(57)【要約】【課題】  注入するエネルギーを最小にした効率のよい深海底又湖底に存在するメタンハイドレート掘削方法を得る。【解決手段】  深海底又深湖底で超高圧圧縮空気と超高圧圧縮メタンガスの混合ガスの爆発燃焼により発生する衝撃波，熱線，温水，高温排ガスの全部又は一部をメタンハイドレート層に供給しメタンガスを分離回収する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水中で燃料を爆発燃焼さして得た衝撃波、熱線、温水、排気ガスの全部又は一部を、メタンハイドレート含有層に照射してメタンガスを分離採取するメタンハイドレート採掘方法。
【請求項２】
筒状の内部に圧縮空気と圧縮メタンガスを送り爆発燃焼さすことにより、衝撃波、熱線、温水又高温高圧の排ガスを発生させる請求項１記載のメタンハイドレート採掘方法。
【請求項３】
水中で作動する内燃機関から得られる排気ガスをメタンハイドレート含有層に供給する請求項１記載のメタンハイドレート採掘方法。
【請求項４】
メタンハイドレート含有層に供給した炭酸ガスと発生したメタンガスを、それぞれ炭酸ガスハイドレートとメタンハイドレートに変化さして、それぞれの分解温度の差異でもってメタンガスを分離する請求項１記載のメタンハイドレート採掘方法。
【請求項５】
下方が開いている気体を入れる入れ物に空気を入れて海底又は湖底又その近くに沈め、その中の空気を使用してしまった後にメタンガスを詰めて海上又は湖上に浮上させる請求項１記載のメタンハイドレート採掘方法。
【請求項６】
下方が開いている気体を入れる入れ物にロープ又は鎖をつなぎ、その下におもりをつける請求項５記載のメタンハイドレート採掘方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】  本発明は、深海又は深湖水に存在するメタンハイドレートを採掘する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  従来深海又は深湖水に存在するメタンハイドレートの採掘方法がいろいろ研究又試堀されていて、土木的手法、加熱法、減圧法、化学的手法が提案されている。【０００３】  そこで、外部から注入するエネルギーよりも大きなエネルギを採掘したメタンハイドレーから得かつ廃気ガスを大気圏にできるだけ放出しないメタンハイドレート採掘方法が求められていた。
【先行技術文献】
【０００４】
【特許文献１】特許公開平１０−３１７８６９
【特許文献２】特許公開２０１３−１２０２５７
【非特許文献１】ウイキペデイア  メタンハイドレート項
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  従来からエネルギー資源としてメタンハイドレートを利用するため研究・試掘が行なわれていたが、メタンハイドレートが深海に存在し又一般的には広く薄く存在するため、採掘に用するエネルギーとコストが得られるメタンガスから得られるエネルギーと利益より大きく実用化されていなかった。【０００６】  本発明は、このような従来の問題を解決し、なおかつ安価で自然破壊が少ない採掘方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】  そして本発方法は上記目的を達成するために、深海底又は深湖水底近くの水中で、超高圧圧縮空気と採掘された超高圧圧縮メタンガスを混合し、爆発燃焼させ、得られる衝撃波、熱線、温水と高温の排ガスを利用している。
【発明の効果】
