(57)【要約】【課題】配管の管径の差に対応でき、装置の簡易化及び小型化を図ることができるとともに、走行性能の高い管路内走行装置を提供する。【解決手段】駆動輪を構成する回転ブラシ２０Ａと支持部２０Ｂとによって走行対象となる管路９０内に保持される本体部１４と、モータ１２と、を備えた管路内走行装置１０。回転ブラシ２０Ａの回転軸は、管路９０内への設置状態で、該管路の中心軸に対して離間した位置で、且つ該中心軸に略直交するように配置される。回転ブラシ２０Ａの毛部２４は、管路９０内への設置状態で、管路内壁９２に近い側の毛部２４のみが内壁９２に弾性変形した状態で接触する長さを有し、回転されることで該管路に対して推進力を付与可能な弾性を有する。支持部２０Ｂは、管路９０内への設置状態で、内壁９２に接触し、回転ブラシ２０Ａと共に本体部１４を管路９０内に保持し得る位置に設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動輪を構成する回転ブラシと、支持部とを有し、該回転ブラシと支持部とによって走行対象となる管路内に保持される本体部と、
該本体部に取付けられて前記回転ブラシを回転駆動するモータと、
を備えた管路内走行装置において、
前記回転ブラシの回転軸は、前記管路内への設置状態で、該管路の中心軸に対して離間した位置で、且つ該中心軸に略直交するように配置され、
前記回転ブラシの毛部は、前記管路内への設置状態で、管路内壁に近い側の毛部のみが前記管路内壁に弾性変形した状態で接触する長さを有し、回転されることで該管路に対して推進力を付与可能な弾性を有し、
前記支持部は、前記管路内への設置状態で、管路内壁に接触し、前記回転ブラシと共に前記本体部を該管路内に保持し得る位置に設けられたことを特徴とする管路内走行装置。
【請求項２】
前記支持部は、前記モータによって回転駆動される支持回転ブラシとして構成され、
該支持回転ブラシの回転軸は、前記管路内への設置状態で、該管路の中心軸に対して離間した位置で、且つ該中心軸に略直交するように配置され、
該支持回転ブラシの毛部は、前記管路内への設置状態で、管路内壁に近い側の毛部のみが前記管路内壁に弾性変形した状態で接触する長さを有し、回転されることで該管路に対して推進力を付与可能な弾性を有することを特徴とする請求項１に記載の管路内走行装置。
【請求項３】
前記本体部は、
進行方向に伸びて前記モータによって回転するウォームを有し、
前記回転ブラシ及び前記支持回転ブラシのそれぞれの回転軸は、前記ウォームに対して対向する位置で噛合うウォームホイールのそれぞれと同軸にて回転されるように構成されたことを特徴とする請求項２に記載の管路内走行装置。
【請求項４】
前記本体部は、前記ウォーム、前記回転ブラシ及び前記支持回転ブラシを有する走行ユニットを複数有し、
各走行ユニットのウォームが、自在継手を介して連動回転可能に連結されたことを特徴とする請求項３に記載の管路内走行装置。
【請求項５】
前記複数の走行ユニットからなる走行ユニット群を複数有し、
各走行ユニット群のウォームが、フレキシブルシャフトを介して連動回転可能に連結されたことを特徴とする請求項４に記載の管路内走行装置。
【請求項６】
前記複数の走行ユニットは、管路内走行状態で、前記回転ブラシ及び前記支持回転ブラシによって前記走行ユニットに生じる回転モーメントが逆方向となる配置で構成されたことを特徴とする請求項４又は５に記載の管路内走行装置。
【請求項７】
前記回転ブラシは、毛部が複数の線材から構成され、該複数の線材は該回転ブラシの回転中心から半球状に伸長するように形成されたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の管路内走行装置。
【請求項８】
前記本体部の先端に位置するウォームに連結され、該ウォームとともに回転し、走行中に前記管路の内壁に毛部が接触する清掃用ブラシを備えたことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の管路内走行装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管路内走行装置に関し、特に、モータによって回転駆動する回転ブラシを備えた管路内走行装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
水道管やガス管、排気ダクトなどの配管設備は、工場や一般家庭等、様々な設備で使用されている。これらの配管設備は定期的に配管内の点検や清掃を行って、その機能を保持することが必要である。
