(57)【要約】【課題】水中で移送用機器に供給される礫の供給状態を管理する。【解決手段】このストックパイルユニット１０は、海底熱水鉱床で採掘される礫を海水とともに移送するために必要な破砕処理を海中で行う破砕機４０と、破砕機４０の前後に接続されて海水とともに礫を移送する移送管路１１、１２と、を備える。破砕機４０には、海中で礫の供給状態を管理するための装置として、破砕機４０が前後の移送管路１１、１２を介して礫の量が伝わらないように前後の移送管路１１、１２に介装されて縁切りをする縁切り部４３、４４と、前後の縁切り部４３、４４で縁切りされた状態の破砕機４０の礫の量を海中で測定する水中ロードセル４２、４２と、が装備されている。【選択図】図２
2020045643.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水底で採掘される礫を水とともに移送するために必要な処理を水中で行う処理部と、該処理部に接続されて礫を水とともに移送する移送管路と、を備える移送用機器に用いられる水中用礫管理装置であって、
前記処理部での礫の量を水中で測定する測定器と、該測定器で測定された礫の量の情報を取得する管理部と、を有し、
前記管理部は、取得された礫の量の情報に基づいて、前記処理部での礫の状況を把握する処理を実行することを特徴とする水中用礫管理装置。
【請求項２】
前記測定器は、前記礫の量として荷重を測定する水中ロードセルであり、
前記処理部に対して前後の移送管路を介して荷重の影響が伝わらないように前記前後の移送管路に介装されて荷重的な縁切りをする縁切り部が設けられている請求項１に記載の水中用礫管理装置。
【請求項３】
前記測定器は、前記礫の量としてレベルを測定する超音波レベルセンサである請求項１に記載の水中用礫管理装置。
【請求項４】
前記管理部は、取得された礫の量の情報に基づいて、前記処理部での礫の量が適正な量になるように管理する処理を実行する請求項１〜３のいずれか一項に記載の水中用礫管理装置。
【請求項５】
水中で礫を所望の粒径まで整粒しつつ水とともに移送する水中用整粒移送装置であって、
水底で採掘される礫を水とともに移送するために必要な処理を水中で行う複数の処理部と、
それら複数の処理部相互間に接続されて水とともに礫を移送する移送管路と、
少なくとも一の処理部に対して装備された請求項１〜４のいずれか一項に記載の水中用礫管理装置と、
を備えることを特徴とする水中用整粒移送装置。
【請求項６】
水中で礫が投入されるホッパと、該ホッパの下部に設けられた第一切り出し部と、該第一切り出し部の下流側に第一移送管路を介して設けられた破砕部と、該破砕部の下流側に第二移送管路を介して設けられた第二切り出し部と、該第二切り出し部の下流側に第三移送管路を介して設けられた移送部と、を備え、
前記少なくとも一の処理部が、前記破砕部または前記第二切り出し部である請求項５に記載の水中用整粒移送装置。
【請求項７】
前記少なくとも一の処理部は、前記破砕部であり、
前記水中用礫管理装置は、前記測定器で測定された礫の量の情報に基づいて、当該破砕部に切り出される礫の供給量が適正な量になるように管理する処理を実行する前記管理部を有し、
前記管理部は、前記取得された礫の量の情報に基づいて、前記第一切り出し部から当該破砕部に切り出される礫の供給量を、前記第一切り出し部の切り出し速度の制御またはＯＮ・ＯＦＦ制御によって所期の量に調整する請求項６に記載の水中用整粒移送装置。
【請求項８】
前記少なくとも一の処理部は、前記第二切り出し部であり、
前記水中用礫管理装置は、前記測定器で測定された礫の量の情報に基づいて、当該第二切り出し部に貯留される礫の貯留量が適正な量になるように管理する処理を実行する前記管理部を有し、
前記管理部は、前記取得された礫の量の情報に基づいて、前記破砕部から当該第二切り出し部に切り出される礫の供給量を、前記破砕部での破砕速度の制御またはＯＮ・ＯＦＦ制御によって所期の量に調整する請求項６または７に記載の水中用整粒移送装置。
【請求項９】
前記第二切り出し部は、油圧モータで駆動されるフィーダと、該フィーダへの投入口の反対側に設けられた排出口と、を有し、
前記管理部は、前記フィーダを駆動する前記油圧モータの圧油の圧力を監視し、所定圧力未満のときは、前記フィーダを正転駆動させる通常のフィード制御を実行し、所定圧力以上のときは、前記フィーダを逆転駆動させる処理を実行する請求項８に記載の水中用整粒移送装置。
【請求項１０】
前記移送部は、礫を水とともにスラリとして移送する水中スラリポンプであり、該水中スラリポンプには、その吐出部に、当該水中スラリポンプで移送されるスラリの濃度を計測するγ線密度計が設けられ、
前記管理部は、前記γ線密度計での計測値を監視し、前記γ線密度計で計測されたスラリの濃度に基づいて、前記スラリを所定の濃度にするように、前記第二切り出し部のフィーダでの礫の切り出し量を変化させる請求項６〜９のいずれか一項に記載の水中用整粒移送装置。
【請求項１１】
前記第二切り出し部のフィーダからの礫の吐出口と前記水中スラリポンプの吸入口とを連結する移送管路の部分に、油圧シリンダで駆動されて前記水中スラリポンプとの連結状態を連結位置と排出位置とに切り替え可能なスイングバルブと、前記水中スラリポンプ側に向けて自身先端のノズルから水流を噴射可能に付設された補助水流ポンプと、が設けられ、
前記管理部は、前記γ線密度計で計測するスラリ濃度と、前記水中スラリポンプの負荷変動と、に基づいて、前記吐出口と前記吸入口とを連結する移送管路の部分での礫詰まりの状態を検知し、
前記礫詰まりが発生したと判定した場合には、スイングバルブ用の前記油圧シリンダを駆動して前記スイングバルブを前記連結位置から前記排出位置に切り替えるとともに、前記補助水流ポンプを駆動して前記ノズルから噴出される水流により前記礫詰まりを解除する処理を実行する請求項１０に記載の水中用整粒移送装置。
【請求項１２】
海底熱水鉱床から採鉱された礫の揚鉱に用いられる請求項５〜１１のいずれか一項に記載の水中用整粒移送装置。
【請求項１３】
採掘される礫を水とともに移送するために必要な処理を水中で行う複数の処理部と、それら複数の処理部相互間に接続されて水とともに礫を移送する移送管路と、を備える移送用機器に用いられ、
少なくとも一の処理部に対し、当該処理部に対して前後の移送管路を介して礫の量の影響が伝わらない状態で、当該処理部での礫の量を水中で測定することを特徴とする水中での礫供給状態の管理方法。
【請求項１４】
