(57)【要約】【課題】低廉なコストで、水底自噴メタンガス噴出口を広範囲に覆い、同時に多量の水底自噴メタンガスを捕集する。【解決手段】水底面上に支柱１１を立設し、逆さカップ状の捕集容器Ａの上端部に支柱１１を貫通させ、支柱１１には定高さ位置に捕集容器の上端を固定させ、捕集容器Ａは、筒状をした周壁部１を有し、周壁部１の上端を上側が先細りのテーパ状をした天端遮蔽部２にて閉鎖させ、周壁部１は、折り畳み可能な不透水性の膜材をもって形成されているとともに、下端に水底面に沈設される錘３０が連結されており、支柱１１に対して捕集容器Ａの天端遮蔽部２を固定し、錘３０を水底に沈設させた状態で周壁部１が折り畳まれた状態から伸長されて、内部に水底自噴メタンガス捕集空間を形成されるようにする。【選択図】図１
2017075469.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水底自噴メタンガスが自噴している水底のメタンガス噴出口を覆うための下側が解放した逆さカップ状の捕集容器を有し、
該捕集容器内に噴出した水底自噴メタンガスを、該捕集容器の上端部内開口させた捕集容器内捕集ガス導出口より捕集ガス導出用通路を通して船上に導出するようにした水底自噴メタンガス捕集装置において、
水底面上に立設した支柱を備え、前記捕集容器の上端部に前記支柱を貫通させ、該支柱の所定高さ位置に該捕集容器の上端を固定させ、
前記捕集容器は、筒状をした周壁部を有し、該周壁部の上端を上側が先細りのテーパ状をした天端遮蔽部にて閉鎖させ、
前記周壁部は、折り畳み可能な不透水性の膜材をもって形成されているとともに、該周壁部の下端に水底面に沈設される錘が連結されており、
前記支柱に対して前記捕集容器の天端遮蔽部を固定し、前記錘を水底に沈設させた状態で前記周壁部が折り畳まれた状態から伸長されて、内部に水底自噴メタンガス捕集空間が形成されるようにしたことを特徴とする水底自噴メタンガス捕集装置。
【請求項２】
前記支柱は、中空の筒状材が使用され、その下端を水底地盤に嵌入させて立設させ、前記捕集容器の天端遮蔽部を固定した高さより下側に前記中空筒状の内外に貫通開口させた捕集容器内捕集ガス導出口が形成され、該捕集容器内に捕集されて上昇する水底自噴メタンガスを、前記支柱内を捕集ガス導出用通路として導出させるようにした請求項１に記載の水底自噴メタンガス捕集装置
【請求項３】
前記支柱の外周にはフランジ状に張り出させた捕集容器上端固定部が一体に備えられ、前記捕集容器の天端遮蔽部の中央には、前記支柱外に嵌め合わされて上下にスライド可能な対支柱固定部兼用のガイド部材が備えられ、該ガイド部材と前記捕集容器上端固定部には、前記ガイド部材が降下して捕集容器上端固定部に当接することによって両者間を離脱不能に連結する継手機構が備えられている請求項１又は２に記載の水底自噴メタンガス捕集装置。
【請求項４】
前記捕集容器の周壁部は、水平断面が円形に形成され、所定高さ間隔毎に該円形に沿った配置に補強兼用の保形部材を備え、上下に隣り合う該円形保形部材間の前記膜材が上下に折りたたまれることによって蛇腹状が形成されている請求項１〜３の何れか１に記載の水底自噴メタンガス捕集装置。
【請求項５】
筒状をした周壁部と、該周壁部の上端を閉鎖させた上側が先細りのテーパ状をした天端遮蔽部とを有し、該天端遮蔽部に対支柱固定部兼用のガイド部材が固定され、かつ前記周壁部が上下に折り畳み可能に形成された捕集容器を形成しておき、
前記捕集容器の周壁部の下端に沈設用の錘を固定し該周壁部を上下に畳んだ状態を維持させておくとともに、
水面上より支柱を垂加させて所望の水底地盤内に該支柱の下端を貫入させて自立させ、
該支柱の上端を前記捕集容器の天端遮蔽部の対支柱固定部兼用のガイド部材内に貫通させた状態で前記錘の重量を利用して該捕集容器を支柱に沿って沈降させ、
前記支柱の所定の高さ位置に予め固定しておいた捕集容器上端固定部に前記対支柱固定部兼用のガイド部材が当接した状態で、前記錘が更に沈降して水底面に沈設されることにより周壁部を上下に伸長させて内部に水底自噴メタンガス捕集空間を形成させ、
該水底自噴メタンガス捕集空間の下端より上昇する水底自噴メタンガスを、該水底自噴メタンガス捕集空間の上端部内に連通させた捕集ガス導出用通路を通して水面上に導出させることを特徴とする水底自噴メタンガス捕集方法。
【請求項６】
