JP6295090B2 - 資源回収システム - Google Patents
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Description
また、ガスハイドレートの最も多く存在する海底には、レアメタルも多量に埋蔵されていることが知られている。
また、シェールガスは、近年、掘削・回収技術(水平坑井・水圧破砕)が確立されたため、石油に替わる新たなエネルギ源として多大な注目を集めており、米国等において大規模な生産が行われ始めている。
また、シェールガスは、頁岩の層に沿って坑井を水平に何本も掘り、水圧破砕によって坑井に複数の亀裂を設けることで頁岩の隙間からガスを回収する方法が確立されている。
また、シェールガス回収における水圧破砕によって、シェールガスを埋蔵する地域の断層が滑りやすくなり、地震が起きやすくなったという調査結果も存在する。
また、特許文献1に係るシェール層からのシェールガスの回収システムにおいて、断層が滑りやすくなるという課題は何ら解決されていない。
また、本発明の第2の目的は、ガス回収およびレアメタル回収を行うにあたって、なるべく廃棄物の出ないガスまたはレアメタル回収システムを提供することにある。
また、本発明の第3の目的は、シェール層からのシェールガス回収を行うにあたって、断層が滑りやすくなることのないシェールガス回収システムを提供することにある。
また、ガスハイドレート層等からのガス回収およびレアメタル回収において排出される廃棄物の量を抑えることができる。
また、シェール層からのシェールガスの回収の際、地盤強化を行うため、断層が滑りやすくなることがない。
実施の形態1
図1は、本発明の実施の形態1に係るガスハイドレート層またはレアメタル層からの資源回収システム10の概略構成を示す図である。ここでは、ガスハイドレートまたはレアメタルの存在位置として最も一般的な形態である海面下数百mの深さの海底にガスハイドレートまたはレアメタルが層状になって存在する場合を例にして説明する。
多重管11は、外筒12と、外筒12の内部に設置される、供給管18(高圧送液管15)、回収管16および信号を送受信する信号線20の導通経路22とからなる。
また、ガスまたはレアメタルが回収される前の中空杭50B内部には、上側の地層(海底)40およびガスハイドレート層またはレアメタル層44がそのままの形で存在し、ガスまたはレアメタルが回収された後の中空杭50Cには、例えば、多重管11が接続され、ガスまたはレアメタルが回収される中空杭50Aの上側の地層40の泥土が廃棄泥土として廃棄されている。
液化ガス供給装置28、空気供給装置30、および水供給装置35は、供給管18(高圧送液管15)を通じて可燃ガス、空気、および水を供給し、また、制御装置32は信号線20を通じて制御信号を送受信して、掘削や可燃ガスの燃焼を制御する。
熱エネルギ発生装置48は、給水管56、蒸気発生装置58、過熱蒸気生成装置60、ならびにフィルタ67からなり、給水管56は、蒸気供給管64によって筒状部材61に接続される。また、蒸気発生装置58は、給水管56に設置されたヒータ62と、蒸気供給管64に設置された図示しない電磁バルブからなる。そして、過熱蒸気生成装置60は、第1の管52および第2の管54からなる筒状部材61と第2の管54に設置された高周波加熱装置66とからなる。また、フィルタ67は、外筒12の内側であって、第1の管52の開口部に設置される。なお、フィルタ67は、第1の管52の開口部から移動させることができる。
蒸気発生装置58のヒータ62は、給水管56を通る水を加熱して蒸気とし、蒸気供給管64へ蒸気を噴出させる。蒸気発生装置58の図示しない電磁バルブは、上述の制御装置32からの制御信号に基づいてその開閉を行う。図示しない電磁バルブが開放されると、蒸気が蒸気供給管64より筒状部材61内に噴出される。
また、蒸気供給管64は、第2の管54に接続され、第1の管52の方向に傾斜して開口している。
可燃ガス供給管70および空気供給管72は、外部から可燃ガスおよび空気を、それぞれ独立して燃焼室74へ供給する。
燃焼室74では、燃焼室74手前に設置されたバーナ76によって可燃ガス供給管70および空気供給管72から供給された可燃ガスおよび空気が混合されて燃焼され、燃焼ガスが発生する。
