(57)【要約】【課題】ガスハイドレートを効率よくガス化できるガス化タンクおよびガス化方法を提供する。【解決手段】水底３の水とともに塊状のガスハイドレートｍを供給されるガス化タンク１の内部の上方に破砕用ノズル１０と融解用ノズル１１とを設置して、ガス化タンク１の中で水に浮いている塊状のガスハイドレートｍに破砕用ノズル１０から水を噴射してガスハイドレートｍどうしを分離させて、融解用ノズル１１から水を噴霧してガスハイドレートｍを融解させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水底の水とともに前記水底から採取された塊状のガスハイドレートを回収してガス化するガス化タンクにおいて、
水とともに回収されて水面に浮いている前記塊状のガスハイドレートの上方から水を噴射して前記塊状のガスハイドレートどうしを分離させる破砕用ノズルと、
前記塊状のガスハイドレートの上方から水を噴霧して前記塊状のガスハイドレートを融解させる融解用ノズルとを備えることを特徴とするガス化タンク。
【請求項２】
前記破砕用ノズルが、前記融解用ノズルのスプレー角度よりも小さいスプレー角度を備える請求項１に記載のガス化タンク。
【請求項３】
前記ガス化タンクの底部に配置される取水口と、この取水口と前記破砕用ノズルとを連通するパイプとを備えることを特徴とする請求項１または２に記載のガス化タンク。
【請求項４】
前記水底の水とともに回収される土砂を水とともに前記パイプに供給する構成を前記取水口が備える請求項３に記載のガス化タンク。
【請求項５】
前記破砕用ノズルまたは前記融解用ノズルの少なくとも一方について水の噴射の開始と停止とを制御する制御機構を備える請求項１〜４のいずれかに記載のガス化タンク。
【請求項６】
前記制御機構が水を連続的に噴射する連続運転状態と水を間欠的に噴射する間欠運転状態とを切り替える構成を有している請求項５に記載のガス化タンク。
【請求項７】
前記制御機構が、前記間欠運転状態の際に水を噴射し続ける時間と水の噴射を停止し続ける時間とをそれぞれ設定可能とする構成を有している請求項６に記載のガス化タンク。
【請求項８】
前記塊状のガスハイドレートどうしの固着の有無を測定する測定センサを備えていて、
前記制御機構が前記測定センサからの出力に応じて前記破砕用ノズルからの水の噴射の開始と停止とを制御する構成を有する請求項５に記載のガス化タンク。
【請求項９】
前記ガス化タンクの中で前記塊状のガスハイドレートどうしの固着が発生している場所を前記測定センサからの出力に基づき判定する判定機構を備えていて、
前記判定機構から得られる前記場所に前記破砕用ノズルからの水を噴射する制御を前記制御機構が行う構成を有している請求項８に記載のガス化タンク。
【請求項１０】
水底の水とともに前記水底から回収された塊状のガスハイドレートをガス化タンクに回収してガス化するガス化方法において、
前記水底の水とともに回収されて水面に浮いている前記塊状のガスハイドレートの上方から水を噴射して前記塊状のガスハイドレートどうしを分離させる破砕工程と、
前記塊状のガスハイドレートの上方から水を噴霧して前記ガスハイドレートを融解させる融解工程とを備えることを特徴とするガス化方法。
【請求項１１】
前記破砕用ノズルが前記塊状のガスハイドレートどうしを分離させるために必要な流速の水を噴射可能な構成を有していて、
前記融解用ノズルが前記塊状のガスハイドレートを融解させるために必要な流速の水を噴霧可能な構成を有している請求項１または２に記載のガス化タンク。
【請求項１２】
平面視における前記ガス化タンクの全体に前記融解用ノズルと前記破砕用ノズルとが均等配置される請求項１または２に記載のガス化タンク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水底の塊状のガスハイドレートを水底の水とともに回収してガス化させるガス化タンクおよびガス化方法に関するものであり、詳しくはガスハイドレートを効率よくガス化できるガス化タンクおよびガス化方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
