JP6121252B2 - 可動式防波堤 - Google Patents

Description

本発明は、必要に応じて水底から水面に向かって突出する可動式防波堤に関する。

水底に昇降可能な防波装置を設置して、津波が発生した場合又は荒天時等には防波装置を水面上まで突出させて、波の影響を低減する可動式防波堤が提案されている。例えば、特許文献１には、海底面に設けたコンクリートを貫通して水底地盤内に鉛直に挿入され、かつ密集状態で基礎コンクリートの表面に上端面を開口させて配列された複数の鞘鋼管と、鞘鋼管に昇降可能に挿入され、かつ下端面が開口し、上端面が閉塞された浮上用鋼管と、各浮上用鋼管内に空気を供給するための給気装置とを備えた可動式防波堤が記載されている。

特開２００６−３４８６１１号公報

可動式防波堤は、可動部分を確実に浮上させることが要求される。本発明は、可動式防波堤が有する可動部分の浮上動作の信頼性を向上させることを目的とする。

本発明は、水底に埋め込まれて前記水底側に開口部を有する第１筒状部材と、前記第１筒状部材の内部に、前記第１筒状部材の長手方向に対して移動できるように配置されるとともに、内部に供給される気体により浮力を発生する第２筒状部材と、前記第２筒状部材の内部であって水面側に設けられる機器室と、前記第２筒状部材の内部であって前記機器室よりも水底側に設けられて、前記気体が供給される気室と、前記機器室内から前記気室に接続される排気管と、前記気室側から順に前記排気管へ直列に接続される第１排気弁及び第２排気弁と、前記第１排気弁及び前記第２排気弁の動作を制御する制御装置と、を含む可動式防波堤である。

この可動式防波堤は、排気管に第１排気弁と第２排気弁とが接続されている。このため、一方に不具合があって開いた状態のままであったとしても、他方を閉じることにより、沈降して水底にある可動部分、すなわち第２筒状部材を確実に浮上させることができる。その結果、可動式防波堤が有する可動部分の浮上動作の信頼性を向上させることができる。

本発明において、前記排気管の前記気室と前記第１排気弁との間から分岐する分岐管と、前記分岐管に接続される第３排気弁と、を有することが好ましい。分岐管及び第３排気弁により、第２筒状部材が浮上しているときに第１排気弁及び第２排気弁が何らかの原因で開かなくなった場合でも、第３排気弁を開くことにより、第２筒状部材を確実に沈降させることができる。

本発明において、前記排気管の前記気室と前記第１排気弁との間に設けられる第１圧力センサと、前記排気管の前記第１排気弁と前記第２排気弁との間に設けられる第２圧力センサと、を有することが好ましい。このようにすることで、第１圧力センサと第２圧力センサとを用いて、第１排気弁及び第２排気弁の動作及び密閉等を検査することができる。

本発明において、前記気室の圧力を検出する気室用圧力センサと、前記機器室の圧力を検出する機器室用圧力センサと、を有することが好ましい。このようにすることで、気室の圧力変化から、意図しない気体の供給を検知することができる。

本発明において、前記排気管の前記第１排気弁と前記気室との間に接続される開閉弁を有することが好ましい。第２筒状部材が浮上しているときにこれを点検する場合、開閉弁を閉じることにより、気室からの気体の漏洩が抑制されるので、第２筒状部材の沈降を回避できる。

本発明において、前記制御装置は、前記第１排気弁及び前記第２排気弁を開いた後に前記第２筒状部材が沈降を開始したら、前記第１排気弁及び前記第２排気弁を閉じることが好ましい。このようにすることで、第２筒状部材が沈降して着底するときの衝撃を緩和することができる。

本発明において、前記制御装置は、前記第１圧力センサ及び前記第２圧力センサが検出した圧力に基づき、前記第１排気弁及び前記第２排気弁の状態を検出することが好ましい。このようにすることで、第２筒状部材が沈降して水底にあるときでも、第１排気弁及び第２排気弁の動作及び密封を確認することができる。

本発明において、前記制御装置は、前記第２筒状部材の内部に誤って前記気体が供給された場合には、少なくとも前記第１排気弁及び前記第２排気弁を開くことが好ましい。このようにすることで、誤って気体が第２筒状部材へ供給された場合であっても、第２筒状部材の意図しない浮上を回避することができる。

本発明において、少なくとも前記制御装置を格納する第１水密筐体と、少なくとも前記第１排気弁及び前記第２排気弁を格納する第２水密筐体と、を有することが好ましい。このようにすることで、制御装置、第１排気弁及び第２排気弁の水没を回避できるので、これらの動作の信頼性を確保できる。また、複数の水密筐体により、質量のバランスを確保しやすくなる。

本発明において、前記第１水密筐体及び前記第２水密筐体は、それぞれ内部に漏水検出センサを有することが好ましい。漏水検出センサにより、第１水密筐体又は第２水密筐体への浸水を検出することができる。

本発明において、前記制御装置は、前記漏水検出センサが水を検出したら、前記第２筒状部材を浮上させることが好ましい。このようにすることで、第１水密筐体又は第２水密筐体への浸水があった場合には、第２筒状部材を浮上させて、漏水箇所を補修することができる。

本発明において、前記第１水密筐体と前記第２水密筐体との少なくとも一方は、内部に加速度検出センサを有することが好ましい。このようにすることで、第２筒状部材等に与えられた衝撃を検出することができる。

本発明によれば、可動式防波堤が有する可動部分の浮上動作の信頼性を向上させることができる。

図１は、本実施形態に係る可動式防波施設の平面図である。 図２は、図１のＡ−Ａ矢視図である。 図３は、図１のＢ−Ｂ断面図である。 図４は、本実施形態に係る可動式防波堤を備える可動式防波施設の全体構成図である。 図５−１は、本実施形態に係る可動式防波堤の浮上管が浮上する様子を示す模式図である。 図５−２は、本実施形態に係る可動式防波堤の浮上管が浮上する様子を示す模式図である。 図５−３は、本実施形態に係る可動式防波堤の浮上管が浮上する様子を示す模式図である。 図６は、本実施形態に係る可動式防波堤が備える機器の構成を示す概略図である。 図７は、本実施形態に係る可動式防波堤が備える機器への電力供給を実現する構成を示す模式図である。 図８は、本実施形態に係る可動式防波堤における通信を実現するための構成を示す模式図である。

