JP2010059731A

JP2010059731A - ガス回収システム

Info

Publication number: JP2010059731A
Application number: JP2008228241A
Authority: JP
Inventors: Masashi Murate; 政志村手
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2008-09-05
Filing date: 2008-09-05
Publication date: 2010-03-18

Abstract

【課題】ガスハイドレート層内にて移動回収機を移動させながらガスハイドレートを効率良く回収することが可能なガス回収システムを提供する。
【解決手段】地中のガスハイドレート層ＣからガスハイドレートＤを回収するガス回収システムであって、ガスハイドレート層Ｃにて移動しながらガスハイドレートＤを取り込む移動回収機４を備え、移動回収機４には、燃料ガスと酸化ガスの電気化学反応によって発電する燃料電池７１が動力源として搭載されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、ガスハイドレート層からガスを回収するガス回収システムに関する。

近年、地表面下または海底面下の地中に存在するメタンハイドレートなどのガスハイドレート層からガスハイドレートを回収するガス回収装置が開発されている。
このガス回収装置としては、ガスハイドレート層内にヘッド部を配置し、このヘッド部からガスハイドレートに熱エネルギーを供給して分解し、ガスを回収するものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−５２３９５号公報

ところで、ガスハイドレート層は、広がりは大きいが、層の厚さが数１００ｍと薄く、しかも、石油や天然ガスのように自噴しない。したがって、ガスハイドレート層からガスを効率よく回収するには、ヘッド部からなる回収機をガスハイドレート層内にて移動させる必要がある。
このため、回収機をガスハイドレート層内にて移動させるための効率の良い動力源を、ガスハイドレート層内の回収機に搭載させることが要求されている。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、ガスハイドレート層内にて移動回収機を移動させながらガスハイドレートを効率良く回収することが可能なガス回収システムを提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明のガス回収システムは、地中のガスハイドレート層からガスハイドレートを回収するガス回収システムであって、前記ガスハイドレート層にて移動しながら前記ガスハイドレートを取り込む移動回収機を備え、前記移動回収機には、燃料ガスと酸化ガスの電気化学反応によって発電する燃料電池が動力源として搭載されている。

この構成によれば、移動回収機に燃料電池を搭載したので、この燃料電池にて発電した電力を動力源として移動回収機をガスハイドレート層内にて移動させながらガスハイドレートを効率良く回収することができる。

また、前記移動回収機には、前記燃料電池にて発電された電力を蓄電する二次電池が搭載されていても良い。

本発明のガス回収システムによれば、ガスハイドレート層内にて移動回収機を移動させながらガスハイドレートを効率良く回収することができる。

次に、本発明に係るガス回収システムの実施形態について図面を参照して説明する。
図１はガス回収システムを示す全体構成図、図２は移動回収機を示す断面図である。
図１に示すように、ガス回収システム１は、海水面Ａに浮かべられるプラットホーム２と、海底面Ｂに配置される充填タンク３と、メタンハイドレートなどのガスハイドレートＤが層状に存在するガスハイドレート層Ｃ内に配置される複数台の移動回収機４とを備えている。

プラットホーム２には、浮き袋１１及び移動用大型空気袋１２が設けられ、これら浮き袋１１及び移動用大型空気袋１２の浮力により海水面Ａに浮かべられている。このプラットホーム２は、太陽電池１３及びバッテリー１４を備えており、太陽電池１３にて発電された電力がバッテリー１４に蓄えられる。また、プラットホーム２には、ＧＰＳ（ＧｌｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）付きの制御装置１５及び推進装置１６が設けられており、制御装置１５によって推進装置１６、浮き袋１１や移動用大型空気袋１２へ空気を充填する圧縮機（図示略）が制御される。

プラットホーム２と充填タンク３との間には、メタンガス送気ホース２１及び空気送気ホース２２が接続されている。そして、充填タンク３内に充填されたメタンガスが、メタンガス送気ホース２１を通してプラットホーム２へ送られ、プラットホーム２を介してメタンガス回収船Ｓのガスタンク２３に回収される。また、空気送気ホース２２には、プラットホーム２から空気が送り込まれる。
また、プラットホーム２と充填タンク３とは、浮上・移動用ケーブル２４によって連結されている。この浮上・移動用ケーブル２４は、プラットホーム２に設けられた巻取装置（図示略）によって巻き取り可能とされている。

