(57)【要約】      （修正有）【課題】管路の種類を問わず使用でき、万が一、水路に落下しても水平回転翼や搭載している電子機器の水没を防ぐことができる管路内調査機を提供する。【解決手段】遠隔操作により管渠又は隧道等の管路内を飛行しながら該管路内を調査する管路内調査機であって、浮揚ガスにより浮揚する飛行船形態に形成された機体１に、前記管路の天面に当接し該天面に沿って走行するための転動体２と、前記管路の状態を調査する管路状態調査手段３と、前記浮揚ガスと共に該機体１に浮揚力を付与する水平回転翼４とが設けられた構成とされ、前記水平回転翼４は、前記機体１の底部から上方に向かって凹み形成された凹設部５内に配設され、前記機体１が水面に着水しても水没しないように構成されている管路内調査機。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
遠隔操作により管渠又は隧道等の管路内を飛行しながら該管路内を調査する管路内調査機であって、浮揚ガスにより浮揚する飛行船形態に形成された機体に、前記管路の天面に当接し該天面に沿って走行するための転動体と、前記管路の状態を調査する管路状態調査手段と、前記浮揚ガスと共に該機体に浮揚力を付与する水平回転翼とが設けられた構成とされ、前記水平回転翼は、前記機体の底部から上方に向かって凹み形成された凹設部内に配設され、前記機体が水面に着水しても水没しないように構成されていることを特徴とする管路内調査機。
【請求項２】
前記機体には、少なくとも前方に向かって突設された前側突設部が設けられており、該前側突設部の下方空間を前記凹設部として、前記水平回転翼が、該凹設部内に配設されるように前記前側突設部の下面に垂下状態に設けられていることを特徴とする請求項１記載の管路内調査機。
【請求項３】
前記前側突設部には、上下方向に貫通する吹き抜け部が設けられており、該吹き抜け部の直下に前記水平回転翼が配設されていることを特徴とする請求項２記載の管路内調査機。
【請求項４】
前記機体には、前方に向かって突設された前側突設部と後方に向かって突設された後側突設部とが設けられており、前記前側突設部と前記後側突設部の夫々の下方空間を前記凹設部として、前記水平回転翼が、夫々の前記凹設部内に配設されるように前記前側突設部及び前記後側突設部の夫々の下面に垂下状態に設けられていることを特徴とする請求項１記載の管路内調査機。
【請求項５】
前記前側突設部及び前記後側突設部には夫々、上下方向に貫通する吹き抜け部が設けられており、該吹き抜け部の直下に前記水平回転翼が配設されていることを特徴とする請求項４記載の管路内調査機。
【請求項６】
前記水平回転翼は、少なくとも水平状態から前下がり傾斜状態に傾動可能な構成とされ、該水平回転翼が前下がり傾斜状態となることで、前記機体に浮揚力と共に推進力が付与されて、前記転動体が前記管路の天面に当接した状態で該天面に沿って走行移動するように前記管路内を飛行移動するように構成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の管路内調査機。
【請求項７】
前記転動体は、前記機体の上面部に上方に向かって突出状態に設けられていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の管路内調査機。
【請求項８】
前記管路状態調査手段は、前記管路内を撮像するカメラ又は前記管路の内形状を測定する内形状測定装置又は前記管路内に存在する物体を検知するとともに、該物体までの距離を測定する測域センサのいずれか若しくはこれらの組み合わせで構成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の管路内調査機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遠隔操作により管渠又は隧道等の管路内を飛行しながら該管路内の状態を調査する管路内調査機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
管渠や隧道等の管路は、経年劣化により壁面がひび割れたり欠け落ちたりすることがあるので、そのまま放置すると危険であることから、定期的な点検と保守作業が必要とされている。
【０００３】
