JP5757477B2 - 浮沈式構造体 - Google Patents

Description

本発明は、水面に対する浮き沈みを可能にした浮沈式構造体に関する。

浮沈式構造体は、例えば魚介類等の養殖に用いる浮沈式生簀に用いられたり、海中におけるオイルの拡散を防ぐためのオイルフェンスに用いられたりする。例えば、下記特許文献１には、浮沈式枠体に四方を囲ったカーテンを吊り下げて、汚濁領域が水中に拡散するのを防止することが記載されている。浮沈式構造体を用いることにより、浮沈式構造体の水深位置を変化させることが可能になる。特許文献１に記載の浮沈式枠体は、気密室に対して水と空気とを置換することにより浮沈動作ができるようになっている。このことにより、台風などにより水面が荒れたときに、浮沈式構造体を水底に沈めて保管することにより、破損や流出を防止することが可能になる。

特許第３７６１２５４号公報

特許文献１の構成では、４個の気密室内の下部に形成した水出入口からの水の浸入量に応じて、水深位置が変化することになる。しかしながら、この構成では気密室が傾斜していると気密室内に水又は空気が残り易かった。具体的には、浮上しているものを沈下させようとする際には、気密室内に空気が残っていると沈下に時間がかかったり、所望の水深まで沈下しなかったり、沈下しても構造体の姿勢が不安定になり易かった。また、沈下しているものを浮上させようとする際には、気密室内に水が残っていると浮上に時間がかかったり、所望の水深まで浮上しなかったり、浮上しても構造体の姿勢が不安定になり易かった。さらに，気密室の下部突起物は陸上での製作が困難であり，また陸から海へなどの移動の際の障害になり易かった。

本発明は、前記のような従来の問題を解決するためのものであり、流体の流出入部を中空部材内の上下に振り分けて配置することにより、流体の供給及び排出を確実にし、確実な浮沈動作を実現するとともに、水中における浮沈式構造体の姿勢の制御に有利になる浮沈式構造体を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明の浮沈式構造体は、水面に対する浮き沈みを可能にした浮沈式構造体であって、複数の部屋に区画された中空部材と、前記中空部材内に水を流出し、かつ前記中空部材内の水が流入する水の流出入部と、前記中空部材内に空気を流出し、かつ前記中空部材内の空気が流入する空気の流出入部と、前記水の流出入部と前記空気の流出入部との間に、隣接する前記部屋間において水及び空気を流通させる流通部とを備え、前記中空部材を水面に浮かべたときの水底側を下側とし、その反対側を上側とすると、前記水の流出入部は前記中空部材内の下側にあり、前記空気の流出入部は前記中空部材内の上側にあり、前記流通部は、隣接する前記部屋間において、一方の部屋の上側に水及び空気の流出入部が配置され、他方の部屋の下側に水及び空気の流出入部が配置されていることを特徴とする。

この構成によれば、各部屋における空気残りを防止しつつ、中空部材全体を満水状態にでき、各部屋における水残りを防止しつつ、中空部材全体を空水状態にすることができる。すなわち、水及び空気の供給及び排出が確実になり、中空部材内の限られた空間を有効に活用することが可能になる。その結果、速やかで確実な浮沈動作が実現される。また、水及び空気は区画された部屋に充填されるので、各部屋の水及び空気は他の部屋に流動しにくくなり、水中における浮沈式構造体の姿勢の制御に有利になる。

前記本発明の浮沈式構造体においては、前記中空部材の一つ分を、前記水の流出入部と前記空気の流出入部とをそれぞれ一つ分含む部分とすると、複数の前記中空部材により枠体を構成していることが好ましい。この構成によれば、水及び空気の充填部分の配置を分散させることができるので、枠体の重量バランスを取り易くなり、水中における浮沈式構造体の姿勢の制御により有利になるとともに、傾き防止にも有利になる。

また、前記各中空部材への水又は空気の充填中において、前記枠体の重心が前記枠体の中央部となるように、前記複数の中空部材が構成されていることが好ましい。この構成によれば、浮沈式構造体の傾き防止がより確実になり、水中において浮沈式構造体を水平状態に保ち易くなる。

