(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサ本体と、該センサ本体の基端に接続され、被検査管内に前記センサ本体を挿入するためのフレキシブル管とを備えた管内検査装置であって、
前記フレキシブル管を被検査管内に回転させながら挿入するべく、前記フレキシブル管を軸方向周りに回転させ、且つ、軸方向に押出す回転押出し装置を備え、
前記フレキシブル管は、長手方向に延伸する凸部が幅方向の一部に形成された帯状の剛性部材を、幅方向の一部が重なり合うように螺旋状に巻回し、前記剛性部材の重なり合った部分が互いに軸方向に摺動可能となるように形成されていることを特徴とする管内検査装置。
【請求項２】
前記フレキシブル管を巻回して収納する収納ドラムを備え、
前記回転押出し装置は、
前記フレキシブル管の前記収納ドラムへの出入部に配置され、前記フレキシブル管を所定位置で押圧し、周方向について固定支持する押圧支持手段と、
前記フレキシブル管の前記収納ドラムへの出入部に配置され、前記フレキシブル管を軸方向に押出しする押出し手段と、
前記フレキシブル管を軸方向周りに回転させるべく、前記収納ドラム、前記押圧支持手段及び前記押出し手段を一体として当該軸方向周りに回転させる回転駆動手段とを有することを特徴とする請求項１に記載の管内検査装置。
【請求項３】
前記フレキシブル管は、軸方向の所定位置に介挿された複数のクラッチ機構から構成される回転部位制御手段を有し、
前記回転部位制御手段は、前記回転押出し装置に対して押出し方向に位置するフレキシブル管にのみ回転力を伝達し、
前記回転押出し装置は、
前記フレキシブル管を挟持する少なくとも１対のツイストローラと、
前記ツイストローラを回転させる回転駆動手段とを有することを特徴とする請求項１に記載の管内検査装置。
【請求項４】
前記フレキシブル管は、軸方向の所定位置に介挿された複数のクラッチ機構から構成される回転部位制御手段を有し、
前記回転部位制御手段は、前記回転押出し装置に対して押出し方向に位置するフレキシブル管にのみ回転力を伝達し、
前記回転押出し装置は、
前記フレキシブル管を所定位置で押圧し、周方向について固定支持する押圧支持手段と、
前記フレキシブル管を軸方向に押出しする押出し手段と、
前記フレキシブル管を軸方向周りに回転させるべく、前記押圧支持手段及び前記押出し手段を一体として当該軸方向周りに回転させる回転駆動手段とを有することを特徴とする請求項１に記載の管内検査装置。
【請求項５】
前記フレキシブル管の内部に、光ファイバが敷設されており、  前記クラッチ機構の介挿部位において、前記クラッチ機構と一体に回転すると共に、前記光ファイバ内の光信号を伝送し得るカップリング手段を具備することを特徴とする請求項３又は４に記載の管内検査装置。
【請求項６】
前記センサ本体は、被検査管内を照明する照明手段と、前記照明手段により照明された被検査管内を撮像する撮像手段とを備えることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の管内検査装置。
【請求項７】
センサ本体と、該センサ本体の基端に接続されたフレキシブル管とを用いた管内検査方法であって、
前記フレキシブル管は、長手方向に延伸する凸部が幅方向の一部に形成された帯状の剛性部材を、幅方向の一部が重なり合うように螺旋状に巻回し、前記剛性部材の重なり合った部分が互いに軸方向に摺動可能となるように形成されており、
前記フレキシブル管を軸方向周りに回転させ、且つ、軸方向に押出すことにより、前記フレキシブル管を被検査管内に回転させながら挿入することを特徴とする管内検査方法。
【請求項８】
前記センサ本体及び被検査管の端部のそれぞれに、音響送信機及び音響受信機のうち、相異なるいずれか一方を設置することを特徴とする請求項７に記載の管内検査方法。
【請求項９】
前記センサ本体に温度センサを設置することを特徴とする請求項８に記載の管内検査方法。
【請求項１０】
前記センサ本体と被検査管の端部との間に位置する被検査管内に、更に音響送信機又は音響受信機を設置することを特徴とする請求項８又は９に記載の管内検査方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像光学系や渦流探傷式センサ等を備えるセンサ本体を、ガス管や水道管等の管内に挿脱自在に構成した管内検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、配管内の異物検査や、継ぎ手位置の検知、管口径の計測等を行うべく、カメラや照明等を実装したセンサ本体を配管内に挿入して検査を行う方法が実施されている。斯かるセンサ本体の配管内への挿入方法としては、例えば、車両に搭載したセンサ本体を車輪駆動によって自走させる方法が用いられてきた。
【０００３】
また、特開平５−１２６７５２号公報に記載されているように、２個のバルーンと伸縮機構とを用い、言わば尺取り虫と同様の動作で配管内を移動させる装置も知られている。
【０００４】
前述した車輪駆動による自走方法において、十分なケーブルの牽引力を得るには、車輪と配管内壁の摩擦を大きくするべく、車両等の重量を大きくする必要があるため、操作性が悪くなるのみならず、センサ本体も比較的大型化するため、小口径の配管には使用し難いという問題がある。
【０００５】
さらに、前述した特開平５−１２６７５２号公報に記載された装置は、尺取り虫と同様の動作を行わせるための機構が複雑となる上、センサ本体の移動速度が遅く、曲げ継ぎ手部における通線能力も低いという問題がある。
【０００６】
また、実開昭６２−４９７６１号公報には、センサ本体にコイルワイヤを接続し、該コイルワイヤをねじ状推進機構により回転推進させる装置（コイルワイヤの推進速度は、回転時のねじ送りピッチ、つまりコイルワイヤの線間ピッチに対応する）が記載されている。
【０００７】