【０００３】
配管設備に使用される配管は、一般に、管径を規定する規格があるが、用途等によって管径に数％程度の差が生じることから、このような管径の差に対応可能な管路内走行装置が求められている。
【０００４】
また、内径の小さい配管や曲がり配管では、限られた狭いスペースに点検用の装置を挿入したり、配管の曲がりに沿って装置を挿入したりする必要があることから、点検作業や清掃作業が困難になる。それ故、内径の小さい配管や曲がり配管に対応でき、これらの管路内を自走可能な管路内走行装置の開発が求められている。
【０００５】
管径の差に対応しながら管路内を自走可能な走行装置として、例えば、特許文献１には、モータにより回転する回転軸の両端に、一対の回転ブラシを設けた走行装置が記載されている。各回転ブラシは、回転軸から放射状に広がる毛部を有する。この走行装置では、モータにより一対の回転ブラシが回転すると、各回転ブラシの毛部が弾性変形しながら管路の内壁に接触し、内壁との間に生じる摩擦力、具体的には、回転ブラシの径方向の一端側に生じる大きな摩擦力と、これと対向する他端側に生じる小さな摩擦力との差によって管路内を自走する。また、各回転ブラシにより管路内の清掃を行うことができる。
【０００６】
また、特許文献２には、走行対象となる管路の軸方向に伸びてモータによって回転する中心回転軸と、この中心回転軸周りに等角度間隔で３つ以上配置されたウォームと、各ウォームの回転を伝達装置を介して受けて回転する３つ以上の回転ブラシとを備えている。複数の回転ブラシは、管路の周方向に等角度間隔となるように配置されている。また、伝達装置は、複数の回転ブラシを管路の径方向に拡径・縮径可能なリンク機構を備えている。この走行装置では、リンク機構によって各回転ブラシを管路の内壁に押付けた状態で、モータによって中心回転軸を回転すると、ウォーム及び伝達装置を介して各回転ブラシが回転して走行装置が管路内を自走するとともに、各回転ブラシによって管路内の清掃を行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１−２５８７８３号公報
【特許文献２】特開２００３−９３９８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に記載の装置では、回転ブラシの毛部の弾性変形によって、配管の管径の差に対応させながら、管路内で走行装置を自走させることができる。
【０００９】
しかしながら、各回転ブラシにおいて、放射状に広がる全ての毛部が管路の内壁に接触しながら回転ブラシが回転するため、走行装置には、進行方向へ推進力を発生させる大きな摩擦力と、これを打ち消す方向に作用する小さな摩擦力とが発生する。このように、推進力を打ち消す力が発生することで、走行性能が低下しているという問題がある。
【００１０】
一方、特許文献２に記載の装置では、伝達装置を構成するリンク機構によって、配管の管径の差に対応させることができるとともに、伝達装置を用いて複数の回転ブラシに進行方向にのみ推進力を発生させることができる。
【００１１】
しかしながら、各回転ブラシに対してリンク機構を設ける必要があるため、構造が複雑になり、装置が大型化してしまい、管径の小さい管路などには対応出来ない等の問題がある。
【００１２】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、配管の管径の差に対応でき、装置の簡易化及び小型化を図ることができるとともに、走行性能の高い管路内走行装置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】
【００１３】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、駆動輪を構成する回転ブラシと、支持部とを有し、該回転ブラシと支持部とによって走行対象となる管路内に保持される本体部と、該本体部に取付けられて前記回転ブラシを回転駆動するモータと、を備えた管路内走行装置において、前記回転ブラシの回転軸は、前記管路内への設置状態で、該管路の中心軸に対して離間した位置で、且つ該中心軸に略直交するように配置され、前記回転ブラシの毛部は、前記管路内への設置状態で、管路内壁に近い側の毛部のみが前記管路内壁に弾性変形した状態で接触する長さを有し、回転されることで該管路に対して推進力を付与可能な弾性を有し、前記支持部は、前記管路内への設置状態で、管路内壁に接触し、前記回転ブラシと共に前記本体部を該管路内に保持し得る位置に設けられたことを特徴とする。