また、前記各中空部材への水又は空気の充填中において、水又は空気が充填された前記部屋間の前記枠体の周方向における距離が均一になるように、前記複数の中空部材が構成されていることが好ましい。この構成によっても、浮沈式構造体の傾き防止がより確実になり、水中において浮沈式構造体を水平状態に保ち易くなる。

本発明によれば、中空部材内に水又は空気が残りにくくなり、中空部材内の限られた空間を有効に活用することが可能になるので、確実で速やかな浮沈動作が実現する。また、水又は空気は区画された部屋に充填されるので、各部屋の水は他の部屋に流動しにくくなり、水中における浮沈式構造体の姿勢の制御に有利になる。

本発明の一実施の形態に係る浮沈式構造体を生簀に用いた例を示す斜視図。 本発明の一実施の形態に係る中空部材の軸方向の概略断面図。 本発明の一実施の形態に係る流通部の一例を示す斜視図。 本発明の一実施の形態において、中空部材に水が充填されていく様子を示す断面図。 本発明の一実施の形態において、中空部材に空気が充填されていく様子を示す断面図。 本発明の一実施の形態に係る浮沈式構造体の第１の例において水が充填されていく様子を示す平面図。 本発明の一実施の形態に係る浮沈式構造体の第２の例において水が充填されていく様子を示す平面図。 本発明の一実施の形態に係る流通部の別の例を示す断面図。 本発明の一実施の形態に係る浮沈式構造体の別の例を示す斜視図。 本発明の一実施の形態に係る浮沈式構造体を二重環状に形成した例を示す斜視図。

以下、本発明の一実施の形態について図面を参照しながら説明する。最初に、図１を参照しながら、本発明の一実施の形態に係る浮沈式構造体の概略について説明する。浮沈式構造体（以下単に「構造体」という。）は、水面（例えば海面）に対する浮き沈みを可能にしたものである。図１は、本発明の一実施の形態に係る構造体３０を魚介類等の養殖に用いる生簀に用いた場合の斜視図である。構造体３０は、枠体１に網２０を取り付けたものである。図１は要部を示しており、図示はしていないが、構造体３０には枠体１の浮力とのバランスをとるための錘や、水底に設置するアンカーを取り付けてもよい。

図１の例では、枠体１は中空部材２により環状に形成されている。中空部材２には、一定間隔をあけて水の出入り管３と空気の出入り管４とが設けられている。以下、説明の便宜上、水の出入り管３と空気の出入り管４とをそれぞれ一つ分含む部分を中空部材２の一つ分として説明する。図１の例では枠体１は４つの中空部材２により環状に形成されていることになる。

各中空部材２には、水の出入り管３及び空気の出入り管４が設けられている。水の出入り管３にポンプを接続することよる強制注水又は自然注水により、中空部材２内に水を注入することができる。空気が充填されている中空部材２内に水が注入されると、空気の出入り管４から空気が排気されることになる。したがって、中空部材２内への水の注入量に応じて、中空部材２の浮力が低下し、中空部材２は水中に沈下していくことになる。

一方、空気の出入り管４に接続したコンプレッサ又は高圧ボンベなどによる強制給気により、中空部材２内に空気を注入することができる。水が充填されている中空部材２内に空気が注入されると、水の出入り管３から水が排水されることになる。したがって、中空部材２内への空気の注入量に応じて、中空部材２の浮力が高まり、中空部材２は水面に向けて浮上していくことになる。

図２を参照しながら、中空部材２の内部構造について説明する。図２は、中空部材２の軸方向の概略断面図であり、図１のＡＡ線における断面図に相当する。本図は中空部材２の一つ分の断面図であるが、他の３つの中空部材２についても、同様の構造である。

図２は、中空部材２が水面に浮かんでいる状態を図示しており、図の下側が水底側である。以下、中空部材２の内部において下側というときは、中空部材２の内周面において水底側の最下部の位置又はこの最下部に近接した位置のことである。上側というときは、中空部材２の内周面において水底側と反対側の最上部の位置又はこの最上部に近接した位置のことである。