海底や湖の底（以下、水底ということがある）に存在するメタンガスハイドレートを回収して、これらを融解させるガス化方法が種々提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１は、塊状のガスハイドレートと表層水とをセパレータタンクに供給して、表層水の熱でガスハイドレートを融解させてガスを取り出すガス化方法を提案する。
【０００４】
ガスハイドレートの融解は吸熱反応であるため、ガスハイドレートの融解水や周囲の海水を凍結させることがあった。これにともない塊状のガスハイドレートどうしが固着して比較的大きなプレート状に成長することがあった。複数の塊状のガスハイドレートに比べて、プレート状となったガスハイドレートは表層水との接触面積が著しく小さくなる。ガスハイドレートと表層水との間での熱交換が効率よく行えなかった。そのためガスハイドレートを効率よくガス化することができなかった。
【０００５】
プレート状のガスハイドレートはセパレータタンクの中に滞留してさらに成長する。このような場合には、水底で掘削してセパレートタンクに回収されるガスハイドレートの流入を抑制または停止させなければならない。そのためガスの生産効率が著しく低下する不具合があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】日本国特開２０１５−０３１０９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記の問題を鑑みてなされたものであり、その目的はガスハイドレートを効率よくガス化できるガス化タンクおよびガス化方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するためのガス化タンクは、水底の水とともに前記水底から採取された塊状のガスハイドレートを回収してガス化するガス化タンクにおいて、水とともに回収されて水面に浮いている前記塊状のガスハイドレートの上方から水を噴射して前記塊状のガスハイドレートどうしを分離させる破砕用ノズルと、前記塊状のガスハイドレートの上方から水を噴霧して前記塊状のガスハイドレートを融解させる融解用ノズルとを備えることを特徴とする。
【０００９】
上記の目的を達成するためのガス化方法は、水底の水とともに前記水底から回収された塊状のガスハイドレートをガス化タンクに回収してガス化するガス化方法において、水底の水とともに回収されて水面に浮いている前記塊状のガスハイドレートの上方から水を噴射して前記塊状のガスハイドレートどうしを分離させる破砕工程と、前記塊状のガスハイドレートの上方から水を噴霧して前記ガスハイドレートを融解させる融解工程とを備える
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のガス化タンクおよびガス化方法によれば、破砕用ノズルから噴射する水により塊状のガスハイドレートどうしが固着して大きな塊に成長することを抑制できる。複数の塊状のガスハイドレートが互いに分離している状態を維持しやすくなるので、ガスハイドレートを効率よくガス化するには有利である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明のガス化タンクを備えるガスハイドレート回収装置を例示する説明図である。
【図２】本発明のガス化タンクを例示する説明図である。
【図３】図２のガス化タンクを平面視で例示する説明図である。
【図４】図２のノズルユニットを斜視で例示する説明図である。
【図５】図２のガス化タンクの変形例を例示する説明図である。
【図６】図５のガス化タンクの変形例を例示する説明図である。
【図７】図６のガス化タンクでの破砕工程の状態を例示する説明図である。
【図８】図７のガス化タンクの変形例を例示する説明図である。
【図９】図３のガス化タンクの変形例を例示する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明のガス化タンクおよびガス化方法を図に示した実施形態に基づいて説明する。
【００１３】
図１に例示するように本発明のガス化タンク１はガスハイドレート回収装置２に組み込まれる装置である。ガスハイドレート回収装置２は、海や湖の底である水底３に存在するメタンなどのガスハイドレートｍを掘削して塊状のガスハイドレートｍを採取する掘削機構４と、掘削機構４で採取されたガスハイドレートｍを水底３の近傍から上方に向かって搬送するライザー管５とを備えている。