タービン78は、その回転ブレードが、図示しない軸受装置で回転可能に支持された回転軸84によって発電機のロータ80と連結されており、燃焼室74の後ろに設置され、高速の燃料ガスを供給されることで高速回転する。
ロータ80は、上述のタービン78と回転軸84によって連結されるため、タービン78が回転することで回転される。また、ステータ82は、ロータ80の回転を受けて発電し、蒸気発生装置58のヒータ62、ならびに図示しない電磁バルブ、過熱蒸気生成装置60の高周波加熱装置66などに電力を供給する。
資源回収システム10は、その先端に設置された掘削機構38によって海中の上側の地層40を掘り進み、海中の上側の地層40と下側の地層42との間に存在するガスハイドレート層44内部に到達して、資源回収装置46をガスハイドレート層44内部に設置する。
なお、掘削の際、資源回収装置46の熱エネルギ発生装置48は、図示しない電磁バルブを閉止し、蒸気供給管64に水が逆流するのを防ぎ、また、蒸気供給管64の内部へ土砂や砂礫などが入るのを防いでいる。
図3に示すように、実施の形態1に係る資源回収システムは、廃棄機構87と廃棄路88とを備える。廃棄機構87は、図示しない掘削機構によって掘削された、ガスハイドレート層またはレアメタル層44に到達するまでの上側の地層40の廃棄泥土を海中(海底面よりも上側)に移送する。また、廃棄路88は、既に、ガスハイドレートまたはレアメタルの回収された隣接する中空杭50Cの内側に通じている。廃棄機構87は、移送した廃棄泥土を廃棄路88を通じて中空杭50C内部に廃棄する。
なお、通常、隣接する中空杭50Aと中空杭50Cとの間では、ガスハイドレート層またはレアメタル層の存在する深さやそれらの厚さに大きな違いは無いと考えられるため、隣接中空杭50Aの全ての廃棄泥土を、隣接する中空杭50Cの内側に廃棄することができる。
杭打ち装置90は、本体支持部92と、杭把持部94とからなり、本体支持部92は、第1の脚部93Aと第2の脚部93Bとを備え、杭把持部94は、2つの腕部95を備える。
本体支持部92は、既に杭打ちされた中空杭50に第1の脚部93Aおよび第2の脚部93Bの少なくとも一方を嵌合させて杭打ち装置90の足場とし、杭打ち装置90を海底に固定する。
なお、上述のとおり、杭把持部94は、中空杭50の大きさに応じて杭把持部94の間隔および開閉角度を変えることで、様々な太さの中空杭に対応することができる。
図6は、資源回収システムに係る杭打ち装置90の杭打ち手順を説明する説明図である。図4および図5に示す杭打ち装置90は、本体支持部92が第1の脚部93Aおよび第2の脚部93Bの2つの脚部を備え、それぞれの脚部が中空杭50に嵌合して足場を形成し、本体支持部92を海底40に固定するが、既に杭打ちされ、海底面に埋められた中空杭50に嵌合して本体支持部92を海底40に固定する脚部は1つでもよい。
例えば、本体支持部92の第1の脚部93Aが、位置Aに示す中空杭50と嵌合して位置Aに示す中空杭50を足場とし、位置Aに示す中空杭50の周囲に他の中空杭50が杭打ちされてない場合、杭打ち装置90は、例えば、位置1から位置6(位置1〜位置5:破線部分、位置6:実線部分)まで、順次、中空杭50を杭打ちする。
そして、杭打ち装置90は、位置Bの中空杭50の周囲で、杭打ちされていない位置7から位置9(一点鎖線部分)まで、順次、中空杭50を杭打ちする。位置Bの中空杭50の周囲の杭打ちを終えた後、上述と同様に、本体支持部92の足場を位置Bから位置A以外の中空杭50へ変更し、まだ杭打ちされていない海底40に中空杭50を杭打ちする。
図7(A)は、本発明の実施の形態2に係る資源回収システムの資源回収管を示す外観図であり、(B)はその断面図である。
図7(A)、(B)に示すように、資源回収管100は、同一方向にらせん状に巻かれた発熱帯101と、同じく同一方向にらせん状に巻かれた絶縁帯102とによって構成され、一定間隔で孔部103を備える。
また、絶縁帯102は、絶縁材料によって構成され、発熱帯101の間の電流の漏れを防ぎ、絶縁帯102には、一定間隔で孔部103が形成される。
また、孔部103は、資源回収管100によって送液され、発熱帯101によって加熱された高温高圧の水、液体ガス、またはこれらの混合液を、ガスハイドレート層またはレアメタル層に放出する。なお、シェール層からのシェールガスの回収の場合には、水圧破砕に用いるジェル等をシェール層に対して放出する。また、孔部103は、絶縁帯102に形成されているが、発熱帯101に形成されてもよい。