前記水中での測定によって取得された礫の量の情報に基づいて、前記少なくとも一の処理部での礫の状況を把握する請求項１３に記載の水中での礫供給状態の管理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水中で移送される礫の状態を管理する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、各種産業機器を製造する上で必要不可欠な金属であり存在量が少ない有用金属の価格が高騰している。有用金属は産業上必要不可欠なものであるが、可採量が少ないだけでなく、産出国が限られているため地政学的リスクが存在している。そこで、有用金属含有鉱物の中でも、海底熱水鉱床などに存在する海洋資源が注目されている。
海底熱水鉱床などから海洋資源を揚鉱する方法として、揚鉱ポンプを用いたポンプリフト方式が試みられている。これまで、この種の鉱床において、ドラムカッタやカッタヘッド等の掘削ヘッドを備えた採鉱機により海中で鉱石を破砕し、その破砕した鉱石の礫を海中でスラリとし、そのスラリを揚鉱ポンプに向けて移送する採鉱装置が提案されている（例えば非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】海底熱水鉱床開発計画  第一期最終評価報告書（独立行政法人石油天然ガス・金属鉱物資源機構）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、鉱石の礫をスラリとしそのスラリを揚鉱ポンプにより移送するに際し、移送用機器での礫詰まりの発生が無く且つ効率良く船上まで揚鉱するためには、所定サイズ以下の礫に整粒するとともに、水中で移送するスラリのスラリ濃度の変動を少なくしつつ、移送用機器での礫詰まりが発生しない範囲で可及的にスラリ濃度を高める必要がある。
例えば、移送用機器での礫詰まりの発生が無く且つ効率良く船上まで揚鉱するためのスラリ濃度としては、１５ｖｏｌ％以下に濃度を抑える必要があり、余裕をみた場合、１０ｖｏｌ％近傍にスラリ濃度を調整することが求められる。
【０００５】
しかし、これまで非特許文献１に提案されている採鉱装置のように、ドラムカッタやカッタヘッド等の掘削ヘッドを備えた採鉱機で海底熱水鉱床の鉱石を破砕し、その破砕した礫を海中で揚鉱ポンプに移送する採鉱方法では、水中で礫を揚鉱ポンプに向けて移送する工程を担う移送用機器において、揚鉱ポンプでの礫詰まりを発生させないような完全な整粒が困難であるという問題があり、また、水中で、礫のスラリ濃度を所望に調整することも困難であるという問題がある。
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、水中で移送用機器に供給される礫の状態を所期の状態に管理し得る、水中用礫管理装置およびこれを備える水中用整粒移送装置並びに水中での礫供給状態の管理方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る水中用礫管理装置は、水底で採掘される礫を水とともに移送するために必要な処理を水中で行う処理部と、該処理部に接続されて礫を水とともに移送する移送管路と、を備える移送用機器に用いられる水中用礫管理装置であって、前記処理部での礫の量を水中で測定する測定器と、該測定器で測定された礫の量の情報を取得する管理部と、を有し、前記管理部は、取得された礫の量の情報に基づいて、前記処理部での礫の状況を把握する処理を実行することを特徴とする。
【０００７】
ここで、本発明の一態様に係る水中用礫管理装置において、前記測定器は、前記礫の量として荷重を測定する水中ロードセルであり、前記処理部に対して前後の移送管路を介して荷重の影響が伝わらないように前記前後の移送管路に介装されて荷重的な縁切りをする縁切り部が設けられていることは好ましい。
また、本発明の一態様に係る水中用礫管理装置において、前記測定器は、前記礫の量としてレベルを測定する超音波レベルセンサであることは好ましい。
【０００８】
また、上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る水中用整粒移送装置は、水中で礫を所望の粒径まで整粒しつつ水とともに移送する水中用整粒移送装置であって、水底で採掘される礫を水とともに移送するために必要な処理を水中で行う複数の処理部と、それら複数の処理部相互間に接続されて水とともに礫を移送する移送管路と、少なくとも一の処理部に対して装備された本発明の一態様に係る水中用礫管理装置と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る水中での礫供給状態の管理方法は、採掘される礫を水とともに移送するために必要な処理を水中で行う複数の処理部と、それら複数の処理部相互間に接続されて水とともに礫を移送する移送管路と、を備える移送用機器に用いられ、少なくとも一の処理部に対し、当該処理部に対して前後の移送管路を介して礫の量の影響が伝わらない状態で、当該処理部での礫の量を水中で測定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、採掘される礫を水とともに移送するために必要な処理を水中で行う処理部を有する移送用機器において、処理部に対して前後の移送管路を介して礫の量の影響が伝わらない状態で、その処理部の礫の量を水中で測定できる。そのため、その測定された礫の量の情報に基づいて、水中で移送用機器に供給される礫の状態を所期の状態に管理できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明一態様に係る礫管理装置を備える整粒移送装置の第一実施形態であるストックパイルユニットを用いた採掘システムを示す模式的説明図である。
【図２】図１に示すストックパイルユニットの模式的正面図であり、同図では、要部を模式的断面にて図示している。
【図３】図１に示すストックパイルユニットの模式的側面図であり、同図では、要部を模式的断面にて図示している。
【図４】図３に示すストックパイルユニットの変形例とその動作を説明する図であり、同図（ａ）はその要部を模式的断面にて図示する側面図、（ｂ）は（ａ）での水中スラリポンプ部分を断面にて図示する部分背面図である。
【図５】図３に示すストックパイルユニットの変形例とその動作を説明する図であり、同図（ａ）はその要部を模式的断面にて図示する側面図、（ｂ）は（ａ）での水中スラリポンプ部分を断面にて図示する部分背面図である。
【図６】本発明一態様に係る礫管理装置を備える整粒移送装置の第二実施形態であるストックパイルユニットの模式図であり、同図（ａ）は要部を断面にて示した模式的正面図、（ｂ）は要部を断面にて示した模式的側面図である。
【図７】第二実施形態のストックパイルユニットでの管理処理を説明するフローチャートである。