中空部材２の内部は、仕切壁５によって部屋６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄの４つの部屋に区画されている。中空部材２の一端の部屋６ａには水の出入り管３が設けられており、他端の部屋６ｄには空気の出入り管４が設けられている。水の出入り管３には、部屋６ａ内の下側に流出入部７が形成されている。水の出入り管３を経た水は流出入部７から部屋６ａに流出する。後に説明する図５の各図のように、空気の出入り管４から中空部材２に空気を入れた場合は、部屋６ａの水が水の出入り管３に流入することになる。

空気の出入り管４には、部屋６ｄ内の上側に流出入部８が形成されている。空気の出入り管４を経た空気は流出入部８から部屋６ｄに流出する。後に説明する図４の各図のように、水の出入り管３から中空部材２に水を入れた場合は、部屋６ｄの空気が空気の出入り管４に流入することになる。流出入部７及び流出入部８は、水又は空気の流出入を可能にする開口部を備えた構成であればよく、図２のように管の先端の開口に限らず、例えば小孔を複数形成したものでもよい。また開口部は、中空部材２に設けた貫通孔による開口でもよい。部屋６ａの下側に貫通孔を形成した場合は、この貫通孔に部屋６ａの外側から水の出入り管３を接続することになる。

仕切壁５には、流通部１０が取り付けられている。各流通部１０は同一構成であり、各部屋の上側に配置された流出入部１１と各部屋の下側に配置された流出入部１２とを備えている。流出入部１１及び流出入部１２は、各部屋における水又は空気が出入りする部分である。

図３に、流通部１０の一例の斜視図を示している。図３の例では、流通部１０は管部材をクランク状に形成したものであり、円盤状の仕切壁５に取り付けている。管部材の一端の開口を流出入部１１とし、他端の開口を流出入部１２としている。流出入部１１及び流出入部１２は、水及び空気の流出入を可能にする開口部を備えた構成であればよく、図２、３のように管の先端の開口に限らず、小孔を複数形成したものでもよい。また、壁面５に貫通孔を設け、この貫通孔の開口を流出入部１１として用いてもよい。また、隣接する部屋の一方の部屋の上側に貫通孔を設けこの開口を流出入部１１とし、他方の部屋の下側に貫通孔を設けこの開口を流出入部１２とし、２つの貫通孔を中空部材２の外側に配置した配管で接続してもよい。流通部１０のさらに別の構成については、後に図８を用いて説明する。

図４は、中空部材２に水が充填されていく様子を示す断面図である。図４（ａ）は、部屋６ａが水の充填途中である状態を示している。水の出入り管３には、ポンプ１５が接続されている。ポンプ１５から供給される水は、流出入部７から部屋６ａに流出する。一方、中空部材２の外側において空気の出入り管４は開放状態になっている。このため、中空部材２内への水の注入量に応じて、中空部材２内の空気は、空気の出入り管４を経て排気されることになる。

部屋６ａに水が注入され続けるにつれて、部屋６ａの水２１の水位が上昇する。部屋６ａの水位が流通部１０の流出入部１１にまで達すると、水は流出入部１１を経て流通部１０内に流入する。流通部１０内の水は、流出入部１２から部屋６ｂに流出することになる。

流通部１０の流出入部１１は、部屋６ａ内の上側にあるので、水位が流出入部１１に達するまでは、部屋６ａに水が充填され続けることになる。すなわち、部屋６ａがほぼ満水状態になった後に、部屋６ｂへの水の充填が開始することになり、部屋６ａの空気残り量を少なくすることができる。

図４（ｂ）は、部屋６ｂが水の充填途中である状態を示している。部屋６ｂの水位は、部屋６ｂの流出入部１１に達するまで上昇する。このため、部屋６ａの場合と同様に、部屋６ｂがほぼ満水状態になった後に、部屋６ｃへの水の充填が開始することになる。同様に、部屋６ｃがほぼ満水状態になった後に、部屋６ｄに水が充填されていくことになる。

図４（ｃ）は、部屋６ｄが水の充填途中である状態を示している。図４（ｃ）の状態から水が注入され続けると、水２１の水位は部屋６ｄ内の上側にある流出入部８に達するまで上昇し続けることになる。このため、部屋６ｄはほぼ満水状態になることになる。

