JP5403473B1 - 海底資源リフト装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】水深5000mを越えるような深海からレアアースを含む泥を浮上させることができる海底資源リフト装置を提供する。
【解決手段】本発明による海底資源リフト装置は、資源回収船から海底に吊り下ろされる第1ホースと第2ホースからなる移送ホースと、海底の泥を第1ホースに送り込む第1吸い込み室と、海底の泥を第2ホースに送り込む第2吸い込み室が設けられたクローラ型収集機と、資源回収船からの給電により水の電気分解を行なって水素ガスと酸素ガスを生成する水の電気分解装置と、生成された水素ガスと酸素ガスをそれぞれ第1吸い込み室と第2吸い込み室に噴射するガス噴射装置と、が備えられ、水素ガス又は酸素ガスの浮力により、レアアースを含む泥を海水と共に浮上させる。
【選択図】図1

Description

本発明は、海底資源リフト装置に係り、より詳しくは、水深5000mを越えるような深海の海底であっても、移送ホースでレアアースを浮上させることができる海底資源リフト装置に関する。
従来、水深5000mを越える深海は、約500気圧(500kgf/cm)つまり約50Mpaもの高圧がかかり、しかも海底まで伸ばすライザー管の総重量が大きくなるので、ワイヤの先端にサンプリング装置を取り付け泥の試料を採取するのが限界であり、商業ベースで採掘することは困難であった。
特許文献1には、海底から鉱物を揚鉱することのできる揚鉱装置が提案されている。この揚鉱装置は、海底から鉱物を含む海水を海上基地に移す揚鉱用移送管と、海上基地から海底に海水を戻す循環用移送管と、海水を循環用移送管に送り込む循環ポンプと、海底で鉱物を含む海水を吸込口から吸い込んで揚鉱用移送管に送り込む水中ポンプと、循環用移送管を流れる海水を動力源にして水中ポンプを駆動する水車と、から構成される。この揚鉱装置は、水深500〜2000mに適用されるとしている。水深5000mを越える深海から鉱物を含む泥などを回収するには、長くて重いパイプを吊り下げ、水深5000mの深さから海水を押し上げる強力なポンプが必要であり未だ実現できていない。
特開2011−196047号公報
本発明は、前記の問題点を解決するためになされたものであって、本発明の目的は、水深5000mを越えるような深海からレアアースを含む泥を浮上させることができる海底資源リフト装置を提供することにある。
本発明による海底資源リフト装置は、資源回収船から海底に吊り下ろされる第1ホースと第2ホースからなる移送ホースと、海底の泥を前記第1ホースに送り込む第1吸い込み室と、海底の泥を前記第2ホースに送り込む第2吸い込み室が設けられたクローラ型収集機と、前記資源回収船からの給電により水の電気分解を行なって水素ガスと酸素ガスを生成する水の電気分解装置と、生成された前記水素ガスと前記酸素ガスをそれぞれ前記第1吸い込み室と前記第2吸い込み室に噴射するガス噴射装置と、が備えられ、水素ガス又は酸素ガスの浮力により、レアアースを含む泥を海水と共に浮上させることを特徴とする。
前記移送ホースは、内壁の軸方向に沿って一定間隔で環状のリブが設けられることを特徴とする。
前記移送ホースは、絶縁性を有する軟質塩化ビニールからなり、内部に通電性のワイヤが埋め込まれていることを特徴とする。
前記資源回収船は、前記移送ホースから水素ガスと酸素ガスを回収し、これらを反応させることによって発電を行ない、前記水の分解装置に給電される電力の一部として利用することを特徴とする。
本発明による海底資源リフト装置によれば、海底に水の電気分解装置を設置し、資源回収船からの給電により水の電気分解を行なって水素ガスと酸素ガスを発生させ、水素ガスと酸素ガスをクローラ型収集機の海底の泥が集められる第1吸い込み室と第2吸い込み室に送り込み、そこから第1ホースと第2ホースの移送ホースを上昇させるようにしたので、水素ガス又は酸素ガスの浮力により、レアアース(希土類元素)を含む泥を海水と共に浮上させて、回収することができる。
移送ホースの内壁には、軸方向に沿って一定間隔で環状のリブを設けたので、燃焼ガスが移送ホース内を上昇する時の抵抗となり、移送ホースの総重量を軽減できる。
移送ホースは、絶縁性を有する軟質塩化ビニールとし、内部に通電性のワイヤを埋め込んだので、海底に設置する水の電気分解装置に海上の資源回収船から電力を別の給電ケーブを用いることなく給電できる。その場合、給電に行きのラインと給電からの戻りラインは、第1ホースと第2ホースに埋め込まれたワイヤで分担することができる。
移送ホースの水素ガスと酸素ガスを回収し、反応させることによって発電を行なったので、水の分解装置に給電される電力の一部として利用することができる。
本発明による海底資源リフト装置の構成図である。(実施例1) 図1の移送ホースの断面図である。 図1の移送ホースの断面図である。 図1のクローラ型収集機の内部を示す説明図である。 本発明による海底資源リフト装置の動作を示すフロー図である。
以下、図面を参照して、本発明による深海バブルリフトを詳しく説明する。
図1は、本発明による海底資源リフト装置100の構成図である。海上には資源回収船1、バージ船2及びタグボート3が用意される。タグボート3は、バージ船2を曳航する。バージ船2には泥を含む海水から泥を分離するセパレータ6が搭載される。セパレータ6の分離タンクの上澄みは海に戻される。海底資源リフト装置100は、資源回収船1から海底に吊り下ろされる第1ホース4aと第2ホース4bからなる移送ホース4と、移送ホース4の先端に取り付けられ、海底で泥13を集めて吸い込み室8に送り込む自走式のクローラ型収集機7を備える。クローラ型収集機7には、水の電気分解を行なって水素と酸素を生成する水の電気分解装置9と、生成した水素ガスと酸素ガスを吸い込み室8に噴射するガス噴射装置10とが備えられる。クローラ型収集機7の吸い込み室8は、移送ホース4に接続されており、海底の資源が収集して集められ、移送ホース4に送り出す場所となる。
図2、3は、図1の移送ホース4の断面図である。移送ホース4は、内壁の軸方向に沿って一定間隔で環状のリブ15が設けられる。また、移送ホース4は、絶縁性を有する軟質塩化ビニールからなり、内部に通電性のワイヤ14が網目状に埋め込まれている。ワイヤ14を埋め込んだので、海底のクローラ型収集機7、水の電気分解装置9、ガス噴射装置10に給電することができる。例えば、直流の給電線2本で給電する場合、2本の移送ホース4を使用する。軟質塩化ビニールで移送ホース4を構成した場合、深海の圧力でへこむことがあるので、移送ホース4を海中に沈める際は、移送ホース4の内部に常に海水が入るようにする。これにより移送ホース4の外側と内側で圧力がバランスを保ち移送ホース4の変形を防止できる。移送ホース4の外径は、これに限られるものではないが例として10〜20cmとすることができる。
図4は、クローラ型収集機7の内部を示す説明図である。吸い込み室8は、第1吸い込み室8aと第2吸い込み室8bからなる。水の電気分解装置9で生成した水素ガス20と酸素ガス21を、海底5000mの場合であれば、500気圧以上に昇圧して噴射する。水素ガス20と酸素ガス21は、水温1.5度、水圧500気圧を受けても液化せず気体である。そのため、気体は浮力で第1ホース4aと第2ホース4bからなる移送ホース4の内部を浮上する。この上昇に引きつられて、泥13を含む海水5も上昇する。第1吸い込み室8aと第2吸い込み室8bの2つを設け、水素ガス20と酸素ガス21を個別に噴射した。混合したガスを使用しても約570度の高温で着火しないかぎり燃えることはないが、水素ガス20が酸素ガス21で燃えることを避けるためである。
水素ガス20と酸素ガス21は、水1リットルが水の電気分解により1気圧で1860リットルの気体となる。水深5000mの海底では、1/500に圧縮されるが、海上に向かって圧力が低くなるので元の体積に増える。そのため、大きな浮上力が得られる。
図5は、本発明による海底資源リフト装置100の動作を示すフロー図である。S1は、水の電気分解装置9、ガス噴射装置10を搭載したクローラ型採集機7を2本の移送ホース4の一端に接続し、資源回収船1から降ろす動作である。S2は、水の電気分解装置9で、水素ガス20と酸素ガス21を生成する動作である。電力は資源回収船1から2本の移送ホース4a、4bで供給する。S3は水素ガス20と酸素ガス21を高圧で、つまり深海の水圧より高くしてガス噴射装置10で第1吸い込み室8aと第2吸い込み室8bのそれぞれに噴射する動作である。S4はレアアースを含む泥13を海水5と共に資源回収船1に集め、水素ガス20と酸素ガス21を回収し、反応させて発電を行なう動作である。発電にて得た電力は、水の電気分解装置9に送る電力の一部として利用できる。S5は、泥13と海水5を汲み出しポンプ16でバージ船2のセパレータ6に送り出す動作である。S6は、セパレータ6の分離タンクで泥13と海水5を分離する動作である。
本発明は、海底のレアアースを含む泥を回収することができる海底資源リフト装置として好適である。
1 資源回収船
2 バージ船
3 タグボート
4 移送ホース
4a 第1ホース
4b 第2ホース
5 海水
6 セパレータ
7 クローラ型収集機
8 吸い込み室
8a 第1吸い込み室
8b 第2吸い込み室
9 水の電気分解装置
10 ガス噴射装置
13 泥
14 ワイヤ
15 リブ
16 汲み出しポンプ
20 水素ガス
21 酸素ガス
100 海底資源リフト装置

