JP2000329300A

JP2000329300A - 導管の移動監視設備

Info

Publication number: JP2000329300A
Application number: JP11136753A
Authority: JP
Inventors: Osamu Araki; 修荒木; Hitoshi Ishizuka; 仁司石塚; Hiroyuki Unishi; 裕之卯西; Tomoji Fujisawa; 友二藤沢; Motoi Kobayashi; 基小林
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1999-05-18
Filing date: 1999-05-18
Publication date: 2000-11-30

Abstract

(57)【要約】【課題】充電池への充電作業を減少して長時間連続作
業を実現する。【解決手段】リニアモータにより移動する走行体に発
電装置２２を搭載する。発電装置２２が備える発電器に
重量支持用車輪１９の回転を伝達し発電する。発電装置
２２から監視カメラ機器８等の監視機器に電力を供給す
るとともに、充電池１２へ補充電する。【効果】発電装置から監視機器に電力供給し且つ充電
池に充電することにより、作業効率を悪化させる充電ス
テーションでの充電池への充電作業の回数が大幅に減
り、ひいては連続稼動時間を飛躍的に増大させることが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、トンネル内また
は工場内等に設置されるガス導管等の導管の移動監視設
備に関し、詳しくは、連続稼動時間の増大に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】トンネル内や工場内に敷設された可燃性
ガス等の流体の輸送用の導管は、腐食、地震および地盤
変動により、割れ、亀裂および曲がり等の欠陥が発生す
る危険性がある。従って、それらの欠陥の発生を予知し
たり、早期に発見することによって、重大事故になるこ
とを未然に防止することが重要である。

【０００３】そのための監視方法としては、人間が巡回
して監視する方法や所定の間隔で固定監視装置を設置す
る方法等がある。

【０００４】しかし、人間が巡回する方法は監視効率や
安全性に問題があり、特殊な場合に限られる。

【０００５】また、固定監視装置による監視では、特に
固定監視装置同士間の中間部等で死角が生じる懸念があ
り、ガス漏れ等の異常が発生しても検知が遅れる問題が
あり、重大事故になる危険性がある。

【０００６】更に、トンネル内や工場内を移動して検査
するための手段として、自走式ロボットにカメラ等の検
査装置を搭載する方法、あるいは、移動監視設備として
原子力発電所における原子炉周辺施設の点検等のために
使用されているモノレール型の検査装置が知られてい
る。

【０００７】しかしながら、上記の自走式ロボットの検
査装置は、移動用に電池を搭載するために装置が大型化
し、狭隘な場所での対応が難しく、更には、搭載する電
池の容量の制限から長時間連続の稼動が困難で、移動中
に電池が切れた場合には電池を交換するまで自力で移動
することができない問題がある。

【０００８】また、モノレール型の検査装置は、レール
にトロリー線を設置し、移動体側で集電することで長距
離の監視が可能であるが、集電によって火花が発生する
ため、例えば可燃性ガスを取り扱う場所には適用できな
い。

【０００９】これらの問題を解決する手段として、特開
平５−３２２７７号公報が開示されている。これは、長
さ方向に間隔をあけて複数個の励磁コイルが配置されて
いるガイドレールと、前記ガイドレールに車輪によって
走行自在に懸吊された走行体とからなり、走行体に取付
けられた永久磁石と前記励磁コイルとの吸引と反発とを
駆動方向に同期を取ることによって走行体を走行させ
る、いわゆる地上一次式同期型リニアモータによる駆動
によって走行体をガイドレールに沿って走行させ、この
走行体に導管の異常を検知するための検査機器と監視情
報を送受信するための受発振器を搭載して、トンネル内
に敷設された導管の監視を遠隔操作で行う移動監視設備
である（以下、「先行技術１」という）。

【００１０】先行技術１の移動監視設備は、地上一次式
同期型リニアモータによって検査装置を移動するため、
火花を発生させる集電装置が不要である。更に、誘導型
のリニアモータのリアクションプレートのように渦電流
を発生させる必要がなく、それによって装置が高温にな
ることもないので、たとえ、可燃性ガスが充満していて
も危険性がない。また、遠隔操作が可能であることから
酸欠状態でも監視作業が可能である。

