特開 2023-99259 オフセット支持車輪

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023099259

(43)【公開日】2023-07-12

(54)【発明の名称】オフセット支持車輪

(51)【国際特許分類】

   B60B 33/08 20060101AFI20230705BHJP

   G02B 23/24 20060101ALI20230705BHJP

   B61B 13/10 20060101ALI20230705BHJP

   F16L 55/40 20060101ALI20230705BHJP

【ＦＩ】

B60B33/08 A

G02B23/24 A

G02B23/24 B

B61B13/10

F16L55/40

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021215475

(22)【出願日】2021-12-30

(71)【出願人】

【識別番号】390000804

【氏名又は名称】白山工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100138519

【弁理士】

【氏名又は名称】奥谷 雅子

(72)【発明者】

【氏名】廣瀬 茂男

【テーマコード（参考）】

2H040

【Ｆターム（参考）】

2H040AA02

2H040DA55

2H040GA02

(57)【要約】      （修正有）

【課題】流体圧で移動できるように軽量、すなわち簡単な構造で、いくつものエルボを通過可能であり、かつ、配管内の障害物を踏破する能力も高い、管内移動装置を提供すること
【解決手段】球体状の車輪１０と、車輪１０の中心を貫通する車軸１６であって、車輪１０が車軸１６の中心軸回りに回転する車軸１６とを備えるオフセット支持車輪１であって、車輪１０は、車軸１６方向に、略半球状の第１半球部１２と、第１半球部１２と反対側に位置する略半球状の第２半球部１４と、第１半球部１２と第２半球部１４との間に位置する中心部材１８とを備え、テザー１００が、中心部材１８の車軸１６からオフセットした位置で、オフセット支持車輪１の進行方向に拘束される、オフセット支持車輪１。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

球体状の車輪と、
前記車輪の中心を貫通する車軸であって、前記車輪が当該車軸の中心軸回りに回転する車軸とを備えるオフセット支持車輪であって；
前記車輪は、前記車軸方向に、略半球状の第１半球部と、前記第１半球部と反対側に位置する略半球状の第２半球部と、前記第１半球部と前記第２半球部との間に位置する中心部材とを備え、
テザーが、前記中心部材の前記車軸からオフセットした位置で、前記オフセット支持車輪の進行方向に拘束される、
オフセット支持車輪。

【請求項2】

前記中心部材は、前記第１半球部と前記第２半球部と滑らかな球面を形成する、外形を有する；
請求項１に記載のオフセット支持車輪。

【請求項3】

前記中心部材は、前記第１半球部および前記第２半球部の略半球状の半径より小さな外形を有する；
請求項１に記載のオフセット支持車輪。

【請求項4】

請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載のオフセット支持車輪である第１オフセット支持車輪と；
第２オフセット支持車輪であって、
球体状の車輪と；
前記車輪の中心を貫通する車軸であって、前記車輪が当該車軸の中心軸回りに回転する車軸とを備え；
前記車輪は、前記車軸方向に、略半球状の第１半球部と、前記第１半球部と反対側に位置する略半球状の第２半球部と、前記第１半球部と前記第２半球部との間に位置する中心部材とを備える、第２オフセット支持車輪と；
前記第１オフセット支持車輪と前記第２オフセット支持車輪とを連結する弾性ロッドであって、前記第１オフセット支持車輪の中心部材と前記第２オフセット支持車輪の中心部材とを、それぞれにおいて前記車軸からオフセットした位置で連結する弾性ロッドとを備える；
連結オフセット支持車輪。

【請求項5】

前記第２オフセット支持車輪の中心部材に配管状態モニタ用機器を有し；
前記テザーは、前記配管状態モニタ用機器との信号のための通信線および前記配管状態モニタ用機器へ電力を供給する電力線を含む；
請求項４に記載の連結オフセット支持車輪。