前記捕集容器は、その周壁部下端の錘を水面上に浮かべた浮体に吊り下げた状態で水面下に吊り下げ、これを曳航して前記水底地盤上に立設した支柱の上端上に移動させ、前記錘をクレーン船によって支持させた状態で浮体から切り離し、前記天端遮蔽部の捕集容器上端固定部を前記支柱に嵌合させた状態で前記錘とともに捕集容器を沈降させる請求項５に記載の水底自噴メタンガス捕集方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は水底面から自噴している水底自噴メタンガスを捕集する水底自噴メタンガス捕集装置及び同捕集方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、水底地盤の表層や地盤内に存在しているメタンハイドレート（Ｍethane hydrate）からの水底自噴メタンガスの採取技術の開発がなされている。
【０００３】
メタンハイドレートは、水分子に閉じ込められた水底自噴メタンガスが、海底地盤表面や地盤中の各種の深さで条件が揃うと水と共に凍り、氷塊となって存在するものであり、このメタンハイドレートの安定条件、即ち安定化を維持するための温度及び圧力の条件を崩すことによって氷塊から水底自噴メタンガスを分離して取り出すことができる。
【０００４】
しかし、３００ｍ〜１０００ｍもの深さの水底面を掘削し、水底地盤表面や地盤内の深さ１０００ｍもの深さに存在するメタンハイドレートを不安定化させる水底自噴メタンガスの採掘は、他の化石燃料の代替とするには採掘コストがかかり過ぎ、実現化が困難な状況となっている。
【０００５】
また、メタンハイドレートの埋蔵個所には、水底の地表から水底自噴メタンガスが噴出し、高さ数百ｍにも達する水底自噴メタンガス気泡の上昇柱（メタンプルーム）が発生していることが知られている。
【０００６】
このような、海底から噴出する水底自噴メタンガスは、気泡のまま上昇する場合の他に、水底地盤表面から噴出し、水底の水と接触することにより、気泡の表面にガスハイドレートの被膜ができ、被膜付粒となって上昇し、一定の深度（水深２３０ｍ付近）に達すると温度の上昇や水圧の低下によってガスハイドレートの安定条件から脱した状態に至り被膜が破裂し、皮膜で保護された気泡は消失し、ガスは海水に溶解することが知られている（例えば非特許文献１）。
【０００７】
従来、メタンプルームの被膜付粒を水底面付近で捕集し、パイプを通して水面上の船舶に導き、ガスタンクに注入するようにした水底自噴メタンガスの採取方法が開発されている。この技術には、水面上の作業船より剛性のあるパイプを順次連結しながら垂下させ、その先端に傘状の捕捉器を固定しておき、これを水底自噴メタンガス噴出口上に位置させ、捕捉器内に上昇してくる水底自噴メタンガスを捕捉し、パイプを通して作業船上に導き、所定の加圧タンク内に加圧注入しようとするもの（特許文献１）がある。
【０００８】
また、メタンハイドレートからの水底自噴メタンガスを捕集するものとして、ドーム状のシートで水底表層のメタンハイドレートを覆い、その中に温水を供給することによって氷塊状のメタンハイドレートを不安定化させ、これによって発生する水底自噴メタンガスをドーム状のシート内に捕集し、これを水上へ輸送管を通して送り出すようにしたもの（特許文献２）がある。
【０００９】
上述した特許文献１に示されているメタンプルームからのガス捕集技術では、水面上の作業船から水底面の水底自噴メタンガスが噴出している個所まで剛性のある鋼管を垂下する必要があり、しかもガス捕集中においても捕捉器を、水上の船舶から鋼管を通じてガス自噴口上に保持させなければならない。しかし、通常メタンプルームの水深は３００ｍから１０００ｍ以上もの深さにあるため、捕集容器を予定の位置まで到達させ、しかもその位置で停止させて置く作業に困難を伴う。
【００１０】
近年においては、水底面上の一定の位置に船舶を停止させ、数千ｍの海底地盤に数千ｍものボーリングを行う技術や数千ｍもの水底で作業を行う無人の潜水艇が開発されているが、これらは極めて高精度で高性能の技術を結集したものであり、その使用コストが多大となり、メタンプルームからのガス採取に使用するのでは、捕集した水底自噴メタンガスが既存の化石燃料に比べて高価なものとなり、採算が取れないという問題がある。
【００１１】
また、特許文献２に示されている方法は、水底のメタンハイドレートの表面をシートで覆いその中に温水を供給することによって水底自噴メタンガスを氷塊から分離させ、これをドーム状のシート内に捕集しようとするものであり、自噴しているメタンハイドレートからの水底自噴メタンガス捕集に使用するには、自噴ガスの状態や、海流の状況によって設置が困難となる場合が多いという問題がある。
【００１２】
