JP2003269071A - ハイドレート状物体の移送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 海底に埋蔵されているメタンハイドレート等
のハイドレート状物体をその状態のまま連続的に汲み上
げるためのハイドレート状物体の移送装置を提供するこ
とを課題とする。 【解決手段】 軟質部と硬質部を長手方向に所定のピッ
チで交互に接続して管体を形成し、同軟質部の周辺には
変形手段を配設すると共に同変形手段の作動を制御する
制御手段を設け、同制御手段により変形手段の作動を制
御して同軟質部の断面積を拡縮変形可能に構成し、制御
手段により変形手段を制御して軟質部の断面積を拡縮、
復位させる様に交互に変形可能とすることにより、管体
内に収納されたハイドレート状物体を段階的に順送りし
て汲み上げる様にした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、海底に埋蔵されて
いるメタンハイドレートなどのハイドレート状物体をは
じめとして、固体もしくは固体の混じった物質を海上に
汲み上げるための、ハイドレート状物体の移送装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】海底、なかでも深海底には、その底面に
散乱し又はその地下に埋蔵されて、固体状、液体状、又
は気体状の種々の資源が存在しており、これらの資源の
有効活用が望まれている。

【０００３】特に、石油ショック以来、石油、天然ガス
の資源探索に加えて、非在来型天然ガスと呼称される地
球深層ガス、コールベッドメタン、メタンハイドレート
等の一群の天然ガス資源の探索とその有効活用が望まれ
ている。

【０００４】これらの非在来型天然ガスのうち、燃料ガ
スとしての利用に期待の持てるメタンハイドレートは、
資源としての有効活用への期待が近年急速に高まってき
ている。

【０００５】しかしながら、このメタンハイドレート
は、外見は氷そのものでドライアイス若しくは氷シャー
ベットとよく似た物体であり、水深５００メートル以上
の海底の地下２００〜３００メートル（水深２８００メ
ートルの海底の地下２００〜４５０メートル、又は水深
２０００メートルの海底の地下１００〜８００メートル
の説もある）に層状に埋蔵されていることから、現状で
はコアサンプルの採集段階であり、量産段階に至ってい
ない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前記した様に、メタン
ハイドレートを始めとして、海底の地下に埋蔵されたハ
イドレート状物体については、その有効活用が期待され
るものの、これを量産する手法は未だ存在せず、その開
発、実現化が待望されている。

【０００７】本発明はこの様な背景の下でなされたもの
で、深海底の地下に埋蔵されているハイドレート状物体
を対象として、これを量産すべく連続的に汲み上げる様
にしたハイドレート状物体の移送装置を提供することを
課題とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は前記した課題を
解決すべくなされたもので、その第１の手段として、断
面積を縮小変形可能とした軟質部と変形しない硬質部を
長手方向に所定のピッチで交互に接続して管体を形成
し、前記軟質部の周辺には前記断面積を拡縮変形させる
変形手段を配設すると共に、同変形手段の作動を制御す
る制御手段を設けてなるハイドレート状物体の移送装置
を提供するものである。

【０００９】すなわち同第１の手段によれば、管体は軟
質部と硬質部を長手方向に所定のピッチで交互に接続し
て形成し、同軟質部の周辺には変形手段を配設すると共
に同変形手段の作動を制御する制御手段を設け、同制御
手段により変形手段の作動を制御して同軟質部の断面積
を拡縮変形可能としているので、同制御手段により変形
手段を制御して、軟質部の断面積を拡縮、復位させる様
に交互に変形可能とすることにより、マクロ的に見れば
蛇に飲まれた卵が断続的に移動する様な形態で、管体内
に収納されたハイドレート状物体は段階的に順送りされ
て汲み上げられ、所望のハイドレート状物体の入手が図
れるものである。

【００１０】また、本発明は第２の手段として、前記第
１の手段において、前記変形手段は、前記軟質部を個別
に囲む圧力室と、各圧力室に長手方向で交互に連通し各
圧力室に高圧又は低圧の圧力流体を供給又は排出する高
圧、低圧２系統の圧力流体給排手段を含み、前記制御手
段により同圧力流体給排手段を高圧流体系と低圧流体系
に切り換え制御可能にしたハイドレート状物体の移送装
置を提供するものである。

