可動式防波堤及び可動式防波施設
【課題】可動式防波堤の可動部分の内部に搭載された機器に、水中での電力供給を可能にすること。
【解決手段】可動式防波堤１０は、外筒管１１と、この外筒管１１の内部に移動可能に配置されて、内部に供給される気体により浮力を発生して浮上可能な浮上管１２とを有する。浮上管１２の機械室ＣＲには、制御機器２１及び蓄電池２２が配置される。浮上管１２の蓋１７には、電力受信部３０Ｂが設けられ、これと対向する外筒管１１の部分に電力送信部３０Ａが設けられる。電力送信部３０Ａは、電気エネルギを磁気エネルギに変換する。また、電力受信部３０Ｂは、電力送信部３０Ａから出力される磁気エネルギを電気エネルギに変換するとともに、変換後の電気エネルギを蓄電池２２や制御装置２１へ供給する。
【解決手段】可動式防波堤１０は、外筒管１１と、この外筒管１１の内部に移動可能に配置されて、内部に供給される気体により浮力を発生して浮上可能な浮上管１２とを有する。浮上管１２の機械室ＣＲには、制御機器２１及び蓄電池２２が配置される。浮上管１２の蓋１７には、電力受信部３０Ｂが設けられ、これと対向する外筒管１１の部分に電力送信部３０Ａが設けられる。電力送信部３０Ａは、電気エネルギを磁気エネルギに変換する。また、電力受信部３０Ｂは、電力送信部３０Ａから出力される磁気エネルギを電気エネルギに変換するとともに、変換後の電気エネルギを蓄電池２２や制御装置２１へ供給する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、必要に応じて水底から水面上に突出する可動式防波堤及び可動式防波施設に関する。
【背景技術】
【０００２】
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や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開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１１６１３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、可動式防波堤は、万一可動部分が浮上しなかった場合のバックアップシステムを備えることがある。また、可動式防波堤では、可動部分が確実に浮上したか、また、浮上した可動部分が確実に沈降したか等を監視する要求がある。このためには、可動式防波堤の内部に監視や制御に用いる機器を搭載する必要があり、保守や点検を考慮すると、前記機器は可動式防波堤の可動部分に搭載されることになる。このような機器を動作させるためには電力が必要であるが、可動部分はほとんどの時間水中にあるため、水中で可動部分の内部に配置された機器に電力を供給する必要がある。特許文献１にはこの点について開示されておらず、改善の余地がある。
【０００５】
本発明は、可動式防波堤の可動部分の内部に搭載された機器に対して、水中での電力供給を可能にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、水底側に開口部を有する第１筒状部材と、当該第１筒状部材の内部に、当該第１筒状部材の長手方向に対して移動可能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して浮上可能な第２筒状部材と、当該第２筒状部材の内部に配置される蓄電池と、前記第１筒状部材に取り付けられて、電気エネルギを磁気エネルギに変換する給電側コイルと給電回路とからなる電力送信部と、前記第２筒状部材に取り付けられ、かつ前記電力送信部と対向して配置されて、前記電力送信部から出力される磁気エネルギを電気エネルギに変換する受電側コイルと受電回路とからなり、変換後の電気エネルギを前記蓄電池と前記第２筒状部材の内部に搭載される機器との少なくとも一方へ供給する電力受信部と、を含むことを特徴とする。
【０００７】
このように、電力送信部と電力受信部との間で電磁誘導を利用して非接触で電力を伝送するので、水中でも電力の伝送が可能となる。その結果、可動式防波堤の可動部分の内部に搭載された機器に対して、水中での電力供給が可能となる。ここで、３０Ｈｚ以上１００Ｈｚの周波数で、電力送信部と電力受信部との間で電力を供給することが好ましい。
【０００８】
本発明の望ましい態様としては、前記可動式防波堤において、前記第１筒状部材に取り付けられて、電気信号を磁気信号に変換する水中側送受信コイルと水中側送受信回路とからなる水中側信号送受信部と、前記水中側信号送受信部から出力される磁気信号を電気信号に変換する第２筒状部材側送受信コイルと第２筒状部材側送受信回路とからなり、前記第２筒状部材に取り付けられ、かつ前記水中側信号送受信部と対向して配置されて、変換後の電気エネルギを前記蓄電池と前記第２筒状部材の内部に搭載される機器との少なくとも一方へ供給する浮上管側信号送受信部とを備えることが好ましい。これによって、第２筒状部材が水中にある場合には、浮上管側信号送受信部と水中側信号送受信部とを用いて情報のやり取りができる。ここで、１００ＭＨｚ以上２００ＭＨｚの周波数で、浮上管側信号送受信部と水中側信号送受信部との間で情報をやり取りすることが好ましい。
【０００９】
本発明の望ましい態様としては、前記可動式防波堤において、前記電力受信部は、前記第２筒状部材の浮上方向側の端部から、前記第２筒状部材の長手方向と直交する方向における外側に向かって突出する支持部材に取り付けられ、前記電力送信部は、前記浮上方向側における前記第１筒状部材の端部に設けられるフランジ部に取り付けられることが好ましい。このようにすれば、比較的簡単な構成で電力伝送部と電力受信部とを可動式防波堤に取り付けることができる。
【００１０】
本発明の望ましい態様としては、前記可動式防波堤において、前記電力受信部は、前記浮上方向へ向かうにしたがって前記第２筒状部材の長手方向と直交する方向の外側に向かう傾斜部を有する支持部材の前記傾斜部に取り付けられ、前記電力送信部は、前記浮上方向側における前記第１筒状部材の端部に設けられるフランジ部に取り付けられることが好ましい。電力送信部と電力受信部とは互いに対向して設けられるので、電力受信部を上述した傾斜部に取り付けることにより、第２筒状部材と第１筒状部材との隙間にごみ等が侵入することを抑制できる。その結果、ごみ等によって第２筒状部材の動きが阻害されるおそれが低減されるので、第２筒状部材をより確実に浮上させることができる。
【００１１】
本発明の望ましい態様としては、前記可動式防波堤において、前記電力受信部は、少なくとも、前記第２筒状部材の長手方向と直交する方向の内側へ移動可能な移動部材に取り付けられ、前記電力送信部は、前記浮上方向側における前記第１筒状部材の端部に設けられるフランジ部に取り付けられることが好ましい。これによって、第２筒状部材が第１筒状部材の内部に沈降する際に、電力受信部と電力送信部との間に異物が噛み込んだ場合でも、移動部材が第２筒状部材の内側に向かって動くことにより、電力受信部及び電力送信部に過度の力が作用することを回避できる。これによって、電力受信部及び電力送信部の耐久性低下を抑制できる。
【００１２】
本発明の望ましい態様としては、前記可動式防波堤において、前記第２筒状部材は、前記移動部材に、前記第２筒状部材の長手方向と直交する方向の外側に向かう力を付与する弾性部材を備えることが好ましい。これによって、電力受信部と電力送信部との間に噛み込んだ異物が除去された後は、弾性部材によって電力受信部が正しい位置に戻される。
【００１３】
本発明の望ましい態様としては、前記可動式防波堤において、前記電力受信部は、前記第２筒状部材の側部に設けられた開口部に配置され、前記電力送信部は、前記第１筒状部材の内側の側部に設けられた開口部に配置されることが好ましい。これによって、電力送信部及び電力受信部は水中に露出しないので、水中の異物が電力送信部及び電力受信部に衝突すること等による電力送信部及び電力受信部の耐久性低下を抑制できる。
【００１４】
本発明の望ましい態様としては、前記可動式防波堤において、前記第２筒状部材の外部に配置されて、低周波を送受信できる外側信号送受信部を備え、前記第２筒状部材の内部に設けられる通信機器が前記外側信号送受信部を介して前記第２筒状部材の外部との間で通信することが好ましい。これによって、可動式防波堤の内部に搭載された機器と外部との間で、水中及び空気中で無線通信が可能になる。
【００１５】
本発明の望ましい態様としては、前記可動式防波堤において、前記低周波の周波数は、１ｋＨｚ以上２０ｋＨｚ以下であることが好ましい。
【００１６】
本発明の望ましい態様としては、前記可動式防波堤において、前記第１筒状部材の底部に接続された送気管と、当該送気管を通じて前記第２筒状部材の内部に空気を供給する空気供給装置と、前記送気管に設けられて、当該送気管の内部の圧力を検出する送気管内圧力検出手段と、を備えることが好ましい。送気管内圧力検出手段によって送気管の内部の圧力を検出し、その変化を監視することによって、送気管の異常、例えば、空気の漏洩等を検知することができる。
【００１７】
本発明の望ましい態様としては、前記可動式防波堤において、前記送気管内圧力検出手段は、前記送気管の陸上に配置される部分に設けられることが好ましい。
【００１８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る可動式防波施設は、前記可動式防波堤を水底に複数配列したことを特徴とする。この可動式防波施設は、上述した可動式防波堤を備えるので、可動式防波堤の可動部分の内部に搭載された機器に対して、水中での電力供給が可能となる。