【００１４】
この構成によれば、駆動輪を構成する回転ブラシと支持部とによって本体部を管路内に保持することができるとともに、回転ブラシの回転によって、効率的な推進力を得て管路内を自走することができる。すなわち、回転ブラシの回転軸が管路の中心軸に対して略直交する状態で離間しているので毛部の長さを規定することで、毛部は管路内壁の近い側だけに弾性変形して接触する状態に置くことができる。これにより、毛部の弾性変形による、接触している側での一方向への推進力だけが得られ、非接触の側での回転ブラシによる逆方向への推進力は生じない。
【００１５】
したがって、効率的な自走状態が確保され、毛部の弾性変形によって、配管の管径の差に対応しながら走行することができる。さらに、支持部との協働により、本体部を管路内に保持することが可能である。このように、本発明の管路内走行装置は、回転ブラシを管路内壁に押付ける複雑なリンク機構を設ける必要がないため、装置の簡易化及び小型化を図ることができる。
【００１６】
また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載の管路内走行装置において、前記支持部は、前記モータによって回転駆動される支持回転ブラシとして構成され、該支持回転ブラシの回転軸は、前記管路内への設置状態で、該管路の中心軸に対して離間した位置で、且つ該中心軸に略直交するように配置され、該支持回転ブラシの毛部は、前記管路内への設置状態で、管路内壁に近い側の毛部のみが前記管路内壁に弾性変形した状態で接触する長さを有し、回転されることで該管路に対して推進力を付与可能な弾性を有することを特徴とする。
【００１７】
この構成によれば、支持部を駆動輪としての回転ブラシと同様の構成としており、支持部においても、駆動輪としての回転ブラシと同様に同一方向の推進力を発生させることができ、管路内走行装置の走行性能をさらに向上させることができる。
【００１８】
また、請求項３に係る発明は、請求項２に記載の管路内走行装置において、前記本体部は、進行方向に伸びて前記モータによって回転するウォームを有し、前記回転ブラシ及び前記支持回転ブラシのそれぞれの回転軸は、前記ウォームに対して対向する位置で噛合うウォームホイールのそれぞれと同軸にて回転されるように構成されたことを特徴とする。
【００１９】
この構成によれば、モータの回転力をウォーム及びこのウォームに噛合うウォームホイールを介して回転ブラシ及び支持回転ブラシに伝達して、各回転ブラシを回転駆動させることができるので、管路内走行装置の走行機構を簡易化及び小型化することができる。
【００２０】
また、請求項４に係る発明は、請求項３に記載の管路内走行装置において、前記本体部は、前記ウォーム、前記回転ブラシ及び前記支持回転ブラシを有する走行ユニットを複数有し、各走行ユニットのウォームが、自在継手を介して連動回転可能に連結されたことを特徴とする。
【００２１】
この構成によれば、単一のモータによって、複数の走行ユニットのウォームを同時に回転させることができるとともに、各ウォームに噛合うウォームホイールを介して、複数の回転ブラシ及び支持回転ブラシを回転させることができる。このように、単一のモータで複数の回転ブラシ及び支持回転ブラシを回転駆動させることにより、装置の小型化を図ることができるとともに、各走行ユニットの回転ブラシ及び支持回転ブラシが推進力を発生させることで、高い走行性能を得ることができる。また、各走行ユニットが自在継手を介して連結されているので、曲がり配管に対しても柔軟に対応しながら自走することができる。
【００２２】
また、請求項５に係る発明は、請求項４に記載の管路内走行装置において、前記複数の走行ユニットからなる走行ユニット群を複数有し、各走行ユニット群のウォームが、フレキシブルシャフトを介して連動回転可能に連結されたことを特徴とする。
【００２３】
この構成によれば、単一のモータによって、複数の走行ユニット群において複数の回転ブラシ及び支持回転ブラシを回転させることができるとともに、各走行ユニット群は湾曲可能なフレキシブルシャフトを用いることで、所定間隔を空けて配置されることとなり、管路の曲がり部分における走行性を向上させることができる。
【００２４】
また、請求項６に係る発明は、請求項４又は５に記載の管路内走行装置において、前記複数の走行ユニットは、管路内走行状態で、前記回転ブラシ及び前記支持回転ブラシによって前記走行ユニットに生じる回転モーメントが逆方向となる配置で構成されたことを特徴とする。
【００２５】
