JP5698515B2 - 流動体移送装置、それを備える船、及び移送装置用流動体 - Google Patents

Description

本発明は、例えば高比重の微粉体を含む高比重の流動体を移送するためのものであって、特に、潜水艇等を含む船、車両、構造物等の重心位置の移動を行うことができる流動体移送装置、それを備える船、及び移送装置用流動体に関する。

従来の流動体移送装置の一例として、図２に示すものがある（例えば、特許文献１参照。）。この流動体移送装置１は、同図に示すように、微粉体を含む流動体２を貯留する２つの第１及び第２タンク３、４と、これらの第１タンク３と第２タンク４とを互いに連通し、かつ、一部が柔軟性を有する柔軟管部５ａを有する配管５と、正逆両方向に回動移動可能であって、回動しながら柔軟管部５ａを押圧して、柔軟管部５ａ内の流動体２を順逆両方向に移動させるローラ部６、６とを備えている。

そして、図２に示すように、ローラ部６は、回転アーム７の両方の各端部に設けられている。また、柔軟管部５ａは、ハウジング８に形成された凹部８ａの断面Ｕ字形状の内面に沿って配置されている。

この流動体移送装置１によると、回転アーム７を所望の方向に回動させることによって、ローラ部６が回動しながら柔軟管部５ａを押圧して、柔軟管部５ａ内の流動体２を所望の順逆両方向に移動させることができる。これによって、２つの第１及び第２タンク３、４のうちの所望のタンクに貯留されている流動体２を、他方のタンクへ移送することができる。

つまり、図２に示す従来の流動体移送装置１によると、ローラ部６が回動しながら柔軟管部５ａを押圧して、柔軟管部５ａ内の流動体２を所望の方向に移動させていくと共に、柔軟管部５ａに対するローラ部６による押圧力が解除されたときに、押圧されて扁平な形状の柔軟管部５ａが、その弾性力によって元の例えば円形断面に復元することができる。そして、この復元するときに、後続の流動体２がこの円形に復元した柔軟管部５ａ内に移動してくるメカニズムとなっている。

特開２０００−２１８９号公報

しかし、図２に示す従来の流動体移送装置１では、ローラ部６の柔軟管部５ａに対する押圧力が解除されたときに、押圧されて扁平形状となっている柔軟管部５ａが、その弾性力によって元の断面円形に復元するのに或る程度の時間が掛かるので、この流動体２が押し出された柔軟管部５ａ内に後続の流動体２が移動してくるまでの移動時間は、柔軟管部５ａの復元速度に依存していると言える。

従って、一方のタンク３又は４内の流動体２を他方のタンク４又は３に移送する移送流量を大きくするためにローラ部６の回動移動速度を大きくしても、必要な移送流量を得ることができないことがある。

そして、柔軟管部５ａの復元力には、バラツキがあるので、流動体２の移送流量にバラツキが生じ、そのために、高精度の流量精度を得ることができない。

また、柔軟管部５ａの復元力の低下によって移送流量が低下するので、耐久性に優れた流動体移送装置の開発が望まれている。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、２つのタンクのうちの所望のタンクに貯留されている比重及び粘性の大きい流動体を、他方のタンクへ迅速で正確な流量精度で移送することができ、しかも耐久性に優れた流動体移送装置、それを備える船、及び移送装置用流動体を提供することを目的としている。

本発明に係る流動体移送装置は、微粉体を含む流動体を貯留する２つのタンクと、これら２つのタンクを互いに連通する連通管と、２つの前記タンクのうちの一方の前記タンクに貯留されている前記流動体を他方の前記タンクに移送することができると共に、他方の前記タンクに貯留されている前記流動体を一方の前記タンクに移送することができる移送部とを備える流動体移送装置において、２つのそれぞれの前記タンクは、変形自在な隔壁によって仕切られた第１室と第２室とを有し、それぞれの前記第１室には、非圧縮性流体が貯留され、かつ、それぞれの前記第２室には、前記非圧縮性流体よりも比重及び粘度が大きい前記流動体が貯留され、これら２つの前記第２室が前記連通管で互いに連通し、前記移送部は、前記非圧縮流体を貯留した貯留タンクと、前記貯留タンクに吸込み口が接続された供給ポンプと、方向切換弁とを備え、前記移送部は、前記方向切換弁により２つの前記第１室のうちの所望の一方の前記第１室に前記供給ポンプから吐出された前記非圧縮性流体を供給したときに、他方の前記第１室から前記非圧縮性流体を前記貯留タンクに排出することができる構成であることを特徴とするものである。

本発明に係る流動体移送装置によると、移送部によって、一方のタンクの第１室に非圧縮性流体を供給していくと、この第１室内の非圧縮性流体の体積が増加するにつれて、隔壁が第１室側から第２室側に変形して、この一方のタンクの第２室の体積が減少していく。これによって、この第２室に貯留されている流動体を、連結管に通して他方のタンクの第２室に移送することができる。このとき、この他方のタンクの第２室内の流動体の体積が増加するにつれて、このタンクの隔壁が第２室側から第１室側に変形して、この他方のタンクの第１室の体積が減少していく。これによって、第１室に貯留されている非圧縮性流体が、この第１室から排出される。

このようにして、非圧縮性流体よりも比重が大きい流動体を、所望の一方のタンクの第２室から他方のタンクの第２室に移送することによって、これら２つのタンクの重心位置を一方のタンク側から他方のタンク側に移動させることができる。

そして、非圧縮性流体は、流動体よりも比重及び粘度が小さいものであるので、移送部は、非圧縮性流体を各々のタンクの第１室に対して効率よく供給及び排出することができる。よって、２つのタンクのうちの所望のタンクの第２室に貯留されている比重及び粘度の大きい流動体を他方のタンクの第２室に効率よく移送することができる。

