JP6392795B2

JP6392795B2 - 水中観測装置及びオイル注入装置

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Publication number: JP6392795B2
Application number: JP2016010433A
Authority: JP
Inventors: 和孝宍戸; 重行米谷
Original assignee: NEC Platforms Ltd
Current assignee: NEC Platforms Ltd
Priority date: 2016-01-22
Filing date: 2016-01-22
Publication date: 2018-09-19
Anticipated expiration: 2036-01-22
Also published as: JP2017129516A

Description

本発明は、海底等の水中で圧力や温度の観測を行うための水中観測装置及び、該水中観測装置にオイル注入する際に用いるオイル注入装置に関する。

水中観測装置は、海底や湖底等の水中における圧力を測定したり、その微妙な圧力変化を測定することで、水圧や音響データの収集を行っている。これらは津波の予測等の各種の用途に使用されている。

このような水中観測装置は、内蔵の電子部品の電気的絶縁性を向上させるためにオイルが注入されている。図５は、特開２００３−１７２６４２号公報に開示されている水中観測装置にオイル注入装置でオイル注入する際の断面図である。また、図６は、オイル注入装置の拡大断面図である。

図５に示す水中観測装置１００は、概略筒状の筐体１０１を有する。この筐体１０１の一端の開口にはオイル注入側板１０２が取り付けられ、他端の開口には帽子状のゴムカバー１０３が取り付けられている。筐体１０１の内壁にはセンサ取付部１０４が設けられている。

また、ゴムカバー１０３の外周縁はカバー鍔１０５をなし、このカバー鍔１０５はカバー抑リング１０６によって筐体１０１の端面に密着している。

この筐体内空間Ｋ１に絶縁リング１０８を介して検出用センサ（以下、センサという）１０９が、センサ取付部１０４に固定されている。筐体１０１の筐体内空間Ｋ１には、オイル注入装置２００によりオイル１０７が注入される。従って、センサ１０９は、オイル１０７中に存在する状態となる。

このセンサ１０９の検出信号は、絶縁リング１０８に取り付けられたセンサ側端子１１０から信号線１１１、筐体側端子１１２を介して、この水中観測装置１００の外部に出力されるようになっている。なお、筐体側端子１１２は、オイル注入側板１０２に取り付けられた信号取出端子１１３によって外部に引き出されている。

ところで、この水中観測装置１００のオイル注入側板１０２には、オイル注入口ネジ孔１１４が貫通している。オイル注入口ネジ孔１１４の装置外に通じる側は、大径となっており、密封栓設置穴１１５を形成している。

図６は、オイル注入装置２００を拡大して示した断面図である。オイル注入装置２００は、密封機構２０１、アダプタ機構２０２を備える。

アダプタ機構２０２は、アダプタ２０５、第１パイプ２０７を主要構成とする。アダプタ２０５は、筒状体に形成されて、一端近傍にアダプタフランジ２０６を備える。このアダプタフランジ２０６の端部は、オイル注入側板１０２に形成されたザグリ部２０８と嵌合している。そして、ネジ２１０をアダプタフランジ２０６、パッキン２０９を介してオイル注入側板１０２に螺合させることにより、密封栓設置穴１１５側の空間と外部空間とが気密遮断さる。従って、ネジ２１０の螺合を解除することにより、アダプタ２０５はオイル注入側板１０２から取り外すことが可能になる。

第１パイプ２０７はアダプタ２０５の側壁に固着されて、当該第１パイプ２０７とアダプタ２０５とが連通している。この第１パイプ２０７には、バルブを介してポンプが接続され、またポンプにはオイル貯蔵部が接続されている。なお、ポンプ、オイル貯蔵部、バルブは、図示省略している。

密封機構２０１は、第２パイプ２１１、密封栓２０３、円盤２１２、栓係止ネジ２１３、ハンドル２１４を備えている。

第２パイプ２１１は、アダプタ２０５に挿嵌され、ネジ２１９によって位置固定できるようになっている。また、第２パイプ２１１の外壁には溝が形成されて、オーリング２２０が装着されている。このオーリング２２０により密封栓設置穴１１５側の空間（以下、注入孔空間）Ｋ２と外部空間とが気密に遮断されるようになっている。

この第２パイプ２１１の外部空間側の開口端部には、円盤２１２が取り付けられている。また、第２パイプ２１１における注入孔空間Ｋ２側の端部領域には、円盤２１２側の領域に対して肉厚の薄い段差部２１５が形成されている。