しかしながら、センサ本体の配管内挿入方法として、前述したコイルワイヤを用いる場合、配管の継ぎ手部における通線能力を高めるには、コイルワイヤを柔らかくする（弾性定数を小さくする）必要があり、センサ本体が接続されたコイルワイヤの先端まで回転力を効率良く伝達することは、コイルワイヤが長尺になればなるほど困難になるという問題がある。一方、回転力を効率良く伝達するためにコイルワイヤを硬くする（弾性定数を大きくする）と、柔軟性が低下するため、曲げ継ぎ手部における通線能力が低下することになる。このように相反する問題点を共に解決し得る最適なコイルワイヤの弾性定数は決定し難く、配管の状況等に応じて適宜使い分けざるを得ないのが現状である。また、コイルワイヤの推進速度は、コイルワイヤの線間ピッチに対応するため、センサ本体の挿入速度が遅くなるという問題もある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、斯かる従来技術の問題点を解決するべくなされたものであり、被検査管内にセンサ本体を回転させながら挿入する方式の検査装置及び検査方法であって、センサ本体まで回転力を効率良く伝達し得ると同時に、柔軟性に優れ、結果として被検査管内の通線能力に優れる管内検査装置及び検査方法を提供することを第１の課題とする。また、センサ本体の挿入速度を早め得る管内検査装置及び検査方法を提供することを第２の課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記第１及び第２の課題を解決するべく、本発明は、請求項１に記載のように、センサ本体と、該センサ本体の基端に接続され、被検査管内に前記センサ本体を挿入するためのフレキシブル管とを備えた管内検査装置であって、前記フレキシブル管を被検査管内に回転させながら挿入するべく、前記フレキシブル管を軸方向周りに回転させ、且つ、軸方向に押出す回転押出し装置を備え、前記フレキシブル管は、長手方向に延伸する凸部が幅方向の一部に形成された帯状の剛性部材を、幅方向の一部が重なり合うように螺旋状に巻回し、前記剛性部材の重なり合った部分が互いに軸方向に摺動可能となるように形成されていることを特徴とする管内検査装置を提供するものである。
【００１０】
請求項１に係る発明によれば、フレキシブル管が、長手方向に延伸する凸部が幅方向の一部に形成された帯状の剛性部材（例えば、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６等のステンレス材）を、幅方向の一部が、前記凸部同士が重なり合わないような範囲で、重なり合うように螺旋状に巻回することによって形成される。そのため、フレキシブル管の外面に螺旋状の凸部が形成されることになる。従って、フレキシブル管を被検査管の内壁に接触させつつ回転させると、接触部分で軸方向の推進力が働き、フレキシブル管を前進させる力が作用することになる。つまり、前述したような従来の押し込み方法では推進の妨げとなる摩擦力を、回転によって軸方向への推進力に容易に変換することが可能である。また、フレキシブル管が、金属等の１つの剛性部材を巻回して形成されているため、断面構造が比較的強固であり、センサ本体まで回転力を効率良く伝達することが可能である。また、前記剛性部材の重なり合った部分が互いに軸方向（フレキシブル管の長手方向）に摺動可能とされているため、柔軟性に優れ、被検査管内におけるエルボ、ティー等の曲げ継ぎ手部等の通線能力に優れるという効果を奏する。このことは、センサ本体の挿入速度を早め得ることにも通じるものである。
【００１２】
実際に、フレキシブル管を被検査管内へ挿入する場合、フレキシブル管を強制的に被検査管内に押し込むことで挿入可能な場合も多い。つまり、挿入開始時には、回転推進に頼らなくても、フレキシブル管の軸方向への強制的な押出し力を付勢することにより、数ｍは挿入可能な場合もある。また、挿入距離が長くなった場合でも、回転推進とフレキシブル管軸方向への強制的な押出し力との併用で、挿入速度を向上させることが可能である。
【００１３】
以上の観点より、請求項１に係る発明によれば、フレキシブル管を軸方向周りに回転させ、且つ、軸方向に押出す回転押出し装置を備えるため、単なる回転推進のみの場合よりも高速度で被検査管内にセンサ本体を挿入することができ、検査時間を確実に短縮することが可能である。
【００１４】
好ましくは、請求項２に記載のように、管内検査装置は、前記フレキシブル管を巻回して収納する収納ドラムを備え、前記回転押出し装置は、前記フレキシブル管の前記収納ドラムへの出入部に配置され、前記フレキシブル管を所定位置で押圧し、周方向について固定支持する押圧支持手段と、前記フレキシブル管の前記収納ドラムへの出入部に配置され、前記フレキシブル管を軸方向に押出しする押出し手段と、前記フレキシブル管を軸方向周りに回転させるべく、前記収納ドラム、前記押圧支持手段及び前記押出し手段を一体として当該軸方向周りに回転させる回転駆動手段とを有するように構成される。
【００１５】
請求項２に係る発明によれば、フレキシブル管を収納ドラムの回転に応じて軸方向周りに回転させるべく周方向に固定支持するための押圧支持手段（例えば、フレキシブル管押えローラ）と共に、フレキシブル管を軸方向に押出しする押出し手段（例えば、押出しローラ及び回転駆動用モータ）を設けることにより、高速度で被検査管内にセンサ本体を挿入することを可能としている。なお、前記押圧支持手段と前記押出し手段とは、無論、別個に並設する構成としてもよいが、押出し手段としての押出しローラ等に、押圧支持手段としての機能をも同時に奏させるように構成することも可能である。
【００１６】
或いは、請求項３に記載のように、前記フレキシブル管は、軸方向の所定位置に介挿された複数のクラッチ機構から構成される回転部位制御手段を有し、前記回転部位制御手段は、前記回転押出し装置に対して押出し方向に位置するフレキシブル管にのみ回転力を伝達し、前記回転押出し装置は、前記フレキシブル管を挟持する少なくとも１対のツイストローラと、前記ツイストローラを回転させる回転駆動手段とを有するように構成される。なお、「ツイストローラ」の語句は、当該ローラの回転に伴い、これに接触するフレキシブル管が回転すると同時に軸方向に押出されるように作用するべく、その回転軸が、フレキシブル管の軸方向と直交する方向に対し、所定角度だけ傾いた方向となるように設置されたローラを意味するものとして使用する。
【００１７】