図４（ａ）〜（ｃ）のように、中空部材２に水が注入され続けるにつれて、中空部材２から空気が排気され、この排気量に応じて中空部材２の浮力が低下することになる。したがって、水面に浮上していた中空部材２は、水が注入され続けるにつれて、水中へ沈下していくことになる。

図５は、中空部材２に空気が充填されていく様子を示す断面図である。図５（ａ）は、部屋６ｄが空気の充填途中である状態を示している。図４では、空気の出入り管４は、中空部材２の外側において開放状態になっていたのに対し、図５では空気の出入り管４にはコンプレッサ１６が接続されている。一方、図４の水の出入り管３のポンプ１５は取り外されて、図５では水の出入り管３は、中空部材２の外側において開放状態になっている。

コンプレッサ１６から供給される空気は、流出入部８から部屋６ｄに流出する。一方、中空部材２の外側において水の出入り管３は開放状態になっている。このため、中空部材２内への空気の注入量に応じて、中空部材２内の水は、水の出入り管３を経て排水されることになる。

部屋６ｄに空気が注入され続けるにつれて、部屋６ｄの水２１の水位が下降する。水位が流通部１０の流出入部１２にまで達すると、空気は流出入部１２を経て流通部１０内に流入することになる。流通部１０内の空気は、流出入部１１から部屋６ｃに流出する。

流通部１０の流出入部１２は、部屋６ｄ内の下側にあるので、水位が流出入部１２に達するまでは、部屋６ｄに空気が充填され続けることになる。すなわち、部屋６ｄがほぼ空水状態になった後に、部屋６ｃへの空気の充填が開始することになり、部屋６ｄの水残り量を少なくすることができる。

図５（ｂ）は、部屋６ｃに空気が充填されている状態を示している。部屋６ｃの水２１の水位は、部屋６ｃの流出入部１２に達するまで下降する。このため、部屋６ｄの場合と同様に、部屋６ｃがほぼ空水状態になった後に、部屋６ｂへの空気の充填が開始することになる。同様に、部屋６ｂがほぼ空水状態になった後に、部屋６ａに空気が充填されていくことになる。

図５（ｃ）は、部屋６ａに空気が充填されている状態を示している。図５（ｃ）の状態から空気が注入され続けると、水２１の水位は部屋６ａの下部にある流出入部７に達するまで下降し続けることになる。このため、部屋６ａはほぼ空水状態になることになる。

図５（ａ）〜（ｃ）のように、中空部材２に空気が注入され続けるにつれて、中空部材２から水が排水され、この排水量に応じて中空部材２の浮力が高まることになる。したがって、水中に沈下していた中空部材２は、空気が注入され続けるにつれて、水面に向けて浮上していくことになる。

図４を用いて説明した通り、中空部材２内に水が注入され続けると、各部屋がほぼ満水状態になった後に、隣接する次の部屋に水が注入されることになる。このことにより、各部屋における空気残りを防止しつつ、中空部材２全体が満水状態になることになる。一方、図５を用いて説明した通り、中空部材２内に空気が注入され続けると、各部屋がほぼ空水状態になった後に、隣接する次の部屋に空気が注入されることになる。このことにより、各部屋における水残りを防止しつつ、中空部材２全体が空水状態になることになる。したがって、本実施の形態によれば、水及び空気の供給及び排出が確実になり、中空部材２内の限られた空間を有効に活用することが可能になる。その結果、速やかで確実な浮沈動作が実現される。

さらに、本実施の形態によれば、水の注入により満水状態の部屋が段階的に増加し、空気の注入により満水状態の部屋が段階的に減少することになる。各部屋は仕切壁５で区画されているので、各部屋の水は他の部屋に流動しにくくなっている。この構造によれば、図１のように複数の中空部材２により枠体１を形成すると、水の充填部分の配置を分散させることができ、枠体１の重量バランスを取り易くなり、水中における構造体３０の姿勢の制御により有利になるとともに、傾き防止にも有利になる。このことについて、図６、７を参照しながら説明する。

図６は、第１の例に係る枠体１の平面図である。本図は図１の枠体１の平面図に相当する。図６（ａ）、（ｂ）は同一構成であり、水の充填量が異なっている。図６（ａ）は、各中空部材２の部屋６ａに水が充填された状態（斜線部）を示している。図６（ｂ）は、各中空部材２の部屋６ａ及び部屋６ｂに水が充填された状態（斜線部）を示している。

