JP2002088420A - 海中リチウム採取装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 海水中に溶存するリチウム資源を効率よく大
量に採取することができる海中リチウム採取装置を提供
する。 【解決手段】 喫水可変手段を備えた船体２と、該船体
２の船倉部３に設けた船底弁を備えた海水導入路４と、
船倉部３内に張設されたネットと、ネット間に収納され
た粒状のリチウム吸着剤と、船体外から導入した海水を
船倉部３内に圧送し、海水導入路４から導入した海水と
共にリチウム吸着剤を通過させてからオーバーフローさ
せて排水する海水循環手段９と、船倉部３内の残留海水
を排出する排水手段１４と、船倉部３内に脱着液を注入
すると共に、リチウムが溶融された脱着液を船倉部３内
から回収する脱着液注入・回収手段１８と、脱着液を前
記船倉部内で循環させリチウム吸着剤からリチウムを脱
着させる脱着液循環手段２０と、を具備して構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、海水に溶存してい
るリチウムを採取するための海中リチウム採取装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】近年、地球の温暖化を防止するため、二
酸化炭素などの室温効果ガスの排出規制が進められてい
る。このような背景から、太陽光発電や風力発電などク
リーンエネルギーの利用がますます盛んになることが予
想される。しかし、このような発電によって得られる電
力は、自然現象の影響を強く受けるため安定性に欠ける
断続的なものとなり、従って、発電した電力の貯蔵が可
能な蓄電池システムとの併用が必要となる。

【０００３】一方、自動車の分野においても、大気汚染
などの環境問題を解決するため、従来の内燃機関エンジ
ンに代えて、蓄電池から電動機に電力を供給して走行す
る電気自動車や、内燃機関と発電機及び電動機とを併用
して走行するハイブリッド車の開発競争が進み、一部実
用化されている。このような電気自動車やハイブリッド
車においては、性能向上の面で蓄電池が重要な鍵を握っ
ている。また、携帯電話機や携帯用パーソナルコンピュ
ータなどの携帯機器分野でも、小型で性能のよい蓄電池
の需要が急速に増加している。

【０００４】上述した背景から、鉛蓄電池やニッケル水
素電池などの既存の蓄電池と比較してエネルギー密度が
高く、しかも充電可能回数の面でも優れているリチウム
イオン二次電池が開発されている。このリチウム二次電
池は、小型の携帯機器用にとどまらず、電気自動車用や
電力貯蔵用の大容量二次電池として特に注目され、広い
分野において今後の大幅な利用拡大が見込まれている。
このように、リチウム二次電池は今後のエネルギー政策
上重要になると考えられるが、我が国においては陸上の
リチウム資源に乏しく、リチウムイオン電池を製造する
上で不可欠となるリチウムを実質的には輸入に頼ってい
るというのが現状である。しかし、海水中にはほぼ均一
に１７０ｐｐｂのリチウムが溶存していることが知られ
ており、また、これを吸着する吸着剤の開発も報告され
ている。さらに、海中からリチウムを採取するプロセス
も提案されており、今後は工業レベルでの実用化を可能
にする技術の確立が望まれている。

【０００５】以下、海水からのリチウム採取プロセスを
図１６のフローチャートに基づいて簡単に説明する。図
示のプロセスでは、吸着工程、脱着工程、不純物除去工
程、濃縮工程及び沈殿工程を経て、パウダー状の炭酸リ
チウムとして取り出される。最初の吸着工程では、海水
と吸着剤とを接触させることにより、海水に溶在してい
るリチウムを吸着剤に吸着する。ここで使用する好適な
吸着剤としては、マンガン酸化物系の粒状吸着剤（マン
ガン酸化物をＰＶＣでバインドしたもの）がある。

【０００６】続く脱着工程では、リチウムを吸着した吸
着剤を回収して酸に浸す。ここで使用する好適な酸とし
ては、２パーセントの塩酸水がある。こうして吸着剤か
らリチウムを脱着してなる脱着液は、次の不純物除去工
程へ送られる。また、リチウムを除去された吸着剤は、
回収された後に上述した吸着工程に送られて再利用され
る。一方、不純物除去工程に送られた脱着液は、水酸化
ナトリウム液などのアルカリ溶液を適当に混ぜ合わせる
ことでアルカリ処理を行い、不純物が除去された後に続
く濃縮工程へと送られる。

【０００７】濃縮工程へ送られた脱着液は、自然蒸発や
加熱蒸発などの処理過程を経て濃縮液とされ、続く沈殿
工程へと送られる。沈殿工程では、リチウム脱着液を濃
縮させた濃縮液に炭酸ナトリウムなどの炭酸塩を加える
晶析処理が施され、炭酸リチウムを沈殿させて析出す
る。こうして析出された炭酸リチウムは、必要に応じて
精製処理が施され、パウダー状となって回収される。な
お、沈殿工程においては、上澄み液を回収して再度濃縮
工程へ送り、リチウムの回収率を向上させている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うに海水からのリチウム採取プロセスが提案されてはい
るものの、これを効率よく量産して工業化に対応できる
ような海中リチウム採取装置の開発及び実用化は未だ十
分になされていないのが現状である。このような背景か
ら、海水中に溶存しているリチウムを効率よく採取し、
リチウム電池等を製造する資源として必要な量を安定的
に供給できる海中リチウム採取装置の開発が望まれてい
る。本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、海
水中に溶存するリチウム資源を効率よく大量に採取する
ことができる海中リチウム採取装置の提供を目的として
いる。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、以下の手段を採用した。請求項１に記載の
海中リチウム採取装置は、喫水可変手段を備えた船体
と、該船体の船倉部の底面と海中とを連通させて船底弁
を設けた海水導入路と、前記船倉部の海水入口側及び海
水出口側に張設されたネットと、前記船倉部内の前記ネ
ット間に収納され前記ネットの網目より大きな粒状のリ
チウム吸着剤と、前記船体外から導入した海水を前記船
倉部内に圧送し、前記海水導入路から導入した海水と共
に前記リチウム吸着剤を通過させてから前記船倉部外へ
オーバーフローさせて排水する海水循環手段と、前記船
倉部内の残留海水を排出する排水手段と、前記船倉部内
に脱着液を注入すると共に、リチウムが溶融された脱着
液を前記船倉部内から回収する脱着液注入・回収手段
と、前記脱着液を前記船倉部内で循環させ前記リチウム
吸着剤からリチウムを脱着させる脱着液循環手段と、を
具備して構成したことを特徴とするものである。

【００１０】このような請求項１に記載の海中リチウム
採取装置によれば、船体の喫水を増して船底弁を開いて
船倉内へ海水を導入すると共に、海水循環手段を作動さ
せて船倉部内へ海水を圧送すると、リチウム吸着剤を通
過した海水はオーバーフローして船倉部外へ排水され
る。このため、少ない動力で新鮮な海水を導入すること
が可能となり、導入した海水からリチウムを効率よく吸
着することができる。そして、海水中のリチウムを吸着
したリチウム吸着剤は、排水手段を作動させて船倉内の
残留海水を排出した後、脱着液の注入を受ける。この脱
着液は、脱着液循環手段により循環することで脱着液に
リチウムを溶融させるので、リチウムの溶融した脱着液
を船倉内から回収し、リチウム回収装置まで搬送して脱
着液から炭酸リチウムとして取り出すことができる。

【００１１】請求項２に記載の海中リチウム採取装置
は、係留手段を備えた船体と、船首側の吸水口から海流
により流入した海水を船尾側に設けた排水口から流出さ
せる前記船体の船倉部と、該船倉部の内部に前記海水が
通過するようネット内に収納して設置された粒状のリチ
ウム吸着剤と、前記船倉部から残留海水を排出する排水
手段と、前記船倉内に脱着液を注入すると共に、リチウ
ムが溶融された脱着液を前記船倉内から回収する脱着液
注入・回収手段と、前記脱着液を前記船倉内で循環させ
前記リチウム吸着剤からリチウムを脱着させる脱着液循
環手段と、を具備して構成したことを特徴とするもので
ある。

【００１２】このような請求項２に記載の海中リチウム
採取装置によれば、船体の船首側に設けた吸水口から船
尾側の排水口へ海流を利用して船倉内に新鮮な海水を流
し、動力を用いることなくリチウム吸着剤に海水を導入
することができるため、導入した海水からリチウムを効
率よく吸着することができる。そして、海水中のリチウ
ムを吸着したリチウム吸着剤は、排水手段を作動させて
船倉内の残留海水を排出した後、脱着液の注入を受け
る。この脱着液は、脱着液循環手段により循環すること
で脱着液にリチウムを溶融させるので、リチウムの溶融
した脱着液を船倉内から回収し、リチウム回収装置まで
搬送して脱着液から炭酸リチウムとして取り出すことが
できる。

