JP6903293B2 - Marine resource mining equipment and marine resource mining method and marine resource collection method - Google Patents

Marine resource mining equipment and marine resource mining method and marine resource collection method Download PDF

Info

Publication number
JP6903293B2
JP6903293B2 JP2017203941A JP2017203941A JP6903293B2 JP 6903293 B2 JP6903293 B2 JP 6903293B2 JP 2017203941 A JP2017203941 A JP 2017203941A JP 2017203941 A JP2017203941 A JP 2017203941A JP 6903293 B2 JP6903293 B2 JP 6903293B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
mining
rare earth
balun
sea
emulsion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2017203941A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2019078017A (en
Inventor
藤田　豊久
豊久 藤田
ジョルジ ドドビバ
ジョルジ ドドビバ
謙太郎 中村
謙太郎 中村
林元　和智
和智 林元
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Furukawa Co Ltd
University of Tokyo NUC
Original Assignee
Furukawa Co Ltd
University of Tokyo NUC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Furukawa Co Ltd, University of Tokyo NUC filed Critical Furukawa Co Ltd
Priority to JP2017203941A priority Critical patent/JP6903293B2/en
Publication of JP2019078017A publication Critical patent/JP2019078017A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6903293B2 publication Critical patent/JP6903293B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Drilling And Exploitation, And Mining Machines And Methods (AREA)

Description

本発明は、海洋資源を集鉱する技術に係り、特に、海洋資源として深海に存在するレアアースを揚鉱する際に好適な集鉱技術に関する。 The present invention relates to a technique for collecting marine resources, and more particularly to a technique for collecting rare earths existing in the deep sea as a marine resource.

２０１２年、海洋資源として、南鳥島の排他的経済水域の深海で極めて高濃度なレアアースを含む泥（以下、「レアアース泥」という）が発見された。ここで、海底石油の人工採油技術や深海のレアアース泥の回収技術としては、高揚程多段スラリーポンプを複数ヵ所で直列に連結して回収するポンプリフト方式や、船上の空気圧縮機から各水深層の数か所に高圧空気を注入するエアリフト方式が考えられている。ポンプリフト方式としては、例えば、特許文献１（ターボ形）や特許文献２（斜流形インペラ）が開示されている。 In 2012, mud containing extremely high concentrations of rare earths (hereinafter referred to as "rare earth mud") was discovered in the deep sea of the exclusive economic zone of Minamitorishima as a marine resource. Here, as artificial oil extraction technology for offshore oil and recovery technology for rare earth mud in the deep sea, a pump lift method in which high-lift multi-stage slurry pumps are connected in series at multiple locations for recovery, and deep water layers from an air compressor on board. An air lift method that injects high-pressure air into several places is being considered. As the pump lift method, for example, Patent Document 1 (turbo type) and Patent Document 2 (diagonal flow type impeller) are disclosed.

特許第５４９０５８２号公報Japanese Patent No. 5490582 特開昭５１−７２９０２号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 51-72902

しかし、従来のポンプリフト方式は、装置の構造が複雑であり、軽量化が困難なことから、安定した運転を確保する上で課題が多く、水中機器の信頼性、特に、高圧水深下での水中モータの軸シールの耐久性と信頼性に問題がある。また、深海からのレアアース泥の揚泥には、水深分の揚程を圧送するための多大なエネルギーが必要となる。 However, the conventional pump lift method has many problems in ensuring stable operation because the structure of the device is complicated and it is difficult to reduce the weight. Therefore, the reliability of the underwater equipment, especially under high pressure water depth. There is a problem with the durability and reliability of the shaft seal of the submersible motor. In addition, the lifting of rare earth mud from the deep sea requires a large amount of energy to pump the head of the water depth.

また、エアリフト方式は、水中機器が極めて少ないことから、ポンプリフト方式に比べて信頼性および耐久性に優れるものの、エネルギー効率が悪く、ポンプリフト方式以上のさらに多大なエネルギーを要するという問題がある。
さらに、いずれのリフト方式の場合も、レアアース泥のスラリー液を船上に回収する際は、海上から海底までライザー管等の揚鉱用配管を延設する必要があり、この種の揚鉱用配管の敷設には、多大な費用と多大な作業時間を要するという問題がある。そのため、集鉱効率を向上させる上で検討すべき課題が残されている。
そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、集鉱効率を向上させ得る海洋資源揚鉱装置および海洋資源の揚鉱方法並びに海洋資源の集鉱方法を提供することを課題とする。 Further, since the air lift method has extremely few underwater equipment, it is superior in reliability and durability to the pump lift method, but has a problem that it is inferior in energy efficiency and requires a larger amount of energy than the pump lift method.
Furthermore, in the case of any lift method, when collecting the slurry liquid of rare earth mud on board, it is necessary to extend a pipe for landing such as a riser pipe from the sea to the seabed, and this type of pipe for landing. There is a problem that it takes a lot of money and a lot of working time to lay the slurry. Therefore, there are still issues to be considered in order to improve the mining efficiency.
Therefore, the present invention has been made by paying attention to such a problem, and provides a marine resource mining apparatus, a marine resource mining method, and a marine resource mining method capable of improving mining efficiency. The task is to do.

上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る海洋資源揚鉱装置は、海底で採掘された鉱物を集鉱する集鉱装置と、該集鉱装置に着脱可能に設けられる海洋資源揚鉱用バルンと、を備え、前記集鉱装置は、海上の母船上のウインチで昇降可能に垂下手段にて吊り下げられるとともに海中で前記鉱物がエマルションに混合された混合物を自身下部に設けられた集鉱口から集鉱する集鉱ホッパと、前記海洋資源揚鉱用バルンのバルン本体を前記集鉱ホッパに着脱可能に支持する集鉱管と、前記集鉱ホッパ内に前記集鉱口から自身の掘削部が突出するように設けられるとともに海上から供給ホースを介して供給されて海水よりも比重の軽いエマルションを駆動流体として駆動する採掘装置と、前記集鉱ホッパの集鉱口から垂下されるとともに集鉱時に該集鉱口と海底表面との対向方向での離隔部を囲繞する可撓性の集鉱スカートと、を有し、前記海洋資源揚鉱用バルンは、前記集鉱装置で集鉱した前記混合物を自身内部に貯鉱するとともに、前記混合物を貯鉱した状態での自身と海水との比重差で浮上するように構成されていることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the marine resource mining device according to one aspect of the present invention includes a mining device that collects minerals mined on the seabed and a marine resource landing device that is detachably provided on the mining device. The mining device is provided with a mining balun, and the mining apparatus is suspended by a hanging means so as to be able to be raised and lowered by a winch on a mother ship at sea, and a mixture in which the mineral is mixed with an emulsion in the sea is provided under itself. A mining hopper that collects minerals from the mining port, a mining pipe that detachably supports the balun body of the marine resource landing balun to the mining hopper, and itself in the mining hopper from the mining port. A mining device that is provided so that the excavation part of the mine is projected and is supplied from the sea via a supply hose and is driven by an emulsion having a specific gravity lighter than that of seawater as a driving fluid, and is hung from the mine collection port of the mine hopper. At the time of mining, the marine resource mining balun is collected by the mining apparatus and has a flexible mining skirt that surrounds a separation portion in a direction opposite to the mining port and the surface of the seabed. It is characterized in that the mined mixture is stored inside itself and floats due to the difference in specific gravity between itself and seawater in the state where the mixed is stored.

また、上記課題を解決するために、本発明の他の一態様に係る海洋資源揚鉱装置は、海底で採掘された鉱物がエマルションに混合された混合物を自身下部に設けられた集鉱口から集鉱する集鉱ホッパと、該集鉱ホッパ内に前記集鉱口から自身の掘削部が突出するように設けられた採掘装置と、前記集鉱ホッパおよび前記採掘装置を海上の母船上のウインチで昇降可能に海底に吊り下げる垂下手段と、前記採掘装置にその駆動流体として海水よりも比重の軽いエマルションを海上から供給する駆動流体供給管と、前記採掘装置で採掘されるとともに前記集鉱ホッパ内に集鉱されて海洋鉱物を吸着した前記エマルションの混合物を揚鉱する混合物揚鉱管と、前記集鉱ホッパの集鉱口から垂下されるとともに集鉱時に該集鉱口と海底表面との対向方向での離隔部を囲繞する可撓性の集鉱スカートと、を備えることを特徴とする。 Further, in order to solve the above-mentioned problems, the marine resource mining apparatus according to another aspect of the present invention uses a collection port provided below itself to prepare a mixture of minerals mined on the seabed in an emulsion. A mining hopper for mining, a mining device provided in the mining hopper so that its own excavation part protrudes from the mining port, and a winch on the mother ship at sea for the mining hopper and the mining device. A hanging means that suspends the mining device from the sea so that it can be raised and lowered, a driving fluid supply pipe that supplies an emulsion having a specific gravity lighter than that of seawater to the mining device from the sea, and a mining hopper that is mined by the mining device. A mixture mine pipe that mine a mixture of the emulsions that have been mined inside and adsorbed marine minerals, and a mine hopper that hangs down from the mine collection port and at the time of mining It is characterized by comprising a flexible mining skirt that surrounds a separation portion in the opposite direction.

また、上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る海洋資源の揚鉱方法は、本発明のいずれか一の態様に係る海洋資源揚鉱装置を用い、海上の母船の移動操作および母船上でのウインチの昇降操作の繰り返しにより、前記海洋資源揚鉱装置を海底で繰り返して移動および昇降させて前記採掘装置によりレアアース泥を採掘することを特徴とする。 Further, in order to solve the above problems, the method for mining marine resources according to one aspect of the present invention uses the marine resource mining device according to any one aspect of the present invention to operate the movement of the mother ship at sea and to move the mother ship at sea. By repeating the raising and lowering operation of the winch on the mother ship, the marine resource landing device is repeatedly moved and raised and lowered on the sea floor, and the rare earth mud is mined by the mining device.

また、上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る海洋資源の集鉱方法は、集鉱ホッパおよびこの集鉱ホッパの下部に開口する集鉱口を囲繞する可撓性の集鉱スカートを有する集鉱装置と、該集鉱装置内に装備されて海水よりも比重の軽いエマルションを駆動流体として駆動する採掘装置と、を備える装置を用い、前記集鉱ホッパの前記集鉱口を海中のレアアース泥床の上方に対向配置するとともに、前記集鉱スカートにより前記レアアース泥床表面と前記集鉱口との対向方向での離隔部を囲繞した状態で前記採掘装置を駆動して、前記集鉱装置内での前記エマルションによる液液分離によりレアアース泥を集鉱することを特徴とする。 Further, in order to solve the above problems, the method for collecting marine resources according to one aspect of the present invention is a flexible mining method that surrounds a mining hopper and a mining port that opens at the bottom of the mining hopper. A mining device having a skirt and a mining device equipped in the mining device and driving an emulsion having a lighter specific gravity than seawater as a driving fluid are used to open the mining port of the mining hopper. The mining device is driven so as to face above the rare earth mud bed in the sea and to surround the separation portion between the surface of the rare earth mud bed and the collection port in the opposite direction by the mining skirt. It is characterized in that rare earth mud is collected by liquid-liquid separation by the emulsion in a mining apparatus.

ここで、本発明の一態様に係る海洋資源の集鉱方法において、前記集鉱装置は、海上の母船上でのウインチの昇降操作により垂下手段を介して昇降可能に海底に吊り下げられ、前記採掘装置の給進動作は、前記集鉱装置の昇降動作によるものであり、前記集鉱装置は、前記採掘装置の掘削開始時は、前記集鉱スカートが伸長状態となる離隔高さに吊り下げられ、前記採掘装置の掘進時は、前記ウインチによる前記垂下手段の繰り出し操作により前記集鉱装置が降下して、前記集鉱スカートを折り畳みつつ前記採掘装置の掘削を進行させることは好ましい。 Here, in the method for collecting marine resources according to one aspect of the present invention, the mining device is suspended from the sea floor so as to be able to be raised and lowered via a hanging means by raising and lowering a winch on a mother ship at sea. The feeding operation of the mining device is due to the ascending / descending operation of the mining device, and the mining device is suspended at a separation height at which the mining skirt is extended at the start of excavation of the mining device. When digging the mining device, it is preferable that the mining device is lowered by the feeding operation of the hanging means by the winch, and the mining device is dug while folding the mining skirt.

また、本発明の一態様に係る海洋資源の集鉱方法において、前記レアアース泥床は、表層部に形成されてレアアース泥の含有量が相対的に少ない非レアアース泥堆積層と、該非レアアース泥堆積層よりも深い位置に形成されてレアアース泥の含有量が相対的に多いレアアース泥堆積層と、を有するものであり、前記採掘装置の掘進は、前記非レアアース泥堆積層を掘進するときには、前記エマルションに替えて海水を駆動流体として前記採掘装置を駆動し、前記レアアース泥堆積層を掘進するときには、前記エマルションを駆動流体として前記採掘装置を駆動することは好ましい。 Further, in the method for collecting marine resources according to one aspect of the present invention, the rare earth mud bed includes a non-rare earth mud deposit layer formed on the surface layer and having a relatively low content of rare earth mud, and the non-rare earth mud deposit. It has a rare earth mud deposit layer formed at a position deeper than the layer and having a relatively high content of rare earth mud, and the excavation of the mining device is described when excavating the non-rare earth mud deposit layer. When driving the mining device using seawater as a driving fluid instead of the emulsion and digging the rare earth mud sedimentary layer, it is preferable to drive the mining device using the emulsion as a driving fluid.

本発明のいずれか一の態様に係る海洋資源揚鉱装置および海洋資源の揚鉱方法並びに海洋資源の集鉱方法によれば、集鉱スカートにより、レアアース泥床等の鉱床表面と集鉱口との対向方向での離隔部を囲繞した状態で採掘装置を駆動して、集鉱装置内でのエマルションによる液液分離によりレアアース泥等の海底で採掘された鉱物を集鉱できるので、エマルションの海中への漏出をより確実に防止または抑制して、集鉱効率を向上させることができる。 According to the marine resource mining apparatus, the method of mining marine resources, and the method of collecting marine resources according to any one aspect of the present invention, a mining skirt can be used to provide a deposit surface such as a rare earth mud bed and a mining port. By driving the mining equipment while surrounding the separation part in the opposite direction, it is possible to collect minerals mined on the seabed such as rare earth mud by liquid-liquid separation by emulsion in the mining equipment, so the emulsion is underwater. Leakage to is more reliably prevented or suppressed, and mining efficiency can be improved.

ここで、従来のポンプリフト方式では、深海からの海洋資源の揚鉱には水深分の揚程を圧送することが必要なので多大なエネルギーを要し、また、エアリフト方式では、エネルギー効率が悪く、ポンプリフト方式以上の多大なるエネルギーが必要となり、さらに、海上から深海の海底まで配管を設置することに多大な費用と時間を要したところ、本発明によれば、エマルションによる液液分離により集鉱されたレアアース泥等の海底で採掘された鉱物を含む混合物の比重を海水よりも小さくすることが可能である。
そのため、バルンや揚鉱管を用いてこの混合物を自らの比重差を利用して、海底で採掘された鉱物を容易に揚鉱させることができる。したがって、使用エネルギーの大幅な削減が可能であり、また、多大な費用と時間を要した海上から深海の海底までの揚鉱用配管の設置を不要とすることができる。 Here, in the conventional pump lift method, a large amount of energy is required because it is necessary to pump the head of the water depth to lift the marine resources from the deep sea, and in the air lift method, the energy efficiency is poor and the pump It requires a lot of energy more than the lift method, and it takes a lot of cost and time to install a pipe from the sea to the deep sea floor. According to the present invention, it is deposited by liquid-liquid separation by emulsion. It is possible to make the specific gravity of the mixture containing minerals mined on the seabed such as rare earth mud smaller than that of seawater.
Therefore, it is possible to easily mine minerals mined on the seabed by using a balun or a mine pipe to make this mixture take advantage of its own density difference. Therefore, it is possible to significantly reduce the energy consumption, and it is possible to eliminate the need for the installation of a mine-lifting pipe from the sea to the deep sea floor, which requires a great deal of cost and time.

特に、本発明において、海水よりも比重の軽いエマルションを用いる構成において、当該エマルションとして、油（例えばケロシン）に界面活性剤（例えば、ドデシルスルホン酸ナトリウム）を混ぜたエマルションを用いることは好ましい。このようなエマルションを用いれば、比重（セ氏４度の蒸留水の密度との比）が０．８から０．８５になる。そのため、海水よりもエマルションが軽いので、混合物自らの比重差で浮上させるためのエマルションとして好適である。 In particular, in the present invention, in a configuration using an emulsion having a lighter specific density than seawater, it is preferable to use an emulsion in which an oil (for example, kerosene) and a surfactant (for example, sodium dodecylsulfonate) are mixed as the emulsion. When such an emulsion is used, the specific gravity (ratio to the density of distilled water at 4 degrees Celsius) becomes 0.8 to 0.85. Therefore, since the emulsion is lighter than seawater, it is suitable as an emulsion for floating the mixture by its own specific gravity difference.

ここで、海洋資源としてのレアアース泥に含まれるレアアースの品位はｐｐｍオーダーである。そのため、揚鉱前に海底で選鉱を行い、不要な脈石を予め取り除くことができれば、揚鉱にかかるコストを大幅に減らす上でより好ましい。
これに対し、本発明を完成する過程での研究によれば、レアアース泥中のアパタイトには、高品位にレアアースが吸着されている。そこで、このアパタイトを上記エマルションに吸着させることにより、レアアース泥から不要な脈石を除き、高品位にレアアースが吸着されているアパタイトを効率良く液液分離できるため、集鉱および揚鉱に際するエネルギー効率を向上させる上でより好適である。 Here, the grade of rare earth contained in rare earth mud as a marine resource is on the order of ppm. Therefore, it is more preferable that the mineral processing can be performed on the seabed before the mine and the unnecessary gangue can be removed in advance in order to significantly reduce the cost of the mine.
On the other hand, according to a study in the process of completing the present invention, the rare earth is adsorbed to the apatite in the rare earth mud with high quality. Therefore, by adsorbing this apatite on the above emulsion, unnecessary vein stones can be removed from the rare earth mud, and the apatite on which the rare earth is adsorbed with high quality can be efficiently liquid-liquid separated. It is more suitable for improving energy efficiency.

上述のように、本発明によれば、集鉱効率を向上させることができる。 As described above, according to the present invention, the mining efficiency can be improved.

本発明に係る採掘装置を備える海洋資源揚鉱装置を用いた海洋資源の揚鉱方法の第一実施形態の説明図であり、同図では、海洋資源揚鉱システム全体として、海底において、海洋資源揚鉱装置により採鉱および集鉱を行っている状態を示すとともに、海上において、浮上したバルン本体内に貯鉱された混合物を吸引回収装置により吸引回収している状態を示している。It is explanatory drawing of the 1st Embodiment of the method of mining marine resources using the marine resource mining apparatus provided with the mining apparatus which concerns on this invention, and in this figure, the marine resource mining system as a whole, the marine resource on the seabed. It shows the state of mining and mining by the mining equipment, and also shows the state of sucking and recovering the mixture stored in the floating balun body by the suction recovery device at sea. 図１に示す海洋資源揚鉱装置の模式的正面図であり、同図では、集鉱装置を軸線に沿った断面で示すとともに、集鉱装置に海洋資源揚鉱用バルンを装着した状態を示している。It is a schematic front view of the marine resource landing equipment shown in FIG. 1, and in the same figure, the mining equipment is shown in cross section along the axis, and the state where the marine resource landing balun is attached to the mining equipment is shown. ing. 図２に示す海洋資源揚鉱装置の模式的平面図である。It is a schematic plan view of the marine resource mine equipment shown in FIG. 図２にて符号２で示す複列ダウンホールモータの要部拡大図であり、同図（ａ）では各ダウンホールモータを軸線に沿った断面で示し、（ｂ）は複列ダウンホールモータを構成する複数のダウンホールモータの配列状態を、平面視にてビット部分を模式的に図示している。FIG. 2 is an enlarged view of a main part of the double-row downhaul motor indicated by reference numeral 2 in FIG. 2. FIG. 2A shows each downhaul motor in a cross section along an axis, and FIG. 2B shows a double-row downhaul motor. The arrangement state of the plurality of downhaul motors constituting the motor is schematically shown in the bit portion in a plan view. 図４（ａ）における一のダウンホールモータの部分の拡大図である。It is an enlarged view of the part of one downhaul motor in FIG. 4A. 本発明に係る海洋資源の揚鉱方法の第一実施形態の説明図であり、同図は、バルンが装着された海洋資源揚鉱装置を海上から海底に沈めるとともに、無人潜水機を海上から海中に投入する状態を示している。It is explanatory drawing of the 1st Embodiment of the method of landing marine resources which concerns on this invention, and this figure is submerged the marine resource landing apparatus equipped with a balun from the sea to the seabed, and the unmanned submersible is submerged from the sea to the sea. It shows the state of putting in. 本発明に係る海洋資源の揚鉱方法の第一実施形態の説明図であり、同図は、海底に到達する際の海洋資源揚鉱装置に対し、一のバルンのカップラを無人潜水機のロボッットアームにより閉から開に切り替える状態を示している。It is explanatory drawing of the 1st Embodiment of the method of mine of marine resources which concerns on this invention, and this figure shows the robot arm of an unmanned submersible with one balun coupler for the marine resource mine device when reaching the seabed. Indicates a state of switching from closed to open. 本発明に係る海洋資源の揚鉱方法の第一実施形態の説明図であり、同図は、バルンのカップラを閉から開に切り替えた後、集鉱装置を稼働して、非レアアース泥堆積層を掘削している状態を示している。It is explanatory drawing of the 1st Embodiment of the method of mine of marine resources which concerns on this invention, and this figure shows a non-rare earth mud sedimentary layer by operating a mining apparatus after switching a coupler of Balun from closed to open. Shows the state of excavation. 本発明に係る海洋資源の揚鉱方法の第一実施形態の説明図であり、同図は、海洋資源揚鉱装置により、レアアース泥堆積層での採鉱、集鉱および揚鉱を繰り返し行って、泥質堆積層中のレアアース泥を採掘装置で解泥しつつ、解泥したレアアース泥とエマルションとを混合してレアアースを吸着結合したエマルションの混合物とするとともに、該混合物を集鉱装置の集鉱管を通してバルン本体内に貯鉱する状態を示している。It is explanatory drawing of the 1st Embodiment of the method of unloading marine resources which concerns on this invention, and the figure is a figure which repeatedly mined, collects and mine in a rare earth mud sedimentary layer by a marine resource unloading apparatus. While dehumidifying the rare earth mud in the pelitic sedimentary layer with a mining device, the demolished rare earth mud and the emulsion are mixed to obtain a mixture of emulsions in which rare earth is adsorbed and bonded, and the mixture is used as the concentrator of the concentrator. It shows the state of depositing in the main body of Balun through a pipe. 本発明に係る海洋資源の揚鉱方法の第一実施形態の説明図であり、同図は、海洋資源揚鉱装置により、レアアース泥堆積層での採鉱、集鉱および揚鉱を行っている状態の要部を拡大して示している。It is explanatory drawing of the 1st Embodiment of the method of mine of marine resources which concerns on this invention, and this figure is a state which mining, collecting and mine in a rare earth mud sedimentation layer by a marine resource mine apparatus. The main part of is enlarged and shown. 本発明に係る海洋資源の揚鉱方法の第一実施形態の説明図であり、同図は、ロボットアーム付きの無人潜水機により、集鉱管の接続口に対するカップラの接続を解除して貯鉱状態のバルンを切り離す状態を示している。It is explanatory drawing of the 1st Embodiment of the method of mine of marine resources which concerns on this invention, and the figure shows the connection of a coupler to the connection port of a collection pipe by an unmanned submersible with a robot arm, and the deposit is stored. It shows the state of separating the state balun. 本発明に係る海洋資源の揚鉱方法の第一実施形態の説明図であり、同図は、切り離された貯鉱状態のバルンが海水と混合物との比重差で海上まで自ら浮上する揚鉱状態を示すとともに、他のバルンにて順次に貯鉱を継続している状態を示している。It is explanatory drawing of the 1st Embodiment of the method of mine of marine resources which concerns on this invention, and this figure is a mine state in which a separated balun in a stored state rises to the sea by the difference in the specific gravity of seawater and a mixture. It also shows that the mining is being continued in order in other baluns. 本発明に係る海洋資源の揚鉱方法の第一実施形態の説明図であり、同図は、アーム型ロボットを搭載した補助作業船で、リードワイヤを着脱する状態を示している。It is explanatory drawing of the 1st Embodiment of the method of mine of marine resources which concerns on this invention, and this figure shows the state of attaching and detaching the lead wire in the auxiliary work boat equipped with the arm type robot. 本発明に係る採掘装置を備える海洋資源揚鉱装置を用いた海洋資源の揚鉱方法の第二実施形態の説明図であり、同図では、海洋資源揚鉱装置を海上から海底に沈める状態を示している。It is explanatory drawing of the 2nd Embodiment of the method of mining marine resources using the marine resource mining apparatus provided with the mining apparatus which concerns on this invention, and in this figure, the state which submerges the marine resource mining apparatus from the sea to the seabed. Shown. 図１４に示す第二実施形態の海洋資源揚鉱装置の模式的正面図であり、同図では、集鉱装置を軸線に沿った断面で示している。It is a schematic front view of the marine resource landing apparatus of the second embodiment shown in FIG. 14, and in the figure, the mining apparatus is shown in the cross section along the axis line. 本発明に係る海洋資源の揚鉱方法の第二実施形態の説明図であり、同図は、海底に到達した海洋資源揚鉱装置にて、非レアアース泥堆積層を掘削している状態を示している。It is explanatory drawing of the 2nd Embodiment of the method of mine of marine resources which concerns on this invention, and this figure shows the state which excavates the non-rare earth mud deposit layer with the marine resource mine apparatus which reached the seabed. ing. 本発明に係る海洋資源の揚鉱方法の第二実施形態の説明図であり、同図は、海底に到達した海洋資源揚鉱装置にて、レアアース泥堆積層で採鉱を行っている状態を示している。It is explanatory drawing of the 2nd Embodiment of the method of mining marine resources which concerns on this invention, and this figure shows the state which mining is performed in the rare earth mud sedimentation layer by the marine resource mining apparatus which reached the seabed. ing. 本発明に係る海洋資源の揚鉱方法の第二実施形態の説明図であり、同図は、海洋資源揚鉱装置により、採鉱、集鉱および揚鉱を行っている状態の要部を拡大して示している。It is explanatory drawing of the 2nd Embodiment of the method of mine of marine resources which concerns on this invention, and this figure expands the main part in the state of performing mining, collection and mine by a marine resource mine apparatus. Is shown. 本発明に係る海洋資源の揚鉱方法の第二実施形態の説明図であり、同図は、海洋資源揚鉱装置により、採鉱、集鉱および揚鉱を繰り返し行いつつ、水平方向に移動している状態を示している。It is explanatory drawing of the 2nd Embodiment of the method of mine of marine resources which concerns on this invention, and this figure moves in the horizontal direction while repeating mining, collection and mine by a marine resource mine apparatus. Indicates the state of being. 本発明に係る海洋資源の揚鉱方法の第二実施形態の説明図であり、同図は、海上の母船の移動操作および母船上でのウインチの昇降操作の繰り返しにより、海洋資源揚鉱装置を海底で繰り返して移動および昇降させて採掘装置によりレアアース泥を採掘している状態を示している。It is explanatory drawing of the 2nd Embodiment of the method of mining marine resources which concerns on this invention, and this figure shows the marine resource mining apparatus by repeating the movement operation of the mother ship at sea and the raising and lowering operation of a winch on the mother ship. It shows a state in which rare earth mud is mined by a mining device by repeatedly moving and raising and lowering on the seabed.

