(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水底にあるメタンハイドレートを採取するハイドレート採取装置であって、
水中を上昇するメタンハイドレートの塊が入る入口部を下方に有し、上方に前記メタンハイドレートの取り出し部を有するハイドレート上昇管と、
前記ハイドレート上昇管の水深４００ｍより深い領域の管内にメタンガスが飽和状態まで溶けていない水を注入する注入部と、を備え、
前記注入部の注入口は、前記入口部よりも上方に設けられるとともに、前記ハイドレート上昇管の下端部側から水深４００ｍまでの領域の前記管内に段階的に水を注入するように上下方向に複数設けられていることを特徴とする、ハイドレート採取装置。
【請求項２】
請求項１に記載のハイドレート採取装置において、
前記注入部の複数の前記注入口のうちの一つは、前記ハイドレート上昇管の下端部の位置に設けられていることを特徴とする、ハイドレート採取装置。
【請求項３】
請求項２に記載のハイドレート採取装置において、
前記注入部の複数の前記注入口のうちの他の一つは、前記ハイドレート上昇管において水底よりも水深４００ｍに近い位置に設けられていることを特徴とする、ハイドレート採取装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のハイドレート採取装置において、
前記注入部は、各注入口からの水の注入量を調整可能であることを特徴とする、ハイドレート採取装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のハイドレート採取装置において、
前記ハイドレート上昇管の水深４００ｍより浅い領域の管内に流体を供給する流体供給部を備えることを特徴とする、ハイドレート採取装置。
【請求項６】
請求項５に記載のハイドレート採取装置において、
前記流体供給部の供給口は、上下方向に複数設けられていることを特徴とする、ハイドレート採取装置。
【請求項７】
水底にあるメタンハイドレートを採取するハイドレート採取方法であって、
ハイドレート上昇管の下方に設けられる入口部から、水中を上昇するメタンハイドレートの塊を入れ、
前記入口部よりも上方であって、前記ハイドレート上昇管の下端部側から水深４００ｍまでの領域の管内にメタンガスが飽和状態まで溶けていない水を上下方向に複数設けられた注入口から段階的に注入し、
前記管内の水中を上昇したメタンハイドレートの塊を、前記ハイドレート上昇管の上方に設けられる取り出し部から取り出すことを特徴とする、ハイドレート採取方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、海洋、湖等の底に埋蔵されるメタンハイドレートを採取するハイドレート採取装置および採取方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ガスハイドレートは、高圧、低温の生成条件下において、水素結合によって形成される水分子（ホスト分子）の籠状構造（クラスレートと称される場合もある）の内部に別の分子（ゲスト分子）が包み込まれてできる結晶である。高圧、低温のガスハイドレート生成条件を満たす海洋、湖等の水底下には、前記ゲスト分子として主にメタンガスが取り込まれたメタンハイドレートが存在することが分かっており、新たなエネルギーとして期待されている。
【０００３】
海底や湖底（以下、水底と総称する）のメタンハイドレートには、水深数百ｍの水底表面に露出している表層型メタンハイドレートと、前記水底の更に地下において砂と交じり合った状態で存在する砂層型メタンハイドレートとがある。  
砂層型メタンハイドレートは、水底よりも更に地下深くにあるとともに、砂と交じった状態であるために技術的にもコスト的にも採集が困難であるとされている。  
