(57)【要約】【課題】簡易な手法で、水底の地盤から鉱物を容易に回収可能とする鉱物破砕装置、及び鉱物破砕方法を提供する。【解決手段】複数の鋼球１１、及び、これら鋼球１１同士を一列に連結する連結部材１０を有する破砕体３と、海上Ｓを移動する作業船１００に設けられて、複数の鋼球１１が鉱物Ｍを含有する海底Ｂの地盤Ｇに対して接触と非接触とを繰り返すように、作業船１００に対して相対移動可能に破砕体３の一端を固定する破砕体駆動部２とを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のブロック状部材、及び、これらブロック状部材同士を一列に連結する連結部材を有する破砕体と、
水上を移動する作業船に設けられて、前記複数のブロック状部材が、鉱物を含有する水底の地盤に対して接触と非接触とを繰り返すように該作業船に対して相対移動可能に前記破砕体の一端を固定する破砕体駆動部と、
を備えることを特徴とする鉱物破砕装置。
【請求項２】
各々の前記ブロック状部材は、球状をなしていることを特徴とする請求項１に記載の鉱物破砕装置。
【請求項３】
各々の前記ブロック状部材には、該ブロック状部材に回転力を付与する羽根部が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の鉱物破砕装置。
【請求項４】
各々の前記ブロック状部材の表面には突起部が設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の鉱物破砕装置。
【請求項５】
前記破砕体の他端を水底の地盤に固定するアンカーをさらに備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の鉱物破砕装置。
【請求項６】
複数のブロック状部材、及び、これらブロック状部材同士を一列に連結する連結部材を有する破砕体の一端を、水上を移動可能な作業船に設置する設置工程と、
前記作業船を前記水上で移動させつつ、前記破砕体が鉱物を含有する水底の地盤に対して接触と非接触とを繰り返すように、前記作業船に対して前記破砕体を相対移動させる破砕工程と、
を含むことを特徴とする鉱物破砕方法。
【請求項７】
前記破砕工程では、前記破砕体の他端を前記水底にアンカーで固定した状態で、該アンカーを中心とした円周に沿って、前記作業船を移動させることを特徴とする請求項６に記載の鉱物破砕方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、海底、湖底等の水底に存在する鉱物を破砕する鉱物破砕装置、及び鉱物破砕方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、海底面に噴出する熱水が冷却されて沈殿することで形成される海底熱水鉱床が知られている。この海底熱水鉱床には、金、銀、銅、亜鉛などの鉱物に加え、レアメタルが含有されている場合があり、その資源開発に注目が集まっている。また、このような海底熱水鉱床以外にも、海底には様々な鉱物を含有する鉱床が存在しており、鉱物を海底から効率的に回収する技術が求められている。
【０００３】
ここで特許文献１には、海底に設けられた採掘フレームによって海底資源を削りとって、コンベアを介して船上に回収する海底資源採掘装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５３５４４３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示された装置では、動力を有する機器を海底に設置する必要があるため、機器のメンテナンスや交換の作業に手間を要する。特に深海からの採掘を行う場合には、機器を設置することにすら非常に手間を要してしまう。さらに、採掘する海底が凹凸状の地形であったり、急峻な地形であったりする場合にも海底に機器を設置することは困難である。
【０００６】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、簡易な手法で、水底の地盤から鉱物を回収することを可能とする鉱物破砕装置、及び鉱物破砕方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するために、以下の手段を採用する。
