(57)【要約】【課題】バッテリーの交換作業を要することなく、海中においても電子機器を使用することができるマリンホースを提供する。【解決手段】ホース本体４１の内部に、ホース本体４１の撓みや捩れによって発電可能な圧電素子４２３を設けたので、波、海流、潮汐などの海象によって発電した電力をトランスポンダ１０等の電子機器に供給することができ、バッテリーの交換作業を必要とすることなく、太陽光の届かない環境においても電子機器を設置することが可能となる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可撓性を有するホース本体を備えたマリンホースにおいて、
前記ホース本体の内部に、ホース本体が撓むことにより発電可能な圧電素子を設けた
ことを特徴とするマリンホース。
【請求項２】
前記ホース本体に、圧電素子において発電した電力を蓄える蓄電器を設けた
ことを特徴とする請求項１記載のマリンホース。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば海底に配置されたパイプラインエンドマニフォールドと海上に停泊しているタンカーとの間で行われる原油の輸送に用いられるマリンホースに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のマリンホースとしては、可撓性を有するホース本体と、ホース本体の両端部に設けられ、ホース本体の端部を他のホース本体の端部と連結するための連結部材とを備え、複数のマリンホースを連結部材を介して連結した状態で、原油を輸送するようにしたものが知られている。
【０００３】
前記マリンホースでは、ホース本体または連結部材からの原油の漏洩を検知するための漏洩検知装置や灯標など電子機器を備えたものが有り、これらの電子機器は、ホース本体または連結部材に設けられたバッテリーや太陽電池を電源として動作するようになっている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−５１２５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記電子機器を備えたマリンホースにおいて、海中に設置されるマリンホースには太陽光が届かないため、太陽電池を電源として利用することはできない。また、海中に設置されるマリンホースに対してバッテリーを電源として利用することはできるが、バッテリーの寿命に応じたバッテリーの交換作業が必要となるため、維持管理のコストが高くなる。
【０００６】
本発明の目的とするところは、バッテリーの交換作業を必要とすることなく、太陽光の届かない環境においても電子機器を設置可能なマリンホースを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は前記目的を達成するために、可撓性を有するホース本体を備えたマリンホースにおいて、前記ホース本体の内部に、ホース本体が撓むことにより発電可能な圧電素子を設けている。
【０００８】
これにより、波、海流、潮汐などの海象の影響でホース本体が撓むことによって発電され、発電された電力が電子機器に供給される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、海象によるホース本体の撓みを利用して発電した電力を電子機器に供給することができるので、バッテリーの交換作業を必要とすることなく、太陽光の届かない環境においても電子機器を設置することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態を示すホースライン形状検出システムの概略構成図
【図２】マリンホースの側面図
【図３】マリンホースの要部側面断面図
【図４】マリンホースの要部側面断面図
【図５】制御系を示すブロック図
【図６】表示装置の表示画面を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の一実施形態を図１乃至図６を参照しながら説明する。
【００１２】
図１は、海中に配置されたホースラインＨＬの形状を確認するためのホースライン形状検出システムを示すものである。このホースライン形状検出システムは、互いにホースラインＨＬの長手方向に間隔をおいて設けられ、それぞれ所定の音波を受信すると所定の周波数の音波を発信する複数のトランスポンダ１０と、各トランスポンダ１０から発信される音波を受信することにより各トランスポンダ１０までの距離及び各トランスポンダ１０の配置されている方向を検出可能な検出装置２０と、検出装置２０による検出結果からホースラインＨＬの形状を演算する制御ユニット３０とを備えている。
