(57)【要約】【課題】管内をスムーズに移動させることが可能な管状移動体を提供する。【解決手段】本発明の管状移動体１３は、管１内を移動可能に構成された管状構成体を備え、当該管状構成体の外周面よりも外側に突出するように弾性体５１（板ばね５２）を設けたことを特徴とする。尚、前記弾性体５１は、複数の板状部材又は細線状部材からなり、前記管状構成体の先頭部（探査ユニット１１）周上に、当該先頭部よりも前面に突出した状態で湾曲させてなることが好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
管内を移動可能に構成された管状構成体を備え、当該管状構成体の外周面よりも外側に突出するように弾性体を設けたことを特徴とする管状移動体。
【請求項２】
前記弾性体は、板状部材又は細線状部材を湾曲させることにより、所定の弾性を付与したことを特徴とする請求項１に記載の管状移動体。
【請求項３】
前記弾性体は、複数の板状部材又は細線状部材からなり、前記管状構成体の先頭部周上に、当該先頭部よりも前面に突出した状態で湾曲させてなることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の管状移動体。
【請求項４】
前記管状構成体は、先頭部と、中心軸に沿った方向に伸縮可能な管状体により構成されて前後方向に並ぶように配置された複数の伸縮構成部と、前後に配置された一方の伸縮構成部の端部と対抗する他方の伸縮構成部の端部とを連結する連結部と、前記先頭部の後端部と最も先頭側に位置される伸縮構成部の前端部とを連結する先頭側連結部とを備え、前記伸縮構成部を伸縮させることによって管内を移動可能に構成されたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の管状移動体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管内を移動可能に構成された管状構成体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、下水道は、都市のインフラとして、環境保全、衛生維持といった重要な役割を果たしている。近年、その設備の老朽化は進み、破損による道路陥没などの事故が発生している。老朽化した管は、年々増加しているにもかかわらず、破損を予防するための維持管理予算は横ばいの状態にあり、効率的に管内部の状態を検査して管の補修の要否を知ることができる管内検査ロボットが必要とされている。このような下水道の配管には、下水管に高低差を設けてこの高低差により自然に下水を運搬させる自然流下方式と、下水管にポンプを設けてポンプで下水を加圧して運搬する圧送方式とが採用されている。前者は、重力を利用して下水に流れを生じさせているため、地形形状に依存した配管となり、単純な配管設計がなされる。後者は、ポンプを利用して下水に流れを生じさせているため、地形形状による制限を受けない。このため、自由な配管設計が可能となるため、結果として迷路のように複雑に入り組んだ配管となりやすい。
このような配管内を検査するために特許文献１に開示された管状移動体を用いることが考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−５２１８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示された管状移動体では、検査対象の管の内側に障害物（管の内壁より突出する突起、管内に残留した異物等）が存在する場合、障害物に衝突して管内をスムーズに移動できない可能性がある。
【０００５】
本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、管内をスムーズに移動させることが可能な管状移動体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】
【０００６】
本発明に係る管状移動体によれば、管内を移動可能に構成された管状構成体を備え、当該管状構成体の外周面よりも外側に突出するように弾性体を設けた構成としたので、弾性体が管内の障害物又は管の内壁に接触することによる弾性体の弾性力によって管状移動体が管内の中央側に付勢されるので、管内をスムーズに移動できる管状移動体を得ることができる。
前記弾性体は、板状部材又は細線状部材を湾曲させることにより、所定の弾性を付与した構成としたので、湾曲した弾性体が管内の障害物又は管の内壁に接触することによる弾性体の弾性力によって管状移動体が管内の中央側に付勢されるため、管内をスムーズに移動できる管状移動体となる。
前記弾性体は、複数の板状部材又は細線状部材からなり、前記管状構成体の先頭部周上に、当該先頭部よりも前面に突出した状態で湾曲させてなる構成としたので、管状移動体が管内の屈曲路を通過する際、先頭部の前端よりも先に湾曲面が屈曲路の内壁に衝突するので、管内の屈曲路をスムーズに移動できる管状移動体となる。
前記管状構成体は、先頭部と、中心軸に沿った方向に伸縮可能な管状体により構成されて前後方向に並ぶように配置された複数の伸縮構成部と、前後に配置された一方の伸縮構成部の端部と対抗する他方の伸縮構成部の端部とを連結する連結部と、前記先頭部の後端部と最も先頭側に位置される伸縮構成部の前端部とを連結する先頭側連結部とを備え、前記伸縮構成部を伸縮させることによって管内を移動可能に構成されたので、伸縮構成部の伸縮動作と弾性体の弾性力によって、管内をスムーズに移動させることが可能な管状移動体を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】管体内探査装置の概略構成図である。
【図２】探査ユニットを示す斜視図。
【図３】探査ユニットを前面から見た図。
【図４】ユニット連結体及び伸縮ユニットの断面図である。
【図５】弾性膨張体の断面図である。
【図６】管状連結体とコネクタとの関係を示す斜視図及び分解斜視図。
【図７】管状連結体を構成する管体の内側を示す図。
【図８】管状連結体の動作説明図。
【図９】空気供給管の配管を示す図である。
【図１０】伸縮ユニットの動作パターンを示す図である。
【図１１】切替弁の制御動作を示す図である。
【図１２】伸縮ユニットの動作パターンを示す図である。
【図１３】切替弁の制御動作を示す図である。
【図１４】管状移動体の屈曲部における進行状態を示す図である。
【図１５】管体内探査装置の他の構成図である。
【０００８】
以下、発明の実施形態を通じて本発明を詳説するが、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明される特徴の組み合わせのすべてが発明の解決手段に必須であるとは限らず、選択的に採用される構成を含むものである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態について、各図に基づき説明する。
図１に示すように、管１の内部の状態を探査する管体内探査装置１０は、管１内を移動する管状移動体１３と、管状移動体１３の駆動源となる流体としての圧縮空気を供給する圧縮空気供給手段１６と、管状移動体１３の進行動作を制御する進行制御手段１７とを主たる構成として備える。なお、以下の説明においては、矢印Ｘ１に沿う方向を管状移動体１３の進行方向とし、この進行方向を前側、進行方向とは反対方向を後側としてその前後方向を特定する。
【００１０】
管状移動体１３は、探査ユニット１１と複数の伸縮ユニット２０（伸縮構成部）と複数のユニット連結体（連結部）とを備えた構成である。