【００１９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る可動式防波施設は、前記可動式防波堤を水底に複数配列し、前記送気管内圧力検出手段が検出した前記送気管の内部の圧力に基づき、前記送気管の気体漏洩箇所を推定する気体漏洩箇所推定手段を備えることを特徴とする。この可動式防波施設は、上述した可動式防波堤を備えるので、水中での電力供給が可能となる。さらに、この可動式防波施設は、気体漏洩箇所推定手段によって送気管の内部の圧力に基づいて送気管の気体漏洩箇所を推定できるので、保守・点検の利便性が向上する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、可動式防波堤の可動部分の内部に搭載された機器に対して、水中での電力供給が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】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】図２は、図１のＡ−Ａ矢視図である。
【図３】図３は、図１のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】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】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】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】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】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】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】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。
【図９】図９は、電力送信部と電力受信部との配置例を示す模式図である。
【図１０】図１０は、電力送信部と電力受信部との配置例を示す模式図である。
【図１１】図１１は、電力送信部と電力受信部との配置例を示す模式図である。
【図１２】図１２は、電力送信部と電力受信部との配置例を示す模式図である。
【図１３】図１３は、本実施形態に係る可動式防波堤へ気体を供給する送気管の漏気を推定する方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の発明を実施するための形態（以下、実施形態という）により本発明が限定されるものではない。また、下記の実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。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、津波や高潮等が発生した場合には、水底から水面上に浮上して、津波や高潮の通過を阻害し、港湾設備等を保護する。
【００２３】
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〜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。
【００２４】
図１〜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とを含んで構成される。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。
【００２５】
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。
【００２６】
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、鋼管で構成される。外筒管１１及び浮上管１２は、いずれも防錆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。
【００２７】
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から浮上可能に構成される。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。
【００２８】
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を機械室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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。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。
【００３１】
気体供給装置は、図４に示す気体ボトル１０４と、気体ボトル１０４と送気管３との間に設けられる開閉弁１１０と、電動機１０３で駆動される圧縮機１０２とを含んで構成される。これらは、監視施設１００に備えられる。送気管３の気体入口は、気体供給装置を構成する開閉弁１１０に接続されている。気体ボトル１０４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、開閉弁１１０が開かれて、気体ボトル１０４内の気体が送気管３を通って浮上管１２の内部に供給される。気体ボトル１０４は、それぞれの可動式防波堤１０に対して設けられており、本実施形態では、１台の可動式防波堤１０に対して２台の気体ボトル１０４が用意される。なお、それぞれの気体ボトル１０４に対して個別に送気管３を設け、２本の送気管３を浮上管１２の開口部１２ｏの下方に配置してもよい。
【００３２】
１台の気体ボトル１０４によって、１台の可動式防波堤１０の浮上管１２を浮上させることができるが、１台の可動式防波堤１０に対して２台の気体ボトル１０４を用意することで、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、もう一方をバックアップとして用いることにより、より確実に浮上管１２を浮上させることができる。また、２台の気体ボトル１０４から１台の可動式防波堤１０へ気体を供給することにより、気体ボトル１０４を単独で用いるよりも迅速に浮上管１２を浮上させることができる。
【００３３】
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、気体ボトル１０４内に充填されている気体の圧力を気体圧力センサ１１１によって取得し、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から気体ボトル１０４内へ気体を充填する。また、監視・制御装置１０１は、送気管３に設けられた送気管３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）１０５から送気管３内の圧力を取得して、送気管３に漏洩箇所があるか否かを監視する。この方法は後述する。
【００３４】
さらに、監視・制御装置１０１は、可動式防波堤１０の機械室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１８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。
【００３５】
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、開閉弁１１０を開き、図５−１に示すように、送気管３を介して気体ボトル１０４内の気体を浮上管１２の内部に供給する。送気管３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、機械室ＣＲ内の水は機械室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。
【００３６】
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。図９〜図１２は、電力送信部と電力受信部との配置例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の機械室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。図６に示すように、制御機器２０は、例えばコンピュータで構成される制御装置２１と、気体が充填されたバックアップボトル６３と、浮上管１２の浮上時に制御装置２１へ電力を供給する蓄電池２２とを有する。
【００３７】
バックアップボトル６３と気室１３とは給気通路６１で接続されている。また、給気通路６１には、気体供給用開閉弁１９が設けられている。気室１３と蓋１７の外部とは、排気管６０で接続されており、排気管６０の途中に排気弁１８が設けられる。排気弁１８及び気体供給用開閉弁１９の動作は、制御装置２１によって制御される。蓄電池２２には充電装置２５が接続されており、充電装置２５は非接触電力電送装置３０の電力受信部３０Ｂと接続される。制御装置２１は、充電装置２５から電力が供給されるように構成されるとともに、制御装置２１が充電装置２５を制御するように構成される。
【００３８】
図３、図４に示す送気管３に気体漏洩箇所があった場合、図４に示す気体ボトル１０４から送られる気体が気体漏洩箇所から放出され、浮上管１２内へ供給される量が減少するおそれがある。すると、浮上管１２を浮上させるために必要な浮力が確保できないおそれがある。このような場合、陸上の監視・制御装置１０１からの指令で、あるいは制御装置２１による浮上管１２の浮上異常の検出により、制御装置２１は気体供給用開閉弁１９を開く。これによって、バックアップボトル６３内の気体を気室１３へ供給して、浮上管１２の浮上に必要な浮力を確保する。このように、本実施形態では、バックアップボトル６３を用いて確実に浮上管１２を浮上させる。
【００３９】