【００１３】請求項３に記載の海中リチウム採取装置
は、複数の中空体を管路で連結してなる係留浮体構造体
と、前記管路に連結される網状袋体の入口及び出口にそ
れぞれ開閉弁を備えた吸着剤ユニットと、前記中空体の
内部に設けられ、粒状のリチウム吸着剤を海水から分離
させるネット部を底面に備えると共に出口に開閉弁を備
えた吸着剤収納部と、海水吸入口から海水を吸入して前
記吸着剤収納部へ供給する海水導入手段と、吸着剤スラ
リーを搬送し、前記吸着剤収納部から前記吸着剤ユニッ
トへ供給、あるいは、前記吸着剤ユニットから前記吸着
剤収納部へ回収する吸着剤スラリー搬送手段と、前記吸
着剤収納部を包含し下部に開閉弁を備えたリチウム脱着
槽と、前記吸着剤収納部に脱着液を供給する脱着液供給
手段と、前記吸着剤収納部で分離した海水及びリチウム
が溶融した脱着液を前記リチウム脱着槽から吸引して送
出する脱着液回収手段と、を具備して構成したことを特
徴とするものである。

【００１４】このような請求項３に記載の海中リチウム
採取装置によれば、吸着剤ユニット内のリチウム吸着剤
が係留浮体構造体と共に海中に設置されることで、リチ
ウム吸着剤を新鮮な海水と常に接触させることでリチウ
ムを効率よく吸着することができる。リチウム吸着前の
リチウム吸着剤は、吸着剤収納部から海水と共にスラリ
ー状となって吸着剤スラリー搬送手段により吸着剤ユニ
ットまで供給され、リチウム吸着後のリチウム吸着剤
は、海水と共に吸着剤ユニットからスラリー状となって
吸着剤スラリー搬送手段により吸着剤収納部に回収され
る。そして、海水中のリチウムを吸着して吸着剤収納部
に回収されたリチウム吸着剤は、残留海水を分離した
後、吸着剤収納部を包含するリチウム脱着槽に脱着液の
注入を受ける。この結果、脱着液にはリチウムが溶融さ
れるので、リチウムの溶融した脱着液をリチウム脱着槽
から回収し、リチウム回収装置まで搬送して脱着液から
炭酸リチウムとして取り出すことができる。この場合、
前記係留浮体構造体が喫水可変手段を備えていることが
好ましく、これにより、台風等で波が高い場合に喫水を
変更して海中に沈め、海中リチウム採取装置を保護する
ことができる。

【００１５】請求項５に記載の海中リチウム採取装置
は、複数の中空体を管路で連結してなる沖合係留浮沈式
の浮体構造体と、前記管路に連結され入口及び出口にそ
れぞれ開閉弁を備えて海中に設置されたネット内に粒状
の吸着剤を収納してなるリチウム吸着部と、前記中空体
の内部に設けられ、前記リチウム吸着剤を海水から分離
させるネット部を底面に備えると共に出口に開閉弁を備
えた吸着剤収納部と、海水吸入口から海水を吸入して前
記吸着剤収納部へ供給する海水導入手段と、吸着剤スラ
リーを搬送し、前記吸着剤収納部から前記リチウム吸着
部へ供給、あるいは、前記リチウム吸着部から前記吸着
剤収納部へ回収する吸着剤スラリー搬送手段と、前記吸
着剤収納部を包含し下部に開閉弁を備えたリチウム脱着
槽と、前記吸着剤収納部に脱着液を供給する脱着液供給
手段と、前記吸着剤収納部で分離した海水及びリチウム
が溶融した脱着液を前記リチウム脱着槽から吸引して送
出する脱着液回収手段と、を具備して構成したことを特
徴とするものである。

【００１６】このような請求項５に記載の海中リチウム
採取装置によれば、ネット内のリチウム吸着剤が沖合係
留浮沈式の浮体構造体と共に沖合の海中に設置されるの
で、リチウム吸着剤は沖合の新鮮な海水と常に接触し
て、リチウムを効率よく吸着することができる。リチウ
ム吸着前のリチウム吸着剤は、吸着剤収納部から海水と
共にスラリー状となって吸着剤スラリー搬送手段により
リチウム吸着部まで供給され、リチウム吸着後のリチウ
ム吸着剤は、海水と共にリチウム吸着部からスラリー状
となって吸着剤スラリー搬送手段により吸着剤収納部に
回収される。そして、海水中のリチウムを吸着して吸着
剤収納部に回収されたリチウム吸着剤は、残留海水を分
離した後、吸着剤収納部を包含するリチウム脱着槽に脱
着液の注入を受ける。この結果、脱着液にはリチウムが
溶融されるので、リチウムの溶融した脱着液をリチウム
脱着槽から回収し、リチウム回収装置まで搬送して脱着
液から炭酸リチウムとして取り出すことができる。この
場合に使用する粒状の吸着剤は、海洋生物によりネット
の目詰まりを防止する観点より、サイズ的には吸着効果
が減少しない範囲でできるだけ大きく、また、吸着面積
を大きくとれるポーラス球状のものが好ましく、これに
より、比較的目の粗いネット内において波浪等の自然エ
ネルギーにより撹拌されるので、新鮮な沖合の海水と接
して効率よくリチウムを回収することができる。

【００１７】請求項７に記載の海中リチウム採取装置
は、沖合係留筏方式の浮体と、該浮体に展張したベルト
状のリチウム吸着剤と、を具備して構成したことを特徴
とするものである。

【００１８】このような請求項７に記載の海中リチウム
採取装置によれば、ベルト状のリチウム吸着剤を浮体に
展張するという簡単な構成となり、ベルト状のリチウム
吸着剤を着脱して回収する。海中リチウム採取装置から
回収したリチウム吸着剤は、リチウム回収装置まで搬送
されて脱着工程に送られ、脱着液にリチウムを溶融させ
る。そして、海中から採取したリチウムは、脱着液から
炭酸リチウムとして取り出すことができる。この場合、
前記ベルト状のリチウム吸着剤は、支持部材を介して上
下方向に往復し、前記浮体の幅方向または長手方向へ連
続して展張されたもの、あるいは、帯状の両端を支持し
て深さ方向に展張されると共に、前記浮体の幅方向及び
長手方向に多数配列されたものが好ましく、これによ
り、浮体を有効利用してベルト状のリチウム吸着剤を多
数配置することができる。そして、この場合の海中リチ
ウム採取装置においても、前記浮体が喫水可変手段を備
えていることが好ましく、これにより、台風等で波が高
い場合に喫水を変更して海中に沈め、海中リチウム採取
装置を保護することができる。

【００１９】請求項１１に記載の海中リチウム採取装置
は、係留された一対のブイ間を連結する索部材に、深さ
方向に展張した帯状のリチウム吸着剤を多数並べて支持
させたことを特徴とするものである。

【００２０】このような請求項１１に記載の海中リチウ
ム採取装置によれば、簡単な装置構成で帯状のリチウム
吸着剤に海中のリチウムを吸着させることができる。リ
チウムを吸着した帯状のリチウム吸着剤は、海中リチウ
ム採取装置から回収してリチウム回収装置まで搬送され
た後、脱着工程に送られて脱着液にリチウムを溶融させ
る。そして、海中から採取したリチウムは、脱着液から
炭酸リチウムとして取り出すことができる。

【００２１】請求項１２に記載の海中リチウム採取装置
は、海水を取水し駆動源を冷却した温水を排出する船舶
冷却海水系に、前記温水が流れる温水流路を並列にして
流路選択手段を設け、前記温水流路の一方にリチウム吸
着剤を収納した吸着剤ユニットを着脱可能に設置したこ
とを特徴とするものである。

【００２２】このような請求項１２に記載の海中リチウ
ム採取装置によれば、リチウム吸着効率のよい温海水を
有効利用して、海中のリチウムを効率よく吸着すること
ができる。リチウム吸着剤を収納する吸着剤ユニット
は、リチウム吸着後に容易に交換でき、リチウム回収装
置まで搬送された後、脱着工程に送られて脱着液にリチ
ウムを溶融させる。そして、海中から採取したリチウム
は、脱着液から炭酸リチウムとして取り出すことができ
る。