【００１３】
ホースラインＨＬは、本発明のマリンホース４０を複数連結することにより設けられ、水深数十ｍの海底に設けられたＰＬＥＭ１０１（Pipe Line End Manifold，パイプラインエンドマニフォールド）と海面に浮かぶブイ２００とを接続している。
【００１４】
各マリンホース４０は、図２に示すように、可撓性を有するホース本体４１と、ホース本体４１の両端部に設けられ、ホース本体４１の端部を他のホース本体４１の端部と連結するための連結部材４２とから構成されている。各マリンホース４０は海中に沈むように構成されたサブマリン型マリンホースである。
【００１５】
ホース本体４１は、図３に示すように、径方向内側から順に、第１インナーチューブ層４１１、第１耐圧コード層４１２、ボディーワイヤ層４１３、第２耐圧コード層４１４、コードカバー層４１５、緩衝材層４１６、第２インナーチューブ層４１７、第３耐圧コード層４１８、カバーゴム層４１９を有している。第１インナーチューブ層４１１及び第２インナーチューブ層４１７は、ＮＢＲ等の耐油性を有するゴム材料からなり、第１インナーチューブ層４１１は直径約５００ミリメートル（２０インチ）の原油の流路を形成している。第１耐圧コード層４１２、第２耐圧コード層４１４及び第３耐圧コード層４１８は、ポリエステル、ナイロンまたは金属等からなるコード入りの耐油性を有するゴムシートである。ボディーワイヤ層４１３は、ホース本体４１の軸方向の全体に亘って螺旋状に巻き付けられた硬鋼線材製のボディーワイヤ４１３ａと、ボディーワイヤ４１３ａの隙間に充填されたＮＲ等のゴム材料４１３ｂとからなる。コードカバー層４１５及びカバーゴム層４１９は、ＳＢＲ、ＮＲ等のゴム材料からなる。緩衝材層４１６は、連続気泡の発泡ウレタン等、スポンジ状の部材からなる。
【００１６】
連結部材４２は、図４に示すように、一端にフランジ４２１が設けられた金属製の円筒状の部材からなる。連結部材４２の他端側の外周面には、周方向に亘って延びるリング状のリブ４２２が複数設けられ、各リブ４２２にホース本体４１の第１耐圧コード層４１２、第３耐圧コード層４１８の端部に設けられたビードワイヤ４１２ａ，４１８ａ、または、ボディーワイヤ層４１３のボディーワイヤ４１３ａが係合することにより、ホース本体４１と連結部材４２が結合される。また、ビードワイヤ４１８ａが係合するリブ４２２には、連結部材４２の一端側と他端側を連通する孔４２２ａが設けられ、孔４２２ａに後述する圧電素子４２３と蓄電器４２４を接続する電線４２５が通される。また、フランジ４２１には、連結部材４２と他のマリンホース４０の連結部材４２とをボルト固定するための複数のボルト孔４２１ａが設けられている。
【００１７】
また、各マリンホース４０は、図３及び図４に示すように、各トランスポンダ１０に対して電力を供給するために、ホース本体１０が撓む力によって発電可能な複数の圧電素子４２３と、圧電素子４２３で発電された電力を蓄えるための蓄電器４２４とを備えている。
【００１８】
各圧電素子４２３は、作用する圧力を圧電効果によって電圧に変換可能なチタン酸ジルコン酸鉛等の素子であり、ボディーワイヤ層４１３のボディーワイヤ４１３ａとボディーワイヤ４１３ａとの間のゴム材料４１３ｂ中に設けられている。各圧電素子４２３は、ホース本体４１内の連結部材４２の他端からフランジ４２１側へ１００ｍｍの位置と、連結部材４２の他端からホース本体４１の軸方向の中央部側へ１００ｍｍの位置との間の範囲に設けられている。
【００１９】
蓄電器４２４は、ニッケル水素電池や電気二重層キャパシタ等からなり、電線４２５を介して各圧電素子４２３が接続されている。蓄電器４２４は、ビードワイヤ４１８ａが係合するリブ４２２のフランジ４２１側に設けられたケース４２６内に収納されている。また、蓄電器４２４は、電線４２７を介してトランスポンダ１０に接続され、トランスポンダ１０に電力を供給するようになっている。
【００２０】
ＰＬＥＭ１０１は、海底に敷設されたパイプライン１００の一部に設けられ、マリンホース４０の連結部材４２が接続されている。
【００２１】
