JP5540853B2 - フロートの自沈方法 - Google Patents

Description

本発明は、海洋観測などに使われるフロートに関し、特に、自沈機能を有するフロートに関する。

海洋観測では、海洋上を漂流する漂流型フロートや、海洋上の一点に留まる係留型フロートなどを利用して、水温、波高、海流、海水の塩分濃度、風向、風速などのデータを測定している。この測定データは、フロートから人工衛星を介して地上基地に送信される。

数多くのフロートが海洋上に放出される一方で、漂流型フロートは、海洋上を漂流しているため回収困難であり、係留型フロートであっても、回収コストが大きいため、寿命を迎えたフロートは自沈させている。

フロートを自沈させる方法としては、フロート内に予め設置した火薬を爆発させる方法があるが、危険を伴う。そこで、関連技術の一例として、自沈装置を有するフロートがある。中空のフロート本体内に電源、および自沈装置を備えている。自沈装置は、フロート本体の外壁に設けられた穴に充填された栓部材と、該栓部材に接触して配置された栓部材溶融用の電熱体と、電源と電熱体とが導通状態になるためのスイッチと、当該スイッチを作動させるスイッチ作動手段とが備えられている。スイッチ作動手段によってスイッチが作動させられたときに電源から供給される電流によって電熱体が発熱し、その熱で栓部材が溶融され、外壁に埋められていた穴が開放される。すると、この穴を介して、フロート内の空気が放出されるとともに、海水がフロート内に進入してくるため、フロートは沈没し始め、やがて海底に沈む（例えば特許文献１）。

特開２００２−０１２１８５号公報

上述した関連技術のフロートは、通常の観測機器以外に自沈装置を新たに設ける必要があるため、フロートが大型化したり、フロートの製造コストが増加したりする。また、自沈装置は再利用されず、使い捨てになるため、省資源化が難しい。

本発明の目的は、低コスト、かつ簡便な手法で自沈させることが困難である、という問題を解決するフロートの自沈方法を提供することである。

本発明のフロートの自沈方法は、フロートに、炭酸ガス放出手段を有する基台と、炭酸ガス透過性を有する膜で形成される浮き部とを設ける工程と、炭酸ガス放出手段から炭酸ガスを放出し、浮き部の内部を炭酸ガスで充満させる工程と、充満した炭酸ガスを、浮き部の膜からフロートの外部に透過させる工程と、浮き部の内部に充満していた炭酸ガスを減少させることでフロートの浮力を減少させる工程と、を含む。炭酸ガス透過性を有する膜の材質、厚さ、および炭酸ガス放出手段から放出する炭酸ガスの量を調整することで、フロートが自沈するまでの時間を調整する。

本発明によると、フロート内に自沈装置のような大掛かりな追加の機器を設けることなく、低コスト、かつ簡便な手法でフロートを自沈させることができる。

本発明に係るフロートの一実施形態の外観概略図である。 図１のフロートの断面の概略図である。 図２のＸ部の拡大概略図である。 炭酸ガスを放出する前のフロートの概略図である。 炭酸ガスを放出中のフロートの概略図である。 フロートの外部に炭酸ガスが放出したときのフロートの概略図である。

以下に、添付の図面に基づき、本発明の実施の形態を説明する。なお、同一の機能を有する構成には添付図面中、同一の番号を付与し、その説明を省略することがある。

図１に、本発明に係るフロートの一実施形態の外観概略図を示す。また、図２に、図１のフロートの断面の概略図を示す。

本発明のフロート１は、基台３と浮き部６とで構成されている。浮き部６は炭酸ガス透過性を有する膜２で形成されている。図１では、海洋観測を行なうフロート１の例として、海中音響センサ５がフロート１の外部に設けられており、ケーブル１０にて基台３に接続されて設けられている。また、図示していないが、フロート１には、人工衛星と通信するためのアンテナなども設けられている。

フロート１の内部には、基台３に固定された炭酸ガス放出手段であるガスボンベ４が設けられている。このガスボンベ４には、炭酸ガスが充填されている。また、図示していないが、フロート１の内部には、必要に応じて、海洋観測を行なうための観測機器などが設けられている。

