2015年度 ＪＡＳＮＡＯＥ春季講演会@神戸

フレーム着底式海底資源掘削機
フレ
ム着底式海底資源掘削機についての考察

九州大学大学院工学研究院 木村 元（株）川崎重工業 宮崎良平

1

2

◎全体の流れについて◎①背景と目的
②海底資源とその可能性について③採掘システムについて（全体の採掘システム、採鉱機、問題点等）④新たな採掘システムの提案⑤従来と新システムの比較⑤従来と新比較⑤ 来 新⑥まとめと今後の課題

3

背景（１）
背景（）
• 現時点、日本は必要な金属資源のほぼ全量を海外に依存。

＊ＪＯＧＭＥＣの資料より抜粋
ＪＯＧＭＥＣの資料より抜粋

・日本の金属資源主要輸入先（2011年）

4

背景（２）
• 特にレアアースは中国等の少数の資源国に集中しているため、資源の安定供給に問題があり 価格変動が大きい
資源の安定供給に問題があり、価格変動が大きい。

レアアースの埋蔵量（酸化物量）単位：千トン

レアアースの生産量（酸化物量）単位：千トン＊Mineral Commodity Summarles
2009 より抜粋

5

背景（３）
背景（）
• 陸上鉱物資源開発は需要増加のために低品位化、奥地化、高地化、困難化して、開発コストが増加
開発トが増加、鉱山周辺の環境負荷の増加などの多くの問題がある。
• 海洋鉱物資源の日本の潜在資源量は海底熱水鉱床は世界第１位、海底熱水鉱床
世界第 位
コバルトリッチクラストは世界第２位
また、日本の南鳥島にはレアアースを多く含んだ泥が発見。
コスト面、環境面等を考慮し、輸入だけに頼らず、自国供給路線を考え、陸上鉱物採掘から海洋鉱物採掘にシフトしていくべき
ら
鉱物 掘

6

目的
①環境に優しい②掘削・輸送の効率が良いを考慮した新たな海洋資源（ベ ス レアメタル）採掘法を考慮した新たな海洋資源（ベース・レアメタル）採掘法を検討する。
従来
従来のシステム

本研究のシステム

そして、日本が商業的な面においても、自国で資源を採掘できるように検討する。

7◎全体の流れについて◎①背景と目的

②海底資源とその可能性について③採掘システムについて（全体の採掘システム、採鉱機、問題点等）④新たな採掘システムの提案⑤従来と新システムの比較⑥まとめと今後の課題

8

海底資源について

海底熱水鉱床コバルトリッチクラスト

水深が深 ほど、水深が深いほど、海底から噴出する熱水に含まれる 海底の岩石を皮殻状に覆う、海底の岩石を皮殻状に覆う
特徴
ケーブルのコスト、金属成分が沈殿して出来たもの 厚さ数mm ～10数cmの酸化物
浚渫コストが高くなり、銅、鉛、亜鉛、金、銀、マンガン、銅、ニッケル、コバルト、総コストが高くなる

マンガン団塊
直径が4～8cmの球場、直径球場、扁平楕円形の形をした
マンガン酸化物

レアアース堆積物

レアアースを多く含む。
特に重レアア スを多く特に重レアアースを多く含む。

海底にある泥含有する金属

ゲルマニウム、ゲルマニウムガリウムなどのレアメタル

白金など。
白金など
メインは、コバルト、ニッケル、白金

マンガン、ニッケル、銅、コバルト
約30種類の金属 メインは 銅約30種類の金属。メインは、銅、ニッケル、亜鉛鉛

分布する水深

500～3000m

1000～2400 m

1000～6000m

5000ｍ～6000m資源がある中心水域

排他的経済水域排他的経済水域と公海

公海中心

排他的経済水域と公海

写真9

レアアース堆積物（１）
レアアース堆積物（南鳥島 PC５）の収入

１０００億/年以上 収入
１０００億/年以上の収入（＊市場規模が小さいため、価格変動は大きい）＊加藤先生のより抜粋

10

レアアース堆積物について（２）●レアアース堆積物の特徴●①資源量が多い⇒南東太平洋と中央太平洋だけで、８８０億トン。
現在確認されている世界の陸上レアアース鉱床の総埋蔵量の８００倍ものレアアものレアアース資源がこの２つの海域だけで存在
ス資源がこの２つの海域だけで存在。
②非常に高い重レアアース含有量⇒陸上の鉱床に比べ、重レアアース含有量が相対的に非常に高い。
陸上 鉱床に比べ 重含有量が相対的に非常に高つまり、現在、工業材料として重要性の大きい重レアアース含有量が豊富。
が豊富

