JP2021115965A

JP2021115965A - Buoyancy generating device

Info

Publication number: JP2021115965A
Application number: JP2020010707A
Authority: JP
Inventors: 信一澤田; Shinichi Sawada
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2020-01-27
Filing date: 2020-01-27
Publication date: 2021-08-10
Anticipated expiration: 2040-01-27
Also published as: JP7484183B2

Abstract

To provide a buoyancy generating device having a volume variable chamber of a simple structure.SOLUTION: A buoyancy generating device A includes a cylinder 1, a mobile element 2, an explosive 3, a light ignition unit 4, and a controller 5 and adjusts buoyancy by varying volume (capacity) of a volume variable chamber.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、浮力発生装置に関する。 The present invention relates to a buoyancy generator.

下記特許文献１には、浮力発生装置が開示されている。この浮力発生装置は、体積可変室と合金収納部との間で水素ガスを往復させることによって体積可変室の体積を変更し、以って発生浮力の調節を行うものである。すなわち、この浮力発生装置は、上記水素ガスを用いて体積可変室のピストンを降下させることで体積可変室の体積を最小化し、以って浮力が発生しない状態を実現し、また水素ガスを用いてピストンを上昇させることで体積可変室の体積を大きくし、以って浮力を発生させる。このような浮力発生装置は、潜水艇あるいは潜水艦に備えられ、姿勢制御に利用される。 The following Patent Document 1 discloses a buoyancy generator. This buoyancy generator changes the volume of the volume variable chamber by reciprocating hydrogen gas between the volume variable chamber and the alloy storage portion, thereby adjusting the generated buoyancy. That is, this buoyancy generator minimizes the volume of the volume variable chamber by lowering the piston of the volume variable chamber using the hydrogen gas, thereby realizing a state in which buoyancy is not generated, and also uses hydrogen gas. By raising the piston, the volume of the variable volume chamber is increased, thereby generating buoyancy. Such a buoyancy generator is provided in a submersible or a submarine and is used for attitude control.

特開昭６１−８１２９２号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 61-81292

ところで、上記背景技術は、熱交換室に収容された水素吸蔵合金を加熱することによって水素ガスを水素吸蔵合金から分離させ、また水素吸蔵合金を冷却することによって水素ガスを水素吸蔵合金に吸蔵させる。また、このような水素吸蔵合金の加熱／冷却には、潜水艇あるいは潜水艦のエンジンの排熱が利用される。したがって、背景技術は、ピストンの駆動機構つまり体積可変室の容積（体積）を可変させるための機構が複雑である。 By the way, in the above background technology, hydrogen gas is separated from the hydrogen storage alloy by heating the hydrogen storage alloy housed in the heat exchange chamber, and hydrogen gas is stored in the hydrogen storage alloy by cooling the hydrogen storage alloy. .. Further, the exhaust heat of the engine of a submersible or a submarine is used for heating / cooling such a hydrogen storage alloy. Therefore, in the background technology, the drive mechanism of the piston, that is, the mechanism for changing the volume (volume) of the volume variable chamber is complicated.

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、体積可変室の容積を従来よりも簡単な機構で可変することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to change the volume of the volume variable chamber by a mechanism simpler than the conventional one.

上記目的を達成するために、本発明では、浮力発生装置に係る第１の解決手段として、体積可変室の容積を可変することによって浮力を調節する浮力発生装置であって、前記体積可変室の一部を構成する可動子と、前記体積可変室に収容された火薬と、該火薬に点火する点火部とを備える、という手段を採用する。 In order to achieve the above object, in the present invention, as a first solution relating to the buoyancy generator, the buoyancy generator that adjusts the buoyancy by changing the volume of the volume variable chamber is the buoyancy generator of the volume variable chamber. A means is adopted in which a mover constituting a part thereof, an explosive housed in the volume variable chamber, and an ignition unit for igniting the explosive are provided.

本発明では、浮力発生装置に係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記火薬の点火後における前記容積を所定量に保持する容積保持機構をさらに備える、という手段を採用する。 In the present invention, as a second solution relating to the buoyancy generator, the first solution further employs a means for further providing a volume holding mechanism for holding the volume after ignition of the explosive in a predetermined amount. ..

本発明では、浮力発生装置に係る第３の解決手段として、上記第２の解決手段において、前記体積可変室は、シリンダと、該シリンダ内を摺動自在な前記可動子とによって形成され、前記容積保持機構は、前記火薬の点火によって前記可動子が容積を比較的大とした状態において、前記可動子から突出して前記シリンダに係合する係合突起を備える、という手段を採用する。 In the present invention, as a third solution relating to the buoyancy generator, in the second solution, the volume variable chamber is formed by a cylinder and the mover slidable in the cylinder. The volume holding mechanism employs a means of including an engaging projection that protrudes from the mover and engages with the cylinder in a state where the mover has a relatively large volume due to ignition of the explosive.