また、第１室と第２室とは、変形自在な隔壁によって仕切られているので、タンク内の流動体と非圧縮性流体とが互いに混ざり合うことがなく、２つのタンクの重心位置を所望のタンク側に正確に移動させることができる。

更に、流動体は、非圧縮性流体よりも粘度が大きいものとしているので、流動体に含まれている比重の大きい微粉体が、この流動体中において沈降することを抑制することができ、この流動体における比重のバラツキを小さくすることができる。よって、移動させる流動体の重量精度の向上、及びこの２つのタンクの重心位置の移動精度の向上を図ることができる。

この発明に係る流動体移送装置において、前記連通管には、当該連通管内の流動体を撹拌することができる撹拌装置が設けられているものとすることができる。

このようにすると、連通管内を通って移送される流動体を撹拌することができるので、２つの各タンク内に貯留されている流動体の略全体を満遍なく撹拌することが可能である。これによって、流動体に含まれる比重の大きい微粉体を迅速に、しかも適切に分散させて沈降を防止することができる。そして、微粉体を適切に分散させることによって、流動体における比重及び粘度のバラツキを小さくすることができる。粘度のバラツキを小さくすることによって、流動体の移送を安定してスムースに行うことができる。

この発明に係る流動体移送装置において、前記撹拌装置は、一軸偏心ねじポンプとすることができる。

このようにすると、連通管内を通る流動体を撹拌することができると共に、一軸偏心ねじポンプの吐出圧力に基づいて移送力を発生することができる。これによって、移送部が、各々のタンクの第１室に対して非圧縮性流体を供給したり排出するために必要とするエネルギの低減を図ることができる。

この発明に係る流動体移送装置において、前記撹拌装置又は前記連通管には、圧力調整装置が設けられ、前記圧力調整装置は、前記撹拌装置又は前記連通管の内側と外側とを連通するシリンダ部と、このシリンダ部内に配置されたピストン部と、前記ピストン部を前記撹拌装置又は前記連通管内の圧力を高める側に付勢する付勢手段とを有するものとすることができる。

このようにすると、撹拌装置又は連通管の外面に例えば外圧Ｐ１が掛かっているときに、ピストン部には、外圧Ｐ１と付勢手段の付勢力に基づく圧力Ｐ２との合計圧力Ｐ３（＝Ｐ１＋Ｐ２）が掛かる。そして、ピストン部に掛かる圧力Ｐ３は、撹拌装置又は連通管内の流動体に伝わり、その結果、撹拌装置又は連通管内の流動体の圧力がＰ３となる。この流動体の圧力Ｐ３と外圧Ｐ１との差圧はＰ２（＝Ｐ１＋Ｐ２−Ｐ１）であり、この差圧Ｐ２（設定圧力）は、付勢手段の付勢力に基づくものであり、外圧Ｐ１を含んでいないので、外圧Ｐ１が変化しても一定のこの差圧Ｐ２によって、外側の例えば海水等の液体や気体が、撹拌装置又は連通管内に浸入することを防止でき、ひいてはタンク内に浸入することを防止できる。よって、流動体を確実に移送することができ、２つのタンクの重心位置を迅速で正確に移動させることができる。

同様に、例えば周囲の温度変化によって撹拌装置、連通管、及びタンクが収縮したり膨張する場合でも、この圧力調整装置によって撹拌装置又は連通管内の圧力Ｐ３を外圧Ｐ１よりも所定の設定圧力Ｐ２だけ高くなるように調整できる。これによって、上記と同様の効果を奏することができる。

この発明に係る流動体移送装置において、前記流動体は、半固体状体又はペースト状体と金属製微粉体とが調合されたものであって、比重が５〜９であり、前記半固体状体又はペースト状体と前記金属製微粉体との重量比が１５：８５〜５：９５であるものとすることができる。

このように、粘度が大きい半固体状体又はペースト状体に金属製微粉体を調合して流動体を作ることによって、金属製微粉体がこの半固体状体又はペースト状体中において沈降することを十分に抑制することができ、この流動体における比重や粘度のバラツキを小さくすることができる。

そして、金属製微粉体を採用することによって、比重が５〜９の流動体を作ることができる。このように、流動体の比重を５以上とすることによって、例えばこの流動体移送装置を全長の小さい潜水艇に適用した場合は、この艇の前後傾斜や左右傾斜の姿勢制御を可能にすることができる。

また、半固体状体又はペースト状体と金属製微粉体との重量比を１５：８５〜５：９５とすると、半固体状体又はペースト状体中における金属製微粉体の沈降を抑制することができ、その結果、前記のように、艇の姿勢制御を可能にすると共に、流動体を、２つのタンク間を移動させることができる流動性を確保することができる。

この発明に係る流動体移送装置において、前記金属製微粉体は、粒径が１０〜１５０μｍのタングステン金属であり、前記半固体状体又はペースト状体は、リチウムグリースであるものとすることができる。

このように、粒径が１０〜１５０μｍの金属製微粉体を採用すると、比重の大きい流動体を作ることができる。

つまり、粒径が１０μｍ未満であると、微粉体どうしが凝集し易くなり、この凝集した微粉体どうしの間に隙間が形成されるので、流動体の比重を大きくすることができない。粒径が１５０μｍを超えると、微粉体どうしの隙間が大きくなり、流動体の比重を大きくすることができない。

そして、金属製微粉体としてタングステン金属を使用し、半固体状体又はペースト状体としてリチウムグリースを使用することによって、高比重であって、常温及び大気圧環境下で安定しており、人体及び自然界への影響が殆ど無く、低廉な流動体を提供することができる。

