JP2003149150A - 液中溶存メタンの測定方法及び装置 - Google Patents
液中溶存メタンの測定方法及び装置Info
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- JP2003149150A JP2003149150A JP2001345773A JP2001345773A JP2003149150A JP 2003149150 A JP2003149150 A JP 2003149150A JP 2001345773 A JP2001345773 A JP 2001345773A JP 2001345773 A JP2001345773 A JP 2001345773A JP 2003149150 A JP2003149150 A JP 2003149150A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 深海の海水中の溶存メタンをリアルタイムに
高精度で測定することができる方法及び装置を提供す
る。 【解決手段】 溶存メタン１を含む深海水２を低速上向
きに集水する集水ノズル１２と、集水した深海水からメ
タンガス３を膜分離する膜分離装置１４と、膜分離した
メタンガス量を分析する赤外吸光分析器１６と、分析さ
れたメタンガス量から深海水中の溶存メタン濃度を演算
する濃度演算装置１８とを備える。膜分離装置１４は、
選択透過気化膜１４ａで仕切られた液室１４ｂとガス室
１４ｃを有する選択透過気化膜装置である。
高精度で測定することができる方法及び装置を提供す
る。 【解決手段】 溶存メタン１を含む深海水２を低速上向
きに集水する集水ノズル１２と、集水した深海水からメ
タンガス３を膜分離する膜分離装置１４と、膜分離した
メタンガス量を分析する赤外吸光分析器１６と、分析さ
れたメタンガス量から深海水中の溶存メタン濃度を演算
する濃度演算装置１８とを備える。膜分離装置１４は、
選択透過気化膜１４ａで仕切られた液室１４ｂとガス室
１４ｃを有する選択透過気化膜装置である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、液中溶存メタンの
測定方法及び装置に関する。
測定方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】我が国周辺の深海底には、大量のメタン
ハイドレートの存在が知られている。メタンハイドレー
トとは、低温高圧の条件下で、水分子の結晶構造の中に
メタン分子が取り込まれた氷状の固体物質である。メタ
ンハイドレートの理論化学式はＣＨ4・５．７５Ｈ2Ｏで
表すことができる。また、１ｍ3のメタンハイドレート
を分解すると、水０．８ｍ3とメタンガス１７２ｍ3（大
気圧下、０℃）が得られる。
ハイドレートの存在が知られている。メタンハイドレー
トとは、低温高圧の条件下で、水分子の結晶構造の中に
メタン分子が取り込まれた氷状の固体物質である。メタ
ンハイドレートの理論化学式はＣＨ4・５．７５Ｈ2Ｏで
表すことができる。また、１ｍ3のメタンハイドレート
を分解すると、水０．８ｍ3とメタンガス１７２ｍ3（大
気圧下、０℃）が得られる。
【０００３】メタンハイドレートは、水深の深い海域の
海底下、すなわち海面から水深１０００〜２０００ｍの
海底面下数百ｍの地中にメタンハイドレート層として存
在する。このメタンハイドレートの資源量は、我が国周
辺で７．４兆ｍ3と試算されており、これは我が国の天
然ガス消費量の約１００年分に相当する。
海底下、すなわち海面から水深１０００〜２０００ｍの
海底面下数百ｍの地中にメタンハイドレート層として存
在する。このメタンハイドレートの資源量は、我が国周
辺で７．４兆ｍ3と試算されており、これは我が国の天
然ガス消費量の約１００年分に相当する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述したメタンハイド
レートをエネルギー資源として開発し、我が国のエネル
ギー源として有効活用することが、現在国家プロジェク
トとして計画されている。しかし、メタンハイドレート
は地中に固体で存在し、井戸を掘っても自噴しないた
め、従来の天然ガスの開発手法は適用できず、新たな採
掘技術の開発が必要とされている。
レートをエネルギー資源として開発し、我が国のエネル
ギー源として有効活用することが、現在国家プロジェク
トとして計画されている。しかし、メタンハイドレート
は地中に固体で存在し、井戸を掘っても自噴しないた