フレキシブル管を軸方向周りに回転させる方法としては、請求項２に記載のように、フレキシブル管を巻回して収納する収納ドラムを、押出し手段等と共に一体として当該軸方向周りに回転させてもよい。しかし、フレキシブル管が短い場合や、細い場合はこれで特に支障がないものの、例えば、フレキシブル管が長くなったり、太くなった場合には、収納ドラムの寸法を大きくする必要が生じ、収納ドラム自体を回転させる構成の場合は、装置が大掛かりになり、また回転させるための電力も大きくなる。
【００１８】
請求項３に係る発明によれば、フレキシブル管が、軸方向の所定位置に介挿された複数のクラッチ機構から構成される回転部位制御手段を有し、回転部位制御手段が、回転押出し装置に対して押出し方向に位置するフレキシブル管にのみ回転力を伝達するように構成されているため、フレキシブル管を券回して収納する収納ドラム自体を回転駆動する必要がなくなる。従って、一般的な収納ドラムを用いることができ、装置全体を小型化し、必要電力量も小さくできるという効果を奏する。また、回転押出し装置は、フレキシブル管を挟持する少なくとも１対のツイストローラと、ツイストローラを回転させる回転駆動手段とを有するため、比較的簡易な構成で、フレキシブル管を回転させると同時に軸方向に押し出す機構が提供されることになる。
【００１９】
或いは、請求項４に記載のように、前記フレキシブル管は、軸方向の所定位置に介挿された複数のクラッチ機構から構成される回転部位制御手段を有し、前記回転部位制御手段は、前記回転押出し装置に対して押出し方向に位置するフレキシブル管にのみ回転力を伝達し、前記回転押出し装置は、前記フレキシブル管を所定位置で押圧し、周方向について固定支持する押圧支持手段と、前記フレキシブル管を軸方向に押出しする押出し手段と、前記フレキシブル管を軸方向周りに回転させるべく、前記押圧支持手段及び前記押出し手段を一体として当該軸方向周りに回転させる回転駆動手段とを有するように構成される。
【００２０】
請求項４に係る発明によっても、一般的な収納ドラムを用いることができ、装置全体を小型化し、必要電力量も小さくできるという効果を奏する。また、請求項２に係る発明と同様に、前記押圧支持手段と前記押出し手段とは、無論、別個に並設する構成としてもよいが、押出し手段としての押出しローラ等に、押圧支持手段としての機能をも同時に奏させるように構成することも可能である。
【００２１】
好ましくは、請求項５に記載のように、前記フレキシブル管の内部に、光ファイバが敷設されており、前記クラッチ機構の介挿部位において、前記クラッチ機構と一体に回転すると共に、前記光ファイバ内の光信号を伝送し得るカップリング手段を具備するように構成される。
【００２２】
請求項５に係る発明によれば、光カップリング手段は、ノイズ等の影響をほとんど受けないので、安定した信号の伝送が可能になるという優れた効果を奏する。
【００２３】
好ましくは、請求項６に記載のように、前記センサ本体は、被検査管内を照明する照明手段と、前記照明手段により照明された被検査管内を撮像する撮像手段とを備えるように構成される。
【００２４】
請求項１に係る管内検査装置は、フレキシブル管を使用するため、継ぎ手部等の通線能力に優れる一方、構造が比較的簡単になるので、小径管を被検査対象とすることも可能である。したがって、請求項６に係る発明によれば、小径管内にも挿入が容易な観察装置が実現可能となるという優れた利点を有する。
【００２５】
また、前記第１及び第２の課題を解決するべく、本発明は、請求項７に記載のように、センサ本体と、該センサ本体の基端に接続されたフレキシブル管とを用いた管内検査方法であって、前記フレキシブル管は、長手方向に延伸する凸部が幅方向の一部に形成された帯状の剛性部材を、幅方向の一部が重なり合うように螺旋状に巻回し、前記剛性部材の重なり合った部分が互いに軸方向（フレキシブル管の長手方向）に摺動可能となるように形成されており、前記フレキシブル管を軸方向周りに回転させ、且つ、軸方向に押出すことにより、前記フレキシブル管を被検査管内に回転させながら挿入することを特徴とする管内検査方法を提供するものである。
【００２６】
請求項７に係る発明によれば、被検査管内の通線能力に優れ、センサ本体の挿入速度を早め得る管内検査方法が提供される。
【００２７】
好ましくは、請求項８に記載のように、前記センサ本体及び被検査管の端部のそれぞれに、音響送信機及び音響受信機のうち、相異なるいずれか一方が設置される。
【００２８】
ある種の検査作業においては、被検査管内の状況をセンサ本体で把握する際に、正確な位置情報が重要になる場合がある。例えば、地中に埋設された被検査管内の腐食部位を特定し、その部分の交換を行うような場合には、どの部分の配管を交換すれば良いか、その位置を正確に把握する必要がある。しかしながら、フレキシブル管は、被検査管内への挿入時に、伸縮や屈曲等することから、フレキシブル管の挿入長さと、実際の被検査管の延長距離（センサ本体の管端からの位置）とが異なることになる。したがって、フレキシブル管の挿入長さのみを測定しても、フレキシブル管に接続されたセンサ本体の正確な位置を知ることはできない。請求項８に係る発明によれば、センサ本体及び被検査管の端部（フレキシブル管の挿入側端部、又は反対側の端部とすることも可能である）のそれぞれに、音響送信機及び音響受信機のうち、相異なるいずれか一方が設置されるため、音響波の伝播時間により、センサ本体と被検査管の相対的な位置関係を知ることが可能である。
【００２９】
好ましくは、請求項９に記載のように、前記センサ本体に温度センサが設置される。
【００３０】
請求項９に係る発明によれば、被検査管内の雰囲気温度に応じて異なる音響波の伝搬速度を補正し、計測精度を高めることが可能である。
【００３１】
好ましくは、請求項１０に記載のように、前記センサ本体と被検査管の端部との間に位置する被検査管内に、更に音響送信機又は音響受信機が設置される。
【００３２】
請求項１０に係る発明によれば、前記センサ本体と被検査管の端部との間に位置する被検査管内に、更なる音響送信機又は音響受信機が設置されるので、当該音響送信機又は音響受信機の実際の設置位置（被検査管の端部からの実距離）を別の手段によって予め測定しておき、この間の音響波の伝搬時間を測定することにより、被検査管内の雰囲気の組成、圧力や温度に応じて異なる音響波の伝搬速度を補正し、計測精度を高めることが可能である。
