JP2006231951A - 潜水機の電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 電源供給元の電源電圧を降圧する変圧器の小型・軽量化を可能とし、潜水機に対する各種機器の搭載量を増大できるようにして、良好な運航環境を得る。
【解決手段】 電源供給元にケーブル２２により接続され、該ケーブル２２を介して電源供給を受ける潜水機１０の電源装置１２において、電源供給元の高電圧の交流電源を直流に変換する整流回路１５と、該整流回路１５の出力を高周波の交流に変換する高周波変換回路１６と、該高周波変換回路１６の出力電圧を降圧する変圧器１７と、該変圧器１７の出力を直流に変換する整流回路１９と、前記高周波変換回路１６を制御する制御回路１８と、を有する電子式トランス２０を備える。
【選択図】 図２

Description

本発明は潜水機の電源装置に関するものである。

海中や水中の調査・探査等に用いられる潜水機は、当該潜水機を運搬・運用する母船との間でケーブルによって繋がれた有索式のもの（例えば、下記特許文献１）と、潜水機が自律運航する無索式のものとに大別され、各々、その特性に応じた場面で利用されるようになっている。

このうち有索式の潜水機は、母線との間でケーブルによって繋がれているため、ケーブルを介して電源供給や情報通信を簡単に行うことができるという利点がある。

しかし、最近では、約１０ｋｍにも及ぶ大深度の探査等を可能とする潜水機の開発が進んでおり、このような潜水機には、水流等を考慮して深度の約２倍程の長さのケーブルが必要となる。このような長いケーブルを用いて電源供給を行うと、当然に電気抵抗が大きくなるため、電圧降下（電力損失）を低減するべく母船の交流電源を高電圧にするようにしている。

特開平９−２７２４９４号公報

上記のように母船の交流電源を高電圧にした場合、潜水機側では、搭載された機器に応じて電圧を下げる必要があり、そのため変圧器が搭載されるようになっている。

従来の潜水機に搭載されていた変圧器は、いわゆる巻線式トランスであり、この巻線式トランスは、消費電力の増大に比例して大きさと重量が増大するという性質がある。

一方、潜水機には、スラスタ等の推進器や、水中カメラ、ソナー等の観測機器、マニピュレータ等の作業機器等が搭載されており、これら機器の搭載量や種類を多くすることは、探査性等を高めることに繋がるため、良好な運航環境を得るうえで好ましい。

しかし、潜水機には、上記巻線式トランスを含めて、搭載することができる機器の重量に制限があり（ペイロード制限）、搭載機器が増えると重量だけでなく消費電力が増大し、それに伴って巻線式トランスが大型化、高重量化してしまうため、このペイロード制限の範囲内で機器の搭載量を増大することは実質的に困難であった。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、電源供給元の電源電圧を降圧する変圧器の小型・軽量化を可能とし、所定の制限内で機器の搭載量を増大できるようにして、良好な運航環境を提供することを目的とする。

請求項１記載の発明は、電源供給元にケーブルにより接続されるとともに、該ケーブルを介して電源供給を受ける潜水機の電源装置において、電源供給元の高電圧の交流電源を直流に変換する整流回路と、該整流回路の出力を高周波の交流に変換する高周波変換回路と、該高周波変換回路の出力電圧を降圧する変圧器と、該変圧器の出力を直流に変換する整流回路と、前記高周波変換回路を制御する制御回路と、を有する電子式トランスを備えていることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記電子式トランスが、収納容器に収容されるとともに、収納容器内で絶縁油に浸されている。

請求項１の発明によれば、電源供給元の交流電圧を降圧するために電子式トランスを用いているため、消費電力が増えたとしても従来の巻線式トランスに比べて、変圧器を小型・軽量に構成することができる。このため、所定の制限内で潜水機に対する各種機器の搭載量を増大することができ、各種機器を用いた探査性等を高め、運航環境を良好にすることができる。

請求項２の発明によれば、絶縁油によって収納容器の外側の水との間で電子式トランスの放熱を好適に促進することができ、また、万一海水が浸入した場合でも機器を海水から防護することができる。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態にかかる潜水機１０と、該潜水機１０を運搬・運用する母船１１とを示している。母船１１には電源装置（電源供給元）２１が搭載されており、潜水機１０の電源装置１２が、母船１１の電源装置２１にケーブル２２によって接続されている。潜水機１０の電源装置１２は、ケーブル２２を介して母船１１の電源装置２１から電源供給を受けるようになっている。