【００１１】このように、先行技術１の移動監視設備は
長距離の導管の監視を安全且つ迅速に実施できる利点を
有している。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上記に示した先行技術
１の移動監視設備は、地上一次式同期型リニアモータで
駆動するため、長距離および連続の走行が可能である。
監視装置内部には、ＩＴＶカメラ、赤外線カメラおよび
ガス検知器等の監視機器と、これらを動作させるための
充電池が搭載されている。勿論この充電池は上記の監視
機器（電子機器）への電源供給が目的であるため、従来
技術の自走式ロボットと比較して長時間の使用が可能で
あるが、非常事態での緊急出動に備えて完全放電の状態
を避けるため、常にある程度放電した後には必ず充電ス
テーションでの充電作業を行う等の運用をとる必要があ
った。しかしながら、この充電作業のために監視作業効
率が低下する問題がある。

【００１３】従って、この発明の目的は、充電ステーシ
ョンでの充電作業の頻度を飛躍的に減少させることによ
り、長期間に渡って連続的に監視作業を行うことができ
る導管の移動監視設備を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、導管の監視ルートに沿って敷設され、その長手方向
に一定間隔で励磁コイルが配設されているガイドレール
と、監視機器を搭載して地上一次式同期型リニアモータ
により駆動されて前記ガイドレールを走行可能な走行体
とを備える導管の移動監視設備において、前記監視機器
に電力供給可能な充電池と、前記走行体の運動エネルギ
ーを電気エネルギーに変換して発電し前記監視機器およ
び前記充電池に電力供給可能な発電装置と、前記発電装
置から前記監視機器および前記充電池への電力供給量を
制御する制御装置とを備えることに特徴を有するもので
ある。

【００１５】請求項２に記載の発明は、前記発電装置
は、前記走行体の移動に伴って前記ガイドレールを転動
可能に設けたローラの回転運動を動力源に利用して発電
する発電器を備えることに特徴を有するものである。

【００１６】請求項３に記載の発明は、前記発電装置
は、前記走行体の重量を支持する車輪の回転運動を動力
源に利用して発電する発電器を備えることに特徴を有す
るものである。

【００１７】本発明によれば、発電装置により走行体に
搭載した監視機器に電力供給可能且つ充電池に充電可能
とすることにより、充電ステーションでの充電作業の回
数を大幅に減らし、ひいては連続稼動時間を飛躍的に増
大させることができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】次に、この発明の実施の形態を図
面を参照しながら説明する。

【００１９】図１は、この発明の実施の形態に係る概略
垂直断面図である。図１において、１はガイド装置であ
り、ガイドレール２と、その側面に設けた複数の励磁コ
イル３と、励磁コイル３に取り付けられたセンサ４とに
よって構成されている。ガイド装置１の励磁コイル３
は、複数の相（例えば３相）ごとにリニア電源供給ライ
ン４４を通じて配線され、監視操作機構の電源装置４５
に繋がれている。

【００２０】５は走行体であり、駆動機器６ａ、６ｂ
と、駆動機器６ａ、６ｂに取付けた走行体本体７および
発電装置２２によって構成されている。ここでは、２つ
の駆動機器６ａ、６ｂを取り付けているが、必要に応じ
て駆動機器を増加させることができる。

【００２１】走行体本体７は密閉構造となっており、監
視カメラ機器８、ガス検知器９、制御機器１０、映像お
よびデータ等の送受信機１１、映像やデータの通信を行
う密結合無線装置４６等の監視機器、および、充電池１
２、電源コントローラ１３が内蔵されている。また、超
音波や赤外線などによる障害物検出器１４等の監視機器
は、走行体本体７の先端部に取付けられている。

【００２２】更に、走行体本体７の姿勢を検知するため
に、ここでは図示しないが、傾斜計やジャイロ（方位
計）等の計測機器を搭載することもある。

【００２３】図２は、本発明に用いる同期型のリニアモ
ータのレール構造と車輪ブロックを示す図であり、図３
は、図２のレールの中心（１点鎖線Ｘ：図３参照）右側
をＡ−Ａ線矢視による断面図、図４は図２のレールの中
心（１点鎖線Ｘ：図３参照）左側をＢ−Ｂ線矢視による
断面とした図である。