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とで構成されており、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、あるい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とからなり、電力受信部３０Ｂは、受電側コイル５３と受電回路５２とからなる。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の充電装置２５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。
【００４０】
充電装置２５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２２へ充電したりする。蓄電池２２を充電するにあたって、蓄電池２２の充電量が不足している場合、制御装置２１は、蓄電池２２の充電量や端子電圧や温度等を監視して、適切に蓄電池２２へ充電されるように充電装置２５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は充電装置２５を制御して、充電装置２５から制御装置２１へ電力が供給されるようにする。
【００４１】
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２２から制御装置２１へ電力が供給されるようにする。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、充電装置２５から供給される電力を、蓄電池２２を介して制御装置２１へ供給してもよい。このように、本実施形態では、電力受信部３０Ｂが受信した電力は、蓄電池２２と制御装置２１との少なくとも一方へ供給されるように構成されていればよい。
【００４２】
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２２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構成される。このため、制御装置２１には、図６に示すように通信機器２４が接続されている。そして、通信機器２４は、外側信号送受信部４０と接続されて、浮上管１２の外部の通信機器との間で、低周波数の電磁波（低周波電磁波）を用いて情報をやり取りする。本実施形態において、外側信号送受信部４０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。
【００４３】
低周波電磁波は、周波数が１ｋＨｚ以上２０ｋＨｚ以下の磁界の領域における電磁波である。低周波電磁波は、反射、吸収による減衰が少なく、伝搬媒質への依存度が低いことから、低周波電磁波を用いた通信では、土中、水中、コンクリート中、空気中での一貫した無線通信が可能になるという利点がある。本実施形態では、このような電磁波を通信に用いることにより、水中、空気中において無線通信が可能になる。本実施形態においては、図６、図８に示すように、可動式防波堤１０の近傍に水中における信号送受信部（水中信号送受信部）１０８を設け、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４０と水中信号送受信部１０８又は陸上信号送受信部１０７との間で低周波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、可動式防波堤１０の浮上管１２が水中にあるときには外側信号送受信部４０と水中信号送受信部１０８との間で通信し、浮上管１２の外側信号送受信部４０が水面ＷＬ上にあるときには外側信号送受信部４０と陸上信号送受信部１０７との間で通信する。このように、低周波数電磁波を用いる外側信号送受信部４０を用いることで、水中及び空気中の両方で無線通信が実現できる。なお、図８に示すように、水中信号送受信部１０８は、複数の可動式防波堤１０に対して１台設けられる。
【００４４】
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とで構成される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とからなり、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とからなる。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、電気信号を磁気信号に変換する。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から出力される磁気信号を電気信号に変換する。
【００４５】
外側信号送受信部４０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。これによって、外側信号送受信部４０のバックアップとして非接触信号電送装置３１を用いることができる。なお、非接触信号電送装置３１を主として用い、外側信号送受信部４０を非接触信号電送装置３１のバックアップとして用いてもよい。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、無線ＬＡＮ（Local Area Network）や外側信号送受信部４０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。
【００４６】
次に、図９〜図１２を用いて、非接触電力電送装置３０、非接触信号電送装置３１の配置例を説明する。次の説明においては、非接触電力電送装置３０を構成する電力送信部３０Ａ及び電力受信部３０Ｂの配置を説明するが、非接触信号電送装置３１を構成する水中側信号送受信部３１Ａ及び浮上管側信号送受信部３１Ｂについても同様である。図９に示す例では、電力送信部３０Ａと電力受信部３０Ｂとは対向して配置されるとともに、電力受信部３０Ｂは、浮上管１２の浮上方向側の端部（本実施形態では蓋１７）から、浮上管１２の長手方向（管軸方向）と直交する方向における外側に向かって突出する支持部材３２に取り付けられる。また、電力送信部３０Ａは、浮上管１２の浮上方向側における外筒管１１の端部に設けられるフランジ部１１Ｆに取り付けられる。このようにすることで、簡単な構成で電力送信部３０Ａと電力受信部３０Ｂとを可動式防波堤１０に取り付けることができる。
【００４７】
ここで、フランジ部１１Ｆは、一対の環状部材１１Ｆ１、１１Ｆ２と、リブ１１Ｆ３と、環状の側板１１Ｆ４と、補強部材１１Ｓとで構成される。一対の環状部材１１Ｆ１、１１Ｆ２は、外筒管１１の側部外側に取り付けられる。リブ１１Ｆ３は、一対の環状部材１１Ｆ１、１１Ｆ２の間に設けられる。環状の側板１１Ｆ４は、一対の環状部材１１Ｆ１、１１Ｆ２の径方向外側に設けられる。補強部材１１Ｓは、断面略Ｌ字形状の環状の部材であり、外筒管１１の側部内側から外筒管１１の開口部側に配置される環状部材１１Ｆ１にわたって設けられる。電力送信部３０Ａは、フランジ部１１Ｆを構成する補強部材１１Ｓの外筒管１１の開口部側に配置される。本実施形態においては、フランジ部１１Ｆを一対の環状部材１１Ｆ１、１１Ｆ２を備える二重フランジとして構成する。フランジ部１１Ｆは、浮上管１２が受けた外力を支持するが、フランジ部１１Ｆを二重フランジとすることで、より強固に浮上管１２を支持できる。なお、フランジ部１１Ｆは二重フランジに限定されるものではない。
【００４８】
図１０に示す例は、図９に示す例と同様に、支持部材３３を介して電力受信部３０Ｂを浮上管１２に取り付けるが、支持部材３３は、浮上管１２の浮上方向へ向かうにしたがって浮上管１２の長手方向と直交する方向における外側に向かう傾斜部３３Ｓを有する。そして、電力受信部３０Ｂは、傾斜部３３Ｓに取り付けられる。電力送信部３０Ａと電力受信部３０Ｂとは対向して配置されるので、電力送信部３０Ａは、傾斜部３３Ｓと同じ角度の傾斜部３４Ｓを有する支持部材３４を介して、補強部材１１Ｓの外筒管１１の開口部側に取り付けられる。すなわち、支持部材３４は、浮上管１２の浮上方向へ向かうにしたがって外筒管１１の長手方向と直交する方向における外側に向かう傾斜部３４Ｓを有し、この傾斜部３４Ｓに電力送信部３０Ａが取り付けられる。
【００４９】
このように、電力送信部３０Ａ及び電力受信部３０Ｂを傾斜部３３Ｓ、３４Ｓに取り付けて、浮上管１２及び外筒管１１の管軸方向に対して傾斜させることにより、浮上管１２と外筒管１１との隙間にごみ等が侵入することを抑制できる。その結果、ごみ等によって浮上管１２の動きが阻害されるおそれが低減されるので、浮上管１２をより確実に浮上させることができる。また、傾斜部３３Ｓ、３４Ｓを、浮上管１２の浮上方向へ向かうにしたがって浮上管１２、外筒管１１の長手方向と直交する方向における外側に向かって傾斜させることで、電力送信部３０Ａと電力受信部３０Ｂとの干渉を回避できる。
【００５０】
図１１に示す例は、移動部材３５を介して電力受信部３０Ｂを浮上管１２に取り付けるが、移動部材３５は、浮上管１２の長手方向と直交する方向へ移動可能である。そして、移動部材３５には、浮上管１２の長手方向と直交する方向における外側に向かう力が弾性部材３６（本実施形態ではつる巻きばね）によって付与される。図１１に示すように、浮上管１２の浮上方向側における端部には、蓋１７に対して板面が直交して取り付けられる環状の第１部材３７Ａと、第１部材３７Ａ及び浮上管１２の側部１２Ｓに対して板面が直交して取り付けられる環状の第２部材３７Ｂとで構成される移動部材格納部３７を有する。移動部材３５は、移動部材格納部３７の内部に配置される。そして、第１部材３７Ａと移動部材３５との間には、弾性部材３６が設けられており、この弾性部材３６によって、移動部材３５には、浮上管１２の長手方向と直交する方向における外側に向かう力が付与される。また、移動部材３５と浮上管１２の側部とは、一部が係り合っている。これによって、浮上管１２の長手方向と直交する方向における外側に向かう移動部材３５の動きが規制される。電力送信部３０Ａは、支持部材３４を介して補強部材１１Ｓの外筒管１１の開口部側に取り付けられる。
【００５１】