このような従来の問題を解決するものとして、本発明者は先に、下端が解放され上端が閉じられた逆さカップ状の捕集容器を使用し、該捕集容器には、内部の空気容積を変化させることによって浮力を調整するようにした浮力調用空洞部を有する浮力調整装置と、捕集容器を水平移動させる推進装置とを備えておき、浮力調用空洞部内への注排水によって浮力を調整しつつ推進装置を作動させて捕集容器を所定の沈設位置に沈め自噴水底自噴メタンガスを内部に取り込み捕集ガス導出用パイプを通じて船上に導出させるようにした装置を提案した（特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２０１４−２０１８７５号公報
【特許文献２】特開２０００−２８２７７５号公報
【特許文献３】特許第５７７１７６２号公報
【非特許文献】
【００１４】
【非特許文献１】地學雑誌  ９００９ＶＯＬ．１１８  東京地学協会発行
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
上述した特許文献３に示されている水底自噴メタンガス捕集方法及び装置では、浮力調整装置と推進装置の操作によって捕集容器を固定して所定位置に降下させるものであるため、潮流がある場所においても高度な操船技術を要することなく捕集容器のみを所定の位置に沈設することができる利点があるが、鋼製の捕集容器をドックなどで建造し、沈設位置に搬送させるものであるため、そのおおきさに限界があり、広範な位置に分布している水底自噴メタンガス噴出口を広く覆うこととすると、製造コスト、沈設コストが高くなるという問題がある。
【００１６】
本発明はこのような問題に鑑み、従来に比べて低廉なコストで、水底自噴メタンガス噴出口を広範囲に覆い、同時に多量の水底自噴メタンガスを捕集することができる水底自噴メタンガス捕集装置及び同捕集方法の提供を目的としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上述した従来の問題を解決するための本発明の第１の特徴は、水底自噴メタンガスが自噴している水底のメタンガス噴出口を覆うための下側が解放した逆さカップ状の捕集容器を有し、該捕集容器内に噴出した水底自噴メタンガスを、該捕集容器の上端部内開口させた捕集容器内捕集ガス導出口より捕集ガス導出用通路を通して船上に導出するようにした水底自噴メタンガス捕集装置において、水底面上に立設した支柱を備え、前記捕集容器の上端部に前記支柱を貫通させ、該支柱の所定高さ位置に該捕集容器の上端を固定させ、前記捕集容器は、筒状をした周壁部を有し、該周壁部の上端を上側が先細りのテーパ状をした天端遮蔽部にて閉鎖させ、前記周壁部は、折り畳み可能な不透水性の膜材をもって形成されているとともに、該周壁部の下端に水底面に沈設される錘が連結されており、前記支柱に対して前記捕集容器の天端遮蔽部を固定し、前記錘を水底に沈設させた状態で前記周壁部が折り畳まれた状態から伸長されて、内部に水底自噴メタンガス捕集空間が形成されるようにしたことにある
【００１８】
本発明の第２の特徴は、上記第１の特徴に加え、支柱は、中空の筒状材が使用され、その下端を水底地盤に嵌入させて立設させ、前記捕集容器の天端遮蔽部を固定した高さより下側に前記中空筒状の内外に貫通開口させた捕集容器内捕集ガス導出口が形成され、該捕集容器内に捕集されて上昇する水底自噴メタンガスを、前記支柱内を捕集ガス導出用通路として導出させるようにしたことにある。
【００１９】
本発明の第３の特徴は上記第１、第２の特徴に加え、支柱の外周にはフランジ状に張り出させた捕集容器上端固定部が一体に備えられ、前記捕集容器の天端遮蔽部の中央には、前記支柱外に嵌め合わされて上下にスライド可能な対支柱固定部兼用のガイド部材が備えられ、該ガイド部材と前記捕集容器上端固定部には、前記ガイド部材が降下して捕集容器上端固定部に当接することによって両者間を離脱不能に連結する継手機構が備えられていることにある。
【００２０】
本発明の第４の特徴は上記第１〜第３の特徴の何れか１に加え、捕集容器の周壁部は、水平断面が円形に形成され、所定高さ間隔毎に該円形に沿った配置に補強兼用の保形部材を備え、上下に隣り合う該円形保形部材間の前記膜材が上下に折りたたまれることによって蛇腹状が形成されていることにある。
【００２１】