近年、この管路の点検作業においては、作業者の安全性確保のため、作業者は管路内に入らず、管路外から無人調査機を遠隔操作し、この無人調査機に設けた調査機器（例えばカメラや各種センサ）で管路内部情報を取得して管路内の点検作業を行う方法が採用されてきている。
【０００４】
この無人調査機としては、例えば特許文献１に示すような管路底部に沿って走行するタイプのもの、特許文献２に示すような管壁内面に突っ張りながら壁面を走行するタイプのもの、特許文献３に示すような管路内の水流を利用した船タイプのもの、特許文献４に示すような飛行タイプのものなどがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−９０１４６号公報
【特許文献２】特開平９−２５４７８号公報
【特許文献３】特許第４２０９２７６号公報
【特許文献４】特開２０１５−２２３９９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に示す管路底部に沿って走行するタイプのものは、管路が水路になっている場合には使用することができず、特許文献３に示す船タイプのものは、これとは逆に管路が水路になっている場合でしか使用することができず、使用環境が限定的である。また、特許文献２に示す管壁内面に突っ張りながら壁面を走行するタイプのものは、管路径が途中で変化したり管路内壁面がでこぼこしていたり段差などがあったりすると突っ張り状態を保持できなくなって走行不能な状態となる可能性がある。また、特許文献４に示す飛行タイプのものは、陸路、水路の双方に適用できるうえ、管径の変化や管路内壁面状態に影響を受けずに安定的に移動する点で特許文献１から３に示すタイプのものに比べると適用性はあるが、飛行という比較的不安定な状態で狭い管路を飛行した場合、機体、具体的には、水平回転翼が管路の壁面に接触し破損して墜落するおそれがあり、更に、水路（管渠）で使用していて、万が一、電波障害、機器トラブル、バッテリー切れなどで落下した場合は、水平回転翼の駆動装置（モーター等）及び搭載している電子機器（フライトコントローラや各種センサ、バッテリー等）が水没して壊れてしまい再び使用することができなくなってしまう恐れがある。
【０００７】
本発明は、このような従来の調査機が抱える多くの問題点に鑑みなされたもので、陸路の管路、水路の管路を問わず使用することができるうえに、管径の変化や管路内壁面状態に影響を受けずに安定して管路内を移動することができ、更に、水平回転翼の管壁への接触が防止され、しかも、万が一、水路に落下した場合でも、水平回転翼及び搭載している電子機器の水没を回避することができる実用性に優れた管路内調査機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】
【０００８】
添付図面を参照して本発明の要旨を説明する。
【０００９】
遠隔操作により管渠又は隧道等の管路20内を飛行しながら該管路20内を調査する管路内調査機であって、浮揚ガスにより浮揚する飛行船形態に形成された機体１に、前記管路20の天面21に当接し該天面21に沿って走行するための転動体２と、前記管路20の状態を調査する管路状態調査手段３と、前記浮揚ガスと共に該機体１に浮揚力を付与する水平回転翼４とが設けられた構成とされ、前記水平回転翼４は、前記機体１の底部１Ａから上方に向かって凹み形成された凹設部５内に配設され、前記機体１が水面22に着水しても水没しないように構成されていることを特徴とする管路内調査機に係るものである。
【００１０】
また、前記機体１には、少なくとも前方に向かって突設された前側突設部６が設けられており、該前側突設部６の下方空間を前記凹設部５として、前記水平回転翼４が、該凹設部５内に配設されるように前記前側突設部６の下面に垂下状態に設けられていることを特徴とする請求項１記載の管路内調査機に係るものである。
【００１１】
また、前記前側突設部６には、上下方向に貫通する吹き抜け部７が設けられており、該吹き抜け部７の直下に前記水平回転翼４が配設されていることを特徴とする請求項２記載の管路内調査機に係るものである。
【００１２】