以下、本発明の各実施形態について、図面を適宜参照しつつ説明する。各実施形態は、深海に存在するレアアース泥等の海洋資源の集鉱および揚鉱技術として、従来のポンプリフト方式やエアリフト方式に替わる、採鉱装置およびこれを備える海洋資源揚鉱装置、並びに、海洋資源の採鉱方法の例である。
なお、図面は模式的なものである。そのため、厚みと平面寸法との関係、比率等は現実のものとは異なることに留意すべきであり、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。また、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記実施形態に特定するものではない。 Hereinafter, each embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings as appropriate. In each embodiment, as a technique for collecting and mining marine resources such as rare earth mud existing in the deep sea, a mining device and a marine resource mining device including the mining device, which replaces the conventional pump lift method and air lift method, and the ocean This is an example of a resource mining method.
The drawings are schematic. Therefore, it should be noted that the relationship, ratio, etc. between the thickness and the plane dimension are different from the actual ones, and there are parts where the relationship and ratio of the dimensions are different between the drawings. Further, the embodiments shown below exemplify devices and methods for embodying the technical idea of the present invention, and the technical idea of the present invention describes the material, shape, structure, and arrangement of constituent parts. Etc. are not specified in the following embodiments.

［第一実施形態］
まず、本発明に係る海洋資源揚鉱システムの第一実施形態の全体構成について説明する。
図１に示すように、第一実施形態の海洋資源揚鉱システムは、目的とする海域の海上Ｃに停泊される採鉱母船Ａ及び回収船Ｂと、海洋資源揚鉱装置１００（以下、単に「揚鉱装置」ともいう）と、ロボットアーム１０４ａ付きの無人潜水機１０４と、を備える。回収船Ｂには、吸引回収装置１０５が装備されている。 [First Embodiment]
First, the overall configuration of the first embodiment of the marine resource landing system according to the present invention will be described.
As shown in FIG. 1, the marine resource landing system of the first embodiment includes a mining mother ship A and a recovery ship B anchored at sea C in the target sea area, and a marine resource landing device 100 (hereinafter, simply "" It also includes a mining device) and an unmanned submersible 104 with a robot arm 104a. The recovery ship B is equipped with a suction recovery device 105.

吸引回収装置１０５は、同図に示すように、船上に立設された多段ブームを有する回収アーム５７と、回収アーム５７のブーム先端に設けられた吸引カップラ５５と、吸引カップラ５５に接続されて多段ブームに沿って配管された吸引ホース５４と、吸引ホース５４の基端部に船内で接続されてバルン本体１０内に貯鉱された混合物Ｍａを吸引回収する吸引ポンプ５６と、を備える。 As shown in the figure, the suction recovery device 105 is connected to a recovery arm 57 having a multi-stage boom erected on the ship, a suction coupler 55 provided at the boom tip of the recovery arm 57, and a suction coupler 55. A suction hose 54 piped along the multi-stage boom and a suction pump 56 connected to the base end of the suction hose 54 on board and sucking and recovering the mixture Ma stored in the balun main body 10 are provided.

これにより、吸引回収装置１０５は、後に詳述するように、海底Ｄの集鉱装置３から切り離されたバルン本体１０が、海水Ｗと混合物Ｍａとの比重差で海上Ｃまで浮上した後に、回収アーム５７を駆動して海上Ｃに浮上したバルン本体１０の上部カップラ１２に吸引カップラ５５を接続し、次いで、吸引ポンプ５６を駆動して吸引ホース５４を介してバルン本体１０内に貯鉱された混合物Ｍａを回収船Ｂに吸引回収可能になっている。
さらに、吸引回収装置１０５は、バルン本体１０内に貯鉱された混合物Ｍａを回収船Ｂに回収した後に、吸引カップラ５５で上部カップラ１２を保持しつつ回収アーム５７の駆動によりバルン本体１０を回収船Ｂ上に回収可能になっている。 As a result, as will be described in detail later, the suction recovery device 105 recovers after the balun main body 10 separated from the mineral collection device 3 on the seabed D has ascended to the sea C due to the difference in specific gravity between the seawater W and the mixture Ma. The suction coupler 55 was connected to the upper coupler 12 of the balun main body 10 that was driven to the sea C by driving the arm 57, and then the suction pump 56 was driven to be stored in the balun main body 10 via the suction hose 54. The mixture Ma can be sucked and recovered on the recovery ship B.
Further, the suction recovery device 105 collects the mixture Ma stored in the balun main body 10 on the recovery vessel B, and then recovers the balun main body 10 by driving the recovery arm 57 while holding the upper coupler 12 by the suction coupler 55. It can be collected on Ship B.

無人潜水機１０４は、遠隔操作型の無人潜水艇であり、同図に示すように、海上Ｃの採鉱母船Ａの動力供給装置４６から水中ケーブル４５を介して動力が供給されるように構成されている。採鉱母船Ａ上には、動力供給装置４６の駆動をオペレータの操作に応じて制御するコントローラ（図示せず）が設けられている。無人潜水機１０４は、海上Ｃの採鉱母船Ａから海中に投入され、海中で、揚鉱装置１００に対してロボットアーム１０４ａの操作により、必要な作業が行えるように構成されている。
なお、無人潜水機１０４の電源は、採鉱母船Ａの動力供給装置４６から水中ケーブル４５を介して電力を供給する構成に限定されず、無人潜水機１０４内に内蔵したバッテリから供給してもよいし、採鉱母船Ａからの水中ケーブル４５とは別途の水中ケーブルにより供給してもよい。 The unmanned submersible 104 is a remote-controlled unmanned submersible, and as shown in the figure, the unmanned submersible 104 is configured to be supplied with power from the power supply device 46 of the mining mothership A at sea C via the underwater cable 45. ing. On the mining mother ship A, a controller (not shown) that controls the drive of the power supply device 46 according to the operation of the operator is provided. The unmanned submersible 104 is put into the sea from the mining mother ship A on the sea C, and is configured to perform necessary work in the sea by operating the robot arm 104a with respect to the mining device 100.
The power supply of the unmanned submersible 104 is not limited to the configuration in which the power is supplied from the power supply device 46 of the mining mother ship A via the submersible cable 45, and may be supplied from the battery built in the unmanned submersible 104. However, it may be supplied by an underwater cable separate from the underwater cable 45 from the mining mother ship A.

次に、第一実施形態の揚鉱装置１００について詳しく説明する。
第一実施形態の揚鉱装置１００は、図１に示すように、海底Ｄで採掘された鉱物を集鉱する集鉱装置３と、集鉱装置３に着脱可能に設けられる複数の海洋資源揚鉱用バルン１（以下、単に「バルン」ともいう）と、集鉱装置３と一体に採掘装置として装備されるとともに複数機のダウンホールモータを併設してなる複列ダウンホールモータ２と、を備える。 Next, the mining apparatus 100 of the first embodiment will be described in detail.
As shown in FIG. 1, the mining device 100 of the first embodiment includes a mining device 3 that collects minerals mined on the seabed D and a plurality of marine resource landing devices that are detachably provided on the mining device 3. A balun 1 for mining (hereinafter, also simply referred to as "balun") and a double-row downhole motor 2 equipped as a mining device integrally with a mining device 3 and having a plurality of downhole motors installed side by side. Be prepared.

第一実施形態の揚鉱装置１００は、同図に示すように、海上の採鉱母船Ａ上に配置されたウインチ２９から滑車２８ａを介して延びる垂下手段であるワイヤロープ２８によって吊り下げられ海中に投入される。本実施形態では、海上の採鉱母船Ａが海底Ｄでの所定の揚鉱スケジュールに従って航行することにより、上記バルン１、集鉱装置３及びその内部にある採掘装置としての複列ダウンホールモータ２が海底Ｄで一体に移動するように構成されている。 As shown in the figure, the mining apparatus 100 of the first embodiment is suspended in the sea by a wire rope 28 which is a hanging means extending from a winch 29 arranged on the mining mother ship A at sea via a pulley 28a. It is thrown in. In the present embodiment, the offshore mining mothership A navigates according to a predetermined mining schedule on the seabed D, so that the balun 1, the mining device 3, and the double-row downhaul motor 2 as a mining device inside the balun 1, the mining device 3 and the above It is configured to move integrally on the seabed D.

そして、この揚鉱装置１００は、海上Ｃの採鉱母船Ａから海底Ｄのレアアース泥床ＯＤに向けて投入され、複列ダウンホールモータ２を稼働することにより、レアアース泥床ＯＤの泥質堆積層中のレアアース泥Ｄｒを解泥するとともに、解泥したレアアース泥ＤｒとエマルションＥｍとを混合してレアアースを吸着結合したエマルションの混合物Ｍａとし、さらに、集鉱装置３に装着されているバルン１に貯鉱させるものである。
以下、第一実施形態の揚鉱装置１００の各装置の構成について詳しく説明する。なお、本明細書において、「解泥」とは、泥質堆積層の泥を解きほぐすことをいう。また、「泥質堆積層」とは、「非レアアース泥堆積層」および「レアアース泥堆積層」のいずれをも含む意味である。 Then, the mining apparatus 100 is thrown from the mining mother ship A on the sea C toward the rare earth mud bed OD on the seabed D, and by operating the double-row downhaul motor 2, the mud deposit layer of the rare earth mud bed OD is operated. The rare earth mud Dr inside is demudified, and the dehumidified rare earth mud Dr and the emulsion Em are mixed to obtain a mixture Ma of the emulsion in which the rare earth is adsorbed and bonded, and further, the balun 1 mounted on the mining apparatus 3 is used. It is intended to be stored.
Hereinafter, the configuration of each device of the mining device 100 of the first embodiment will be described in detail. In addition, in this specification, "demud" means to disentangle the mud of the pelitic sedimentary layer. Further, the “mud sedimentary layer” means to include both a “non-rare earth mud sedimentary layer” and a “rare earth mud sedimentary layer”.

まず、第一実施形態の集鉱装置３について詳しく説明する。
第一実施形態の集鉱装置３は、図２に拡大図示するように、平面視が円形のベースプレート４と、ベースプレート４に基端部が固定されるとともに、下方に向けて拡径する円錐台状枠体である集鉱ホッパ５と、集鉱ホッパ５の集鉱口５ｍから垂下された可撓性の集鉱スカート７と、ベースプレート４の上面に基端部が接続されるとともに上方に向かって張り出すように設けられた複数の集鉱管６と、を備える。 First, the mining apparatus 3 of the first embodiment will be described in detail.
As shown in the enlarged view of FIG. 2, the mining apparatus 3 of the first embodiment has a base plate 4 having a circular plan view and a truncated cone whose base end portion is fixed to the base plate 4 and whose diameter expands downward. The conical collection hopper 5 which is a shaped frame, the flexible concentrator skirt 7 hanging from the concentrator 5 m of the conical hopper 5, and the base end portion connected to the upper surface of the base plate 4 and facing upward. It is provided with a plurality of collection pipes 6 provided so as to overhang.

ベースプレート４の周縁部には、適所に複数の垂下用ワイヤ２８ｈが装着され、複数の垂下用ワイヤ２８ｈは、上部中央の一箇所の位置に集められて、連結ジョイント２８ｊによりワイヤロープ２８の先端に着脱可能に接続されており、ワイヤロープ２８によって集鉱装置３全体が吊り下げられるように構成されている。 A plurality of hanging wires 28h are attached to the peripheral edge of the base plate 4 at appropriate positions, and the plurality of hanging wires 28h are collected at one position in the center of the upper part and are attached to the tip of the wire rope 28 by a connecting joint 28j. It is detachably connected and is configured so that the entire mining device 3 is suspended by a wire rope 28.

ここで、この集鉱装置３は、沈降時のウェイトを兼ねており、集鉱装置３の自重により自身の沈降時の姿勢を安定させるとともに、複数のバルン１とともに海中に投入された際に、集鉱装置３の自重によりバルン本体１０を海底Ｄにまで確実に沈め且つバルン本体１０の内部に混合物Ｍａを十分に貯鉱した際にも、その自重によりバルン本体１０の浮上を阻止するとともに作業時の姿勢が安定する質量に設定されている。 Here, the mining device 3 also serves as a weight at the time of settling, and the attitude of the mining device 3 at the time of settling is stabilized by its own weight, and when it is put into the sea together with a plurality of baluns 1, it is used. Even when the balun body 10 is surely submerged to the seabed D by the weight of the mining device 3 and the mixture Ma is sufficiently stored inside the balun body 10, the weight of the balun body 10 prevents the balun body 10 from ascending and works. The mass is set so that the posture at the time is stable.

上記集鉱スカート７は、集鉱ホッパ５の集鉱口５ｍを囲繞するように垂下されたスカート本体７ａと、スカート本体７ａの下部に設けられた円環状のスカート縁部８とを有する。
スカート本体７ａは、可撓性を有するとともに水および油が漏れないように構成された化学繊維等のシートから円筒状に形成されている。スカート本体７ａの上縁部７ｕは、円形の集鉱口５ｍ全周に亘って隙間なく固定されている。スカート本体７ａの下縁部７ｓには、上記スカート縁部８が下縁部７ｓ全周に亘って隙間なく固定されている。 The collection skirt 7 has a skirt body 7a hanging so as to surround the collection port 5m of the collection hopper 5, and an annular skirt edge 8 provided below the skirt body 7a.
The skirt body 7a is formed in a cylindrical shape from a sheet of chemical fibers or the like which is flexible and is configured so that water and oil do not leak. The upper edge portion 7u of the skirt body 7a is fixed without a gap over the entire circumference of the circular collection port 5m. The skirt edge 8 is fixed to the lower edge 7s of the skirt body 7a without a gap over the entire circumference of the lower edge 7s.

さらに、本実施形態のスカート本体７ａには、円筒状のスカート本体７ａの周方向に沿って円環状に形成された多数の蛇腹折目７ｂが、スカート本体７ａの垂下方向に離隔して繰り返し折り返して形成されており、これにより、集鉱ホッパ５と鉱床表面との対向距離が所定範囲で変化した場合でも、その変位量に追従して折り畳まれることで、容易且つ安定した短縮状態への変形が可能になっている。 Further, in the skirt body 7a of the present embodiment, a large number of bellows folds 7b formed in an annular shape along the circumferential direction of the cylindrical skirt body 7a are repeatedly folded back apart in the hanging direction of the skirt body 7a. As a result, even if the facing distance between the ore collection hopper 5 and the ore deposit surface changes within a predetermined range, it is folded according to the displacement amount, so that it can be easily and stably deformed into a shortened state. Is possible.

また、スカート縁部８は円環状に形成された金属製の枠体であり、沈降時のウェイトを兼ねており、スカート縁部８の自重により自身およびスカート本体７ａの沈降時の垂下姿勢を安定させている。また、スカート縁部８の適所には、重鎮としての複数の下部アンカー９が設けられており、下部アンカー９により海面上の着床姿勢がより安定するようになっている。 Further, the skirt edge 8 is a metal frame formed in an annular shape, which also serves as a weight when the skirt edge 8 is settled, and the weight of the skirt edge 8 stabilizes the hanging posture of itself and the skirt body 7a when the skirt body 7a is settled. I'm letting you. Further, a plurality of lower anchors 9 as heavyweights are provided at appropriate positions on the skirt edge portion 8, and the lower anchors 9 make the landing posture on the sea surface more stable.

さらに、本実施形態のスカート縁部８は、水平な複数の直線部８ａと、上方に凸の円弧状に形成された複数の湾曲部８ｂと、が交互に並ぶ波型円環状に形成されている。これにより、複数の湾曲部８ｂがｌ着底時の排水部として機能し、後述するように、集鉱ホッパ５と鉱床表面との間を塞いで集鉱性を向上させつつも、エマルションによる液液分離により集鉱されたレアアース泥を含む混合物と比重差で置換される海水の排水が可能となり、また、海水とともに選鉱後の不要な脈石の排出が可能になっている。 Further, the skirt edge portion 8 of the present embodiment is formed in a corrugated annulus in which a plurality of horizontal straight portions 8a and a plurality of curved portions 8b formed in an upwardly convex arc shape are alternately arranged. There is. As a result, the plurality of curved portions 8b function as drainage portions at the time of landing, and as will be described later, the liquid by the emulsion is used while blocking the space between the ore collection hopper 5 and the ore deposit surface to improve the ore collection property. It is possible to drain seawater that is replaced by a specific gravity difference with a mixture containing rare earth mud collected by liquid separation, and it is also possible to discharge unnecessary gangue after beneficiation together with seawater.

また、第一実施形態の集鉱装置３には、海底Ｄでの採掘作業を海上Ｃの採鉱母船Ａからオペレータが監視するために、水中照明機１０７および水中カメラ１０８が装備されている。水中照明機１０７および水中カメラ１０８は、不図示のアンビリカブルケーブルを介して海上Ｃの採鉱母船Ａに接続され、稼働のための電力が供給されるとともに、海上Ｃの採鉱母船Ａとの間で必要な信号を授受可能になっている。 Further, the mining apparatus 3 of the first embodiment is equipped with an underwater illuminator 107 and an underwater camera 108 so that the operator monitors the mining work on the seabed D from the mining mother ship A on the sea C. The underwater illuminator 107 and the underwater camera 108 are connected to the mining mothership A of the sea C via an umbilical cable (not shown) to supply electric power for operation and to and from the mining mothership A of the sea C. It is possible to send and receive the necessary signals.

この例では、水中照明機１０７は、上記円環状のスカート縁部８の適所に設けられた下部アンカー９に、水平に張り出す支持アーム１０７ａの先端に海底Ｄ側に向けて固定され、海底Ｄでの必要な範囲を所期の明るさで照明可能になっている。また、水中カメラ１０８は、水中照明機１０７を装着した側とは反対側の下部アンカー９に、水平に張り出す支持アーム１０８ａの先端に海底Ｄ側に向けて固定され、水中照明機１０７で照明された範囲を撮像可能に設置されている。 In this example, the underwater illuminator 107 is fixed to the lower anchor 9 provided at an appropriate position on the annular skirt edge 8 at the tip of the support arm 107a projecting horizontally, and is fixed to the seabed D side. It is possible to illuminate the required range with the desired brightness. Further, the underwater camera 108 is fixed to the lower anchor 9 on the side opposite to the side on which the underwater illuminator 107 is mounted at the tip of the support arm 108a projecting horizontally toward the seabed D side, and is illuminated by the underwater illuminator 107. It is installed so that the area can be imaged.

複数の集鉱管６は、第一実施形態の例では、ベースプレート４の周方向に離隔して８本が等配されている。第一実施形態では、各集鉱管６の途中部分と集鉱ホッパ５の周縁部の適所とが補強支柱６ｓにより相互に連結され、集鉱管６の張り出し姿勢が保持されている。これにより、第一実施形態の集鉱装置３は、複数のバルン１を着脱可能なバルンマガジンを構成している。
なお、複数の集鉱管６相互の配置は、装着された隣り合うバルン１相互の集鉱時の拡充状態において、隣接する他のバルン１に干渉しないように配置され且つ適所にて屈曲して形成されている。なおまた、複数のバルン１に対する集鉱および揚鉱時に、隣接する他のバルン１に干渉しないように揚鉱スケジュールが設定される。 In the example of the first embodiment, eight of the plurality of collection pipes 6 are equally arranged so as to be separated from each other in the circumferential direction of the base plate 4. In the first embodiment, the intermediate portion of each collection pipe 6 and the appropriate position of the peripheral portion of the collection hopper 5 are connected to each other by the reinforcing columns 6s, and the overhanging posture of the collection pipe 6 is maintained. As a result, the mining apparatus 3 of the first embodiment constitutes a balun magazine to which a plurality of baluns 1 can be attached and detached.
It should be noted that the arrangement of the plurality of collection pipes 6 is arranged so as not to interfere with other adjacent baluns 1 in the expanded state at the time of mutual collection of the attached adjacent baluns 1 and is bent at an appropriate position. It is formed. In addition, a mining schedule is set so as not to interfere with other adjacent baluns 1 when collecting and mine for a plurality of baluns 1.

各集鉱管６の基端部は、集鉱ホッパ５の上部に画成された安定室部分５ｓに連通するように、ベースプレート４の上面に形成された接続用の開口部に連結されている。また、各集鉱管６は、集鉱管６の上部にカップラ６ｃが装着されており、このカップラ６ｃを介してバルン１の下部カップラ１１が着脱可能に接続される。本実施形態では、集鉱管６の上部には混合物導出部６ｄが形成されている。混合物導出部６ｄは、カップラ６ｃの位置よりも更に上方に、混合物導出部６ｄの先端６ｅが張り出して形成され、浮上するエマルションの混合物Ｍａをバルン本体１０の内部に確実に導けるように構成されている。 The base end portion of each collection pipe 6 is connected to a connection opening formed on the upper surface of the base plate 4 so as to communicate with the stabilizing chamber portion 5s defined in the upper part of the collection hopper 5. .. Further, in each collection pipe 6, a coupler 6c is attached to the upper part of the collection pipe 6, and the lower coupler 11 of the balun 1 is detachably connected via the coupler 6c. In the present embodiment, a mixture lead-out portion 6d is formed on the upper part of the collection pipe 6. The mixture lead-out portion 6d is formed so that the tip 6e of the mixture lead-out portion 6d projects further above the position of the coupler 6c, and the floating emulsion mixture Ma can be reliably guided to the inside of the balun body 10. There is.