本発明では、浮力発生装置に係る第４の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記可動子は、前記火薬の点火後によって前記体積可変室から離脱し、前記可動子に代わって前記体積可変室の一部を構成する蓋体をさらに備える、という手段を採用する。 In the present invention, as a fourth solution relating to the buoyancy generator, in the first solution, the mover separates from the volume variable chamber after ignition of the explosive, and replaces the mover. A means is adopted in which a lid body forming a part of the variable volume chamber is further provided.

本発明では、浮力発生装置に係る第５の解決手段として、上記第４の解決手段において、前記体積可変室は、シリンダと、該シリンダ内を摺動自在な前記可動子とによって形成され、前記蓋体は、前記可動子が前記体積可変室から離脱する際に前記可動子によって押されることにより前記シリンダの開放端を開放し、前記可動子が離脱すると前記シリンダの開放端を閉鎖する、という手段を採用する。 In the present invention, as a fifth solution relating to the buoyancy generator, in the fourth solution, the volume variable chamber is formed by a cylinder and the mover slidable in the cylinder. The lid is said to open the open end of the cylinder by being pushed by the mover when the mover is released from the volume variable chamber, and close the open end of the cylinder when the mover is released. Adopt the means.

本発明では、浮力発生装置に係る第６の解決手段として、上記第５の解決手段において、前記蓋体は、前記シリンダに丁番を介して設けられ、前記シリンダには前記蓋体を囲むカバーが設けられる、という手段を採用する。 In the present invention, as a sixth solution relating to the buoyancy generator, in the fifth solution, the lid is provided on the cylinder via a hinge, and the cylinder is covered with a cover surrounding the lid. Is provided.

本発明によれば、体積可変室の体積を従来よりも簡単な機構で可変することが可能である。 According to the present invention, it is possible to change the volume of the volume variable chamber by a mechanism simpler than the conventional one.

本発明の第１実施形態に係る浮力発生装置の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the buoyancy generator which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１実施形態に係る浮力発生装置の動作状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the operating state of the buoyancy generator which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第２実施形態に係る浮力発生装置の構成を示す断面図及び下面図である。It is sectional drawing and the bottom view which show the structure of the buoyancy generator which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第２実施形態に係る浮力発生装置の動作状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the operating state of the buoyancy generator which concerns on 2nd Embodiment of this invention.

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
〔第１実施形態〕
最初に、図１及び図２を参照して本発明の第１実施形態について説明する。この第１実施形態に係る浮力発生装置Ａは、基本的に水中で使用される装置であり、体積可変室Ｒの体積（容積）を可変することによって浮力を調節する。この浮力発生装置Ａは、図１（ａ）に示すように、シリンダ１、可動子２、火薬３、点火部４及び制御部５を備えている。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[First Embodiment]
First, the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. The buoyancy generator A according to the first embodiment is basically an apparatus used in water, and adjusts the buoyancy by changing the volume (volume) of the volume variable chamber R. As shown in FIG. 1A, the buoyancy generator A includes a cylinder 1, a mover 2, an explosive 3, an ignition unit 4, and a control unit 5.

シリンダ１は、所定径の円筒状容器であり、先端が開放端１ａ、また後端が閉塞端である。このシリンダ１は、可動子２、火薬３及び点火部４を収容する。すなわち、このシリンダ１は、後端内に点火部４を収容し、後端近傍部位に火薬３を収容し、また当該火薬３の先端側に可動子２を収容する。 The cylinder 1 is a cylindrical container having a predetermined diameter, the front end of which is an open end 1a, and the rear end of which is a closed end. The cylinder 1 houses a mover 2, an explosive 3, and an ignition unit 4. That is, the cylinder 1 accommodates the ignition unit 4 in the rear end, the explosive 3 in the vicinity of the rear end, and the mover 2 in the tip side of the explosive 3.

また、このようなシリンダ１内には、当該シリンダ１及び可動子２によって体積可変室Ｒが形成されている。すなわち、この体積可変室Ｒは、シリンダ１の内壁及び可動子２の後端壁によって囲まれた空間である。 Further, in such a cylinder 1, a volume variable chamber R is formed by the cylinder 1 and the mover 2. That is, the volume variable chamber R is a space surrounded by the inner wall of the cylinder 1 and the rear end wall of the mover 2.

