CN112368461B - 资源收集*** - Google Patents

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Abstract

资源收集***的资源收集装置(20)具有资源收集管、保护管(22)和连续油管装置(60)。保护管(22)围绕地设置于资源收集管并保护资源收集管。连续油管装置(60)通过送出装置(64)从配置于海面上或保护管(22)的内部的卷绕用的卷轴(62)送出，并贯穿保护管(22)的侧壁(22a)而从内侧向外侧延伸。资源收集***通过连续油管装置(60)向海底地层(18)中供给发泡材料的原液、燃气和含氧的空气，使发泡材料的原液相互混合而在包括燃气(66a)和空气(66b)的气氛中发泡，通过使发泡材料(66c)的空腔内积存的燃气(66a)爆发式燃烧，从而破碎海底地层(18)。资源收集***能够更有效地从海底地层收集资源。

Description

资源收集***
技术领域
本发明涉及一种资源收集***，特别是使用了压力引爆热冲击波传导体的资源收集***，详细而言，关于使用压力引爆热冲击波传导体从在海底下呈层状存在的气体水合物层收集甲烷气体等可燃性气体和油的资源收集***。
背景技术
在非常规的天然气中，被认为是资源量最多的气体水合物作为下一代能源备受关注。气体水合物存在于低温高压的条件下，并因温度上升或压力下降而分解为气体和水。因此，提出了从海底的气体水合物层有效地收集气体的各种方法。
在专利文献1中记载了向气体水合物地层喷射置换填充材料的高速喷射流从而切削破坏气体水合物地层，以及由于能够用水泥类固化材料等置换材料填充或置换气体水合物被回收后的地层空隙，因此能够使挖掘采集后的地层、地基稳定。在专利文献2中记载了加热甲烷水合物层并回收从经加热的整个甲烷水合物层产生的气体，以及加压注入分解促进剂并回收从整个甲烷水合物层产生的气体。在专利文献3中记载了将海水温度升温至约60℃，将该热水供给到被***了挖掘孔内的热水管，从喷射孔向挖掘孔内喷射热水，由此使甲烷水合物升温到分解温度以上。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第3479699号
专利文献2：日本专利第4581719号
专利文献3：日本专利第5923330号
发明内容
技术问题
但是，专利文献1中具有以下问题：高速喷射流体只能破坏直接喷射的部分；以及尽管在海水中进行高速喷射，但是由于喷射流急剧减弱而无法破坏。另外，在专利文献2中具有以下问题：如果注入热水，则能够使甲烷水合物分解，但是即使在钻孔后的孔中使热水循环，孔表面的甲烷水合物的分解也会花费时间才能到达已冻结的甲烷水合物层的深处；以及如果注入甲醇等分解促进剂，虽然能够不改变甲烷水合物层的压力和温度而使甲烷水合物分解，但是即使向钻孔后的孔内加压注入分解促进剂，孔表面的甲烷水合物的分解也会花费时间才能到达已冻结的甲烷水合物层的深处。而且，在专利文献3中也同样具有需要花费时间才能使甲烷水合物分解到达已冻结的甲烷水合物层的深处的问题。
本发明是鉴于以往这样的问题而完成的，本发明的目的在于提供一种能够更有效地从海底地层收集资源的资源收集***。
另外，本发明的其他目的在于，除了上述目的之外，还提供一种能够与以往相同或者比以往更长时间连续稳定地工作，能够更有效地供给必要的能量并可以小型化的资源收集***。
技术方案
本发明者为达成上述目的，经过专心研究结果发现，首先，通过在海底地层中延伸的连续油管装置向海底地层中供给发泡材料的原液、燃气、和含氧的空气，使发泡材料的原液相互混合而在包含燃气和空气的气氛中发泡，使在发泡材料的空腔内积存的燃气爆发式燃烧来破碎海底地层，从而能够更有效地从海底地层收集资源。
另外，本发明者发现在连续油管装置的管外壁设置开口，在开口的内侧设置混合室，在混合室将发泡材料的原液相互混合后，与燃气和空气一起通过开口供给到海底地层与管外壁之间，由此能够更有效地从海底地层收集资源，从而完成了本发明。
即，本发明的第一实施方式提供了一种资源收集***，上述资源收集***具有：资源收集管，其将从海底地层收集到的资源运送至收集资源储存罐；保护管，其围绕地设置于资源收集管并保护资源收集管；以及连续油管装置，其从配置于海面上或保护管的内部的卷绕用的卷轴放出，并贯穿保护管的侧壁而从内侧向外侧延伸，第一实施方式提供了一种资源收集***，该资源收集***通过连续油管装置向海底地层中供给发泡材料的原液、燃气、和含氧的空气，使发泡材料的原液相互混合后在包含燃气和空气的气氛中发泡，通过使积存在发泡材料的空腔内的燃气爆发式燃烧从而破碎海底地层。
在这里，在上述第一实施方式中，优选连续油管装置具备管状的管外壁、设置于管外壁的开口、以及设置于开口的内侧的混合室，将发泡材料的原液在混合室相互混合后，将其混合物与燃气和空气一起通过开口供给到海底地层与管外壁之间。
优选将发泡材料的原液相互混合而形成的发泡材料包括导电体金属或碳纳米管，通过对具有导电性的发泡材料与在管外壁或混合室露出并电绝缘的点火布线之间施加高电压，从而对发泡材料的空腔内积存的燃气进行点火。
优选通过对设置于管外壁或混合室的点火塞施加高电压，从而对发泡材料的空腔内积存的燃气进行点火。
优选使用高压水和高压空气中的至少一方清洗混合室。
另外，本发明的第二实施方式提供了一种资源收集***，上述资源收集***具有：高压水供给管，其为了从海底地层收集资源而向海底地层中供给高压水；以及资源收集管，其将从海底地层收集到的资源运送至收集资源储存罐，在高压水供给管中的高压水中混入破碎粒子，通过混入有破碎粒子的高压水来破碎海底地层，破碎粒子是在水泥粒子的外侧依次涂覆迟效性发热体、膨胀体和速效性发热体而得的粒子，迟效性发热体是将吸收高压水的水分而发热的材料用微波烧制而成，速效性发热体是将与迟效性发热体相同的材料以比迟效性发热体短的时间用微波进行烧制而成，或是将与迟效性发热体相同的材料不用微波烧制。
另外，本发明的第三实施方式提供了一种资源收集***，上述资源收集***具有：资源收集管，其将从海底地层收集到的资源运送至收集资源储存罐；保护管，其具有围绕地设置于资源收集管的侧壁和贯穿侧壁的多个侧壁孔，并保护资源收集管；过滤器，其配置于保护管的内部并除去来自海底地层的沙土；以及闸门管，其为了开闭多个侧壁孔而配置于保护管的外侧和保护管与过滤器之间中的至少一方，从海底地层收集资源时，打开多个侧壁孔，在除此以外的时间关闭多个侧壁孔。
在这里，在上述第三实施方式中，优选使保护管的内侧的压力上升至与保护管的外侧的海底地层的压力相同后，打开多个侧壁孔。
优选通过在保护管的侧壁的轴向的贯穿孔或螺旋状的贯穿孔以及闸门管的侧壁的轴向的贯穿孔或螺旋状的贯穿孔中的至少一方中流动有高压热水或高压蒸汽，从而防止海水在保护管与闸门管之间以及多个侧壁孔中的冻结。
优选将涂料混入高压水中，在关闭了多个侧壁孔的状态下，通过使混入有涂料的高压沿在与收集资源时资源在过滤器中流动的方向相同的方向流动，从而对过滤器进行涂覆。
优选在关闭了多个侧壁孔的状态下，通过使高压水沿与收集资源时资源在过滤器中流动的方向相反的方向流动，从而清洗过滤器的内部。
并且，优选在进一步关闭了多个侧壁孔的状态下，通过使高压热水或高压蒸汽在过滤器的表面流动，从而清洗过滤器的表面。
而且，优选具有：次级保护管，其具备配置在过滤器的内侧的次级侧壁和贯穿次级侧壁的多个次级侧壁孔；次级过滤器，其配置于次级保护管的内部，并除去来自海底地层的沙土；以及次级闸门管，为了开闭多个次级侧壁孔而配置在过滤器与次级保护管之间以及次级保护管与次级过滤器之间中的至少一方。
保护管优选具备从侧壁的一端延伸的半球状的底壁和贯穿底壁的多个底壁孔。
另外，本发明的第四实施方式提供了一种资源收集***，上述资源收集***具有：资源收集管，其将从海底地层收集到的资源运送至收集资源储存罐；保护管，其围绕地设置于资源收集管并保护资源收集管；以及连续油管装置，其从配置于海面上或保护管的内部的卷绕用的卷轴放出，并贯穿保护管的侧壁而从内侧向外侧延伸，连续油管装置具备：副资源收集管，其将从海底地层收集到的资源运送至收集资源管；副保护管，其具备围绕地设置于副资源收集管的侧壁以及贯穿副侧壁的多个副侧壁孔并保护副资源收集管；副过滤器，其设置于副保护管的内部并除去来自海底地层的沙土；以及副闸门管，其为了开闭多个副侧壁孔而配置于副保护管的外侧和副保护管与副过滤器之间中的至少一方。
在这里，在上述第四实施方式中，连续油管装置优选在保护管的轴向上至少一个位置处以预定的间隔在各位置的周向上配置有多个。
另外，本发明的第五实施方式提供了一种资源收集***，上述资源收集***具有：资源收集管，其将从海底地层收集到的资源运送至收集资源储存罐；保护管，其围绕地设置于资源收集管并保护资源收集管；以及过滤器，其配置于保护管的内部并除去来自海底地层的沙土，使用高压泵将过滤器除去的沙土从保护管的侧壁的开口向海底地层推出。
另外，本发明的第六实施方式提供了一种资源收集***，上述资源收集***具有：资源到收集管，其将从海底地层收集的资源运送至收集资源储存罐；保护管，其围绕地设置于资源收集管并保护资源收集管；以及过滤器，其配置于保护管的内部并除去来自海底地层的沙土，保护管以使轴向相对于海面朝向上下方向的方式配置，资源收集管包括：气体收集管，其与配置于过滤器的上方的气体储藏室连接；以及油收集管，其与配置于过滤器的下方的油储藏室连接，过滤器具备在长边方向上贯穿的资源收集孔，将从外侧向内侧通过过滤器而到达资源收集孔的资源中的气体上升至气体储藏室，将该资源中的油下降到油储藏室。
另外，本发明的第七实施方式提供了一种资源收集***，上述资源收集***具有：资源收集管，其将从海底地层收集到的资源运送至收集资源储存罐；保护管，其围绕地设置于资源收集管并保护资源收集管；以及过滤器，其配置于保护管的内部并除去来自海底地层的沙土，过滤器包括圆柱状的多个零件，各零件在长边方向上至少一个位置处以预定的间隔配置在各位置的周向上。
另外，本发明的第八实施方式提供了一种资源收集***，上述资源收集***具有：资源收集管，其将从海底地层收集到的资源运送至收集资源储存罐；保护管，其围绕地设置于资源收集管并保护资源收集管；以及过滤器，其配置于保护管的内部并除去来自海底地层的沙土，通过在过滤器的长边方向的贯穿孔中流动高压热水或高压蒸汽，从而防止海水在过滤器的表面和内部的冻结。
