(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水中に存在する清掃対象物表面に沿って移動しながら、この清掃対象物表面に向かって清掃ノズルユニットより高圧水を噴射して清掃対象物を清掃する水中清掃ロボットであって、
前記清掃ノズルユニットは、清掃対象物表面に対する高圧水の噴射の反力により回転するように、ロボット本体に回転自在に設けられた回転軸に取り付けられ、前記回転軸には、ロボット本体を清掃対象物表面に向かって押し付けるための推進力を発生するプロペラが設けられ、
前記ロボット本体には、回転するプロペラが水を導入できるように導入空間が設けられるとともに、導入空間に連通し且つ前記プロペラが収容される開口が形成されており、
前記導入空間に異物が混入するのを防止するように、櫛状に形成された異物混入防止手段が、前記導入空間および前記開口内に設けられ、
前記異物混入防止手段の先端部は、前記プロペラの周囲に配置されるとともに、前記プロペラよりも上方に位置しており、
前記異物混入防止手段は、前記プロペラ側の先端側に向けて小径となるテーパー状に形成され、前記先端部と前記開口の内周面との間には、排出空間が形成されていることを特徴とする水中清掃ロボット。
【請求項２】
前記請求項１に記載の水中清掃ロボットにおいて、前記異物混入防止手段は、ロボット本体に固定される取付体と、この取付体から導入空間内に延設された混入防止体とを備え、該混入防止体がテーパー状に形成されていることを特徴とする水中清掃ロボット。
【請求項３】
前記請求項２に記載の水中清掃ロボットにおいて、前記混入防止体は、複数のガイドバーからなることを特徴とする水中清掃ロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、養殖魚網や船体等の清掃対象物を、高圧水の噴射により清掃する水中清掃ロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えば養殖魚網に付着した藻や貝類の除去、船体に付着した汚れの除去等を行うための水中清掃ロボットが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
かかる水中清掃ロボットは、水中に存在する清掃対象物表面に沿って移動しながら、この清掃対象物表面に向かって清掃ノズルユニットより高圧水を噴射して清掃対象物を清掃するものである。清掃ノズルユニットは、ロボット本体に回転自在に設けられた回転軸軸に取り付けられており、清掃対象物表面に対する高圧水の噴射の反力により、この回転軸と一体的に回転するようになっている。
【０００４】
また、回転軸には、この回転軸の回転に伴って回転して、ロボット本体を清掃対象物表面に向かって押し付けるための推進力を発生するプロペラが取り付けられている。そして、水中清掃ロボットには、回転するプロペラが水を導入できるように導入空間が設けられている。この導入空間からプロペラに向けて水が導入され、水中清掃ロボット外部に吹き出される水流が発生し、これによって水中清掃ロボットには推進力が得られ、養殖魚網に所定の圧力で当接した状態が維持される。
【特許文献１】特許第３５９２２０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
清掃の際には、藻や死魚等の比較的大きな異物が、導入空間から侵入してプロペラに接触し、その回転を減速させたり、停止させたりしてプロペラ回転を阻害する問題があった。かかる異物がプロペラ回転を阻害するため、水中清掃ロボットを清掃対象物表面に向かって押し付けるための推進力が低下し、安定走行が困難になる。
【０００６】
また、清掃ノズルユニットの回転数も低下するため、所定の範囲に効率よく高圧水を噴射できなくなるおそれがあった。
【０００７】