【００１４】
ガスハイドレート回収装置２は、水面近傍に配置される船舶や浮体等の構造物６を備えている。ガス化タンク１はこの構造物６に配置されている。ライザー管５の上端は直接または間接にガス化タンク１に連結されている。ガス化タンク１が設置される構造物６は水面近傍に配置される船舶等に限らず、陸上の建造物や水中に配置される浮体等で構成してもよい。
【００１５】
ガスハイドレート回収装置２は、一端をガス化タンク１に連結されるガス供給ライン７を備えている。ガス供給ライン７の他端にはガスｇを貯留する貯留タンクやガスｇを輸送する装置やガスｇを消費地まで搬送するパイプラインが連結される。
【００１６】
またガスハイドレート回収装置２は、一端をガス化タンク１に直接または間接に連結される排出管８を備えている。排出管８はガス化タンク１の中の水や土砂を水底３の近傍に排出する構成を有している。
【００１７】
ガスハイドレート回収装置２によりガスｇを生産する際には、まずドリルビットや水中重機等で構成される掘削機構４により水底３が掘削されて、塊状のガスハイドレートｍが捕集される。ガスハイドレートｍはメタンガス等のガス資源を内包していて比較的比重が小さいため、浮力によりライザー管５の中を上方に移動していく。
【００１８】
水面に近づくほど水圧が小さくなりかつ温度が高くなるため、ライザー管５の中を上昇
するガスハイドレートｍが融解して、ガスｇの気泡を発生させることがある。ライザー管５の上端に近づくほど気泡の量が増えるので、ライザー管５の中の流体の密度は上端に近いほど小さくなる。
【００１９】
ライザー管５の下端と上端との比重差が大きくなるので、この比重差によりライザー管５の中に上昇流が発生する。いわゆるエアリフトポンプと同様の効果が発生する。この上昇流により塊状のガスハイドレートｍとともに水底３の近傍の水や土砂（以下、スラリーと総称することがある）がライザー管５により吸い上げられて、ガス化タンク１に回収される。
【００２０】
ガス化タンク１では塊状のガスハイドレートｍを融解させてガス化する。ガス化タンク１の内部のガスｇはガス供給ライン７を経由してガス化タンク１から取り出される。
【００２１】
ガス化タンク１の内部の水および土砂は排出管８を経由して外部に排出される。本明細書において土砂とは、水底３からガスハイドレートｍとともに回収される礫や砂泥などの固体をいう。
【００２２】
上記を繰り返してガスハイドレート回収装置２はガスｇの生産を行う。ガスハイドレート回収装置２の構成は上記に限定されない。塊状のガスハイドレートｍを水底３から回収してガス化タンク１に供給する構成を少なくとも有していればよい。
【００２３】
図２および図３に例示するようにガス化タンク１は、楕円体のタンクで構成されている。ガス化タンク１の形状はこれに限らず、直方体や球体であってもよい。ガス化タンク１は例えば長手方向ｘの長さが１０〜３０ｍ程度、短手方向ｙの長さが５〜１５ｍ程度、上下方向ｚの長さが５〜１５ｍ程度に構成することができる。タンクの大きさは上記に限らず、ガスハイドレート回収装置２の規模に応じて適宜変更することができる。
【００２４】
ガス化タンク１は、ライザー管５から送られるスラリーをガス化タンク１の内部に導入する供給口９と、ガス化タンク１の内部の上方に配置される破砕用ノズル１０および融解用ノズル１１とを備えている。
【００２５】
図２に例示する実施形態では供給口９は、ガス化タンク１の内部の水の水面よりも高い位置に配置されているが、本発明はこの構成に限らない。供給口９が水面よりも低い位置に配置されていてもよい。図２に例示する実施形態では破砕用ノズル１０と融解用ノズル１１とは、ガス化タンク１の内部の上面に配置されているが、本発明はこの構成に限らない。破砕用ノズル１０と融解用ノズルとは、ガス化タンク１の内部の水の水面よりも高い位置に配置されていればよい。
【００２６】
本明細書において破砕用ノズル１０とは、ガス化タンク１の中の水に浮いている塊状のガスハイドレートｍに衝撃を与えて、塊状のガスハイドレートｍどうしが固着することを抑制する水流を発生させるノズルである。または破砕用ノズル１０とは互いに固着している塊状のガスハイドレートｍどうしを分離させる水流を発生させるノズルである。
