特許 7529626 浮体装置

(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】

(24)【登録日】2024-07-29

(45)【発行日】2024-08-06

(54)【発明の名称】浮体装置

(51)【国際特許分類】

   E03F 7/00 20060101AFI20240730BHJP

   F16L 55/40 20060101ALI20240730BHJP

【ＦＩ】

E03F7/00

F16L55/40

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2021120167

(22)【出願日】2021-07-21

(65)【公開番号】P2023016098

(43)【公開日】2023-02-02

【審査請求日】2024-01-16

(73)【特許権者】

【識別番号】000003687

【氏名又は名称】東京電力ホールディングス株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】501091006

【氏名又は名称】株式会社東設土木コンサルタント

(74)【代理人】

【識別番号】100120400

【弁理士】

【氏名又は名称】飛田 高介

(74)【代理人】

【識別番号】100124110

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 大介

(72)【発明者】

【氏名】鶴田 滋

(72)【発明者】

【氏名】森岡 宏之

(72)【発明者】

【氏名】森 文章

(72)【発明者】

【氏名】山内 優

(72)【発明者】

【氏名】恩知 憲正

【審査官】七字 ひろみ

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－１１７９４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０４７６３３７６（ＵＳ，Ａ）

【文献】特開２０００－２４８６１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平７－１７６７７（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ０２Ｂ ９／０４

Ｅ０３Ｆ ７／００

Ｂ０８Ｂ １／００－ １／５４

Ｂ０８Ｂ ５／００－１３／００

Ｆ１６Ｌ ５５／４０

Ｇ０１Ｎ ２１／８４－２１／９５８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

通水路内を流されながら点検を行う浮体装置であって、
前記通水路の水面に浮かぶ浮体と、
前記浮体に接続され水から受ける抵抗が該浮体よりも大きいパラシュートと、
前記浮体に搭載される１つ以上のセンサ機器と、
前記センサ機器よりも上方に配置され通水路の天井を滑走する滑走部材と、
を備えることを特徴とする浮体装置。

【請求項2】

前記浮体の上側に弾性を有するアーチ状フレームが設けられていて、
前記滑走部材は前記アーチ状フレームに取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の浮体装置。

【請求項3】

前記浮体の下側にも、
１つ以上のセンサ機器と、
弾性を有するアーチ状フレームと、
前記下側のアーチ状フレームに取り付けられ前記下側のセンサ機器よりも下方に配置された滑走部材が備えられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の浮体装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、通水路内を流されながら点検を行う浮体装置に関する。

【背景技術】

【0002】

発電所等における通水路は、亀裂や汚損等の不具合の有無を定期的に点検する必要がある。通水路を点検する装置としては、例えば特許文献１に水路点検装置が開示されている。特許文献１の水路点検装置は、水流を受けるパラシュート状の水流受け部材、それに連結された支持枠、および支持枠に取り付けられる防水性を有する水中ビデオカメラを備える。

【0003】

特許文献１によれば、水流受け部材が水路を流れる水流より推進力を受けて、水路内を移動しながら、撮影手段により水路内壁を撮影し、撮影手段により撮影された映像に基づき水路内を点検することができる。しかしながら、特許文献１の水路点検装置は、車輪によって水路のトンネル敷（床）に接しながら移動するため、洗掘によるトンネル敷の凹凸の影響を受けやすい。

【0004】

そこで出願人は、特許文献２において、通水路の水面に浮かぶ浮体と、浮体に接続され水から受ける抵抗が浮体よりも大きいパラシュートと、浮体に搭載される１つ以上のセンサ機器と、を備える浮体装置を提案している。

【0005】

特許文献２に記載の浮体装置によれば、水路のほぼ中央を水路方向に姿勢を制御して流れ、気中部または水中部の壁面、上面、底面の全面を点検することが可能である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２００９－０１３６４３号公報