集鉱管６のカップラ６ｃと下部カップラ１１とは、上記無人潜水機１０４のロボットアーム１０４ａの操作により、相互の接続状態を解除可能に構成される。これにより、各集鉱管６は、レアアースを吸着結合したエマルションの混合物Ｍａを通過させてバルン本体１０内に貯鉱可能になっており、また、貯鉱後には、集鉱管６の上端からバルン本体１０を切り離せるようになっている。 The coupler 6c and the lower coupler 11 of the collection pipe 6 are configured so that the connection state between them can be released by operating the robot arm 104a of the unmanned submersible 104. As a result, each collection pipe 6 can be stored in the balun main body 10 by passing through the mixture Ma of the emulsion adsorbed and bonded to the rare earth, and after the storage, from the upper end of the collection pipe 6 The balun body 10 can be separated.

次に、第一実施形態の海洋資源揚鉱用バルン１についてより詳しく説明する。
第一実施形態の海洋資源揚鉱用バルン１は、集鉱装置３とともに海上Ｃから海底Ｄに沈められて、集鉱装置３により海底Ｄで採掘された鉱物としてのレアアース泥Ｄｒを、レアアース泥Ｄｒと吸着結合したエマルションＥｍの混合物Ｍａとして貯鉱するとともに、海上まで揚鉱するものである。 Next, the balun 1 for marine resource landing of the first embodiment will be described in more detail.
The marine resource landing balun 1 of the first embodiment is submerged from the sea C to the seabed D together with the mining device 3, and the rare earth mud Dr as a mineral mined on the seabed D by the mining device 3 is used as a rare earth mud. It is stored as a mixture Ma of emulsion Em adsorbed and bonded to Dr, and is lifted to the sea.

詳しくは、バルン１は、図２に示すように、海中で混合物Ｍａを内部に貯鉱するバルン本体１０を備える。バルン本体１０は、可撓性を有するとともに水および油が漏れないように構成された化学繊維等のシートから袋状に形成されている。
バルン本体１０は、その内部に混合物Ｍａが貯鉱されていない沈降時には、略紡錘状（同図左端の形状）をなす萎縮状態とされ、内部に混合物Ｍａが貯鉱された浮上時には、上部に向けて拡径する円錐状（同図右端の形状）をなす拡充状態に変形可能に形成されている。 Specifically, the balun 1 includes a balun body 10 that internally stores the mixture Ma in the sea, as shown in FIG. The balun body 10 is formed in a bag shape from a sheet of chemical fibers or the like which is flexible and is configured so that water and oil do not leak.
The balun body 10 is in an atrophic state in a substantially spindle shape (the shape at the left end of the figure) when the mixture Ma is not stored inside, and when the mixture Ma is stored inside, the balun body 10 is in an atrophic state. It is deformably formed into an expanded state forming a conical shape (shape at the right end of the figure) that expands toward the diameter.

バルン本体１０の下部には、円形の開口部１０ｓが形成され、この開口部１０ｓの周方向の適所には、複数の連結ワイヤ１０ｗの上端が装着され、複数の連結ワイヤ１０ｗの下端と下部カップラ１１の上部とが相互に連結されている。
これにより、下部カップラ１１とバルン本体１０とが、複数の連結ワイヤ１０ｗで相互に繋がれ、バルン本体１０の下部の開口部１０ｓが海中に開口するように構成されている。また、下部カップラ１１は、上記集鉱装置３の集鉱管６に着脱可能な接続口を有しており、上述した、集鉱管６上部のカップラ６ｃに着脱可能に装着されるように構成されている。 A circular opening 10s is formed in the lower part of the balun main body 10, and the upper ends of the plurality of connecting wires 10w are mounted at appropriate positions in the circumferential direction of the opening 10s, and the lower ends of the plurality of connecting wires 10w and the lower coupler are attached. The upper part of 11 is connected to each other.
As a result, the lower coupler 11 and the balun main body 10 are connected to each other by a plurality of connecting wires 10w, and the lower opening 10s of the balun main body 10 is configured to open into the sea. Further, the lower coupler 11 has a connection port that can be attached to and detached from the concentrator pipe 6 of the concentrator pipe 3, and is configured to be detachably attached to the coupler 6c above the concentrator pipe 6 described above. Has been done.

また、バルン本体１０の上部には、上記吸引カップラ５５と着脱可能かつ内部流路を開閉可能な上部カップラ１２が設けられている。上部カップラ１２は、内部流路を開状態のときに、バルン本体１０の内部と外部とを連通させ、集鉱装置３とともに海中に沈められるときには、バルン本体１０の外部から内部に海水が充填可能となる。
また、上部カップラ１２は、内部流路が閉状態のときには、バルン本体１０の内部と外部との連通状態を遮断するとともに、上述した吸引カップラ５５と接続可能となる。なお、吸引カップラ５５と接続された状態では、上部カップラ１２の内部流路が開状態となる。 Further, an upper coupler 12 that is detachable from the suction coupler 55 and that can open and close the internal flow path is provided on the upper portion of the balun main body 10. The upper coupler 12 communicates the inside and the outside of the balun main body 10 when the internal flow path is open, and when it is submerged in the sea together with the mining device 3, seawater can be filled from the outside to the inside of the balun main body 10. Will be.
Further, when the internal flow path is closed, the upper coupler 12 blocks the communication state between the inside and the outside of the balun main body 10 and can be connected to the suction coupler 55 described above. In the state of being connected to the suction coupler 55, the internal flow path of the upper coupler 12 is in an open state.

さらに、バルン本体１０の上部中央には、浮力体１４が装着されている。浮力体１４は、沈降時におけるバルン本体１０の沈降姿勢を安定させるとともに、後述するように、海中で混合物Ｍａをバルン本体１０の内部に貯鉱した後に、バルン本体１０の下部カップラを集鉱管６から切り離すことにより、バルン本体１０が混合物Ｍａと海水との比重差で海上まで浮上するときに、バルン本体１０の浮上力および浮上姿勢を補助する程度の浮力を有する。 Further, a buoyant body 14 is attached to the center of the upper part of the balun main body 10. The buoyant body 14 stabilizes the sedimentation posture of the balun body 10 at the time of sedimentation, and as will be described later, after storing the mixture Ma in the sea inside the balun body 10, the lower coupler of the balun body 10 is collected. By separating from 6, when the balun main body 10 ascends to the sea due to the difference in specific gravity between the mixture Ma and seawater, it has a buoyancy to assist the levitation force and the levitation posture of the balun main body 10.

ここで、第一実施形態のバルン１は、バルン本体１０とワイヤロープ２８とを繋ぐとともに当該バルン本体１０の浮上時にワイヤロープ２８に沿って当該バルン本体１０を案内するリードワイヤ１３を有する。このリードワイヤ１３は、図２に示すように、リードワイヤ１３の一端が、バルン本体１０の上部中央に連結されており、リードワイヤ１３の他端が、ワイヤロープ２８に沿ってスライド移動可能に外嵌するガイド用浮力体１３ｇに連結されている。 Here, the balun 1 of the first embodiment has a lead wire 13 that connects the balun main body 10 and the wire rope 28 and guides the balun main body 10 along the wire rope 28 when the balun main body 10 floats. As shown in FIG. 2, in the lead wire 13, one end of the lead wire 13 is connected to the center of the upper part of the balun body 10, and the other end of the lead wire 13 can be slidably moved along the wire rope 28. It is connected to 13 g of an externally fitted guide buoyant body.

ガイド用浮力体１３ｇは、ワイヤロープ２８に対して海上Ｃにて容易に着脱可能な着脱構造を有している。この着脱構造として、本実施形態では、ガイド用浮力体１３ｇをワイヤロープ２８に沿って分割された二つの分割体から構成し、二つの分割体相互を係脱可能な係合部を設けている。なお、ワイヤロープ２８に対する複数のガイド用浮力体１３ｇの積層順は、所定の揚鉱スケジュールに従うバルン１の揚鉱順序に対応して積層されている。 The guide buoyancy body 13g has a detachable structure that can be easily attached to and detached from the wire rope 28 at sea C. As this detachable structure, in the present embodiment, the guide buoyancy body 13 g is composed of two divided bodies divided along the wire rope 28, and an engaging portion capable of engaging and disengaging the two divided bodies is provided. .. The stacking order of the plurality of guide buoyant bodies 13g on the wire rope 28 corresponds to the mining order of Balun 1 according to a predetermined mining schedule.

また、リードワイヤ１３の途中部分には、リードワイヤ１３の浮遊姿勢を安定させるために、複数のリード用浮力体１３ｆが、リードワイヤ１３の適所に配置されている。本実施形態では、６個の浮力体３ａは、ワイヤ延在方向に離隔してリードワイヤ１３の適所に取り付けられており、海中にあるときには複数の浮力体３ａによりリードワイヤに浮力が付与される。 Further, in the middle portion of the lead wire 13, a plurality of lead buoyancy bodies 13f are arranged at appropriate positions of the lead wire 13 in order to stabilize the floating posture of the lead wire 13. In the present embodiment, the six buoyant bodies 3a are separated from each other in the wire extending direction and attached to appropriate positions of the lead wire 13, and when underwater, the plurality of buoyant bodies 3a impart buoyancy to the lead wire. ..

そして、バルン本体１０は、図１および図１１に示すように、海中で混合物Ｍａをバルン本体１０の内部に貯鉱した後、無人潜水機１０４によるロボットアーム１０４ａの操作により、下部カップラ１１と集鉱管６のカップラ６ｃとの接続を解除することで、ウェイトを兼ねた集鉱装置３から切り離すことにより、バルン本体１０が混合物Ｍａと海水との比重差で海上Ｃまで自ら浮上するように各部の相対質量が設定されている。 Then, as shown in FIGS. 1 and 11, the balun main body 10 collects the mixture Ma in the sea with the lower coupler 11 by operating the robot arm 104a by the unmanned submersible 104 after storing the mixture Ma inside the balun main body 10. By disconnecting the connection of the ore pipe 6 from the coupler 6c and disconnecting it from the mining device 3 that also serves as a weight, each part so that the balun body 10 floats up to the sea C by the difference in the specific gravity between the mixture Ma and the seawater. The relative mass of is set.

次に、第一実施形態の複列ダウンホールモータ２についてより詳しく説明する。
第一実施形態の複列ダウンホールモータ２は、図２に示すように、上記ベースプレート４の下面中央に下方に向けて垂下された姿勢で固定される。この複列ダウンホールモータ２は、全体を支持するための採掘装置支持筐体７３を有する。採掘装置支持筐体７３は、上下に延びる鋼製フレームから形成された筐体構造を有し、その上端がベースプレート４の下面中央に固定され、下端側が下方に垂下された状態で保持される。
これにより、本実施形態の複列ダウンホールモータ２は、複列ダウンホールモータ全体の中心位置と同軸上に上記集鉱ホッパ５が位置し、集鉱ホッパ５下部が下方に向けて拡径して海中に開口している姿勢で、複列ダウンホールモータ２を囲うように集鉱ホッパ５および集鉱スカート７が配設される。 Next, the double row downhaul motor 2 of the first embodiment will be described in more detail.
As shown in FIG. 2, the double-row downhole motor 2 of the first embodiment is fixed in a posture of hanging downward from the center of the lower surface of the base plate 4. The double row down hole motor 2 has a mining device support housing 73 for supporting the whole. The mining device support housing 73 has a housing structure formed of a steel frame extending vertically, the upper end thereof is fixed to the center of the lower surface of the base plate 4, and the lower end side is held in a state of hanging downward.
As a result, in the double-row down-hole motor 2 of the present embodiment, the collection hopper 5 is located coaxially with the center position of the entire double-row down-hole motor, and the lower portion of the collection hopper 5 expands in diameter downward. The mining hopper 5 and the mining skirt 7 are arranged so as to surround the double-row downhole motor 2 in a posture of being open to the sea.

さらに、第一実施形態の複列ダウンホールモータ２は、採掘装置支持筐体７３内の中央に駆動流体供給管７２が配置され、ベースプレート４の上面中央には、複列ダウンホールモータ２を駆動するための駆動流体供給ホース２６が接続されている。
そして、駆動流体供給管７２の上端がベースプレート４の位置で、不図示のカップラを介して駆動流体供給ホース２６に接続される。なお、集鉱ホッパ５の内周面と駆動流体供給管７２の外周面との間には、複数のサポートリブ５ｒが水平方向に張り渡されており、駆動流体供給管７２の垂下姿勢が高剛性で保持されている。 Further, in the double-row down-hole motor 2 of the first embodiment, the drive fluid supply pipe 72 is arranged in the center of the mining device support housing 73, and the double-row down-hole motor 2 is driven in the center of the upper surface of the base plate 4. A drive fluid supply hose 26 is connected to the hose.
Then, the upper end of the drive fluid supply pipe 72 is connected to the drive fluid supply hose 26 at the position of the base plate 4 via a coupler (not shown). A plurality of support ribs 5r are stretched horizontally between the inner peripheral surface of the collection hopper 5 and the outer peripheral surface of the drive fluid supply pipe 72, and the drooping posture of the drive fluid supply pipe 72 is high. It is held rigidly.

また、駆動流体供給管７２の下端には、扁平円筒状に画成された駆動流体分岐室７１が設けられ、一の駆動流体供給管７２に供給された駆動流体を、各ダウンホールモータ２Ａ〜２Ｌそれぞれに等分に分岐して供給可能になっている。各ダウンホールモータ２Ａ〜２Ｌの基端部、即ちハウジング１５から一体に延びる連結ハウジング２３は、集鉱装置３のベースプレート４の中央部に支持されている。ベースプレート４の周囲には、周方向に離隔して等配された複数の集鉱管６の基端部がそれぞれ接続されている。 Further, a drive fluid branch chamber 71 defined in a flat cylindrical shape is provided at the lower end of the drive fluid supply pipe 72, and the drive fluid supplied to one drive fluid supply pipe 72 is supplied to each of the downhaul motors 2A to 2A. It can be supplied by branching into 2L each. The base end portion of each of the downhole motors 2A to 2L, that is, the connecting housing 23 extending integrally from the housing 15, is supported by the central portion of the base plate 4 of the concentrator 3. Around the base plate 4, the base ends of a plurality of collection pipes 6 which are equally arranged at intervals in the circumferential direction are connected to each other.

複列ダウンホールモータ２は、図４に示すように、複数のダウンホールモータが、各軸線を縦にして並列配置されている。第一実施形態の例では、同図（ｂ）に平面視の配列状態を示すように、単位となるダウンホールモータ２Ａ〜２Ｌの１２基により構成されている。集鉱ホッパ５の下端から下方に張り出している各ダウンホールモータ２Ａ〜２Ｌの掘削部であるビット９０の張り出し位置は、海底下の４〜６ｍ程度の所定深度に届く分だけ長く設定されている。
特に、複数のダウンホールモータ２Ａ〜２Ｌ相互は、隣り合うダウンホールモータとは、回転方向が逆になるように構成されており、複列ダウンホールモータ２全体として、駆動時の反力が相殺されるようになっている。なお、以下、複列ダウンホールモータ２を構成する複数のダウンホールモータ２Ａ〜２Ｌのうち、任意の一のダウンホールモータについては、「符号２Ｘ」を付して説明する。 As shown in FIG. 4, in the double-row downhaul motor 2, a plurality of downhaul motors are arranged in parallel with their axes vertically oriented. In the example of the first embodiment, as shown in FIG. 6B, the arrangement state in a plan view is shown, and the unit is composed of 12 downhaul motors 2A to 2L. The overhanging position of the bit 90, which is the excavation part of each of the downhole motors 2A to 2L protruding downward from the lower end of the concentrating hopper 5, is set long enough to reach a predetermined depth of about 4 to 6 m below the seabed. ..
In particular, the plurality of downhaul motors 2A to 2L are configured so that their rotation directions are opposite to those of the adjacent downhaul motors, and the reaction force during driving of the double-row downhaul motor 2 as a whole cancels out. It is supposed to be done. Hereinafter, any one of the plurality of downhaul motors 2A to 2L constituting the double row downhaul motor 2 will be described with reference to "reference numeral 2X".

一のダウンホールモータ２Ｘは、図５に示すように、上下方向に延びる連結ハウジング２３と一体に形成されたハウジング１５を備える。連結ハウジング２３内には、ダウンホールモータ２Ｘの駆動流体として、海水および海水よりも比重が軽い（小さい）エマルションＥｍが注入される駆動流体供給路２３ａが形成される。なお、各連結ハウジング２３の上端には、上述した駆動流体分岐室７１から駆動流体供給管７２を介して図２に示す駆動流体供給ホース２６が接続される。 As shown in FIG. 5, one downhole motor 2X includes a housing 15 integrally formed with a connecting housing 23 extending in the vertical direction. In the connecting housing 23, a drive fluid supply path 23a is formed in which seawater and an emulsion Em having a lighter (smaller) specific density than seawater are injected as a drive fluid for the downhole motor 2X. The drive fluid supply hose 26 shown in FIG. 2 is connected to the upper end of each connection housing 23 from the drive fluid branch chamber 71 described above via the drive fluid supply pipe 72.

駆動流体供給ホース２６は、図１に示すように、採鉱母船Ａ上のホースリール２７に巻回されるとともに、採鉱母船Ａ上に設置された圧送ポンプ（図示せず）に連結されている。採鉱母船Ａ上には、圧送ポンプの駆動をオペレータの操作に応じて制御するコントローラ（図示せず）が設けられている。圧送ポンプは、オペレータの操作に応じて、駆動流体として、海水およびエマルションの一方を選択して複列ダウンホールモータ２に供給可能に構成されている。 As shown in FIG. 1, the drive fluid supply hose 26 is wound around a hose reel 27 on the mining mother ship A and is connected to a pump (not shown) installed on the mining mother ship A. On the mining mother ship A, a controller (not shown) that controls the drive of the pumping pump according to the operation of the operator is provided. The pressure feed pump is configured to be able to select one of seawater and emulsion as the driving fluid and supply it to the double-row downhaul motor 2 according to the operation of the operator.

図５に示すように、連結ハウジング２３と一体に形成されたハウジング１５は、上部ハウジング１６と、上部ハウジング１６の下端に同軸に装着された中空円筒状の下部ハウジング１７とを有する。ダウンホールモータ２Ｘは、使用時には、ハウジング１５の軸線を上下方向として海中に配備される。ハウジング１５は、内部が軸方向に沿って貫通しており、上端部及び下端部に開口を有している。 As shown in FIG. 5, the housing 15 integrally formed with the connecting housing 23 has an upper housing 16 and a hollow cylindrical lower housing 17 coaxially mounted at the lower end of the upper housing 16. When in use, the downhole motor 2X is deployed in the sea with the axis of the housing 15 in the vertical direction. The inside of the housing 15 penetrates along the axial direction, and has openings at the upper end and the lower end.

ハウジング１５の上部ハウジング１６の上部開口に連通する流路が、海水およびエマルションＥｍをダウンホールモータ２Ｘに選択的に導入する駆動流体供給路１８になっている。この駆動流体供給路１８が、海水またはエマルションＥｍの導入口を構成する。本実施形態では、駆動流体として、海水または高圧のエマルションＥｍが、駆動流体供給ホース２６から連結ハウジング２３の駆動流体供給路２３ａを介して駆動流体供給路１８に選択的に導入される。 The flow path communicating with the upper opening of the upper housing 16 of the housing 15 is a drive fluid supply path 18 for selectively introducing seawater and emulsion Em into the downhole motor 2X. The drive fluid supply path 18 constitutes an introduction port for seawater or emulsion Em. In the present embodiment, seawater or a high-pressure emulsion Em is selectively introduced from the drive fluid supply hose 26 into the drive fluid supply path 18 via the drive fluid supply path 23a of the connecting housing 23 as the drive fluid.

上部ハウジング１６の下端には、インロー凸部１６ｔが設けられ、下部ハウジング１７の上端には、インロー凹部１７ｄが設けられている。インロー凸部１６ｔとインロー凹部１７ｄとは、インロー嵌合され、その状態で相互が連結されている。そして、上部ハウジング１６には、第１シャフト２０が回転自在に支持され、下部ハウジング１７には、第２シャフト３０が回転自在に支持されている。 An in-row convex portion 16t is provided at the lower end of the upper housing 16, and an in-row concave portion 17d is provided at the upper end of the lower housing 17. The in-row convex portion 16t and the in-row concave portion 17d are in-row fitted and are connected to each other in that state. The first shaft 20 is rotatably supported by the upper housing 16, and the second shaft 30 is rotatably supported by the lower housing 17.

上部ハウジング１６は、軸方向で下部の位置に、第１シャフト支持部５１を備えている。第１シャフト支持部５１は、複数の軸受５１ｊと、複数の軸受５１ｊを上下の軸方向から自身の鍔部で挟持するようにそれぞれ装着される第１のブッシュ４１及び第２のブッシュ４２と、第１のブッシュ４１の内周面と第１シャフト２０の基端部２１の外周面との間に介装された第１のシール６１と、第２のブッシュ４２の内周面と第１シャフト２０の基端部２１の外周面との間に介装された第２のシール６２と、下部開口に装着される円環状の支軸部キャップ８２と、を有する。 The upper housing 16 includes a first shaft support portion 51 at a lower position in the axial direction. The first shaft support portion 51 includes a plurality of bearings 51j, and a first bush 41 and a second bush 42, which are mounted so as to sandwich the plurality of bearings 51j from their own flanges from the vertical axial directions, respectively. The first seal 61 interposed between the inner peripheral surface of the first bush 41 and the outer peripheral surface of the base end portion 21 of the first shaft 20, and the inner peripheral surface and the first shaft of the second bush 42. It has a second seal 62 interposed between the base end portion 21 of the 20 and the outer peripheral surface of the base end portion 21, and an annular support shaft portion cap 82 attached to the lower opening.

第１シャフト支持部５１は、上記インロー嵌合による連結時に、上部ハウジング１６内の凹の段部に装着された複数の軸受５１ｊおよびその両側の二つのブッシュ４１、４２が、上部ハウジング１６の下部開口部に装着された支軸部キャップ８２によって軸方向に挟圧されることにより、装着状態が保持される。 When the first shaft support portion 51 is connected by the inlay fitting, the plurality of bearings 51j mounted on the concave step portion in the upper housing 16 and the two bushes 41 and 42 on both sides thereof form the lower portion of the upper housing 16. The mounted state is maintained by being pinched in the axial direction by the support shaft cap 82 mounted on the opening.

その装着状態において、第１シャフト支持部５１は、上部ハウジング１６の軸線に対して所定の偏心距離Ｅだけ偏心した位置に第１シャフト２０の基端部２１を支持するように複数の軸受５１ｊが軸線方向に沿って配置され、複数の軸受５１ｊを介して第１シャフト２０の基端部２１を回転自在に支持する。第１シャフト支持部５１の複数の軸受５１ｊの両側は、第１のシール６１および第２のシール６２により、第１シャフト２０の基端部２１の外周面と上部ハウジング１６の内周面との間がシールされる。 In the mounted state, the first shaft support portion 51 has a plurality of bearings 51j so as to support the base end portion 21 of the first shaft 20 at a position eccentric by a predetermined eccentric distance E with respect to the axis of the upper housing 16. Arranged along the axial direction, the base end portion 21 of the first shaft 20 is rotatably supported via a plurality of bearings 51j. On both sides of the plurality of bearings 51j of the first shaft support portion 51, the outer peripheral surface of the base end portion 21 of the first shaft 20 and the inner peripheral surface of the upper housing 16 are provided by the first seal 61 and the second seal 62. The space is sealed.

下部ハウジング１７には、軸方向の上下に離隔して、二つの第２シャフト支持部５２、５３が設けられている。上部側を支持する第２シャフト支持部５２は、複数の軸受５２ｊと、複数の軸受５２ｊを軸方向の上方から自身鍔部で挟持するように装着される第３のブッシュ４３と、第３のブッシュ４３の内周面と第２シャフト３０の外周面との間に介装された第３のシール６３と、を有して構成されている。 The lower housing 17 is provided with two second shaft support portions 52, 53 separated vertically from each other in the axial direction. The second shaft support portion 52 that supports the upper side includes a plurality of bearings 52j, a third bush 43 that is mounted so as to sandwich the plurality of bearings 52j from above in the axial direction by its own collar portion, and a third. It is configured to have a third seal 63 interposed between the inner peripheral surface of the bush 43 and the outer peripheral surface of the second shaft 30.

