、遠隔操作によってブイをアンカーから切り離す切離機構を備え、アンカーから切り離されたブイはワイヤ巻き取り機構からワイヤを引き出しながら海面又は海面付近まで浮上するものである。
【００１１】
したがって、着底部及び浮遊部はアンカーに繋がれた状態で海底に設置される。遠隔操作によって切離機構を作動させてブイをアンカーから切り離すと、ブイはワイヤ巻き取り機構からワイヤを引き出しながら海面又は海面付近まで浮上する。浮上したブイを引き寄せ、ワイヤを手繰ってワイヤ巻き取り機構及びアンカーを引き上げ、アンカーに接続されている着底部及び浮遊部を回収する。そして、捕集装置を再び海底に設置する場合には、着底部及び浮遊部を交換してアンカーに接続し、ブイをアンカーに連結すると共にブイに接続されているワイヤの弛みをワイヤ巻き取り機構で巻き取り、再び海底に降ろせば良い。
【００１２】
また、請求項５記載の海水中金属の捕集装置は、着底部と浮遊部の少なくともどちらか一方に接続されたブイと、ブイに接続されたアンカーと、遠隔操作によってブイをアンカーから切り離す切離機構を備え、アンカーから切り離されたブイは海面又は海面付近まで浮上するものである。
【００１３】
したがって、着底部及び浮遊部はアンカーに繋がれた状態で海底に設置される。遠隔操作によって切離機構を作動させてブイをアンカーから切り離すと、ブイは着底部及び浮遊部を引き上げながら海面又は海面付近まで浮上する。浮上したブイを引き寄せ、着底部及び浮遊部を回収する。そして、捕集装置を再び海底に設置する場合には、着底部及び浮遊部を交換してブイに接続し、このブイをアンカーに連結して再び海底に降ろせば良い。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の構成を図面に示す最良の形態に基づいて詳細に説明する。
【００１５】
図１〜図３に本発明を適用した海水中金属の捕集装置の実施形態の一例を示す。この捕集装置は、錘１を内蔵した組み紐状の着底部２と浮き３を内蔵した組み紐状の浮遊部４とを一本のロープ状に交互に配置すると共に、少なくとも浮遊部４に、表面に海水中の金属を吸着する金属吸着材を備える捕集部材５を多数設け、海底６に降ろした着底部２から浮遊部４を浮き上がらせて捕集部材５を海水中に漂わせるものである。
【００１６】
着底部２内には複数の錘１が一列に並べられている。また、浮遊部４内には複数の浮き３が一列に並べられている。着底部２と浮遊部４は交互に複数設けられている。浮遊部４には捕集部材５がモール（シェニール）のパイル状に多数設けられている。なお、図３においては、浮遊部４の周面のうち手前側部分には捕集部材５が記載されていないが、実際には全周に亘って多数の捕集部材５が設けられている。
【００１７】
捕集部材５は、例えばポリエチレン製であり、一本一本の表面には金属吸着材が設けられている。金属吸着材の種類は、海水７中から吸着させる金属の種類に応じて選択する。例えば、海水７中のバナジウムやウランを選択的に吸着させたい場合には、金属吸着材としてアミドキシム基を採用する。即ち、ポリエチレンを基材とし、これに例えば公知の放射線グラフト重合法を使用してアミドキシム基をグラフト重合させる。
【００１８】
端部となる着底部２は接続金具８によってアンカー９に接続されている。このアンカー９には耐圧ブイ１０が接続されており、耐圧ブイ１０には位置を示す信号を発する発信機１１が接続されている。この発信機１１は、例えば通常時には待機状態となっており、探知信号を受信した場合にのみ位置を示す信号を発する。
【００１９】
この捕集装置を海中に係留するには、捕集装置を海中に降ろせばよい。捕集装置が海中に降ろされると、錘１を内蔵した着底部２は海底６に沈み、浮き３を内蔵した浮遊部４は浮かぶ。このため、浮遊部４が海底６の着底部２から立ち上がり、モールのパイル状に多数設けられた捕集部材５の一本一本が海水７の流れに漂う。このため、金属吸着材と海水７との接触面積が大きくなり、海水７中の金属を効率よく吸着する。浮遊部４及び捕集部材５は組み紐状を成しているので、海水７の流れの変化に追従して柔軟に変形し、しかも撚れ難い。
【００２０】
