【手続補正書】
【提出日】平成28年1月4日(2016.1.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
しかしながら、ガスハイドレートを分解してガスを回収するためには、同じ圧力の下では、数十℃の温度上昇を必要とする。更に、氷を溶解させるための潜熱も考慮に入れると、多くの熱エネルギを必要とし、この熱水を、通常ガスハイドレート層の存在する数百ｍの深さの海底に供給しなければならない。また、大量の熱水を地盤内に存在するガスハイドレート層に供給するので、供給した熱水と同量の水を数百ｍの深さの海底からガスと共に回収しなければならず、この水をくみ上げるためにもかなりの動力を必要としていた。そして、また、過熱するための熱源として電力を使用するときには、数百ｍの深さの海底まで電力を供給しなければならないので、電圧降下が大きくなり、電力を使用してもエネルギ効率を高くすることは困難であった。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
ハイドレート分解装置４６は、図２に示すように、ガス回収システム１０の多重管内部に設置された、熱エネルギ発生装置４８と火力発電装置５０とガス回収口６８とからなる。
熱エネルギ発生装置４８は、給水管５６、蒸気発生装置５８、過熱蒸気生成装置６０、ならびに第１のフィルタ９０および第２のフィルタ９２とからなり、給水管５６は、筒状部材の手前で二手に分岐し、第１の蒸気供給管６４Ａおよび第２の蒸気供給管６４Ｂによって筒状部材に接続される。また、蒸気発生装置５８は、給水管５６の分岐手前に設置されたヒータ６２と、分岐後の第１の蒸気供給管６４Ａおよび第２の蒸気供給管６４Ｂのそれぞれに設置された第１の電磁バルブ６３Ａおよび第２の電磁バルブ６３Ｂからなる。そして、過熱蒸気生成装置６０は、第１の管５２および第２の管５４からなる筒状部材と第１の管５２および第２の管５４のそれぞれに設置された高周波加熱装置６６とからなる。また、第１のフィルタ９０および第２のフィルタ９２は、外筒１２の内側であって、第１の管５２の開口部および前記第２の管５４の開口部のそれぞれに移動可能に設置される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
給水管５６は、蒸気発生装置５８に蒸気発生のための水を供給する。水は給水管５６を通って分岐手前に設置されたヒータ６２によって加熱され、蒸気となって筒状部材に対して傾斜して接続された第１の蒸気供給管６４Ａまたは第２の蒸気供給管６４Ｂから筒状部材の第１の管５２または第２の管５４に噴出される。
蒸気発生装置５８のヒータ６２は、給水管５６を通る水を加熱して蒸気とし、第１の蒸気供給管６４Ａまたは第２の蒸気供給管６４Ｂへ蒸気を噴出させる。蒸気発生装置５８の第１の電磁バルブ６３Ａおよび第２の電磁バルブ６３Ｂは、上述の制御装置３４からの制御信号に基づいて第１の電磁バルブ６３Ａおよび第２の電磁バルブ６３Ｂのいずれか一方を開放し、もう一方を閉止する。蒸気は開放された方の蒸気供給管より筒状部材６１内に噴出される。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
図３に詳細に示されるように、第１の管５２は第１の蒸気バルブ６５Ａを備え、第２の管５４は、第２の蒸気バルブ６５Ｂを備える。第１の蒸気バルブ６５Ａは、第１の電磁バルブ６３Ａを開放することで噴出される蒸気によって移動されて第１の蒸気供給管６４Ａの開口部を開放し、第２の蒸気バルブ６５Ｂは、第１の電磁バルブ６３Ａを開放することで噴出される蒸気によって移動されて第２の蒸気供給管６４Ｂの開口部を閉止する。また、第１の蒸気バルブ６５Ａは、第１の電磁バルブ６３Ｂを開放することで噴出される蒸気によって移動されて第１の蒸気供給管６４Ａの開口部を閉止し、第２の蒸気バルブ６５Ｂは、第１の電磁バルブ６３Ｂを開放することで噴出される蒸気によって移動されて第２の蒸気供給管６４Ｂの開口部を開放する。なお、第１の蒸気バルブ６５Ａおよび第２の蒸気バルブ６５Ｂは、第１の電磁バルブ６３Ａおよび第２の電磁バルブ６３Ｂのいずれからも蒸気を供給されていない場合には、例えば、図示しないバネ等の弾性力によって、第１の蒸気供給管６４Ａおよび第２の蒸気供給管６４Ｂのそれぞれの開口部を閉止するように動作する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
発電機は、回転可能なロータ８０と、ステータ８２とからなり、ロータ８０がステータ８２に対して回転することで発電が行われる。
