CN102596703A - 浮标装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种浮标装置，其具有：浮标框体(11)，其具有浮力；驱动电动机(41)，其设置在浮标框体(11)内；柱塞(44)，其与驱动电动机(41)的旋转相对应而进行往复移动；油箱(50)，其收容工作用油；缸体(71)，其安装在浮标框体(11)上，向外部开口；浮力调整用活塞(72)，其伴随工作用油的出入而在缸体(71)内往复移动；以及三位阀(61)，其具有与柱塞(44)连接的第1连接口(61a)、与油箱(50)连接的第2连接口(61b)、及与缸体(71)连接的第3连接口(61c)，对第1连接口(61a)与第2连接口(61b)的连通和第1连接口(61a)与第3连接口(61c)的连通进行切换，通过上述构成，使部件数减少，并且在上升时及下降时均可以进行高精度的浮力控制。

Description

浮标装置
技术领域
本发明涉及一种在高度海洋监视系统(下面称为Argo)中使用的被称为“中层浮标”的海洋数据测定用浮标装置等浮标装置，特别涉及一种可以减少部件数，并且可以高精度地调整浮力的技术。
背景技术
为了应对地球暖化等环境问题，必须在全球环境范围内解释环境变动机理，掌握温室效应气体的总量及循环。为了应对该问题，推动了Argo计划。该Argo计划是在将被称为“中层浮标”的长度为1m的筒状观测器从船舶投入海洋后，使其自动地下沉至与预先设定的压力平衡的深度(中层＝约2000m)，使其漂流数日。并且，如果利用内部计时器将电源接通，则利用浮力调整机构使观测器上升，该观测器设置具有一定浮力的浮标框体。
在观测器上升期间，一边测量水温和盐浓度一边上浮。并且，上浮至海面上的观测器，在海面上经由卫星将测量数据传送后关闭电源，利用浮力调整机构下降。反复进行该作业数年。
上述浮力调整机构例如为下述结构。即，图4是示意地表示通过工作油在浮力调整袋和油箱之间的输送，从而进行观测器的浮力调整的浮力调整机构100。浮力调整机构100具有收容工作油的油箱110、柱塞120及浮力调整袋130，它们分别由供油管140、141、142连接。在供油管140、141、142中分别设置单向阀150、单向阀151及阀152。
在该浮力调整机构100中，在从油箱110向浮力调整袋130输送工作油的情况下，在关闭阀152的状态下使柱塞120向图4中箭头α方向移动，将工作油从油箱110向柱塞120内取入。此时，由于单向阀151的作用而不会从浮力调整袋130吸引工作油。然后，使柱塞120向图4中箭头β方向移动，从柱塞120向浮力调整袋130供给工作油。此时，由于单向阀150的作用，工作油不会返回油箱110内。这样，如果浮力调整袋130膨胀，则观测器上升。
另一方面，在使观测器下降的情况下，使工作油从浮力调整袋130返回油箱110内。在该情况下，通过打开阀152，从而利用浮力调整袋130的收缩力，工作油返回油箱110内。
发明内容
在上述浮力调整机构中，存在下述问题。即，由于需要3个阀，因此部件数变多，担心框体大型化。另外，由于在上升时可以由柱塞进行控制，但在下降时无法由柱塞进行控制，因此具有难以进行高精度的浮力控制的问题。
因此，本发明的目的在于提供一种浮标装置，其使部件数减少，并且在上升时及下降时均可以进行高精度的浮力控制。
为了满足上述目的，本发明的浮标装置如下面所示构成。其特征在于，具有：浮标框体，其具有浮力；电动机，其设置在该浮标框体内；柱塞，其随着该电动机的旋转而往复移动；油箱，其收容工作用油；缸体，其安装在上述浮标框体上，向外部开口；浮力调整用活塞，其伴随上述工作用油的出入在该缸体内往复移动；以及三位阀，其具有与上述柱塞连接的第1连接口、与上述油箱连接的第2连接口及与上述缸体连接的第3连接口，对上述第1连接口与上述第2连接口的连通、和上述第1连接口与上述第3连接口的连通进行切换。
本发明的特征还在于，具有：浮标框体，其具有浮力；电动机，其设置在该浮标框体内；柱塞，其随着该电动机的旋转而往复移动；油箱，其收容工作用油；缸体，其安装在上述浮标框体上，向外部开口；浮力调整用活塞，其伴随上述工作用油的出入在该缸体内往复移动；分支管，其分支起始侧与上述柱塞连接；第1二位阀，其安装在该分支管的一侧，与上述油箱连接；以及第2二位阀，其安装在上述分支管的另一侧，与上述缸体连接。
附图说明
图1是表示本发明的一个实施方式涉及的海洋数据测定用浮标装置的纵剖面图。
图2是示意地表示在该海洋数据测定用浮标装置中组装的浮力调整机构的说明图。
图3是示意地表示该浮力调整机构的变形例的说明图。
图4是示意地表示浮力调整机构的一个例子的说明图。