【００２３】請求項１３に記載の海中リチウム採取装置
は、リチウム吸着剤を海中に保持すると共に係留手段を
備えた浮体構造物と、該浮体構造物に前記リチウム吸着
剤の搬送および回収を行う吸着剤回収手段とを具備して
構成したことを特徴とするものである。

【００２４】このような請求項１３に記載の海中リチウ
ム採取装置によれば、リチウム吸着時は係留された浮体
構造物においてリチウム吸着剤を海中に保持し、吸着完
了後のリチウム吸着剤は吸着剤回収手段によって回収さ
れ、リチウム回収装置まで搬送される。そして、リチウ
ム吸着剤を脱着工程に送って脱着液にリチウムを溶融さ
せた後、海中から採取したリチウムは、脱着液から炭酸
リチウムとして取り出される。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る海中リチウム
採取装置の一実施形態を、図面に基づいて説明する。 ＜第１の実施形態＞本発明による海中リチウム採取装置
の第１の実施形態を、図１ないし図３に基づいて説明す
る。なお、図１は平面図、図２は図１のＡ−Ａ断面図、
図３は図１の海中リチウム採取装置を係留した状態を示
す図である。この海中リチウム採取装置１では、後述す
るバラストタンク等の喫水可変手段を備えた船体２の船
倉部３に、該船倉部３の底面と海中とを連通させる海水
導入路４を設けて船底弁５を取り付けてある。図１及び
図２に示す例では、船体２の中央下部を前後方向に通る
キール２ａが設けられ、その上部には左右及び前後方向
にそれぞれ区画された複数の船倉区画３ａが形成されて
いる。

【００２６】また、船倉部３の周囲には喫水可変手段と
してバラストタンク６が設けられ、同タンクへの注水量
を調整することで船体２の喫水を調整可能としている。
船倉部３においては、各船倉区画３ａの海水入口３ｂ及
び海水出口３ｃにネット７が張設されている。ネット
７，７間の船倉区画３ａには粒状のリチウム吸着剤８が
収納されており、ネット７の網目はリチウム吸着剤８の
粒径より小さく設定してあり、海水は通過できるものの
リチウム吸着剤８は通過できないようになっている。

【００２７】船体２の適所には、船体２の外から導入し
た海水を船倉部３の各船倉区画３ａ内に圧送し、船底弁
５を開として海水導入路４から導入した海水と共にネッ
ト７，７間のリチウム吸着剤８を通過させてから船倉部
３の外へオーバーフローさせて排水する海水循環手段９
が設けられている。この海水循環手段９は、海水を吸引
して圧送する海水注入ポンプ１０と、船倉区画３ａに上
向きの海水流を発生させる海水噴射ノズル１１とを具備
し、海水注入ポンプ１０と海水噴射ノズル１１との間は
適宜バルブを設けた配管により連結されている。海水噴
射ノズル１１は、船倉区画３ａの底部またはその近傍
に、上向きまたは斜め上向きに取り付けてあり、同海水
噴射ノズル１１から勢いよく噴出する海水の流れによっ
て、船倉区画３ａ内には海水の上昇流が形成される。す
なわち、海水導入路４から導入される海水は、海水噴射
ノズル１１から噴射された海水と共に船倉区画３ａ内を
上昇流となって流れ、ネット７，７間のリチウム吸着剤
８を通過してから船倉部３の上部よりオーバーフローし
て排水される。また、各船倉区画３ａに取り付けられる
海水噴射ノズル１１の数や配置は、船倉区画３ａの容
積、海水噴射ノズル１１の吐出圧力や流量などを考慮し
て適宜選択されるものである。なお、図中の符号１２は
海水吸入箱、１３はストレーナを示している。

【００２８】この海水リチウム採取装置１は、船倉部３
内の残留海水を排出するための排水手段１４を備えてい
る。この排水手段１４は、海水注入ポンプ１０及び海水
ストリッピングポンプ１５と、船倉区画３ａの底部に設
けられた排水吸入口１６と、船外へ海水を排出する排水
口１７と、これらを連結し適宜バルブが設けられた配管
とを具備して構成される。

【００２９】さらに、この海水リチウム回収装置１に
は、海水を排水した後、船倉部３内に希塩酸などの脱着
液を注入してリチウム吸着剤８からリチウムを溶融させ
ると共に、リチウムが溶融された脱着液を船倉部３内か
ら回収する脱着液注入・回収手段１８が設けられてい
る。この脱着液注入・回収手段１８は、支援船との連結
口１９を、適宜バルブが設けられた配管により、上述し
た海水循環手段９及び排水手段１４と連結したものであ
る。

【００３０】そして、上述した海水循環手段９及び排水
手段１４は、適宜バルブの開閉状態を切り換え操作する
ことにより、脱着液注入・回収手段１８によって船倉部
３内に注入した脱着液を船倉部３内で循環させてリチウ
ム吸着剤８からリチウムを脱着させる脱着液循環手段２
０となる。この脱着液循環手段２０では、海水注入ポン
プ１０または海水ストリッピングポンプ１５を運転し
て、脱着液を循環させることになる。

【００３１】なお、符号の２１は海水バラストポンプで
あり、海水吸入箱１２から吸入した海水を配管で連結さ
れたバラストタンク６に注入したり、あるいは、配管中
のバルブを開閉操作してバラストタンク６内の海水を排
水したりする機能を備えている。

【００３２】このように構成された海中リチウム採取装
置１は、図３に示すように、適当な海域、すなわち常に
新鮮な海水が得られるよう海流のある海上に係留装置２
２を用いて係留される。

【００３３】以下、上述した構成の海中リチウム採取装
置の作用を、運転手順に従って説明する。最初に、リチ
ウムを吸着していない（リチウムが脱着された）粒状の
リチウム吸着剤８を、各船倉区画３ａのネット７，７間
に充填する。なお、ここで充填するリチウム吸着剤８
は、通常係留位置まで支援船で搬送される。

【００３４】この後、新鮮な海水を船倉部３内に導入
し、海水からリチウムを吸着する工程に入る。このリチ
ウム吸着工程では、海水導入路４に設けられた船底弁５
を開とし、さらに、バラストタンク６に海水バラストポ
ンプ２１を用いて張水する。この結果、船体２の喫水が
増すことで船倉部３の上部と海面との差が小さくなり、
導入した海水が比較的軽微な上昇流でもオーバーフロー
可能な状態になる。そして、船底弁５が開の状態で海水
注入ポンプ１０を運転すると、海水吸入箱１２から吸入
された新鮮な海水は、配管を通って海水噴射ノズル１１
に導かれ、同ノズル先端より上向きの噴流となって吐出
される。この時、バルブＶ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４は閉と
なる。この海水噴射ノズル１１は上向きに取り付けられ
ているので、新鮮な海水が開状態の船底弁５を通って海
水導入路４から船倉区画３ａに誘引されやすくなり、か
つまた、ネット７，７間に充填した粒状のリチウム吸着
剤８を撹拌しやすくなる。すなわち、このような方式で
は、海水注入ポンプ１０によるリチウム吸着剤８への海
水押込運転がなされているので、ポンプ台数が少なくて
すみ、その分消費動力も少なくなる。

【００３５】こうして海水注入ポンプ１０を運転するこ
とにより、海水導入路４及び海水噴射ノズル１１から新
鮮な海水が継続的に各船倉区画３ａ内に供給され、船倉
区画３ａ内を上昇してリチウム吸着剤８を通過する流れ
となり、最終的にはオーバーフローして船外へ排水され
る。このようなリチウム吸着工程の運転状態は、リチウ
ム吸着に必要な期間中（通常は２０〜４０日程度でリチ
ウム吸着が完了）維持される。

【００３６】なお、海水注入ポンプ１０、海水ストリッ
ピングポンプ１５及び海水バラストポンプ２１等の動力
源は、船体２内に装備されている発電装置から供給を受
けるようにしてもよいし、あるいは、図示省略のプッシ
ャー（押船）に装備されている発電装置から供給を受け
るようにしてもよい。

【００３７】続いて、上述したリチウム吸着工程が完了
した後に実施される脱水工程について説明する。この脱
水工程は、船倉部３内に残っている海水を船外へ排水す
るもので、まず最初に海水バラストポンプ２１を運転
し、バラストタンク６内の海水を排水して船体２の喫水
下げる。そして、船底弁５を閉じてから海水注入ポンプ
１０を運転し、船倉部３内の上部及び下部など適所に設
けた排水吸入口１６などより海水を吸引して排水する。
なお、この排水作業については、バルブの配置及び配管
系統を考慮することで、海水バラストポンプ２１を利用
したり、あるいは両ポンプを併用することも可能であ
る。最後に、船倉部３の底部残水についても海水ストリ
ッピングポンプ１５を運転することで船外に排水する。
この結果、船倉部３の内部は海水がほぼ排出された状態
となる。なお、この場合は、バルブＶ１，Ｖ２を開と
し、バルブＶ３，Ｖ４，Ｖ５，Ｖ６，Ｖ７を閉とする。