【文献】特開２０２０－００２７５６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、特許文献１に記載の浮体装置は、水面に浮遊して移動することを前提としている。このため、水面の上に充分な空間がある場合には問題ないが、水路が水密のパイプや暗渠であると浮体装置が天井にこすれてしまって移動困難となってしまうおそれがある。例えば、水路が河川や道路をくぐる逆サイフォン（伏越：ふせごし）である場合には、通水路内がほぼ確実に水密となってしまう。

【0008】

そこで本発明は、逆サイフォンのような水密の通水路内であっても移動可能であり、水路のほぼ中央を水路方向に姿勢を制御して流れ、気中部または水中部の壁面、上面、底面の全面を点検可能な浮体装置を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記課題を解決するために、本発明の代表的な構成は、通水路内を流されながら点検を行う浮体装置であって、通水路の水面に浮かぶ浮体と、浮体に接続され水から受ける抵抗が浮体よりも大きいパラシュートと、浮体に搭載される１つ以上のセンサ機器と、センサ機器よりも上方に配置され通水路の天井を滑走する滑走部材と、を備えることを特徴とする。

【0010】

上記構成によれば、逆サイフォンのような水密の通水路内であっても移動可能であり、水路のほぼ中央を水路方向に姿勢を制御して流れ、気中部または水中部の壁面、上面、底面の全面を点検可能な浮体装置を提供することができる。

【0011】

浮体の上側に弾性を有するアーチ状フレームが設けられていて、滑走部材はアーチ状フレームに取り付けられていることが好ましい。これにより、通水路の上面に段差や凹凸があった場合にも緩衝材となり、安定して走行および撮影することが可能となる。

【0012】

浮体の下側にも、１つ以上のセンサ機器と、弾性を有するアーチ状フレームと、下側のアーチ状フレームに取り付けられ下側のセンサ機器よりも下方に配置された滑走部材が備えられていることが好ましい。これにより、浮体の下側も撮影することが可能となると共に、浮遊するに充分な水深がない場合にも移動することが可能になり、通水路の底面に段差や凹凸があった場合にも安定して走行および撮影することが可能となる。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、逆サイフォンのような水密の通水路内であっても移動可能であり、水路のほぼ中央を水路方向に姿勢を制御して流れ、気中部または水中部の壁面、上面、底面の全面を点検可能な浮体装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本実施形態にかかる浮体装置の斜視図である。

【図2】浮体装置の平面図および側面図である。

【図3】通水路における浮体装置を観察した図である。

【図4】逆サイフォンの通水路の例を説明する図である。

【図5】浮体装置の使用例を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

【0016】

図１は、本実施形態にかかる浮体装置１００の斜視図であって、図１（ａ）は前方ななめ上方からみた斜視図、図１（ｂ）は後方ななめ下方からみた斜視図である。図２（ａ）は浮体装置１００の平面図、図２（ｂ）は浮体装置１００の側面図である。

【0017】

図１に示す本実施形態の浮体装置１００は、通水路１０内を流されながら移動し、かかる通水路１０の内面（壁面、上面、底面）の点検を行う装置である（図３参照）。図１に示すように、本実施形態の浮体装置１００は、大別して装置本体１１０とパラシュート１２０から構成される。

【0018】

図１（ａ）（ｂ）に示すように、装置本体１１０は、板状の浮体１１２の上面と下面に機器や部材を対称的に備えて構成されている。使用時にも上下の区別はなく、どちらが上になってもよい。したがって本実施形態では上下の機器や部材に同一の符号を付して説明する。

【0019】

浮体１１２は水よりも比重の軽い板状の部材であって、例えば発泡樹脂で構成することができる。浮体１１２の中央には、センサ機器の例として、通水路の上面または底面を撮影する天球カメラ１４０（３６０度カメラ）を備え、両側方および上下方向に通水路の壁面を撮影する３つのカメラ１４２を備える。また浮体１１２には、通水路の上面または底面、および両側方に向かって光を照射する３つのライト１５０を備えている。

