特許第6775145号(P6775145)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6775145
(24)【登録日】2020年10月8日
(45)【発行日】2020年10月28日
(54)【発明の名称】管内走行体及び管内の清掃方法
(51)【国際特許分類】
   B08B 9/049 20060101AFI20201019BHJP
【FI】
   B08B9/049
【請求項の数】5
【全頁数】9
(21)【出願番号】特願2016-211080(P2016-211080)
(22)【出願日】2016年10月27日
(65)【公開番号】特開2018-69147(P2018-69147A)
(43)【公開日】2018年5月10日
【審査請求日】2019年8月5日
(73)【特許権者】
【識別番号】000211307
【氏名又は名称】中国電力株式会社
(73)【特許権者】
【識別番号】593036888
【氏名又は名称】日進工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000176
【氏名又は名称】一色国際特許業務法人
(72)【発明者】
【氏名】小野 晋
(72)【発明者】
【氏名】永田 浩章
(72)【発明者】
【氏名】切川 大地
(72)【発明者】
【氏名】松浦 慎一
(72)【発明者】
【氏名】弘中 美光
【審査官】 東 勝之
(56)【参考文献】
【文献】 特開平04−283158(JP,A)
【文献】 特開平05−214762(JP,A)
【文献】 特開平06−134422(JP,A)
【文献】 実開平06−029969(JP,U)
【文献】 特開昭50−109589(JP,A)
【文献】 特開平05−024403(JP,A)
【文献】 特開2013−158754(JP,A)
【文献】 特開2013−212465(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
B08B 9/00 − 9/057
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
内周面が磁石に吸引される材料にて形成された管の前記内周面上を走行する管内走行体であって、
前記磁石の磁力により前記内周面に吸引され前記内周面に当接しながら回転することにより前記管内走行体を移動させる中空の車輪と、
前記車輪を回動自在に支持する車軸が架け渡された支持部材と、を有し、
前記車輪は、外周面が両端から中央部に向けて直径が大きくなるように湾曲しており、
前記車輪の内部には、前記車軸に対して前記車輪が当接される前記内周面側に磁石が設けられ、
前記支持部材は、前記車輪に対して前記内周面と反対方向に延び、前記車輪が当接されている前記内周面の曲面の法線方向に向けられる回動軸を有し、前記回動軸周りに回動可能であることを特徴とする管内走行体。
【請求項2】
前記磁石は、永久磁石であることを特徴とする請求項に記載の管内走行体。
【請求項3】
前記管内を清掃する清掃部材を備えていることを特徴とする請求項1又は2に記載の管内走行体。
【請求項4】
前記清掃部材は、水を噴出可能なジェットノズルであることを特徴とする請求項に記載の管内走行体。
【請求項5】
請求項又は請求項に記載の管内走行体を用いて前記管内を清掃することを特徴とする管内の清掃方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、水中管内を走行する管内走行体及び管内の清掃方法に関する。
【背景技術】
【0002】
例えば特許文献1には、配管の内部を走行しながら作業を行う配管内作業装置が開示されている。この配管内作業装置は、配管内に軸線方向に延びる円筒状の空洞を有する第1筒状体の内部にエアモータが固定されており、エアモータの出力軸に連結された主回転軸がベアリングにより保持されている。
【0003】
主回転軸にはユニバーサルジョイントを介して従動回転軸が連結されている。従動回転軸の外周部には4個のロッド非回転式シリンダが放射状に配置されて固定されており、4個のロッド非回転式シリンダの各々のピストンロッドの先端部には各々2個、すなわち合計8個の従動車輪が装着されている。各々の従動車輪の軸線は、配管の軸線に対してやや傾いた状態で配置されており、4個のロッド非回転式シリンダは、各従動車輪を配管の内壁に強く押し付けている。