【００２７】
塊状のガスハイドレートｍどうしを分離させるために必要な流速の水を、破砕用ノズル１０は噴射可能な構成を有している。本明細書において塊状のガスハイドレートｍどうしを分離させるために必要な流速とは、ガスハイドレートｍに衝突する際に例えば４ｍ／ｓｅｃ以上の流速を意味する。ガス化タンク１の中の水面から例えば上方２ｍの位置に破砕用ノズル１０が設置されている場合は、破砕用ノズル１０の吐出口において噴射される水は２ｍ／ｓｅｃ程度に設定される。
【００２８】
破砕用ノズル１０は、塊状のガスハイドレートｍどうしの固着の抑制または既に固着しているものを分離する機能の少なくとも一方を備えていれば良い。そのため破砕用ノズル１０から噴射される水の温度はいずれの温度であってもよく、例えば５℃以下など比較的低い温度でもよい。
【００２９】
破砕用ノズル１０はスプレー角度が例えば０度で直進流を生成するノズルで構成される。スプレー角度とはノズルから噴射される流体が広がる範囲をいう。
【００３０】
破砕用ノズル１０のスプレー角度は上記に限らず、水に浮いている塊状のガスハイドレートｍに衝撃を与えることができればよい。例えばスプレー角度が１５０度でありスプレーパターンがフラット形（略長方形状）となるノズルで構成することができる。スプレーパターンとは流体の噴射方向に直交する断面の形状をいう。
【００３１】
本明細書において融解用ノズル１１とは、ガス化タンク１の中の水に浮いている塊状のガスハイドレートｍに熱を供給して塊状のガスハイドレートｍを融解させる水流を発生させるノズルである。そのため融解用ノズル１１から噴霧される水の温度は高温であるほど望ましく、例えば５〜４０℃程度とすることができる。融解用ノズル１１から噴霧される水の温度は上記に限らず、塊状のガスハイドレートを融解させることができればよく０℃より高い温度であればよい。
【００３２】
塊状のガスハイドレートｍを融解させるために必要な流速の水を、融解用ノズル１１は噴霧可能な構成を有している。本明細書において塊状のガスハイドレートｍを融解させるために必要な流速とは、ガスハイドレートｍに衝突する際に例えば０．２ｍ／ｓｅｃ以上の流速を意味する。この流速は例えば２ｍ／ｓｅｃとしてもよい。融解用ノズル１１から噴霧される水の流速が早いほど、ガスハイドレートｍに衝突した際の圧力が大きくなる。ガスハイドレートｍの表面の圧力が高くなるので、ガスハイドレートｍの温度が上昇しやすくなり、その結果融解しやすくなる。
【００３３】
融解用ノズル１１は水に浮いている塊状のガスハイドレートに熱を与える機能を備えていればよい。そのため融解用ノズル１１のスプレー角度およびスプレーパターンはいずれであってもよい。ガス化タンク１の中で比較的広範囲に分布する塊状のガスハイドレートに効率よく熱を供給するために、融解用ノズル１１は広範囲に水を噴霧できる構成を有していることが望ましい。融解用ノズル１１は、例えばスプレー角度が１５度〜１７０度でありスプレーパターンがフルコーン状（円形状）となるノズルで構成することができる。
【００３４】
融解用ノズル１１から噴霧される水の粒子径を例えば３００μｍ以下とすることが望ましい。融解用ノズル１１から噴霧される水が塊状のガスハイドレートｍに熱を伝える前に周囲の水と熱交換することを抑制できるためである。
【００３５】
破砕用ノズル１０が噴射する水の範囲は、融解用ノズル１１が噴霧する水の範囲よりも小さく構成されている。本明細書において水の範囲とは、破砕用ノズル１０または融解用ノズル１１から吐出される水が、ガス化タンク１の中の水の水面に到達したときの水平方向における広がりの範囲をいう。
【００３６】
またガス化タンク１の中の水の水面に到達したときの単位面積あたりの衝撃力は、融解用ノズル１１から吐出される水よりも破砕用ノズル１０から吐出される水の方が大きい。
【００３７】
図４に例示するように一つの破砕用ノズル１０と、この破砕用ノズル１０の周囲に配置される複数の融解用ノズル１１とを備えるノズルユニット１２を構成して、このノズルユニット１２をガス化タンク１の内側の上面に配置する構成にしてもよい。この実施形態で
は一つの破砕用ノズル１０の周囲に六つの融解用ノズル１１が均等な間隔で配置されている。