即ち、管状移動体１３は、前端に設けられた探査ユニット１１と前側から数えて１番目の伸縮ユニット２０とが前端側ユニット連結体３４を介して連結され、前側から数えて１番目の伸縮ユニット２０と前側から数えて２番目の伸縮ユニット２０とがユニット連結体３５を介して連結され、以後同様に、前側の伸縮ユニット２０と後側の伸縮ユニット２０とがユニット連結体３５を介して順次連結された構成である。
なお、本実施形態では、図１に示すように、探査ユニット１１及び４個の伸縮ユニット２０が、前端側ユニット連結体３４及び複数のユニット連結体３５；３５…を介してそれぞれ連結されて管状移動体１３を構成するものとして説明し、伸縮ユニット２０の位置を特定する場合には、前側から後側に向かって順に、伸縮ユニット２０Ａ、伸縮ユニット２０Ｂ、伸縮ユニット２０Ｃ、伸縮ユニット２０Ｄと示して説明する。
【００１１】
探査ユニット１１は、探査手段としての例えば撮像手段１１Ｍ及び照明手段１１Ｎと、探査手段を所定の取付状態で収容するためのヘッド部材としての管状収容部１１Ａと、管状収容部の周囲に設けられた弾性体５１とを備えた構成である。
管状収容部１１Ａの前端開口１１ｄは光透過性を有した塞板１１ｆで塞がれている（図２；図３参照）。
照明手段１１Ｎが当該塞板１１ｆを通して前方を照射可能なように管状収容部１１Ａの管内に所定の状態で取り付けられ、撮像手段１１Ｍが当該塞板１１ｆを通して前方を撮像可能なように管状収容部１１Ａの管内に所定の状態で取り付けられていることにより、管状移動体１３が探査対象の管１内を進行方向に移動する際に、照明手段１１Ｎで照射される光によって探査ユニット１１の前方の管１内を照らし、撮像手段１１Ｍによって探査ユニット１１の前方の管１内を撮像することができるように構成される。
撮像手段１１Ｍ及び照明手段１１Ｎには可撓性を有するケーブル１２が接続される。
管状収容部１１Ａの後端部と前端側ユニット連結体３４の前端部とが連結されている。
【００１２】
ケーブル１２は、一端側が撮像手段１１Ｍ及び照明手段１１Ｎと接続され、他端側が管状移動体１３の内部に設けられた制御部１７Ａに接続される。撮像手段１１Ｍ及び照明手段１１Ｎには、制御部１７Ａ及びケーブル１２を介して管１の外部より電源が供給されるとともに、撮像手段１１Ｍで受光して得られた画像がケーブル１２及び制御部１７Ａを介して管１の外部に設置されたモニタ等の表示手段１８に出力される。
【００１３】
弾性体５１は、例えば、図２に示すように、板状部材を所定の弾性を持つように形成した板ばね５２が、管状収容部１１Ａの外周面１１ｙに、外周面１１ｙの周に沿った方向（以下、周方向という）に沿って所定の間隔を隔てて複数設けられた構成である。
板ばね５２は、例えば、長尺な細幅の平板材の長手方向の一端部５２ａの一方の板面を管状収容部１１Ａの前端側の外周面１１ｙに固定した後、平板材の長手方向の他端側を管状収容部１１Ａの前端１１ｔより前方に延長させて当該平板材の一端側を管状収容部１１Ａの前端１１ｔより前方の位置で平板材の板面を湾曲させた後に平板材の他端側を後方に折り返し、さらに、平板材の他端側の他端に近い側の板面を湾曲させた後に前方に折り返した他端部５２ｂの一方の板面を管状収容部１１Ａの後端１１ｅ側の外周面１１ｙに固定することによって、所定の弾性が付与された構成である。
言い換えれば、板ばね５２は、例えば、長尺な細幅の平板材の長手方向の両端側の板面を湾曲させて平板材の両端が互いに向かい合うように平板材を変形させて、一方の湾曲面５２ｔが管状収容部１１Ａの前端１１ｔよりも前方に位置されるように板材の一端部５２ａの板面が管状収容部１１Ａの前端１１ｔ側の外周面１１ｙに固定され、かつ、他方の湾曲面が管状収容部１１Ａの後端１１ｅ側に位置されるように板材の他端部５２ｂの板面が管状収容部１１Ａの後端１１ｅ側の外周面１１ｙに固定されたことにより、所定の弾性が付与された構成である。
当該板ばね５２は、例えば、図３に示すように、管状収容部１１Ａの外周面１１ｙに、外周面１１ｙの周方向に沿って所定の等しい間隔を隔てて６個配設されている。
なお、各板ばね５２の表面には、管１の内壁との摩擦を低減するための摩擦低減シート等の摩擦低減手段が設けられている。
このように、板ばね５２により形成された湾曲面５２ｔが管状収容部１１Ａの前端１１ｔよりも前方に位置されるように構成されたので、管状移動体１３が管１内の屈曲路を通過する際、管状収容部１１Ａの前端１１ｔよりも先に当該湾曲面５２ｔが屈曲路の内壁に衝突するので、前端側ユニット連結体３４の先頭側連結部３４Ａが曲がって探査ユニット１１が進路を変えやすくなり、管状移動体１３が管１内の屈曲路をスムーズに通過できるようになる。
また、管１内に障害物（管１の内壁より突出する突起、管１内に残留した異物等）が存在する場合でも、当該板ばね５２により形成された湾曲面５２ｔが障害物に衝突した場合、当該板ばね５２の弾性力によって管状移動体１３を管１内の中心軸側に移動させることが
できるので、管状移動体１３が管１内をスムーズに移動できるようになる。
【００１４】
図４に示すように、伸縮ユニット２０は、内筒２１と、弾性膨張体２２と、一対のフランジ２３；２３とを備える。
内筒２１は、内側に前述のケーブル１２が挿通可能な空間を有した円筒状に形成される。
弾性膨張体２２は、内筒２１の外側に内筒２１と同軸状に設けられた円筒状に形成される。
【００１５】
フランジ２３は、例えば樹脂や金属等により構成された円環体であって、外周面の一端側に設けられて内筒２１の端部２１ａが位置される一端部側環状溝２９ａと、外周面の中央側に設けられて弾性膨張体２２の端部２２ａが位置される中央側環状溝２９ｂと、外周面の他端側に設けられてユニット連結体３５の端部又は前端側ユニット連結体３４の後端部に設けられたコネクタ３５Ｂの接続部が位置される他端部側環状溝２９ｃと、一端部側環状溝２９ａと中央側環状溝２９ｂとの間の環状肉厚部２９ｄと、中央側環状溝２９ｂと他端部側環状溝２９ｃとの間の環状肉厚部２９ｅとを備える。
一方のフランジ２３の環状肉厚部２９ｄには、環状肉厚部２９ｄの内周面から外周面に貫通する空気流通孔３１が設けられる。
【００１６】
図４に示すように、円筒状の内筒２１は、可撓性を有する部材により構成され、筒の軸に沿った方向に伸縮可能な蛇腹状に形成される。当該内筒２１は、弾性膨張体２２の収縮動作に追従して軸に沿った方向に収縮し、伸長動作に追従して軸に沿った方向に伸長する。
内筒２１の両方の端部２１ａ；２１ａは、それぞれ、互いに向かい合うフランジ２３；２３の一端部側環状溝２９ａ；２９ａに位置され、ピアノ線等の括り部材２９Ａや接着剤等の固定手段によって強固かつ液密にフランジ２３；２３の一端側外周面に固定される。なお、内筒２１の両方の端部２１ａ；２１ａは、それぞれ、互いに向かい合うフランジ２３；２３の一端側内周面に接着剤等の固定手段によって強固かつ液密に固定されてもよい。
【００１７】
弾性膨張体２２は、内筒２１の軸方向に渡って延在する円筒状に形成された部材であって、内筒２１の外周面全域を取り囲んで覆うように配設される。図５に誇張して示すように、弾性膨張体２２は、弾性体より形成される円筒状の筒本体２２Ａと、当該筒本体２２Ａの内部において密に内挿された複数の規制繊維２２Ｂとから構成される。筒本体２２Ａの材質としては、シリコーンゴム等の合成ゴム、或いは天然ラテックスゴム等の天然ゴムが好適であるが、後述する空気室Ｓへの圧縮空気の給排によってその形状が変化し得る材質であれば如何なる材質であってもよく、その厚さや後述の規制繊維の配置は、弾性膨張体２２の空気排出時の伸長する力等を考慮して決められる。また、図５に示すように、規制繊維２２Ｂは、筒本体２２Ａの伸長する力を考慮して筒本体２２Ａの壁厚内に配置され、本実施例では複数の層の積層で密に内挿され、筒本体２２Ａの軸方向に沿って延在するものを示すが、単層でもよい。規制繊維２２Ｂの材質としては、例えばグラスロービング繊維やカーボンロービング繊維等、軸方向への伸びの少ない材質が好適である。