本発明に係る流動体移送装置を備える船は、本発明に係る流動体移送装置を備えることを特徴とするものである。

本発明に係る流動体移送装置を備える船によると、この船が備える流動体移送装置は、本発明に係る流動体移送装置において説明したように作用する。

本発明に係る移送装置用流動体は、微粉体を含む流動体を貯留する２つのタンクと、これら２つのタンクを互いに連通する連通管と、２つの前記タンクのうちの一方の前記タンクに貯留されている前記流動体を他方の前記タンクに移送することができると共に、他方の前記タンクに貯留されている前記流動体を一方の前記タンクに移送することができる移送部とを備える流動体移送装置に使用される流動体において、半固体状体又はペースト状体と金属製微粉体とが調合されたものであって、比重が５〜９であり、前記半固体状体又はペースト状体と前記金属製微粉体との重量比が１５：８５〜５：９５であることを特徴とするものである。

本発明に係る移送装置用流動体によると、流動体移送装置に使用することによって、本発明に係る流動体移送装置において説明したように作用する。

この発明に係る移送装置用流動体において、前記金属製微粉体は、粒径が１０〜１５０μｍのタングステン金属製であり、前記半固体状体又はペースト状体は、リチウムグリースであるものとすることができる。

このようにすると、本発明に係る流動体移送装置において説明したように作用する。

本発明に係る流動体移送装置によると、上記のように構成されているので、非圧縮性流体よりも比重及び粘度の大きい流動体を、２つのタンクのうちの所望の一方のタンクの第２室から、他方のタンクの第２室に迅速に、しかも正確な流量精度で移送することが可能である。

よって、例えばこの流動体移送装置を潜水艇等を含む船に使用すると、これら潜水艇等の重心位置を迅速に、しかも正確に移動させて姿勢制御することができる。そして、このように姿勢制御する場合の一例として、潜水艇では、潜航及び浮上するときに行われる前後傾斜があり、この前後傾斜を迅速で正確な傾斜角度となるように行なうことによって、推進用駆動部による少ない推進動力を使用して、潜航及び浮上を迅速に行えるようにすることができる。

また、姿勢制御する場合の他の一例として、潜水艇等を含む船の船内の可搬重量物（荷物等）又は乗組員等による左右傾斜がある。この船の左右傾斜を迅速で正確な傾斜角度となるように行なうことによって、船の左右バランスを迅速で安全に行えるようにすることができる。

更に、２つの各タンクに設けられている変形可能な隔壁は、流動体を移送するときに非圧縮性流体の圧力が掛かって変形するようになっており、隔壁の一部に硬質部材が押し付けられて変形するような構成となってはいないので、変形される隔壁の寿命を長引かせることができる。その結果、耐久性に優れた流動体移送装置を提供することができる。

そして、タンクの第１室に対して粘度の比較的小さい非圧縮性流体を供給したり排出を行なうことによって、隔壁を隔てて第２室に貯留されている粘度の比較的大きい流動体を移送する構成としたので、例えば粘度の比較的大きい流動体を、ポンプを使用して直接に移送する場合と比較して、移送のためのエネルギの低減を図ることができる。

また、上記のように潜水艇等の重心位置を移動させるためには、流動体として比重の大きい水銀を使用することが効果的であるが、本発明に係る比重の大きい微粉体を含む比重の大きい流動体を使用することによって、水銀を使用することなく、重心位置を迅速で確実に移動させることができる。

そして、本発明に係る移送装置用流動体を、上記のように流動体移送装置に使用すると、上記と同様の効果を奏することができる。

この発明の一実施形態に係る流動体移送装置を備える潜水艇の流動体移送装置を示す断面図である。 従来の流動体移送装置を示す断面図である。

以下、本発明に係る流動体移送装置、及び移送装置用流動体の一実施形態を、図１を参照して説明する。この流動体移送装置１１は、高比重の微粉体を含む高比重の流動体１２を移送するためのものであって、特に、潜水艇等を含む船、車両、構造物等の重心位置の移動を行うことができるものである。この実施形態では、流動体移送装置１１を例えば船の潜水艇に適用した例を挙げて説明する。

図１は、流動体移送装置１１を備える潜水艇のその流動体移送装置１１を示す断面図である。この流動体移送装置１１は、高比重の微粉体を含む高比重の流動体１２を貯留する第１タンク１３及び第２タンク１４と、これら２つの第１及び第２タンク１３、１４を互いに連通する連通管１５と、第１タンク１３に貯留されている流動体１２を第２タンク１４に移送することができると共に、第２タンク１４に貯留されている流動体１２を第１タンク１３に移送することができる移送部１６とを備えている。

このように、高比重の流動体１２を移送することによって、この流動体移送装置１１、ひいては潜水艇の重心位置を所望の距離だけ移動させることができるようになっている。そして、これによって、潜水艇の姿勢制御を行なえるようになっている。

なお、図１において、太線で示すラインは、高比重流動体ラインである。この高比重流動体ラインは、比重の大きい流動体１２が収容されている管である。そして、細線で示すラインは、非圧縮性流体ラインである。この非圧縮性流体ラインは、比重の小さい非圧縮性流体１７が収容されている管である。

図１に示す２つの各第１及び第２タンク１３、１４は、それぞれ同等のものであるので、同図の左側に示す第１タンク１３を説明し、右側に示す第２タンク１４の説明を省略する。

第１タンク１３は、図１に示すように、胴部の膨れた樽状のものであり、例えば合成ゴム製の変形自在な隔壁１８によって密封状態で、上下に仕切られて形成された第１室１９と第２室２０とを有している。

