(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
通水状態の管内を検査するための装置であって、管内観察用のカメラを備えるとともに管内の水中を推進可能な推進体と、この推進体から推進用のジェット水流を噴出する手段と、このジェット水流噴出手段からのジェット水流を推進体の後方へ案内可能な可動ノズルと、この可動ノズルの基端部における周方向の３箇所以上の位置にそれぞれ設けられた方向制御手段とを有し、各方向制御手段は、その方向制御手段が設けられた位置の可動ノズルの基端部の部分を前記推進体から遠ざかる方向に押圧する押圧手段と、この押圧手段の押圧力に抗して前記可動ノズルの基端部の部分を前記推進体に近づく方向に移動させる移動手段とを有したことを特徴とする管内検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、通水状態の管内を検査するための管内検査装置に関し、特に既設の上水道の管路における通水状態の管の内面をテレビカメラなどによって検査することで、老朽管路の更新や管路の維持管理に供することができる管内検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鋳鉄製の管にて構成された上水路は、地中に埋設して設置されるのが通例である。したがって、この上水路の管内を検査する場合には、地上から開削工事を行い、しかも管内を断水状態としなければならない。このため費用が多くかかり、夜間の作業が中心となってしまい、さらに検査を実施しようとする地域の住民に迷惑がかかるという問題点がある。
【０００３】
このため、従来から、このような上水路の内部を非開削かつ不断水で検査しようとする試みがなされている。このための装置として、従来においては、押込棒型テレビカメラと、押込式管内内視装置とが開発されている。
【０００４】
このうち、押込棒型テレビカメラは、消火栓や空気弁などの管路における分岐部から管内へ挿入可能な押込棒の先端側に、管内を観察するためのテレビカメラを設置したものである。
【０００５】
押込式管内内視装置は、管路における上記と同様の分岐部から管内へ押し込み可能なケーブルの先端に、同様にテレビカメラを接続したものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の押込棒型テレビカメラでは、押込棒の先端側に設置したテレビカメラでの内視にとどまるため、その内視範囲が、押込棒の挿入部すなわち消火栓や空気弁などの分岐部の周辺の２〜３メートル程度の範囲に限られるという問題点がある。また内視の方向に制限があって側視のみの内視しか行えないという問題点もある。
【０００７】
従来の押込式管内内視装置では、ケーブルの先端にテレビカメラが接続されているだけであるため、進行方向の舵取りを自由に行うことができず、また管内において観察したいところを自由に内視できないという問題点がある。さらに、管底を擦って推進するため、堆積物などをかき回す可能性もある。
【０００８】
そこで本発明は、このような問題点を解決して、管内検査装置が、管内において自由に舵取り可能であるとともに、長距離にわたる任意の範囲を任意の方向から内視可能であるようにすることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため本発明は、管内観察用のカメラを備えるとともに管内の水中を推進可能な推進体と、この推進体から推進用のジェット水流を噴出する手段と、このジェット水流噴出手段からのジェット水流を推進体の後方へ案内可能な可動ノズルと、この可動ノズルの基端部における周方向の３箇所以上の位置にそれぞれ設けられた方向制御手段とを有し、各方向制御手段が、その方向制御手段が設けられた位置の可動ノズルの基端部の部分を前記推進体から遠ざかる方向に押圧する押圧手段と、この押圧手段の押圧力に抗して前記可動ノズルの基端部の部分を前記推進体に近づく方向に移動させる移動手段とを有した構成としたものである。
【００１０】
