(57)【要約】  それ自体に作用する有効浮力の調整を、詳細かつ確実に行うことができる浮沈フロートおよび当該浮沈フロートの使用方法を提供する。  本発明の浮沈フロートは、気密な内部空間を形成するフロートチャンバーと、このフロートチャンバー内に設けられた、浮力調整用流体を収容する流体収容部と、フロートチャンバーの外部に配設され、内部に浮力調整用流体が充填されて体積を変化させて浮沈フロートに作用する浮力を調整するためのブラッダーと、このブラッダーと流体収容部との間で当該浮力調整用流体を移送するためのポンプ機構と、ポンプ機構を駆動する駆動源とを備えてなる浮沈フロートであって、ポンプ機構がギアポンプにより構成されていることを特徴とする。【特許請求の範囲】
【請求項１】
気密な内部空間を形成するフロートチャンバーと、このフロートチャンバー内に設けられた、浮力調整用流体を収容する流体収容部と、フロートチャンバーの外部に配設され、内部に浮力調整用流体が充填されて体積を変化させて浮沈フロートに作用する浮力を調整するためのブラッダーと、このブラッダーと流体収容部との間で当該浮力調整用流体を移送するためのポンプ機構と、ポンプ機構を駆動する駆動源とを備えてなる浮沈フロートであって、
ポンプ機構がギアポンプにより構成されていることを特徴とする浮沈フロート。
【請求項２】
流体収容部とブラッダーとの間における前記浮力調整用流体の移動を制御する弁機構が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の浮沈フロート。
【請求項３】
ギアポンプは、その性能保証駆動回転域が１０〜１５０回転／ｍｉｎのものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の浮沈フロート。
【請求項４】
ギアポンプが、４．５〜１００ｃｃ／ｍｉｎの流体移送能を有するものであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の浮沈フロート。
【請求項５】
ポンプ機構に係る駆動源が、直流モーターであることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の浮沈フロート。
【請求項６】
浮力調整用流体が、２℃において３０００ｃｓｔ以上の粘度を有するものであることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の浮沈フロート。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の浮沈フロートであって、
圧力および、少なくとも一つの水関連情報を計測する計測手段を備えてなることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の浮沈フロート。
【請求項８】
請求項７に記載の浮沈フロートであって、
計測手段は、気象関連情報の計測が可能であることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の浮沈フロート。
【請求項９】
請求項７または請求項８に記載の浮沈フロートの使用方法であって、
前記計測手段により得られた少なくとも圧力情報に基づいてブラッダー内における浮力調整用流体の量を調整することを特徴とする浮沈フロートの使用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば高度海洋監視システムに用いられる浮沈フロートおよび浮沈フロートの使用方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化などの環境問題に対処するため、全地球規模で、例えば海洋における熱輸送のメカニズムなどの環境変動メカニズムを解明し、把握することが必要とされており、そのための高度海洋監視システムが推進されている。このような高度海洋監視システムにおいては、水深２０００ｍ程度から海洋表面までにおける、例えば、水温などの物理的パラメーター、塩分濃度などの化学的パラメーターの鉛直構造、すなわち、水深方向における種々のパラメーターの変化を観測することが必要となる。そして、このような観測を行う機器としては、予め設定されたプログラムに従って自己の浮力を自動的に調整することにより水中において上昇移動、下降移動および上下方向における位置の維持が可能である、自動制御の浮沈フロートが用いられている。【０００３】
そして、従来の浮沈フロートとしては、例えば図３に示す構成を有するものが知られている。【０００４】