具体实施方式
图1是表示本发明的一个实施方式涉及的海洋数据测定用浮标装置10的图，图2是示意地表示在海洋数据测定用浮标装置10中组装的浮力调整机构30的说明图。
海洋数据测定用浮标装置10具有形成为圆筒状的浮标框体11。在浮标框体11的内部或外部设置空腔部，设定为具有规定的浮力。在浮标框体11的上部12搭载有电子部件搭载部20，其搭载与外部的通信设备进行信息的发送/接收的天线及各种海洋数据测定用电子设备。另外，在浮标框体11的下部13搭载浮力调整机构30的一部分。
浮力调整机构30具有：柱塞机构40，其配置在浮标框体11的内部；油箱50，其收容工作油；三位阀机构60；浮力调整部70，其设置在浮标框体11的外侧；以及控制部35，其对这些部分进行协同控制。此外，柱塞机构40和三位阀机构60之间由供油管80连接，油箱50和三位阀机构60之间由供油管81连接，浮力调整部70和三位阀机构60之间由供油管82连接。
柱塞机构40具有：驱动电动机41；减速机构42，其一边减速一边传递该驱动电动机41的旋转力；齿轮部43，其将由该减速机构42传递的旋转力变换为往复动力；以及柱塞44，其利用该齿轮部43进行往复移动。
三位阀机构60具有三位阀61及使该三位阀61动作的动作电动机62。三位阀61具有：第1连接口61a，其与柱塞44连接；第2连接口61b，其与油箱50连接；以及第3连接口61c，其与后述的缸体71连接，该三位阀61对第1连接口61a与第2连接口61b的连通、和第1连接口61a与第3连接口61c的连通进行切换。
浮力调整部70具有：缸体(可变容积体)71，其向外部开口；以及浮力调整用活塞72，其伴随工作用油的出入而在缸体71内往复移动。
此外，柱塞机构40和三位阀机构60被控制为如下所示进行协同动作。即，通过切换为在柱塞44向一方移动时，三位阀61使第1连接口61a和第2连接口61b连通，在柱塞44向另一方移动时，三位阀61使第1连接口61a和第3连接口61c连通，从而使工作油在油箱50和缸体71之间进行输送。
在如上述构成的海洋数据测定用浮标装置10中，如下面所示调整浮力。即，在上升时，从油箱50向缸体71输送工作油。首先，使驱动电动机41动作而使柱塞44向图2中X方向移动。此时，将三位阀61切换为使第1连接口61a和第2连接口61b连通。由此，工作油从油箱50输送至柱塞44中。然后，使驱动电动机41动作而使柱塞44向图2中Y方向移动。此时，将三位阀61切换为使第1连接口61a和第3连接口61c连通。由此，工作油从柱塞44输送至缸体71中，浮力调整用活塞72朝向外部移动。
由此产生浮力，浮标框体11稍微上升。通过反复进行相同的动作，缸体71内的工作油的量增多，浮标框体11上升至规定位置。
另一方面，在下降时，从缸体71向油箱50输送工作油。首先，使驱动电动机41动作而使柱塞44向图2中X方向移动。此时，将三位阀61切换为使第1连接口61a和第3连接口61c连通，由此，工作油从缸体71输送至柱塞44中，浮力调整用活塞72朝向内部移动。由此浮力减小。然后，使驱动电动机41动作而使柱塞44向图2中Y方向移动。此时，将三位阀61切换为使第1连接口61a和第2连接口61b连通。由此，工作油从柱塞44输送至油箱50内。
通过反复进行相同的动作，缸体71内的工作油的量减少，浮标框体11下降至规定位置。
这样，根据本实施方式涉及的海洋数据测定用浮标装置10，由于可以仅利用三位阀61进行工作油的输送控制，因此使部件数减少，可以使框体小型化。另外，除了在上升时之外，在下降时也可以由柱塞44进行控制，可以进行高精度的浮力调整，从而可以将浮标框体11定位在期望的位置。由此，可以高精度地测量海洋数据。
此外，也可以利用编码器45测量缸体71的位置，相同地，利用编码器46高精度地测量柱塞44的位置，通过输入至控制部35中，作为定位信息、浮力调整信息而利用。另外，也可以取代编码器45而使用电位计。
另外，作为可变容积体，也可以取代缸体71而使用波纹式等的袋体。
并且，也可以在浮标框体11内安装作业机器人，作为水中机器人而使用。
图3是示意地表示上述浮力调整机构30的变形例涉及的浮力调整机构30A的结构的说明图。此外，对于图3中与图2相同的功能部分标注相同的标号，省略其详细的说明。
在本变形例中，取代三位阀机构60，设置二位阀机构90。二位阀机构90具有：分支管91，其分支起始侧与柱塞44连接；第1二位阀92，其安装在分支管91的一侧，与油箱50连接；第2二位阀93，其安装在分支管91的另一侧，与缸体71连接；以及动作电动机94，其对第1二位阀92及第2二位阀93进行开闭。