【００１１】すなわち同第２の手段によれば、前記軟質
部の断面積を縮小・復位変形させる変形手段は、所定の
ピッチ間隔離れた各軟質部をそれぞれ圧力室で囲み、同
圧力室に管体の長手方向で交互に連通する２系統の圧力
流体給排手段を設け、また、この圧力流体給排手段を高
圧流体系と低圧流体系に切り換える制御手段を設けてい
るので、同制御手段により２系統の圧力流体給排手段を
高圧、低圧に切り換えることにより、高圧、低圧の圧力
室を交互に形成し、これに応じて軟質部の断面積を拡
縮、復位と交互に切換え可能とすることにより、前記第
１の手段と同様に管体内に収納されたハイドレート状物
体は段階的に順送りされて汲み上げられ、所望のハイド
レート状物体の入手が図れるものである。

【００１２】また、本発明は第３の手段として、前記第
１の手段において、前記変形手段は、所定温度で断面積
を縮小し他の所定温度で拡張状態に復位する形状記憶合
金により前記軟質部を形成し、前記制御手段は、前記形
状記憶合金の温度を前記所定温度と他の所定温度に制御
するヒータで形成したハイドレート状物体の移送装置を
提供するものである。

【００１３】すなわち同第３の手段によれば、前記軟質
部の断面積を縮小・復位変形させる変形手段は同軟質部
を形状記憶合金により形成し、ヒータにより同形状記憶
合金が断面積を縮小する所定温度と、拡張状態に復位す
る他の所定温度になる様に制御することにより、管体の
断面積を長手方向で縮小部位と復位拡張部位とに交互に
変形し、前記第１、第２の手段と同様に管体内に収納さ
れたハイドレート状物体は段階的に順送りされて汲み上
げられ、所望のハイドレート状物体の入手が図れるもの
である。

【００１４】更にまた、本発明は第４の手段として、前
記第１の手段において、前記変形手段は、前記軟質部に
同一断面で対峙した対の電磁石を設けて形成し、前記制
御手段は前記電磁石の極性を変化させる切換手段で形成
したハイドレート状物体の移送装置を提供するものであ
る。

【００１５】すなわち同第４の手段によれば、前記軟質
部の断面積を縮小・復位変形させる変形手段は軟質部に
同一断面で対峙した対の電磁石を設けて形成し、この電
磁石の極性を対峙した対の相互間で互いに同極又は異極
となる様に制御手段で切換え制御することにより、互い
に引き合う異極により管体の断面積を縮小し、互いに反
発する同極により前記断面積を復位させ、管体の断面積
を長手方向で縮小部位と復位拡張部位とに交互に変形
し、前記第１〜３の手段と同様に管体内に収納されたハ
イドレート状物体は段階的に順送りされて汲み上げら
れ、所望のハイドレート状物体の入手が図れるものであ
る。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の実施の第１形態について
図１及び図２に基づいて説明する。図１は本実施の形態
に係るハイドレート状物体の移送装置の基本概念を示す
説明図、図２は要部の概略構成を示し、（ａ）は縦断面
図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図、（ｃ）は（ａ）の
Ｖ部の拡大図である。

【００１７】すなわち、本実施の形態において、１は管
体で、圧力を作用されて断面積を拡縮変形する軟質部２
と、変形しない硬質部３を一定のピッチで長手方向に交
互に多数接続して構成されている。

【００１８】４は圧力室で、同圧力室４は管体１の長手
方向で硬質部３との間で交互に繰り返して配置された軟
質部２のそれぞれに対応し独立して多数設けられ、各軟
質部２を個々に囲んで互いに隣接し配置されている。