11

レアアース堆積物について（３）③トリウム、ウランなどの放射性元素を含まない⇒放射元素のトリウム、ウランの含有量が少ないことは、⇒放射元素のトリウム
ウランの含有量が少ないことは陸上鉱床の精錬コスト高の問題を解決可能。
④探査がきわめて容易⇒簡単な基礎調査だけで充分。レアアース堆積物は、遠洋の⇒簡単な基礎調査だけで充分
レアア ス堆積物は 遠洋の非常に堆積環境が安定した海域で、広く堆積。
そのため ４隅の４点だけ掘削すればよい
そのため、４隅の４点だけ掘削すればよい。
⑤レアアースの抽出が容易⇒室温状態（２５℃）において希硫酸（０．２mol/l）と反応させることにより 短時間（１時間程度）にCeを除く反応させることにより、短時間（１時間程度）にCeを除く含有レアアースのほとんど（８０%以上）が抽出可能。

12◎全体の流れについて◎①背景と目的
②海底資源とその可能性について③採掘システムについて（全体 採掘（全体の採掘システム、採鉱機、採鉱機問題点等）④新④新たな採掘システムの提案
採掘提案⑤従来と新システムの比較⑥まとめと今後の課題

13

全体の採鉱システム
左図は、カナダのNautilus
Minerals社が現在開発を社が現在開発を行っているイメージ図

構成の中身は①ケーブル②フレキシブルパイプ③水中ポンプ④ライザー管⑤採鉱機などがある。

14

現時点の採掘方法（１）
採鉱機の種類について

・日本製、マンガン団塊を想定した採鉱機

そり滑走式
曳航式
連続バケット式＊マンガン団塊採鉱システムの概要より抜粋

採鉱機
履帯式
自走式

カナダ製、熱水鉱床を想定した採鉱機

脚方式

アルキメデススクリュ式＊Nautilus Minerals社より抜粋

15

現時点の採掘方法（２）●レアアース堆積物の採鉱システム●

現在 試作機のモデルを検討中
現在、試作機のモデルを検討中

既存の水中バックホウを耐圧化する＊南鳥島海域のレアアース泥に関する勉強会報告書より抜粋⇒１隻の専用船で泥を１万～１万５０００トン/日揚泥。
年間の揚泥量は、３００万トンと仮定している。

16

現時点の採掘方法（３）●レアアース堆積物の採鉱システム●①カッターにより揚泥したレアアース堆積物は、そのまま水中バックホウに内蔵したサイドポンプにより、集泥部に輸送。
②集泥部では、サイクロンにより過剰水分を分離排水。

ライザ 管
ライザー管

☞過剰水分を取り除くこと 効率が上がる☞過剰水分を取り除くこと、効率が上がる。

水中バ クホウ
水中バックホウ

サイクロン
サイク分離装置

集泥部

レアアース堆積物＊第3回海洋工学セミナーより抜粋

17

現時点の採掘方法（４）●海底熱水鉱床の採鉱システム●

現在 小型 試作機を作成 実証実験中
現在、小型の試作機を作成、実証実験中＊JOGMECより抜粋①三菱重工業の採鉱機⇒ＡＬＬ ＩＮ ＯＮＥ型
（採鉱と集鉱が一つの採鉱機）＊JOGMECより抜粋②三井三池製作所の採鉱機⇒採鉱と集鉱が別々の採鉱機

18

履帯式の採鉱機の問題点（１）２０１２年、９月と１２月に実際に熱水鉱床（沖縄）にて、２台の採鉱機を稼働させるという実験を行った。
を稼働させるという実験を行った＊JOGMECより抜粋