め、従来の天然ガスの開発手法は適用できず、新たな採
掘技術の開発が必要とされている。
【０００５】またこの採掘に伴い、メタンハイドレート
の一部が分解してメタンが漏洩し、海水中にメタンが溶
存して新たな環境汚染を引き起こすおそれがある。その
ため、メタンハイドレートの採掘技術の開発と共に、海
水中の溶存メタン量を並行して調査する必要がある。し
かし、海水中にメタンが溶存しても、深海であるため従
来の手段では溶存メタンの測定が困難であった。
の一部が分解してメタンが漏洩し、海水中にメタンが溶
存して新たな環境汚染を引き起こすおそれがある。その
ため、メタンハイドレートの採掘技術の開発と共に、海
水中の溶存メタン量を並行して調査する必要がある。し
かし、海水中にメタンが溶存しても、深海であるため従
来の手段では溶存メタンの測定が困難であった。
【０００６】本発明はかかる問題点を解決するために創
案されたものである。すなわち、本発明の目的は、深海
の海水中の溶存メタンをリアルタイムに高精度で測定す
ることができる方法及び装置を提供することにある。
案されたものである。すなわち、本発明の目的は、深海
の海水中の溶存メタンをリアルタイムに高精度で測定す
ることができる方法及び装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、溶存メ
タンを含む深海水から選択透過気化膜を用いてメタンガ
スを膜分離する膜分離ステップ（Ａ）と、膜分離したメ
タンガスを赤外吸光分析器で分析する赤外吸光分析ステ
ップ（Ｂ）と、分析結果から液中溶存メタンの濃度を演
算する濃度演算ステップ（Ｃ）とを有する、ことを特徴
とする液中溶存メタンの測定方法が提供される。
タンを含む深海水から選択透過気化膜を用いてメタンガ
スを膜分離する膜分離ステップ（Ａ）と、膜分離したメ
タンガスを赤外吸光分析器で分析する赤外吸光分析ステ
ップ（Ｂ）と、分析結果から液中溶存メタンの濃度を演
算する濃度演算ステップ（Ｃ）とを有する、ことを特徴
とする液中溶存メタンの測定方法が提供される。
【０００８】本発明のこの方法により、膜分離ステップ
（Ａ）において溶存メタンを含む深海水から選択透過気
化膜を用いてメタンガスを膜分離し、赤外吸光分析ステ
ップ（Ｂ）において膜分離したメタンガスを赤外吸光分
析器で分析し、濃度演算ステップ（Ｃ）において分析結
果から液中溶存メタンの濃度を演算することができる。
従って、水深１０００〜２０００ｍの深海から溶存メタ
ンを含む深海水をサンプリングして、海上において分析
する従来の分析手段に比較して、海底において上記各ス
テップ（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）を遠隔又は自動で行いリアル
タイムに液中溶存メタンを測定して海上の測定船等にデ
ータを収録することができる。
（Ａ）において溶存メタンを含む深海水から選択透過気
化膜を用いてメタンガスを膜分離し、赤外吸光分析ステ
ップ（Ｂ）において膜分離したメタンガスを赤外吸光分
析器で分析し、濃度演算ステップ（Ｃ）において分析結
果から液中溶存メタンの濃度を演算することができる。
従って、水深１０００〜２０００ｍの深海から溶存メタ
ンを含む深海水をサンプリングして、海上において分析
する従来の分析手段に比較して、海底において上記各ス
テップ（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）を遠隔又は自動で行いリアル
タイムに液中溶存メタンを測定して海上の測定船等にデ
ータを収録することができる。
【０００９】また、本発明によれば、溶存メタン（１）
を含む深海水（２）を低速上向きに集水する集水ノズル
（１２）と、集水した深海水からメタンガス（３）を膜
分離する膜分離装置（１４）と、膜分離したメタンガス
量を分析する赤外吸光分析器（１６）と、分析されたメ
タンガス量から深海水中の溶存メタン濃度を演算する濃
度演算装置（１８）とを備えた、ことを特徴とする液中
溶存メタンの測定装置が提供される。
を含む深海水（２）を低速上向きに集水する集水ノズル
（１２）と、集水した深海水からメタンガス（３）を膜
分離する膜分離装置（１４）と、膜分離したメタンガス
量を分析する赤外吸光分析器（１６）と、分析されたメ
タンガス量から深海水中の溶存メタン濃度を演算する濃
度演算装置（１８）とを備えた、ことを特徴とする液中
溶存メタンの測定装置が提供される。
【００１０】本発明のこの構成によれば、集水ノズル
（１２）により溶存メタン（１）を含む深海水（２）を