本発明は、藻や死魚等の比較的大きな異物が、導入空間に侵入してプロペラ回転を阻害するのを防止することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、前記課題を解決するためになされたもので、水中に存在する清掃対象物表面に沿って移動しながら、この清掃対象物表面に向かって清掃ノズルユニットより高圧水を噴射して清掃対象物を清掃する水中清掃ロボットであって、前記清掃ノズルユニットは、清掃対象物表面に対する高圧水の噴射の反力により回転するように、ロボット本体に回転自在に設けられた回転軸に取り付けられ、前記回転軸には、ロボット本体を清掃対象物表面に向かって押し付けるための推進力を発生するプロペラが設けられ、前記ロボット本体には、回転するプロペラが水を導入できるように導入空間が設けられるとともに、導入空間に連通し且つ前記プロペラが収容される開口が形成されており、前記導入空間に異物が混入するのを防止するように、櫛状に形成された異物混入防止手段が、前記導入空間および前記開口内に設けられ、前記異物混入防止手段の先端部は、前記プロペラの周囲に配置されるとともに、前記プロペラよりも上方に位置しており、前記異物混入防止手段は、前記プロペラ側の先端側に向けて小径となるテーパー状に形成され、前記先端部と前記開口の内周面との間には、排出空間が形成されていることにある。
【０００９】
しかも、本発明の水中清掃ロボットに設けられた前記異物混入防止手段は、ロボット本体に固定される取付体と、この取付体から導入空間内に延設された複数の混入防止体とを備え、該混入防止体は、取付け側の基部からプロペラ側の先端に向けて小径となるテーパー状に形成されていることにある。
【００１０】
前記混入防止体は、複数のガイドバーからなるのが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、清掃時にプロペラに藻や死魚等の比較的大きな異物が接触してプロペラ回転を阻害するのを防止でき、安定して効率よく清掃対象物を清掃できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１３】
本実施の形態では、養殖魚網の清掃を行うための自走式の水中清掃ロボットとして本発明を適用した場合について説明する。
−水中清掃ロボットの構成説明−
図１〜図５は、本一実施形態に係る水中清掃ロボット１を示す。本実施の形態にかかる水中清掃ロボット１は、図１〜図３に示すようにロボット本体２、清掃ノズルユニット３、推進力発生用プロペラ４（以下、単にプロペラという）を備えている。
【００１４】
ロボット本体２は、下方のノズル側本体２Ａと、上方のプロペラ側本体２Ｂと、これら各本体同士を連結する一対の板状の連結体２Ｃ，２Ｃとを備えている。プロペラ側本体２Ｂは、ノズル側本体２Ａとの間に所定距離を有して配設されており、このノズル側本体２Ａとの間に水の導入路として機能する導入空間Ｄを形成している。
【００１５】
プロペラ側本体２Ｂは、導入空間Ｄに連通するように比較的大径の開口２１が形成されており、この開口２１の内部にプロペラ４が収容されている。つまり、このプロペラ４の回転によって、上記導入空間Ｄからプロペラ４に向けて水が導入される構成となっている。
【００１６】
ノズル側本体２Ａの左右側面には４個の車輪（前後左右車輪）２２，２３，２４，２５が回転可能に取り付けられている。図２において、矢印Ｆで示す方向が水中清掃ロボット１の前方を示す。また水中清掃ロボット１の前方に向かって右側を矢印Ｒで示し、左側を矢印Ｌで示す。
【００１７】
ノズル側本体２Ａ内には、例えば４個の水中モータＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４が収容されており、各々の水中モータＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４の駆動軸は、各車輪２２，２３，２４，２５にそれぞれ接続されている。
【００１８】
