(57)【要約】【課題】簡易な手法で、水底の地盤から資源を回収することを可能とする資源回収装置、及び資源回収方法を提供する。【解決手段】海上Ｓに配された作業船１００と海底Ｂとの間にわたって作業船１００に設けられて海底Ｂの地盤Ｇに存在する鉱物Ｍを回収するとともに、曳航船１０１によって曳航される回収コンベア３を備え、回収コンベア３は、海底Ｂ側の端部に曳航船１０１の進行方向の前方側に向かって開口して鉱物Ｍを吸い込む吸込口１１ａ、及び、作業船１００側の端部に作業船１００の船上に向かって開口して吸込口１１ａから吸い込んだ鉱物Ｍを排出する排出口１１ｂが形成され、かつ、曳航船１０１による曳航に伴って海底Ｂに接触して弾性変形可能なパイプ状の本体部１１を有することを特徴としている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水上に配された作業船と水底との間にわたって前記作業船に設けられて該水底の地盤に存在する資源を回収するとともに、曳航船によって曳航される回収コンベアを備え、
前記回収コンベアは、水底側の端部に前記曳航船の進行方向の前方側に向かって開口して前記資源を吸い込む吸込口、及び、前記作業船側の端部に該作業船の船上に向かって開口して前記吸込口から吸い込んだ前記資源を排出する排出口が形成され、かつ、前記曳航船による曳航に伴って前記水底に接触して弾性変形可能なパイプ状の本体部を有することを特徴とする資源回収装置。
【請求項２】
前記回収コンベアは、前記本体部の内側に設けられて、前記資源を前記吸込口から前記排出口に向かって搬送する搬送部をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の資源回収装置。
【請求項３】
前記回収コンベアは、前記本体部に形成された前記吸込口の下方に、前記水底に沿って、前記曳航船の進行方向に交差する方向に延びる軸線を中心として前記本体部に対して相対回動するとともに、前記水底に沿って前記進行方向の前方側に突出する板状の爪部をさらに有することを特徴とする請求項２に記載の資源回収装置。
【請求項４】
前記本体部は、前記作業船を囲むように設けられて、前記進行方向に沿った方向を中心軸線の方向とする環状のパイプ状をなし、
前記搬送部は、前記本体部内を、前記中心軸線を中心として環状に回転動作するように設けられている、
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の資源回収装置。
【請求項５】
作業船と水底との間にわたって設けられて、該水底の地盤に存在する資源を回収する回収コンベアを、水上に配された曳航船に接続する接続工程と、
前記曳航船を移動させて、前記回収コンベアにおけるパイプ状の本体部を弾性変形させて前記水底に押し付けつつ、前記本体部の前記水底側の端部に前記曳航船の進行方向の前方側に向かって開口する吸込口から前記本体部の内側に前記資源を吸い込む吸込工程と、
前記本体部の前記作業船側の端部に該作業船の船上に向かって開口する排出口から前記吸込口から吸い込んだ前記資源を排出する排出工程と、
を含むことを特徴とする資源回収方法。
【請求項６】
前記吸込工程と前記排出工程との間に、前記本体部の内側に吸い込んだ前記資源を、前記吸込口から前記排出口に向かって搬送する搬送工程をさらに含むことを特徴とする請求項５に記載の資源回収方法。
【請求項７】
前記排出工程の後に、前記資源のうちの不要物を前記吸込口へ向かって返送する返送工程をさらに含むことを特徴とする請求項５又は６に記載の資源回収方法。
【請求項８】
前記接続工程では、前記本体部を、一端が前記水底に設置されたアンカーに接続され、他端が前記曳航船に接続されたワイヤに、前記アンカーと前記曳航船との間で接続し、
前記吸込工程では、前記アンカーを中心とした円周に沿って、前記曳航船を移動させることを特徴とする請求項５から７のいずれか一項に記載の資源回収方法。
【請求項９】
前記吸込工程では、前記アンカーを中心として前記曳航船を一周させる毎に、前記アンカーからの前記本体部の距離を変化させることを特徴とする請求項８に記載の資源回収方法。
【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資源を回収する資源回収装置、及び資源回収方法に関する。