【図８】第二実施形態のストックパイルユニットでの管理処理を説明するフローチャートである。
【図９】第二実施形態のストックパイルユニットでの管理処理を説明するフローチャートである。
【図１０】第二実施形態のストックパイルユニットでの管理処理を説明するフローチャートである。
【図１１】第二実施形態のストックパイルユニットでの管理処理を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態ないし変形例について、図面を適宜参照しつつ説明する。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ないし変形例は、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、配置等を下記の実施形態ないし変形例に特定するものではない。
【００１３】
まず、本実施形態の採掘システムの全体構成について説明する。本実施形態の採掘システムは、海底熱水鉱床から採鉱される礫の揚鉱に用いる例である。
この採掘システムは、図１に示すように、海上ＳＬに配置される採鉱母船１および揚鉱母船２と、海底ＳＢに配置される採鉱機８およびストックパイルユニット１０と、を備える。採鉱機８とストックパイルユニット１０との間には、採鉱機８からストックパイルユニット１０に向けて可撓性の移送管５が配設される。また、ストックパイルユニット１０と揚鉱母船２との間には、揚鉱ポンプ７を介して可撓性の揚鉱管６が配設される。
【００１４】
採鉱母船１および揚鉱母船２には、制御手段を構成する管理コンピュータ９の他、以下図示を省略する、クレーン等の作業機、発電機、および、油圧源として内燃機関で駆動される油圧ポンプ等の必要な機器がそれぞれに装備されている。
管理コンピュータ９および発電機並びに油圧ポンプは、アンビリカブルケーブル３、４を介して海底ＳＢに配置される採鉱機８およびストックパイルユニット１０に接続され、採鉱母船１および揚鉱母船２側から、採鉱機８およびストックパイルユニット１０の作動に必要な電力や制御信号の供給並びに圧油の供給が可能になっている。
【００１５】
アンビリカブルケーブル３、４は、給排用の各油圧ホースと、電力ケーブルと、信号用ケーブルと、を可撓性ケーブルベア（ケーブルベアは登録商標）により一体的に囲繞保持してなるハイブリット構造を有する。なお、給排用の各油圧ホースと、電力ケーブルと、信号用ケーブルと、をそれぞれ別箇に配線および配管してもよい。
管理コンピュータ９は、中央処理装置（ＣＰＵ）並びにこれに接続されるＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）やＲＯＭ（リード・オンリ・メモリ）などの記憶部および入出力装置などを有する。
【００１６】
採鉱機８は、機体下部に設けられて海底熱水鉱床ＯＤのマウンドＭ上を走行可能なクローラ装置８ｂと、機体正面に設けられてマウンドＭ表面の鉱石を掘削可能な掘削ヘッド８ａと、を有する。採鉱機８には、アンビリカブルケーブル３を介して必要な圧油、電力および制御信号が採鉱母船１側の供給源から供給される。
採鉱機８は、採鉱母船１側からオペレーションされ、採鉱母船１側から、圧油、電力および制御信号の供給を受けて海底ＳＢでマウンドＭ上を移動しつつ、掘削ヘッド８ａにより海中で鉱石を破砕し、その破砕した鉱石の礫を、移送管５を介してストックパイルユニット１０まで海中で移送可能になっている。
【００１７】
本実施形態のストックパイルユニット１０は、水中での移送用機器として、鉱石の礫を整粒しつつ移送する整粒移送装置である。ストックパイルユニット１０は、必要な圧油、電力および制御信号を揚鉱母船２側から受ける。
そして、ストックパイルユニット１０は、ホッパ２０に一次貯留している鉱石の礫を所定サイズに整粒するとともに、海水と混合された所定濃度のスラリにして揚鉱管６の一次側管路６ａから揚鉱ポンプ７に向けて送り出すように構成されている。
揚鉱ポンプ７は、ストックパイルユニット１０から受けた所定のスラリ濃度に調整されたスラリを受け、その所定濃度のスラリを揚鉱管６の二次側管路６ｂから揚鉱母船２に移送するように構成されている。
【００１８】
詳しくは、第一実施形態のストックパイルユニット１０は、図２および図３に拡大図示するように、枠体状の筐体９０を備える。筐体９０は、海底ＳＢの適所に水平に載置される平面視が矩形状の基台９１を有する。基台９１上には、油圧ユニット７０が固定され、この油圧ユニット７０に、アンビリカブルケーブル４を介して必要な圧油、電力および制御信号が揚鉱母船２側の供給源から供給される。
【００１９】
基台９１の隅には複数の支柱９２が立設されている。複数の支柱９２の上端には、平面視が矩形枠状の上部枠９３が水平姿勢で固定される。また、基台９１上の適所には、支柱９２よりも短い胴部支柱９４が立設されている。胴部支柱９４の上部には、胴部支柱９４の上部と支柱９２の略中央の位置とを繋ぐように、平面視が矩形状の胴部枠９５が水平姿勢で固定される。
筐体９０の上部枠９３に対してホッパ２０が上部に設けられている。ホッパ２０は、採鉱機８から移送管５を介して送られてくる礫を自身上部に設けられた開口部２１から受けて、逆円錐形状のロート部２２に一次貯留する。
【００２０】
ロート部２２の下部には、下方に開口する切り出し口２３が設けられている。切り出し口２３の下方に対向する位置には、ホッパ２０に受け入れた礫を切り出す第一切り出し部としてのベルトフィーダ３０が配置されている。本実施形態のベルトフィーダ３０は、筐体９０の胴部枠９５の上に水平姿勢で載置固定されている。
ベルトフィーダ３０は、搬送方向に沿って周囲を囲繞するように形成されたフレーム３１と、フレーム３１内に設けられた基端側の駆動ローラ３２および搬送端側の従動ローラ３３とを有する。駆動ローラ３２には、油圧モータ３６がフレーム３１の外側に駆動ローラ３２を回転駆動可能に付設されている。
【００２１】
油圧モータ３６は、作動油を給排する不図示の一次通路および二次通路を備え、これら一次、二次通路は、油圧ユニット７０に接続されて閉回路を構成し、油圧ユニット７０と油圧モータ３６の間を作動油が循環するようになっている。そして、フレーム３１の内部には、これら両端のローラ３２，３３の周囲に、無端状の搬送ベルト３５が巻回されている。搬送ベルト３５は、基端側の上面が上記切り出し口２３に対向している。
搬送ベルト３５の途中部分には、複数のガイドローラ３４が搬送方向に沿って配置されている。これにより、油圧モータ３６の駆動により、切り出し口２３から搬送ベルト３５上に載置された状態の礫を、駆動ローラ３２側から従動ローラ３３側に向けて搬送可能になっている。