一方、表層型メタンハイドレートは水底に露出しているため、砂層型よりも採取が容易であり、前記表層型メタンハイドレートを効率よく採取する方法が求められている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、海底にあるメタンハイドレート層から採掘されるメタンハイドレートの塊を採取する方法として、両端が解放された管を海底から海面までの移送管として用い、前記塊を前記移送管内を上昇させて、該移送管の上方側から採取する方法が開示されている。メタンハイドレートは水よりも密度が小さいため、浮力によって移送管内を上昇する。特許文献１では、前記移送管内の下方側から圧縮空気等の高圧ガスを吹き込み、吹き込まれたガスの気泡が上昇流を形成する気泡ポンプ原理（ガスリフト効果ともいう）によって移送管内における揚力が高められている。
【０００５】
加えてメタンハイドレートの塊が移送管内を上昇すると、管内の圧力と温度は海面に近づくほど海底よりも低圧、高温になるため、前記メタンハイドレートの塊は管内を上昇するに従って一部が分解する。そして、その分解によって発生したメタンガスの気泡によって、前記ガスリフト効果が大きくなることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２００２−５３６５７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここで、水中に存在する気泡の体積は圧力によって大きく変化する。具体的には高圧下では気泡の体積は小さくなり、圧力が低くなると体積は大きくなるが、例えば水深１０００ｍから海面（水深０ｍ）付近まで気泡が上昇した場合には、前記気泡の体積は約１００倍になる。  
移送管内において気泡の体積が大きくなり、前記管内における気泡（ガス）の占める割合が大きくなり過ぎると、気泡による前記上昇流が上手く形成されずに水の流れが不安定になる場合がある。これにより、メタンハイドレートの上昇効率が低下する虞がある。
【０００８】
特に、メタンハイドレートはそれ自身が上昇に伴って分解し、分解ガス（メタン）の気泡を発生するので、海面に近づくほど移送管内における気泡の占める割合が増え易く、前述したメタンハイドレートの上昇効率の低下の虞が増す。
【０００９】
本発明の目的は上記問題を解決し、水底にあるメタンハイドレートを塊のまま採取することができるハイドレート採取装置およびハイドレート採取方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題に鑑み、本発明の第１の態様に係るハイドレート採取装置は、水底にあるメタンハイドレートを採取するハイドレート採取装置であって、水中を上昇するメタンハイドレートの塊が入る入口部を下方に有し、上方に前記メタンハイドレートの取り出し部を有するハイドレート上昇管と、前記ハイドレート上昇管の水深４００ｍより深い領域の管内にメタンガスが飽和状態まで溶けていない水を注入する注入部と、を備えることを特徴とするものである。
【００１１】
本明細書において「メタンハイドレート」とは、前述した水素結合によって形成される水分子の籠状構造の内部に、主としてメタンが取り込まれて形成されたガスハイドレートを意味し、純メタンを包蔵するガスハイドレートだけではなく、メタンを主成分とする天然ガスハイドレート（例えば、他の成分としてエタン、プロパン等の炭化水素や二酸化炭素等を包蔵する）を含むものとする。  
また「水」とは、淡水、真水の他、海水、汽水等が含まれる。例えば、海洋や湖の水が挙げられる。
【００１２】
一般的に、水深４００ｍよりも深い部分では圧力が高く水温が低いため、その水中にメタンが十分に（飽和状態で）存在すると、メタンハイドレートが生成される。したがって、通常メタンハイドレート層は水深４００ｍ以深に存在している。
【００１３】
海底や湖底等の水底にあるメタンハイドレート層は、ドリルやバケット等の掘削手段により掘削され、メタンハイドレートの塊（以下、単に塊と称する場合がある）として前記メタンハイドレート層から分離される。本態様においては、掘削された前記メタンハイドレートの塊は、前記ハイドレート上昇管の下方に設けられた入口部から管内に入り、当該管内の水中を上昇して上方の前記取り出し部から取り出されるように構成されている。  