19

履帯式の採鉱機の問題点（２）●海底熱水鉱床を想定した場合●

①反力の問題①反力問題⇒掘削カッターの反力に対応するために採鉱機自身を大型化する必要がある 将来的は ダイヤモンド掘削機する必要がある。将来的は、ダイヤモンド掘削機（約２００トン）のスケールが必要。

20

履帯式の採鉱機の問題点（３）●レアアース堆積物を想定した場合●②採鉱機の安定性の問題⇒軟弱で撹乱を受けると大きな強度低下が起きる粘土質の泥では、動けないのではないか？

21

履帯式の採鉱機の問題点（４）●海底熱水鉱床とレアアース堆積物の両方を想定した場合●両方を想定
場合③移動コストの問題⇒履帯式では、轍等を作り、余分な移動コスト等がかかる。
④環境面の問題⇒掘削や移動の際に泥や砂等の舞い上がりにより、掘削や移動 際に泥や砂等 舞 上がりにより周辺環境が悪化する。
⑤カメラ等によるセンシングの問題⇒掘削する際の土砂の舞い上がりにより、⇒掘削する際の土砂の舞い上がりによりカメラでのセンシングは困難。

22

履帯式の採鉱機の問題点（５）⑥自動化の問題⇒オペレータによるリモコン操縦で採鉱機を稼働させているが、将来は自動化したい。
⑦ソナーの問題⑦ソナの問題⇒現在使われているソナーだけを使って採鉱機を思いのままに操作することは難しいレベルである。
⑧ケーブルの損傷の問題⇒履帯部の巻き込み等によって⇒履帯部の巻き込み等によてケーブルの損傷が発生し、メンテナンス数も増加。

23◎全体の流れについて◎①背景と目的
②海底資源とその可能性について③採掘システムについて（全体の採掘システム、採鉱機、問題点等）④新たな採掘システムの提案⑤従来と新システムの比較⑥まとめと今後の課題

24

新たな採掘方法（１）
新採掘 法（ ）フレーム着底式海底鉱床掘削機
ケーブル

水中ポンプ

掘削機械はフレ ム内
掘削機械はフレーム内をレールにて移動
移動コストを削減する

ウ ンチ
ウィンチ

フレキシブルホース

ジャッキアップの脚式
脚式
地形の凹凸に対応

カッター

側面および天井はカーテンまたは壁にて被覆
環境負荷を低減する

25

新たな採掘方法（２）新採掘 法（ ）カッタ の形状の 例
カッターの形状の一例

横行トロリー

トロリー＊ＣＩＡの資料より抜粋

２つのトロリーを組み合わせることで、①掘削する前にソナー等を使い、地形データを得る。
②掘削範囲に柔軟性を持たせる。

26

新たな採掘方法（３）
船

ライザ 管
ライザー管
水中ポンプ
フレーム着底式海底鉱床掘削機

フロートを使い、浮力を持たせ、縦移動する。
つまり、水深が深いほり 水深 深
ど、縦移動にそれだけのエネルギーを使う。

スラスタ等を使い、スラスタ等を使いまた船に追随して横移動をする

27

新たな採掘方法（４）◎新システムの特徴・長所◎●海底熱水鉱床を想定した場合●

①反力の問題への対応⇒フレームが大きな重量を有する、カッタードラムを大きく⇒フレームが大きな重量を有する
カッタードラムを大きくする、水中ポンプをこのフレーム構造内に入れることなどによって、ある程度の重さを調整が出来、反力の問題を解決
あ 程度 重 を調出来 反力 問題を解決

28

新たな採掘方法（５）●レアア ス堆積物を想定した場合●●レアアース堆積物を想定した場合●②採鉱機の安定性の解決⇒履帯式のように移動するわけではないため，移動が出来ないことがない。また、軟弱地盤でも対応可能。

29

新たな採掘方法（６）●海底熱水鉱床とレアアース堆積物の両方を想定した場合●両方を想定
場合③移動コストの削減⇒トロリーはレール上を移動するため、
ト リ は上を移動するため、轍等を作らず、その分のエネルギーロスがない④環境負荷の低減⇒側面および天井はカーテンまたは壁にて被覆するため、掘削⇒側面および天井はカテンまたは壁にて被覆するため、掘削時に砂等が舞い上がることによる拡散を防ぐ効果が高い