可動子２は、シリンダ１内に同軸状に収容される円柱体であり、シリンダ１内を当該シリンダ１の中心軸線（図１の上下方向）に沿って摺動自在である。この可動子２には、後端面から所定距離隔てた周面上に、中心軸線周りに所定の角度ピッチでストッパ２ａが設けられている。また、この可動子２には、後端面とストッパ２ａとの間にシール部材２ｂが設けられている。 The mover 2 is a cylindrical body coaxially housed in the cylinder 1, and is slidable in the cylinder 1 along the central axis (vertical direction in FIG. 1) of the cylinder 1. The mover 2 is provided with stoppers 2a at a predetermined angular pitch around the central axis on a peripheral surface separated from the rear end surface by a predetermined distance. Further, the mover 2 is provided with a seal member 2b between the rear end surface and the stopper 2a.

このようなストッパ２ａは、本発明の容積保持機構に相当するものであり、火薬３の点火後における体積可変室Ｒの体積（容積）を所定量に保持する。すなわち、ストッパ２ａは、心軸線方向におけるシリンダ１と可動子２との位置関係を所定状態に固定するものである。このようなストッパ２ａは、図１（ｂ）に示すように、可動子２の周面に形成された挿入孔２ｃ、ピン２ｄ及びバネ２ｅを備えている。 Such a stopper 2a corresponds to the volume holding mechanism of the present invention, and holds the volume (volume) of the volume variable chamber R after ignition of the explosive 3 at a predetermined amount. That is, the stopper 2a fixes the positional relationship between the cylinder 1 and the mover 2 in the axial direction to a predetermined state. As shown in FIG. 1B, such a stopper 2a includes an insertion hole 2c, a pin 2d, and a spring 2e formed on the peripheral surface of the mover 2.

挿入孔２ｃは、可動子２の中心軸線に直交する向き、かつ、可動子２の周面から所定深さまで形成された円柱状の孔である。この挿入孔２ｃは、ピン２ｄとバネ２ｅとを収容している。すなわち、ピン２ｄ及びバネ２ｅのうち、ピン２ｄは挿入孔２ｃの入口側（周面に近い側）に収容され、バネ２ｅは挿入孔２ｃの奥側に収容されている。 The insertion hole 2c is a columnar hole formed in a direction orthogonal to the central axis of the mover 2 and from the peripheral surface of the mover 2 to a predetermined depth. The insertion hole 2c accommodates the pin 2d and the spring 2e. That is, of the pin 2d and the spring 2e, the pin 2d is housed on the inlet side (closer to the peripheral surface) of the insertion hole 2c, and the spring 2e is housed on the back side of the insertion hole 2c.

ピン２ｄは、火薬３の点火によって可動子２が体積可変室Ｒの体積（容積）を最大容積（比較的大）とした状態において、可動子２から突出してシリンダ１に係合する係合突起である。このピン２ｄは、挿入孔２ｃに挿入された円柱状部材であり、所定の長さを備えている。また、バネ２ｅは、圧縮バネであり、ピン２ｄを挿入孔２ｃの入口側に付勢する。 The pin 2d is an engaging protrusion that protrudes from the mover 2 and engages with the cylinder 1 in a state where the mover 2 has the volume (volume) of the volume variable chamber R set to the maximum volume (relatively large) by the ignition of the explosive 3. Is. The pin 2d is a columnar member inserted into the insertion hole 2c and has a predetermined length. Further, the spring 2e is a compression spring and urges the pin 2d to the inlet side of the insertion hole 2c.

このようなピン２ｄ及びバネ２ｅを備えるストッパ２ａは、図１（ｂ）に示すように、ピン２ｄがシリンダ１の開放端１ａに対峙した状態において、ピン２ｄがバネ２ｅの付勢力によって挿入孔２ｃから突出することにより、可動子２がシリンダ１の後端側に移動することを規制する。なお、このストッパ２ａの作動については、詳細を動作説明として後述する。 In the stopper 2a provided with such a pin 2d and a spring 2e, as shown in FIG. 1B, the pin 2d is inserted into the insertion hole by the urging force of the spring 2e in a state where the pin 2d faces the open end 1a of the cylinder 1. By protruding from 2c, the mover 2 is restricted from moving toward the rear end side of the cylinder 1. The operation of the stopper 2a will be described in detail later as an operation description.

シール部材２ｂは、可動子２の周面において、ストッパ２ａと後端面との間に設けられたリング状部材である。このシール部材２ｂは、可動子２の周面とシリンダ１の内周面との間に介在することにより、シリンダ１に対する可動子２の中心軸線方向における摺動を可能とすると共に体積可変室Ｒの気密性を確保する。 The seal member 2b is a ring-shaped member provided between the stopper 2a and the rear end surface on the peripheral surface of the mover 2. The seal member 2b is interposed between the peripheral surface of the mover 2 and the inner peripheral surface of the cylinder 1 to enable sliding of the mover 2 with respect to the cylinder 1 in the direction of the central axis, and the volume variable chamber R. Ensure airtightness.