低速上向きに集水するので、メタンハイドレート層から
溶け出した溶存メタン（１）を含む深海水（２）を効率
よく集水することができる。また低速上向きに集水する
ので、海底の砂等の混入を抑制できる。また、膜分離装
置（１４）により集水した深海水からメタンガス（３）
を膜分離するので、膜分離後の深海水をそのまま海底に
排水しても環境汚染のおそれがない。更に、赤外吸光分
析器（１６）により膜分離したメタンガス量を分析する
ので、リアルタイムにかつ高精度にメタンガス量を分析
することができる。また更に、濃度演算装置（１８）に
より分析されたメタンガス量から深海水中の溶存メタン
濃度を演算するので、この演算結果を海上の測定船等に
収録して早期に液中溶存メタンの測定結果を利用するこ
とができる。
（１２）により溶存メタン（１）を含む深海水（２）を
低速上向きに集水するので、メタンハイドレート層から
溶け出した溶存メタン（１）を含む深海水（２）を効率
よく集水することができる。また低速上向きに集水する
ので、海底の砂等の混入を抑制できる。また、膜分離装
置（１４）により集水した深海水からメタンガス（３）
を膜分離するので、膜分離後の深海水をそのまま海底に
排水しても環境汚染のおそれがない。更に、赤外吸光分
析器（１６）により膜分離したメタンガス量を分析する
ので、リアルタイムにかつ高精度にメタンガス量を分析
することができる。また更に、濃度演算装置（１８）に
より分析されたメタンガス量から深海水中の溶存メタン
濃度を演算するので、この演算結果を海上の測定船等に
収録して早期に液中溶存メタンの測定結果を利用するこ
とができる。
【００１１】本発明の好ましい実施形態によれば、前記
集水ノズル（１２）は、下方が広く上方が狭くなった逆
ロート形状の中空ノズルであり、更に該集水ノズルの下
端を深海底から間隔を隔てて支持する支持脚（１３）を
備える。
集水ノズル（１２）は、下方が広く上方が狭くなった逆
ロート形状の中空ノズルであり、更に該集水ノズルの下
端を深海底から間隔を隔てて支持する支持脚（１３）を
備える。
【００１２】逆ロート形状の中空ノズルを用いることに
より、メタンハイドレート層から溶け出した溶存メタン
（１）を含む深海水（２）を非常に遅い低速上向きに集
水することができる。また、支持脚（１３）で集水ノズ
ルの下端を深海底から間隔を隔てて支持するので、海底
の砂等の混入を最小限度に抑制できる。
より、メタンハイドレート層から溶け出した溶存メタン
（１）を含む深海水（２）を非常に遅い低速上向きに集
水することができる。また、支持脚（１３）で集水ノズ
ルの下端を深海底から間隔を隔てて支持するので、海底
の砂等の混入を最小限度に抑制できる。
【００１３】また、前記膜分離装置（１４）は、選択透
過気化膜（１４ａ）で仕切られた液室（１４ｂ）とガス
室（１４ｃ）を有する選択透過気化膜装置である。
過気化膜（１４ａ）で仕切られた液室（１４ｂ）とガス
室（１４ｃ）を有する選択透過気化膜装置である。
【００１４】かかる選択透過気化膜（１４ａ）を用いる
ことにより、溶存メタン（１）を含む深海水（２）から
メタンガスを効率よく膜分離することができる。
ことにより、溶存メタン（１）を含む深海水（２）から
メタンガスを効率よく膜分離することができる。
【００１５】さらに、前記ガス室（１４ｃ）にキャリア
ガスを供給するキャリアガス供給ライン（１５）を有す
る。
ガスを供給するキャリアガス供給ライン（１５）を有す
る。
【００１６】キャリアガス供給ライン（１５）からガス
室（１４ｃ）にキャリアガス（例えば窒素ガス）を供給
することにより、ガス室内のメタンガスの分圧を下げ、
膜分離効率を高めることができる。
室（１４ｃ）にキャリアガス（例えば窒素ガス）を供給
することにより、ガス室内のメタンガスの分圧を下げ、
膜分離効率を高めることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
を図面を参照して説明する。なお、各図において共通す
る部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略す
る。
を図面を参照して説明する。なお、各図において共通す
る部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略す
る。
【００１８】図１は、本発明の液中溶存メタンの測定装
置を用いたモニタリングシステム図である。なおこの図
で溶存メタンを泡状に示しているが、実際には泡はほと
んど発生せず海水に溶けた状態となる。この図に示すよ