另外，本发明的第九实施方式提供了一种资源收集***，上述资源收集***具有：资源收集管，其将从海底地层收集到的资源运送至收集资源储存罐；保护管，其围绕地设置于资源收集管并保护资源收集管；以及过滤器，其配置于保护管的内部并除去来自海底地层的沙土，过滤器具备：永久磁体，其以在零件的内部保持带有磁性体粉末的硅藻土的方式配置；以及消磁单元，其减弱永久磁体对带有磁性体粉末的硅藻土的保持力，通过使消磁单元工作，减少通过永久磁体保持的带有磁性体粉末的硅藻土的量。
在这里，在上述第九实施方式中，消磁单元是电磁体线圈，该电磁体线圈以使与永久磁体的极相反的极以分别邻接的方式配置于永久磁体的内侧或外侧而成，优选通过对电磁体线圈通电，从而减少永久磁体保持的带有磁性体粉末的硅藻土的量。
另外，本发明的第十实施方式提供了一种资源收集***，上述资源收集***具有：资源收集管，其将从海底地层收集到的资源运送至收集资源储存罐；保护管，其围绕地设置于资源收集管并保护资源收集管；以及过滤器，其配置于保护管的内部并除去来自海底地层的沙土，过滤器具备电磁体线圈，电磁式线圈以在零件的内部保持带有磁性体粉末的硅藻土的方式配置，通过对电磁体线圈通电，产生电磁体线圈对带有磁性体粉末的硅藻土的保持力。
另外，本发明的第十一实施方式提供了一种资源收集***，上述资源收集***具有：资源收集管，其将从海底地层收集到的资源运送至收集资源储存罐；保护管，其围绕地设置于资源收集管并保护资源收集管；以及过滤器，其配置于保护管的内部并除去来自海底地层的沙土，过滤器具备螺旋状金属线和沿螺旋状金属线的直线轴向延伸并固定于螺旋状金属线的支柱，通过在支柱的长边方向的贯穿孔或螺旋状金属线的螺旋状的贯穿孔中流动高压热水或高压蒸汽，从而防止海水在螺旋状金属线的表面的冻结。
另外，本发明的第十二实施方式提供了一种资源收集***，上述资源收集***具有：资源收集管，其将从海底地层收集到的资源运送至收集资源储存罐；保护管，其围绕地设置于资源收集管并保护资源收集管；循环流产生管，其呈U字状地设置于保护管的内部并使海底地层与保护管之间产生循环流；以及电力供给装置，其向配置于循环流产生管的中途的高频加热器供给电力，电力供给装置具备喷射式涡轮机，喷射式涡轮机被使从海底地层到的资源在燃烧室燃烧而产生的燃烧气体驱动，向循环流产生管供给高压热水或高压蒸汽。
另外，本发明的第十三实施方式提供了一种资源收集***，上述资源收集***具有：资源收集管，其将从海底地层收集到的资源运送至收集资源储存罐；保护管，其围绕地设置于资源收集管并保护资源收集管；循环流产生管，呈U字状地设置于保护管的内部并使海底地层与保护管之间产生循环流；以及电力供给装置，其向配置于循环流产生管的中途的高频加热器供给电力，电力供给装置具备涡轮机，涡轮机被使从海底地层收集到的资源在水下燃烧器燃烧而产生的燃烧气体和蒸汽驱动，对循环流产生管供给高压热水或高压蒸汽。
另外，本发明的第十四实施方式提供了一种资源收集***，上述资源收集***具有：资源收集管，其将从海底地层收集到的资源运送至收集资源储存罐；保护管，其围绕地设置于资源收集管并保护资源收集管；循环流产生管，呈U字状地设置于保护管的内部并管使海底地层与保护管之间产生循环流；以及电力供给装置，其向配置于循环流产生管的中途的高频加热器供给电力，电力供给装置是使用从海底地层收集到的资源与高温的蒸汽反应得到的氢来供给电力的燃料电池。
另外，本发明的第十五实施方式提供了一种资源收集***，上述资源收集***具有：资源收集管，其将从海底地层收集到的资源运送至收集资源储存罐；保护管，其围绕地设置于资源收集管并保护资源收集管；循环流产生管，呈U字状地设置于保护管的内部并使海底地层与保护管之间产生循环流；以及电力供给装置，其向配置于循环流产生管的中途的高频加热器供给电力，当从海底地层收集的资源的量减少时，通过改变设置于循环流产生管的两端的可动管的角度，来缩短循环流的流路，并且从可动管向海底地层喷射高压热水或高压蒸汽。
另外，本发明的第十六实施方式提供了一种资源收集***，上述资源收集***具有：资源收集管，其将从海底地层收集到的资源运送至收集资源储存罐；保护管，其围绕地设置于资源收集管并保护资源收集管；循环流产生管，呈U字状地设置于保护管的内部并使海底地层与保护管之间产生循环流；以及电力供给装置，其向配置于循环流产生管的中途的高频加热器供给电力，在循环流的流量减少时，通过使螺旋状旋转翼旋转，从而使循环流产生管中的沙土向循环流的方向移动。
在这里，在上述第十六实施方式中，在使保护管相对于海底地层沿轴向移动之前，优选向循环流产生管的两个开口位置的海底地层中供给水泥粒子。
另外，本发明的第十七实施方式提供了一种资源收集***，上述资源收集***具有：资源收集管，其将从海底地层收集到的资源运送至收集资源储存罐；保护管，其围绕地设置于资源收集管并保护资源收集管；以及连续油管装置，其从配置于海面上或保护管的内部的卷绕用的卷轴放出，贯穿保护管的侧壁而从内侧向外侧延伸，通过连续油管装置向海底地层中供给发泡材料的原液、燃气发生材料、高压水和含氧的空气，通过燃气产生材料与高压水的化学反应使燃气产生，将发泡材料的原液相互混合后在包括燃气和空气的气氛中发泡，通过使发泡材料的空腔内积存的燃气爆发式燃烧，从而破碎海底地层。
在这里，在上述第十七实施方式中，燃气产生材料优选碳化物粒子，燃气优选乙炔气体。
另外，本发明的第十八实施方式提供了一种资源收集***，上述资源收集***具有：资源收集管，其将从海底地层收集到的资源运送至收集资源储存罐；保护管，其围绕地设置于资源收集管并保护资源收集管；以及连续油管装置，其从配置于海面上或保护管的内部的卷绕用的卷轴放出，贯穿保护管的侧壁而从内侧向外侧延伸，通过连续油管装置向海底地层中供给发泡材料的原液、燃气产生材料、高压水和含氧的空气，通过由燃气产生材料促进海底地层的分解使燃气产生，将发泡材料的原液相互混合后在包括燃气和空气的气氛中发泡，通过使发泡材料的空腔内积存的燃气爆发式燃烧，从而破碎海底地层。
在这里，在上述第十八实施方式中，燃气产生材料优选甲醇，海底地层优选甲烷水合物层，燃气优选甲烷气体。
另外，本发明的第十九实施方式提供了一种资源收集***，上述资源收集***具有：资源收集管，其将从海底地层收集到的资源运送至收集资源储存罐；保护管，其围绕地设置于资源收集管并保护资源收集管；以及过滤器，其配置于保护管的内部并除去来自海底地层的沙土，通过向过滤器表面淋洒高压热水或高压蒸汽，从而防止海水在过滤器的表面和内部的冻结。
另外，本发明的第二十实施方式提供了一种资源收集***，上述资源收集***具有：资源收集管，其将从海底地层收集到的资源运送至收集资源储存罐；保护管，其围绕地设置于资源收集管并保护资源收集管；以及过滤器，其配置于保护管的内部并除去来自海底地层的沙土，通过过滤器的长边方向的两端的导热单元向过滤器传导高压热水或高压蒸汽的热，从而防止海水在过滤器的表面和内部的冻结。
另外，本发明的第二十一实施方式提供了一种资源收集***，上述资源收集***具有：资源收集管，其将从海底地层收集到的资源运送至收集资源储存罐；保护管，其围绕地设置于资源收集管并保护资源收集管；循环流产生管，其呈U字状地设置于保护管的内部并使海底地层与保护管之间产生循环流；以及电力供给装置，其向配置于循环流产生管的中途的高频加热器供给电力，电力供给装置是将海底地层中的热水矿床的热转换成电力进行供给的热电转换装置。
另外，本发明的第二十二实施方式提供了一种资源收集***，上述资源收集***具有：资源收集管，其将从海底地层收集到的资源运送至收集资源储存罐；保护管，其围绕地设置于资源收集管并保护资源收集管；以及过滤器，其配置于保护管的内部并除去来自海底地层的沙土，过滤器具备将交织缠绕成絮状的纤维状金属层叠压缩而成的部件。通过在过滤器的长边方向的贯穿孔中流动高压热水或高压蒸汽，从而防止海水在过滤器的表面和内部的冻结。
发明效果
通过本发明能够更有效率地从海底地层收集资源。
另外，根据本发明，除了上述效果之外，还可以长时间连续稳定地工作，能够更有效地供给必要的能量并进行小型化。
附图说明
图1是示意性地示出包括本发明的第一实施方式的资源收集***在内的整体结构的框图。
图2是示意性地示出构成图1的资源收集***的资源收集装置的功能的纵截面图。
图3是示意性地示出构成图2的资源收集装置的过滤器及其周边的功能的局部纵截面图。
图4是图2的资源收集装置的线AA上的横截面图。
图5是图2的资源收集装置的线BB上的横截面图。
图6是图2的资源收集装置的线CC上的横截面图。
图7是图2的资源收集装置的线DD上的横截面图。
图8是图2的资源收集装置的线EE上的横截面图。
图9是供给到海底地层中的发泡材料、燃气和空气的概念图。
图10是示意性地示出构成图2的资源收集装置的连续油管装置的一个示例的功能的局部纵截面图。
图11是破碎粒子的概念图。
图12的(a)是示意性地示出构成图2的资源收集装置的过滤器的一个示例的纵截面图；图12的(b)是示意性地示出构成图2的资源收集装置的过滤器的一个示例的横截面图；图12的(c)是示意性地示出过滤器的变形例1的纵截面图；图12的(d)是示意性地示出过滤器的变形例2的纵截面图。
图13的(a)和(b)是示意性地示出永久磁体的变动的纵截面图。
图14的(a)是示意性地示出过滤器的变形例3的纵截面图；图14的(b)是示意性地示出过滤器的变形例3的横截面图；图14的(c)是示意性地示出过滤器的变形例4的纵截面图；图14的(d)是示意性地示出过滤器的变形例4的横截面图。
图15的(a)是示意性地示出构成图2的资源收集装置的循环流产生管的功能的局部纵截面图；图15的(b)和(c)是示意性地示出循环流产生管的变动的局部纵截面图。
图16的(a)是示意性地示出构成图2的资源收集装置的电力供给装置的一个示例的纵截面图；图16的(b)是示意性地示出电力供给装置的一部分的变形例1的纵截面图；图16的(c)是示意性地示出电力供给装置的变形例2的纵截面图。
图17是示意性地示出包括本发明的第二实施方式的资源收集***在内的整体结构的框图。
图18的(a)是示意性地示出构成图17的资源收集***的资源收集装置的功能的纵截面图；图18的(b)是示意性地示出构成图18的(a)的资源收集装置的保护管的底壁及其周边的功能的局部纵截面图。
符号说明
10、210 整体结构
12 构造物
12a 收集资源储存罐
12b 水供给装置
12c 燃气供给装置
12d 空气供给装置
12e 发泡材料原液供给装置
12f 导电粒子供给装置
12g 破碎粒子供给装置
12h 水泥粒子供给装置
14 连接管
16 挖掘装置
18、212 海底地层
18a、212a裂缝
20、220 资源收集装置
22、222 保护管
22a、34c侧壁
22b、34d侧壁孔