【0004】
また、第1筒状体の中央部の外周部には4個のロッド非回転式シリンダが放射状に配置されて固定されており、4個のロッド非回転式シリンダの各々のピストンロッドの先端部には各々2個、すなわち合計8個の従動車輪が装着されている。各々の従動車輪の軸線は、配管の軸線と直交した状態で配置されており、4個のロッド非回転式シリンダは、各従動車輪を配管の内壁に強く押し付けている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2011−5451号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
上記の配管内作業装置は、従動回転軸の外周部に放射状に配置されて固定されている4個のロッド非回転式シリンダが、各ロッド非回転式シリンダに設けられた従動車輪を配管の内壁に強く押し付けている。このため、管の直径方向に直列に配置されて突っ張るように配置された2個のロッド非回転式シリンダが、管の中心を通って直交するように設けられているので、管内に障害物が存在すると従動回転軸や4個のロッド非回転式シリンダに干渉してしまう。また、配管内作業装置は、管の軸方向及び周方向にしか移動できないので、障害物を避けて移動することも難しいという課題がある。
そこで、本発明は、管の内周面を、障害物を避けて走行可能な管内走行体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】
【0007】
前述した課題を解決する主たる本発明である管内走行体は、内周面が磁石に吸引される材料にて形成された管の前記内周面上を走行する管内走行体であって、前記磁石の磁力により前記内周面に吸引され前記内周面に当接しながら回転することにより前記管内走行体を移動させる中空の車輪と、前記車輪を回動自在に支持する車軸が架け渡された支持部材と、を有し、前記車輪は、外周面が両端から中央部に向けて直径が大きくなるように湾曲しており、前記車輪の内部には、前記車軸に対して前記車輪が当接される前記内周面側に磁石が設けられ、前記支持部材は、前記車輪に対して前記内周面と反対方向に延び、前記車輪が当接されている前記内周面の曲面の法線方向に向けられる回動軸を有し、前記回動軸周りに回動可能であることを特徴とする。
【0008】
このような管内走行体によれば、車輪を回転自在に支持する支持部材が車輪に対して内周面と反対方向に延びる回動軸を有しているので、回動軸周りに回動させることにより、車輪の向きを変更することが可能である。このため、管の軸方向、軸方向と直交する周方向、また、管の内周面に沿い軸方向および周方向に対して斜めに交差する方向にも管内走行体を移動させることが可能である。このため、管の内周面を、障害物を避けて走行可能な管内走行体を提供することが可能である。
【0010】
また、管の内周面が磁石に吸引される材料にて形成されており、車輪の内部には磁石が設けられているので、磁石の磁力により管内走行体を管の内周面に吸着させた状態で維持させることが可能である。
【0011】
かかる管内走行体であって、前記磁石は、永久磁石であることが望ましい。
このような管内走行体によれば、車輪の内部に配置された磁石は、永久磁石なので、電力を供給することなく使用することが可能である。また、たとえ管内走行体に電力の供給が途絶えるような場合であっても、管内走行体を内周面に張り付けておくことが可能である。
【0012】
かかる管内走行体であって、前記管内を清掃する清掃部材を備えていることが望ましい。
このような管内走行体によれば、車輪が永久磁石の磁力により内周面に引き付けられつつ移動して管の内周面における上部側も、外部から支持することなく清掃させることが可能である。
【0013】
かかる管内走行体によれば、前記清掃部材は、水を噴出可能なジェットノズルであることが望ましい。
このような管内走行体によれば、管内走行体に設けられたジェットノズルから水を噴出することにより容易に管内を清掃することが可能である。
【0014】
また、上記管内走行体を用いて前記管内を清掃することを特徴とする管内の清掃方法である。
このような管内の清掃方法によれば、管内走行体が備えているジェットノズルから水を噴出して管内を容易に清掃することが可能である。
【発明の効果】
【0015】