この構造では、浮上管１２の内側に向かう移動部材３５の動きが許容されるので、浮上管１２が外筒管１１の内部に沈降する際に、電力送信部３０Ａと電力受信部３０Ｂとの間に異物が噛み込んだ場合でも、移動部材３５が浮上管１２の内側に向かって動くことにより、電力送信部３０Ａ及び電力受信部３０Ｂに過度の力が作用することを回避できる。これによって、電力送信部３０Ａ及び電力受信部３０Ｂの耐久性低下を抑制できる。なお、電力送信部３０Ａと電力受信部３０Ｂとの間に異物が噛み込んだ場合、図６に示す陸上の電源１０６から電力を送った場合でも、充電装置２５への電力の供給が停止する。この場合、制御装置２１は、陸上の監視・制御装置１０１から取得した電源１０６の送電が実行されている情報と、充電装置２５への電力の供給が停止している情報とから、電力送信部３０Ａと電力受信部３０Ｂとの間の異常を判定できる。
【００５２】
図１２に示す例は、電力受信部３０Ｂは、浮上管１２の側部１２Ｓに設けられた開口部１２ＳＨに配置され、また、電力送信部３０Ａは、外筒管１１の内側の側部に設けられた開口部１１ＳＨに配置される。この構造では、電力送信部３０Ａ及び電力受信部３０Ｂが水中に露出しないので、水中の異物が電力送信部３０Ａ及び電力受信部３０Ｂに衝突することによる電力送信部３０Ａ及び電力受信部３０Ｂの耐久性低下を抑制できる。
【００５３】
図１３は、本実施形態に係る可動式防波堤へ気体を供給する送気管の漏気を推定する方法を説明するための図である。水面ＷＬから水底面ＧＬまでの距離（水深）をＬ１、水底面ＧＬから送気管３が可動式防波堤１０に差し込まれる部分までの距離をＬ２とする。可動式防波堤１０へ気体を送気する送気管３は、Ｂ１からＢ２までの区間が水底立ち下がり部、Ｂ２からＢ３までの区間が水底水平部、Ｂ３からＢ４までの区間が水中立ち下がり部、Ｂ４から開閉弁１１０までの区間が水上水平部となる。本実施形態では、送気管３の水上水平部に送気管圧力検出センサ１０５を設けており、陸上の監視・制御装置１０１で送気管３内の圧力を監視している。
【００５４】
可動式防波堤１０は、待機時においては、送気管３の内部の気体が所定の圧力（基準圧力Ｐｂ）になるようにしてある。これによって、送気管３の水底立ちさがり部では、Ｂ１から高さＬ３までの間に水が入っている。すなわち、送気管圧力検出センサ１０５によって検出される送気管３内の圧力が基準圧力Ｐｂである場合、送気管３は、水面ＷＬからＬ１＋Ｌ２−Ｌ３まで気体が満たされている。ここで、送気管３内の圧力は、送気管３内における水面の高さに比例して低下するので、送気管３内の圧力が基準圧力Ｐｂから低下した程度によって、送気管３内における水面の高さを知ることができる。
【００５５】
送気管３に孔等が空いて気体漏洩箇所が発生した場合、送気管３内の水面は、気体漏洩箇所まで上昇する。例えば、送気管３内の圧力が、送気管３内の水面の高さがＬ３以上Ｌ１未満に相当する圧力であった場合、送気管３の気体漏洩箇所は水底立ちさがり部であると推定できる。また、送気管３内の圧力が、送気管３内の水面の高さがＬ１に相当する圧力であった場合、送気管３の気体漏洩箇所は水底水平部であると推定できる。また、送気管３内の圧力が、送気管３内の水面の高さがＬ１よりも大きく０未満に相当する圧力であった場合、送気管３の気体漏洩箇所は、水面ＷＬよりも水底面ＧＬ側における水中立ちさがり部であると推定できる。また、送気管３内の圧力が、送気管３内の水面の高さが０に相当する圧力であった場合、送気管３の気体漏洩箇所は水面ＷＬよりも水上水平部側であると推定できる。このように、本実施形態では、送気管３内の圧力に基づいて、送気管３の気体漏洩箇所を推定できる。
【００５６】
監視・制御装置１０１を気体漏洩箇所推定手段として用いて送気管３の気体漏洩箇所を推定する場合、現時点における送気管３内の圧力Ｐｎの大きさと気体漏洩箇所との関係を予め対応付けたテーブルを用意しておき、監視・制御装置１０１の記憶部に保存しておく。そして、監視・制御装置１０１が送気管圧力検出センサ１０５から現時点における送気管３内の圧力Ｐｎを取得し、基準圧力Ｐｂと比較して、Ｐｎ＜Ｐｂであれば、前記テーブルからＰｎに対応する気体漏洩箇所を読み出し、表示手段や音声等を用いてその旨を報知する。また、この手法に限らず、可動式防波施設１の作業者が送気管圧力検出センサ１０５から現時点における送気管３内の圧力Ｐｎを測定し、Ｐｎ＜Ｐｂであれば、Ｐｎに相当する送気管３内の水面の位置を求め、送気管３の気体漏洩箇所を推定してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
以上のように、本発明に係る可動式防波堤及び可動式防波施設は、水底に設置される可動式防波堤の監視や制御に有用である。
【符号の説明】
【００５８】
１ 可動式防波施設
３ 送気管
３ｅ 気体出口
１０ 可動式防波堤
１１ 外筒管
１１Ｆ フランジ部
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
１８ 排気弁
１９ 気体供給用開閉弁
２０ 制御機器
２１ 制御装置
２２ 蓄電池
２４ 通信機器
２５ 充電装置
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
３２、３３、３４ 支持部材
３３Ｓ 傾斜部
３４Ｓ 傾斜部
３５ 移動部材
３６ 弾性部材
３７ 移動部材格納部
４０ 外側信号送受信部
１００ 監視施設
１０１ 監視・制御装置
１０２ 圧縮機
１０４ 気体ボトル
１０５ 送気管圧力検出センサ
１０６ 電源
１０７ 陸上信号送受信部
１０８ 水中信号送受信部
１１０ 開閉弁
１１１ 気体圧力センサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、必要に応じて水底から水面上に突出する可動式防波堤及び可動式防波施設に関する。
【背景技術】
【０００２】
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や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開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１１６１３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、可動式防波堤は、万一可動部分が浮上しなかった場合のバックアップシステムを備えることがある。また、可動式防波堤では、可動部分が確実に浮上したか、また、浮上した可動部分が確実に沈降したか等を監視する要求がある。このためには、可動式防波堤の内部に監視や制御に用いる機器を搭載する必要があり、保守や点検を考慮すると、前記機器は可動式防波堤の可動部分に搭載されることになる。このような機器を動作させるためには電力が必要であるが、可動部分はほとんどの時間水中にあるため、水中で可動部分の内部に配置された機器に電力を供給する必要がある。特許文献１にはこの点について開示されておらず、改善の余地がある。
【０００５】
本発明は、可動式防波堤の可動部分の内部に搭載された機器に対して、水中での電力供給を可能にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、水底側に開口部を有する第１筒状部材と、当該第１筒状部材の内部に、当該第１筒状部材の長手方向に対して移動可能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して浮上可能な第２筒状部材と、当該第２筒状部材の内部に配置される蓄電池と、前記第１筒状部材に取り付けられて、電気エネルギを磁気エネルギに変換する給電側コイルと給電回路とからなる電力送信部と、前記第２筒状部材に取り付けられ、かつ前記電力送信部と対向して配置されて、前記電力送信部から出力される磁気エネルギを電気エネルギに変換する受電側コイルと受電回路とからなり、変換後の電気エネルギを前記蓄電池と前記第２筒状部材の内部に搭載される機器との少なくとも一方へ供給する電力受信部と、を含むことを特徴とする。
【０００７】
このように、電力送信部と電力受信部との間で電磁誘導を利用して非接触で電力を伝送するので、水中でも電力の伝送が可能となる。その結果、可動式防波堤の可動部分の内部に搭載された機器に対して、水中での電力供給が可能となる。ここで、３０Ｈｚ以上１００Ｈｚの周波数で、電力送信部と電力受信部との間で電力を供給することが好ましい。
【０００８】
本発明の望ましい態様としては、前記可動式防波堤において、前記第１筒状部材に取り付けられて、電気信号を磁気信号に変換する水中側送受信コイルと水中側送受信回路とからなる水中側信号送受信部と、前記水中側信号送受信部から出力される磁気信号を電気信号に変換する第２筒状部材側送受信コイルと第２筒状部材側送受信回路とからなり、前記第２筒状部材に取り付けられ、かつ前記水中側信号送受信部と対向して配置されて、変換後の電気エネルギを前記蓄電池と前記第２筒状部材の内部に搭載される機器との少なくとも一方へ供給する浮上管側信号送受信部とを備えることが好ましい。これによって、第２筒状部材が水中にある場合には、浮上管側信号送受信部と水中側信号送受信部とを用いて情報のやり取りができる。ここで、１００ＭＨｚ以上２００ＭＨｚの周波数で、浮上管側信号送受信部と水中側信号送受信部との間で情報をやり取りすることが好ましい。
【０００９】
本発明の望ましい態様としては、前記可動式防波堤において、前記電力受信部は、前記第２筒状部材の浮上方向側の端部から、前記第２筒状部材の長手方向と直交する方向における外側に向かって突出する支持部材に取り付けられ、前記電力送信部は、前記浮上方向側における前記第１筒状部材の端部に設けられるフランジ部に取り付けられることが好ましい。このようにすれば、比較的簡単な構成で電力伝送部と電力受信部とを可動式防波堤に取り付けることができる。
【００１０】