火薬３は、着火によって急激な燃焼反応（爆燃）を起こす物質である。この火薬３は、急激な燃焼反応によって体積可変室Ｒ内に高圧の燃焼ガスを発生させる。すなわち、この火薬３は、シリンダ１内において可動子２を中心軸線方向における開放端１ａ側に移動させるために推進力を発生させる原料である。 Explosive 3 is a substance that causes a rapid combustion reaction (explosion) when ignited. This explosive 3 generates a high-pressure combustion gas in the volume variable chamber R by a rapid combustion reaction. That is, the explosive 3 is a raw material that generates a propulsive force in order to move the mover 2 toward the open end 1a in the central axis direction in the cylinder 1.

点火部４は、制御部５による制御の下で上記火薬３を着火させる電子装置である。すなわち、この点火部４は、電気的な手段によって火薬３に急激な燃焼反応を起こさせるものであり、制御部５から点火信号が入力されると、当該点火信号に基づいて火薬３を着火させる。このような点火部４は、例えば放電回路であり、放電によって火薬３を着火させる。 The ignition unit 4 is an electronic device that ignites the explosive 3 under the control of the control unit 5. That is, the ignition unit 4 causes the explosive 3 to undergo a rapid combustion reaction by electrical means, and when an ignition signal is input from the control unit 5, the explosive 3 is ignited based on the ignition signal. .. Such an ignition unit 4 is, for example, a discharge circuit, and ignites the explosive 3 by electric discharge.

制御部５は、外部から受信した制御指令に基づいて点火部４を制御する。すなわち、この制御部５は、外部と無線通信する通信機能を備えており、外部から受信した制御指令に基づいて点火信号を生成し、この点火信号を点火部４に出力することにより点火部４を制御する。なお、上記通信機能は、本第１実施形態に係る浮力発生装置Ａが水中で使用されることを考慮して、外部の指令装置との間で音響通信を行うものである。 The control unit 5 controls the ignition unit 4 based on a control command received from the outside. That is, the control unit 5 has a communication function for wireless communication with the outside, generates an ignition signal based on a control command received from the outside, and outputs the ignition signal to the ignition unit 4 to output the ignition signal to the ignition unit 4. To control. The communication function performs acoustic communication with an external command device in consideration of the fact that the buoyancy generator A according to the first embodiment is used underwater.

続いて、本第１実施形態に係る浮力発生装置Ａの動作について詳しく説明する。
この浮力発生装置Ａは、例えば海底資源を海上に輸送するために動力を浮力として提供する。 Subsequently, the operation of the buoyancy generator A according to the first embodiment will be described in detail.
The buoyancy generator A provides power as buoyancy, for example, to transport submarine resources over the sea.

すなわち、この浮力発生装置Ａは、海底資源が収容された容器に１あるいは複数備えられ、初期的に図１（ａ）の位置（初期位置）にある可動子２を図２の位置（最終位置）に移動させることによって、最小浮力状態から最大浮力状態に移行する。このような浮力発生装置Ａによれば、上述した浮力の増大によって、海底の海底資源を海上に輸送することができる。 That is, in this buoyancy generator A, one or a plurality of buoyancy generators A are provided in a container containing seabed resources, and the mover 2 initially located at the position (initial position) of FIG. 1 (a) is placed at the position (final position) of FIG. ) To shift from the minimum buoyancy state to the maximum buoyancy state. According to such a buoyancy generator A, the seabed resources on the seabed can be transported to the sea by the above-mentioned increase in buoyancy.

ここで、この浮力発生装置Ａでは、可動子２を初期位置から最終位置に移動させるための手段として、火薬３の急激な燃焼反応によって発生する燃焼ガスの圧力を用いる。すなわち、この浮力発生装置Ａでは、制御部５及び点火部４を介して外部から火薬３に着火させることによって、体積可変室Ｒの体積を従来よりも簡単な機構で最小体積から最大体積に可変することが可能であり、この結果として従来よりも簡単な機構で浮力を最小浮力から最大浮力に可変することが可能である。 Here, in this buoyancy generator A, the pressure of the combustion gas generated by the rapid combustion reaction of the explosive 3 is used as a means for moving the mover 2 from the initial position to the final position. That is, in this buoyancy generator A, the volume of the volume variable chamber R can be changed from the minimum volume to the maximum volume by igniting the explosive 3 from the outside via the control unit 5 and the ignition unit 4. As a result, it is possible to change the buoyancy from the minimum buoyancy to the maximum buoyancy with a simpler mechanism than before.