資源回収管100は、発熱帯101を備えることで、送液時の高温高圧の水、液体ガス、またはこれらの混合液の凍結を防ぎ、また、資源回収時の回収資源の凍結を防ぐ。
図8は、本発明の実施の形態3に係る資源回収管を示す断面図である。
図8に示すように、資源回収管110は、外側の送液管110Aと内側の回収管110Bとからなる二重管の構造を備える。外側の送液管110Aは、実施の形態2に係る資源回収管100と同じ構成を備え、同一方向にらせん状に巻かれた発熱帯111と、同じく、同一方向にらせん状に巻かれた絶縁帯112とを有し、絶縁帯112に孔部113を有する。また、内側の回収管110Bは、発熱帯等の構成を備えない公知の管材によって構成される。
資源回収管110は、外側の送液管110Aによって送液を行い、外側の送液管110Aに設けられた孔部103から、外側送液管110Aの発熱帯111によって加熱された高温高圧の水、液体ガス、またはこれらの混合液を、ガスハイドレート層またはレアメタル層に放出する。また、シェール層からのシェールガスの回収の場合には、水圧破砕に用いるジェル等をシェール層に対して放出する。
また、内側の回収管110Bは、ガスハイドレート層からのガス回収、レアメタル層からのレアメタル回収、およびシェール層からのシェールガス回収を行う。
図9は、本発明の実施の形態4に係る資源回収管を示す断面図である。
図9に示すように、資源回収管120は、外側の送液管120Aと内側の回収管120Bとからなる二重管の構造を備える。外側の送液管120Aは、一定間隔で孔部123が形成された中空管である。また、内側の回収管120Bは、実施の形態2に係る資源回収管100と同様の構成を備え、らせん状に形成された発熱帯121と絶縁帯122とを有する。
また、内側の回収管120Bは、ガスハイドレート層からのガス回収、レアメタル層からのレアメタル回収、およびシェール層からのシェールガス回収を行う。
図10は、本発明の実施の形態5に係る資源回収管を示す断面図である。
図10に示すように、資源回収管130は、外側の送液管130Aと内側の回収管130Bとからなる二重管の構造を備える。外側の送液管130Aおよび内側の回収管130Bは、実施の形態2と同様、同一方向にらせん状に巻かれた発熱帯131A、131Bおよび同じく同一方向にらせん状に巻かれた絶縁帯132A、132Bによって構成される。また、外側の送液管130Aは、絶縁帯132Aに一定間隔で形成された孔部133を備える。
資源回収管130は、実施の形態3の資源回収管110と同様、外側の送液管130Aによって送液を行い、外側の送液管130Aに設けられた孔部133から、外側の回収管130Aの発熱帯131Aおよび内側の回収管130Bの発熱帯131Bによって加熱された高温高圧の水、液体ガス、またはこれらの混合液を、ガスハイドレート層またはレアメタル層に放出する。また、シェール層からのシェールガスの回収の場合には、水圧破砕に用いるジェル等をシェール層に対して放出する。
また、内側の回収管130Bは、ガスハイドレート層からのガス回収、レアメタル層からのレアメタル回収、およびシェール層からのシェールガス回収を行う。
なお、実施の形態2〜実施の形態5における発熱帯101、111、121、131A、131Bと絶縁帯102、112、122、132A、132Bとは、それぞれ同一方向にらせん状に巻かれた構造をとることで、資源回収管を形成するが、発熱帯を複数本設け、また、それぞれの発熱帯に対して絶縁帯を設けることで、同一方向に巻かれた多重のらせん状の構造をとることもできる。例えば、資源回収管は、それぞれ独立した3本の発熱帯によって構成されてもよい。
図11は、本発明の実施の形態6に係る資源回収管の外観図である。図11に示すように、資源回収管140は、それぞれ独立した第1の発熱帯141A、第2の発熱帯141B、および第3の発熱帯141Cと、それぞれの間に形成される第1の絶縁帯142A、第2の絶縁帯142B、および第3の絶縁帯142Cによって構成される。また、第1の絶縁帯142Aには第1の孔部143Aが設置され、第2の絶縁帯142Bには第2の孔部143Bが設置され、第3の絶縁帯142Cには第3の孔部143Cが設置される。
なお、本実施形態の多重のらせん状の構造は、実施の形態2〜実施の形態5の資源回収管に適用することができる。