充填タンク３には、コンプレッサ３１が設けられており、このコンプレッサ３１には、複数本のメタンガス送気チューブ４２及び空気送気チューブ４３が接続されている。これらメタンガス送気チューブ４２及び空気送気チューブ４３は、それぞれ二本一組に束ねられ、それぞれチューブ巻取機４４によって充填タンク３側に巻き取り可能とされている。そして、これら二本一組に束ねられたメタンガス送気チューブ４２及び空気送気チューブ４３は、移動回収機４に接続されている。

図２に示すように、移動回収機４は、内部が密閉された回収機本体５０を有しており、この回収機本体５０の後端部に、チューブコネクタ５１を介してメタンガス送気チューブ４２及び空気送気チューブ４３が接続されている。
また、この回収機本体５０には、その下部に、無限軌道からなる走行機構５２が設けられている。走行機構５２は、両端に配置された駆動輪５３と、これら駆動輪５３の間に設けられた転輪５４と、これら駆動輪５３及び転輪５４を囲むように巻回された履板５５とから構成されており、回収機本体５０内には、駆動輪５３を回転駆動させる駆動モータ５６が設けられている。

この移動回収機４は、回収機本体５０の先端部に、掘削機６１及び熱水ガス化装置６２を備えている。熱水ガス化装置６２には、メタンガス送気チューブ４２が接続されるメタンガス管６３が接続されている。このメタンガス管６３は、掘削機６１側からガスタンク６４及び送気ポンプ６５が順に設けられている。
また、移動回収機４は、回収機本体５０内に、燃料電池７１及びバッテリー７２を備えており、燃料電池７１にて発電された電力がバッテリー７２に蓄えられ、このバッテリー７２から駆動モータ５６に電力が供給可能とされている。このバッテリー７２は、充放電可能な二次電池であり、例えば、ニッケル水素バッテリーやリチウムイオンバッテリーなどにより構成されている。
燃料電池７１には、空気送気チューブ４３が接続される空気送気管７３が接続されており、この空気送気管７３を介して燃料電池７１へ空気が供給可能とされている。

また、燃料電池７１には、掘削機６１にて回収してガス化したメタンから取り出した水素ガスが、燃料ガス供給管７４を介して供給可能とされている。そして、この燃料電池７１は、掘削機６１からの水素ガスを燃料ガスとし、また、空気送気管７３からの空気を酸化ガスとし、燃料ガスと酸化ガスとを電気化学反応させて起電力を発生させる。なお、燃料電池７１では、メタンから生成したメタノールを燃料として用いて発電することも可能である。

さらに、回収機本体５０には、ＧＰＳ（ＧｌｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）付きの制御装置７５が設けられており、制御装置７５によって、走行機構５２、駆動モータ５６、掘削機６１、熱水ガス化装置６２、送気ポンプ６５、燃料電池７１などが制御される。

上記構成のガス回収システム１では、ガスハイドレート層Ｃにて、各移動回収機４が、掘削機６１にてガスハイドレートＤを掘削して回収し、さらに、熱水ガス化装置６２によってメタンガスにガス化し、メタンガス管６３のガスタンク６４へ送り込む。
そして、このガスタンク６４へ送り込まれたメタンガスは、送気ポンプ６５によってメタンガス送気チューブ４２へ送り込まれ、さらに、コンプレッサ３１によって充填タンク３内に貯留される。このように、コンプレッサ３１によって充填タンク３へメタンガスを充填するので、充填タンク３へ多量のメタンガスを充填することができる。

また、制御装置７５は、ＧＰＳによって移動回収機４の位置を把握しながら走行機構５２及び駆動モータ５６の駆動を制御して移動回収機４を走行させ、ガスハイドレートＤの存在する位置へ移動させ、ガスハイドレートＤの回収作業を行う。
このとき、移動回収機４では、燃料電池７１によって発電されてバッテリー７２に蓄電された電力を動力源として掘削機６１、熱水ガス化装置６２、送気ポンプ６５、走行機構５２及び駆動モータ５６が円滑に駆動される。