また、可動子２の初期位置では、ストッパ２ａにおけるピン２ｄの先端がシリンダ１の内周壁に当接しているので、ストッパ２ａは機能していない。しかしながら、火薬３の急激な燃焼反応によって可動子２が最終位置に移動すると、ピン２ｄの先端がシリンダ１の内周壁から外れるので、ストッパ２ａが作動して可動子２のシリンダ１の後端側への移動が規制される。すなわち、体積可変室Ｒの体積は最大体積に保持され、よって浮力は最大浮力に保持される。 Further, at the initial position of the mover 2, the tip of the pin 2d in the stopper 2a is in contact with the inner peripheral wall of the cylinder 1, so that the stopper 2a is not functioning. However, when the mover 2 moves to the final position due to the rapid combustion reaction of the explosive 3, the tip of the pin 2d comes off from the inner peripheral wall of the cylinder 1, so that the stopper 2a operates and the rear end side of the cylinder 1 of the mover 2 operates. Movement to is restricted. That is, the volume of the volume variable chamber R is held at the maximum volume, and thus the buoyancy is held at the maximum buoyancy.

すなわち、可動子２にはシリンダ１の後端側へ押し戻す水圧が作用するので、ストッパ２ａがない場合に火薬３の急激な燃焼反応から時間が経過すると、可動子２は、初期位置に向けて移動する。しかしながら、この浮力発生装置Ａでは、可動子２が最終位置に移動した段階でストッパ２ａが作動するので、体積可変室Ｒの最大体積つまり浮力の最大浮力が容易に保持される。 That is, since the water pressure that pushes back to the rear end side of the cylinder 1 acts on the mover 2, the mover 2 moves toward the initial position when time elapses from the rapid combustion reaction of the explosive 3 in the absence of the stopper 2a. Moving. However, in this buoyancy generator A, since the stopper 2a operates when the mover 2 moves to the final position, the maximum volume of the volume variable chamber R, that is, the maximum buoyancy of the buoyancy is easily maintained.

なお、この浮力発生装置Ａでは、火薬３の量が極端に多い場合、可動子２を開放端１ａ側に移動させる推力が大き過ぎて可動子２がシリンダ１から飛び出し、結果的に体積可変室Ｒが分解される虞がある。このような懸念を防止するためには、可動子２がシリンダ１から飛び出さない程度に可動子２の最大移動量を制限する必要がある。 In this buoyancy generator A, when the amount of explosive 3 is extremely large, the thrust for moving the mover 2 toward the open end 1a is too large, and the mover 2 pops out of the cylinder 1, resulting in a volume variable chamber. R may be decomposed. In order to prevent such a concern, it is necessary to limit the maximum amount of movement of the mover 2 so that the mover 2 does not jump out of the cylinder 1.

このような移動制限機構として、例えばシリンダ１の底部と可動子２の底部とをワイヤー等の線条材で連結することが考えられる。また、他の移動制限機構として、可動子２内に燃焼ガスを外部に逃がす連通孔を設けることが考えられる。この連通孔は、一端が例えば可動子２の底部に開口し、他端が可動子２の周面においてストッパ２ａ近傍に開口するものである。このような連通孔によれば、可動子２が最終位置に移動した段階で体積可変室Ｒの燃焼ガスを外部に逃げるので、可動子２のさらなる移動を防止することが可能である。 As such a movement limiting mechanism, for example, it is conceivable to connect the bottom of the cylinder 1 and the bottom of the mover 2 with a wire such as a wire. Further, as another movement limiting mechanism, it is conceivable to provide a communication hole in the mover 2 for allowing the combustion gas to escape to the outside. One end of the communication hole opens at the bottom of the mover 2, for example, and the other end opens near the stopper 2a on the peripheral surface of the mover 2. According to such a communication hole, the combustion gas of the volume variable chamber R escapes to the outside when the mover 2 moves to the final position, so that it is possible to prevent the mover 2 from moving further.

〔第２実施形態〕
次に、図３及び図４を参照して本発明の第２実施形態について説明する。この第２実施形態に係る浮力発生装置Ｂは、上述した浮力発生装置Ａと同様に基本的に水中で使用される装置であり、体積可変室Ｒの体積（容積）を可変することによって浮力を調節する。この浮力発生装置Ｂは、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、シリンダ１、可動子２Ａ、火薬３、点火部４、制御部５、蓋体６、丁番７及びカバー８を備えている。 [Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 and 4. The buoyancy generator B according to the second embodiment is basically a device used in water like the buoyancy generator A described above, and the buoyancy is increased by changing the volume (volume) of the volume variable chamber R. Adjust. As shown in FIGS. 3A and 3B, the buoyancy generator B includes a cylinder 1, a mover 2A, an explosive 3, an ignition unit 4, a control unit 5, a lid 6, a hinge 7, and a cover 8. I have.