此外，柱塞机构40和二位阀机构90被控制为如下所示进行协同动作。即，在柱塞44向一方移动时，将第1二位阀92打开，将第2二位阀93关闭，在柱塞44向另一方移动时，将第1二位阀92关闭，将第2二位阀93打开，从而经由柱塞44使工作油在油箱50和缸体71之间输送。
在如上述构成的浮力调整机构30A中，如下面所示调整浮力。即，在上升时，从油箱50向缸体71输送工作油。首先，使驱动电动机41动作而使柱塞44向图3中X方向移动。此时，通过将第1二位阀92打开，将第2二位阀93关闭，从而工作油从油箱50输送至柱塞44中。然后，使驱动电动机41动作而使柱塞44向图3中Y方向移动。此时，通过将第1二位阀92关闭，将第2二位阀93打开，从而工作油从柱塞44输送至缸体71内，浮力调整用活塞72朝向外部移动。这样，经由柱塞44使工作油在油箱50和缸体71之间输送。
由此产生浮力，浮标框体11稍微上升。通过反复进行相同的动作，缸体71内的工作油的量增多，浮标框体11上升至规定位置。
另一方面，在下降时，从缸体71向油箱50输送工作油。首先，使驱动电动机41动作而使柱塞44向图3中X方向移动。此时，通过将第1二位阀92关闭，将第2二位阀93打开，从而工作油从缸体71输送至柱塞44中，浮力调整用活塞72朝向内部移动。由此浮力减小。然后，使驱动电动机41动作而使柱塞44向图3中Y方向移动。此时，通过将第1二位阀92打开，将第2二位阀93关闭，从而工作油从柱塞44输送至油箱50内。
通过反复进行相同的动作，缸体71内的工作油的量减少，浮标框体11下降至规定位置。
这样，在本变形例涉及的浮力调整机构30A中，也可以进行与上述浮力调整机构30相同的浮力调整，可以得到相同的效果。
此外，本发明并不限定于前述实施方式。例如，在上述例子中，对海洋数据测定用的浮标装置进行了说明，但只要是可以调整浮标框体的浮力的机构即可，也可以用于不限定测量的其他用途。另外，当然在不脱离本发明的宗旨的范围内可实施各种变更。
工业实用性
根据本发明，可以提供一种浮标装置，其使部件数减少，并且在上升时及下降时均可以进行高精度的浮力控制。

Claims (12)

1.一种浮标装置，其特征在于，具有：
浮标框体，其具有浮力；
电动机，其设置在该浮标框体内；
柱塞，其随着该电动机的旋转而进行往复移动；
油箱，其收容工作用油；
可变容积体，其安装在上述浮标框体上，向外部开口；
浮力调整用活塞，其伴随上述工作用油的出入而在该可变容积体内往复移动；以及
三位阀，其具有与上述柱塞连接的第1连接口、与上述油箱连接的第2连接口、及与上述可变容积体连接的第3连接口，对上述第1连接口与上述第2连接口的连通、和上述第1连接口与上述第3连接口的连通进行切换。
2.根据权利要求1所述的浮标装置，其特征在于，
通过进行切换以使得在上述柱塞向一方移动时，上述三位阀使上述第1连接口和上述第2连接口连通，在上述柱塞向另一方移动时，上述三位阀使上述第1连接口和上述第3连接口连通，从而使工作油在上述油箱和上述可变容积体之间进行输送。
3.根据权利要求1所述的浮标装置，其特征在于，
在上述浮标框体内搭载海洋数据测定用电子设备。
4.根据权利要求1所述的浮标装置，其特征在于，
在上述浮标框体内搭载作业机器人。
5.根据权利要求1所述的浮标装置，其特征在于，
上述可变容积体是缸体。
6.根据权利要求1所述的浮标装置，其特征在于，
上述可变容积体是袋体。
7.一种浮标装置，其特征在于，具有：
浮标框体，其具有浮力；
电动机，其设置在该浮标框体内；
柱塞，其随着该电动机的旋转而进行往复移动；
油箱，其收容工作用油；
可变容积体，其安装在上述浮标框体上，向外部开口；
浮力调整用活塞，其伴随上述工作用油的出入而在该可变容积体内往复移动；
分支管，其分支起始侧与上述柱塞连接；
第1二位阀，其安装在该分支管的一侧，与上述油箱连接；以及
第2二位阀，其安装在上述分支管的另一侧，与上述可变容积体连接。
8.根据权利要求7所述的海洋数据测定用浮标装置，其特征在于，
在上述柱塞向一方移动时，上述第1二位阀打开，上述第2二位阀关闭，在上述柱塞向另一方移动时，上述第1二位阀关闭，上述第2二位阀打开，从而经由上述柱塞使工作油在上述油箱和上述可变容积体之间输送。
9.根据权利要求7所述的浮标装置，其特征在于，
在上述浮标框体内搭载海洋数据测定用电子设备。
10.根据权利要求7所述的浮标装置，其特征在于，
在上述浮标框体内搭载作业机器人。
11.根据权利要求7所述的浮标装置，其特征在于，
上述可变容积体是缸体。
12.根据权利要求7所述的浮标装置，其特征在于，
上述可变容积体是袋体。
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