【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、水底の地盤から資源を回収することを可能とする資源回収装置、及び資源回収方法を提供する。
【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の発明における資源回収装置は、水上に配された作業船と水底との間にわたって前記作業船に設けられて該水底の地盤に存在する資源を回収するとともに、曳航船によって曳航される回収コンベアを備え、前記回収コンベアは、水底側の端部に前記曳航船の進行方向の前方側に向かって開口して前記資源を吸い込む吸込口、及び、前記作業船側の端部に該作業船の船上に向かって開口して前記吸込口から吸い込んだ前記資源を排出する排出口が形成され、かつ、前記曳航船による曳航に伴って前記水底に接触して弾性変形可能なパイプ状の本体部を有することを特徴としている。
【０００８】
このような資源回収装置によれば、作業船に設けられた回収コンベアが曳航船によって曳航されることで、回収コンベアが水底に接触して円弧状に弾性変形しながら進行する。従って、水底に回収コンベアの本体部の水底側の端部が常に押し付けられた状態で回収コンベアが進行することになり、本体部が水底を擦りながら回収コンベアを移動させることができる。この際、本体部の吸込口から水底の地盤に堆積した資源を吸い込み、吸い込んだ資源は、本体部内を通じて排出口から作業船上に排出される。よって、水底に駆動系部品を有する複雑な機器等を設置する必要がない。また、本体部がパイプ状になっていることで、吸い込んだ資源を漏れなく作業船上に排出し、水底の地盤から資源を回収することができる。
【０００９】
また、請求項２の発明における資源回収装置では、請求項１の発明における前記回収コンベアは、前記本体部の内側に設けられて、前記資源を前記吸込口から前記排出口に向かって搬送する搬送部をさらに有していてもよい。
【００１０】
このような搬送部が設けられていることで、資源がガスではなく鉱物等の固体である場合であっても、本体部に吸い込んだ資源を、排出口に向かって搬送することができる。
【００１１】
また、請求項３の発明における資源回収装置では、請求項２の発明における前記回収コンベアは、前記本体部に形成された前記吸込口の下方に、前記水底に沿って、前記曳航船の進行方向に交差する方向に延びる軸線を中心として前記本体部に対して相対回動するとともに、前記水底に沿って前記進行方向の前方側に突出する板状の爪部をさらに有していてもよい。
【００１２】
このような爪部が本体部に対して相対回動するため、回収コンベアの本体部が常に水底に接触して進行する際に、水深の変化などに応じて、本体部が弾性変形することで撓みに変化が生じたとしても、爪部が水底に沿うように回動するとともに、水底面の形状にも追従するように爪部が動作する。従って、爪部によって本体部や水底の状態によらずに水底の地盤に堆積した資源を吸込口から吸い込むことができる。
【００１３】
また、請求項４の発明における資源回収装置では、請求項２又は３の発明における前記本体部は、前記作業船を囲むように設けられて、前記進行方向に沿った方向を中心軸線の方向とする環状のパイプ状をなし、前記搬送部は、前記本体部内を、前記中心軸線を中心として環状に回転動作するように設けられていてもよい。
【００１４】
このような環状をなす回収コンベアを用いることで、作業船に回収した資源のうち、回収する必要のないものを水底に返送することが可能となる。従って、このような回収する必要のないものを、地上で別途処分する必要が無くなる。
【００１５】
また、請求項５の発明における資源回収方法は、作業船と水底との間にわたって設けられて、該水底の地盤に存在する資源を回収する回収コンベアを、水上に配された曳航船に接続する接続工程と、前記曳航船を移動させて、前記回収コンベアにおけるパイプ状の本体部を弾性変形させて前記水底に押し付けつつ、前記本体部の前記水底側の端部に前記曳航船の進行方向の前方側に向かって開口する吸込口から前記本体部の内側に前記資源を吸い込む吸込工程と、前記本体部の前記作業船側の端部に該作業船の船上に向かって開口する排出口から前記吸込口から吸い込んだ前記資源を排出する排出工程と、を含むことを特徴としている。
【００１６】