【請求項6】

第３オフセット支持車輪であって、
球体状の車輪と；
前記車輪の中心を貫通する車軸であって、前記車輪が当該車軸の中心軸回りに回転する車軸とを備え；
前記車輪は、前記車軸方向に、略半球状の第１半球部と、前記第１半球部と反対側に位置する略半球状の第２半球部と、前記第１半球部と前記第２半球部との間に位置する中心部材とを備える、第３オフセット車輪とを備え；
前記弾性ロッドが、前記第１オフセット支持車輪と前記第２オフセット支持車輪との間で、前記第３オフセット支持車輪の前記中心部材の外周上で固定される；
請求項４または請求項５に記載の連結オフセット支持車輪。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、配管内を移動する車輪に関し、特に、配管の曲がりを通過しやすい車輪に関する。

【背景技術】

【0002】

ガス、水道などのライフラインや工場プラント内で使用される配管の点検・保守のために、配管内を走行する移動装置が使用される。移動装置は、外部電源から電力を供給する電力線、移動装置の動作信号を伝達する信号線、先端カメラやセンサからの情報を外部に伝送する信号線、あるいは、流体チューブなどを束ねたテザー（誘導線）を牽引する。

【0003】

しかし、配管内移動装置がいくつものエルボ（屈曲部）を通過すると、テザーがそのエルボと擦れて摩擦力が生成されてしまう。そしてこのテザーが受ける摩擦力はオイラーのベルト理論から、エルボの屈曲角の総和に対し指数関数的に増加する。そのためエルボを何回か通過すると著しく大きな抵抗力となって配管内移動装置の推進を妨害する。

【0004】

配管内で牽引されるテザーの牽引抵抗を減らすために、放射状に車輪を付ける配管内移動装置が提案されている（特許文献１参照）。特許文献１のように車輪が放射状に配置されていると、テザーがどのような姿勢であってもいずれかの車輪が配管内壁に接触し、抵抗を少なくして走行が可能となる。しかし、このような装置とするためには、全方向に車輪を多数配置し、最低でも３個以上配置する必要がある。その結果、配管内移動装置が重くなり、また車輪の直径は配管の少なくとも１／２以下とする必要があり、配管内の障害物を踏破する能力が低下するという問題があった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００４－８４７２８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１に開示された発明では、検索部材で配管内移動装置を引き出すことを前提としており、予め検索部材を配管内に引いておく必要がある。しかし、検索部材を引いておくことができない配管において、管内を流体圧で移動させる管内移動装置で点検・保守を行うという要求も多いのが実情である。

【0007】

そこで、本発明は流体圧で移動できるように軽量、すなわち簡単な構造で、いくつものエルボを通過可能であり、かつ、配管内の障害物を踏破する能力も高い、管内移動装置を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決するために、本発明の第１の態様に係るオフセット支持車輪は、例えば図１および図２に示すように、球体状の車輪１０と、車輪１０の中心を貫通する車軸１６であって、車輪１０が車軸１６の中心軸回りに回転する車軸１６とを備えるオフセット支持車輪１であって、車輪１０は、車軸１６方向に、略半球状の第１半球部１２と、第１半球部１２と反対側に位置する略半球状の第２半球部１４と、第１半球部１２と第２半球部１４との間に位置する中心部材１８とを備え、テザー１００が、中心部材１８の車軸１６からオフセットした位置で、オフセット支持車輪１の進行方向に拘束される。

【0009】

このように構成すると、テザーを牽引するオフセット支持車輪は、車軸からオフセットした位置でテザーを牽引するので、直管部ではテザーの重みによりテザーの位置が下方となり、車輪の中心部材側（直径が最も大きくなる側）が配管内面に接して中心軸回りに回転するので滑らかな車輪の回転で移動可能となる。また、エルボ部では、テザーを牽引する力によりテザーの位置がエルボの内側に位置することになる。そのため、車輪の中心部材側（直径が最も大きくなる側）がエルボ内面に接して車軸周りに回転するので滑らかな車輪の回転でエルボを通過可能である。しかも、オフセット支持車輪は、球体状の車輪の車軸に対しオフセットした位置でテザーを牽引するという簡単な構造で、軽量に製作可能で、さらに車輪が全体として球体状であるので、管径に対し大きな球体状とすることが可能で、配管内の障害物を踏破する能力も高くなる。また、この球体状の車輪が流体圧を受けることにより、容易に推力が生成される。