この第２実施形態では、第１実施形態の構成要素と同一の構成要素には同一符号を付している。以下では、第１実施形態の構成要素とは異なる構成要素、つまり可動子２Ａ、蓋体６、丁番７（ヒンジ）及びカバー８について説明する。なお、図３（ｂ）は、シリンダ１の先端側（開放端１ａの側）から浮力発生装置Ｂを見た図（下面図）である。 In this second embodiment, the same components as the components of the first embodiment are designated by the same reference numerals. Hereinafter, components different from the components of the first embodiment, that is, the mover 2A, the lid 6, the hinge 7 (hinge), and the cover 8 will be described. Note that FIG. 3B is a view (bottom view) of the buoyancy generator B viewed from the tip end side (open end 1a side) of the cylinder 1.

可動子２Ａは、シリンダ１内に同軸状に収容される円柱体であり、シリンダ１内を当該シリンダ１の中心軸線（図１の上下方向）に沿って摺動自在である。この可動子２Ａは、先端部が図示するようにドーム状に形成されており、第１実施形態の可動子２のようにストッパ２ａ及びシール部材２ｂは設けられていない。 The mover 2A is a cylindrical body coaxially housed in the cylinder 1, and is slidable in the cylinder 1 along the central axis (vertical direction in FIG. 1) of the cylinder 1. The tip of the mover 2A is formed in a dome shape as shown in the figure, and unlike the mover 2 of the first embodiment, the stopper 2a and the seal member 2b are not provided.

蓋体６は、シリンダ１の開放端１ａ（先端部）を開放／閉鎖する部材であり、内表面にシリンダ１内に突出する突部６ａが設けられている。丁番７は、シリンダ１の中心軸線に直交する姿勢の回動軸７ａを備えており、このような蓋体６を回動自在にシリンダ１に接続する。蓋体６は、回動軸７ａ周りに回動することによって、シリンダ１の開放端１ａを開放／閉鎖する。詳細については後述するが、このような蓋体６は、可動子２Ａに代わって体積可変室Ｒの一部を構成する。 The lid body 6 is a member that opens / closes the open end 1a (tip portion) of the cylinder 1, and is provided with a protrusion 6a protruding into the cylinder 1 on the inner surface. The hinge 7 includes a rotating shaft 7a in a posture orthogonal to the central axis of the cylinder 1, and such a lid 6 is rotatably connected to the cylinder 1. The lid body 6 opens / closes the open end 1a of the cylinder 1 by rotating around the rotation shaft 7a. Although the details will be described later, such a lid 6 constitutes a part of the volume variable chamber R instead of the mover 2A.

カバー８は、蓋体６の周囲を覆う略円筒状の部材であり、シリンダ１に対して同軸状に固定されている。より詳しくは、このカバー８は、図３（ｂ）に示すように、中心軸線に直交する方向の断面形状が、一部が欠けた円筒状であり、蓋体６の外周の殆どを覆っている。詳細については後述するが、このようなカバー８は、蓋体６がシリンダ１の開放端１ａを開放した後、水圧が効果的に作用して蓋体６がより短時間でシリンダ１の開放端１ａを閉鎖するように機能する。 The cover 8 is a substantially cylindrical member that covers the periphery of the lid body 6 and is fixed coaxially with the cylinder 1. More specifically, as shown in FIG. 3B, the cover 8 has a cylindrical cross-sectional shape in the direction orthogonal to the central axis, and covers most of the outer circumference of the lid 6. There is. Although the details will be described later, in such a cover 8, after the lid 6 opens the open end 1a of the cylinder 1, the water pressure effectively acts and the lid 6 takes a shorter time to open the open end of the cylinder 1. It functions to close 1a.

続いて、第２実施形態に係る浮力発生装置Ｂの動作について詳しく説明する。
この浮力発生装置Ｂは、上述した浮力発生装置Ａと同様に海底資源を海上に輸送するための動力を浮力として提供する装置である。 Subsequently, the operation of the buoyancy generator B according to the second embodiment will be described in detail.
The buoyancy generator B is a device that provides power for transporting seabed resources to the sea as buoyancy, similar to the buoyancy generator A described above.

すなわち、この浮力発生装置Ｂは、海底資源が収容された容器に１あるいは複数備えられ、火薬３の急激な燃焼反応によって初期的に図３（ａ）の位置（初期位置）にある可動子２Ａを図４（ａ）に示す中間位置を経て、図４（ｂ）に示すようにシリンダ１の開放端１ａから離脱させる。 That is, the buoyancy generator B is provided in one or more containers containing seabed resources, and the mover 2A is initially located at the position (initial position) of FIG. 3A due to the rapid combustion reaction of the explosive 3. Is separated from the open end 1a of the cylinder 1 as shown in FIG. 4B through the intermediate position shown in FIG. 4A.