このような資源回収方法によれば、回収コンベアの本体部が水底に押し付けられて、水底を擦りながら移動する。この際、本体部の吸込口から水底の地盤に堆積した資源を吸い込み、吸い込んだ資源は、本体部内を通じて排出口から作業船上に排出される。よって、水底に駆動系部品を有する複雑な機器等を設置する必要がない。また、本体部がパイプ状になっていることで、吸い込んだ資源を漏れなく作業船上に排出でき、水底の地盤から資源を回収することができる。
【００１７】
また、請求項６の発明における資源回収方法は、請求項５の発明における前記吸込工程と前記排出工程との間に、前記本体部の内側に吸い込んだ前記資源を、前記吸込口から前記排出口に向かって搬送する搬送工程をさらに含んでいてもよい。
【００１８】
このような資源回収方法によると、資源がガスではなく鉱物等の固体である場合であっても資源の回収が可能となる。
【００１９】
また、請求項７の発明における資源回収方法は、請求項５又は６の発明における前記排出工程の後に、前記資源のうちの不要物を前記吸込口へ向かって返送する返送工程をさらに含んでいてもよい。
【００２０】
このような資源回収方法によれば、作業船に回収した資源のうち、回収する必要のないものを水底に返送することが可能となる。
【００２１】
また、請求項８の発明における資源回収方法は、請求項５から７のいずれかの発明における前記本体部を、一端が前記水底に設置されたアンカーに接続され、他端が前記曳航船に接続されたワイヤに、前記アンカーと前記曳航船との間で接続し、前記吸込工程では、前記アンカーを中心とした円周に沿って、前記曳航船を移動させてもよい。
【００２２】
このように、曳航船を移動させることで、回収コンベアを、アンカーを中心とした円周に沿って移動させることができ、円形状に資源を回収することが可能となる。
【００２３】
また、請求項９の発明における資源回収方法は、請求項８の発明における前記吸込工程では、前記アンカーを中心として前記曳航船を一周させる毎に、前記アンカーからの前記本体部の距離を変化させてもよい。
【００２４】
このように曳航船が一周する毎に、即ち、回収コンベアが一周する毎に、回収コンベアとアンカーとの距離を段階的に変化させることで、アンカーの周囲の領域から漏れなく資源を回収することが可能となる。
【発明の効果】
【００２５】
請求項１の資源回収装置によれば、回収コンベアを用いることで、簡易な手法で、水底の地盤から資源を回収することが可能となる。
【００２６】
また、請求項２の資源回収装置によれば、資源の種類によらず、資源の回収が可能となる。
【００２７】
また、請求項３の資源回収装置によれば、爪部を設けたことで効果的に本体部への資源の吸い込みが可能となる。
【００２８】
また、請求項４の資源回収装置によれば、回収した資源のうちで、回収する必要のないものを処分するコストや手間を削減することができる。
【００２９】
また、請求項５の資源回収方法によれば、回収コンベアを用いることで、簡易な手法で、水底の地盤から資源を回収することが可能となる。
【００３０】
また、請求項６の資源回収方法によれば、資源の種類によらず、資源の回収が可能となる。
【００３１】
また、請求項７の資源回収方法によれば、回収した資源のうちで、回収する必要のないものを処分するコストや手間を削減することができる。
【００３２】
また、請求項８の資源回収方法によれば、アンカーの周囲で漏れなく資源を回収することができる。
【００３３】
また、請求項９の資源回収方法によれば、アンカーの周囲で漏れなく資源を回収することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施形態に係る資源回収装置を示す全体側面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る資源回収装置を示す正面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る資源回収装置における本体部の吸込口周辺を拡大して示す側面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る資源回収装置を用いて資源回収方法を実行している様子を示す上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、本発明の実施形態の資源回収装置１について説明する。