【００３８】
図２に例示するようにガス化タンク１は、内部の水を取水する取水口１３と、この取水口１３とノズルユニット１２とを連通するパイプ１４と、パイプ１４の途中部分に設置されるポンプ１５とを備えている。
【００３９】
図２および図３に例示するようにガス化タンク１には、供給口９からスラリーが供給される。スラリーには水底３の水と、直径が例えば２０〜３０ｍｍ程度の塊状のガスハイドレートｍと、直径が例えば２μｍ〜３０ｍｍ程度の土砂とが含まれている。塊状のガスハイドレートｍは水よりも比重が小さいため水面に浮いた状態となる。土砂は水よりも比重が大きいためガス化タンク１の底に沈降していくことになる。
【００４０】
取水口１３で回収される水はポンプ１５により加圧されてノズルユニット１２に送られる。ノズルユニット１２に送られる水は、一部が破砕用ノズル１０から噴射されて、残りが融解用ノズル１１から噴霧される。破砕用ノズル１０から噴射される水の衝撃により、水面に浮いて互いに固着した塊状のガスハイドレートｍどうしは分離する（破砕工程）。破砕用ノズル１０から噴射される水により、水面に浮いていて互いに接近した塊状のガスハイドレートｍどうしは分散する（破砕工程）。また破砕用ノズル１０から噴射される水により塊状のガスハイドレートｍの浮いている水が撹拌されるため、塊状のガスハイドレートｍどうしが固着することを抑制できる。
【００４１】
一方で融解用ノズル１１から噴霧される水が水面に浮いている塊状のガスハイドレートｍに付着して、熱を供給する（融解工程）。ガスハイドレートｍの融解が進み、ガスｇが発生する。
【００４２】
ガスｇはガス化タンク１からガス供給ライン７に送られて回収される。水と土砂とはガス化タンク１から排出管８に送られて水底３に戻される。
【００４３】
図３に例示するようにこの実施形態ではガス化タンク１の内部に四つのノズルユニット１２が配置されている。図３では説明のためガス化タンク１の壁面を破線で示している。ガス化タンク１に設置するノズルユニット１２の数はこれに限らず、ガス化タンク１の大きさや供給されるガスハイドレートｍの量に応じて適宜変更することができる。
【００４４】
本発明のガス化タンク１は、破砕用ノズル１０を備える構成により塊状のガスハイドレートｍどうしが固着してプレート状に成長することを抑制できる。塊状のガスハイドレートｍを分散させることで、周囲の水や融解用ノズル１１から噴霧される水との接触面積が大きい状態をガスハイドレートｍは維持できる。ガスハイドレートｍを効率よくガス化するには有利である。
【００４５】
またガス化タンク１は、広範囲に水を噴霧する融解用ノズル１１を備える構成により塊状のガスハイドレートｍに熱を供給しやすくなる。ガスハイドレートｍを効率よくガス化するには有利である。
【００４６】
取水口１３で回収した水を破砕用ノズル１０および融解用ノズル１１に供給する構成により、ガス化タンク１はタンク内の水の量を変動させることなくガスハイドレートｍどうしの固着を抑制するとともに効率よく融解させることができる。ライザー管５から供給されるスラリーの流量と排出管８から排出される水等の流量との制御により、ガス化タンク１の中の流体の総量を管理できる。そのためガス化タンク１におけるガスｇの生産管理を比較的簡単に行うことができる。例えばライザー管５から供給されるスラリーの流量が想
定よりも多く、ガス化タンク１の中の流体の総量が増加しすぎている場合であっても、これに影響されることなく破砕用ノズル１０から水を噴射してガスハイドレートｍどうしを分離させて融解を促進することができる。
【００４７】
ガス化タンク１の構成は上記に限らず、比較的温度の高い表層水を破砕用ノズル１０や融解用ノズル１１から供給する構成にしてもよい。
【００４８】
破砕用ノズル１０からの水の噴射は、ガスハイドレート回収装置２の稼働中に常時行う構成にすることができる。この場合はガスハイドレートｍどうしが固着することを予防できる。破砕用ノズル１０からの水の噴射によりガス化タンク１の中の水が常時撹拌されるのでガスハイドレートｍの融解を促進するには有利である。
【００４９】
破砕用ノズル１０からの水の噴射は、所定の時間経過ごとに間欠的に行う構成にすることができる。例えば５分ごとに破砕用ノズル１０から所定量の水を噴射する構成にしてもよい。この場合、１回あたりの水の噴射量は適宜決定できる。