22c、24c、34e、144a、152a、222c、224e贯穿孔
24、100、110、120、140、150过滤器
24a零件
24b、146、156资源收集孔
26、26a、26b气体收集管
28、28a、28b油收集管
30 气体储藏室
32 油储藏室
34、224 闸门管
34a、224a外侧闸门管
34b、224b内侧闸门管
36储存罐
38a、38b、38c、38d上侧配管
40a、40b、40c、40d下侧配管
42 中央配管
42a 冷却水供给管
42b 冷却水回收管
42c 空气供给管
42d 排放气体回收管
42e 配管类收纳管
42f 布线类收纳管
44、226 次级保护管
44a、48c次级侧壁
44b、48d次级侧壁孔
44c、46c、48e次级贯穿孔
46 次级过滤器
46a 次级零件
46b 次级资源收集孔
48、228 次级闸门管
48a 次级外侧闸门管
48b 次级内侧闸门管
50、50a、50b次级气体收集管
52、52a、52b次级油收集管
54 次级气体储藏室
56 次级油储藏室
58a 过滤器固定板
58b 中央导引板
58c 外侧导引板
58d 内侧导引板
60 连续油管装置
62 卷轴
64 送出装置
66a 燃气
66b 空气
66c 发泡材料
66d 导电粒子
68a 燃气供给管
68b 空气供给管
68c 发泡材料原液供给管
68d 导电粒子供给管
68e 高压水供给管
68f 高压空气供给管
68g 点火布线
70 管外壁
72 开口
74 混合室
80 破碎粒子
82 水泥粒子
84 迟效性发热体
86 膨胀体
88 速效性发热体
90 沙土排出装置
112、124 电磁体线圈
122 永久磁体
130 消磁单元
132 操作部
134 主体
136 永久磁体
138 对象物
142、152 螺旋状金属线
144、154 支柱
160 循环流产生装置
162、230 循环流产生管
164 高频加热器
166、168 可动管
170 蒸汽喷射部
170a、170b蒸汽喷射孔
172、174 螺旋状旋转翼
180 喷射式涡轮机
182 压缩部
184、194燃烧室
186 涡轮机
188 发电单元
190 水下燃烧器
192 喷嘴
196 燃烧稳定器
198 点火装置
200 燃料电池
202 燃料电极
204 电解质层
206 空气电极
222a、224c底壁
222b、224d底壁孔
具体实施方式
在以下，基于附图中所示的优选实施方式对本发明进行详细说明。本发明的资源收集***包括使用了在海水压力所施加的地方传递因引爆而在大范围产生的爆发式燃烧的热和冲击波的传导体，即所谓的压力引爆热冲击波导体的***。在本说明书中，沙土不仅仅是土壤和沙，还包括泥和海水，被用于防止冻结和海底地层加热的高压热水或高压蒸汽不是仅为其中任一方，而是包括混有高压蒸汽的高压热水。在本说明书中，对相同的构成要素标注相同的符号，在符号重复时省略其说明。另外，构成本发明的资源收集***的资源收集装置的各功能可以互相组合使用，在一个资源收集***中使用多个连续油管(coiledtubing)装置、多个过滤器和多个电力供给装置的情况下，可以将各个示例和其变形例中的彼此不同的结构配置在不同位置并组合使用。而且，构成本发明的资源收集***的资源收集装置的所有驱动部分(旋转、垂直方向上的变动、水平方向上的变动、曲线方向上的变动)由包括油压马达的液压马达或气动马达驱动。
首先，对包括本发明的第一实施方式的资源收集***在内的整体结构进行说明。图1是示意性地示出包括本发明的第一实施方式的资源收集***在内的整体结构的框图。
整体结构10具有：配置于海面上的构造物12、从构造物12向下方延伸的连接管14、在连接管14的下端所具备的挖掘装置16、以及在连接管14与挖掘装置16之间所具备的资源收集装置20。资源收集装置20通过将包括气体水合物层等的海底地层18破碎而混入大量裂缝18a来收集资源。构造物12具备收集资源储存罐12a、水供给装置12b、燃气供给装置12c、空气供给装置12d、发泡材料原液供给装置12e、导电粒子供给装置12f、破碎粒子供给装置12g和水泥粒子供给装置12h。
接下来，对于本发明的第一实施方式的资源收集***，参照构成该资源收集***的资源收集装置进行说明。图2是示意性地示出构成图1的资源收集***的资源收集装置的功能的纵截面图，图3是示意性地示出构成图2的资源收集装置的过滤器及其周边的功能的局部纵截面图，图4～8是图2的资源收集装置的线AA～EE上的横截面图。
＜资源收集＞
构成本发明的资源收集***的资源收集装置20具有资源收集管、保护管22和过滤器24。资源收集管将从海底地层18收集到的资源运送至收集资源储存罐12a。保护管22围绕地设置在资源收集管并保护资源收集管。过滤器24配置在保护管22的内部并且除去来自海底地层18的沙土。保护管22以使轴向相对于海面朝向上下方向的方式配置。资源收集管包括气体收集管26和油收集管28，气体收集管26连接于设置在过滤器24的上方的气体储藏室30，油收集管28连接于设置在过滤器24的下方的油储藏室32。过滤器24具备在长边方向上贯穿的资源收集孔24b。本发明的资源收集***使从外侧向内侧通过过滤器24而到达资源收集孔24b的资源中的气体上升至气体储藏室30，使该资源中的油下降到油储藏室32。
通过采用这样的结构，由于本发明的资源收集***能够同时收集气体和油，所以能够更有效地从海底地层收集资源。
经破碎的海底地层18例如通过至少一个侧壁孔22b移动到过滤器24，上述侧壁孔22b贯穿围绕地设置于资源收集管的保护管22的侧壁22a。气体收集管26包括气体收集管26a和气体收集管26b，气体收集管26a收集丁烷这样的相对比重大的气体，气体收集管26b收集甲烷这样的相对比重小的气体。油收集管28包括油收集管28a和油收集管28b，油收集管28a收集相对比重大的油，油收集管28b收集相对比重小的油。过滤器24和资源收集孔24b的形状、大小以及数量虽然没有特别限定，但是优选最优化为能够最有效地收集资源的方式。
＜过滤器配置＞
构成本发明的资源收集***的资源收集装置20具有资源收集管、保护管22和过滤器24。资源收集管将从海底地层18收集到的资源运送至收集资源储存罐12a。保护管22围绕地设置于资源收集管，并且保护资源收集管。过滤器24配置于保护管22的内部，并且除去来自海底地层18的沙土。过滤器24包括圆柱状的多个零件24a，各零件24a在长边方向上至少一个位置处以预定的间隔配置在各位置的周向上。本发明的资源收集管包括气体收集管26和油收集管28。
通过采用这样的结构，本发明的资源收集***不易同时产生故障，因此能够长时间连续且稳定地工作。
过滤器24的大小和数量虽然没有特别限定，但是优选最优化为能够最有效地收集资源的方式。对过滤器24的长边方向的段数没有特别限定。虽然对零件24a的材料没有特别限定，但是优选为陶瓷。
＜防止过滤器冻结＞
构成本发明的资源收集***的资源收集装置20具有资源收集管、保护管22和过滤器24。资源收集管将从海底地层18收集到的资源运送至收集资源储存罐12a。保护管22围绕地设置于资源收集管并保护资源收集管。过滤器24配置于保护管22的内部并除去来自海底地层18的沙土。本发明的资源收集***通过在过滤器24的长边方向的贯穿孔24c中流动有高压热水或高压蒸汽来防止海水在过滤器24的表面和内部的冻结。本发明的资源收集管包括气体收集管26和油收集管28。
通过采用这样的结构，本发明的资源收集***不易产生故障，因此能够长时间连续且稳定地工作。
在收集资源时，从上侧配管38d通过贯穿孔24c至下侧配管40d或与此相反的方向上，流动有防止冻结用的高压热水或高压蒸汽，高压热水或高压蒸汽通过加热器和高压泵由水供给装置12b供给，也可以是超临界水。对过滤器24的形状、大小和数量虽然没有特别限定，但是优选最优化为能够最有效地收集资源的方式。对贯穿孔24c的形状、大小和数量虽然没有特别限定，但是优选最优化为能够最有效地进行加热的方式。也可以通过在过滤器24的表面淋洒高压热水或高压蒸汽来代替在过滤器24的长边方向的贯穿孔24c中流动有高压热水或高压蒸汽，从而防止海水在过滤器24的表面和内部的冻结。另外，也可以通过在过滤器的长边方向的两端的导热单元向过滤器24传导高压热水或高压蒸汽的热来代替在过滤器24的长边方向的贯穿孔24c中流动有高压热水或高压蒸汽，从而防止海水在过滤器24的表面和内部的冻结。
本发明的导热单元包括过滤器固定板58a、中央导引板58b、外侧导引板58c和内侧导引板58d。过滤器固定板58a是从两侧固定过滤器24的长边方向的两端的板。中央导引板58b是将通过了侧壁孔22b的海底地层18的碎片引导至过滤器24的板，并与过滤器固定板58a热接触。外侧导引板58c是将碎片进行同样引导的中央导引板58b的外侧的板，并与保护管22和中央导引板58b热接触。内侧导引板58d是将碎片进行同样引导的中央导引板58b的内侧的板，并与中央导引板58b热接触。过滤器24的长边方向的一端的导热单元与另一端的导热单元可以通过被淋洒高压热水或高压蒸汽而被直接加热，另外，也可以通过来自被高压热水或高压蒸汽加热的保护管22的热传导而被间接加热。
＜带有侧壁孔的保护管＞
构成本发明的资源收集***的资源收集装置20具有资源收集管、保护管22、过滤器24和闸门管34。资源收集管将从海底地层18收集到的资源运送至收集资源储存罐12a。保护管22具备围绕地设置于资源收集管的侧壁22a和贯穿侧壁22a的多个侧壁孔22b，并且保护资源收集管。过滤器24配置于保护管22的内部并除去来自海底地层18的沙土。闸门管34为了开闭多个侧壁孔22b而设置在保护管22的外侧和保护管22与过滤器24之间中的至少一方。本发明的资源收集***在从海底地层18收集资源时打开多个侧壁孔22b，在除此以外的时间关闭多个侧壁孔22b。本发明的资源收集管包括气体收集管26和油收集管28。
通过采用这样的结构，本发明的资源收集***不易产生故障，因此能够长时间连续且稳定地工作。
在闸门管34内，保护管22的外侧配置有外侧闸门管34a，在保护管22与过滤器24之间配置有内侧闸门管34b，分别具备侧壁34c、贯穿侧壁34c的多个侧壁孔34d、以及侧壁34c的轴向的贯穿孔34e。侧壁孔34d的大小与保护管22的侧壁孔22b几乎相同，在闸门管34的圆周方向的侧壁孔34d的长度小于圆周方向的节距的一半的情况下，通过使用油压马达或气动马达使闸门管34旋转侧壁孔34d的长度，从而能够堵住保护管22的侧壁孔22b。同样地，在闸门管34的轴向的侧壁孔34d的长度小于轴向的节距的一半的情况下，通过使用油压马达或气动马达使闸门管34沿轴向移动侧壁孔34d的长度，从而能够堵住保护管22的侧壁孔22b。虽然对侧壁孔22b和侧壁孔34d的形状、大小以及数量没有特别限定，但是优选最优化为能够最有效地收集资源的方式。虽然对保护管22和闸门管34的材料没有特别限定，但是优选为铁或不锈钢。