すなわち、制御部５が点火信号を点火部４に出力し、この結果として点火部４が火薬３に着火させると、火薬３が急激な燃焼反応を開始する。この急激な燃焼反応によって、可動子２Ａにはシリンダ１の開放端１ａ側に移動させる推力が作用する。そして、この可動子２Ａは、中間位置まで移動すると、先端部が蓋体６の突部６ａに当接し、蓋体６に対して開く方向の押圧力を作用させる。この結果、蓋体６は、丁番７の回動軸７ａ周りに回動することにより、シリンダ１の開放端１ａを開放し始める。 That is, when the control unit 5 outputs an ignition signal to the ignition unit 4, and as a result, the ignition unit 4 ignites the explosive 3, the explosive 3 starts a rapid combustion reaction. Due to this rapid combustion reaction, a thrust that moves the mover 2A toward the open end 1a of the cylinder 1 acts on the mover 2A. Then, when the mover 2A moves to the intermediate position, the tip end portion abuts on the protrusion 6a of the lid body 6 and exerts a pressing force in the opening direction on the lid body 6. As a result, the lid body 6 starts to open the open end 1a of the cylinder 1 by rotating around the rotation shaft 7a of the hinge 7.

そして、火薬３の急激な燃焼反応に基づく推力によって可動子２Ａが中間位置を越えて移動することにより、蓋体６はシリンダ１の開放端１ａを完全に開放する。また、可動子２Ａは、シリンダ１の開放端１ａを通過し、当該開放端１ａから外部に離脱する。すなわち、この状態において、シリンダ１内に形成された体積可変室Ｒは、一部が水中に露出した状態となる。 Then, the mover 2A moves beyond the intermediate position by the thrust based on the rapid combustion reaction of the explosive 3, so that the lid 6 completely opens the open end 1a of the cylinder 1. Further, the mover 2A passes through the open end 1a of the cylinder 1 and separates from the open end 1a to the outside. That is, in this state, a part of the volume variable chamber R formed in the cylinder 1 is exposed to water.

しかしながら、蓋体６は、可動子２Ａが離脱して当該可動子２Ａから押圧力を受けなくなると、水圧等の圧力によってシリンダ１の開放端１ａを再び閉鎖する方向に回動する。この際に、蓋体６の周囲の殆どがカバー８によって覆われているので、水圧等の圧力が蓋体６を押し戻す方向に効果的に作用する。 However, when the mover 2A is detached and no longer receives the pressing force from the mover 2A, the lid 6 rotates in the direction of closing the open end 1a of the cylinder 1 again by a pressure such as water pressure. At this time, since most of the periphery of the lid 6 is covered by the cover 8, pressure such as water pressure effectively acts in the direction of pushing back the lid 6.

この結果、蓋体６は、シリンダ１の開放端１ａを再び閉鎖し、よって体積可変室Ｒは、可動子２Ａが離脱することによってシリンダ１と蓋体６とによって囲まれた密閉空間となる。すなわち、本第２実施形態の蓋体６は、シリンダ１から離脱した可動子２Ａに代わって体積可変室Ｒの一部を構成する。このような浮力発生装置Ｂでは、シリンダ１内に水が若干浸入するものの、体積可変室Ｒは、初期の最小体積から所望の最大体積まで変化する。したがって、本第２実施形態に係る浮力発生装置Ｂによれば、従来よりも簡単な機構で浮力を最小浮力から最大浮力に可変することが可能である。 As a result, the lid 6 closes the open end 1a of the cylinder 1 again, and thus the volume variable chamber R becomes a closed space surrounded by the cylinder 1 and the lid 6 when the mover 2A is detached. That is, the lid 6 of the second embodiment constitutes a part of the volume variable chamber R in place of the mover 2A separated from the cylinder 1. In such a buoyancy generator B, although water slightly infiltrates into the cylinder 1, the volume variable chamber R changes from the initial minimum volume to the desired maximum volume. Therefore, according to the buoyancy generator B according to the second embodiment, the buoyancy can be changed from the minimum buoyancy to the maximum buoyancy by a mechanism simpler than the conventional one.