密封栓２０３は、段差部２１５に遊嵌し、注入孔空間Ｋ２側の端面に栓係止ネジ２１３が螺合し、他端の端面には栓固定ネジ２１６が螺合している。この密封栓２０３の外壁には溝が形成され、オーリング２１７が装着されている。これにより注入孔空間Ｋ２と外部空間とが気密遮断できるようになっている。さらに、密封栓２０３の注入孔空間Ｋ２側の端面にはオーリング２１８が装着されている。このオーリング２１８は、オイル注入口ネジ孔１１４の大きさより大きな寸法に設定されている。

栓固定ネジ２１６の先端には雄ネジが形成され、この栓固定ネジ２１６を円盤２１２に挿通して当該雄ネジを密封栓２０３と螺合させるようになっている。そして、栓固定ネジ２１６を回転させることにより雄ネジが密封栓２０３に螺合して、当該密封栓２０３を段差部２１５に係止する。

ハンドル２１４は、密封栓２０３を回転させて、この密封栓２０３に設けられている栓係止ネジ２１３をオイル注入口ネジ孔１１４に螺合させることにより、筐体内空間Ｋ１を密封する際に用いる。即ち、筐体内空間Ｋ１を密封する際には、円盤２１２を外し、栓固定ネジ２１６を引き抜いた状態で、ハンドル２１４を密封栓２０３に係止して、当該密封栓２０３を押し込みながら回転させる。この回転により栓係止ネジ２１３がオイル注入口ネジ孔１１４に螺合して、筐体内空間Ｋ１が密封される。

次に、このような構成のオイル注入装置２００により筐体内空間Ｋ１にオイルを注入する際の手順を説明する。

先ず、図６に示すように、栓固定ネジ２１６を密封栓２０３に螺合させて、当該密封栓２０３を段差部２１５に係止する。この状態では、密封栓２０３は第１パイプ２０７の管口を開放している。

そこで、バルブを開放して、第１パイプ２０７を介して筐体内空間Ｋ１のエアーを吸引する（真空にする）ことにより筐体内空間Ｋ１を負圧にする。この負圧により、オイル貯蔵部に貯留されているオイル１０７は、第１パイプ２０７を介して筐体内空間Ｋ１に流入する。

作業者は、オイル貯蔵庫の貯蔵されているオイル量の変化によって筐体内空間に注入されたオイル１０７の量を判断し、注入量が所望量になるとバルブを閉じる。

なお、ポンプで、筐体内空間Ｋ１を真空にしたので、当該筐体内空間Ｋ１には空気は残っていないはずであるが、念のために真空引き、オイル注入工程を繰り返して、筐体内空間Ｋ１がオイルにより完全に満たされるようにする。

ところで、水中観測装置を海底等の水中に設置すると、水圧や温度によって、オイルが収縮したりすることがある。この収縮により筐体内空間にはオイルが満たされていない空間が発生し、センサ１０９の検出感度が低下する。そこで、オイルが満たされていない空間が発生することを見込んで、オイル量を調整する。

筐体内空間Ｋ１にオイルが注入されると、円盤２１２を外して栓固定ネジ２１６を引き抜く。そして、ハンドル２１４で密封栓２０３を押し込みながら回転させて、栓係止ネジ２１３をオイル注入口ネジ孔１１４に螺合させる。これにより筐体内空間Ｋ１が密封される。

最後に、ネジ２１０を外し、アダプタ２０５を取り外すことにより、オイルの注入作業が完了する。

特開２００３−１７２６４２号公報

しかしながら、特開２００３−１７２６４２号公報にかかる構成では、オイル注入作業に用いられる部品点数が多く複雑な構成であるため、多くの工程が必要となる問題があった。

また、オイルの注入は、筐体内空間を負圧にすることにより行うため、注入量を正確に調整することが困難であった。

そこで、本発明の主目的は、オイル注入処理に必要な部品点数を削減して、注入作業工程を簡略化すると共に、注入場所と設置場所とが異なる環境であっても、筐体内空間を常にオイルで充満させることが出来るようにした水中観測装置のオイル注入装置を提供することである。