【００３３】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の一実施形態について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る管内検査装置の概略構成図であり、（ａ）は斜視図を、（ｂ）は部分的縦断面図をそれぞれ示す。また、図２は、本実施形態に係る管内検査装置が被検査管内を推進する様子を模式的に示す模式図である。さらに、図３は、後述するように管内検査装置の一部を構成する回転押出し装置の部分概略構成図であり、（ａ）は正面図を、（ｂ）は側面図をそれぞれ示す。図１に示すように、本実施形態に係る管内検査装置１は、後述する光学系が搭載された検査カプセル１１と、検査カプセル１１の基端に接続され、被検査管（図２にＳで示す）内に検査カプセル１１を回転推進させて挿入するためのフレキシブル管１２と、フレキシブル管１２を被検査管内に回転させながら挿入するための回転押出し装置１３と、フレキシブル管１２を券回して収納する収納ドラム１４とを備えている。さらに、本実施形態に係る管内検査装置１には、よりスムーズに被検査管内にフレキシブル管１２を挿入するべく、フレキシブル管１２の収納ドラム１４への出入部に、清掃ブラシ１５が設置されている。また、後述する計測器１６や電源１７も設置されている。
【００３４】
図１及び図３に示すように、回転押出し装置１３は、フレキシブル管１２の収納ドラム１４への出入部に配置され、フレキシブル管１２を所定位置で押圧し、周方向について固定支持する押圧支持手段としてのフレキシブル管押さえローラ１３１と、フレキシブル管１２の収納ドラム１４への出入部に配置され、フレキシブル管１２を軸方向に強制的に押出しする押出し手段１３２と、フレキシブル管１２を軸方向周りに回転させるべく、収納ドラム１４、フレキシブル管押さえローラ１３１及び押出し手段１３２を一体として回転させるための回転駆動手段１３３とを有する。ここで、押出し手段１３２は、押出しローラ１３２ａと、押出しローラ１３２ａを回転させるためのローラ回転駆動用モータ１３２ｂとを備えている。また、回転駆動手段１３３は、モータ１３３ａ及びベルト１３３ｂを備えている。
【００３５】
さらに、回転押出し装置１３は、収納ドラム１４、フレキシブル管押さえローラ１３１及び押出し手段１３２を一体として回転させるために、これらを連結して保持するための保持枠１３４と、保持枠１３４を前記軸方向周りに回転可能とするべく、玉軸受け（図示せず）等によって支持する基台１３５とを備えている。なお、本実施形態では、フレキシブル管１２を安定支持するべく、フレキシブル管押さえローラ１３１を押出しローラ１３２ａとは別個に設けているが、その機能を押出しローラ１３２ａに集約させることも可能である。つまり、フレキシブル管押さえローラ１３１を設けなくても、押出しローラ１３２ａ自体によってフレキシブル管１２は周方向にある程度固定支持される。すなわち、押出しローラ１３２ａに押出し手段としての機能と、押圧支持手段としての機能とを併せ持たせることも可能である。ただし、フレキシブル管押さえローラ１３１を併設した方が、よりスムーズにフレキシブル管１２を押し出すことが可能であると考えられる。
【００３６】
押出し手段１３２によってフレキシブル管１２を被検査管内に強制的に押し込むことにより、例えば、挿入口近傍など、挿入抵抗が小さい領域における検査カプセル１１の挿入速度を早めることが可能である。また、前記強制的な押出し力と回転推進力とを併用することにより、より効率的な挿入が可能となる。さらに、フレキシブル管１２と被検査管の内壁との摩擦力が小さく、回転推進力が十分に得られない場合であっても、押出し力によって検査カプセル１１を被検査管内へと進行させることが可能である。なお、収納ドラム１４にはハンドル１４１が設置されており、フレキシブル管１２の収納時には、ハンドル１４１を回転させることにより、収納ドラム１４のみが回転し、フレキシブル管１２を巻回収納することができるように構成されている。
【００３７】
なお、収納ドラム１４は、図４に示す形態にすることも可能である。この場合も図１に示す場合と同様に、収納ドラム１４、フレキシブル管押さえローラ１３１及び押出し手段１３２を連結して保持する保持枠１３４を回転させることにより、収納ドラム１４、フレキシブル管押さえローラ１３１及び押出し手段１３２を一体として回転させることができる。なお、ハンドル１４１が回転の妨げとなるような場合には、折り畳み式や脱着式のハンドルとすればよい。
【００３８】
図５は、本実施形態に係るフレキシブル管１２を部分的に示す縦断面図である。図５に示すように、フレキシブル管１２は、長手方向に延伸する凸部１２１ａが幅方向の一部に形成された長い帯状の剛性部材（例えば、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６等のステンレス材）１２１を、凸部１２１ａ同士が重なり合わない範囲で、幅方向の一部が重なり合うように螺旋状に巻回し、剛性部材１２１の重なり合った部分が互いに軸方向に摺動可能となるように形成されている。本実施形態では、凸部１２１ａと、凸部が形成されていない部分１２１ｂ（本実施形態では凹部）とが重なり合うように螺旋状に巻回されている。そして、この互いに重なり合っている凸部１２１ａと、凸部が形成されていない部分１２１ｂとが互いに軸方向（フレキシブル管の長手方向）に摺動可能となるように構成されている。なお、上記幅方向とは、帯状の剛性部材１２１の長手方向と直交する方向を意味する。
【００３９】