メタンハイドレートの塊は、前記ハイドレート上昇管内を通過可能であればできるだけ大きな塊として採取する方が望ましいが、通常ドリル等で掘削すると小さな塊（粒）も形成されるため、大きな塊と小さな塊の両方が前記入口部に入る。
【００１４】
ところで、水底のメタンハイドレート層近くに存在する水にはメタンがほぼ飽和状態まで溶けているため、メタンハイドレートの生成条件を満たす水深４００ｍよりも深い部分では、通常メタンハイドレートは分解しない。  
一方、前記メタンハイドレートの塊が水深４００ｍ未満にまで前記ハイドレート上昇管内を上昇したときには、水中の圧力、温度がメタンハイドレートの生成条件外となるので分解が始まる。このとき、前述したメタンハイドレートの小さな塊が多くあると、該小さな塊は比表面積が大きいために分解し易く、前記管内の水中に分解ガス（メタン）の気泡が過剰に生成される場合がある。加えて、水深が浅くなると気泡の体積は大きくなるので、前記管内における気泡の占める割合が大きくなり過ぎてメタンハイドレートの上昇が妨げられる虞がある。
【００１５】
ここで、本態様に係るハイドレート採取装置は、前記ハイドレート上昇管の水深４００ｍより深い領域の管内にメタンガスが飽和状態まで溶けていない水を注入する注入部を備えている。  
前述したように水底のメタンハイドレート層近くに存在する水にはメタンがほぼ飽和状態まで溶けているため、前記ハイドレート上昇管内にはメタンガスが飽和状態の水が前記入口部から入るが、水深４００ｍより深い領域の管内にメタンガスが飽和状態まで溶けていない水を注入すると、当該管内の水中のメタン濃度を下げることができる。
【００１６】
前記ハイドレート上昇管内の水中のメタン濃度が下がると、圧力および温度がメタンハイドレートの生成条件であってもメタンハイドレートの塊が分解する。  
このとき、前述のようにメタンハイドレートの小さい塊（粒）は分解し易いため、管内の水中のメタン濃度が下がったことにより分解してほぼ消失する。その分解により生じたメタンガスは高圧下（水深４００ｍより深い領域の圧力）の水に溶け込む。  
一方、メタンハイドレートの大きい塊は、表面が少し分解する程度で止まり、吸熱反応の分解であるので、メタンハイドレートの塊の表面に氷が生成し、メタンハイドレートの分解反応が抑制される。
【００１７】
その状態でメタンハイドレートの塊は浮力によって管中を上昇する。即ち、管内のメタンハイドレートの塊は、小さい塊のものはほとんどなく主に大きい塊のものの集まりになって上昇する。そして、水深４００ｍより浅い領域にまで上昇すると、メタンハイドレートの生成平衡（圧力）が分解条件になるので、塊の表面が分解を始める。同時に分解吸熱により氷が更に生成し、予め表面に生成している前記氷と一緒になってメタンハイドレートの塊の表面が氷の膜で覆われる。これにより、自己保存効果によってメタンハイドレートの分解反応が止まる。  
また、メタンハイドレートの小さい塊（粒）は、上記の通り既に分解してほとんど消失しているので、この水深が浅い領域で小さい塊（粒）が分解してメタンガスを発生する虞が低減される。
【００１８】
従って、前記ハイドレート上昇管の水深４００ｍより深い領域の管内にメタンガスが飽和状態まで溶けていない水を前記注入部から注入することにより、メタンハイドレートがその分解条件下となる水深が浅い領域（水深４００ｍ未満の領域）に上昇した段階において、該メタンハイドレートの分解で発生するメタンガスの量を低減することができる。
【００１９】
