海底鉱物資源の揚鉱システム及び揚鉱方法
【課題】揚鉱時に移送管が閉塞せず、深海の過酷な環境下においても安定して揚鉱することができ、且つ揚鉱に必要な動力費を縮減することが可能な海底鉱物資源の揚鉱システム及び揚鉱方法を提供する。
【解決手段】海上に配置される揚鉱基地１１と、揚鉱基地１１と海底との間に配設され、海底で採掘した鉱物資源Ｍを海水と共に揚鉱基地１１に移送する揚鉱ライザー１３及び鉱物資源Ｍが分離された海水を海底に戻す返送ライザー１２と、鉱物資源Ｍが分離された海水を返送ライザー１２に送り込む循環ポンプ１６と、海底に配置され、返送ライザー１２によって返送される海水によって作動するハイドロモータ２２、２３、２４、並びにハイドロモータ２２、２３、２４によって駆動し、鉱物資源Ｍを細粒化する破砕装置２５、細粒化された鉱物資源Ｍを搬送するスクリューコンベア２６、及び鉱物資源Ｍを海水と共に揚鉱ライザー１３に送り込む水中ポンプ２７とを備える。
【解決手段】海上に配置される揚鉱基地１１と、揚鉱基地１１と海底との間に配設され、海底で採掘した鉱物資源Ｍを海水と共に揚鉱基地１１に移送する揚鉱ライザー１３及び鉱物資源Ｍが分離された海水を海底に戻す返送ライザー１２と、鉱物資源Ｍが分離された海水を返送ライザー１２に送り込む循環ポンプ１６と、海底に配置され、返送ライザー１２によって返送される海水によって作動するハイドロモータ２２、２３、２４、並びにハイドロモータ２２、２３、２４によって駆動し、鉱物資源Ｍを細粒化する破砕装置２５、細粒化された鉱物資源Ｍを搬送するスクリューコンベア２６、及び鉱物資源Ｍを海水と共に揚鉱ライザー１３に送り込む水中ポンプ２７とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、海底で採掘した鉱石などの鉱物資源を海上まで揚鉱する揚鉱システム及び揚鉱方法に関し、特に、鉱物資源を海水と共にフレキシブルライザーなどの移送管を用いて海上に移送する揚鉱システム及び揚鉱方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
海底には様々な鉱物資源が存在する。特に水深数千ｍの深海底にはマンガン団塊やコバルト・リッチ・クラスト鉱床等の貴重な金属資源が豊富に存在している。例えば、マンガン団塊はマンガンや鉄の酸化物を主成分とし、銅、ニッケル、コバルト等の有価金属を含んでおり、太平洋の水深４０００〜６０００ｍの深海底に分布するマンガン団塊が上記有価金属を多く含んでいるといわれている。また、コバルト・リッチ・クラスト鉱床はマンガンや鉄の酸化物を主成分とし、水深５００〜３５００ｍの海山の山頂や斜面をクラスト（皮殻）状に被覆している。
【０００３】
海底を採掘して鉱物資源を揚鉱するための技術開発は従来より続けられているが、水中ブルドーザや浚渫機などを用いて水深１００ｍ以浅の海底を採掘した実績があるに止まっており、水深５００〜２０００ｍといった深海から鉱物資源を揚鉱した例は世界的に見ても未だ無い状況にある。
【０００４】
他方、水深５００ｍ以上の海底で採掘した鉱物資源を揚鉱するための技術として、ライザー管式揚鉱システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１で提案されている揚鉱システムは、海上に配置された揚鉱基地と、揚鉱基地と深海底との間に配置されたＵ字管と、揚鉱基地内に設置されたポンプと、海底に配置され、採掘した鉱石を鉱物供給ホースを介してＵ字管内に送り込む集鉱機とを備え、ポンプでＵ字管の一端から他端に海水を輸送することでＵ字管内に海水の循環流を形成し、この海水の上昇流を利用して鉱石を海上までスラリー輸送することを特徴としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２６９０７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１記載の技術では、集鉱機から鉱物供給ホースを介してＵ字管内に鉱物資源を送り込むようになっているが、集積された鉱物資源は様々な大きさの鉱物資源から構成されるため、Ｕ字管が閉塞するおそれがある。また、ライザー管式揚鉱システムの場合、水深が深くなるにつれて海水を循環させるのに必要な動力費が高額になるという問題がある。
【０００７】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、揚鉱時に移送管が閉塞せず、深海の過酷な環境下においても安定して揚鉱することができ、且つ揚鉱に必要な動力費を縮減することが可能な海底鉱物資源の揚鉱システム及び揚鉱方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、第１の発明は、海底で採掘した鉱物資源を海上まで揚鉱する揚鉱システムであって、
海上に配置される揚鉱基地と、前記揚鉱基地と海底との間に配設され、海底で採掘した鉱物資源を海水と共に前記揚鉱基地に移送する揚鉱用の移送管と、前記揚鉱基地と海底との間に配設され、鉱物資源が分離された海水を海底に戻す返送用の移送管と、前記揚鉱基地に設置され、鉱物資源が分離された海水を前記返送用の移送管に送り込む循環ポンプと、
海底に配置され、前記返送用の移送管によって返送される海水の圧力によって作動する複数のハイドロモータと、海底に配置され、前記ハイドロモータによって駆動し、海底で採掘した鉱物資源を細粒化する破砕装置と、海底に配置され、前記ハイドロモータによって駆動し、前記破砕装置によって細粒化された鉱物資源を海水と共に吸入して前記揚鉱用の移送管に送り込む水中ポンプとを備えることを特徴としている。
【０００９】
第１の発明では、採掘した鉱物資源を、海底に配置した破砕装置を用いて、揚鉱用の移送管を介して海上まで移送できる大きさに細粒化した後、水中ポンプにより海水と共に揚鉱用の移送管に送り込むので、揚鉱時に移送管が閉塞することがない。また、洋上に設置した循環ポンプを駆動して海水を返送用の移送管に送り込んでハイドロモータ（水車タービン）を作動させることにより破砕装置及び水中ポンプを駆動するので、海中で電動モータを使用する必要が無く、深海の過酷な環境下においても安定して揚鉱することができ、且つ揚鉱に必要な動力費を縮減することができる。
