JP4329488B2 - 水中狭隘部移動装置 - Google Patents

Description

本発明は、火力発電所の取水や排水のための水路、原子炉の圧力容器の内面、船舶のスクリュー等の各種水中構造物、特に狭隘な通路を有する水中構造物における検査、清掃、塗装、溶接等の各種水中作業に用いられる水中狭隘部移動装置に関するものである。

例えば、火力発電所等においては、冷却用海水を取水したり排水したりするために海と発電プラントとの間に比較的長い水路が設けられているが、この水路の路面には、種々の貝藻類が付着する。そこで、これら海洋付着生物を除去すべく、水路の路面に沿って自在に走行できるようにした水中移動装置が必要となる。

この種の水中移動装置としては、装置本体にスラストファンを備えて装置本体を壁面へ押し付け、この状態で駆動輪を用いて壁面に沿って走行させるようにしたものがある（例えば、特許文献１、２等参照）。
実開平３−７９３２３号公報 特開平０９−９５９２５号公報

しかし、特許文献１に示す如く、スラストファンの噴流によって装置本体を壁面へ押し付けるタイプの水中移動装置にあっては、水平な壁面上は走行することができるが、垂直な壁面に沿って走行させる場合には、水中移動装置を壁面に強く押し付けて駆動輪に適正な接触圧を与えないと水中移動装置が落下して走行できないために、スラストファンの推力を著しく増大させなければならないという問題がある。即ち、垂直な壁面に沿って水中移動装置を走行させるためには、スラストファンのモータを大型化するか、その設置個数を増やすかしなければならなくなるため、装置全体が大型化、大重量化してしまう。

一方、特許文献２は、腹側が開口された装置本体の背側に正逆回転自在なスラストファンを設け、装置本体の腹側の開口の周囲に壁面吸着時に装置本体内部を負圧に保つべく壁面と接するシールスカートを設け、更に装置本体を壁面に沿って移動させる移動機構を設けている。従って、装置本体の腹側の開口の水をスラストファンによって外部に排出することによりシールスカートを介して装置本体を壁面に吸着させるので、壁面に対する装置本体の保持力を高めることができ、よって装置本体を垂直な壁面に対しても容易に走行できるというものである。

しかし、上記特許文献１、２に示される従来の水中移動装置は、何れも装置本体を壁面に押付ける面が一側に限定されているために、以下のような種々の不都合を生じていた。

即ち、図９に示す如く、装置本体ｃを水中の壁面ａ，ｂに押付ける押付面ｄが装置本体ｃの表裏の一側に限定されているために、水中の壁面ａ，ｂが接近して配置されている狭隘部に装置本体ｃを走行させて検査等の作業を実施する場合において、壁面ａの途中に溝ｅ等があって壁面ａが途切れている場合には、溝ｅより前方の壁面ａ’に装置本体を移動させることができない。このとき、スラストファンを用いて装置本体ｃを反転させることができれば、溝ｅの手前において装置本体ｃを壁面ａから離反させ且つ反転させて壁面ｂに一旦押付けて走行させた後、壁面ｂから離反させ再び装置本体ｃを反転させて前方の壁面ａ’に押付けて作業を行うことができるが、壁面ａ，ｂの間隔が狭いために装置本体ｃを反転させることができない場合があり、この場合には溝ｅより前方の壁面ａ’は作業ができない。

又、前記した如く装置本体ｃを壁面ａ，ｂから離反させて反転させるという作業は面倒で時間が掛るために作業能率が低下する問題があると共に、反転時に装置本体ｃが他の構造部材に衝突して損傷することも考えられる。

本発明は、上記実情に鑑みてなしたもので、水中狭隘部での移動の機動性を高めて、水中狭隘部での確実な作業と作業能率の向上が図れるようにした水中狭隘部移動装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、装置本体と、該装置本体の表裏に設けて装置本体を壁面に吸着させるための吸引空間を形成する吸着スカートと、前記装置本体表裏の吸引空間を連通する連通路と、該連通路に正逆回転自在に設けたスラストファンと、前記装置本体表裏の吸引空間外部における左右側部に走行車輪を備えて装置本体を壁面に沿って前後に走行させる走行駆動装置と、前記装置本体の外周部に設けた作業装置取付部と、を備えたことを特徴とする水中狭隘部移動装置、に係るものである。

請求項２に記載の発明は、前記装置本体表裏の走行車輪と前後に離間した位置に、前記走行車輪と共に装置本体を壁面に対して走行可能に支持するガイドローラを設けたことを特徴とする請求項１に記載の水中狭隘部移動装置、に係るものである。