【００１８】
弾性膨張体２２の両方の端部は、それぞれ、互いに向かい合うフランジ２３；２３の中央側環状溝２９ｂ；２９ｂに位置され、ピアノ線等の括り部材２９Ａや接着剤等の固定手段によって強固かつ液密にフランジ２３；２３の中央側外周面に固定される。
これによりフランジ２３と内筒２１の外周面と弾性膨張体２２の内周面とで囲まれた密閉空間としての空気室Ｓが形成される。この空気室Ｓ内には、圧縮空気が供給される。
【００１９】
ユニット連結体３５は、図６に示すように、複数の断面円形の管体３５Ａ；３５Ａ…が前後方向に沿って連結されて構成された管状連結体３５Ｘと、管状連結体３５Ｘの中心軸３５Ｃに沿った両端にそれぞれ設けられたコネクタ３５Ｂ；３５Ｂとを備え、管体３５Ａの中心軸に沿った方向に伸縮せず、かつ、曲がることが可能な管状連結部により構成される。
当該管状連結体３５Ｘを構成する管体３５Ａは、図８（ａ）に示すように、当該管体３５Ａの一方の端部側（管体３５Ａの中心軸３５Ｙに沿った方向の一端部）の外周面及び内周面が当該管体３５Ａの中心軸３５Ｙに沿って湾曲する湾曲面に形成されるとともに、当該管体３５Ａの他方の端部側（管体３５Ａの中心軸３５Ｙに沿った方向の他端部）の外周面及び内周面が当該管体３５Ａの中心軸３５Ｙに沿って湾曲する湾曲面に形成され、かつ、当該管体３５Ａの一方の端部側の外周面と他方の端部側の外周面との境界部は、段差面３５ｃに形成される。当該段差面３５ｃは、管体３５Ａの径に沿った方向、かつ、管体３５Ａの周に沿った方向に延長する環状の段差面により形成される。さらに、当該管体３５Ａの一方の端部側の内周面と他方の端部側の内周面との境界部は、段差の無い面又は段差面に形成される。
そして、管状連結体３５Ｘは、前後方向に互いに隣り合う一方の管体３５Ａの端部側の内周面３５ｄと対抗する他方の管体３５Ａの外周面３５ｅとが接触して互いに面上を摺動可能なように、一方の管体３５Ａと他方の管体３５Ａとが、管体３５Ａの内部に設けられた接続手段３６を介して互いに連結されて構成される。
【００２０】
接続手段３６は、例えば図７に示すように、管体３５Ａの中心軸３５Ｙと直交する方向に延長する両端３６ｅ；３６ｅが管体３５Ａの内周面の互いに１８０°離れた位置で管体３５Ａと一体となるように形成され、かつ、例えば図８に示すように、管体３５Ａの中心軸３５Ｙに沿った一方の端部側に係合体受部３６ａを有し、他方の端部側に当該係合体受部３６ａに係合される係合体３６ｂを有した構成である。
係合体３６ｂと係合体受部３６ａとの係合は、自在継ぎ手のように構成される。
なお、３３ｃ；３６ｃは開口部であり、この開口部３６ｃにケーブル等を通すことができる。
【００２１】
当該管状連結体３５Ｘは、真直状態と曲がり状態とに設定可能に構成される。
真直状態とは、図８（ａ）に示すように、一方の管体３５Ａの中心軸３５Ｙと他方の管体３５Ａの中心軸３５Ｙとが一直線上に位置される状態である。
曲がり状態とは、一方の管体３５Ａの端部側の内周面３５ｄと対抗する他方の管体３５Ａの端部側の外周面３５ｅとが互いに摺動し、一方の管体３５Ａの一方の端面３５ｔと他方の管体３５Ａの段差面３５ｃとが近づいて、一方の管体３５Ａの中心軸３５Ｙと他方の管体３５Ａの中心軸３５Ｙとが交差する状態である。
そして、図８（ｂ）に示すように、一方の管体３５Ａの一方の端面３５ｔと他方の管体３５Ａの段差面３５ｃとが接触することによって一方の管体３５Ａの中心軸３５Ｙと他方の管体３５Ａの中心軸３５Ｙとが交差する交差角度（なす角度）αが最小となる最大曲がり状態になるように構成されている。最小交差角度αは、真直状態である最大角度１８０°を基準とした最小角度である。言い換えれば、真直状態からの曲がり角度β（＝１８０−α）が最大となる最大曲がり状態になるように構成されている。
例えば、最小交差角度α＝１５０°の場合、最大曲がり角度β＝３０である。
なお、管状連結体３５Ｘを構成する管体３５Ａの数は２個以上であればよいが、管状移動体１３の最大曲がり角度を大きくする場合には、管状連結体３５Ｘを構成する管体３５Ａの数を多くすればよい。
【００２２】
コネクタ３５Ｂは、一端側が管状連結体３５Ｘの端部に固定状態に連結され、他端側がフランジに連結される。例えば、図６に示すように、コネクタ３５Ｂとフランジ２３とには、図外のボルト等のねじを通す挿通孔３５ａ；２３ａが形成されており、コネクタ３５Ｂとフランジ２３とがねじ止めにより、着脱可能に連結される。
【００２３】
このように実施形態の管状移動体１３は、前後の伸縮ユニット２０；２０が、管体３５Ａの中心軸３５Ｙに沿った方向に伸縮せず、かつ、曲がることが可能に構成された管状連結体３５Ｘを有したユニット連結体３５によって連結され、管状移動体１３が移動する際にユニット連結体３５が管体３５Ａの中心軸３５Ｙに沿った方向に直線状に伸縮しないように構成されたので、移動速度の低下を抑制できるとともに、管１内の曲路を移動する際においては曲路に追従して曲がることができる管状移動体１３を提供できる。
特許文献１の管状移動体のように、蛇腹構造の管状体をユニット連結体として用いた場合、伸縮ユニットの伸縮動作に伴って、蛇腹構造の管状体が中心軸に沿った方向に縮んで当該管状体に弾性力が蓄えられ、そして、当該管状体に蓄えられた弾性力が解放されて管状体が元の状態に弾性復帰するように伸びるという動作が繰り返されるので、この管状体の弾性による伸縮動作が管状移動体の移動速度低下の原因となってしまう。つまり、特許文献１の管状移動体では、伸縮ユニットの伸縮動作に伴い、蛇腹状の管状体に蓄えられた弾性力が解放されて当該管状体が元の状態に弾性復帰する際に、当該管状体及び当該管状体の後続部分が後方にずれるようになって、管状移動体の移動速度が低下する要因となる。
一方、本発明の実施形態による管状移動体１３では、前後の伸縮ユニット２０；２０を連結する連結部として、伸縮ユニット２０の伸縮動作に伴って弾性復帰力が蓄えられることが無くて中心軸に沿った方向に直線状に伸縮しない管状連結体３５Ｘを用いたので、特許文献１のように複数の伸縮ユニット間が蛇腹状の管状連結体で連結されて構成されている場合と比べて、管状移動体の移動速度を速くできる。つまり、実施形態の管状移動体１３の場合、伸縮ユニット２０の伸縮動作に伴って管状連結体３５Ｘが、特許文献１の管状移動体のように弾性力蓄積と弾性力復帰とを繰り返す伸縮運動を行うわけではないので、特許文献１の管状移動体のような移動速度低下要因がなくなり、特許文献１の管状移動体と比べて移動速度の速い管状移動体１３を提供できる。
さらに、実施形態の管状移動体１３では、曲がることが可能な管状連結体３５Ｘを連結部として用い、管状移動体１３が管１内の曲路を通過する際において、前後方向に互いに隣り合う一方の管体３５Ａの端部側の内周面３５ｄと対抗する他方の管体３５Ａの外周面３５ｅとの摩擦力よりも大きい外力が管状連結体３５Ｘに加わった場合には、管状連結体３５Ｘが管１内の曲路の曲がりに追従して曲がるようになり、また、管状移動体１３が管１内の直線路を通過する際においては、管状連結体３５Ｘが直線路に沿った状態で移動するようになる。
即ち、実施形態の管状移動体１３は、外力が加わった場合に曲がり、かつ、管体３５Ａの中心軸３５Ｙに沿った方向に直線状に伸縮しない構成の管状連結体３５Ｘを備えたので、管１内の曲路の曲がり等に追従して曲がることが可能で、かつ、移動速度の速い管状移動体１３となる。
尚、管状連結体３５Ｘを構成する管体３５Ａの連結個数を変更することで、最大曲がり角度を調整可能となるので、管１の曲がり角度に応じた最適な管状連結体３５Ｘを備えた管状移動体１３を形成できるようになる。
【００２４】