本発明の第５の特徴は、筒状をした周壁部と、該周壁部の上端を閉鎖させた上側が先細りのテーパ状をした天端遮蔽部とを有し、該天端遮蔽部に対支柱固定部兼用のガイド部材が固定され、かつ前記周壁部が上下に折り畳み可能に形成された捕集容器を形成しておき、前記捕集容器の周壁部の下端に沈設用の錘を固定し該周壁部を上下に畳んだ状態を維持させておくとともに、水面上より支柱を垂加させて所望の水底地盤内に該支柱の下端を貫入させて自立させ、該支柱の上端を前記捕集容器の天端遮蔽部の対支柱固定部兼用のガイド部材内に貫通させた状態で前記錘の重量を利用して該捕集容器を支柱に沿って沈降させ、前記支柱の所定の高さ位置に予め固定しておいた捕集容器上端固定部に前記対支柱固定部兼用のガイド部材が当接した状態で、前記錘が更に沈降して水底面に沈設されることにより周壁部を上下に伸長させて内部に水底自噴メタンガス捕集空間を形成させ、該水底自噴メタンガス捕集空間の下端より上昇する水底自噴メタンガスを、該水底自噴メタンガス捕集空間の上端部内に連通させた捕集ガス導出用通路を通して水面上に導出させる水底自噴メタンガス捕集方法にある。
【００２２】
本発明の第６の特徴は上記第５の特徴に加え、捕集容器は、その周壁部下端の錘を水面上に浮かべた浮体に吊り下げた状態で水面下に吊り下げ、これを曳航して前記水底地盤上に立設した支柱の上端上に移動させ、前記錘をクレーン船によって支持させた状態で浮体から切り離し、前記天端遮蔽部の捕集容器上端固定部を前記支柱に嵌合させた状態で前記錘とともに捕集容器を沈降させることにある。
【発明の効果】
【００２３】
本発明は、上記第１の特徴のように、水底面上に立設した支柱を備え、前記捕集容器の上端部に前記支柱を貫通させ、該支柱の所定高さ位置に該捕集容器の上端を固定させ、前記捕集容器は、筒状をした周壁部を有し、該周壁部の上端を上側が先細りのテーパ状をした天端遮蔽部にて閉鎖させ、前記周壁部は、折り畳み可能な不透水性の膜材をもって形成されているとともに、該周壁部の下端に水底面に沈設される錘が連結されており、前記支柱に対して前記捕集容器の天端遮蔽部を固定し、前記錘を水底に沈設させた状態で前記周壁部が折り畳まれた状態から伸長されて、内部に水底自噴メタンガス捕集空間が形成されるようにしたことにより、従来の逆さカップ状をした捕集容器を使用するものに比べ、水底自噴メタンガスの噴出域をより広範囲に覆う捕集容器が、低コストで製造でき、捕集容器の設置に際し、予め支柱を立設して置くことで、所定の位置に正確に容易に沈めることができ、水底自噴メタンガスの捕集のための水底設備の構築費を低くすることができる。
【００２４】
本発明は上記第２の特徴のように、支柱は、中空の筒状材が使用され、その下端を水底地盤に嵌入させて立設させ、前記捕集容器の天端遮蔽部を固定した高さより下側に前記中空筒状の内外に貫通開口させた捕集容器内捕集ガス導出口が形成され、該捕集容器内に捕集されて上昇する水底自噴メタンガスを、前記支柱内を捕集ガス導出用通路として導出させるようにしたことにより、捕集容器を支持し、且つ沈設ガイドとなる支柱が、捕集ガス導出用通路をも兼用することとなり、設備が構造が簡略化され、水底自噴メタンガス捕集装置全体の設置コストを削減できる。
【００２５】
本発明は、上記の第３の特徴のように、支柱の外周にはフランジ状に張り出させた捕集容器上端固定部が一体に備えられ、前記捕集容器の天端遮蔽部の中央には、前記支柱外に嵌め合わされて上下にスライド可能な対支柱固定部兼用のガイド部材が備えられ、該ガイド部材と前記捕集容器上端固定部には、前記ガイド部材が降下して捕集容器上端固定部に当接することによって両者間を離脱不能に連結する継手機構が備えられていることにより、捕集容器の対支柱固定部兼用のガイド部材を支柱嵌め合わせて沈降させることによって、自動的に捕集容器の天端遮蔽部を支柱に固定することができ、捕集容器の水底設置が容易となる。
【００２６】
本発明は、上記第４の特徴のように、捕集容器の周壁部は、水平断面が円形に形成され、所定高さ間隔毎に該円形に沿った配置に補強兼用の保形部材を備え、上下に隣り合う該円形保形部材間の前記膜材が上下に折りたたまれることによって蛇腹状が形成されていることにより、捕集容器水底での展張作業が容易となる。
【００２７】