うに、本発明の液中溶存メタン測定装置１０は、採鉱船
（測定船）７からケーブル８で海底まで下ろして使用す
る。この海底はメタンハイドレート層が存在する海域で
あるのがよい。この海域は水深１０００〜２０００ｍで
あり、水圧は約１００〜２００ａｔａの高圧であり、水
温は水の密度が最も高い約４℃である。
置を用いたモニタリングシステム図である。なおこの図
で溶存メタンを泡状に示しているが、実際には泡はほと
んど発生せず海水に溶けた状態となる。この図に示すよ
うに、本発明の液中溶存メタン測定装置１０は、採鉱船
（測定船）７からケーブル８で海底まで下ろして使用す
る。この海底はメタンハイドレート層が存在する海域で
あるのがよい。この海域は水深１０００〜２０００ｍで
あり、水圧は約１００〜２００ａｔａの高圧であり、水
温は水の密度が最も高い約４℃である。
【００１９】図２は、本発明の液中溶存メタン測定装置
の全体外形図である。この図において、（Ａ）は上部か
ら見た平面図、（Ｂ）は側面図である。この図に示すよ
うに、本発明の液中溶存メタン測定装置１０は、集水ノ
ズル１２、支持脚１３、膜分離装置１４、赤外吸光分析
器１６、ポンプ１７ａ、モータ１７ｂ、燃料電池１７ｃ
等を備える。
の全体外形図である。この図において、（Ａ）は上部か
ら見た平面図、（Ｂ）は側面図である。この図に示すよ
うに、本発明の液中溶存メタン測定装置１０は、集水ノ
ズル１２、支持脚１３、膜分離装置１４、赤外吸光分析
器１６、ポンプ１７ａ、モータ１７ｂ、燃料電池１７ｃ
等を備える。
【００２０】集水ノズル１２は、下方が広く上方が狭く
なった逆ロート形状の中空ノズルであり、溶存メタン１
を含む深海水２を低速上向きに集水するようになってい
る。また、支持脚１３は、好ましくは３本の脚を有し、
海底の砂等の混入を最小限度に抑制するように集水ノズ
ル１２の下端を深海底から間隔を隔てて支持する。この
例でその他の機器は、支持脚１３の上部に取り付けられ
ている。
なった逆ロート形状の中空ノズルであり、溶存メタン１
を含む深海水２を低速上向きに集水するようになってい
る。また、支持脚１３は、好ましくは３本の脚を有し、
海底の砂等の混入を最小限度に抑制するように集水ノズ
ル１２の下端を深海底から間隔を隔てて支持する。この
例でその他の機器は、支持脚１３の上部に取り付けられ
ている。
【００２１】ポンプ１７ａは、集水ノズル１２で集水し
た深海水２を膜分離装置１４の後述する液室１４ｂに供
給する。このポンプ１７ａは燃料電池１７ｃで発電した
電気によりモータ１７ｂで駆動される。なおポンプ１７
ａの駆動手段は、燃料電池１７ｃ及びモータ１７ｂ（電
動機）に限定されず、その他の手段、例えば圧力ガスと
ガス圧駆動モータの組合せでもよい。
た深海水２を膜分離装置１４の後述する液室１４ｂに供
給する。このポンプ１７ａは燃料電池１７ｃで発電した
電気によりモータ１７ｂで駆動される。なおポンプ１７
ａの駆動手段は、燃料電池１７ｃ及びモータ１７ｂ（電
動機）に限定されず、その他の手段、例えば圧力ガスと
ガス圧駆動モータの組合せでもよい。
【００２２】図３は、本発明の液中溶存メタンの測定装
置の全体構成図である。この図に示すように、本発明の
液中溶存メタンの測定装置１０は、上述した集水ノズル
１２の他に、膜分離装置１４、赤外吸光分析器１６及び
濃度演算装置１８を備える。
置の全体構成図である。この図に示すように、本発明の
液中溶存メタンの測定装置１０は、上述した集水ノズル
１２の他に、膜分離装置１４、赤外吸光分析器１６及び
濃度演算装置１８を備える。
【００２３】膜分離装置１４は、選択透過気化膜１４ａ
で仕切られた液室１４ｂとガス室１４ｃを有する選択透
過気化膜装置であり、集水した深海水２からメタンガス
３を膜分離する。
で仕切られた液室１４ｂとガス室１４ｃを有する選択透
過気化膜装置であり、集水した深海水２からメタンガス
３を膜分離する。
【００２４】また、この例ではガス室１４ｃにキャリア
ガスタンク１５ａからキャリアガス４を供給するキャリ
アガス供給ライン１５を有する。キャリアガス４は不活
性ガス（例えば窒素ガス）であり、このガスをガス室１
４ｃに供給することにより、ガス室１４ｃ内のメタンガ
スの分圧を下げ、膜分離効率を高めるようになってい
る。
ガスタンク１５ａからキャリアガス４を供給するキャリ
アガス供給ライン１５を有する。キャリアガス４は不活
性ガス（例えば窒素ガス）であり、このガスをガス室１
４ｃに供給することにより、ガス室１４ｃ内のメタンガ
スの分圧を下げ、膜分離効率を高めるようになってい
る。