Claims (4)

  1. 資源回収船から海底に吊り下ろされる第1ホースと第2ホースからなる移送ホースと、
    海底の泥を前記第1ホースに送り込む第1吸い込み室と、海底の泥を前記第2ホースに送り込む第2吸い込み室が設けられたクローラ型収集機と、
    前記資源回収船からの給電により水の電気分解を行なって水素ガスと酸素ガスを生成する水の電気分解装置と、
    生成された前記水素ガスと前記酸素ガスをそれぞれ前記第1吸い込み室と前記第2吸い込み室に噴射するガス噴射装置と、が備えられ、
    水素ガス又は酸素ガスの浮力により、レアアースを含む泥を海水と共に浮上させることを特徴とする海底資源リフト装置。
  2. 前記移送ホースは、内壁の軸方向に沿って一定間隔で環状のリブが設けられることを特徴とする請求項1に記載の海底資源リフト装置。
  3. 前記移送ホースは、絶縁性を有する軟質塩化ビニールからなり、内部に通電性のワイヤが埋め込まれていることを特徴とする請求項1に記載の海底資源リフト装置。
  4. 前記資源回収船は、前記移送ホースから水素ガスと酸素ガスを回収し、これらを反応させることによって発電を行ない、前記水の分解装置に給電される電力の一部として利用することを特徴とする請求項1に記載の海底資源リフト装置。
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