即ち、請求項１の発明における鉱物破砕装置は、複数のブロック状部材、及び、これらブロック状部材同士を一列に連結する連結部材を有する破砕体と、水上を移動する作業船に設けられて、前記複数のブロック状部材が、鉱物を含有する水底の地盤に対して接触と非接触とを繰り返すように、該作業船に対して相対移動可能に前記破砕体の一端を固定する破砕体駆動部と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
このような鉱物破砕装置によれば、破砕体駆動部によって破砕体を作業船に対して相対移動させることで、水底の地盤にブロック状部材を接触、打撃することが可能となる。従って、水底の地盤に含有された鉱物を破砕し、破砕された鉱物を水底の地盤面上に配置することが可能となる。
そして破砕体ではブロック状部材は複数が一列に連結され、破砕体の一端を破砕体駆動部で移動させるため、破砕体を水中で波打つように動作させ、即ち、破砕体に振動を伝搬させ、複数のブロック状部材を次々に水底の地盤に接触、打撃していくことができる。よって、効率的に鉱物を破砕することができる。
さらに、破砕体は、水上の作業船に設けられた破砕体駆動部によって動作させられる。即ち、破砕体を動作させる駆動系部品を水底や水中に配置する必要がなくなる。従って、破砕体駆動部のメンテナンスや交換を作業船上で行うことができ、これらの作業の手間を削減することができる。
【０００９】
また、請求項２の発明における鉱物破砕装置では、請求項１の発明における各々の前記ブロック状部材が、球状をなしていてもよい。
【００１０】
このようにブロック状部材を球状とすることで、破砕体が水から受ける抗力を低減でき、ブロック状部材の水中での落下速度を大きくすることで水底の地盤への貫入深さを大きくすることができる。さらに、球状とすることで、水中での落下速度を保持しながら、貫入深さ当りの貫入体積量を効率良く大きくすることができる。従って、水底の地盤に対してより大きな打撃力を加えることができる。
【００１１】
また、請求項３の発明における鉱物破砕装置では、請求項１又は２の発明における各々の前記ブロック状部材に、該ブロック状部材に回転力を付与する羽根部が設けられていてもよい。
【００１２】
このように羽根部がブロック状部材に設けられていることで、水中で回転しながらブロック状部材が落下するため、ブロック状部材の地盤への打撃時に回転力を地盤に加えることができる。
【００１３】
また、請求項４の発明における鉱物破砕装置では、請求項１から３のいずれかの発明における各々の前記ブロック状部材の表面に、突起部が設けられていてもよい。
【００１４】
このような突起部によって、ブロック状部材が水底の地盤に打撃された際に、地盤を削り取るような力を地盤に与えることができる。
【００１５】
また、請求項５の発明における鉱物破砕装置は、請求項１から４のいずれかの発明における前記破砕体の他端を水底の地盤に固定するアンカーをさらに備えていてもよい。
【００１６】
このようなアンカーを設置することで、アンカーを中心とした円周に沿って作業船を移動しつつ、破砕作業を行うことができる。従って、アンカーを中心とした円形状の領域を、漏れなく破砕することができる。
【００１７】
また、請求項６の発明における鉱物破砕方法は、複数のブロック状部材、及び、これらブロック状部材同士を一列に連結する連結部材を有する破砕体の一端を、水上を移動可能な作業船に設置する設置工程と、前記作業船を前記水上で移動させつつ、前記破砕体が鉱物を含有する水底の地盤に対して接触と非接触とを繰り返すように、前記作業船に対して前記破砕体を相対移動させる破砕工程と、を含むことを特徴としている。
【００１８】
このような鉱物破砕方法によれば、破砕体を水中で波打つように動作させ、即ち、破砕体に振動を伝搬させ、複数のブロック状部材を次々に水底の地盤に接触、打撃していくことができる。よって、効率的に鉱物を破砕し、破砕された鉱物を水底の地盤面上に配置することが可能となる。
【００１９】