【0010】

本発明の第２の態様に係るオフセット支持車輪２は、例えば図３に示すように、中心部材２８は、第１半球部１２と第２半球部１４と滑らかな球面を形成する、外形を有する。このように構成すると、中心部材が、第１半球部と第２半球部と滑らかな球面を形成する外形を有するので、車輪がほぼ球体となり、オフセット支持車輪はどのような角度に傾斜してもテザーの位置を下方にするように回転しやすい。

【0011】

本発明の第３の態様に係るオフセット支持車輪１は、例えば図１に示すように、中心部材１８は、第１半球部１２および第２半球部１４の略半球状の半径より小さな外形を有する。このように構成して、中心部材が小さな寸法を有して溝状部分を形成するような形状であっても、車輪全体としては、球体状を形成するので、オフセット支持車輪はどのような角度に傾斜してもテザーの位置を下方にするように回転しやすい。

【0012】

本発明の第４の態様に係る連結オフセット支持車輪３は、例えば図４および図５に示すように、第１ないし第３何れかの態様のオフセット支持車輪である第１オフセット支持車輪４と、第２オフセット支持車輪５であって、球体状の車輪５０と、車輪５０の中心を貫通する車軸１６であって、車輪５０が当該車軸１６の中心軸回りに回転する車軸１６とを備え、車輪５０は、車軸１６方向に、略半球状の第１半球部１２と、第１半球部１２と反対側に位置する略半球状の第２半球部１４と、第１半球部１２と第２半球部１４との間に位置する中心部材５８とを備える、第２オフセット支持車輪５と、第１オフセット支持車輪４と第２オフセット支持車輪５とを連結する弾性ロッド１１０であって、第１オフセット支持車輪４の中心部材４８と第２オフセット支持車輪５の中心部材５８とを、それぞれにおいて車軸１６からオフセットした位置で連結する弾性ロッド１１０とを備える。

【0013】

このように構成すると、第１オフセット支持車輪と第２オフセット支持車輪とが弾性ロッドで連結されるので、エルボを通過する際に弾性ロッドが曲げられ、直線に戻ろうとする力が第１オフセット支持車輪と第２オフセット支持車輪に作用する。すなわち、第１オフセット支持車輪と第２オフセット支持車輪とには、配管内壁から球体状の車輪の中心に向けて反力が作用する。一方、弾性ロッドは車輪の中心（車軸）からはオフセットした位置に連結されているので、反力と弾性ロッドからの力が同一線上になるように、すなわち、弾性ロッドが連結された位置がエルボの屈曲中心点に近い側の配管内壁となるように、オフセット支持車輪は姿勢を変える。そのため、車輪の中心部材側（直径が最も大きくなる側）がエルボ内面に接して車軸周りに回転するので滑らかな車輪の回転でエルボを通過可能である。

【0014】

本発明の第５の態様に係る連結オフセット支持車輪３は、例えば図４および図５に示すように、第１オフセット支持車輪４０の中心部材４８に配管状態モニタ用機器１２０を有し、テザー１００は、配管状態モニタ用機器１２０との信号のための通信線および配管状態モニタ用機器１２０へ電力を供給する電力線を含む。このように構成すると、配管内を移動しやすい連結オフセット支持車輪に配管状態モニタ用機器が備えられ、テザーにて外部との信号通信および外部からの電力供給を行えるので、管内点検を行いやすい。