図３に示す例において、浮沈フロート５０は、気密な内部空間を形成する例えば強化樹脂製のフロートチャンバー５１を筐体として備えてなると共に、浮沈フロート５０全体に作用する浮力の大きさを調整する浮力調整機構５２、水中において種々のパラメーターの計測を行う計測機構５３、この計測機構５３により得られたデータを無線送信するデータ送信機構５４、これら各機構を制御する制御機構５５、およびこれら各機構に電源を供給する電源装置５６を有する構成とされている。【０００５】
浮力調整機構５２は、フロートチャンバー５１の内部に設けられた、その内部に浮力調整用流体を収容する流体収容部５２１と、その作用部がフロートチャンバー５１の外部に位置されるよう設けられた、弾性的に膨張収縮可能な袋状のブラッダー（Ｂｌａｄｄｅｒ）５２２とを備えている。浮力調整機構５２において、ブラッダー５２２は、浮力調整用流体を移送する一方向移送型のポンプ装置５２４を有する主流路５２３Ａを介して流体収容部５２１に接続されると共に、主流路５２３Ａから分岐する分岐流路５２３Ｂにより流体収容部５２１に至る帰還流路が形成されている。この分岐流路５２３Ｂには、弁の開放度によって浮力調整用流体の流量を調整するバルブ機構５２５が設けられている。ここで、一方向移送型のポンプ装置とは、流体を主流路５２３Ａの一方から他方へのみ移送する機能のみを有し、逆方向への流体の移送ができない非可逆的なものであって、当該ポンプ装置が停止状態とされることにより当該主流路５２３Ａが閉止された状態となる。【０００６】
計測機構５３は、フロートチャンバー５１の外部に露出して設けられた、例えば電気伝導度水温水深計（Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ−Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ−Ｄｅｐｔｈ  Ｐｒｏｆｉｌｅｒ：ＣＴＤ  Ｐｒｏｆｉｌｅｒ）などのセンサー５３１およびこのセンサー５３１を制御するセンサー基板５３２により構成されている。また、データ送信機構５４は、その一部がフロートチャンバー５１の外部に露出して設けられた無線アンテナ５４１および送信基板５４２により構成されている。そして、このセンサー基板５３２並びに送信基板５４２が、制御機構５５に電気的に接続されている。【０００７】
そして、浮沈フロート５０全体の質量体積比は、ブラッダー５２２の内部に浮力調整用流体が全くあるいは殆ど充填されていないその体積が最小の状態であり、当該浮沈フロート５０に作用する浮力が最小である最小有効浮力状態において、海水中における有効浮力の値が負となって沈下するよう、が設計されている。【０００８】
本明細書中の記載において、「有効浮力」とは、
［水中において浮沈フロートに作用する浮力］−［浮沈フロートの総質量］
により得られる値を意味するものとする。従って、有効浮力が負の値である場合には浮沈フロートは水中を下降移動し、有効浮力が正の値である場合には浮沈フロートは水中を上昇移動し、また、有効浮力がゼロである場合には浮沈フロートは水中において一定の深度を維持するよう上下方向において停止する。【０００９】
以上のような構成を有する浮沈フロート５０は、通常、例えば船舶から海中に投入されて観測に供されるものである。当該浮沈フロート５０は、海中に投入された後、例えば、所期の深度まで下降移動し、当該深度で一定の期間漂流し、その後海面まで徐々に上昇移動する一連の動作を一サイクルとして当該サイクルを予め設定された周期で自動的に実行し、この工程において種々のパラメーターの計測を行う。そして、例えば海中の上昇移動中に得られた計測データが、当該浮沈フロート５０が海面上に浮上した時に基地局に無線送信される。【００１０】
具体的には、海中へ投入された浮沈フロート５０は、浮力調整用流体が全くまたは殆どブラッダー５２２の内部に存在しない状態で、主流路５２３Ａが停止状態のポンプ装置５２４によって閉止されると共に、分岐流路５２３Ｂがバルブ機構５２５によって閉止されることによって前記最小有効浮力状態とされることにより、下降移動を開始する。【００１１】
この最小有効浮力状態において、制御機構５５において予め設定された適宜のプログラムに従った信号によりポンプ装置５２４の駆動が開始されると、浮力調整用流体が流体収容部５２１から主流路５２３Ａを介してブラッダー５２２に供給され、これにより、当該ブラッダー５２２が、供給された当該浮力調整用流体の量に応じて弾性的に膨張して、浮沈フロート５０に係る有効浮力が徐々に増加する。その結果、浮沈フロート５０の下降移動スピードが次第に低下する。【００１２】