また、実施の形態2〜実施の形態6における発熱帯101、111、121、131A、131B、141A、141B、141Cは、絶縁帯102、112、122、132A、132B、142A、142B、142C及び142によってそれぞれが分離されているが、発熱帯からの電流の漏れが充分に抑えられる場合には、絶縁帯を設けず、発熱帯のみによって資源回収管を構成してもよい。
図12は、本発明の実施の形態7に係る資源回収管の外観図である。図12に示すように、資源回収管150は、1つの発熱帯151をらせん状巻いて繋ぎ合せることで構成される。また、発熱帯151上に複数の孔部153を備える。なお、本実施形態の絶縁帯を設けない構造は、実施の形態2〜実施の形態6の資源回収管に適用することができる。
なお、加熱の際の消費電力を削減するため、これら資源回収管を所定間隔で断続的に加熱してもよく、また、これら資源回収管の内部が凍結して詰まった場合に加熱するように制御してもよい。資源回収管内部の凍結による詰まりは、回収資源の単位時間あたりの回収量や、回収時の資源回収管内部の圧力を測定することで判断することができる。
また、上述の資源回収管は、一定間隔で図示しないリチウム蓄電池等の蓄電池を備え、上述の発熱帯によって資源回収管内部を加熱するのに十分な発熱量が得られるように構成される。また、資源回収管は、リチウム蓄電池等の蓄電池の代わりに上述の火力発電装置を一定間隔で備えてもよい。火力発電装置を備えることで、十分な電力を確保することができる。
また、実施の形態2〜7では、発熱帯に電流を流すことで資源回収管等の加熱を行っていたが、資源回収管等の加熱に際して、誘導加熱を用いてもよい。
図13(A)および(B)は、本発明の実施の形態8の資源回収管の外観図である。図13(A)に示すように、資源回収管160は、その内側に被加熱部材161が設置され、その外側の被加熱部材161の近傍に、誘導部162が設置される。被加熱部材161は、電気抵抗の高い部材によって構成され、誘導部162は、交流電源163に接続され、交流電源163より誘導部162へ所定の交流電流を流すことで被加熱部材161を誘導加熱する。
図14は、本発明の実施の形態9に係る資源回収システムの先端部に設置された掘削機構を示す断面図である。
掘削機構200は、資源回収管であり送液管である外管201と、資源回収管であり回収管である内管202と、内管202内部に設置された回転管203と、回転管203を軸として設置されたタービン204と、タービン204方向へ流路の方向を変更させる返し部205と、内管202と回転管203とによって構成されるベンチュリ部206と、回転管203の先端に設置されたカッターヘッド207とを備える。
内管202は、回転管203と共に、ベンチュリ部206を形成し、タービン204を通って基端方向に流れる流液によるベンチュリ効果によって、回転管203の基端側を減圧する。
返し部205は、外管201の内周面から回転管の外周面に沿って延びて、先端方向に流れる液流を内管202と回転管203との間に設置されたタービン204へ逆転させる。
カッターヘッド207は、地層または岩盤と接触する接触面側に図示しない複数のカッタービットを備え、回転管203が回転することで回転され、カッタービットによってカッターヘッド207の接触面と接触する地層または岩盤等を掘削する。カッターヘッド207は、回転管203から通じる中央孔208と、中央孔の周囲に形成され、外側流路210に通じる複数の周辺孔209とを備える。
外側流路壁211は、回転管203に設置され、回転管203と共に回転してもよく、また、回転管203と分離されていてもよい。
連通孔212は、回転管203に設置され、外側流路210と回転管203の内部とを連通する。連通孔212は、回転管203の強度を著しく落とさない程度に複数設けられる。
資源回収管200の外管201と内管202との間を、高温高圧の水、液体ガス、またはこれらの混合液が、送液され、外管201の返し部205によってそれらの流液方向が逆転され、内管202と回転管203との間に設置されたタービン204の方向へ向けて流される。
タービン204が流液によって回転されると、タービン204と回転管203によって連結されたカッターヘッド207が回転し、カッターヘッド207の接触面に設置された図示しない複数のカッタービットにより、地層または岩盤等が掘削される。