30

新たな採掘方法（７）⑤センシングの容易さ⇒トロリーを使いスキャナーのようにセンシングすることで、掘削対象の正確な形状を簡単に計測可能 そのため 視界悪化に影響されず 掘削可能計測可能。そのため、視界悪化に影響されず、掘削可能。

⑥自動化への容易さ⇒掘削前に地形データを把握でき、⇒掘削前に地形デタを把握できオペレータの手を借りず、採掘作業の完全自動化が可能。
⑦ケーブルの損傷の回避⇒掘削カッター部はレールを走行するため⇒掘削カッター部はレールを走行するため、ケーブルの損傷の回避が可能。

31◎全体の流れについて◎①背景と目的
②海底資源とその可能性について③採掘システムについて（全体の採掘システム、採鉱機、問題点等）④新たな採掘システムの提案⑤従来と新システムの比較⑥まとめと今後の課題

32

従来システムと新システムの比較（１）〇採鉱場所について〇②Sit ８００②Site
狭く、深い場所、低濃度①PC ５
広く、浅い場所、高濃度

Kato et al., Nature Geoscience (2011)33

従来システムと新システムの比較（２）①PC ５〇範囲
１５００ｍ×１５００ｍ×２ｍ〇濃度
３２４５ｐｐｍ(Site ８００に比べ３倍)〇資源量
総レアアース量（酸化物計算）
総レアア
ス量（酸化物計算）☞９６００ｔネオジム（酸化物換算）☞２２００ｔ

ユウロピウム（酸化物計算）
☞１３０ｔ
１３０ｔ

テルビウム（金属）☞７５ｔ
７５ｔ

ジスプロシウム（金属）☞４４０ｔ

イットリウム（酸化物計算）☞３７００ｔPC ５
総レアアース濃度（ｐｐｍ）
総レアアス濃度（ｐｐｍ）
戸田（２０１１東大卒論）

34

従来システムと新システムの比較（３）②Site ８００
〇範囲
７００ｍ×７００ｍ×１０ｍ〇濃度
１０７０ｐｐｍ〇資源量
総レアア ス量（酸化物換算）
総レアアース量（酸化物換算）☞３５００ｔ
ジスプロシウム（金属）☞１３０ｔSite ８００
総レアアース濃度（ｐｐｍ）
戸田（２０１１東大卒論）

35

従来システムと新システムの比較（４）〇稼働日数について〇①３００日
加藤先生の資料で、「３００日だとすると・・」と仮定しているため。

②２６８日
海底熱水鉱床の試算は、この２６８日。また、操業日サイクルは２５日連続操業後、５日間点検休止と仮定。

③１８０日
レアアース堆積物は、海底熱水鉱床より３倍の深さがあるため、５日×３倍＝１５日間の点検休止があると仮定する
５日間の点検休止があると仮定する。
操業日サイクルは１５日連続操業後、１５日間点検休止と仮定。

36

従来システムと新システムの比較（５）〇揚泥方法〇①東洋電機の水中掘削機を取り付ける
サイドポンプ自身でも、浚渫可能だが、泥の条件では、下の掘削機に繋げることもある。

図 水中攪乱サイドポンプ

油圧ｏｒ電動で稼働する。
また、自身で浚渫能力は持っていないため、ポンプにため ポ プ繋ぐ必要がある。

図 東洋電機の揚泥写真
図 水中掘削機

37

従来システムと新システムの比較（６）〇揚泥方法〇Ⓐ東洋電機の水中掘削機を取り付ける

図 フレーム着底式海底鉱床掘削機＊西松建設より抜粋

38

従来システムと新システムの比較（７）
従来テ
新テ
比較（ ）
〇揚泥方法〇
揚泥方法①東洋電機の水中掘削機を取り付ける〇水中攪乱サイドポンプ〇（ＤＰＦＳ－５０）
・揚水量：２．５（m³/min）
揚 量（）・揚程： ３５ｍ
・電力： ３７（ｋＷ）・質量： ７３０（ｋｇ）〇水中掘削機〇（ＥＰＫ－５０）・電力： ３７（ｋＷ）
・質量： ５８００（ｋｇ）＊東洋電機工業所より抜粋