本発明は、上記第５の特徴のように、筒状をした周壁部と、該周壁部の上端を閉鎖させた上側が先細りのテーパ状をした天端遮蔽部とを有し、該天端遮蔽部に対支柱固定部兼用のガイド部材が固定され、かつ前記周壁部が上下に折り畳み可能に形成された捕集容器を形成しておき、前記捕集容器の周壁部の下端に沈設用の錘を固定し該周壁部を上下に畳んだ状態を維持させておくとともに、水面上より支柱を垂加させて所望の水底地盤内に該支柱の下端を貫入させて自立させ、該支柱の上端を前記捕集容器の天端遮蔽部の対支柱固定部兼用のガイド部材内に貫通させた状態で前記錘の重量を利用して該捕集容器を支柱に沿って沈降させ、前記支柱の所定の高さ位置に予め固定しておいた捕集容器上端固定部に前記対支柱固定部兼用のガイド部材が当接した状態で、前記錘が更に沈降して水底面に沈設されることにより周壁部を上下に伸長させて内部に水底自噴メタンガス捕集空間を形成させ、該水底自噴メタンガス捕集空間の下端より上昇する水底自噴メタンガスを、該水底自噴メタンガス捕集空間の上端部内に連通させた捕集ガス導出用通路を通して水面上に導出させるようにしたことにより、従来困難であった、広範に水底自噴メタンガス噴出域を覆う水底自噴メタンガス捕集装置の設置が、容易且つ低コストでなされる。
【００２８】
本発明は上記第６の特徴のように、捕集容器は、その周壁部下端の錘を水面上に浮かべた浮体に吊り下げた状態で水面下に吊り下げ、これを曳航して前記水底地盤上に立設した支柱の上端上に移動させ、前記錘をクレーン船によって支持させた状態で浮体から切り離し、前記天端遮蔽部の捕集容器上端固定部を前記支柱に嵌合させた状態で前記錘とともに捕集容器を沈降させることにより、大型の捕集容器の運搬、沈設が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係る水底噴出水底自噴メタンガス捕集装置の一実施例の概略を示す縦断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ捕集容器の膜状材に対する補強線材の固定状態例を示す断面図である。
【図３】図１に示す装置における捕集容器留め具と捕集容器上端支持部材の嵌合状態を示す半断面図である。
【図４】（ａ）（ｂ）は、同上の装置における捕集容器の形成工程を示す部分断面図である。
【図５】本発明に使用する上昇流発生手段の一例を示す部分断面図である。
【図６】本発明に係る水底噴出水底自噴メタンガス捕集装置の捕集容器沈設方法における捕集容器洋上曳航状態を示す部分断面図である。
【図７】同上の捕集容器の支柱上からの沈降初期状態を示す半断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
本発明の実施の形態を、実施例の図面に基づいて説明する。
【００３１】
図１は本発明に係る水底自噴メタンガス捕集装置の第一実施例の概略構成を示している。図において符号Ａは捕集容器を示している。この捕集容器Ａは、筒状をした周壁部１の天端が天端遮蔽部２で閉鎖され、下端側を解放した逆さカップ状に成形されておりその内部が水底自噴メタンガス捕集空間となっている。周壁部１の直径は、下端部において５０ｍ〜１００ｍ程度とする。
【００３２】
周壁部１及び天端遮蔽部２はそれぞれ可撓性の膜状材をもって構成されており、一例として、ポリエステル繊維やガラス繊維を材料としたシートに防水被覆を施した不透水性シートが使用でき、周壁部１には週方向に向けた鋼棒や鋼線からなる補強線材３が、上下に一定の間隔を隔てて固定されている。
【００３３】
この補強線材３は、多数にリング状材を使用する他、１本の線材を螺旋状に形成したものであってもよく、これらは、例えば図２（ａ）に示すようにその表裏何れかの１面側に固定し、周囲を不透水性の防錆樹脂材で被覆し、頒布１に一体化させる他、図２（ｂ）に示すように補強線材３をその肉厚内に埋設し、その埋設部分を補強線材３の太さ分だけ肉厚に成形したもの、更には図２（ｃ）に示すように帆布又は合成樹脂膜などの膜状材４を２重にし、その間に補強線材３を挟み込んで一体化させたもの等が使用できる。
【００３４】
このように膜状材４と補強線材３とによって構成された周壁部１は、膜状材４が補強線材３，３間で折り曲げ可能になっており、全体が周壁部軸方向に折り畳み可能な蛇腹状となっており、後述する設置工程において、蛇腹を折り畳んで高さを縮小させた状態で搬送できるようになっている。
【００３５】
天端遮蔽部２は、上側が小径のテーパ状に成形され、これを構成する膜材においても補強線材６が同心配置で、半径方向に一定間隔を隔てて前述した周壁部１と同様の構造にて設置され、膜材の補強線材６，６間は湾曲可能となっており、設置時には湾曲状態が伸びて全体がテーパ状となるように構成されている。
【００３６】
天端遮蔽部２の中央には、水底地盤１０上に立設した支柱１１が上下に貫通されている。この支柱１１は、直径１〜２ｍ程度の鋼管を使用し、下端を自立に必要な所定長さだけ水底地盤１０に貫入させて自立させるとともに、図には示してないが水底面に沈めたアンカーに繋いだ支線を複数使用して潮流に抗するように立設している。