この例の場合は、海中音響センサ５で検知したデータがフロート１の不図示のアンテナから送信され、人工衛星を介して地上の基地へ送られる。

本発明のフロート１の内部は、ガスボンベ４から放出される炭酸ガスで満たされるようになっている。また、本発明のフロート１の浮き部６は、炭酸ガス透過性膜２で形成されている。炭酸ガス透過性膜２とは、例えば高分子材料、具体的にはシリコーンゴム系、天然ゴム系、スチレンゴム系、ブダジエンゴム系、エチレンプロピレンゴム系、または、これらのゴムの混合材である。

図３に、図２のＸ部の拡大概略図を示す。浮き部６を炭酸ガス透過性膜２で形成すると、フロート１の内部の炭酸ガスの気体分子は、炭酸ガス透過性膜２に溶解し、炭酸ガス透過性膜２の中を拡散する。そして、炭酸ガス透過性膜２の中を拡散した炭酸ガスの気体分子は、炭酸ガス透過性膜２の内部から外部に出ていく。

本発明のフロート１は、炭酸ガスで満たされた浮き部６の浮力によって、海水に浮いていることができる。

次に、図２及び図４〜図６を用いて、本発明のフロートの作動原理について説明する。

図４に示すように、基台３には、炭酸ガスが充填されたガスボンベ４が設けられている。また、基台３には、炭酸ガス透過性膜２で形成される浮き部６が取り付けられている。

次に図５に示すように、ガスボンベ４から炭酸ガスを放出する。炭酸ガスによってフロート１の内部が満たされるにつれて、浮き部６の炭酸ガス透過性膜２が伸張する。

そして、フロート１の内部が炭酸ガスで満たされると、図２に示すように、浮き部６の炭酸ガス透過性膜２が完全に伸張する。フロート１は、この状態で海洋上に配置され、海洋観測を行なう。

時間が経過するととともに、炭酸ガスがフロート１の内部から炭酸ガス透過性膜２を透過して、フロート１の外部に放出される。すると、図６に示すように、浮き部６の炭酸ガス透過性膜２が収縮し、浮き部６がしぼんだ状態になる。この状態になると、フロート１は浮力で海洋上に浮いていられなくなるため、徐々に自沈をはじめ、やがて海底へ沈む。

フロート１の使用環境や、使用時間（自沈するまでの時間）に応じて、ガスボンベ４の炭酸ガスの量、および炭酸ガス透過性膜２の材質や膜厚を適宜選択する。また、炭酸ガス透過性膜２の炭酸ガスの透過率を大きくするには架橋密度を上げてゴムの分子運動を大きくすればよい。また、透過率測定装置で、炭酸ガス透過性膜２のガス透過率を測定することで、自沈するまでの時間を推測することができる。

関連技術のフロートの自沈方法では、フロートに搭載した火薬でフロート自体を爆破することで自沈させたり、フロートの内部に自沈装置を搭載し、自沈装置によりフロートに穴を開け、フロート内の空気を放出し、海水を導入することで自沈させたりしていた。

一方、本発明のフロート１は、火薬を有していないため危険性はなく、また、自沈装置のような特殊な装置をフロート１内に搭載する必要がない。また、フロート１を自沈させるための特殊な構造も必要がない。そのため、フロート１の大型化を防止し、フロート１の構造を簡素化することができるので、フロート１の高コスト化を防止することができる。

１ フロート
２ 炭酸ガス透過性膜
３ 基台
４ ガスボンベ（炭酸ガス放出手段）
５ 水中音響センサ
６ 浮き部
１０ケーブル

Claims (1)

1. 海洋上に配置されるフロートの自沈方法であって、
   前記フロートに、炭酸ガス放出手段を有する基台と、炭酸ガス透過性を有する膜で形成される浮き部とを設ける工程と、
   前記炭酸ガス放出手段から炭酸ガスを放出し、前記浮き部の内部を炭酸ガスで充満させる工程と、
   充満した前記炭酸ガスを、前記浮き部の前記膜から前記フロートの外部に透過させる工程と、
   前記浮き部の内部に充満していた前記炭酸ガスを減少させることで前記フロートの浮力を減少させる工程と、を含み、
   前記炭酸ガス透過性を有する前記膜の材質、厚さ、および前記炭酸ガス放出手段から放出する前記炭酸ガスの量を調整することで、前記フロートが自沈するまでの時間を調整する、フロートの自沈方法。

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