また、下部側を支持する第２シャフト支持部５３は、複数の軸受５３ｊと、複数の軸受５３ｊを軸方向の下方から自身鍔部で挟持するように装着される第４のブッシュ４４と、第４のブッシュ４４の内周面と第２シャフト３０の外周面との間に介装された第４のシール６４と、円環状のフロントキャップ８１と、を有して構成されている。 Further, the second shaft support portion 53 that supports the lower side includes a plurality of bearings 53j, a fourth bush 44 that is mounted so as to sandwich the plurality of bearings 53j from below in the axial direction by its own collar portion, and a second bush 44. It is configured to have a fourth seal 64 interposed between the inner peripheral surface of the bush 44 of 4 and the outer peripheral surface of the second shaft 30, and an annular front cap 81.

第２シャフト３０の外周面には、軸方向の中央部に、凸の段部３１ｍが形成されており、上下の軸受５２ｊ、５３ｊの凸の段部３１ｍ側の側面が、凸の段部３１ｍの側面に当接するように装着されるとともに、下部ハウジング１７の下部開口部に装着されたフロントキャップ８１の装着によって軸方向に挟圧されることにより装着状態が保持される。なお、フロントキャップ８１は、図示しない複数の埋め込みボルトにより下方から固定される。 On the outer peripheral surface of the second shaft 30, a convex step portion 31 m is formed in the central portion in the axial direction, and the side surfaces of the upper and lower bearings 52j and 53j on the convex step portion 31 m side are convex step portions 31 m. It is mounted so as to abut on the side surface of the bearing, and the mounted state is maintained by being pinched in the axial direction by mounting the front cap 81 mounted on the lower opening of the lower housing 17. The front cap 81 is fixed from below by a plurality of embedded bolts (not shown).

その装着状態において、上下の第２シャフト支持部５２、５３は、下部ハウジング１７の軸線に対して同軸となる位置に第２シャフト３０の外周面を支持するように、複数の軸受５２ｊ、５３ｊが軸線方向に沿って配置され、複数の軸受５２ｊ、５３ｊを介して第２シャフト３０の外周面を回転自在に支持する。 In the mounted state, the upper and lower second shaft support portions 52 and 53 have a plurality of bearings 52j and 53j so as to support the outer peripheral surface of the second shaft 30 at a position coaxial with the axis of the lower housing 17. It is arranged along the axial direction and rotatably supports the outer peripheral surface of the second shaft 30 via a plurality of bearings 52j and 53j.

また、第２シャフト支持部５２、５３の複数の軸受５２ｊ、５３ｊの上下の側は、第３のシール６３および第４のシール６４により、第２シャフト３０の外周面と下部ハウジング１７の内周面との間がシールされる。なお、本実施形態では、各シャフト２０、３０を支持する複数の軸受５１ｊ、５２ｊ、５３ｊに、スラスト荷重およびラジアル荷重を受ける深溝玉軸受を使用しているが、これに限定されず、種々の軸受を用いることができる。 Further, on the upper and lower sides of the plurality of bearings 52j and 53j of the second shaft support portions 52 and 53, the outer peripheral surface of the second shaft 30 and the inner circumference of the lower housing 17 are provided by the third seal 63 and the fourth seal 64. The space between the surface and the surface is sealed. In the present embodiment, deep groove ball bearings that receive thrust load and radial load are used for the plurality of bearings 51j, 52j, and 53j that support the shafts 20 and 30, but the present invention is not limited to this, and various types of bearings are used. Bearings can be used.

ここで、第一実施形態のダウンホールモータ２Ｘは、上述した下部ハウジング１７内に、流体モータ機構を構成する駆動機構部７０が設けられている。
詳しくは、第１シャフト２０は、基端部２１と、基端部２１の先端側に形成されたインナロータ部２２とを一体に有して構成されている。基端部２１の上面には、上述した駆動流体供給路１８に連通して、基端部２１の軸方向に沿って駆動流体導入路２５が形成されている。基端部２１の駆動流体導入路２５は、基端部２１とインナロータ部２２との境となる位置まで延設されている。 Here, in the downhole motor 2X of the first embodiment, a drive mechanism unit 70 constituting a fluid motor mechanism is provided in the lower housing 17 described above.
Specifically, the first shaft 20 is configured to integrally include a base end portion 21 and an inner rotor portion 22 formed on the tip end side of the base end portion 21. A drive fluid introduction path 25 is formed on the upper surface of the base end portion 21 along the axial direction of the base end portion 21 so as to communicate with the drive fluid supply path 18 described above. The drive fluid introduction path 25 of the base end portion 21 extends to a position serving as a boundary between the base end portion 21 and the inner rotor portion 22.

そして、基端部２１とインナロータ部２２との境となる位置には、複数の駆動流体導出口２４が、駆動流体導入路２５の先端部と下部ハウジング１７の内部とを連通するように径方向に形成されている。つまり、第１シャフト２０には、駆動流体供給路１８側から順に連通形成された、駆動流体導入路２５および駆動流体導出口２４によって、自身基端側の連結ハウジング２３内部の駆動流体供給路２３ａから導入されたエマルションＥｍを自身先端側の駆動流体導出口２４から吐出可能な駆動流体流路が設けられている。 Then, at a position at the boundary between the base end portion 21 and the inner rotor portion 22, a plurality of drive fluid outlets 24 are radially oriented so as to communicate the tip portion of the drive fluid introduction path 25 with the inside of the lower housing 17. Is formed in. That is, the drive fluid supply path 23a inside the connecting housing 23 on the base end side of the first shaft 20 is provided by the drive fluid introduction path 25 and the drive fluid outlet 24 which are formed in communication with the drive fluid supply path 18 side in order. A drive fluid flow path is provided so that the emulsion Em introduced from the above can be discharged from the drive fluid outlet 24 on the tip side of the emulsion Em.

さらに、インナロータ部２２は、第１シャフト２０の基端部２１の先端から軸方向に沿って同軸に下方に向けて垂下された状態で延設され、その延設された部分に、雄ねじ状の外周面を有している。一方、第２シャフト３０は、金属製で中空円筒状をなす外筒部３１と、外筒部３１内に配置されたゴム製のアウタロータ部３２とを一体にして構成され、アウタロータ部３２は、雌ねじ状の内周面を有している。 Further, the inner rotor portion 22 is extended in a state of being hung coaxially downward from the tip of the base end portion 21 of the first shaft 20 along the axial direction, and the extended portion has a male screw shape. It has an outer peripheral surface. On the other hand, the second shaft 30 is configured by integrally forming a metal outer cylinder portion 31 having a hollow cylindrical shape and a rubber outer rotor portion 32 arranged in the outer cylinder portion 31, and the outer rotor portion 32 is formed. It has a female screw-shaped inner peripheral surface.

第一実施形態の駆動機構部７０は、内周面に（Ｎ＋１）条雌ねじを有するアウタロータ部３２と、外周面にＮ条雄ねじを有するインナロータ部２２とを備える。そして、アウタロータ部３２の回転軸線ＣＬ２に対し、インナロータ部２２の回転軸線ＣＬ１は、相互の軸心が所定の偏心距離Ｅだけ離れた平行な２軸となるように配置され、インナロータ部２２とともにアウタロータ部３２が、Ｎ／（Ｎ＋１）の回転角度で連れ回り駆動可能に構成されている。但し、Ｎは１以上の自然数である。 The drive mechanism unit 70 of the first embodiment includes an outer rotor unit 32 having a (N + 1) female thread on the inner peripheral surface and an inner rotor unit 22 having an N threaded male thread on the outer peripheral surface. Then, the rotation axis CL1 of the inner rotor portion 22 is arranged so as to be parallel two axes separated from each other by a predetermined eccentric distance E with respect to the rotation axis CL2 of the outer rotor portion 32, and the outer rotor together with the inner rotor portion 22. The unit 32 is configured to be able to rotate and drive at a rotation angle of N / (N + 1). However, N is a natural number of 1 or more.

ここで、第一実施形態の例では、駆動機構部７０は、隣接する他のダウンホールモータ２Ｘに対して回転方向を逆にするために、一のダウンホールモータ２Ｘにおいて、インナロータ部２２の螺旋部２２ｒが、左巻き２条雄ねじになっており、アウタロータ部３２の螺旋部３２ｒの形状が、１２０度間隔の頂点を有する横断面が３角リング形状の左巻き３条雌ねじになっている。 Here, in the example of the first embodiment, the drive mechanism unit 70 spirals the inner rotor unit 22 in one downhaul motor 2X in order to reverse the rotation direction with respect to the other adjacent downhaul motors 2X. The portion 22r has a left-handed double-row male screw, and the spiral portion 32r of the outer rotor portion 32 has a left-handed three-row female screw having a triangular ring-shaped cross section having vertices at intervals of 120 degrees.

さらに、当該一のダウンホールモータ２Ｘに隣接する他のダウンホールモータ２Ｘは、インナロータ部２２の螺旋部２２ｒが、右巻き２条雄ねじになっており、アウタロータ部３２の螺旋部３２ｒの形状が、１２０度間隔の頂点を有する横断面が３角リング形状の右巻き３条雌ねじになっており、複列数に応じて、続く他のダウンホールモータ２Ｘにおいて同様に螺旋部のねじ巻方向が互い違いに設定されている。これにより、図４（ｂ）に回転方向のイメージを矢印にて示したように、隣り合うダウンホールモータ２Ｘ相互の回転方向が、互いに逆方向に設定されている。 Further, in the other downhole motor 2X adjacent to the one downhole motor 2X, the spiral portion 22r of the inner rotor portion 22 is a right-handed double-threaded male screw, and the shape of the spiral portion 32r of the outer rotor portion 32 is changed. The cross section with vertices at 120 degree intervals is a right-handed 3-row female screw with a triangular ring shape, and the screw winding directions of the spiral parts are similarly staggered in the following other downhole motors 2X depending on the number of multiple rows. Is set to. As a result, as shown by the arrow in the image of the rotation direction in FIG. 4B, the rotation directions of the adjacent downhole motors 2X are set to be opposite to each other.

そして、各ダウンホールモータ２Ｘは、インナロータ部２２外周面の螺旋部２２ｒがアウタロータ部３２の螺旋部３２ｒに内装され、相互の隙間には、駆動に応じて独立した密閉空間とされるキャビティＫが軸方向の複数個所に画成されている。 In each downhole motor 2X, the spiral portion 22r on the outer peripheral surface of the inner rotor portion 22 is housed in the spiral portion 32r of the outer rotor portion 32, and in the mutual gap, a cavity K which is an independent closed space according to the drive is provided. It is defined in multiple places in the axial direction.

第２シャフト３０の先端には、掘削用のビット９０が装着される。本実施形態では、第２シャフト３０の外筒部３１の先端は、フロントキャップ８１よりも下部ハウジング１７の下方に張り出してビット装着部３３とされている。ビット装着部３３の外周面には、ビット９０を接続可能な雄ねじが形成され、ビット９０は、自身基端部が第２シャフト３０先端のビット装着部３３に接続される。 A bit 90 for excavation is attached to the tip of the second shaft 30. In the present embodiment, the tip of the outer cylinder portion 31 of the second shaft 30 projects below the lower housing 17 from the front cap 81 to form a bit mounting portion 33. A male screw to which the bit 90 can be connected is formed on the outer peripheral surface of the bit mounting portion 33, and the base end portion of the bit 90 is connected to the bit mounting portion 33 at the tip of the second shaft 30.

各ダウンホールモータ２Ｘのビット９０の下面には、海水またはエマルションＥｍを吐出するビットノズル９１が、中央部から放射状に複数に分岐して開口しており、複数のキャビティＫを経た高圧の海水またはエマルションＥｍをビットノズル９１から噴射可能になっている。なお、ビットノズル９１を設ける位置は、本実施形態のようにビット９０自体に形成する他、ビット９０の近傍に設けることができる。 On the lower surface of the bit 90 of each downhole motor 2X, a bit nozzle 91 for discharging seawater or emulsion Em is branched into a plurality of openings radially from the central portion, and high-pressure seawater or high-pressure seawater passing through a plurality of cavities K is opened. Emulsion Em can be injected from the bit nozzle 91. The position where the bit nozzle 91 is provided can be formed in the bit 90 itself as in the present embodiment, or can be provided in the vicinity of the bit 90.

これにより、各ダウンホールモータ２Ｘは、インナロータ部２２とアウタロータ部３２とが、インナロータ部２２の回転軸線ＣＬ１とアウタロータ部３２の回転軸線ＣＬ２とを並列に且つ所定の偏心距離Ｅだけ離してそれぞれ回転自在に支承される。そして、各ダウンホールモータ２Ｘを駆動するときは、駆動流体供給路１８、駆動流体導入路２５、駆動流体導出口２４を介して駆動機構部７０の上部の位置３１ｕに、海水またはエマルションＥｍを導入し、インナロータ部２２とアウタロータ部３２とで画成されるキャビティＫに高圧の海水またはエマルションＥｍを流し込む。 As a result, in each downhole motor 2X, the inner rotor portion 22 and the outer rotor portion 32 rotate in parallel with the rotation axis CL1 of the inner rotor portion 22 and the rotation axis CL2 of the outer rotor portion 32 separated by a predetermined eccentric distance E. It is freely supported. Then, when driving each downhaul motor 2X, seawater or emulsion Em is introduced into the upper position 31u of the drive mechanism unit 70 via the drive fluid supply path 18, the drive fluid introduction path 25, and the drive fluid outlet 24. Then, high-pressure seawater or emulsion Em is poured into the cavity K defined by the inner rotor portion 22 and the outer rotor portion 32.

これにより、各ダウンホールモータ２Ｘは、ねじポンプの原理（逆作動）でインナロータ部２２とアウタロータ部３２とが所定比率で回転され、アウタロータ部３２と一体の第２シャフト３０を回転部として回転駆動し、その外筒部３１を延設してなるビット装着部３３に装着されたビット９０を回転しつつ、ビット９０の回転による掘削力と、ビット９０のビットノズル９１から噴射されるエマルションＥｍの流体力とによってレアアース泥床ＯＤの泥質堆積層を解泥可能になっている。 As a result, in each downhole motor 2X, the inner rotor portion 22 and the outer rotor portion 32 are rotated at a predetermined ratio by the principle of the screw pump (reverse operation), and the second shaft 30 integrated with the outer rotor portion 32 is used as a rotating portion to rotate and drive the motor 2X. Then, while rotating the bit 90 mounted on the bit mounting portion 33 having the outer cylinder portion 31 extended, the excavation force due to the rotation of the bit 90 and the emulsion Em injected from the bit nozzle 91 of the bit 90. The fluid force makes it possible to dehumidify the muddy sedimentary layer of the rare earth muddy bed OD.

さらに、各ダウンホールモータ２Ｘの外周であってビット９０の上部の位置には、複数の攪拌翼２１２〜２１７を有する攪拌部２１８が設けられている。本実施形態の攪拌部２１８は、ビット９０と一体に形成された中空円筒状の攪拌軸２００を有する。攪拌軸２００は、ハウジング１５の外周面を囲繞するようにハウジング１５と同軸に配置される。攪拌軸２００は、ハウジング１５との間に軸受２０１が介装され、ハウジング１５と干渉することなく、回転部である第２シャフト３０と一体で回転するように構成されている。 Further, a stirring unit 218 having a plurality of stirring blades 212 to 217 is provided at a position on the outer circumference of each downhole motor 2X and above the bit 90. The stirring unit 218 of the present embodiment has a hollow cylindrical stirring shaft 200 formed integrally with the bit 90. The stirring shaft 200 is arranged coaxially with the housing 15 so as to surround the outer peripheral surface of the housing 15. A bearing 201 is interposed between the stirring shaft 200 and the housing 15, and the stirring shaft 200 is configured to rotate integrally with the second shaft 30 which is a rotating portion without interfering with the housing 15.

ここで、攪拌部２１８は、複数の攪拌翼として、６枚の攪拌翼２１２〜２１７を有する。各攪拌翼２１２〜２１７は、中心部がそれぞれ攪拌軸２００と一体に設けられ、相互が軸方向上下に離隔配置されている。各攪拌翼２１２〜２１７は、攪拌軸２００の中心から径方向に放射状に延びる複数の羽根を有する。攪拌部２１８は、各ダウンホールモータ２Ｘが駆動されると、第２シャフト３０の回転とともに、６枚の攪拌翼２１２〜２１７をも同時に回転し、所期の攪拌動作が行えるようになっている。 Here, the stirring unit 218 has six stirring blades 212 to 217 as a plurality of stirring blades. The central portions of the stirring blades 212 to 217 are integrally provided with the stirring shaft 200, and the stirring blades 212 to 217 are vertically separated from each other in the axial direction. Each stirring blade 212 to 217 has a plurality of blades extending radially from the center of the stirring shaft 200. When each downhole motor 2X is driven, the stirring unit 218 rotates the six stirring blades 212 to 217 at the same time as the rotation of the second shaft 30, so that the desired stirring operation can be performed. ..

次に、上述した第一実施形態の海洋資源揚鉱装置１００を備える海洋資源揚鉱システムを用いた海洋資源の揚鉱方法について説明する。
海洋資源としてのレアアース泥Ｄｒを吸着結合したエマルションＥｍの混合物Ｍａを揚鉱するには、先ず、採鉱母船Ａ及び回収船Ｂを目的とする海域の海上に停泊させる。
そして、図６に示すように、複数のバルン１を集鉱装置３に装着した状態の揚鉱装置１００を、海上の採鉱母船Ａ上に配置されたウインチ２９から滑車２８ａを介して延びるワイヤロープ２８によって海底Ｄのレアアース泥床ＯＤに向けて沈める（揚鉱装置沈下工程）。 Next, a method of landing marine resources using the marine resource landing system including the marine resource landing device 100 of the first embodiment described above will be described.
In order to lift Ma, a mixture of emulsion Em adsorbed and bonded to rare earth mud Dr as a marine resource, first, the mining mother ship A and the recovery ship B are anchored in the sea area of interest.
Then, as shown in FIG. 6, a wire rope extending from a winch 29 arranged on the mining mother ship A at sea via a pulley 28a is provided with a mining device 100 in a state where a plurality of baluns 1 are mounted on the mining device 3. It is submerged by 28 toward the rare earth mud bed OD of the seabed D (mining equipment subsidence step).

この揚鉱装置沈下工程においては、バルン１の上部カップラ１２は開いた状態となっており、バルン本体１０の下部の開口部１０ｓからバルン本体１０内に海水が入り込む。なお、第一実施形態では、採掘装置としての複列ダウンホールモータ２が装備された集鉱装置３を複数のバルン１とともに海上の採鉱母船Ａから海中の採鉱位置に投入することになる。また、揚鉱装置１００の投入に際し、複列ダウンホールモータ２は、各ダウンホールモータ２Ａ〜２Ｌのビット９０が、集鉱ホッパ５の下端から下方に張り出しているので、ビット９０をレアアース泥床ＯＤに押し当てる位置に配備する。このとき、集鉱スカート７は、スカート縁部８が沈降時のウェイトを兼ねているため、スカート本体７ａが伸長した状態で垂下される。 In this mining apparatus subsidence step, the upper coupler 12 of the balun 1 is in an open state, and seawater enters the balun main body 10 through the opening 10s at the lower part of the balun main body 10. In the first embodiment, the mining apparatus 3 equipped with the double-row downhole motor 2 as the mining apparatus is put into the mining position in the sea from the mining mother ship A on the sea together with the plurality of baluns 1. Further, when the mining apparatus 100 is introduced, in the double-row downhaul motor 2, the bits 90 of the downhaul motors 2A to 2L project downward from the lower end of the mining hopper 5, so that the bits 90 are placed in the rare earth mud bed. Deploy at a position that presses against the OD. At this time, since the skirt edge 8 also serves as a weight when the skirt edge 8 is settled, the skirt 7a is hung in a stretched state.

そして、同図に示すように、ダウンホールモータ２の海中への投入と同時に、無人潜水機１０４を海上の採鉱母船Ａから海中に投入する（無人潜水機投入工程）。無人潜水機１０４を海中に投入した後、オペレータが採鉱母船Ａ上から無人潜水機１０４を操作し、無人潜水機１０４のロボットアーム１０４ａにより海底Ｄに到達した各バルン１の上部カップラ１２を開から閉に切り替える（カップラ閉鎖工程）。 Then, as shown in the figure, at the same time as the downhaul motor 2 is introduced into the sea, the unmanned submersible 104 is introduced into the sea from the mining mother ship A at sea (unmanned submersible injection step). After throwing the unmanned submersible 104 into the sea, the operator operates the unmanned submersible 104 from the mining mother ship A, and the robot arm 104a of the unmanned submersible 104 opens the upper coupler 12 of each balun 1 that has reached the seabed D. Switch to closed (coupler closing process).

なお、本実施形態のバルン１は、図２に示したように、下部カップラ１１とバルン本体１０とが、複数の連結ワイヤ１０ｗで相互に繋がれた状態でバルン本体１０下部が海中に開口している。そのため、ワイヤロープ２８によって揚鉱装置１００を海底Ｄのレアアース泥床ＯＤに向けて沈める際の降下速度によるものの、降下速度を速めると、バルン本体の上部カップラ１２が閉の場合、下部の開口部１０ｓからバルン本体１０内部への海水の流入量が多くなり、各バルン１が広がりすぎる懸念がある。そのため、降下時には、バルン本体１０の上部カップラ１２を開にして、降下時のバルン本体１０の萎縮姿勢を安定させ、海底Ｄに到達した後に、上部カップラ閉鎖工程にて、各バルン１の上部カップラ１２を開から閉に切り替えている。 In the balun 1 of the present embodiment, as shown in FIG. 2, the lower portion of the balun main body 10 opens into the sea in a state where the lower coupler 11 and the balun main body 10 are connected to each other by a plurality of connecting wires 10w. ing. Therefore, although it depends on the descent speed when the mining device 100 is submerged toward the rare earth mud bed OD of the seabed D by the wire rope 28, when the descent speed is increased, when the upper coupler 12 of the balun body is closed, the lower opening There is a concern that the amount of seawater flowing into the balun body 10 from 10s will increase and each balun 1 will spread too much. Therefore, at the time of descent, the upper coupler 12 of the balun main body 10 is opened to stabilize the atrophied posture of the balun main body 10 at the time of descent, and after reaching the seabed D, the upper coupler of each balun 1 is closed in the upper coupler closing step. 12 is switched from open to closed.

次いで、図７に示すように、オペレータが採鉱母船Ａ上から無人潜水機１０４を操作し、無人潜水機１０４のロボットアーム１０４ａの操作により、所定の揚鉱スケジュールに従い貯鉱順が設定された対象のバルン１について、集鉱管６に接続されたバルン１の下部カップラ１１の開閉弁を開状態に設定する（集鉱管路接続工程）。
集鉱管６に接続された状態では、複数のリード用浮力体１３ｆおよび上部の浮力体１４の作用により、萎縮状態のバルン本体１０の上端が海中で浮遊して紡錘状の沈降姿勢が安定している。このため、無人潜水機１０４による下部カップラ１１の開閉作業を容易に行うことができる。 Next, as shown in FIG. 7, the operator operates the unmanned submersible 104 from the mining mother ship A, and the robot arm 104a of the unmanned submersible 104 operates the target whose storage order is set according to a predetermined mining schedule. The on-off valve of the lower coupler 11 of the balun 1 connected to the collection pipe 6 is set to the open state for the balun 1 (collection pipeline connection step).
In the state of being connected to the collection pipe 6, the upper end of the atrophied balun body 10 floats in the sea due to the action of the plurality of lead buoyant bodies 13f and the upper buoyant body 14, and the spindle-shaped subsidence posture is stabilized. ing. Therefore, the operation of opening and closing the lower coupler 11 by the unmanned submersible 104 can be easily performed.