【００１０】
また、第１の発明に係る海底鉱物資源の揚鉱システムでは、海底に配置され、前記ハイドロモータによって駆動し、前記破砕装置によって細粒化された鉱物資源を前記水中ポンプの所まで搬送する搬送コンベアを備えていてもよい。
当該構成では、破砕装置によって細粒化された鉱物資源を、ハイドロモータで駆動する搬送コンベアを用いて水中ポンプの所まで搬送するので、鉱物資源の定量切り出しが可能となる。その結果、鉱物資源を一定量ずつ連続的に揚鉱することが可能となり、オーバーフローを防止して鉱物資源を安定的に供給することができる。
【００１１】
また、第１の発明に係る海底鉱物資源の揚鉱システムでは、流入した海水を分岐して流出させる機能に加えて、分岐された各海水の圧力及び流量を調節する機能を有するバルブユニットが前記返送用の移送管の途中に設けられ、前記バルブユニットと複数の前記ハイドロモータがそれぞれ前記返送用の移送管で連結されていてもよい。
破砕装置、搬送コンベア、及び水中ポンプは、それぞれ駆動力が異なる一方、各装置ごとに返送用の移送管を設けるのは現実的でない。そのため、本構成では、返送されてきた海水をバルブユニットで分岐して、破砕装置、搬送コンベア、及び水中ポンプを駆動するのに適した圧力及び流量の海水に調節したうえで、各ハイドロモータにそれぞれ供給される。
【００１２】
また、第１の発明に係る海底鉱物資源の揚鉱システムでは、前記バルブユニットが流路切替機能を有し、該バルブユニットが前記揚鉱用の移送管の途中に設けられた切替バルブとバイパス管で連結されていてもよい。
当該構成では、揚鉱用の移送管の途中に切替バルブを設けると共に、バルブユニットに流路切替機能を持たせて、切替バルブとバルブユニットとをバイパス管で連結することにより、水中ポンプ等が故障した際に、返送用の移送管によって海底に返送される海水をバイパス管を経由して揚鉱用の移送管に送給するものであり、揚鉱用の移送管内に滞留する鉱物資源を揚鉱基地まで移送することができる。
【００１３】
また、第２の発明は、第１の発明に係る海底鉱物資源の揚鉱システムを用いた海底鉱物資源の揚鉱方法であって、
前記揚鉱基地に設置された前記循環ポンプを駆動して海水を前記返送用の移送管に送り込んで複数の前記ハイドロモータを作動させることにより前記破砕装置及び前記水中ポンプを駆動させ、海底で採掘した鉱物資源を前記破砕装置で細粒化した後、細粒化された鉱物資源を前記水中ポンプにより海水と共に前記揚鉱用の移送管に送り込むことを特徴としている。
【００１４】
また、第２の発明に係る海底鉱物資源の揚鉱方法では、海底に配置され、前記ハイドロモータによって駆動する搬送コンベアを用いて、前記破砕装置によって細粒化された鉱物資源を前記水中ポンプの所まで搬送するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明では、海底に配置した破砕装置を用いて、採掘した鉱物資源を細粒化した後、水中ポンプにより海水と共に揚鉱用の移送管に送り込むので、揚鉱時に移送管が閉塞することがない。また、洋上に設置した循環ポンプを駆動して海水を返送用の移送管に送り込んでハイドロモータを作動させることにより破砕装置及び水中ポンプを駆動するので、深海の過酷な環境下においても安定して揚鉱することができ、且つ揚鉱に必要な動力費を縮減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施の形態に係る海底鉱物資源の揚鉱システムの全体構成図である。
【図２】破砕装置の側断面図である。
【図３】破砕装置の正面図である。
【図４】（Ａ）は、ハイドロモータをその駆動軸に平行な平面で切断したときの断面図、（Ｂ）はハイドロモータを構成するランナーの斜視図である。
【図５】スクリューコンベアの側断面図である。
【図６】水中ポンプ及び水中ポンプを駆動するハイドロモータをその駆動軸に平行な平面で切断したときの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態に付き説明し、本発明の理解に供する。
【００１８】
図１に、本発明の一実施の形態に係る海底鉱物資源の揚鉱システム１０の全体構成を示す。
本実施の形態に係る海底鉱物資源の揚鉱システム１０（以下では、単に「揚鉱システム」と呼ぶ。）は、海上に配置される揚鉱基地１１と、揚鉱基地１１と海底との間に配設され、海底で採掘した鉱物資源Ｍを海水と共に揚鉱基地１１に移送する揚鉱用の移送管１３と、揚鉱基地１１と海底との間に配設され、鉱物資源Ｍが分離された海水を海底に戻す返送用の移送管１２とを備えている。
【００１９】
また、海底には、返送用の移送管１２によって返送される海水の圧力によって作動するハイドロモータ２２、２３、２４、並びにハイドロモータ２２、２３、２４によってそれぞれ駆動し、海底で採掘した鉱物資源Ｍを細粒化する破砕装置２５、細粒化された鉱物資源Ｍを海水と共に吸入して揚鉱用の移送管１３に送り込む水中ポンプ２７、及び破砕装置２５によって細粒化された鉱物資源Ｍを水中ポンプ２７の所まで搬送する搬送コンベアの一例であるスクリューコンベア２６とを備えている。
【００２０】
洋上に停泊する船舶、あるいは海上に建設されたプラットホームなどが揚鉱基地１１として利用される。揚鉱基地１１には、揚鉱用の移送管１３を介してスラリー移送されてくる鉱物資源Ｍを海水から分離するセパレータ１７が設置されている。セパレータ１７は連設された沈降槽から構成されている。鉱物資源Ｍを含む海水が沈降槽からオーバーフローして隣接する沈降槽に移動していく間に、沈降槽内で鉱物資源Ｍが自然沈降する。
【００２１】
また、揚鉱基地１１には、鉱物資源Ｍが分離された海水を返送用の移送管１２に送り込む循環ポンプ１６がセパレータ１７の後段に設置されている。循環ポンプ１６には、最後尾の沈降槽内の海水を吸入するための吸入ライン１８と、海面付近の海水を吸入するための吸入ライン１９が接続されている。吸入ライン１９は、例えば水中ポンプ２７を駆動するハイドロモータ２４等の効率ロス分を補い全体の循環流量を確保するためのものである。
【００２２】
移送管１２、１３は、可撓性を有するライザー管（フレキシブルライザー）などから構成されている。以下では、便宜上、揚鉱用の移送管を「揚鉱ライザー」、返送用の移送管を「返送ライザー」と呼ぶことにする。