【０００８】  本発明メタンハイドレート採掘方法は、上記の様な形態をとっているので、深海、深湖底で大きさが調節できる衝撃波が水中で発生し、熱線、温水、高温排気ガスと一緒になってロスが少なくメタンハイドレート層に照射でき、それぞれ単独よりも相乗効果で効率よくメタンガスを発生さしている。【０００９】  又特許文献２の発電用内燃機関を深海底で使用することで、発電効率がよく又排ガス問題もなく発電さす事ができ、その電力を現場で利用でき、高温排ガスも砂層型メタンハイドレート層にピストンの重みで、ゆっくりと供給できている。【００１０】  砂層型メタンハイドレート層に温たかい気体の排気ガスを供給するので、液体と異なり冷めがたくかつ、砂層メタンハイドレート層に滲透しやすく、メタンガスも気体の排気ガスに混ざりやすく、効率よくメタンガスを回収できている。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】  水底の浅い層にあるメタンハイドレート採掘説明ブロック図
【図２】  水底の深い層にある砂層型メタンハイドレート採掘説明ブロック図
【発明を実施するための形態】
【００１２】  以下本発明メタンハイドレート採掘方法の実施例を図に基づいて説明する。
【実施例】
【００１３】  日本海に存在するメタンハイドレート層は、海底から比較的浅い層に塊状にメタンハイドレート層が露出している事が多いので、【００１４】  図１に示す様に、海底から浅い所にあるメタンハイドレート塊１に先端が尖った側孔２を有するパイプ３を突き刺す。【００１５】  パイプ３の上端には、筒状の爆発燃焼室４を有し、側孔５に弁６がついている。【００１６】  又筒状の爆発燃焼室４の上部には、空気管７、メタン注入管８、排気管９をつけ、排気管９は下降して側孔５の近くで、熱交換器１０に継がっている。【００１７】  そして最上部は漏斗１１が全体を覆っている。【００１８】  爆発燃焼室４の側孔５の弁６を開いて筒状の爆発燃焼室４に海水を注入し空気管７メタン注入管８より空気とメタンガスの超高圧混合ガスを、筒状の爆発燃焼室４の上部に送り込む。【００１９】  次に上記混合ガスを点火し、筒状の爆発燃焼室４下部に溜まっている海水をメタンハイドレート塊１に注入する。この操作を繰り返すことで、注入される海水は温水となる【００２０】  この時、衝撃波、熱線も供にメタンハイドレート塊１に照射される。従って、衝撃波でメタンハイドレート塊１を砕き、粗密波の波の粗の時にメタンハイドレート塊１はメタンガスとなり共に供給される熱で再びメタンハイドレートになるのを防いでいる。【００２１】  高温の排気ガスは、筒状の爆発燃焼室４の側孔５近くにある熱交換器１０に送られ付近の海水を温め、効率よくメタンハイドレート塊１に温まった海水が注入されている。【００２２】  この一連の操作によって、メタンハイドレート塊１より発生したメタンガスは、パイプ３の周囲から上昇し、漏斗１１の天井部分に溜ってくる。【００２３】  このたまったメタンガスを排気管１２で、海上に導びき出して回収している。【００２４】  メタンハイドレート塊１を掘削した空洞には、周囲の海底の泥を注入し、パイプ３を抜去した孔には、特許文献１に開示されているセメントを注入し蓋をしている。
この時、空洞内にも海底の泥とセメントを混合して注入すれば、より強固となり海底の崩壊を防ぐ効果がある。【００２５】  そして役目を終えた排気ガスは、排気管９から海水に放出される。従ってＣＯ２、窒素酸化物は海水に溶解して、大気中に排出されない。【００２６】  この衝撃波は、メタンハイドレート塊１の遠い所まで伝達されるが、その強弱は調節でき、有効伝達範はコントロール可能で、メタンガスのブローアウトの可能性はない。【００２７】  非特許文献１に開示している大平洋の深海底の地下深くにある砂層型と呼ばれる砂と交じり合っているメタンハイドレートからメタンを採掘するには【００２８】  図２に示す様に、砂層型メタンハイドレート層１３に向かって、海底から立杭１４を掘削し、【００２９】  先端に側孔１５を有する排ガス管１６を立杭１４内に挿入する。そして排気ガス管１６の海底側には特許文献２に開示されている発電用内燃機関１７と衝撃波発生器１８が接続されている。【００３０】  この発電用内燃機関１７は海中で作動する様にピストンとシリンダーの間の間隙は上下で少し広くとっていて、その間隙には海水をろ過して接続的に注入している。【００３１】  超高圧圧縮空気と超高圧メタンガスの混合ガスの爆発燃焼時にピストンが持ち上げられ、この時発電し、次にピストンが落下する圧力で、高温の排気ガスが排気ガス管１６に導びかれて砂層型メタンハイドレート層１３に注入される。