資源回収装置１は、作業船１００に設けられて海底Ｂの地盤Ｇに存在する鉱物Ｍ（資源）を回収する装置である。
ここで、本実施形態では、海底Ｂの資源として鉱物Ｍが不図示の破砕装置等によって破砕され、海底Ｂの面上に配置された状態で、資源回収装置１によって回収作業を行う場合について説明する。
【００３６】
図１及び図２に示すように、この資源回収装置１は、海上Ｓ（水上）に配された作業船１００と海底Ｂ（水底）との間にわたって設けられ、かつ、曳航船１０１によって曳航される回収コンベア３を備えている。
【００３７】
回収コンベア３は、曳航船１０１による曳航に伴って海底Ｂに接触して弾性変形可能なパイプ状の本体部１１と、本体部１１内に設けられた搬送部１２と、本体部１１の下部に設けられた板状の爪部１３とを有している。
【００３８】
本体部１１は、作業船１００を囲むように設けられて、曳航船１０１の進行方向に沿った方向を中心軸線Ｏ１の方向とする環状のパイプ状をなしている。
また、本体部１１には、海底Ｂ側の端部に曳航船１０１の進行方向の前方側に向かって開口して鉱物Ｍを吸い込む吸込口１１ａが形成されている。さらに、この本体部１１には作業船１００側の端部に作業船１００の船上に向かって開口して、吸込口１１ａから吸い込んだ鉱物Ｍを排出する排出口１１ｂが形成されている。
【００３９】
さらに、本体部１１は、一端が海底Ｂに設置されたアンカー４２に接続されて他端が曳航船１０１に接続されたワイヤ４１に、アンカー４２と曳航船１０１との間で接続されている。
このワイヤ４１は、曳航船１０１に設けられたウィンチ等の動力装置（不図示）によって、本体部１１の位置を、即ち、本体部１１とアンカー４２との距離を変化させることを可能としている。
【００４０】
搬送部１２は、本体部１１内を、中心軸線Ｏ１を中心として環状に回転動作するように設けられている。より詳しくは、本体部１１の延びる方向に沿って本体部１１内に設けられ、中心軸線Ｏ１を中心とした環状をなすチェーン２１と、チェーン２１を本体部１１の延びる方向に沿って本体部１１内で中心軸線Ｏ１を中心として回転させる駆動装置２２と、チェーン２１に取り付けられて、このチェーン２１の延びる方向に互いに離間して複数設けられた搬送板２３とを有している。
【００４１】
搬送板２３は、例えば鉄板等からなり、チェーン２１の駆動によって吸込口１１ａから本体部１１の内側に吸い込んだ鉱物Ｍを押し出すようにして、排出口１１ｂに向かって鉱物Ｍの搬送を可能としている。
なお、チェーン２１に代えてワイヤ等で搬送板２３を動作させてもよい。
【００４２】
図３に示すように、爪部１３は、本体部１１における吸込口１１ａの下方に配されて、海底Ｂに沿って曳航船１０１の進行方向に交差する方向に延びる軸線Ｏ２を中心として形成されたピン３１に支持され、この軸線Ｏ２回りに本体部１１に対して相対回動する。
【００４３】
この爪部１３は海底Ｂに沿って、曳航船１０１の進行方向の前方側に本体部１１から突出するように設けられた板状をなす部材である。本体部１１から離間するに従って上面が徐々に海底Ｂの面に向かって傾斜し、下面は海底Ｂの面に沿って延びている。これにより爪部１３は、本体部１１から離間する側（先端側）に向かうほど肉厚が薄くなる形状をなしている。
【００４４】
次に、図１から図４を参照して、資源回収装置１による資源回収方法について説明する。
まず、接続工程を実行する。即ち、回収コンベア３をワイヤ４１に接続するとともに、ワイヤ４１を曳航船１０１とアンカー４２とに接続することで、回収コンベア３を曳航船１０１に接続する。
【００４５】
次に、吸込工程を実行する。曳航船１０１を移動させて、回収コンベア３の本体部１１を弾性変形させて海底Ｂに押し付けつつ、本体部１１の吸込口１１ａから本体部１１の内側に、海底Ｂの鉱物Ｍを吸い込む。そして、曳航船１０１は、アンカー４２を中心とした円周に沿って移動し、これにより本体部１１は、アンカー４２を中心とした円周上で海底Ｂの鉱物Ｍを吸い込むようになっている。
【００４６】
さらに、吸込工程では、図４に示すようにアンカー４２を中心として曳航船１０１を一周させる毎に、アンカー４２と本体部１１との距離を段階的に大きくしていく。
【００４７】