【００２２】
なお、切り出し口２３の従動ローラ３３側には、切り出し高さを制限する制限板２４が切り出し口２３側から下方に向けて垂下され、従動ローラ３３側に切り出される礫を所定高さに均しつつ送出可能になっている。
搬送ベルト３５は、搬送端側の端部が、下流工程に続く第一移送管路１１の上端部に連通する位置まで延在配置される。第一移送管路１１は、排出側が下方に向けて９０度に曲げられており、搬送ベルト３５により水平に搬送されてきた礫が導入されると、導入された礫を自由落下によって下方に送出可能に形成されている。
【００２３】
なお、本実施形態では、第一切り出し部としてベルトフィーダ３０を有する例を示したが、第一切り出し部での切り出し手段はベルトフィーダに限定されず、所期の切り出しが可能であれば、振動フィーダやスクリュフィーダなど他のフィーダであってもよい。また、ホッパ２０の切り出し口２３の内部またはその近傍に、攪拌機（例えばレーキ）を設け、貯留中の礫のブリッジを防止する構成を併せて設けてもよい。
【００２４】
ベルトフィーダ３０の下流には、第一移送管路１１を介して、ベルトフィーダ３０で切り出された礫を破砕する破砕機４０が配置されている。さらに、破砕機４０の下流には、破砕機４０で破砕された礫を、下流の移送工程に向けて切り出す第二切り出し部としてのスクリュフィーダ５０が第二移送管路１２を介して配置されている。また、スクリュフィーダ５０の下流には、上記揚鉱ポンプ７まで、礫を含むスラリを移送する移送部としての水中スラリポンプ６０が第三移送管路１３を介して配置されている。
【００２５】
破砕機４０は、ベルトフィーダ３０から切り出された礫を破砕する破砕部である。本実施形態の破砕機４０は、スリットカッタ方式で破砕する二軸破砕機を採用している。破砕機４０は、その一対のドラムカッタ４６、４６が、所定寸法以下の大きさに礫を細かく破砕するツイン・スリットカッタによる細破砕機能を有する。
本実施形態の破砕機４０は、図２および図３に示すように、上記ベルトフィーダ３０の下部に、第一移送管路１１の下端部分と一体に設けられたフレーム４５を有する。フレーム４５は、複数の破砕部支柱４１によって基台９１の上面に支持されている。
【００２６】
このフレーム４５内に、互いに平行な一対をなす２本の水平回転軸４７がそれぞれ支持されるとともに、各水平回転軸４７に一対をなす円柱状のドラムカッタ４６がそれぞれ装着される。両回転軸４７の先端は、軸受４８を介してフレーム４５に回転自在に支承されている。
回転軸４７の基端部には、両回転軸４７を回転駆動する油圧モータ４９が装着されている。油圧モータ４９は、作動油を給排する不図示の一次通路および二次通路を備える。一次、二次通路は、油圧ユニット７０に接続されて閉回路を構成し、油圧ユニット７０と油圧モータ４９の間を作動油が循環するようになっている。
【００２７】
一対のドラムカッタ４６、４６相互は、両回転軸４７の回転駆動によりフレーム４５内に掻き込まれた礫を、互いに内側に噛み込む２つのロール相互の隙間に挟み込んで圧縮破砕する。本実施形態の破砕機４０では、一対のドラムカッタ４６、４６は、礫を所定寸法以下の大きさに細かく破砕するように各部の寸法が設定されている。
ここで、本実施形態の破砕機４０には、第一の水中用礫管理装置が装備されている。
第一の礫管理装置は、処理部となる破砕機４０が前後の移送管路１１、１２を介して礫の量の影響が伝わらないように、前後の移送管路１１、１２に介装されて縁切りをする縁切り部４３、４４と、縁切り部４３、４４で縁切りされた状態の破砕機４０の礫の量を水中で測定する複数の水中ロードセル４２と、を有する。
【００２８】
各水中ロードセル４２は、各破砕部支柱４１の下端部と基台９１の上面との間に介装されている。水中ロードセル４２は、水中で使用できる防水型のロードセルである。縁切り部４３、４４としては、蛇腹状に形成されて伸縮可能な管路やゴム等によって形成された可撓性管路を用いることができる（後述する第二の礫管理装置の縁切り部において同様）。
なお、ベルトフィーダ３０から破砕機４０への礫の受け入れ量の管理に用いる測定器としては、本実施形態の第一の礫管理装置のように、水中ロードセル４２での荷重測定が望ましい。但し、水中ロードセル４２に替えて、レーザ式レベルセンサや反射式超音波レベルセンサ、γ線レベルセンサを用いてもよい（後述する第二の礫管理装置の水中ロードセルにおいて同様）。
【００２９】
スクリュフィーダ５０は、破砕機４０で破砕された礫を水中スラリポンプ６０に移送する第二切り出し部とされている。図３に示すように、破砕機４０下部のスクリュフィーダ５０は、詰まりにくい軸無フィーダで構成される。
本実施形態のスクリュフィーダ５０は、軸線を水平にして複数のフィーダ支柱５１で支持された中空円筒状のフレーム５５と、フレーム５５の上流端外側面に付設された油圧モータ５９と、フレーム５５内に略同軸に配置され油圧モータ５９で駆動される軸無スクリュ羽根５６と、を備える。軸無スクリュ羽根５６は、両端部分に同軸上に形成された回転軸５７と、回転軸５７同士の間に同軸に連結されたスクリュ部５８と、を有する。
【００３０】
スクリュフィーダ５０は、油圧モータ５９の駆動により軸無スクリュ羽根５６を回転させ、フレーム５５の途中部分の上部に設けられた導入口５３から導入された破砕後の礫を、フレーム５５の下流側に向けて搬送して切り出しシュート６３に切り出すように構成されている。
本実施形態のスクリュフィーダ５０は、切り出しシュート６３の反対側に設けられた排出口６２を有する。排出口６２には、排出口側から機外（基台９１の外縁よりも外側の位置）に向けて斜め下方に張り出す排出板９６が設けられている。
なお、第二切り出し部に採用するフィーダとしては、本実施形態のように、軸無スクリュフィーダが好ましいが、これに限らず、軸付スクリュフィーダでも構わない。また、スクリュフィーダに限定されず、切り出し可能であれば、振動フィーダやベルトフィーダなど他のフィーダであってもよい。
【００３１】
ここで、本実施形態のスクリュフィーダ５０には、第二の水中用礫管理装置が装備されている。第二の礫管理装置は、処理部となるスクリュフィーダ５０が前後の移送管路１２、１３を介して礫の量の影響が伝わらないように、前後の移送管路１２、１３に介装されて縁切りをする縁切り部４４、５４と、縁切り部４４、５４で縁切りされた状態のスクリュフィーダ５０の礫の量を水中で測定する複数の水中ロードセル５２と、を有する。各水中ロードセル５２は、各フィーダ支柱５１の下端部と基台９１の上面との間に介装されている。水中ロードセル５２は、水中で使用できる防水型のロードセルである。
【００３２】