本発明を実施するための形態（以下、実施形態という）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、均等の範囲のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の省略、置換又は変更を行うことができる。本実施形態に係る可動式防波堤は、海底、川底等の水底に設置されて、例えば、津波又は高潮等が発生した場合には、水底から水面上に浮上して、津波や高潮から港湾設備等を防御する。

図１は、本実施形態に係る可動式防波施設の平面図である。図２は、図１のＡ−Ａ矢視図である。図２は、本実施形態に係る可動式防波堤が浮上した状態を示している。図３は、図１のＢ−Ｂ断面図である。図３は、本実施形態に係る可動式防波堤が水底にある状態、すなわち浮上前の状態を示している。図４は、本実施形態に係る可動式防波堤を備える可動式防波施設の全体構成図である。図５−１から図５−３は、本実施形態に係る可動式防波堤の浮上管が浮上する様子を示す模式図である。

図１から図３に示すように、可動式防波施設１は、複数の可動式防波堤１０と、監視施設１００とを含む。本実施形態において、複数の可動式防波堤１０は、岸壁Ｋ１、Ｋ２の間に一列に配置されて、港の内側（港内ＢＩ）と港の外側（港外ＢＯ）とを仕切っている。可動式防波堤１０は、第１筒状部材の内側に第２筒状部材が配置されるとともに、第２筒状部材の内部に気体（本実施形態では空気）を供給することによって第２筒状部材を浮上させる構造である。第２筒状部材は、可動式防波堤の可動部分に相当する。

それぞれの可動式防波堤１０には、送気管３から空気が送られる。複数の送気管３は、水底に配置される送気管ダクト２にまとめられて、一方の岸壁Ｋ２上の監視施設１００内に備えられる気体供給装置に接続される。そして、有事の際（例えば、津波や高潮等の発生時）には、前記気体供給装置から送気管３を介して、それぞれの可動式防波堤１０の第２筒状部材内へ気体が供給されて、前記第２筒状部材が水底から浮上し、一部が水面から突出する。

図２、図３に示すように、水底地盤Ｅ内には、可動式防波堤１０が打ち込まれ、上層部の周囲には捨て石５が敷設されている。図３に示すように、可動式防波堤１０は、第１筒状部材である外筒管１１と、第２筒状部材（可動式防波堤１０の可動部分）である浮上管１２とを有する。外筒管１１及び浮上管１２は筒状（本実施形態では円筒）の部材であり、鋼管で製造される。外筒管１１及び浮上管１２は、いずれも電気防食等の防食処理が施されている。なお、外筒管１１及び浮上管１２は円筒形状に限られるものではない。

図３に示すように、外筒管１１は水底側に開口部１１ｏを有する。浮上管１２は、外筒管１１の内部に、外筒管１１の長手方向（管軸方向）に対して移動可能に差し込まれ、配置される。そして、浮上管１２は、その内部に供給される気体によって浮力を発生して、外筒管１１から浮上可能になっている。本実施形態において、浮上管１２は、内部に複数の仕切り部材（本実施形態では板状の部材）１５、１６が設けられている（以下、仕切り部材１５を第１仕切り部材といい、仕切り部材１６を第２仕切り部材という）。また、本実施形態において、浮上管１２は一方の端部（浮上管１２の浮上方向側、すなわち水面ＷＬ側の端部）が蓋１７によって閉塞されている。そして、第１仕切り部材１５、第２仕切り部材１６、蓋１７によって、浮上管１２の内部が複数の部屋に仕切られる。なお、必ずしも蓋１７を設ける必要はない。

第１仕切り部材１５と第２仕切り部材１６と浮上管１２の側部とで仕切られる空間１３は、送気管３から浮上管１２の内部に供給された気体を溜めて、浮上管１２に浮力を発生させるための空間である。以下、空間１３を気室１３という。蓋１７と第１仕切り部材１５と浮上管１２の側部とで仕切られる空間ＣＲは、可動式防波堤１０の状態を監視したり、送気管３から気体が供給されなかった場合に浮上管１２を浮上させたり、浮上した浮上管１２を外筒管１１の内部に戻す動作をさせたりするための機器（制御機器）２０が配置されている。以下、空間ＣＲを機器室ＣＲという。第２仕切り部材１６は、孔１６Ｈを備える。孔１６Ｈは、送気管３から浮上管１２の内部に供給される気体を気室１３へ導く。

浮上管１２の側部内面には、浮力発生手段１４が取り付けられる。浮力発生手段１４は、例えば、気泡を有する樹脂、例えば、発泡スチロール等である。また、浮力発生手段１４は、単なる空間に空気や窒素等の気体を充填した構造としてもよい。可動式防波堤１０は、有事の際には浮上管１２の気室１３に気体を供給し、この気体によって浮上管１２に浮力を発生させ、浮上管１２を外筒管１１から浮上させる。浮力発生手段１４を浮上管１２に取り付けることにより、浮上管１２を浮上させる際には、浮上管１２を浮上させるために必要な浮力のうち、浮力発生手段１４が発生する浮力で不足する分を気体によってまかなえばよい。これによって、浮上管１２の内部に供給する気体の量を低減できるので、浮上管１２を迅速に浮上させることができる。

浮上管１２の浮上方向とは反対側の端部には、開口部１２ｏが設けられる。送気管３は、外筒管１１の底部から外筒管１１の内部に差し込まれ、気体出口３ｅが外筒管１１の内部に配置される。図３には１本の送気管３が記載されているが、後述するように、本実施形態においては、２本の送気管３を用いる。なお、送気管３の本数は、１本又は２本に限定されるものではない。送気管３の気体出口３ｅは、開口部１２ｏの下側（鉛直方向側）に配置される。また、送気管３の気体入口は、上述した気体供給装置に接続されている。次に、気体供給装置を説明する。