そして、有効浮力の値がゼロとなった時にポンプ装置５２４の駆動が停止されて、ブラッダー５２２が、その内部に存在する浮力調整用流体の体積に応じて膨張された状態に維持されることにより、浮沈フロート５０は、有効浮力がゼロである中性浮力状態となり、その結果、当該浮沈フロート５０は海中において深度を維持するよう上下方向において停止する。【００１３】
また、ブラッダー５２２に対して浮力調整用流体が継続して充填されて、当該ブラッダー５２２が更に膨張されることにより、次第に有効浮力が増加して、当該有効浮力が正の値となると浮沈フロート５０は海中において上昇移動を開始する。【００１４】
一方、その後、ポンプ装置５２４の駆動が停止された状態でバルブ機構５２５により分岐流路５２３Ｂが開放されると、ブラッダー５２２内に存在する浮力調整用流体は、ブラッダー５２２の弾性的な復元力および当該ブラッダー５２２に対して外部から作用する、例えば水圧などの外力により、当該分岐流路５２３Ｂを介して流体収容部５２１に排出される。これによりブラッダー５２２が収縮してその体積が減少して有効浮力が低減し、その結果、有効浮力の値が負となると、浮沈フロート５０は再度、海中を下降移動する。【００１５】
すなわち、上記のような浮沈フロート５０によれば、ブラッダー５２２の内部に充填された浮力調整用流体の体積が調整されることによって当該ブラッダー５２２の体積が調整されるので、このブラッダー５２２の体積の変化に伴う有効浮力の変化により、海中において上昇移動、下降移動および上下方向において停止することが可能である。【００１６】
以上のような観測用の浮沈フロートにおいては、所期の移動速度および停止深度を高い精度で制御するために、浮沈フロートに係る有効浮力を微細に調整することが必要であるが、このような有効浮力の調整は、ブラッダーの体積、すなわち、ブラッダーの内部に存在する浮力調整用流体の体積を、ポンプ装置５２４およびバルブ機構５２５によって詳細に調整することによって達成される。【００１７】
しかしながら、以上のような構成を有する浮沈フロート５０においては、バルブ機構５２５に対してブラッダー５２２に作用される水圧と同じ大きさの圧力が浮力調整用流体を介して作用されるが、バルブ機構５２５は、その機構上、加圧下においては弁の開放度を緻密に制御することが困難であり、結局、ブラッダー５２２から排出される浮力調整用流体の流量を詳細に制御することは困難であって、ブラッダー５２２内の浮力調整用流体の量を精細に調整することができない。従って、所期の有効浮力値を高い精度で実現することができず、結局、当該浮沈フロート５０に係る所期の移動速度、および所期の深度での上下方向における停止などの水中での動作を高い精度で実現することが実際上非常に困難である、という問題がある。そして、特に浮沈フロート５０が深々度に位置する場合においては、前記バルブ機構５２５に作用される圧力が相当に大きいため、上記の問題が更に顕著となる、という問題がある。
また、バルブ機構５２５においては、弁の開放度が一定に維持された場合であっても、当該バルブ機構５２５を流過する浮力調整用流体の量が例えば浮力調整用流体に作用される圧力に応じて変化し、一定に安定せず、結局、浮力調整用流体の流量を精確に制御することが困難である、という問題がある。
【特許文献１】特開２００２−１４５１７７号公報
【発明の開示】
【００１８】
本発明は、以上のような事情に基いてなされたものであって、その目的は、それ自体に作用する有効浮力の調整を、詳細かつ確実に行うことができる浮沈フロートおよび当該浮沈フロートの使用方法を提供することにある。
【００１９】
本発明の浮沈フロートは、気密な内部空間を形成するフロートチャンバーと、このフロートチャンバー内に設けられた、浮力調整用流体を収容する流体収容部と、フロートチャンバーの外部に配設され、内部に浮力調整用流体が充填されて体積を変化させて浮沈フロートに作用する浮力を調整するためのブラッダーと、このブラッダーと流体収容部との間で当該浮力調整用流体を移送するためのポンプ機構と、ポンプ機構を駆動する駆動源とを備えてなる浮沈フロートであって、
ポンプ機構がギアポンプにより構成されていることを特徴とする。
【００２０】
ここで、本発明の浮沈フロートにおいては、流体収容部とブラッダーとの間における前記浮力調整用流体の移動を制御する弁機構が設けられていることが好ましい。
【００２１】
上記の浮沈フロートにおいては、ギアポンプは、その性能保証駆動回転域が１０〜１５０回転／ｍｉｎのものであることが好ましい。
【００２２】