請求項３に記載の発明は、前記装置本体表裏の吸着スカートより突出し常に壁面に接して回転するよう弾性部材により支持された計測車輪を備えて装置本体の走行距離を計測する走行距離計測装置を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の水中狭隘部移動装置、に係るものである。

上記手段によれば、スラストファンを正転させると装置本体の表裏一側面を壁面に吸着させることができ、スラストファンを逆転させると装置本体の表裏他側面を壁面に吸着させることができる。

本発明の水中狭隘部移動装置では、装置本体の表裏を壁面に吸着させて走行できるようにしたので、水中狭隘部移動装置を水中狭隘部において反転させることなく機動性よく走行させることができ、よって水中狭隘部の作業を高能率に行える効果がある。更に、水中狭隘部移動装置の表裏何れかの側に存在する壁面を渡り歩くように移動できるので、水中狭隘部移動装置を全ての壁面に走行させて確実な作業を行える効果がある。又、スラストファンは装置本体表裏の何れかを壁面に押付ける際に兼用できるため装置の軽量・小型化が図れる効果がある。

装置本体表裏の走行車輪と前後に離間した位置に、走行車輪と共に装置本体を支持して走行させるガイドローラを備えたので、装置本体を簡単な構成で安定して走行させられる効果がある。

装置本体の走行時に常に壁面に接して回転するよう弾性部材により支持した計測車輪を備えて装置本体の走行距離を計測する走行距離計測装置装置を備えたので、計測車輪のスリップを防止して水中狭隘部移動装置の走行位置を正確に検出できる効果がある。

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。

図１〜図７は本発明の水中狭隘部移動装置を実施する形態の一例であって、図１は本発明の水中狭隘部移動装置の平面図、図２は図１のＩＩ−ＩＩ方向正面矢視図、図３は図１のＩＩＩ−ＩＩＩ方向断面矢視図、図４は図１のＩＶ−ＩＶ方向断面矢視図、図５は図３をＶ−Ｖ方向から見た走行駆動装置の説明図、図６は図４に示された走行距離計測装置の断面図、図７は図６のＶＩＩ−ＶＩＩ方向矢視図である。

本発明の水中狭隘部移動装置１００は、図１〜図４に示す如く、矩形の箱形を有する装置本体１を設け、該装置本体１の表裏面を構成する図３、図４に示す上面板２と下面板３には、装置本体１を壁面ａ（図２参照）に吸着させるための吸引空間４，５を形成する吸着スカート６，７を、上面板２の周縁上側と下面板３の周縁下側に突出して設けている。吸着スカート６，７の突出端辺は周方向外側に広がるように湾曲形成されている。吸着スカート６，７は、ゴム、合成樹脂等の可撓性材料にて形成されることが好ましいが、その材質、構造には限定されない。

前記装置本体１には表裏の吸引空間４，５を連通する左右（図１では上下）の連通路８ａ，８ｂが設けてあり、該各連通路８ａ，８ｂには正逆回転自在なスラストファン９ａ，９ｂが設けてある。

更に、前記装置本体１表裏における吸引空間４，５の周方向外部の左右側部（図１では上下）には、装置本体１を前後（図１では左右）に走行させるための走行車輪１０ａ，１１ａ、１０ｂ，１１ｂが、装置本体１の後部寄り位置に設けてある。この走行車輪１０ａ，１１ａ、１０ｂ，１１ｂは、その周面が表裏の吸着スカート６，７の突出端辺と略同一の高さか或いは吸着スカート６，７の突出端辺より僅かに高く突出する高さで設ける。又、図１では、装置本体１の表裏の周縁に沿って設けた吸着スカート６，７が左右側部で内側に湾曲させられていてその湾曲部１２の外側に位置するように前記走行車輪１０ａ，１１ａ、１０ｂ，１１ｂが配置されている。このように走行車輪１０ａ，１１ａ、１０ｂ，１１ｂを吸着スカート６，７の外部に設けると、走行車輪１０ａ，１１ａ、１０ｂ，１１ｂによって吸引空間４，５が連通されるのを防止でき、スラストファン９ａ，９ｂの作動時における吸引空間４，５相互間の気密性を高めてスラストファン９ａ，９ｂの動力を低減することができる。