【００５０】
破砕用ノズル１０からの水の噴射を間欠的に行う構成により、ポンプ１５を適宜停止させることができる。ガス化タンク１の全体におけるエネルギー効率を向上するには有利である。
【００５１】
融解用ノズル１１に供給される水を熱交換器やヒータ等により加熱する構成としてもよい。融解用ノズル１１から噴霧される水の温度が高くなるので、ガスハイドレートｍの融解を促進するには有利である。例えば図２に例示する実施形態においては、ノズルユニット１２の上流側にヒータを設置する構成にしてもよい。破砕用ノズル１０から噴射される水の温度も高くなるので、ガス化タンク１の中の水の温度を上昇させることができる。ガスハイドレートｍの融解を促進するには有利である。
【００５２】
本発明においてノズルユニット１２は必須の構成要件ではない。破砕用ノズル１０と融解用ノズル１１とをユニット化せずにそれぞれ独立してガス化タンク１に配置する構成にしてもよい。
【００５３】
図５に例示するように取水口１３がガス化タンク１の底部に配置される構成にすることができる。この実施形態では取水口１３と破砕用ノズル１０とがパイプ１４で連通されている。取水口１３はガス化タンク１の底部に設置されているため、ガス化タンク１の中の水とともに土砂を回収して破砕用ノズル１０に送ることができる。
【００５４】
ガス化タンク１の底面を供給口９の側から排出管８の側に向かって下り傾斜に形成してもよい。排出管８の近傍に設置する取水口１３に土砂を集めやすくするには有利である。パイプ１４の途中部分にはポンプ１５が設置されている。
【００５５】
破砕用ノズル１０からは水とともに固体である土砂が噴射されるので、水に浮いている塊状のガスハイドレートｍに与える衝撃力を増加させることができる。そのため互いに固着しているガスハイドレートｍを分離させやすくなる。また土砂の噴射によりガス化タンク１の中の水が撹拌されるため、塊状のガスハイドレートｍどうしが固着することを更に抑制するには有利である。
【００５６】
図２に例示する実施形態において取水口１３から水とともに例えば粒径が２μｍ〜１ｍｍ程度の細かい土砂を回収してノズルユニット１２に送る構成としてもよい。このとき破砕用ノズル１０および融解用ノズル１１から水とともに固体である土砂が噴射される。
【００５７】
破砕用ノズル１０から噴射可能な大きさの土砂のみを通過させるフィルター１６を取水口１３に設置することが望ましい。破砕用ノズル１０が土砂により閉塞することを抑制できる。
【００５８】
破砕用ノズル１０とともに融解用ノズル１１にパイプ１４を連結する構成としてもよいが、このパイプ１４とは別系統で構成されるパイプ１７を融解用ノズル１１に連結することが望ましい。この構成によれば融解用ノズル１１に土砂が供給されないため、融解用ノズル１１の開口部を比較的小さく形成しても土砂による閉塞等の不具合が生じない。
【００５９】
パイプ１４とパイプ１７との二系統の流路とする構成により、破砕用ノズル１０と融解用ノズル１１とに供給する水の噴射の開始および停止や、水の温度や、流量などをそれぞれ独立して制御することができる。ガスハイドレートｍを効率よくガス化するには有利である。
【００６０】
融解用ノズル１１に連結されるパイプ１７は、例えば比較的温度の高い表層水を供給される構成にしてもよい。
【００６１】
またガス化タンク１の底面より上方となる位置に別途取水口を設置して、土砂を含まない水がパイプ１７に供給される構成にしてもよい。このときパイプ１７の途中部分にヒータを設置して通過する水を加熱した後に融解用ノズル１１に供給する構成にしてもよい。ヒータの代わりに熱交換器を設置して、表層水の熱で通過する水を加熱する構成としてもよい。
【００６２】
この場合、水底３から回収されてガス化タンク１に供給されている水と、表層水とが混ざらないため、水底３と表層との間で微生物等が移動することを抑制できる。
【００６３】
図６に例示するように塊状のガスハイドレートｍどうしの固着の有無を測定する測定センサ１８と、この測定センサ１８に信号線で接続されている制御機構１９とをガス化タンク１が備える構成にしてもよい。図６では説明のため信号線を一点鎖線で示している。この実施形態では破砕用ノズル１０の上流側に弁２０が配置されている。それぞれの弁２０は信号線で制御機構１９に接続されている。制御機構１９はこの弁２０の開閉を制御することで、破砕用ノズル１０からの水の噴射の開始と停止とを制御する。