【0015】

本発明の第６の態様に係る連結オフセット支持車輪６は、例えば図７（Ａ）に示すように、第３オフセット支持車輪７であって、球体状の車輪７０と、車輪７０の中心を貫通する車軸１６であって、車輪７０が当該車軸１６の中心軸回りに回転する車軸１６とを備え、車輪７０は、車軸１６方向に、略半球状の第１半球部１２と、第１半球部１２と反対側に位置する略半球状の第２半球部１４と、第１半球部１２と前記第２半球部１４との間に位置する中心部材７８とを備える、第３オフセット車輪７とを備え、弾性ロッド１１０が、第１オフセット支持車輪４と第２オフセット支持車輪５との間で、第３オフセット支持車輪７の中心部材７８の外周上で固定される。

【0016】

このように構成すると、弾性ロッドが第３オフセット支持車輪の外周上で固定され、その両端は第１オフセット支持車輪と第２オフセット支持車輪とに連結されるので、弾性ロッドの直線に戻ろうとするばね力が第１オフセット支持車輪と第２オフセット支持車輪とに作用し、第３オフセット支持車輪には逆向きの力が作用する。そのため、エルボを通過する際には、それらの力により、第３オフセット支持車輪がエルボの曲がりの外側に押し付けられるように、連結オフセット支持車輪は姿勢を変える。そのため、車輪の中心部材側（直径が最も大きくなる側）がエルボ内面に接して車軸周りに回転するので滑らかな車輪の回転でエルボを通過可能である。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、オフセット支持車輪は、球体状の車輪と、車輪の中心を貫通する車軸であって、車輪が車軸の中心軸回りに回転する車軸とを備えるオフセット支持車輪であって、車輪は、車軸方向に略半球状の第１半球部と、第１半球部と反対側に位置する略半球状の第２半球部と、第１半球部と第２半球部との間に位置する中心部材とを備え、テザーが、中心部材の車軸からオフセットした位置で、オフセット支持車輪の進行方向に拘束されるので、車輪の中心部材側が配管内面に接して車軸周りに回転し、滑らかな車輪の回転で移動可能となる。また、連結オフセット支持車輪では、弾性ロッドのばね力により、車輪の中心部材側がエルボ内面に接して車軸周りに回転するので滑らかな車輪の回転でエルボを通過可能である。よって、簡単な構造で、いくつものエルボを通過可能であり、かつ、配管内の障害物を踏破する能力も高い管内移動装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】図１は、本発明によるオフセット支持車輪の一実施形態の斜視図である。

【図2】図２は、図１に示すオフセット支持車輪の側面図である。

【図3】図３は、図１に示すオフセット支持車輪の変形例の斜視図である。

【図4】図４は、本発明による連結オフセット支持車輪の一実施形態の斜視図であって、２つの車輪を有する例である。

【図5】図５は、図４に示す連結オフセット支持車輪の側面図である。

【図6】図６は、図４に示す連結オフセット支持車輪がエルボを通過する際の動作の説明図である。

【図7】図７は、本発明による連結オフセット支持車輪の一実施形態の斜視図であって、３つの車輪を有する例のオフセット支持車輪がエルボを通過する際の動作の説明図である。

【図8】図８は、図７に示す連結オフセット支持車輪がレデューサを通過する際の動作の説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において、互いに同一または相当する装置には同一符号を付し、重複した説明は省略する。先ず、図１を参照して、本発明によるオフセット支持車輪１について説明する。オフセット支持車輪１は、配管内を流体圧で移動する管内移動装置として使用可能な車輪である。オフセット支持車輪１は、球体状の車輪１０と、車輪１０の中心を貫通する車軸１６を備える。車輪１０は車軸１６回りに回転可能である。車輪１０は、略半球状の第１半球部１２と、第略半球状の第２半球部１４と、第１半球部１２と第２半球部１４との間に位置する中心部材１８とを備える。第１半球部１２と第２半球部１４とは、通常は面対称な形状とされるが、これには限られない。少なくとも第１半球部１２と第２半球部１４とは、車軸１６回りに回転可能である。中心部材１８は車軸１６回りに回転可能であっても、車軸１６と固定されていてもよい。中心部材１８には、貫通する車軸と直交方向に貫通孔１９が、車軸１６からオフセットした位置に形成される。貫通孔１９にはテザー１００が挿入され、その挿入方向の移動を拘束される。テザー１００は、貫通孔１９に固定されても、長手軸回りに回転可能とされてもよい。貫通孔１９ではなく、テザー１００が挿入されて拘束されるが貫通していない穴であってもよい。