【００３７】
支柱１１には、水底面から所定の高さ位置に捕集容器留め具１５が固着されている。この捕集容器留め具１５は、支柱１１の外周にフランジ状に張り出させた捕集容器支持リング部１６と、その上面に備えた係止部１７とから構成されている。
【００３８】
捕集容器Ａの天端遮蔽部２の中央には支柱１１を貫通させた対支柱固定部兼用のガイド部材１８が固着されており、この支持部材１８に支柱挿通孔１９が上下に貫通開口されているとともに、下面には前記係止部１７に嵌まり合う係止爪２０が備えられている。
【００３９】
係止部１７と係止爪２０は、捕集容器Ａの対支柱固定部兼用のガイド部材１８が支柱に沿って降下し、支柱１１の捕集容器留め具１５に突き当たることによって互いに抜け出し不能に嵌め合わされるようにしているものであり、係止部１７は図３に示すように、捕集容器留め具１５の上面の支柱外周部分に拡径部２１を形成し該拡径部の奥側にさらに系の大きい凹溝２２を形成することによって係止段部２３を形成した形状となっている。
【００４０】
係止爪２０は、その先端部外側に拡径部２１内に挿入するための先細りのテーパ面２４が形成され、そのテーパ面２４上端側を拡径部２１に嵌まり合う径に形成した凹溝２５を形成することによって係止鉤２６を形成した形状となっている。
【００４１】
これら係止部１７及び係止爪２０は、係止爪２０の先端が被係止具の拡径部２１に挿入されることによってテーパ面２４が拡径部２１の上縁に押されて拡径部半径方向に弾性変形し、係止鉤２６が拡径部２１を通り凹溝２２に至ることにより、係止鉤２６が係止段部２３に係合されて抜け止めされるようになっている。
【００４２】
捕集容器Ａの周壁部１の下端には、沈設用の錘３０が固定されている。この錘３０は捕集容器Ａの上端側を前述した支柱１１の捕集容器留め具１５に支持させた状態で周壁部下端を水底地盤１０上に定着させるためのものであり、周壁部１の下端を所定の形状に拡張させた状態で着底させるようにしている。
【００４３】
錘３０としては、円環を複数割にした形状の鋼管３１からなる被膜と、その内部に充填したコンクリート３２とから構成される複数の分割錘部材３３を連結させて環状とし、これに周壁部１の下縁を連結しているものであり、これが着底した状態で、捕集容器Ａの周壁部１の蛇腹が上下に伸長され、捕集容器Ａが逆さカップ状に拡張されている。
【００４４】
尚、この錘３０は、上述したコンクリート詰め鋼管の他、多数のコンクリートブロックを周壁部１の下縁に連結し、これらを周壁部下縁の拡張形状に合わせた位置に沈設してもよい。
【００４５】
支柱１１は、その上端が水面上又はその近くに達し、内部が捕集容器Ａ内に捕集した水底自噴メタンガスの捕集ガス導出用通路４０としており、上端と捕集支援船４１との間をフレキシブルホース４２で連結している。
【００４６】
支柱１１の前述した捕集容器留め具１５の下側、即ち捕集容器Ａ内に位置する部分には、複数の捕集容器内捕集ガス導出口４３が内外に貫通開口されており、捕集容器Ａ内に捕集されて水底自噴メタンガスは、気泡状のもの及びメタンハイドレートによる被膜付の粒状のものを含めて捕集容器内捕集ガス導出口４３より支柱１１内に流入させるようになっている。
【００４７】
一方支柱１１には、その内部の捕集ガス導出用通路４０内を水底自噴メタンガスがスムーズに上昇するようにするために上昇流発生手段が備えられている。この上昇流発生手段の一例として、図５に示すようなスクリューコンベア４６を使用している。
【００４８】
このスクリューコンベア４６は、捕集容器内捕集ガス導出口４３より低い位置に固定したモーター４７と、全捕集容器内捕集ガス導出口４３より低い位置から全捕集容器内捕集ガス導出口４３位置を通過してその上に至る長さの螺旋羽根付のスクリュー４８とから構成され、これを回転させることによって捕集ガス導出路４０内に上昇流を発生させ、これによって捕集容器内捕集ガス導出口４３内へ水底自噴メタンガスを吸引し、スクリュー４８によって強制的に上昇させる。  
【００４９】
また、水底自噴メタンガスがメタンハイドレート被膜付の水底自噴メタンガス粒である場合には、捕集容器内捕集ガス導出口４３内に入り込んでくるガス粒をスクリュー４８により掻き取るようにして分離させ、捕集ガス導出用通路４０内を強制的に上昇させることとなる。
【００５０】
このようにして捕集ガス導出用通路４０内を強制上昇される水底自噴メタンガスの内、被膜付粒状のものは、一定の水深に達すると被膜が壊れガス状となって上昇する。