図６の枠体１は、図１の枠体１と同一構成であり、４つ分の中空部材２で形成しており、水の出入り管３と空気の出入り管４とがそれぞれ４個所ある。この場合、水の出入り管３及び空気の出入り管４は、それぞれ一本の配管から４本の配管を分岐させるようにすればよい。このことにより、一個のポンプ１５（図４）により、４個所の水の出入り管３に水を供給でき、一個のコンプレッサ１６（図５）により、４個所の空気の出入り管４に空気を供給できることになる。このことは、後に説明する図７の構成においても同様である。ただし、条件によっては複数の水及び空気の出入管に対し、複数のポンプ又はコンプレッサから供給することもある。

図６の構成では隣接する中空部材２間においては、水の出入り管３と空気の出入り管４とが隣接している。このことにより、枠体１の周方向において、水が充填された部屋間における水が充填されていない部分の距離が均一になる。図６（ａ）では、水が充填された部屋６ａ間における水が充填されていない部分の距離は、いずれも部屋３つ分である。

水の注入が継続すると、各中空部材２は図６（ｂ）に示したように、部屋６ａ及び部屋６ｂが水で充填された状態になる。この状態では、隣接する中空部材２間を見ると、水が充填された部屋６ａと部屋６ｂとの間における水が充填されていない部分の枠体１の周方向における距離は、いずれも部屋２つ分である。

水の充填量に応じて、枠体１は水中に沈下していくことになる。前記の通り、水の充填中においては、枠体１の周方向において、水が充填された部屋間における水が充填されていない部分の距離が均一になる。さらに、各部屋間は仕切壁５によって区画されており、各部屋の水は別の部屋に流動しにくくなっている。このため、水中における枠体１の傾きが防止されることになる。このことにより、図１のように、構造体３０を生簀に用いた場合には、枠体１の傾斜による網部２０の変形を防止できる。

図７は、第２の例に係る枠体１の平面図である。図７（ａ）、（ｂ）は同一構成であり、水の充填量が異なっている。図７（ａ）は、各中空部材２の部屋６ａに水が充填された状態（斜線部）を示している。図７（ｂ）は、各中空部材２の部屋６ａ及び部屋６ｂに水が充填された状態（斜線部）を示している。

図７の構成では隣接する中空部材２間においては、水の出入り管３同士が隣接している。この構成によっても、枠体１の周方向において、水が充填された部屋間における水が充填されていない部分の距離が均一になる。図７（ａ）では、水が充填された部屋６ａ間における水が充填されていない部分の距離は、いずれも部屋６つ分である。

水の注入が継続すると、各中空部材２は図７（ｂ）に示したように、部屋６ａ及び部屋６ｂが水で充填された状態になる。この状態では、水が充填された部屋６ｂ間における水が充填されていない部分の距離は、いずれも部屋４つ分である。したがって、図７の構成においても図６の構成と同様に、水中における枠体１の傾きが防止されることになる。

図６、７では、枠体１に水を充填する場合を説明したが、水中における枠体１の傾きが防止されることは、水が充填され水中に沈下している枠体１に空気を充填する場合についても同様である。この場合は、枠体１の周方向において、空気が充填された部屋間における空気が充填されていない部分の距離が均一になる。

図６、７の構成により、水中において枠体１の傾きが防止されるのは、各中空部材２に水が充填された状態において、枠体１の重心が枠体１の中央部となるためである。このため、中空部材２に水が充填された状態において、枠体１の重心が枠体１の中央部となるように、複数の中空部材２が構成されていれば、図６、７の例に限らず他の構成であってもよい。

例えば、図６、７の構成において、中空部材２の個数を４個以外の個数に変更してもよい。また、枠体１は円形の環状の例で説明したが、円形に限るものではなく、矩形状や多角形状でもよい。また、中空部材２同士を直接接合する構成ではなく、隣接する中空部材２間に間隔をあけるようにしてもよい。