本発明の望ましい態様としては、前記可動式防波堤において、前記電力受信部は、前記浮上方向へ向かうにしたがって前記第２筒状部材の長手方向と直交する方向の外側に向かう傾斜部を有する支持部材の前記傾斜部に取り付けられ、前記電力送信部は、前記浮上方向側における前記第１筒状部材の端部に設けられるフランジ部に取り付けられることが好ましい。電力送信部と電力受信部とは互いに対向して設けられるので、電力受信部を上述した傾斜部に取り付けることにより、第２筒状部材と第１筒状部材との隙間にごみ等が侵入することを抑制できる。その結果、ごみ等によって第２筒状部材の動きが阻害されるおそれが低減されるので、第２筒状部材をより確実に浮上させることができる。
【００１１】
本発明の望ましい態様としては、前記可動式防波堤において、前記電力受信部は、少なくとも、前記第２筒状部材の長手方向と直交する方向の内側へ移動可能な移動部材に取り付けられ、前記電力送信部は、前記浮上方向側における前記第１筒状部材の端部に設けられるフランジ部に取り付けられることが好ましい。これによって、第２筒状部材が第１筒状部材の内部に沈降する際に、電力受信部と電力送信部との間に異物が噛み込んだ場合でも、移動部材が第２筒状部材の内側に向かって動くことにより、電力受信部及び電力送信部に過度の力が作用することを回避できる。これによって、電力受信部及び電力送信部の耐久性低下を抑制できる。
【００１２】
本発明の望ましい態様としては、前記可動式防波堤において、前記第２筒状部材は、前記移動部材に、前記第２筒状部材の長手方向と直交する方向の外側に向かう力を付与する弾性部材を備えることが好ましい。これによって、電力受信部と電力送信部との間に噛み込んだ異物が除去された後は、弾性部材によって電力受信部が正しい位置に戻される。
【００１３】
本発明の望ましい態様としては、前記可動式防波堤において、前記電力受信部は、前記第２筒状部材の側部に設けられた開口部に配置され、前記電力送信部は、前記第１筒状部材の内側の側部に設けられた開口部に配置されることが好ましい。これによって、電力送信部及び電力受信部は水中に露出しないので、水中の異物が電力送信部及び電力受信部に衝突すること等による電力送信部及び電力受信部の耐久性低下を抑制できる。
【００１４】
本発明の望ましい態様としては、前記可動式防波堤において、前記第２筒状部材の外部に配置されて、低周波を送受信できる外側信号送受信部を備え、前記第２筒状部材の内部に設けられる通信機器が前記外側信号送受信部を介して前記第２筒状部材の外部との間で通信することが好ましい。これによって、可動式防波堤の内部に搭載された機器と外部との間で、水中及び空気中で無線通信が可能になる。
【００１５】
本発明の望ましい態様としては、前記可動式防波堤において、前記低周波の周波数は、１ｋＨｚ以上２０ｋＨｚ以下であることが好ましい。
【００１６】
本発明の望ましい態様としては、前記可動式防波堤において、前記第１筒状部材の底部に接続された送気管と、当該送気管を通じて前記第２筒状部材の内部に空気を供給する空気供給装置と、前記送気管に設けられて、当該送気管の内部の圧力を検出する送気管内圧力検出手段と、を備えることが好ましい。送気管内圧力検出手段によって送気管の内部の圧力を検出し、その変化を監視することによって、送気管の異常、例えば、空気の漏洩等を検知することができる。
【００１７】
本発明の望ましい態様としては、前記可動式防波堤において、前記送気管内圧力検出手段は、前記送気管の陸上に配置される部分に設けられることが好ましい。
【００１８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る可動式防波施設は、前記可動式防波堤を水底に複数配列したことを特徴とする。この可動式防波施設は、上述した可動式防波堤を備えるので、可動式防波堤の可動部分の内部に搭載された機器に対して、水中での電力供給が可能となる。
【００１９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る可動式防波施設は、前記可動式防波堤を水底に複数配列し、前記送気管内圧力検出手段が検出した前記送気管の内部の圧力に基づき、前記送気管の気体漏洩箇所を推定する気体漏洩箇所推定手段を備えることを特徴とする。この可動式防波施設は、上述した可動式防波堤を備えるので、水中での電力供給が可能となる。さらに、この可動式防波施設は、気体漏洩箇所推定手段によって送気管の内部の圧力に基づいて送気管の気体漏洩箇所を推定できるので、保守・点検の利便性が向上する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、可動式防波堤の可動部分の内部に搭載された機器に対して、水中での電力供給が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】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】図２は、図１のＡ−Ａ矢視図である。
【図３】図３は、図１のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】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】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】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】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】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】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】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。
【図９】図９は、電力送信部と電力受信部との配置例を示す模式図である。
【図１０】図１０は、電力送信部と電力受信部との配置例を示す模式図である。
【図１１】図１１は、電力送信部と電力受信部との配置例を示す模式図である。
【図１２】図１２は、電力送信部と電力受信部との配置例を示す模式図である。
【図１３】図１３は、本実施形態に係る可動式防波堤へ気体を供給する送気管の漏気を推定する方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の発明を実施するための形態（以下、実施形態という）により本発明が限定されるものではない。また、下記の実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。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、津波や高潮等が発生した場合には、水底から水面上に浮上して、津波や高潮の通過を阻害し、港湾設備等を保護する。
【００２３】
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〜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。
【００２４】
図１〜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とを含んで構成される。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。
【００２５】
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。
【００２６】
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、鋼管で構成される。外筒管１１及び浮上管１２は、いずれも防錆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。
【００２７】
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から浮上可能に構成される。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。
【００２８】
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を機械室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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。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。
【００３１】
気体供給装置は、図４に示す気体ボトル１０４と、気体ボトル１０４と送気管３との間に設けられる開閉弁１１０と、電動機１０３で駆動される圧縮機１０２とを含んで構成される。これらは、監視施設１００に備えられる。送気管３の気体入口は、気体供給装置を構成する開閉弁１１０に接続されている。気体ボトル１０４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、開閉弁１１０が開かれて、気体ボトル１０４内の気体が送気管３を通って浮上管１２の内部に供給される。気体ボトル１０４は、それぞれの可動式防波堤１０に対して設けられており、本実施形態では、１台の可動式防波堤１０に対して２台の気体ボトル１０４が用意される。なお、それぞれの気体ボトル１０４に対して個別に送気管３を設け、２本の送気管３を浮上管１２の開口部１２ｏの下方に配置してもよい。
【００３２】