下流工程に配置された水中スラリポンプ６０は、円筒状のケーシング内に収納された油圧モータ６９と、油圧モータ６９の下方に設けられたポンプ室６８と、ポンプ室６８内に突出する油圧モータ６９の駆動軸先端に連結されたインペラ６４と、を備える移送部である。
水中スラリポンプ６０の油圧モータ６９に油圧ユニット７０からの圧油が供給されると駆動軸が所定速度で回転駆動され、ポンプ室６８内でインペラ６４が回転する。これにより、ポンプ室６８の下面中央に形成された吸入口からスラリを吸入し、ポンプ室６８の側面に形成された吐出口から揚鉱管６にスラリを吐出して、揚鉱ポンプ７までスラリを移送可能になっている。
【００３３】
また、本実施形態では、スクリュフィーダ５０の切り出しシュート６３の下部に、水中スラリポンプ６０の吸込配管６１と対向する位置に、ノズル６６を備える補助水流供給ポンプ６５が付設されている。これにより、補助水流供給ポンプ６５とノズル６６とで作る補助水流により、礫のスラリを水中スラリポンプ６０に向けて確実に押し込むことができる。
なお、補助水流供給ポンプ６５を設ける場合には、移送補助管路１４についても礫の量の影響が伝わらないように縁切りする必要がある。本実施形態では、補助管路縁切り部６７を移送補助管路１４に介装することによって荷重的に縁切りがされている。
【００３４】
ここで、揚鉱母船２の管理コンピュータ９は、海底熱水鉱床ＯＤから採鉱された礫の整粒および搬送制御に必要な処理を実行するためのプログラムを含み、ストックパイルユニット１０の各処理部での礫の状況を把握しつつ、整粒搬送に必要な処理を実行可能に構成される。
特に、揚鉱母船２の管理コンピュータ９は、第一の水中用礫管理装置においては、水中ロードセル４２で測定された破砕機４０での礫の量の情報を取得し、取得された礫の量の情報に基づいて、破砕機４０での礫の状況を把握する処理を実行する。そして、取得された礫の量の情報に基づいて、破砕機４０での礫の供給量が適正な量になるように管理する。
【００３５】
揚鉱母船２の管理コンピュータ９は、水中ロードセル４２で測定された礫の量の情報に基づいて、ベルトフィーダ３０の油圧モータ３６の駆動制御を行う。本実施形態では、ベルトフィーダ３０から破砕機４０に切り出される礫の供給量を、ベルトフィーダ３０での切り出し速度の制御または油圧モータ３６のＯＮ・ＯＦＦ制御によって所期の量に調整する。
また、揚鉱母船２の管理コンピュータ９は、第二の水中用礫管理装置においては、水中ロードセル５２で測定されたスクリュフィーダ５０での礫の量の情報を取得し、取得された礫の量の情報に基づいて、スクリュフィーダ５０での礫の状況を把握する処理を実行する。本実施形態では、取得された礫の量の情報に基づいて、スクリュフィーダ５０での礫の貯留量が適正な量になるように管理する。
【００３６】
さらに、本実施形態では、揚鉱母船２の管理コンピュータ９は、水中ロードセル５２測定された礫の量の情報に基づいて、破砕機４０からスクリュフィーダ５０に切り出される礫の供給量を、破砕機４０の油圧モータ４９の駆動制御により、破砕機４０での破砕速度の制御または油圧モータ４９のＯＮ・ＯＦＦ制御によって所期の量に調整する。
さらに、揚鉱母船２の管理コンピュータ９は、スクリュフィーダ５０の軸無スクリュ羽根５６の回転を、油圧モータ５９の回転数制御により調整して礫の送り量を制御する。本実施形態では、揚鉱母船２の管理コンピュータ９は、スクリュフィーダ５０を駆動する油圧モータ５９の圧油の圧力を監視する。そして、油圧モータ５９の圧油の圧力が所定圧力未満のときは、軸無スクリュ羽根５６を正転駆動させる通常のフィード制御を実行し、所定圧力以上のときは、軸無スクリュ羽根５６を逆転駆動させる処理を実行する。
【００３７】
これにより、揚鉱母船２の管理コンピュータ９は、万一の、礫の噛み込みや礫詰まりの発生を、スクリュフィーダ５０を駆動する油圧モータ５９の圧力に基づいて管理できる。つまり、油圧モータ５９の圧油の圧力が所定圧力以上のときには、スクリュフィーダ５０を逆転させるので、これにより、切り出しシュート６３の反対側に設けられた排出口６２から礫を排出して礫の噛み込みや詰まりを解除できる。なお、排出口６２から排出された礫は、排出板９６に沿って機外まで送出される。
【００３８】
ここで、水中スラリポンプ６０から揚鉱ポンプ７に供給されるスラリのスラリ濃度は、水中スラリポンプ６０の吐出流量と、第二切り出し部であるスクリュフィーダ５０によって礫の切り出しシュート６３に供給される礫の量とで決まる。また、水中スラリポンプ６０の吐出流量は、揚鉱ポンプ７の吐出流量から決定される。
そこで、本実施形態においては、揚鉱母船２の管理コンピュータ９は、水中スラリポンプ６０の吐出部に設けられたγ線密度計８０で計測されたスラリ濃度の値から、予め設定されたスラリ濃度になるように、第二切り出し部５０のフィーダによる投入シュート５１への礫の供給量を制御して、スラリ濃度を調整するように構成されている。
【００３９】
揚鉱管６内のスラリ濃度を測定する密度検出器としては、本実施形態のように、例えばγ線密度計を用いることができる。本実施形態では、揚鉱管６の一次側管路６ａの検出部にγ線密度計８０を設けた。揚鉱母船２の管理コンピュータ９はγ線密度計８０に接続され、γ線密度計８０の測定出力が揚鉱母船２の管理コンピュータ９にフィードバックされるように構成されている。
γ線密度計８０は、不図示のγ線源と検出器（例えばシンチレータおよびその変換器）とを有する透過形密度計を用い、γ線源と検出器を対向させるように、揚鉱管６をその径方向量両側から挟み込むようにして装着される。これにより、γ線が揚鉱管６の一次側管路６ａ内を透過する際に、内部のスラリの密度と距離とにより減衰される。
【００４０】
γ線密度計８０を用いることにより、γ線源の強度と対向距離を調節し、揚鉱管６の一次側管路６ａを透過したγ線の量に基づき、一次側管路６ａの外側からスラリ濃度を連続的且つ自動的に計算できる。なお、本実施形態では、透過型のγ線密度計を用いたが、これに限定されず、制御に必要とされる再現性や分解能に応じて差動型の密度計を用いることもできる。
【００４１】
そして、揚鉱母船２の管理コンピュータ９は、γ線密度計８０の測定出力から取得したスラリの密度情報に基づいて、揚鉱管６の一次側管路６ａ内のスラリ濃度を調整して標準値を設定する。これにより、切り出し運転中に揚鉱管６内のスラリ濃度が変動した場合であっても、随時の切り出し量を相対的に算出できる。そのため、揚鉱母船２の管理コンピュータ９は、γ線密度計８０の測定出力に対して瞬時に応答して、スクリュフィーダ５０の回転速度を制御することにより切り出し量を適切に制御できる。
【００４２】
次に、上述したストックパイルユニット１０の動作、および作用効果について説明する。