本実施形態に係るフレキシブル管１２は、以上に述べたような構成を有するため、図６に示すように、フレキシブル管１２を被検査管Ｓの内壁に接触させつつ回転させると、接触部分（図６にＡ、Ｂで示す）で軸方向の推進力が働き、フレキシブル管１２を前進させる力が作用することになる。つまり、従来の単純な押し込み方法では推進の妨げとなる摩擦力を、回転によって軸方向への推進力に容易に変換することが可能である。また、フレキシブル管１２は、剛性部材を巻回して形成されているため、断面構造が比較的強固であり、検査カプセル１１まで回転力を効率良く伝達することが可能である。さらに、隣接する凸部１２１ａと凹部１２１ｂとが、軸方向に互いに摺動自在に嵌合しているため、柔軟性に優れ、被検査管内における継ぎ手部等の通線能力に優れるという効果を奏する。なお、フレキシブル管１２の剛性（柔軟性）は、フレキシブル管１２の管径、剛性部材１２１の材質や厚さ、凹凸ピッチ等で変化するが、相異なる複数の剛性部材１２１を長手方向に溶接して連結する等の加工を施せば、フレキシブル管１２の部位によって前記厚さ等のパラメータを適宜変更することも可能である。したがって、例えば、フレキシブル管１２の先端側（検査カプセル１１に接続されている側）については剛性部材１２１の厚さを薄くすること等により屈曲し易い柔軟性の高いものとし、基端側については剛性部材１２１の厚さを増すこと等によりやや屈曲しにくいものの回転力を伝達し易いものとすれば、長距離においても高い通線能力を得ることができる。
【００４０】
図７は、検査カプセル１１とフレキシブル管１２内における信号伝送を説明する説明図であり、（ａ）は検査カプセル１１及びフレキシブル管１２全体の構成を、（ｂ）は検査カプセル１１の近傍における概略の内部構成を示す。前述のように、フレキシブル管１２は回転するため、フレキシブル管１２内への電力供給や信号の取り出しは、フレキシブル管１２の基端部に取り付けられた回転伝送器（回転を伴う各種装置への信号及び動力の伝送を行う機器であり、スリップリング等から形成される）１２２を用いて行われる。また、回転伝送器１２２には、計測器１６及び電源１７が接続されている。計測器１６は、後述する出力信号を表示、記録又は信号処理するための機器であり、モニタ、ビデオレコーダ、信号処理装置等から構成されている。検査カプセル１１には、電源１７から回転伝送器１２２及びフレキシブル管１２内の配線１２３を介して必要な電力が供給される。一方、検査カプセル１１で検出した出力信号（例えば被検査管内の観察像）は、計測器１６に送信され、計測器１６が具備するモニター等に表示される。
【００４１】
検査カプセル１１の内部には、図７（ｂ）に示すように、被検査管内を照明する照明１１１と、照明１１１により照明された被検査管内を撮像するための撮像手段を構成する光学レンズ１１２及びＣＭＯＳイメージセンサやＣＣＤイメージセンサ等の撮像素子１１３と、撮像素子１１３の出力を増幅する電子回路１１４とが搭載されている。電子回路１１４で増幅された出力信号は、コネクタ１２４を介してフレキシブル管１２内の配線１２３によって伝送される。
【００４２】
以上に説明した管内検査装置１のフレキシブル管１２を回転させることにより、検査カプセル１１は順次被検査管内を進行していき、被検査管内の状況を観察することが可能である。例えば、本実施形態の管内検査装置１を内径２５ｍｍの配管に使用する場合には、フレキシブル管１２の直径は１０ｍｍ程度で、検査カプセル１１の最大直径は２０ｍｍ程度とすることが可能であり、配管内に存在する継ぎ手部も容易に通過することが可能である。
【００４３】
なお、検査カプセル１１と被検査管Ｓの相対的な位置関係を正確に計測するためには、検査カプセル１１及び被検査管Ｓの端部のそれぞれに、音響送信機及び音響受信機のうち、相異なるいずれか一方を設置すればよい。これにより、音響波の伝搬時間を計測すれば、検査カプセル１１と被検査管Ｓの相対的な位置関係を正確に検知することが可能である。図８は、音響波の伝搬を利用した検査カプセル１１の位置計測方法を示す説明図である。図８に示すように、検査カプセル１１の位置を計測するべく、フレキシブル管１２の先端に接続された検査カプセル１１内に音響受信機１８を収納し、被検査管Ｓの挿入側端部に音響送信機１９を設置する。
【００４４】
音響受信機１８としては、音響波を受信し得るセンサである限りにおいて種々のものを適用可能であるが、小型化が容易である観点から、小型のマイクロフォンや圧電素子等を使用することが望ましい。一方、音響送信機１９としては、音響波を送信できる限りにおいて種々のものを適用可能である。
【００４５】
検査カプセル１１の位置、つまり被検査管Ｓの端部から検査カプセル１１までの被検査管Ｓの長さを測定する際には、まず、音響送信機１９から音響波を発生させる。音響波は、被検査管Ｓ中を伝搬しながら、検査カプセル１１に収納された音響受信機で１８受信される。受信された信号は、フレキシブル管１２内部の信号線を介して、被検査管外の計測器（図１に符号１６で示す）に入力される。計測器１６の信号処理装置では、音響波の送信から受信までの経過時間（伝搬時間）Ｔを、信号処理して算出する。ここで、被検査管Ｓ内部の雰囲気を伝搬する音響波の速度を予め認識しておけば、前記経過時間に基づき、検査カプセル１１の位置を算出することができる。
【００４６】
ここで、音響波の伝搬速度は、伝搬する雰囲気の組成、圧力や温度等のパラメータに依存することが知られている。こららパラメータの内、雰囲気の組成や圧力は、被検査管Ｓの実際の検査状況を鑑みれば、どの様なケースでも略同じと考えることができるため、特に問題となり易いのは雰囲気温度の影響である。一般的には、雰囲気温度が上昇すれば、音響波の速度は増加する。実際の検査状況を鑑みれば、日中に検査する場合と夜間に検査する場合とで、また季節によっても雰囲気の温度は大きく変化する可能性がある。従って、このような場合に、雰囲気温度による影響を補正しなければ、測定された検査カプセル１１の位置には大きな誤差が含まれてしまうことになる。斯かる誤差を回避するには、検査カプセル１１内に、雰囲気温度を測定するための温度センサを搭載すればよい。前記温度センサとしては、例えば、熱電対やサーミスタ等の小型のセンサを適用することが可能である。
【００４７】