１台の気体ボトル１０４によって、１台の可動式防波堤１０の浮上管１２を浮上させることができるが、１台の可動式防波堤１０に対して２台の気体ボトル１０４を用意することで、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、もう一方をバックアップとして用いることにより、より確実に浮上管１２を浮上させることができる。また、２台の気体ボトル１０４から１台の可動式防波堤１０へ気体を供給することにより、気体ボトル１０４を単独で用いるよりも迅速に浮上管１２を浮上させることができる。
【００３３】
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、気体ボトル１０４内に充填されている気体の圧力を気体圧力センサ１１１によって取得し、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から気体ボトル１０４内へ気体を充填する。また、監視・制御装置１０１は、送気管３に設けられた送気管３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）１０５から送気管３内の圧力を取得して、送気管３に漏洩箇所があるか否かを監視する。この方法は後述する。
【００３４】
さらに、監視・制御装置１０１は、可動式防波堤１０の機械室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１８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。
【００３５】
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、開閉弁１１０を開き、図５−１に示すように、送気管３を介して気体ボトル１０４内の気体を浮上管１２の内部に供給する。送気管３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、機械室ＣＲ内の水は機械室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。
【００３６】
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。図９〜図１２は、電力送信部と電力受信部との配置例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の機械室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。図６に示すように、制御機器２０は、例えばコンピュータで構成される制御装置２１と、気体が充填されたバックアップボトル６３と、浮上管１２の浮上時に制御装置２１へ電力を供給する蓄電池２２とを有する。
【００３７】
バックアップボトル６３と気室１３とは給気通路６１で接続されている。また、給気通路６１には、気体供給用開閉弁１９が設けられている。気室１３と蓋１７の外部とは、排気管６０で接続されており、排気管６０の途中に排気弁１８が設けられる。排気弁１８及び気体供給用開閉弁１９の動作は、制御装置２１によって制御される。蓄電池２２には充電装置２５が接続されており、充電装置２５は非接触電力電送装置３０の電力受信部３０Ｂと接続される。制御装置２１は、充電装置２５から電力が供給されるように構成されるとともに、制御装置２１が充電装置２５を制御するように構成される。
【００３８】
図３、図４に示す送気管３に気体漏洩箇所があった場合、図４に示す気体ボトル１０４から送られる気体が気体漏洩箇所から放出され、浮上管１２内へ供給される量が減少するおそれがある。すると、浮上管１２を浮上させるために必要な浮力が確保できないおそれがある。このような場合、陸上の監視・制御装置１０１からの指令で、あるいは制御装置２１による浮上管１２の浮上異常の検出により、制御装置２１は気体供給用開閉弁１９を開く。これによって、バックアップボトル６３内の気体を気室１３へ供給して、浮上管１２の浮上に必要な浮力を確保する。このように、本実施形態では、バックアップボトル６３を用いて確実に浮上管１２を浮上させる。
【００３９】
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とで構成されており、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、あるい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とからなり、電力受信部３０Ｂは、受電側コイル５３と受電回路５２とからなる。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の充電装置２５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。
【００４０】
充電装置２５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２２へ充電したりする。蓄電池２２を充電するにあたって、蓄電池２２の充電量が不足している場合、制御装置２１は、蓄電池２２の充電量や端子電圧や温度等を監視して、適切に蓄電池２２へ充電されるように充電装置２５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は充電装置２５を制御して、充電装置２５から制御装置２１へ電力が供給されるようにする。
【００４１】
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２２から制御装置２１へ電力が供給されるようにする。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、充電装置２５から供給される電力を、蓄電池２２を介して制御装置２１へ供給してもよい。このように、本実施形態では、電力受信部３０Ｂが受信した電力は、蓄電池２２と制御装置２１との少なくとも一方へ供給されるように構成されていればよい。
【００４２】
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２２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構成される。このため、制御装置２１には、図６に示すように通信機器２４が接続されている。そして、通信機器２４は、外側信号送受信部４０と接続されて、浮上管１２の外部の通信機器との間で、低周波数の電磁波（低周波電磁波）を用いて情報をやり取りする。本実施形態において、外側信号送受信部４０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。
【００４３】
低周波電磁波は、周波数が１ｋＨｚ以上２０ｋＨｚ以下の磁界の領域における電磁波である。低周波電磁波は、反射、吸収による減衰が少なく、伝搬媒質への依存度が低いことから、低周波電磁波を用いた通信では、土中、水中、コンクリート中、空気中での一貫した無線通信が可能になるという利点がある。本実施形態では、このような電磁波を通信に用いることにより、水中、空気中において無線通信が可能になる。本実施形態においては、図６、図８に示すように、可動式防波堤１０の近傍に水中における信号送受信部（水中信号送受信部）１０８を設け、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４０と水中信号送受信部１０８又は陸上信号送受信部１０７との間で低周波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、可動式防波堤１０の浮上管１２が水中にあるときには外側信号送受信部４０と水中信号送受信部１０８との間で通信し、浮上管１２の外側信号送受信部４０が水面ＷＬ上にあるときには外側信号送受信部４０と陸上信号送受信部１０７との間で通信する。このように、低周波数電磁波を用いる外側信号送受信部４０を用いることで、水中及び空気中の両方で無線通信が実現できる。なお、図８に示すように、水中信号送受信部１０８は、複数の可動式防波堤１０に対して１台設けられる。
【００４４】
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とで構成される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とからなり、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とからなる。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、電気信号を磁気信号に変換する。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から出力される磁気信号を電気信号に変換する。
【００４５】
外側信号送受信部４０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。これによって、外側信号送受信部４０のバックアップとして非接触信号電送装置３１を用いることができる。なお、非接触信号電送装置３１を主として用い、外側信号送受信部４０を非接触信号電送装置３１のバックアップとして用いてもよい。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、無線ＬＡＮ（Local Area Network）や外側信号送受信部４０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。
【００４６】
次に、図９〜図１２を用いて、非接触電力電送装置３０、非接触信号電送装置３１の配置例を説明する。次の説明においては、非接触電力電送装置３０を構成する電力送信部３０Ａ及び電力受信部３０Ｂの配置を説明するが、非接触信号電送装置３１を構成する水中側信号送受信部３１Ａ及び浮上管側信号送受信部３１Ｂについても同様である。図９に示す例では、電力送信部３０Ａと電力受信部３０Ｂとは対向して配置されるとともに、電力受信部３０Ｂは、浮上管１２の浮上方向側の端部（本実施形態では蓋１７）から、浮上管１２の長手方向（管軸方向）と直交する方向における外側に向かって突出する支持部材３２に取り付けられる。また、電力送信部３０Ａは、浮上管１２の浮上方向側における外筒管１１の端部に設けられるフランジ部１１Ｆに取り付けられる。このようにすることで、簡単な構成で電力送信部３０Ａと電力受信部３０Ｂとを可動式防波堤１０に取り付けることができる。