また、前記機体１には、前方に向かって突設された前側突設部６と後方に向かって突設された後側突設部８とが設けられており、前記前側突設部６と前記後側突設部８の夫々の下方空間を前記凹設部５として、前記水平回転翼４が、夫々の前記凹設部５内に配設されるように前記前側突設部６及び前記後側突設部８の夫々の下面に垂下状態に設けられていることを特徴とする請求項１記載の管路内調査機に係るものである。
【００１３】
また、前記前側突設部６及び前記後側突設部８には夫々、上下方向に貫通する吹き抜け部７が設けられており、該吹き抜け部７の直下に前記水平回転翼４が配設されていることを特徴とする請求項４記載の管路内調査機に係るものである。
【００１４】
また、前記水平回転翼４は、少なくとも水平状態から前下がり傾斜状態に傾動可能な構成とされ、該水平回転翼４が前下がり傾斜状態となることで、前記機体１に浮揚力と共に推進力が付与されて、前記転動体２が前記管路の天面21に当接した状態で該天面21に沿って走行移動するように前記管路20内を飛行移動するように構成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の管路内調査機に係るものである。
【００１５】
また、前記転動体２は、前記機体１の上面部に上方に向かって突出状態に設けられていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の管路内調査機に係るものである。
【００１６】
また、前記管路状態調査手段３は、前記管路20内を撮像するカメラ３又は前記管路20の内形状を測定する内形状測定装置又は前記管路20内に存在する物体を検知するとともに、該物体までの距離を測定する測域センサ16のいずれか若しくはこれらの組み合わせで構成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の管路内調査機に係るものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は上述のように構成したから、管路が陸路であっても水路であっても使用することができるうえに、管径の変化や管路内壁面状態に影響を受けずに安定して管路内を移動することができ、更に、水平回転翼の管壁への接触が防止され、しかも、万が一、水路に落下した場合でも、水平回転翼及び搭載している電子機器の水没を回避することができる実用性に優れた管路内調査機となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施例を示す側面図である。
【図２】本実施例を示す説明平面図である。
【図３】本実施例の水平回転翼及びこの水平回転翼を傾動させる傾動機構を示す説明図である。
【図４】本実施例の飛行移動状態を示す説明側面図である。
【図５】本実施例の飛行移動状態を示す説明正面図である。
【図６】本実施例の水路着水状態を示す説明正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
好適と考える本発明の実施形態を、図面に基づいて本発明の作用を示して簡単に説明する。
【００２０】
本発明は、機体１内に充填された浮揚ガスと、機体１に設けられた水平回転翼４により浮揚して遠隔操作により飛行しながら管路20内を移動するから、管路20が陸路であっても水路であってもその種類を問わず使用することができる。尚、本発明における遠隔操作は、無線通信、有線通信により作業者が操縦機を用いた遠隔操作だけでなく、予めコンピュータで飛行プログラムを入力し、この飛行プログラムに基づいた操作も含むものである。
【００２１】
また、この機体１が飛行（浮揚）するための浮揚力を、機体１の内部に充填される浮揚ガスと、水平回転翼４とにより生じさせるから、浮揚ガスだけの浮揚力で浮揚させる場合に比べて浮揚ガスの充填量が少量で良いため、浮揚ガスの充填部となる機体１自体を小型化することができ、これにより、小径な管路20への進入が可能な小型の管路内調査機を容易に設計実現可能となる。
【００２２】
即ち、本発明の機体１は、転動体２や管路状態調査手段３のほかに、飛行に必要なフライトコントローラやジャイロセンサ等の一般的な飛行機材（制御部15）が搭載されているため、重量が重くなっており、内部に充填する浮揚ガスによって生じる浮揚力だけで機体１を浮揚させようとすると、多量の浮揚ガスを充填して大きな浮揚力を発生させる必要があり、そのため、機体１自体の大きさを大型化しなければならなくなり、これにより、小径な管路20への進入が困難あるいは不能な大きさの機体１となってしまうが、本発明は、この重量が重くなった機体１に対する浮揚力を付与する手段として機体を大型化して浮揚ガスの充填量を増加するのではなく、水平回転翼４を付設してこの水平回転翼４により浮揚力を付与する構成としたから、機体１の大型化が回避でき、機体１を小径の管路20に対しても進入可能な小型化に形成することができる。