この構成によれば、走行中に回転ブラシ及び支持回転ブラシによって走行ユニットに生じる回転モーメントを各走行ユニットの配置によって打ち消すことが可能となる。これにより、走行中に装置全体が管路の周方向に回転しながら進行することを防止することができる。
【００２６】
また、請求項７に係る発明は、請求項１〜６のいずれか１項に記載の管路内走行装置において、前記回転ブラシは、毛部が複数の線材から構成され、該複数の線材は該回転ブラシの回転中心から半球状に伸長するように形成されたことを特徴とする。
【００２７】
この構成によれば、毛部を半球状に形成することで、回転ブラシと管路内壁との間に生じる摩擦力を大きくして走行性能を向上することができる。
【００２８】
また、請求項８に係る発明は、請求項１〜７のいずれか１項に記載の管路内走行装置において、前記本体部の先端に位置するウォームに連結され、該ウォームとともに回転し、走行中に前記管路の内壁に毛部が接触する清掃用ブラシを備えたことを特徴とする。
【００２９】
この構成によれば、ウォームを回転させるモータによって、本体部の先端のウォームに連結した清掃用ブラシを回転させて、管路内を清掃することができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明に係る管路内走行装置システムによれば、回転ブラシの毛部の弾性変形によって、本体部を管路内に安定的に保持することができるので、装置の簡易化及び小型化を図ることができる。また、この回転ブラシを回転駆動して進行方向にのみ推進力を発生することができるので、走行性能を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施形態である管路内走行装置の斜視図。
【図２】管路内走行装置の駆動機構を説明する模式的な一部断面側面図。
【図３】ウォームとウォームホイールの噛合い状態を説明する斜視図。
【図４】管路内に導入された管路内走行装置の状態を説明する図。
【図５】回転ブラシの他の変形例を示す図４と同様の説明図。
【図６】自在継手の斜視図。
【図７】管路内走行装置の走行ユニットに作用する回転モーメントを説明する図。
【図８】管路内走行装置が垂直方向に伸びる管路を走行する際に作用する力を説明する模式図。
【図９】複数の走行ユニットを有する管路内走行装置の連結態様の他の例を示す図。
【図１０】複数の走行ユニットを有する管路内走行装置の連結態様のさらに別の例を示す図。
【図１１】管路内走行装置の他の実施形態を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
図１は、本発明の一実施形態である管路内走行装置の斜視図である。管路内走行装置１０は、水道管やガス管、排気ダクトなどの配管の内部を自走可能な装置であり、モータ１２と、モータ１２によって回転駆動する駆動輪が取付けられた本体部１４とを備える。駆動輪は、周面に毛部２４を有する回転ブラシ２０で構成されている。
【００３３】
本実施形態では、本体部１４が自在継手１６を介して直列状に連結された複数の走行ユニット１８により構成されている。なお、図示例では４つの走行ユニット１８−１，１８−２，１８−３，１８−４を連結しているが、走行ユニットの数はこれに限られず、１つ以上であればよい。
【００３４】
図２は、管路内走行装置１０の駆動機構を説明する模式的な一部断面側面図であり、モータ１２と、モータ１２に連結された走行ユニット１８とを示している。
【００３５】
各走行ユニット１８は、ウォーム３０と、これに噛合う２つのウォームホイール４０（以下、第１のウォームホイール４０Ａ及び第２のウォームホイール４０Ｂとも称する）と、これらが収容されるフレーム部５０と、２つの回転ブラシ２０（駆動輪を構成する回転ブラシ及び支持部を構成する支持回転ブラシ）（以下、第１の回転ブラシ２０Ａ及び第２の回転ブラシ２０Ｂとも称する）と、を有している。
【００３６】
フレーム部５０は、例えば、金属材料や樹脂材料等で形成され、図１及び図２に示すように、互いに離間・対向して配置される一対の前壁５１及び後壁５２と、前壁５１と後壁５２とを繋ぐとともに互いに離間・対向して配置される一対の側壁５３，５４とを有する。なお、図２では、フレーム部５０の側壁５４を取外した状態を示しており、さらに、第１及び第２の回転ブラシ２０Ａ，２０Ｂの回転方向を理解しやすくするために、側壁５４の外側に配置される第２の回転ブラシ２０Ｂの一部を実線で示している。
【００３７】