また、請求項７の発明における鉱物破砕方法では、請求項６の発明における前記破砕工程では、前記破砕体の他端を前記水底にアンカーで固定した状態で、該アンカーを中心とした円周に沿って、前記作業船を移動させてもよい。
【００２０】
このようにアンカーを中心として作業船を移動しつつ破砕作業を行うことで、アンカーを中心とした円形状の領域で、漏れなく鉱物を破砕することができる。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１の鉱物破砕装置によれば、破砕体を破砕体駆動部で動作させるといった手法で鉱物の破砕を行うことができ、このようにして破砕された鉱物を回収することができる。即ち、簡易な手法で水底の地盤から鉱物を回収することを可能とする。
【００２２】
また、請求項２の鉱物破砕装置によれば、鉱物を、さらに効果的に破砕することができ、鉱物の回収量を増大させることができる。
【００２３】
また、請求項３の鉱物破砕装置によれば、鉱物を、さらに効果的に破砕することができ、鉱物の回収量を増大させることができる。
【００２４】
また、請求項４の鉱物破砕装置によれば、鉱物を、さらに効果的に破砕することができ、鉱物の回収量を増大させることができる。
【００２５】
また、請求項５の鉱物破砕装置によれば、鉱物を含有する地盤の領域を漏れなく破砕することができ、鉱物の回収量を増大させることができる。
【００２６】
また、請求項６の鉱物破砕方法によれば、破砕体を作業船に対して相対的に動作させるといった簡易な手法で鉱物の破砕を行うことができ、水底の地盤から鉱物を回収することが可能となる。
【００２７】
また、請求項７の鉱物破砕方法によれば、鉱物を含有する地盤の領域を漏れなく破砕することができ、鉱物の回収量を増大させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第一実施形態に係る鉱物破砕装置を示す全体側面図である。
【図２】本発明の第一実施形態に係る鉱物破砕装置を用いて鉱物破砕方法を実行している様子を示す上面図である。
【図３】本発明の第一実施形態の第一変形例に係る鉱物破砕装置を示す全体側面図である。
【図４】本発明の第一実施形態の第二変形例に係る鉱物破砕装置を示す全体側面図である。
【図５】本発明の第一実施形態の第三変形例に係る鉱物破砕装置を示す全体側面図である。
【図６】本発明の第二実施形態に係る鉱物破砕装置を示す全体側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
〔第一実施形態〕
以下、本発明の第一実施形態の鉱物破砕装置１について説明する。
図１に示すように、鉱物破砕装置１は、海上Ｓ（水上）と鉱物Ｍを含有する海底Ｂ（水底）の地盤Ｇとの間にわたって設けられている。
即ち、鉱物破砕装置１は、海上Ｓを移動する作業船１００に設けられた破砕体駆動部２と、破砕体駆動部２に固定された破砕体３と、破砕体３の端部を海底Ｂの地盤Ｇに固定するアンカー４とを備えている。
【００３０】
破砕体３は、複数の鋼球１１（ブロック状部材）と、これら鋼球１１同士を連結する連結部材１０とを有している。
連結部材１０は、例えばチェーン、ワイヤ、ロープ、バネ等の振動を伝達可能な部材を有し、複数の鋼球１１同士を一列に連結している。
【００３１】
破砕体駆動部２は、作業船１００の船尾側に設けられているとともに、破砕体３の一端を固定している。さらに、この破砕体駆動部２には不図示の動力装置が設けられ、この動力装置によって、破砕体３の一端を作業船１００に対して上下方向に相対移動可能としている。そして、破砕体３の一端を上下に往復動作させることで、海底Ｂの地盤Ｇに接触と非接触とを繰り返すように鋼球１１を動作させる。
【００３２】
アンカー４は、作業船１００と水平方向に離間した位置で、海底Ｂの地盤Ｇに設置されるとともに、破砕体３の他端を海底Ｂに固定している。
【００３３】
次に、図１及び図２を参照して、鉱物破砕装置１による鉱物破砕方法について説明する。
まず、設置工程として、破砕体３の一端を、水上を移動可能な作業船１００に設けられた破砕体駆動部２に固定する。
【００３４】