【００２３】
本実施の形態では、返送ライザー１２の途中にバルブユニット１４が設置されている。バルブユニット１４は、流入した海水を分岐して流出させる機能に加えて、分岐された各海水の圧力及び流量を調節する機能を有している。揚鉱基地１１から第１の返送ライザー１２ａによってバルブユニット１４まで返送された海水は、破砕装置２５、スクリューコンベア２６、及び水中ポンプ２７を駆動するのに適した圧力及び流量の海水に調節された後、３本の第２の返送ライザー１２ｂ、１２ｃ、１２ｄによってハイドロモータ２２、２３、２４にそれぞれ供給される。
【００２４】
また、このバルブユニット１４は流路切替機能も有しており、揚鉱ライザー１３の途中に設けられた三方バルブなどの切替バルブ１５とバイパス管２１で接続されている。これにより、水中ポンプ２７やハイドロモータ２４等が故障した際に、返送ライザー１２によって海底に返送される海水をバイパス管２１を経由して揚鉱ライザー１３に送給することで、揚鉱ライザー１３内に滞留する鉱物資源Ｍを揚鉱基地１１まで移送することができる。
【００２５】
次に、ハイドロモータ２２、２３、２４によって駆動する各装置について詳細に説明する。
本実施の形態では、破砕装置２５として、シングルトグル型のジョークラッシャーを使用する。破砕装置２５の側断面図及び正面図を図２、図３に示す。破砕装置２５は、前面に配置されたフロントフレーム３０ａ及び両側面に配置された一対のサイドフレーム３０ｂを有する角筒状のフレーム３０と、一対のサイドフレーム３０ｂの上端部間に回転自在に横架された偏心軸３２と、上端部が偏心軸３２に揺動自在に取り付けられ、下端部が上端部に比べて前方に位置するスイングジョー３１とを備えている。
【００２６】
スイングジョー３１の前面には可動歯３４が装着されると共に、可動歯３４に対峙するフロントフレーム３０ａの後面には固定歯３５が装着されている。可動歯３４、固定歯３５、及び一対のサイドフレーム３０ｂで画成された空間が、鉱物資源Ｍを破砕する破砕室３６となる。破砕室３６は側面視してＶ字状とされ、上端面が鉱物資源Ｍの投入口３６ａ、下端面が鉱物資源Ｍの排出口３６ｂになっている。
【００２７】
また、一対のサイドフレーム３０ｂの後部には、排出口３６ｂの間隙を調整するための調整手段３８と、スイングジョー３１の下端部を弾性保持するバネ部４０が設置されている。調整手段３８はトグルプレート３７を介してスイングジョー３１の下端部と連結され、バネ部４０はテンションロッド３９を介してスイングジョー３１の下端部と連結されている。
【００２８】
図３に示すように、偏心軸３２の一方の端部には、偏心軸３２に回転力を付与するハイドロモータ２２が、偏心軸３２の他方の端部には、偏心軸３２の回転を滑らかにするフライホイール３３が取り付けられている。
ハイドロモータ２２によって偏心軸３２が回転すると、スイングジョー３１の下端部は楕円軌道を描くように揺動する。この動きに伴って、可動歯３４が固定歯３５に対して前後及び上下に往復運動することにより鉱物資源Ｍが順次破砕される。破砕された鉱物資源Ｍは排出口３６ｂから下方に排出される。
【００２９】
ハイドロモータ２２は水車タービンとも呼ばれ、水流により水車を回転させることにより、回転力を得る装置である。図４（Ａ）、（Ｂ）にハイドロモータ２２の一例を示す。本実施の形態では、反動水車を使用している。なお、ハイドロモータ２３、２４もハイドロモータ２２と同様である。
ハイドロモータ２２は、第２の返送ライザー１２ｂに流入口（図示省略）が接続された渦巻状（蝸牛状）のケーシング４１と、ケーシング４１内に流入した海水の圧力によって回転するランナー４３と、ランナー４３の回転軸を構成する駆動軸４４と、ランナー４３の周囲に配置されたガイドベーン４５と、ランナー４３の中心軸方向に開口し、流入した海水が流出する流出口４２とを備えている。
図４（Ｂ）に示すように、ランナー４３は、中央部がコーン状に突出する円盤部４３ａと、円盤部４３ａ上に配置され、先端部が湾曲する羽根部４３ｂとを有している。
【００３０】
第２の返送ライザー１２ｂによって返送された海水は渦巻状のケーシング４１内に流入する。ケーシング４１内に流入した海水はガイドベーン４５に案内され、ランナー４３の接線方向からランナー４３内に流入し、羽根部４３ｂに作用してランナー４３を回転させる。ランナー４３の回転に伴って駆動軸４４が回転し、破砕装置２５の偏心軸３２を回転させる。
一方、ランナー４３の中心部に流入した海水は流出口４２から海中に放出される。
【００３１】
図５は、スクリューコンベア２６の側断面を示したものである。スクリューコンベア２６は、螺旋状の羽根４８ｂがシャフト４８ａの周面に形成されたスクリュー４８と、スクリュー４８を収納するケーシング４７と、シャフト４８ａの一端に連結されたハイドロモータ２３とから概略構成される。また、ケーシング４７の上面には、鉱物資源Ｍが投入される投入口４９が一方の端部に、鉱物資源Ｍが排出される排出口５０が他方の端部にそれぞれ設けられている。
第２の返送ライザー１２ｃによって返送された海水がハイドロモータ２３に流入することにより、ハイドロモータ２３の駆動軸４４に連結されたスクリュー４８が回転する。これに伴って、投入口４９から投入された鉱物資源Ｍは、螺旋状の羽根４８ｂによって一定量ずつ連続的に排出口５０側へ搬送される。
【００３２】
図６は、水中ポンプ２７及び水中ポンプ２７を駆動するハイドロモータ２４の断面を示したものである。水中ポンプ２７は、ハイドロモータ２４の駆動軸４４に連結されて回転するインペラ５２と、インペラ５２を収納し、揚鉱ライザー１３に流出口（図示省略）が接続されたケーシング５１と、鉱物資源Ｍを含む海水の流入口５３とを有している。
第２の返送ライザー１２ｄによって返送された海水がハイドロモータ２４に流入することにより、ハイドロモータ２４の駆動軸４４に連結されたインペラ５２が回転する。これに伴って、鉱物資源Ｍを含む海水が流入口５３からケーシング５１内へ吸入され、揚鉱ライザー１３を介して揚鉱基地１１へ移送される。
【００３３】
続いて、上記揚鉱システム１０を用いて海底から鉱物資源Ｍを揚鉱する手順（海底鉱物資源の揚鉱方法）について説明する。