ウォーム３０は、例えば、金属材料や樹脂材料等で形成され、直線状に伸びるウォーム軸３２と、ウォーム軸３２の長手方向中央部の設けられた円柱状のウォーム本体部３４とを有する。図２及び図３に示すように、ウォーム本体部３４は、その外周面に螺旋状の歯部３６が形成されている。ウォーム３０は、管路内走行装置１０の進行方向（すなわち、走行対象となる管路９０の軸方向）に伸びるように、ウォーム軸３２の両端部が、フレーム部５０の前壁５１及び後壁５２のそれぞれに回転可能に軸支されている。
【００３８】
各ウォームホイール４０は、例えば、金属材料や樹脂材料等で形成され、直線状に伸びるホイール軸（ウォームホイールの回転軸）４２と、ホイール軸４２と、ホイール軸４２の外周に装着された円盤状のホイール本体部４４とを有する。ホイール本体部４４の外周面には、ウォーム本体部４３の歯部３６と噛み合う複数の歯部４６が形成されている。ホイール軸４２の両端部は、フレーム部４０の一対の側壁５３，５４のそれぞれに回転可能に軸支されており、ウォーム３０とホイール軸４２とは、互いに離間した位置で直交している。また、本実施形態では、第１のウォームホイール４０Ａと第２のウォームホイール４０Ｂとが、ウォーム３０のウォーム軸３２に対して対称な位置に配置され、第１及び第２のウォームホイール４０Ａ、４０Ｂのウォーム軸３２が、ほぼ平行に伸びている。
【００３９】
第１及び第２の回転ブラシ２０Ａ，２０Ｂのそれぞれは、第１及び第２のウォームホイール４０Ａ，４０Ｂのそれぞれのホイール軸４２の一端部に取付けられ、本実施形態では、図１及び図４に示すように、ウォーム軸３２に対して対称となる位置に配置されている。
【００４０】
本実施形態では、第１及び第２の回転ブラシ２０Ａ，２０Ｂとして、同一の材料からなる同一の形状の回転ブラシ２０を用いており、管路内走行装置１０は、図４に示すように、管路９０内に設置した状態で、各走行ユニット１８のウォーム３０の位置が、管路９０の中心軸の位置とほぼ一致している。
【００４１】
各回転ブラシ２０は、ホイール軸４２に着脱可能な軸部２２と、軸部２２の周面に設けられた毛部２４とを有する。
【００４２】
毛部２４は、複数の線材で構成され、図４に示すように、管路９０内への設置状態で、管路９０の内壁９２に近い側の毛部２４のみが内壁９２に弾性変形した状態で接触する長さを有するとともに、回転ブラシ２０が回転されることで管路９０に対して推進力を付与可能な弾性を有する。また、毛部２４は、回転ブラシ２０が回転した際にフレーム部５０に接触することのない形状に形成されている。本実施形態では、毛部２４が軸部２２の外周面から円盤状に広がるように形成されている。なお、毛部２４の形状はこれに限られない。例えば、図５に示すように、毛部２４を構成する複数の線材が、回転ブラシ２０の回転中心から半球状に伸長するように形成されたものなど、軸部２２から放射状に広がる形状であってもよい。このように、毛部２４を半球状にすることで、回転ブラシ２０と内壁９２との間に生じる摩擦力を大きくして走行性能を向上することができる。
【００４３】
回転ブラシ２０の軸部２２は、フレーム部５０の外側で、例えばボルト等の固定部材を用いて、ホイール軸４２に取付けることができる。一例として、六角穴付きボルトを用いて回転ブラシ２０をホイール軸５２に固定することができ、かかる場合には、六角レンチを用いてボルト及び回転ブラシ２０を取外し、他の回転ブラシ２０（例えば、径が異なる回転ブラシや、毛部の材質が異なる回転ブラシ）を付け替えることができる。これにより、回転ブラシ２０の直径や、弾性を容易に変えることができる。
【００４４】
図１及び図６に示すように、モータ１２及び複数の走行ユニット１８は、自在継手１６を介して直列状に配置されている。自在継手１６は、例えば、金属材料や樹脂材料等で形成され、第１の端部部材６１と、第２の端部部材６２と、第１及び第２の端部部材６１，６２の間に介在されて、これらの連結角度を自由に変化可能とする中間部材６３とを有する。さらに、本実施形態では、自在継手１６が、これらの部材６１，６２，６３を囲む継手フレーム部６４を備えている。
【００４５】
第１の端部部材６１には、１つの走行ユニット１８（以下、便宜的に第１の走行ユニット１８−１とも称する）のウォーム軸３２の一端部が連結・固定され、第２の端部部材６１には、第１の走行ユニット１８とは別の１つ走行ユニット１８（以下、便宜的に第２の走行ユニット１８−２とも称する）のウォーム軸３２の一端部が連結・固定されている。第１の端部部材６１と第２の端部部材６２とは、中間部材６３を介して等しい回転速度で回転し、これにより、１つの自在継手１６を介して連結された第１及び第２の走行ユニット１８−１，１８−２のウォーム３０を等しい回転速度で回転させることができる。