そして、集鉱管路接続工程の後、複列ダウンホールモータ２を稼働するとともにワイヤロープ２８の昇降操作により揚鉱装置１００を昇降させ、図８に示すように、泥質堆積層中のレアアース泥Ｄｒを解泥する採鉱作業を開始する。本実施形態では、図８に示すように、集鉱ホッパ５の集鉱口を海中のレアアース泥床ＯＤの上方に対向配置するとともに、集鉱スカート７により、レアアース泥床ＯＤ表面と集鉱口との対向方向での離隔部を囲繞した状態で複列ダウンホールモータ２を駆動して、集鉱装置５内でのエマルションＥｍによる液液分離によりレアアース泥Ｄｒを集鉱する。 Then, after the collection pipeline connection step, the double-row downhole motor 2 is operated and the mining apparatus 100 is raised and lowered by the raising and lowering operation of the wire rope 28, and as shown in FIG. 8, the rare earth in the mud sedimentary layer is raised and lowered. The mining work to demolition the mud Dr is started. In the present embodiment, as shown in FIG. 8, the collection port of the collection hopper 5 is arranged above the rare earth mud bed OD in the sea, and the rare earth mud bed OD surface and the collection port are provided by the collection skirt 7. The double-row downhaul motor 2 is driven in a state of surrounding the separated portion in the direction opposite to the above, and the rare earth mud Dr is collected by liquid-liquid separation by the emulsion Em in the ore collecting device 5.

ここで、レアアース泥床ＯＤは、表層部に形成されてレアアース泥の含有量が相対的に少ない非レアアース泥堆積層ＮＤに覆われた状態にあり、７０００ｐｐｍ程度の良質なレアアースを含むレアアース泥堆積層は、海底下の４〜６ｍ程度の深さにあることが知られている。
そこで、本実施形態では、複列ダウンホールモータ２の掘進に際し、図８に示す、非レアアース泥堆積層ＮＤを掘進するときには、あらかじめ入手されている非レアアース泥堆積層ＮＤの層厚さのデータに基づき、エマルションＥｍに替えて海水を駆動流体として複列ダウンホールモータ２を駆動する。なお、圧送ポンプでの海水圧送からエマルション圧送への切り替えは、エマルションおよび海水を注入する駆動流体供給ホース２６の容積分も考慮して、運転切り替えのタイミングが決定される。 Here, the rare earth mud bed OD is in a state of being covered with a non-rare earth mud deposit layer ND formed on the surface layer and having a relatively low content of rare earth mud, and the rare earth mud deposit containing high-quality rare earth of about 7,000 ppm. The layer is known to be at a depth of about 4 to 6 m below the sea floor.
Therefore, in the present embodiment, when digging the non-rare earth mud deposit layer ND shown in FIG. 8 when digging the double-row downhaul motor 2, the data of the layer thickness of the non-rare earth mud deposit layer ND obtained in advance is obtained. Based on the above, the double-row downhaul motor 2 is driven by using seawater as a driving fluid instead of the emulsion Em. The timing of switching from seawater pumping to emulsion pumping by the pumping pump is determined in consideration of the volume of the drive fluid supply hose 26 for injecting the emulsion and seawater.

一方、図９に示す、レアアース泥床ＯＤ、つまりレアアース泥堆積層を掘進するときには、図１０に拡大図示するように、あらかじめ入手されているレアアース泥堆積層の層厚さのデータに基づきエマルションＥｍを駆動流体として複列ダウンホールモータ２を駆動し、解泥したレアアース泥ＤｒとエマルションＥｍとを混合してレアアースを吸着結合したエマルションの混合物Ｍａとするとともに、混合物Ｍａを集鉱ホッパ５から集鉱管６を通して、集鉱管路接続工程を経たバルン１のバルン本体１０内に混合物Ｍａを貯鉱する（貯鉱工程Ｐｒ）。 On the other hand, when digging the rare earth mud bed OD, that is, the rare earth mud deposit layer shown in FIG. 9, the emulsion Em is based on the layer thickness data of the rare earth mud deposit layer obtained in advance as shown in the enlarged view of FIG. Is used as a driving fluid to drive a double-row downhaul motor 2, and the demudified rare earth mud Dr and emulsion Em are mixed to obtain a mixture Ma of an emulsion in which rare earth is adsorbed and bonded, and the mixture Ma is collected from a collection hopper 5. Through the mine pipe 6, the mixture Ma is stored in the balun body 10 of the balun 1 that has undergone the collection pipeline connection step (mining step Pr).

詳しくは、複列ダウンホールモータ２の稼働に際しては、採鉱母船Ａ上の駆動流体圧送ポンプを駆動して高圧のエマルションＥｍを駆動流体供給ホース２６から連結ハウジング２３内の駆動流体供給路２３ａに注入し、複列ダウンホールモータ２の駆動流体供給路１８に導入する。そして、駆動流体供給路１８に導入された高圧のエマルションＥｍは、第１シャフト２０の駆動流体導入路２５を介して駆動流体導出口２４から導出され、各ダウンホールモータ２Ｘの駆動機構部７０の上部の位置３１ｕに供給される（図５の符号Ｍ１）。 Specifically, when the double-row downhaul motor 2 is operated, the drive fluid pressure feed pump on the mining mother ship A is driven to inject a high-pressure emulsion Em from the drive fluid supply hose 26 into the drive fluid supply path 23a in the connecting housing 23. Then, it is introduced into the drive fluid supply path 18 of the double-row downhaul motor 2. Then, the high-pressure emulsion Em introduced into the drive fluid supply path 18 is led out from the drive fluid outlet 24 via the drive fluid introduction path 25 of the first shaft 20, and is derived from the drive mechanism unit 70 of each downhaul motor 2X. It is supplied to the upper position 31u (reference numeral M1 in FIG. 5).

さらに、高圧のエマルションＥｍは、インナロータ部２２とアウタロータ部３２との対向空間に画成された複数のキャビティＫに順次に導入される。これにより、各ダウンホールモータ２Ｘの駆動機構部７０は、キャビティＫに作用するエマルションＥｍの導入圧により、インナロータ部２２とアウタロータ部３２とが所定比率で連れ回りを開始する。 Further, the high-pressure emulsion Em is sequentially introduced into a plurality of cavities K defined in the space facing the inner rotor portion 22 and the outer rotor portion 32. As a result, the drive mechanism portion 70 of each downhaul motor 2X starts rotating the inner rotor portion 22 and the outer rotor portion 32 at a predetermined ratio due to the introduction pressure of the emulsion Em acting on the cavity K.

つまり、各ダウンホールモータ２Ａ〜２Ｌの駆動機構部７０において、エマルションＥｍの導入圧が第２シャフト３０の回転駆動力に変換される。各駆動機構部７０で第２シャフト３０が回転駆動すると、第２シャフト３０の先端に設けられた各ビット９０が共に回転する。駆動流体供給路１８から導入されたエマルションＥｍは、各駆動機構部７０の下部の位置３１ｓを経て（図５の符号Ｍ２）、各ビット９０先端のビットノズル９１から装置外に噴射される（図５の符号Ｍ３）。 That is, in the drive mechanism unit 70 of each of the downhaul motors 2A to 2L, the introduction pressure of the emulsion Em is converted into the rotational driving force of the second shaft 30. When the second shaft 30 is rotationally driven by each drive mechanism unit 70, each bit 90 provided at the tip of the second shaft 30 rotates together. The emulsion Em introduced from the drive fluid supply path 18 is injected out of the device from the bit nozzle 91 at the tip of each bit 90 via the position 31s below the lower part of each drive mechanism unit 70 (reference numeral M2 in FIG. 5). Reference numeral M3 of 5.

これにより、この複列ダウンホールモータ２は、図１０に拡大図示するように、各ダウンホールモータ２Ａ〜２Ｌのビット９０の回転による掘削力と、ビット９０のビットノズル９１から噴射されるエマルションＥｍの流体力とによってレアアース泥床ＯＤのレアアース泥Ｄｒを解泥できる。そして、この複列ダウンホールモータ２では、各ダウンホールモータ２Ａ〜２Ｌのビット９０が回転駆動されると、ビット９０の上部の位置にビット９０と一体に設けられた、図５に示した攪拌部２１８の複数の攪拌翼２１２〜２１７が共に回転する。 As a result, as shown in the enlarged view of FIG. 10, the double-row downhaul motor 2 has the excavation force due to the rotation of the bits 90 of the downhaul motors 2A to 2L and the emulsion Em injected from the bit nozzle 91 of the bits 90. Rare earth mud Dr of rare earth mud bed OD can be demudified by the fluid force of. Then, in the double-row downhaul motor 2, when the bits 90 of the downhaul motors 2A to 2L are rotationally driven, the stirring shown in FIG. 5 is provided integrally with the bits 90 at the upper position of the bits 90. The plurality of stirring blades 212 to 217 of the part 218 rotate together.

これにより、各ビット９０および各攪拌部２１８の複数の攪拌翼２１２〜２１７の回転による流れに導かれ、解泥されたレアアース泥Ｄｒおよびその周囲の海水ＷがエマルションＥｍとともに集鉱ホッパ５内に送り込まれる（図５、図１０の符号Ｍ４）。
さらに、図１０に示すように、集鉱ホッパ５の下部に導かれたレアアース泥Ｄｒは、各攪拌部２１８の複数の攪拌翼２１２〜２１７の回転により攪拌されつつ集鉱ホッパ５の上方に移動していく。 As a result, the rare earth mud Dr and its surrounding seawater W, which are guided by the rotation of the plurality of stirring blades 212 to 217 of each bit 90 and each stirring unit 218, are brought into the collection hopper 5 together with the emulsion Em. It is sent (reference numeral M4 in FIGS. 5 and 10).
Further, as shown in FIG. 10, the rare earth mud Dr guided to the lower part of the collection hopper 5 moves above the collection hopper 5 while being agitated by the rotation of the plurality of stirring blades 212 to 217 of each stirring unit 218. I will do it.

集鉱ホッパ５内に導入されたレアアース泥ＤｒとエマルションＥｍは、集鉱ホッパ５内で相互に混合される。そして、レアアース泥ＤｒがエマルションＥｍに接触することにより、レアアース元素が濃集したアパタイトがエマルションＥｍに吸着される。これにより、海中で液液分離された混合物Ｍａとしてアパタイト吸着エマルションが生成される。
そして、複列ダウンホールモータ２が引き続き駆動されると、集鉱ホッパ５内の混合物Ｍａ（アパタイト吸着エマルション）は、次第に集鉱ホッパ５上部の安定室部分５ｓを経て集鉱管６の端部まで満たされていく。 The rare earth mud Dr and the emulsion Em introduced into the collection hopper 5 are mixed with each other in the collection hopper 5. Then, when the rare earth mud Dr comes into contact with the emulsion Em, the apatite in which the rare earth element is concentrated is adsorbed on the emulsion Em. As a result, an apatite adsorption emulsion is produced as a mixture Ma liquid-liquid separated in the sea.
Then, when the double-row downhole motor 2 is continuously driven, the mixture Ma (apatite adsorption emulsion) in the collection hopper 5 gradually passes through the stabilizing chamber portion 5s above the collection hopper 5 and ends at the end of the collection pipe 6. Will be satisfied.

そのため、集鉱ホッパ５の下部から一定の距離を超えて上部の安定室部分５ｓまで移動した混合物Ｍａは、海水Ｗとの比重差によって各集鉱管６内で浮上を開始する。そして、各集鉱管６の上部には、バルン１が接続されているため、図９に示すように、浮上を開始した混合物Ｍａを、集鉱管６を通してバルン１のバルン本体１０内に貯鉱することができる。 Therefore, the mixture Ma that has moved from the lower part of the collection hopper 5 to the upper stable chamber portion 5s beyond a certain distance starts to ascend in each collection pipe 6 due to the difference in specific gravity with the seawater W. Since the balun 1 is connected to the upper part of each collection pipe 6, as shown in FIG. 9, the mixture Ma that has started to ascend is stored in the balun body 10 of the balun 1 through the collection pipe 6. Can be mined.

以降、ビット９０の張り出し長さに応じた所定の掘削深度まで掘削後、図１１に示すように、採鉱母船Ａを水平方向に移動させるとともにワイヤロープ２８の昇降操作により揚鉱装置１００を昇降させて、所定の掘削深度での採鉱を継続する。同図白抜きの矢印は、採鉱母船Ａを水平方向に移動させるとともにワイヤロープ２８の昇降操作により揚鉱装置１００を昇降させて、所定の掘削深度での採鉱を継続するイメージを示している。第一実施形態では、採鉱母船Ａを水平方向に移動させることで、集鉱装置３と共に複列ダウンホールモータ２を一体で水平方向に平行移動させながらレアアース泥床ＯＤからレアアース泥Ｄｒを間欠的に続けて採鉱することができる。 After that, after excavating to a predetermined excavation depth according to the overhang length of the bit 90, as shown in FIG. 11, the mining mother ship A is moved in the horizontal direction and the mining apparatus 100 is raised and lowered by the raising and lowering operation of the wire rope 28. And continue mining at the specified excavation depth. The white arrows in the figure show an image of moving the mining mother ship A in the horizontal direction and raising and lowering the mining apparatus 100 by raising and lowering the wire rope 28 to continue mining at a predetermined drilling depth. In the first embodiment, by moving the mining mother ship A in the horizontal direction, the rare earth mud Dr is intermittently moved from the rare earth mud bed OD while the double-row downhole motor 2 is integrally moved in the horizontal direction together with the mining apparatus 3. Can be subsequently mined.

そして、駆動流体として供給されるエマルションＥｍは、海水よりも比重が軽く、また、このエマルションＥｍとレアアース泥Ｄｒとが結合された混合物Ｍａも海水よりも比重が軽いものにすることができる。そのため、同図に示すように、エマルションＥｍにレアアース泥Ｄｒを吸着させた混合物Ｍａをバルン１のバルン本体１０内で海水と置換させて充填させることができる。 The emulsion Em supplied as the driving fluid has a lighter specific gravity than seawater, and the mixture Ma in which the emulsion Em and the rare earth mud Dr are combined can also have a lighter specific gravity than seawater. Therefore, as shown in the figure, the mixture Ma in which the rare earth mud Dr is adsorbed on the emulsion Em can be filled in the balun body 10 of the balun 1 by substituting with seawater.

そして、この貯鉱工程の後、同図に示すように、オペレータが採鉱母船Ａ上から無人潜水機１０４を操作し、無人潜水機１０４のロボットアーム１０４ａにより、集鉱管６のカップラ６ｃに対するバルン本体１０の下部カップラ１１接続状態を解除して、集鉱管６のところで集鉱装置３からバルン本体１０を切り離す（バルン接離工程）。 Then, after this mining process, as shown in the figure, the operator operates the unmanned submersible 104 from the mining mothership A, and the robot arm 104a of the unmanned submersible 104 uses the robot arm 104a of the unmanned submersible to balun the coupler 6c of the mining pipe 6. The connection state of the lower coupler 11 of the main body 10 is released, and the balun main body 10 is separated from the mining device 3 at the mining pipe 6 (balun attachment / detachment step).

集鉱装置３からバルン本体１０を切り離すと、図１２に示すように、バルン本体１０は、海水Ｗと混合物Ｍａとの比重差で海上Ｃに向かって浮上を開始する（揚鉱工程Ｐｓ）。このとき、バルン本体１０とワイヤロープ２８とはリードワイヤ１３で繋がれており、このリードワイヤ１３によって、バルン本体１０の浮上時に、ワイヤロープ２８に沿って当該バルン本体１０が案内される。
そして、図１に示すように、切り離されたバルン本体１０が海水Ｗと混合物Ｍａとの比重差で海上Ｃまでワイヤロープ２８に沿って浮上した後、洋上で待機している回収船Ｂの吸引回収装置１０５でバルン本体１０内に貯鉱された混合物Ｍａを吸引して回収する（混合物回収工程）。 When the balun main body 10 is separated from the mining apparatus 3, as shown in FIG. 12, the balun main body 10 starts ascending toward the sea C due to the difference in the specific densities of the seawater W and the mixture Ma (mining step Ps). At this time, the balun main body 10 and the wire rope 28 are connected by a lead wire 13, and the lead wire 13 guides the balun main body 10 along the wire rope 28 when the balun main body 10 floats.
Then, as shown in FIG. 1, the separated balun main body 10 ascends to the sea C along the wire rope 28 due to the difference in the specific gravity between the seawater W and the mixture Ma, and then the suction of the recovery ship B waiting at sea. The recovery device 105 sucks and recovers the mixture Ma stored in the balun main body 10 (mixture recovery step).

この混合物回収工程においては、混合物Ｍａを吸引する吸引ホース５４の先端に設けられ且つ回収アーム５７の先端に配置された吸引カップラ５５を、海上Ｃに浮上したバルン本体１０の上部カップラ１２に接続し、吸引ホース５４に接続された吸引ポンプ５６の駆動により、バルン本体１０内に貯鉱された混合物Ｍａを吸引して回収する。回収された混合物Ｍａは回収船Ｂに設けられた図示しない回収器に収容される。 In this mixture recovery step, the suction coupler 55 provided at the tip of the suction hose 54 for sucking the mixture Ma and arranged at the tip of the recovery arm 57 is connected to the upper coupler 12 of the balun body 10 that has surfaced on the sea C. By driving the suction pump 56 connected to the suction hose 54, the mixture Ma stored in the balun main body 10 is sucked and recovered. The recovered mixture Ma is housed in a recovery device (not shown) provided on the recovery ship B.

最後に、この混合物回収工程の後、回収アーム５７を駆動して、回収アーム５７の先端に取り付けた吸引カップラ５５及び上部カップラ１２を介して、混合物Ｍａを回収済みの空のバルン本体１０を回収船Ｂ上に回収する（バルン回収工程）。
本実施形態のバルン回収工程では、図１３に示すように、アーム型ロボット１０６を搭載した補助作業船Ｆを用い、補助作業船Ｆの作業者がアーム型ロボット１０６を操作して、ガイド用浮力体１３ｇの着脱構造の係合部を解除する。これにより、ガイド用浮力体１３ｇを分割された二つの分割体とすることにより、ワイヤロープ２８からリードワイヤ１３を取り外して回収船Ｂ上に回収する。そして、回収船Ｂ上に回収されたバルン本体１０を、他の集鉱装置３に再度装着し、図６に示した状態で海底Ｄに再度投入して上記一連の工程を繰り返すことにより、海上から海底までの揚鉱用配管の延設することなく、海洋資源を連続的に揚鉱することができる。 Finally, after this mixture recovery step, the recovery arm 57 is driven to recover the empty balun body 10 from which the mixture Ma has been recovered via the suction coupler 55 and the upper coupler 12 attached to the tip of the recovery arm 57. Collect on Ship B (Balun recovery process).
In the balun recovery step of the present embodiment, as shown in FIG. 13, the auxiliary work vessel F equipped with the arm-type robot 106 is used, and the operator of the auxiliary work vessel F operates the arm-type robot 106 to provide a guide buoyancy. The engaging portion of the detachable structure of the body 13 g is released. As a result, the guide buoyancy body 13g is divided into two divided bodies, so that the lead wire 13 is removed from the wire rope 28 and collected on the recovery ship B. Then, the balun main body 10 recovered on the recovery ship B is reattached to another mining device 3, and again put into the seabed D in the state shown in FIG. 6 to repeat the above series of steps at sea. Marine resources can be continuously lifted without extending the lifting pipe from the seabed to the seabed.

このように、第一実施形態に係る海洋資源揚鉱用バルン１、海洋資源揚鉱装置１００及びこれらを備える海洋資源揚鉱システム、並びに、これらを用いた海洋資源の揚鉱方法によれば、レアアース泥Ｄｒを吸着結合した海水よりも比重の軽いエマルションＥｍの混合物Ｍａを海底Ｄでバルン１内に貯鉱するとともに、その混合物Ｍａを貯鉱した状態のバルン１自身と海水Ｗとの比重差で海底Ｄから海上Ｃまで当該バルン１自身を浮上させ、吸引回収装置１０５により当該混合物Ｍａを海上Ｃにて回収できる。そのため、海上Ｃから海底Ｄまでの揚鉱用配管を設置することなく、レアアース泥Ｄｒを吸着結合したエマルションＥｍの混合物Ｍａ（アパタイト吸着エマルション）を効率良く回収できる。 As described above, according to the marine resource landing balun 1 according to the first embodiment, the marine resource landing device 100, the marine resource landing system including these, and the marine resource landing method using these. A mixture Ma of emulsion Em, which has a lighter specific gravity than seawater to which rare earth mud Dr is adsorbed and bonded, is stored in the balun 1 on the seabed D, and the specific gravity difference between the balun 1 itself and the seawater W in the state where the mixture Ma is stored. The balun 1 itself can be levitated from the seabed D to the sea C, and the mixture Ma can be recovered at the sea C by the suction recovery device 105. Therefore, Ma (apatite adsorption emulsion), which is a mixture of emulsion Em in which rare earth mud Dr is adsorbed and bonded, can be efficiently recovered without installing a pipe for lifting ore from the sea C to the sea floor D.

つまり、従来のポンプリフト方式では、深海からの海洋資源の揚鉱には水深分の揚程を圧送することが必要で多大なエネルギーが必要であり、また、エアリフト方式では、エネルギー効率が悪く、ポンプリフト方式以上の多大なるエネルギーが必要となり、さらに海上から深海の海底まで配管を設置することに多大な費用と時間を要したところ、第一実施形態に係る海洋資源揚鉱システム、バルン１、海洋資源揚鉱装置１００及び海洋資源の揚鉱方法によれば、使用エネルギーの大幅な削減が可能で、多大な費用と時間を要した海上から深海の海底までの揚鉱用配管の設置を不要とすることができる。 In other words, in the conventional pump lift method, it is necessary to pump the lift of the water depth to pump marine resources from the deep sea, which requires a large amount of energy, and in the air lift method, the energy efficiency is poor and the pump A large amount of energy was required more than the lift method, and it took a large amount of cost and time to install a pipe from the sea to the deep sea floor. According to the resource pumping equipment 100 and the method of pumping marine resources, the energy consumption can be significantly reduced, and there is no need to install a pumping pipe from the sea to the deep sea floor, which requires a great deal of cost and time. can do.

そして、エマルションＥｍは、海水よりも比重が軽く、また、このエマルションＥｍとレアアース泥Ｄｒとが結合された混合物Ｍａも海水よりも比重が軽いものにすることができる。そのため、解泥したレアアース泥ＤｒをエマルションＥｍに吸着させた混合物Ｍａを浮上させて海底Ｄにて集鉱管６を通してバルン１のバルン本体１０内に円滑に貯鉱することができる。なお、バルン本体１０自体の質量は、相対的に非常に軽いため、混合物Ｍａを貯鉱した状態のバルン本体１０を海水Ｗと混合物Ｍａとの比重差で海底Ｄから海上Ｃまで容易に浮上させることができる。 The emulsion Em has a lighter specific gravity than that of seawater, and the mixture Ma in which the emulsion Em and the rare earth mud Dr are bonded can also have a lighter specific gravity than that of seawater. Therefore, the mixture Ma in which the demolished rare earth mud Dr is adsorbed on the emulsion Em can be floated and smoothly stored in the balun main body 10 of the balun 1 through the collection pipe 6 on the seabed D. Since the mass of the balun body 10 itself is relatively very light, the balun body 10 in a state where the mixture Ma is stored can be easily levitated from the seabed D to the sea C by the difference in the specific gravity between the seawater W and the mixture Ma. be able to.

特に、従来のポンプリフト方式では、深海からの揚泥には水深分の揚程を圧送する多大なエネルギーが必要となり、エアリフト方式では、エネルギー効率が悪く、ポンプリフト方式以上のさらなる多大なエネルギーが必要となるところ、第一実施形態に係るバルン１、海洋資源揚鉱装置１００、海洋資源揚鉱システム及び海洋資源の揚鉱方法によれば、前述したように、安定した運転性能を確保するとともに、採鉱、集鉱および揚鉱に要するエネルギーを大幅に削減可能なので、エネルギー効率を大幅に向上させることができる。 In particular, in the conventional pump lift method, a large amount of energy for pumping the head of the water depth is required for pumping mud from the deep sea, and in the air lift method, energy efficiency is poor and a larger amount of energy is required than in the pump lift method. Therefore, according to Balun 1, the marine resource pumping device 100, the marine resource pumping system, and the marine resource pumping method according to the first embodiment, as described above, stable operating performance is ensured and stable operating performance is ensured. Since the energy required for mining, collecting and pumping can be significantly reduced, energy efficiency can be significantly improved.