その後、充填タンク３に貯留されたメタンガスは、メタンガス送気ホース２１を通してプラットホーム２へ送られ、プラットホーム２を介してメタンガス回収船Ｓのガスタンク２３に回収される。つまり、プラットホーム２は、充填タンク３のメタンガスをメタンガス回収船Ｓへ送気するための橋渡しの機能を有している。

移動回収機４によるメタンハイドレートＤの回収の終了後は、移動回収機４が自走して充填タンク３の図示しない格納部へ戻り、メタンガス送気チューブ４２及び空気送気チューブ４３が、チューブ巻取機４４によって充填タンク３に巻き取られる。このとき、メタンガス送気チューブ４２及び空気送気チューブ４３と回収機本体５０との接続を、チューブコネクタ５１にて解除しても良い。

メタンハイドレートＤの回収場所を移動する場合は、プラットホーム２の移動用大型空気袋１２へ空気を充填することにより、プラットホーム２の浮力を高めるとともに、浮上・移動用ケーブル２４を巻き取り、充填タンク３を海底面Ｂから引き上げる。
この状態にて、プラットホーム２の制御装置１５が、ＧＰＳによって位置を把握しながら推進装置１６によってプラットホーム２を、次にメタンハイドレートＤを回収する目標位置へ移動させる。

目標位置に移動したら、浮上・移動用ケーブル２４を送り出すとともに移動用大型空気袋１２から空気を抜いて充填タンク３を海底面Ｂに配置させ、メタンハイドレート層Ｃへ移動回収機４を送り込み、メタンハイドレートＤの回収作業を開始させる。

また、このメタンハイドレートＤの回収作業時に天候が悪化するなどにより、海水面Ａでの波が高い場合は、図３に示すように、プラットホーム２を密閉カバー８１によって覆うとともに、浮き袋１１から空気を抜いて浮力を下げ、プラットホーム２を海中に沈ませる。
このようにすると、海水面Ａ上での波浪によるプラットホーム２への影響を低減させつつメタンハイドレートＤの回収作業を継続することができる。

以上、説明したように、上記実施形態に係るガス回収システムによれば、移動回収機４に燃料電池７１を搭載したので、この燃料電池７１にて発電した電力を動力源として移動回収機４をガスハイドレート層Ｃ内にて移動させながらガスハイドレートＤを効率良く回収することができる。
また、燃料電池７１を動力源として移動回収機４が自走可能であるので、この移動回収機４の自由度を高めることができる。
また、移動回収機４に、燃料電池７１にて発電された電力を蓄電する二次電池であるバッテリー７２が搭載されているので、動力源である電力を要する掘削機６１、熱水ガス化装置６２、送気ポンプ６５、走行機構５２及び駆動モータ５６などの駆動部へ安定的に電力を供給することができる。

なお、上記実施形態では、移動回収機４を２台備えたガス回収システム１を例にとって説明したが、移動回収機４の台数は２台に限定されず、２〜１０台程度設置しても良く、また、移動回収機４は１台であっても良い。

ガス回収システムを示す全体構成図である。移動回収機を示す断面図である。悪天候時でのガス回収作業を説明するガス回収システムの全体構成図である。

符号の説明

１…ガス回収システム、４…移動回収機、７１…燃料電池、７２…二次電池、Ｃ…ガスハイドレート層、Ｄ…ガスハイドレート。

Claims

地中のガスハイドレート層からガスハイドレートを回収するガス回収システムであって、
前記ガスハイドレート層にて移動しながら前記ガスハイドレートを取り込む移動回収機を備え、前記移動回収機には、燃料ガスと酸化ガスの電気化学反応によって発電する燃料電池が動力源として搭載されているガス回収システム。
請求項１に記載のガス回収システムであって、
前記移動回収機には、前記燃料電池にて発電された電力を蓄電する二次電池が搭載されているガス回収システム。