【００２３】
更に、本発明は、管路20内で浮揚することで機体１に設けられた転動体２が管路の天面21に当接状態となるから、飛行時にこの転動体２が天面21を走行するようにしてこの管路の天面21に沿って飛行移動するので、飛行時の上下動が殆ど生じず、移動状態が安定して精度の高い管路内調査を行うことができ、しかも、本発明は、浮揚ガスによる安定的な浮揚力（一定の浮揚力）が生じているから、飛行時の浮揚作用が安定して上下動が低減され飛行状態が安定して、転動体２の管路20の天面21への当接状態が安定的に保持されることとなり、これにより簡易な構成で容易に安定的な飛行移動が実現可能となる。
【００２４】
また更に、本発明は、機体１の内部に浮揚ガスが充填された飛行船（バルーン）形態に構成されているから、仮に飛行状態にふらつきが生じて機体１が管路内壁面に接触した場合でも、機体１自体がクッションになって機体１の損傷を可及的に防止するとともに、このクッション性の機体１が管路内壁面に接触することで水平回転翼４の管路内壁面への接触が抑制されて、この水平回転翼４の壁面接触による破損が防止されることとなる。
【００２５】
更に、本発明は、例えば浮揚力が減少して飛行状態（空中に浮揚している状態）が維持できなくなり、水路（水面22）に落下した場合でも、機体１が水面22に浮遊するので、機体１自体が水没する心配がなく、しかも、本発明は、機体１に底部１Ａから上方に向かって凹む凹設部５が形成されており、この凹設部５内に水平回転翼４が配設されているから、この機体１が水面22に着水した場合において、水平回転翼４の水没も回避されることとなり、水平回転翼４の破損が回避され、再浮揚を試みることもできる。
【００２６】
このように、本発明は、陸路の管路20、水路の管路20を問わず使用することができるうえに、管径の変化や管壁面状態に影響を受けずに安定して管路20内を移動することができ、更に、クッション性を有する機体１が水平回転翼４の管路内壁面への接触を防止し、しかも、万が一、水路（水面22）に落下した場合でも、水平回転翼４や搭載している電子機器（例えばフライトコントローラやジャイロセンサなどの制御部15）の水没を防ぐことができ、再浮揚により調査の継続も可能な実用性に優れた画期的な管路内調査機となる。
【実施例】
【００２７】
本発明の具体的な実施例について図面に基づいて説明する。
【００２８】
本実施例は、遠隔操作により管渠又は隧道等の管路20内を飛行しながら該管路20内を調査する管路内調査機であって、浮揚ガスにより浮揚する飛行船形態に形成された機体１に、前記管路20の天面21に当接し該天面21に沿って走行するための転動体２と、前記管路20の状態を調査する管路状態調査手段３と、前記浮揚ガスと共に該機体１に浮揚力を付与する水平回転翼４とが設けられた構成とされ、前記水平回転翼４は、前記機体１の底部１Ａから上方に向かって凹み形成された凹設部５内に配設され、前記機体１が水面22に着水しても水没しないように構成されているものである。
【００２９】
以下、本実施例に係る構成各部について詳述する。
【００３０】
本実施例の機体１は、飛行船形態に形成されており、内部には浮揚ガスとしてヘリウムガスが充填されていて、このヘリウムガスにより浮揚力が生じて浮揚する構成とされている。尚、機体１内に充填する浮揚ガスは、上記に限らない。
【００３１】
また、本実施例の機体１は、図示するように、底部１Ａが湾曲面に形成されていて、万が一、水路（水面22）に着水した場合でも、この水面22に浮遊して従来の船と同様に、水面22をスムーズに移動することができるように構成されている。
【００３２】
より具体的には、本実施例の機体１の底部１Ａは、Ｒ（曲率半径）の大きい湾曲面に形成され、水面22に着水した際の水面22に対する接触面積が大きくなり、底部１Ａの水面下への沈降量を低減して、直進安定性及び着水時の浮遊安定性並びに搭載機器の水没回避性を兼ね備えた構成とされている。