そして、上側の第１室１９には、非圧縮性流体１７が貯留されており、下側の第２室２０には、高比重の流動体１２が貯留されている。非圧縮性流体１７は、例えば油又は水等の液体である。そして、流動体１２は、後述するように、非圧縮性流体１７よりも比重及び粘度が大きいものであり、高比重の微粉体を含む高比重の流動体１２である。

隔壁１８は、例えば変形自在な柔軟性を有する合成ゴムによって形成されている。そして、この隔壁１８は、図１に示すように、第１及び第２室１９、２０のそれぞれに略同量の非圧縮性流体１７及び流動体１２が貯留されているときは、実線で示すように、略扁平な形状となって略水平に配置された状態となる。そして、第１タンク１３（又は第２タンク１４）の第２室２０に貯留されている流動体１２が、第２タンク１４（又は第１タンク１３）の第２室２０に移送された状態では、これら第１及び第２タンク１３、１４に設けられているそれぞれの隔壁１８は、二点鎖線で示すように、カップ状及び逆カップ状（又は略逆カップ状及び略カップ状）の形状となる。つまり、この隔壁１８は、変形する前の元の形状がカップ状となるように形成されたものである。

従って、図１に示す隔壁１８は、略扁平な形状となって略水平に配置された状態において、図には示さないが、第１及び第２タンク１３、１４のそれぞれの内周面に沿う円環状部分は、屈曲している。

また、図１に示すように、第１及び第２タンク１３、１４のそれぞれの第２室２０は、連通管１５で互いに連結されて連通されている。なお、連通管１５の両方の各端部は、それぞれの第２室２０を形成する底壁１３ａ、１４ａと結合している。そして、第１及び第２タンク１３、１４のそれぞれの第２室２０に貯留されている流動体１２は、この連通管１５を通って、第２及び第１タンク１４、１３のそれぞれの第２室２０に移送される。そして、この連通管１５の略中央部分には、撹拌装置２１が設けられている。

撹拌装置２１は、連通管１５内の流動体１２を撹拌することができるものであり、比重の大きい流動体１２に含まれている微粉体を、この流動体１２中に分散させて沈降を防止することができるものである。この撹拌装置２１は、例えば一軸偏心ねじポンプである。

この一軸偏心ねじポンプは、高粘度の流動体１２（例えば微粉体を含む半固体状体又はペースト状体）を移送することができるものであり、図１に示すように、吸込み口及び吐出口として機能する第１開口部２２と、吐出口及び吸込み口として機能する第２開口部２３とを備えている。この第１及び第２開口部２２、２３は、連通管１５の途中の各端部と接続している。

なお、この一軸偏心ねじポンプは、図には示さないが、ロータとステータとを備えており、例えばロータが電気モータによって回転駆動されて、正逆いずれの方向にも回転するようになっている。ステータは固定側部に固定されており、このステータに形成されている内孔にロータが回動自在に装着されている。

このロータが正転（又は逆転）することによって、流動体１２を第１開口部２２（又は第２開口部２３）から吸い込んで、第２開口部２３（又は第１開口部２２）から吐出することができる。そして、ロータが回転することによって、流動体１２を撹拌することができ、流動体１２に含まれている微粉体を、この流動体１２中に分散させることができる。このように、この撹拌装置２１は、流動体１２を撹拌しながら移送することができるものである。

この撹拌装置２１によると、図１に示す連通管１５内を通って移送される流動体１２を撹拌することができるので、第１及び第２の各タンク１３、１４内に貯留されている比重の大きい流動体１２の略全体を満遍なく撹拌することが可能である。これによって、流動体１２に含まれる微粉体を迅速に、しかも適切に分散させて沈降を防止することができる。そして、微粉体を適切に分散させることによって、流動体１２における比重及び粘度のバラツキを小さくすることができる。粘度のバラツキを小さくすることによって、流動体１２の移送を安定してスムースに行うことができる。

次に、図１に示す圧力調整装置２４について説明する。この圧力調整装置２４は、撹拌装置２１、連通管１５、第１タンク１３、及び第２タンク１４等を潜水艇の外側に設けた場合に、これら撹拌装置２１、連通管１５、第１タンク１３、及び第２タンク１４等のそれぞれの内圧が、外側の海水の水圧（深度圧による外圧）よりも一定の圧力（差圧）だけ高くなるように調整するためのものである。

この圧力調整装置２４は、図１に示すように、シリンダ部２７を備えている。このシリンダ部２７は、第１圧力調整管２５及び第２圧力調整管２６を介して撹拌装置２１の内側と外側（例えば海水側）とを連通させている。

この撹拌装置２１の内側とは、この撹拌装置２１が備える一軸偏心ねじポンプのロータの外面とステータの内面とによって形成されている空間である。この空間は、流動体１２を収容することができるものであり、ロータが回転することによって第１開口部２２（又は第２開口部２３）側から第２開口部２３（又は第１開口部２２）側に移動して、流動体１２を移送するようになっている。そして、このように流動体１２が移送されることによって撹拌される。

そして、シリンダ部２７内には、前後方向に摺動自在にピストン部２８が装着され、このピストン部２８に対して、ピストン部２８を撹拌装置２１内の圧力を高める側に付勢する付勢手段２９（例えば圧縮コイルばね）が設けられている。

また、図１に示すように、第１圧力調整管２５には、フィルタ３０及び元弁３１が設けられ、第２圧力調整管２６には、圧力変換器３２が設けられている。

この圧力変換器３２は、図１に示す外ケース３２ａ内に柔軟性を有する合成ゴム製の隔壁（図示せず）が設けられている。この隔壁は、第１圧力調整管２５内に収容されている油、水等の非圧縮性流体１７と、第２圧力調整管２６内に収容されている流動体１２とを密封状態で仕切ると共に、非圧縮性流体１７側及び流動体１２側の圧力を受けて、その受けた圧力を、この隔壁を介して流動体１２側及び非圧縮性流体１７側に伝達することができるようになっている。