次に、前記実施の形態においては、図２〜５に示したように、流通部１０を仕切壁５に取り付け、流通部１０全体が中空部材２の内部にある例を示したが、この構成に限るものではない。図８は、流通部１０の別の例を示す断面図である。本図の例では、中空部材２の外部を経由した流通部１０により、隣接する部屋間の流通を図っている。流通部１０は、単体の管材で形成してもよいが、図８のように、分離した管材１０ａと１０ｂとの間をチューブやホースなどの流通部材１０ｃで接続してもよい。

また、前記実施の形態においては、枠体１が環状の例で説明したが、これに限るものではない。図９は、構造体の別の例を示す斜視図である。図９に示した枠体１ａは、直線状の中空部材２を並列的に配置して枠体を形成したものである。図９の構成では、一対の中空部材２間において、水の出入り管３及び空気の出入り管４の配置が逆になっている。この構成では、最初に枠体１ａの対角位置（斜線部）に水が充填され、以後一対の中空部材２において水は逆方向に充填されていくことになり（矢印ａ方向と矢印ｂ方向）、枠体１ａの傾き防止に有利になる。また場合によっては、構造体を水平に浮沈させるだけでなく、意図的に傾けた状態で浮沈させることもある。さらには中空部材を一列に配置し、棒状構造で使用してもよい。

また、図１０は、本発明のさらに別の実施の形態に係る構造体の斜視図である。図１に示した枠体１が一重の環状体であるのに対し、図１０の枠体１ｂは、二重の環状体である。この構成によれば、浮力の確保に有利になる。

前記実施の形態においては、構造体を生簀に用いた例で説明したが、構造体は他の用途に用いてもよい。例えば、構造体を浮桟橋、オイルフェンスの浮体、定置網漁業における揚網装置、ノリ養殖漁業における乾出装置、又は海面に漁具を固定するための浮体として用い、不使用時には水中に沈下させて保管するようにしてもよい。

また、前記実施の形態においては、図２のように水の出入り管３と空気の出入り管４とをそれぞれ一つ分含む部分を中空部材２の一つ分として説明したが、一つ分の中空部材２は複数部材を組み合せたものであってもよい。例えば、図２の例では、中空部材２を各部屋（６ａ〜６ｄ）単位で４分割した中空体を組み合せて一つ分の中空部材２を構成してもよい。また、前記実施の形態の中空部材２の内部は、図２のように仕切壁５によって複数の部屋（６ａ〜６ｄ）に区画されているが、仕切壁５及び流通部１０を省いた構成としてもよい。

１，１ａ，１ｂ 枠体
２ 中空部材
３，４ 出入り管
５ 仕切り壁
６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ 部屋
７，８，１１，１２ 流出入部
１０ 流通部
３０ 浮沈式構造体

Claims (4)

1. 水面に対する浮き沈みを可能にした浮沈式構造体であって、
   複数の部屋に区画された中空部材と、
   前記中空部材内に水を流出し、かつ前記中空部材内の水が流入する水の流出入部と、
   前記中空部材内に空気を流出し、かつ前記中空部材内の空気が流入する空気の流出入部と、
   前記水の流出入部と前記空気の流出入部との間に、隣接する前記部屋間において水及び空気を流通させる流通部とを備え、
   前記中空部材を水面に浮かべたときの水底側を下側とし、その反対側を上側とすると、
   前記水の流出入部は前記中空部材内の下側にあり、
   前記空気の流出入部は前記中空部材内の上側にあり、
   前記流通部は、隣接する前記部屋間において、一方の部屋の上側に水及び空気の流出入部が配置され、他方の部屋の下側に水及び空気の流出入部が配置されていることを特徴とする浮沈式構造体。
2. 前記中空部材の一つ分を、前記水の流出入部と前記空気の流出入部とをそれぞれ一つ分含む部分とすると、複数の前記中空部材により枠体を構成している請求項１に記載の浮沈式構造体。
3. 前記各中空部材への水又は空気の充填中において、前記枠体の重心が前記枠体の中央部となるように、前記複数の中空部材が構成されている請求項２に記載の浮沈式構造体。
4. 前記各中空部材への水又は空気の充填中において、水又は空気が充填された前記部屋間の前記枠体の周方向における距離が均一になるように、前記複数の中空部材が構成されている請求項２又は３に記載の浮沈式構造体。

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