次に、破砕工程を実行する。破砕工程では、破砕体駆動部２が破砕体３の一端を上下に移動させると、即ち、図１の実線に示す状態から破線や一点鎖線に示す状態となると、アンカー４と破砕体駆動部２との間で破砕体３を媒質とした横波が発生し、アンカー４に向かって伝搬すると、鋼球１１が海底Ｂの地盤Ｇから次々に離間し非接触の状態となった後、鋼球１１が次々に海底Ｂの地盤Ｇに接触していく。
【００３５】
そして、破砕工程では、アンカー４を中心とした円周に沿って作業船１００を移動させつつ、破砕体駆動部２を動作させて、海底Ｂの地盤Ｇを円形状に破砕する。
【００３６】
このような鉱物破砕装置１によると、破砕体駆動部２によって破砕体３を作業船１００に対して上下方向に相対移動させることで、鋼球１１が地盤Ｇに対して接触と非接触を繰りかえし、海底Ｂの地盤Ｇに鋼球１１を打撃することが可能となる。従って、海底Ｂの地盤Ｇに含有された鉱物Ｍを破砕し、破砕された鉱物Ｍを海底Ｂの地盤Ｇの面上に配置することが可能となる。
【００３７】
また破砕体３では、鋼球１１は複数が一列に連結されて構成されており、破砕体３を海中で波打つように動作させることで、即ち、破砕体３に振動を伝搬させ、複数の鋼球１１を次々に海底Ｂに接触、打撃していくことができる。よって、効率的に鉱物Ｍを破砕することができる。
【００３８】
また破砕体３を媒質として伝搬する横波の波長や振幅は、破砕体駆動部２の上下方向の相対移動量や移動速度を変化させることで、制御することができる。
【００３９】
さらに、破砕体３は、海上Ｓの作業船１００に設けられた破砕体駆動部２によって動作させられる。即ち、破砕体３を動作させる駆動系部品を海底Ｂや海中に配置する必要がなくなる。従って、破砕体駆動部２のメンテナンスや交換を作業船１００上で行うことができ、これらの作業の手間を削減することができる。
【００４０】
また、破砕体３に鋼球１１を用いることで、破砕体３が水から受ける抗力を低減でき、鋼球１１の海中での落下速度を大きくすることがで、海底Ｂの地盤Ｇへの貫入深さを大きくすることができる。さらに、鋼球１１を用いることで、海中での落下速度を保持しながら、貫入深さ当りの貫入体積量を効率良く大きくすることができる。従って、海底Ｂの地盤Ｇに対してより大きな打撃力を加えることができる。鉱物Ｍを、さらに効果的に破砕することができ、鉱物Ｍの回収量を増大させることができる。
【００４１】
また、海底Ｂにアンカー４を設置することで、図２に示すようにアンカー４を中心とした円周に沿って作業船１００を移動しつつ、破砕作業を行うことができる。従って、アンカー４を中心とした円形状の領域を、漏れなく破砕することができる。即ち、アンカー４を、鉱物Ｍを含有する領域内に設置することで、その領域内で地盤Ｇを漏れなく破砕することができ、鉱物Ｍの回収量を増大させることができる。
【００４２】
以上説明したように、本実施形態の鉱物破砕装置１によると、破砕体３を破砕体駆動部２で動作させるといった簡易な手法で、容易に海底Ｂの地盤Ｇから鉱物Ｍを回収することができる。
【００４３】
ここで、図３に示すように、破砕体駆動部２は、破砕体３の長さ寸法を調整可能となっていてもよい。即ち、破砕体駆動部２は、作業船１００に最も近接する側に配された鋼球１１と、破砕体駆動部２との間で破砕体３の連結部材１０の長さ寸法を調整可能となっている。また、鋼球１１の数量も変更可能となっている。
【００４４】
このような構造とすることで、要求される破砕範囲、破砕体３の破砕能力に応じて、鋼球１１の数量や、作業船１００とアンカー４との間の距離を適宜選択することができ、効果的に破砕作業を行うことができる。
【００４５】
また、図４に示すように、破砕体３の鋼球１１には羽根部２１が一体に設けられ、鋼球１１の表面には突起部３１が設けられていてもよい。
羽根部２１は、鋼球１１の上部に一体に取り付けられ、鋼球１１の落下に伴って、水流によって回転力を生じさせる。
突起部３１は、鋼球１１の表面から外方へ突出して一体に設けられた部材であって、形状は限定されないが、例えば、針状、凸状に形成されている。
【００４６】
そして、このように鋼球１１に羽根部２１が設けられていることで、海中で回転しながら鋼球１１が落下するため、この回転力を地盤Ｇに加えることができ、さらに効果的に破砕を行うことができる。