次に、この圧力調整装置２４の作用を説明する。この圧力調整装置２４によると、撹拌装置２１の外装部２１ａの外面に例えば外圧Ｐ１が掛かっているときに、ピストン部２８には、外圧Ｐ１と付勢手段２９（圧縮コイルばね）の付勢力に基づく圧力Ｐ２との合計圧力Ｐ３（＝Ｐ１＋Ｐ２）が掛かる。そして、ピストン部２８に掛かる圧力Ｐ３は、撹拌装置２１内の空間に収容されている流動体１２に伝わり、その結果、撹拌装置２１内の空間の流動体１２の圧力がＰ３となる。この流動体１２の圧力Ｐ３と外圧Ｐ１との差圧はＰ２（＝Ｐ１＋Ｐ２−Ｐ１）であり、この差圧Ｐ２（設定圧力）は、付勢手段２９の付勢力に基づくものであって、外圧Ｐ１を含んでいないので、外圧Ｐ１が変化しても一定のこの差圧Ｐ２によって、外側の例えば海水等の液体や気体が、撹拌装置２１内の空間に浸入することを防止できる。

そして、この空間に収容されている流動体１２は、連通管１５を通って第１又は第２タンク１３、１４の各第２室２０内に移送される。また、この空間に収容されている流動体１２に掛かる合計圧力Ｐ３（＝Ｐ１＋Ｐ２）は、ロータとステータとの隙間を通って第１及び第２タンク１３、１４の両方に伝達される。これによって、撹拌装置２１と同様に、外側の海水等の液体や気体が、連通管１５、第１タンク１３、第２タンク１４、及び貯留タンク３３内に浸入することを防止できる。よって、この流動体移送装置１１を使用して、流動体１２を確実に移送することができ、２つの第１及び第２タンク１３、１４の重心位置を迅速で正確に移動させることができる。

同様に、例えば周囲の温度変化によって撹拌装置２１、連通管１５、並びに、第１及び第２タンク１３、１４が収縮したり膨張する場合でも、この圧力調整装置２４によって撹拌装置２１、連通管１５、並びに、第１及び第２タンク１３、１４内の圧力Ｐ３を外圧Ｐ１よりも所定の設定圧力Ｐ２だけ高くなるように調整できる。これによって、上記と同様の効果を奏することができる。

次に、図１を参照して移送部１６を説明する。この移送部１６は、第１及び第２タンク１３、１４の２つの第１室１９のうちの所望の第１室１９に非圧縮性流体１７を供給したときに、他方の第１室１９から非圧縮性流体１７を排出することができるものであり、供給ポンプ３４、方向切換弁３５、及び貯留タンク３３を備えている。そして、これら供給ポンプ３４、方向切換弁３５、及び貯留タンク３３は、例えば潜水艇の外側に設けられている。

図１に示す供給ポンプ３４は、例えば容積ポンプであり、電動機で所定方向に回転駆動される。この供給ポンプ３４は、その吐出口が供給管３６を介して方向切換弁３５のＰポートと接続し、その吸込み口が供給管３７を介して貯留タンク３３と接続している。この貯留タンク３３には、非圧縮性流体１７が密封した状態で貯留されている。

方向切換弁３５は、そのＴポートが排出管３８を介して貯留タンク３３と接続している。そして、方向切換弁３５のＡポートは、給排管３９を介して中空の案内部４１と接続している。この案内部４１は、第１タンク１３の上壁１３ａに固定して設けられ、この案内部４１の内部空間４１ａは、外側と密封された状態で、第１タンク１３の第１室１９と連通している。

また、方向切換弁３５のＢポートは、給排管４０を介して中空の案内部４１と接続している。この案内部４１は、第２タンク１４の上壁１４ｂに固定して設けられ、この案内部４１の内部空間４１ａは、外側と密封された状態で、第２タンク１４の第１室１９と連通している。そして、それぞれの給排管３９、４０には、フィルタ４２が設けられている。

更に、図１に示すように、第１及び第２タンク１３、１４に設けられているそれぞれの案内部４１の内部空間４１ａには、ロッド４３が配置されている。各ロッド４３は、案内部４１の内部空間４１ａに沿って上下方向に移動自在に設けられ、各ロッド４３の下端部には、例えば円板状の隔壁保持部４４が略水平に固定して設けられている。この隔壁保持部４４は、隔壁１８に結合して設けられている。また、各ロッド４３には、直動軸受が設けられている。

図１に示す第１及び第２タンク１３、１４の内部に二点鎖線で示すものは、隔壁保持部４４及びロッド４３が、上昇位置及び下降位置に移動している状態を示している。そして、隔壁保持部４４が昇降移動すると、隔壁１８が上側に移動する状態（逆カップ状となる状態）、及び隔壁１８が下側に移動する状態（カップ状となる状態）となる。

この隔壁保持部４４は、第１及び第２の各タンク１３、１４の第１室１９内の非圧縮性流体１７、及び第２室２０内の流動体１２が増減したときに、隔壁１８の中央部分を略水平状態で昇降移動させるようにするものである。要は、隔壁１８の中央部分が屈曲変形することによって、この隔壁１８が第１及び第２の各室１９、２０の各給排孔４６を閉じないようにするためのものである。

この方向切換弁３５によると、図１に示すように、スプールが左側位置の状態では、ＰポートとＡポートとが接続した状態、及びＴポートとＢポートとが接続した状態となり、供給ポンプ３４の吐出口から吐出された非圧縮性流体１７を、供給管３６、給排管３９、及び案内部４１の内部空間４１ａに通して第１タンク１３の第１室１９に供給することができる。