図１に示すように、最も前側に位置される伸縮ユニット２０Ａと探査ユニット１１の管状収容部１１Ａとを連結する前端側ユニット連結体３４は、先頭側連結部３４Ａと伸縮ユニット側連結部３４Ｂとを備える。
先頭側連結部３４Ａは、前端側が管状収容部１１Ａの後端側に連結される。
伸縮ユニット側連結部３４Ｂは、前端側が先頭側連結部３４Ａの後端側に連結されて、後端側が最も先頭側に位置される伸縮ユニット２０Ａの前端側のフランジ２３に連結される。
先頭側連結部３４Ａは、管の中心軸に沿った方向に伸縮可能で、かつ、曲がることが可能な例えば蛇腹構造の管状体により構成される。
伸縮ユニット側連結部３４Ｂは、管の中心軸に沿った方向に伸縮せず、かつ、曲がることが可能な例えば上述した管状連結体３５Ｘにより構成される。
このように、前端側ユニット連結体３４は、探査ユニット１１側の先頭側連結部３４Ａが伸縮可能で曲がりやすい構成とされ、かつ、伸縮ユニット側連結部３４Ｂが伸縮せずに曲がる構成とされたので、探査ユニットが管１内の曲路にすばやく追従して曲がりやすくなり、かつ、移動速度の低下を抑制できる管状移動体１３を提供できる。
【００２５】
図４に示すように、フランジ２３の空気流通孔３１には、後述のコンプレッサ１６Ａから供給される空気を空気室Ｓに流通可能、若しくは、空気室Ｓの空気を排出可能とする切替弁１４が取り付けられる。
切替弁１４は、電気的な信号の入力により動作が制御される電磁弁であって、後述の進行制御手段１７と接続される。切替弁１４は、圧縮空気が流入する流入口１４ａと、空気室Ｓに空気を給排する給排口１４ｂと、空気室Ｓの空気を排出する排出口１４ｃとを備え、給排口１４ｂと空気流通孔３１との間に空気の連通が可能となるように空気流通孔３１に取り付けられる。この切替弁１４は、信号が入力されると排出口１４ｃを閉じ、流入口１４ａと給排口１４ｂとを連通させて、圧縮空気供給手段１６から供給される圧縮空気を空気室Ｓに流入させ、信号が入力されない状態では、流入口１４ａを閉じ、給排口１４ｂと排出口１４ｃとを連通させて、圧縮空気供給手段１６から供給される圧縮空気を遮断して空気室Ｓの空気を排出口１４ｃから排出させて空気の流れを切り替える。
【００２６】
各伸縮ユニット２０Ａ〜２０Ｄに設けられた切替弁１４（１４Ａ〜１４Ｄ（図９参照））は、制御部１７Ａを介して進行制御手段１７と個別に接続され、進行制御手段１７から出力される電気的な信号の入力により次のように動作が制御される。伸縮ユニット２０を収縮させるときには、流入口１４ａからの空気の流入を許容するとともに給排口１４ｂを開放して、圧縮空気を空気室Ｓに流入させる。このとき、排出口１４ｃは閉じた状態が維持される。本実施例では、この状態を切替弁１４の開放という。また、伸縮ユニット２０を伸長させるときには、流入口１４ａからの圧縮空気の流入を遮断するとともに、給排口１４ｂ及び排出口１４ｃとを開放し、空気室Ｓと内筒２１の内部空間とを連通させることで空気室Ｓの空気を内筒２１の内部空間に排出させる。本実施例では、この状態を切替弁１４の閉鎖という。なお、空気室Ｓからの空気の排出は、弾性膨張体２２の張力が駆動源となって空気室Ｓから内筒２１内に空気が排出される。この切替弁１４（１４Ａ〜１４Ｄ）の流入口１４ａには、空気室Ｓに圧縮空気を供給するための後述する空気供給管２４（２４Ａ〜２４Ｄ）がそれぞれ接続される。
【００２７】
図９に示すように、複数の空気供給管２４（２４Ａ〜２４Ｄ）は、複数の伸縮ユニット２０Ａ〜２０Ｄに対して独立して圧縮空気を供給する流路を構成するものであって、例えばポリ塩化ビニル等の可撓性を有するホースが適用される。好ましくは、内部を流通する空気の圧力の変化によって、潰れや膨らみが生じたりしない耐圧のホースを用いるとよい。
各空気供給管２４Ａ〜２４Ｄは、圧縮空気供給手段１６から管状移動体１３まで延長する空気供給管１６Ｃ内を流通する圧縮空気を分岐管４１Ａ〜４１Ｃにより分岐させて各伸縮ユニット２０Ａ〜２０Ｄの切替弁１４にそれぞれ供給する。各分岐管４１Ａ〜４１Ｃは、図９の例に示すように、流入した空気を二股に分岐させるＹ字状の二股分岐管からなり、圧縮空気供給手段１６から管状移動体１３に到達する空気供給管１６Ｃの端部に、圧縮空気の流路を二股に分岐する分岐管４１Ａが取り付けられる。この分岐管４１Ａには、最後尾の伸縮ユニット２０Ｄの切替弁１４に接続される空気供給管２４Ｄと、伸縮ユニット２０Ａ〜２０Ｃへ供給する空気の流路となる空気供給管４２Ａとが接続される。
【００２８】
空気供給管４２Ａの先端には、さらに流路を二股に分岐する分岐管４１Ｂが取り付けられる。分岐管４１Ｂの分岐端には、空気供給管２４Ｃと、伸縮ユニット２０Ａ，２０Ｂへ供給する空気の流路となる空気供給管４２Ｂとが接続される。
空気供給管４２Ｂの先端には、さらに流路を二股に分岐する分岐管４１Ｃが取り付けられる。分岐管４１Ｃの分岐端には、空気供給管２４Ｂと、空気供給管２４Ａとが接続される。なお、上述の空気供給管２４Ａ〜２４Ｄ及び空気供給管４２Ａ，４２Ｂが、管状移動体１３の内部に延在することは言うまでもない。
また、各空気供給管２４Ａ〜２４Ｄ、空気供給管４２Ａ，４２Ｂの長さは、伸縮ユニット２０Ａ〜２０Ｄの伸縮動作を考慮して可能な限り長さが短くなるように設定するとよい。
このように、圧縮空気供給手段１６から一本の空気供給管１６Ｃを管状移動体１３まで延長させ、複数の分岐管４１Ａ〜４１Ｃによって各伸縮ユニット２０Ａ〜２０Ｃの切替弁１４Ａ〜１４Ｄに向けて圧縮空気を供給する流路を形成することで、切替弁１４Ａ〜１４Ｄには、圧縮空気供給手段１６で加圧された圧縮空気が常時供給されるため、遅滞無く空気室Ｓに高圧の空気を供給することができる。したがって、圧縮空気供給手段１６から管状移動体１３までの距離が長くなっても、常時コンプレッサ１６Ａで加圧された圧縮空気をロス無く供給させるので、管状移動体１３の進行速度の低下を防止できる。なお、空気供給管２４Ａ〜２４Ｄ、空気供給管４２Ａ，４２Ｄ及び分岐管４１Ａ〜４１Ｃにより形成される流路は、一体に形成することも可能である。
【００２９】
なお、空気供給管１６Ｃから各伸縮ユニット２０Ａ〜２０Ｄに供給する空気を分岐させる他の方法として、空気供給管１６Ｃから直接各伸縮ユニット２０Ａ〜２０Ｄに分岐させるように４つ又の分岐管を用いてもよい。また、空気供給管１６Ｃから二股管により伸縮ユニット２０Ａ；２０Ｂと、伸縮ユニット２０Ｃ；２０Ｄとに向けて流路を分岐させた先に、さらに二股管をそれぞれ設けて伸縮ユニット２０Ａと２０Ｂ、伸縮ユニット２０Ｃ；２０Ｄに向かう流路を形成するようにしてもよい。
【００３０】
以上説明したとおり、各フランジ２３に取り付けられた切替弁１４Ａ〜１４Ｄまで圧縮空気を供給しておき、切替弁１４Ａ〜１４Ｄの開閉動作を制御して各伸縮ユニット２０Ａ〜２０Ｄの空気室Ｓへの圧縮空気の供給又は空気室Ｓから空気の排気を制御することにより、各伸縮ユニット２０Ａ〜２０Ｄの独立した収縮動作又は伸長動作を行わせることが可能となる。
具体的には、上記構成よりなる伸縮ユニット２０の空気室Ｓ内に圧縮空気が供給された場合、規制繊維２２Ｂが弾性膨張体２２の軸方向への膨張を規制する一方で、径方向への膨張を許容するため、結果として図１０や図１２で示すように、伸縮ユニット２０全体が軸方向へ収縮動作することとなる。一方で、空気室Ｓ内に供給された圧縮空気を排出すれば、伸縮ユニット２０全体が軸方向へ伸長動作することとなる。
即ち、本実施形態に係る管状移動体１３を構成する伸縮ユニット２０は、圧縮空気の供給により軸方向に収縮し、圧縮空気の排出により軸方向に伸長する。
【００３１】
図１に示すように、圧縮空気供給手段１６は、コンプレッサ１６Ａと、レギュレータ１６Ｂとを備える。レギュレータ１６Ｂは、コンプレッサ１６Ａで加圧された圧縮空気を所定の圧力に整圧して空気供給管１６Ｃに送出する。レギュレータ１６Ｂは、例えば、前述の切替弁１４の開閉制御に許容される最大の圧力に調整される。