ところで、水深が400mよりも浅い領域では、前記氷の膜ができて分解が止まるまでの間に発生したメタンガスは、気泡となってメタンハイドレートの塊の浮力をサポートするガスリフト効果を発揮する。これにより、メタンハイドレートの塊の上昇移動は一層円滑になる。しかし、前述したように、水深が浅い領域では発生したガスは体積が大きくなるので、その領域で多量のメタンガスが一気に発生すると、ハイドレート上昇管内において水に対して気泡の占める体積が過大となり、その影響でメタンハイドレートの塊のスムースな上昇移動が妨げられる虞がある。本発明は、上記の通り、その領域においてメタンハイドレート分解によるメタンガスの発生量が低減されているので、その虞を低減することができる。  
以って、水底にあるメタンハイドレートの塊を効率よく採取することが可能となる。
【００２０】
本発明の第２の態様に係るハイドレート採取装置は、第１の態様において、前記注入部の注入口は、前記ハイドレート上昇管の下端部の位置に設けられていることを特徴とするものである。
【００２１】
言い換えると、前記注入部の注入口は、前記ハイドレート上昇管の下方に設けられた入口部の近傍の位置に設けられている。  
本態様によれば、前記注入部の注入口が設けられる位置から、前記ハイドレート上昇管内の圧力、温度がメタンハイドレートの分解条件となる水深４００ｍに達するまでの距離を長くとることができる。以って、管内を上昇移動するガスハイドレートの塊が水深４００ｍに達するまでの間に、前記ガスハイドレートの小さい塊（粒）を確実に分解させることができる。
【００２２】
本発明の第３の態様に係るハイドレート採取装置は、第１の態様または第２の態様において、前記注入部の注入口は、上下方向に複数設けられていることを特徴とするものである。
【００２３】
本態様によれば、水を管内に段階的に注入することにより、ガスハイドレートの塊が注入口近傍で一気に分解することを防ぐとともに、ガスハイドレートの分解を段階的に行うことができる。
【００２４】
本発明の第４の態様に係るハイドレート採取装置は、第３の態様において、前記注入部は、各注入口からの水の注入量を調整可能であることを特徴とするものである。
【００２５】
本態様によれば、掘削されたメタンハイドレートの塊の大きさや塊の大小の割合に応じて各注入口からの水の注入量を調整することができる。  
掘削されたメタンハイドレートの塊の大きさや塊の大小の割合は、掘削するメタンハイドレート層の状態や水中の環境、掘削手段の種類等によって変わる。例えば、小さい塊が多い場合には水の注入量を増やし、前記小さい塊を確実に分解させることができる。
【００２６】
本発明の第５の態様に係るハイドレート採取装置は、第１の態様から第４の態様のいずれかにおいて、前記ハイドレート上昇管の水深４００ｍより浅い領域の管内に流体を供給する流体供給部を備えることを特徴とするものである。
【００２７】
前記「流体」とは、液体または気体を意味する。液体の一例としては海水、湖水等の水、気体の一例としては空気等が挙げられる。  
前記ハイドレート上昇管内において、メタンハイドレートの分解吸熱によって氷が生成するため、上昇移動するメタンハイドレートの塊が詰まる場合がある。このような場合に、例えば前記管内の水よりも温度の高い水（流体）を該管内に供給することにより、詰まったメタンハイドレートおよびメタンハイドレートの塊の表面に生成した氷を分解することによりその詰まりを解消することができる。  
また、一時的に空気等の気体（流体）を勢いよく吹き込むことにより、詰まりを解消することができる。
【００２８】
本発明の第６の態様に係るハイドレート採取装置は、第５の態様において、前記流体供給部の供給口は、上下方向に複数設けられていることを特徴とするものである。
【００２９】
本態様によれば、メタンハイドレートの塊が管内で詰まった位置に応じて前記流体の供給位置を変えることができる。
【００３０】
本発明の第７の態様に係るハイドレート採取方法は、水底にあるメタンハイドレートを採取するハイドレート採取方法であって、ハイドレート上昇管の下方に設けられる入口部から、水中を上昇するメタンハイドレートの塊を入れ、前記ハイドレート上昇管の水深４００ｍより深い領域の管内にメタンガスが飽和状態まで溶けていない水を注入し、前記管内の水中を上昇したメタンハイドレートの塊を、前記ハイドレート上昇管の上方に設けられる取り出し部から取り出すことを特徴とするものである。