【００４６】
継手フレーム部６４は、第１の端部部材６１、第２の端部部材６２及び中間部材６３のそれぞれを囲む環状に形成された第１の端部フレーム部６４ａ、第２の端部フレーム部６４ｂ及び中間フレーム部６４ｃのそれぞれを有する。なお、図６では、継手フレーム部６４の一部を切断した状態を示している。第１の端部フレーム部６４ａは、第１の走行ユニット１８−１のフレーム部５０の前壁５１に連結され、第２の端部フレーム部６４ｂは、第２の走行ユニット１８−２のフレーム部５０の後壁５２に連結される。中間フレーム部６４ｃは、第１及び第２の端部フレーム部６４ａ，６４ｂの間に介在され、これらの連結角度を自由に変化可能に構成されている。
【００４７】
また、本実施形態では、図１に示すように、隣り合う走行ユニット１８の第１及び第２の回転ブラシ２０Ａ，２０Ｂの軸方向が、直交するように（すなわち、隣り合う走行ユニット２８において、ホイール軸４２が直交するように）配置されている。
【００４８】
さらに、本実施形態では、本体部１４が偶数個の走行ユニット１８で構成されており、隣り合う２つの走行ユニット１８（すなわち、走行ユニット１８−１及び１８−２、並びに走行ユニット１８−３及び１８−４）が対を成すように形成されており、具体的には、対を成す２つの走行ユニット１８が、管路走行状態で、各走行ユニット１８に互いに逆方向の回転モーメントが発生するように、第１及び第２の回転ブラシ２０Ａ，２０Ｂが配置されている。
【００４９】
図４及び図７を用いて、走行ユニット１８に発生する回転モーメントについ、説明する。図４に示すように、管路内走行装置１０を管路９０内に導入した状態において、各走行ユニット１８の第１及び第２の回転ブラシ２０Ａ，２０Ｂには、管路９０の内壁９２から、それぞれ反力Ｆａを受ける。それぞれの反力Ｆａを管路９０の半径方向の力成分Ｆｒと、周方向の力成分Ｆｃとに分けると、第１及び第２の回転ブラシ２０Ａ，２０Ｂの半径方向の力成分Ｆｒは互いに打ち消し合うが、周方向の力成分Ｆｃは走行ユニット１８を回転させる向きに作用するため、走行ユニット１８には回転モーメントＴｃが生じる。
【００５０】
図７（ａ）及び（ｂ）は、２つの走行ユニット１８−１，１８−２に作用する回転モーメントを説明する図であり、実線で示す一方の走行ユニット１８−１の回転モーメントを黒塗り矢印で示し、破線で示す他方の走行ユニット１８−２の回転モーメントを白抜き矢印で示している。図７（ｂ）に示すように、２つの走行ユニット１８−１，１８−２において、一方の走行ユニット１８を周方向に回転させた際に、第１及び第２の回転ブラシ２０Ａ，２０Ｂの配置が重なるように、各回転ブラシ２０を配置すると、各走行ユニット１８に同一方向の回転モーメントが作用して、管路内走行装置１０は、管路９０内を周方向に回転しながら進行することになる。これに対し、本実施形態では、図７（ａ）に示すように、２つの走行ユニット１８−１，１８−２において、第１及び第２の回転ブラシ２０Ａ，２０Ｂの配置を変えることにより、各走行ユニット１８に、互いの打ち消す方向の回転モーメントを発生させている。これにより、管路内走行装置１０が、管路９０内を回転しながら走行することを防止し、より安定した走行を実現することができる。
【００５１】
さらに、本実施形態の管路内走行装置１０は、毛部２４と管路９０の内壁９２との間に生じる摩擦力により、管路内走行装置１０が垂直方向に伸びる管路９０を上方へ向かって走行可能となるように、毛部２４の弾性等が設定されている。
【００５２】
図８は、管路内走行装置１０が垂直方向に伸びる管路９０を上方へ向かって走行する際に作用する力を説明する図であり、一例として、１つのモータ１２と、２つの走行ユニット１８−１，１８−２と、これらを連結する２つの自在継手１６−１，１６−２とを備えた管路内走行装置１０を記載している。図８において、Ｍは管路内走行装置１０の総質量、ｇは重力加速度である。回転ブラシ２０の弾性力をＦｔ、回転ブラシ２０と管路内壁９２との摩擦係数をμとおくと、管路内走行装置１０が垂直管内で位置を維持するために必要な管内保持力Ｆは、以下の式（１）で表すことができる。
【００５３】
Ｆ＝μＦｔ≧Ｍｇ      ・・・式（１）
【００５４】
従って、回転ブラシ２０の直径を変更してＦｔを増加させることにより、保持力Ｆを増加させることができる。また、走行ユニット１８を増設することによっても保持力Ｆを増加させることができる。走行ユニット１８の数をｎ、１つの回転ブラシ２０の弾性力をＦ０、走行ユニット１８の質量をＭｄ、自在継手１６の質量をＭｊ、モータ１２の質量をＭｍとおくと、保持力Ｆは以下の式（２）で表すことができる。