【００３８】続いて、海水中のリチウムを吸着した状態
でネット７，７内にあるリチウム吸着材８より、リチウ
ムを脱着するために所定の希塩酸（通常２〜３パーセン
ト）を船倉部３内に注入する。この希塩酸は、図示省略
の支援船により運搬され、海中リチウム採取装置１に横
付けした支援船からホースにより供給される。なお、海
中リチウム採取装置１側のホース接続口は連結口１９と
なる。

【００３９】ホースにより連結口１９から海中リチウム
採取装置１に供給された希塩酸は、一時船体２内のタン
ク（図示省略）を経て、海水注入ポンプ１０や支援船の
供給ポンプにて直接船倉部３（各船倉区画３ａ）に充填
される。海水注入ポンプ１０は、船倉部３内に充填され
た希塩酸を船倉部３の排水吸入口１６などより吸引で
き、海水噴射ノズル１１より船倉部３内に吐出できるよ
うになっており、船倉部３内の希塩酸を循環させること
によって、リチウム吸着剤８からリチウムを効率よく脱
着させることができるようになっている。このような希
塩酸の循環は通常数時間程度継続すればよく、これによ
りリチウム吸着剤８からリチウムが脱着されて希塩酸に
溶融する。なお、この場合、バルブＶ１，Ｖ３，Ｖ４を
閉とし、バルブＶ２，Ｖ５，Ｖ６，Ｖ７を開とする。

【００４０】このようにして希塩酸に溶融させた状態の
リチウムは、上述した希塩酸の循環状態からバルブの開
閉状態を切り換えることで、海水注入ポンプ１０で船倉
部３内から吸引し、支援船とホースで接続された連結口
１９から回収することができる。また、船倉部３の底部
に残留する希塩酸についても、海水ストリッピングポン
プ１５を運転することで、同様に回収できる。なお、こ
のような希塩酸の回収については、上述したように海水
注入ポンプ１０及びこれに連結された海水注入配管系統
を流用してもよいし、あるいは、専用の希塩酸排出ポン
プ及びこれに連なる単独の配管系統を設けて、連結口１
９からホースを経て支援船に排送することも可能であ
る。

【００４１】＜第２の実施形態＞本発明による海中リチ
ウム採取装置の第２の実施形態を図４に基づいて説明す
る。なお、図４において（ａ）は断面図、（ｂ）は係留
状態を示す図である。この海中リチウム採取装置３０
は、同装置を所望の海域に係留しておく係留手段３１を
備えた船体３２に搭載されている。船体３２の船倉部３
３は、船首側の吸水口３４から海流により流入した海水
を船尾側に設けた排水口３５から流出させるように構成
され、船倉部３３の内部には新鮮な海水が通過するよう
ネット３６，３６間に収納して粒状のリチウム吸着剤３
８が設置されている。この場合においても、ネット３６
の網目はリチウム吸着剤３８の粒径より小さく設定され
ている。なお、海中に開口する吸水口３４及び排水口３
５には、それぞれ吸水弁３４ａ及び排水弁３５ａが設け
られている。

【００４２】また、この海中リチウム採取装置３０も、
上述した第１の実施形態と同様に、船倉部３３から残留
海水を排出する排水手段と、船倉部３３内に脱着液を注
入すると共に、リチウムが溶融された脱着液を船倉部３
３内から回収する脱着液注入・回収手段と、脱着液を船
倉部３３内で循環させリチウム吸着剤３８からリチウム
を脱着させる脱着液循環手段とを具備している。図示の
例では、ポンプ４０とこれに連結された配管及びバルブ
により排水手段及び脱着液循環手段が構成され、図示省
略の支援船にホースを介して接続される脱着液連結口４
１に連結されて船倉部３３内に至る配管及びバルブによ
り脱着液注入・回収手段を構成している。

【００４３】このように構成された海中リチウム採取装
置３０では、ネット３６，３６間にリチウム吸着剤３８
を収納した後、吸水弁３４ａ及び排水弁３５ａを開いて
船倉部３３内に新鮮な海水の海流を導入する。この時、
船体３２は適当な流速の海流がある海域に係留されてお
り、船首側の吸入口３４から船尾側の排水口３５へ船倉
部３３内を通過して海流が流れるようになっている。こ
のため、特別な動力源を必要とすることなく新鮮な海水
が常に船倉部３３内に導入され、そして、この海流がネ
ット３６，３６間に収納されたリチウム吸着剤３８を攪
拌しながら通過するので、リチウム吸着剤３８に海中の
リチウムを効率よく吸着させることができる。なお、こ
のようなリチウム吸着工程は、前述した第１の実施形態
と同様に、通常２０〜４０日程度継続される。

【００４４】続いて、上述したリチウム吸着工程が完了
した後に実施される脱水工程について説明する。この脱
水工程は、船倉部３３内に残っている海水を船体３２の
外へ排水するもので、ポンプ４０を運転し、海水吸入口
４２から海水を吸引して海水排出口４３より船外へ排水
する。この時、吸入弁３４ａ及び排水弁３５ａは閉じら
れ、バルブ４４は開、バルブ４５は閉である。

【００４５】続いて、海水中のリチウムを吸着した状態
でネット３６，３６内にあるリチウム吸着材３８より、
リチウムを脱着するために脱着液として希塩酸（通常２
〜３パーセント）を船倉部３３内に注入する。この希塩
酸は、図示省略の支援船により運搬され、海中リチウム
採取装置３０に横付けした支援船から脱着液連結口４１
に接続されたホースを経て船倉部３３内に供給される。

【００４６】ホースにより脱着液連結口４１から海中リ
チウム採取装置３０に供給された希塩酸は、船倉部３３
に充填された後、バルブ４４を閉、バルブ４５を開とし
てポンプ４０を運転することで船倉部３３内を循環す
る。このような希塩酸の循環によって、リチウム吸着剤
３８からリチウムを効率よく脱着させることができる。
なお、このような希塩酸の循環は、上述した第１の実施
形態と同様に、通常数時間程度継続すればよく、これに
よりリチウム吸着剤３８からリチウムが脱着されて希塩
酸に溶融する。

【００４７】このようにして希塩酸に溶融させた状態の
リチウムは、支援船と脱着液連結口４１との間をホース
で接続して、支援船側のポンプで船倉部３３から吸引し
て回収することができる。あるいは、上述した希塩酸の
循環状態からバルブの開閉状態を切り換えて、すなわち
バルブ４４を開、バルブ４５を閉として、ポンプ４０に
より船倉部３３内から希塩酸を吸引し、脱水工程と同様
に海水排出口４３へ接続したホースにより支援船へ回収
することも可能である。

【００４８】＜第３の実施形態＞本発明による海中リチ
ウム採取装置の第３の実施形態を図５ないし図９に基づ
いて説明する。なお、図５は全体構成を示す斜視図、図
６は要部の構成を示す系統図、図７は吸着剤ユニットの
構成図、図８及び図９は喫水可変手段の構成例を示す図
である。この海中リチウム採取装置５０は、四隅に設け
られた中空体５１を管路５２で連結してなる係留浮体構
造体５３に多数の吸着剤ユニット５４を連結したもので
ある。各吸着剤ユニット５４は、図７に示すように、管
路５２に連結される網状袋体５４ａの入口及び出口にそ
れぞれ開閉弁５５ａ，５５ｂを備えており、好適には適
当なフレーム部材５４ｂに網状袋体５４ａを支持させる
と共に、同フレーム部材５４ｂに海流を乱すフィン５４
ｃを設けるとよい。なお、網状袋体５４の網目は、後述
するリチウム吸着剤の粒径より小さくする必要がある。

【００４９】中空体５１の内少なくともひとつの内部に
は、粒状のリチウム吸着剤５６を海水から分離させるネ
ット部５７を底面に備えると共に、出口に開閉弁５８を
備えた吸着剤収納部５９が設けられている。また、中空
部５１の内部には、海水吸入口から新鮮な海水を吸入し
て吸着剤収納部５９へ供給する海水導入手段として、海
水ポンプ６０、海水吸入箱６１及び海水噴射ノズル６２
が設けられて配管で接続されている。

