(57)【要約】【課題】  従来の搬送方法は、浅いところしか搬送できないものや、大深度の搬送をするには大規模な設備を要するといった問題点があった。このように大規模な設備を備えようとすれば莫大な労力と設備資金が必要不可欠だからである。【解決手段】  水圧により搬送物を収集管から資源回収ケーシングに収集する。この搬送物を排出管のサイフォン効果により揚陸する。自然効果だけで搬送を可能とするが、想定外の搬送不良の際は、サイクロンポンプ、ロータリーポンプにより能力アップを計る。さらに、大規模な設備を必要としないので、人件費と設備資金が抑えられるといった経済効果をも発揮する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円管の吸入側に吸入口フランジを設け、排出側に流体噴出口を装備した流体室、流体注入口および排出口フランジを設けた部材に、コンプレッサーまたはポンプを直結させたサイクロンポンプシステム。
【請求項２】
中空部の周辺に複数個の動翼を設けた回転体の外周に複数個の静翼を設け、回転体を回転することにより、中空部から吐出された流体を、静翼を介して軸方向に変更。流動させ、吸引力により、収集管付近の資源を回収するロータリーポンプシステム。
【請求項３】
流体面下に突き出した資源回収ケーシング底部に、収集管を取付け、収集管から排出された水を排出し、資源を揚陸させる装置を付設した資源回収システム、すなわちサイフォン効果による資源回収システム。
【請求項４】
（１）［請求項１］のサイクロンポンプを、［請求項２］のロータリーポンプシステムの一部に付設することにより、［請求項２］の能力アップを計った資源回収システム。
（２）［請求項１］のサイクロンポンプを、［請求項３］の収集管の一部に付設することにより、［請求項３］の能力アップを計った資源回収システム。
（３）［請求項２］のロータリーポンプを、［請求項３］の収集管の一部に付設することにより、［請求項３］の能力アップを計った資源回収システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、土砂、礫、紛体などの搬送物を、送風吸引力を利用したサイクロンポンプ、ロータリーポンプ及びサイフォン効果による資源回収システム。
【背景技術】
【０００２】  従来の技術としては、水中サンドポンプ、水中サンドポンプとウォータージェットの併用、ポンプ船、グラブ船を利用したものがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】  以上に述べた方法は、いずれも搬送物の種類によってはインペラーの摩耗、あるいは閉塞等の問題が頻発し、効率的な方法とは言えなかった。【０００４】  また、ポンプ船は水深１００ｍ程度しか使用できない、という制限があった。【０００５】  さらに、大深度まで使用可能なグラブ船は、土搬船などを必要とし、大規模な設備となり莫大な費用・労力を要するうえ、効率の観点からもより高いものが望まれるのが実情である。【０００６】  本発明は、このような従来の技術が有していた問題点を解決し、より効果的で、低コストで資源を回収するシステムを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】  （１）［請求項１］円管の吸入側に吸入口フランジを設け、排出側に流体噴出口を装備した流体室、流体注入口および排出口フランジを設けた部材に、コンプレッサーまたはポンプを直結させたサイクロンポンプ装置の吸入口を、回収すべき資源に近づけておいて、このポンプ装置を稼働させることによって、管内にサイクロンが発生し、資源は回転しながら上昇する。なお、流体噴出口の円管の軸心に対する角度は、０＜α＜３０°および−３０°＜β＜３０°の範囲が望ましい。ただし、αは軸心に対する半径方向の角度で、βは軸心に対する円周方向の角度である。そして、上昇した資源を所定の回収箱で受けとめれば、資源は極めて容易にかつ効率的に回収することができる。このポンプシステムは基本的には、水深の制限を何ら受けないが、発明者らは、単独では主に比較的低深度（たとえば水深１００ｍ以下程度）の資源を回収することを念頭に置いている。さらに、このポンプシステムは資源の回収のみならず、たとえばダムや河川などに流入した土砂などを排出し、本来のダムや河川などの機能を回復させるため、等にも活用できることは言うまでもない。