【0020】

第１半球部１２と第２半球部１４とは、略半球状である。ここで、略半球状とは、中心角で１８０°の半球に対し、中心角が１８０°未満である場合を含み、例えば、中心角は９０°、１２０°、１５０°、１７０°、あるいはこれらの間の角であってもよい。第１半球部１２と第２半球部１４とが中心部材１８を挟んで対称に配置されることにより、車輪１０は球体状となる。ここで、「球体状」とは完全な球体であってもよいし、完全な球体ではなく、図１に示されるように、略半球状の第１半球部１２と第２半球部１４に挟まれた中心部材１８が小さな外周を有し、溝を形成するような形状をも含む。なお、中心部材１８の外周は、円形には限られず、多角形でもよく、あるいは、外周が連続した面を有さず、例えば複数の棒部材で形成されてもよい。棒部材で形成される場合には、貫通孔１９が形成されず、棒部材でテザー１００を拘束してもよい。

【0021】

車輪１０は、オフセット支持車輪１が管内移動装置として使用される配管の内径より僅かに小さな外径とされることにより、配管内に挿入され、片側から流体圧を掛けられることにより配管内を移動する。また配管内に溶接部の突起などの障害物があっても通過可能である。すなわち、球体状であるので、ほぼ配管内径と同じ外径を有していてもよい。

【0022】

図２の側面図でより明確に示されるように、オフセット支持車輪１では、テザー１００が中心部材１８の車軸１６からオフセットした位置とされる。すなわち、車輪１０の回転中心からオフセットした位置となる。オフセットされているので車輪１０がテザー１００を牽引しながらエルボを通過しようとすると、テザー１００を牽引する力が車輪１０のオフセットした位置に作用し、車輪１０はテザー１００を拘束する位置が配管に接する箇所に近くなる。そのため、車輪１０の中心部材１８側、すなわち、直径が最も大きくなる側で第１半球部１２と第２半球部１４が配管に接して車軸１６回りに回転するので滑らかな車輪の回転で移動できる。また、エルボを通過する際には、テザー１００のけん引力によって車輪１０は、車軸１６が接している配管内面に直交するように斜めに傾斜することになる。その際に、車輪１０が球体状であるので、どのような角度にでも容易に傾斜することができる。そのために、車輪１０の中心部材１８側で第１半球部１２と第２半球部１４は、車軸１６回りに回転しながら配管内面上を転がり進行することになる。すなわち、滑らかに進行することができる。この動作は、次のエルボが曲がりの方向が異なっていても同様である。すなわち、複数の向きの違うエルボがあっても、同様に滑らかに進行することができる。

【0023】

このように、オフセット支持車輪１によれば、簡単な構造で、すなわち軽量となり、配管内にブロワ等で空気を流すことにより、あるいはポンプ等で液体を流すことにより、配管内でオフセット支持車輪１を容易に進行させることができる。また、いくつものエルボを通過可能である。さらに、車輪１０、すなわちオフセット支持車輪１は、ほぼ配管内径と同じ外径を有していてもよいので、大径とすることができ、配管内の障害物を踏破する能力も高い。なお、オフセット量は、配管の内径、車輪１０の外径、エルボの曲率半径等により適宜設定される。

【0024】

図３にオフセット支持車輪１の変形例としてのオフセット支持車輪２の斜視図を示す。オフセット支持車輪２では、中心部材２８が第１半球部１２と第２半球部１４と滑らかな球面を形成する、外形を有する。滑らかな球面では、第１半球部１２と中心部材２８、中心部材２８と第２半球部１４の境に多少の段差や溝があっても、全体的に滑らかであればよい。このように構成すると、車輪２０、すなわちオフセット支持車輪２は、車軸１６が接している配管内面に直交するように、より傾斜しやすくなる。オフセット支持車輪２では、中心部材２８が配管内面に接して車軸１６回りに回転しながら配管内面上を転がり進行することになる。