【0020】

浮体１１２には、カメラ１４０、１４２やライト１５０などの機器の両側に、これらを囲うように２本のアーチ状フレーム１６０が取り付けられている。アーチ状フレーム１６０はＡＢＳ樹脂やバネ鋼などの弾性を有する材質で構成されている。そしてアーチ状フレーム１６０には、滑走部材の例としての車輪１７０が取り付けられている。車輪１７０は１つのアーチ状フレーム１６０につき前後方向に２つ取り付けられていて、アーチ状フレーム１６０は左右両側に配置されているから、車輪１７０は片面につき４つ、上下両面で８つ配置されている。なお滑走部材は車輪１７０に限らず、ソリであってもよい。

【0021】

アーチ状フレーム１６０が弾性を有していることから、車輪１７０によって走行する場合のサスペンション（緩衝装置）として機能する。したがって通水路１０の上面や底面に段差や凹凸があった場合にも緩衝材となり、安定して走行および撮影することが可能となる。

【0022】

パラシュート１２０は柔軟性のあるものでもよく、硬質のものでもよい。パラシュート１２０は、水から受ける抵抗が装置本体１１０よりも大きくなるような面積となっている。

【0023】

図３は通水路における浮体装置を観察した図であって、図３（ａ）は平面図、図３（ｂ）は正面図であって水面がある場合、図３（ｃ）は正面図であって水密の場合を示している。

【0024】

上記したように、パラシュート１２０は装置本体１１０よりも水の抵抗が大きいように校正されている。したがってパラシュート１２０が装置本体１１０を下流側に牽くことになる。これにより、水流の流れ方向に対する装置本体１１０の傾斜、または平面的な回転を抑制し、装置本体１１０の適切な姿勢を保つことができるため、センサ機器であるカメラ１４０、１４２による点検を好適に行うことが可能となる。

【0025】

また図３（ａ）に示すように、通水路１０は一般に幅方向の中央に向かうにしたがって流速が速くなる。このため、浮体装置１００が通水路１０を移動する際には、パラシュート１２０は水流によって通水路１０の幅方向の中心に流される。これにより、装置本体１１０もパラシュート１２０に引っ張られて通水路１０の幅方向の中央に移動する。したがって、通水路１０の幅方向への装置本体１１０の移動を抑制し、通水路１０の左右の壁面と浮体装置１００との距離をほぼ均等に維持することが可能となる。

【0026】

図３（ｂ）に示すように、通水路１０の中に水面がある場合（無圧管）においては、装置本体１１０は水面Ｓを浮遊しながら移動する。このとき、浮体１１２の上側の天球カメラ１４０によって水面Ｓより上側３６０°を撮影し、上側の３つのカメラ１４２によって天井および水面Ｓより上側の左右壁面を撮影することができる。また、浮体１１２の下側の天球カメラ１４０によって水面Ｓより下側３６０°を撮影し、下側の３つのカメラ１４２によって底面および水面Ｓより下側の左右壁面を撮影することができる。なお、本実施形態では、浮体１１２の上下にそれぞれ４つのセンサ効き（カメラ１４０、１４２）を搭載する構成を例示したが、本発明はこれに限定するものではなく、センサ機器の数は適宜変更することが可能である。

【0027】

なお本実施形態では、センサ機器としてカメラ１４０、１４２を搭載する構成を例示したが、これにおいても限定するものではない。他のセンサ機器としては、例えばレーザーセンサ、超音波センサやＩＣタグリーダ（不図示）を例示することができる。センサ機器としてレーザーセンサを搭載することにより、通水路１０内における断面形状およびその変化を把握することが可能となる。センサ機器としてＩＣタグリーダを搭載することにより、通水路１０の壁面に設けられたＩＣタグ（不図示）を読み込むことにより、浮体装置１００の位置、ひび割れ幅の変化、トンネルの変形を正確に把握することが可能となる。

【0028】

そして図３（ｃ）に示すように、通水路１０が逆サイフォンの場合のように水密管である場合、浮体装置１００は通水路１０内で浮上する。すると、浮体１１２の上側に位置している車輪１７０が通水路１０の上面（天井）に接触する。そしてパラシュート１２０によって牽引されることにより、浮体装置１００は通水路１０の上面を走行することができる。このとき、水面がある場合と同様に、カメラ１４０、１４２によって通水路１０の壁面、上面、底面の全面を撮影することができる。