上記課題を解決するため、オイル注入装置にかかる発明は、水中観測装置の筐体の一端を閉塞し、かつ、筐体内部を真空引きする際や当該筐体内部にオイルを注入する際に用いられる連通孔と、オイル注入孔、及び、エアー排気孔を密閉する気密部材と、筐体内部の気密性を保ちながら、当該筐体内部の体積を縮小する体積縮小ユニットと、を備えることを特徴とする。

また、水中観測装置にかかる発明は、上記オイル注入装置と、オイル注入側板により一端の開口が閉塞される筐体と、筐体内に設けられたセンサと、筐体の他端の開口を閉塞する端部封止弾性体と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、オイル注入処理に必要な部品点数が削減でき、また注入作業工程が簡略化できる。さらに、注入場所と設置場所とが異なる環境であっても、筐体内空間を常にオイルで充満させることができるようになる。

水中観測装置にオイル注入装置でオイル注入する際の断面図である。オイル注入が完了した水中観測装置の断面図である。気密栓がオイル注入側板にネジ込まれた際の様子を示す部分拡大図である。（ａ）はネジを締める前であって、筐体内空間を封止する前の状態、（ｂ）はネジを締めて筐体内空間を封止した後の状態を示す図である。関連技術の説明に適用される水中観測装置の断面図である。オイル注入装置の拡大断面図である。

本発明の実施形態を説明する。図１は、本実施形態にかかる水中観測装置１００にオイル注入装置３００でオイル注入する際の断面図である。

水中観測装置１００は、概略筒状の筐体１０１を有する。この筐体１０１の一端の開口にはオイル注入側板１１６が取り付けられ、他端の開口には帽子状のゴムカバー（端部封止弾性体）１０３が取り付けられている。筐体１０１の内にはシャフト１２４が設けられている。

また、ゴムカバー１０３の外周縁はカバー鍔１０５をなし、このカバー鍔１０５はカバー抑リング１０６によって筐体１０１の端面に密着している。このゴムカバー１０３は例えば、一方の端部が閉塞されたベローズのような形状であっても良い。

この筐体内空間Ｋ１に絶縁リング１０８を介して検出用センサ（以下、センサという）１０９が、シャフト１２４に固定されている。筐体１０１の筐体内空間Ｋ１には、オイル注入装置３００によりオイル１０７が注入される。従って、センサ１０９は、オイル１０７中に存在する状態となる。

センサ１０９として、圧力センサ、温度センサ、超音波センサ等の各種のセンサを用いることができる。このセンサ１０９の検出信号は、センサ側端子１１０から信号線１１１、筐体側端子１１２を介して、この水中観測装置１００の外部に出力されるようになっている。なお、筐体側端子１１２は、オイル注入側板１１６に取り付けられた信号取出端子１１３によって外部に引き出されている。

オイル注入側板１１６は、中央部に筐体側端子１１２及び信号取出端子１１３が設けられ、この信号取出端子１１３を挟んでオイル注入孔１１７、エアー排気孔１１８が形成されている。

なお、オイル注入孔１１７とエアー排気孔１１８とを１つの孔で共用することも可能である。以下、オイル注入孔１１７、エアー排気孔１１８、これらを１つにした孔を総称して連通孔と記載する。

センサ１０９は、シャフト１２４によりオイル注入側板１１６に固定されている。しかし、シャフト１２４はセンサ１０９の支持機構の一例であって、この構成に限定するものではない。

また、オイル注入側板１１６の筐体内空間Ｋ１側は、小径に形成されて挿嵌部１２３をなし、この挿嵌部１２３が筐体１０１に挿入される。このとき、挿嵌部１２３にはオーリング１２１が装着されている。従って、挿嵌部１２３が筐体１０１に挿入された際には、このオーリング１２１により筐体内空間Ｋ１と外部空間との連通が遮断される。

このオイル注入側板１１６は、スペーサ１１９を挟んで、筐体１０１の端面に宛われ、ネジ１２０を締めることで密着するようになっている。このスペーサ１１９は、例えばＣ型部材を複数組み合わせた環状体である。但し、各Ｃ型部材は強固に連結されていない。このため、Ｃ型部材を引き抜くことが可能である。