本発明の実施の形態9に係る資源回収システムは、上述の掘削機構200を備えることで、資源回収を行うと同時に地層または岩盤等の掘削を行うことができるため、効率よく資源回収を行うことができる。
シェール層からシェールガスを回収する際、水圧破砕によって坑井に複数の亀裂を設けるが、設けた亀裂を更に拡大させるために、膨張作用のあるジェルが用いられることが多い。
本発明の実施の形態10に係る資源回収システムは、上述のジェルの代わりに、図15(A)に示すように、粒子の外側を、マイクロ波を用いて焼成した第1のセメント粒子220、または、図15(B)に示すように、粒子の中心を、マイクロ波を用いて焼成した第2のセメント粒子230を用いることができる。
第1のセメント粒子220の硬質化した外側部221および第2のセメント粒子230の硬質化した内側部232は、水分を吸収して膨張し、セメント材料として硬化までに長時間が必要であり、第1のセメント粒子220の内側部222および第2のセメント粒子230の外側部231は、水分を吸収して膨張し、セメント材料として比較的短時間で硬化する。
また、マイクロ波を用いたセメント粒子の焼成において、焼成時間を調整することで硬質化した部分と硬質化していない部分とのバランスを調整することができ、セメント粒子が固まるまでの時間を調整することができる。
なお、水を含んだセメント粒子は発熱するため、資源回収管およびメタンハイドレート層等を加熱することができ、資源回収システム全体における消費電力量を少なくすることができる。
上述の実施の形態1で説明した杭打ち装置は、中空杭をその外側から把持して杭打ちを行っていたが、中空杭を内側から固定して杭打ちを行ってもよい。図16は、本発明の実施の形態11に係る資源回収システムの杭打ち装置の全体構成を示す説明図である。
本発明の実施の形態11の杭打ち装置301は、図16に示すように、外側中空杭302、内側中空杭303、シリンダ304、外側杭打ち部305、内側杭打ち部306、傾きセンサ307および杭打ち制御部308を備える。
また、内側中空杭303は、外側中空杭302の内部に配置され、外側中空杭302よりも直径が小さい以外は、上述の中空杭50と同様の構成を備える。
杭打ち制御部308は、傾きセンサ307からの杭打ち装置301の中心軸の傾きに基づいて、外側杭打ち部305および内側杭打ち部306を制御して、外側中空杭302および内側中空杭303の回転速度を制御するとともに、シリンダ304を制御して、外側中空杭302と内側中空杭303とを鉛直方向に相対的に移動させる。
図17(B)に示すように、傾きセンサ307によって検出された傾きに基づいて、外側中空杭302と内側中空杭303の回転速度を制御することで、外側中空杭302と内側中空杭303とを鉛直方向に杭打ちすることができる。
上述のとおり、外側中空杭302および内側中空杭303を所定量杭打ちした後、内側中空杭303と外側中空杭302とを交互に杭打ちすることで、外側中空杭302および内側中空杭303を鉛直方向に杭打ちできるとともに、迅速に杭打ちを行うことができる。
なお、レアメタル層からのレアメタル回収についても同様に、レアメタル層に沿って資源回収装置46を複数個設置することで、1つの資源回収システム10で複数箇所のレアメタル回収が行われることとなり、より大量のレアメタル回収を効率的に行うことができる。
上述の構成を備えることで、資源回収システム10の構成を複雑にすることなく周囲のガスハイドレートを効率的に分解することができる。
また、掘削機構は、鉛直方向に掘削するのではなく、例えば、ガスハイドレート層等に対して水平に設置され、ガスハイドレート層等を水平方向に掘削してもよい。
また、実施の形態1に係る資源回収システムでは、ガスハイドレートまたはレアメタルの回収された中空杭の内部に、掘削を行った廃棄泥土を廃棄するが、例えば、中空杭を二重管とし、中心部分または外周部分のいずれか一方を掘削し、中心部分の廃棄泥土を外周部分に廃棄し、また、外周部分の廃棄泥土を中心部分に廃棄してもよい。
Claims (24)
- 海底からガスハイドレート層またはレアメタル層に向けて順次中空杭を打ち込む杭打ち装置と、
杭打ちされた前記中空杭内部のガスハイドレート層またはレアメタル層の上部層を廃棄泥土として前記中空杭に隣接するガスまたはレアメタル回収後の中空杭の内部へ廃棄する廃棄装置と、