空気供給管１６Ｃは、レギュレータ１６Ｂ及び管状移動体１３と着脱自在に接続される可撓性を有するホースである。この空気供給管１６Ｃは、管状移動体１３の最後尾に位置する伸縮ユニット２０Ｄの内部において、図示しない固定手段により管状移動体１３に到達する端部が着脱可能に固定される。この空気供給管１６Ｃは、前述のように複数の分岐管４１Ａ〜４１Ｃを経て、分岐管４１Ａ〜４１Ｃから切替弁１４Ａ〜１４Ｄに独立した空気供給管２４Ａ〜２４Ｄとそれぞれ対応して接続されており、進行制御手段１７からの制御信号に応じて切替弁１４Ａ〜１４Ｄが所定の動作をすることで、各伸縮ユニット２０Ａ〜２０Ｄに対して独立して圧縮空気を供給することが可能である。
【００３２】
進行制御手段１７は、制御部１７Ａと、操作部１７Ｂと、制御部１７Ａと操作部１７Ｂとを接続するケーブル１７Ｃとを備え、管状移動体１３に蠕動運動を生じさせて、管１内において管状移動体１３が進行する駆動力を制御する。制御部１７Ａは、演算処理手段としてのＣＰＵ、ＲＡＭ，ＲＯＭなどの記憶手段、入出力ポート等の入出力手段などのハードウェアを備えるコンピュータであって、ＲＯＭに記憶させたプログラムをＣＰＵで演算処理することでプログラムに書かれた制御信号を図示しない出力ポートから伸縮ユニット２０Ａ〜２０Ｄの切替弁１４Ａ〜１４Ｄに個別に出力する。制御部１７Ａから切替弁１４Ａ〜１４Ｄには、収縮信号、収縮維持信号、伸長信号が出力され、各信号に基づいて切替弁１４Ａ〜１４Ｄの開閉動作を制御する。
収縮信号とは、切替弁１４Ａ〜１４Ｄに供給された圧縮空気を最大の圧力で空気室Ｓに供給するように切替弁１４Ａ〜１４Ｄを制御する信号であって、本実施例では、切替弁１４Ａ〜１４Ｄの許容する最大の圧力で圧縮空気を空気室Ｓに供給するように切替弁１４Ａ〜１４Ｄを制御する信号である。また、収縮維持信号とは、切替弁１４Ａ〜１４Ｄの許容する最大の圧力よりも低い圧力で空気室Ｓに空気を供給するように切替弁１４Ａ〜１４Ｄを制御する信号である。
また、伸長信号とは、収縮信号、収縮維持信号に対する便宜上の信号であって、切替弁１４Ａ〜１４Ｄに出力されている収縮信号や収縮維持信号を停止させる信号であり、実質的には出力されない信号である。本実施例では、切替弁１４Ａ〜１４Ｄは、ＰＷＭ制御で説明するが、その他の制御方法でもよく、後述するように供給圧力を時間的に変える制御が可能であればさらによい。なお、本実施例では、電気的に弁の開閉が可能となる切替弁１４Ａ〜１４ＤをＰＷＭ制御で周期的に開閉させることにより、切替弁の小型が可能となり、伸長ユニット２０内に収めることが可能となる。
【００３３】
制御部１７Ａは、例えば、上記演算処理手段、記憶手段、入出力手段を１チップに収容したＰＩＣ（Peripheral Interface Controller（ペリフェラル インターフェース コントローラ））により実現され、例えば管状移動体１３の最後尾に接続される伸縮ユニット２０Ｄ内に収容される。この制御部１７Ａには、前述した探査ユニット１１から延長するケーブル１２と、切替弁１４Ａ〜１４Ｄから延長するケーブルとがそれぞれ接続される。操作部１７Ｂは、制御部１７Ａの入力ポートと通信可能に接続される入力手段であって、制御部１７Ａに記憶させたプログラムの実行を制御するためのコマンドを制御部１７Ａに出力する。ケーブル１７Ｃは、制御部１７Ａ及び操作部１７Ｂに着脱自在に接続され、制御部１７Ａと操作部１７Ｂとの通信を伝達する複数の配線と、探査ユニット１１により撮影された画像を操作部１７Ｂに伝達する複数の配線と、制御部１７Ａ及び探査ユニット１１に供給する電源線とが１つに束ねられた可撓性を有する一本の集合ケーブルである。このように、管１の外部に延長するケーブル１７Ｃを一本にすることで、管状移動体１３が管１内を進行するときのケーブル１７Ｃと管１との摩擦を低減させて管状移動体１３をスムースに進行させることができる。
進行制御手段１７は、制御部１７Ａを操作部１７Ｂと一体に構成して管１の外部に設けるようにしてもよいが、本実施例のように制御部１７Ａと操作部１７Ｂとを別体とすることにより、ケーブル１７Ｃに含まれる配線を少なくしてケーブル１７Ｃの軽量化ができるので、管状移動体１３が移動するときのケーブル１７Ｃを牽引する重さや、ケーブル１７Ｃと管１との摩擦等の負荷を軽減して管状移動体１３の移動速度を速くすることができる。より好ましくは、操作部１７Ｂと制御部１７Ａとを無線通信により互いに通信可能とすることで、ケーブル１７Ｃをなくすことができるので、管状移動体１３の移動速度を速くすることができる。
なお、探査ユニット１１で撮影された管１内の画像は、操作部１７Ｂに接続された表示手段１８に表示される。また、表示手段１８に替えてハードディスクや不揮発性の半導体メモリ等の記憶手段を接続して表示手段１８上に表示させずに検査画像を記録するようにしても良く、記憶手段に記憶させながら表示手段１８に表示するようにしてもよい。
【００３４】
制御部１７Ａの記憶手段には、管状移動体１３を進行させる動作プログラムが記憶される。例えば、図１０に示すような進行パターンＡ，図１２に示すような進行パターンＢの２つの動作パターンを実行させる複数の動作プログラムを記憶する。なお、本実施例では、進行パターンＡや進行パターンＢにより制御される伸縮ユニット２０Ａ〜２０Ｄの収縮時間及び、伸縮ユニット２０Ａ〜２０Ｄの伸長時間は、同じ所定時間ｔ１で行なわれるものとして説明する。
進行パターンＡは、図１０（ａ）乃至（ｄ）、図１１に示すように、管状移動体１３に３つの行程を繰り返し動作させることで蠕動運動を生じさせて管１内を進行させる。
図１０（ａ）は、管状移動体１３の初期状態を示し、例えば、管１内に管状移動体１３を配置した状態を示している。このとき、すべての伸縮ユニット２０Ａ〜２０Ｄは、伸長状態にある。
管状移動体１３を進行させる場合、まず、第１行程として、図１０（ｂ）に示すように、先頭の伸縮ユニット２０Ａの切替弁１４Ａのみに収縮信号を出力し、伸縮ユニット２０Ａの空気室Ｓに圧縮空気を供給して弾性膨張体２２の外周面が管１の内壁面に到達するまで伸縮ユニット２０Ａを収縮させる。
次に、図１０（ｃ）に示すように、第２工程に移行して、伸縮ユニット２０Ａの切替弁１４Ａに収縮維持信号を出力し、伸縮ユニット２０Ａの収縮状態を維持したまま残りの伸縮ユニット２０Ｂ〜２０Ｄのすべてに収縮信号を出力し、伸縮ユニット２０Ｂ〜２０Ｄの空気室に圧縮空気を供給して各伸縮ユニット２０Ｂ〜２０Ｄの弾性膨張体２２の外周面が管１の内壁面に到達するまで伸縮ユニット２０Ｂ〜２０Ｄを収縮させる。
次に、図１０（ｄ）に示すように、第３工程に移行して、最後尾の伸縮ユニット２０Ｄの切替弁１４Ｄに収縮維持信号を出力し、伸縮ユニット２０Ｄの収縮状態を維持したまま伸縮ユニット２０Ａ〜２０Ｃの切替弁１４Ａ〜１４Ｃに伸長信号を出力し、空気室Ｓから空気を排出して伸縮ユニット２０Ａ〜２０Ｃを伸長させる。進行パターンＡでは、上記第１行程から第３行程までを１サイクルとし、このサイクルを繰り返すことで管状移動体１３が進行する。
【００３５】
図１０（ｂ）乃至（ｄ）で示した伸縮ユニット２０Ａ〜２０Ｄの伸縮動作、すなわち、圧縮空気供給手段１６から各伸縮ユニット２０Ａ〜２０Ｄの各空気室Ｓへの圧縮空気の給排は、本実施例では図１１に示すようにＰＷＭ（パルス幅変調）制御により制御される。