【００３１】
本態様によれば、第１の態様と同様の作用効果を奏する。
【００３２】
また、水深４００ｍより浅い領域におけるメタンハイドレートの分解によって発生したメタンガスは、泡となってメタンハイドレートの塊の浮力をサポートするガスリフト効果を発揮する。これにより、メタンハイドレートの塊の上昇移動は一層円滑になり、水底にあるメタンハイドレートの塊を効率よく採取することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明に係るハイドレート採取装置の一例を示す概略構成図。
【図２】水中を上昇移動するハイドレートの塊について説明する図。
【図３】本発明に係るハイドレート採取装置の他の例を示す概略構成図。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、実施例に基づき本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限られるものではない。  
以下の説明では、実施例１と実施例２の２つの実施形態を例に挙げ、最初に実施例１に係るハイドレート採取装置の概略の構成について説明する。  
次に、実施例１に係るハイドレート採取装置を用いたハイドレート採取方法とその作用について説明し、その後にハイドレート採取装置の他の例としての実施例２について説明する。
【００３５】
［実施例１］
＜ハイドレート採取装置の概略構成＞
ハイドレート採取装置の概略構成について図に基づいて説明する。図１は、本発明に係るハイドレート採取装置の一例を示す概略構成図である。  
図１に示すように、本実施例では海底１２（水底）の表層型のメタンハイドレート層１４を掘削してメタンハイドレートの塊ＧＨを採取する場合について説明する。メタンハイドレート層１４は、ドリルやバケットを備えた掘削機４０によって掘削される。掘削機４０は、支援船１８によって海底付近に設けられる駆動源４２によって駆動されている。  
掘削機４０の掘削によってメタンハイドレート層１４から分離されたメタンハイドレートの塊ＧＨを、本発明に係るハイドレート採取装置１０によって回収する。
【００３６】
ハイドレート採取装置１０は、水中を上昇するメタンハイドレートの塊ＧＨが入る入口部２２を下方に有し、上方に前記メタンハイドレートの取り出し部２４を有するハイドレート上昇管２０（以下、単に管２０と言う場合がある）を備えている。  
メタンハイドレート回収船１６は、取り出し部２４からメタンハイドレートの塊ＧＨを回収する船である。
【００３７】
ハイドレート上昇管２０としては、例えばライザー管を用いることができる。入口部２２は、メタンハイドレートの塊ＧＨを入れ易いようにテーパー状に形成されていることが望ましい。尚、図１に示すハイドレート上昇管２０はテーパー状の入口部２２以外は下方から上方まで同径であるが、上方にいくに従って管径が太くなるように構成することもできる。
【００３８】
またハイドレート採取装置１０は、ハイドレート上昇管２０の水深４００ｍより深い領域の管内にメタンガスが飽和状態まで溶けていない水Ｗ１を注入する注入部２６を備えている。本実施例では、注入部２６としてハイドレート上昇管２０の上下方向に複数の注入口２８ａ、注入口２８ｂ、注入口２８ｃが設けられている。
【００３９】
注入部２６は、各注入口（注入口２８ａ、注入口２８ｂ、注入口２８ｃ）からの水Ｗ１の注入量を調整可能に設けられている。  
尚、注入部２６の注入口は、少なくともハイドレート上昇管２０の下端部の位置に設けられていることが望ましい。本実施例では注入口２８ａがハイドレート上昇管２０の下端部に位置している。
【００４０】
メタンガスが飽和状態まで溶けていない水Ｗ１の飽和度は、メタンガスが更に溶解できる飽和度であればよく、１００％未満であればよいが、好ましくは５０％以下であり、より好ましくは１０％以下である。  