【００２４】図２〜４に示すように、ガイド装置１はガ
イドレール２に断面形状がＨ型のレールを用い、モノレ
ール構造とするとともに、その側面に適宜に離したレー
ストラック型（図１参照）の励磁コイル３およびセンサ
４を取り付けた非磁性のケース１５が取り付けられてい
る。非磁性のケース１５は、両面対称に限定することな
く取り付けることができる。走行体５の駆動機器６ａ、
６ｂ（図１参照）は、ガイド装置１のガイドレール２を
挟むように取り付けられた多極磁石１６と、強磁性体の
バックコア１７による磁石ブロック１８と、それら磁石
ブロック１８の両側に回転自在になるように取り付けら
れた１対の重量支持用車輪１９と、ガイドレール２の上
下の縁を転接する触れ止め用の側面ローラ２０ａ、２０
ｂ、２０ｃによって組み込まれた１対の車輪ブロック２
１とによって構成されている。

【００２５】走行体５は、複数の駆動機器６ａ、６ｂを
介してガイド装置１に懸吊されており、駆動機器６ａ、
６ｂが磁石ブロック１８の多極磁石１６と励磁コイル３
との吸引または反発力によって移動することによりガイ
ドレール２に沿って走行自在である。

【００２６】４７および４８は、映像やデータを伝送す
るために設置したアンテナおよび密結合無線ケーブルで
あって、走行体５に取り付けられたアンテナ４７とガイ
ドレール２に取り付けられた密結合無線ケーブル４８と
の間の距離は、１０〜３０ｍｍ程度に設定されている。
この手段によって、移動する走行体５との間の映像およ
びデータの伝送が、トンネル内等の電波環境が良くない
場所であっても、確実に無接触且つ長距離に渡り行うこ
とができる。

【００２７】発電装置２２は、上記リニアモータによっ
て走行する走行体５の運動エネルギーを電気エネルギー
に変換する装置である。具体的には、走行体５に取り付
けられた重量支持用車輪１９の回転運動を動力源に利用
して電気を発電する装置である。発電装置２２は、密閉
構造の容器２３内に設置された発電器２４と、重量支持
用車輪１９が取り付けられた車軸２５と、発電器の軸２
６と車軸２５との間の回転運動を伝達する伝達機構２７
とによって構成されている。発電器２４が連結された車
軸２５には、発電することにより負荷となるトルクがか
かるが、重量支持用車輪１９は、発電装置２２の重量に
加え、走行体本体７の重量も加わるため、スリップする
ことなく発電器２４の軸２６まで回転運動を伝えること
ができる。発電装置２２によって発電される電力の増減
は、発電器２４の軸２６の回転速度、つまりは走行体５
の速度によって左右される。走行体本体７の内部に設置
されている電源コントローラ１３で定電圧化される。

【００２８】これらの機構によって、走行体５が走行中
においては、発電装置２２から得られる電力によって監
視カメラ機器８、ガス検知器９、制御機器１０、映像お
よびデータ等の送受信機１１等が動作する。また、走行
体本体７に搭載されている充電池１２によって、走行体
５が停止している際にも途切れることなく電力の供給が
継続される。更には、停止時に消費した充電池１２は、
再度走行体５が移動する際に発電される電力によって補
充電が行なわれる。このように、地上一次型リニア同期
式リニアモータによる走行体５自体の駆動と、走行体本
体７内部の機器の電力を充電池１２と発電装置２２とに
よって賄うことによって、監視距離が拡大され、連続稼
動時間を飛躍的に伸ばすことができ、更には、充電ステ
ーション（図示せず）での充電作業等のメンテナス作業
を大いに軽減することができる。

【００２９】

【実施例】次に、この発明の実施例を図面を参照しなが
ら説明する。

【００３０】発電装置２２は、車輪ブロック２１の片面
に固定されている。発電装置２２は、重量支持用車輪１
９に固定された車軸２５、中間軸２８、発電器２４、密
閉構造の容器２３、発電器の軸２６、車軸２５に取付け
られたプーリ２９ａ、中間軸２８に取付けられたプーリ
２９ｂ、ならびに、各プーリ間２９ａ、２９ｂおよび発
電器の軸２６を連結するベルト３２ａ、３２ｂによって
構成されている。