ストックパイルユニット１０は、採鉱機８で採掘された鉱石の礫を、移送管５を介してホッパ２０に受け入れる。そして、ストックパイルユニット１０は、ホッパ２０に受け入れた礫を、第一切り出し部としてのベルトフィーダ３０で切り出し、切り出された礫が下方の破砕機４０に供給する。ここで、破砕機４０にて礫を安定して破砕するためには、破砕機４０の破砕能力に合わせて、破砕機４０への礫の供給量を管理することが重要である。
【００４３】
これに対し、本実施形態のストックパイルユニット１０は、破砕機４０に、破砕機４０の礫の量を単独で測定できるように、第一の水中用礫管理装置を装備しているので、破砕機４０の破砕能力に合わせて、第一切り出し部３０のフィーダから破砕機４０に切り出される礫の供給量を管理できる。
つまり、本実施形態では、上述したように、第一の水中用礫管理装置として、礫の量の影響が伝わらないように、縁切り部４３、４４を破砕機４０の前後の移送管路１１、１２に設けるとともに、破砕機４０を支承する各破砕部支柱４１の下部に、破砕部用水中ロードセル４２をそれぞれ設けている。
【００４４】
揚鉱母船２の管理コンピュータ９は、破砕機４０および第二切り出し部５０に海水が満たされ且つ礫が導入されていない状態で、第一および第二の水中用礫管理装置それぞれの初期荷重調整（キャリブレーション）を行い、そのときの初期荷重値を「ゼロ」にそれぞれ設定する。初期荷重調整後に、破砕機４０およびスクリュフィーダ５０における、礫の供給量を調整する処理を開始する。
これにより、揚鉱母船２の管理コンピュータ９は、ベルトフィーダ３０から破砕機４０に切り出された礫の量を破砕部用水中ロードセル４２で計測し、ベルトフィーダ３０の移送速度の可変制御やＯＮ・ＯＦＦ制御によって礫の供給量を調整できる。
【００４５】
破砕機４０に供給された礫は、破砕機４０で所定の大きさ以下に破砕される。破砕刃にダブルロールクラッシャを用いた場合、対向する一対のドラムカッタ４６、４６相互間の隙間を調整することで破砕された礫の大きさを所期のサイズに調整できる。
なお、破砕機４０に採用する破砕刃としては、本実施形態のように、ダブルロールクラッシャが好ましい。但し、シングルロールクラッシャやカッターミル、コーンクラッシャ等の他の破砕刃を採用してもよい。
【００４６】
そして、破砕機４０で所定の大きさ以下に破砕された礫は、第二切り出し部であるスクリュフィーダ５０で切り出しシュート６３に切り出され、水中スラリポンプ６０の吸引と補助水流供給ポンプ６５とにより、切り出しシュート６３の下部側面に配置されたノズル６６から噴射される補助水流で水中スラリポンプ６０の吸込配管６１に向けて安定供給される。
その際、本実施形態のストックパイルユニット１０は、破砕機４０の下部に設けられた第二切り出し部であるスクリュフィーダ５０が、第二の水中用礫管理装置を備えているので、このスクリュフィーダ５０においても破砕された礫の量を適正に管理できる。
【００４７】
つまり、本実施形態のストックパイルユニット１０は、スクリュフィーダ５０についても、フィーダ単独で礫の量を測定できるように、礫の量の縁切り部５４と、フィーダ支柱５１の基端部に水中ロードセル５２と、を設けている。そのため、スクリュフィーダ５０内の礫の量を水中ロードセル５２で随時に計測し、スクリュフィーダ５０内の礫の量が適正範囲内になるように、上流の破砕機４０のＯＮ・ＯＦＦ制御等によって所望に管理できる。
【００４８】
以上説明したように、本実施形態のストックパイルユニット１０によれば、採掘される礫を水とともに移送するために必要な処理を水中で行う処理部として、破砕機４０およびスクリュフィーダ５０を有し、これら処理部に対し、破砕機４０には、第一の礫管理装置が装備され、スクリュフィーダ５０には、第二の礫管理装置が装備されているので、これらの処理部に対し前後の移送管路を介して礫の量の影響が伝わらない状態で、各処理部の礫の量を水中でそれぞれ測定できる。そして、その測定された礫の量の情報に基づいて、上流工程から移送用機器の各処理部に水中で供給される礫の状況を所期の状態に管理できる。
【００４９】
なお、本発明に係る水中用礫管理装置および水中用整粒移送装置は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能であることは勿論である。
例えば上記実施形態では、本発明に係る水中用礫管理装置および水中用整粒移送装置を、海底熱水鉱床から採鉱された礫の揚鉱に用いる例で説明したが、海水中での使用に限定されず、本発明に係る水中用礫管理装置および水中用整粒移送装置は、池や湖、特にダム湖等の淡水中での礫の管理並びに整粒移送の用途に用いることができる。
【００５０】
また、本発明に係る水中用礫管理装置および水中用整粒移送装置に付帯する設備についても、本発明の趣旨を逸脱しなければ、適宜の追加や削除が可能である。例えば、図４および図５に変形例を示すように、この変形例では、第二切り出し部であるスクリュフィーダ５０からの礫の吐出口と水中スラリポンプ６０の吸込配管６１とを連結する移送管路の部分に、油圧シリンダ８３と、油圧シリンダ８３で駆動されるスイングバルブ８２と、水中スラリポンプ６０の吸込配管６１に向けて自身先端のノズル６６から水流を噴射可能に付設された補助水流ポンプ６５と、を備える。
【００５１】
スイングバルブ８２は、回転軸８２ｊまわりに回動可能な回動腕８２ａと切換え用エルボ管６１ｊとが内蔵され、回動腕８２ａが油圧シリンダ８３の伸縮に応じて駆動されると、切換え用エルボ管６１ｊが回動され、水中スラリポンプ６０との連結状態を連結位置（図４（ｂ））と排出位置（図５（ｂ））とに切り替え可能になっている。
水中スラリポンプ６０との連結位置では、切換え用エルボ管６１ｊの端部開口は、水中スラリポンプ６０の吸込口と同軸に連通する位置に接続される。また、排出位置では、水中スラリポンプ６０の吸込口が下方に開口されるとともに、切換え用エルボ管６１ｊの端部開口も側方に向けて開口される。
【００５２】
そして、揚鉱母船２の管理コンピュータ９は、上記γ線密度計８０で計測するスラリ濃度と、水中スラリポンプ６０の負荷変動とに基づいて、吸込配管６１での礫詰まりの状態を検知し、吸込配管６１に礫詰まりが発生したと判定した場合には、スイングバルブ８２用の油圧シリンダ８３を駆動してスイングバルブ８２の切換え用エルボ管６１ｊを連結位置から排出位置に切り替えるとともに、補助水流ポンプ６５を駆動してそのノズル６６から噴出される水流により吸込配管６１の礫詰まりを解除する処理を実行するように構成されている。
【００５３】
このような構成であれば、揚鉱母船２の管理コンピュータ９は、吸込配管６１内の礫詰まりを、γ線密度計８０で計測するスラリ濃度と水中スラリポンプ６０の負荷変動とに基づいて検知できる。