ここで、レアアース泥Ｄｒに含まれるレアアースの品位はｐｐｍオーダーである。そのため、揚鉱前に海底で選鉱を行い、不要な脈石を予め取り除くことができれば、揚泥にかかるコストを大幅に減らす上でより好ましい。これに対し、本発明を完成する過程での研究によれば、レアアース泥Ｄｒ中のアパタイトには、高品位にレアアースが吸着されていることから、上記エマルションＥｍにアパタイトを吸着させることにより、レアアース泥Ｄｒから不要な脈石を除き、高品位にレアアースが吸着されているアパタイトを効率良く液液分離できる。そのため、エネルギー効率を向上させる上でより好適である。 Here, the grade of the rare earth contained in the rare earth mud Dr is on the order of ppm. Therefore, it is more preferable to be able to perform mineral processing on the seabed before mine-lifting and remove unnecessary gangue in advance in order to significantly reduce the cost of mine-lifting. On the other hand, according to a study in the process of completing the present invention, the rare earth is adsorbed on the apatite in the rare earth mud Dr with high quality. Therefore, by adsorbing the apatite on the emulsion Em, the rare earth is adsorbed. Unnecessary vein stones can be removed from the mud Dr, and apatite on which rare earths are adsorbed with high quality can be efficiently separated into liquid and liquid. Therefore, it is more suitable for improving energy efficiency.

また、第一実施形態に係る海洋資源揚鉱装置１００によれば、各バルン１は、集鉱装置３の上部に設けられた集鉱管６の上端に着脱可能に接続されるので、集鉱ホッパ５内で順次に生成された混合物Ｍａを、集鉱ホッパ５から集鉱管６へと効率良く移動させて混合物Ｍａを安定させつつ、海水Ｗとの比重差によって混合物Ｍａ自ら集鉱管６内を浮上させ、混合物Ｍａを、集鉱管６内を通過させて複数のバルン本体１０内で海水と置換させて順次に効率翼良く充填させることができる。 Further, according to the marine resource unloading device 100 according to the first embodiment, each balun 1 is detachably connected to the upper end of the mining pipe 6 provided in the upper part of the mining device 3, so that the mining can be performed. The mixture Ma sequentially generated in the hopper 5 is efficiently moved from the collection hopper 5 to the collection pipe 6 to stabilize the mixture Ma, and the mixture Ma itself collects pipe 6 due to the difference in specific gravity with the seawater W. The inside can be levitated, and the mixture Ma can be passed through the ore collection pipe 6 and replaced with seawater in the plurality of balun main bodies 10 to be sequentially and efficiently filled.

そして、第一実施形態に係る海洋資源揚鉱装置１００によれば、集鉱ホッパ５の上部に上記バルン１を複数配置しており、所定の揚鉱スケジュールに従って順次にバルン本体１０内に混合物Ｍａを充填後に、貯鉱状態のバルン本体１０を、海水と混合物Ｍａとの比重差で海底Ｄから海上Ｃまで順次に自ら浮上させるので、エマルションＥｍにレアアース泥Ｄｒを吸着させた混合物Ｍａを容易に且つより多く海上Ｃまで揚鉱できる。このため、前述したように、従来のポンプリフト方式やエアリフト方式で必要とする海上から海底までのライザー管等の揚鉱用配管の延設を不要とする構成として極めて優れている。 Then, according to the marine resource landing apparatus 100 according to the first embodiment, a plurality of the baluns 1 are arranged above the mining hopper 5, and the mixture Ma is sequentially arranged in the balun main body 10 according to a predetermined landing schedule. After filling, the balun body 10 in the mined state is sequentially levitated from the seabed D to the sea C by the difference in the specific gravity between the seawater and the mixture Ma, so that the mixture Ma in which the rare earth mud Dr is adsorbed on the emulsion Em can be easily obtained. Moreover, more can be mined up to sea C. Therefore, as described above, it is extremely excellent as a configuration that does not require the extension of the mine-lifting pipe such as the riser pipe from the sea to the seabed, which is required in the conventional pump lift method and air lift method.

特に、第一実施形態の揚鉱装置１００によれば、バルン本体１０とワイヤロープ２８とを繋ぐリードワイヤ１３を有し、このリードワイヤ１３によって、バルン本体１０の浮上時に、ワイヤロープ２８に沿って当該バルン本体１０を案内するので、潮流等の影響がある場合でも、所定の浮上位置までバルンを円滑に且つ確実に案内しつつ浮上させることができる。 In particular, according to the mining apparatus 100 of the first embodiment, there is a lead wire 13 that connects the balun main body 10 and the wire rope 28, and the lead wire 13 is along the wire rope 28 when the balun main body 10 is levitated. Since the balun main body 10 is guided, the balun can be floated while being smoothly and surely guided to a predetermined levitation position even when there is an influence of a tidal current or the like.

また、第一実施形態に係る海洋資源揚鉱システムによれば、吸引回収装置１０５が海上の回収船Ｂに配置され、海上Ｃに浮上したバルン本体１０の上部カップラ１２に接続される吸引カップラ５５を先端に設けた吸引ホース５４と、吸引ホース５４に接続され、バルン本体１０内に貯鉱された混合物Ｍａを吸引回収する吸引ポンプ５６とを備えるので、海上の回収船Ｂに配置された吸引ポンプ５６を駆動することにより、バルン本体１０内に貯鉱された混合物Ｍａを、吸引ホース５４を介して効率良く吸引回収できる。 Further, according to the marine resource landing system according to the first embodiment, the suction coupler 105 is arranged on the sea recovery ship B and is connected to the upper coupler 12 of the balun main body 10 that has surfaced on the sea C. Is provided with a suction hose 54 provided at the tip of the suction hose 54 and a suction pump 56 connected to the suction hose 54 to suck and recover the mixture Ma stored in the balun main body 10, so that the suction is arranged on the sea recovery ship B. By driving the pump 56, the mixture Ma stored in the balun main body 10 can be efficiently sucked and recovered via the suction hose 54.

また、第一実施形態に係る海洋資源揚鉱システムによれば、無人潜水機１０４は、遠隔操作型の無人潜水機であり、海上の回収船Ｂから水中ケーブル４５を介して動力が供給されるので、海上の採鉱母船Ａから無人潜水機１０４を駆動して、集鉱装置３の集鉱管６に接続されたバルン１の接続状態を解除して集鉱装置３から確実に切り離すことができる。
また、第一実施形態に係る海洋資源揚鉱システムによれば、混合物Ｍａが吸引回収されたバルン本体１０を回収する回収アーム５７を備えるので、混合物Ｍａが吸引回収されたバルン本体１０を効率良く回収し、回収されたバルン本体１０を他に用意した集鉱装置３に装着して再度利用することができる。 Further, according to the marine resource mining system according to the first embodiment, the unmanned submersible 104 is a remote-controlled unmanned submersible, and power is supplied from the underwater recovery vehicle B via the underwater cable 45. Therefore, the unmanned submersible 104 can be driven from the mining mother ship A at sea to disconnect the balun 1 connected to the mining pipe 6 of the mining device 3 and reliably disconnect from the mining device 3. ..
Further, according to the marine resource landing system according to the first embodiment, since the recovery arm 57 for collecting the balun main body 10 from which the mixture Ma is sucked and recovered is provided, the balun main body 10 from which the mixture Ma is sucked and recovered is efficiently collected. The recovered balun main body 10 can be attached to another prepared mining apparatus 3 and reused.

また、第一実施形態に係る海洋資源揚鉱装置１００において、採掘装置は、海水および海水よりも比重が軽いエマエルションで駆動する複列ダウンホールモータ２であり、複列ダウンホールモータ２が備える各ダウンホールモータ２Ｘには、各ダウンホールモータ２Ｘを駆動するエマルションＥｍを噴射するビットノズル９１が形成されるとともに各ダウンホールモータ２Ｘを駆動することにより回転する掘削用のビット９０が装着されているので、海底のレアアース泥を一のダウンホールモータにより採鉱する採鉱装置と比べて、複数のビット９０の回転による掘削力とビットノズル９１から噴射されるエマルションＥｍの噴射による流体力とで泥質堆積層中のレアアース泥Ｄｒを効率良く解泥する上で好適である。 Further, in the marine resource mining apparatus 100 according to the first embodiment, the mining apparatus is a double-row downhaul motor 2 driven by seawater and emersion having a lighter specific gravity than seawater, and each of the double-row downhaul motors 2 includes. The downhaul motor 2X is provided with a bit nozzle 91 for injecting an emulsion Em that drives each downhaul motor 2X, and a bit 90 for excavation that rotates by driving each downhaul motor 2X. Therefore, compared to a mining device that mines rare earth mud on the seabed with a single downhole motor, mud accumulation is caused by the excavation force due to the rotation of a plurality of bits 90 and the fluid force due to the injection of emulsion Em injected from the bit nozzle 91. It is suitable for efficiently demolition of rare earth mud Dr in the layer.

特に、第一実施形態に係る複列ダウンホールモータ２によれば、複列の連数を偶数とし、隣り合うダウンホールモータ２Ｘ相互は、回転方向が互いに逆方向に設定されているので、採鉱機器本体となる集鉱装置３が受ける掘削時の反力が相殺される。
そのため、第一実施形態に係る海洋資源揚鉱装置１００のように、アンカー等の保持手段で保持することなく、海中にて浮いた状態に維持しつつ採鉱、集鉱および揚鉱を行う集鉱装置３であっても、集鉱装置３の掘削時の姿勢がより安定するとともに、複数のダウンホールモータ２Ｘによる同時掘削により、採鉱効率を大幅に向上させることができる。また、集鉱装置３の掘削時の姿勢を保持するための、特段の姿勢制御装置およびプログラム等の制御手段が不要な上、そのような姿勢制御のためのエネルギーを消費するという問題もないという優れた効果を奏する。 In particular, according to the double-row downhaul motor 2 according to the first embodiment, the number of double-row downhole motors 2 is an even number, and the rotation directions of the adjacent downhaul motors 2X are set to be opposite to each other. The reaction force during excavation received by the mining device 3 which is the main body of the device is offset.
Therefore, unlike the marine resource mining apparatus 100 according to the first embodiment, mining, mining, and mining are performed while maintaining the floating state in the sea without holding it by a holding means such as an anchor. Even in the device 3, the posture of the mining device 3 at the time of excavation is more stable, and the mining efficiency can be significantly improved by simultaneous excavation by a plurality of downhole motors 2X. Further, there is no need for a special attitude control device, a control means such as a program, or the like for maintaining the attitude of the mining device 3 at the time of excavation, and there is no problem of consuming energy for such attitude control. It has an excellent effect.

また、第一実施形態に係る海洋資源揚鉱装置１００によれば、各ダウンホールモータ２Ｘには、ビット９０の上部の位置にビット９０とともに回転する攪拌翼２１２〜２１７が設けられ、更に、複列ダウンホールモータ２を囲う位置に配設され、下方に向けて拡径して海中に開口する集鉱ホッパ５を有する集鉱装置３を備えるので、複数のダウンホールモータ２Ｘのビット９０の回転による掘削力とビットノズル９１から噴射されるエマルションＥｍの噴射による流体力とで泥質堆積層中のレアアース泥Ｄｒを効率良く解泥しつつ、集鉱ホッパ５内にて、ビット９０の上部の位置にある攪拌翼２１２〜２１７でレアアース泥Ｄｒと海水Ｗ及びエマルションＥｍを混合し、レアアース泥Ｄｒを吸着結合したエマルションＥｍの混合物Ｍａ（アパタイト吸着エマルション）を効率良く生成することができる。 Further, according to the marine resource unloading apparatus 100 according to the first embodiment, each downhaul motor 2X is provided with stirring blades 212 to 217 rotating together with the bit 90 at a position above the bit 90, and further, a plurality of stirring blades 212 to 217 are provided. Since the concentrator 3 is provided at a position surrounding the row downhaul motor 2 and has a concentrator hopper 5 that expands in diameter downward and opens into the sea, the rotation of the bits 90 of the plurality of downhaul motors 2X The rare earth mud Dr in the muddy sedimentary layer is efficiently demudged by the excavation force generated by the above and the fluid force generated by the injection of the emulsion Em injected from the bit nozzle 91, and in the concentrator hopper 5, the upper part of the bit 90 is formed. Rare earth mud Dr, seawater W and emulsion Em are mixed by the stirring blades 212 to 217 at the positions, and a mixture Ma (apatite adsorption emulsion) of emulsion Em in which rare earth mud Dr is adsorbed and bonded can be efficiently produced.

また、特許文献１に記載されるようなターボ形のポンプの場合、機器はかなり複雑な形状のため、深海（例えば水深６０００ｍ）の高圧下では、局部的形状や各部の肉厚に強度的に十分な考慮が必要となる。これに対し、第一実施形態の海洋資源揚鉱装置１００であれば、各ダウンホールモータ２Ｘが円筒形状のシンプルな形状のため、深海の高圧下での強度的対応に優位な形状である。よって、安定した運転性能を確保する上で好適である。 Further, in the case of a turbo type pump as described in Patent Document 1, since the device has a considerably complicated shape, the strength of the local shape and the wall thickness of each part is increased under high pressure in the deep sea (for example, a water depth of 6000 m). Careful consideration is required. On the other hand, in the case of the marine resource landing apparatus 100 of the first embodiment, since each downhole motor 2X has a simple cylindrical shape, it has an excellent shape for strength correspondence under high pressure in the deep sea. Therefore, it is suitable for ensuring stable operating performance.

さらに、特許文献１に記載されるようなターボ形のポンプの場合、機器はかなり大型かつ複雑な形状のため、複数のポンプの、各号機相互の接続に大きな横幅を必要とする。これに対し、第一実施形態の海洋資源揚鉱装置１００であれば、各ダウンホールモータ２Ｘは単純な円筒形状のため、シンプルな配管接続が可能である。 Further, in the case of a turbo type pump as described in Patent Document 1, since the equipment is quite large and has a complicated shape, a large width is required for connecting a plurality of pumps to each other. On the other hand, in the case of the marine resource landing apparatus 100 of the first embodiment, since each downhole motor 2X has a simple cylindrical shape, simple piping connection is possible.

また、第一実施形態に係る海洋資源揚鉱装置１００において、複列ダウンホールモータ２は、その基端部が集鉱装置３に支持されるとともに基端部にエマルションＥｍの導入口（駆動流体供給路１８）が設けられ、導入口にエマルションＥｍを供給可能に海上の採鉱母船Ａに駆動流体供給ホース２６で連結されるので、海上の採鉱母船Ａから駆動流体供給ホース２６を介してエマルションＥｍをダウンホールモータ２の導入口に安定して供給できる。 Further, in the marine resource mining apparatus 100 according to the first embodiment, the multi-row downhaul motor 2 has a base end portion supported by the mining apparatus 3 and an emulsion Em introduction port (driving fluid) at the base end portion. Since the supply path 18) is provided and the emulsion Em is connected to the offshore mining mother ship A by the drive fluid supply hose 26 so that the emulsion Em can be supplied to the introduction port, the emulsion Em from the offshore mining mother ship A via the drive fluid supply hose 26. Can be stably supplied to the introduction port of the downhole motor 2.

また、第一実施形態に係る複列ダウンホールモータ２によれば、従来のダウンホールモータのような、高圧の駆動流体で作り出されたロータの回転力を、ユニバーサルジョイントを介してシャフトに伝達していた構成と比べて、各ダウンホールモータ２Ｘは、アウタロータ部３２の回転駆動にユニバーサルジョイントが不要なので、駆動機構部７０の全長を短くしてコンパクトに構成できる。 Further, according to the double-row downhaul motor 2 according to the first embodiment, the rotational force of the rotor generated by the high-pressure drive fluid like the conventional downhaul motor is transmitted to the shaft via the universal joint. Since each downhole motor 2X does not require a universal joint to drive the outer rotor portion 32 in rotation, the overall length of the drive mechanism portion 70 can be shortened to make it more compact.

また、第一実施形態のダウンホールモータ２Ｘによれば、アウタロータ部３２の回転駆動にユニバーサルジョイントが不要なので、ユニバーサルジョイントやその連結用ロッドも不要なことから、これらの強度に依存するという問題も解消される。また、インナロータ部２２の回転よりも減速されたアウタロータ部３２の回転力をビット９０に直接伝達できる。そのため、第１シャフト２０のトルクよりも大きな回転トルクを、第２シャフト３０の先端に設けられたビット９０に効率良く伝達可能なので、より高トルクに対応できる。 Further, according to the downhole motor 2X of the first embodiment, since the universal joint is not required for the rotational drive of the outer rotor portion 32, the universal joint and the connecting rod thereof are also unnecessary, so that there is a problem that it depends on the strengths thereof. It will be resolved. Further, the rotational force of the outer rotor portion 32, which is slower than the rotation of the inner rotor portion 22, can be directly transmitted to the bit 90. Therefore, a rotational torque larger than the torque of the first shaft 20 can be efficiently transmitted to the bit 90 provided at the tip of the second shaft 30, so that a higher torque can be supported.

さらに、このダウンホールモータ２Ｘによれば、インナロータ部２２の外径よりも大きなアウタロータ部３２の外筒部３１を支承する大きな軸受５２ｊ、５３ｊを有する第２シャフト支持部５２、５３によって、ビット９０に加わる負荷を受けることができる。そのため、駆動機構部７０の全長をコンパクトに構成しつつも、より信頼性の高い海洋資源揚鉱装置１００を提供できる。 Further, according to the downhole motor 2X, the bits 90 are provided by the second shaft support portions 52, 53 having large bearings 52j, 53j for supporting the outer cylinder portion 31 of the outer rotor portion 32, which is larger than the outer diameter of the inner rotor portion 22. Can receive the load applied to. Therefore, it is possible to provide a more reliable marine resource landing device 100 while making the total length of the drive mechanism unit 70 compact.

また、第一実施形態に係る海洋資源揚鉱装置１００は、海上の採鉱母船Ａからワイヤロープ２８を介して揚鉱装置１００が昇降可能に垂下されるので、海上の採鉱母船Ａの航行にて、複列ダウンホールモータ２を海底Ｄ上で容易に移動させることができる。
ここで、本実施形態では、集鉱ホッパ５をレアアース鉱床ＯＤ表面と対向配置するところ、集鉱ホッパ５は、剛性が高い大型部材なので、深海での鉱床表面との対向距離の洋上での精密な管理が困難（例えば水深６０００ｍ下）である。また、鉱床表面も平坦とは限らず凹凸があるため、鉱床表面との対向距離が近い場合には、集鉱ホッパ５の衝突による破損のおそれがあり、また、鉱床表面との対向距離が遠い場合には、集鉱ホッパ５と鉱床表面との対向方向での離隔部間からエマルションＥＭが流出する懸念がある。 Further, in the marine resource mining device 100 according to the first embodiment, since the mining device 100 is hung from the offshore mining mother ship A via the wire rope 28 so as to be able to move up and down, the marine mining mother ship A is navigating. , The double-row downhaul motor 2 can be easily moved on the seabed D.
Here, in the present embodiment, the collection hopper 5 is arranged to face the surface of the rare earth deposit OD. Since the collection hopper 5 is a large member having high rigidity, the precision of the distance facing the surface of the deposit in the deep sea at sea. It is difficult to manage (for example, under a water depth of 6000 m). Further, since the deposit surface is not always flat and has irregularities, if the facing distance to the deposit surface is short, there is a risk of damage due to the collision of the collection hopper 5, and the facing distance to the deposit surface is long. In this case, there is a concern that the emulsion EM may flow out from the distance between the collection hopper 5 and the deposit surface in the opposite direction.

これに対し、第一実施形態に係る海洋資源揚鉱装置１００であれば、集鉱ホッパ５の集鉱口５ｍから垂下されるとともに集鉱時に集鉱口５ｍと海底Ｄ表面との対向方向での離隔部を囲繞する可撓性の集鉱スカート７を有するので、集鉱ホッパ５とレアアース鉱床ＯＤ表面との対向方向での離隔部間を塞ぐことができる。 On the other hand, in the case of the marine resource landing apparatus 100 according to the first embodiment, the mining hopper 5 is hung from the mining port 5 m and at the time of mining, the mining port 5 m and the surface of the seabed D face each other. Since it has a flexible collection skirt 7 that surrounds the separation portion, it is possible to close the separation portion in the opposite direction between the collection hopper 5 and the rare earth deposit OD surface.

さらに、この集鉱スカート７は可撓性を有するので、集鉱ホッパ５と鉱床表面との対向距離が所定範囲で変化した場合でも、その変位量に追従して容易に変形できる。特に、本実施形態のスカート本体７ａによれば、図２に示したように、円筒状のスカート本体７ａの周方向に沿って円環状に形成された多数の蛇腹折目７ｂが、スカート本体７ａの垂下方向に離隔して繰り返し折り返して形成されているので、集鉱ホッパ５と鉱床表面との対向距離が所定範囲で変化した場合でも、その変位量に追従して、図１０に示すように折り畳まれる。 Further, since the collection skirt 7 has flexibility, even if the facing distance between the collection hopper 5 and the surface of the deposit changes within a predetermined range, it can be easily deformed according to the displacement amount. In particular, according to the skirt body 7a of the present embodiment, as shown in FIG. 2, a large number of bellows folds 7b formed in an annular shape along the circumferential direction of the cylindrical skirt body 7a are formed in the skirt body 7a. Since it is formed by being separated in the hanging direction and repeatedly folded back, even if the facing distance between the ore collection hopper 5 and the ore deposit surface changes within a predetermined range, it follows the displacement amount and is as shown in FIG. It can be folded.

そのため、短縮状態に容易且つ安定した変形をさせる上で好適である。よって、第一実施形態に係る海洋資源揚鉱装置１００であれば、海上での集鉱ホッパ５の位置管理が容易となる上、集鉱スカート７で集鉱性をより向上させることができる。さらに、エマルションＥｍの不意の流出が防止または一層抑制されるとともに、集鉱ホッパ５の衝突による破損のおそれも防止または一層抑制される。 Therefore, it is suitable for easily and stably deforming the shortened state. Therefore, in the case of the marine resource landing apparatus 100 according to the first embodiment, the position management of the mining hopper 5 at sea becomes easy, and the mining property can be further improved by the mining skirt 7. Further, the unexpected outflow of the emulsion Em is prevented or further suppressed, and the risk of damage due to the collision of the collection hopper 5 is also prevented or further suppressed.

さらに、上述したように、７０００ｐｐｍ程度の良質なレアアースは、海底下の４〜６ｍ程度の深さにあるため、鉱床面の口切部分では、海水を駆動流体として掘削し、その後、所定深さではエマルションで駆動することが好ましいところ、本実施形態によれば、集鉱ホッパ５の集鉱口から垂下されるとともに集鉱時に集鉱口と海底Ｄ表面との対向方向での離隔部を囲繞する可撓性の集鉱スカート７を有するので、この集鉱スカート７を垂下させた長さの分だけ、複列ダウンホールモータ２の下方への張り出し長さを長くすることができる。 Further, as described above, since a high-quality rare earth of about 7,000 ppm is at a depth of about 4 to 6 m below the seabed, seawater is excavated as a driving fluid at the mouth cut portion of the deposit surface, and then a predetermined depth is obtained. Therefore, it is preferable to drive with an emulsion, but according to the present embodiment, it hangs down from the collection port of the collection hopper 5 and surrounds the separation portion in the opposite direction between the collection port and the surface of the seabed D at the time of collection. Since the flexible collection skirt 7 is provided, the downward overhang length of the double-row downhole motor 2 can be increased by the length of the hanging collection skirt 7.

そのため、船上でのウインチの昇降操作により揚鉱装置１００自体を昇降させて、レアアース泥床ＯＤ表面に集鉱スカート７で覆いを被せた状態を維持したまま、レアアース泥床ＯＤ中で複列ダウンホールモータ２を下方に海底下の４〜６ｍ程度の深さにまで掘進させられるとともに、上方に揚鉱装置１００自体を引き上げることができる。よって、複列ダウンホールモータ２を上下動させるための送り機構が不要なので信頼性とメンテナンス性に優れ、海底下の４〜６ｍ程度の深さにまで深く採掘を行う上で極めて優れた構成といえる。 Therefore, the mining apparatus 100 itself is raised and lowered by raising and lowering the winch on the ship, and the rare earth mud bed OD surface is covered with the collection skirt 7 while being double-rowed down in the rare earth mud bed OD. The hall motor 2 can be dug downward to a depth of about 4 to 6 m below the sea floor, and the mining apparatus 100 itself can be pulled upward. Therefore, since a feed mechanism for moving the double-row downhole motor 2 up and down is not required, it is excellent in reliability and maintainability, and has an extremely excellent configuration for deep mining to a depth of about 4 to 6 m below the seabed. I can say.