【００２５】また、図示しない圧力調整装置により、液
室１４ｂとガス室１４ｃの差圧を膜分離に適した値（例
えばΔＰ＝５０〜１００ａｔａ程度）に制御するように
なっている。
室１４ｂとガス室１４ｃの差圧を膜分離に適した値（例
えばΔＰ＝５０〜１００ａｔａ程度）に制御するように
なっている。
【００２６】図４は、選択透過気化による膜分離の原理
図である。この図において、（Ａ）は全体原理、（Ｂ）
は溶解・拡散モデルによる膜分離機構を示している。図
４（Ａ）に示すように、選択透過気化では上流側の混合
溶液のうち特定の成分が蒸気として膜を選択透過し、そ
の結果膜分離が行われる。また、図４（Ｂ）に示すよう
に、選択透過気化膜は活性膜と支持膜からなる。混合液
中の特定の成分（この例では溶存メタン）が例えば吸着
現象により膜に溶解し、膜内の濃度差によりメタンが支
持膜まで拡散し、支持膜内で気化して減圧蒸気相にメタ
ンガスが透過する。
図である。この図において、（Ａ）は全体原理、（Ｂ）
は溶解・拡散モデルによる膜分離機構を示している。図
４（Ａ）に示すように、選択透過気化では上流側の混合
溶液のうち特定の成分が蒸気として膜を選択透過し、そ
の結果膜分離が行われる。また、図４（Ｂ）に示すよう
に、選択透過気化膜は活性膜と支持膜からなる。混合液
中の特定の成分（この例では溶存メタン）が例えば吸着
現象により膜に溶解し、膜内の濃度差によりメタンが支
持膜まで拡散し、支持膜内で気化して減圧蒸気相にメタ
ンガスが透過する。
【００２７】選択透過気化膜には、混合液中の特定の成
分（この例では溶存メタン）と特別な親和性のある膜を
用いる。また、膜分離の効率を高めるために、ガス室側
を減圧するか、上述のように不活性ガスで掃気してガス
室側の透過成分の分圧を低くするのがよい。
分（この例では溶存メタン）と特別な親和性のある膜を
用いる。また、膜分離の効率を高めるために、ガス室側
を減圧するか、上述のように不活性ガスで掃気してガス
室側の透過成分の分圧を低くするのがよい。
【００２８】選択透過気化膜としては、透過気化法又は
蒸気透過法に使用される分離膜モジュールであればいず
れの形状でもよく、例えば、平膜状、スパイラル膜状、
中空糸膜状等がある。特に、液室１４ｂとガス室１４ｃ
の圧力差に耐えるために、中空糸膜状の分離膜モジュー
ルが最も適している。また、選択透過気化膜の耐圧強度
を更に高めるために、選択透過気化膜をバックアップす
る通気性の補強材を備えるのがよい。
蒸気透過法に使用される分離膜モジュールであればいず
れの形状でもよく、例えば、平膜状、スパイラル膜状、
中空糸膜状等がある。特に、液室１４ｂとガス室１４ｃ
の圧力差に耐えるために、中空糸膜状の分離膜モジュー
ルが最も適している。また、選択透過気化膜の耐圧強度
を更に高めるために、選択透過気化膜をバックアップす
る通気性の補強材を備えるのがよい。
【００２９】図３において、溶存メタン１を含む深海水
２は、集水ノズル１２、ポンプ１７ａを介して深海水供
給ライン１７から膜分離装置１４の液室１４ｂに供給さ
れ、膜分離装置１４において溶存メタン１の一部がガス
室１４ｃに透過し、残りの大部分の深海水２は、そのま
まそのまま海底に排水される。なお膜分離後の深海水２
は膜分離により溶存メタン１が減少しただけであり、そ
のまま海底に排水しても環境汚染のおそれは全くない。
２は、集水ノズル１２、ポンプ１７ａを介して深海水供
給ライン１７から膜分離装置１４の液室１４ｂに供給さ
れ、膜分離装置１４において溶存メタン１の一部がガス
室１４ｃに透過し、残りの大部分の深海水２は、そのま
まそのまま海底に排水される。なお膜分離後の深海水２
は膜分離により溶存メタン１が減少しただけであり、そ
のまま海底に排水しても環境汚染のおそれは全くない。
【００３０】一方、膜分離装置１４のガス室１４ｃに透
過したメタンガス３は、キャリアガス４で掃気されてメ
タンガスの分圧の低い混合ガス５となり、赤外吸光分析
器１６の検出セル１６ａに供給され、混合ガス５に含ま
れるメタンガス量が分析される。
過したメタンガス３は、キャリアガス４で掃気されてメ
タンガスの分圧の低い混合ガス５となり、赤外吸光分析
器１６の検出セル１６ａに供給され、混合ガス５に含ま
れるメタンガス量が分析される。
【００３１】赤外吸光分析器１６は、分子に赤外光を照
射すると、その波長が分子運動の波長に一致したとき吸
収が起こるので、試料を透過した光の強度変化から試料
中の成分を分析する装置である。
射すると、その波長が分子運動の波長に一致したとき吸
収が起こるので、試料を透過した光の強度変化から試料