【０００８】  （２）［請求項２］中空部が存在するロータリーポンプで、その下部は収集管に直結されている。そして、中空部の周辺に複数個の動翼を設けた回転体を回転させることにより、中空部近辺に存在する流体は遠心力あるいは吸引力が加えられ、中空部から外部に吐出されようとする。さらに、回転体の外周に複数個の静翼を設けているために、流体は静翼を介して軸方向に変更・流動させられる。中空部の下部は、収集管と直結しており、収集管入口付近では、上昇する流体から吸引力が発生する。この吸引力によって、収集管周辺の資源は、ロータリーポンプシステムを通じて回収される。なお、動翼を設けた回転体を回転させる方法として、電機モーターや流体圧等によるシステムが考えられるが、一般的には電気モーターによる方法を推奨している。【０００９】  （３）［請求項３］流体面下に突き出した資源回収ケーシング底部に、収集管を取付け、収集管から排出された流体を排出し、資源を揚陸させる装置を付設した資源回収システムは、以下の原理に基づいている。すなわち、流体面下に突き出した資源回収ケーシング底部と流体面との圧力差を利用し、収集管から排出される流体の吸引力に変換させることによって、収集管底部付近に存在する資源を回収するシステムである。いわゆるサイフォン効果を活用したシステムとなっている。したがって、資源回収ケーシングの深さは、深いほど圧力差が大きくなってくるので、収集管からの吐出圧力が高くなって、資源回収の高率も上がってくる。その反面、資源回収ケーシングの深さを深くすると、装置も大がかりとなり、作業性が低下する恐れもあり、さらにケーシング内に取り込んだ資源および流体を排出するのに、より多くのエネルギーを要するので、自然とその寸法には限界がある。資源回収ケーシングの流体面下の深さｈ、収集管底部の流体面下からの深さＨ、で表わした場合、Ｈ＞１５ｍで、通常は数十ｍ以上、数千ｍ程度までを想定している。また、ｈ＞１０ｍであり、通常は２０〜１００ｍ程度を想定している。また、収集管底部に、管を閉塞させる���れのある大きさの資源が入り込むのを防ぐための柵を設けることによって、この種のトラブルを皆無にすることができるし、資源の回収には定常的な［動力］を使用していないので、極めて安価に稼働させることができる。この構造から容易に理解できるように、システムが簡単であるために、部材の摩耗によるトラブルなどはなく、ランニングコストが低廉で、極めて効率的に資源を回収することが可能となる。資源回収ケーシングに回収された資源は、適当な搬送システムを利用して、流体上に搬出され利活用される。さらに、資源と一緒に排出された水は、資源と同じシステムまたは別に付設されたポンプで排出され、資源回収ケーシングには、常に一定の空間が設けられている。また、資源回
収ケーシングは、その使用状況から、常に周囲から大きな「浮力」を受けているために、それと釣り合うように、資源回収ケーシングの厚さを厚くするか、あるいはケーシングの底部に重りに相当するような厚みを加えることも、稼働時の安定性を計る際に重要な要素であると考えられる。【００１０】  （４）［請求項４］（４−１）［請求項１］のサイクロンポンプを、［請求項２］のロータリーポンプシステムの一部に付設することにより、［請求項２］の能力アップを計った資源回収システムについては、以下に示すごとく上記［請求項１］および［請求項２］の能力不足を補完するために案出されたものである。たとえば、資源が存在する個所が大深度で、上記［請求項２］に示すロータリーポンプシステムだけでは、能力的に不十分であると判断される場合に、［請求項１］に示すサイクロンポンプを、収集管の一部に付設することによって解決しようとするものである。もちろん、ロータリーポンプそのものの能力アップを計ることで解決できる場合もあるが、それがコスト面、あるいは技術面等の理由から困難な場合も想定している。ロータリーポンプおよびサイクロンポンプの収集管に対する設置位置については、特に制約を設ける訳ではないが、使用する場所により、最も都合のよい方法を選択することが望ましい。【００１１】  （４−２）［請求項１］のサイクロンポンプを、［請求項３］のサイフォンシステムの収集管の一部に付設することにより、［請求項３］の能力アップを計った資源回収システムについては、以下のごとく上記［請求項１］および［請求項３］の能力不足を補完するために案出されたものである。