また、上記の浮沈フロートにおいては、ギアポンプが、４．５〜１００ｃｃ／ｍｉｎの流体移送能を有するものであることが好ましい。
【００２３】
更に、上記の浮沈フロートにおいては、ポンプ機構に係る駆動源が直流モーターであることが好ましい。
【００２４】
上記の浮沈フロートにおいては、浮力調整用流体が、２℃において３０００ｃｓｔ以上の粘度を有するものであることが好ましい。
【００２５】
上記の浮沈フロートは、圧力および、少なくとも一つの水関連情報を計測する計測手段を備えてなることが好ましく、当該計測手段は、気象関連情報の計測が可能であることが好ましい。
【００２６】
本発明の浮沈フロートの使用方法は、上記浮沈フロートの使用方法であって、
前記計測手段により得られた少なくとも圧力情報に基づいてブラッダー内における浮力調整用流体の量を調整することを特徴とする。
【００２７】
本発明の浮沈フロートによれば、ブラッダーに係る浮力調整用流体の排出量および供給量の両方が可逆式ポンプであるギアポンプにより能動的に制御されることにより、ブラッダーに係る浮力調整用流体の供給量および排出量が精確に制御される。その結果、当該ブラッダー内に存在する浮力調整用流体の体積が確実に調整される。従って、当該ブラッダーの体積が微細に調整され、その結果、当該浮沈フロートに係る有効浮力が高い精度をもって制御される。
【００２８】
ギアポンプは、上述のように比較的高い粘度を有する浮力調整用流体と組み合わされて用いられることにより、基本的にブレーキ機能を発揮するものであり、浮力調整用流体に高い圧力が作用されるような環境下においても、意図しない動作が確実に防止されて、ギアの回転角度および回転速度が精確に制御される。従って、流体の移送量が常に高い精度で制御されるものであって、その結果、当該ブラッダーの体積が常に詳細に調整され、結局、当該浮沈フロートに係る浮力が高い精度をもって制御される。
【００２９】
また、ギアポンプは、従来の一方向型ポンプと比して小型で、かつ、軽量であるため、浮沈フロート全体としても小型化および軽量化が実現される。その結果、浮沈フロートに係る消費電力の高効率化が達成されて長い使用寿命が実現されると共に、フロートチャンバーの形状などの設計上の条件に高い自由度が得られる。
【００３０】
しかも、弁機構が設けられている構成によれば、流体収容部とブラッダーとの間における浮力調整用流体の移動が高い精度で制御されるため、当該ブラッダーの体積が確実に制御されることとなり、結局、当該浮沈フロートに係る浮力が高い精度をもって制御される。
【００３１】
本発明の浮沈フロートの使用方法によれば、ブラッダー内に充填された浮力調整用流体の量を、例えば、海水の電気伝導度（塩分濃度）、水温、水圧などの種々の情報に基づいて調整することにより、浮沈フロートを当該情報に関連した所期の深度位置に確実に制御することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の浮沈フロートの一例の構成を、フロートチャンバーの長軸に沿った断面で示す説明用断面である。
【図２】ギアポンプの構成を、ギアの回転軸に垂直な断面で示す説明用断面図である。
【図３】従来の浮沈フロートの一例の構成を、縦軸に沿った断面で示す説明用断面である。
【符号の説明】
【００３３】
１０  浮沈フロート
１１  フロートチャンバー
１２  浮力調整機構
１２１  流体収容部
１２２  ブラッダー
１２３  連通路
１２４  駆動源
１２５  弁機構
１２６  弁機構駆動源
１３  計測機構
１３１  センサー
１３２  センサー基板
１４  データ送信機構
１４１  無線アンテナ
１４２  送信基板
１５  制御機構
１６  電源装置
２０  ギアポンプ
２０１  ギアケース
２０２ａ  内方滞留空間
２０２ｂ  外方滞留空間
２０３  駆動軸
２０４  駆動ギア
２０５  噛合部
２０６  従動軸
２０７  従動ギア
２０８  内方開口
２０９  外方開口
２１０  移送空間
５０  浮沈フロート
５１  フロートチャンバー
５２  浮力調整機構
５２１  流体収容部
５２２  ブラッダー
５２３Ａ  主流路
５２３Ｂ  分岐流路
５２４  ポンプ装置
５２５  バルブ機構
５３  計測機構
５３１  センサー
５３２  センサー基板
５４  データ送信機構
５４１  無線アンテナ
５４２  送信基板
５５  制御機構
５６  電源装置
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、本発明の浮沈フロートについて詳細に説明する。