なお、このスペーサ１１９を圧縮可能な環状の弾性部材で形成してもよい。

本実施例の水中観測装置１００のオイル注入側板１１６には、オイル注入孔１１７、エアー排気孔１１８が貫通している。

オイル注入孔１１７、エアー排気孔１１８には、筐体内空間Ｋ１のエアー吸引やオイル注入を行うためのパイプ３０１，３０２が取り付けられている。

そして、パイプ３０１にはポンプバルブを介してエアー吸引ポンプが接続され、パイプ３０２にはエアー吸引により負圧となった筐体内空間Ｋ１にオイル１０７を供給するオイル貯蔵部がオイルバルブを介して接続されている。なお、エアー吸引ポンプ、オイル貯蔵部、ポンプバルブ、オイルバルブは、図示省略している。

次に、上記オイル注入装置３００を用いてオイル注入する際の作業手順を説明する。なお、図２は、オイル注入が完了した水中観測装置１００の断面図である。

先ず、作業者は、スペーサ１１９を挟んでオイル注入側板１１６を筐体１０１の端面に宛い、ネジ１２０を締めて固定する。

そして、エアー吸引ポンプと連結されたパイプ３０１をエアー排気孔１１８に接続し、オイル貯蔵部と連結されたパイプ３０２をオイル注入孔１１７に接続する。この状態では、ポンプバルブ及びオイルバルブは閉じられた状態である。

作業者は、エアー吸引ポンプを動作させ、ポンプバルブを開くことにより筐体内空間Ｋ１内を真空引きする。なお、オイル注入する際には、水中観測装置１００を縦置き状態（図１は横置き状態）にして行うことが好ましい。

筐体内空間Ｋ１内が真空状態になると、ポンプバルブを閉じ、オイルバルブを開く。これにより、負圧となっている筐体内空間Ｋ１内にオイル貯蔵部からオイルが注入される。注入されるオイル量は、オイル貯蔵部に貯蔵されているオイル量の変化から判断する。

また、オイル注入孔１１７またはエアー排気孔１１８からオイル１０７が溢れ出ることでも筐体１０１がオイル１０７で注入されたことを判断できる。無論、パイプ３０１にオイル流量計を設けたり、筐体１０１に覗き窓を設けたりすることも可能である。

なお、オイル注入孔１１７とエアー排気孔１１８とを１つの連通孔で共用した場合、この連通孔に接続するパイプは二股とする。そして、二股の一方をパイプ３０１としてポンプバルブを設け、他方をパイプ３０２としてオイルバルブを設ければよい。

このような、真空引き及びオイル注入を１サイクルとして、複数サイクル行うことにより筐体内空間Ｋ１にオイル１０７が適量注入されると、ポンプバルブ、及び、オイルバルブを共に閉じ、パイプ３０１、３０２を取り外す。

その後、作業者は、オイル注入孔１１７及びエアー排気孔１１８に気密栓（気密部材）３０３をネジ込み又は圧入して止栓する。

図３は、気密栓３０３がオイル注入側板１１６にネジ込まれた際の様子を示す部分拡大図である。この気密栓３０３にはオイル注入孔１１７やエアー排気孔１１８より大きい径のオーリング３０４が装着されている。従って、気密栓３０３をネジ込むことで、オーリング３０４が機能して筐体内空間Ｋ１内を気密状態にすることができる。

原理的には、この状態の筐体内空間Ｋ１内にはエアーが残っていないはずであるが、場合によっては残っていることもあり得る。

そこで、気密栓３０３を装着した後、スペーサ１１９を取り外す。スペーサ１１９は複数のＣ型部材から形成されているので、スペーサ１１９を容易に、取り外すことができる。また、筐体内空間Ｋ１の気密性は、オーリング１２１により達成されるので、スペーサ１１９を取り外しても、当該筐体内空間Ｋ１の気密性は損なわれない。

スペーサ１１９を取り外した状態で、ネジ１２０を締めて、オイル注入側板１１６を筐体内空間Ｋ１側に押し込む。これにより残留するエアーの体積を縮小させることができる。

なお、スペーサ１１９を環状の弾性部材で形成した場合には、敢えて取り外す必要はなく、このスペーサ１１９を押し潰すように、ネジ１２０を締めればよい。

ネジを締める際には、気密栓３０３を緩めておいてもよい。これはネジ１２０を締め付けた際に、エアーがオイル注入孔１１７やエアー排気孔１１８から抜けるので、残留するエアーをなくすことが可能になるためである。

以上説明したように、少ない部品でオイル注入装置を構成したので、安価なオイル注入装置が提供できると共に、オイル注入作業工程が簡単化できるようになる。また、このため注入場所と設置場所とが異なる環境であっても、容易に筐体内空間を常にオイルで充満させることができるようになる。