たとえば、資源が存在する個所が大深度で、上記［請求項３］に示すサイフォン効果だけでは、能力的に不十分であると判断される場合に、［請求項１］に示すサイクロンポンプを、収集管の一部に付設することによって解決しようとするものである。サイクロンポンプの付設位置については、収集管の深さ方向の中央部から底部付近に至る適当な位置が望ましいが、その目的あるいはコスト等の制約から決定すれば良い。この理由として、サイクロンポンプから噴出する流体圧によって、収集管内部はその分負圧となるが、それによる吸引力は、収集管の深部にあればあるほど効果的となるが、大深度部に所定の装置を設置する場合、技術的かつコスト的制約が大きくなるからである。また、サイクロンポンプ装置を付設する数は、原則として１つで充分であると判断しているが、その目的・用途などにより、複数個付設しても、設置費用がその分かさむことにはなるが、その効果を妨げるものではないことは言うまでもない。すなわち、サイフォンによる吸引力とサイクロンポンプによる押し上げおよび吸引力の相乗効果によって、深部に存在する資源を効率的に採取することが可能となる。また、この方法は、［請求項１］および［請求項３］との重ね合せであるので、従来の問題点を解決することに何ら変わりはない。
さらに、サイクロンポンプ装置、サイフォン効果による資源回収システムおよび上記サイフォン効果による資源回収システムおよびサイクロンポンプ装置の併用による資源回収システムは、いずれも装置の稼働部材と資源との直接的な接触がないので、故障も少なく部材のメインテナンス等の費用は極めて低廉であり、かつ連続的に資源を回収できるので、高効率が期待できる。【００１２】  （４−３）［請求項２］のロータリーポンプシステムの一部を、［請求項３］の収集管の一部に付設することにより、［請求項３］の能力アップを計った資源回収システムについては、以下のごとく上記［請求項２］および［請求項３］の能力不足を補完するために案出されたものである。すなわち、資源が存在する場所が、たとえば大深度で、上記［請求項３］に示すサイフォン効果だけでは、能力的に不十分であると判断される場合に、［請求項２］に示すロータリーポンプシステムの一部を、収集管の指定に付設することによって解決しようとするものである。ロータリーポンプの付設位置については、収集管の深さ方向の中央部から底部付近に至る適当な位置が望ましいが、その目的あるいはコスト等の制約から決定すれば良い。この理由として、ロータリーポンプから噴出する流体圧によって、収集管内部はその分負圧となるが、それによる吸引力は、収集管の深部にあればあるほど効果的となる一方、大深度になればなるほど、かかる装置を設置した場合、技術的・コスト的制約が大きくなるからである。また、ロータリーポンプ装置を付設する数は、原則として１つで充分であると判断しているが、その目的・用途などにより、複数個付設しても、設置費用がその分かさむことにはなるが、その効果を妨げるものではないことは言うまでもない。すなわち、サイフォンによる吸引力とロータリーポンプによる押し上げおよび吸引力の相乗効果によって、深部に存在する資源を効率的に採取することが可能となる。また、この方法は、［請求項１］および［請求項３］との重ね合せであるので、従来の問題点を解決することに何ら変わりはない。
さらに、ロータリーポンプシステム、サイフォン効果による資源回収システムおよび上記サイフォン効果による資源回収システムおよびロータリーポンプ装置の併用による資源回収システムは、いずれも装置の稼働部材と資源との直接的な接触がないので、故障も少なく部材のメインテナンス等の費用は極めて低廉であり、かつ連続的に資源を回収できるので、高効率が期待できる。
【発明の効果】
【００１３】  上述したように、本発明の資源回収システムは、深度が大きくなるほど水圧による効果を発揮する。【００１４】  このように収集された搬送物は、サイフォンにより排出管を通じて揚陸される。【００１５】  収集管及び排出管より搬送される搬送物には、様々な状況により搬送困難な場合も想定される。このため収集管・排出管にはサイクロンポンプ、ロータリーポンプを装備しており問題回避をはかっている。【００１６】  また、サイクロンポンプの流体噴出口は上下、右方向に１０度程度斜め方向に貫通されているので、まさに蛇がとぐろを巻くような強力なサイクロンで搬送を補助する。【００１８】  本発明は、深度が大きな湖底や海において使用されることをも想定しており、深い場所で先端部を撹拌すればエアリフト効果により装置の効果は倍増する。