図１は、本発明の浮沈フロートの一例の構成を、フロートチャンバーの長軸に沿った断面で示す説明用断面図、図２は、ギアポンプの構成を、ギアの回転軸に垂直な断面で示す説明用断面図である。【００３５】
図示する例において、浮沈フロート１０は、気密な内部空間を形成する例えば強化樹脂よりなる略球形のフロートチャンバー１１を筐体として備えてなると共に、浮沈フロート１０全体に作用する浮力の大きさを調整する浮力調整機構１２、水中において、水圧を含む種々の情報の計測を行う計測機構１３、計測機構１３により得られた電子データを無線送信するデータ送信機構１４、これら各機構を制御する制御機構１５、およびこれら各機構に電源を供給する電源装置１６を有する構成とされている。
以上において、計測機構１３は、水圧と共に、少なくとも一つの水関連情報の計測をすることができるものであることが好ましく、更に、少なくとも一つの気象関連情報の計測をすることができるものであることが好ましい。
ここで、水関連情報とは、例えば海水に関連して計測可能な種々のパラメーターであって、その具体例としては、例えば海水の電気伝導度（塩分濃度）、水温などの物理的パラメーター、例えばクロロフィル濃度、酸素、二酸化炭素などの可水溶性ガスの溶存濃度などの生物・化学的パラメーター、例えば海水の透明度などの光学的パラメーターなどを挙げることができる。
また、気象関連情報とは、例えば大気に関連して計測可能な種々のパラメーターであって、その具体例としては、例えば気温、湿度、大気圧などの物理的パラメーター、種々の組成ガス濃度などの化学的パラメーターなどを挙げることができる。【００３６】
フロートチャンバー１１は、その形状は特に限定されるものではないが、例えば、図１に示す例においては、球形の本体の上部に半球状のドームが一体的に合成された形状とされている。外匣がこのような形状とされていることにより、浮沈フロート１０全体として小型化が図られるだけでなく、優れた耐圧性が得られると共に、上下左右のいずれの方向に移動する際にも水による抵抗が略均一であるため、浮沈フロートの位置制御が容易である、という効果が奏される。而して、フロートチャンバー１１をこのような形状とすることは、後述するように、ポンプ装置としてギアポンプを採用することによって浮沈フロート１０に係る浮力調整機構１２全体の小型化および軽量化が達成された結果、実現可能となった。【００３７】
浮力調整機構１２は、フロートチャンバー１１の内部に設けられた、その内部に浮力調整用流体を収容する流体収容部１２１と、弾性部材よりなり、内部に充填される浮力調整用流体の充填量に応じて弾性的に膨張収縮可能な可変形部よりなる、フロートチャンバー１１の外部に設けられたブラッダー１２２と、流体収容部１２１およびブラッダー１２２を直接接続する連通路１２３に介在して配設されたギアポンプ２０と、このギアポンプ２０を駆動させる、当該ギアポンプ２０に直接的に連結するよう設けられた駆動源１２４と、連通路１２３の開閉状態を切り換える弁機構１２５と、この弁機構１２５を駆動させる弁機構駆動源１２６とにより構成されている。【００３８】
ここで、ブラッダー１２２としては、浮沈フロート１０に係る有効浮力を調整することができる適宜の形状および構成のものを利用することが可能である。また、ブラッダー１２２の容積は、浮沈フロート１０全体に係る質量体積比などに応じて決定され、例えば浮沈フロート１０の占有体積の０．３〜１０％、特に０．５〜４％とされる。【００３９】
浮力調整用流体としては、種々の組成、物性を有するものを用いることが可能であるが、その粘度は、例えば２℃で３０００ｃｓｔ以上であることが好ましく、より好ましくは３０００〜２００００ｃｓｔ、特に好ましくは１００００ｃｓｔである。また、浮力調整用流体の比重は、例えば０．８５〜１．０であることが好ましい。そして当該浮力調整用流体の具体例としては、ギアオイルとして利用可能なオイル、例えばシリコーンオイルなどを挙げることができ、例えば２℃における粘度が１００００ｃｓｔであるシリコーンオイルを好適に挙げることができる。このような特定の物性を有する浮力調整用流体を用いることにより、後述する構成のギアポンプ２０において好適な潤滑特性が得られると共に、当該ギアポンプ２０における液密性が向上して、流体の高い移送精度が確実に保障される。【００４０】