【００５０】そして、上述した吸着剤収納部５９には、
吸着剤スラリー搬送手段として吸着剤移送ポンプ６３が
設けられている。この吸着剤移送ポンプ６３は、海水導
入手段で導入した海水とリチウム吸着前の粒状のリチウ
ム吸着剤５６とが混合されてスラリー状となった吸着剤
スラリーを吸着剤ユニット５４まで搬送し、吸着剤収納
部５９から吸着剤ユニット５４へリチウム吸着剤５６を
供給する機能を有している。吸着剤スラリーは管路５２
を通って吸着剤ユニット５４まで搬送され、海水が網状
袋体５４ａを通り抜けて流出することで、粒状のリチウ
ム吸着剤５６のみが網状袋体５４ａ内に残る。なお、こ
の場合、海水ポンプ６０の運転を継続して海水を連続的
に供給すると共に、吸着剤スラリーの流れ方向に応じ
て、たとえば開閉弁５５ａを開とし、開閉弁５５ｂを閉
とする。

【００５１】この吸着剤移送ポンプ６３はまた、吸着剤
ユニット５４から吸着剤収納部５９にリチウムを吸着し
たリチウム吸着剤５６を回収する機能も有している。こ
の場合は、開閉弁５５ａを閉とし、開閉弁５５ｂを開と
して吸着剤移送ポンプ６３を運転すれば、網状袋体５４
ａの周辺から内部に海水が導入されるので、リチウム吸
着剤５６が吸着剤スラリーとなって管路５２を流れ、吸
着剤収納部５９に回収される。吸着剤収納部５９では、
海水がネット部５７を通って分離され、リチウム吸着済
みのリチウム吸着剤５６のみが残る。

【００５２】このような吸着剤収納部５９は、下部に開
閉弁６４を備えたリチウム脱着槽６５の内部に収納され
ており、従って、ネット部５７を通過して分離した海水
はリチウム脱着槽６５に溜まるので、後述する脱着液回
収手段として設けられた脱着液回収ポンプ６６を運転す
ることで、海水排出口７０より排水される。

【００５３】また、この装置では、吸着剤収納部５９に
希塩酸などの脱着液を供給する脱着液供給手段を備えて
いる。図示の例では、図示省略の支援船で搬送した脱着
液をホース接続口６７から配管を通して、リチウム吸着
済みのリチウム吸着剤が貯蔵されている吸着剤収納部５
９に注入し、浸漬させる。この後、脱着液回収ポンプ６
６を運転して脱着液を循環させ、リチウム吸着剤５６か
らリチウムを溶融させる。このようにして得られたリチ
ウムが溶融した脱着液は、開閉弁の開閉状態を適宜切換
操作した後、脱着液回収ポンプ６６を運転してリチウム
脱着槽６５から吸引し、図示省略の支援船へホース接続
口６７から送出することで回収される。

【００５４】なお、図中の符号６８はリチウム吸着剤５
６を交換する際などに吸着剤スラリーとして支援船に回
収する連結口、６９は吸着剤収納部５９内の海水分離を
促進するオーバーフロー排水口、７０は海水排水口であ
る。

【００５５】このような構成の海中リチウム回収装置５
０としても、海水からリチウムを吸着する工程では特に
動力を必要とせず、効率よくリチウムを回収することが
できる。なお、上述した実施形態では、四隅に中空体５
１を設けて管路５２で連結した平面視が長方形の係留浮
体構造体５３として説明したが、これに限定されること
はなく、多角形など適宜変更が可能である。

【００５６】ところで、上述した海中リチウム回収装置
５０は、係留浮体構造体５３や吸着剤ユニット５４など
を保護する上で喫水可変手段を設けることが好ましく、
たとえば台風等で波が高い場合など喫水を増し、海中に
沈めておくとよい。このような喫水可変手段としては、
図８に示すように、別に設けた専用のバラストポンプ７
１を用いて、あるいは上述した海水ポンプ６０をバラス
トポンプ７１として兼用し、バラストタンク７２内の注
水量を変化させて係留浮体構造体５３の喫水を調整する
ものがある。ここで、符号の７３は海水吸入箱、７３ａ
は吸入箱入口弁、７４はストレーナ、７５は常時開の空
気抜弁、７６は注水弁、７７は排水弁、７８は排水出口
弁である。注水時には注水弁７６を開、排水弁７７及び
排水出口弁７８を閉とし、吸入箱入口弁７３ａを開いて
バラストポンプ７１で吸入した海水をバラストタンク７
２に注入する。また、排水時には、注水弁７６を閉、排
水弁７７及び排水出口弁７８を開とし、吸入箱入口弁７
３ａを閉じてバラストポンプ７１を運転すると、バラス
トタンク７２内の海水が吸引されて排水される。

【００５７】他の喫水可変手段としては、図９に示すよ
うに、圧縮機７９を用いてバラストタンク７２内の注水
量を変化させるものがある。この場合、注水時にはバラ
ストタンク７２の底部近傍に設けた注水・排水開閉弁８
０及び空気抜弁７５を共に開とし、圧力元弁８１を閉に
すれば、自重により注水・排水開閉弁８０よりバラスト
タンク７２内に海水が流れ込んで注水量を増す。また、
排水時には空気抜弁７５閉、圧力元弁８１を開とし、圧
縮機７９を運転してバラストタンク７２の上部から空気
圧をかけると、バラストタンク７２内の海水は開状態と
した注水・排水開閉弁８０から流出する。なお、空気圧
縮機７９や圧縮空気槽８２等は、支援船（図示なし）に
装備し、ホースにて係留浮体構造体５３に連結してこの
作業を実施することも可能である。

【００５８】図１０に示す海中リチウム採取装置５０Ａ
は、上述した第３の実施形態の変形例を示すもので、複
数の中空体５１Ａを管路５２で連結してなる沖合係留浮
沈式の浮体構造体５３Ａとした点、管路５２に連結され
入口及び出口にそれぞれ開閉弁５５Ａを備えて海中に設
置されたネット８３ａ内に粒状の吸着剤を収納してなる
リチウム吸着部８３（吸着ユニット５４に相当）とした
点が異なっている。図示の例では、リチウム吸着部８３
が平面視で４分割されているが、平面視が長方形の浮体
構造体５３Ａの形状と共に、これに限定されるものでは
ない。

【００５９】そして、他の構成については、特に中空体
５１Ａの内部構造については、図６に示す吸着剤収納部
５７、海水導入手段となる海水ポンプ６０、吸着剤スラ
リーを搬送する吸着剤スラリー搬送手段となる吸着剤移
送ポンプ６３、吸着剤収納部を包含するリチウム脱着槽
６５、吸着剤収納部５９に脱着液を供給する脱着液供給
手段となるホース接続口６７、吸着剤収納部５７で分離
した海水及びリチウムが溶融した脱着液を前記リチウム
脱着槽から吸引して送出する脱着液回収手段となる脱着
液回収ポンプ６６、及びこれらを連結する配管やバルブ
配置などと基本的に同じである。従って、ここでは図示
及びその詳細な説明は省略する。また、浮体構造体５３
Ａの浮沈構造についても、図８または図９に示して説明
した喫水可変手段を採用すればよく、従って、これにつ
いても図示及びその詳細な説明は省略する。

【００６０】この場合に使用する粒状の吸着剤は、海洋
生物によりネットの目詰まりを防止する観点より、サイ
ズ的には吸着効果が減少しない範囲でできるだけ大き
く、また、吸着面積を大きくとれるポーラス球状のもの
が好ましい。これにより、比較的目の粗いネット８３ａ
を使用でき、しかも沖合に係留することで比較的大きな
波浪等の自然エネルギーを有効に利用して撹拌し、常に
新鮮な沖合の海水と接して効率よくリチウムを回収する
ことができる。

【００６１】＜第４の実施形態＞本発明による海中リチ
ウム採取装置の第４の実施形態を図１１に基づいて説明
する。この海中リチウム採取装置９０は、沖合係留筏方
式の浮体９１と、該浮体９１に展張したベルト状のリチ
ウム吸着剤９２とを具備して構成される。図示の例で
は、ベルト状のリチウム吸着剤９２が、中空の角柱状に
構成された浮体９１に対し、上下の長手方向構成部材間
を連結して水平に設けられた複数の支持部材９３を介し
て、上下方向に往復しながら長手方向へ連続して展張さ
れている。ベルト状のリチウム吸着剤９２は、ローラ等
に巻き付けた状態で支援船により搬送され、着脱式の巻
取装置９４を用いて、索方式で展張及び回収を行うよう
に構成されている。