【００３３】
尚、この機体１の底部１Ａの形状に関しては、例えば、平坦面に形成しても良く、この底部１Ａを平坦面に形成した場合は、水面22での直進安定性は上記の湾曲形状に劣るものの、水面22に着水した際に左右方向の揺れの発生が可及的に抑制され浮遊状態の安定性が向上する。
【００３４】
更に、本実施例の機体１は、この底部１Ａから上方に向かって凹む凹設部５が凹み形成されていて、具体的には、凹設部５は、機体１の前端部及び後端部の二箇所に夫々設けられている。
【００３５】
より具体的には、本実施例の機体１は、前方に向かって突設された前側突設部６と後方に向かって突設された後側突設部８を有し、この前側突設部６と後側突設部８の夫々の下方空間を上述した凹設部５とした構成とされ、詳しくは、機体１の前側に位置する前側突設部６下方の凹設部５は、機体１の前側の底部１Ａから上方に向かって凹み形成されると共に、機体１の前方部（正面部）から内方に向かって凹み形成されている構成とされ、また、機体１の後側に位置する後側突設部８下方の凹設部５は、機体１の後側の底部１Ａから上方に向かって凹み形成されると共に、機体１の後方部（背面部）から内方に向かって凹み形成されている構成とされている。
【００３６】
また更に、本実施例の機体１は、この凹設部５の上方に位置する前側突設部６及び後側突設部８の夫々に、機体１内に充填した浮揚ガスと共に機体１に浮揚力を付与する水平回転翼４が設けられた（付設された）構成とされ、また、この前側突設部６（後側突設部８）に設けられた水平回転翼４は、前側突設部６（後側突設部８）の下面に垂設状態に設けられて、凹設部５内に収容されるようにしてこの凹設部５内に配設された構成とされている。
【００３７】
また、本実施例の前側突設部６及び後側突設部８には夫々、上下方向に貫通する吹き抜け部７が設けられており、水平回転翼４は、この吹き抜け部７の直下に配設されるように、前側突設部６（後側突設部８）に垂設されている。
【００３８】
具体的には、図示するように、吹き抜け部７には水平回転翼取付部９が設けられており、この水平回転翼取付部９に水平回転翼４が垂設状態に設けられている構成とされている。
【００３９】
即ち、本実施例は、機体１の前後方向夫々に凹設部５を設け、この凹設部５に夫々水平回転翼４を配設した構成とすることで、この複数の水平回転翼４により大きな浮揚力を生じさせるとともに、機体１の前後のバランスを均等し、安定した飛行移動を実現可能とする構成とされ、更に、本実施例は、前側突設部６（後側突設部８）に吹き抜け部７（貫通孔）を設けることで、この吹き抜け部７が前側突設部６（後側突設部８）の直下に配設された水平回転翼４の空気取り込み口となり、前側突設部６（後側突設部８）に吹き抜け部７が無い場合に比べて、水平回転翼４により多くの空気を流入させることができるので、水平回転翼４がより大きな浮揚力を発生させることができる構成とされている。
【００４０】
また、本実施例では、この水平回転翼４を四機有する構成とされ、前側の凹設部５に二機、後側の凹設部５に二機、夫々配設した構成とされている。
【００４１】
具体的には、前側、後側の夫々の二機の水平回転翼４は、図示するように、凹設部５内に左右方向に並設状態に設けられた構成とされ、本実施例は、この前後二機ずつ、計四機の水平回転翼４によって浮揚力を生じさせ、この水平回転翼４による浮揚力と、機体１内部に充填されたヘリウムガスによる浮揚力との相互作用により安定的に浮揚する構成とされるとともに、この並設された左右の水平回転翼４の回転力のバランス調整により機体１を左右方向に自在に旋回させることができる構成とされている。
【００４２】
更に具体的に説明すると、この前後に配置された水平回転翼４は、夫々、傾動機構10により前後方向に傾動自在に設けられた構成とされ、前下がり傾斜状態となることで、機体１に浮揚力と共に前方に移動する推進力を付与し、前上がり（後下がり）傾斜状態となることで、後方に移動する推進力を付与するように構成されている。
【００４３】