以上、本発明の第一実施形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されずに種々の変更、改良を行うことができる。 Although the first embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to this, and various modifications and improvements can be made.

例えば、上記実施形態では、海洋資源の一例として、レアアース泥床ＯＤの泥質堆積層を解泥してレアアースを揚鉱する例を説明したが、本発明を適用可能な海洋資源は、レアアース泥床のレアアースに限定されるものではない。
つまり、本発明は、海水よりも比重の軽い（小さい）エマルションと海底で採掘された鉱物とを含む混合物とし、この混合物をバルンに貯鉱するとともに、混合物を貯鉱した状態のバルン自身と海水との比重差で海底から海上まで当該バルンを浮上させ得るものであれば、海底で採掘された種々の鉱物を揚鉱対象とすることができる。 For example, in the above embodiment, as an example of marine resources, an example of demudging a mud deposit layer of a rare earth mud bed OD to lift rare earths has been described, but the marine resources to which the present invention can be applied are rare earth mud. It is not limited to rare earths on the floor.
That is, the present invention is a mixture containing (smaller) emulsion having a lighter specific gravity than seawater and minerals mined on the seabed, and this mixture is stored in balun, and the balun itself and seawater in a state where the mixture is stored are stored. Various minerals mined on the seabed can be targeted for mining as long as the balun can be levitated from the seabed to the sea by the difference in specific gravity with.

また、例えば上記第一実施形態では、バルン１及びロボットアーム１０４ａ付きの無人潜水機１０４はそれぞれ採鉱母船Ａから海中に投入する例を示したが、これに限らず、それぞれ回収船Ｂから海中に投入してもよい。また、無人潜水機１０４は、回収船Ｂ上やその他の船舶からオペレータが操作してもよい。また、採鉱母船Ａと回収船Ｂとを別の船で構成しているが、一つの船で構成してもよい。 Further, for example, in the first embodiment, the example is shown in which the balun 1 and the unmanned submersible 104 with the robot arm 104a are each put into the sea from the mining mother ship A, but the present invention is not limited to this, and the recovery ship B is not limited to this. You may put it in. Further, the unmanned submersible 104 may be operated by the operator on the recovery vessel B or from another vessel. Further, although the mining mother ship A and the recovery ship B are composed of different ships, they may be composed of one ship.

また、例えば上記第一実施形態では、垂下手段としてワイヤロープ２８を用いた例で説明したが、本発明はこれに限らず、海洋資源揚鉱装置を垂下して支持可能であれば、種々の構成を垂下手段として採用できる。例えば、ワイヤロープ２８に替えて、アンビリカブルケーブルを垂下手段とすることができる。
この場合、揚鉱装置１００は、深海にレアアース泥が存在する海域で、アンビリカブルケーブルによって垂下された状態で海中に配備される。ここで、このアンビリカブルケーブルは、ダウンホールモータ２に駆動流体を供給する供給ホースとしての駆動流体供給管の他、その管路に沿って設けられた電力線および信号線が一体形成された複合ケーブルであり、設置深度等に応じて垂下に必要な強度を保てるように、鋼線や炭素繊維等を用いた複合強化構造を有して構成されることが好ましい。このような構成であれば、一のアンビリカブルケーブルにより、揚鉱装置１００を垂下するとともに、ダウンホールモータ２に駆動流体を供給する他、必要な電力の供給および信号の授受が可能となる。 Further, for example, in the first embodiment described above, the example in which the wire rope 28 is used as the hanging means has been described, but the present invention is not limited to this, and various types can be used as long as the marine resource landing device can be hung and supported. The configuration can be adopted as a hanging means. For example, instead of the wire rope 28, an umbilical cable can be used as a hanging means.
In this case, the mining apparatus 100 is deployed in the sea in a state where rare earth mud exists in the deep sea and is suspended by an umbilical cable. Here, this umbilical cable is a composite cable in which a drive fluid supply pipe as a supply hose for supplying the drive fluid to the downhole motor 2 and a power line and a signal line provided along the pipe line are integrally formed. Therefore, it is preferable to have a composite reinforced structure using steel wire, carbon fiber, or the like so that the strength required for hanging can be maintained according to the installation depth and the like. With such a configuration, one umbilical cable can hang the mining apparatus 100, supply a driving fluid to the downhole motor 2, supply necessary electric power, and send and receive signals.

また、例えば上記第一実施形態では、海洋資源揚鉱システムの一例として、海洋資源揚鉱用バルン１を用いるとともに、吸引回収装置１０５が海上の回収船Ｂに配置され、ロボットアーム１０４ａ付きの無人潜水機１０４を用いつつ、海上Ｃに浮上したバルン本体１０内に貯鉱された混合物Ｍａを回収船Ｂに回収する例を示した。
しかし、本発明に係る海洋資源揚鉱システムの構成はこれに限定されず、海洋資源揚鉱用バルン１および無人潜水機１０４を用いずに、ポンプやエアリフトを用いて揚鉱するライザー管や、エマルションによる比重差を利用した揚鉱管を用いて揚鉱してもよいし、また、回収船Ｂを用いずに、採鉱母船Ａに揚鉱設備を装備して揚鉱してもよいし、さらに、他の支援船を用いてもよい。 Further, for example, in the first embodiment, as an example of the marine resource landing system, a marine resource landing balun 1 is used, and a suction recovery device 105 is arranged on a sea recovery ship B, and an unmanned robot arm 104a is attached. An example is shown in which the mixture Ma stored in the balun main body 10 that has surfaced on the sea C is recovered by the recovery ship B while using the submersible 104.
However, the configuration of the marine resource landing system according to the present invention is not limited to this, and a riser pipe for mining using a pump or an air lift without using the marine resource landing balun 1 and the unmanned submersible 104, and You may mine using a mine pipe that utilizes the difference in specific gravity due to the emulsion, or you may mine by equipping the mining mother ship A with a mine facility without using the recovery vessel B. In addition, other support vessels may be used.

例えば、海洋資源揚鉱システムに、採鉱機器本体として海洋資源を下端の集鉱口から集鉱するとともに揚鉱するためのライザー管を用いる場合には、集鉱スカート７でライザー管の下部開口を覆うように構成することができる。また、複列ダウンホールモータ２は、偶数基のダウンホールモータ２Ｘを、該ライザー管の内部に且つ前記開口部に臨む位置に装着すればよい。以下、本発明に係る海洋資源揚鉱システムの他の実施形態について説明する。 For example, when a riser pipe for collecting and mine marine resources from the lower end collection port is used as the main body of the mining equipment in the offshore resource mining system, the lower opening of the riser pipe is opened with the mining skirt 7. It can be configured to cover. Further, in the double row down hole motor 2, an even number of down hole motors 2X may be mounted inside the riser tube and at a position facing the opening. Hereinafter, other embodiments of the marine resource landing system according to the present invention will be described.

［第二実施形態］
以下、本発明に係る海洋資源揚鉱システムの他の構成例として、本発明の第二実施形態について説明する。なお、第二実施形態に係る海洋資源揚鉱システムは、上述した第一実施形態に係る海洋資源揚鉱システムに対し、回収船Ｂに替えて、採鉱母船Ａに揚鉱設備を装備して揚鉱する点、並びに、無人潜水機１０４および海洋資源揚鉱用バルン１に替えて、エマルションＥｍ自体による比重差を利用して揚鉱管を用いて揚鉱する点が相違する以外は、第一実施形態に係る海洋資源揚鉱システムと同様の構成を有する。そのため、以下の説明では、相違点について説明し、第一実施形態と同一または対応する構成については、同一の符号を付すとともに、詳細な説明は適宜省略する。 [Second Embodiment]
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described as another configuration example of the marine resource landing system according to the present invention. The marine resource landing system according to the second embodiment is different from the marine resource landing system according to the first embodiment described above in that the mining mother ship A is equipped with a mining facility instead of the recovery ship B. First, except for the difference in mining, and the fact that instead of the unmanned submersible 104 and the balun 1 for offshore resource mining, mining is carried out using a mining pipe using the difference in specific gravity due to the emulsion Em itself. It has the same configuration as the marine resource mining system according to the embodiment. Therefore, in the following description, the differences will be described, and the same or corresponding configurations as those in the first embodiment will be designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted as appropriate.

第二実施形態に係る海洋資源揚鉱システムは、図１４に示すように、目的とする海域の海上Ｃに停泊される採鉱母船Ａと、海洋資源揚鉱装置１００（以下、単に「揚鉱装置」ともいう）と、を備える。第二実施形態では、採鉱母船Ａに、吸引回収装置１０５が装備されている。 As shown in FIG. 14, the marine resource landing system according to the second embodiment includes a mining mother ship A anchored at sea C in the target sea area and a marine resource landing device 100 (hereinafter, simply “mining device”). ") And. In the second embodiment, the mining mothership A is equipped with a suction recovery device 105.

第二実施形態の吸引回収装置１０５は、第一実施形態での回収アーム５７に替えて、船上に、吸引ホース５４を巻回する吸引ホースリール５７が装備されている。吸引ホース５４は、エマルションＥｍによる比重差を利用して混合物Ｍａを揚鉱する可撓性パイプからなる揚鉱管である。
採鉱母船Ａの船内には、吸引ホース５４の基端部に接続されて吸引ホース５４の洋上の位置まで揚鉱された混合物Ｍａを吸引回収する吸引ポンプ５６が設けられている。吸引ポンプ５６で吸引回収された混合物Ｍａは、採鉱母船Ａに設けられた図示しない回収器に収容可能に構成されている。 The suction recovery device 105 of the second embodiment is equipped with a suction hose reel 57 around which the suction hose 54 is wound, instead of the recovery arm 57 of the first embodiment. The suction hose 54 is a lifting pipe made of a flexible pipe for lifting the mixture Ma by utilizing the difference in specific gravity due to the emulsion Em.
Inside the mining mother ship A, a suction pump 56 that is connected to the base end of the suction hose 54 and sucks and recovers the mixture Ma that has been lifted to the offshore position of the suction hose 54 is provided. The mixture Ma sucked and recovered by the suction pump 56 is configured to be accommodated in a recovery device (not shown) provided on the mining mother ship A.

第二実施形態の揚鉱装置１００は、図１５に拡大図示するように、ベースプレート４には、上記第二実施形態の吸引ホース５４の下端が、第一実施形態の複数の集鉱管６に替えて、揚鉱装置１００の上部に接続されている。第二実施形態においても、第一実施形態同様に、集鉱ホッパ５の集鉱口を囲繞する集鉱スカート７を有し、水中照明機１０７および水中カメラ１０８は、それぞれの支持アーム１０７ａ、１０８ａが、スカート縁部８の下部アンカー９に固定されている。 In the mining apparatus 100 of the second embodiment, as shown in the enlarged view of FIG. 15, the lower end of the suction hose 54 of the second embodiment is attached to the base plate 4 to the plurality of mining pipes 6 of the first embodiment. Instead, it is connected to the top of the mining equipment 100. Also in the second embodiment, as in the first embodiment, the underwater illuminator 107 and the underwater camera 108 have a collection skirt 7 surrounding the collection port of the collection hopper 5, and the support arms 107a and 108a, respectively. Is fixed to the lower anchor 9 of the skirt edge 8.

次に、第二実施形態に係る海洋資源揚鉱システムを用いた海洋資源の揚鉱方法について説明する。ここで、第二実施形態においても、上記第一実施形態同様に、表層部分の非レアアース泥堆積層ＮＤとなる鉱床面の口切部分では採鉱せずに、非レアアース泥堆積層ＮＤでは、海水を駆動流体として複列ダウンホールモータ２を駆動して掘削し、その後、海底下の４〜６ｍ程度の所定深さでは、エマルションＥｍを駆動流体として複列ダウンホールモータ２を駆動して採鉱する。 Next, a method of mining marine resources using the marine resource mining system according to the second embodiment will be described. Here, also in the second embodiment, as in the first embodiment, the non-rare earth mud deposit layer ND in the surface layer portion is not mined at the mouth cut portion of the deposit surface, and the non-rare earth mud deposit layer ND is seawater. Is used as a driving fluid to drive a double-row downhaul motor 2 for excavation, and then, at a predetermined depth of about 4 to 6 m below the seabed, emulsion Em is used as a driving fluid to drive a double-row downhaul motor 2 for mining. ..

詳しくは、海洋資源としてのレアアース泥Ｄｒを吸着結合したエマルションＥｍの混合物Ｍａを揚鉱するには、先ず、採鉱母船Ａを目的とする海域の海上に停泊させる。そして、図１４に示すように、複列ダウンホールモータ２が装備された集鉱装置３に第二実施形態の吸引ホース５４を装着した状態の揚鉱装置１００を、海上の採鉱母船Ａ上に配置されたウインチ２９から滑車２８ａを介して延びるワイヤロープ２８によって海底Ｄのレアアース泥床ＯＤに向けて沈める（揚鉱装置沈下工程）。 Specifically, in order to lift Ma, a mixture of emulsion Em adsorbed and bonded to rare earth mud Dr as a marine resource, first, the mining mother ship A is anchored on the sea in the target sea area. Then, as shown in FIG. 14, the mining apparatus 100 in which the suction hose 54 of the second embodiment is attached to the mining apparatus 3 equipped with the double-row downhole motor 2 is mounted on the offshore mining mother ship A. A wire rope 28 extending from the arranged winch 29 via a pulley 28a sinks the seabed D toward the rare earth mud bed OD (mining equipment subsidence step).

次いで、図１６に示すように、集鉱ホッパ５の下端から下方に張り出している各ダウンホールモータ２Ａ〜２Ｌのビット９０をレアアース泥床ＯＤに押し当てる位置に配備する。このとき、集鉱スカート７は、スカート縁部８が沈降時のウェイトを兼ねているため、スカート本体７ａが伸長した状態で垂下されている。
ここで、同図に示すように、海底Ｄの表層部分の非レアアース泥層ＮＤとなる鉱床面の口切部分では、上記第一実施形態同様に、海水を駆動流体として複列ダウンホールモータ２を駆動して掘削する。その後、図１７に示すように、海底下の４〜６ｍ程度の所定深さでは、エマルションを駆動流体として複列ダウンホールモータ２を駆動して採鉱する。 Next, as shown in FIG. 16, the bits 90 of the downhole motors 2A to 2L projecting downward from the lower end of the collection hopper 5 are arranged at positions where they are pressed against the rare earth mud bed OD. At this time, since the skirt edge 8 also serves as a weight when the skirt edge 8 is settled, the skirt body 7a is hung in an extended state.
Here, as shown in the figure, in the cut-out portion of the deposit surface which is the non-rare earth mud layer ND of the surface layer portion of the seabed D, the double-row downhaul motor 2 uses seawater as a driving fluid as in the first embodiment. Drive and excavate. After that, as shown in FIG. 17, at a predetermined depth of about 4 to 6 m below the seabed, the double-row downhaul motor 2 is driven to mine using the emulsion as a driving fluid.

つまり、上記第一実施形態で説明したように、採鉱母船Ａ上には、圧送ポンプの駆動をオペレータの操作に応じて制御するコントローラが設けられ、圧送ポンプは、オペレータの操作に応じて、駆動流体として、海水およびエマルションの一方を選択して複列ダウンホールモータ２に供給可能に構成されているので、オペレータは、レアアース泥床ＯＤにおいて、非レアアース泥層ＮＤに対応する深度では、駆動流体として海水を選択し、海底下の４〜６ｍ程度の所定深度では、駆動流体としてエマルションを選択して掘削および採鉱操作を行う（以下、同様）。 That is, as described in the first embodiment, the mining mother ship A is provided with a controller that controls the drive of the pressure feed pump according to the operation of the operator, and the pressure feed pump is driven according to the operation of the operator. Since either seawater or emulsion can be selected as the fluid and supplied to the double-row downhaul motor 2, the operator can drive the fluid at the depth corresponding to the non-rare earth mud layer ND in the rare earth mud bed OD. Seawater is selected as the driving fluid, and an emulsion is selected as the driving fluid at a predetermined depth of about 4 to 6 m below the sea floor to perform excavation and mining operations (hereinafter, the same applies).

つまり、レアアース泥堆積層に対応する海底下の４〜６ｍ程度の所定深度では、図１８に拡大図示するように、採鉱母船Ａから駆動流体供給ホース２６を介して駆動流体として高圧のエマルションＥｍを供給して複列ダウンホールモータ２を稼働するとともにワイヤロープ２８の昇降操作により揚鉱装置１００を昇降させ、泥質堆積層中のレアアース泥Ｄｒを解泥するとともに、解泥したレアアース泥ＤｒとエマルションＥｍとを混合してレアアースを吸着結合したエマルションの混合物Ｍａとする。 That is, at a predetermined depth of about 4 to 6 m below the sea floor corresponding to the rare earth mud sedimentary layer, a high-pressure emulsion Em is used as a drive fluid from the mining mother ship A via the drive fluid supply hose 26 as shown in an enlarged view in FIG. While supplying and operating the double-row downhole motor 2, the mining device 100 is moved up and down by raising and lowering the wire rope 28 to demulsify the rare earth mud Dr in the mud sedimentary layer, and also with the dehumidified rare earth mud Dr. The emulsion Em is mixed to obtain a mixture Ma of the emulsion in which rare earth is adsorbed and bonded.

これにより、上記第一実施形態で説明した作用機序にて、複列ダウンホールモータ２が引き続き駆動されると、集鉱ホッパ５内の混合物Ｍａ（アパタイト吸着エマルション）は、次第に集鉱ホッパ５上部の安定室部分５ｓを経て吸引ホース５４の内部まで満たされていく（貯鉱工程）。そして、集鉱ホッパ５の下部から一定の距離を超えて上部の安定室部分５ｓまで移動した混合物Ｍａは、海水Ｗとの比重差によって吸引ホース５４内で自ら浮上を開始する（揚鉱工程）。 As a result, when the double-row downhaul motor 2 is continuously driven by the mechanism of action described in the first embodiment, the mixture Ma (apatite adsorption emulsion) in the concentrator hopper 5 gradually becomes the concentrator hopper 5. The inside of the suction hose 54 is filled through the upper stabilizing chamber portion 5s (mineral storage process). Then, the mixture Ma that has moved from the lower part of the collection hopper 5 to the upper stable chamber portion 5s beyond a certain distance starts to ascend by itself in the suction hose 54 due to the difference in specific gravity with the seawater W (mining step). ..

以降、ビット９０の張り出し長さに応じた所定の掘削深度まで掘削後、図１９に示すように、採鉱母船Ａを水平方向に移動させ、その後、図２０に示すように、ワイヤロープ２８の昇降操作により揚鉱装置１００を昇降させて、非レアアース泥層ＮＤに対応する深度では、駆動流体として海水を選択し、海底下の４〜６ｍ程度の所定深度では、駆動流体としてエマルションを選択して掘削および採鉱操作を継続する。各同図白抜きの矢印は、採鉱母船Ａを水平方向に移動させるとともに（図１９）、ワイヤロープ２８の昇降操作により揚鉱装置１００を昇降させて（図２０）、非レアアース泥層ＮＤでの掘削および海底下の４〜６ｍ程度の所定の掘削深度での採鉱を継続するイメージを示している。 After that, after excavating to a predetermined excavation depth according to the overhang length of the bit 90, the mining mother ship A is moved in the horizontal direction as shown in FIG. 19, and then the wire rope 28 is moved up and down as shown in FIG. By operating the mining equipment 100 up and down, seawater is selected as the driving fluid at the depth corresponding to the non-rare earth mud layer ND, and emulsion is selected as the driving fluid at a predetermined depth of about 4 to 6 m below the seabed. Continue drilling and mining operations. The white arrows in the same figure indicate that the mining mother ship A is moved in the horizontal direction (FIG. 19), and the mining apparatus 100 is raised and lowered by the lifting operation of the wire rope 28 (FIG. 20), in the non-rare earth mud layer ND. It shows the image of continuing excavation and mining at a predetermined excavation depth of about 4 to 6 m below the seabed.

このように、第二実施形態の海洋資源揚鉱システムであっても、吸引ホース５４により、エマルションによる比重差を利用して混合物Ｍａを洋上の位置まで混合物Ｍａ自ら浮上させることができる。そして、洋上の位置まで揚鉱された吸引ホース５４内の混合物Ｍａを海上Ｃの採鉱母船Ａに配置された吸引ポンプ５６を駆動することにより、吸引ホース５４を介して効率良く混合物Ｍａを吸引・回収できる。 As described above, even in the marine resource landing system of the second embodiment, the suction hose 54 allows the mixture Ma to levitate itself to a position on the ocean by utilizing the difference in specific gravity due to the emulsion. Then, by driving the suction pump 56 arranged on the mining mother ship A of the sea C, the mixture Ma in the suction hose 54 lifted to the offshore position is efficiently sucked the mixture Ma through the suction hose 54. Can be recovered.

また、第二実施形態の海洋資源揚鉱システムにおいても、第二実施形態の揚鉱装置１００がアンカー等の保持手段で保持することなく、海中にて浮いた状態を維持しつつ、採鉱、集鉱および揚鉱作業を行うところ、上記第一実施形態同様の複列ダウンホールモータ２を用いて採鉱を行うので、上記第一実施形態同様に、揚鉱装置１００の姿勢をより安定させるとともに採鉱効率を向上させることができる。 Further, also in the marine resource mining system of the second embodiment, the mining device 100 of the second embodiment is not held by a holding means such as an anchor, and is mined and collected while maintaining a floating state in the sea. When mining and mining work is performed, mining is performed using the double-row downhole motor 2 similar to the first embodiment, so that the attitude of the mining apparatus 100 is more stable and mining is performed as in the first embodiment. Efficiency can be improved.

そして、第二実施形態の海洋資源揚鉱システムにおいても、海上の採鉱母船Ａからワイヤロープ２８を介して揚鉱装置１００が昇降可能に垂下されるので、海上の採鉱母船Ａの航行にて、複列ダウンホールモータ２を海底Ｄ上で容易に移動させることができる。
また、第二実施形態に係る海洋資源揚鉱装置１００においても、集鉱ホッパ５の集鉱口から垂下されるとともに集鉱時に集鉱口と海底Ｄ表面との対向方向での離隔部を囲繞する可撓性の集鉱スカート７を有するので、集鉱ホッパ５とレアアース鉱床ＯＤ表面との間を塞ぐことができる。
さらに、この集鉱スカート７は可撓性を有するので、集鉱ホッパ５と鉱床表面との対向距離が所定範囲で変化した場合でも、その変位量に追従して容易に変形できる。よって、海上での集鉱ホッパ５の位置管理が容易となる上、集鉱スカート７で集鉱性をより向上させることができる。さらに、エマルションＥｍの不意の流出が防止または一層抑制されるとともに、集鉱ホッパ５の衝突による破損のおそれも防止または一層抑制される。 Further, also in the offshore resource mining system of the second embodiment, the mining apparatus 100 is hung from the offshore mining mothership A via the wire rope 28 so as to be able to move up and down. The double-row downhaul motor 2 can be easily moved on the seabed D.
Further, also in the marine resource unloading apparatus 100 according to the second embodiment, the mine collection hopper 5 is hung from the collection port, and at the time of collection, the separation portion in the opposite direction between the collection port and the surface of the seabed D is surrounded. Since it has a flexible collection skirt 7, it is possible to close the space between the collection hopper 5 and the rare earth deposit OD surface.
Further, since the collection skirt 7 has flexibility, even if the facing distance between the collection hopper 5 and the surface of the deposit changes within a predetermined range, it can be easily deformed according to the displacement amount. Therefore, the position of the collection hopper 5 on the sea can be easily managed, and the collection skirt 7 can further improve the collection property. Further, the unexpected outflow of the emulsion Em is prevented or further suppressed, and the risk of damage due to the collision of the collection hopper 5 is also prevented or further suppressed.