＜开口条件＞
本发明的资源收集***也可以在使保护管22的内侧的压力上升到与保护管22的外侧的海底地层18相同的压力后打开多个侧壁孔22b。
通过采用这样的结构，本发明的资源收集***不易产生故障，因此能够长时间连续且稳定地工作。
＜防止保护管冻结＞
本发明的资源收集***也可以通过在保护管22的侧壁22a的轴向的贯穿孔22c或螺旋状的贯穿孔中流动有高压热水或高压蒸汽，从而防止海水在保护管22与闸门管34之间以及在多个侧壁孔22b中的冻结。
通过采用这样的结构，本发明的资源收集***不易产生故障，因此能够长时间连续且稳定地工作。
在收集资源时，从上侧配管38a通过贯穿孔22c至下侧配管40a，或与此相反的方向上流动有防止冻结用的高压热水或高压蒸汽。高压热水或高压蒸汽通过加热器和高压泵由水供给装置12b供给，也可以是超临界水。螺旋状的贯通孔可以通过在多个细管中填满蜡并封闭两端后在周围填入***后点火，通过***的冲击相互焊接的方法构成。虽然对贯穿孔22c的形状、大小和数量没有特别限定，但是优选最优化为能够最有效地进行加热的方式。
＜防止闸门管冻结＞
本发明的资源收集***也可以通过在闸门管34的侧壁34c的轴向的贯穿孔34e或螺旋状的贯穿孔中流动有高压热水或高压蒸汽，从而防止海水在保护管22与闸门管34之间以及多个侧壁孔34d中的冻结。
通过采用这样的结构，本发明的资源收集***不易产生故障，因此能够长时间连续且稳定地工作。
在收集资源时，从上侧配管38a通过贯穿孔34e至下侧配管40a，或与此相反的方向上流动有防止冻结用的高压热水或高压蒸汽。高压热水或高压蒸汽通过加热器和高压泵由水供给装置12b供给，也可以是超临界水。虽然对贯穿孔34e的形状、大小和数量没有特别限定，但是优选最优化为能够最有效地进行加热的方式。
＜预涂覆＞
本发明的资源收集***也可以在高压水中混入涂料，在多个侧壁孔22b关闭的状态下，使混入了涂料的高压水在与收集资源时资源在过滤器24中流动的方向相同的方向上流动，从而对过滤器24进行涂覆。
通过采用这样的结构，本发明的资源收集***不易产生故障，因此能够长时间连续且稳定地工作。
在收集资源前进行预涂覆时，使混入有涂料的高压水从上侧配管38b流动至下侧配管40d或从下侧配管40b流动至上侧配管38d。高压水通过高压泵由水供给装置12b供给。涂料由储存罐36供给。涂料的材料是硅藻土或带有磁性体粉末的硅藻土。
＜反冲洗＞
本发明的资源收集***也可以在关闭多个侧壁孔22b的状态下，通过使高压水在与收集资源时资源在过滤器24中流动的方向相反的方向流动来清洗过滤器24的内部。
通过采用这样的结构，本发明的资源收集***不易产生故障，因此能够长时间连续且稳定地工作。
在收集资源后进行反冲洗时，使高压水从上侧配管38d流动至下侧配管40b或从下侧配管40d流动至上侧配管38b。高压水通过高压泵由水供给装置12b供给。
＜喷淋＞
本发明的资源收集***也可以在关闭多个侧壁孔22b的状态下，进一步通过使高压热水或高压蒸汽在过滤器24的表面流动来清洗过滤器24的表面。
通过采用这样的结构，本发明的资源收集***不易产生故障，因此能够长时间连续且稳定地工作。
在资源收集后进行反冲洗时，进一步使喷淋用的高压热水或高压蒸汽从上侧配管38c流动至下侧配管40b或从下侧配管40c流动至上侧配管38b。高压热水或高压蒸汽通过加热器和高压泵由水供给装置12b供给，也可以是超临界水。在这里，超临界水指的是温度高于临界温度374℃且压力高于临界压力22.1MPa的状态下的水。
资源收集装置20还具备配置于中央的中央配管42，中央配管42包括：用于冷却挖掘装置16的冷却水供给管42a、冷却水回收管42b、向资源收集装置20的内部的空气供给管42c、来自资源收集装置20的内部的排放气体回收管42d、收纳资源收集装置20所必须的气体、液体、固体用的配管的配管类收纳管42e、以及收纳资源收集装置20所必须的电气布线的布线类收纳管42f。中央配管42不限于六重管的结构，也可以是在一个管的内部收纳有五个独立管而成的结构。资源收集装置20的储存罐36还可以具备分别临时储存水、燃气、发泡材料的原液、导电粒子、破碎粒子和水泥粒子的区域。
＜次级保护管＞
构成本发明的资源收集***的资源收集装置20还可以具有次级保护管44、次级过滤器46和次级闸门管48。次级保护管44具备配置于过滤器24的内侧的次级侧壁44a和贯穿次级侧壁44a的多个次级侧壁孔44b。次级过滤器46配置于次级保护管44的内部并除去来自海底地层18的沙土。次级闸门管48为了开闭多个次级侧壁孔44b而配置于过滤器24与次级保护管44之间以及次级保护管44与次级过滤器46之间中的至少一方。
通过采用这样的结构，本发明的资源收集***不易同时产生故障，因此能够长时间连续且稳定地工作。
本发明的资源收集***在从海底地层18收集资源时，打开多个次级侧壁孔44b，在除此以外的时间关闭多个次级侧壁孔44b。在次级闸门管48内、在过滤器24与次级保护管44之间配置有次级外侧闸门管48a，在次级保护管44与次级过滤器46之间配置有次级内侧闸门管48b，并分别具备次级侧壁48c、贯穿次级侧壁48c的多个次级侧壁孔48d、以及次级侧壁48c的轴向的次级贯穿孔48e。次级侧壁孔48d的大小与次级保护管44的次级侧壁孔44b的大小几乎相同，在次级闸门管48的圆周方向的次级侧壁孔48d的长度小于圆周方向的节距的一半的情况下，通过使用油压马达或气动马达使次级闸门管48转动次级侧壁孔48d的长度，从而能够堵住次级保护管44的次级侧壁孔44b。同样地，次级闸门管48的轴向的次级侧壁孔48d的长度小于轴向的节距的一半的情况下，通过使用油压马达或气动马达使次级闸门管48沿轴向移动次级侧壁孔48d的长度，从而能够堵住次级保护管44的次级侧壁孔44b。虽然对次级侧壁孔44b和次级侧壁孔48d的形状、大小以及数量没有特别限定，但是优选最优化为能够最有效地收集资源的方式。虽然对次级保护管44和次级闸门管48的材料没有特别限定，但是优选为铁或不锈钢。
本发明的资源收集***也可以通过在次级保护管44的次级侧壁44a的轴向的次级贯穿孔44c或螺旋状的贯穿孔中流动高压热水或高压蒸汽，来防止海水在次级保护管44与次级闸门管48之间以及多个次级侧壁孔44b中的冻结。在收集资源时，从上侧配管38a通过次级贯穿孔44c至下侧配管40a，或与其相反的方向上流动防止冻结用的高压热水或高压蒸汽。高压热水或高压蒸汽通过加热器和高压泵由水供给装置12b供给，也可以是超临界水。虽然对次级贯穿孔44c的形状、大小和数量没有特别限定，但是优选最优化为能够进行最有效的加热的方式。
本发明的资源收集***也可以通过在次级闸门管48的次级侧壁48c的轴向的次级贯穿孔48e或螺旋状的贯穿孔中流动高压热水或高压蒸汽，从而防止海水在次级保护管44与次级闸门管48之间以及多个次级侧壁孔48d中的冻结。在收集资源时，从上侧配管38a通过次级贯穿孔48e至下侧配管40a，或与其相反的方向上，流动防止冻结用的高压热水或高压蒸汽。高压热水或高压蒸汽通过加热器和高压泵由水供给装置12b供给，也可以是超临界水。虽然对次级贯穿孔48e的形状、大小和数量没有特别限定，但是优选最优化为能够进行最有效的加热的方式。
次级保护管44以使轴向相对于海面朝向上下方向的方式配置。资源收集管包括次级气体收集管50和次级油收集管52，次级气体收集管50连接于设置在次级过滤器46的上方的次级气体储藏室54，次级油收集管52连接于设置在次级过滤器46的下方的次级油储藏室56。次级过滤器46具备在长边方向上贯穿的次级资源收集孔46b。本发明的资源收集***使从外侧向内侧通过次级过滤器46而到达次级资源收集孔46b的资源中的气体上升至次级气体储藏室54，使该资源中的油下降到次级油储藏室56。
次级气体收集管50包括次级气体收集管50a和次级气体收集管50b，次级气体收集管50a收集如丁烷那样的比重相对大的气体，次级气体收集管50b收集如甲烷那样的比重相对小的气体。次级油收集管52包括次级油收集管52a和次级油收集管52b，次级油收集管52a收集比重相对大的油，次级油收集管52b收集比重相对小的油。虽然对次级过滤器46和次级资源收集孔46b的形状、大小以及数量没有特别限定，但是优选最优化为能够最有效地收集资源的方式。
次级过滤器46包括圆柱状的多个次级零件46a，各次级零件46a在长边方向上的至少一个位置处以预定的间隔配置在各位置的周向上。次级过滤器46的大小和数量虽然没有特别限定，但是优选最优化为能够最有效地收集资源的方式。次级过滤器46的长边方向的段数没有特别限定。虽然对次级零件46a的材料没有特别限定，但是优选为陶瓷。
本发明的资源收集***通过在次级过滤器46的长边方向的次级贯穿孔46c中流动高压热水或高压蒸汽，从而防止海水在次级过滤器46的表面和内部的冻结。在收集资源时，从上侧配管38d通过次级贯穿孔46c至下侧配管40d，或在与其相反的方向上流动防止冻结用的高压热水或高压蒸汽。高压热水或高压蒸汽通过加热器和高压泵由水供给装置12b供给，也可以是超临界水。虽然对次级贯穿孔46c的形状、大小和数量没有特别限定，但是优选最优化为能够进行最有效的加热的方式。
接下来，对构成资源收集装置的连续油管装置的一个示例和发泡材料进行说明。图9是供给到海底地层中的发泡材料、燃气和空气的概念图，图10是示意性地示出图2的构成资源收集装置的连续油管装置的一个示例的功能的局部纵截面图。
＜连续油管装置、发泡材料和燃气＞
构成本发明的资源收集***的资源收集装置20具有资源收集管、保护管22和连续油管装置60。资源收集管将从海底地层18收集到的资源运送至收集资源储存罐12a。保护管22围绕地设置于资源收集管并保护资源收集管。连续油管装置60通过送出装置64从配置在海面上或保护管22内部的卷绕用的卷轴62被送出，贯穿保护管22的侧壁22a而从内侧向外侧延伸。本发明的资源收集***通过连续油管装置60向海底地层18中供给发泡材料的原液、燃气和含氧的空气，使发泡材料的原液相互混合后在包括燃气66a和空气66b的气氛中发泡，使在发泡材料66c的空腔内积存的燃气66a爆发式燃烧，由此破碎海底地层18。本发明的资源收集管包括气体收集管26和油收集管28。