そして、搬送工程を実行する。即ち、搬送部１２のチェーン２１を駆動し、搬送板２３によって吸込口１１ａから吸い込んだ鉱物Ｍを押し出しながら、排出口１１ｂに向かって搬送する。
さらに、排出工程を実行し、本体部１１の排出口１１ｂから鉱物Ｍを作業船１００上に排出する。
【００４８】
その後、返送工程を実行し、回収した鉱物Ｍのうちの回収不要なもの、即ち、回収対象以外の岩石、土砂等を吸込口１１ａに向かって返送し、海底Ｂに放出する。
【００４９】
以上説明した資源回収装置１によると、作業船１００に設けられた回収コンベア３が曳航船１０１によって曳航されることで、回収コンベア３が海底Ｂに接触して円弧状に弾性変形しながら進行する。従って、本体部１１が海底Ｂを擦りながら回収コンベア３を移動させることができる。
【００５０】
この際、本体部１１の吸込口１１ａから海底Ｂの地盤Ｇに堆積した鉱物Ｍを吸い込み、吸い込んだ鉱物Ｍは、本体部１１内を通じて排出口１１ｂから作業船１００上に排出される。よって、海底Ｂに駆動系部品を有する複雑な機器等を設置することなく海底Ｂの地盤Ｇから鉱物Ｍを回収することができる。
【００５１】
また、本体部１１がパイプ状になっていることで、鉱物Ｍの搬送中に、鉱物Ｍが海中に放出されてしまうことがなく、吸い込んだ鉱物Ｍを漏れなく作業船１００上に排出し、鉱物Ｍを漏れなく回収することができる。
【００５２】
さらに、回収コンベア３には、爪部１３が設けられており、この爪部１３が本体部１１に対して相対回動し、回収コンベア３の本体部１１が海底Ｂに接触して進行する際に、水深の変化などに応じて、本体部１１が弾性変形することで撓みに変化が生じたとしても、爪部１３が海底Ｂに沿うように回動する。従って、海底Ｂの面に凹凸がある場合や、山状や谷状になっている場合であっても、このような海底Ｂ面の形状に追従するように爪部１３が動作することができる。よって、爪部１３を設けることで、本体部１１や海底Ｂの状態によらずに海底Ｂの地盤Ｇに堆積した鉱物Ｍを効果的に吸込口１１ａから吸い込むことができる。
【００５３】
また、環状をなす回収コンベア３を用いることで、作業船１００に回収した資源のうち、回収不要なものを海底Ｂに返送することが可能となるため、回収不要なものを地上で別途処分する必要が無くなる。よって、回収した鉱物Ｍの内の不要部分を処分するコストや手間を削減することができる。
【００５４】
また、曳航船１０１が一周する毎に、即ち、回収コンベア３が一周する毎に、回収コンベア３の本体部１１とアンカー４２との距離を段階的に遠ざけていくことで、アンカー４２を中心とした円形状の領域で、アンカー４２の周囲で漏れなく鉱物Ｍを回収することができる。
【００５５】
このように、本実施形態の資源回収装置１によると、回収コンベア３を用いることで、簡易な手法で、海底Ｂの地盤Ｇから鉱物Ｍを回収することが可能となる。
【００５６】
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、回収コンベア３の本体部１１は、環状をなすものでなくともよく、作業船１００と海底Ｂとの間にわたって直線状に延びるパイプであってもよい。
【００５７】
また、回収コンベア３の本体部１１については、上述の場合とは逆に、回収コンベア３がアンカー４２を中心として一周する毎に、本体部１１とアンカー４２との距離を段階的に近づけていき、鉱物Ｍを回収するようにしてもよい。
【００５８】
また資源として鉱物Ｍではなく、例えばメタンハイドレートや天然ガス等の気体を回収する場合には、搬送部１２を設けなくともよい。
【００５９】
また、資源回収装置１は、海底Ｂではなく、湖底の地盤に存在する鉱物を回収する際に用いられてもよい。
【符号の説明】
【００６０】
１…資源回収装置  
３…回収コンベア  
１１…本体部  
１１ａ…吸込口  
１１ｂ…排出口  
１２…搬送部  
１３…爪部  
２１…チェーン  
２２…駆動装置  
２３…搬送板  
３１…ピン  
４１…ワイヤ  
４２…アンカー  
Ｏ１…中心軸線  
Ｏ２…軸線  
１００…作業船  
１０１…曳航船  
Ｓ…海上  
Ｂ…海底  
Ｇ…地盤  
【図１】
2016050463.tif 000003
【図２】
2016050463.tif 000004
【図３】
2016050463.tif 000005
【図４】
2016050463.tif 000006