中の成分を分析する装置である。
【００３２】図５は、メタンの赤外領域波長における吸
収帯を示す図である。この図において、横軸は波長（又
は周波数）、縦軸は吸光度（又は透過率）を示してい
る。この図から、メタンガスの場合、約７．５〜８．５
μｍの波長において強い吸光特性が存在する。従って、
この波長域の赤外光を用いることにより、メタンガス量
の分析を高精度に行うことができる。
収帯を示す図である。この図において、横軸は波長（又
は周波数）、縦軸は吸光度（又は透過率）を示してい
る。この図から、メタンガスの場合、約７．５〜８．５
μｍの波長において強い吸光特性が存在する。従って、
この波長域の赤外光を用いることにより、メタンガス量
の分析を高精度に行うことができる。
【００３３】濃度演算装置１８は、赤外吸光分析器１６
で分析されたメタンガス量から深海水中の溶存メタン濃
度を演算する。液中溶存メタン測定装置１０は、例えば
ＰＣ（パーソナルコンピュータ）であり、キャリアガス
供給ライン１５と深海水供給ライン１７に設けられた計
測器（図示せず）により各流量、圧力、温度を検出し、
これらのデータと赤外吸光分析器１６で分析されたメタ
ンガス量から深海水中の溶存メタン濃度を演算する。演
算結果は、ケーブル８を介して海上の採鉱船（測定船）
７等に収録され、リアルタイムに溶存メタン濃度を観測
して、早期にその測定結果を利用できるようになってい
る。
で分析されたメタンガス量から深海水中の溶存メタン濃
度を演算する。液中溶存メタン測定装置１０は、例えば
ＰＣ（パーソナルコンピュータ）であり、キャリアガス
供給ライン１５と深海水供給ライン１７に設けられた計
測器（図示せず）により各流量、圧力、温度を検出し、
これらのデータと赤外吸光分析器１６で分析されたメタ
ンガス量から深海水中の溶存メタン濃度を演算する。演
算結果は、ケーブル８を介して海上の採鉱船（測定船）
７等に収録され、リアルタイムに溶存メタン濃度を観測
して、早期にその測定結果を利用できるようになってい
る。
【００３４】上述した液中溶存メタン測定装置１０を用
い、本発明の液中溶存メタンの測定方法では、膜分離ス
テップ（Ａ）、赤外吸光分析ステップ（Ｂ）、濃度演算
ステップ（Ｃ）の３ステップで、液中溶存メタンを測定
する。膜分離ステップ（Ａ）では、溶存メタンを含む深
海水から選択透過気化膜を用いてメタンガスを膜分離
し、赤外吸光分析ステップ（Ｂ）では膜分離したメタン
ガスを赤外吸光分析器で分析し、濃度演算ステップ
（Ｃ）では分析結果から液中溶存メタンの濃度を演算す
る。
い、本発明の液中溶存メタンの測定方法では、膜分離ス
テップ（Ａ）、赤外吸光分析ステップ（Ｂ）、濃度演算
ステップ（Ｃ）の３ステップで、液中溶存メタンを測定
する。膜分離ステップ（Ａ）では、溶存メタンを含む深
海水から選択透過気化膜を用いてメタンガスを膜分離
し、赤外吸光分析ステップ（Ｂ）では膜分離したメタン
ガスを赤外吸光分析器で分析し、濃度演算ステップ
（Ｃ）では分析結果から液中溶存メタンの濃度を演算す
る。
【００３５】本発明のこの方法により、水深１０００〜
２０００ｍの深海から溶存メタンを含む深海水をサンプ
リングして、海上において分析する従来の分析手段に比
較して、海底において上記各ステップ（Ａ）（Ｂ）
（Ｃ）を遠隔又は自動で行いリアルタイムに液中溶存メ
タンを測定して海上の測定船等にデータを収録すること
ができる。
２０００ｍの深海から溶存メタンを含む深海水をサンプ
リングして、海上において分析する従来の分析手段に比
較して、海底において上記各ステップ（Ａ）（Ｂ）
（Ｃ）を遠隔又は自動で行いリアルタイムに液中溶存メ
タンを測定して海上の測定船等にデータを収録すること
ができる。
【００３６】また、上述した本発明の構成によれば、集
水ノズル１２により溶存メタン１を含む深海水２を低速
上向きに集水するので、メタンハイドレート層から溶け
出した溶存メタン１を含む深海水２を効率よく集水する
ことができる。また低速上向きに集水するので、海底の
砂等の混入を抑制できる。
水ノズル１２により溶存メタン１を含む深海水２を低速
上向きに集水するので、メタンハイドレート層から溶け
出した溶存メタン１を含む深海水２を効率よく集水する
ことができる。また低速上向きに集水するので、海底の
砂等の混入を抑制できる。
【００３７】また、膜分離装置１４により集水した深海
水からメタンガス３を膜分離するので、膜分離後の深海
水をそのまま海底に排水しても環境汚染のおそれがな
い。
水からメタンガス３を膜分離するので、膜分離後の深海
水をそのまま海底に排水しても環境汚染のおそれがな