39

従来システムと新システムの比較（８）従来テ
新テ比較（ ）〇揚泥方法〇②五洋建設のＳＷＡＮ工法を取り付ける＊五洋建設より抜粋

浚渫船方式（SWAN工法）

40

従来システムと新システムの比較（９）従来
テ
新テ比較（ ）〇揚泥方法〇②五洋建設のＳＷＡＮ工法を取り付ける

ＳＷＡＮ工法の集泥部＊西松建設より抜粋

図 フレーム着底式海底鉱床掘削機

41

従来システムと新システムの比較（１０）〇揚泥方法〇②五洋建設のＳＷＡＮ工法を取り付ける・集泥機重量：約３０（ｔ）
・ラダー重量：約７０（ｔ）〇特徴〇
・集泥機駆動用油圧ポンプ
電動機：２２（kW）
・余分な水の吸引を防ぐ。
・スクリューコンベアー駆動用油圧ポンプ
電動機：３７（kW）
３７（k ）
・汚濁発生量を抑える。
・ロータリーポンプ駆動用油圧ポンプ
電動機：２２０（kW）×２台
・浚渫水深：約３ｍ～２４ｍ＊五洋建設より抜粋

42

従来システムと新システムの比較（１１）〇揚泥方法〇③日立建機の履帯式（既存の方法）
海底での作業は、陸上の採鉱機を耐圧化等することを想定
表 日立建機の採鉱機の一例

種類

水中重量（ｔ）①19.5
19546111
192252②③④⑤

採鉱機の出力（ＫＷ）
1222705678101119＊日立建機より抜粋
日立建機より抜粋

注意点：出力はショベル等を稼働させるための出力も入っており、駆動用モーターの定格出力ではない43

従来システムと新システムの比較（１２）〇各々に方式にかかる電力〇①縦移動消費電力②トロ リ の②トローリーの移動消費電力③横移動消費電力④カッターの消費出力

この二つの消費電力は、この二つの消費電力は前スライドの出力から計算可能と仮定

比較の際は、比較の際は同じ性能のカッター①履帯部の消費電力（出力 揚泥量）
（出力、揚泥量）②腕を使う消費電力を使うと仮定③カッターの消費電力

44

従来システムと新システムの比較（１３）〇新システムの消費電力の計算について〇①縦移動消費電力

フレームに浮力を持たせるための消費電力

鋼材より構成される梁とラーメン構造として鋼材より構成される梁とラ メン構造として重量計算を行った

45

従来システムと新システムの比較（１４）〇新システムの消費電力の計算について〇②トローリーの移動消費電力①東洋電機のカ タ を支える
①東洋電機のカッターを支える
東洋電機のカッター：５．８（ｔ）

定格荷重：１０（ｔ）
横行モーター：３（ＫＷ）
走行モーター：４．４（ＫＷ）②五洋建設のカッターを支える
五洋建設のカッタ
五洋建設のカッター：５５（ｔ）（ ）定格荷重：６３（ｔ）
横行モーター：１１（ＫＷ）
走行モーター：１５（ＫＷ）

日立のクラブトロリ式天井クレーン＊日立プラントメカニクスより抜粋

46

従来システムと新システムの比較（１５）〇新システムの消費電力の計算について〇③横移動消費電力
新システムではスラスタ等を使い、ラ タ等を使また船に追随して、横移動をすることを想定しているが、今回はスラスタを複数個装備すると仮定。
スラスタの出力は、新システムの重量に応じて変化させる変化させる。
かもめプロペラのサイドスラスタ＊かもめプロペラより抜粋

参考例
３００トンの漁船☞スラスタの出力：３３１（ＫＷ）

47

従来システムと新システムの比較（１４）〇具体的試算について〇
採鉱機１台あたりの揚泥量を仮定。
（東洋電機等の既存のポンプを使う）☞１２ｍ³/分
稼働日数&年間採鉱量（３００万t）の条件より・・必要になる採鉱機の数が決定。
採鉱場所：ＰＣ ５ｏｒ Ｓｉｔｅ８００