【００３１】上記の発電装置２２全体を車輪ブロック２
１に固定したことによって、ガイドレール２のカーブに
倣って車輪ブロック２１が回転しても、ベルト３２ａ、
３２ｂが捩じれることはない。また、発電装置２２を駆
動機器６ｂから離して設置していることにより、ガイド
レール２がカーブしている部位を通過する際も、発電装
置２２が駆動機器６ｂに接触することはない。

【００３２】重量支持用車輪１９の定常時の回転速度
を、発電に適した回転速度に変速するのが各プーリ２９
ａ、２９ｂおよびベルト３２ａ、３２ｂの役割であり
（伝達機構２７を構成）、本実施例では、２ｍ／ｓｅｃ
を走行体の定常速度に、発電器２４の軸２６の回転速度
を３２５０ｒｐｍに設定し、重量支持車輪１９の直径７
５ｍｍから２段増速で増速比６．４３３と設定した。勿
論この比は使用する発電器２４の特性や重量支持車輪１
９の径によって異なり、伝達機構２７もここに記述した
ものに限られないのは当然である。

【００３３】密閉構造の容器２３は、胴体部３０と蓋３
１、発電器２４の軸２６を取り出す側の蓋５０により構
成され、更に、軸２６に固定した部材３３と蓋５０とに
よってラビリンス構造を採用することにより防爆性を高
めている。

【００３４】図１では、駆動機器６ｂに１台の発電装置
２２を用いているが、例えば駆動機器６ｂのガイドレー
ル２を挟んで左右両方に設置することも可能である。走
行体５の重量のバランスの点ではむしろそちらの方が望
ましい。また、発電装置を各駆動機器６ａ、６ｂのそれ
ぞれに２台ずつ設置してもよい。

【００３５】更には、本実施例では、重量支持車輪１９
の回転をそのまま発電器２４に伝達する機構としたが、
ガイドレール２２を転動するように発電専用のローラを
設け該発電専用ローラの回転運動を動力源に利用しても
よい。ただし、発電に伴なうトルクで該発電専用ローラ
がスリップすることの無いように、発電する電力量と、
ガイドレール・発電専用ローラ間の摩擦係数に応じた垂
直抗力を該発電専用のローラに与える必要がある。

【００３６】発電器２４は固定されたステータ３４と、
走行体５の移動に伴って回転するロータ３５とによって
構成される。ステータ３４は、磁性材３６にコイル３７
が巻かれた構造である。ロータ３５にはステータ３４と
対向するように永久磁石４９が取付けられており、回転
するロータ３５とステータ３４との間の電磁誘導作用に
より、ステータ３４側のコイル３７に誘導起電力が発生
する。

【００３７】発電された電力は走行体本体７にケーブル
３８によって引き込まれる。走行体本体７および容器２
３の外面には、密閉構造を維持しつつケーブル３８を取
り出すために、パッキン式のケーブルグランド３９、４
０がそれぞれ取り付けられている。

【００３８】コイル３７に発生する誘導起電圧は、走行
体５の速度によって変化するため、走行体本体７の内部
に搭載された電源コントローラ１３によって定電圧化さ
れる。

【００３９】本発明に使用する発電器２４は、ここで説
明した構造のものに限定させることなく、発電器として
考案されている種々の構造のもので、走行体に取付けが
可能なものから選択して使用することができる。ただ
し、最悪の場合ガス雰囲気下での使用となり得ることを
考慮して、火花を発生するブラシを用いる発電器は好ま
しくない。

【００４０】図５は、本発明における走行体本体７の内
部の電源供給系統のブロック図である。４１は発電器２
４の出力を直流定電圧化する電源装置であり、４２は充
電コントローラである。

【００４１】充電コントローラ４２は、使用する充電池
の種類や容量によって専用に製作され、過充電や過放電
から充電池１２を保護する機能が搭載されている。４３
は、充電池１２からの電流が充電コントローラ４２に逆
流するのを防止するための保護ダイオードである。