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。
（１）上記各実施形態では、制御部５が外部から受信する制御指令に基づいて火薬３に着火させたが、本発明はこれに限定されない。例えば制御部５内にタイマを設け、当該タイマが所定の時刻を計時したタイミングで火薬３に着火させてもよい。また、このようなタイマを点火部４に設けることにより制御部５を削除してもよい。すなわち、制御部５は、本発明における必須の構成要素ではない。 The present invention is not limited to the above embodiment, and for example, the following modifications can be considered.
(1) In each of the above embodiments, the control unit 5 ignites the explosive charge 3 based on a control command received from the outside, but the present invention is not limited to this. For example, a timer may be provided in the control unit 5, and the explosive charge 3 may be ignited at a timing when the timer clocks a predetermined time. Further, the control unit 5 may be deleted by providing such a timer in the ignition unit 4. That is, the control unit 5 is not an essential component in the present invention.

（２）上記各実施形態では、浮力発生装置Ａ、Ｂの用途として、浮力を利用した海底資源の輸送について説明したが、本発明はこれに限定されない。すなわち、各実施形態に係る浮力発生装置Ａ、Ｂは、浮力を用いた水中における様々なアプリケーションに適用することが可能である。 (2) In each of the above embodiments, the transportation of seabed resources using buoyancy has been described as an application of the buoyancy generators A and B, but the present invention is not limited thereto. That is, the buoyancy generators A and B according to each embodiment can be applied to various applications in water using buoyancy.

（３）上記第１実施形態では、ストッパ２ａのピン２ｅをシリンダ１の開放端１ａに係合させることにより可動子２を最終位置に保持したが、本発明はこれに限定されない。例えば、シリンダ１の内周面にストッパ２ａのピン２ｅが係合する凹部を形成し、この凹部にピン２ｅを係合させてもよい。 (3) In the first embodiment, the mover 2 is held in the final position by engaging the pin 2e of the stopper 2a with the open end 1a of the cylinder 1, but the present invention is not limited to this. For example, a recess for engaging the pin 2e of the stopper 2a may be formed on the inner peripheral surface of the cylinder 1, and the pin 2e may be engaged with the recess.

（４）上記第２実施形態では、カバー８を設けることによって蓋体６がシリンダ１の開放端１ａを再び閉鎖することを補助したが、本発明はこれに限定されない。例えば、カバー８に代えてあるいはカバー８に加えて、丁番７の回動軸７ａに戻りバネを装着し、当該戻りバネのバネ力によって蓋体６がシリンダ１の開放端１ａを再び閉鎖することを補助してもよい。 (4) In the second embodiment, the cover 8 assists the lid 6 to close the open end 1a of the cylinder 1 again, but the present invention is not limited thereto. For example, instead of the cover 8 or in addition to the cover 8, a return spring is attached to the rotation shaft 7a of the hinge 7, and the lid 6 closes the open end 1a of the cylinder 1 again by the spring force of the return spring. You may help with that.

Ａ、Ｂ浮力発生装置
Ｒ体積可変室
１シリンダ
１ａ開放端
２、２Ａ可動子
２ａストッパ（容積保持機構）
２ｂシール部材
２ｃ挿入孔
２ｄピン
２ｅバネ
３火薬
４点火部
５制御部
６蓋体
６ａ突部
７丁番
７ａ回動軸
８カバー

A, B Buoyancy generator R Volume variable chamber 1 Cylinder 1a Open end 2, 2A Movable 2a Stopper (volume holding mechanism)
2b Seal member 2c Insert hole 2d Pin 2e Spring 3 Explosives 4 Ignition part 5 Control part 6 Lid body 6a Protrusion part 7 Hinge 7a Rotating shaft 8 Cover

Claims

A buoyancy generator that adjusts buoyancy by varying the volume of the variable chamber.
The mover that forms a part of the volume variable chamber and
The explosive contained in the variable volume chamber and
A buoyancy generator comprising an ignition unit for igniting the explosive.

The buoyancy generator according to claim 1, further comprising a volume holding mechanism for holding the volume at a predetermined amount after ignition of the explosive.

The volume variable chamber is formed by a cylinder and the mover slidable in the cylinder.
2. The volume holding mechanism is characterized by comprising an engaging projection that protrudes from the mover and engages with the cylinder in a state where the mover has a relatively large volume due to ignition of the explosive. The buoyancy generator described in.

The mover is separated from the volume variable chamber after ignition of the explosive.
The buoyancy generator according to claim 1, further comprising a lid that forms a part of the volume variable chamber in place of the mover.

The volume variable chamber is formed by a cylinder and the mover slidable in the cylinder.
The lid opens the open end of the cylinder by being pushed by the mover when the mover is released from the volume variable chamber, and closes the open end of the cylinder when the mover is released. The buoyancy generator according to claim 4.

The lid is provided on the cylinder via a hinge.
The buoyancy generator according to claim 5, wherein the cylinder is provided with a cover that surrounds the lid.