気体供給装置は、図４に示す第１送気管３Ａ、第２送気管３Ｂと、第１気体ボトル１０４Ａ、第２気体ボトル１０４Ｂ、第３気体ボトル１０４Ｃと、第１開閉弁１１０Ａ、第２開閉弁１１０Ｂ、三方弁１１０Ｃと、電動機１０３と、電動機１０３に駆動される圧縮機１０２とを含む。これらは、監視施設１００に備えられる。圧縮器１０２は、電動機１０３に駆動されて圧縮した気体を吐出する。圧縮器１０２と第１気体ボトル１０４Ａ、第２気体ボトル１０４Ｂ及び第３気体ボトル１０４Ｃとは、それぞれ気体供給通路１１６Ａ、１１６Ｂ、１１６Ｃで接続されている。圧縮器１０２は、圧縮した気体を気体供給通路１１６Ａ、１１６Ｂ、１１６Ｃへ吐出し、第１気体ボトル１０４Ａ、第２気体ボトル１０４Ｂ、第３気体ボトル１０４Ｃへ供給する。第１気体ボトル１０４Ａ、第２気体ボトル１０４Ｂ及び第３気体ボトル１０４Ｃは、それぞれの可動式防波堤１０に対して設けられている。

本実施形態では、第１送気管３Ａ及び第２送気管３Ｂが浮上管１２の内部に気体を供給する。第１送気管３Ａの気体出口３ｅａ及び第２送気管３Ｂの気体出口３ｅｂは、浮上管１２の下側における開口部１２ｏの下側（鉛直方向側）に配置される。第１送気管３Ａの気体入口及び第２送気管３Ｂの気体入口は、それぞれ第１開閉弁１１０Ａ、第２開閉弁１１０Ｂに接続されている。第１開閉弁１１０Ａと第１気体ボトル１０４Ａとは気体供給通路１１７Ａで接続され、第２開閉弁１１０Ａと第２気体ボトル１０４Ｂとは気体供給通路１１７Ｂで接続される。三方弁１１０Ｃの入口と第３気体ボトル１０４Ｃとは気体供給通路１１７Ｃで接続される。三方弁１１０Ｃの一方の出口は、気体供給通路１１７Ｄで第１送気管３Ａに接続され、他方の出口は、気体供給通路１１７Ｅで第２送気管３Ｂに接続される。

第１気体ボトル１０４Ａ、第２気体ボトル１０４Ｂ及び第３気体ボトル１０４Ｃには、圧縮機１０２によって高圧（２０ＭＰａ程度）の気体が充填されている。そして、浮上管１２を浮上させる際には、第１開閉弁１１０Ａと第２開閉弁１１０Ｂとの少なくとも一方が開かれて、第１気体ボトル１０４Ａと第２気体ボトル１０４Ｂとの少なくとも一方の気体が第１送気管３Ａと第２送気管３Ｂとの少なくとも一方を通って浮上管１２の内部に供給される。浮上管１２を浮上させる場合、通常は第１気体ボトル１０４Ａ又は第２気体ボトル１０４Ｂの一方から浮上管１２内に気体を供給する。この場合、第１開閉弁１１０Ａ又は第２開閉弁１１０Ｂの一方が開かれる。急速に浮上管１２を浮上させたい場合、第１気体ボトル１０４Ａ及び第２気体ボトル１０４Ｂの両方を用いて浮上管１２を浮上させる。この場合、第１開閉弁１１０Ａ及び第２開閉弁１１０Ｂの両方が開かれる。

また、１台の可動式防波堤１０に対して第１気体ボトル１０４Ａと第２気体ボトル１０４Ｂとが用意されているので、一方の気体供給系統に何らかの不具合が発生した場合には、他方をバックアップとして用いることもできる。その結果、より確実に浮上管１２を浮上させることができる。さらに、本実施形態では、第３気体ボトル１０４Ｃから第１送気管３Ａと第２送気管３Ｂとのいずれか一方に気体を供給することもできる。このようにすることで、第１気体ボトル１０４Ａ及び第２気体ボトル１０４Ｂの両方が空になっている場合でも、第３気体ボトル１０４Ｃを用いて浮上管１２を浮上させることができるので、確実に浮上管１２を浮上させることができる。その結果、可動式防波堤が有する可動部分、すなわち浮上管１２の浮上動作の信頼性を向上させることができる。

電動機１０３及び圧縮機１０２は、監視・制御装置１０１によって制御される。監視・制御装置１０１は、例えば、第１気体ボトル１０４Ａ、第２気体ボトル１０４Ｂ及び第３気体ボトル１０４Ｃ内に充填されている気体の圧力を気体圧力センサ１１１Ａ、１１１Ｂ、１１１Ｃによって取得する。そして、第１気体ボトル１０４Ａ等に充填されている気体の圧力が規定の圧力よりも低い場合には電動機１０３を駆動して圧縮機１０２を作動させ、規定の圧力になるまで圧縮機１０２から第１気体ボトル１０４Ａ等へ気体を充填する。また、監視・制御装置１０１は、第１送気管３Ａ及び第２送気管３Ｂに設けられた第１送気管３Ａ及び第２送気管３Ｂ内の圧力を検出する送気管圧力検出センサ（送気管内圧力検出手段）１０５Ａ、１０５Ｂから第１送気管３Ａ等の内部の圧力を取得して、第１送気管３Ａ等に漏洩箇所があるか否かを監視する。

さらに、監視・制御装置１０１は、可動式防波堤１０の機器室ＣＲ内の制御機器２０と通信して、可動式防波堤１０の状態を監視したり、浮上管１２の動きを制御したりする。例えば、浮上した浮上管１２を外筒管１１内に戻す場合、監視・制御装置１０１は、制御機器２０を介して、気室１３と気室１３の外部とを接続する配管の途中に設けられた排気弁を開く。これによって、気室１３内の気体が気室１３の外部に放出されるとともに、気室１３内の気体が水に置換されて浮上管１２の浮力が低下するので、浮上管１２は沈降して外筒管１１内に収まる。