海中に係留されている捕集装置を引き上げる場合には、先ず、探知信号を海中に送り、待機状態となっている発信機１１を作動させる。探知信号を受信した発信機１１は位置を示す信号を発信する。この信号に基づいて、捕集装置が沈められている位置を船上から特定することが出来る。そして、捕集装置の位置を特定した後、船上に耐圧ブイ１０及びアンカー９を引き上げ、接続されている着底部２及び浮遊部４を巻き上げる。着底部２と浮遊部４は一本のロープ状になっているため、漁網等の巻上装置を使用して簡単に巻き上げることが出来る。捕集部材５をモールのパイル状に多数設けているので、海水７との接触面積を大きくできる割には軽量である。また、浮遊部４内には多数の浮き３が設けられている。したがって、捕集装置の巻き上げに大きな力は不要である。
【００２１】
この様にして海中から引き上げられた捕集装置の金属吸着材から金属を分離回収することで、海水７中の金属を捕集することができる。例えば、金属吸着材としてアミドキシム基を採用した場合には、弱酸性の溶液（例えば０．０１ＭＨＣｌ）によってＣａ，Ｍｇ等を溶出させた後、強酸性の溶液（例えば１ＭＨＣｌ）によってバナジウムやウランを溶出させて分離回収する。この後、酸性となった浮遊部４と着底部２をアルカリ性溶液で中和し再使用する。なお、前処理として、海中から巻き上げた浮遊部４及び着底部２を真水で洗浄して海水７や腔腸動物・えび等を除去すると共に、ブラッシングを行ってヒドロ虫等を除去することが望ましい。
【００２２】
この捕集装置は、交互に配置される着底部２と浮遊部４が一本のロープとなっているので、海水７中への係留や海水７中からの引き上げを簡単に行うことができる。また、従来研究されていた捕集材を籠にいれて係留する方法のように籠等の大きな部品が不要である。このため、装置を安価に製造することが出来るとともに、装置を軽量化することができて取り扱い易くなる。
【００２３】
また、海水７中の金属を捕集するため、鉱屑などの廃棄物を発生させることがない。
【００２４】
また、浮遊部４や着底部２の長さや数を変えることで、水深等に応じて全体の長さを調節することができる。
【００２５】
また、浮遊部４と着底部２が１本のロープになっているので、巻き上げるだけで海水７中から回収することができる。
【００２６】
また、浮き３と錘１を使って海水７中で浮遊部４を上下に展開するので、水深を有効に利用することができる。
【００２７】
また、浮遊部４を海水７中に漂わせており、テンションをかけて張っていないので、衝撃的な大きな力が浮遊部４や着底部２に作用するのを防止することができる。
【００２８】
また、浮き３を浮遊部４内に、錘１を着底部２内にそれぞれ内蔵しているので、全体が一本のロープ状になり、巻き取り回収が容易である。
【００２９】
また、海底６の着底部２から浮遊部４を立ち上げる係留方式なので、太陽光が届き難い深い位置に係留することが容易で、着底部２や浮遊部４に藻類が着生し難い。
【００３０】
また、海面付近にブイなどを設置しないので、船舶の航行に影響を与えることがない。
【００３１】
また、柔構造の係留物なので、回遊魚の衝突などの影響が少ない。
【００３２】
また、着底部２や浮遊部４を組み紐状にしているので、浮遊部４の上がる部分と下がる部分が捻れ難くなる。
【００３３】
なお、上述の形態は本発明の好適な形態の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば、浮遊部４に加えて着底部２にも捕集部材５を設けて良いことは勿論である。
【００３４】
また、回収時にブイを海面又は海面付近まで浮上させるようにしても良い。ブイを浮上させる実施形態を図４に示す。この海水中金属の捕集装置は、着底部２と浮遊部４の少なくともどちらか一方に接続されたアンカー９と、アンカー９に接続されたワイヤ巻き取り機構１２と、ワイヤ巻き取り機構１２が巻き取るワイヤ１３に接続された耐圧ブイ１０と、耐圧ブイ１０をアンカー９に連結する連結手段１４と、遠隔操作によって耐圧ブイ１０をアンカー９から切り離す切離機構１５を備え、アンカー９から切り離された耐圧ブイ１０はワイヤ巻き取り機構１２からワイヤ１３を引き出しながら海面又は海面付近まで浮上するものである。本実施形態では、アンカー９は、着底部２と浮遊部４によって構成されるロープ状体の端部となる着底部２に接続金具８によって接続されている。
【００３５】
ワイヤ巻き取り機構１２は、例えばリールの回転軸に接続されたワイヤ１３をリールによって巻き取るもので、リールはばね力によってワイヤ１３を巻き取る方向に常時付勢されている。
【００３６】
