(57)【要約】【課題】洋上船の待機時間を短くすることができる水中給電システムを提供する。【解決手段】水中給電システムは、水中に配置された、少なくとも１つの受電パットを含む作業機器と、作業機器に着脱可能に取り付けられた、受電パットに非接触状態で給電可能な給電パットおよび給電パットに電気的に接続された電池を含む第１電池ユニットと、洋上船または洋上船から吊り下げられた水中ステーションと作業機器との間を往復する水中航走体であって、受電パットに非接触状態で給電可能な給電パットおよび給電パットに電気的に接続された電池を含む第２電池ユニットを作業機器まで搬送し、第１電池ユニットの作業機器からの取り外しおよび第２電池ユニットの作業機器への取り付けを行う水中航走体と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水中に配置された、少なくとも１つの受電パットを含む作業機器と、
前記作業機器に着脱可能に取り付けられた、前記受電パットに非接触状態で給電可能な給電パットおよび前記給電パットに電気的に接続された電池を含む第１電池ユニットと、
洋上船または前記洋上船から吊り下げられた水中ステーションと前記作業機器との間を往復する水中航走体であって、前記受電パットに非接触状態で給電可能な給電パットおよび前記給電パットに電気的に接続された電池を含む第２電池ユニットを前記作業機器まで搬送し、前記第１電池ユニットの前記作業機器からの取り外しおよび前記第２電池ユニットの前記作業機器への取り付けを行う水中航走体と、
を備える、水中給電システム。
【請求項２】
前記作業機器は、各々に前記受電パットが設けられた複数の取付部を含み、前記複数の取付部の１つに前記第１電池ユニットが取り付けられ、
前記水中航走体は、搬送した前記第２電池ユニットを、前記複数の取付部のうちの前記第１電池ユニットが取り付けられていない取付部に取り付ける、請求項１に記載の水中給電システム。
【請求項３】
前記作業機器は、前記受電パットと電気的に接続された制御装置と、前記第１電池ユニットが前記作業機器から取り外され、かつ、前記第２電池ユニットが前記作業機器に取り付けられていないときに前記制御装置へ給電する予備電池を含む、請求項１または２に記載の水中給電システム。
【請求項４】
前記作業機器は、前記受電パットおよび観測機と電気的に接続された第１制御装置と、前記第１制御装置と電気的に接続された第１通信装置を含み、
前記第１電池ユニットおよび前記第２電池ユニットのそれぞれは、前記電池と電気的に接続された第２制御装置と、前記第２制御装置と電気的に接続された第２通信装置を含み、
前記第１電池ユニットまたは前記第２電池ユニットが前記作業機器に取り付けられた状態で、前記観測機による観測データが、前記第１制御装置から前記第１通信装置および前記第２通信装置を介して前記第２制御装置へ送信され、前記第２制御装置に格納される、請求項１〜３の何れか一項に記載の水中給電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水中給電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、水中ステーションやＡＵＶ（Autonomous Underwater Vehicle）などの水中に配置される作業機器には、駆動源となる電池が搭載されている。例えば、特許文献１には、水中ステーションに取り付けられた電池を、洋上船とケーブルによって接続された水中ロボットからの非接触給電により充電することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１６６４５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載されたように、水中に配置される作業機器に取り付けられた電池を充電する場合には、電池の充電が完了するまでの長い時間、洋上船が洋上で待機しなければならず、多くの燃料を消費する。
【０００５】
そこで、本発明は、洋上船の待機時間を短くすることができる水中給電システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するために、本発明の水中給電システムは、水中に配置された、少なくとも１つの受電パットを含む作業機器と、前記作業機器に着脱可能に取り付けられた、前記受電パットに非接触状態で給電可能な給電パットおよび前記給電パットに電気的に接続された電池を含む第１電池ユニットと、洋上船または前記洋上船から吊り下げられた水中ステーションと前記作業機器との間を往復する水中航走体であって、前記受電パットに非接触状態で給電可能な給電パットおよび前記給電パットに電気的に接続された電池を含む第２電池ユニットを前記作業機器まで搬送し、前記第１電池ユニットの前記作業機器からの取り外しおよび前記第２電池ユニットの前記作業機器への取り付けを行う水中航走体と、を備える、ことを特徴とする。