本発明によれば、管の内周面を、障害物を避けて走行可能な管内走行体を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
図1】本実施形態に係る管内走行体の一例を示す斜視図である。
図2】取水管内を清掃装置にて清掃する状態を示すイメージ図である。
図3】車輪ユニットの構成を示す断面図である。
図4】清掃装置を稼働するためのシステムを示すブロック図である。
図5】清掃装置に搭載されている制御部等を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下、本発明の本実施形態に係る管内走行体について図面を参照して説明する。
本実施形態に係る管内走行体は、内部を水が流れる配管、例えば取水管5の内周面5aを清掃する清掃装置をなし、清掃用のウォータージェットノズルを備えている。また、取水管5は、鋼材等の内周面が磁石に吸引される素材にて形成されている。
【0018】
図1は、本実施形態に係る清掃装置をなす管内走行体の一例を示す斜視図であり、図2は、取水管内を清掃装置にて清掃する状態を示すイメージ図であり、図3は、車輪ユニットの構成を示す断面図である。
【0019】
本実施形態に係る清掃装置1は、図1図3に示すように、ウォータージェットノズル2を備え、地上に配置されたポンプ車3(図4参照)と繋がって水を噴出させる清掃部材としての清掃ユニット4と、清掃ユニット4が載置されて取水管5の内周面5aを走行する走行体ユニット6と、を有している。この清掃装置1は、当該清掃装置1を遠隔操作するため、清掃装置1が配置された周囲の環境を視認するためのネットワークカメラ7及びライト8と、清掃装置1の重量を軽減するためのフロート9と、を有している。
【0020】
走行体ユニット6は、清掃ユニット4が設けられる筐体部60と、筐体部60の四隅に配置された4つの車輪ユニット61と、を有している。4つの車輪ユニット61は、清掃装置1が取水管5内に配置された状態で、取水管5の軸方向に間隔を隔てて一対ずつ計二対配置されており、二対の車輪ユニット61は各々、対をなす2つの車輪ユニット61が取水管5の周方向に適宜間隔を隔てて配置されている。
【0021】
各車輪ユニット61は、取水管5の内周面5aに当接して転動する車輪62と、車輪62を回動自在に支持する車軸63が架け渡される支持部材としての支持フレーム64と、を有している。
【0022】
車輪62は、樽状、すなわち、両端部が閉じた中空円筒状で、外周面が、両端面から中央部に向けて次第に直径が大きくなるように湾曲した形状をなしている。車輪62の外周面部62bの曲率は、取水管5の内周面5aの曲率より大きく設定されている。
【0023】
車輪62の両端部をなす円形の円盤部62aの中央には、ボールベアリング63aが嵌め込まれており、このボールベアリング63aに車軸63が貫通して、車輪62は車軸63に対して回転となっている。より具体的には、車軸63は、両端部においてボールベアリング63aの内輪に嵌合されており、ボールベアリング63aの外輪は車輪62の円盤部62aに固定されている。車輪62の内部において、一方の円盤部62aには、ボールベアリング(不図示)より外周側にて第1ギア65が、円板部62aと同心状に固定されている。
【0024】
また、車軸63には、車輪62を回動させるための車輪モーター66が固定されるモーターベース67と、取水管5の内周面5aと対面し、当該内周面5aと接触しない程度に間隔を隔てて配置される永久磁石68が固定される固定台69とが、車軸63と一体に設けられている。ここで、車輪62内において、モーターベース67は、車軸63に対して車輪62が当接される取水管5の内周面5aと反対側に、固定台69は、車軸63に対して車輪62が当接される内周面5a側に配置されている。
【0025】
モーターベース67には、車輪62を回転させる車輪モーター66が固定されている。車輪モーターの出力軸は減速機70に接続され、減速機70の出力ギアである第2ギア71が第1ギア65と噛み合っている。従って、車輪モーター66が駆動されると、その出力軸の回転が減速機70、第2ギア71及び第1ギア65により車輪62に伝達されることで、車輪62が回転する。
【0026】