【００５１】
捕集ガス導出用通路４０内における上昇流発生手段は、上述したスクリューコンベア方式のものを捕集容器内捕集ガス導出口４３より高い位置に備えてもよく、またスクリューコンベア方式の他に捕集ガス導出用通路４０内に水中ポンプを設置しこれを必要には応じて作動させて上昇流を生じさせてもよい。
【００５２】
更に、上昇流発生手段としてエアリフトを使用してもよく、エアリフトを使用する場合は、初期の上昇流を発生させる際に空気を捕集ガス導出用通路４０内に送り込み、水底自噴メタンガスの捕集状態が連続して継続される状態となった場合には捕集した水底自噴メタンガスをリフト用のガスとして送り込み、水底自噴メタンガスの気泡の浮力によって生じる上昇流を利用する。このようにすることによって捕集される水底自噴メタンガスをエアリフト用の空気によって希釈させることなく捕集できる。
【００５３】
尚、捕集容器Ａ内に捕集される水底自噴メタンガスが、メタンハイドレート被膜の無い気泡である場合には、これらの上昇流発生手段は必ずしも必要ではない。
【００５４】
支柱１１内を上昇する水底自噴メタンガスは、その支柱１１内に水が存在している場合には、その水に溶け込み、高濃度の水底自噴メタンガス溶解水として上昇する。この高濃度水底自噴メタンガス溶解水は、ホース４２を通して支援船４１上に汲み上げ、セパレータ（図示せず）を使用して水底自噴メタンガスと水とを分離させ、水底自噴メタンガスのみを船上のタンクに貯留させ残余の水は海に戻す。
【００５５】
尚、図には示してないが、水とガスとを分離するセパレータを支柱１１の水面下位置に設けておき、ここで分離させたガスのみを支援船Ｂ上のガスタンクに貯留させるようにしてもよい。
【００５６】
捕集容器Ａの天端遮蔽部２には、水底付近に比べて温度の高い表層水を注入する表層水供給パイプ４５が挿入されており、捕集容器Ａ内の上部の捕集容器内捕集ガス導出口４３付近に、表層水を送り込むようにしている。この表層水の供給によって、捕集容器内捕集ガス導出口４３がメタンハイドレート被膜付の水底自噴メタンガス粒によって詰りが生じた際にこれを融解させて流れを回復させる。
【００５７】
尚、この表層水の供給は常時継続させておき、氷被膜付の水底自噴メタンガス粒を常時融解させるようにし、気泡状の水底自噴メタンガスのみが捕集ガス導出用通路４０を上昇させるようにしてもよい。
【００５８】
また、この実施例では、支柱１１内を捕集容器Ａ内に捕集された水底自噴メタンガスの導出路としているが、支柱１１を捕集容器Ａの支持のみのものとし、これとは別にフレキシブルホースなどのパイプを導出路として使用してもよい。
【００５９】
更に、上述した捕集容器Ａ内への表層水の供給は必ずしも必要ではなく、水底自噴メタンガスが噴出している水底地盤の水深が浅い場合など、気泡状態で水底自噴メタンガスが噴出している箇所では使用しなくてもよい。
【００６０】
更に、上述した例では、捕集容器Ａの周壁部１を円筒状に形成した場合を示しているが、この他多角形断面の筒状であってもよく、また上下の内径に変化のない筒状の他、円錐状又は角錐状であってもよい。
【００６１】
次に上述した実施例における捕集容器Ａの沈設方法について説明する。
【００６２】
図４（ａ）に示すように、ドック又は陸上の製作ヤード上に分割錘部材３３を構成するコンクリート未充填の鋼管３１を所要数円形に並べる。その上に捕集容器Ａの周壁部１を構成する膜状材である帯状膜材４ａをその下縁を各鋼管３１，３１......順次連結しつつ円形に配置し、１層目の帯状膜材４ａを組み立てる。次いで図４（ｂ）に示すように、１層目の帯状材４ａの外周に補強線材３を円周方向に向けて固定する。補強線材３は、周壁部１の全周に亘って無端の環状としてもよく、周壁部１の円周方向に複数分割したものを円形配置にして帯状材４ａに固定してもよい。
【００６３】
次いで１層目の帯状材４ａの上に２層目の帯状材４ｂをつなぎ合わせて一体化させ円形の２層目を形成し、その外周に前述と同様に補強線材３を固定する。同様にして３層目以降も順次連結していき最上部層までを一体化させて補強線材付の周壁部１を形成する。尚、各層の連結作業に際しては、図４（ｂ）に示すように下側の層の帯状材を畳み、上下の補強線材３、３を接近させた状態で順次上層を継ぎ足していく。
【００６４】
このようにして補強線材３を一体化させた周壁部１を形成した後、その上端に天端遮蔽部２を固着する。天端遮蔽部２の形成は、その円錐形を複数分割した形状の扇形片をつなぎ合わせ、これに無端の環状又は円周方向に複数分割した補強線材６を固定するとともに、形成された天端遮蔽部２中央に対支柱固定部兼用のガイド部材１８を固定する。