そして、礫の投入シュート５１と水中スラリポンプ６０の配管連結部にスイングバルブ８２を設けているので、揚鉱母船２の管理コンピュータ９は、吸込配管６１に礫詰まりが発生したと判定した場合、油圧シリンダ８３でスイングバルブ８２を水中スラリポンプ６０との連結位置から排出位置に切り替えるとともに、補助水流供給ポンプ６５を駆動し、ノズル６６から噴出される水流で吸込配管６１の礫詰まりをより確実に解除できる。
【００５４】
このとき、排出位置では、水中スラリポンプ６０の吸込口が下方に開口されるとともに、切換え用エルボ管６１ｊの端部開口も側方に向けて開口されるので、水中スラリポンプ６０の吸込口内の礫は自由落下によって下方に放出され、吸込配管６１の礫詰まりは、切換え用エルボ管６１ｊの端部開口から、補助水流供給ポンプ６５とノズル６６とで作る補助水流で機外に向けて排出できる。
【００５５】
次に、第二実施形態のストックパイルユニット１０について説明する。
ここで、上記第一実施形態のストックパイルユニット１０では、処理部に対して前後の移送管路を介して礫の量の影響が伝わらない状態とするための縁切り部を設けるとともに、礫の量の測定器として荷重を測定する水中ロードセルを用いた例を示した。
これに対し、第二実施形態のストックパイルユニット１０は、荷重的な縁切り部を設けておらず、水中ロードセルに替えて、超音波レベルセンサを用いて礫の量を測定する点が相違する。
なお、以下説明する相違点を除く他の構成は、上記第一実施形態のストックパイルユニット１０と共通するため、同一または対応する構成に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。
【００５６】
詳しくは、第二実施形態のストックパイルユニット１０は、図６に示すように、スクリュフィーダ５０の導入口５３は、逆円錐台状に形成されており、この導入口５３の上部側面に超音波レベルセンサ８５が付設されている。
本実施形態の超音波式レベルセンサ８５は、反射式のものであり、超音波の発信部から海水が満たされた導入口５３の内部に向けて超音波パルスを発信し、その超音波パルスが貯留された礫の表面から反射して受信部に戻ってくるまでの時間を測定する。
これにより、超音波の海水中での伝搬速度から貯留された礫の受け入れシュートレベルを求め、逆円錐台状の導入口５３の既知の容積と礫の比重とから礫の量の情報を取得する測定器として機能する。よって、処理部に対して前後の移送管路を介して礫の量の影響が実質的に伝わらないため、第一実施形態のような荷重的縁切り部が不要となる。
【００５７】
第二実施形態では、超音波レベルセンサ８５で測定された礫の受け入れシュートレベルは、揚鉱母船２の管理コンピュータ９に送られる。
揚鉱母船２の管理コンピュータ９は、超音波レベルセンサ８５で測定されたスクリュフィーダ５０での礫の量の情報として礫の受け入れシュートレベルの情報を取得してスクリュフィーダ５０での礫の状況を把握し、取得された礫の量の情報に基づいて、各処理部での礫の量が適正な量になるように管理する管理処理を実行する。
【００５８】
次に、揚鉱母船２の管理コンピュータ９（以下、単に「管理コンピュータ９」ともいう）が実行する管理処理について図７〜１１を適宜参照しつつ詳しく説明する。
管理コンピュータ９で管理処理が実行されると、まず、図７に示す、ステップＳ１１〜Ｓ１４に移行し、処理工程下流側の処理部から順に、水中スラリポンプ６０、補助水流供給ポンプ６５、破砕機４０およびベルトフィーダ３０が運転される。なお、各処理部の稼働開始時の処理設定値は、例えば水中スラリポンプ６０は、１１０ｍ３／ｈ、補助水流供給ポンプ６５は、７０ｍ３／ｈ、破砕機４０は、６０ｔ／ｈ、ベルトフィーダ３０は、４０ｔ／ｈである。
【００５９】
次いで、ステップＳ１５に移行して、超音波式レベルセンサ８５から礫の受け入れシュートレベルの情報を取得し、スクリュフィーダ５０の導入口５３への礫の受け入れシュートレベルが低位レベルＬを超えているか否かを判定する。礫の受け入れシュートレベルが低位レベルＬを超えていればステップＳ１６に移行し、そうでなければ、礫の受け入れシュートレベルが低位レベルＬを超えるまで、ステップＳ１５で待機する。ステップＳ１６では、スクリュフィーダ５０が運転される。なお、スクリュフィーダ５０の稼働開始時の処理設定値は、例えば４０ｔ／ｈである。
【００６０】
スクリュフィーダ５０が運転されると、続く処理Ａ１および処理Ａ２が同時並行して実行される。
つまり、処理Ａ１では、図８に示すように、ステップＳ２１に移行し、スクリュフィーダ５０の稼働開始から所定時間（例えば１分）後に、γ線密度計８０によるスラリ濃度の測定が開始される。続くステップＳ２２では、γ線密度計８０で測定されたスラリ濃度が所定濃度の範囲内か否かが判定され、所定濃度の範囲内であればステップＳ２３に移行し、そうでなければステップＳ２４に移行する。なお、所定濃度の範囲として、本実施形態では、例えば８．５ｖｏｌ％以上１０ｖｏｌ％以下の範囲とする。
【００６１】
ステップＳ２３では、スクリュフィーダ５０の回転数を、現在の処理設定値に所定時間（例えば２分間）維持し、続く処理Ｂに移行する。
ステップＳ２４では、γ線密度計８０で測定されたスラリ濃度が所定の上限濃度を超えているか否かが判定され、所定の上限濃度を超えていればステップＳ２５に移行し、そうでなければステップＳ２７に移行する。なお、所定の上限濃度として、本実施形態では、例えば１０ｖｏｌ％としている。
【００６２】
ステップＳ２５では、スクリュフィーダ５０の回転数を、現在の処理設定値よりも所定割合（例えば１０％）だけ下げ、続くステップＳ２６では、その所定割合だけ下げた設定値での運転を所定時間（例えば２分間）維持し、続く処理Ｂに移行する。
ステップＳ２７では、γ線密度計８０で測定されたスラリ濃度が所定の下限濃度（例えば８．５ｖｏｌ％）未満か否かが判定され、下限濃度未満であればステップＳ２８に移行し、そうでなければ処理をステップＳ２２に戻す。
【００６３】
ステップＳ２８では、スクリュフィーダ５０の回転数を、現在の処理設定値よりも所定割合（例えば１０％）だけ上げ、続くステップＳ２９では、その所定割合だけ上げた設定値での運転を所定時間（例えば２分間）維持し、続く処理Ｂに移行する。
そして、処理Ａ２では、スクリュフィーダ５０の導入口５３での礫の受け入れシュートレベルを監視し、図９に示すように、ステップＳ３１に移行し、超音波レベルセンサ８５で測定された礫の受け入れシュートレベルが所定レベルの範囲内か否かが判定され、所定レベルの範囲内であればステップＳ３２に移行し、そうでなければステップＳ３３に移行する。なお、所定レベルの範囲として、本実施形態では、予め設定された低位レベルＬ以上、高位レベルＨ以下の範囲とする。