【0029】

図４は逆サイフォンの通水路１０の例を説明する図である。通水路１０は河川２０を渡る管路であり、上流側水槽１２から下流側水槽１４に向かって水が流れる。通水路１０は上流側水槽１２から低い位置に降りて、河川２０を渡り、上方に登って下流側水槽１４に至る。下流側水槽１４は上流側水槽１２以下の高さとなっているため、通水路１０は上流側水槽１２から下流側水槽１４へ流れることができる。このように、いったん低い位置に下がる管路を逆サイフォン（伏越）という。

【0030】

図５は浮体装置１００の使用例を説明する図である。本実施形態では、非常時回収装置もあわせて説明する。

【0031】

図５の例では、浮体装置１００を、上流側水槽１２から下流側水槽１４まで通水路１０を移動させながら撮影を行う。上流側水槽１２には作業員Ｗ１を配置し、下流側水槽１４には作業員Ｗ２を配置する。

【0032】

図５（ａ）に示すように、作業員Ｗ１はパラシュート１２０を装置本体１１０から取り外し、釣り糸２１０を取り付ける。次にパラシュート１２０を上流側水槽１２に投入し、電動リール２２０から釣り糸２１０を繰り出して、パラシュート１２０を流下させる。下流側水槽１４で待機しているＷ２は、パラシュート１２０が到達したらこれを引き上げる。

【0033】

図５（ｂ）に示すように、作業員Ｗ２は釣り糸２１０の先端に別の釣り糸２４０をカラビナなどの金具２３０によって連結する。そして下流側の釣り糸２４０は電動リール２５０によって繰り出しつつ、上流側の電動リール２２０を巻いて釣り糸２１０を巻き取る。

【0034】

図５（ｃ）に示すように、作業員Ｗ１は装置本体１１０の後ろ側に釣り糸２１０を取り付け、前側にパラシュート１２０を取りつけ、さらにパラシュート１２０の前側に下流側の釣り糸２４０を取り付けて、上流側水槽１２に投入する。このとき、浮体１１２の上下両側にカメラ１４０、１４２および車輪１７０が配置されていることにより、どちらの面が上に向いてもよい。したがって装置本体１１０の姿勢を気にすることなく、容易に投入することができる。

【0035】

浮体装置１００が水中に投入されると、パラシュート１２０が水流の抵抗を受けることにより、浮体装置１００が下流側水槽１４に向かって移動する。浮体装置１００の移動を阻害しないように、上流側の電動リール２２０から釣り糸２１０を繰り出す。下流側の釣り糸２４０はたるむので、電動リール２５０によって適宜巻き取る。

【0036】

図５（ｄ）に示すように、浮体装置１００が下流側水槽１４に到達すると、Ｗ２が浮体装置１００を引き上げる。このようにして、浮体装置１００は逆サイフォンのような水密の通水路内であっても移動可能である。

【0037】

なお、浮体装置１００が通水路１０内で引っ掛かってしまった場合などは、上流側の釣り糸２１０または下流側の釣り糸２４０を引いて、浮体装置１００を回収することが可能である。これにより、作業の安全性を確保することができる。

【0038】

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

【産業上の利用可能性】

【0039】

本発明は、通水路内を流されながら点検を行う浮体装置として利用することができる。

【符号の説明】

【0040】

Ｗ１…作業員、Ｗ２…作業員、１０…通水路、１２…上流側水槽、１４…下流側水槽、２０…河川、１００…浮体装置、１１０…装置本体、１１２…浮体、１２０…パラシュート、１４０…天球カメラ、１４２…カメラ、１５０…ライト、１６０…アーチ状フレーム、１７０…車輪、２１０…釣り糸、２２０…電動リール、２３０…金具、２４０…釣り糸、２５０…電動リール、Ｓ…水面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】