通过采用这样的结构，本发明的资源收集***由于能够在短时间内对大范围的海底地层加热，因此能够更有效地从海底地层收集资源。
通过使在发泡材料66c的空腔内积存的燃气66a爆发式燃烧，能够在海底地层18中更有效地混入用于从海底地层18收集资源的裂缝18a。连续油管装置60是连续油管装置的一个示例，在前端具备小型的挖掘装置。连续油管装置60也可以在内部具备收集从裂缝18a喷出的资源的资源收集管。只要能够将连续油管装置60收纳在资源收集装置20的内部，对连续油管装置60的数量就没有特别限定。也可以在储存罐36的内部设置临时储存的区域来储存发泡材料的原液。虽然对发泡材料没有特别限定，但在使用发泡聚氨酯的情况下，优选以聚异氰酸酯和多元醇这两种液体作为原液。另外，在使用发泡硅凝胶的情况下，优选将双组分硅凝胶的两种液体作为原液，将这两种液体混合后搅拌使其发泡。而且，也可以使用其他的发泡聚合物。虽然对燃气66a的材料没有特别限定，但是优选为甲烷、乙烷、丙烷、丁烷这样的气体。燃气66a也可以使用从海底地层18收集到的气体。应予说明，图9的燃气66a和空气66b虽然作为区分的球体示意性地示出，但是由于在发泡材料66c的空腔内作为混合气体被供给，所以燃气66a和空气66b不是分离的。把将水蒸汽和/或热水等温度高的流体注入甲烷水合物层而使甲烷水合物分解的方法称为“加热法”或“热刺激法”。
作为代替供给燃气66a而产生燃气的方式，也可以通过例如供给碳化物(碳化钙)粒子和高压水，通过互相的化学反应产生燃气乙炔气体，使发泡材料66c的空腔内积存的乙炔气体爆发式燃烧，由此破碎海底地层18。也可以通过钾、钙、钠与冷水的反应、镁与热水的反应以及铝、锌、铁与高温水蒸汽的反应等产生燃气氢。另外，作为代替供给燃气66a而产生燃气的方式，也可以通过例如供给甲醇和高压水，通过利用甲醇促进海底地层即甲烷水合物层的分解来产生燃气甲烷气体，使发泡材料66c的空腔内积存的甲烷气体爆发式燃烧，由此破碎海底地层18。将促进甲烷水合物的分解的把甲醇和/或盐分等抑制剂与水混合后注入甲烷水合物层的方法称为“抑制剂法”或“抑制剂注入法”。
＜混合室＞
连续油管装置60也可以具备管状的管外壁70、开口72和混合室74。开口72设置于管外壁70，混合室74设置于开口72的内侧。本发明的资源收集***将发泡材料的原液在混合室74中相互混合后，将其混合物与燃气66a和空气66b一同通过开口72供给到海底地层18与管外壁70之间。
通过采用这样的结构，本发明的资源收集***由于能够在短时间内对大范围的海底地层进行加热，因此能够更有效地从海底地层收集资源。
连续油管装置60的管外壁70是焊接钢管，并一边通过连续轧制将带状钢板圆化成筒状一边将管的长边方向上出现的接缝焊接来制造。在钢板长度不够的情况下，通过将钢板的端边倾斜地截断而进行焊接的偏压焊(bias welding)来补足。燃气66a从燃气供给装置12c通过燃气供给管68a供给到混合室74，空气66b从空气供给装置12d通过空气供给管42c、空气供给管68b供给到混合室74，发泡材料的原液从发泡材料原液供给装置12e通过发泡材料原液供给管68c供给到混合室74。在代替供给燃气66a而供给碳化物(碳化钙)粒子和高压水的情况下，碳化物粒子从燃气供给装置12c通过燃气供给管68a供给到混合室74，高压水从水供给装置12b通过高压水供给管68e和高压泵供给到混合室74。另外，在代替供给燃气66a而供给甲醇和高压水的情况下，甲醇从燃气供给装置12c通过燃气供给管68a供给到混合室74，高压水从水供给装置12b通过高压水供给管68e和高压泵供给到混合室74。只要能够使混合后的发泡材料的原液通过，就对开口72的形状没有特别的限定，只要开口72的大小和数量不会使管外壁70的强度不足，就没有特别限定。只要能够使发泡材料的原液相互混合，就对混合室74的形状没有特别限定，只要混合室74的大小和数量不会使连续油管装置60的强度不足，就没有特别限定。
＜点火布线＞
使发泡材料的原液相互混合而形成的发泡材料66c也可以包括导体金属或碳纳米管那样的导电粒子66d。本发明的资源收集***也可以通过在具有导电性的发泡材料66c与管外壁70之间或发泡材料66c与露出于混合室74并电绝缘的点火布线68g之间施加高电压，从而对发泡材料66c的空腔内积存的燃气66a或代替燃气66a产生的燃气进行点火。
通过采用这样的结构，本发明的资源收集***由于能够在短时间内对大范围的海底地层进行加热，因此能够更有效地从海底地层收集资源。
导电粒子66d从导电粒子供给装置12f通过导电粒子供给管68d供给到混合室74。也可以在储存罐36的内部设置临时储存的区域来储存导电粒子66d。
＜点火塞＞
本发明的资源收集***也可以通过向设置在管外壁70或混合室74的点火塞(图中未示出)施加高电压，从而对发泡材料66c的空腔内积存的燃气66a或代替其产生的燃气进行点火。
通过采用这样的结构，本发明的资源收集***由于能够在短时间内对大范围的海底地层进行加热，因此能够更有效地从海底地层收集资源。
＜清洗混合室＞
本发明的资源收集***也可以使用高压水和高压空气中的至少一方来清洗混合室74。
通过采用这样的结构，本发明的资源收集***由于能够在短时间内对大范围的海底地层进行加热，因此能够更有效地从海底地层收集资源。
高压水从水供给装置12b通过高压水供给管68e和高压泵供给到混合室74，高压空气从空气供给装置12d通过高压空气供给管68f和高压泵供给到混合室74。
接下来，对构成资源收集装置的连续油管装置的变形例进行说明。
＜连续油管装置的带有侧壁孔的保护管＞
构成本发明的资源收集***的资源收集装置20具有资源收集管、保护管22和连续油管装置。资源收集管将从海底地层18收集到的资源运送至收集资源储存罐12a。保护管22围绕地设置于资源收集管并保护资源收集管。连续油管装置通过送出装置64从配置在海面上或保护管22内部的卷绕用的卷轴62送出，贯穿保护管22的侧壁22a而从内侧向外侧延伸，并具有副资源收集管、副保护管、副过滤器和副闸门管。副资源收集管将从海底地层18收集到的资源运送至收集资源管。副保护管具备围绕地设置于副资源收集管的副侧壁和贯穿副侧壁的多个副侧壁孔，并保护副资源收集管。副过滤器配置于副保护管的内部，并除去来自海底地层18的沙土。副闸门管为了开闭多个副侧壁孔，而配置在副保护管的外侧和副保护管与副过滤器之间中的至少一方。
通过采用这样的结构，本发明的资源收集***由于能够从大范围的海底地层收集资源，因此能够更有效地从海底地层收集资源。
本发明的资源收集***在从海底地层18收集资源时打开多个副侧壁孔，在除此以外的时间关闭多个副侧壁孔。本发明的资源收集管包括气体收集管26和油收集管28。副资源收集管、副保护管和副闸门管与管外壁70一样是焊接钢管。
＜配置连续油管装置＞
构成本发明的资源收集***的资源收集装置20的连续油管装置可以在保护管22的轴向上至少一个位置处以预定的间隔在各位置的周向上配置有多个。
通过采用这样的结构，本发明的资源收集***由于能够从大范围的海底地层收集资源，因此能够更有效地从海底地层收集资源。
只要能够将连续油管装置60收纳在资源收集装置20的内部，就对连续油管装置60的数量没有特别限定。
接下来，对构成本发明的第一实施方式的资源收集***的破碎粒子进行说明。图11是破碎粒子的概念图。
＜破碎粒子＞
构成本发明的资源收集***的资源收集装置20具有高压水供给管和资源收集管。高压水供给管为了从海底地层18收集资源而向海底地层18中供给高压水。资源收集管将从海底地层18收集到的资源运送至收集资源储存罐12a。本发明的资源收集***在高压水供给管中的高压水中混入破碎粒子80，通过混入有破碎粒子80的高压水来破碎海底地层18。破碎粒子80是在水泥粒子82的外侧依次涂覆迟效性发热体84、膨胀体86、速效性发热体88而成的粒子，迟效性发热体84是将吸收高压水的水分而发热的材料用微波烧制而成，膨胀体86由吸收高压水的水分而膨胀的材料形成，速效性发热体88是将与迟效性发热体84相同的材料以比迟效性发热体84短的时间用微波烧制而成或不用微波烧制。本发明的资源收集管包括气体收集管26和油收集管28。
通过采用这样的结构，本发明的资源收集***由于能够在短时间内对大范围的海底地层进行加热，因此能够更有效地从海底地层收集资源。
本发明的高压水供给管通过高压泵连接于水供给装置12b。破碎粒子80由破碎粒子供给装置12g供给。通过使用膨胀体86将利用速效性发热体88和迟效性发热体84而产生的海底地层18的小凹陷扩展，从而能够在海底地层18中混入用于从海底地层18更有效地收集资源的裂缝18a。速效性发热体88用于在数分～数小时程度的时间内发热而融化海水的冰，迟效性发热体84用于在数日～数周程度的时间内发热而融化气体水合物层那样的固体资源。也可以在储存罐36的内部设置临时储存的区域来储存破碎粒子80。破碎粒子80也可以使用连续油管装置60供给到海底地层中。在这种情况下，也可以在高压水供给管68e中的高压水混入破碎粒子80。虽然对迟效性发热体84和速效性发热体88没有特别限定，但是优选为铁粉与空气接触而氧化时引起化学反应而发热的物质、或氧化钙与水反应而生成氢氧化钙，并将此时产生的热能与碱性水溶液作为引发剂使铝与氢氧化钙反应的物质。虽然对膨胀体86没有特别限定，但是优选将石灰、石膏、矾土作为主成分的烧制化合物粉碎为适当的粒度分布而得的物质，或氧化钙和水反应而变为氢氧化钙时氢氧化钙的粒子膨胀的物质。
接下来，对构成资源收集装置的沙土排出装置进行说明。
＜沙土排出＞
构成本发明的资源收集***的资源收集装置20具有资源收集管、保护管22和过滤器24。资源收集管将从海底地层18收集到的资源运送至收集资源储存罐12a。保护管22围绕地设置于资源收集管并保护资源收集管。过滤器24配置于保护管22的内部并除去来自海底地层18的沙土。本发明的资源收集***使用高压泵将过滤器24除去的沙土从保护管22的侧壁22a的开口向海底地层18推出。本发明的资源收集管包括气体收集管26和油收集管28。
通过采用这样的结构，本发明的资源收集***由于不会积聚沙土，因此能够小型化。
资源收集装置20具有沙土排出装置90，沙土排出装置90具备轴流泵和高压泵，轴流泵通过使螺旋状旋转翼旋转而使过滤器24除去的沙土向保护管22的侧壁22a的方向移动，高压泵将该沙土从保护管22的侧壁22a的开口向海底地层18推出。螺旋状旋转翼被油压马达或气动马达驱动。沙土排出装置90也可以将多余的涂料与沙土一同排出。本发明的资源收集***优选在排出沙土前，在沙土中混入水泥粒子。虽然对高压泵的种类没有特别限定，但是考虑到推出沙土的压力，优选柱塞泵。只要能够将沙土排出装置90收纳在资源收集装置20的内部，就对沙土排出装置90的数量没有特别限定。