【００４７】
ここで、フランジ部１１Ｆは、一対の環状部材１１Ｆ１、１１Ｆ２と、リブ１１Ｆ３と、環状の側板１１Ｆ４と、補強部材１１Ｓとで構成される。一対の環状部材１１Ｆ１、１１Ｆ２は、外筒管１１の側部外側に取り付けられる。リブ１１Ｆ３は、一対の環状部材１１Ｆ１、１１Ｆ２の間に設けられる。環状の側板１１Ｆ４は、一対の環状部材１１Ｆ１、１１Ｆ２の径方向外側に設けられる。補強部材１１Ｓは、断面略Ｌ字形状の環状の部材であり、外筒管１１の側部内側から外筒管１１の開口部側に配置される環状部材１１Ｆ１にわたって設けられる。電力送信部３０Ａは、フランジ部１１Ｆを構成する補強部材１１Ｓの外筒管１１の開口部側に配置される。本実施形態においては、フランジ部１１Ｆを一対の環状部材１１Ｆ１、１１Ｆ２を備える二重フランジとして構成する。フランジ部１１Ｆは、浮上管１２が受けた外力を支持するが、フランジ部１１Ｆを二重フランジとすることで、より強固に浮上管１２を支持できる。なお、フランジ部１１Ｆは二重フランジに限定されるものではない。
【００４８】
図１０に示す例は、図９に示す例と同様に、支持部材３３を介して電力受信部３０Ｂを浮上管１２に取り付けるが、支持部材３３は、浮上管１２の浮上方向へ向かうにしたがって浮上管１２の長手方向と直交する方向における外側に向かう傾斜部３３Ｓを有する。そして、電力受信部３０Ｂは、傾斜部３３Ｓに取り付けられる。電力送信部３０Ａと電力受信部３０Ｂとは対向して配置されるので、電力送信部３０Ａは、傾斜部３３Ｓと同じ角度の傾斜部３４Ｓを有する支持部材３４を介して、補強部材１１Ｓの外筒管１１の開口部側に取り付けられる。すなわち、支持部材３４は、浮上管１２の浮上方向へ向かうにしたがって外筒管１１の長手方向と直交する方向における外側に向かう傾斜部３４Ｓを有し、この傾斜部３４Ｓに電力送信部３０Ａが取り付けられる。
【００４９】
このように、電力送信部３０Ａ及び電力受信部３０Ｂを傾斜部３３Ｓ、３４Ｓに取り付けて、浮上管１２及び外筒管１１の管軸方向に対して傾斜させることにより、浮上管１２と外筒管１１との隙間にごみ等が侵入することを抑制できる。その結果、ごみ等によって浮上管１２の動きが阻害されるおそれが低減されるので、浮上管１２をより確実に浮上させることができる。また、傾斜部３３Ｓ、３４Ｓを、浮上管１２の浮上方向へ向かうにしたがって浮上管１２、外筒管１１の長手方向と直交する方向における外側に向かって傾斜させることで、電力送信部３０Ａと電力受信部３０Ｂとの干渉を回避できる。
【００５０】
図１１に示す例は、移動部材３５を介して電力受信部３０Ｂを浮上管１２に取り付けるが、移動部材３５は、浮上管１２の長手方向と直交する方向へ移動可能である。そして、移動部材３５には、浮上管１２の長手方向と直交する方向における外側に向かう力が弾性部材３６（本実施形態ではつる巻きばね）によって付与される。図１１に示すように、浮上管１２の浮上方向側における端部には、蓋１７に対して板面が直交して取り付けられる環状の第１部材３７Ａと、第１部材３７Ａ及び浮上管１２の側部１２Ｓに対して板面が直交して取り付けられる環状の第２部材３７Ｂとで構成される移動部材格納部３７を有する。移動部材３５は、移動部材格納部３７の内部に配置される。そして、第１部材３７Ａと移動部材３５との間には、弾性部材３６が設けられており、この弾性部材３６によって、移動部材３５には、浮上管１２の長手方向と直交する方向における外側に向かう力が付与される。また、移動部材３５と浮上管１２の側部とは、一部が係り合っている。これによって、浮上管１２の長手方向と直交する方向における外側に向かう移動部材３５の動きが規制される。電力送信部３０Ａは、支持部材３４を介して補強部材１１Ｓの外筒管１１の開口部側に取り付けられる。
【００５１】
この構造では、浮上管１２の内側に向かう移動部材３５の動きが許容されるので、浮上管１２が外筒管１１の内部に沈降する際に、電力送信部３０Ａと電力受信部３０Ｂとの間に異物が噛み込んだ場合でも、移動部材３５が浮上管１２の内側に向かって動くことにより、電力送信部３０Ａ及び電力受信部３０Ｂに過度の力が作用することを回避できる。これによって、電力送信部３０Ａ及び電力受信部３０Ｂの耐久性低下を抑制できる。なお、電力送信部３０Ａと電力受信部３０Ｂとの間に異物が噛み込んだ場合、図６に示す陸上の電源１０６から電力を送った場合でも、充電装置２５への電力の供給が停止する。この場合、制御装置２１は、陸上の監視・制御装置１０１から取得した電源１０６の送電が実行されている情報と、充電装置２５への電力の供給が停止している情報とから、電力送信部３０Ａと電力受信部３０Ｂとの間の異常を判定できる。
【００５２】
図１２に示す例は、電力受信部３０Ｂは、浮上管１２の側部１２Ｓに設けられた開口部１２ＳＨに配置され、また、電力送信部３０Ａは、外筒管１１の内側の側部に設けられた開口部１１ＳＨに配置される。この構造では、電力送信部３０Ａ及び電力受信部３０Ｂが水中に露出しないので、水中の異物が電力送信部３０Ａ及び電力受信部３０Ｂに衝突することによる電力送信部３０Ａ及び電力受信部３０Ｂの耐久性低下を抑制できる。
【００５３】
図１３は、本実施形態に係る可動式防波堤へ気体を供給する送気管の漏気を推定する方法を説明するための図である。水面ＷＬから水底面ＧＬまでの距離（水深）をＬ１、水底面ＧＬから送気管３が可動式防波堤１０に差し込まれる部分までの距離をＬ２とする。可動式防波堤１０へ気体を送気する送気管３は、Ｂ１からＢ２までの区間が水底立ち下がり部、Ｂ２からＢ３までの区間が水底水平部、Ｂ３からＢ４までの区間が水中立ち下がり部、Ｂ４から開閉弁１１０までの区間が水上水平部となる。本実施形態では、送気管３の水上水平部に送気管圧力検出センサ１０５を設けており、陸上の監視・制御装置１０１で送気管３内の圧力を監視している。
【００５４】
可動式防波堤１０は、待機時においては、送気管３の内部の気体が所定の圧力（基準圧力Ｐｂ）になるようにしてある。これによって、送気管３の水底立ちさがり部では、Ｂ１から高さＬ３までの間に水が入っている。すなわち、送気管圧力検出センサ１０５によって検出される送気管３内の圧力が基準圧力Ｐｂである場合、送気管３は、水面ＷＬからＬ１＋Ｌ２−Ｌ３まで気体が満たされている。ここで、送気管３内の圧力は、送気管３内における水面の高さに比例して低下するので、送気管３内の圧力が基準圧力Ｐｂから低下した程度によって、送気管３内における水面の高さを知ることができる。
【００５５】
送気管３に孔等が空いて気体漏洩箇所が発生した場合、送気管３内の水面は、気体漏洩箇所まで上昇する。例えば、送気管３内の圧力が、送気管３内の水面の高さがＬ３以上Ｌ１未満に相当する圧力であった場合、送気管３の気体漏洩箇所は水底立ちさがり部であると推定できる。また、送気管３内の圧力が、送気管３内の水面の高さがＬ１に相当する圧力であった場合、送気管３の気体漏洩箇所は水底水平部であると推定できる。また、送気管３内の圧力が、送気管３内の水面の高さがＬ１よりも大きく０未満に相当する圧力であった場合、送気管３の気体漏洩箇所は、水面ＷＬよりも水底面ＧＬ側における水中立ちさがり部であると推定できる。また、送気管３内の圧力が、送気管３内の水面の高さが０に相当する圧力であった場合、送気管３の気体漏洩箇所は水面ＷＬよりも水上水平部側であると推定できる。このように、本実施形態では、送気管３内の圧力に基づいて、送気管３の気体漏洩箇所を推定できる。
【００５６】
監視・制御装置１０１を気体漏洩箇所推定手段として用いて送気管３の気体漏洩箇所を推定する場合、現時点における送気管３内の圧力Ｐｎの大きさと気体漏洩箇所との関係を予め対応付けたテーブルを用意しておき、監視・制御装置１０１の記憶部に保存しておく。そして、監視・制御装置１０１が送気管圧力検出センサ１０５から現時点における送気管３内の圧力Ｐｎを取得し、基準圧力Ｐｂと比較して、Ｐｎ＜Ｐｂであれば、前記テーブルからＰｎに対応する気体漏洩箇所を読み出し、表示手段や音声等を用いてその旨を報知する。また、この手法に限らず、可動式防波施設１の作業者が送気管圧力検出センサ１０５から現時点における送気管３内の圧力Ｐｎを測定し、Ｐｎ＜Ｐｂであれば、Ｐｎに相当する送気管３内の水面の位置を求め、送気管３の気体漏洩箇所を推定してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
以上のように、本発明に係る可動式防波堤及び可動式防波施設は、水底に設置される可動式防波堤の監視や制御に有用である。
【符号の説明】
【００５８】
１ 可動式防波施設
３ 送気管
３ｅ 気体出口
１０ 可動式防波堤
１１ 外筒管
１１Ｆ フランジ部
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
１８ 排気弁
１９ 気体供給用開閉弁
２０ 制御機器
２１ 制御装置
２２ 蓄電池
２４ 通信機器
２５ 充電装置
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
３２、３３、３４ 支持部材
３３Ｓ 傾斜部
３４Ｓ 傾斜部
３５ 移動部材
３６ 弾性部材
３７ 移動部材格納部
４０ 外側信号送受信部
１００ 監視施設
１０１ 監視・制御装置
１０２ 圧縮機
１０４ 気体ボトル
１０５ 送気管圧力検出センサ
１０６ 電源
１０７ 陸上信号送受信部
１０８ 水中信号送受信部
１１０ 開閉弁
１１１ 気体圧力センサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水底側に開口部を有する第１筒状部材と、