そして、第２タンク１４の第１室１９に収容されている非圧縮性流体１７が、案内部４１の内部空間４１ａを通って給排管４０、及び排出管３８を通って貯留タンク３３に排出されるようにすることができる。

そして、方向切換弁３５のスプールが図示しない右側位置に切り換わると、ＰポートとＢポートとが接続した状態、及びＴポートとＡポートとが接続した状態となり、供給ポンプ３４の吐出口から吐出された非圧縮性流体１７を、供給管３６、給排管４０、及び案内部４１の内部空間４１ａに通して第２タンク１４の第１室１９に供給することができる。

そして、第１タンク１３の第１室１９に収容されている非圧縮性流体１７が、案内部４１の内部空間４１ａを通って給排管３９、及び排出管３８を通って貯留タンク３３に排出されるようにすることができる。

次に、流動体１２の説明をする。流動体１２は、半固体状体又はペースト状体（例えばグリース）と金属製微粉体とが調合されたものであって、比重が５〜９、好ましくは、６．５〜９であり、半固体状体又はペースト状体と金属製微粉体との重量比が１５：８５〜５：９５、好ましくは、略１０：９０である。

このように、粘度が大きい半固体状体又はペースト状体（例えばグリース）に金属製微粉体を調合して流動体１２を作ることによって、金属製微粉体がこの半固体状体又はペースト状体中において沈降することを十分に抑制することができ、この流動体１２における比重や粘度のバラツキを小さくすることができる。

そして、金属製微粉体を採用することによって、比重が５〜９の流動体１２を作ることができる。このように、流動体１２の比重を５以上とすることによって、例えばこの流動体移送装置１１を全長の小さい潜水艇に適用した場合は、この艇の前後傾斜や左右傾斜の姿勢制御を可能にすることができる。

また、半固体状体又はペースト状体（グリース等）と金属製微粉体との重量比を１５：８５〜５：９５、好ましくは、略１０：９０とすると、半固体状体又はペースト状体中における金属製微粉体の沈降を抑制することができ、その結果、前記のように、艇の姿勢制御を可能にすると共に、流動体１２を、２つの第１及び第２タンク１３、１４間を移動させることができる流動性を確保することができる。

そして、金属製微粉体は、粒径が１０〜１５０μｍ、好ましくは、１０〜５３μｍのタングステン金属製であり、半固体状体又はペースト状体として、例えばリチウムグリースを採用している。このタングステン金属の比重は、例えば約１９．３である。

このように、粒径が１０〜１５０μｍ、好ましくは、１０〜５３μｍの金属製微粉体を採用すると、比重の大きい流動体１２を作ることができる。

つまり、粒径が１０μｍ未満であると、微粉体どうしが凝集し易くなり、この凝集した微粉体どうしの間に隙間が形成されるので、流動体１２の比重を大きくすることができない。粒径が１５０μｍを超えると、微粉体どうしの隙間が大きくなり、流動体１２の比重を大きくすることができない。

そして、金属製微粉体としてタングステン金属を使用し、半固体状体又はペースト状体としてリチウムグリースを使用することによって、高比重であって、常温及び大気圧環境下で安定しており、人体及び自然界への影響が殆ど無く、低廉な流動体１２を提供することができる。

次に、上記のように構成された流動体移送装置１１の作用を説明する。この図１に示す流動体移送装置１１を作動させて、例えば潜水艇の姿勢制御をするときにおいて、同図の左側に示す第１タンク１３の第２室２０に収容されている流動体１２を、同図の右側に示す第２タンク１４の第２室２０に移送する場合について説明する。

まず、圧力調整装置２４の元弁３１を閉じる。これによって、流動体１２が第２圧力調整管２６に対して流出入しないようにすることができ、流動体１２の移送効率及び移送流量精度の向上を図ることができる。次に、方向切換弁３５のスプールを、図１に示すように、左側位置に移動させ、供給ポンプ３４を駆動すると共に、撹拌装置２１を正転方向に駆動する。撹拌装置２１を正転方向に駆動すると、連通管１５内の流動体１２を第１タンク１３側から第２タンク１４側に移送するための補助を行うことができる。

この状態で、供給ポンプ３４の吐出口から吐出された非圧縮性流体１７を、第１タンク１３の第１室１９に供給していくことができ、この第１室１９内の非圧縮性流体１７の体積が増加するにつれて、隔壁１８が第１室１９側から第２室２０側に変形して、この第１タンク１３の第２室２０の体積が減少していく。これによって、第２室２０に貯留されている流動体１２を、連通管１５に通して第２タンク１４の第２室２０に移送することができる。このとき、第２タンク１４の第２室２０内の流動体１２の体積が増加するにつれて、この第２タンク１４の隔壁１８が第２室２０側から第１室１９側に変形して、第２タンク１４の第１室１９の体積が減少していく。これによって、第２タンク１４の第１室１９に貯留されている非圧縮性流体１７が、この第１室１９から排出されて、貯留タンク３３に戻される。

このようにして、非圧縮性流体１７よりも比重が大きい所望重量の流動体１２を、所望の第１タンク１３の第２室２０から第２タンク１４の第２室２０に移送することによって、これら２つの第１及び第２タンク１３、１４の重心位置を、第１タンク１３側から第２タンク１４側に所望の距離だけ移動させることができる。この移動後の重心位置は、第１タンク１３と第２タンク１４のそれぞれに収容されている流動体１２と非圧縮性流体１７の合計重量によって決定される。

しかる後に、所望のタイミングで、供給ポンプ３４を停止させて、元弁３１を開放する。これによって、圧力調整装置２４の機能が発揮され、外側の海水等の液体や気体が、撹拌装置２１、連通管１５、第１タンク１３、第２タンク１４、及び貯留タンク３３内に浸入することを防止できる。