前記中空杭内部の前記ガスハイドレート層またはレアメタル層を攪拌する攪拌装置と、
攪拌された前記中空杭内部の前記ガスハイドレート層またはレアメタル層に高圧の水または高圧の液体ガスを送液し、前記ガスハイドレート層またはレアメタル層を回収泥液および回収ガスとする高圧送液管と、
前記回収泥液および前記回収ガスを所定の貯留部まで汲み上げる回収管とを備え、
前記杭打ち装置は、最初に杭打ちした中空杭を基準として、その周囲に順次中空杭を杭打ちすることを特徴とする資源回収システム。 - 前記杭打ち装置は、基準とする前記中空杭の周囲に前記中空杭を全て打ち終えた後、前記基準とする中空杭と隣接する複数の前記中空杭の内、いずれか1つの前記中空杭を基準として、その周囲に順次中空杭を杭打ちすることを特徴とする請求項1に記載の資源回収システム。
- ガスハイドレートまたはレアメタル回収前の前記中空杭を蓋部によって封止し、前記廃棄装置、前記攪拌装置、前記高圧送液管、および前記回収管のそれぞれの設置を、ガスハイドレートまたはレアメタル回収後の前記中空杭からガスハイドレートまたはレアメタル回収前の前記中空杭へ切り替える封止切替装置を更に備える請求項1または2に記載の資源回収システム。
- 前記杭打ち装置は、前記封止切替装置を兼ねることを特徴とする請求項3に記載の資源回収システム。
- 前記高圧送液管は、加熱装置を更に備え、
前記加熱装置は、前記中空杭内部のガスハイドレート層またはレアメタル層に送液される高圧の水または高圧の液体ガスを事前に加熱して高温高圧の水または高温高圧の液体ガスとすることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の資源回収システム。 - 前記回収管は、加熱装置を更に備え、
前記加熱装置は、前記回収泥液が回収途中で凍結しないように、前記回収泥液および前記回収ガスを加熱することを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の資源回収システム。 - 前記加熱装置は、前記高圧送液管の少なくとも一部もしくは前記回収管の少なくとも一部である被加熱部材または前記高圧送液管もしくは前記回収管に配置された被加熱部材と、前記被加熱部材の近傍に設置された誘導部とを有し、前記誘導部により前記被加熱部材を誘導加熱することを特徴とする請求項5または6に記載の資源回収システム。
- 前記加熱装置は、前記高圧送液管の少なくとも一部または前記回収管の少なくとも一部を構成する炭素材料または金属材料に電流を流すことで前記高圧の水もしくは前記高圧の液体ガスまたは前記回収泥液を加熱することを特徴とする請求項5または6に記載の資源回収システム。
- 前記廃棄装置は、前記攪拌装置、ならびに前記高圧送液管の先端部および前記回収管の先端部を含み、
前記攪拌装置は、前記中空杭内部の前記上部層の廃棄泥土を攪拌し、
前記高圧送液管の先端部は、攪拌された前記中空杭内部の前記上部層の廃棄泥土に前記高圧の水または高圧の液体ガスを送液し、前記上部層の廃棄泥土を廃棄泥液とし、
前記回収管の先端部は、前記中空杭からそれに隣接するガスハイドレートまたはレアメタル回収後の前記中空杭へ向けて設置された廃棄路まで前記廃棄泥液を汲み上げることを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載の資源回収システム。 - 前記中空杭は、長手方向に順次連結可能であることを特徴とする請求項1〜9のいずれか一項に記載の資源回収システム。
- 前記貯留部は、海面上に配置されたメガフロートに設置されることを特徴とする請求項1〜10のいずれか一項に記載の資源回収システム。
- ガスハイドレート層からのガス回収、レアメタル層からのレアメタル回収、またはシェール層からのガス回収を行う資源回収システムであって、
高圧の水または高圧の液体ガスを送液して、ガスハイドレート層、レアメタル層、またはシェール層から資源の回収を可能とし、回収資源を所定の貯留部まで汲み上げる資源回収管を備え、
前記資源回収管は、送液される前記高圧の水または前記高圧の液体ガスを加熱して、高温高圧の水または高温高圧の液体ガスとし、前記回収資源が回収途中で凍結しないように前記回収資源を加熱する加熱装置を更に有することを特徴とする資源回収システム。 - 前記加熱装置は、前記資源回収管の少なくとも一部である被加熱部材または前記資源回収管に配置された被加熱部材と、前記被加熱部材の近傍に設置された誘導部とを有し、前記誘導部により前記被加熱部材を誘導加熱することを特徴とする請求項12に記載の資源回収システム。