【００１９】圧力室４の外側には、圧力水等の圧力流体
を流す２系統の通路７、８が、管体１の長手方向に沿っ
て各系統毎に複数列配列されている。すなわち、前記管
体１の硬質部３を断面６角形状に形成し、圧力室４を同
様に断面６角形状に形成しているので、前記２系統の通
路７、８うち一方の通路７と他方の通路８は、それぞれ
３個ずつ圧力室４の周囲に配置されている。

【００２０】そして一方の通路７と他方の通路８は、管
体１の長手方向で隣接する各圧力室４に対し連通孔５を
介して交互に連通している。

【００２１】また、管体１の上流には、図示省略するが
前記２系統の通路７、８に流す圧力流体を切り換える制
御装置が設けられており、通路７に高圧流体Ａを流す時
には、通路８に低圧流体Ｂが流れ、また、これを切り換
えて、通路８に高圧流体Ａを流す時には、通路７に低圧
流体Ｂが流れる様に構成されている。

【００２２】また、硬質部３の中央位置で、かつ隣接す
る各圧力室４の境界に当たる位置には、断面６角形状の
硬質部３の形状に対応させて３角形状の板体を６片集め
て構成された弁６が設けられ、同弁６は、硬質部３側の
支持部材９上に支点を置き、下方から押動されて上方に
開き、ばね１０で復位する様に構成されている。

【００２３】前記の様に構成された本実施の形態におい
て、管体１の内部に取り込まれたハイドレートＨは、そ
の位置に対応する圧力室４に通路７から連通孔５を介し
て高圧流体Ａを供給することにより、この圧力室４に対
応する管体１の軟質部２の断面積が縮小し、これにより
ハイドレートＨを上方に押し上げ、上方の弁６を押し開
ける。

【００２４】このとき一段上方の圧力室４は連通孔５を
介して低圧流体Ｂの流れる通路８に通じているので、圧
力室４の流体は通路８を経て排出流れとなり、軟質部２
の断面積を拡張可能として前記押し上げられたハイドレ
ートＨを受け入れることになる。

【００２５】この段階で図示省略の制御装置で通路７、
８の高圧流体Ａと低圧流体Ｂを切り換えることにより、
前記ハイドレートＨを移送されて受け入れた軟質部２を
囲む圧力室４の周りに高圧流体Ａが供給され、その上下
の圧力室４は低圧流体Ｂの支配に切り換わり、前記と同
様に作動してハイドレートＨは段階的に順送りされて上
方に移送される。

【００２６】すなわちマクロ的なイメージで例えて言え
ば、蛇が卵を呑み込み、これを順次体内に移送する形態
を段階的に行うものであり、この状態を図１に集約する
と（１）から（２）、そして（３）と時間の経過と共に
ハイドレートＨは上方（海底から海上）へ移送されるこ
とになる。

【００２７】なお、図１では一塊のハイドレートＨのみ
を示しているが、これは移送概念を明示するために一塊
のみ表示したものであって、本実施の形態では上下に隣
接して高圧流体Ａに支配される圧力室４と低圧流体Ｂに
支配される圧力室４とが対となり、かつこの対が順次長
手方向で対をなして交互に切換えられことにより、段階
状に連続してハイドレートＨの移送を行うものであるこ
とは容易に理解されるであろう。

【００２８】かくして本実施の形態によれば、深い海底
の地下に埋蔵されたハイドレートＨを連続して汲み上
げ、量産することが出来、しかもごく簡便な装置構成で
これを実行することが出来たものである。

【００２９】なお、本実施の形態では管体１の硬質部３
を６角形状とし、圧力室４、そして高圧流体Ａと低圧流
体Ｂの通路７、８の配列を含めて断面６角形状のものを
例示したが、勿論この形状に限定されるものではなく、
例えば全体を円形断面に形成することも出来る。

【００３０】但し、円形断面形状のものを採用する場合
でも、硬質部３に設ける弁については平面形状が正方
形、又は長方形とした複数の弁体で構成する可能性が高
く、同弁体の設置位置には円形と方形を整合させる工夫
が必要となる。

【００３１】次に本発明の実施の第２形態について、図
３に基づいて説明する。図３は本実施の形態に係るハイ
ドレート状物体の移送装置の要部の概略構成を示し、
（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図、
（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。