なお、潜水機１０は、無人潜水機であってもよいし、有人潜水機であってもよい。また、ケーブル２２として、電源用ケーブルのほかに、通信用ケーブル等を備えていてもよい。

母船１１の電源は、例えば、数１０００Ｖの高電圧の交流電源であり、高電圧とすることによってケーブル２２を流れる電流値を低くするようになっている。このため、例えば、大深度の潜水機であってケーブル２２が極めて長い場合であっても、ケーブルの抵抗による電圧降下（電力損失）を低減することができ、また、ケーブルを細くすることができるようになっている。

潜水機１０には、スラスタ等の推進器、照明、水中カメラやソナー等の観測機器、マニピュレータ等の作業装置など、各種周辺機器１３が搭載されている。これらの周辺機器１３は、潜水機１０に搭載された電源装置１２からの電力で作動するようになっている。

電源装置１２は、母船上の電源装置２１から電源供給を受け、周辺機器１３に適した電圧等に変換する機能（変圧機能）を有している。

図２は、潜水機１０の電源装置１２の詳細を示す概略図であり、該電源装置１２は、整流回路１５、高周波変換回路１６、変圧器１７、制御回路１８、整流回路１９等を有する電子式トランス２０を備えている。

整流回路１５は、母船１１からケーブル２２を介して送電された交流電源を、直流に変換する機能を有し、例えば、整流ダイオードや平滑コンデンサ等を含んでいる。

高周波変換回路１６は、整流回路１５により変換された直流電源を高周波の交流に変換する機能を有する。この高周波変換回路１６は、スイッチング回路、インバーター回路等により構成され、整流回路１５からの直流の入力を、ＩＧＢＴ等のスイッチング素子によってＯＮ−ＯＦＦ（導通−非導通）することによって、数百Ｈｚから数ｋＨｚ程の高周波を形成するものとなっている。この高周波変換回路１６は、制御回路１８の制御信号によって制御される。

変圧器１７は、高周波変換回路１６で高周波化された交流電圧を、１００Ｖや２００Ｖ等に降圧する機能を有する。そして、整流回路１９は、降圧された交流電源を直流に整流する機能を有し、この整流された直流電源が、スラスタ等の機器１３に供給されるようになっている。この整流回路１９についても、整流ダイオードや平滑コンデンサ等を含む構成となっている。

本実施形態における潜水機１０の電源装置１２によれば、上記構成を有する電子式トランス２０を用い、変圧器１７によって変圧を行う前に、整流後の直流を高周波の交流に変換することによって、従来の巻線式トランスと比べて変圧器１７を小型・軽量にすることが可能となっている。

そのため、ペイロード制限の範囲内で観測機器等の搭載量を増大することができ、故に様々な探査等を行うことが可能になり、良好な運航環境を得ることができる。また、変圧器１７を小型・軽量にしても、消費電力の増大に応じて必要な電力供給を行うことが可能となる。

図２に示すように、上記電子式トランス２０は、金属製の収納容器２３に収められており、この収納容器２３内で絶縁油２４に浸されている。そして、この絶縁油２４によって、容器２３外の水（海水）との間で熱交換を促進し、電子トランス２０の放熱を良好に行うとともに、万一海水が浸入した場合でも機器を海水から防護することができるようになっている。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内で適宜設計変更可能である。例えば、電源供給元は、母船上（水上、海上）に限ることなく陸上にあってもよい。

本発明は、有索式潜水機、特に、深海を潜水する潜水機に有効に利用できる。

本発明の実施形態にかかる潜水機１０と、該潜水機１０を運搬・運用する母船１１とを示す概略図である。 潜水機１０の電源装置の詳細を示す概略図である。

符号の説明

１０ 潜水機
１１ 母船
１２ 電源装置
１５ 整流回路
１６ 高周波変換回路
１７ 変圧器
１８ 制御回路
１９ 整流回路
２０ 電子式トランス
２１ 電源装置
２２ ケーブル
２３ 収納容器
２４ 絶縁油

Claims (2)

1. 電源供給元にケーブルにより接続されるとともに、該ケーブルを介して電源供給を受ける、潜水機の電源装置において、
   電源供給元の高電圧の交流電源を直流に変換する整流回路と、該整流回路の出力を高周波の交流に変換する高周波変換回路と、該高周波変換回路の出力電圧を降圧する変圧器と、該変圧器の出力を直流に変換する整流回路と、前記高周波変換回路を制御する制御回路と、を有する電子式トランスを備えていることを特徴とする潜水機の電源装置。
2. 前記電子式トランスが、収納容器に収容されるとともに、収納容器内で絶縁油に浸されている、請求項１記載の潜水機の電源装置。
   
   

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