連結手段１４は、例えばワイヤである。連結手段１４の途中には、耐圧ブイ１０をアンカー９から切り離す切離機構１５が設けられている。切離機構１５は下側のワイヤ１４を上側のワイヤ１４から切り離すもので、例えば、上側のワイヤ１４が接続された耐圧ケースと、耐圧ケース内に収容されたモータ及びモータの制御装置と、耐圧ケースの下面に揺動自在に取り付けられ且つ下側のワイヤ１４の上端に形成されたループを引っ掛けているリンクを備えている。モータは遠隔操作によって作動する。即ち、離れた位置から発信された操作信号をモータの制御装置が受信すると、この制御装置はモータを始動させる。モータが一定時間作動することでリンクが傾き、下側のワイヤ１４のループがリンクから抜けて外れる。下側のワイヤ１４はアンカー９に接続されているので浮き上がらないが、上側のワイヤ１４は耐圧ブイ１０によって浮き上がる。即ち、耐圧ブイ１０がアンカー９から切り離される。
【００３７】
なお、耐圧ブイ１０とアンカー９の間には、切離機構１５のバックアップとして予備切離機構１６が設けられている。切離機構１５による耐圧ブイ１０の切り離しが何らかの原因で不能になった場合に、予備切離機構１６によって耐圧ブイ１０をアンカー９から切り離すことができる。予備切離機構１６は切離機構１５と同一構造を成しており、その説明を省略する。なお、切離機構１５及び予備切離機構１６の構造は上述の構造に限るものではないことは勿論である。
【００３８】
図４の捕集装置を回収する場合には、先ず、作動信号を海中に送り、切離機構１５のモータを作動させて耐圧ブイ１０をアンカー９から切り離す。アンカー９から切り離された耐圧ブイ１０は、図４中二点鎖線で示すように、ワイヤ巻き取り機構１２からワイヤ１３を引き出しながら海面又は海面付近まで浮上する。浮上した耐圧ブイ１０を船上に引き上げ、ワイヤ１３を手繰り寄せてワイヤ巻き取り機構１２及びアンカー９を引き上げ、アンカー９に接続されている着底部２及び浮遊部４を巻き上げ回収する。着底部及び浮遊部４は一本のロープ状になっているため、漁網等の巻上装置を使用して簡単に巻き上げることが出来る。
【００３９】
一方、捕集装置を海底に設置する場合には、着底部２及び浮遊部４を交換してアンカー９に付け替えると共に、切離機構１５によって切り離された耐圧ブイ１０をアンカー９に連結し、耐圧ブイ１０に接続されているワイヤ１３の弛み部分をワイヤ巻き取り機構１２で巻き取った状態で、海底に降ろせば良い。海底に降ろした状態では、耐圧ブイ１０は海面付近に浮かんでいないので、船舶の航行に影響を与えることはない。
【００４０】
図４の捕集装置では、海底からの回収時に耐圧ブイ１０を海面又は海面近傍に浮上させるので、耐圧ブイ１０の発見が容易であり、捕集装置の位置確認が容易である。このため、捕集装置の回収がより一層容易になる。また、アンカー９ごと着底部２及び浮遊部４を引き上げるので、アンカー９の再使用が可能であり、経済的である。
【００４１】
また、アンカー９を使い捨てにしても良い。アンカー９を使い捨てにした実施形態を図５に示す。この捕集装置は、着底部２と浮遊部４の少なくともどちらか一方に接続された耐圧ブイ１０と、耐圧ブイ１０に接続されたアンカー９と、遠隔操作によって耐圧ブイ１０をアンカー９から切り離す切離機構１５を備え、アンカー９から切り離された耐圧ブイ１０は海面又は海面付近まで浮上するものである。本実施形態では、アンカー９は、着底部２と浮遊部４によって構成されるロープ状体の端部となる着底部２に接続金具８によって接続されている。なお、この捕集装置でも予備切離機構１６を備えている。予備切離機構１６は切離機構１５よりも耐圧ブイ１０側に配置されている。このような配置にすることで、予備切離機構１６の回収も可能にしている。
【００４２】
図５の捕集装置を回収する場合には、先ず、作動信号を海中に送り、切離機構１５のモータを作動させて耐圧ブイ１０をアンカー９から切り離す。アンカー９から切り離された耐圧ブイ１０は、図５中二点鎖線で示すように、着底部２及び浮遊部４を引き上げながら海面又は海面付近まで浮上する。浮上した耐圧ブイ１０を船上に引き上げ、接続されている着底部２及び浮遊部４を巻き上げ回収する。着底部２及び浮遊部４は一本のロープ状になっているため、漁網等の巻上装置を使用して簡単に巻き上げることが出来る。
【００４３】