固定台69は、車輪62の内部における車軸63に沿う方向において、車輪62のほぼ全長にわたって設けられており、取水管5の内周面5aと対向する側の面に永久磁石68が設けられている。この永久磁石68は、車輪62が内周面5aに当接したときに、内周面5aとの間に車輪62の外周面部62bを介在させた状態で、内周面5aと永久磁石68との間に磁気吸引力が生じ、この磁気吸引力により車輪63が内周面5aに吸引される。永久磁石68は、取水管5内の真上に位置する状態(すなわち、清掃装置1逆さになった状態)でも、清掃装置1を内周面5aに支持することが十分可能な上記磁気吸引力を生じさせるように、その磁気特性や配置が設定されている。
【0027】
支持フレーム64は、車輪62の両端部の円盤部62aと間隔を隔てて対面されて車軸63が固定される側板部64aと、側板部64aにおける取水管5の内周面5aと反対側の端部を繋ぐ連結板部64bと、連結板部64bの、車軸63と直交し車輪62を挟んで取水管5の内周面5aと反対方向に延びボールベアリング64dを介して回転自在に設けられた回動軸64cと、を有している。すなわち、支持フレーム64は、2枚の側板部64aと連結板部64bとが接合されて、断面が、取水管5の内周面5a側が開放されたコ字状をなしており、2枚の側板部64a間に車軸63が掛け渡されて固定され、上記のように、この車軸63の周りを車輪62がボールベアリング63aを介して回転自在に設けられている。
【0028】
また、連結板部64bの車輪62と反対側には、回動軸64cが連結板部64bと一体に固定されて、車軸63と直交させて設けられている。このとき、回動軸64cが延びる方向は、車輪62が当接されている内周面5aの曲面の法線方向に向けられている。
【0029】
回動軸64cには、回動軸64cを回動させるための回動モーター72が減速機73を介して設けられている。このため、回動軸64cが回動モーター72により回動されることにより、車輪62の向きが変更されるように構成されている。また本実施形態の清掃装置1では、車輪62を支持している支持フレーム64を構成する連結板部64bの端部に、ウォータージェットノズル2が取り付けられており、車輪62とともに向きが変更されるように構成されている。
【0030】
清掃装置1は、取水管5と離れた制御室74からの操作により稼働される。図4は、清掃装置を稼働するためのシステムを示すブロック図である。
図4に示すように、制御室74には、例えば、清掃装置1に搭載されているネットワークカメラ7毎に設けられた清掃装置搭載カメラ用モニター74aが接続されているカメラ映像・録画用PC74bや、清掃装置制御用PC74cがLANに接続されており、清掃装置1に電力が送出されると共に、LANを介して、清掃装置1との間にて制御信号、センサー1aの検出信号が送受信され、清掃装置1からはネットワークカメラ7による撮影画像データが送出される。
【0031】
図5は、清掃装置に搭載されている制御部等を示すブロック図である。
清掃装置1には、図5に示すように、車輪ユニット61毎に設けられた車輪モーター66及び回動モーター72を駆動するための、2軸位置制御基板75aやサーボアンプ75bを備えたドライバー75が接続される制御部76を備え、制御部76はLANにより制御室74と繋がっている。また、制御部76には、清掃装置1の状態及び取水管5内における清掃装置1の位置や姿勢を検出するセンサー1aの信号が入力されるように構成されている。
【0032】
車輪モーター66及び回動モーター72は、各々エンコーダ66a、72aを備えており、各センサー1aから送出される信号とエンコーダ66a、72aの信号とにより回転速度及び回転角度等が制御される。また、清掃装置1に搭載されているネットワークカメラ7は、制御部76と同様にLANに接続されている。
【0033】
本実施形態の清掃装置1は、取水管5の内周面5aに4つの車輪62が当接するように配置される。このとき、上記のように、4つの車輪62は、内部に設けられた永久磁石68の磁力により取水管5の内周面5aに吸引されている。また、4つの車輪62の車軸63は、同一の方向に向けられており、各車軸63と直交する方向に清掃装置1が移動する。
【0034】
そして、各車輪ユニット61に設けられている回動軸64cにより各車輪62は、取水管5の内周面5aに当接された状態で回動軸64cの軸周りに回動することにより、4つの車輪62の車軸63が向く方向が変更されることにより、清掃装置1は、取水管5の内周面5aに沿って取水管5の貫通方向、貫通方向を直交する周方向、及び、内周面に沿うとともに貫通方向と交差するあらゆる方向に移動することが可能である。