但し、検査カプセル１１内に、各種センサやその増幅器等が収納されている場合には、検査カプセル１１自体の発熱に起因して、雰囲気温度の正確な測定が困難になる場合も考えられる。このような場合、図９に示すような方法を採用することにより、より正確な温度補正を行うことができる。つまり、検査カプセル１１と被検査管Ｓの端部との間に位置する被検査管Ｓ内の既知の位置に、更なる音響受信機２０を設けて測定する方法である。被検査管Ｓの端部に設置された音響送信機１９と音響受信機２０の間の距離が既知であれば、その間の音響波の伝搬時間Ｔ0を測定することで、正確な音響波の伝搬速度を算出することができるため、音響送信機１９から音響受信機１８までの音響波の伝搬時間Ｔ1に基づき検査カプセル１１の正確な位置を測定することができる。換言すれば、雰囲気温度の影響を補正し、被検査管Ｓの正確な総延長距離を測定することができる。なお。図８及び図９には、音響送信機１９を管端に、音響受信機１８、２０をそれぞれ検査カプセル１１内と被検査管Ｓの中間部とに設ける例を示したが、各々の送受信を入れ替えた構成であっても同様に検査カプセル１１の位置を計測可能である。
【００４８】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
図１０は、本発明の第２の実施形態に係る管内検査装置の概略構成を示す斜視図である。また、図１１は、後述するように管内検査装置の一部を構成するツイストローラの配置関係を示す説明図であり、（ａ）は正面図を、（ｂ）は平面図をそれぞれ示す。図１０に示すように、本実施形態に係る管内検査装置１も、検査カプセル１１と、検査カプセル１１の基端に接続され、被検査管内に検査カプセル１１を回転推進させて挿入するためのフレキシブル管１２と、フレキシブル管１２を被検査管内に回転させながら挿入するための回転押出し装置１３と、フレキシブル管１２を券回して収納する収納ドラム１４とを備えている。なお、図１０には示していないが、第１の実施形態と同様に、清掃ブラシを設置することも可能である。
【００４９】
本実施形態に係る回転押出し装置１３は、フレキシブル管１２を挟持する一対のツイストローラ１３１ａ、１３１ｂ（以下、適宜両者を併せて、ツイストローラ１３１と称する）と、ツイストローラ１３１を回転させる回転駆動手段としてのモータ１３２とを有する。ここで、図１１に示すように、一方のツイストローラ１３１ａは、その回転軸Ｌaが、該ツイストローラ１３１ａに接触する位置におけるフレキシブル管１２の軸方向（つまり、フレキシブル管１２の進行（押出し）方向に相当）と直交する方向に対し、所定角度θだけ傾いた方向となるように設置されている。また、他方のツイストローラ１３１ｂは、その回転軸Ｌbが、前記直交する方向に対し、前記ツイストローラ１３１ａの回転軸方向とは逆方向に所定角度θだけ傾いた方向となるように設置されている。これにより、フレキシブル管１２は、ツイストローラ１３１によって回転すると同時に軸方向に押し出される。すなわち、本実施形態に係るツイストローラ１３１は、フレキシブル管１２を軸方向に押出す機能と軸方向周りに回転させる機能とを兼ね備えたものである。なお、フレキシブル管１２に対する摩擦力を所定値以上にして前記機能を十分に発揮させるべく、ツイストローラ１３１の表面は、例えばゴム材で覆うことが好ましい。
【００５０】
本実施形態に係るフレキシブル管１２には、軸方向の略等間隔毎に（例えば１ｍ毎に）クラッチ機構１２１が介挿され、回転部位制御手段を構成している。本実施形態に係るクラッチ機構１２１としては、例えば、ワンウェイクラッチ（歯付きクラッチやスプリングクラッチ等）と称される機械部品を使用することが可能である。例えば、歯付きクラッチは、図１２に示すように、表面に放射状の鋸溝が設けられた円板ｄの表面同士を当接させて構成されており、一回転方向には両者の溝が噛合うため回転力を伝達することができるが、逆回転方向には噛み合わず回転力を伝達することができないことになる。ここで、本実施形態に係るクラッチ機構１２１は、回転力の伝達方向を切り替え得るように構成されており、例えば、図１３に示すように、前述した２つの歯付きクラッチＡ（円板ｄ１及びｄ２で構成）及びＢ（円板ｄ３及びｄ４で構成）を組み合わせて形成されている。ここで、円板ｄ１〜ｄ４の表面には、歯付きクラッチＡ及びＢの各回転力伝達方向が互いに逆方向（クラッチＡはＸ方向、クラッチＢはＹ方向（Ｘ方向と逆方向））になるように鋸溝が設けられている。また、各歯付きクラッチＡ、Ｂの一部をそれぞれ構成する円板ｄ２及びｄ３は、裏面同士が結合されて部材１２１ａを構成しており、当該部材１２１ａが更にフレキシブル管１２に結合され、フレキシブル管１２と一体となって移動可能とされている。また、各円板ｄ１〜ｄ４は、外枠１２１ｂ内に収容されており、円板ｄ１及びｄ２の裏面が外枠１２１ｂの内壁に結合されている。さらに、円板ｄ１の裏面にフレキシブル管１２が結合されている。
【００５１】
以上の構成を有するクラッチ機構１２１において、図１３に示すように、回転力が伝達しない状態（図１３（ａ））から、フレキシブル管１２に紙面左方向の押圧力が付勢された場合には、部材１２１ａが紙面左方向に移動して、歯付きクラッチＡが噛合う状態になり（図１３（ｂ））、紙面右方向の引張力が付勢された場合には、部材１２１ａが紙面右方向に移動して、歯付きクラッチＢが噛合う状態になる（図１３（ｃ））。従って、図１３（ｂ）に示す状態において、クラッチ機構１２１の前後の何れか一方の位置でフレキシブル管１２に矢符Ｘ方向の回転力を付勢すれば、歯付きクラッチＡが回転し、他方の位置におけるフレキシブル管１２に同方向の回転力が伝達することになる。なお、矢符Ｙ方向の回転力を付勢したとしても、回転力は伝達しないことになる。一方、図１３（ｃ）に示す状態において、クラッチ機構１２１の前後の何れか一方の位置でフレキシブル管１２に矢符Ｙ方向の回転力を付勢すれば、歯付きクラッチＢが回転し、他方の位置におけるフレキシブル管１２に同方向の回転力が伝達することになる。なお、矢符Ｘ方向の回転力を付勢したとしても、回転力は伝達しないことになる。
【００５２】