制御部１７Ａは、伸縮ユニット２０を収縮させる場合、つまり収縮信号を出力した場合、図１１，図１３に示すように、切替弁１４に対して所定時間ｔ１のパルス幅の信号を出力し、切替弁１４を開放状態とし、流入口１４ａと給排口１４ｂとが所定時間ｔ１連通するように切替弁１４を制御する。このとき、空気室Ｓには、空気供給管１６Ｃから切替弁１４に圧力Ｐ１で供給された圧縮空気が空気室Ｓに所定時間ｔ１の間流入する。例えば、所定時間ｔ１は、伸縮ユニット２０の弾性膨張体２２が管１の内壁面に密着するまでに要する時間として設定される。例えば、所定時間ｔ１は、実験的に得られた結果から管１の内径に応じて設定される。なお、伸縮ユニット２０を収縮させる場合、所定時間ｔ１の間において、周期的に切替弁１４を開閉して空気室Ｓに圧縮空気を供給するようにしてもよい。
また、制御部１７Ａは、伸縮ユニット２０の収縮状態を維持させる場合、つまり収縮維持信号を出力した場合、図１１，図１３に示すように、切替弁１４に対して所定時間ｔ１よりも短い所定時間ｔ２のパルス幅の信号を所定時間ｔ３の間隔をもって周期的に出力し、流入口１４ａと給排口１４ｂとを所定時間ｔ２連通したのちに、給排口１４ｂと排出口１４ｃとを所定時間ｔ３連通するように切替弁１４を周期的に開閉するように制御する。このように周期的なパルス信号を切替弁１４に出力して、切替弁１４を開閉させることで、空気供給管１６Ｃにより切替弁１４に一定の圧力Ｐ１で供給された空気を、圧力Ｐ１よりも低い圧力に減圧して空気室Ｓに供給することができる。このように、切替弁１４に収縮維持信号として出力するパルス信号の幅を調整することで、伸縮ユニット２０の弾性膨張体２２の強度に応じた圧力となるように、空気室Ｓに供給する空気の圧力が調整可能となる。また、収縮後の伸縮ユニット２０の空気室Ｓに空気の供給を継続することで、弾性膨張体２２による管１の内周面への把持力を好適に得ることができ、効率良く管状移動体１３を進行させることができる。
また、制御部１７Ａは、伸縮ユニット２０を伸長させる場合、つまり伸長信号を出力した場合、図１１に示すように、所定時間ｔ１の間収縮信号や、収縮維持信号の出力を停止し、排出口１４ｃと給排口１４ｂとを所定時間ｔ１連通させて、空気室Ｓの空気を排出する。
【００３６】
図１２（ａ）乃至（ｅ），図１３に示すように、進行パターンＢは、管状移動体１３を４つの行程を繰り返し動作させることで管１内を進行させる。
図１２（ａ）は、管状移動体１３の初期状態を示し、例えば、管１内に管状移動体１３を配置した状態を示している。このとき、すべての伸縮ユニット２０Ａ〜２０Ｄは、伸長状態にある。
まず、第１行程では、図１２（ｂ）に示すように、伸縮ユニット２０Ｂ及び伸縮ユニット２０Ｃには信号を出力せずに、先頭の伸縮ユニット２０Ａ及び最後尾の伸縮ユニット２０Ｄの切替弁１４Ａ，１４Ｄに収縮信号を出力し、伸縮ユニット２０Ａ，２０Ｄの空気室Ｓに圧縮空気を供給して伸縮ユニット２０Ａ，２０Ｄを軸方向に収縮させる。
次に、第２行程では、図１２（ｃ）に示すように、伸縮ユニット２０Ｃには信号を出力せずに、先頭の伸縮ユニット２０Ａの切替弁１４Ａには収縮維持信号を出力して収縮状態を維持したまま、最後尾の伸縮ユニット２０Ｄの切替弁１４Ｄに伸長信号、伸縮ユニット２０Ｂの切替弁１４Ｂには収縮信号を出力し、伸縮ユニット２０Ｄの伸長と伸縮ユニット２０Ｂの収縮とを同時に行う。
次に、第３行程では、図１２（ｄ）に示すように、伸縮ユニット２０Ｄには信号を出力せず、先頭の伸縮ユニット２０Ａの切替弁１４Ａには伸長信号、伸縮ユニット２０Ｂの切替弁１４Ｂには収縮維持信号、伸縮ユニット２０Ｃの切替弁１４Ｃには収縮信号をそれぞれ出力し、伸縮ユニット２０Ａの伸長と伸縮ユニット２０Ｃの収縮とを同時に行う。
次に、第４行程では、図１２（ｅ）に示すように、伸縮ユニット２０Ａの切替弁１４Ａには信号を出力せずに、伸縮ユニット２０Ｂの切替弁１４Ｂには伸長信号、伸縮ユニット２０Ｃの切替弁１４Ｃには収縮維持信号、伸縮ユニット２０Ｄの切替弁１４Ｄには収縮信号とを出力し、伸縮ユニット２０Ｂの伸長と伸縮ユニット２０Ｄの収縮とを同時に行う。進行パターンＢでは、上記第１行程から第４行程までを１つのサイクルとし、このサイクルを繰り返して管状移動体１３に蠕動運動を生じさせることで、管状移動体１３が矢印Ｘ１に向けて進行する。なお、進行パターンＡや進行パターンＢを連続的に切り替えて動作させる場合には、必ずしも図１０（ａ）や図１２（ａ）で示すような初期状態を経る必要はない。
【００３７】
図１２（ｂ）乃至（ｅ）で示した進行パターンＢによる伸縮ユニット２０Ａ〜２０Ｄの伸縮動作、すなわち、圧縮空気供給手段１６から各伸縮ユニット２０Ａ〜２０Ｄへの各空気室Ｓへの圧縮空気の供給及び停止は、本実施例では図１３に示すようなＰＷＭ（パルス幅変調）制御により切替弁１４Ａ〜１４Ｄが制御される。
【００３８】
上記進行パターンＡ，Ｂの切り替えは、進行制御手段１７の操作部１７Ｂから制御部１７Ａへの入力により制御される。例えば、管１の直管部分を管状移動体１３が進行する場合には進行パターンＡ、曲管部分を管状移動体１３が進行する場合には進行パターンＢ等のように動作パターンを変更することで、管状移動体１３を効率良く移動させることができる。
【００３９】
次に、図１０及び図１２に基づいて上記構成からなる管状移動体１３の進行動作について説明する。まず、図１０を用いて進行パターンＡについて説明する。図１０（ａ）は、管状移動体１３の初期状態（停止状態）を示し、当該管状移動体１３は、初期状態から矢印で示す方向に進行するものとする。この状態から進行制御手段１７により、圧縮空気供給手段１６を制御し、まず、図１０（ａ）に示す状態から図１０（ｂ）に示す如く、管状移動体１３の先頭に位置する伸縮ユニット２０Ａを収縮して、伸縮ユニット２０Ａの弾性膨張体２２の外周面の一部の範囲を管１の内周面と密着させる。次に、図１０（ｃ）に示す如く伸縮ユニット２０Ａの収縮状態を維持するとともに、すべての伸縮ユニット２０Ｂ〜２０Ｄを収縮させる。この時点では、伸縮ユニット２０Ａを基準として伸縮ユニット２０Ｂ〜２０Ｄを軸方向に収縮しただけなので、管状移動体１３の先端の位置は変わらない。
【００４０】
次に、図１０（ｃ）の状態から、図１０（ｄ）に示す如く、伸縮ユニット２０Ａ〜２０Ｃを伸長状態とするとともに、伸縮ユニット２０Ｄの収縮状態を維持させる。この時、伸縮ユニット２０Ｄを基準とする伸縮ユニット２０Ａ〜２０Ｃの伸長動作は、管状移動体１３全体を前方に進行させる動作に変換され、管状移動体１３が管１内を矢印Ｘ１方向に向けて進行する。
その後、伸縮ユニット２０Ａを収縮させるとともに、伸縮ユニット２０Ｄを伸長させることにより、図１０（ｂ）に示す状態に復帰する。なお、この時、伸縮ユニット２０Ｄの伸長動作と同時に伸縮ユニット２０Ａが軸方向に収縮するので、管状移動体１３は進行しない。以上のとおり、進行制御手段１７の制御により、各伸縮ユニット２０Ａ〜２０Ｄを所定の順番で収縮，伸長させる動作を繰り返すことで、管１内において管状移動体１３を速やかに進行させることが可能となる。
【００４１】
次に、図１２を用いて進行パターンＢについて説明する。図１２（ａ）は、進行パターンＢにおける管状移動体１３の初期状態（停止状態）を示し、当該管状移動体１３は、初期状態から矢印で示す方向に進行するものとする。図１２（ａ）に示す初期状態では、管状移動体１３のすべての伸縮ユニット２０Ａ〜２０Ｄが伸長状態にある。この状態から進行制御手段１７により、圧縮空気供給手段１６を制御し、図１２（ｂ）に示す如く、伸縮ユニット２０Ａ，２０Ｄを収縮させるとともに、伸縮ユニット２０Ｂ，２０Ｃの伸長状態を維持させる。この時点では、伸縮ユニット２０Ｂ，２０Ｃを基準として、伸縮ユニット２０Ａ，２０Ｄを軸方向に収縮しただけなので、管状移動体１３の全体としての位置は変わらない。
【００４２】