ブイ２００は、例えばリング状の外周部２０１と円筒状の内周部２０２とを有し、外周部２０１と内周部２０２とが同軸上に配置されている。また、外周部２０１と内周部２０２とは例えば外周部２０１の軸心Ｃ周りに回転可能に構成され、各ホースラインＨＬの上端のマリンホース４０の連結部材４２が内周部２０２の下面のホース接続部２０２ａに接続されている。また、外周部２０１は複数の係留チェーン２０３によって海底に係留されている。
【００２２】
本実施形態では、図１に示すように、ＰＬＥＭ１０１とブイ２００との間を２本のホースラインＨＬによって接続している。各ホースラインＨＬの各マリンホース４０のホース本体４１には、それぞれ単一または複数の周知のフロート４３が取付けられており、各フロート４３によって各ホースラインＨＬが海中においてチャイニーズランタンと呼ばれる形状をなすように配置されている。
【００２３】
各トランスポンダ１０は直径が数ｃｍで長さが数十ｃｍの円筒状に形成されている。トランスポンダ１０としては例えば海洋電子株式会社製の型式ＡＬＳ−２０ＴＯＲのトランスポンダを使用することができる。また、トランスポンダ１０は各ホースラインＨＬに３つずつ設けられ、各トランスポンダ１０は例えば５．５ｋＨｚの音波を受信するとそれぞれ所定の周波数の音波を発信するように構成されている。例えば図１における右側のホースラインＨＬの一番上のトランスポンダ１０は６ｋＨｚの音波を発信するように設定され、その下のトランスポンダ１０は６．５ｋＨｚの音波を発信するように設定され、他の各トランスポンダ１０もそれぞれ互いに異なる所定の周波数の音波を発信するように構成されている。
【００２４】
各トランスポンダ１０はホースラインＨＬを構成する各マリンホース４０にそれぞれ取付けられている。例えば、図２に示すように、各マリンホース４０のホース本体４１の外周面に取付けられたカラー４４にマリンホース４０の軸方向に延びる孔４４ａを設け、その孔４４ａにトランスポンダ１０を挿入することにより、各マリンホース４０にそれぞれトランスポンダ１０を着脱自在に取付けることが可能である。尚、カラー４４はマリンホース４０にフロート４３を取付けるために用いられる周知のリング状部材であり、ゴム材料から形成されている。また、カラー４４を加硫成形する際に円柱状の中子を加硫用金型内に配置することにより、カラー４４にトランスポンダ１０を挿入するための孔４４ａを成形することが可能である。
【００２５】
各トランスポンダ１０の他にＰＬＥＭ１０１の上面にもトランスポンダ１１が固定されている。トランスポンダ１１は例えば各トランスポンダ１０と同等の構成を有し、５．５ｋＨｚの音波を受信すると前記各トランスポンダ１０と異なる所定の周波数の音波を発信するように構成されている。
【００２６】
検出装置２０は５．５ｋＨｚの音波を海中に向かって所定時間（例えば１分）おきに発信可能に構成され、各トランスポンダ１０は検出装置２０からの５．５ｋＨｚの音波を受信すると前記所定の周波数の音波を発信するようになっている。検出装置２０として例えば海洋電子株式会社製の型式ＡＬＳ−２０ＴＯＲのトランスデューサを使用することができる。検出装置２０は複数の音波受信部２１を備え、検出装置２０が５．５ｋＨｚの音波を海中に向かって発信してから各トランスポンダ１０から音波を各音波受信部２１が受信するまでの時間に基づいて検出装置２０と各トランスポンダ１０との距離が検出され、各音波受信部２１が受信する各トランスポンダ１０からの音波の位相差に基づいて検出装置２０に対する各トランスポンダ１０の配置されている方向が検出されるようになっている。尚、検出装置２０による各トランスポンダ１０までの距離の検出及び各トランスポンダ１０の配置されている方向の検出は周知のＳＳＢＬ（Super Short Base Line）音響測位法を用いて行われるようになっている。
【００２７】
検出装置２０はブイ２００の内周部２０２の下面に金属製のシャフト２０ａを介して固定され、検出装置２０の内周部２０２に対する相対的な移動が大きくても１０ｃｍ以下となるように構成されている。また、検出装置２０は内周部２０２の下面から所定距離（例えば２ｍ）だけ離れた位置に配置されている。
【００２８】
制御ユニット３０は周知のコンピュータから成り、記憶装置３１及び表示装置３２を備えている。
【００２９】
制御ユニット３０は、検出装置２０に接続され、検出装置２０によって検出された各トランスポンダ１０，１１との距離及び各トランスポンダ１０，１１が配置されている方向から各トランスポンダ１０，１１のＸ方向（水平方向）、Ｙ方向（Ｘ方向と直交する水平方向）及びＺ方向（上下方向）の位置座標を演算する。また、各トランスポンダ１０，１１の位置座標を記憶装置３１に記憶しながら表示装置３２に表示するようになっている。