有事の際、例えば、監視・制御装置１０１が津波や高潮等の警報を受信した場合、監視・制御装置１０１は、第１開閉弁１１０Ａと第２開閉弁１１０Ｂとの少なくとも一方を開き、図５−１に示すように、第１送気管３Ａと第２送気管３Ｂとの少なくとも一方を介して第１気体ボトル１０４Ａ等の気体を浮上管１２の内部に供給する。第１送気管３Ａ等から浮上管１２内へ供給された気体は、図５−１に示すように、第２仕切り部材１６の孔１６Ｈを通って気室１３へ入る。気室１３の内部の気体によって発生する浮力と、浮力発生手段１４によって発生する浮力との和が水中における浮上管１２全体の重量を超えると、図５−２に示すように、浮上管１２は水面ＷＬに向かって外筒管１１から浮上を開始する。そして、図５−３に示すように、浮上管１２の一部が水面ＷＬ上に突出する。このとき、気室１３内の余分な気体は、気室１３に設けられた孔Ｄ１から排出される。また、機器室ＣＲ内の水は機器室ＣＲに設けられた孔Ｄ２から排水される。このようにして、有事の際には、図２に示すように複数の浮上管１２が一列に水面ＷＬから突出して防波堤の機能を発揮し、津波や高潮等から港湾設備等を保護する。

図６は、本実施形態に係る可動式防波堤が備える機器の構成を示す概略図である。図７は、本実施形態に係る可動式防波堤が備える機器への電力供給を実現する構成を示す模式図である。図８は、本実施形態に係る可動式防波堤における通信を実現するための構成を示す模式図である。本実施形態では、上述したように、可動式防波堤１０の機器室ＣＲに制御機器２０を設けて、可動式防波堤１０の状況を監視したり浮上管１２を外筒管１１内に戻したりする。機器室ＣＲは、第１仕切り部材１５と蓋１７と浮上管１２とで囲まれる空間である。図６に示すように、制御機器２０は、制御装置２１と、電源変換器２２と、蓄電池２４と、接続器２５と、第１排気弁２６と、第２排気弁２７と、第１圧力センサ４０と、第２圧力センサ４１と、漏水検出センサ４５、４６と、加速度センサ４７とを含む。

制御装置２１と、電源変換器２２と、蓄電池２４と、漏水検出センサ４５と、加速度センサ４７とは、第１水密筐体２０ＣＡ内に格納されている。接続器２５と、第１排気弁２６と、第２排気弁２７と、第１圧力センサ４０と、第２圧力センサ４１と、漏水検出センサ４６とは、第２水密筐体２０ＣＢ内に格納されている。第１水密筐体２０ＣＡ及び第２水密筐体２０ＣＢは、水密構造を有しており、内部に格納された機器類を密封する。このようにすることで、浮上管１２が沈降した後、第１水密筐体２０ＣＡ及び第２水密筐体２０ＣＢが水没しても、これらの内部の機器類への浸水を回避する。第１水密筐体２０ＣＡ及び第２水密筐体２０ＣＢは、浮上管１２の内壁に設けられた支持台１９に載置されて固定される。

第１水密筐体２０ＣＡと第２水密筐体２０ＣＢとは、浮上管１２の長手方向における軸の周りに配置される。第１水密筐体２０ＣＡと第２水密筐体２０ＣＢとがこのように配置されることで、機器室ＣＲ内における質量のバランスが向上する。その結果、浮上管１２が浮上するときには、外筒管１１に対する浮上管１２の傾斜が抑制されるので、浮上管１２が滑らかに浮上する。また、浮上管１２と外筒管１１との接触面に作用する力を低減できる。機器室ＣＲ内における質量のバランスを向上させる観点からは、前記軸に対して対称に配置することが好ましい。また、内部の機器類を含めた第１水密筐体２０ＣＡと第２水密筐体２０ＣＢとの質量を考慮して、前記軸から第１水密筐体２０ＣＡと第２水密筐体２０ＣＢとの距離を調整してもよい。

制御装置２１は、例えば、コンピュータである。電源変換器２２は、非接触電力電送装置３０を介して地上の電源１０６から供給される電力を、制御装置２１、第１排気弁２６及び第２排気弁２７を駆動するために適したものにしたり、電源１０６から供給される電力で蓄電池２４を充電したりする。蓄電池２４は、浮上管１２の浮上時で、非接触電力伝送装置３０を介して地上の電源１０６から供給される電力がなくなったときに、制御装置２１へ電力を供給する。加速度センサ４７は、浮上管１２に与えられる加速度を検出する。加速度センサ４７は、例えば、物体が浮上管１２に衝突したことを検出することができる。漏水検出センサ４５は、第１水密筐体２０ＣＡ内へ浸入した水を検出する。

接続器２５は、第２水密筐体２０ＣＢ内の機器類、すなわち第１排気弁２６、第２排気弁２７、第１圧力センサ４０、第２圧力センサ４１及び漏水検出センサ４６と、第１水密筐体２０ＣＡ内の制御装置２１とを電気的に接続する。第１排気弁２６及び第２排気弁２７は、機器室ＣＲ内から気室１３に接続される排気管６０に、気室１３側から順に直列に接続される。そして、第１排気弁２６及び第２排気弁２７が開閉することで、排気管６０を気体が通過する状態と気体が通過しない状態とを切り替える。第１排気弁２６及び第２排気弁２７は、いずれも電気で動作するアクチュエータ（モータ又はソレノイド等）で開閉する、電動式の開閉弁である。制御装置２１は、第１排気弁２６及び第２排気弁２７の開閉動作を制御する。第１圧力センサ４０は、排気管６０の気室１３と第１排気弁２６との間に設けられる。第２圧力センサ４１は、排気管６０の第１排気弁２６と第２排気弁２７との間に設けられる。第１圧力センサ４０及び第２圧力センサ４１は、排気管６０内の圧力を検出する。漏水検出センサ４６は、第２水密筐体２０ＣＢ内へ浸入した水を検出する。