ロータ８０は、上述のタービン７８と回転軸８４によって連結されるため、タービン７８が回転することで回転される。また、ステータ８２は、ロータ８０の回転を受けて発電し、蒸気発生装置５８のヒータ６２、ならびに第１の電磁バルブ６３Ａおよび第２の電磁バルブ６３Ｂ、過熱蒸気生成装置６０の高周波加熱装置６６などに電力を供給する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
次に、本実施形態に係るガス回収システム１０のガス回収動作について説明する。
ガス回収システム１０は、その先端に設置された掘削装置３８によって海中の上側の地層４０を掘り進み、海中の上側の地層４０と下側の地層４４との間に存在するガスハイドレート層４４内部に到達して、ハイドレート分解装置４６をガスハイドレート層４４内部に設置する。
なお、掘削の際、ハイドレート分解装置４６の熱エネルギ発生装置４８は、第１の電磁バルブ６３Ａおよび第２の電磁バルブ６３Ｂを閉止しており、第１の蒸気バルブ６５Ａおよび第２の蒸気バルブ６５Ｂのいずれにも蒸気を供給していないため、上述のとおり、図３に示すように、筒状部材の第１の管５２に設置された第１の蒸気バルブ６５Ａは、第１の蒸気供給管６４Ａを閉止し、第２の管５４に設置された第２の蒸気バルブ６５Ｂは、第２の蒸気供給管６４Ｂを閉止する。また、第１のフィルタ９０が第１の管５２の開口部に設置され、第２のフィルタ９２が第２の管５４の開口部に設置される。第１のフィルタ９０および第２のフィルタ９２が、第１の管５２および第２の管５４のそれぞれの開口部に設置されることで、第１の管５２および第２の管５４の内部に土砂や砂礫などが入るのを防ぎ、また、第１の蒸気バルブ６５Ａおよび第２の蒸気バルブ６５Ｂが、第１の蒸気供給管６４Ａおよび第２の蒸気供給管６４Ｂのそれぞれを閉止することで、第１の蒸気供給管６４Ａおよび第２の蒸気供給管６４Ｂのそれぞれに水などが逆流するのを防ぐ。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
図４に示すように、ハイドレート分解装置４６の熱エネルギ発生装置４８は、制御装置よりガスハイドレート回収の制御信号を受けて、第１の電磁バルブ６３Ａを開放し、第２の電磁バルブ６３Ｂを閉止することで、ヒータ６２によって加熱された蒸気を第１の電磁バルブ６３Ａ側に供給する。蒸気は、第１の電磁バルブ６３Ａを通って噴出され、第１の蒸気バルブ６５Ａを開放するとともに、第２の蒸気バルブ６５Ｂを閉止し、第１の蒸気供給管６４Ａより第１の管５２内に噴出される。噴出された蒸気は、第１の管５２の周囲に設置された高周波加熱装置６６によって、更に加熱されて過熱蒸気とされ、高速の気流となって第１の管５２の開口部よりガスハイドレート層に向かって噴出されて、周囲のガスハイドレートを加熱してガスと水とに分離する。ガスハイドレート層に向かって噴出された高速の気流は、ガスと水と蒸気とを含む循環流となり、その循環流の一部は、第２の管５４の開口部の前面に設置された第２のフィルタ９２を通って第２の管５４に還流する流れとなる。この還流は、第１の蒸気供給管６４Ａから供給される蒸気と共に、第１の管５２の周囲に設置された高周波加熱装置６６によって再び過熱され、第１の管５２の開口部より再び噴出される。なお、第２の蒸気供給管６４Ｂは、第２の蒸気バルブ６５Ｂによって閉止されているため、還流が第２の蒸気供給管６４Ｂを逆流することはない。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
また、ハイドレート分解装置４６の熱エネルギ発生装置４８は、ガスハイドレート層を分解する循環流の方向を切り替えることができる。第２のフィルタ９２が詰まるなどし、上述の方向ではうまく循環流を発生させることができない場合、図５に示すように、熱エネルギ発生装置４８は、制御装置よりガスハイドレート回収の制御信号を受けて、第２の電磁バルブ６３Ｂを開放し、第１の電磁バルブ６３Ａを閉止することで、ヒータ６２によって加熱された蒸気を第１の電磁バルブ６３Ｂ側に供給する。蒸気は、第２の電磁バルブ６３Ｂを通って噴出され、第２の蒸気バルブ６５Ｂを開放するとともに、第１の蒸気バルブ６５Ａを閉止し、第２の蒸気供給管６４Ｂより第２の管５４内に噴出される。噴出された蒸気は、第２の管５４の周囲に設置された高周波加熱装置６６によって、更に加熱されて過熱蒸気とされ、高速の気流となって第２の管５４の開口部よりガスハイドレート層に向かって噴出されて、周囲のガスハイドレートを加熱してガスと水とに分離する。