採鉱機のサイズを３つ仮定すると・・・
仮定すると新システムの採鉱機の総縦移動回数が決定。
・掘削時間はトロリーとカッターが稼働
・横移動時間はスラスターが稼働
・縦移動消費電力と総縦移動回数 より総消費電力が分かる48

従来システムと新システムの比較（１６）〇比較について〇
表１ 新システム（東洋電機）
新システムのフレーム式とほぼ同じ重量を持ほぼ同じ重量を持つⒶⒷⒸ
陸上の採鉱機を比較対象とする大きさ（Ｌ×Ｗ×Ｈ）
水中重量
スラスタの出力
採鉱機のトロリー出力
縦移動一回あたりの消費電力

10m×10ｍ×10ｍ
19 5ｔ
19.5ｔ
22ＫＷ
7.4KW

大きさ（Ｌ×Ｗ×Ｈ）
水中重量

水中重量
採鉱機の出力大きさ（Ｌ×Ｗ×Ｈ）
水中重量

一回当たりの縦移動時間をスラスタの出力
スラスタの出力
採鉱機のトロリー出力
採鉱機のトロリー出力ⒶⒹは１５分、ⒷⒹは３０分、ⒸⒺは１０５分と仮定。
縦移動一回あたり縦移動一回あたり319ＫＷｈの消費電力

表２
大きさ（Ｌ×Ｗ×Ｈ）

10m×２0ｍ×10ｍ
35 7ｔ
35.7ｔ
40ＫＷ
7.4KW
679ＫＷｈの消費電力

10m×７0ｍ×10ｍ
44 2ｔ
44.2ｔ
49ＫＷ
7.4KW
722ＫＷｈ従来システム（日立建機）

大きさ（Ｌ×Ｗ×Ｈ）
大きさ（Ｌ×Ｗ×Ｈ）
4.1m×2.
8ｍ×3.0ｍ
5.4m×3.4ｍ×3.8ｍ
5.4m×3.4ｍ×3.8ｍ
この出力（履帯部と、腕を稼働させる出力と仮定）が２４時間稼働と仮定
２４時間稼働と仮定。
水中重量
水中重量
19.8ｔ
46ｔ
46ｔ
採鉱機の出力採鉱機の出力
122ＫＷ
270ＫＷ
270ＫＷ

49

従来システムと新システムの比較（１７）〇新システムについて（カッター部分が東洋電機）〇ⒶⒷⒸ

履帯式の採鉱機新システム

主寸法（Ｌ×Ｗ×Ｈ）

変化する

１０ｍ
１０×１０ｍ×１０ｍ

１０ｍ
１０×２０ｍ×１０ｍ

１０ｍ
１０×７０ｍ
×１０ｍ

水中重量

変化する

１９．５ｔ

３５．７ｔ

４４．２ｔ

縦移動一回の消費電力なし

３１９ＫＷｈ６７９ＫＷｈ７２２ＫＷｈ

履帯部の消費電力変化する

なし

なし

なし

新システム

新システム

イメージ図

50

従来システムと新システムの比較（１８）〇新システムについて（カッター部分が五洋建設）〇

Ⓓ

Ⓔ

Ⓕ

履帯式の採鉱機新システム

主寸法（Ｌ×Ｗ×Ｈ）

変化する

１０ｍ
×１０ｍ
×１０ｍ

１０ｍ×２０ｍ
×１０ｍ

１０ｍ
×７０ｍ
×１０ｍ

水中重量

変化する

１２３ ５ｔ１２３．５ｔ

１６９ｔ

２３６ ６ｔ２３６．６ｔ

縦移動一回の消費電力なし

２０１７ＫＷｈ

２７６０ＫＷｈ

３８６４ＫＷｈ

履帯部の消費電力

変化する

なし

なし

なし

新システム

新システム

イメージ図

51

従来システムと新システムの比較（１９）
縦移動回数が多くなるＰＣ５の方が、〇結果について〇新システムで不利になる新システムで不利になる。
新システムの消費電力÷従来システムの消費電力×１００
また、新システムのサイズが大きくなると、☞新システムは従来システムの消費電力の何％で稼働できるか？
より優れた結果が出ることが分かる。
しかし、サイズを大きくし過ぎ、重量も増えた場合、表１ 新システム（東洋電機）と従来システム（日立建機）の差レアアース堆積物のような超軟弱地盤に埋没する可能性を考慮する必要がある
新システムⒶでの比較
ＰＣ５①３００日