【０００７】
上記の構成によれば、作業機器に取り付けられた第１電池ユニットの電池の蓄電量が少なくなったときには、第１電池ユニットに代えて第２電池ユニットが作業機器に取り付けられる。すなわち、洋上船は、第１電池ユニットの電池の充電が完了するまで洋上で待機する必要がない。従って、洋上船の待機時間を短くすることができる。
【０００８】
前記作業機器は、各々に前記受電パットが設けられた複数の取付部を含み、前記複数の取付部の１つに前記第１電池ユニットが取り付けられ、前記水中航走体は、搬送した前記第２電池ユニットを、前記複数の取付部のうちの前記第１電池ユニットが取り付けられていない取付部に取り付けてもよい。この構成によれば、第２電池ユニットを作業機器に取り付けた後に第１電池ユニットを作業機器から取り外すことができる。これにより、作業機器が電池を駆動源として連続的に作業することができる。
【０００９】
前記作業機器は、前記受電パットと電気的に接続された制御装置と、前記第１電池ユニットが前記作業機器から取り外され、かつ、前記第２電池ユニットが前記作業機器に取り付けられていないときに前記制御装置へ給電する予備電池を含んでもよい。この構成によれば、取付部が１つの場合であっても、第１電池ユニットを第２電池ユニットに交換する際に作業機器が連続的に作業することができる。
【００１０】
前記作業機器は、前記受電パットおよび観測機と電気的に接続された第１制御装置と、前記第１制御装置と電気的に接続された第１通信装置を含み、前記第１電池ユニットおよび前記第２電池ユニットのそれぞれは、前記電池と電気的に接続された第２制御装置と、前記第２制御装置と電気的に接続された第２通信装置を含み、前記第１電池ユニットまたは前記第２電池ユニットが前記作業機器に取り付けられた状態で、前記観測機による観測データが、前記第１制御装置から前記第１通信装置および前記第２通信装置を介して前記第２制御装置へ送信され、前記第２制御装置に格納されてもよい。この構成によれば、第１電池ユニットまたは第２電池ユニットの電池を作業機器から離れた水中または水上で充電するのと同時に、観測データを回収することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、洋上船の待機時間を短くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る水中給電システムの概略構成図である。
【図２】図１の要部の拡大図である。
【図３】第１電池ユニットを作業機器から取り外す前に第２電池ユニットを作業機器に取り付けた状態を示す図である。
【図４】第２電池ユニットを作業機器に取り付けた後に第１電池ユニットを作業機器から取り外した状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１に、本発明の一実施形態に係る水中給電システム１を示す。この水中給電システム１は、水中に配置された作業機器４と、水中航走体３を含む。
【００１４】
本実施形態では、作業機器４が海底に設置された、観測機６と接続された水中ステーションである。水中ステーションは、観測機６による観測データの処理や観測機６への給電などの作業を行う。観測機６は、例えば、地震計、温度計、濃度計、音波計、カメラなどである。ただし、作業機器４は、水中の構造物の検査や海底の地形調査などの作業を行うＡＵＶであってもよい。
【００１５】
作業機器４には、第１電池ユニット５Ａが着脱可能に取り付けられている。水中航走体３は、作業機器４まで第２電池ユニット５Ｂを搬送し、作業機器４からの第１電池ユニット５Ａの取り外しおよび作業機器４への第２電池ユニット５Ｂの取り付けを行う。
【００１６】
水中航走体３には図略の把持装置が設けられており、この把持装置によって第２電池ユニット５Ｂまたは第１電池ユニット５Ａが把持されたり開放されたりする。
【００１７】