【0035】
本清掃装置1の作業者は、制御室74内から清掃装置1が備えるネットワークカメラ7の画像を制御室74内に設置された清掃装置搭載カメラ用モニター74aで視認しつつ、清掃装置制御用PC74cを操作する。操作された清掃装置1は、取水管5の内周面5aに沿って移動するとともにウォータージェットノズル2から水を噴出させて取水管5内を清掃する。このとき、取水管5内には、図2に示すように、塩素注入管77などが設けられている場合があるが、本清掃装置1は、車輪ユニット61が回動軸64cを有して車輪62の向きが変更可能なので、取水管5の内部に設けられている塩素注入管77などの障害物を避けて取水管5内を移動する。
【0036】
本実施形態の清掃装置1によれば、車輪62を回転自在に支持する支持フレーム64が車輪62の直径方向であって車輪62と反対側に延びる回動軸64cを有しているので、回動軸64cの軸周りに回動させることにより、車輪62の向きを変更することが可能である。このため、取水管5が貫通する貫通方向、貫通方向と直交する周方向、また、取水管5の内周面5aに沿い貫通方向および周方向に対して斜めに交差する方向に清掃装置1を移動させることが可能である。このため、取水管5の内周面5aを、障害物を避けて走行可能な清掃装置1を提供することが可能である。
【0037】
また、車輪62の外周面部62bは、車軸63に沿う方向において中央の直径が両端部の直径より大きな樽状をなしているので、回動軸64c周りに回動しても車輪62の軸方向中央部が取水管5の内周面5aに当接させた状態を維持することができ、これにより、車輪62の回転軸64c周りの回転をスムーズに行うことができる。
【0038】
また、取水管5の内周面5aは、磁石に吸引される素材にて形成されており、車輪62の内部には、当該車輪62の外周側に向かって配置された永久磁石68が設けられているので、永久磁石68の磁力により清掃装置1を取水管5の内周面5aに張り付けた状態で維持させることが可能である。
【0039】
また、車輪62は、永久磁石68の磁力により内周面5aに引き付けられつつ回転可能なので、取水管5の内周面5aに当接させた状態を維持させつつ内周面5aに沿って移動させることが可能である。このため、取水管5の内周面5aにおける上部側も、外部から支持することなく清掃させることが可能である。
【0040】
また、本実施形態においては、特に、磁石として永久磁石68を用いたので、例えば、制御室74からの電力の供給が途絶えた場合であっても、清掃装置1を内周面5aに張り付けておくことが可能である。このため、取水管5内を、清掃装置1を用いて容易に清掃することが可能である。
【0041】
本実施形態においては、管内走行体を、清掃ユニット4を備えた清掃装置1とし、清掃ユニット4が水を噴出可能なジェットノズル2を備えた清掃装置1を例に挙げて説明したが、清掃装置として用いる場合には、これに限らず、例えば、ブラシ、カッター、スクレーパーなど、取水管の内周面を清掃する構成を備えていればよい。また、例えば、清掃ユニットに代えて、取水管5の内周面5aに沿って移動しつつ内部の様子を撮影する撮影装置を備える構成であってもよい。
【0042】
尚、上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。
【符号の説明】
【0043】
1 清掃装置、1a センサー、2 ウォータージェットノズル、3 ポンプ車、
4 清掃ユニット、5 取水管、5a 内周面、6 走行体ユニット、
7 ネットワークカメラ、8 ライト、9 フロート、60 筐体、
61 車輪ユニット、62 車輪、62a 円盤部、62b 外周面部、
63 車軸、63a ボールベアリング、64 支持フレーム、64a 側板部、
64b 連結板部、64c 回転軸、64d ボールベアリング、65 第1ギア、
66 車輪モーター、66a エンコーダ、67 モーターベース、68 永久磁石、
69 固定台、70 減速機、71 第2ギア、72a エンコーダ、73 減速機、
74 制御室、74c 清掃装置制御用PC、74a 清掃装置搭載カメラ用モニター、
74b カメラ映像・録画用PC、72 回動モーター、75 ドライバー、
75a 2軸位置制御基板、75b サーボアンプ、76 制御部、77 塩素注入管、
図1
図2
図3
図4
図5