なお、上記説明では、オイル注入側板１１６にオイル注入孔１１７やエアー排気孔１１８等の連通孔を設けた場合を説明したが、筐体１０１の側面に連通孔を設けても良い。

また、気密栓３０３により筐体内空間Ｋ１を封止する場合について説明したが、例えば図４に示すように、筐体１０１の側面に連通孔１２５を設け、ネジ１２０を締めた際に、この連通孔１２５がオーリング１２１を乗り越えることにより筐体内空間Ｋ１を封止できるようにしてもよい。なお、図４（ａ）はネジ１２０を締める前であって、筐体内空間Ｋ１を封止する前の状態であり、図４（ｂ）はネジ１２０を締めて筐体内空間Ｋ１を封止した後の状態を示す図である。この場合、オーリング１２１が気密部材、即ち気密栓３０３としての機能を果たすことになる。

以上、実施形態（及び実施例）を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態（及び実施例）に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

１００水中観測装置
１０１筐体
１０２オイル注入側板
１０３ゴムカバー（端部封止弾性体）
１０４センサ取付部
１０５カバー鍔
１０６カバー抑リング
１０７オイル
１０８絶縁リング
１０９センサ
１１０センサ側端子
１１１信号線
１１２筐体側端子
１１３信号取出端子
１１４オイル注入口ネジ孔
１１５密封栓設置穴
１１６オイル注入側板
１１７オイル注入孔
１１８エアー排気孔
１１９スペーサ
１２０ネジ
１２１オーリング
１２３挿嵌部
１２４シャフト
１２５連通孔
２００オイル注入装置
２０１密封機構
２０２アダプタ機構
２０３密封栓
２０５アダプタ
２０６アダプタフランジ
２０７第１パイプ
２０８ザグリ部
２０９パッキン
２１０ネジ
２１１第２パイプ
２１２円盤
２１３栓係止ネジ
２１４ハンドル
２１５段差部
２１６栓固定ネジ
２１７オーリング
２１８オーリング
２１９ネジ
２２０オーリング
３００オイル注入装置
３０１パイプ
３０２パイプ
３０３気密栓（気密部材）
３０３気密栓
３０４オーリング

Claims

水中観測装置の筐体の一端を閉塞し、かつ、前記筐体内部を真空引きする際や当該筐体内部にオイルを注入する際に用いられる連通孔と、
前記連通孔を密閉する気密部材と、
前記筐体内部の気密性を保ちながら、当該筐体内部の体積を縮小する体積縮小ユニットと、
を備えることを特徴とするオイル注入装置。
水中観測装置の筐体の一端を閉塞し、かつ、前記筐体内部を真空引きする際に用いられるエアー排気孔、及び、当該筐体内部にオイルを注入する際に用いられるオイル注入孔と、
前記オイル注入孔、及び、前記エアー排気孔を密閉する気密部材と、
前記筐体内部の気密性を保ちながら、当該筐体内部の体積を縮小する体積縮小ユニットと、
を備えることを特徴とするオイル注入装置。
請求項１又は２に記載のオイル注入装置であって、
前記体積縮小ユニットは、
前記筐体の一方の開口を閉塞するオイル注入側板と、
前記オイル注入側板を前記筐体内部側に向かって移動させるネジと、
前記オイル注入側板が前記筐体に挿嵌され、かつ、当該挿嵌領域の外周面と前記筐体の内面との気密を保つオーリングと、
少なくともオイル注入時には、前記オイル注入側板が前記筐体の端面から所定距離だけ離れているように位置規定するスペーサと、を備え、
前記筐体内にオイルが注入された際に、前記スペーサを取り外し、当該スペーサの厚み量だけ前記ネジをさらに締めることにより前記オイル注入側板を前記筐体内部側に向かって移動させることを特徴とするオイル注入装置。
請求項３に記載のオイル注入装置であって、
前記スペーサは、Ｃ型部材を複数組み合わせて形成され、又は、環状の弾性部材により形成されている、
ことを特徴とする水中観測装置のオイル注入装置。
請求項１乃至４のいずれか１項に記載のオイル注入装置と、
オイル注入側板により、一端の開口が閉塞される筐体と、
前記筐体内に設けられたセンサと、
前記筐体の他端の開口を閉塞する端部封止弾性体と、
を備えることを特徴とする水中観測装置。