本実施形態では、水中航走体３が、洋上船２１からケーブル２２を介して吊り下げられた水中ステーション２３と作業機器４との間で往復するＡＵＶである。水中ステーション２３は、ＡＵＶに内蔵された電池を充電したり、ＡＵＶに内蔵された制御装置から各種のデータを受け取る。ただし、水中ステーション２３が省略されて、ＡＵＶが洋上船２１と作業機器４との間で往復してもよい。あるいは、水中航走体３は、洋上船２１とケーブルによって接続されたＲＯＶ（Remotely Operated Vehicle）であってもよいし、有人潜水艇であってもよい。
【００１８】
上述した作業機器４は、電池ユニット用の２つの取付部４ａ，４ｂを含む。ただし、取付部４ａ，４ｂの数は３つ以上であってもよい。具体的に、作業機器４は架台４０を含み、この架台４０の一部が取付部４ａ，４ｂを構成する。
【００１９】
図２に示すように、取付部４ａ，４ｂのそれぞれには、受電パット４１、第１通信装置４２および位置決め金物４３が設けられている。そして、取付部４ａ，４ｂの一方（図例では４ａだが４ｂでもよい）に第１電池ユニット５Ａが取り付けられている。
【００２０】
さらに、作業機器４は、取付部４ａ，４ｂの受電パット４１および第１通信装置４２と電気的に接続された第１制御装置４４と、第１制御装置４４と電気的に接続された予備電池４５を含む。上述した観測機６は、第１制御装置４４と電気的に接続されている。
【００２１】
例えば、第１制御装置４４は、ＲＯＭやＲＡＭなどのメモリと、ＨＤＤやＳＳＤなどのストレージと、ＣＰＵとを有するコンピュータであり、ＲＯＭに記憶されたプログラムがＣＰＵにより実行される。上述した観測データの処理および観測機６への給電は、第１制御装置４４により行われる。
【００２２】
予備電池４５は、第１電池ユニット５Ａが作業機器４から取り外され、かつ、第２電池ユニット５Ｂが作業機器４に取り付けられていないときに、第１制御装置４４へ給電する役割を果たす。予備電池４５は、第１電池ユニット５Ａまたは第２電池ユニット５Ｂが作業機器４に取り付けられたときに後述する電池５４によって充電される。
【００２３】
第１電池ユニット５Ａと第２電池ユニット５Ｂは、互いに同じ構造を有している。具体的に、第１電池ユニット５Ａおよび第２電池ユニット５Ｂのそれぞれは、フレーム５０と、フレーム５０内に配置された給電パット５１、第２通信装置５２、電池５４および第２制御装置５５を含む。なお、第１電池ユニット５Ａの電池５４の大きさと第２電池ユニット５Ｂの電池５４の大きさは同じであっても異なっていてもよい。
【００２４】
フレーム５０は、電池ユニット（５ＡまたはＢ）が作業機器４の取付部（４ａまたは４ｂ）に取り付けられたときに、作業機器４の架台４０上に載置される。フレーム５０には、作業機器４の位置決め金物４３と係合する位置決め金物５３が設けられている。例えば、位置決め金物４３，５３の一方には円錐状の突起が設けられ、他方にはその突起が嵌合する円錐状の窪みが設けられる。
【００２５】
電池ユニット（５ＡまたはＢ）が作業機器４の取付部（４ａまたは４ｂ）に取り付けられたときには、給電パット５１が受電パット４１と僅かの隙間を隔てて対向し、第２通信装置５２が第１通信装置４２と僅かの隙間を隔てて対向する。
【００２６】
給電パット５１は、受電パット４１に非接触状態で給電可能なものである。この給電パット５１に電池５４が電気的に接続されている。また、電池５４は第２制御装置５５とも電気的に接続されており、第２制御装置５５は第２通信装置５２と電気的に接続されている。
【００２７】
例えば、第２制御装置５５は、ＲＯＭやＲＡＭなどのメモリと、ＨＤＤやＳＳＤなどのストレージと、ＣＰＵとを有するコンピュータであり、ＲＯＭに記憶されたプログラムがＣＰＵにより実行される。第２制御装置５５は、電池５４から給電パット５１および受電パット４１を介した第１制御装置４４への給電量を制御する。
【００２８】
次に、水中航走体３の動作について説明する。なお、図示は省略するが、作業機器４、水中ステーション２３および水中航走体３には、互いに音響通信するためのトランスポンダが設けられている。
【００２９】
図１に示すように、作業機器４の取付部４ａに第１電池ユニット５Ａが取り付けられた状態で、第１電池ユニット５Ａの電池５４の蓄電量が少なくなったときには、作業機器４が、水中ステーション２３または水中航走体３へ音響通信によりその情報を送信する。これを受けて、水中航走体３が水中ステーション２３から出発する。
【００３０】
その後、水中航走体３は、図３に示すように、第２電池ユニット５Ｂを作業機器４まで搬送し、搬送した第２電池ユニット５Ｂを、第１電池ユニット５Ａが取り付けられていない取付部４ｂに取り付ける。ついで、水中航走体３は、図４に示すように、作業機器４から第１電池ユニット５Ａを取り外す。