（１）先ず、返送ライザー１２及び揚鉱ライザー１３を破砕装置２５やハイドロモータ２２、２３、２４等に接続した状態で、揚鉱基地１１に設置されているクレーン（図示省略）等を用いて、これらの装置を海中に沈めて海底に配置する。
【００３４】
（２）次いで、揚鉱基地１１に設置されている循環ポンプ１６を駆動して、海水を返送ライザー１２に送り込む。
（３）揚鉱基地１１から第１の返送ライザー１２ａによってバルブユニット１４まで返送された海水は、バルブユニット１４において、破砕装置２５、スクリューコンベア２６、及び水中ポンプ２７を駆動するのに適した圧力及び流量の海水に調節され、３本の第２の返送ライザー１２ｂ、１２ｃ、１２ｄによってハイドロモータ２２、２３、２４にそれぞれ供給される。
（４）海水が供給されることにより、ハイドロモータ２２、２３、２４が作動し、破砕装置２５、スクリューコンベア２６、及び水中ポンプ２７が駆動する。
【００３５】
（５）一方、海底では、図示しないＲＯＶ（Remotely Operated Vehicle）によって鉱物資源Ｍが採掘、集鉱され、破砕装置２５の投入口３６ａに投入される。
（６）投入口３６ａに投入された鉱物資源Ｍは、破砕装置２５によって、揚鉱ライザー１３を介して揚鉱基地１１まで移送できる大きさに細粒化され、排出口３６ｂから下方に排出される。
【００３６】
（７）破砕装置２５の排出口３６ｂから排出された鉱物資源Ｍは、スクリューコンベア２６の投入口４９からスクリューコンベア２６内に装入され、排出口５０の位置まで搬送される。
（８）スクリューコンベア２６の排出口５０の位置まで搬送された鉱物資源Ｍは、水中ポンプ２７によって流入口５３からケーシング５１内に吸入され、揚鉱ライザー１３により海水と共に揚鉱基地１１へ移送される。
（９）揚鉱基地１１へ移送された海水は、セパレータ１７によって鉱物資源Ｍが海水から分離される。鉱物資源Ｍが分離された海水は、循環ポンプ１６によって返送ライザー１２に送り込まれ、ハイドロモータ２２、２３、２４の駆動水として供給される。
【００３７】
以上、本発明の一実施の形態について説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。例えば、上記実施の形態では、破砕装置としてシングルトグル型のジョークラッシャーを使用しているが、ダブルトグル型のジョークラッシャーでも良いし、あるいはジョークラッシャー以外の破砕機でも良い。また、上記実施の形態では、破砕装置から水中ポンプまでスクリューコンベアを使用しているが、スラットコンベアやバケットコンベア等、他の形式の搬送コンベアでも良い（定量供給可能な搬送コンベアであるほうが好ましい。）。要は、ハイドロモータによって駆動する破砕機及び搬送コンベアであれば良い。
【符号の説明】
【００３８】
１０：揚鉱システム、１１：揚鉱基地、１２：返送ライザー（返送用の移送管）、１２ａ：第１の返送ライザー（返送用の移送管）、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ：第２の返送ライザー（返送用の移送管）、１３：揚鉱ライザー（揚鉱用の移送管）、１４：バルブユニット、１５：切替バルブ、１６：循環ポンプ、１７：セパレータ、１８、１９：吸入ライン、２１：バイパス管、２２、２３、２４：ハイドロモータ、２５：破砕装置、２６：スクリューコンベア（搬送コンベア）、２７：水中ポンプ、３０：フレーム、３０ａ：フロントフレーム、３０ｂ：サイドフレーム、３１：スイングジョー、３２：偏心軸、３３：フライホイール、３４：可動歯、３５：固定歯、３６：破砕室、３６ａ：投入口、３６ｂ：排出口、３７：トグルプレート、３８：調整手段、３９：テンションロッド、４０：バネ部、４１：ケーシング、４２：流出口、４３：ランナー、４３ａ：円盤部、４３ｂ：羽根部、４４：駆動軸、４５：ガイドベーン、４７：ケーシング、４８：スクリュー、４８ａ：シャフト、４８ｂ：羽根、４９：投入口、５０：排出口、５１：ケーシング、５２：インペラ、５３：流入口、Ｍ：鉱物資源
【技術分野】
【０００１】
本発明は、海底で採掘した鉱石などの鉱物資源を海上まで揚鉱する揚鉱システム及び揚鉱方法に関し、特に、鉱物資源を海水と共にフレキシブルライザーなどの移送管を用いて海上に移送する揚鉱システム及び揚鉱方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
海底には様々な鉱物資源が存在する。特に水深数千ｍの深海底にはマンガン団塊やコバルト・リッチ・クラスト鉱床等の貴重な金属資源が豊富に存在している。例えば、マンガン団塊はマンガンや鉄の酸化物を主成分とし、銅、ニッケル、コバルト等の有価金属を含んでおり、太平洋の水深４０００〜６０００ｍの深海底に分布するマンガン団塊が上記有価金属を多く含んでいるといわれている。また、コバルト・リッチ・クラスト鉱床はマンガンや鉄の酸化物を主成分とし、水深５００〜３５００ｍの海山の山頂や斜面をクラスト（皮殻）状に被覆している。
【０００３】
海底を採掘して鉱物資源を揚鉱するための技術開発は従来より続けられているが、水中ブルドーザや浚渫機などを用いて水深１００ｍ以浅の海底を採掘した実績があるに止まっており、水深５００〜２０００ｍといった深海から鉱物資源を揚鉱した例は世界的に見ても未だ無い状況にある。
【０００４】
他方、水深５００ｍ以上の海底で採掘した鉱物資源を揚鉱するための技術として、ライザー管式揚鉱システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１で提案されている揚鉱システムは、海上に配置された揚鉱基地と、揚鉱基地と深海底との間に配置されたＵ字管と、揚鉱基地内に設置されたポンプと、海底に配置され、採掘した鉱石を鉱物供給ホースを介してＵ字管内に送り込む集鉱機とを備え、ポンプでＵ字管の一端から他端に海水を輸送することでＵ字管内に海水の循環流を形成し、この海水の上昇流を利用して鉱石を海上までスラリー輸送することを特徴としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２６９０７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１記載の技術では、集鉱機から鉱物供給ホースを介してＵ字管内に鉱物資源を送り込むようになっているが、集積された鉱物資源は様々な大きさの鉱物資源から構成されるため、Ｕ字管が閉塞するおそれがある。また、ライザー管式揚鉱システムの場合、水深が深くなるにつれて海水を循環させるのに必要な動力費が高額になるという問題がある。