このような構成において、通常の状態においては、すべての押圧手段が、可動ノズルの基端部における対応部分を推進体に近づく方向あるいは推進体から遠ざかる方向に押圧することで、可動ノズルは推進体の後方に向けてまっすぐにジェット水流を案内する。これによって推進体は直進する。移動手段が、可動ノズルの基端部における対応部分のみを推進体に近づく方向に移動させると、それに対応して可動ノズルが屈曲することで、推進体を舵取りしたり、その屈曲に対応した方向の管内を内視させたりすることが可能となる。また、このように推進体を任意の方向に向けて推進させることが可能となるため、この推進体が管底を擦って推進することが防止され、したがって管底の堆積物などのかき回しが防止される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図６は本発明にもとづく管内検査装置の全体構成を示す。ここで１１は推進体で、円筒状の密閉構造のケーシング１２を有する。ケーシング１２の先端には開口１３が形成され、この開口１３はガラス窓１４にて塞がれている。このガラス窓１４よりもケーシング１３の内部には円柱状の空間１５が形成され、この空間１５の中央部にはガラス窓１４を通して外側の領域を撮影可能なテレビカメラ１６が設けられている。テレビカメラ１６の周囲には、このテレビカメラ１６にて撮影しようとする領域の照明のための照明装置１７が、周方向に沿って複数設けられている。テレビカメラ１６よりも後方には基板１８が設けられ、この基板１８には、テレビカメラ１６、照明装置１７、後述のモータ２２、後述のキープソレノイド４５などのための電力変換と通信制御とを行う電子回路が実装されている。
【００１２】
なお、この管内検査装置の推進体１１は通水状態の管内へ送り込まれるが、そのコントロールは管外のたとえば地上において行われる。そして、そのコントロール部と推進体１１との間に、図示を省略した電力供給および通信用のケーブルがわたされている。
【００１３】
管内検査装置における基板１８よりも後側の部分は、推進体１１を推進させるための推進部２１を構成している。すなわち、ケーシング１２の内部には回転駆動源としてのＤＣモータ２２が設けられており、このＤＣモータ２２にはマグネットカップリング２３が連結されている。このマグネットカップリング２３は、モータ２２によって直接回転されるケーシング１２内の外周ロータ２４と、磁力の作用によってこの外側ロータ２４に連れ回りされるケーシング１２外の内周ロータ２５とを有する。
【００１４】
また、両ロータ２４、２５どうしの間には遮水壁２６がケーシング１２外の内周ロータ２５を覆うように設けられ、この遮水壁２６によってケーシング１２の内外が完全に遮水されている。つまり、外周ロータ２４を完全な遮水状態でケーシング１２内に設置するとともに、内周ロータ２５はケーシング１２の外側の水中に設置したうえで、これらロータ２４、２５間に回転力を伝達可能とされている。
【００１５】
内周ロータ２５にはシャフト２７が連結され、このシャフト２７の先端側には、ケーシング１２の中心線上に位置するジェット水流噴出手段としてのインペラ２８が設けられている。シャフト２７の周囲においては、ケーシング１２は、有底筒状の後部カバー２９によって構成されている。そして、このケーシング１２の後部カバー２９にはインペラ２８への水の吸込流路３０が形成されており、かつ後部カバー２９には、この吸込流路３０に連通する周方向に複数の吸込口３１が設けられている。インペラ２８の後方には水流の吐出流路３２が形成されており、この吐出流路３２には、インペラ２８の回転により発生する反トルクを打ち消すための固定翼構造のステータ３３が設けられている。吐出流路３２の先端にはジェット水流の吐出口としてのノズル装置３５が設けられている。
【００１６】
図１および図２は、このノズル装置３５を詳細に示す。ここで、３６は固定ノズルで、後部カバー２９の後端部にビス止めされている。この固定ノズル３６の先端部の外周には先すぼまり形状の可動ノズル３７の基端部３８が被さっており、そして、この可動ノズル３８の外周には円筒状のストッパ３９が設けられている。