接下来，对构成资源收集装置的过滤器进行说明。图12的(a)是示意性地示出构成图2的资源收集装置的过滤器的一个示例的纵截面图，图12的(b)是构成图2的资源收集装置的过滤器的一个示例的横截面图，图12的(c)是示意性地示出过滤器的变形例1的纵截面图，图12的(d)是示意性地示出过滤器的变形例2的纵截面图，图13的(a)和图13的(b)是示意性地示出永久磁体的变动的纵截面图，图14的(a)是示意性地示出过滤器的变形例3的纵截面图，图14的(b)是过滤器的变形例3的横截面图，图14的(c)是示意性地示出过滤器的变形例4的纵截面图，图14的(d)是过滤器的变形例4的横截面图。过滤器的一个示例的过滤器100与过滤器24、次级过滤器46相同，具有零件24a、资源收集孔24b和贯穿孔24c。
＜电磁体＞
构成本发明的资源收集***的资源收集装置20具有资源收集管、保护管22和过滤器110。资源收集管将从海底地层18收集到的资源运送至收集资源储存罐12a。保护管22围绕地设置于资源收集管并保护资源收集管。过滤器110配置于保护管22的内部并除去来自海底地层18的沙土。过滤器110具备以在零件24a的内部保持带有磁性体粉末的硅藻土的方式配置的电磁体线圈112。本发明的资源收集***通过对电磁体线圈112通电而产生利用电磁体线圈112的带有磁性体粉末的硅藻土的保持力。本发明的资源收集管包括气体收集管26和油收集管28。
通过采用这样的结构，本发明的资源收集***不易产生故障，因此能够长时间连续且稳定地工作。
过滤器110是过滤器的变形例1，而且具有资源收集孔24b和贯穿孔24c。只要能够从其间的零件24a的表面收集资源，就对电磁体线圈112的长度和数量没有特别限定。
＜永久磁体＞
构成本发明的资源收集***的资源收集装置20具有资源收集管、保护管22和过滤器120。资源收集管将从海底地层18收集到的资源运送至收集资源储存罐12a。保护管22围绕地设置于资源收集管并保护资源收集管。过滤器120配置于保护管22的内部并除去来自海底地层18的沙土。过滤器120具备永久磁体122和消磁单元，永久磁体122以在零件24a的内部保持带有磁性体粉末的硅藻土的方式配置，消磁单元减弱永久磁体122对带有磁性体粉末的硅藻土的保持力。本发明的资源收集***通过使消磁单元工作而减少永久磁体122保持的带有磁性体粉末的硅藻土的量。本发明的资源收集管包括气体收集管26和油收集管28。
通过采用这样的结构，本发明的资源收集***不易产生故障，因此能够长时间连续且稳定地工作。
过滤器120是过滤器的变形例2，而且具有资源收集孔24b和贯穿孔24c。只要能够从其间的零件24a的表面收集资源，就对永久磁体122的长度和数量没有特别限定。虽然对永久磁体122的种类没有特别限定，但是优选为钕磁体。
＜永久磁体和电磁体＞
构成本发明的资源收集***的资源收集装置20的消磁单元也可以是以将与永久磁体122相反的极分别邻接的方式配置于永久磁体122的内侧或外侧而成的电磁体线圈124。本发明的资源收集***也可以通过对电磁体线圈124通电来减少永久磁体122保持的带有磁性体粉末的硅藻土的量。
通过采用这样的结构，本发明的资源收集***不易产生故障，因此能够长时间连续且稳定地工作。
只要能够从其间的零件24a的表面收集资源，就对电磁体线圈124的长度和数量没有特别限定。
消磁单元130具有操作部132、主体134和永久磁体136。如果将操作部132按压到主体134后将主体134放置于对象物138上，则吸引力会作用于主体134的内部的永久磁体136与对象物138之间，通过抬起主体134而能够将对象物138拉起。但是，在该状态下，如果抬起操作部132，则由于操作部132从主体134被拉开并且永久磁体136从对象物138被拉开，因此能够将对象物138从主体134取下。也可以将该方法作为消磁单元使用，通过使永久磁体122的位置被移动，而减少永久磁体122所保持的带有磁性体粉末的硅藻土的量。
＜金属线过滤器、纤维状金属过滤器＞
构成本发明的资源收集***的资源收集装置20具有资源收集管、保护管22和过滤器140。资源收集管将从海底地层18收集到的资源运送至收集资源储存罐12a。保护管22围绕地设置于资源收集管并保护资源收集管。过滤器140配置于保护管22的内部并除去来自海底地层18的沙土。过滤器140具备螺旋状金属线142和支柱144，支柱144向螺旋状金属线142的直线轴向延伸并固定于螺旋状金属线142。本发明的资源收集***通过在支柱144的长边方向的贯穿孔144a中流动高压热水或高压蒸汽，从而防止海水在螺旋状金属线142的表面的冻结。本发明的资源收集管包括气体收集管26和油收集管28。
通过采用这样的结构，本发明的资源收集***不易产生故障，因此能够长时间连续且稳定地工作。
贯穿孔144a在功能上对应于贯穿孔24c。过滤器140是过滤器的变形例3，而且具有在功能上对应于资源收集孔24b的资源收集孔146。螺旋状的贯穿孔可以通过在多个细管中充满蜡，封闭两端后在周围填入***后点火，利用***的冲击使相互焊接的方法构成。只要能够固定螺旋状金属线142，就对支柱144的形状没有特别限定，只要对过滤器140的性能没有影响，就对支柱144的大小和数量没有特别限定。虽然对资源收集孔146的形状、大小和数量没有特别限定，但是优选最优化为能够最有效地收集资源的方式。虽然对贯穿孔144a的形状、大小和数量没有特别限定，但是优选最优化为能够进行最有效的加热的方式。虽然对螺旋状金属线142和支柱144的材料没有特别限定，但是优选为铁或不锈钢。
构成本发明的资源收集***的资源收集装置20具有资源收集管、保护管22和过滤器150。资源收集管将从海底地层18收集到的资源运送至收集资源储存罐12a。保护管22围绕地设置于资源收集管并保护资源收集管。过滤器150配置于保护管22的内部并除去来自海底地层18的沙土。过滤器150具备螺旋状金属线152和支柱154，支柱154沿螺旋状金属线152的直线轴向延伸并固定于螺旋状金属线152。本发明的资源收集***通过在螺旋状金属线152的螺旋状的贯穿孔152a中流动有高压热水或高压蒸汽，从而防止海水在螺旋状金属线152的表面的冻结。本发明的资源收集管包括气体收集管26和油收集管28。
通过采用这样的结构，本发明的资源收集***不易产生故障，因此能够长时间连续且稳定地工作。
贯穿孔152a在功能上对应于贯穿孔24c。过滤器150是过滤器的变形例4，而且具有在功能上对应于资源收集孔24b的资源收集孔156。螺旋状的贯穿孔可以通过在多个细管中装满蜡并封闭两端后在周围填入***后点火，通过***的冲击使相互焊接的方法构成。只要能够固定螺旋状金属线152，就对支柱154的形状没有特别限定，只要不影响过滤器150的性能，就对支柱154的大小和数量没有特别限定。虽然对资源收集孔156的形状、大小和数量没有特别限定，但是优选最优化为能够最有效地收集资源的方式。虽然对贯穿孔152a的形状、大小和数量没有特别限定，但是优选最优化为能够进行最有效的加热的方式。虽然对螺旋状金属线152和支柱154的材料没有特别限定，但是优选为铁或不锈钢。
过滤器150可以具备将交织缠绕成絮状的纤维状金属层叠压缩而成的部件来代替螺旋状金属线152和支柱154。本发明的资源收集***通过在过滤器的长边方向的贯穿孔24c中流动高压热水或高压蒸汽来防止海水在过滤器的表面和内部的冻结。纤维状金属过滤器还具有资源收集孔24b。纤维状金属优选为钢棉或不锈钢棉(stainless wool)。资源收集孔24b和贯穿孔24c能够通过在层叠纤维状金属时在过滤器的长边方向***棒材，整体压缩后，拔出棒材的方法构成。
接下来，对构成资源收集装置的循环流产生装置进行说明。图15的(a)是示意性地示出构成图2的资源收集装置的循环流产生管的功能的局部纵截面图，图15的(b)和图15的(c)是示意性地示出循环流产生管的变动的局部纵截面图。
＜循环流可动管＞
构成本发明的资源收集***的资源收集装置20具有资源收集管、保护管22、循环流产生管162和电力供给装置。资源收集管将从海底地层18收集到的资源运送至资源储存罐12a。保护管22围绕地设置于资源收集管并保护资源收集管。循环流产生管162呈U字状地设置于保护管22的内部并使海底地层18与保护管22之间产生循环流。电力供给装置对配置于循环流产生管162的中途的高频加热器164供给电力。本发明的资源收集***在从海底地层18收集的资源的量减少时，通过改变设置于循环流产生管162的两端的可动管166,168的角度，从而使循环流的流路缩短并且从可动管166,168向海底地层18喷射高压热水或高压蒸汽。本发明的资源收集管包括气体收集管26和油收集管28。
通过采用这样的结构，本发明的资源收集***能够在短时间内对周边的海底地层进行加热，因此能够更有效地从海底地层收集资源。
循环流产生管162和电力供给装置构成循环流产生装置160。高压热水或高压蒸汽通过电力供给装置和高压泵从水供给装置12b供给，也可以是超临界水。从海底地层18收集的资源的量正常时的可动管166的位置为向上的位置a，可动管168的位置为向下的位置b，从海底地层18收集的资源的量减少时的可动管166的位置为向下的位置c，可动管168的位置为向上的位置d。只要能够将循环流产生装置160收纳在资源收集装置20的内部，就对循环流产生装置160的数量没有特别限定。只要能够改变循环流的方向，就对可动管166,168的形状没有特别限定。
为了使海底地层18与保护管22之间产生循环流，通过配置于循环流产生管162的中途的蒸汽喷射部170的向下的蒸汽喷射孔170a或向上的蒸汽喷射孔170b而向循环流产生管162中喷射蒸汽，用高频加热器164对该蒸汽进一步加热，生成过热蒸汽。应予说明，这里使用的高频电磁波的频率为数百兆赫至数十太赫为宜。特别是也可以适当组合使用用于气体水合物的分解的数百至数千兆赫的频率的电磁波与渗透至气体水合物的内部深处且具有促进气体水合物的分解作用的数十太赫的频率的电磁波。
＜强制循环＞
构成本发明的资源收集***的资源收集装置20具有资源收集管、保护管22、循环流产生管162和电力供给装置。资源收集管将从海底地层18收集到的资源运送至收集资源储存罐12a。保护管22围绕地设置于资源收集管并保护资源收集管。循环流产生管162呈U字状地设置于保护管22的内部并使海底地层18与保护管22之间产生循环流。电力供给装置对配置于循环流产生管162的中途的高频加热器164供给电力。本发明的资源收集***在循环流的流量减少时，通过使螺旋状旋转翼172,174旋转来使循环流产生管162中的沙土向循环流的方向移动。本发明的资源收集管包括气体收集管26和油收集管28。