図３、図５に示す如く、箱形の装置本体１の内部には、前記左側の表裏の走行車輪１０ａ，１１ａを駆動するための車輪駆動モータ１３ａと、右側の表裏の走行車輪１０ｂ，１１ｂを駆動するための車輪駆動モータ１３ｂが設けてある。各車輪駆動モータ１３ａ，１３ｂの軸１３’は夫々装置本体１の左右側壁１ｃを貫通しており、その軸１３’の端部には駆動ピニオン１４ａ，１４ｂが固定されている。更に、前記側板１ｃの外側には、前記駆動ピニオン１４ａ，１４ｂと前記表裏の走行車輪１０ａ，１１ａ、１０ｂ，１１ｂに備えられた従動ギヤ１５ａ，１５ｂとに噛合する伝達ギヤ１６ａ，１６ｂが設けてあり、上記により走行駆動装置１７ａ，１７ｂが構成されている。左側の車輪駆動モータ１３ａを駆動すると、左側の表裏の走行車輪１０ａ，１１ａが同時に同方向に回転され、右側の車輪駆動モータ１３ｂを駆動すると、右側の表裏の走行車輪１０ｂ，１１ｂが同時に同方向に回転される。左右の車輪駆動モータ１３ａ，１３ｂは正逆回転駆動ができ、よって装置本体１の走行、後退、方向転換が自在にできるようになっている。

前記装置本体１表裏の後部に設けられた走行車輪１０ａ，１０ｂ、１１ａ，１１ｂに対して前部に離間した位置には、図１、図２に示す如く、前記走行車輪１０ａ，１１ａ、１０ｂ，１１ｂと共に装置本体１を壁面ａに支持して走行するように回転自在な回転ボール１８を備えたガイドローラ１９，２０が設けられている。ガイドローラ１９，２０は、その周面が表裏の吸着スカート６，７の突出端辺と略同一の高さか或いは吸着スカート６，７の端辺より僅かに高く突出する高さで設ける。図１、図２の例ではガイドローラ１９，２０は、装置本体１表裏の前端部における左右方向中間位置に配置しており、従って装置本体１は、表面が走行車輪１０ａ，１０ｂとガイドローラ１９によって、又裏面が走行車輪１１ａ，１１ｂとガイドローラ２０によって夫々壁面ａに対して３点支持されるようになっている。図１、図２のガイドローラ１９，２０は、自在な方向に走行できる回転ボール１８を備えた場合を示したが、キャスター等を備えるようにしてもよい。

前記装置本体１内部の左右側部には、図１、図４、図６、図７に示す走行距離計測装置２１ａ，２１ｂを設けている。この走行距離計測装置２１ａ，２１ｂは、上面板２及び下面板３を小さな隙間で貫通して上下に移動が可能な車輪支持体２２ａ，２２ｂを備えている。この車輪支持体２２ａ，２２ｂは、二枚の挟持板２３の間に、上下の計測車輪２４ａ，２５ａ、２４ｂ，２５ｂと中間の内輪２６とを互いに接して回転させるよう支持しており、上側の計測車輪２４ａ，２４ｂは上側の吸着スカート６の突出端辺よりも上部に突出し、前記下側の計測車輪２５ａ，２５ｂは下側の吸着スカート７の突出端辺よりも下部に突出する大きさを有している。

前記車輪支持体２２ａ，２２ｂには、前記内輪２６の回転数を計測するエンコーダ２７を収納したケース２８が一体に固定されており、該ケース２８は上下に設けたガイドロッド２９，３０により装置本体１に固定された固定部材１ａに対して上下に移動可能に支持されている。更に、前記ガイドロッド２９，３０の外周における固定部材１ａとケース２８との間には夫々バネ等からなる弾性部材３１，３２が配置されており、この弾性部材３１，３２によって前記車輪支持体２２ａ，２２ｂは、上下中間位置（上下の計測車輪２４ａ，２５ａ、２４ｂ，２５ｂが夫々上下の吸着スカート６，７から突出した状態）を保持するように弾性的に支持されている。図４では、前記計測車輪２４ａ，２５ａ、２４ｂ，２５ｂが吸着スカート６，７の内側の吸引空間４，５に設けられた場合について例示したが、計測車輪２４ａ，２５ａ、２４ｂ，２５ｂは吸着スカート６，７の外側に設けるようにしてもよい。

図１、図２に示す如く、装置本体１の前面には、カメラ、検査装置、清掃装置、塗装装置、溶接装置等の各種水中作業装置を取り付けるための作業装置取付部３３を設けている。この作業装置取付部３３は、装置本体１の前面以外に側面或いは後面に設けるようにしてもよい。一方、装置本体１の後部には電源線、信号線等の作業ケーブル３４が接続されている。