【００１９】  搬送物の質・量は使用場所によって様々である。このことを勘案して、収集管及び排出管の口径を決定し、サイクロンポンプ、ロータリーポンプを稼働すればよい。【００２０】  また、流体量を調整して搬送補助を可変することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】  以下、本発明の実施の形態を図１〜図４に基づいて説明する。【００２２】  図においては、１の円管の吸入側には、２のボルト穴が穿設された３の吸入口フランジが溶着され、排出側には４の流体噴出口が貫設された５の流体室が周設され、６の流体注入口が固着され、さらに、７の排出口フランジが溶着された８サイクロンポンプ。９の中空部の周辺に複数個の１０動翼を設けた１１回転体の外周に複数個の１２静翼を設け、１１回転体を回転することにより、９の中空部から吐出された流体を、１２の静翼を介して上部に方向を変更。流動させ、吸引力により、収集管付近の資源を回収する８ロータリーポンプ。８のサイクロンポンプ、ロータリーポンプが締着された１３の収集管を１４のケーシング取付具で１５の資源回収ケーシングに固着し、８のサイクロンポンプ、ロータリーポンプが締着された１６の排出管が、１４のケーシング取付具で固着された資源回収システムである。【００２３】  以下、上記構成の詳細・作用を説明する。１の円管は内径５００ｍｍ〜１，０００ｍｍ厚さ１５ｍｍ〜２０ｍｍ程度の鋼管が使用され、２のボルト穴が穿設された３の吸入口フランジは厚さ２０ｍｍ〜２５ｍｍ程度を有するステンレスが使用されている。５の流体室は縦３００ｍｍ〜６００ｍｍ、横９０ｍｍ〜１８０ｍｍの空間を確保するために厚み１０ｍｍ〜１５ｍｍの鋼材が使用され、１の円管外部に周着されているが、排出口の蓋部分にはΦ１０ｍｍ〜３０ｍｍの４の流体噴出口が穿設され、１の円管と同様の部材が使用された１３の収集管に流体が注入されるようになっており、流体を噴出するためにΦ５０ｍｍ程度の６の流体注入口が溶着され、２の吸入口フランジと同材の７の排出口フランジが溶着されている。【００２４】  １０の動翼及び１２の静翼は厚さ５ｍｍ〜１５ｍｍの鋼板が使用され、長さ２０ｃｍ〜１ｍに成形機で成形されており、回転体に固着されている。【００２５】  １３の収集管は、厚さ２０ｍｍ程度の鋼板が使用され、成形機で成形された１４のケーシング取付具で１５の資源回収ケーシングに固着されている。【００２６】  １６の排出管も１３の収集管と同材であり、１４のケーシング取付具で１５の資源回収ケーシングに固着されている。【００２７】  １５の資源回収ケーシングはΦ５，０００ｍｍ〜１０，０００ｍｍ程度の鋼板が使用され、厚さ３０ｍｍ〜５０ｍｍの二重構造が施され、水圧に耐えられるようになっている。【００２８】  本発明のシステムを使用する際、収集・排出不能といった事態も想定される。８のサイクロンポンプ、ロータリーポンプは、そのような緊急事態のみ使用すればよい。【００２９】  １５の資源回収ケーシングは、搬送物の質・量により材質や厚みを変化させればよい。例えば、特に耐久性が要求される場合、鋼管の中でも耐食性に優れた耐海水性鋼管あるいはステンレス鋼管などを使用することも考えられる。さらに、特殊な液体を処理する場合、繊維強化プラスチックス（ＦＲＰ，Ｆｉｂｅｒ  Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ）の使用も考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の外観斜視図および部分外観図である。
【図２】サイクロンポンプの斜視図である。
【図３】ロータリーポンプの断面図である
【図４】ロータリーポンプの動翼、静翼部断面図である。
【符号の説明】  １．円管
２．ボルト穴
３．吸入口フランジ
４．流体噴出口
５．流体室
６．流体注入口
７．排出口フランジ
８．サイクロンポンプ、ロータリーポンプ
９．中空部
１０．動翼
１１．回転体
１２．静翼
１３．収集管
１４．ケーシング取付具
１５．資源回収ケーシング
１６．排出管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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