排気管６０は、排気通路６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃ、６０Ｄ、６０Ｅ、６０Ｆを有している。排気通路６０Ａは、気室１３に開口している。排気通路６０Ａと排気通路６０Ｂとの間には、開閉弁６２が取り付けられている。開閉弁６２は、作業者の操作によって開閉する。通常、開閉弁６２は開かれているが、浮上管１２を浮上させた状態で、機器室ＣＲ内を点検する際に作業者が機器室ＣＲ内へ入る場合には閉じられる。このようにすることで、気室１３内の気体が気室１３の外部へ放出されることを回避して、点検中に浮上管１２が沈降することを回避する。

排気通路６０Ｂは、第１排気弁２６と開閉弁６２とを接続する。排気通路６０Ｂからは、分岐管６０Ｇが分岐している。すなわち、分岐管６０Ｇは、排気管６０の気室１３と第１排気弁２６との間から分岐する。排気通路６０Ｂには、圧力取り出し弁２９が取り付けられている。圧力取り出し弁２９の排気通路６０Ｂとは反対側には、第１圧力センサ４０が取り付けられている。第１圧力センサ４０は、圧力取り出し弁２９を介して排気管６０、より具体的には排気通路６０Ｂ内の圧力を検出する。圧力取り出し弁２９も開閉弁６２と同様に、通常は開かれている。

排気通路６０Ｃは、第１排気弁２６と第２排気弁２７とを接続する。また、排気通路６０Ｃには、第２圧力センサ４１が取り付けられている。第２圧力センサ４１は、排気管６０、より具体的には排気通路６０Ｃ内の圧力を検出する。第２排気弁２７の排気通路６０Ｃとは反対側には、排気通路６０Ｄが接続されている。排気通路６０Ｄは、機器室ＣＲ内に開口している。このような構造により、第１排気弁２６と第２排気弁２７とが閉じられた状態で気室１３へ気体が供給されると、浮上管１２は浮上する。この場合、後述するように、第３排気弁２８も閉じられている。浮上した浮上管１２を沈降させるときには、第１排気弁２６と第２排気弁２７とが開かれることにより、気室１３の気体が機器室ＣＲ内に放出され、機器室ＣＲ内の開口ＣＲＨから浮上管１２の外部に放出されて、浮上管１２は沈降する。

本実施形態では、排気管６０に第１排気弁２６と第２排気弁２７とが接続されている。このため、一方に不具合があって開いた状態のままであったとしても、他方を閉じることにより、沈降している浮上管１２を確実に浮上させることができる。その結果、可動式防波堤が有する可動部分、すなわち浮上管１２の浮上動作の信頼性を向上させることができる。

分岐管６０Ｇには、第３排気弁２８が接続されている。第３排気弁２８は、蓋１７の凹部１７Ｕ内に配置される。凹部１７Ｕは、蓋１７が機器室ＣＲ側に凹んだ部分である。第３排気弁２８は、凹部１７Ｕ内に配置されるので、蓋１７の表面から突出しない。このため、第３排気弁２８は、水底において異物等の衝突等から保護される。第３排気弁２８が開閉することで、分岐管６０Ｇを気体が通過する状態と気体が通過しない状態とを切り替える。第３排気弁２８は、電気で動作するアクチュエータ（モータ又はソレノイド等）で開閉するとともに、作業者の操作によっても開閉する、電動式かつ手動式の開閉弁である。制御装置２１は、第３排気弁２８の開閉動作を制御する。

浮上管１２が沈降している状態から浮上する場合、第３排気弁２８は閉じられる。このとき、第１排気弁２６及び第２排気弁２７も閉じられている。この状態で気室１３に気体が供給されると浮上管１２は浮上する。浮上している浮上管１２を沈降させる場合、第１排気弁２６及び第２排気弁２７が開かれるが、このとき、第３排気弁２８も開かれてもよい。また、浮上管１２を沈降させるときには、第３排気弁２８のみが開かれてもよい。第１排気弁２６、第２排気弁２７及び第３排気弁２８をすべて開くことにより浮上管１２を急速に沈降させることができる。また、第１排気弁２６及び第２排気弁２７が開かなかった場合、第３排気弁２８を開くことにより、浮上管１２を確実に沈降させて、航路等を確保することができる。

例えば、何らかの原因で、浮上管１２が浮上した後に、第１排気弁２６、第２排気弁２７及び第３排気弁２８が制御装置２１によって動作しなくなった場合、作業者が第３排気弁２８を手動で操作することにより、第３排気弁２８を介して気室１３内の気体を排出させることができる。このように、第３排気弁２８を電動式かつ手動式の開閉弁とすることにより、第１排気弁２６、第２排気弁２７及び第３排気弁２８のすべてが電動で開かなくなった場合でも、確実に浮上管１２を沈降させて航路等を確保することができる。第３排気弁２８は、蓋１７の凹部１７Ｕ内に設けられているので、作業者がアクセスしやすいという利点がある。

機器室ＣＲ内には、気室１３の圧力を検出する気室用圧力センサ４２と、機器室ＣＲの圧力を検出する機器室用圧力センサ４３とが配置される。気室用圧力センサ４２及び機器室用圧力センサ４３の出力は、制御装置２１が取得する。気室用圧力センサ４２は、圧力検出管６１に取り付けられている。圧力検出管６１は、気室１３に開口している。気室１３と気室用圧力センサ４２との間には、弁装置６３が取り付けられている。弁装置６３は、通常は開いており、気室１３と圧力検出管６１とを連通させる。圧力検出管６１の気室１３とは反対側の端部には、気室用圧力センサ４２が接続されている。気室用圧力センサ４２は、圧力検出管６１内の圧力を検出することにより、気室１３内の圧力を検出する。機器室用圧力センサ４３は、機器室ＣＲ内の圧力を検出する。浮力発生手段１４として、気体を封入したタンクを用いる場合、前記タンク内の圧力を検出するタンク内圧力センサ４４を用いる。制御装置２１は、タンク内圧力センサ４４が検出した前記タンク内の圧力に基づき、前記タンク内への浸水を検出する。浮力発生手段１４に発泡スチロール等を用いる場合、タンク内圧力センサ４４は用いなくてもよいが、信頼性を向上させるため、前述した場合であってもタンク内圧力センサ４４を用いることが好ましい。