【００３０】
表示装置３２は、図６に示すように、各トランスポンダ１０の位置Ｐ１及びトランスポンダ１１の位置Ｐ２を表示するとともに、ＰＬＥＭ１０１やブイ２００の位置を表示し、各ホースラインＨＬの推定形状ＩＨＬを表示するようになっている。図６は各トランスポンダ１０，１１の位置及び各ホースラインＨＬの推定形状ＩＨＬを２次元的に表示するようになっているが、各トランスポンダ１０，１１の位置及び各ホースラインＨＬの推定形状ＩＨＬを３次元的に表示することも可能である。
【００３１】
このように構成されたホースライン形状検出システムでは、前記所定時間（例えば１分）おきに検出装置２０から５．５ｋＨｚの音波が海中に向かって発信され、その音波に応答して各トランスポンダ１０，１１からそれぞれ所定の周波数の音波が発信され、検出装置２０によって各トランスポンダ１０，１１との距離及び検出装置２０に対する各トランスポンダ１０，１１の配置されている方向が検出される。また、検出装置２０の検出結果に基づいて各トランスポンダ１０，１１の位置座標が前記所定時間おきに制御ユニット３０によって演算されるとともに、前記所定時間おきに記憶装置３１に記憶され、各トランスポンダ１０，１１の表示装置３２上における位置Ｐ１，Ｐ２が前記所定時間おきに更新される。
【００３２】
また、ブイ２００やマリンホース４０は、波、海流、潮汐などの海象によって海面を移動するため、それに伴ってマリンホース４０のホース本体４１には撓みや捩れが生じる。マリンホース４０に撓みや捩れが生じることによって、ホース本体４１のボディーワイヤ層４１３に設けられた圧電素子４２３には圧力が作用することから、圧電素子４２３は圧電効果によって電気エネルギーを発生させる。発生した電気エネルギーは蓄電器４２４に蓄えられ、蓄電器４２４に蓄えられた電気エネルギーはトランスポンダ１０に供給される。
【００３３】
このように、本実施形態によれば、ホース本体４１の内部に、ホース本体４１の撓みや捩れによって発電可能な圧電素子４２３を設けたので、波、海流、潮汐などの海象によって発電した電力をトランスポンダ１０等の電子機器に供給することができ、バッテリーの交換作業を必要とすることなく、太陽光の届かない環境においても電子機器を設置することが可能となる。
【００３４】
また、ホース本体４１に、圧電素子４２３において発電した電力を蓄えるための蓄電器４２４を設けたので、蓄電器４２４に蓄えられた電力を電子機器に利用することができ、電力の安定供給が可能となる。
【００３５】
尚、前記実施形態では、各圧電素子４２３を、ホース本体４１内の連結部材４２の他端からフランジ４２１側へ１００ｍｍの位置と、連結部材４２の他端からホース本体４１の軸方向の中央部側へ１００ｍｍの位置との間の範囲に設けたものを示したが、マリンホース４０の使用状態において、ホース本体４１の撓みが大きくなる箇所に配置することが望ましく、例えば、ホース本体４１の一部分のみに浮力材を設ける場合に、浮力材部分とそれ以外の部分の境目付近に設けるようにしても圧電素子４２３によって効率的な発電が可能である。また、ホース本体４１の軸方向の全体に亘って圧電素子４２３を設けるようにしても確実に発電が可能である。
【００３６】
また、前記実施形態では、各圧電素子４２３を、ホース本体４１のボディーワイヤ層４１３に設けたものを示したが、ホース本体４１の変形量が大きい箇所であればよく、ボディーワイヤ４１３ａなど剛体の近傍は変形量が大きくなるため、ボディーワイヤ４１３ａの内周側や外周側に圧電素子４２３を設けるようにしてもよい。
【００３７】
また、前記実施形態では、ＰＬＥＭ１０１とブイ２００とを接続するためのサブマリン型のマリンホース４０に圧電素子４２３を設けたものを示したが、ブイ２００とタンカーとを接続するためのフローティング型のマリンホースに圧電素子４２３を設けても、前記実施形態と同様に、バッテリーの交換作業を必要とすることなく、電子機器を設置することが可能となる。
【符号の説明】
【００３８】
１０…トランスポンダ、４０…マリンホース、４１…ホース本体、４２３…圧電素子、４２４…蓄電器。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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