次に、図１２（ｂ）の状態から、図１２（ｃ）に示す如く、伸縮ユニット２０Ａの収縮状態及び伸縮ユニット２０Ｃの伸長状態を維持させたまま、伸縮ユニット２０Ｂを収縮させ、伸縮ユニット２０Ｄを伸長させる。この時点では、伸縮ユニット２０Ｄの収縮状態を伸縮ユニット２０Ｂに、伸縮ユニット２０Ｂの伸長状態を伸縮ユニット２０Ｄに入れ替えただけなので、管状移動体１３の先端の位置は変わらない。
次に、図１２（ｃ）の状態から、図１２（ｄ）に示す如く、伸縮ユニット２０Ｂの収縮状態及び伸縮ユニット２０Ｄの伸長状態を維持させたまま、伸縮ユニット２０Ｃを収縮させ、伸縮ユニット２０Ａを伸長させる。この時、伸縮ユニット２０Ｃの収縮分だけ管状移動体１３全体を前方に進行させる動作に変換され、管状移動体１３が管１内を矢印Ｘ方向に向けて進行する。
【００４３】
次に、図１２（ｄ）の状態から、図１２（ｅ）に示す如く、伸縮ユニット２０Ａの伸長状態及び伸縮ユニット２０Ｃの収縮状態を維持させたまま、伸縮ユニット２０Ｂを伸長させ、伸縮ユニット２０Ｄを収縮させる。この時、伸縮ユニット２０Ｄの収縮分だけ管状移動体１３全体を前方に進行させる動作に変換され、管状移動体１３が管１内を矢印Ｘ１方向に向けて進行する。
次に、図１２（ｅ）の状態から、伸縮ユニット２０Ｄの収縮状態及び伸縮ユニット２０Ｂの伸長状態を維持させたまま、伸縮ユニット２０Ａを収縮させ、伸縮ユニット２０Ｃを伸長させることにより、蠕動運動の１サイクルの最初に復帰する。以上のとおり、進行制御手段１７の制御により、各伸縮ユニット２０Ａ〜２０Ｄを所定の順番で収縮，伸長させる動作を繰り返すことにより、管状移動体１３を管１内において進行させることが可能となる。
進行パターンＢは、進行パターンＡに比べて行程数が多いため単位時間当たりに進行する速度が遅くなるものの、常に２つの伸縮ユニット２０により管１を把持しているため、曲管部分等の屈曲部分において管状移動体１３を確実に進行させることができる。
【００４４】
以下、ユニット連結体３５の作用，効果についてそれぞれ詳細に説明する。
図１４（ａ）〜（ｄ）は、管状移動体１３の管１内の屈曲部における進行状態を示す概略図である。当該屈曲部は、例えば管１の一部を構成する９０度エルボ管１Ｒ（以下、単にエルボ１Ｒという。）等の部材により形成され、エルボ１Ｒの両端部には、直管１Ａ；１Ｂが接続されている。
【００４５】
図１４（ａ）に示すように、先端に位置する探査ユニット１１が直管１Ａからエルボ１Ｒを経由して直管１Ｂ内に進行するには、図１４（ｂ）に示すように、探査ユニット１１をエルボ１Ｒの壁面に沿って方向を直管１Ｂに進行させて、図１４（ｃ）に示すように、エルボ１Ｒと直管１Ｂとの接続部に生じる段差部Ｖを超える必要がある。
本実施形態の管状移動体１３は、探査ユニット１１の管状収容部１１Ａの外周面１１ｙに、外周面１１ｙの周方向に沿って所定の等しい間隔を隔てて６個の板ばね５２（弾性体５１）を備えるとともに、板ばね５２は、管状収容部１１Ａの前端１１ｔより前方に位置される湾曲面５２ｔを備え、かつ、当該探査ユニット１１の管状収容部１１Ａと最も前側に位置される伸縮ユニット２０Ａとが前端側ユニット連結体３４により連結されて、当該前端側ユニット連結体３４の先頭側連結部３４Ａが、管の中心軸に沿った方向に伸縮可能で、かつ、曲がることが可能な蛇腹構造の管状体により構成されている。
したがって、管状収容部１１Ａの前端１１ｔより前方に位置される板ばね５２の湾曲面５２ｔが図１４（ａ）に示すようにエルボ１Ｒの壁面（曲面）に衝突した場合、図１４（ｂ）に示すように板ばね５２の弾性力によって探査ユニット１１がエルボ１Ｒ内の中央側に付勢されるので、先頭側連結部３４Ａが縮んで曲がりやすくなる。また、探査ユニット１１がエルボ１Ｒの壁面（曲面）を通過する間、板ばね５２がエルボ１Ｒの壁面（曲面）に接触することによる板ばね５２の弾性力によって探査ユニット１１がエルボ１Ｒ内の中央側（中心軸側）に付勢され、また、エルボ１Ｒの壁面と接触する板ばね５２の表面には摩擦低減手段が設けられているので、探査ユニット１１がエルボ１Ｒ内をスムーズに通過するようになる。
さらに、図１４（ｃ）に示すように管状収容部１１Ａの前端１１ｔより前方に位置される板ばね５２の湾曲面５２ｔが段差部Ｖに衝突した場合、板ばね５２の弾性力及び先頭側連結部３４Ａによって板ばね５２が段差部Ｖの角を乗り越えて図１４（ｄ）に示すように直管１Ｂ内に移動する。
また、管状移動体１３が、直管１Ａ；１Ｂ内を移動する際には、ユニット連結体３５が、管の中心軸に沿った方向に伸縮せず、かつ、曲がることが可能に構成された管状連結部により形成されているので、移動速度の低下を抑制できる。また、ユニット連結体３５が、エルボ１Ｒ内（曲路）を移動する際においては曲路に追従して曲がることができる。
さらに、管１の内側に障害物（管１の内壁より突出する突起、管１内に残留した異物等）が存在する場合でも、探査ユニット１１の管状収容部１１Ａの外周面１１ｙに設けられた板ばね５２が障害物に衝突した際の弾性力によって探査ユニット１１がエルボ１Ｒ内の中央側に付勢され、また、エルボ１Ｒの壁面と接触する板ばね５２の表面には摩擦低減手段が設けられているので、探査ユニット１１が管１内をスムーズに通過するようになる。
【００４６】
このように本実施形態の管状移動体１３によれば、管１内における直路及び曲路をスムーズに移動できるようになる。
尚、伸縮ユニット２０として、内径５６ｍｍ、外径６２ｍｍ、長さ１００ｍｍのものを６個用い、管状連結体３５Ｘとして、８個の管体３５Ａを連結して構成された、外径６４ｍｍ、長さ１７３ｍｍの管状連結体３５Ｘを用いて、全長２ｍｍの実施形態の管状移動体１３を製作するとともに、管状連結体３５Ｘの代わりに、上述した先頭側連結部３４Ａのような、管の中心軸に沿った方向に伸縮可能で、かつ、曲がることが可能な蛇腹構造の管状体を用いた特許文献１に開示されたような従来構成の管状移動体を製作し、当該製作した実施形態の管状移動体１３と従来構成の管状移動体との移動速度の違いを実験した。
実施形態の管状移動体１３と従来構成の管状移動体とを、内径１０８ｍｍの圧送管内で移動させた際の移動速度を計測した結果、実施形態の管状移動体１３の移動速度が３０．２ｍｍ／ｓであったのに対して、従来構成の管状移動体の移動速度は２４．０ｍｍ／ｓであった。
このように、管状連結体３５Ｘを連結部として用いた実施形態の管状移動体１３では、移動速度の低下が抑制され、例えば、内径１０８ｍｍの圧送管内を１００ｍ以上スムーズに移動させることができることが実証された。例えば、下水管内検査においては、下水管内の汚水を取り除く必要があることから等から、下水管内検査時間が限られている場合があり、このような場合、実施形態の管状移動体１３を用いれば、下水管内検査を短時間で行えるようになる。
尚、実施形態の管状移動体１３は、管状連結体３５Ｘが曲がるため、管１内を移動する際に管状連結体３５Ｘが座屈して全体として収縮するが、当該収縮動作は、従来の蛇腹構造の管状体の弾性伸縮動作と比べて、管状移動体１３の移動速度を低下させる原因にはなりにくいことが上記実験により明らかになった。
上記実験では、管状移動体１３が管１内の直線路を移動する際に管状連結体３５Ｘが概ね管１の内壁に接触しなかった。このことから、管状連結体３５Ｘとして、管１の内壁に接触しない程度に座屈する管状連結体３５Ｘを使用すれば、少なくとも蛇腹構造の管状体を用いた従来構成の管状移動体と比べて、移動速度の速い管状移動体１３になるものと想定できる。
即ち、実施形態では、外力が加わった場合に曲がり、かつ、管体３５Ａの中心軸３５Ｙに沿った方向に直線的に伸縮しない構成の管状連結体３５Ｘを連結部として備えた管状移動体１３を構成したので、管１内の曲路の曲がり等に追従して曲がることが可能で、かつ、移動速度の速い管状移動体１３を提供できるようになった。
また、各伸縮ユニット２０に空気室Ｓへの空気の出入りを制御する切替弁１４を設けたことで、管１の外部に設けた圧縮空気供給手段１６から管状移動体１３に延長する配管を一本の空気供給管１６Ｃによる空気の供給が可能となる。