蓋１７の機器室ＣＲとは反対側には、外側信号送受信部８０が取り付けられる。制御装置２１は、浮上管１２が浮上したときには、外側信号送受信部８０を介して陸上の監視・制御装置１０１と通信する。外筒管１１及び浮上管１２の蓋１７側には、非接触電力電送装置３０と非接触信号電送装置３１とが配置される。蓋１７側における外筒管１１の端部１１Ｔには、凹部１１Ｕが設けられる。浮上管１２の蓋１７側における外周部には、凹部１８が設けられる。非接触電力電送装置３０及び非接触信号電送装置３１は、凹部１１Ｕ、１８に設置される。非接触電力伝送装置３０及び非接触信号電送装置３１を一体化した装置とし、この一体化した装置を図６に示す非接触電力伝送装置３０及び非接触信号電送装置３１の場所に２セット配置して、通信及び電力供給の安定のために２重経路化を図るとより好ましい。

図６、図７に示すように、非接触電力電送装置３０は、対向して配置される電力受信部３０Ｂと電力送信部３０Ａとを有しており、電磁誘導を利用して電力や信号を非接触で伝送する。電力受信部３０Ｂは浮上管１２側の凹部１８に設置され、電力送信部３０Ａは外筒管１１側の凹部１１Ｕに設置される。電力送信部３０Ａは、陸上の監視施設１００が備える電源１０６と電気的に接続されている。電源１０６は、交流をそのまま又は直流電源をインバータによって交流に変換して、電力送信部３０Ａへ送る。図７に示すように、電力送信部３０Ａは、給電側コイル５１と給電回路５０とを有し、電力受信部３０Ｂは、受電側コイル５３と受電回路５２とを有する。非接触電力電送装置３０は、電力送信部３０Ａの給電側コイル５１へ交流が流れることにより発生する磁界の変化によって電力受信部３０Ｂの受電側コイル５３へ誘導起電力を発生させ、非接触で電源１０６から送られる電力を制御機器２０の電源変換器２２へ伝送する。すなわち、非接触電力電送装置３０は、電力送信部３０Ａで電気エネルギを磁気エネルギに変換して伝送し、電力受信部３０Ｂでその磁気エネルギを電気エネルギに変換して、非接触で電力を伝送する。

電源変換器２２は、電力受信部３０Ｂから交流で伝送されてきた電力を直流に変換して制御装置２１へ供給したり、蓄電池２４へ充電したりする。蓄電池２４を充電するにあたって、蓄電池２４の充電量が不足している場合、制御装置２１は、蓄電池２４の充電量や端子電圧や温度等を監視して、適切に蓄電池２４へ充電されるように電源変換器２２を制御する。本実施形態において、制御装置２１は、浮上管１２が沈降して外筒管１１の内部に収まっているか否かを判定し、浮上管１２が沈降して外筒管１１の内部に収まっている場合、制御装置２１は電源変換器２２を制御して、電源変換器２２から制御装置２１へ電力が供給されるようにする。

一方、浮上管１２が浮上している場合、電力受信部３０Ｂと電力送信部３０Ａとが離れるため、非接触電力電送装置３０を介して陸上の電源１０６から制御装置２１へ電力を供給することはできない。この場合、制御装置２１は、蓄電池２４から制御装置２１へ電力が供給されるようになっている。これによって、浮上管１２の浮上時においても、制御装置２１は、可動式防波堤１０の監視や制御を継続できる。なお、浮上管１２が沈降して外筒管１１の内部に収まっている場合、電力受信部３０Ｂが受信し、電源変換器２２から供給される電力を、制御装置２１とともに蓄電池２４へ供給する。

制御装置２１は、陸上に配置される監視施設１００の監視・制御装置１０１からの指令により、浮上した浮上管１２を沈降させたり、緊急時に監視装置１００の監視・制御装置１０１へ指令を送り、浮上管１２を浮上させたりする。また、制御装置２１は、可動式防波堤１０の状態、例えば、浮上管１２が確実に外筒管１１の内部に収納されたか否か、浮上管１２が確実に浮上したか否か、蓄電池２４に異常がないか否か等を監視する。このため、制御装置２１と監視・制御装置１０１とは相互に通信して情報をやり取りできるようになっている。このため、制御装置２１は、外側信号送受信部８０と接続されている。本実施形態において、外側信号送受信部８０は、浮上管１２の浮上方向側における端部（この例では蓋１７）に取り付けられる。

本実施形態においては、図６、図８に示すように、陸上には陸上信号送受信部１０７を設け、監視施設１００の監視・制御装置１０１と接続する。そして、可動式防波堤１０の外側信号送受信部８０と陸上信号送受信部１０７との間で電磁波を搬送波として通信して、情報をやり取りする。より具体的には、浮上管１２の外側信号送受信部８０が水面ＷＬ上にあるときには外側信号送受信部８０と陸上信号送受信部１０７との間で通信する。