【0025】

次に、図４および図５を参照して、本発明によるテザー先端に取り付けられる連結オフセット支持車輪３について説明する。連結オフセット支持車輪３は、２つの車輪を有する例で、オフセット支持車輪１またはオフセット支持車輪２と同様な構造を有する第１オフセット支持車輪４と、第２オフセット支持車輪５とが弾性ロッド１１０で連結されている。第２オフセット支持車輪５は、球体状の車輪５０と、車輪５０の中心を貫通する車軸１６を備える。車輪５０は車軸１６回りに回転可能である。車輪５０は、略半球状の第１半球部１２と、略半球状の第２半球部１４と、第１半球部１２と第２半球部１４との間に位置する中心部材５８とを備える。第１半球部１２と第２半球部１４とは、オフセット支持車輪１のものと同様である。中心部材５８は車軸１６回りに回転可能であっても、車軸１６と固定されていてもよい。

【0026】

第１オフセット支持車輪４は、オフセット支持車輪１と同様に車輪４０を有する。車輪４０の中心部材４８には、テザー１００がオフセットされた位置で拘束される。また、中心部材４８には、カメラ、センサ等の配管状態モニタ用機器１２０が設けられる。ここでは、カメラである配管状態モニタ用機器１２０の近くに、配管状態モニタ用機器１２０で撮像する位置を照らす照明１２２が設けられる。図４では、２つの照明１２２が配管状態モニタ用機器１２０の両側に設けられるが、照明１２２の数や位置は、これには限られない。配管状態モニタ用機器１２０は、静止画を撮像するカメラであっても、連結オフセット支持車輪３が移動しながら動画を撮像するカメラであってもよい。照明１２２は、ＬＥＤその他の公知の照明でよい。このように配管状態モニタ用機器１２０を設置することにより、配管内面を容易に検査することができる。この態様では、前方の車輪後部Ｘ（図５）に、透明半球内に鋼球（図５）を入れた装置を取り付けると、その半球内の鋼球の位置を配管状態モニタ用機器１２０でモニタすることで、配管の上下も分かり、管内検査の状態が分かりやすくすることも可能である。なお、センサ等、配管状態モニタ用機器１２０によっては、照明１２２が不要な場合もある。

【0027】

配管状態モニタ用機器１２０や照明１２２に電力を供給する電力線、配管状態モニタ用機器１２０や照明１２２の動作信号を伝達する信号線、配管状態モニタ用機器１２０からの情報を外部に伝送する信号線は、テザー１００としてまとめられる。

【0028】

第１オフセット支持車輪４と第２オフセット支持車輪５とを連結する弾性ロッド１１０は、テザー１００がオフセットする方向と同一方向で、車軸１６からオフセットした位置で中心部材４８、５８に固定される。図５に示されるように、テザー１００より大きなオフセット量で固定されてもよいし、逆に小さなオフセット量で固定されてもよい。

【0029】

図６を参照して、テザー先端に取り付けられる連結オフセット支持車輪３がエルボを通過するときの動作を説明する。図６（Ａ）は直管部（配管）２００を進行する連結オフセット支持車輪３の平面図である。弾性ロッド１１０は真直ぐになり、テザー１００を牽引するためにオフセット支持車輪４およびオフセット支持車輪５はテザー１００を拘束する位置が下方となり、すなわち直管部２００に接する箇所に近くなる。よって、車輪４０、５０の中心部材４８、５８側で第１半球部１２と第２半球部１４が直管部２００に接して車軸１６回りに回転して進行しやすい状態となる。