次に、同図の右側に示す第２タンク１４の第２室２０に収容されている流動体１２を、同図の左側に示す第１タンク１３の第２室２０に移送する場合について説明する。

まず、上記と同様に、圧力調整装置２４の元弁３１を閉じた状態にして、方向切換弁３５のスプールを、図には示さないが、右側位置に移動させ、供給ポンプ３４を駆動すると共に、撹拌装置２１を逆転方向に駆動する。撹拌装置２１を逆転方向に駆動すると、連通管１５内の流動体１２を第２タンク１４側から第１タンク１３側に移送するための補助を行うことができる。

これ以降は、非圧縮性流体１７及び流動体１２を上記と逆方向に移送することによって、所望重量の流動体１２を、所望の第２タンク１４の第２室２０から第１タンク１３の第２室２０に移送することができ、これら２つの第１及び第２タンク１３、１４の重心位置を第２タンク１４側から第１タンク１３側に所望の距離だけ移動させることができる。

また、この流動体移送装置１１は、非圧縮性流体１７として、流動体１２よりも比重及び粘度が小さいものを採用しているので、移送部１６は、非圧縮性流体１７を第１及び第２タンク１３、１４の第１室１９に対して効率よく供給及び排出することができる。よって、第１及び第２タンク１３、１４のうちの所望のタンクの第２室２０に貯留されている比重及び粘度の大きい流動体１２を他方のタンクの第２室２０に効率よく移送することができる。

そして、第１室１９と第２室２０とは、変形自在な合成ゴム製の隔壁１８によって仕切られているので、第１及び第２の各タンク１３、１４内の流動体１２と非圧縮性流体１７とが互いに混ざり合うことがなく、２つの第１及び第２タンク１３、１４の重心位置を所望のタンク側に正確に移動させることができる。

更に、流動体１２は、非圧縮性流体１７よりも粘度が大きいものとしているので、流動体１２に含まれている比重の大きい微粉体が、この流動体１２中において沈降することを抑制することができ、この流動体１２における比重のバラツキを小さくすることができる。よって、この２つのタンク１３、１４の重心位置の移動精度、及び移動させる流動体１２の重量精度の向上を図ることができる。

従って、例えばこの流動体移送装置１１を潜水艇等を含む船に使用すると、これら潜水艇等の重心位置を迅速に、しかも正確に移動させて姿勢制御することができる。そして、このように姿勢制御する場合の一例として、潜水艇では、潜航及び浮上するときに行われる前後傾斜があり、この前後傾斜を迅速で正確な傾斜角度となるように行なうことによって、推進用駆動部による少ない推進動力を使用して、潜航及び浮上を迅速に行えるようにすることができる。

なお、このように推進用駆動部による少ない推進動力を使用して、潜航及び浮上を迅速に行えるのは、推進ベクトルと艇の進行方向を一致又は近づけることができるからである。これによって、推進エネルギの有効利用を図ることができる。

また、姿勢制御する場合の他の一例として、潜水艇等を含む船の船内の可搬重量物（荷物等）又は乗組員等による左右傾斜がある。この船の左右傾斜を迅速に正確な傾斜角度となるように行なうことによって、船の左右バランスを迅速で安全に行えるようにすることができる。

そして、姿勢制御の他の目的として、潜水艇等の船の搭載物品等による船自身の姿勢（モーメントバランス）を修正することもできる。

更に、第１及び第２の各タンク１３、１４に設けられている変形可能な隔壁１８は、流動体１２を移送するときに非圧縮性流体１７の圧力が掛かって変形するようになっており、隔壁１８の一部に硬質部材が押し付けられて変形するような構成となってはいないので、変形される隔壁１８の寿命を長引かせることができる。その結果、耐久性に優れた流動体移送装置１１を提供することができる。

そして、第１及び第２の各タンク１３、１４の第１室１９に対して粘度の比較的小さい非圧縮性流体１７を供給したり排出を行なうことによって、隔壁１８を隔てて第２室２０に貯留されている粘度の比較的大きい流動体１２を移送する構成としたので、例えば粘度の比較的大きい流動体１２を、ポンプを使用して直接に移送する場合と比較して、移送のためのエネルギの低減を図ることができる。

また、上記のように潜水艇等の重心位置を移動させるためには、流動体１２として比重の大きい水銀を使用することが効果的であるが、この実施形態の比重の大きい微粉体を含む比重の大きい流動体１２を使用することによって、水銀を使用することなく、重心位置を迅速で確実に移動させることができる。

なお、図１に示す撹拌装置２１は、連通管１５内を通って移送される流動体１２を撹拌しながら移送することができるので、流動体１２を移送するために、供給ポンプ３４が非圧縮性流体１７を第１室１９に供給する吐出圧力を低減させることができ、流動体１２をスムースに移送することが可能になる。

ただし、上記実施形態では、図１に示すように、圧力調整装置２４は、第１及び第２圧力調整管２５、２６を介して撹拌装置２１に接続したが、これに代えて、第１及び第２圧力調整管２５、２６を介して連通管１５に接続してもよい。

また、図１に示す圧力調整装置２４の元弁３１と圧力変換器３２との間に設けられている第１圧力調整管２５に分岐用継手を設け、この分岐用継手を別の第１圧力調整管を介して貯留タンク３３や第１及び第２タンク１３、１４のそれぞれの第１室１９に接続してもよい。このようにすると、貯留タンク３３や第１及び第２タンク１３、１４のそれぞれの内圧を外圧よりも所定の設定圧力Ｐ２だけ高くなるように精度よく調整することができる。