次に、以上の構成からなる本発明の実施の形態の作動について述べる。

上記構成の水中狭隘部移動装置１００は、装置本体１の表裏に吸着スカート６，７を設けて吸引空間４，５を形成し、該吸引空間４，５を連通する正逆回転自在なスラストファン９ａ，９ｂにより、一方の吸引空間の水を他方の吸引空間側に排水するようにしたので、スラストファン９ａ，９ｂの駆動によってり水中狭隘部移動装置１００の表裏何れの面も壁面ａ（図２）に吸着させて押付けることができる。このように、スラストファン９ａ，９ｂは、装置本体１の表裏の何れの面を壁面ａに押付ける際にも兼用できるので装置を軽量・小型化することができる。前記スラストファン９ａ，９ｂは左右の回転方向を互いに反対とすることにより、水中狭隘部移動装置１００を反転させたり姿勢制御することができる。

水中狭隘部移動装置１００を壁面ａに吸着させる際は、表裏一側面（図２では下面）を水中の壁面ａに対向させた状態において、スラストファン９ａ，９ｂにより吸引空間５の水を反対の吸引空間４側に排出するように操作する。すると、水中狭隘部移動装置１００の下面は壁面ａに接近し、吸着スカート７が壁面ａに当接する。また吸着スカート７の当接と同時に走行車輪１１ａ，１１ｂ及びガイドローラ２０も壁面ａに当接する。吸着スカート７が壁面ａに当接すると装置本体１の吸引空間５は閉空間となり、スラストファン９ａ，９ｂによる排水作用によって吸引空間５が負圧になることにより水中狭隘部移動装置１００は壁面ａに吸着される。

水中狭隘部移動装置１００の吸着時、前記吸着スカート７が装置本体１の周縁を被う広い面積で設けてあるので、単位面積当りでは小さな負圧であっても、全体としては大きな吸着力を得ることが可能であり、よって、スラストファン９ａ，９ｂのモータの出力を小さくして小型化を図ることができる。更にこのとき、走行車輪１０ａ，１１ａ、１０ｂ，１１ｂを吸着スカート６，７の外部に設けているので、走行車輪１０ａ，１１ａ、１０ｂ，１１ｂによって吸引空間４，５が連通されるのを防止して吸引空間４，５相互間の気密性が高められることによりスラストファン９ａ，９ｂの動力を更に低減することができる。

一方、前記装置本体１が壁面ａに近付く際には、前記吸着スカート７より更に突出している走行距離計測装置２１ａ，２１ｂの計測車輪２５ａ，２５ｂが最初に壁面ａに当接することになる。このとき、計測車輪２５ａ，２５ｂを有する走行距離計測装置２１ａ，２１ｂは、弾性部材３１，３２によって装置本体１に弾性的に支持されているので、水中狭隘部移動装置１００が壁面ａに近付くに従って計測車輪２５ａ，２５ｂは装置本体１側に押し込められるようになる。従って、計測車輪２５ａ，２５ｂは、前記弾性部材３１の弾性により常時壁面ａに押付けられた状態に保持される。

従って、この状態で車輪駆動モータ１３ａ，１３ｂを駆動すると、走行車輪１１ａ，１１ｂの回転により水中狭隘部移動装置１００は壁面ａ上を走行することができる。このとき、水中狭隘部移動装置１００は走行車輪１１ａ，１１ｂとガイドローラ２０による３点で支持されていることにより安定して壁面ａに沿って走行することができる。

水中狭隘部移動装置１００が走行を開始すると、壁面ａに押付けられている走行距離計測装置２１ａ，２１ｂの計測車輪２５ａ，２５ｂが回転し、該計測車輪２５ａ，２５ｂと接している内輪２６が回転するので、内輪２６の回転数を検出しているエンコーダ２７によって水中狭隘部移動装置１００の走行距離が計測される。このとき、計測車輪２５ａ，２５ｂは前記弾性部材３１によって常に壁面ａに押圧されているので、計測車輪２５ａ，２５ｂはスリップが防止されて常に正確な走行距離の計測ができ、よって、水中狭隘部移動装置１００の位置決め精度を高めることができる。

前記走行距離計測装置２１ａ，２１ｂは、弾性部材３１，３２により支持された計測車輪２４ａ，２４ｂ又は計測車輪２５ａ，２５ｂの何れかを壁面に押付ける際に兼用できるようにしたので装置の軽量・小型化が図れる。