そして、第一実施形態同様に、船上でのウインチの昇降操作により揚鉱装置１００自体を昇降させて、レアアース泥床ＯＤ表面に集鉱スカート７で覆いを被せた状態を維持したまま、レアアース泥床ＯＤ中で複列ダウンホールモータ２を下方に掘進させられるとともに、上方に揚鉱装置１００自体を引き上げることができる。よって、複列ダウンホールモータ２を上下動させるための送り機構が不要なので、信頼性とメンテナンス性に優れ、海底下の４〜６ｍ程度の深さにまで深く採掘を行う上で極めて優れた構成といえる。 Then, as in the first embodiment, the mining apparatus 100 itself is raised and lowered by the raising and lowering operation of the winch on the ship, and the rare earth mud while maintaining the state where the surface of the rare earth mud bed OD is covered with the collection skirt 7 is maintained. The double-row downhole motor 2 can be dug downward in the floor OD, and the mining apparatus 100 itself can be pulled upward. Therefore, since a feed mechanism for moving the double-row downhole motor 2 up and down is not required, it is excellent in reliability and maintainability, and has an extremely excellent configuration for deep mining to a depth of about 4 to 6 m below the seabed. It can be said that.

［採掘装置の他の構成例について］
なお、本発明に係る採掘装置についても、上述した第一ないし第二実施形態の構成例に限らず、種々の変更、改良を行うことができる。
例えば上記実施形態では、レアアース泥床ＯＤの泥質堆積層を解泥する採掘装置は、単位となるダウンホールモータ２Ｘとして、駆動流体により駆動するダウンホールモータを例に示したが、採掘装置はこれに限定されない。 [About other configuration examples of mining equipment]
The mining apparatus according to the present invention is not limited to the configuration examples of the first and second embodiments described above, and various changes and improvements can be made.
For example, in the above embodiment, the mining device for dehumidifying the mud deposit layer of the rare earth mud bed OD is shown as an example of a downhole motor driven by a driving fluid as the unit downhole motor 2X, but the mining device is Not limited to this.

例えば、単位となるダウンホールモータ２Ｘとしては、電動機を用いて駆動するビットないし攪拌翼を有する構成や、電動ポンプや水流を利用したジェットポンプと攪拌翼とを使用した構成等、レアアース泥床ＯＤの泥質堆積層を解泥可能な採掘装置であれば、種々の採掘装置をダウンホールモータ２Ｘとして採用できる。
但し、駆動流体として海水よりも比重の軽いエマルションを海上から供給して駆動するダウンホールモータを採用することは、レアアース泥を採掘しつつ、レアアース泥、エマルションおよび海水を混合攪拌し、高品位にレアアースが吸着されているアパタイトを吸着結合したエマルションの混合物を前記採鉱機器本体により揚鉱する上で好適である。 For example, as the unit downhole motor 2X, a rare earth mud bed OD such as a configuration having a bit or a stirring blade driven by an electric motor, a configuration using a jet pump using an electric pump or a water flow, and a stirring blade, etc. As long as it is a mining device capable of demudging the mud deposit layer, various mining devices can be adopted as the downhole motor 2X.
However, by adopting a downhaul motor that drives by supplying an emulsion, which has a lighter specific gravity than seawater, as the driving fluid from the sea, it is possible to obtain high quality by mixing and stirring rare earth mud, emulsion and seawater while mining rare earth mud. It is suitable for mining a mixture of emulsions in which apatite adsorbed with rare earth is adsorbed and bonded by the mining equipment main body.

また、例えば上記実施形態では、各ダウンホールモータ２Ｘは、ねじポンプを駆動機構部７０に使用し、その出力を、ユニバーサルジョイントを介することなく出力軸となるビット装着部３３に出力し、これにより、省スペース化を実現し、駆動機構部７０での駆動力を効率良く伝達する構成例を示したが、これに限らず、駆動機構部７０での出力を、ユニバーサルジョイントを介して出力軸に出力する一軸偏心ねじポンプで構成してもよい。 Further, for example, in the above embodiment, each downhole motor 2X uses a screw pump for the drive mechanism unit 70, and outputs the output to the bit mounting unit 33, which is the output shaft, without going through the universal joint. , A configuration example has been shown that realizes space saving and efficiently transmits the driving force of the drive mechanism unit 70, but the present invention is not limited to this, and the output of the drive mechanism unit 70 is transmitted to the output shaft via the universal joint. It may be composed of a uniaxial eccentric screw pump that outputs.

また、例えば上記実施形態では、レアアース泥床ＯＤの泥質堆積層を解泥する採掘装置は、単位となるダウンホールモータ２Ｘとして、ダウンホールモータ２Ａ〜２Ｌの１２台を並列配置してなる複列ダウンホールモータ２を用いた例について説明したが、本発明に係る複列ダウンホールモータ２の並列配置構成は、これに限定されず、ダウンホールモータ２Ｘを偶数基備えて並列配置し、隣り合うダウンホールモータ相互のビットの回転方向を、互いに逆方向に設定する構成であれば、種々の態様を採用することができる。 Further, for example, in the above embodiment, the mining device for dehumidifying the mud deposit layer of the rare earth mud bed OD is a plurality of downhole motors 2X in which 12 downhole motors 2A to 2L are arranged in parallel as a unit downhole motor 2X. Although an example using the row downhaul motor 2 has been described, the parallel arrangement configuration of the double row downhaul motor 2 according to the present invention is not limited to this, and the downhaul motors 2X are arranged in parallel with an even number of units and adjacent to each other. Various modes can be adopted as long as the rotation directions of the bits of the matching downhaul motors are set to be opposite to each other.

１００ 海洋資源揚鉱装置
１ バルン（海洋資源揚鉱用バルン）
２ 複列ダウンホールモータ（採掘装置）
２Ａ〜２Ｌ ダウンホールモータ
２Ｘ いずれか一のダウンホールモータ
３ 集鉱装置（採鉱機器本体）
４ ベースプレート
５ 集鉱ホッパ
５ｍ 集鉱口
６ 集鉱管
７ 集鉱スカート
７ａ スカート本体
７ｂ 蛇腹折目
８ スカート縁部
９ 下部アンカー
１０ バルン本体
１１ 下部カップラ
１２ 上部カップラ
１３ リードワイヤ
１３ｆ リード用浮力体
１３ｇ ガイド用浮力体
１４ 浮力体
１５ ハウジング
１６ 上部ハウジング
１７ 下部ハウジング
１８ 駆動流体供給路（エマルションの導入口）
２０ 第１シャフト
２１ 基端部
２２ インナロータ部
２３ 連結ハウジング
２３ａ 駆動流体供給路
２４ 駆動流体導出口
２５ 駆動流体導入路
２６ 駆動流体供給ホース
２７ ホースリール
２８ ワイヤロープ
２８ａ 滑車
２９ ウインチ
３０ 第２シャフト
３１ 外筒部
３２ アウタロータ部
３３ ビット装着部
４１ 第１のブッシュ
４２ 第２のブッシュ
４３ 第３のブッシュ
４４ 第４のブッシュ
４５ 水中ケーブル
４６ 動力供給装置
５１ 第１シャフト支持部
５２ 第２シャフト支持部
５３ 第２シャフト支持部
５４ 混合物吸引ホース
５５ 吸引カップラ
５６ 吸引ポンプ
５７ 回収アーム
６１ 第１のシール
６２ 第２のシール
６３ 第３のシール
６４ 第４のシール
６５ 水中ケーブル
６５ａ 滑車
６６ 起立ポスト
６７ ケーブルリール
７０ 駆動機構部
７１ 駆動流体分岐室
７２ 駆動流体供給管
７３ 採掘装置支持筐体
８１ フロントキャップ
８２ 支軸部キャップ
９０ ビット
９１ ビットノズル（噴射口）
１０４ 無人潜水機
１０５ 吸引回収装置
１０７ 水中照明機
１０８ 水中カメラ
２００ 攪拌軸
２１２〜２１７ 攪拌翼
２１８ 攪拌部
Ａ 採鉱母船
Ｂ 回収船
Ｃ 海上
Ｄ 海底
ＣＬ１ 第１シャフトの回転軸線
ＣＬ２ 第２シャフトの回転軸線
Ｅ 偏心距離
Ｋ キャビティ
Ｅｍ エマルション（駆動流体、噴射流体）
Ｍａ 混合物（移送流体：アパタイト吸着エマルション）
Ｄｒ （解泥された）レアアース泥（海洋資源：海底で採掘された鉱物）
Ｗ 海水
ＯＤ レアアース泥床
ＮＤ 非レアアース泥堆積層 100 Marine resource landing equipment 1 Balun (Marine resource landing balun)
2 Double row down hole motor (mining equipment)
2A ~ 2L Downhole motor 2X Any one of the downhole motors 3 Mining equipment (mining equipment body)
4 Base plate 5 Concentration hopper 5m Concentration port 6 Concentration pipe 7 Concentration skirt 7a Skirt body 7b Bellows fold 8 Skirt edge 9 Lower anchor 10 Balun body 11 Lower coupler 12 Upper coupler 13 Lead wire 13f Buoyancy body for lead 13g Buoyant body for guide 14 Buoyant body 15 Housing 16 Upper housing 17 Lower housing 18 Drive fluid supply path (emulsion inlet)
20 1st shaft 21 Base end 22 Inner rotor 23 Connecting housing 23a Drive fluid supply path 24 Drive fluid outlet 25 Drive fluid introduction path 26 Drive fluid supply hose 27 Hose reel 28 Wire rope 28a Pulley 29 winch 30 2nd shaft 31 Outside Cylinder 32 Outer rotor 33 Bit mounting 41 1st bush 42 2nd bush 43 3rd bush 44 4th bush 45 Submersible cable 46 Power supply device 51 1st shaft support 52 2nd shaft support 53 2 Shaft support 54 Mixture suction hose 55 Suction coupler 56 Suction pump 57 Recovery arm 61 First seal 62 Second seal 63 Third seal 64 Fourth seal 65 Submersible cable 65a Pulley 66 Standing post 67 Cable reel 70 Drive Mechanism part 71 Drive fluid branch chamber 72 Drive fluid supply pipe 73 Mining device support housing 81 Front cap 82 Support shaft part cap 90 bits 91 bits Nozzle (injection port)
104 Unmanned submersible 105 Suction recovery device 107 Underwater illuminator 108 Underwater camera 200 Stirring shaft 212-217 Stirring blade 218 Stirring part A Mining mother ship B Recovery ship C Marine D Submarine CL1 Rotation axis of 1st shaft CL2 Rotation axis of 2nd shaft E Eccentric distance K Cavity Em Emulsion (driving fluid, injection fluid)
Ma mixture (transfer fluid: apatite adsorption emulsion)
Dr (demolition) rare earth mud (marine resources: minerals mined on the seabed)
W seawater OD rare earth mud bed ND non-rare earth mud sedimentary layer

Claims (9)

海底で採掘された鉱物を集鉱する集鉱装置と、該集鉱装置に着脱可能に設けられる海洋資源揚鉱用バルンと、を備え、
前記集鉱装置は、海上の母船上のウインチで昇降可能に垂下手段にて吊り下げられるとともに海中で前記鉱物がエマルションに混合された混合物を自身下部に設けられた集鉱口から集鉱する集鉱ホッパと、前記海洋資源揚鉱用バルンのバルン本体を前記集鉱ホッパに着脱可能に支持する集鉱管と、前記集鉱ホッパ内に前記集鉱口から自身の掘削部が突出するように設けられるとともに海上から供給ホースを介して供給されて海水よりも比重の軽いエマルションを駆動流体として駆動する採掘装置と、前記集鉱ホッパの集鉱口から垂下されるとともに集鉱時に該集鉱口と海底表面との対向方向での離隔部を囲繞する可撓性の集鉱スカートと、を有し、
前記海洋資源揚鉱用バルンは、前記集鉱装置で集鉱した前記混合物を自身内部に貯鉱するとともに、前記混合物を貯鉱した状態での自身と海水との比重差で浮上するように構成されていることを特徴とする海洋資源揚鉱装置。 It is equipped with a mining device that collects minerals mined on the seabed and a balun for marine resource mining that is detachably provided on the mining device.
The mining apparatus is suspended by a hanging means so that it can be raised and lowered by a winch on a mother ship at sea, and a mixture of the minerals mixed with an emulsion is collected from a mining port provided at the lower part of the mining device. A mining hopper, a mining pipe that detachably supports the balun body of the marine resource landing balun to the mining hopper, and an excavation part of the mining hopper so as to project from the mining port into the mining hopper. A mining device that is provided and is supplied from the sea via a supply hose to drive an emulsion having a lighter specific gravity than seawater as a driving fluid, and a mining port that is hung from the mining port of the mining hopper and is hung from the mining port at the time of mining. With a flexible mining skirt, which surrounds the separation in the opposite direction to the surface of the seabed.
The marine resource landing balun is configured to store the mixture collected by the mining apparatus inside itself and to levitate due to the difference in specific gravity between itself and seawater in the state where the mixture is stored. Marine resource mining equipment characterized by being used. 前記海洋資源揚鉱用バルンは、前記バルン本体の下部に設けられて前記集鉱管に着脱可能に接続されるカップラと、前記バルン本体と前記垂下手段とを繋ぐとともに当該バルン本体の浮上時に前記垂下手段に沿って当該バルン本体を案内するリードワイヤと、を有する請求項１に記載の海洋資源揚鉱装置。 The marine resource landing balun connects a coupler provided at the lower part of the balun main body and is detachably connected to the mine collection pipe, the balun main body and the hanging means, and when the balun main body floats, the said balun. The marine resource landing apparatus according to claim 1, further comprising a lead wire for guiding the balun body along the hanging means. 前記集鉱ホッパには、前記集鉱管が複数接続されており、各集鉱管それぞれに、前記バルン本体が前記カップラを介して着脱可能に接続される請求項２に記載の海洋資源揚鉱装置。 The marine resource unloading according to claim 2, wherein a plurality of the collection pipes are connected to the collection hopper, and the balun main body is detachably connected to each collection pipe via the coupler. apparatus. 海底で採掘された鉱物がエマルションに混合された混合物を自身下部に設けられた集鉱口から集鉱する集鉱ホッパと、該集鉱ホッパ内に前記集鉱口から自身の掘削部が突出するように設けられた採掘装置と、前記集鉱ホッパおよび前記採掘装置を海上の母船上のウインチで昇降可能に海底に吊り下げる垂下手段と、前記採掘装置にその駆動流体として海水よりも比重の軽いエマルションを海上から供給する駆動流体供給管と、前記採掘装置で採掘されるとともに前記集鉱ホッパ内に集鉱されて前記鉱物を吸着した前記エマルションの混合物を揚鉱する混合物揚鉱管と、前記集鉱ホッパの集鉱口から垂下されるとともに集鉱時に該集鉱口と海底表面との対向方向での離隔部を囲繞する可撓性の集鉱スカートと、を備えることを特徴とする海洋資源揚鉱装置。 A mining hopper that collects a mixture of minerals mined on the seabed in an emulsion from a mining port provided at the bottom of the seabed, and a mining hopper that protrudes from the mining port into the mining hopper. A mining device provided as described above, a hanging means for suspending the mining hopper and the mining device on the sea floor with a winch on a mother ship at sea, and a lighter specific gravity than seawater as a driving fluid for the mining device. A drive fluid supply pipe that supplies an emulsion from the sea, a mixture mine pipe that is mined by the mining apparatus and is mined in the mine collection hopper to mine a mixture of the emulsion that has adsorbed the mineral, and the above. An ocean characterized by being provided with a flexible mining skirt that hangs from the mining port of a mining hopper and surrounds a separation portion in a direction opposite to the mining port and the surface of the seabed at the time of mining. Resource mining equipment. 前記採掘装置は、前記集鉱ホッパ内に、互いの軸線を並行にして支持された偶数基のダウンホールモータを有し、
前記偶数基のダウンホールモータは、隣り合うダウンホールモータ相互のビットの回転方向が、互いに逆方向に設定されている請求項１〜４のいずれか一項に記載の海洋資源揚鉱装置。 The mining apparatus has an even number of downhaul motors supported in parallel with each other in the mining hopper.
The marine resource landing apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the even-numbered downhaul motors are set in opposite directions of rotation of bits of adjacent downhaul motors. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の海洋資源揚鉱装置を用い、
海上の母船の移動操作および母船上でのウインチの昇降操作の繰り返しにより、前記海洋資源揚鉱装置を海底で繰り返して移動および昇降させて前記採掘装置によりレアアース泥を採掘することを特徴とする海洋資源の揚鉱方法。 Using the marine resource landing apparatus according to any one of claims 1 to 5,
The ocean is characterized in that the marine resource landing device is repeatedly moved and lifted on the seabed by repeatedly moving the mother ship on the sea and raising and lowering the winch on the mother ship, and the rare earth mud is mined by the mining device. How to mine resources. 集鉱ホッパおよびこの集鉱ホッパの下部に開口する集鉱口を囲繞する可撓性の集鉱スカートを有する集鉱装置と、該集鉱装置内に装備されて海水よりも比重の軽いエマルションを駆動流体として駆動する採掘装置と、を備える装置を用い、
前記集鉱ホッパの前記集鉱口を海中のレアアース泥床の上方に対向配置するとともに、前記集鉱スカートにより前記レアアース泥床表面と前記集鉱口との対向方向での離隔部を囲繞した状態で前記採掘装置を駆動して、前記集鉱装置内での前記エマルションによる液液分離によりレアアース泥を集鉱することを特徴とする海洋資源の集鉱方法。 A mining hopper and a mining device having a flexible mining skirt surrounding a mining port that opens at the bottom of the mining hopper, and an emulsion installed in the mining device and having a lighter specific density than seawater. Using a device equipped with a mining device that drives as a driving fluid,
A state in which the collection port of the collection hopper is arranged above the rare earth mud bed in the sea, and the separation portion in the opposite direction between the rare earth mud bed surface and the collection port is surrounded by the collection skirt. A method for collecting rare earth mud, which comprises driving the mining apparatus and collecting rare earth mud by liquid-liquid separation by the emulsion in the mining apparatus. 前記集鉱装置は、海上の母船上でのウインチの昇降操作により垂下手段を介して昇降可能に海底に吊り下げられ、前記採掘装置の給進動作は、前記集鉱装置の昇降動作によるものであり、
前記集鉱装置は、前記採掘装置の掘削開始時は、前記集鉱スカートが伸長状態となる離隔高さに吊り下げられ、
前記採掘装置の掘進時は、前記ウインチによる前記垂下手段の繰り出し操作により前記集鉱装置が降下して、前記集鉱スカートを折り畳みつつ前記採掘装置の掘削を進行させる請求項７に記載の海洋資源の集鉱方法。 The mining device is suspended from the seabed so as to be able to be raised and lowered via a hanging means by raising and lowering a winch on the mother ship at sea, and the feeding operation of the mining device is due to the raising and lowering operation of the mining device. Yes,
At the start of excavation of the mining device, the mining device is suspended at a separation height at which the mining skirt is in an extended state.
The marine resource according to claim 7, wherein when the mining device is dug, the mining device is lowered by the feeding operation of the hanging means by the winch, and the mining device is excavated while folding the mining skirt. Mining method. 前記レアアース泥床は、表層部に形成されてレアアース泥の含有量が相対的に少ない非レアアース泥堆積層と、該非レアアース泥堆積層よりも深い位置に形成されてレアアース泥の含有量が相対的に多いレアアース泥堆積層と、を有するものであり、
前記採掘装置の掘進は、前記非レアアース泥堆積層を掘進するときには、前記エマルションに替えて海水を駆動流体として前記採掘装置を駆動し、前記レアアース泥堆積層を掘進するときには、前記エマルションを駆動流体として前記採掘装置を駆動する請求項８に記載の海洋資源の集鉱方法。 The rare earth mud bed is formed at a position deeper than the non-rare earth mud deposit layer formed on the surface layer and has a relatively low rare earth mud content, and the rare earth mud content is relative to the non-rare earth mud deposit layer. It has a rare earth mud deposit layer, which is abundant in
When digging the non-rare earth mud deposit layer, the mining device is driven by using seawater as a driving fluid instead of the emulsion, and when digging the rare earth mud deposit layer, the emulsion is used as a driving fluid. The method for collecting marine resources according to claim 8, wherein the mining apparatus is driven as described above.
JP2017203941A 2017-10-20 2017-10-20 Marine resource mining equipment and marine resource mining method and marine resource collection method Active JP6903293B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017203941A JP6903293B2 (en) 2017-10-20 2017-10-20 Marine resource mining equipment and marine resource mining method and marine resource collection method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017203941A JP6903293B2 (en) 2017-10-20 2017-10-20 Marine resource mining equipment and marine resource mining method and marine resource collection method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019078017A JP2019078017A (en) 2019-05-23
JP6903293B2 true JP6903293B2 (en) 2021-07-14

Family

ID=66628744

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017203941A Active JP6903293B2 (en) 2017-10-20 2017-10-20 Marine resource mining equipment and marine resource mining method and marine resource collection method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6903293B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116735256B (en) * 2023-06-20 2024-02-06 深圳市鑫盛源建设工程质量检测有限公司 Soil sampling and detecting device for building construction
CN117888906B (en) * 2024-03-15 2024-05-07 上海交通大学三亚崖州湾深海科技研究院 Submarine ore grain double-degree-of-freedom local dynamic closed hydraulic ore collection device and method

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10159128A (en) * 1996-11-29 1998-06-16 Mitsui Miike Mach Co Ltd Groove excavating machine
BR0308522B1 (en) * 2002-03-18 2013-04-16 system and method for the recovery of a borehole return fluid.
JP4555735B2 (en) * 2005-05-31 2010-10-06 大成建設株式会社 Mining equipment
US7681662B2 (en) * 2008-02-29 2010-03-23 Williamson Deep Ocean Engineering, Inc. Water bottom ore sampler and method of using the same
JP5490582B2 (en) * 2010-03-18 2014-05-14 新日鉄住金エンジニアリング株式会社 Pumping system and pumping method
DE102010051164A1 (en) * 2010-07-13 2012-01-19 Wulf Splittstoeßer Protective device for catching a fluid escaping into a body of water
DE102012011327A1 (en) * 2012-06-06 2013-12-12 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Method and device for lifting an object from the seabed
JP6072840B2 (en) * 2015-03-09 2017-02-01 三井造船株式会社 Methane hydrate gasifier and method for recovering methane gas from bottom methane hydrate
JP6030785B1 (en) * 2016-02-10 2016-11-24 清 菊川 Methane hydrate transfer
JP6299824B2 (en) * 2016-09-01 2018-03-28 セイコーエプソン株式会社 Projection display

Also Published As

Publication number Publication date
JP2019078017A (en) 2019-05-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6954533B2 (en) Mining equipment, marine resource landing equipment equipped with it, and marine resource landing method
JP5316878B2 (en) Methane gas production apparatus from methane hydrate and method for producing methane gas from methane hydrate using the same
EP3342976A1 (en) Mineral lifting system and mineral lifting method
JP6810937B2 (en) Marine resource landing equipment and marine resource landing method using it
JP6106165B2 (en) Submarine stockpile system and method
CN105840197A (en) Exploitation system and exploitation process for deep-sea poly-metallic nodule
CN102650137A (en) Device is dredged to submarine silt
JP2013528728A (en) Seabed mining system
CN105247205B (en) Configuration system
CN103998716A (en) A disconnectable method and system for seafloor mining
JP6903293B2 (en) Marine resource mining equipment and marine resource mining method and marine resource collection method
JP2009280960A (en) Pumping mechanism and sea bottom resource recovering apparatus
JP6739022B2 (en) Offshore resource lifting apparatus and offshore resource lifting method using the same
US4770255A (en) Arrangement for underwater drilling of foundations
JP2011149151A (en) Submarine underground survey excavator
CN102753759B (en) For promoting the method for underwater structures and the method for installing underwater structures
KR101328504B1 (en) Method for arranging and mining a lifting system in the bottom of the sea
JP6052691B1 (en) Mining equipment and method for mining rare earth resources in the deep sea
JP6954532B2 (en) Marine resource mine method, marine resource mine balun and marine resource mine equipment equipped with it
CN107933843B (en) FDPSO based on separable inner cupola formula anchoring system
CN203891885U (en) Submarine ore sand haling and sucking head
JP6936989B2 (en) Marine resource landing system and marine resource landing method
JP6818324B2 (en) Marine resource landing equipment and marine resource landing method using it
CN113374004B (en) Underwater unmanned self-walking twisting and sucking device
JP6954534B2 (en) Marine resource mining equipment and marine resource mining method, and marine resource mining equipment and marine resource mining method

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20200625

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20210608

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20210611

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20210614

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6903293

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250