【0030】

図６（Ｂ１）は、エルボ（配管）２１０を通過する連結オフセット支持車輪３の正面図である。エルボ２１０を通過する際には、流体圧によってオフセット支持車輪４、５がエルボに押し付けられ、弾性ロッド１１０が曲げられる。その反力が弾性ロッド１１０から車輪４０、５０に作用する。また、車輪４０、５０には、エルボ２１０内壁からの力も作用する。図６（Ｂ２）は、進行方向から見た車輪４０、５０に作用する力を説明する図である。車輪４０、５０は球体状であり、エルボ２１０からの力ＦＰは中心方向に作用する。弾性ロッド１１０からの力ＦＲはオフセットした連結点から作用するので、中心からずれる。弾性ロッド１１０からの力ＦＲが中心からずれると、回転モーメントを生じる、そこで、図６（Ｃ２）に示すように、弾性ロッド１１０からの力ＦＲがエルボ２１０からの力ＦＰと同一線上になるように回転する。すなわち、弾性ロッド１１０が連結された位置がエルボ２１０に接する箇所に近くなる。そこで、エルボ２１０で車輪４０、５０は、車軸１６が接しているエルボ２１０内面に直交するように斜めに傾斜することになる。そのために、図６（Ｃ１）に示すように、車輪４０、５０の中心部材４８、５８側で第１半球部１２と第２半球部１４がエルボ２１０内面に接し、車軸１６回りに回転しながらエルボ２１０内面上を転がり進行することになる。すなわち、滑らかに進行することができる。

【0031】

続いて、図７を参照して、３つの車輪を有する連結オフセット支持車輪の例として、連結オフセット支持車輪６について説明する。図７（Ａ）は、連結オフセット支持車輪６の構造を示す概略正面図である。連結オフセット支持車輪６では、連結オフセット支持車輪３として説明した２つの車輪４０、５０を連結する弾性ロッド１１０が第３オフセット支持車輪７の車輪７０の中心部材７８の周囲に巻き付いたように取り付けてもよい。車輪７０は、車輪１０と同様に第１半球部１２と第２半球部１４を車軸１６回りに備え、その間に中心部材７８を備える。中心部材７８は、第１半球部１２と第２半球部１４の接する位置の外径より小さな外径を有し、第１半球部１２と第２半球部１４に溝部が形成される。中心部材７８の外周に、弾性ロッド１１０が巻かれ、巻き付いている１箇所で中心部材７８の外周に固定される。すなわち、中心部材７８の車軸１６からオフセットした位置で固定される。中心部材７８の外周は円環であっても、他の形状であってもよく、弾性ロッド１１０を巻き付けることができれば、複数の棒部材で形成されるなど、連続面を有していなくてもよい。連結オフセット支持車輪６では、弾性ロッド１１０のばね力により、両側の車輪４０、５０を図７（Ａ）の下向きに、中央の車輪７０を上向きに動かそうとする力が生ずる。そのため、弾性ロッド１１０が連結された位置が配管に接する箇所に近くなる。よって、車輪４０、５０、７０の中心部材４８、５８、７８側で第１半球部１２と第２半球部１４が配管に接し、車軸１６回りに回転して進行しやすい状態となる。

【0032】

図７（Ｂ）は、連結オフセット支持車輪６がエルボを通過する際の様子を説明する正面図である。ここでは、エルボは図７（Ａ）における紙面垂直方向、すなわち水平方向に曲がっている。エルボに入ると弾性ロッド１１０により、両側の車輪４０、５０は曲がりの外側に押され、中央の車輪７０は曲がりの内側に押される。