メタンガスが飽和状態まで溶けていない水Ｗ１としては、メタンハイドレート層１４が存在する同じ海の海水を用いることができる。メタンハイドレート層１４の近くに存在する水Ｗ０にはメタンがほぼ飽和状態まで溶けているため、例えば、メタンハイドレート層１４や他のメタンハイドレート層（不図示）の直上から離れた領域の海水を水Ｗ１として用いるとよい。  
本実施例では、支援船１８によって配設されるポンプ等の第１の水供給手段３０が、メタンハイドレート層１４の端から海底１２に沿って距離Ｒ離れた海底１２付近の領域に設けられている。また、第１の水供給手段３０は、メタンハイドレート層１４の上方（海面に近づく方向）に離れた領域に設けることもできる。  
以上がハイドレート採取装置１０の概略構成であり、本装置１０を用いたハイドレート採取方法について以下に説明する。
【００４１】
＜ハイドレート採取方法＞
次に、図１および図２を参照してハイドレート採取装置１０を用いたハイドレート採取方法について説明しつつ、その作用について説明する。図２は、水中を上昇移動するハイドレートの塊について説明する図である。
【００４２】
前述したように、掘削機４０によって掘削されてメタンハイドレート層１４から分離されたメタンハイドレートの塊ＧＨは、入口部２２からハイドレート上昇管２０内に入る。海水よりも密度が低い（比重が小さい）メタンハイドレートの塊ＧＨは、管内の水中を上昇して上方の取り出し部２４から取り出される。  
メタンハイドレートの塊ＧＨは、ハイドレート上昇管２０内を通過可能なできるだけ大きな塊Ｌとして採取することが望ましいが、通常ドリル等で掘削すると小さな塊Ｓ（粒）も形成されるため、大きな塊Ｌと小さな塊Ｓの両方が入口部２２に入る。
【００４３】
ここで、ハイドレート採取装置１０の注入部２６からハイドレート上昇管２０内にメタンガスが飽和状態まで溶けていない水Ｗ１を注入する。前記水Ｗ１の注入によって得られる効果について以下に説明する。
【００４４】
海底１２のメタンハイドレート層１４近くに存在する水Ｗ０にはメタンガスがほぼ飽和状態まで溶けており、メタンハイドレートの生成条件を満たす水深４００ｍよりも深い部分では、通常メタンハイドレートは分解しない。
【００４５】
一方、メタンハイドレートの塊ＧＨが水深４００ｍ未満にまでハイドレート上昇管２０内を上昇したときには、海中の圧力、温度がメタンハイドレートの生成条件外となるので分解が始まる。このとき、前述したメタンハイドレートの小さな塊Ｓが多くあると、小さな塊Ｓは比表面積が大きいために分解し易く、前記管２０内の水中に分解ガス（メタンガス）の気泡５０が過剰に生成される場合がある。加えて、水深が浅くなると圧力が下がって気泡５０の体積が大きくなるので、前記管２０内における気泡５０の占める割合が大きくなり過ぎてメタンハイドレートの塊ＧＨの上昇が妨げられる虞がある。
【００４６】
ここで、入口部２２は海底のメタンハイドレート層１４の近傍にあるので、ハイドレート上昇管２０内にはメタンガスが飽和状態の水Ｗ０が入口部２２から入るが、水深４００ｍより深い領域の管２０内にメタンガスが飽和状態まで溶けていない水Ｗ１を注入すると、当該管２０内の水中のメタン濃度を下げることができる。
【００４７】
ハイドレート上昇管２０内の水中のメタン濃度が下がると、圧力および温度がメタンハイドレートの生成条件であってもメタンハイドレートの塊ＧＨが分解する。  
このとき、前述のようにメタンハイドレートの小さい塊Ｓ（粒）は分解し易いため、このときの分解によりほぼ消失する（図２において、消失した小さい塊Ｓを点線で示している）。この分解により生じたメタンガスは高圧下（水深４００ｍより深い領域の圧力）の水Ｗ２に溶け込む。
【００４８】
一方、メタンハイドレートの大きい塊Ｌは表面が少し分解する程度で止まり、吸熱反応の分解であるので、メタンハイドレートの塊Ｌの表面に氷５２が生成する［図２における一番下の塊（ａ）の状態］。  