したがって、空気供給管１６Ｃの長さが長くなっても、伸縮ユニット２０に供給する空気の圧力変化が少ないため、伸縮ユニット２０の伸縮速度が変化しないので、管状移動体１３の移動速度を低下させずに管１内を管状移動体１３とともに探査ユニット１１を進行させることができるので、従来と比べて検査時間をより短縮させることができる。
【００４７】
なお、管状移動体１３を進行させるには、伸縮ユニット２０が３つ以上であれば如何なる数を連結してもよい。管状移動体１３の移動速度を考慮した場合、ユニット連結体３５を介して少なくとも４つ以上の伸縮ユニット２０を連結することで、管１内の移動速度を向上させることができる。
【００４８】
本発明に係る管体内探査装置１０の他の形態として、図１５に示すように、複数の管状移動体１３Ａ〜１３Ｄを備えるように構成してもよい。
このような場合、１つの管状移動体により管体内を進行させると、制御部１７Ａと操作部１７Ｂとを接続するケーブル１７Ｃ及び空気供給管１６Ｃの長さが長くなり、その重さやケーブル１７Ｃ及び空気供給管１６Ｃと管１との摩擦が管状移動体１３の進行速度を低下させる虞がある。そこで、探査ユニット１１が取り付けられた管状移動体１３から外部に延長するケーブル１７Ｃ及び空気供給管１６Ｃに管状移動体１３の進行速度に影響を与えない長さを設定し、このケーブル１７Ｃ及び空気供給管１６Ｃの長さ分管状移動体１３が進行する毎に、別の管状移動体１３を順次連結して管１内を進行させるようにするとよい。
【００４９】
なお、切替弁１４は、信号の入力により開閉する上述の電磁弁に限定されない。例えば、切替弁に、比例電磁弁など印加する電圧の変化や電流の変化により当該切替弁を流通する空気の圧力を調整可能な電磁弁を用いてもよい。この場合、空気室Ｓの空気を排気するための排気弁をフランジ２３に取り付け、伸縮ユニット２０を収縮させるときに、切替弁に供給された空気を最大の圧力で空気室Ｓに供給するように切替弁を制御し、伸縮ユニット２０の収縮状態を維持するときには、上記圧力よりも低い圧力の空気が気室内にされるように切替弁を制御し、伸縮ユニット２０を伸長させるときには、切替弁の空気の流通を停止させ、排気弁から空気室Ｓ内の空気を排出するように、制御部１７Ａにより制御可能に構成すればよい。
このような切替弁と、先述したＰＷＭ制御を組み合わせることにより、弁の小型化が可能となり、伸縮ユニット２０内に収めることができる。また、上述のようにＰＷＭ制御により切替弁１４を制御することにより、一般的に大型である比例電磁弁よりも小型である３ポートの切替弁を用いることで管状移動体１３の小型化が可能となり、管状移動体１３の収縮と伸長の時間を短縮できて、管１内をすばやく移動させることが可能となる。
【００５０】
上記本実施例では、進行パターンＡや進行パターンＢにより制御される伸縮ユニット２０Ａ〜２０Ｄの収縮時間及び、伸縮ユニット２０Ａ〜２０Ｄの伸長時間は、同じ所定時間ｔ１で行なわれるものとして説明したが、収縮する時間と伸長する時間とに差が生じる場合には、上述した各行程における各伸縮ユニット２０Ａ〜２０Ｄの動作が完了した後に次の工程に移行するように、適宜、収縮信号、収縮維持信号、伸長信号を出力する時間をＰＷＭ制御して管状移動体１３の進行動作を最適化すればよい。
【００５１】
なお、連結部は、管状移動体の中心軸に沿った連結部の延長方向に沿って伸縮せず、かつ、曲がることで連結部の延長方向を変更可能なように構成されていればよい。例えば、薄板により形成された管状体（筒体）、前後の伸縮構成部を伸縮構成部の周方向に間隔を隔てて配置される複数の細状体で連結する構成であってもよい。
また、蛇腹状の管状体を二重以上に重ねて軸に沿った方向の伸縮動作（弾性復帰動作）を抑えた構成であってもよい。
管体３５Ａの境界部は、段差面３５ｃでなくともよい。例えば、一方の管体３５Ａの一方の端部側の湾曲外周面と他方の端部側の湾曲外周面との境界線近傍の湾曲面と他方の管体３５Ａの端面とが接触して最大曲がり状態に設定されるような構成であってもよい。
【００５２】
弾性体５１は、板ばね５２の後端部が管状収容部１１Ａの外周面１１ｙに固定されていなくても、管１の内壁に衝突した場合に弾性力を生じるように構成されていればよい。
また、まっすぐな管路、あるいは、比較的ゆるいカーブの曲路を移動させる管状移動体の場合には、必ずしも、弾性体５１の一部が管状収容部１１Ａの前端１１ｔよりも前方の突出していなくてもよい。また、弾性体５１の前端側の形状も湾曲でなく管路内で想定される段差を乗り越えることが可能な形状であればよい。
また、本発明では、上述した管状移動体より弾性体を除いた構成、即ち、弾性体を除いた探査ユニット（先頭部）と、中心軸に沿った方向に伸縮可能な管状体により構成されて前後方向に並ぶように配置された複数の伸縮ユニット（伸縮構成部）と、前後に配置された一方の伸縮ユニットの端部と対抗する他方の伸縮ユニットの端部とを連結するユニット連結体（連結部）と、探査ユニットの後端部と最も先頭側に位置される伸縮ユニットの前端部とを連結する先頭側連結部とを備え、伸縮ユニットを伸縮させることによって管内を移動可能に構成された管状構成体において、ユニット連結体等により形成された連結体の外周面に、所定の弾性が付与されて当該外周面の外側に突出する弾性体を備えただけの構成の管状移動体としてもよい。当該構成の管状移動体であっても、弾性体が管内の障害物又は管の内壁に接触することによる弾性体の弾性力によって管状移動体が管内の中央側（中心軸側）に付勢されるので、管状移動体が管内をスムーズに移動できるようになる。
尚、実施形態で示した板ばねの一部が管状収容部の前端よりも前方に突出して湾曲するように設けられた構成と、上述したユニット連結体等により形成された連結体の外周面に弾性体が設けられた構成とを備えた管状移動体とすれば、管内における直路及び曲路をよりスムーズに移動できるようになり、より好ましい。
弾性体は、細線状の棒状体を用いて所定の弾性を付与した構成、あるいは、板材及び棒状体の両方の用いて所定の弾性を付与した構成であってもよい。
即ち、弾性体は、管状移動体の少なくとも先頭側を弾性化できる構成であればよい。
【符号の説明】
【００５３】
１  管、１３  管状移動体、１１  探査ユニット（先頭部）、５１  弾性体、
５２  板ばね、５２ｔ  湾曲面、２０；２０Ａ〜２０Ｄ  伸縮ユニット（伸縮構成部）、
３４  前端側ユニット連結体、３５  ユニット連結体（連結部）。
【図１】
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【図３】
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【図５】
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【図７】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図２】
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【図４】
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【図６】
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【図８】
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【図１２】
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