一方、捕集装置を海底に設置する場合には、着底部２及び浮遊部４を耐圧ブイ１０に付け替え、更に耐圧ブイ１０をアンカー９に連結して海底に降ろせば良い。この捕集装置でも、海底に降ろした状態では耐圧ブイ１０は海面付近に浮かんでいないので、船舶の航行に影響を与えることはない。
【００４４】
図５の捕集装置でも図４の捕集装置と同様に、海底からの回収時に耐圧ブイ１０を海面又は海面近傍に浮上させるので、耐圧ブイ１０の発見が容易であり、捕集装置の位置確認が容易である。このため、捕集装置の回収がより一層容易になる。
【００４５】
なお、上述の説明では、着底部２及び浮遊部４のうち、端部となる着座部２をアンカー９又は耐圧ブイ１０に接続していたが、これらに限るものではなく、端部となる着座部２以外の着座部２をアンカー９又は耐圧ブイ１０に接続しても良く、あるいは浮遊部４を耐圧ブイ１０又はアンカー９に接続しても良い。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１記載の海水中金属の捕集装置では、錘を内蔵した組み紐状の着底部と浮きを内蔵した組み紐状の浮遊部とを一本のロープ状に交互に配置すると共に、少なくとも浮遊部に、表面に海水中の金属を吸着する金属吸着材を備える捕集部材を多数設け、海底に降ろした着底部から浮遊部を浮き上がらせて捕集部材を海水中に漂わせるようにするので、海水中に沈めるだけで捕集部材を漂わせることができる。また、一本のロープ状になるので、海水中からの巻き上げを容易に行うことができる。これらのため、装置の取り扱いが容易になると共に、海水中金属の捕集にかかるコストを下げることができる。また、海底から浮遊部を浮き上がらせて係留するので、船舶の航行に影響を与えるのを防止することができる。
【００４７】
また、請求項２記載の海水中金属の捕集装置では、捕集部材が、浮遊部にモールのパイル状に多数形成されているので、捕集部材の表面積を大きくすることができる。このため、より多くの金属吸着材を海水に接触させることができ、海水中の金属を効率よく吸着することができる。
【００４８】
さらに、請求項３記載の海水中金属の捕集装置では、位置を示す信号を発する発信機を備えているので、係留位置を特定するのが容易になり、装置の回収をより一層容易にすることができる。
【００４９】
また、請求項４記載の海水中金属の捕集装置では、着底部と浮遊部の少なくともどちらか一方に接続されたアンカーと、アンカーに接続されたワイヤ巻き取り機構と、ワイヤ巻き取り機構が巻き取るワイヤに接続されたブイと、ブイをアンカーに連結する連結手段と、遠隔操作によってブイをアンカーから切り離す切離機構を備え、アンカーから切り離されたブイをワイヤ巻き取り機構からワイヤを引き出しながら海面又は海面付近まで浮上させる様にしているので、回収時にブイを簡単に発見することができる。このため、捕集装置の位置確認が容易であり、海底からの回収をより一層容易に行うことができる。また、アンカーごと捕集装置を回収するので、アンカーの再使用が可能で経済的である。
【００５０】
また、請求項５記載の海水中金属の捕集装置では、着底部と浮遊部の少なくともどちらか一方に接続されたブイと、ブイに接続されたアンカーと、遠隔操作によってブイをアンカーから切り離す切離機構を備え、アンカーから切り離されたブイを海面又は海面付近まで浮上させる様にしているので、回収時にブイを簡単に発見することができる。このため、捕集装置の位置確認が容易であり、海底からの回収をより一層容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した海水中金属の捕集装置の実施形態の一例を示す概念図である。
【図２】同捕集装置の着底部を示す概念図である。
【図３】同捕集装置の浮遊部を示す概念図である。
【図４】本発明を適用した海水中金属の捕集装置の他の実施形態を示す概念図である。
【図５】本発明を適用した海水中金属の捕集装置の更に他の実施形態を示す概念図である。
【符号の説明】
１  錘
２  着底部
３  浮き
４  浮遊部
５  捕集部材
６  海底
７  海水
９  アンカー
１１  発信機
１０  耐圧ブイ
１２  ワイヤ巻き取り機構
１３  ワイヤ巻き取り機構が巻き取るワイヤ
１４  ワイヤ（連結手段）
１５  切離機構
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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