新システム
総消費電力
ＰＣ５
÷②２６８日site800 従来システム
総消費電力
ＰＣ５×１００③
site800

１８０日
site800

新システムⒷでの比較

169%

42%

189%

46%

176%

43%

ＰＣ５①３００日

新システム
総消費電力
ＰＣ５
÷③２６８日site800 従来システム
総消費電力
ＰＣ５×１００④
site800

１８０日
site800

新システムⒸでの比較

82%

20%

92%

22%

86%

21%

27%

新システム 8
総消費電力
ＰＣ５30
÷
③２６８日
site800 従来システム
9総消費電力ＰＣ５28×１００④%

ＰＣ５①３００日

site800

１８０日
site800

8%%%%

52

従来システムと新システムの比較（２０）〇結果について〇
表２

新システム（五洋建設）と従来システム（日立建機）の差

新システムⒹでの比較

新システムⒺでの比較

234%

新システム 54
総消費電力
ＰＣ５254÷③２６８日
site800 従来システム 59
総消費電力
ＰＣ５×１００ 237④%

ＰＣ５①３００日

site800
it 800

１８０日
site800

55%%%%

ＰＣ５①３００日

113 %新システム 27
総消費電力
ＰＣ５123÷③２６８日
site800 従来システム 29
総消費電力
ＰＣ５×１００ 115④
site800
it 800

１８０日
site800

新システムⒻでの比較

28%%%%%

ＰＣ５①３００日

新システム
総消費電力
ＰＣ５÷
③２６８日
site800 従来システム
総消費電力
ＰＣ５×１００④site800
it 800

１８０日
site800

35%

9%

38%

10%

35%

10%

53

〇この計算の問題点〇①日立の採鉱機の大きさ等は、フレーム式と同じ重量の陸上採鉱機から計算している。
☞フレーム式は大きさが大きくなると同時に、カッターを支えるためのフレームの板
ム式は大きさが大きくなると同時に カ タ を支えるためム 板厚等が厚くなる。つまり、大きさに合わせて、重量も増えていく。
また、フレームの大きさによって、揚泥量は変わらないと思われる。

大型化

揚泥量：変化せず
重量：増加☞しかし、日立の場合は、一般的に重量が大きくなれば、揚泥量も大きくなるものだと思われれるが、揚泥量は全てフレーム式と同じとしているという仮定が間違っている可能があり。
大型化

揚泥量：変化すべき？
重量：増加

54

◎全体の流れについて◎①背景と目的
②海底資源とその可能性について③採掘システムについて（全体の採掘システム、採鉱機、問題点等）④新たな採掘システムの提案⑤ 来 新⑤従来と新システムの比較⑥まとめと今後の課題

55

まとめと今後の課題★新システムならではの長所轍を作らず、また軟弱地盤でも対応可能
また軟弱地盤でも対応可能
・轍を作らず・センシングの容易さ
・環境負荷の低減
・自動化への容易さ
・ケーブルの損傷の回避
従来のシステム

本研究のシステム56

まとめと今後の課題★新システムでは、履帯式の採鉱機より、エネルギーコストだけで最大で９２％ 削減することが可能
最大で９２％の削減することが可能。
年間電力費

１億４６００万円→１１６８万円にその他にも、自動化を行うことで、人件費も削減することが可能。
つまり、新システムは、総稼働コストの面においても、既存システムより優位である。
⇒新システムは、海底資源採掘の方法の一つとして、新は 海底資源採掘 方法と有望であることが分かった。

57★今後の課題としては①レアア ス堆積物の泥を再現し、実証実験を行う。
①レアアース堆積物の泥を再現し実証実験を行う
埋没を考え、フレームの脚部の形状の検討。
②フレームの材質の検討、縦移動コストの削減を行い、より実用的で具体的なシステムの構築と正確な試算。
より実用的で具体的なシステムの構築と正確な試算

フレーム着底式海底鉱床掘削機