【００６４】
ステップＳ３２では、ベルトフィーダ３０の切り出し回転数を、現在の処理設定値に所定時間（例えば１分間）維持し、続く処理Ｂに移行する。
ステップＳ３３では、超音波レベルセンサ８５で測定された礫の受け入れシュートレベルが所定の高位レベルＨを超えているか否かが判定され、所定の高位レベルＨを超えていればステップＳ３４に移行し、そうでなければステップＳ３６に移行する。
【００６５】
ステップＳ３４では、ベルトフィーダ３０の切り出し回転数を、現在の処理設定値よりも所定割合（例えば１０％）だけ下げ、続くステップＳ３５では、その所定割合だけ下げた設定値での運転を所定時間（例えば１分間）維持し、続く処理Ｂに移行する。
ステップＳ３６では、超音波レベルセンサ８５で測定された礫の受け入れシュートレベルが所定の低位レベルＬ未満か否かが判定され、低位レベルＬ未満であればステップＳ３７に移行し、そうでなければ処理ＣのステップＳ３９に移行する。
【００６６】
ステップＳ３７では、ベルトフィーダ３０の切り出し回転数を、現在の処理設定値よりも所定割合（例えば１０％）だけ上げ、続くステップＳ３８では、その所定割合だけ上げた設定値での運転を所定時間（例えば１分間）維持し、続く処理Ｂに移行する。
ステップＳ３９では、超音波レベルセンサ８５で測定された礫の受け入れシュートレベルが所定の限界上限レベルＨＨを超えているか否かが判定され、所定の限界上限レベルＨＨを超えていればステップＳ４０に移行し、そうでなければ処理Ａ１およびＡ２の並行処理を継続すべく、ステップＳ２１およびステップＳ３１に処理を戻す。
【００６７】
ステップＳ４０では、ベルトフィーダ３０での切り出し運転を停止し、所定時間（例えば１分間）の運転停止後（ステップＳ４１）、ベルトフィーダ３０での切り出し運転を稼働開始時の処理設定値（例えば４０ｔ／ｈ）にて再開し（ステップＳ４２）、その運転状態を所定時間（例えば１分間）保持して（ステップＳ４３）、続く処理Ｂに移行する。
処理Ｂでは、図１１に示すように、ステップＳ５０に移行し、ストックパイルユニット１０に対する運転停止命令の有無を監視する。運転停止命令があればステップＳ５１に移行し、そうでなければ、処理Ａ１およびＡ２の並行処理を継続すべく、ステップＳ２１およびステップＳ３１に処理を戻す。
【００６８】
ステップＳ５１では、まず、処理工程の最上流側のベルトフィーダ３０での切り出し運転を停止する。続くステップＳ５２では、超音波式レベルセンサ８５から礫の受け入れシュートレベルの情報を取得し、スクリュフィーダ５０の導入口５３への礫の受け入れシュートレベルが低位レベルＬ未満か否かを判定する。礫の受け入れシュートレベルが低位レベルＬ未満であればステップＳ５３に移行し、そうでなければ、礫の受け入れシュートレベルが低位レベルＬ未満に下がるまで、ステップＳ５２で待機する。
ステップＳ５３では、所定時間（例えば５分間）が経過するまで待機した後、ステップＳ５４〜Ｓ６０の運転停止の処理を順に実行して、処理工程上流側の処理部から順に、破砕機４０、スクリュフィーダ５０、補助水流供給ポンプ６５および水中スラリポンプ６０の運転を停止する。
【００６９】
なお、各処理部の運転を停止する際は、所定の待機時間が経過するまで待機した後に、下流側の処理部の運転を停止する。本実施形態の例では、破砕機４０を停止後、５分間待機し（ステップＳ５５）、次いで、スクリュフィーダ５０を停止後、１分間待機し（ステップＳ５７）、次いで、補助水流供給ポンプ６５を停止後、１分間待機し（ステップＳ５９）、次いで、水中スラリポンプ６０を停止する。
【００７０】
このように、第二実施形態のストックパイルユニット１０によれば、水中ロードセルに替えて、超音波レベルセンサ８５を用いて礫の量を水中で測定するため、処理部に対して前後の移送管路を介して礫の量の影響が伝わらない状態とするための縁切り部が不要となる。
そして、第二実施形態の管理コンピュータ９は、上述した管理処理のプログラムを実行可能なので、これにより、第一実施形態同様に、超音波レベルセンサ８５で測定された礫の量の情報に基づいて、上流工程から移送用機器の各処理部に水中で供給される礫の状況を所期の状態に管理できる。
【符号の説明】
【００７１】
１    採鉱母船
２    揚鉱母船
３    アンビリカブルケーブル
４    アンビリカブルケーブル
５    移送管
６    揚鉱管
７    揚鉱ポンプ
８    採鉱機
９    管理コンピュータ（管理部）
１０    ストックパイルユニット（整粒移送装置：移送用機器）
１１    第一移送管路
１２    第二移送管路
１３    第三移送管路
１４    移送補助管路
２０    ホッパ
３０    ベルトフィーダ（第一切り出し部）
４０    破砕機（破砕部）
４１    破砕部支柱
４２    破砕部用水中ロードセル（測定器）
４３    縁切り部
４４    縁切り部
４５    フレーム
４６    ドラムカッタ
４７    水平回転軸
４８    軸受
４９    油圧モータ
５０    スクリュフィーダ（第二切り出し部）
５１    フィーダ支柱
５２    フィーダ用水中ロードセル（測定器）
５３    導入口
５４    縁切り部
５５    フレーム
５６    軸無スクリュ羽根
５７    回転軸
５８    スクリュ部
５９    油圧モータ
６０    水中スラリポンプ（移送部）
６１    吸込配管
６２    排出口
６３    切り出しシュート
６４    インペラ
６５    補助水流供給ポンプ
６６    ノズル
６７    補助管路縁切り部
６８    ポンプ室
６９    油圧モータ
７０    油圧ユニット
８０    γ線密度計
８２    スイングバルブ
８３    油圧シリンダ
９０    筐体
９１    基台
９２    支柱
９３    上部枠
９４    胴部支柱
９５    胴部枠
９６    排出板
Ｍ      マウンド
ＯＤ    海底熱水鉱床
ＳＬ    海上
ＳＢ    海底
【図１】
2020045643.tif 000003
【図２】
2020045643.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2020045643.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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