【００３１】
その後、水中航走体３が水中ステーション２３に帰還し、水中ステーション２３によって第１電池ユニット５Ａの電池５４が水中で充電される。なお、水中航走体３が洋上船２１と作業機器４との間で往復する場合は、水中航走体３が洋上船２１に帰還したときに、第１電池ユニット５Ａが水中航走体３とともに洋上船２１上に引き上げられ、第１電池ユニット５Ａの電池５４が水上で充電されることもある。あるいは、水中航走体３が洋上船２１に帰還したときには、水中航走体３が水中に待機したままで、第１電池ユニット５Ａのみが洋上船２１上に引き上げられてもよい。
【００３２】
第１電池ユニット５Ａまたは第２電池ユニット５Ｂが作業機器４に取り付けられた状態では、観測機６による観測データが、第１制御装置４４から第１通信装置４２および第２通信装置５２を介して第２制御装置５５へ送信され、第２制御装置５５に格納される。
【００３３】
以上説明したように、本実施形態の水中給電システム１では、作業機器４に取り付けられた第１電池ユニット５Ａの電池５４の蓄電量が少なくなったときには、第１電池ユニット５Ａに代えて第２電池ユニット５Ｂが作業機器４に取り付けられる。すなわち、洋上船２１は、第１電池ユニット５Ａの電池５４の充電が完了するまで洋上で待機する必要がない。従って、洋上船２１の待機時間を短くすることができる。
【００３４】
また、本実施形態では、観測データが第１電池ユニット５Ａおよび第２電池ユニット５Ｂの第２制御装置５５に格納されるので、第１電池ユニット５Ａまたは第２電池ユニット５Ｂの電池５４を作業機器４から離れた水中で充電するのと同時に（上述したように、第１電池ユニット５Ａが水中航走体３とともにまたは単独で洋上船２１上に引き上げられる場合は、電池５４が水上で充電されるのと同時に）、観測データを回収することができる。
【００３５】
（変形例）
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。
【００３６】
例えば、作業機器４は、必ずしも複数の取付部を含む必要はなく、１つの取付部のみを含んでもよい。この場合、作業機器４は、第１電池ユニット５Ａが第２電池ユニット５Ｂに交換される前に第２電池ユニット５Ｂが仮置きされる仮置きスペースを含むことが望ましい。
【００３７】
ただし、前記実施形態のように作業機器４が複数の取付部を含んでいれば、第２電池ユニット５Ｂを作業機器４に取り付けた後に第１電池ユニット５Ａを作業機器４から取り外すことができる。これにより、作業機器４が電池５４を駆動源として連続的に作業することができる。なお、作業機器４が予備電池４５を含んでいれば、取付部が１つの場合であっても、第１電池ユニット５Ａを第２電池ユニット５Ｂに交換する際に作業機器４が連続的に作業することができる。
【００３８】
また、水中航走体３が洋上船２１と作業機器４との間を往復する場合は、一往復目で水中航走体３が電池５４の蓄電量が少なくなった第１電池ユニット５Ａを回収し、二往復目で水中航走体３が第２電池ユニット５Ｂを作業機器４へ搬送してもよい。あるいは、水中ステーション２３にも電池ユニット用の給電パットを含む取付部が複数設けられている場合は、水中ステーション２３と作業機器４との間の一往復目で水中航走体３が電池５４の蓄電量が少なくなった第１電池ユニット５Ａを回収し、二往復目で水中航走体３が第２電池ユニット５Ｂを作業機器４へ搬送してもよい。
【００３９】
また、第１電池ユニット５Ａの回収用と第２電池ユニット５Ｂの搬送用の２台の水中航走体３を用いることも可能である。
【符号の説明】
【００４０】
１    水中給電システム
２１  洋上船
２３  水中ステーション
３    水中航走体
４    作業機器
４ａ，４ｂ  取付部
４１  受電パット
４２  第１通信装置
４４  第１制御装置
４５  予備電池
５Ａ  第１電池ユニット
５Ｂ  第２電池ユニット
５１  給電パット
５２  第２通信装置
５４  電池
５５  第２制御装置
【図１】
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【図２】
2019217796.tif 000004
【図３】
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【図４】
2019217796.tif 000006