通过采用这样的结构，本发明的资源收集***能够在短时间内对周边的海底地层进行加热，因此能够更有效地从海底地层收集资源。
循环流的流量正常时的轴流泵的螺旋状旋转翼172的位置为循环流产生管162的外部的位置g，螺旋状旋转翼174的位置为循环流产生管162的外部的位置h，循环流的流量减少时的可动管166的位置为水平的位置e，可动管168的位置为水平的位置f，循环流的流量减少时的轴流泵的螺旋状旋转翼172的位置为循环流产生管162的内部的位置i，螺旋状旋转翼174的位置为循环流产生管162的内部的位置j。螺旋状旋转翼172,174被油压马达或气动马达驱动。
＜水泥粒子＞
本发明的资源收集***在使保护管22对海底地层18沿轴向移动前，也可以向循环流产生管162的两个开口位置的海底地层18中供给水泥粒子。
通过采用这样的结构，本发明的资源收集***不易产生故障，因此能够长时间连续且稳定地工作。
水泥粒子由水泥粒子供给装置12h供给。
接下来，对构成资源收集装置的电力供给装置进行说明。图16的(a)是示意性地示出构成图2的资源收集装置的电力供给装置的一个示例的纵截面图，图16的(b)是示意性地示出电力供给装置的一部分的变形例1的纵截面图，图16的(c)是示意性地示出电力供给装置的变形例2的纵截面图。
＜喷射式涡轮机＞
喷射式涡轮机180是电力供给装置的一个示例，具有压缩部182、燃烧室184、涡轮机186和发电单元188。压缩部182压缩吸入的空气，燃烧室184容纳燃烧中的燃气与压缩空气的混合气体，涡轮机186的叶片受到因燃烧而膨胀的气体流动的力而旋转，发电单元188通过涡轮机186的旋转来发电。
构成本发明的资源收集***的资源收集装置20具有资源收集管、保护管22、循环流产生管162和电力供给装置。资源收集管将从海底地层18收集到的资源运送至收集资源储存罐12a。保护管22围绕地设置于资源收集管并保护资源收集管。循环流产生管162呈U字状地设置于保护管22的内部并使海底地层18与保护管22之间产生循环流。电力供给装置对配置于循环流产生管162的中途的高频加热器164供给电力。电力供给装置具备喷射式涡轮机180，喷射式涡轮机180被使从海底地层18收集到的资源在燃烧室184燃烧而产生的燃烧气体驱动，向循环流产生管162供给高压热水或高压蒸汽。本发明的资源收集管包括气体收集管26和油收集管28。
通过采用这样的结构，由于本发明的资源收集***的设置位置极接近海面上，因此能够更有效地供给必要的能量。
高压热水或高压蒸汽也可以是超临界水。燃气通过气体收集管26或油收集管28供给到燃烧室184，空气从空气供给装置12d通过空气供给管42c供给到压缩部182，燃烧后的气体通过排放气体回收管42d被排出到海面上的大气中。只要能够将电力供给装置收纳到资源收集装置20的内部，就对电力供给装置的数量没有特别限定。
＜水下燃烧器＞
水下燃烧器190是电力供给装置的一部分的变形例1，具有喷嘴192、燃烧室194、燃烧稳定器196和点火装置198。喷嘴192将燃气和加压空气沿着接线方向吹入燃烧室194，燃烧室194容纳燃烧中的燃气和加压空气的混合气体，燃烧稳定器196防止因液体向燃烧室194逆流而引起的燃烧的不稳定化，点火装置198对燃气与加压空气的混合气体点火。叶片受到因混合气体的燃烧而膨胀的气体的流动的力而使涡轮机旋转，通过涡轮机的旋转而使发电单元发电。
构成本发明的资源收集***的资源收集装置20具有资源收集管、保护管22、循环流产生管162和电力供给装置。资源收集管将从海底地层18收集到的资源运送至收集资源储存罐12a。保护管22围绕地设置于资源收集管并保护资源收集管。循环流产生管162呈U字状地设置于保护管22的内部并使海底地层18与保护管22之间产生循环流。电力供给装置对配置于循环流产生管162的中途的高频加热器164供给电力。电力供给装置具备涡轮机，涡轮机被使从海底地层18收集到的资源在水下燃烧器190燃烧而产生的燃烧气体和蒸汽驱动，向循环流产生管162供给高压热水或高压蒸汽。本发明的资源收集管包括气体收集管26和油收集管28。
通过采用这样的结构，由于本发明的资源收集***的设置位置极接近海面上，因此能够更有效地供给必要的能量。
高压热水或高压蒸汽也可以是超临界水。燃气通过气体收集管26或油收集管28供给到燃烧室194，空气从空气供给装置12d通过空气供给管42c供给到燃烧室194，燃烧后的气体通过排放气体回收管42d排出到海面上的大气中。
＜燃料电池和热电转换装置＞
燃料电池200是电力供给装置的变形例2，具有燃料电极202、电解质层204和空气电极206。供给到燃料电极202的氢进入到与电解质层204接触的面，电子游离而变为氢离子，电子逸散到外部，在电解质层204中移动的氢离子与供给到空气电极206的氧和从外部返回的电子反应变成水。
构成本发明的资源收集***的资源收集装置20具有资源收集管、保护管22、循环流产生管162和电力供给装置。资源收集管将从海底地层18收集到的资源运送至资源储存罐12a。保护管22围绕地设置于资源收集管并保护资源收集管。循环流产生管162呈U字状地设置于保护管22的内部并使海底地层18与保护管22之间产生循环流。电力供给装置对配置于循环流产生管162的中途的高频加热器164供给电力。电力供给装置是燃料电池200，燃料电池200使用从海底地层18收集到的资源与高温的蒸汽反应得到的氢来供给电力。本发明的资源收集管包括气体收集管26和油收集管28。
通过采用这样的结构，由于本发明的资源收集***的设置位置极为靠近海面上，因此能够更有效地供给必要的能量。
得到氢的反应中必要的资源通过气体收集管26或油收集管28供给，高温的蒸汽通过加热器从水供给装置12b供给，电力供给反应后生成的空气和水在资源收集装置20中被再利用。电力供给装置也可以是热电转换装置来代替燃料电池200，该热电转换装置将海底地层18中的热水矿床的热转换成电力进行供给。热电转换装置是利用塞贝克效应(Seebeckeffect)使接合点的一方接触高热源而另一方接触低热源来产生电位差，从而将热能量转换为电能量的装置。可以在使用前端所具备的小型的挖掘装置挖掘海底地层18直到热水矿床附近而延伸的连续油管装置60的前端附近具备电热转换装置。在这种情况下，高热源优选设置于海底地层18中的热水矿床，低热源优选设置在离热水矿床足够远的海底地层18的位置。
本发明的第一实施方式的资源收集***基本以如上方式构成。通过采用这样的结构，本发明的资源收集***能够更有效地从海底地层收集资源，另外，能够与以往相同或比以往更长时间连续且稳定地工作，能够更有效地供给必要的能量并进行小型化。
接下来，对包括本发明的第二实施方式的资源收集***的整体结构进行说明。图17是示意性地示出包括本发明的第二实施方式的资源收集***的整体结构的框图。
整体结构210具有配置于海面上的构造物12、从构造物12向下方延伸的连接管14、在连接管14的下端所具备的挖掘装置16以及在连接管14与挖掘装置16之间所具备的资源收集装置220。资源收集装置220利用在破碎包括气体水合物层等的海底地层212时的裂缝212a来收集资源。
接下来，对于本发明的第二实施方式的资源收集***，参照构成该资源收集***的资源收集装置来进行说明。图18的(a)是示意性地示出构成图17的资源收集***的资源收集装置的功能的纵截面图，图18的(b)是示意性地示出构成图18的(a)的资源收集装置的保护管的底壁和其周边的功能的具备纵截面图。
构成本发明的资源收集***的资源收集装置220具有资源收集管、保护管222、过滤器24、闸门管224、次级保护管226、次级过滤器46、次级闸门管228、循环流产生管230和电力供给装置。本发明的资源收集管包括气体收集管26和油收集管28。资源收集装置220的不同之处在于，与资源收集装置20等的保护管22和闸门管34相对的保护管222和闸门管224的形状不同；过滤器24和次级过滤器46的长边方向的段数不同；以及与资源收集装置20等的次级保护管44、次级闸门管48和循环流产生管162相对的次级保护管226、次级闸门管228和循环流产生管230的轴向的长度不同，除此以外的其余部分具有相同的结构，因此省略对相同的构成要素以及仅段数或长度不同的构成要素的说明。
＜半球状底壁＞
构成本发明的资源收集***的资源收集装置220的保护管222也可以具备从侧壁的一端延伸的半球状的底壁222a和贯穿底壁222a的多个底壁孔222b。
通过采用这样的结构，本发明的资源收集***由于能够从更近的海底地层收集资源，因此能够更有效地从海底地层收集资源。
本发明的资源收集***在从海底地层18收集资源时打开多个底壁孔222b，在除此以外的时间关闭多个底壁孔222b。保护管222的侧壁仅在轴向的长度与侧壁22a不同。保护管222还具备多个侧壁孔22b和保护管222的侧壁的轴向的贯穿孔。保护管222的多个侧壁孔22b仅在轴向的段数与保护管22不同并贯穿保护管222的侧壁。保护管222的贯穿孔仅在轴向的长度与贯穿孔22c不同并连接于底壁222a的贯穿孔222c。虽然对贯穿孔222c的形状、大小和数量没有特别限定，但是优选能够最优化为最有效地进行加热的方式。
资源收集装置220的闸门管224具备从侧壁的一端延伸的半球状的底壁224c和贯穿底壁224c的多个底壁孔224d。本发明的资源收集***在从海底地层18收集资源时，打开多个底壁孔224d，在除此以外的时间关闭多个底壁孔224d。闸门管224的侧壁仅在轴向的长度与侧壁34c不同。闸门管224还具备多个侧壁孔34d和闸门管224的侧壁的轴向的贯穿孔。闸门管224的多个侧壁孔34d仅在轴向的段数与闸门管34不同并贯穿闸门管224的侧壁。闸门管224的贯穿孔仅在轴向的长度与贯穿孔34e不同并连接于底壁224c的贯穿孔224e。虽然对贯穿孔224e的形状、大小和数量没有特别限定，但是优选最优化为能够最有效地进行加热的方式。
闸门管224内，外侧闸门管224a配置于保护管222的外侧，内侧闸门管224b配置于保护管222与过滤器24之间，分别具备底壁224c、贯穿底壁224c的多个底壁孔224d以及底壁224c的轴向的贯穿孔224e。底壁孔224d的大小与保护管222的底壁孔222b几乎相同，在闸门管224在圆周方向的底壁孔224d的长度小于圆周方向的节距的一半时，通过使用油压马达或气动马达使闸门管224转动底壁孔224d的长度，从而能够堵住保护管222的底壁孔222b。虽然对底壁孔222b和底壁孔224d的形状、大小以及数量没有特别限定，但是优选最优化为能够最有效地收集资源的方式。