また、この水平回転翼４を傾動動作させる本実施例の傾動機構10は、前側突設部６（後側突設部８）に揺動自在に垂設される棒状の水平回転翼支持体11と、この水平回転翼支持体11を前後方向に揺動させる揺動手段12とで構成されており、本実施例は、この進退自在に設けられた揺動手段12が後退移動することでこの揺動手段12が水平回転翼支持体11の下方側（水平回転翼４取付側）を引動し、この揺動手段12の引動作用により水平回転翼支持体11が後方側に揺動し、この水平回転翼支持体11の後方側への揺動により水平回転翼４が前下がり傾斜状態となって前方に移動する推進力が生じ、逆に、揺動手段12が前進移動することでこの揺動手段12が水平回転翼支持体11の下方側（水平回転翼４取付側）を押動し、この揺動手段12の押動作用により水平回転翼支持体11が前方側に揺動し、この水平回転翼支持体11の前方側への揺動により水平回転翼４が前上がり（後下がり）傾斜状態となって後方に移動する推進力が生じる構成とされている。
【００４４】
このように、本実施例は、機体１に浮揚力を付与する水平回転翼４が、機体１に前後方向の推進力を付与するとともに、機体１を旋回動作させる操舵部としての作用効果を発揮する構成とされ、これにより、浮揚、飛行、旋回の動作をこの水平回転翼４で操作することができるので、機体１に移動推進力を付与する手段や旋回用の操舵機構を別途設ける必要がなく、その分、機体１をコンパクト化することができ、しかも、簡易構成となり容易に設計実現可能となる。
【００４５】
また、本実施例の機体１は、前述したように、転動体２と、管路状態調査手段３とが設けられている。
【００４６】
転動体２、具体的には、車輪２は、図示するように、機体１の上面部に上方に向かって突出状態に設けられた車輪取付部13に回転自在に設けられた構成とされている。
【００４７】
また、本実施例の車輪２は、弾性変形自在な部材、具体的には、スポンジ部材からなる構成とされ、これにより、本実施例は、管路20の内壁面がでこぼこしていたり段差部があったりした場合でも、この車輪２の変形により凹凸や段差による機体１への衝撃を吸収して機体１の上下動を可及的に抑制し、精度の高い調査（測定）を安定的に継続することができるように構成されている。
【００４８】
また、本実施例は、管路状態調査手段３として、管路20内を撮像するカメラ３が機体１の正面部に設けられており、このカメラ３によって取得される管路20内の映像により本実施例を遠隔操作したり管路20内の異常の有無を目視検査したりすることができるように構成されている。また、管路状態調査手段３は、上記に限らず、例えば、特許第５５５４３７２号に記載の内形状測定装置を採用して管路20の内形状を測定するように構成してもよく、また、カメラ３と内形状測定装置の双方を設けた構成としても良い。
【００４９】
また更に、本実施例の機体１には、管路20内に存在する物体を検知するとともに、この物体までの距離を測定する測域センサ16も設けられている。測域センサ16は、レーザーの照射により前方に存在する物体を検知し、その物体までの距離を測定することができる構成とされ、本実施例においては、この測域センサ16は、管路20内を飛行移動する際の障害物を検知すると共に、管路20内における自身（管路内調査機）の位置計測を目的として機体１に設けられている。
【００５０】
尚、図中符号14は、照明装置14（具体的には、本実施例ではＬＥＤバーを採用）であり、また、符号15は、フライトコントローラ、ジャイロセンサ、バッテリー等の複数の飛行制御用部品が設けられた制御部15である。
【００５１】
また、本実施例においては、機体１の前後方向夫々に凹設部５を設け、各凹設部５に水平回転翼４を配設した構成としたが、機体１の前側だけに凹設部５を設け、この凹設部５に水平回転翼４を設けた構成としても良い。
【００５２】
尚、本発明は、本実施例に限られるものではなく、各構成要件の具体的構成は適宜設計し得るものである。
【符号の説明】
【００５３】
１  機体
１Ａ  底部
２  転動体
３  管路状態調査手段，カメラ
４  水平回転翼
５  凹設部
６  前側突設部
７  吹き抜け部
８  後側突設部
16  測域センサ
20  管路
21  天面
22  水面
【図１】
2018184045.tif 000003
【図２】
2018184045.tif 000004
【図３】
2018184045.tif 000005
【図４】
2018184045.tif 000006
【図５】
2018184045.tif 000007
【図６】
2018184045.tif 000008