【０００７】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、揚鉱時に移送管が閉塞せず、深海の過酷な環境下においても安定して揚鉱することができ、且つ揚鉱に必要な動力費を縮減することが可能な海底鉱物資源の揚鉱システム及び揚鉱方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、第１の発明は、海底で採掘した鉱物資源を海上まで揚鉱する揚鉱システムであって、
海上に配置される揚鉱基地と、前記揚鉱基地と海底との間に配設され、海底で採掘した鉱物資源を海水と共に前記揚鉱基地に移送する揚鉱用の移送管と、前記揚鉱基地と海底との間に配設され、鉱物資源が分離された海水を海底に戻す返送用の移送管と、前記揚鉱基地に設置され、鉱物資源が分離された海水を前記返送用の移送管に送り込む循環ポンプと、
海底に配置され、前記返送用の移送管によって返送される海水の圧力によって作動する複数のハイドロモータと、海底に配置され、前記ハイドロモータによって駆動し、海底で採掘した鉱物資源を細粒化する破砕装置と、海底に配置され、前記ハイドロモータによって駆動し、前記破砕装置によって細粒化された鉱物資源を海水と共に吸入して前記揚鉱用の移送管に送り込む水中ポンプとを備えることを特徴としている。
【０００９】
第１の発明では、採掘した鉱物資源を、海底に配置した破砕装置を用いて、揚鉱用の移送管を介して海上まで移送できる大きさに細粒化した後、水中ポンプにより海水と共に揚鉱用の移送管に送り込むので、揚鉱時に移送管が閉塞することがない。また、洋上に設置した循環ポンプを駆動して海水を返送用の移送管に送り込んでハイドロモータ（水車タービン）を作動させることにより破砕装置及び水中ポンプを駆動するので、海中で電動モータを使用する必要が無く、深海の過酷な環境下においても安定して揚鉱することができ、且つ揚鉱に必要な動力費を縮減することができる。
【００１０】
また、第１の発明に係る海底鉱物資源の揚鉱システムでは、海底に配置され、前記ハイドロモータによって駆動し、前記破砕装置によって細粒化された鉱物資源を前記水中ポンプの所まで搬送する搬送コンベアを備えていてもよい。
当該構成では、破砕装置によって細粒化された鉱物資源を、ハイドロモータで駆動する搬送コンベアを用いて水中ポンプの所まで搬送するので、鉱物資源の定量切り出しが可能となる。その結果、鉱物資源を一定量ずつ連続的に揚鉱することが可能となり、オーバーフローを防止して鉱物資源を安定的に供給することができる。
【００１１】
また、第１の発明に係る海底鉱物資源の揚鉱システムでは、流入した海水を分岐して流出させる機能に加えて、分岐された各海水の圧力及び流量を調節する機能を有するバルブユニットが前記返送用の移送管の途中に設けられ、前記バルブユニットと複数の前記ハイドロモータがそれぞれ前記返送用の移送管で連結されていてもよい。
破砕装置、搬送コンベア、及び水中ポンプは、それぞれ駆動力が異なる一方、各装置ごとに返送用の移送管を設けるのは現実的でない。そのため、本構成では、返送されてきた海水をバルブユニットで分岐して、破砕装置、搬送コンベア、及び水中ポンプを駆動するのに適した圧力及び流量の海水に調節したうえで、各ハイドロモータにそれぞれ供給される。
【００１２】
また、第１の発明に係る海底鉱物資源の揚鉱システムでは、前記バルブユニットが流路切替機能を有し、該バルブユニットが前記揚鉱用の移送管の途中に設けられた切替バルブとバイパス管で連結されていてもよい。
当該構成では、揚鉱用の移送管の途中に切替バルブを設けると共に、バルブユニットに流路切替機能を持たせて、切替バルブとバルブユニットとをバイパス管で連結することにより、水中ポンプ等が故障した際に、返送用の移送管によって海底に返送される海水をバイパス管を経由して揚鉱用の移送管に送給するものであり、揚鉱用の移送管内に滞留する鉱物資源を揚鉱基地まで移送することができる。
【００１３】
また、第２の発明は、第１の発明に係る海底鉱物資源の揚鉱システムを用いた海底鉱物資源の揚鉱方法であって、
前記揚鉱基地に設置された前記循環ポンプを駆動して海水を前記返送用の移送管に送り込んで複数の前記ハイドロモータを作動させることにより前記破砕装置及び前記水中ポンプを駆動させ、海底で採掘した鉱物資源を前記破砕装置で細粒化した後、細粒化された鉱物資源を前記水中ポンプにより海水と共に前記揚鉱用の移送管に送り込むことを特徴としている。
【００１４】
また、第２の発明に係る海底鉱物資源の揚鉱方法では、海底に配置され、前記ハイドロモータによって駆動する搬送コンベアを用いて、前記破砕装置によって細粒化された鉱物資源を前記水中ポンプの所まで搬送するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明では、海底に配置した破砕装置を用いて、採掘した鉱物資源を細粒化した後、水中ポンプにより海水と共に揚鉱用の移送管に送り込むので、揚鉱時に移送管が閉塞することがない。また、洋上に設置した循環ポンプを駆動して海水を返送用の移送管に送り込んでハイドロモータを作動させることにより破砕装置及び水中ポンプを駆動するので、深海の過酷な環境下においても安定して揚鉱することができ、且つ揚鉱に必要な動力費を縮減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施の形態に係る海底鉱物資源の揚鉱システムの全体構成図である。
【図２】破砕装置の側断面図である。
【図３】破砕装置の正面図である。
【図４】（Ａ）は、ハイドロモータをその駆動軸に平行な平面で切断したときの断面図、（Ｂ）はハイドロモータを構成するランナーの斜視図である。
【図５】スクリューコンベアの側断面図である。
【図６】水中ポンプ及び水中ポンプを駆動するハイドロモータをその駆動軸に平行な平面で切断したときの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態に付き説明し、本発明の理解に供する。