【００３２】すなわち、本実施の形態において、１１は
管体で、圧力を掛けられて断面積を縮小変形する軟質部
１２と、変形しない硬質部１３を一定のピッチで長手方
向に交互に多数接続して構成されている。

【００３３】また、前記軟質部１２はヒータ１５で加熱
される形状記憶合金で構成され、同ヒータ１５は回路１
４を介して図示省略の制御装置により軟質部１２の断面
積を縮小する所定温度と、同軟質部１２の断面積を拡張
状態に復位する他の所定温度になる様に制御される。

【００３４】前記の様に構成された本実施の形態によれ
ば、或る軟質部１２の形状記憶合金をヒータ１５で断面
積を縮小する所定温度に制御し、その上方に隣接する次
位の軟質部１２の形状記憶合金は対応するヒータ１５で
断面積を拡張状態とする他の所定温度に制御すれば、断
面積縮小部位のハイドレートＨは拡張部位に当たる１区
画上方に押し上げられることになる。

【００３５】次いで前記の段階で断面積を拡張状態に維
持されていた軟質部１２の形状記憶合金をヒータ１５に
より断面積を縮小する所定温度に制御し、かつ、前記の
段階で断面積を縮小された軟質部１２の形状記憶合金を
断面積を拡張状態とする他の所定温度に制御すれば元の
断面積に復帰拡張され、新たに縮小した部位ではハイド
レートＨを更に１区画上方に押し上げ、復帰拡張した部
位では次位のハイドレートＨを受け入れる態勢となる。

【００３６】以下同様に軟質部１２を縮小、復帰と交互
に繰り返すことにより、ハイドレートＨは順次上方に移
送され、かつ、後続のものが段階状に連続して同様に移
送されることになる。

【００３７】かくして本実施の形態によれば、深い海底
の地下に埋蔵されたハイドレートＨを連続して汲み上
げ、量産することが出来、しかもごく簡便な装置構成で
これを実行することが出来たものである。

【００３８】なお、図面に表示された軟質部１２とその
間に配置される硬質部１３とは、相対的な長さが大差な
く表示されているが、これは形状記憶合金で形成された
軟質部１２と、その間に硬質部１３が存在することを明
確に説明するためにこの様な表示となったものであり、
本来硬質部１３は軟質部１２に比べて限りなく小さく、
この間にハイドレートＨが残留するのを防止する程度に
設定されることは勿論である。

【００３９】また、上下方向で隣接する軟質部１２は、
交互に縮小、復帰を行うものとして説明したが、これは
基本形であって、或る１段目の軟質部１２が復帰する以
前にこれに続く２段目の軟質部１２が縮小し、同２段目
の縮小が完了してから前記１段目の軟質部１２が復帰す
る様にヒータ１５のタイミングを調整制御することによ
り、逆流の防止はより確実となる。

【００４０】次に本発明の実施の第３形態について、図
４に基づいて説明する。図４は本実施の形態に係るハイ
ドレート状物体の移送装置の要部の概略構成を示し、
（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図、
（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。

【００４１】すなわち、本実施の形態において、２１は
管体で、圧力を掛けられて断面積を縮小変形する軟質部
２２と、変形しない硬質部２３を一定のピッチで長手方
向に交互に多数接続して構成されている。

【００４２】ここで前記硬質部２３は、同一断面に位置
して対の電磁石２４ａ、２４ｂを対峙させて配置し、か
つ同電磁石２４ａ、２４ｂは図示省略の制御装置により
極性を同極と異極に切換え制御される様に構成されてい
る。

【００４３】前記の様に構成された本実施の形態によれ
ば、この電磁石２４ａ、２４ｂの極性を対となる相互間
で互いに同極又は異極となる様に制御手段で切換え制御
することにより、互いに引き合う異極となった部位では
管体２１の断面積を閉塞状態まで縮小し、反対に互いに
反発する同極の部位では前記断面積を復位させる。