【００５５】
Ｆ＝μ（２ｎＦ０）≧（ｎ（Ｍｄ＋Ｍｊ）＋Ｍｍ）      ・・・式（２）
【００５６】
上記の条件式に基づいて、垂直管の走行に必要な保持力Ｆを設定することで、管路内走行装置１０を垂直方向に自走させることができる。
【００５７】
上述した管路内走行装置１０は、管路９０内に設置した状態で、モータ１２を駆動すると、自在継手１６を介して各走行ユニット１８のウォーム３０が回転するとともに、これに噛合うウォームホイール４０が回転し、ホイール軸４２の一端部に取付けられた回転ブラシ２０が、管路９０の内壁９２に接触した状態で回転駆動する。これにより、管路内走行装置１０は管路９０内を自走する。
【００５８】
管路内走行装置１０の本体部１４は、第１の回転ブラシ２０Ａと第２の回転ブラシ２０Ｂとにより管路９０内で安定的に保持され、各回転ブラシ２０の回転によって、効率的な推進力を得て管路内を自走することができる。具体的には、各回転ブラシ２０の回転軸が、管路９０の中心軸（管路９０内のウォーム３０の位置と一致する）に対して略直交する状態で離間しているので、毛部２４の長さを規定することで、毛部２４は管路９０の内壁９２に近い側（すなわち、回転ブラシ２０の回転軸からウォーム３０に対して遠ざかる側）だけが弾性変形して接触する状態となる。これにより、各回転ブラシ２０の毛部２４において、接触している側での一方向への推進力だけが得られ、非接触の側での回転ブラシ２０による逆方向への推進力は生じない。その結果、効率的な自走状態が確保され、毛部２４の弾性変形によって、管路９０の管径の差に対応しながら走行することができる。
【００５９】
このように、管路内走行装置１０は、回転ブラシ２０を管路９０の内壁９２に押付ける複雑なリンク機構を設ける必要がないため、管路内走行装置１０の簡易化及び小型化を図ることができる。さらに、単一のモータ１２によって各走行ユニット１８の回転ブラシ２０を回転させることで、推進力を高めて走行性能を向上させながら、小型化及び軽量化を図ることができる。また、各走行ユニット１８が自在継手１６を介して連結されているので、曲がり配管に対しても柔軟に対応しながら自走することができる。
【００６０】
また、走行ユニット１８の数を偶数にし、走行中に各走行ユニット１８に生じる回転モーメントを打ち消すように回転ブラシ２０を配置しているので、走行中に装置全体が管路９０の周方向に回転しながら進行することを防止することができる。なお、本実施形態では、装置全体を偶数個の走行ユニット１８で構成しているが、管路内走行装置１０の走行ユニットの数を奇数とし、隣り合う走行ユニット１８が、互いに逆方向の回転モーメントを生じるようにして、回転を防止する構成としてもよい。
【００６１】
なお、管路内走行装置１０は、図４に示すような、断面が円形の管路に限られず、断面形状が楕円形や四角等の多角形の管路内を走行することも可能である。
【００６２】
次に、図９及び図１０を用いて、管路内走行装置１０の他の実施形態について説明する。図９及び図１０は、それぞれ、複数の走行ユニット１８を有する管路内走行装置１０の連結態様の他の例を示す図である。管路９０は、水平方向に平行に伸びる水平管９５，９６と、管路曲がり部分９８Ａ，９８Ｂを介して水平管９５，９６を連結する垂直管９６とを有している。なお、図９及び図１０では、簡略化のために、各走行ユニット１０の回転ブラシ２０の配置が同じくなるように記載されているが、回転ブラシ２０の配置は、図１に示す実施形態のように、本体部１４の保持性を高めて、各走行ユニット１０に発生する回転モーメントを打ち消すように配置することができる。
【００６３】
図９に示す例では、モータ１２と、自在継手１６で連結された複数の走行ユニット１８からなる走行ユニット群１９Ａとがフレキシブルシャフト１７を介して連結されている。具体的には、モータ１２の回転軸の一端部と、走行ユニット群１９Ａの端部に位置する一つの走行ユニット１８のウォーム３０とが、フレキシブルシャフト１７を介することで、所定間隔を空けながら連動回転可能に連結されている。さらに、管路内走行装置１０の先端１０ａに位置する走行ユニット１８のウォーム３０には、毛部を有する清掃用ブラシ２５が連結されている。清掃用ブラシ２５の毛部は、走行中に、ウォーム３０とともに回転しながら管路９０の内壁に接触し、管路９０内を清掃することが可能である。
【００６４】