本実施形態では、図７に示すように、浮上管側信号送受信部３１Ｂと水中側信号送受信部３１Ａとを含む非接触信号電送装置３１を備える。浮上管側信号送受信部３１Ｂは浮上管１２側の凹部１８に設置され、水中側信号送受信部３１Ａは外筒管１１側の凹部１１Ｕに設置される。浮上管側信号送受信部３１Ｂと水中側信号送受信部３１Ａとは、浮上管１２が沈降して外筒管１１の内部に収まっているとき、対向して配置される。水中側信号送受信部３１Ａは、水中側送受信コイル５５と水中側送受信回路５４とを有し、浮上管側信号送受信部（第２筒状部材側送受信部）３１Ｂは、浮上管側送受信コイル（第２筒状部材側送受信コイル）５７と浮上管側送受信回路（第２筒状部材側送受信回路）５６とを有する。非接触信号電送装置３１は、浮上管側信号送受信部３１Ｂと水中側信号送受信部３１Ａとの間で信号を送受信する。水中側送受信コイル５５及び水中側送受信回路５４は、電気信号を電磁波信号に変換する。また、浮上管側送受信コイル５７及び浮上管側送受信回路５６は、水中側信号送受信部３１Ａ、より具体的には水中側送受信コイル５５から出力される電磁波信号を電気信号に変換する。

外側信号送受信部８０に加え、非接触信号電送装置３１を用いることで、浮上管１２が沈降して外筒管１１の内部に収まっているときには、非接触信号電送装置３１によっても可動式防波堤１０の制御機器２０と監視施設１００の監視・制御装置１０１との間で通信して、情報をやり取りできる。ここで、浮上管１２が浮上すると、非接触信号電送装置３１を用いた情報のやり取りはできなくなるので、外側信号送受信部８０を用いて、可動式防波堤１０の制御機器２０と監視施設１００の監視・制御装置１０１との間で通信して、情報をやり取りすることになる。次に、制御装置２１による制御例を説明する。

制御装置２１は、浮上管１２が浮上している状態で第１排気弁２６及び第２排気弁２７を開いた後に、浮上管１２が沈降を開始したら、第１排気弁２６及び第２排気弁２７を閉じる。このようにすることで、制御装置２１は、浮上管１２が着底したときの衝撃を緩和させることができる。

また、制御装置２１は、浮上管１２の内部、より具体的には気室１３に誤って気体が供給された場合には、少なくとも第１排気弁２６及び第２排気弁２７を開く。このとき、第３排気弁２８を開いてもよい。このようにすることで、意図しないタイミングで浮上管１２が浮上することを回避できる。例えば、地上の監視・制御装置１０１は、浮上の指令を制御装置２１へ送信しない状態で、気室用圧力センサ４２から浮上時に相当する気室１３の圧力変化を制御装置２１から受信した場合、制御装置２１を介して第１排気弁２６及び第２排気弁２７を開く。また、地上の監視・制御装置１０１は、浮上管１２への気体の供給を停止する。このようにして、誤った気体の供給による浮上管１２の意図しない浮上が回避される。また、浮上中の浮上管１２の上方を船舶が通過するような場合にも、監視・制御装置１０１は、第１排気弁２６及び第２排気弁２７を開くとともに、気体の供給を停止する。

浮上管１２へ誤って気体が供給されないようにするため、地上の監視・制御装置１０１は、浮上管１２へ気体を供給する際に、モニタ又はスピーカ等に、気体を供給してもよいか否かのメッセージを報知させるとともに、少なくとも２回のスイッチの操作によって気体の供給を開始する。このようにすることで、浮上管１２に対する誤った気体の供給のおそれを低減することができる。

さらに、制御装置２１は、複数（本実施形態では２個）の漏水検出センサ４５、４６のうち少なくとも１個が水を検出したら、浮上管１２を浮上させる。漏水検出センサ４５、４６が水を検出するということは、第１水密筐体２０ＣＡと第２水密筐体２０ＣＢとの少なくとも一方に浸水したおそれがあるということである。上述したような制御により、第１水密筐体２０ＣＡと第２水密筐体２０ＣＢとに浸水のおそれがあるときには、制御装置２１から地上の監視・制御装置１０１へ指令を送り、浮上管１２を浮上させて点検することができる。

次に、浮上管１２が長期間沈降している場合の動作確認について説明する。第１排気弁２６及び第２排気弁２７が正常に動作するか否か、第１排気弁２６及び第２排気弁２７の密閉が保たれているか否か及び排気管６０に詰まりがないか否か等を確認するため、制御装置２１は、第１圧力センサ４０及び第２圧力センサ４１が検出した圧力に基づき、第１排気弁２６及び第２排気弁２７の状態を検出する。具体的には、制御装置２１は、気室１３と第１排気弁２６との間の圧力を第１圧力センサ４０から取得し、第１排気弁２６と第２排気弁２７との間の圧力を第２圧力センサ４１から取得する。そして、制御装置２１は、第１圧力センサ４０及び第２圧力センサ４１が検出した圧力又は圧力の変化に基づき、第１排気弁２６及び第２排気弁２７の動作、密閉（リークがないこと）及び開放（詰まっていない）等を検出し、地上の監視・制御装置１０１へ送信する。

例えば、排気管６０、第１排気弁２６及び第２排気弁２７がすべて正常である場合、気室１３に気体が残留している場合、気室１３の圧力と気室１３から第１圧力センサ４０の間における排気管６０（排気通路６０Ａ）の圧力とは等しくなる。第１排気弁２６を開いたとき、第１圧力センサ４０が検出した圧力と第２圧力センサ４１が検出した圧力とが等しくなり、これらの圧力と気室用圧力センサ４２が検出した圧力とが等しくなる。第１排気弁２６を閉じて第２排気弁２７を開くと、第１排気弁２６と第２排気弁２７との間の圧力（第２圧力センサ４１が検出した圧力）は、排気通路６０Ｃの圧力（機器室ＣＲ内の圧力であり、気室用圧力センサ４２が検出した圧力）と等しくなる。

第１圧力センサ４０が検出した圧力と、気室用圧力センサ４２が検出した圧力とが等しい場合、排気通路６０Ａに詰まりはないと判断できる。この状態で、第１排気弁２６を開いたとき、第１圧力センサ４０が検出した圧力と第２圧力センサ４１が検出した圧力とが等しくなり、これらの圧力と気室用圧力センサ４２が検出した圧力とが等しくなれば、第１排気弁２６は正常に動作しているともに、排気通路６０Ｂに詰まりはないと判断できる。次に、第１排気弁２６を閉じて第２排気弁２７を開いた状態において、第２圧力センサ４１が検出した圧力と気室用圧力センサ４２が検出した圧力とが等しくなれば、第２排気弁２７は正常に動作しているともに、排気通路６０Ｃに詰まりはないと判断できる。