- 前記加熱装置は、前記資源回収管の少なくとも一部を構成する炭素材料または金属材料に電流を流すことで前記高圧の水もしくは前記高圧の液体ガスまたは前記回収資源を加熱することを特徴とする請求項12に記載の資源回収システム。
- 前記資源回収管は、前記高圧の水または前記高圧の液体ガスを送液する高圧送液管と、前記回収資源を所定の貯留部まで汲み上げる回収管とからなる二重管であることを特徴とする請求項12〜14のいずれか一項に記載の資源回収システム。
- 前記二重管の外側を前記高圧送液管とし、前記二重管の内側を前記回収管とする請求項15に記載の資源回収システム。
- 先端にガスハイドレート層、レアメタル層、またはシェール層を回転しながら掘削する掘削機構を更に備え、
前記掘削機構の回転は、前記高圧送液管と前記回収管との間のベンチュリ効果による圧力差を動力源とすることを特徴とする請求項16に記載の資源回収システム。 - ガスハイドレート層からのガス回収、レアメタル層からのレアメタル回収、またはシェール層からのガス回収を行う資源回収システムであって、
高圧の水または高圧の液体ガスを送液して、ガスハイドレート層、レアメタル層、またはシェール層から資源の回収を可能とし、回収資源を所定の貯留部まで汲み上げる資源回収管を備え、
前記高圧の水または前記高圧の液体ガスの内部にセメントの粉末を混入し、
前記セメントの粉末を混入した前記高圧の水または前記高圧の液体ガスによって、前記ガスハイドレート層、前記レアメタル層、または前記シェール層の破砕を行うことを特徴とする資源回収システム。 - 前記セメントの粉末は、その粉末の内部または外部をマイクロ波で焼成したものであることを特徴とする請求項18に記載の資源回収システム。
- 前記資源回収管は、送液される前記高圧の水または前記高圧の液体ガスを加熱して、高温高圧の水または高温高圧の液体ガスとし、前記回収資源が回収途中で凍結しないように、前記回収資源を加熱する加熱装置を更に有することを特徴とする請求項18または19に記載の資源回収システム。
- 前記液体ガスは、液化された石油ガスまたは液化された二酸化炭素ガスであることを特徴とする請求項1〜20のいずれか一項に記載の資源回収システム。
- 海底からガスハイドレート層またはレアメタル層に向けて中空杭を打ち込む杭打ち装置と、
前記中空杭内部のガスハイドレート層もしくはレアメタル層の上部層、前記ガスハイドレート層または前記レアメタル層を攪拌する攪拌装置と、
攪拌された前記中空杭内部の前記上部層、前記ガスハイドレート層または前記レアメタル層に高圧の水または高圧の液体ガスを送液し、前記上部層を廃棄泥液とし、前記ガスハイドレート層またはレアメタル層を回収泥液および回収ガスとする高圧送液管と、
前記廃棄泥液、前記回収泥液および前記回収ガスを所定の貯留部まで汲み上げる回収管とを備え、
前記杭打ち装置は、外側中空杭を杭打ちする外側杭打ち部と、内側中空杭を杭打ちする内側杭打ち部と、前記外側杭打ち部と前記内側杭打ち部とを接続するシリンダとを有し、
前記外側杭打ち部と前記内側杭打ち部とは、前記外側中空杭と前記内側中空杭とを異なる方向に回転させて前記外側中空杭と前記内側中空杭とを杭打ちすることを特徴とする資源回収システム。 - 前記外側中空杭および前記内側中空杭が鉛直方向に杭打ちされるように、前記杭打ち装置の中心軸の傾きを検知する傾きセンサと、
前記傾きセンサによって検知された前記杭打ち装置の中心軸の傾きを補正するように、前記外側中空杭および前記内側中空杭のそれぞれの回転速度を制御する杭打ち制御部とを備えることを特徴とする請求項22に記載の資源回収システム。 - 前記杭打ち制御部は、前記外側中空杭を固定した状態で前記シリンダによって前記内側中空杭を押圧しつつ回転させて前記内側中空杭を杭打ちし、前記内側中空杭を固定した状態で前記外側中空杭を牽引しつつ回転させて前記外側中空杭を杭打ちするように前記外側杭打ち部、前記内側杭打ち部、および前記シリンダをそれぞれ制御することを特徴とする請求項23に記載の資源回収システム。
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