各水中モータＭ１，Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４には給電ケーブルＣが接続されている。水中清掃ロボット１が水中に沈められた状態では、陸上または船上の図示しない電源装置から水中清掃ロボット１に向けて給電ケーブルＣが延びて、各水中モータＭ１，Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４への給電が行われる。これにより、これら水中モータＭ１，Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４の駆動に伴って各車輪２２〜２５が回転する。
【００１９】
例えば、水中清掃ロボット１が前進走行（図２の矢印Ｆ方向に走行）している状況で、右側の水中モータＭ２、Ｍ４の回転数を左側の水中モータＭ１、Ｍ３の回転数よりも高くすれば、水中清掃ロボット１の走行方向が図１中左方向（矢印Ｌ方向）へ向くようになっている。逆に、左側の水中モータＭ１、Ｍ３の回転数を右側の水中モータＭ２、Ｍ４の回転数よりも高くすれば、水中清掃ロボット１の走行方向が右方向（矢印Ｒ方向）へ向くようになっている。
【００２０】
水中モータＭ１，Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４を上記とは逆方向に回転させて水中清掃ロボット１を後退走行させている場合も同様にして進行方向を変えることが可能である。更に、各水中モータＭ１、Ｍ３と、水中モータＭ２、Ｍ４を互いに逆方向に回転させれば、水中清掃ロボット１を転回させることもできる。
【００２１】
なお、水中モータは左右の前車輪２２、２３を回転駆動するように２個の水中モータＭ１、Ｍ２を設け、左側の前後車輪２２、２４をベルト機構またはチェーン機構で連動連結し、右側の前後車輪２３、２５を同様に連動連結してもよい。
【００２２】
清掃ノズルユニット３は、高圧水ホースＨから供給された高圧水を清掃対象物としての養殖魚網Ｎに向かって噴射し、その噴流によって養殖魚網Ｎの清掃を行うものである。清掃ノズルユニット３は、図１に示すようにノズル側本体２Ａから鉛直上向きに固定された支持筒内１１に挿通された回転軸５の下部に取り付けられている。この回転軸５は、プロペラ側本体２Ｂに形成された前記開口２１の中心部に位置するように、ロータリジョイント５１によって回転自在に支持されている。
【００２３】
ロータリジョイント５１に高圧水ホースＨの一端が接続されている。高圧水ホースＨの他端は、陸上または船上の図示しない高圧ポンプに接続され、この高圧ポンプから圧送される高圧水が清掃ノズルユニット３に供給されるようになっている。なお、回転軸５の内部には、高圧水ホースＨからロータリジョイント５１を経て供給された高圧水を、清掃ノズルユニット３へ送るための高圧水通路５３が形成されている。
【００２４】
清掃ノズルユニット３は、前記回転軸５の下端に固定された円盤状の回転体３５を備え、この回転体３５の内部には、図５に示すように高圧水の噴射路３６が、前記回転軸５の高圧水通路５３に連通し且つ回転体３５の直径方向に形成されている。回転体３５の外周部には、噴射路３６に連通する複数個（本実施の形態では一対）の清掃ノズル３３，３４が取り付けられている。
【００２５】
これら清掃ノズル３３，３４は、高圧水の噴射方向が養殖魚網の表面を向くように所定角度だけ下方に傾斜するようになっている。具体的には、各清掃ノズル３３，３４の向きは、回転体３５を矢印Ａ方向に回転させる向きで、且つ養殖魚網の表面に向かって所定角度（例えば５〜４５°）だけ下向き傾斜している。
【００２６】
これにより、清掃ノズル３３，３４から高圧水が噴射された場合、この高圧水が養殖魚網の表面に吹き付けられることに伴って発生する噴射反力により、清掃ノズルユニット３が回転軸５と共に回転するようになっている。換言すると、この清掃ノズルユニット３は、回転軸５の軸心回りに回転しながら養殖魚網の表面に高圧水を噴射することによって、養殖魚網に付着している藻や貝類等を広範囲に亘って除去できるように構成されている。
【００２７】
前記プロペラ４は、プロペラ側本体２Ｂの開口２１内に収容されるように、回転軸５と一体的に設けられている。従って、清掃ノズル３３，３４から高圧水が噴射され、その噴射反力によって清掃ノズルユニット３と共に回転軸５が回転した場合、このプロペラ４も一体的に回転し、水中清掃ロボット１を図１の下側へ押し付けるための水流を発生させるようになっている。これにより、清掃動作時に、水中清掃ロボット１を養殖魚網に向かう方向へ押し付ける推進力が発生する構成となっている。