第１排気弁２６を閉じて第２排気弁２７を開いたとき、第１圧力センサ４０が検出した圧力と第２圧力センサ４１が検出した圧力との差圧が、気室用圧力センサ４２が検出した圧力と機器室用圧力センサ４３が検出した圧力との差圧と等しくなれば、第２排気弁２６の密閉は確保されていると判断できる。第１排気弁２６を開いて第２排気弁２７を閉じたとき、第２圧力センサ４１が検出した圧力と機器室用圧力センサ４３が検出した圧力との差圧が、気室用圧力センサ４２が検出した圧力と機器室用圧力センサ４３が検出した圧力との差圧と等しくなれば、第１排気弁２７の密閉は確保されていると判断できる。例えば、このようなアルゴリズムにより、第１排気弁２６、第２排気弁２７及び排気管６０の状態を判断することができる。

１ 可動式防波施設
３ 送気管
３Ａ 第１送気管
３Ｂ 第２送気管
３ｅ、３ｅａ、３ｅｂ 気体出口
１０ 可動式防波堤
１１ 外筒管
１２ 浮上管
１２Ｓ 側部
１３ 気室（空間）
１４ 浮力発生手段
１５ 第１仕切り部材（仕切り部材）
１６ 第２仕切り部材（仕切り部材）
１７ 蓋
２０ 制御機器
２０ＣＡ 第１水密筐体
２０ＣＢ 第２水密筐体
２１ 制御装置
２２ 電源変換器
２４ 蓄電池
２５ 接続器
２６ 第１排気弁
２７ 第２排気弁
３０ 非接触電力電送装置
３０Ａ 電力送信部
３０Ｂ 電力受信部
３１ 非接触信号電送装置
３１Ａ 水中側信号送受信部
３１Ｂ 浮上管側信号送受信部
４０ 第１圧力センサ
４１ 第２圧力センサ
４２ 気室用圧力センサ
４３ 機器室用圧力センサ
４４ タンク内圧力センサ
４５ 漏水検出センサ
４６ 漏水検出センサ
４７ 加速度センサ
６０ 排気管
６０Ｇ 分岐管
６１ 圧力検出管
６２ 開閉弁
６３ 弁装置
１００ 監視施設
１０１ 監視・制御装置
１０２ 圧縮機
１０４Ａ 第１気体ボトル
１０４Ｂ 第２気体ボトル
１０４Ｃ 第３気体ボトル
１０６ 電源
１０７ 陸上信号送受信部
１０８ 水中信号送受信部
１１０Ａ 第１開閉弁
１１０Ｂ 第２開閉弁
１１０Ｃ 三方弁

Claims (12)

1. 水底に埋め込まれて前記水底側に開口部を有する第１筒状部材と、
   前記第１筒状部材の内部に、前記第１筒状部材の長手方向に対して移動できるように配置されるとともに、内部に供給される気体により浮力を発生する第２筒状部材と、
   前記第２筒状部材の内部であって水面側に設けられる機器室と、
   前記第２筒状部材の内部であって前記機器室よりも水底側に設けられて、前記気体が供給される気室と、
   前記機器室内から前記気室に接続される排気管と、
   前記気室側から順に前記排気管へ直列に接続される第１排気弁及び第２排気弁と、
   前記第１排気弁及び前記第２排気弁の動作を制御する制御装置と、
   を含む可動式防波堤。
2. 前記排気管の前記気室と前記第１排気弁との間から分岐する分岐管と、
   前記分岐管に接続される第３排気弁と、
   を有する請求項１に記載の可動式防波堤。
3. 前記排気管の前記気室と前記第１排気弁との間に設けられる第１圧力センサと、
   前記排気管の前記第１排気弁と前記第２排気弁との間に設けられる第２圧力センサと、
   を有する請求項１又は２に記載の可動式防波堤。
4. 前記気室の圧力を検出する気室用圧力センサと、
   前記機器室の圧力を検出する機器室用圧力センサと、
   を有する請求項１から３のいずれか１項に記載の可動式防波堤。
5. 前記排気管の前記第１排気弁と前記気室との間に接続される開閉弁を有する請求項１から４のいずれか１項に記載の可動式防波堤。
6. 前記制御装置は、前記第１排気弁及び前記第２排気弁を開いた後に前記第２筒状部材が沈降を開始したら、前記第１排気弁及び前記第２排気弁を閉じる請求項１から５のいずれか１項に記載の可動式防波堤。
7. 前記制御装置は、前記第１圧力センサ及び前記第２圧力センサが検出した圧力に基づき、前記第１排気弁及び前記第２排気弁の状態を検出する請求項３に記載の可動式防波堤。
8. 前記制御装置は、前記第２筒状部材の内部に誤って前記気体が供給された場合には、少なくとも前記第１排気弁及び前記第２排気弁を開く請求項１から７のいずれか１項に記載の可動式防波堤。
9. 少なくとも前記制御装置を格納する第１水密筐体と、
   少なくとも前記第１排気弁及び前記第２排気弁を格納する第２水密筐体と、
   を有する請求項１から８のいずれか１項に記載の可動式防波堤。
10. 前記第１水密筐体及び前記第２水密筐体は、それぞれ内部に漏水検出センサを有する請求項９に記載の可動式防波堤。
11. 前記制御装置は、前記漏水検出センサが水を検出したら、前記第２筒状部材を浮上させる請求項１０に記載の可動式防波堤。
12. 前記第１水密筐体と前記第２水密筐体との少なくとも一方は、内部に加速度検出センサを有する請求項９から１１のいずれか１項に記載の可動式防波堤。

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