本发明的第二实施方式的资源收集***基本构成如上。通过采用这样的结构，本发明的资源收集***能够更有效地从海底地层收集资源，另外，可以与以往相同或者比以往更长时间连续且稳定地工作，能够更有效地供给必要的能量并小型化。
以上，虽然对本发明的资源收集***进行了详细的说明，但是本发明不限于上述记载，当然可以在不脱离本发明的主旨的范围内进行多种改良和/或变更。
工业上的可利用性
由于本发明的资源收集***具有能够更有效地从海底地层收集资源这样的效果，而且具有能够与以往相同或者比以往更长时间连续且稳定地工作，能够更有效地供给必要的能量并小型化这样的效果，因此在工业上有用。

Claims (21)

1.一种资源收集***，其特征在于，具有：
资源收集管，其将从海底地层收集到的资源运送至收集资源储存罐；
保护管，其围绕地设置于所述资源收集管并保护所述资源收集管；以及
连续油管装置，其从配置于海面上或所述保护管的内部的卷绕用的卷轴放出，并贯穿所述保护管的侧壁而从内侧向外侧延伸，
通过所述连续油管装置向所述海底地层中供给发泡材料的原液、燃气和含氧的空气，或者通过所述连续油管装置向所述海底地层中供给发泡材料的原液、燃气产生材料、高压水以及所述空气，通过所述燃气产生材料与所述高压水的化学反应或通过由所述燃气产生材料促进所述海底地层的分解而产生燃气，
使所述发泡材料的原液相互混合后在包含所述燃气和所述空气的气氛中发泡，使发泡材料的空腔内积存的所述燃气爆发式燃烧，从而破碎所述海底地层。
2.根据权利要求1所述的资源收集***，其特征在于，
所述连续油管装置具备管状的管外壁、设置于所述管外壁的开口以及设置于所述开口的内侧的混合室，
将所述发泡材料的原液在所述混合室相互混合后，将其混合物与所述燃气和所述空气一起通过所述开口供给到所述海底地层与所述管外壁之间。
3.根据权利要求2所述的资源收集***，其特征在于，
将所述发泡材料的原液相互混合而形成的发泡材料包括导电体金属或碳纳米管，
通过对具有导电性的所述发泡材料与露出于所述管外壁或所述混合室并电绝缘的点火布线之间施加高电压，从而对所述发泡材料的空腔内积存的燃气进行点火。
4.根据权利要求2所述的资源收集***，其特征在于，
通过对设置于所述管外壁或所述混合室的点火塞施加高电压，从而对所述发泡材料的空腔内积存的燃气进行点火。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的资源收集***，其特征在于，
所述连续油管装置在所述保护管的轴向上至少一个位置处以预定的间隔在各位置的周向上配置有多个。
6.根据权利要求2至4中任一项所述的资源收集***，其特征在于，
使用高压水和高压空气中的至少一方来清洗所述混合室。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的资源收集***，其特征在于，
所述燃气产生材料为碳化物粒子，所述燃气为乙炔气体，通过所述碳化物粒子与所述高压水之间的化学反应而产生所述乙炔气体。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的资源收集***，其特征在于，
所述燃气产生材料为甲醇，所述海底地层为甲烷水合物层，所述燃气为甲烷气体，通过由所述甲醇促进所述甲烷水合物层分解而产生所述甲烷气体。
9.一种资源收集***，其特征在于，具有：
资源收集管，其将从海底地层收集到的资源运送至收集资源储存罐；
保护管，其围绕地设置于所述资源收集管并保护所述资源收集管；以及
连续油管装置，其从配置于海面上或所述保护管的内部的卷绕用的卷轴放出，并贯穿所述保护管的侧壁而从内侧向外侧延伸，
所述连续油管装置具有：
副资源收集管，其将从所述海底地层收集到的资源运送至所述收集资源管；
副保护管，其具备围绕地设置于所述副资源收集管的副侧壁和贯穿所述副侧壁的多个副侧壁孔，并且保护所述副资源收集管；
副过滤器，其配置于所述副保护管的内部并除去来自所述海底地层的沙土；以及
副闸门管，其为了开闭所述多个副侧壁孔而配置于所述副保护管的外侧和所述副保护管与所述副过滤器之间中的至少一方。
10.根据权利要求9所述的资源收集***，其特征在于，
所述连续油管装置在所述保护管的轴向上至少一个位置处以预定的间隔在各位置的周向上配置有多个。
11.一种资源收集***，其特征在于，具有：
资源收集管，其将从海底地层收集到的资源运送至收集资源储存罐；
保护管，其具备围绕地设置于所述资源收集管的侧壁和贯穿所述侧壁的多个侧壁孔，并保护所述资源收集管；
过滤器，其配置于所述保护管的内部并除去来自所述海底地层的沙土；以及
闸门管，其为了开闭所述多个侧壁孔而配置于所述保护管的外侧和所述保护管与所述过滤器之间中的至少一方，
在从所述海底地层收集资源时，打开所述多个侧壁孔，在除此以外的时间关闭所述多个侧壁孔，
通过在所述保护管的侧壁的轴向的贯穿孔或螺旋状的贯穿孔以及所述闸门管的侧壁的轴向的贯穿孔或螺旋状的贯穿孔中的至少一方中流动高压热水或高压蒸汽，从而防止海水在所述保护管与所述闸门管之间以及所述多个侧壁孔中的冻结。
12.根据权利要求11所述的资源收集***，其特征在于，
在使所述保护管的内侧的压力上升至与所述保护管的外侧的海底地层的压力相同后，打开所述多个侧壁孔。
13.根据权利要求11或12所述的资源收集***，其特征在于，
将涂料混入高压水中，在关闭了所述多个侧壁孔的状态下，通过使混入有所述涂料的高压水沿与在收集所述资源时所述资源在所述过滤器中流动的方向相同的方向流动，从而对所述过滤器进行涂覆。
14.根据权利要求11或12所述的资源收集***，其特征在于，
在关闭了所述多个侧壁孔的状态下，通过使高压水沿与在收集所述资源时所述资源在所述过滤器中流动的方向相反的方向流动，从而对所述过滤器的内部进行清洗。
15.根据权利要求14所述的资源收集***，其特征在于，
进一步在关闭了所述多个侧壁孔的状态下，通过使高压热水或高压蒸汽在所述过滤器的表面流动，从而对所述过滤器的表面进行清洗。
16.根据权利要求11或12所述的资源收集***，其特征在于，
所述资源收集***还具有：
次级保护管，其具备配置于所述过滤器的内侧的次级侧壁和贯穿所述次级侧壁的多个次级侧壁孔；
次级过滤器，其配置于所述次级保护管的内部并除去来自所述海底地层的沙土；以及
次级闸门管，其为了开闭所述多个次级侧壁孔而配置在所述过滤器与所述次级保护管之间以及所述次级保护管与所述次级过滤器之间中的至少一方。
17.根据权利要求11或12所述的资源收集***，其特征在于，
所述保护管具备从所述侧壁的一端延伸的半球状的底壁和贯穿所述底壁的多个底壁孔。
18.一种资源收集***，其特征在于，具有：
资源收集管，其将从海底地层收集到的资源运送至收集资源储存罐；
保护管，其围绕地设置于所述资源收集管并保护所述资源收集管；以及
过滤器，其配置于所述保护管的内部并除去来自所述海底地层的沙土，
进而，还具有以下构成(1)至(9)中的至少一种构成：
(1)使用高压泵将所述过滤器除去的沙土从所述保护管的侧壁的开口向所述海底地层推出；
(2)所述保护管以使轴向相对海面朝向上下方向的方式配置，
所述资源收集管包括：与设置于所述过滤器的上方的气体储藏室连接的气体收集管、以及与设置于所述过滤器的下方的油储藏室连接的油收集管，
所述过滤器具备在长边方向上贯穿的资源收集孔，
使从外侧向内侧通过所述过滤器而到达所述资源收集孔的资源中的气体上升至所述气体储藏室，使所述资源中的油下降至所述油储藏室；
(3)通过在所述过滤器的长边方向的贯穿孔中流动高压热水或高压蒸汽，从而防止海水在所述过滤器的表面和内部的冻结；
(4)所述过滤器具备以在零件的内部保持带有磁性体粉末的硅藻土的方式配置的永久磁体和减弱所述永久磁体对所述带有磁性体粉末的硅藻土的保持力的消磁单元，
通过使所述消磁单元工作，从而减少所述永久磁体保持的所述带有磁性体粉末的硅藻土的量；
(5)所述过滤器具备以在零件的内部保持带有磁性体粉末的硅藻土的方式配置的电磁体线圈，
通过对所述电磁体线圈通电，产生所述电磁体线圈对所述带有磁性体粉末的硅藻土的保持力；
(6)所述过滤器具备螺旋状金属线和沿所述螺旋状金属线的直线轴向延伸并固定于所述螺旋状金属线的支柱，
通过在所述支柱的长边方向的贯穿孔或所述螺旋状金属线的螺旋状的贯穿孔中流动高压热水或高压蒸汽，从而防止海水在所述螺旋状金属线的表面的冻结；
(7)通过在所述过滤器的表面淋洒高压热水或高压蒸汽，从而防止海水在所述过滤器的表面和内部的冻结；
(8)通过所述过滤器的长边方向的两端的导热单元向所述过滤器传导高压热水或高压蒸汽的热，从而防止海水在所述过滤器的表面和内部的冻结；
(9)所述过滤器具备将交织缠绕成絮状的纤维状金属层叠压缩而成的部件，
通过在所述过滤器的长边方向的贯穿孔中流动高压热水或高压蒸汽，从而防止海水在所述过滤器的表面和内部的冻结。
19.根据权利要求18所述的资源收集***，其特征在于，
所述消磁单元是以使与所述永久磁体相反的极分别邻接的方式配置于所述永久磁体的内侧或外侧而成的电磁体线圈，
通过对所述电磁体线圈通电，从而减少所述永久磁体保持的所述带有磁性体粉末的硅藻土的量。
20.一种资源收集***，其特征在于，具有：
资源收集管，其将从海底地层收集到的资源运送至收集资源储存罐；
保护管，其围绕地设置于所述资源收集管并保护所述资源收集管；
循环流产生管，其呈U字状地设置在所述保护管的内部并使所述海底地层与所述保护管之间产生循环流；以及
电力供给装置，其向配置于所述循环流产生管的中途的高频加热器供给电力，
进而，还具备以下构成(1)和(2)中的至少一种构成：
(1)在从所述海底地层收集的资源的量减少时，通过改变设置于所述循环流产生管的两端的可动管的角度，来缩短所述循环流的流路，并且从所述可动管向所述海底地层喷射高压热水或高压蒸汽；
(2)在所述循环流的流量减少时，通过使螺旋状旋转翼旋转，从而使所述循环流产生管中的沙土向所述循环流的方向移动。
21.根据权利要求20所述的资源收集***，其特征在于，
在所述构成(1)或(2)中，在使所述保护管相对于所述海底地层沿轴向移动之前，向所述循环流产生管的两个开口位置的海底地层中供给水泥粒子。
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