【００１７】
ストッパ３９は、その基端側における周方向に沿った４か所の位置に脚部４０を有し、この脚部４０を利用して、後部カバー２９の後端部における固定ノズル３６の外周側の位置にビス止めされている。またストッパ３９は、このストッパ３９を後部カバー２９の後端部に取り付けたときに後部カバー２９から後方に間隔をおいて位置するストッパ片４１を一体に有する。このストッパ片４１は、周方向に沿った４箇所の位置であって、脚部４０を避けた位置において、軸心と直交する方向の平面すなわち後部カバー２９に向かい合う平面を構成するように径方向に突出して形成されている。
【００１８】
後部カバー２９において、吸込流路３０およびインペラ２８および吐出流路３２の周囲には、仕切壁４３を介して環状空間４４が形成されている。そして、この環状空間４４には、移動手段としてのキープソレノイド４５が設けられている。このキープソレノイド４５はストッパ３９のストッパ片４１に対応した周方向の４箇所の位置に設けられ、これによって方向制御手段が構成されている。
【００１９】
図３は、キープソレノイド４５の概略構造を示す。ここで４６はコアで、このコア４６が、上板４７を介して、環状空間４４における後部カバー２９の端面に固定されている。４８は円柱状のプランジャで、コア４６の中心部に配置されたパイプ４９の中を、検査装置の軸心の方向にスライド自在とされている。コア４６の底部におけるパイプ４９の内部には固定極５０が設けられ、この固定極５０に対応したパイプ４９の周囲には、コイル５１が配置されている。コイル５１よりもコア４６の底部から遠い位置におけるパイプ４９の周囲には、永久磁石５２が配置されている。
【００２０】
プランジャ４８は、その先端部がコア４６から突出するとともに後部カバー２９の端面を貫通して、この後部カバー２９よりも後方へ達している。そしてプランジャ４８の先端にはフランジ５３が形成され、このフランジ５３と後部カバー２９との間におけるプランジャ４８の部分には、押圧手段としての圧縮コイルばね５４が外ばめされている。
【００２１】
またプランジャ４８は、後部カバー２９よりも後方へ達することで、水中で動作することになる。すると、プランジャ４８の動作にともなってパイプ４９の中の水を抜いたり、あるいはパイプ４９の中へ水を導入したりしなければ、プランジャ４８の円滑な動作を期待できない。そこで、プランジャ４８の表面には、このようなパイプ４９の中の水の排出やパイプ４９の中への水の導入を行うための軸心方向の凹溝５５が形成されている。後部カバー２９の内部におけるプランジャ４８の貫通部の周囲には、止水用のＯリング５６が設けられている。なお、キープソレノイド４５において、プランジャ４８などの水中に配置される部材は、コイル５１などによる吸引が可能であるとともに、水中での発錆の防止が可能であるように、磁性ステンレス材などによって形成されている。
【００２２】
上述のようにストッパ３９が後部カバー２９に取り付けられたときには、図１および図２に示すように、そのストッパ片４１がプランジャ４８に対応して位置することになる。そして、圧縮コイルばね５４によって押されたプランジャ４８のフランジ５３の部分の先端面がストッパ片４１に当たることで、このプランジャ４８がそれ以上突出しないように構成されている。
【００２３】
可動ノズル３７の基端部３８には、ストッパ３９のストッパ片４１と同様に後部カバー２９に向かい合うように径方向に突出した構成の突出片５８が、ストッパ片４１に対応した位置において一体に形成されている。各突出片５８には、プランジャ４８が貫通状態でゆるくはまり合う孔部５９が形成されており、各突出片５８は、このようにプランジャ４８が挿通した状態で、このプランジャ４８のフランジ５３と圧縮コイルばね５４とに挟み込まれた構成となっている。
【００２４】