【００６５】
このようにして形成された捕集容器Ａを、図６に示すように周壁部１の補強線材３，３......間を蛇腹状に折り畳んで高さを縮めた状態で錘３０を構成する鋼管３１に対して吊り兼用の開き止め具５０にて繋ぎ止め、その上に浮５１を付けて洋上に浮かべ、沈設現場に曳航する。
【００６６】
沈設現場では、図には示してないが杭打ち船を使用して所望長さの鋼管を順次継ぎ足しながら垂下させ、下端を所望の水底地盤１０に貫入させて自立した支柱１１を設置する。この時、捕集容器Ａの沈設後における上端に相当する高さ位置の鋼管に、図１に示している前記捕集容器留め具１５を一体化させておくとともに、必要な表層水供給パイプ４５を組みつけておく。
【００６７】
尚、図１において符号５２は、支柱１１の上端部を構成する上端部鋼管であり、支柱１１が最終設置高さまで水底地盤１０に貫入される前に、カプラー５３を使用して取り外し可能に連結しておき、図７に示すように捕集容器Ａを支柱１１上へ移動させる際には、支柱１１からカプラー５３を取り外し、支柱１１の上端が捕集容器Ａの移動に支障の無い高さとなるようにする。そして、捕集容器Ａの支柱１１をガイドとした沈降作業後に上端部鋼管５２を連結して支柱上端を水面上高さとし、フレキシブルホース４２を連結する。
【００６８】
次いで、周壁部１を蛇腹状に畳んだ状態で洋上を曳航してきた捕集容器Ａを自立している支柱１１の上に移動させ、天端遮蔽部２の中央に固定されている対支柱固定部兼用のガイド部材１８の支柱挿通孔１９に支柱１１の上端を嵌め合わせる。これら捕集容器Ａの支柱１１上への移動作業、支柱挿通孔１９への支柱１１嵌挿作業及び後述する沈降作業は、複数のクレーン船Ｃを使用して行う。
【００６９】
捕集容器Ａの沈設に先立ち、錘３０用の鋼管３１内に、コンクリート３２を充填し、予定した重さとし、クレーン船Ｃにて錘３０を吊り下げた状態で周壁部１を蛇腹状に畳んだ状態に維持している開き止め具５０を外すとともの浮５１を外す。
【００７０】
この状態で捕集容器Ａを水底まで降下させる。この時対支柱固定部兼用のガイド部材１８が支柱１１に沿って降下するためこれがガイドとなり、所定の位置に降下させることができる。
【００７１】
このようにして降下させることにより、対支柱固定部兼用のガイド部材１８が支柱１１捕集容器留め具１５に当ることにより、捕集容器留め具１５の係止部１７に係止部１７に対支柱固定部兼用のガイド部材１８の係止爪２０が嵌まり込み、離脱不能な状態となる。この状態で錘３０を水底まで降下させることにより周壁部１が予定した高さに拡張されて捕集容器Ａの沈設が完了する。次いでクレーン船Ｃの吊ワイヤーをリモートコントロールによって錘３０から外し回収する。
【００７２】
尚、クレーン船Ｃによる吊り下げは、錘３０用の鋼管３１内へのコンクリート３２の充填作業、開き止め具５０及び浮５１の取り外し作業までとし、その後の沈降は、自由落下としてもよい。
【００７３】
上述した捕集容器Ａの沈設作業の後、又はこれに並行して支柱１１に対する支線の設置作業、支柱１１の上端と捕集支援船４１とのホース連結などの作業を行う。
【符号の説明】
【００７４】
Ａ  捕集容器
Ｂ  支援船
Ｃ  クレーン船
Ｐ  ポンプ
１  周壁部
２  天端遮蔽部
３  補強線材
４  膜状材
４ａ，４ｂ  帯状材
６  補強線材
１０  水底地盤
１１  支柱
１５  捕集容器留め具
１６  捕集容器支持リング部
１７  係止部
１８  ガイド部材
１９  支柱挿通孔
２０  係止爪
２１  拡径部
２２  凹溝
２３  係止段部
２４  テーパ面
２５  凹溝
２６  係止鉤
３０  錘
３１  鋼管
３２  コンクリート
３３  分割錘部材
４０  捕集ガス導出用通路
４１  捕集支援船
４２  フレキシブルホース
４３  捕集容器内捕集ガス導出口
４５  表層水供給パイプ
４６  スクリューコンベア
４７  モーター
４８  螺旋羽根付のスクリュー
５０  開き止め具
５１  浮
５２  上端部鋼管
５３  カプラー
【図１】
2017075469.tif 000003
【図２】
2017075469.tif 000004
【図３】
2017075469.tif 000005
【図４】
2017075469.tif 000006
【図５】
2017075469.tif 000007
【図６】
2017075469.tif 000008
【図７】
2017075469.tif 000009