【００６２】海中リチウム採取の手順を説明すると、リ
チウムを吸着前のリチウム吸着剤９２が沖合に係留され
ている浮体９１まで搬送され、同時に巻取装置９４が浮
体９１に装着される。ベルト状のリチウム吸着剤９２
は、索方式により浮体９１の一端側から他端側へ上下の
支持部材９３を交互に通して、長手方向へ展張される。
この結果、上下方向に複数回往復することで長く連続し
たベルト状のリチウム吸着剤９２が展張される。なお、
リチウム吸着剤９２の両端は適当な手段によって固定さ
れる。

【００６３】こうして複数本のリチウム吸着剤９２の展
張が完了すると、巻取装置９４を取り外し、所定の期間
海上に係留して新鮮な海水と接触させ、リチウム採取を
継続する。リチウム採取が完了すると、支援船にて巻取
装置９４が浮体９１に装着され、上述とは逆の工程にて
ベルト状のリチウム吸着剤９２は巻き取られ、巻取装置
９４共々リチウム吸着剤９２を回収し、図示省略のリチ
ウム回収装置まで搬送されて脱着工程に送られる。脱着
工程では、希塩酸などの脱着液にリチウム吸着剤９２を
浸漬してリチウムを溶融させ、この脱着液より海中から
採取したリチウムを炭酸リチウムとして取り出すことが
できる。すなわち、この実施形態の海中リチウム採取装
置９０は、上述した第１から第３の実施形態とは異な
り、リチウム吸着工程までを実施して脱着工程は装置外
で行われる。なお、上述した説明では、ベルト状のリチ
ウム吸着剤９２を長手方向に展張するものとして説明し
たが、リチウム吸着剤９２の数が増す分着脱作業の回数
も増すものの、１本当たりが短くてすむという利点もあ
るため短辺側の幅方向に展張してもよい。

【００６４】さて、上述した第４の実施形態では、連続
するベルト状のリチウム吸着剤９２を展張しているが、
図１２に基づいて以下に説明するような構成の変形例も
可能である。すなわち、この海中リチウム採取装置９０
Ａでは、浮体９１Ａの上下方向寸法とほぼ同じ長さとし
た帯状のリチウム吸着剤９２Ａを多数用意し、その両端
を支持して深さ方向に展張させている。図示の例では、
浮体９１Ａの長手方向の複数の支持部材９３Ａを上下に
平行に配置して設け、対向する上下一対の支持部材９３
Ａ間にリチウム吸着剤９２Ａの両端をそれぞれ支持させ
て多数並べてある。

【００６５】この場合も、前述した第４の実施形態と同
様に、帯状のリチウム吸着剤９２Ａは支援船で搬送した
ものが展張され、リチウム吸着後は回収されて脱着工程
まで搬送される。なお、この場合においても、帯状のリ
チウム吸着剤９２Ａを展張させる支持部材９３Ａは、幅
方向に配置してもよい。

【００６６】また、上述した第４の実施形態及びその変
形例についても、浮体９１，９１Ａが喫水可変手段を備
えていることが好ましい。この場合の喫水可変手段は、
図８または図９に示したものが適用可能であり、台風な
どの荒天時には海中に沈下させて、海中リチウム採取装
置を保護することができる。

【００６７】＜第５の実施形態＞本発明による海中リチ
ウム採取装置の第５の実施形態を図１３に基づいて説明
する。この海中リチウム採取装置１００は、所定の距離
をもって係留された一対のブイ１０１，１０１間を連結
する索部材１０２に、深さ方向に展張した帯状のリチウ
ム吸着剤１０３を多数並べて支持させた構成、いわゆる
延縄式と呼ばれる構成となっている。このようなリチウ
ム採取装置１００を１ユニットとして、図１３（ｂ）に
示すように、複数のユニットを並べて設置すれば大量の
リチウム採取が可能となる。

【００６８】この第５の実施形態においても、海中リチ
ウム採取装置１００ではリチウム吸着工程までを実施
し、リチウム吸着後はリチウム吸着剤１０３を回収して
支援船等で脱着工程まで搬送する。なお、リチウム吸着
前のリチウム吸着剤１０３も支援船等で搬送され、所定
の位置に展張される。

【００６９】＜第６の実施形態＞本発明による海中リチ
ウム採取装置の第６の実施形態を図１４に基づいて説明
する。この海中リチウム採取装置１１０は、船舶におい
て海水を取水しディーゼルエンジン等の駆動源を冷却し
た温水を排出する船舶冷却海水系に、温水が流れる温水
流路を並列にした第１温水流路１１１及び第２温水流路
１１２を設け、それぞれに開閉弁（流路選択手段）１１
３，１１４を設けてある。このうち、一方の温水流路１
１１には、リチウム吸着剤１１５を収納した吸着剤ユニ
ット１１６を着脱可能に設置してある。なお、図中の符
号１１７は海水吸入箱、１１８はストレーナ、１１９は
冷却海水ポンプ、１２０は機関空気冷却器、１２１は潤
滑油冷却器、１２２はジャケット清水冷却器、１２３は
排水口である。なおまた、船舶によっては機関空気冷却
器１２０、潤滑油冷却器１２１、ジャケット清水冷却器
１２２の他、冷却を要する部位を一つのセントラルクー
ラーにまとめて海水にて冷却するシステムもあるが、こ
れにおいても同様に適用可能である。

【００７０】このような構成とすれば、冷却海水ポンプ
１１９の運転により新鮮な海水が船舶冷却水系に導入さ
れ、例えば機関空気冷却器１２０、潤滑油冷却器１２１
及びジャケット清水冷却器１２２で熱交換して温水とな
る。この温海水を吸着剤ユニット１１６に導入すると、
海水中のリチウムはリチウム吸着剤１１５に吸着され
る。ところで、海水からリチウムを吸着するには、温度
の高い海水程効率がよいことが知られている。従って、
上述した船舶冷却海水系に吸着剤ユニット１１６を設置
すれば、特別な加熱装置を設けなくても、換言すれば排
熱を利用して得た温海水から、効率よくリチウムを採取
することができる。また、船舶は外洋を航海するので、
新鮮な海水を容易に導入してリチウムを採取することが
でき、所定期間の航海を終了した後には、吸着剤ユニッ
ト１１６を交換すればよい。なお、リチウムを吸着した
吸着剤ユニット１１６は、次の脱着工程に搬送されて処
理される。

【００７１】＜第７の実施形態＞本発明による海中リチ
ウム採取装置の第７の実施形態を図１５に基づいて説明
する。この海中リチウム採取装置１３０は、リチウム吸
着剤１３１を海中に保持すると共に係留手段１３２を備
えた浮体構造物１３３と、該浮体構造物１３３にリチウ
ム吸着剤１３１の搬送および回収を行うリチウム回収船
（吸着剤回収手段）１３４とを具備して構成される。リ
チウム回収船１３４は、いわゆる母船であり、係留手段
１３２により所定位置に係留されている浮体構造物１３
３に対し、リチウム吸着前のリチウム吸着剤１３１を搬
送して供給し、所定の設置状態にセットする。

【００７２】（ａ）に示す例では、海流が通過する浮体
構造物１３３にリチウム吸着剤１３１を設置し、（ｂ）
に示す例では、ブイなどの浮体構造物１３３Ａに複数の
リチウム吸着剤１３１を吊り下げている。ここで使用す
るリチウム吸着剤１３３，１３３Ａは、粒状あるいは帯
状の吸着剤を網状袋体に収納したものなどが採用可能で
ある。なお、リチウムを吸着した吸着剤は、リチウム回
収船１３４に回収され、同船内で脱着工程を実施しても
よいし、あるいは、他の場所に設置された脱着工程まで
搬送して処理するようにしてもよい。

【００７３】このような構成としても、リチウム吸着時
は係留された浮体構造物１３３，１３３Ａにおいてリチ
ウム吸着剤１３１を新鮮な海水が流れる海中に保持し、
海中のリチウムを効率よく吸着できる。こうして吸着を
完了した後のリチウム吸着剤１３１は、リチウム回収船
１３４によって回収され、脱着工程を備えたリチウム回
収装置まで搬送される。そして、脱着工程において脱着
液にリチウム吸着剤１３１を浸漬させるなどしてリチウ
ムを溶融させることで、海中から採取したリチウムは、
脱着液から炭酸リチウムとして取り出される。