このような構成において、管内検査装置を水中において直進させようとする場合には、すべてのキープソレノイド４５におけるコイル５１への通電をオンとする。すなわち、図１および図３はすべてのキープソレノイド４５のコイル５１への通電をオフとした状態を示し、ここでは圧縮コイルばね５４が可動ノズル３７の突出片５８とプランジャ４８のフランジ５３とを押し、このフランジ５３がストッパ３９のストッパ片４１に当たった状態で保持されているが、この状態から、上述のようにすべてのキープソレノイド４５におけるコイル５１への通電をオンとする。すると、プランジャ４８のフランジ５３が、ばね５４の力に抗して可動ノズル３７の突出片５８を推進体１１の方へ引き寄せる。その結果、先すぼまり形状の可動ノズル３７はその噴出口６０が検査装置の中心軸の方向を向く。したがって、図６に示すＤＣモータ２２によりインペラ２８を回転させると、推進体１１すなわち検査装置は直進することになる。
【００２５】
このように可動ノズル３７の突出片５８を推進体１１の方へ引き寄せた状態で直進を行わせることで、可動ノズル３７と固定ノズル３６との隙間をできるだけ小さくすることができ、このため、この隙間からの水の漏れに伴う推進力の低下を極力防止することができる。なお、図１および図３に示す通電オフ状態でも可動ノズル３７の噴出口６０は検査装置の中心軸の方向を向くため、推進力の低下があまり問題にならない場合は、その状態で検査装置を直進させることもできる。
【００２６】
なお、可動ノズル３７の突出片５８を推進体１１の方へ引き寄せた状態で直進を行わせる場合は、その引き寄せの後にキープソレノイド４５のコイル５１への通電をオフとしても、後述の屈曲の場合に詳細に説明するように、永久磁石５２の作用によりプランジャを保持して直進状態を保たせることができる。
【００２７】
推進体１１の進行方向の舵取りをおこなったり、管内における任意の方向を内視したりするときには、この推進体１１を所要の方向に向ける必要がある。その場合には、図４および図５に示すように、推進体１１を向けたい方向に対応する位置のキープソレノイド４５のコイル５１にのみ通電する。すると、それによってプランジャ４８を固定極５０に引き寄せる方向に力が働く。これにより、プランジャ４８は、そのフランジ５３がばね５４の力に抗して可動ノズル３７の突出片５８を後部カバー２９に近づく方向に移動させ、その結果として、図４に示すように可動ノズル３７が屈曲する。なお、可動ノズル３７を屈曲させたい方向によっては、複数のキープソレノイド４５によって複数の突出片５８を移動させることもできる。
【００２８】
上述のように可動ノズル３７は先すぼまり形状であるため、円筒状のストッパ３９に当たることなく、このストッパ３９の内部で任意の方向に屈曲可能である。円筒状のストッパ３９は、推進体１１への電力供給および通信用のケーブルが可動ノズル３７の屈曲を妨げないように、この可動ノズル３７をカバーする役割も果たす。また可動ノズル３７の基端部３８が固定ノズル３６の先端部の外周に被さっているため、この可動ノズル３７が屈曲しても、推進体１１から噴出される水流は、固定ノズル３６を介して確実に可動ノズル３７に供給されることになる。
【００２９】
図５に示すようにキープソレノイド４５のプランジャ４８が固定極５０に引き寄せられたなら、コイル５１への通電をオフとする。すると、プランジャ４８は永久磁石５２によって同じ状態に保持される。したがって、管内の水中を移動する推進体１１のコイル５１に対し、上述の電力供給ケーブルを介して連続的に電力を供給しなくても、プランジャ４８の保持状態を維持することができる。これにより、可動ノズル３７も、連続的な給電を行わなくても屈曲姿勢に保持されることになる。
【００３０】
可動ノズル３７が屈曲状態に保持されたときには、図４に示すように、キープソレノイド４５のプランジャ４８のフランジ５３によって移動された突出片５８のみならず、可動ノズル３７におけるその他の突出片５８もそれに対応してある程度移動することになる。また、このように可動ノズル３７が屈曲状態に保持されたときには、突出片５８の孔部５９の軸心方向がプランジャ４８の軸心方向に対して傾斜することになるが、孔部５９をある程度大きなものとしておくことで、それに対処することが可能である。
【００３１】