【００３２】  この時、この排ガスにできるだけ酸素を含ませないように、十分量のメタンガスを空気に混合されている。【００３３】  衝撃波発生装置１８も超高圧圧縮空気と超高圧圧縮メタンガスの混合ガスを爆発燃焼さして得られ、発生した衝撃波を排ガス管１６に導いている。【００３４】  砂層型メタンハイドレート層１３に供給された温かい排ガスと照射された衝撃波によりメタンハイドレートからメタンガスが分離され、そのメタンガスが排ガス管１６の周囲より上昇して、その上部にある漏斗１９の天井に溜められる。【００３５】  漏斗１９の上部に溜められた排気ガスとメタンガスの混合ガスは、外部に導びかれ、海水と深海底で混合する事でメタンガスと炭酸ガスがそれぞれハイドレートとなり、メタンハイドレーの方が高い温度でメタンに分解され分離して取り出し、残りの炭酸ガスハイドレートは、採掘終了後排ガス管１６内に送り圧力をかけて砂層型メタンハイドレート層１３に注入する。発生したメタンガスは再度メタンハイドレートにして海上に送る事もできる。砂層型メタンハイドレート層に送られた排気ガス中には炭酸ガスが多量に含まれ、メタンガスとして採掘されたあとに炭酸ガスハイドートとして残る【００３６】  現場で必要な電力は、発電用内燃機関１７で発生した電力を当てている。そして現場で必要なメタンガスは採取したメタンガスを使用している。この様にすることで、電気の送伝ロスやメタンガスを超高圧に圧縮して送るエネルギーロスをなくしている。【００３７】  衝撃波発生装置１８を別に設けている事により衝撃波強度の微調節ができている。【００３８】  排気ガスは主に窒素と炭酸ガスから出来ている気体であるので、液体に比較して熱伝導率が小さいので、冷めにくく又メタンとすばやくよく混合し、メタン��スが再びメタンハイドレートになるのを防いでいる。【００３９】  そして排気ガスは砂層型メタンハイドレート層１３に良く浸透する。陽圧をかけているので排ガス管１６が砂で詰る事はない。【００４０】  メタンハイドレート掘削が終わったなら、排ガス１６内に特許文献１にて開示されている海底の泥とセメントを混ぜて発電用内燃機関１７から発生した高温高圧排気ガスで押し込んでいる。【００４１】  海底の大規模崩壊を防ぐため、事前の海底の地型とメタンハイドレート層を調査して、メタンハイドレートの掘削位置の順番を決定する。【００４２】排ガス管１６を砂層型メタンハイドレート層１３に添って伸ばす実施例がある。【００４３】  空気を海底又は湖底に送るためには圧縮に大きなエネルギーを消費するので、下方が開いた気体を入れる入れ物に空気を入れて自身の重さで海底又は湖底まで沈める。そして中の空気を使用してしまった後に採取したメタンガスを詰めて海上又は湖上に浮上させる。この作業を操り返す事で空気とメタンガス輸送に用するエネルギーを小さくできる。【００４４】  気体は海底や湖底では高圧がかかり圧縮され浮力が非常に減少するので、ロープ又は鎖を下方が開いている気体を入れる入れ物につなぎ、そのロープ又は鎖の下におもりをつけることで、浮き沈みに外から加える力がいらないので、より空気とメタンガスの輸送に必要なエネルギーを節約できている。
【産業上の利用可能性】
【００４５】  本発明は、海底、湖底にあるメタンハイドレート掘削に利用できる。
【符号の説明】
【００４６】  １  メタンハイドレート塊
２，５，１５  側孔
３  パイプ
４  筒状の爆発燃焼室
６  弁
７  空気管
８  メタン注入管
９，１２  排気管
１０  熱交換器
１１，１９  漏斗
１３  砂層型メタンハイドレート層
１４  立杭
１６  排ガス管
１７  発電用内燃機関
１８  衝撃波発生器
【図１】
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【図２】
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