【００７４】なお、上記各実施の形態においては、本発
明の主旨を逸脱しない範囲内であれば、いかなる構成を
採用しても良く、また上記したような構成を適宜選択的
に組み合わせたものとしても良いのは言うまでもない。

【００７５】

【発明の効果】本発明の海中リチウム採取装置によれ
ば、以下の効果を奏する。請求項１に記載の海中リチウ
ム採取装置によれば、船体の喫水を増し、船底弁を開い
て船倉内へ海水を導入すると共に、海水循環手段を作動
させて船倉部内へ海水を圧送することによって、新鮮な
海水を船倉内へ導入して少ない動力で循環さることがで
き、リチウム吸着剤を通過させた海水はオーバーフロー
して船倉部外へ排水される。このため、必要なポンプ台
数や消費動力が少なくてすみ、少ない動力で導入した新
鮮な海水からリチウムを効率よく吸着することができる
海中リチウム回収装置を提供できる。また、この海中リ
チウム採取装置においては、リチウムを吸着したリチウ
ム吸着剤から脱着液にリチウムを溶融させることができ
るので、リチウムの溶融した脱着液を船倉内から回収
し、リチウム回収装置まで搬送して脱着液から炭酸リチ
ウムとして取り出すことができる。

【００７６】請求項２に記載の海中リチウム採取装置に
よれば、船体の船首側に設けた吸水口から船尾側の排水
口へ流出する新鮮な海水の流れが海流を利用して船倉内
に導入されるので、ポンプ等の特別な海水導入手段が不
要となる。このため、動力を消費することなくリチウム
吸着剤に海水を導入し、その海水からリチウムを効率よ
く吸着することができる。また、この海中リチウム採取
装置においても、リチウムを吸着したリチウム吸着剤か
ら脱着液にリチウムを溶融させることができるので、リ
チウムの溶融した脱着液を船倉内から回収し、リチウム
回収装置まで搬送して脱着液から炭酸リチウムとして取
り出すことができる。

【００７７】請求項３に記載の海中リチウム採取装置に
よれば、吸着剤ユニット内のリチウム吸着剤が係留浮体
構造体と共に海中に設置されるため、リチウム吸着剤を
新鮮な海水と常に接触させることでリチウムを効率よく
吸着することができる。そして、リチウム吸着前のリチ
ウム吸着剤及びリチウム吸着後のリチウム吸着剤は、海
水と共にスラリー状となって、吸着剤スラリー搬送手段
により吸着剤収納部から吸着剤ユニットまで供給され、
かつ、吸着剤ユニットから吸着剤収納部に回収されるの
で、操作性の面でも優れている。また、この海中リチウ
ム採取装置においても、リチウムを吸着したリチウム吸
着剤から脱着液にリチウムを溶融させることができるの
で、リチウムの溶融した脱着液を船倉内から回収し、リ
チウム回収装置まで搬送して脱着液から炭酸リチウムと
して取り出すことができる。この場合、係留浮体構造体
に喫水可変手段を設けておくことにより、台風等で波が
高い場合に喫水を変更して海中に沈め、海中リチウム採
取装置を保護することができる。

【００７８】請求項５に記載の海中リチウム採取装置に
よれば、ネット内のリチウム吸着剤が沖合係留浮沈式の
浮体構造体と共に沖合の海中に設置されるので、リチウ
ム吸着剤を沖合の新鮮な海水と常に接触させて、リチウ
ムを効率よく吸着することができる。そして、リチウム
吸着前のリチウム吸着剤及びリチウム吸着後のリチウム
吸着剤は、海水と共にスラリー状となって、吸着剤スラ
リー搬送手段により吸着剤収納部から吸着剤ユニットま
で供給され、かつ、吸着剤ユニットから吸着剤収納部に
回収されるので、操作性の面でも優れている。また、こ
の海中リチウム採取装置においても、リチウムを吸着し
たリチウム吸着剤から脱着液にリチウムを溶融させるこ
とができるので、リチウムの溶融した脱着液を船倉内か
ら回収し、リチウム回収装置まで搬送して脱着液から炭
酸リチウムとして取り出すことができる。この場合、リ
チウム吸着剤として、直径数センチメートル程度のポー
ラス球状のものを使用することで、比較的目の粗いネッ
トを使用でき、同ネット内において波浪等の自然エネル
ギーにより撹拌させることが可能となるので、常に新鮮
な沖合の海水と接して効率よくリチウムを回収すること
ができる。

【００７９】請求項７に記載の海中リチウム採取装置に
よれば、ベルト状のリチウム吸着剤を浮体に展張すると
いう簡単な構成に加え、ベルト状のリチウム吸着剤自体
を着脱して回収するように構成されている。従って、海
中リチウム採取装置より回収したリチウム吸着剤は、リ
チウム回収装置まで搬送されて脱着工程に送られて処理
されるので、海中リチウム採取装置自体には脱着工程に
必要な装置を搭載しなくてすみ、極めて簡単な装置構成
となる利点がある。この場合、係留浮体構造体に喫水可
変手段を設けておくことにより、台風等で波が高い場合
に喫水を変更して海中に沈め、海中リチウム採取装置を
保護することができる。

【００８０】請求項１１に記載の海中リチウム採取装置
は、簡単な装置構成で帯状のリチウム吸着剤に海中のリ
チウムを吸着させることができ、リチウムを吸着したリ
チウム吸着剤を回収してリチウム回収装置まで搬送さ
れ、脱着工程に送られて処理される。従って、海中リチ
ウム採取装置自体に特別な動力装置を必要とせず、極め
て簡易な装置により海中からリチウムを採取することが
可能となる。

【００８１】請求項１２に記載の海中リチウム採取装置
は、船舶の冷却海水系を有効に利用し、リチウム吸着効
率のよい温海水から海中のリチウムを効率よく吸着する
ことができる。リチウム吸着剤を収納する吸着剤ユニッ
トは、リチウム吸着後に容易に着脱交換できるので、所
定期間の航海を終えた船舶から取り外して脱着工程に送
られて処理される。従って、海中リチウム採取装置自体
の装置構成も簡易なものとなり、排熱利用に加え特別な
動力源も必要としないため、相対的には安価なリチウム
採取が可能となる。

【００８２】請求項１３に記載の海中リチウム採取装置
は、リチウム吸着時は係留された浮体構造物においてリ
チウム吸着剤を海中に保持し、吸着完了後のリチウム吸
着剤は吸着剤回収手段によって回収され、リチウム回収
装置まで搬送される。また、リチウム吸着剤を脱着工程
に送って処理するので、全体的に簡易な装置構成とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る海中リチウム採取装置の第１の
実施形態を示す平面図である。

【図２】 図１のＡ−Ａ断面図である。

【図３】 図１の海中リチウム採取装置の係留状態を示
す図である。

【図４】 本発明に係る海中リチウム採取装置の第２の
実施形態を示す図で、（ａ）は断面図、（ｂ）は係留状
態を示す図である。

【図５】 本発明による海中リチウム採取装置の第３の
実施形態を示す斜視図である。

【図６】 図５における中空体内部及び要部の構成例を
示す系統図である。

【図７】 図５における吸着剤ユニットの構成例を示す
図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。

【図８】 バラストポンプを用いた喫水可変手段の第１
の構成例を示す図である。

【図９】 圧縮機を用いた喫水可変手段の第２の構成例
を示す図である。

【図１０】 図５に示す第３の実施形態の変形例とし
て、海中リチウム採取装置を示す斜視図である。

【図１１】 本発明による海中リチウム採取装置の第４
の実施形態を示す斜視図である。

【図１２】 図１１に示す第４の実施形態の変形例とし
て、海中リチウム採取装置を示す斜視図である。

【図１３】 本発明による海中リチウム採取装置の第５
の実施形態を示す図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面
図である。

【図１４】 本発明による海中リチウム採取装置の第６
の実施形態を示す図で、（ａ）は船舶冷却海水系に吸着
剤ユニットを設置した構成例を示す図、（ｂ）は吸着剤
ユニットの構成例を示す部分断面図である。

【図１５】 本発明による海中リチウム採取装置の第７
の実施形態を示す図で、（ａ）は海流の通過する浮体構
造物中にリチウム吸着剤を設置した例、（ｂ）は浮体構
造物にリチウム吸着剤を吊り下げた例である。