次に、フレキシブル管１２に介挿された複数のクラッチ機構１２１から構成される回転部位制御手段の動作について以下に説明する。図１４は、回転部位制御手段の動作を示す説明図である。図１４に示すように、回転部位制御手段は、前述した構成を有する複数のクラッチ機構１２１からなり、各クラッチ機構１２１は、歯付きクラッチＡ及びＢを組み合わせて形成されている。ここで、回転押出し装置１３は、矢符Ｘ方向にフレキシブル管１２を回転させると同時に、被検査管側（紙面左方向）に押出すように構成されている。この際、回転押出し装置１３に対して押出し方向（紙面左方向）に位置するクラッチ機構１２１では、フレキシブル管１２に付勢される押出し力によって、歯付きクラッチＡが噛み合うことになるため、矢符Ｘ方向の回転力が伝達し、フレキシブル管１２も同方向に回転することになる。一方、回転押出し装置１３に対して収納ドラム１４側（紙面右方向）に位置するクラッチ機構１２１では、収納ドラム１４の回転抵抗等に起因して、紙面右方向への引張力が発生するため、歯付きクラッチＡが離間し、歯付きクラッチＢが噛み合う状態となる。従って、回転押出し装置１３に対して収納ドラム１４側に位置するフレキシブル管１２には、矢符Ｘ方向の回転力が伝達しないことになる。以上のようにして、本実施形態に係る回転部位制御手段によれば、回転押出し装置１３に対して押出し方向に位置するフレキシブル管１２にのみ回転力を伝達することが可能である。なお、本実施形態におけるクラッチ機構１２１は、一回転方向（矢符Ｘ方向）にのみ回転力を伝達する構成となっているが、これは、単純な構成とするべく歯付きクラッチを適用したためであって、本発明は何らこれに限定されるものではない。すなわち、回転押出し装置１３に対して押出し方向に位置するフレキシブル管１２にのみ回転力を伝達し得るように、回転力の伝達をオン／オフできるクラッチ機構１２１である限りにおいて、種々の形態を採用することができ、例えば、電磁バルブのようなアクチュエータを適用すれば、双方向の回転力を伝達し得るように構成することも可能である。
【００５３】
このように、本実施形態に係るフレキシブル管１２には、複数のクラッチ機構１２１が介挿され、回転押出し装置１３に対して押出し方向に位置するフレキシブル管１２にのみ回転力を伝達し得るように構成されているため、フレキシブル管１２のうち、ツイストローラ１３１によって回転させられる部位よりも前方（検査カプセル１１の方向）の部位は回転するが、後方の部位は回転しないことになる。従って、第１の実施形態の場合と異なり、フレキシブル管１２は、図１０に示すような簡易な一般的収納ドラム１４に巻回収納することができ、回転押出し装置１３を単純化することが可能である。なお、第１の実施形態の場合と同様に、フレキシブル管１２を、先端側は屈曲し易い柔軟性の高いものとし、基端側はやや屈曲しにくいものの回転力を伝達し易いものとすれば、長距離においても高い通線能力を得ることができる。
【００５４】
図１５は、検査カプセル１１とフレキシブル管１２内における信号伝送を説明する説明図であり、（ａ）は検査カプセル１１及びフレキシブル管１２全体の構成を、（ｂ）は検査カプセル１１の近傍における概略の内部構成を示す。本実施形態における信号伝送は、光伝送方式が採用されており、フレキシブル管１２内には光ファイバ１２３が敷設されている。また、前述のように、フレキシブル管１２は回転するため、フレキシブル管１２に敷設された光ファイバ１２３からの信号の取り出しは、フレキシブル管１２の基端部に取り付けられた光回転伝送器１２２を用いて行われる。また、フレキシブル管１２には、軸方向の略等間隔毎に（例えば１ｍ毎に）クラッチ機構１２１が介挿されており、クラッチ機構１２１内には、光カップリング装置１２４が組み込まれている。これにより、フレキシブル管１２の回転時にも光ファイバ１２３をねじることなく光信号を伝送することが可能である。光回転伝送器１２２には、計測器１６が接続されている。検査カプセル１１で検出した出力信号（例えば被検査管内の観察像）は、計測器１６に送信され、計測器１６が具備するモニター等に表示される。
【００５５】
検査カプセル１１の内部には、図７（ｂ）に示すように、被検査管内を照明する照明１１１と、照明１１１により照明された被検査管内を撮像するための撮像手段を構成する光学レンズ１１２及びＣＭＯＳイメージセンサやＣＣＤイメージセンサ等の撮像素子１１３と、撮像素子１１３の出力を増幅する電子回路１１４とが搭載されている。さらに、本実施形態では、第１の実施形態と異なり、外部からの電力の供給がないため、検査カプセル１１内に電力供給手段としてのバッテリ１１５が搭載されている。電子回路１１４からの出力信号は、検査カプセル１１内の所定のデバイス（図示せず）により光信号に変換され、光送信機１１６によって光ファイバ１２３内に送信される。
【００５６】
以上に説明した管内検査装置１のフレキシブル管１２を回転させることにより、検査カプセル１１は順次被検査管内を進行していき、被検査管内の状況を観察することが可能である。本実施形態に係る管内検査装置１の場合、検査カプセル１１内にバッテリ１１５を搭載するため、第１の実施形態の場合よりも若干寸法が大きくなる。例えば、本実施形態の管内検査装置１を内径５０ｍｍの配管に使用する場合には、フレキシブル管１２の直径は２０ｍｍ程度で、検査カプセル１１の最大直径は３５ｍｍ程度とすることが可能であり、配管内に存在する継ぎ手部も容易に通過することが可能である。
【００５７】
なお、本実施形態では、図１０に示すように、フレキシブル管１２を軸方向に押出す機構と軸方向周りに回転させる機構とを併せ持つ手段としてツイストローラ１３１を用いたが、第１の実施形態と同様に、両機構を別々に設ける構成とすることも可能である。
【００５８】
上記構成は、例えば、図１６に示すように、フレキシブル管１２の収納ドラム１４への出入部に、図１に示す第１の実施形態の一部と同様の構成を有する回転押出し装置１３を設けることによって実現可能である。つまり、図１６に示す回転押出し装置１３は、フレキシブル管１２を軸方向に押出すための押出しローラ及び該押出しローラを回転させるローラ回転駆動用モータからなる押出し手段１３２と、フレキシブル管１２を所定位置で押圧し周方向について固定支持するフレキシブル管押さえローラ１３１と、押出し手段１３２及びフレキシブル管押さえローラ１３１を一体として回転させるべく、これらを一体として支持する外枠１３４と、外枠１３４を回転可能に支持する基台１３５と、外枠１３４を回転させるためのモータ１３３ａやベルト１３３ｂを具備した回転駆動手段１３３とを備えている。外枠１３４は、前述のように、押出し手段１３２及びフレキシブル管押さえローラ１３１を一体として回転させるべく、玉軸受け（図示せず）等を介して基台１３５上に回転可能に支持されている。外枠１３４を回転駆動手段１３３によって回転させることにより、押出し手段１３２の押出しローラやフレキシブル管押さえローラ１３１が回転し、これらのローラで保持されたフレキシブル管１２を軸方向周りに回転させることが可能である。また、押出し手段１３２を構成する前記ローラ回転駆動用モータによって押出しローラを回転させることにより、フレキシブル管１３を軸方向へ押出すことが可能である。