図１０に示す例では、管路内走行装置１０が、自在継手１６を介して連結された複数の走行ユニット１８からなる走行ユニット群１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃを複数有する。また、管路内走行装置１０の先端１０ａに位置する走行ユニット１８のウォーム３０には、清掃用ブラシ２５が連結されている。各走行ユニット群１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃのウォーム３０及びモータ１２の回転軸は、フレキシブルシャフト１７を介して連動回転可能に連結されている。なお、図１０では、２つの走行ユニット１８が連結された３つの走行ユニット群１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃを記載しているが、走行ユニット群を構成する走行ユニット１８の数や、走行ユニット群の数は、適宜設定することができる。
【００６５】
図９及び図１０に示す実施形態のように、フレキシブルシャフト１７を介してモータ１２や走行ユニット１８を連結することで、単一のモータ１２によって、各走行ユニット群１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃの回転ブラシ２０を同時に回転させることができる。また、各走行ユニット群１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃは湾曲可能なフレキシブルシャフトを用いて所定間隔を空けて配置されるため、管路９０の曲がり部分９８Ａ，９８Ｂにおける走行性を向上させることができる。さらに、管路内走行装置１０のウォーム３０に清掃用ブラシ２５を連結することで、ウォーム３０とともに清掃用ブラシ２５を回転させて、管路９０内を清掃することができる。
【００６６】
なお、本発明は上述した各実施の形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００６７】
例えば、管路内走行装置１０は、モータ１２と、これに連結された単一の走行ユニット１８とで構成されていてもよい。
【００６８】
また、例えば、上述した実施形態では、第１及び第２の回転ブラシ２０Ａ，２０Ｂが同一の直径に構成されているが、これに限られず、いずれか一方の直径を他方よりも大きく設定したり、さらに、それぞれの毛部２４の弾性が異なるように構成したりすることができる。
【００６９】
また、例えば、１つの走行ユニット１８が、１つのウォームホイール及び１つの回転ブラシ２０のみを有し、このような走行ユニット１８を自在継手１６及び／又はフレキシブルシャフト１７を用いて複数連結することで、管路内走行装置１０の本体部１４を管路９０内に保持する構成であってもよい。
【００７０】
さらに、本発明の管路内走行装置１０は、図１１に示すように、モータ１２の駆動力によって回転する駆動輪を構成する少なくとも１つの回転ブラシ２０と、この回転ブラシ２０と共に本体部１４を管路９０内に保持可能な支持部１１とを有する構成であってもよい。図１１において、支持部１１は、フレーム部５０に取付けられ、回転ブラシ２０の回転に付随して回転する車輪で構成されている。このような支持部１１は、管路９０内への設置状態で、内壁９２に接触し、回転ブラシ２０と共に本体部１４を管路９０内に保持し得る位置、すなわち、管路９０の中心軸を介して、回転ブラシ２０と対向する領域（図１１において、管路９０の中心軸を通る一点鎖線で示す直線Ｌで区切られた管路９０内の領域において、回転ブラシ２０が配置されていない側の領域）に配置される。このように、管路内走行装置１０は、回転ブラシ２０と支持部１１との協働によって本体部１４を管路９０内に保持する構成とすることが可能である。
【符号の説明】
【００７１】
１０    管路内走行装置
１１    支持部
１２    モータ
１４    本体部
１６    自在継手
１７    フレキシブルシャフト
１８    走行ユニット
１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃ    走行ユニット群
２０    回転ブラシ
２４    毛部
２５    清掃用ブラシ
３０    ウォーム
４０    ウォームホイール
５０    フレーム部
９０    管路
９２    内壁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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