【００６４】
測定センサ１８は、例えばカメラとこのカメラで取得した画像を処理する機器で構成することができる。この場合はまずガス化タンク１の内側に設置されるカメラでガス化タンク１の中の水面の様子を撮影する。複数の塊状のガスハイドレートｍどうしが集まっている部分があるときは、測定センサ１８はガスハイドレートｍどうしが固着していると判断してその旨を制御機構１９に出力する。制御機構１９は測定センサ１８からの出力に応じて弁２０を開放する。これにより破砕用ノズル１０からの水の噴射が開始されて、塊状のガスハイドレートｍを分離させて分散させる。
【００６５】
図７に例示するように破砕用ノズル１０からの水の噴射により塊状のガスハイドレートｍどうしが集まっている部分が消滅したときは、測定センサ１８はガスハイドレートｍどうしの固着はないと判断してその旨を制御機構１９に出力する。制御機構１９は測定センサ１８からの出力に応じて弁２０を閉止する。これにより破砕用ノズル１０からの水の噴射が停止する。
【００６６】
測定センサ１８の構成は上記に限定されない。例えば水と氷の屈折率の違いから氷の有無を判別するレーザセンサや、振動子の振動周波数の違いから氷の付着の有無を判別する着氷検知センサなどで構成することができる。
【００６７】
測定センサ１８をレーザセンサで構成する場合は、ガス化タンク１の内側の上方にレーザセンサを配置してレーザを例えば長手方向ｘや短手方向ｙに沿って走査させる。塊状のガスハイドレートｍどうしの間に水がある場合は、屈折率の違いからこれを検知できる。ガスハイドレートｍどうしの間が凍っている場合は、一続きのプレート状の氷として検知できる。
【００６８】
測定センサ１８を着氷検知センサで構成する場合は、ガス化タンク１の内側の水面近傍となる位置に複数の着氷検知センサを設置する。着氷検知センサの振動子にガスハイドレートｍが付着して凍りついた場合は、この振動子の質量が増加して振動の周波数が変化する。着氷検知センサにガスハイドレートｍが凍りついて付着している場合は周囲のガスハイドレートｍどうしも同様に互いに固着している可能性が高くなる。振動子の振動の周波数の違いから、プレート状の氷が発生しているか否かを検知できる。
【００６９】
制御機構１９による制御方法は上記に限らない。ガスハイドレートｍどうしの固着が発生している場合、制御機構１９が例えば１０秒間など所定時間弁２０を開放して、この所定時間経過後に弁２０を閉止する制御を行ってもよい。
【００７０】
破砕用ノズル１０からの水の噴射の有無に関わらず、融解用ノズル１１からの水の噴霧は継続して行うことができる。破砕用ノズル１０から水が噴射されている間に融解用ノズル１１からの水の噴霧を停止する構成としてもよい。融解用ノズル１１からの水の噴霧を停止することで、ガスハイドレートｍどうしの固着が解消されたか否かを測定センサ１８で検知する際の精度を向上できる。
【００７１】
制御機構１９がポンプ１５を制御することで、破砕用ノズル１０からの水の噴射の開始と停止とを制御する構成にしてもよい。この場合ガス化タンク１は弁２０を備えていなくてもよい。
【００７２】
測定センサ１８と制御機構１９とを備える構成によれば、必要なときにのみ破砕用ノズル１０から水を噴射できる。そのためガスハイドレートｍどうしが固着してプレート状に成長する不具合を回避しつつ、ガス化タンク１の全体におけるエネルギー効率を向上するには有利である。
【００７３】
図８に例示するようにガス化タンク１の内部において塊状のガスハイドレートｍどうしの固着が発生している場所を判定する判定機構２１を備える構成にしてもよい。判定機構２１は測定センサ１８と制御機構１９との間に信号線で接続されている。図８では説明のため信号線を一点鎖線で示している。また図８では融解用ノズル１１を省略している。測定センサ１８からの出力に基いてガスハイドレートｍどうしの固着が発生している場所を特定する機能を判定機構２１は備えている。
【００７４】