【００１８】
図１に、本発明の一実施の形態に係る海底鉱物資源の揚鉱システム１０の全体構成を示す。
本実施の形態に係る海底鉱物資源の揚鉱システム１０（以下では、単に「揚鉱システム」と呼ぶ。）は、海上に配置される揚鉱基地１１と、揚鉱基地１１と海底との間に配設され、海底で採掘した鉱物資源Ｍを海水と共に揚鉱基地１１に移送する揚鉱用の移送管１３と、揚鉱基地１１と海底との間に配設され、鉱物資源Ｍが分離された海水を海底に戻す返送用の移送管１２とを備えている。
【００１９】
また、海底には、返送用の移送管１２によって返送される海水の圧力によって作動するハイドロモータ２２、２３、２４、並びにハイドロモータ２２、２３、２４によってそれぞれ駆動し、海底で採掘した鉱物資源Ｍを細粒化する破砕装置２５、細粒化された鉱物資源Ｍを海水と共に吸入して揚鉱用の移送管１３に送り込む水中ポンプ２７、及び破砕装置２５によって細粒化された鉱物資源Ｍを水中ポンプ２７の所まで搬送する搬送コンベアの一例であるスクリューコンベア２６とを備えている。
【００２０】
洋上に停泊する船舶、あるいは海上に建設されたプラットホームなどが揚鉱基地１１として利用される。揚鉱基地１１には、揚鉱用の移送管１３を介してスラリー移送されてくる鉱物資源Ｍを海水から分離するセパレータ１７が設置されている。セパレータ１７は連設された沈降槽から構成されている。鉱物資源Ｍを含む海水が沈降槽からオーバーフローして隣接する沈降槽に移動していく間に、沈降槽内で鉱物資源Ｍが自然沈降する。
【００２１】
また、揚鉱基地１１には、鉱物資源Ｍが分離された海水を返送用の移送管１２に送り込む循環ポンプ１６がセパレータ１７の後段に設置されている。循環ポンプ１６には、最後尾の沈降槽内の海水を吸入するための吸入ライン１８と、海面付近の海水を吸入するための吸入ライン１９が接続されている。吸入ライン１９は、例えば水中ポンプ２７を駆動するハイドロモータ２４等の効率ロス分を補い全体の循環流量を確保するためのものである。
【００２２】
移送管１２、１３は、可撓性を有するライザー管（フレキシブルライザー）などから構成されている。以下では、便宜上、揚鉱用の移送管を「揚鉱ライザー」、返送用の移送管を「返送ライザー」と呼ぶことにする。
【００２３】
本実施の形態では、返送ライザー１２の途中にバルブユニット１４が設置されている。バルブユニット１４は、流入した海水を分岐して流出させる機能に加えて、分岐された各海水の圧力及び流量を調節する機能を有している。揚鉱基地１１から第１の返送ライザー１２ａによってバルブユニット１４まで返送された海水は、破砕装置２５、スクリューコンベア２６、及び水中ポンプ２７を駆動するのに適した圧力及び流量の海水に調節された後、３本の第２の返送ライザー１２ｂ、１２ｃ、１２ｄによってハイドロモータ２２、２３、２４にそれぞれ供給される。
【００２４】
また、このバルブユニット１４は流路切替機能も有しており、揚鉱ライザー１３の途中に設けられた三方バルブなどの切替バルブ１５とバイパス管２１で接続されている。これにより、水中ポンプ２７やハイドロモータ２４等が故障した際に、返送ライザー１２によって海底に返送される海水をバイパス管２１を経由して揚鉱ライザー１３に送給することで、揚鉱ライザー１３内に滞留する鉱物資源Ｍを揚鉱基地１１まで移送することができる。
【００２５】
次に、ハイドロモータ２２、２３、２４によって駆動する各装置について詳細に説明する。
本実施の形態では、破砕装置２５として、シングルトグル型のジョークラッシャーを使用する。破砕装置２５の側断面図及び正面図を図２、図３に示す。破砕装置２５は、前面に配置されたフロントフレーム３０ａ及び両側面に配置された一対のサイドフレーム３０ｂを有する角筒状のフレーム３０と、一対のサイドフレーム３０ｂの上端部間に回転自在に横架された偏心軸３２と、上端部が偏心軸３２に揺動自在に取り付けられ、下端部が上端部に比べて前方に位置するスイングジョー３１とを備えている。
【００２６】
スイングジョー３１の前面には可動歯３４が装着されると共に、可動歯３４に対峙するフロントフレーム３０ａの後面には固定歯３５が装着されている。可動歯３４、固定歯３５、及び一対のサイドフレーム３０ｂで画成された空間が、鉱物資源Ｍを破砕する破砕室３６となる。破砕室３６は側面視してＶ字状とされ、上端面が鉱物資源Ｍの投入口３６ａ、下端面が鉱物資源Ｍの排出口３６ｂになっている。
【００２７】
また、一対のサイドフレーム３０ｂの後部には、排出口３６ｂの間隙を調整するための調整手段３８と、スイングジョー３１の下端部を弾性保持するバネ部４０が設置されている。調整手段３８はトグルプレート３７を介してスイングジョー３１の下端部と連結され、バネ部４０はテンションロッド３９を介してスイングジョー３１の下端部と連結されている。
【００２８】
図３に示すように、偏心軸３２の一方の端部には、偏心軸３２に回転力を付与するハイドロモータ２２が、偏心軸３２の他方の端部には、偏心軸３２の回転を滑らかにするフライホイール３３が取り付けられている。
ハイドロモータ２２によって偏心軸３２が回転すると、スイングジョー３１の下端部は楕円軌道を描くように揺動する。この動きに伴って、可動歯３４が固定歯３５に対して前後及び上下に往復運動することにより鉱物資源Ｍが順次破砕される。破砕された鉱物資源Ｍは排出口３６ｂから下方に排出される。
【００２９】
ハイドロモータ２２は水車タービンとも呼ばれ、水流により水車を回転させることにより、回転力を得る装置である。図４（Ａ）、（Ｂ）にハイドロモータ２２の一例を示す。本実施の形態では、反動水車を使用している。なお、ハイドロモータ２３、２４もハイドロモータ２２と同様である。
ハイドロモータ２２は、第２の返送ライザー１２ｂに流入口（図示省略）が接続された渦巻状（蝸牛状）のケーシング４１と、ケーシング４１内に流入した海水の圧力によって回転するランナー４３と、ランナー４３の回転軸を構成する駆動軸４４と、ランナー４３の周囲に配置されたガイドベーン４５と、ランナー４３の中心軸方向に開口し、流入した海水が流出する流出口４２とを備えている。
図４（Ｂ）に示すように、ランナー４３は、中央部がコーン状に突出する円盤部４３ａと、円盤部４３ａ上に配置され、先端部が湾曲する羽根部４３ｂとを有している。