【００５９】
以上に説明した図１６に示す構成の場合、モータ１３３ａと前記ローラ回転駆動用モータとを独立別個に制御することができるので、軸方向周りの回転速度と、軸方向への押出し速度を独立して制御することが可能である。なお、押出し手段１３２の詳細な構成は、前述した第１の実施の形態の場合と同様である。また、第１の実施の形態と同様に、フレキシブル管押えローラ１３１の機能を、押出し手段１３２の押出しローラに集約することも可能である。
【００６０】
なお、検査カプセル１１及び被検査管Ｓの端部のそれぞれに、音響送信機及び音響受信機のうち、相異なるいずれか一方を設置するのが好ましい点、さらには、検査カプセル１１に温度センサを設置したり、被検査管Ｓに更なる音響送信機又は音響受信機を設置すれば、より一層好ましい点は、第１の実施形態の場合と同様である。
【００６１】
また、第１及び第２の実施形態共に、検査カプセル１１内に撮像光学系を搭載し、被検査管内の状況を観察する形態を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限るものではなく、渦流探傷式センサ等、被検査管内の状況を計測し得る限りにおいて種々のセンサを搭載可能である。
【００６２】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明に係る管内検査装置及び管内検査方法によれば、フレキシブル管が、長手方向に延伸する凸部が幅方向の一部に形成された帯状の剛性部材を、幅方向の一部が重なり合うように螺旋状に巻回することによって形成されているため、フレキシブル管の外面に螺旋状の凸部が形成されることになる。従って、フレキシブル管を被検査管の内壁に接触させつつ回転させると、接触部分で軸方向の推進力が働き、フレキシブル管を前進させる力が作用することになる。つまり、前述したような従来の押し込み方法では推進の妨げとなる摩擦力を、回転によって軸方向への推進力に容易に変換することが可能である。また、フレキシブル管が、金属等の１つの剛性部材を巻回して形成されているため、断面構造が比較的強固であり、センサ本体まで回転力を効率良く伝達することが可能である。また、前記剛性部材の重なり合った部分が互いに軸方向に摺動可能とされているため、柔軟性に優れ、被検査管内におけるエルボ、ティー等の曲げ継ぎ手部等の通線能力に優れるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、本発明の第１の実施形態に係る管内検査装置の概略構成図である。
【図２】  図２は、本発明に係る管内検査装置が被検査管内を推進する様子を模式的に示す模式図である。
【図３】  図３は、本発明の第１の実施形態に係る管内検査装置の一部を構成する回転押出し装置の部分概略構成図である。
【図４】  図４は、本発明の第１の実施形態に係る管内検査装置において、他の形態の収納ドラムを適用した例を示す概略構成図である。
【図５】  図５は、本発明に係るフレキシブル管を部分的に示す縦断面図である。
【図６】  図６は、本発明に係るフレキシブル管の回転推進の原理を説明する説明図である。
【図７】  図７は、本発明の第１の実施形態に係る検査カプセルとフレキシブル管内における信号伝送を説明する説明図である。
【図８】  図８は、音響波の伝搬を利用した検査カプセルの位置計測方法を示す説明図である。
【図９】  図９は、音響波の伝搬を利用した検査カプセルの位置計測方法の他の例を示す説明図である。
【図１０】  図１０は、本発明の第２の実施形態に係る管内検査装置の概略構成図である。
【図１１】  図１１は、本発明の第２の実施形態に係るツイストローラの配置関係を示す説明図である。
【図１２】  図１２は、本発明の第２の実施形態に係るクラッチ機構を構成する円板の概略構成図である。
【図１３】  図１３は、本発明の第２の実施形態に係るクラッチ機構の概略構成図である。
【図１４】  図１４は、本発明の第２の実施形態に係る回転部位制御手段の動作を示す説明図である。
【図１５】  図１５は、本発明の第２の実施形態に係る検査カプセルとフレキシブル管内における信号伝送を説明する説明図である。
【図１６】  図１６は、本発明の第２の実施形態に係る管内検査装置において、他の形態の押出し装置を適用した例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１  ・・・管内検査装置      １１・・・検査カプセル
１２・・・フレキシブル管    １３・・・回転押出し装置
【図１】
0003816763.tif 000002
【図２】
0003816763.tif 000003
【図３】
0003816763.tif 000004
【図４】
0003816763.tif 000005
【図５】
0003816763.tif 000006
【図６】
0003816763.tif 000007
【図７】
0003816763.tif 000008
【図８】
0003816763.tif 000009
【図９】
0003816763.tif 000010
【図１０】
0003816763.tif 000011
【図１１】
0003816763.tif 000012
【図１２】
0003816763.tif 000013
【図１３】
0003816763.tif 000014
【図１４】
0003816763.tif 000015
【図１５】
0003816763.tif 000016
【図１６】
0003816763.tif 000017