ギアポンプ２０は、図２に示すように、ギアケース２０１内において、駆動源１２４に直接的に連結された駆動軸２０３を中心に回転駆動可能に配設された駆動ギア２０４と、この駆動ギア２０４と噛合部２０５において噛合し、当該駆動ギア２０４の回転に追従して従動軸２０６を中心に回転するよう配設された従動ギア２０７とを有してなる構成とされている。また、矢印で示された順回転方向における噛合部２０５より上流側に形成された内方滞留空間２０２ａには、連通路１２３を介して流体収容部１２１に連通する内方開口２０８が設けられていると共に、当該回転方向における噛合部２０５より下流側に形成された外方滞留空間２０２ｂには、連通路１２３を介してブラッダー１２２に連通する外方開口２０９が設けられている。【００４１】
以上のギアポンプ２０においては、一つの歯溝と、ギアケースの内周壁面とによって区画される一つの移送空間２１０の容積によって定義される最少の流体移送単位が、５．８〜２３μｍｌ、特に１０〜１５μｍｌとされる。このような流体移送単位を有することにより、移送される浮力調整用流体の量を微細に制御することが可能である。【００４２】
そして、ギアポンプ２０は、例えば０〜７０ＭＰａという高い耐圧性を有するものである。このようなギアポンプ２０によれば、例えば外方開口２０９を介して大きな圧力が作用している場合においても、浮力調整用流体の移送量を、その移送方向に関わらず高い精度で制御することが可能である。【００４３】
以上の構成のギアポンプ２０において、例えば駆動ギア２０４および従動ギア２０７に係るギア径、ギア歯の数、歯厚、歯溝の深さなどのその他の設計要素は、駆動される回転速度、浮力調整用流体の物性、要求される浮力調整用流体の流量に応じて決定されればよい。そして、このようなギアポンプ２０は、例えば４．５〜１００ｃｃ／ｍｉｎ、好ましくは２０〜５０ｃｃ／ｍｉｎの浮力調整用流体移送能を有するものとして設計されればよい。
また、ギアポンプ２０は、設計上の作用効果が確実に発揮される性能保証駆動回転域が１０〜１５０回転／ｍｉｎ、特に１０〜１００回転／ｍｉｎであることが好ましい。【００４４】
ここで、ギアポンプ２０を駆動させる駆動源１２４としては、例えばトルクが３．５Ｎｍであり、性能保証駆動回転域が１０〜１５０回転／ｍｉｎであるという性能を有するものであれば特に制限されるものではなく、例えば変速機構を備えてなる、直流モーター、交流モーターなどを挙げることができる。駆動源１２４の具体例としては、変速機構を備えた直流モーターを好ましく挙げることができ、特に、例えばその駆動電力が８〜２０ボルトである、変速機構を備えた直流モーターを好ましく挙げることができる。【００４５】
弁機構１２５および弁機構駆動源１２６としては、適宜の耐圧性が実現され、連通路１２３における開閉状態を切り換えることによって浮力調整用流体の移動をＯＮ−ＯＦＦ制御することができるものであれば、それらの構成は特に制限されるものではなく、種々の公知のものを利用することができる。【００４６】
以上の浮沈フロート１０において、計測機構１３は、フロートチャンバー１１の外部に露出して設けられた、例えば電気伝導度水温水深計（Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ−Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ−Ｄｅｐｔｈ  Ｐｒｏｆｉｌｅｒ：ＣＴＤ）、大気圧計など、必要に応じて複数種類のセンサー機器を含むセンサー１３１およびこのセンサー１３１により得られたデータを保存すると共に、当該センサーを制御するセンサー基板１３２により構成されている。また、データ送信機構１４は、その一部がフロートチャンバー１１の外部に露出して設けられた無線アンテナ１４１および送信基板１４２により構成されている。そして、このセンサー基板１３２並びに送信基板１４２が、制御機構１５に接続されている。【００４７】
以上の構成を有する浮沈フロート１０においては、制御機構１５からの制御信号により、弁機構駆動源１２６によって弁機構１２５が開放状態とされると共に、駆動源１２４によってギアポンプ２０の駆動ギア２０４が例えば順方向（図２において矢印方向）に回転駆動されると、この駆動ギア２０４の回転に追従して従動ギア２０７が回転される。その結果、内方滞留空間２０２ａに存在する浮力調整用流体が、駆動ギア２０４および従動ギア２０７の歯溝とギアケース２０１の内周壁面との間に形成され、当該駆動ギア２０４および従動ギア２０７の回転運動に追従して周方向に移動する複数の移送空間２１０により、外方滞留空間２０２ｂに移送される。また、この結果生ずる内方滞留空間２０２ａにおける負圧によって、流体収容部１２１から新たな浮力調整用流体が当該内方滞留空間２０２ａ内に供給される。【００４８】
一方、外方滞留空間２０２ｂに移送された浮力調整用流体は、外方開口２０９を介してブラッダー１２２に加圧的に供給されることとなり、これにより、当該供給された浮力調整用流体の体積に応じてブラッダー１２２が膨張してその体積が増加され、その結果、浮沈浮沈フロート１０に作用する浮力が増加する。【００４９】