【００３０】
第２の返送ライザー１２ｂによって返送された海水は渦巻状のケーシング４１内に流入する。ケーシング４１内に流入した海水はガイドベーン４５に案内され、ランナー４３の接線方向からランナー４３内に流入し、羽根部４３ｂに作用してランナー４３を回転させる。ランナー４３の回転に伴って駆動軸４４が回転し、破砕装置２５の偏心軸３２を回転させる。
一方、ランナー４３の中心部に流入した海水は流出口４２から海中に放出される。
【００３１】
図５は、スクリューコンベア２６の側断面を示したものである。スクリューコンベア２６は、螺旋状の羽根４８ｂがシャフト４８ａの周面に形成されたスクリュー４８と、スクリュー４８を収納するケーシング４７と、シャフト４８ａの一端に連結されたハイドロモータ２３とから概略構成される。また、ケーシング４７の上面には、鉱物資源Ｍが投入される投入口４９が一方の端部に、鉱物資源Ｍが排出される排出口５０が他方の端部にそれぞれ設けられている。
第２の返送ライザー１２ｃによって返送された海水がハイドロモータ２３に流入することにより、ハイドロモータ２３の駆動軸４４に連結されたスクリュー４８が回転する。これに伴って、投入口４９から投入された鉱物資源Ｍは、螺旋状の羽根４８ｂによって一定量ずつ連続的に排出口５０側へ搬送される。
【００３２】
図６は、水中ポンプ２７及び水中ポンプ２７を駆動するハイドロモータ２４の断面を示したものである。水中ポンプ２７は、ハイドロモータ２４の駆動軸４４に連結されて回転するインペラ５２と、インペラ５２を収納し、揚鉱ライザー１３に流出口（図示省略）が接続されたケーシング５１と、鉱物資源Ｍを含む海水の流入口５３とを有している。
第２の返送ライザー１２ｄによって返送された海水がハイドロモータ２４に流入することにより、ハイドロモータ２４の駆動軸４４に連結されたインペラ５２が回転する。これに伴って、鉱物資源Ｍを含む海水が流入口５３からケーシング５１内へ吸入され、揚鉱ライザー１３を介して揚鉱基地１１へ移送される。
【００３３】
続いて、上記揚鉱システム１０を用いて海底から鉱物資源Ｍを揚鉱する手順（海底鉱物資源の揚鉱方法）について説明する。
（１）先ず、返送ライザー１２及び揚鉱ライザー１３を破砕装置２５やハイドロモータ２２、２３、２４等に接続した状態で、揚鉱基地１１に設置されているクレーン（図示省略）等を用いて、これらの装置を海中に沈めて海底に配置する。
【００３４】
（２）次いで、揚鉱基地１１に設置されている循環ポンプ１６を駆動して、海水を返送ライザー１２に送り込む。
（３）揚鉱基地１１から第１の返送ライザー１２ａによってバルブユニット１４まで返送された海水は、バルブユニット１４において、破砕装置２５、スクリューコンベア２６、及び水中ポンプ２７を駆動するのに適した圧力及び流量の海水に調節され、３本の第２の返送ライザー１２ｂ、１２ｃ、１２ｄによってハイドロモータ２２、２３、２４にそれぞれ供給される。
（４）海水が供給されることにより、ハイドロモータ２２、２３、２４が作動し、破砕装置２５、スクリューコンベア２６、及び水中ポンプ２７が駆動する。
【００３５】
（５）一方、海底では、図示しないＲＯＶ（Remotely Operated Vehicle）によって鉱物資源Ｍが採掘、集鉱され、破砕装置２５の投入口３６ａに投入される。
（６）投入口３６ａに投入された鉱物資源Ｍは、破砕装置２５によって、揚鉱ライザー１３を介して揚鉱基地１１まで移送できる大きさに細粒化され、排出口３６ｂから下方に排出される。
【００３６】
（７）破砕装置２５の排出口３６ｂから排出された鉱物資源Ｍは、スクリューコンベア２６の投入口４９からスクリューコンベア２６内に装入され、排出口５０の位置まで搬送される。
（８）スクリューコンベア２６の排出口５０の位置まで搬送された鉱物資源Ｍは、水中ポンプ２７によって流入口５３からケーシング５１内に吸入され、揚鉱ライザー１３により海水と共に揚鉱基地１１へ移送される。
（９）揚鉱基地１１へ移送された海水は、セパレータ１７によって鉱物資源Ｍが海水から分離される。鉱物資源Ｍが分離された海水は、循環ポンプ１６によって返送ライザー１２に送り込まれ、ハイドロモータ２２、２３、２４の駆動水として供給される。
【００３７】
以上、本発明の一実施の形態について説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。例えば、上記実施の形態では、破砕装置としてシングルトグル型のジョークラッシャーを使用しているが、ダブルトグル型のジョークラッシャーでも良いし、あるいはジョークラッシャー以外の破砕機でも良い。また、上記実施の形態では、破砕装置から水中ポンプまでスクリューコンベアを使用しているが、スラットコンベアやバケットコンベア等、他の形式の搬送コンベアでも良い（定量供給可能な搬送コンベアであるほうが好ましい。）。要は、ハイドロモータによって駆動する破砕機及び搬送コンベアであれば良い。
【符号の説明】
【００３８】
１０：揚鉱システム、１１：揚鉱基地、１２：返送ライザー（返送用の移送管）、１２ａ：第１の返送ライザー（返送用の移送管）、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ：第２の返送ライザー（返送用の移送管）、１３：揚鉱ライザー（揚鉱用の移送管）、１４：バルブユニット、１５：切替バルブ、１６：循環ポンプ、１７：セパレータ、１８、１９：吸入ライン、２１：バイパス管、２２、２３、２４：ハイドロモータ、２５：破砕装置、２６：スクリューコンベア（搬送コンベア）、２７：水中ポンプ、３０：フレーム、３０ａ：フロントフレーム、３０ｂ：サイドフレーム、３１：スイングジョー、３２：偏心軸、３３：フライホイール、３４：可動歯、３５：固定歯、３６：破砕室、３６ａ：投入口、３６ｂ：排出口、３７：トグルプレート、３８：調整手段、３９：テンションロッド、４０：バネ部、４１：ケーシング、４２：流出口、４３：ランナー、４３ａ：円盤部、４３ｂ：羽根部、４４：駆動軸、４５：ガイドベーン、４７：ケーシング、４８：スクリュー、４８ａ：シャフト、４８ｂ：羽根、４９：投入口、５０：排出口、５１：ケーシング、５２：インペラ、５３：流入口、Ｍ：鉱物資源