【００２８】
このように、本形態に係る水中清掃ロボット１は、清掃ノズルユニット３とプロペラ４とを回転軸５を介して回転一体に構成し、清掃ノズル３３，３４から高圧水が噴射された際の噴射反力によって、これら三者３，４，５を回転させ、プロペラ４の回転によって推進力が得られるようにしている。
【００２９】
本水中清掃ロボット１は、回転軸５の回転によってロボット本体２に発生する連れ回りを防止するための補助ノズルユニット６が設けられている。つまり、清掃ノズルユニット３及び回転軸５が回転した際に、上記回転軸５とロータリジョイント５１との間の摺動抵抗等により、ロボット本体２も回転軸５の回転方向に回転しようとするが、その力を打ち消すためのものである。
【００３０】
この補助ノズルユニット６は、ノズル側本体２Ａの内部に取り付けられた分岐ジョイント６１に接続された分岐ホース６２と、この分岐ホース６２に連結され且つノズル側本体２Ａに固定されたアーム６３と、このアーム６３の先端に取り付けられた補助ノズル６５とを備えている。これら補助ノズル６５の高圧水噴射方向は、ロボット本体２の回転を阻止する方向（ロボット本体２が連れ周りする場合には、プロペラ４の回転方向）に向けられている。
【００３１】
前記水が導入される導入空間Ｄに、異物が混入するのを防止する異物混入防止手段７が設けられている。この異物混入防止手段７は、ノズル側本体２Ａの上面に固定される環状の取付体７１と、この取付体７１から上方の導入空間Ｄ内に延設された複数の混入防止体７２とを備えている。混入防止体７２は、プロペラ４の周囲に櫛状に配置された複数のガイドバー７３から構成されている。ガイドバー７３は上方に向けて混入防止体７２の直径が小さくなるように、中心側に傾斜している。互いに隣接するガイドバー７３同士の間隔は、所定大きさの異物がガイドバー７３間を不用意に通過しないように、適宜設定されている。
【００３２】
また、ガイドバー７３の先端部は、開口２１内に臨み、プロペラ４よりも上方に位置しているとともに、混入防止体７２とプロペラ側本体２Ｂの内周面との間に排出空間７６が形成されている。
−水中清掃ロボット１の動作説明−
次に、上述の如く構成された水中清掃ロボット１による養殖魚網の清掃動作について説明する。
【００３３】
この水中清掃ロボット１による清掃時には、図１に示すように陸上または船上から水中清掃ロボット１が養殖魚網Ｎの内側（養殖用スペース）に沈められる。そして、給電ケーブルＣからの各水中モータへの給電及び高圧水ホースＨからの清掃ノズルユニット３及び補助ノズルユニット６への高圧水の供給が行われる。
【００３４】
これにより、各水中モータＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４が駆動し、各車輪２２〜２５が回転して水中清掃ロボット１は養殖魚網Ｎに沿って走行する。
【００３５】
また、清掃ノズルユニット３の各清掃ノズル３３，３４及び補助ノズルユニット６の各補助ノズル６５から高圧水の噴射が行われる。清掃ノズル３３，３４からの高圧水の噴射により、養殖魚網Ｎに付着した藻や貝類等が除去されて養殖用スペースの外に排出され養殖魚網Ｎが清掃される。
【００３６】
この高圧水の噴射に伴う噴射反力により、清掃ノズルユニット３、回転軸５及びプロペラ４は一体的に回転する。このプロペラ４の回転によって図１に破線の矢印で示すように、導入空間Ｄからプロペラ４に向けて水が導入され、開口２１から吹き出される水流が発生し、これによって水中清掃ロボット１には推進力が得られ、各車輪２２〜２５が養殖魚網Ｎに所定の圧力で当接した状態が維持される。なお、異物混入防止手段７のガイドバー７３は、櫛状で所定の間隔を有しているため、水はガイドバー７３間を通過し、水流の発生に支障となることはない。
【００３７】
このため、各車輪２２〜２５が養殖魚網Ｎから浮き上がってしまうことがなく、水中清掃ロボット１が養殖魚網Ｎに沿って安定して走行しながら養殖魚網Ｎの清掃が行われる。