このように可動ノズル３７を屈曲させて、推進体１１の進行方向を制御することで、この推進体１１自体の舵取りが可能となるとともに、管内における任意の方向を内視することが可能となる。たとえば、管頂部におけるエア溜まりの観察や、管底部における堆積物の観察や、管内面における錆こぶの観察や、継手部における胴付間隔の確認などを行うことができる。また、配管が継ぎ輪を有してその継ぎ輪の部分に段差が存在する場合には、その段差を容易に乗り越えることができる。さらに、このように推進体１１を任意の方向に向けて推進させることが可能であるため、この推進体１１が管底を擦って推進することを防止でき、したがって管底の堆積物などのかき回しを防止できる。
【００３２】
たとえば、推進体１１の外径が６０ｍｍ程度である場合に、可動ノズル３７を５度傾斜させるためには、突出片５８すなわちプランジャ４８を４ｍｍ程度移動させる必要がある。その駆動力は、各部の構造にも依存するが、たとえば１００ｇｆ程度が必要となる。なお、キープソレノイド４５は周方向の３箇所以上の位置に設けられていれば足り、上述のように周方向の４箇所の位置に設けられているのが好適である。
【００３３】
可動ノズル３７の屈曲状態を解除して、ふたたび図１に示すような真直な状態に戻すときには、永久磁石５２によってプランジャ４８を保持しているキープソレノイド４５について、この永久磁石５２による保持力を解除するように、コイル５１に吸引時とは逆向きの電流を流す。すると、プランジャ４８には、永久磁石５２による保持力と同等の逆方向の力が働き、釣り合うが、ばね５４の作用を受けて、ストッパ３９のストッパ片４１に当たるまで突出する。これに伴いばね５４が可動ノズル３７の突出片５８を押すことになって、この可動ノズル３７は真直な状態に戻される。これによって、推進体１１は直進状態に戻る。
【００３４】
【発明の効果】
以上のように本発明によると、ジェット水流噴出手段からのジェット水流を推進体の後方へ案内可能な可動ノズルと、この可動ノズルの基端部における周方向の３箇所以上の位置にそれぞれ設けられた方向制御手段とを有し、各方向制御手段が、その方向制御手段が設けられた位置の可動ノズルの基端部の部分を前記推進体から遠ざかる方向に押圧する押圧手段と、この押圧手段の押圧力に抗して前記可動ノズルの基端部の部分を前記推進体に近づく方向に移動させる移動手段とを有した構成としたため、移動手段が、対応する可動ノズルの基端部を推進体に近づく方向に移動させると、それに対応して可動ノズルを屈曲させることができ、このため推進体を舵取りしたり、その屈曲に対応した方向の管内を内視させたりすることができる。また、このように推進体を任意の方向に向けて推進させることが可能となるため、この推進体が管底を擦って推進することを防止でき、したがって管底の堆積物などがかき回されることを効果的に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の管内検査装置の要部を示す正面図である。
【図２】図１に示された部分の左側面図である。
【図３】図１におけるキープソレノイドの構成を示す図である。
【図４】図１の管内検査装置における可動ノズルの屈曲状態を示す図である。
【図５】図４における可動ノズルを屈曲させるために作動したキープソレノイドの作動状態を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態の管内検査装置の全体図である。
【符号の説明】
１１    推進体
２８    インペラ（ジェット水流噴出手段）
３７    可動ノズル
３９    ストッパ
４１    ストッパ片
４５    キープソレノイド（移動手段）
４８    プランジャ
５４    圧縮コイルばね（押圧手段）
５８    突出片
【図１】
0003539877.tif 000002
【図２】
0003539877.tif 000003
【図３】
0003539877.tif 000004
【図４】
0003539877.tif 000005
【図５】
0003539877.tif 000006
【図６】
0003539877.tif 000007