い。
【００３８】更に、赤外吸光分析器１６により膜分離し
たメタンガス量を分析するので、リアルタイムにかつ高
精度にメタンガス量を分析することができる。
たメタンガス量を分析するので、リアルタイムにかつ高
精度にメタンガス量を分析することができる。
【００３９】また更に、濃度演算装置１８により分析さ
れたメタンガス量から深海水中の溶存メタン濃度を演算
するので、この演算結果を海上の測定船等に収録して早
期に液中溶存メタンの測定結果を利用することができ
る。
れたメタンガス量から深海水中の溶存メタン濃度を演算
するので、この演算結果を海上の測定船等に収録して早
期に液中溶存メタンの測定結果を利用することができ
る。
【００４０】なお、本発明は、上述した実施形態に限定
されず、本発明の要旨を逸脱しない限りで自由に変更が
できる。
されず、本発明の要旨を逸脱しない限りで自由に変更が
できる。
【００４１】
【発明の効果】上述したように、本発明の液中溶存メタ
ンの測定方法及び装置は、深海の海水中の溶存メタンを
リアルタイムの高精度に測定することができる等の優れ
た効果を有する。
ンの測定方法及び装置は、深海の海水中の溶存メタンを
リアルタイムの高精度に測定することができる等の優れ
た効果を有する。
【図１】本発明の液中溶存メタンの測定装置を用いたモ
ニタリングシステム図である。
ニタリングシステム図である。
【図２】本発明の液中溶存メタンの測定装置の全体外形
図である。
図である。
【図３】本発明の液中溶存メタンの測定装置の全体構成
図である。
図である。
【図４】選択透過気化による膜分離の原理図である。
【図５】メタンの赤外領域波長における吸収帯を示す図
である。
である。
１ 溶存メタン、２ 深海水、３ メタンガス、４ キ
ャリアガス、５ 混合ガス、７ 採鉱船（測定船）、８
ケーブル、１０ 液中溶存メタン測定装置、１２ 集
水ノズル、１３ 支持脚、１４ 膜分離装置（選択透過
気化膜装置）、１４ａ 選択透過気化膜、１４ｂ 液
室、１４ｃ ガス室、１５ キャリアガス供給ライン、
１６ 赤外吸光分析器、１７ 深海水供給ライン、１８
濃度演算装置
ャリアガス、５ 混合ガス、７ 採鉱船（測定船）、８
ケーブル、１０ 液中溶存メタン測定装置、１２ 集
水ノズル、１３ 支持脚、１４ 膜分離装置（選択透過
気化膜装置）、１４ａ 選択透過気化膜、１４ｂ 液
室、１４ｃ ガス室、１５ キャリアガス供給ライン、
１６ 赤外吸光分析器、１７ 深海水供給ライン、１８
濃度演算装置
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 2G059 AA01 BB05 CC13 DD04 DD15
EE01 HH01 HH06 MM01 PP01
PP10
4D006 GA25 GA28 HA01 HA41 HA61
MA01 MA03 MA04 PB03 PB59
PC80
Claims (5)
- 【請求項１】 溶存メタンを含む深海水から選択透過気
化膜を用いてメタンガスを膜分離する膜分離ステップ
（Ａ）と、膜分離したメタンガスを赤外吸光分析器で分
析する赤外吸光分析ステップ（Ｂ）と、分析結果から液
中溶存メタンの濃度を演算する濃度演算ステップ（Ｃ）
とを有する、ことを特徴とする液中溶存メタンの測定方
法。 - 【請求項２】 溶存メタン（１）を含む深海水（２）を
低速上向きに集水する集水ノズル（１２）と、集水した
深海水からメタンガス（３）を膜分離する膜分離装置
（１４）と、膜分離したメタンガス量を分析する赤外吸
光分析器（１６）と、分析されたメタンガス量から深海
水中の溶存メタン濃度を演算する濃度演算装置（１８）
とを備えた、ことを特徴とする液中溶存メタンの測定装
置。 - 【請求項３】 前記集水ノズル（１２）は、下方が広く
上方が狭くなった逆ロート形状の中空ノズルであり、更
に該集水ノズルの下端を深海底から間隔を隔てて支持す
る支持脚（１３）を備える、ことを特徴とする請求項２
に記載の液中溶存メタンの測定装置。 - 【請求項４】 前記膜分離装置（１４）は、選択透過気
化膜（１４ａ）で仕切られた液室（１４ｂ）とガス室
（１４ｃ）を有する選択透過気化膜装置である、ことを
特徴とする請求項２に記載の液中溶存メタンの測定装
置。 - 【請求項５】 前記ガス室（１４ｃ）にキャリアガスを
供給するキャリアガス供給ライン（１５）を有する、こ
とを特徴とする請求項４に記載の液中溶存メタンの測定