制御機構１９は判定機構２１から取得した場所の情報に基づき、その場所に破砕用ノズル１０からの水を噴射してガスハイドレートｍどうしを分離させる。
【００７５】
この実施形態では制御機構１９が弁２０の開閉を制御することにより、複数の破砕用ノズル１０のうち対応する破砕用ノズル１０からのみ水を噴射させる構成を有している。
【００７６】
この構成によればガス化タンク１の内部においてスラリーの流れが遅くなりガスハイドレートｍどうしの固着が発生しやすい場所がある場合でも、この場所でガスハイドレートｍを集中的に分離させることができる。所定の場所に限定して破砕用ノズル１０から水を噴射できるので、ガス化タンク１の全体におけるエネルギー効率を向上するには有利であ
る。特にガス化タンク１が大型であり、破砕用ノズル１０が例えば２０個や１００個など多数設置されている場合には有利である。
【００７７】
この実施形態において破砕用ノズル１０が傾動機構を介してガス化タンク１に設置される構成にしてもよい。傾動機構で破砕用ノズル１０を傾動させることにより、比較的少ない数の破砕用ノズル１０で複数の場所に向かって水を噴射させることが可能となる。破砕用ノズル１０の設置数を抑制しつつ、ガスハイドレートｍどうしの固着が発生している場所に水を噴射できる。
【００７８】
ガス化タンク１が測定センサ１８を有さず制御機構１９を備える構成にしてもよい。このとき制御機構１９は測定センサ１８からの出力に応じることなく単独で、破砕用ノズル１０からの水の噴射の開始と停止とを制御する構成を有している。水を連続的に噴射する連続運転状態と、水を間欠的に噴射する間欠運転状態とを切り替える構成を制御機構１９が有していてもよい。この連続運転状態と間欠運転状態との切り替えは例えば作業員のスイッチ操作等により行うことができる。また間欠運転状態の際に水を噴射し続ける時間と水の噴射を停止し続ける時間とをそれぞれ設定可能とする構成を制御機構１９が備えていてもよい。
【００７９】
上記と同様に融解用ノズル１１からの水の噴射の開始と停止とを制御する構成を制御機構１９が備えていてもよい。
【００８０】
図９に例示するように平面視におけるガス化タンク１の全体に破砕用ノズル１０と融解用ノズル１１とを均等配置する構成にしてもよい。本明細書においてガス化タンク１の全体とは、略楕円体で構成されるガス化タンク１の天井面であって平面で形成される領域Ｐの全体を意味する。図９では説明のためガス化タンク１の壁面を破線で、領域Ｐの範囲を一点鎖線で示している。また図９では説明のためガス供給ライン７やパイプ１７など一部の部材を省略している。
【００８１】
本明細書において均等配置とは、破砕用ノズル１０どうしの間の距離が等間隔に維持される状態で複数の破砕用ノズル１０を配置することを意味する。また破砕用ノズル１０を中心とする周上に複数の融解用ノズル１１が配置されていて隣接する融解用ノズル１１どうしの間隔が等間隔に維持される状態で複数の融解用ノズル１１を配置することを意味する。
【符号の説明】
【００８２】
１     ガス化タンク
２     ガスハイドレート回収装置
３     水底
４     掘削機構
５     ライザー管
６     構造物
７     ガス供給ライン
８     排出管
９     供給口
１０   破砕用ノズル
１１   融解用ノズル
１２   ノズルユニット
１３   取水口
１４   パイプ
１５   ポンプ
１６   フィルター
１７   パイプ
１８   測定センサ
１９   制御機構
２０   弁
２１   判定機構
ｍ     ガスハイドレート
ｇ     ガス
Ｐ     領域
ｘ     長手方向
ｙ     短手方向
ｚ     上下方向
【図１】
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【図２】
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【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】
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【図９】
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