また、このように鋼球１１に突起部３１が設けられていることで、鋼球１１が地盤Ｇに接触した際に、地盤Ｇを削り取るような力を地盤Ｇに与えることができ、さらに効果的に鉱物Ｍを破砕することができる。
【００４７】
なお、羽根部２１、突起部３１はいずれか一方のみが鋼球１１に設けられていてもよい。
【００４８】
ここで、図５に示すように、本実施形態ではアンカー４に代えて、作業船１００と離間した位置で海上Ｓに配され、破砕体３の他端を固定する固定用の船４１を用いてもよく、この場合、アンカー４を海底Ｂに設置する手間を削減することができるため、さらに容易に破砕作業を行うことができる。なお、固定用の船４１を作業船１００に変更し、破砕体３の両端を、上下方向に作業船１００に対して相対動作させてもよい。
【００４９】
〔第二実施形態〕
以下、図６を参照して、本発明の第二実施形態の鉱物破砕装置１Ａについて説明する。
なお、第一実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細説明を省略する。
本実施形態では、破砕体駆動部２Ａが第一実施形態と異なっている。
【００５０】
破砕体駆動部２Ａは、作業船１００上に設けられているとともに、破砕体３の一端を固定している。さらに、この破砕体駆動部２Ａには不図示の動力装置が設けられ、この動力装置によって、破砕体３の一端を、作業船１００に対して海底Ｂに沿う方向の前後に相対移動可能としている。そして、破砕体３の一端を前後に往復動作させることで、破砕体３の連結部材１０に作用する張力を変化させ、地盤Ｇに接触と非接触とを繰り返すように鋼球１１を動作させる。
【００５１】
本実施形態の鉱物破砕装置１Ａによると、第一実施形態と同様に、破砕体３を破砕体駆動部２Ａで動作させるといった簡易な手法で鉱物Ｍの破砕を行うことができ、海底Ｂの地盤Ｇから鉱物Ｍを回収することができる。
【００５２】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態で示した構成に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することができる。
例えば、破砕体３では、ブロック状部材として鋼球１１に限られず、棒状や直方体状（立方体状）をなす部材を連結部材１０で連結してもよい。また、これらブロック状部材の材料は鋼材に限定されず、その他の金属や、非金属材料であってもよい。
【００５３】
また、破砕体３は、一つに限られず、複数を破砕体駆動部２、２Ａに固定してもよい。
この場合、アンカー４を海底Ｂの地盤Ｇに互いに離間した位置に設け、各々の破砕体３の端部を、異なる海底Ｂの位置で固定するようにすれば、より広い範囲を同時に破砕することができる。
さらに、複数の破砕体３を位相差をつけて作業船１００に対して動作させることで、即ち、例えば一の破砕体３の一端を上から下に動作させる間に、他の破砕体３の一端を下から上に動作させる。これにより破砕能力を高めることが可能となる。
【００５４】
また、破砕体駆動部２、２Ａは、破砕体３の一端を上下、前後に動作させる場合に限らず、少なくとも作業船１００に対して相対移動させ、かつ往復動作させればよい。
【００５５】
また、鉱物破砕装置１、１Ａは、海底Ｂではなく、湖底の地盤に存在する鉱物を破砕する際に用いられてもよい。
【符号の説明】
【００５６】
１、１Ａ…鉱物破砕装置  
２、２Ａ…破砕体駆動部  
３…破砕体  
４…アンカー  
１０…連結部材  
１１…鋼球（ブロック状部材）  
２１…羽根部  
３１…突起部  
４１…（固定用の）船  
１００…作業船
Ｓ…海上（水上）  
Ｂ…海底（水底）  
Ｇ…地盤  
【図１】
2016050462.tif 000003
【図２】
2016050462.tif 000004
【図３】
2016050462.tif 000005
【図４】
2016050462.tif 000006
【図５】
2016050462.tif 000007
【図６】
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