【００３８】
養殖魚網Ｎの清掃時には、藻や貝類等を除去すべく清掃ノズルユニット３の清掃ノズル３３，３４から噴射される高圧水の水流と、推進力を得るべくプロペラ４の周辺を流れる水流とを、ノズル側本体２Ａによって遮断することができ、養殖魚網Ｎから剥離除去された藻や貝類等が、プロペラ４の導入側に回り込むのを防止する。
【００３９】
特に、汚れのひどい養殖魚網Ｎの清掃を行う場合には、魚の死骸や藻等の除去物等の比較的大きな異物が水中清掃ロボット１の導入空間Ｄに流入しようとする。かかる異物が導入側に回り込んだ場合であっても、異物は混入防止体７２に当接するため、混入防止体７２は、異物が導入側に回り込むのを規制する。混入防止体７２に当接した異物は、水の流れにより、ガイドバー７３に沿って上昇し、排出空間７６から外部に排出される。
【００４０】
その結果、藻や死魚等の比較的大きな異物が、導入空間Ｄから侵入してプロペラに接触してその回転を減速させたり、停止させたりしてプロペラ回転を阻害するといった不具合を回避することができ、ロボット１に損傷を招いてしまうといった状況の発生も回避することができる。
【００４１】
以上説明したように、本実施の形態では、養殖魚網Ｎに向かって高圧水を噴射させた際の噴射反力を利用して清掃ノズルユニット３を回転させると共に、この回転力を利用してプロペラ４回転させ、このプロペラ４の回転により、水中清掃ロボット１に推進力を得るようにしているが、プロペラ４の回転力が異物により低下するのを防止するため、プロペラ４で所定の推進力を維持し、安定した清掃作業を行うことができる。
【００４２】
本発明は、前記実施の形態に限定されるものではない。異物混入防止手段７は、水を導入空間Ｄに流入するのを許容し、しかも、所定の大きさの異物が、導入空間Ｄに流入してプロペラ４に接触するのを阻止するものであれば、特に限定されるものではない。
【００４３】
また、養殖魚網Ｎの清掃を行うための自走式の水中清掃ロボットとして本発明を適用した場合について説明した。本発明はこれに限らず、吊り下げ式水中清掃ロボット（船体等からワイヤロープによって吊り下げた状態で清掃を行うもの）に適用することも可能である。また、清掃対象物として養殖魚網Ｎに限らず、橋脚、船体、プール等の清掃にも使用可能である。
【００４４】
また、上記実施形態では、清掃ノズルユニット３、プロペラ４、回転軸５をそれぞれ１個ずつ備えさせていたが、この三者３，４，５を一組とするユニットを複数組備えさせるようにしてもよい。特に、このユニットを偶数個備えさせ、一方向に回転するユニットと、それとは反対方向に回転するユニットとの個数を同一にすれば、回転軸５とロータリジョイント５１との間の摺動抵抗によりロボット本体２に生じる回転反力を相殺することが可能になる。これにより、補助ノズルユニット６を不要とすることが可能になる。
【００４５】
ロボット本体２は、ノズル側本体２Ａとプロペラ側本体２Ｂとに分割する必要はなく、このロボット本体２の一部を開口して導入空間Ｄを形成したものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の一実施の形態に係る水中清掃ロボットの一部断面を含む側面図である。
【図２】同水中清掃ロボットの平面図である。
【図３】同水中清掃ロボットの斜視図である。
【図４】同水中清掃ロボットに使用される異物混入防止手段の要部を示す斜視図である。
【図５】清掃ノズルユニットの斜視図である。
【符号の説明】
【００４７】
１    水中清掃ロボット
２    ロボット本体
３    清掃ノズルユニット
４    プロペラ（推進力発生用プロペラ）
５    回転軸
７    異物混入防止手段
１１  支持筒
３５  回転体
７１  取付体
７２  混入防止体
７３  ガイドバー
【図１】
0004476953.tif 000002
【図２】
0004476953.tif 000003
【図３】
0004476953.tif 000004
【図４】
0004476953.tif 000005
【図５】
0004476953.tif 000006