【００４４】従ってこの電磁石２４ａ、２４ｂの制御を
管体２１の上下方向（長手方向）で隣接するもの相互間
で繰り返すことにより、断面積縮小部位のハイドレート
Ｈは１区画上方に押し上げられ、以下同様に軟質部２２
を縮小、復帰拡張と交互に繰り返すことにより、ハイド
レートＨは順次上方に移送され、かつ、後続のものが段
階状に連続して同様に移送されることになる。

【００４５】かくして本実施の形態によれば、深い海底
の地下に埋蔵されたハイドレートＨを連続して汲み上
げ、量産することが出来、しかもごく簡便な装置構成で
これを実行することが出来たものである。

【００４６】なお、上下方向で隣接する軟質部２２は、
交互に縮小、復帰を行うものとして説明したが、これは
基本形であって、前記実施の第２形態のものと同様に、
或る１段目の軟質部２２が復帰する以前にこれに続く２
段目の軟質部２２が縮小し、同２段目の縮小が完了して
から前記１段目の軟質部２２が復帰する様に電磁石２４
ａ、２４ｂの極性切換えのタイミングを調整制御するこ
とにより、逆流の防止はより確実となる。

【００４７】以上、本発明を図示の実施の形態について
説明したが、本発明はかかる実施の形態に限定されず、
本発明の範囲内でその具体的構造に種々の変更を加えて
よいことはいうまでもない。

【００４８】例えば前記した各実施の形態においては、
ハイドレート状物体の移送装置として海底から海上に汲
み上げることを中心に説明したが、これは汲み上げ方向
に機能することに限定されるものではなく、作動方向が
逆になるように制御することにより、例えば二酸化炭素
ハイドレートなどを海底に向けて送り込む装置として使
用することも可能なものである。

【００４９】

【発明の効果】以上、本出願の請求項１に記載の発明に
よれば、断面積を縮小変形可能とした軟質部と変形しな
い硬質部を長手方向に所定のピッチで交互に接続して管
体を形成し、前記軟質部の周辺には前記断面積を拡縮変
形させる変形手段を配設すると共に、同変形手段の作動
を制御する制御手段を設けてハイドレート状物体の移送
装置を構成しているので、前記制御手段により変形手段
を制御して、軟質部の断面積を拡縮、復位させる様に交
互に変形可能とすることにより、例えば蛇に飲まれた卵
が断続的に移動する様な形態で、管体内に収納されたハ
イドレート状物体を段階的に順送りして汲み上げ、深海
底の地下に埋蔵されているものであるにもかかわらずこ
れを連続して入手可能とし、量産して資源の有効活用に
結び付けることが出来る様にしたものである。

【００５０】また、請求項２に記載の発明によれば、前
記請求項１に記載の発明において、前記変形手段は、前
記軟質部を個別に囲む圧力室と、各圧力室に長手方向で
交互に連通し各圧力室に高圧又は低圧の圧力流体を供給
又は排出する高圧、低圧２系統の圧力流体給排手段を含
み、前記制御手段により同圧力流体給排手段を高圧流体
系と低圧流体系に切り換え制御可能にしてハイドレート
状物体の移送装置を構成しているので、前記制御手段に
より２系統の圧力流体給排手段を高圧、低圧に切り換
え、高圧、低圧の圧力室を交互に形成し、これに応じて
軟質部の断面積を拡縮、復位と交互に切換え可能とする
ことにより、管体内に収納されたハイドレート状物体を
段階的に順送りして汲み上げ、深海底の地下に埋蔵され
ているものであるにもかかわらずこれを連続して入手可
能とし、量産して資源の有効活用に結び付けることが出
来る様にしたものである。

【００５１】また、請求項３に記載の発明によれば、前
記請求項１に記載の発明において、前記変形手段は、所
定温度で断面積を縮小し他の所定温度で拡張状態に復位
する形状記憶合金により前記軟質部を形成し、前記制御
手段は、前記形状記憶合金の温度を前記所定温度と他の
所定温度に制御するヒータで形成してハイドレート状物
体の移送装置を構成しているので、前記制御手段により
形状記憶合金の温度制御を行い、管体の断面積を長手方
向で縮小部位と復位拡張部位とに交互に変形し、管体内
に収納されたハイドレート状物体を段階的に順送りして
汲み上げ、形状記憶合金を利用した簡便な構成で深海底
の地下に埋蔵されたものを連続して入手可能とし、量産
して資源の有効活用に結び付けることが出来る様にした
ものである。