【0033】

図７（Ｃ）は、図７（Ｂ）の状態の連結オフセット支持車輪６の平面図であり、車輪４０、５０、７０に作用する力を説明するための図である。エルボ（配管）内面から車輪４０、５０、７０に作用する力は、各車輪４０、５０、７０が球体状であるので、それらの中心方向を向き、車輪４０、５０には紙面下向き、車輪７０には紙面上向きに働いている。一方、弾性ロッド１１０から作用する力は、各中心部材４８、５８、７８でオフセットした位置で連結され、すなわち、オフセットした位置に作用し、その方向は車輪４０、５０には紙面上向き、車輪７０には紙面下向きに働く。そこで、配管内面から作用する力と弾性ロッド１１０から作用する力とによりモーメントを生ずる。すると、連結オフセット支持車輪６は進行方向軸回りに回転し、図７（Ｄ）に示すような姿勢となる。図７（Ｄ）は、図７（Ｂ）と同様に見た正面図である。すなわち、連結オフセット支持車輪６は、配管内面から受ける反力と弾性ロッド１１０から作用する力とが同一直線状になって、両側の車輪４０、５０の中心部材側がエルボの曲がりの内側に押し付けられ、中央の車輪７０の中心部材側がエルボの曲がりの外側に押し付けられる。つまり、各車輪４０、５０、７０は、車軸１６が接している配管内面に直交するような位置となる。よって、図７（Ｄ）に示すように、車輪４０、５０、７０の第１半球部１２と第２半球部１４のそれぞれ中心部材側がエルボ内面に接して、車軸１６回りに回転しながらエルボ内面上を転がり進行することになる。すなわち、滑らかに進行することができる。

【0034】

次に図８を参照して、連結オフセット支持車輪６の他の利点である、レデューサを通過しやすい点について説明する。連結オフセット支持車輪６では、弾性ロッド１１０のばね力により、両側の車輪４０、５０と中央の車輪７０とは広がろうとする状態であるので、小径から大径へと広がるレデューサ内においても、各車輪４０、５０、７０は、レデューサ（配管）内面にしっかりと接触し、中心部材４８、５８、７８側で第１半球部１２と第２半球部１４とがレデューサ内面に接し、車軸１６回りに回転しながらレデューサ内面上を転がり進行することになる。すなわち、滑らかに進行することができる。また、逆に大径から小径へと狭まるレデューサ内においても、弾性ロッド１１０が中心部材７８での巻き付きが増えるように変形することで、同様にレデューサ（配管）内面にしっかりと接触し、中心部材４８、５８、７８側で第１半球部１２と第２半球部１４とがレデューサ内面に接し、車軸１６回りに回転しながらレデューサ内面上を転がり進行することになる。

【0035】

連結オフセット支持車輪６では、３つの車輪４０、５０、７０を備えるので、例えば垂直配管内に置いても３点で指示され、姿勢が安定する。そのため、配管状態モニタ用機器１２０で配管内を点検するのにも都合が良い。なお、配管状態モニタ用機器は、テザー１００が連結される車輪４０に設置するのがよい。なお、オフセット支持車輪は、４つ以上の車輪を備えてもよい。また、上記の説明では、弾性ロッド１１０が第３オフセット支持車輪７の車輪７０の中心部材７８の外周に一回巻き付いているものとして説明した。これは、弾性ロッド１１０として、曲げられることにより塑性変形してしまう恐れのあるピアノ線等を用いる場合に、一回あるいは複数回巻き付けることにより弾性効果によるばね力を確実に得られるためである。しかし、必ずしも巻き付いている必要はなく、３つの車輪４０、５０、７０を図７に示すような位置関係に配置できればよく、例えば細い蜜巻きコイルばねや超弾性効果を有する形状記憶合金ワイヤを弾性ロッド１１０に使用すれば、弾性ロッド１１０を中心部材７８の外周に固定するだけでよい。

【0036】

これまで説明したように、本発明のオフセット支持車輪によれば、テザーを牽引しつつ、簡単な構造で、いくつものエルボを通過可能であり、かつ、配管内の障害物を踏破する能力も高く、空気流や流体流で管内を移動させる点検・保守のための管内移動装置として適する。

【符号の説明】

【0037】

１、２ オフセット支持車輪
３、６ 連結オフセット支持車輪
４ 第１オフセット支持車輪
５ 第２オフセット支持車輪
７ 第３オフセット支持車輪
１０、２０、４０、５０、７０ 車輪
１２ 第１半球部
１４ 第２半球部
１６ 車軸
１８、２８、４８、５８、７８ 中心部材
１００ テザー
１１０ 弾性ロッド
２００ 直管部
２１０ エルボ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】