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001345773A JP3672088B2 (ja) | 2001-11-12 | 2001-11-12 | 液中溶存メタンの測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001345773A JP3672088B2 (ja) | 2001-11-12 | 2001-11-12 | 液中溶存メタンの測定装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003149150A true JP2003149150A (ja) | 2003-05-21 |
| JP3672088B2 JP3672088B2 (ja) | 2005-07-13 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001345773A Expired - Fee Related JP3672088B2 (ja) | 2001-11-12 | 2001-11-12 | 液中溶存メタンの測定装置 |
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|---|---|
| JP (1) | JP3672088B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006284184A (ja) * | 2005-03-31 | 2006-10-19 | Ishikawajima Inspection & Instrumentation Co | 溶存可燃性ガス濃度の測定方法及び装置 |
| JP2009544981A (ja) * | 2006-07-28 | 2009-12-17 | コントロス システムズ アンド ソリューションズ ゲーエムベーハー | 海底パイプライン内の漏れを検出するための熱触媒炭化水素測定装置 |
| JP2010139404A (ja) * | 2008-12-12 | 2010-06-24 | National Institute Of Advanced Industrial Science & Technology | ガスハイドレートの生成・分解状況の検知方法及びその装置 |
| US8633004B1 (en) | 2010-04-22 | 2014-01-21 | Lockheed Martin Corporation | Method and system for harvesting hydrothermal energy |
| CN104697952A (zh) * | 2015-03-23 | 2015-06-10 | 山东省科学院海洋仪器仪表研究所 | 用于对海水中的多种气体进行浓度检测的装置 |
| WO2015190787A1 (ko) * | 2014-06-09 | 2015-12-17 | 한국지질자원연구원 | 해수 내 용존메탄 측정방법 |
| CN106092937A (zh) * | 2016-08-17 | 2016-11-09 | 青岛佳明测控科技股份有限公司 | 采用气液分离膜的分子吸收光谱仪 |
| CN106198872A (zh) * | 2016-07-12 | 2016-12-07 | 中国科学院光电研究院 | 一种深海原位气体检测仪用排气装置 |
| CN113932854A (zh) * | 2021-10-20 | 2022-01-14 | 南方海洋科学与工程广东省实验室(广州) | 一种冷泉区沉积物-水界面甲烷宏渗漏强度原位观测方法 |
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-
2001
- 2001-11-12 JP JP2001345773A patent/JP3672088B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| CN106062550A (zh) * | 2014-06-09 | 2016-10-26 | 韩国地质资源研究院 | 海水内溶解态甲烷的测定方法 |
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| CN104697952A (zh) * | 2015-03-23 | 2015-06-10 | 山东省科学院海洋仪器仪表研究所 | 用于对海水中的多种气体进行浓度检测的装置 |
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