【特許請求の範囲】
【請求項１】
海底で採掘した鉱物資源を海上まで揚鉱する揚鉱システムであって、
海上に配置される揚鉱基地と、前記揚鉱基地と海底との間に配設され、海底で採掘した鉱物資源を海水と共に前記揚鉱基地に移送する揚鉱用の移送管と、前記揚鉱基地と海底との間に配設され、鉱物資源が分離された海水を海底に戻す返送用の移送管と、前記揚鉱基地に設置され、鉱物資源が分離された海水を前記返送用の移送管に送り込む循環ポンプと、
海底に配置され、前記返送用の移送管によって返送される海水の圧力によって作動する複数のハイドロモータと、海底に配置され、前記ハイドロモータによって駆動し、海底で採掘した鉱物資源を細粒化する破砕装置と、海底に配置され、前記ハイドロモータによって駆動し、前記破砕装置によって細粒化された鉱物資源を海水と共に吸入して前記揚鉱用の移送管に送り込む水中ポンプとを備えることを特徴とする海底鉱物資源の揚鉱システム。
【請求項２】
請求項１記載の海底鉱物資源の揚鉱システムにおいて、海底に配置され、前記ハイドロモータによって駆動し、前記破砕装置によって細粒化された鉱物資源を前記水中ポンプの所まで搬送する搬送コンベアを備えることを特徴とする海底鉱物資源の揚鉱システム。
【請求項３】
請求項２記載の海底鉱物資源の揚鉱システムにおいて、流入した海水を分岐して流出させる機能に加えて、分岐された各海水の圧力及び流量を調節する機能を有するバルブユニットが前記返送用の移送管の途中に設けられ、前記バルブユニットと複数の前記ハイドロモータがそれぞれ前記返送用の移送管で連結されていることを特徴とする海底鉱物資源の揚鉱システム。
【請求項４】
請求項３記載の海底鉱物資源の揚鉱システムにおいて、前記バルブユニットが流路切替機能を有し、該バルブユニットが前記揚鉱用の移送管の途中に設けられた切替バルブとバイパス管で連結されていることを特徴とする海底鉱物資源の揚鉱システム。
【請求項５】
請求項１記載の海底鉱物資源の揚鉱システムを用いた海底鉱物資源の揚鉱方法であって、
前記揚鉱基地に設置された前記循環ポンプを駆動して海水を前記返送用の移送管に送り込んで複数の前記ハイドロモータを作動させることにより前記破砕装置及び前記水中ポンプを駆動させ、海底で採掘した鉱物資源を前記破砕装置で細粒化した後、細粒化された鉱物資源を前記水中ポンプにより海水と共に前記揚鉱用の移送管に送り込むことを特徴とする海底鉱物資源の揚鉱方法。
【請求項６】
請求項５記載の海底鉱物資源の揚鉱方法において、海底に配置され、前記ハイドロモータによって駆動する搬送コンベアを用いて、前記破砕装置によって細粒化された鉱物資源を前記水中ポンプの所まで搬送することを特徴とする海底鉱物資源の揚鉱方法。
【請求項１】
海底で採掘した鉱物資源を海上まで揚鉱する揚鉱システムであって、
海上に配置される揚鉱基地と、前記揚鉱基地と海底との間に配設され、海底で採掘した鉱物資源を海水と共に前記揚鉱基地に移送する揚鉱用の移送管と、前記揚鉱基地と海底との間に配設され、鉱物資源が分離された海水を海底に戻す返送用の移送管と、前記揚鉱基地に設置され、鉱物資源が分離された海水を前記返送用の移送管に送り込む循環ポンプと、
海底に配置され、前記返送用の移送管によって返送される海水の圧力によって作動する複数のハイドロモータと、海底に配置され、前記ハイドロモータによって駆動し、海底で採掘した鉱物資源を細粒化する破砕装置と、海底に配置され、前記ハイドロモータによって駆動し、前記破砕装置によって細粒化された鉱物資源を海水と共に吸入して前記揚鉱用の移送管に送り込む水中ポンプとを備えることを特徴とする海底鉱物資源の揚鉱システム。
【請求項２】
請求項１記載の海底鉱物資源の揚鉱システムにおいて、海底に配置され、前記ハイドロモータによって駆動し、前記破砕装置によって細粒化された鉱物資源を前記水中ポンプの所まで搬送する搬送コンベアを備えることを特徴とする海底鉱物資源の揚鉱システム。
【請求項３】
請求項２記載の海底鉱物資源の揚鉱システムにおいて、流入した海水を分岐して流出させる機能に加えて、分岐された各海水の圧力及び流量を調節する機能を有するバルブユニットが前記返送用の移送管の途中に設けられ、前記バルブユニットと複数の前記ハイドロモータがそれぞれ前記返送用の移送管で連結されていることを特徴とする海底鉱物資源の揚鉱システム。
【請求項４】
請求項３記載の海底鉱物資源の揚鉱システムにおいて、前記バルブユニットが流路切替機能を有し、該バルブユニットが前記揚鉱用の移送管の途中に設けられた切替バルブとバイパス管で連結されていることを特徴とする海底鉱物資源の揚鉱システム。
【請求項５】
請求項１記載の海底鉱物資源の揚鉱システムを用いた海底鉱物資源の揚鉱方法であって、
前記揚鉱基地に設置された前記循環ポンプを駆動して海水を前記返送用の移送管に送り込んで複数の前記ハイドロモータを作動させることにより前記破砕装置及び前記水中ポンプを駆動させ、海底で採掘した鉱物資源を前記破砕装置で細粒化した後、細粒化された鉱物資源を前記水中ポンプにより海水と共に前記揚鉱用の移送管に送り込むことを特徴とする海底鉱物資源の揚鉱方法。
【請求項６】
請求項５記載の海底鉱物資源の揚鉱方法において、海底に配置され、前記ハイドロモータによって駆動する搬送コンベアを用いて、前記破砕装置によって細粒化された鉱物資源を前記水中ポンプの所まで搬送することを特徴とする海底鉱物資源の揚鉱方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−１９３５７８（Ｐ２０１２−１９３５７８Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５９５７１（Ｐ２０１１−５９５７１）
【出願日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【出願人】（３０６０２２５１３）新日鉄エンジニアリング株式会社 (897)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【出願人】（３０６０２２５１３）新日鉄エンジニアリング株式会社 (897)
【Ｆターム（参考）】
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