当該第１筒状部材の内部に、当該第１筒状部材の長手方向に対して移動可能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して浮上可能な第２筒状部材と、
当該第２筒状部材の内部に配置される蓄電池と、
前記第１筒状部材に取り付けられて、電気エネルギを磁気エネルギに変換する給電側コイルと給電回路とからなる電力送信部と、
前記第２筒状部材に取り付けられ、かつ前記電力送信部と対向して配置されて、前記電力送信部から出力される磁気エネルギを電気エネルギに変換する受電側コイルと受電回路とからなり、変換後の電気エネルギを前記蓄電池と前記第２筒状部材の内部に搭載される機器との少なくとも一方へ供給する電力受信部と、
を含むことを特徴とする可動式防波堤。
【請求項２】
前記第１筒状部材に取り付けられて、電気信号を磁気信号に変換する水中側送受信コイルと水中側送受信回路とからなる水中側信号送受信部と、
前記水中側信号送受信部から出力される磁気信号を電気信号に変換する第２筒状部材側送受信コイルと第２筒状部材側送受信回路とからなり、前記第２筒状部材に取り付けられ、かつ前記水中側信号送受信部と対向して配置されて、変換後の電気エネルギを前記蓄電池と前記第２筒状部材の内部に搭載される機器との少なくとも一方へ供給する浮上管側信号送受信部とを備える請求項１に記載の可動式防波堤。
【請求項３】
前記電力受信部は、前記第２筒状部材の浮上方向側の端部から、前記第２筒状部材の長手方向と直交する方向における外側に向かって突出する支持部材に取り付けられ、
前記電力送信部は、前記浮上方向側における前記第１筒状部材の端部に設けられるフランジ部に取り付けられる請求項１又は２に記載の可動式防波堤。
【請求項４】
前記電力受信部は、前記浮上方向へ向かうにしたがって前記第２筒状部材の長手方向と直交する方向の外側に向かう傾斜部を有する支持部材の前記傾斜部に取り付けられ、
前記電力送信部は、前記浮上方向側における前記第１筒状部材の端部に設けられるフランジ部に取り付けられる請求項１又は２に記載の可動式防波堤。
【請求項５】
前記電力受信部は、少なくとも、前記第２筒状部材の長手方向と直交する方向の内側へ移動可能な移動部材に取り付けられ、
前記電力送信部は、前記浮上方向側における前記第１筒状部材の端部に設けられるフランジ部に取り付けられる請求項１又は２に記載の可動式防波堤。
【請求項６】
前記第２筒状部材は、前記移動部材に、前記第２筒状部材の長手方向と直交する方向の外側に向かう力を付与する弾性部材を備える請求項５に記載の可動式防波堤。
【請求項７】
前記電力受信部は、前記第２筒状部材の側部に設けられた開口部に配置され、
前記電力送信部は、前記第１筒状部材の内側の側部に設けられた開口部に配置される請求項１又は２に記載の可動式防波堤。
【請求項８】
前記第２筒状部材の外部に配置されて、低周波電磁波を送受信できる外側信号送受信部を備え、
前記第２筒状部材の内部に設けられる通信機器が前記外側信号送受信部を介して前記第２筒状部材の外部との間で通信する請求項１から７のいずれか１項に記載の可動式防波堤。
【請求項９】
前記低周波電磁波の周波数は、１ｋＨｚ以上２０ｋＨｚ以下である請求項８に記載の可動式防波堤。
【請求項１０】
前記第１筒状部材の底部に接続された送気管と、
当該送気管を通じて前記第２筒状部材の内部に空気を供給する空気供給装置と、
前記送気管に設けられて、当該送気管の内部の圧力を検出する送気管内圧力検出手段と、
を備える請求項１から９のいずれか１項に記載の可動式防波堤。
【請求項１１】
前記送気管内圧力検出手段は、前記送気管の陸上に配置される部分に設けられる請求項１０に記載の可動式防波堤。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれか１項に記載の可動式防波堤を水底に複数配列したことを特徴とする可動式防波施設。
【請求項１３】
請求項１０又は１１に記載の可動式防波堤を水底に複数配列し、
前記送気管内圧力検出手段が検出した前記送気管の内部の圧力に基づき、前記送気管の気体漏洩箇所を推定する気体漏洩箇所推定手段を備えることを特徴とする可動式防波施設。
【請求項１】
水底側に開口部を有する第１筒状部材と、
当該第１筒状部材の内部に、当該第１筒状部材の長手方向に対して移動可能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して浮上可能な第２筒状部材と、
当該第２筒状部材の内部に配置される蓄電池と、
前記第１筒状部材に取り付けられて、電気エネルギを磁気エネルギに変換する給電側コイルと給電回路とからなる電力送信部と、
前記第２筒状部材に取り付けられ、かつ前記電力送信部と対向して配置されて、前記電力送信部から出力される磁気エネルギを電気エネルギに変換する受電側コイルと受電回路とからなり、変換後の電気エネルギを前記蓄電池と前記第２筒状部材の内部に搭載される機器との少なくとも一方へ供給する電力受信部と、
を含むことを特徴とする可動式防波堤。
【請求項２】
前記第１筒状部材に取り付けられて、電気信号を磁気信号に変換する水中側送受信コイルと水中側送受信回路とからなる水中側信号送受信部と、
前記水中側信号送受信部から出力される磁気信号を電気信号に変換する第２筒状部材側送受信コイルと第２筒状部材側送受信回路とからなり、前記第２筒状部材に取り付けられ、かつ前記水中側信号送受信部と対向して配置されて、変換後の電気エネルギを前記蓄電池と前記第２筒状部材の内部に搭載される機器との少なくとも一方へ供給する浮上管側信号送受信部とを備える請求項１に記載の可動式防波堤。
【請求項３】
前記電力受信部は、前記第２筒状部材の浮上方向側の端部から、前記第２筒状部材の長手方向と直交する方向における外側に向かって突出する支持部材に取り付けられ、
前記電力送信部は、前記浮上方向側における前記第１筒状部材の端部に設けられるフランジ部に取り付けられる請求項１又は２に記載の可動式防波堤。
【請求項４】
前記電力受信部は、前記浮上方向へ向かうにしたがって前記第２筒状部材の長手方向と直交する方向の外側に向かう傾斜部を有する支持部材の前記傾斜部に取り付けられ、
前記電力送信部は、前記浮上方向側における前記第１筒状部材の端部に設けられるフランジ部に取り付けられる請求項１又は２に記載の可動式防波堤。
【請求項５】
前記電力受信部は、少なくとも、前記第２筒状部材の長手方向と直交する方向の内側へ移動可能な移動部材に取り付けられ、
前記電力送信部は、前記浮上方向側における前記第１筒状部材の端部に設けられるフランジ部に取り付けられる請求項１又は２に記載の可動式防波堤。
【請求項６】
前記第２筒状部材は、前記移動部材に、前記第２筒状部材の長手方向と直交する方向の外側に向かう力を付与する弾性部材を備える請求項５に記載の可動式防波堤。
【請求項７】
前記電力受信部は、前記第２筒状部材の側部に設けられた開口部に配置され、
前記電力送信部は、前記第１筒状部材の内側の側部に設けられた開口部に配置される請求項１又は２に記載の可動式防波堤。
【請求項８】
前記第２筒状部材の外部に配置されて、低周波電磁波を送受信できる外側信号送受信部を備え、
前記第２筒状部材の内部に設けられる通信機器が前記外側信号送受信部を介して前記第２筒状部材の外部との間で通信する請求項１から７のいずれか１項に記載の可動式防波堤。
【請求項９】
前記低周波電磁波の周波数は、１ｋＨｚ以上２０ｋＨｚ以下である請求項８に記載の可動式防波堤。
【請求項１０】
前記第１筒状部材の底部に接続された送気管と、
当該送気管を通じて前記第２筒状部材の内部に空気を供給する空気供給装置と、
前記送気管に設けられて、当該送気管の内部の圧力を検出する送気管内圧力検出手段と、
を備える請求項１から９のいずれか１項に記載の可動式防波堤。
【請求項１１】
前記送気管内圧力検出手段は、前記送気管の陸上に配置される部分に設けられる請求項１０に記載の可動式防波堤。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれか１項に記載の可動式防波堤を水底に複数配列したことを特徴とする可動式防波施設。
【請求項１３】
請求項１０又は１１に記載の可動式防波堤を水底に複数配列し、
前記送気管内圧力検出手段が検出した前記送気管の内部の圧力に基づき、前記送気管の気体漏洩箇所を推定する気体漏洩箇所推定手段を備えることを特徴とする可動式防波施設。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５−１】
【図５−２】
【図５−３】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５−１】
【図５−２】
【図５−３】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１０−２０３０７７（Ｐ２０１０−２０３０７７Ａ）
【公開日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−４７２４２（Ｐ２００９−４７２４２）
【出願日】平成２１年２月２７日（２００９．２．２７）
【出願人】（５０６１２２２４６）三菱重工鉄構エンジニアリング株式会社 (111)
【出願人】（００００００５４９）株式会社大林組 (1,758)
【出願人】（０００２１９４０６）東亜建設工業株式会社 (177)
【出願人】（３０６０２２５１３）新日鉄エンジニアリング株式会社 (897)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月２７日（２００９．２．２７）
【出願人】（５０６１２２２４６）三菱重工鉄構エンジニアリング株式会社 (111)
【出願人】（００００００５４９）株式会社大林組 (1,758)
【出願人】（０００２１９４０６）東亜建設工業株式会社 (177)
【出願人】（３０６０２２５１３）新日鉄エンジニアリング株式会社 (897)
【Ｆターム（参考）】
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