ガスハイドレート層に向かって噴出された高速の気流は、ガスと水と蒸気とを含む循環流となり、その循環流の一部は、第１の管５２の開口部の前面に設置された第１のフィルタ９０を通って第１の管５２に還流する流れとなる。この還流は、第２の蒸気供給管６４Ｂから供給される蒸気と共に、第２の管５４の周囲に設置された高周波加熱装置６６によって再び過熱され、第２の管５４の開口部より再び噴出される。なお、第１の蒸気供給管６４Ａは、第１の蒸気バルブ６５Ａによって閉止されているため、還流が第１の蒸気供給管６４Ａを逆流することはない。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５４】
また、上述の実施形態において、第１の蒸気供給管６４Ａおよび第２の蒸気供給管６４Ｂは、第１の蒸気バルブ６５Ａおよび第２の蒸気バルブ６５Ｂがそれぞれスライドすることで閉止するゲートバルブ（スライドバルブ）の構成を備えるが、第１の蒸気供給管６４Ａおよび第２の蒸気供給管６４Ｂへの逆流を防ぐことができれば、第１の蒸気バルブ６５Ａおよび第２の蒸気バルブ６５Ｂは、これらゲートバルブの替わりに、例えば、バタフライバルブによって構成されてもよく、また、ボールバルブによって構成されてもよく、グローブバルブによって構成されてもよく、チェッキバルブによって構成されてもよく、ニードルバルブやピストンバルブなどによって構成されてもよい。これらのように種々の公知のバルブを利用することができる。なお、第１の蒸気バルブ６５Ａおよび第２の蒸気バルブ６５Ｂは、それぞれが単にスライドすることで閉止するだけでなく、また、単に回転することで閉止するだけでなく、例えば、回転しながらスライドすることで、第１の蒸気供給管６４Ａおよび第２の蒸気供給管６４Ｂのそれぞれをより確実に閉止することができる。
また、第１の電磁バルブ６３Ａおよび第２の電磁バルブ６３Ｂも同様に、上述の種々の公知のバルブを利用することができる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５７】
（熱エネルギ発生装置の第１変形例）
また、本発明に係る熱エネルギ発生装置の第１変形例としては、図８に示すように、第１の管１５２および第２の管１５４は、その外側に、筒状加熱装置１６９を備えてもよい。第１の管１５２と第２の管１５４とは上下対称の構成であるため、図８では、第１の管１５２側のみ示す。
図９は、図８に示す筒状過熱装置１６９のＡ−Ａ線断面図である。図８および図９に示すように、筒状加熱装置１６９は、筒状の可燃ガス供給管１７０および筒状の空気供給管１７２、ならびに、筒状の燃焼室１７４、筒状のバーナ１７６、および筒状の排気路１８６からなる。第１の管１５２および第２の管１５４が互いに接続される中央よりの外側に、第１の管１５２および第２の管１５４の周囲をそれぞれ覆う筒状の可燃ガス供給管１７０および筒状の空気供給管１７２がそれぞれ設置され、その先に燃焼室１７４がそれぞれ設置される。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５９】
なお、上述の筒状加熱装置１６９は、第１の管１５２および第２の管１５４に限らず、火力発電装置５０と同じくガス回収管１６に所定間隔で設置されてもよく、また、ガス回収口１６８に設置されてもよい。
低温高圧下でガスハイドレート層からガスを回収するため、ガスは冷やされてすぐにガスハイドレートに戻ってしまう可能性がある。また、給水管５６によって供給される水も給水管の途中で凍りやすい。そのため、ガス回収システム１０において、所定間隔ごとに筒状加熱装置１６９や火力発電装置５０を設置することで、回収したガスのガスハイドレート化や水の凍結を防止することができる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６０】
また、図８に示すように、ガス回収口１６８は、熱エネルギ発生装置１４８の第１の管１５２および第２の管１５４のそれぞれの開口部に近接して複数設置されてもよい。
熱エネルギ発生装置１４８によりガスハイドレートをガス化したとしても、海底などの低温高圧化においては、ガスはすぐに熱を奪われガスハイドレートに戻ってしまう。よって、熱エネルギ発生装置１４８の設置位置とガス回収口１６８の設置位置とが近ければ近いほど、ガス化したガスハイドレートを効率よく回収することができる。
なお、その際、第１のフィルタ９０および第２のフィルタ９２は、ガス回収口１６８に設置される複数のフィルタの内の１つのフィルタを兼ねてもよい。