また、駆動源１２４によってギアポンプ２０の駆動ギア２０４が逆方向に回転駆動されることにより、浮力調整用流体がブラッダー１２２から流体収容部１２１に排出され、これにより、当該排出された浮力調整用流体の体積に応じてブラッダー１２２が収縮してその体積が減少されることとなり、その結果、浮沈フロート１０に作用する浮力が減少する。【００５０】
そして、浮沈フロート１０に作用する浮力が上述のように増減されることにより、有効浮力が正の値である時に当該浮沈フロート１０は水中を上昇移動し、また、有効浮力が負の値である時に当該浮沈フロート１０は水中を下降移動し、更に、有効浮力がゼロになった時に当該浮沈フロート１０は一定の深度を維持するよう上下方向において停止する。以上において、ギアポンプ２０が停止状態とされると共に弁機構駆動源１２６によって弁機構１２５が閉止状態とされると、これにより、連通路１２３が閉止状態とされてブラッダー１２２内の浮力調整用流体の量が維持される。従って、当該ギアポンプ２０が停止されると共に弁機構１２５が閉止された時点における有効浮力がそのまま維持され、当該有効浮力の値に応じた浮沈フロート１０の動作状態が継続して維持されることとなる。【００５１】
以上のように、ブラッダー１２２は、ギアポンプ２０によりいわば強制的に供給または排出された浮力調整用流体の量に応じてその体積が弾性的に膨張または収縮することにより変化し、これにより浮沈フロート１０の総体積を変化させて、当該浮沈フロート１０に係る有効浮力を調整することができるものである。【００５２】
そして、以上のような浮沈フロート１０は、具体的には、例えば下記（１）から（４）の一連の動作を１サイクルとして、このサイクルが自動的に、予め設定された適宜の周期で多数回実行される態様で観測に供される。ここで、当該観測は、例えば電源装置１６による電力の供給が可能である限り継続して続けられてもよい。【００５３】
（１）有効浮力が負とされて海中を下降移動する動作
（２）有効浮力がゼロとされて、所期の深度において当該深度を維持するよう上下方向の移動を停止し、その後、当該深度にて漂流しながら待機する動作
（３）予め設定された期間が経過した後に有効浮力の値が正とされて、センサー１３１により１または２以上のパラメーターの計測を行いながら所定の速度で海面まで上方移動する動作
（４）海面において浮上状態を維持した状態で、データ送信機構１４により、上昇移動中に得られたデータを無線で送信する動作【００５４】
また、浮沈フロート１０は、例えば下記（ａ）から（ｅ）の一連の動作を１サイクルとして、このサイクルが自動的に、予め設定された適宜の周期で多数回実行される態様で観測に供されてもよい。【００５５】
（ａ）有効浮力が負とされて、センサー１３１により１または２以上のパラメーターの計測を行いながら所定の速度で海中を下降移動する動作
（ｂ）センサー１３１により得られた１または２以上のパラメーターの値に基づいて目標深度を決定し、有効浮力がゼロとされて、当該目標深度を維持するよう上下方向の移動を停止する動作
（ｃ）１または２以上のパラメーターの計測を継続的または断続的に行い、これにより得られた最新のパラメーター値に基づいて最新の目標深度を決定し、当該最新の目標深度がパラメーター値計測時の深度と異なる場合に、有効浮力が負または正とされて、当該最新の目標深度へ移動し、その後、有効浮力がゼロとされて、当該最新の深度を維持するよう上下方向の移動を停止する動作
（ｄ）予め設定された期間上記（ｃ）の動作を反復して行った後、有効浮力の値が正とされて、海面まで上方移動する動作
（ｅ）海面において浮上状態を維持した状態で、データ送信機構１４により、観測動作中に得られた所期のデータを無線で送信する動作【００５６】
上記（ａ）から（ｅ）に係るサイクルによる浮沈フロート１０の使用方法によれば、例えば変温層（ｔｈｅｒｍｏｃｌｉｎｅ）または密度勾配層（ｐｙｃｎｏｃｌｉｎｅ）が幅広い深度域にわたって形成されている場合においても、海面に沿った面方向に当該変温層または密度勾配層に係る境界を高い精度でトレースすることができる。【００５７】
以上において、センサー１３１が、少なくとも一つの気象関連情報の計測が可能である場合には、前記の観測サイクル中において海面に浮上している状態において当該少なくとも一つの気象関連情報を計測し、これをデータ送信機構１４により無線で送信する動作を実行してもよい。【００５８】