【図１６】 海水からリチウムを採取するプロセスを示
すフローチャートである。

【符号の説明】

１ 海中リチウム採取装置 ２ 船体 ３ 船倉部 ４ 海水導入路 ５ 船底弁 ６ バラストタンク（喫水可変手段） ７ ネット ８ リチウム吸着剤 ９ 海水循環手段 １４ 排水手段 １８ 脱着液注入・回収手段 ２０ 脱着液循環手段 ３０ 海中リチウム採取装置 ３１ 係留手段 ３２ 船体 ３３ 船倉部 ３４ 吸入口 ３５ 排水口 ３６ ネット ３８ リチウム吸着剤 ５０，５０Ａ 海中リチウム採取装置 ５１，５１Ａ 中空体 ５２，５２Ａ 管路 ５３，５３Ａ 係留浮体構造体 ５４ 吸着剤ユニット ５６ リチウム吸着剤 ５７ ネット部 ５９ 吸着剤収納部 ６０ 海水ポンプ ６３ 吸着剤移送ポンプ ６５ リチウム脱着槽 ６６ 脱着液回収ポンプ ８３ リチウム吸着部 ８３ａ ネット ９０，９０Ａ 海中リチウム採取装置 ９１，９１Ａ 浮体 ９２，９２Ａ リチウム吸着剤 ９３，９３Ａ 支持部材 １００ 海中リチウム採取装置 １０１ ブイ １０２ 索部材 １０３ リチウム吸着剤 １１０ 海中リチウム採取装置 １１５ リチウム吸着剤 １１６ 吸着剤ユニット １３０ 海中リチウム採取装置 １３１ リチウム吸着剤 １３２ 係留手段 １３３，１３３Ａ 浮体構造物 １３４ リチウム回収船

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ６３Ｂ 35/44 Ｂ６３Ｂ 35/44 Ｎ Ｃ０１Ｄ 15/08 Ｃ０１Ｄ 15/08 Ｃ０２Ｆ 1/28 Ｃ０２Ｆ 1/28 Ｅ Ｃ２２Ｂ 3/24 Ｃ２２Ｂ 7/00 Ｇ 7/00 3/00 Ｋ (72)発明者 大江 清登 東京都千代田区丸の内二丁目５番１号 三 菱重工業株式会社内 (72)発明者 田中 豊 東京都千代田区丸の内二丁目５番１号 三 菱重工業株式会社内 Ｆターム(参考） 4D024 AA05 AB15 BA14 BB01 CA02 DA07 DB20 4K001 AA34 BA24 DB34 DB35 DB37

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 喫水可変手段を備えた船体と、 該船体の船倉部の底面と海中とを連通させて船底弁を設
   けた海水導入路と、 前記船倉部の海水入口側及び海水出口側に張設されたネ
   ットと、 前記船倉部内の前記ネット間に収納され前記ネットの網
   目より大きな粒状のリチウム吸着剤と、 前記船体外から導入した海水を前記船倉部内に圧送し、
   前記海水導入路から導入した海水と共に前記リチウム吸
   着剤を通過させてから前記船倉部外へオーバーフローさ
   せて排水する海水循環手段と、 前記船倉部内の残留海水を排出する排水手段と、 前記船倉部内に脱着液を注入すると共に、リチウムが溶
   融された脱着液を前記船倉部内から回収する脱着液注入
   ・回収手段と、 前記脱着液を前記船倉部内で循環させ前記リチウム吸着
   剤からリチウムを脱着させる脱着液循環手段と、を具備
   して構成したことを特徴とする海中リチウム採取装置。
2. 【請求項２】 係留手段を備えた船体と、 船首側の吸水口から海流により流入した海水を船尾側に
   設けた排水口から流出させる前記船体の船倉部と、 該船倉部の内部に前記海水が通過するようネット内に収
   納して設置された粒状のリチウム吸着剤と、 前記船倉部から残留海水を排出する排水手段と、 前記船倉内に脱着液を注入すると共に、リチウムが溶融
   された脱着液を前記船倉内から回収する脱着液注入・回
   収手段と、 前記脱着液を前記船倉内で循環させ前記リチウム吸着剤
   からリチウムを脱着させる脱着液循環手段と、を具備し
   て構成したことを特徴とする海中リチウム採取装置。
3. 【請求項３】 複数の中空体を管路で連結してなる係
   留浮体構造体と、 前記管路に連結される網状袋体の入口及び出口にそれぞ
   れ開閉弁を備えた吸着剤ユニットと、 前記中空体の内部に設けられ、粒状のリチウム吸着剤を
   海水から分離させるネット部を底面に備えると共に出口
   に開閉弁を備えた吸着剤収納部と、 海水吸入口から海水を吸入して前記吸着剤収納部へ供給
   する海水導入手段と、 吸着剤スラリーを搬送し、前記吸着剤収納部から前記吸
   着剤ユニットへ供給、あるいは、前記吸着剤ユニットか
   ら前記吸着剤収納部へ回収する吸着剤スラリー搬送手段
   と、 前記吸着剤収納部を包含し下部に開閉弁を備えたリチウ
   ム脱着槽と、 前記吸着剤収納部に脱着液を供給する脱着液供給手段
   と、 前記吸着剤収納部で分離した海水及びリチウムが溶融し
   た脱着液を前記リチウム脱着槽から吸引して送出する脱
   着液回収手段と、を具備して構成したことを特徴とする
   海中リチウム採取装置。
4. 【請求項４】 前記係留浮体構造体が喫水可変手段を
   備えていることを特徴とする請求項３記載の海中リチウ
   ム採取装置。
5. 【請求項５】 複数の中空体を管路で連結してなる沖
   合係留浮沈式の浮体構造体と、 前記管路に連結され入口及び出口にそれぞれ開閉弁を備
   えて海中に設置されたネット内に粒状の吸着剤を収納し
   てなるリチウム吸着部と、 前記中空体の内部に設けられ、前記リチウム吸着剤を海
   水から分離させるネット部を底面に備えると共に出口に
   開閉弁を備えた吸着剤収納部と、 海水吸入口から海水を吸入して前記吸着剤収納部へ供給
   する海水導入手段と、 吸着剤スラリーを搬送し、前記吸着剤収納部から前記リ
   チウム吸着部へ供給、あるいは、前記リチウム吸着部か
   ら前記吸着剤収納部へ回収する吸着剤スラリー搬送手段
   と、 前記吸着剤収納部を包含し下部に開閉弁を備えたリチウ
   ム脱着槽と、 前記吸着剤収納部に脱着液を供給する脱着液供給手段
   と、 前記吸着剤収納部で分離した海水及びリチウムが溶融し
   た脱着液を前記リチウム脱着槽から吸引して送出する脱
   着液回収手段と、を具備して構成したことを特徴とする
   海中リチウム採取装置。
6. 【請求項６】 前記粒状の吸着剤をポーラス球状とし
   たことを特徴とする請求項５記載の海中リチウム採取装
   置。
7. 【請求項７】 沖合係留筏方式の浮体と、該浮体に展
   張したベルト状のリチウム吸着剤と、を具備して構成し
   たことを特徴とする海中リチウム採取装置。
8. 【請求項８】 前記ベルト状のリチウム吸着剤が、支
   持部材を介して上下方向に往復し、前記浮体の幅方向ま
   たは長手方向へ連続して展張されたことを特徴とする請
   求項７記載の海中リチウム採取装置。
9. 【請求項９】 前記ベルト状のリチウム吸着剤が、帯
   状の両端を支持して深さ方向に展張されると共に、前記
   浮体の幅方向及び長手方向に多数配列されたことを特徴
   とする請求項７記載の海中リチウム採取装置。
10. 【請求項１０】 前記浮体が喫水可変手段を備えてい
    ることを特徴とする請求項７から９のいずれかに記載の
    海中リチウム採取装置。
11. 【請求項１１】 係留された一対のブイ間を連結する
    索部材に、深さ方向に展張した帯状のリチウム吸着剤を
    多数並べて支持させたことを特徴とする海中リチウム採
    取装置。
12. 【請求項１２】 海水を取水し駆動源を冷却した温水
    を排出する船舶冷却海水系に、前記温水が流れる温水流
    路を並列にして流路選択手段を設け、前記温水流路の一
    方にリチウム吸着剤を収納した吸着剤ユニットを着脱可
    能に設置したことを特徴とする海中リチウム採取装置。
13. 【請求項１３】 リチウム吸着剤を海中に保持すると
    共に係留手段を備えた浮体構造物と、該浮体構造物に前
    記リチウム吸着剤の搬送および回収を行う吸着剤回収手
    段とを具備して構成したことを特徴とする海中リチウム
    採取装置。