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  • naoto61

サンプラー開発の歴史


目次
    >電動ポンプタイプ
        ・船による展開
        ・ビーチにて展開
    
    >無動力タイプ
        ・ビーチにて展開


電動ポンプタイプ

船による展開 / 係留


Slurper

マイクロプラスチックを海中で収集するための最初の装置。

装置の下部に船舶用のビルジポンプがあり、装置上部から吸い込んだ水を、内部のフィルターを通して排出します。 「Slurper」は、動作中の見た目と音にちなんで名付けられました。

2020年度、マイクロプラスチックの調査航海の際に調査船から装置を投下してテストを行いました。テストの結果、大量の水をろ過したにもかかわらず、抽出されたマイクロプラスチックはごくわずかであることがわかりました。



Beach deploy


BBQ station

バーベキューステーションは、陸地から使用できるように設計されており、ビーチ等にいながらから海水の濾過プロセスをリアルタイムで観察できるようになっています。

ビーチ側のフィルターモジュールは、長いホースによって海中にあるポンプと接続されています。

この装置の主な課題の1つは、ポンプによってフィルターモジュールに汲み上げられた水をうまく分配することでした。私たちの最初のプロトタイプでは、水の勢いの調節が難しく、ろ過プロセス中にマイクロプラスチックを見つけることはほぼ不可能でした。

さらに、ポンプの開口部が下向きであったため、海底から大量の砂を吸ってしまうことがありました。


Vortex

Vortexは、BBQ stationと同様にビーチでのフィルタリングプロセスのリアルタイム観測を可能にするデバイスの主要な概念を向上させたものです。スタンドは取り外し可能で、軽量で持ち運びがしやすくなりました。

最大の特徴は、フィルター部を大きな透明アクリル製のボウルにし、組み上げた水を渦状に回転させることです。この渦によって水流が安定し、均等な速度でフィルターを通って行くので、動作中にフィルターでキャッチした物を観察することができるようになりました。

さらに、透明のボウル内を巨大な渦が回転するという摩訶不思議な見た目は、装置の周りにいる人の関心を惹きつける予想外の魅力となりました。

私たちが行ったもう1つの変更は、ポンプの吸い込み口を海水表面にすることで、海底から砂利を吸い込まないようにすることでした。


Vortex V2

Vortexデバイスの改良版です。

フィルターを固定するアクリル製ボウルにヒンジを取り付け、その場でフィルターを簡単に交換することができるようになりました。

さらに、木製だった脚部は軽量のアルミのパイプとステンメッシュに変更し、よりビーチで安定し取り外しも可能なりました。

砂が柔らかい場所では、排水パイプに延長ホースを追加することで、デバイス周囲の砂を水が掘り込んでデバイスが倒れることを防ぎます。


こちらのデバイスは、オープンソースで構造を公開しています。

>Voltexデバイスの作り方 (別の記事にジャンプします)



無動力タイプ

ビーチで展開


WING FUNNEL

WING FUNNELは、波の動きによってマイクロプラスチックをサンプリングする、完全にパッシブなデバイスを作成する最初の試みでした。

基本的な考え方は、ビーチに来る波が海に戻るときに、三角錐形のフィルターを通すというものです。 戻って行く波をできるだけフィルターに集めるために、デバイスの前にレジャーシートを敷きました。しかし、ビーチに押し寄せる波には最初から大量の砂が含まれており、シートやデバイスに堆積してシートを押し流してしまいました。

砂が溜まらないようにするために、フィルターを地面から少し浮かせた位置に固定しましたが、それでも波によって大量の砂が押し寄せました。




FLYCATCHER

FLYCATCHERは、波が通過するときに直接フィルターを通る、とてもシンプルな装置です。

基本的な構造は、アルミのフレームをほうきの棒で固定したものです。フレームと木の棒をつなぐ部分には、3Dプリントしたパーツを使用し、アルミフレームの高さを調節できるようにしました。フィルターは、波が来るたびに濾過された物が流されずに底にたまるよう、少し深さがついた形になっています。

しかし、波が網の上の高さまで来ると、メッシュフィルターは抵抗が大きすぎて、波と共に動いてしまうことがわかりました。







TAILFIN

Tailfinは、パッシブなフィルタリングデバイスの新しいアプローチです。

基本的なアイデアは、波をフィルターメッシュに導く構造を作ることでした。

FLYCATCHERで学んだことは、波は想定よりもかなり大きな力をデバイスにかけること、しかしだからと言って波打ち際に後退すれば、波の高さは低くなりすぎてしまうことです。

これらの知見から、波打ち際の波を高く持ち上げる設計としています。

波をフィルターに到達させるため、傾斜面を設計し、そこに角度のついたフィンを二つ取りつけて、水を集めて加速させるファンネル構造として機能させました。こうすることで、高さが足りない波もろ過できるだけでなく、波の力を減衰して、フィルターへの衝撃を軽減することができました。



KAMISKI

KAMISKIは、「TAILFIN」と並行して設計された、波をろ過するためのもう一つのアプローチです。「TAILFIN」が海岸線での使用を想定しているのに対し、「KAMISKI」は海岸線から数メートル離れた海中で使用することを想定しています。

原理は、波が網の上のにかかると同時に、左右のフロートで枠を持ち上げて水を切ってろ過するというものです。ちょうど紙すき職人のようにフレームが動きます。

最初に行ったテストでは、なかなかうまく機能しませんでした。浮き上がるタイミングやその強さを最適化するために、フロートの配置や浮力を何度も変更し、ようやく機能が実証されるような結果を得ることができました。しかし、日や場所によって変わる波に全て対応するためには、まだまだ微調整が必要そうです。



PUMPKIN

Pumpkinは、私たちのコンセプトの中で最もパッシブなものかもしれません。この装置は、大きな波が押し寄せることがある防波堤のような場所で、最も効果的に使用できるように設計されています。

波はボディに当たり、上部の穴から入り込み、内部のフィルターメッシュでろ過され、下にある隙間から排出される仕組みです。

今回の試作品では、PEバレルを使用したハウジングを使用していますが、将来的には消波ブロックのようにコンクリートの使用を検討しており、厳しい環境下での長期間テストに非常に興味を持っています。



TAILFIN オープンソース


Tailfinをより多くの人に使ってもらい、広範囲のサンプリングを実現するために、安価で加工しやすい素材を使い、軽量で、分解すると完全にフラットになるようなデザインに作り直したものです。
>作り方はこちら(別の記事にジャンプします)
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