【００５２】更にまた、請求項４に記載の発明によれ
ば、前記請求項１に記載の発明において、前記変形手段
は、前記軟質部に同一断面で対峙した対の電磁石を設け
て形成し、前記制御手段は前記電磁石の極性を変化させ
る切換手段で形成してハイドレート状物体の移送装置を
構成しているので、電磁石の極性を対峙した対の相互間
で同極又は異極となる様に切換え制御することにより、
互いに引き合う異極により管体の断面積を縮小し、互い
に反発する同極により前記断面積を復位させ、また、管
体の断面積を長手方向で縮小部位と復位拡張部位とに交
互に変形して管体内に収納されたハイドレート状物体を
段階的に連続して汲み上げ、電磁石を利用した簡便な構
成で深海底の地下に埋蔵されたものを連続して入手可能
とし、量産して資源の有効活用に結び付けることが出来
る様にしたものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の第１形態に係るハイドレート状
物体の移送装置の基本概念を示す説明図である。

【図２】本実施の形態の要部の概略構成を示し、（ａ）
は縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図、（ｃ）は
（ａ）のＶ部の拡大図である。

【図３】本発明の実施の第２形態に係るハイドレート状
物体の移送装置の要部の概略構成を示し、（ａ）は縦断
面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図、（ｃ）は（ａ）
のＣ−Ｃ断面図である。

【図４】本発明の実施の第３形態に係るハイドレート状
物体の移送装置の要部の概略構成を示し、（ａ）は縦断
面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図、（ｃ）は（ａ）
のＣ−Ｃ断面図である。

【符号の説明】

１ 管体 ２ 軟質部 ３ 硬質部 ４ 圧力室 ５ 連通孔 ６ 弁 ７ 通路 ８ 通路 ９ 支持部材 １０ ばね Ａ 高圧流体 Ｂ 低圧流体 Ｈ ハイドレート １１ 管体 １２ 軟質部（形状記憶合金） １３ 硬質部 １４ 回路 １５ ヒータ ２１ 管体 ２２ 軟質部 ２３ 硬質部 ２４ａ 電磁石 ２４ｂ 電磁石

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 断面積を縮小変形可能とした軟質部と変
   形しない硬質部を長手方向に所定のピッチで交互に接続
   して管体を形成し、前記軟質部の周辺には前記断面積を
   拡縮変形させる変形手段を配設すると共に、同変形手段
   の作動を制御する制御手段を設けてなることを特徴とす
   るハイドレート状物体の移送装置。
2. 【請求項２】 前記変形手段は、前記軟質部を個別に囲
   む圧力室と、各圧力室に長手方向で交互に連通し各圧力
   室に高圧又は低圧の圧力流体を供給又は排出する高圧、
   低圧２系統の圧力流体給排手段を含み、前記制御手段に
   より同圧力流体給排手段を高圧流体系と低圧流体系に切
   り換え制御可能にしたことを特徴とする請求項１に記載
   のハイドレート状物体の移送装置。
3. 【請求項３】 前記変形手段は、所定温度で断面積を縮
   小し他の所定温度で拡張状態に復位する形状記憶合金に
   より前記軟質部を形成し、前記制御手段は、前記形状記
   憶合金の温度を前記所定温度と他の所定温度に制御する
   ヒータで形成したことを特徴とする請求項１に記載のハ
   イドレート状物体の移送装置。
4. 【請求項４】 前記変形手段は、前記軟質部に同一断面
   で対峙した対の電磁石を設けて形成し、前記制御手段は
   前記電磁石の極性を変化させる切換手段で形成したこと
   を特徴とする請求項１に記載のハイドレート状物体の移
   送装置。