更に、上記実施形態では、図１に示すように、第１及び第２タンク１３、１４を略水平方向に互いに間隔を隔てて設け、これらの重心を直線方向に移動する構成としたが、この構成に加えて、この第１及び第２タンク１３、１４を設けた直線方向と直交する略水平方向に重心位置を移動できるように、図１に示す構成と同等の流動体移送装置１１を設けた構成としてもよい。このように構成することによって、潜水艇等を含む船の重心位置を二次元空間内の方向に移動させることができる。これによって、例えば潜水艇では、三次元運動の姿勢制御を行うことができる。

そして、上記実施形態では、この流動体移送装置１１を潜水艇に適用したが、潜水艇以外の船にも適用することができる。また、この流動体移送装置１１は、船以外にも、車両や陸上の構造物等に対しても適用することができ、それらの重心位置を移動させることができる。

以上のように、本発明に係る流動体移送装置、それを備える船、及び移送装置用流動体は、２つのタンクのうちの所望のタンクに貯留されている比重及び粘性の大きい流動体を、他方のタンクへ迅速で正確な流量精度で移送することができ、しかも耐久性に優れた効果を有し、このような流動体移送装置、それを備える船、及び移送装置用流動体に適用するのに適している。

１１ 流動体移送装置
１２ 流動体
１３ 第１タンク
１３ａ 底壁
１３ｂ 上壁
１４ 第２タンク
１４ａ 底壁
１４ｂ 上壁
１５ 連通管
１６ 移送部
１７ 非圧縮性流体
１８ 隔壁
１９ 第１室
２０ 第２室
２１ 撹拌装置
２１ａ 外装部
２２ 第１開口部
２３ 第２開口部
２４ 圧力調整装置
２５ 第１圧力調整管
２６ 第２圧力調整管
２７ シリンダ部
２８ ピストン部
２９ 付勢手段（圧縮コイルばね）
３０、４２ フィルタ
３１ 元弁
３２ 圧力変換器
３２ａ 外ケース
３３ 貯留タンク
３４ 供給ポンプ
３５ 方向切換弁
３６、３７ 供給管
３８ 排出管
３９、４０ 給排管
４１ 案内部
４１ａ 内部空間
４３ ロッド
４４ 隔壁保持部
４５ 直動軸受
４６ 給排孔

Claims (9)

1. 微粉体を含む流動体を貯留する２つのタンクと、
   これら２つのタンクを互いに連通する連通管と、
   ２つの前記タンクのうちの一方の前記タンクに貯留されている前記流動体を他方の前記タンクに移送することができると共に、他方の前記タンクに貯留されている前記流動体を一方の前記タンクに移送することができる移送部とを備える流動体移送装置において、
   ２つのそれぞれの前記タンクは、変形自在な隔壁によって仕切られた第１室と第２室とを有し、それぞれの前記第１室には、非圧縮性流体が貯留され、かつ、それぞれの前記第２室には、前記非圧縮性流体よりも比重及び粘度が大きい前記流動体が貯留され、これら２つの前記第２室が前記連通管で互いに連通し、
   前記移送部は、前記非圧縮流体を貯留した貯留タンクと、前記貯留タンクに吸込み口が接続された供給ポンプと、方向切換弁とを備え、
   前記移送部は、前記方向切換弁により２つの前記第１室のうちの所望の一方の前記第１室に前記供給ポンプから吐出された前記非圧縮性流体を供給したときに、他方の前記第１室から前記非圧縮性流体を前記貯留タンクに排出することができる構成であることを特徴とする流動体移送装置。
2. 前記連通管には、当該連通管内の流動体を撹拌することができる撹拌装置が設けられていることを特徴とする請求項１記載の流動体移送装置。
3. 前記撹拌装置は、一軸偏心ねじポンプであることを特徴とする請求項２記載の流動体移送装置。
4. 前記撹拌装置又は前記連通管には、圧力調整装置が設けられ、
   前記圧力調整装置は、前記撹拌装置又は前記連通管の内側と外側とを連通するシリンダ部と、このシリンダ部内に配置されたピストン部と、前記ピストン部を前記撹拌装置又は前記連通管内の圧力を高める側に付勢する付勢手段とを有することを特徴とする請求項２又は３記載の流動体移送装置。
5. 前記流動体は、半固体状体又はペースト状体と金属製微粉体とが調合されたものであって、比重が５〜９であり、前記半固体状体又はペースト状体と前記金属製微粉体との重量比が１５：８５〜５：９５であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の流動体移送装置。
6. 前記金属製微粉体は、粒径が１０〜１５０μｍのタングステン金属であり、
   前記半固体状体又はペースト状体は、リチウムグリースであることを特徴とする請求項５記載の流動体移送装置。
7. 請求項１乃至６のいずれかに記載の流動体移送装置を備えることを特徴とする流動体移送装置を備える船。
8. 微粉体を含む流動体を貯留する２つのタンクと、
   これら２つのタンクを互いに連通する連通管と、
   ２つの前記タンクのうちの一方の前記タンクに貯留されている前記流動体を他方の前記タンクに移送することができると共に、他方の前記タンクに貯留されている前記流動体を一方の前記タンクに移送することができる移送部とを備える流動体移送装置に使用される流動体において、
   半固体状体又はペースト状体と金属製微粉体とが調合されたものであって、比重が５〜９であり、前記半固体状体又はペースト状体と前記金属製微粉体との重量比が１５：８５〜５：９５であることを特徴とする移送装置用流動体。
9. 前記金属製微粉体は、粒径が１０〜１５０μｍのタングステン金属製であり、
   前記半固体状体又はペースト状体は、リチウムグリースであることを特徴とする請求項８記載の移送装置用流動体。

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