その状態でメタンハイドレートの塊ＧＨ（大きい塊Ｌ）は浮力によって管２０中を上昇する。即ち、管２０内のメタンハイドレートの塊は、小さい塊Ｓはほとんどなく主に大きい塊Ｌの集まりになって上昇する。そして、水深４００ｍより浅い領域にまで上昇すると、メタンハイドレートの生成平衡（圧力）が分解条件になるので、塊Ｌの表面が分解を始める。同時に分解吸熱により氷５２が更に生成し［図２における中段の塊（ｂ）の状態］、水深４００ｍより深い領域において予め表面に生成している氷５２と一緒になってメタンハイドレートの塊Ｌの表面が氷５２の膜で覆われる［図２における一番上の塊（ｃ）の状態］。これにより、自己保存効果によってメタンハイドレートの分解反応が止まる。  
また、メタンハイドレートの小さい塊Ｓ（粒）は、上記の通り既に分解してほとんど消失しているので、この水深が浅い領域で小さい塊Ｓ（粒）が分解してメタンガスを発生する虞が低減される。
【００４９】
従って、ハイドレート上昇管２０の水深４００ｍより深い領域の管２０内にメタンガスが飽和状態まで溶けていない水Ｗ１を注入部２６から注入することにより、メタンハイドレートがその分解条件下となる水深が浅い領域（水深４００ｍ未満の領域）に上昇した段階において、メタンハイドレートの分解で発生するメタンガスの量を低減することができる。
【００５０】
また、水深が浅い領域では発生したガスは体積が大きくなるので、その領域で多量のメタンガスが一気に発生すると、ハイドレート上昇管内において水に対して気泡の占める体積が過大となり、その影響でメタンハイドレートの塊ＧＨのスムースな上昇移動が妨げられる虞がある。本発明においては、その領域においてメタンハイドレート分解によるメタンガスの発生量が低減されているので、その虞を低減することができる。
【００５１】
また、氷５２の膜ができて分解が止まるまでの間に発生したメタンガスは、気泡５０となって上昇流（矢印Ａ）を形成し、メタンハイドレートの塊ＧＨ（主として大きい塊Ｌ）の浮力をサポートするガスリフト効果を発揮する。これにより、メタンハイドレートの塊ＧＨの上昇移動は一層円滑になる。以って、水底にあるメタンハイドレートの塊ＧＨを効率よく採取することが可能となる。
【００５２】
尚、ハイドレート採取装置１０の注入部２６から注入される水Ｗ１（メタンガスが飽和状態まで溶けていない）は、その温度が低い方が好ましい。高圧下においては水の温度が低いほどメタンガスの溶解度が高くなるためである。  
したがって、第１の水供給手段３０は水深の深いところ、例えば海底１２近くに設けることが好ましい。尚、ある程度の深さになると水温の大きな変化は少なくなるので、周囲の水温に応じて第１の水供給手段３０を設ける位置は変えることができる。
【００５３】
また、メタンガスが飽和状態まで溶けていない水Ｗ１の注入は、少なくともハイドレート上昇管２０の下端部の位置から行うことが好ましい。すなわち、少なくとも注入部２６の注入口２８ａから行うことが好ましい。  
このことにより、水Ｗ１の注入位置から、ハイドレート上昇管２０内の圧力、温度がメタンハイドレートの分解条件となる水深４００ｍに達するまでの距離を長くとることができる。以って、水深４００ｍより浅い領域における分解が始まる前に、ガスハイドレートの小さい塊Ｓを確実に分解させることができる。
【００５４】
また、複数の注入口２８ａ、注入口２８ｂ、注入口２８ｃから水Ｗ１を管２０内に段階的に注入することにより、ガスハイドレートの塊ＧＨが一つの注入口の近傍で一気に分解することを防ぐことができる。
【００５５】
また、掘削されたメタンハイドレートの塊ＧＨの大きさや塊の大小の割合は、掘削するメタンハイドレート層１４の状態や海中の環境、掘削機４０の種類等によって変わる。したがって、上下方向に複数設けられる各注入口２８ａ、注入口２８ｂ、注入口２８ｃからの水Ｗ１の注入量は、例えば、掘削したときに生じた小さい塊Ｓの量に応じて調整することができる。より具体的には、小さい塊Ｓが多い場合には水の注入量を増やし、小さい塊Ｓを確実に分解させることができる。  