尚、上記説明では装置本体１の下面の吸引空間５によって水中狭隘部移動装置１００を壁面ａに吸着させて走行させる場合について説明したが、装置本体１の上面の吸引空間４により水中狭隘部移動装置１００を他の壁面に吸着して走行できることは勿論である。

上記したように、装置本体１の表裏に形成した吸引空間４，５によって水中狭隘部移動装置１００の表裏の任意の側を壁面に吸着して走行できるようにしたので、図８に示す如く、水中の壁面ａ，ｂが接近して配置されている水中狭隘部で、しかも壁面ａの途中に溝ｅ等があって壁面ａが途切れている場合でも、溝ｅより前方の壁面ａ’まで水中狭隘部移動装置１００を移動させて作業を行うことができる。即ち、図８に実線で示す如く吸引空間５により壁面ａに吸着させた水中狭隘部移動装置１００を溝ｅの手前まで走行させた後、スラストファン９ａ，９ｂを逆に回転させて水中狭隘部移動装置１００を壁面ａから離反させ、今度は吸引空間４により壁面ｂに吸着させて水中狭隘部移動装置１００を壁面ｂに沿わせて移動させる。溝ｅの位置を越えたところで、再びスラストファン９ａ，９ｂを逆に回転させて壁面ｂから水中狭隘部移動装置１００を離反させ、再び吸引空間５により壁面ａ’に吸着させて水中狭隘部移動装置１００を壁面ａ’に沿わせて移動させる。このように、装置本体１の表裏に形成した吸引空間４，５によって水中狭隘部移動装置１００を反転させることなく壁面ａ，ｂを渡り歩くよう移動させることにより、従来では不可能であった水中狭隘部の溝ｅより前方の壁面ａ’の作業も容易に実施できるようになる。

上記した如く、水中狭隘部移動装置１００は、水中狭隘部を反転することなく渡り歩いて自在に作業できるので、水中狭隘部での作業を高能率に行うことができる。更に、水中狭隘部移動装置１００が壁面を渡り歩くように移動するので、水中狭隘部移動装置１００を全ての壁面に移動させて確実な作業を行うことができる。

尚、本発明は、上述の実施の形態にのみ限定されるものではなく、装置本体の形状は任意であること、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

本発明の水中狭隘部移動装置は、カメラを備えて水中狭隘部において走行の足掛かりとなる壁面を探しながら走行させることによって、従来では作業することができなかった水中狭隘部における検査、清掃、塗装、溶接、探索等の各種水中作業に広範に利用することができる。

本発明の水中狭隘部移動装置の平面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ方向正面矢視図である。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ方向断面矢視図である。 図１のＩＶ−ＩＶ方向断面矢視図である。 図３をＶ−Ｖ方向から見た走行駆動装置の説明図である。 図４に示された走行距離計測装置の断面図である。 図６のＶＩＩ−ＶＩＩ方向矢視図である。 本発明の水中狭隘部移動装置を水中狭隘部に移動させた場合の作用を示す概略図である。 従来の水中移動装置を水中狭隘部に移動させた場合の作用を示す概略図である。

符号の説明

１ 装置本体
４，５ 吸引空間
６，７ 吸着スカート
８ａ，８ｂ 連通路
９ａ，９ｂ スラストファン
１０ａ，１０ｂ、１１ａ，１１ｂ 走行車輪
１７ａ，１７ｂ 走行駆動装置
１９，２０ ガイドローラ
２１ａ，２１ｂ 走行距離計測装置
２４ａ，２４ｂ、２５ａ，２５ｂ 計測車輪
３１，３２ 弾性部材
３３ 作業装置取付部
１００ 水中狭隘部移動装置

Claims (3)

1. 装置本体と、該装置本体の表裏に設けて装置本体を壁面に吸着させるための吸引空間を形成する吸着スカートと、前記装置本体表裏の吸引空間を連通する連通路と、該連通路に正逆回転自在に設けたスラストファンと、前記装置本体表裏の吸引空間外部における左右側部に走行車輪を備えて装置本体を壁面に沿って前後に走行させる走行駆動装置と、前記装置本体の外周部に設けた作業装置取付部と、を備えたことを特徴とする水中狭隘部移動装置。
2. 前記装置本体表裏の走行車輪と前後に離間した位置に、前記走行車輪と共に装置本体を壁面に対して走行可能に支持するガイドローラを設けたことを特徴とする請求項１に記載の水中狭隘部移動装置。
3. 前記装置本体表裏の吸着スカートより突出し常に壁面に接して回転するよう弾性部材により支持された計測車輪を備えて装置本体の走行距離を計測する走行距離計測装置を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の水中狭隘部移動装置。

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