本発明の浮沈フロートによれば、ブラッダーに係る浮力調整用流体の供給および排出の両方が可逆ポンプであるギアポンプにより行われるため、当該ブラッダーに係る浮力調整用流体の供給量および排出量の両方の制御が、基本的に例えば水圧などの他の外力に影響されずにいわば強制的に実行され、従って、ブラッダー内に存在する浮力調整用流体の体積を、確実に調整することが可能となる。しかも、ギアポンプによる浮力調整用流体の移送量および移送速度は、電気的に高い精度で制御可能なギアの回転角度および回転速度に基づいて決定されるため、前記浮力調整用流体の移送量を詳細に制御することが可能であり、結局、浮沈フロートに係る有効浮力を詳細にかつ確実に調整することが可能である。従って、浮沈フロートの上昇移動および下降移動の切り換え、移動速度の変更を優れた応答速度で、かつ、正確に実行することが可能である。【００５９】
更に、ギアポンプは、既述のような比較的高い粘度を有する浮力調整用流体と組み合わされて用いられることにより、基本的にブレーキ機能を発揮するものである。これにより、当該ギアポンプは、浮力調整用流体に対して高い圧力が作用されている場合においても、駆動信号に基づいて、例えば回転方向および回転角度などが確実に制御された態様で動作される。従って、連通路において当該ギアポンプを挟んだ上流側と下流側との間に大きな圧力差が存在する場合であっても、浮力調整用流体の移送量の制御が高い精度で達成される。【００６０】
本発明の浮沈フロートは、弁機構を備えることにより、連通路における開閉状態を確実に切り換えることができ、これにより浮力調整用流体の移動を確実に制御することができる。また、当該浮力調整用流体に係る、ブラッダーから流体収容部に至る帰還流路を独立して設ける必要がなく、全体として浮力調整機構を簡潔な構成とすることができる。【００６１】
以上のギアポンプによれば、浮力調整用流体として上述のように高粘度のオイルを用いることにより、高い潤滑効果が得られると共に、当該ギアポンプ中に存在する微小な間隙に起因する液漏れなどが抑制されるため、浮力調整用流体の流量制御を確実に達成することができる。【００６２】
ここで、一般的にギアポンプは、例えば１００〜２００ボルトの交流駆動手段により、例えば８００〜４０００回転／ｍｉｎという比較的高い回転数で駆動されて用いられるものであり、その構成に係る設計数値は、当該一般的に用いられる使用条件で駆動されることを前提として決定されているものであって、従って、当該使用条件、若しくは当該使用条件に準じた条件で駆動使用されることにより、初めて設計上の作用効果が確実に発揮され、且つ、その動作が保証される。【００６３】
しかしながら、本発明の浮沈フロート１０は、既述のように、当該一般的な使用条件と比して、極めて低い駆動電圧により駆動する直流駆動手段によって、極めて低い回転速度域で駆動されるものであり、その使用条件が大きく異なり、極めて特殊な条件で使用されているものであるといえる。そして、本発明の浮沈フロート１０によれば、ギアポンプ２０が、このような極めて特殊な態様で用いられることにより、連通路における浮力調整用流体の移送状態を詳細にかつ確実に制御することができて、浮沈フロートの移動の制御が容易であり、しかも、消費電力が抑制されるために、当該浮沈フロートの長寿命化が図られる。【００６４】
また、既述の構成の浮力調整機構によれば、浮力調整用流体の移送により浮沈フロートに係る浮力の調整を広い範囲で実行することが可能であり、従って、当該浮沈フロートには、他の種々のセンサーを搭載することが可能である。【００６５】
本発明の浮沈フロートの使用方法によれば、搭載されたセンサーによって得られる種々のパラメーター値に関連した所期の目標深度に、浮沈フロートを高い精度で移動させることができる。【００６６】
以上、本発明の浮沈フロートについて具体的に説明したが、本発明においては種々の変更を加えることが可能である。
例えば、弁機構としては、連通路における開閉状態を無段階式にまたは段階式に切り換えることができる構成であってもよい。このような構成によれば、ブラッダーの体積制御を高い精度で実行することが可能である。
本発明の浮沈フロートは、海水中で用いられることは必須ではなく、湖水などの淡水中で用いられてもよい。
【図１】
2006070577.tif 000002
【図２】
2006070577.tif 000003
【図３】
2006070577.tif 000004
【国際調査報告】
2006070577.tif 000005
2006070577.tif 000006
2006070577.tif 000007
2006070577.tif 000008