また、メタンガスが飽和状態まで溶けていない水Ｗ１のメタン飽和度によって注入量を調整することもできる。例えば、飽和状態ではないが飽和度が高い水Ｗ１の場合には注入量を増やし、飽和度が低い水Ｗ１の場合には注入量を少なく調整することができる。
【００５６】
［実施例２］
実施例２では図３に基き、ハイドレート採取装置の他の実施例について説明する。図３は、本発明に係るハイドレート採取装置の他の例を示す概略構成図である。  
尚、本実施例において実施例１と同一の構成については同一の符号を付し、その構成の説明は省略する。
【００５７】
本実施例に係るハイドレート採取装置６０は、ハイドレート上昇管２０の水深４００ｍより浅い領域の管内に流体を供給する流体供給部３４を備えている。  
流体供給部３４の供給口は、ハイドレート上昇管２０の上下方向に複数設けられている。本実施例においては、供給口３６ａ、供給口３６ｂ、供給口３６ｃが設けられている。
【００５８】
前記流体としては、例えば海水、湖水等の水（液体）や、空気（気体）等が挙げられる。  
ハイドレート上昇管２０内において、メタンハイドレートの分解吸熱によって氷が生成するため、上昇移動するメタンハイドレートの塊ＧＨが詰まる場合がある。このような場合に、例えば管２０内の水よりも温度の高い水Ｗ３（流体）を当該管２０内に供給することにより、詰まったメタンハイドレートおよびメタンハイドレートの塊の表面に生成した氷を分解させてその詰まりを解消することができる。  
本実施例では、海面付近の水（温度が高い）をポンプ等の第２の水供給手段３２により供給口３６ａ、供給口３６ｂ、供給口３６ｃに送るように構成されている。
【００５９】
尚、流体供給部３４から供給する水としてメタンガスが飽和状態まで溶けていない水を用いても、メタンハイドレートを分解することができる。  
また、本実施例においては流体供給部３４から流体として水を供給する構成としたが、流体として空気等の気体を一時的に勢いよく吹き込むことにより、詰まりを解消することもできる。
【００６０】
また本実施例では、複数の供給口３６ａ、供給口３６ｂ、供給口３６ｃから水Ｗ３を管２０内に注入できるので、メタンハイドレートの塊ＧＨが管２０内で詰まった位置に応じて水Ｗ３の供給位置を変えることができる。  
尚、４００ｍより深い領域の管内において詰まりが発生した場合には、第１の水供給手段３０の位置（水深）をより海面に近い位置に変えて、注入部２６から温度の高い水を入れて詰まったメタンハイドレートを分解し、詰まりを解消することも可能である。
【００６１】
本発明は上記実施例に限定されることなく、特許請求の範囲に記載した発明の範囲内で種々の変形が可能であり、それらも本発明の範囲内に含まれるものであることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００６２】
１０  ハイドレート採取装置、１２  海底、１４  メタンハイドレート層、
１６  ハイドレート回収船、１８  支援船、
２０  ハイドレート上昇管、２２  入口部、２４  取り出し部、２６  注入部
２８ａ、２８ｂ、２８ｃ  注入口、３０  第１の水供給手段、
３２  第２の水供給手段、３４  流体供給部、３６ａ、３６ｂ、３６ｃ  供給口、
４０  掘削機、４２  駆動源、５０  気泡、５２  氷、６０  ハイドレート採取装置
Ｗ０  メタンガス飽和状態の水、
Ｗ１  メタンガスが飽和状態まで溶けていない水、
Ｗ２  ハイドレート上昇管内の水、
Ｗ３  Ｗ１より温度が高い水
【図１】
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【図２】
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【図３】
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