【００４２】図５（ａ）は、充電池１２が完全に充電さ
れており、監視カメラ機器８、ガス検知器９、制御機器
１０、映像およびデータ等の送受信機１１で構成される
各種の電子機器が発電装置２２によって電力の供給を受
けている状態である。監視作業中に走行体５を停止させ
た場合、図５（ｂ）に示すように発電装置２２からの電
力供給は途絶えるが、この時点で電力は充電池１２から
供給される。また、再度走行状態に移行した場合、図５
（ｃ）に示すように、発電装置が発電した電力が各機器
への電源として供されるとともに、走行を停止していた
状態（図５（ｂ）の状態）で消費した充電池１２への補
充電をも行うことができる。

【００４３】以上、走行装置自体を長距離且つ連続的に
駆動することが可能なリニアモータと、走行体本体内に
内蔵された各機器への電力を供給する発電装置２２、充
電池１２、電源コントローラ１３を用いることによっ
て、設備の連続稼動時間を飛躍的に増大させることがで
きる。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、発電装置から監視機器に電力供給し且つ充電池に充
電することにより、設備の連続稼動時間を飛躍的に増大
させることができ、ガス導管等の導管の監視作業効率が
向上し、かくして有用な効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の移動監視設備の実施の形態に係る概
略垂直断面図である。

【図２】この発明に用いる同期型のリニアモータのレー
ル構造および車輪ブロックを示す説明図である。

【図３】図２のレールの中心（１点鎖線）右側をＡ−Ａ
線矢視による断面図である。

【図４】図２のレールの中心（１点鎖線）左側をＢ−Ｂ
線矢視による断面図である。

【図５】（ａ）〜（ｃ）は、この発明における走行体本
体内部の電源供給系統のブロック図である。

【符号の説明】

１ガイド装置２ガイドレール３励磁コイル４センサ５走行体６ａ、６ｂ駆動機器７走行体本体、８監視カメラ機器９ガス検知器１０制御機器、１１送受信機、１２充電池、１３電源コントローラ、１４障害物検出器１５非磁性のケース１６多極磁石１７バックコア１８磁石ブロック１９重量支持用車輪２０ａ、２０ｂ、２０ｃ側面ローラ２１車輪ブロック２２発電装置２３容器２４発電器２５車軸２６発電器の軸２７伝達機構２８中間軸、２９ａ、２９ｂプーリ３０胴体部３１蓋３２ａ、３２ｂベルト３３部材３４ステータ３５ロータ３６磁性材３７コイル３８ケーブル３９、４０ケーブルグランド４１電源装置４２充電コントローラ４３保護ダイオード４４リニア電源供給ライン４５電源装置４６密結合無線装置４７アンテナ４８密結合無線ケーブル４９永久磁石５０蓋

フロントページの続き (72)発明者卯西裕之東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者藤沢友二東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者小林基東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内Ｆターム(参考） 3J071 AA02 BB11 EE06 EE38 5G003 AA07 BA01 DA06 DA18 FA08 5H113 AA07 CC04 CC08 DD01 EE03 EE08 JJ10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】導管の監視ルートに沿って敷設され、そ
の長手方向に一定間隔で励磁コイルが配設されているガ
イドレールと、監視機器を搭載して地上一次式同期型リ
ニアモータにより駆動されて前記ガイドレールを走行可
能な走行体とを備える導管の移動監視設備において、前
記監視機器に電力供給可能な充電池と、前記走行体の運
動エネルギーを電気エネルギーに変換して発電し前記監
視機器および前記充電池に電力供給可能な発電装置と、
前記発電装置から前記監視機器および前記充電池への電
力供給量を制御する制御装置とを備えることを特徴とす
る導管の移動監視設備。
【請求項２】前記発電装置は、前記走行体の移動に伴
って前記ガイドレールを転動可能に設けたローラの回転
運動を動力源に利用して発電する発電器を備える請求項
１記載の導管の移動監視設備。
【請求項３】前記発電装置は、前記走行体の重量を支
持する車輪の回転運動を動力源に利用して発電する発電
器を備える請求項１記載の導管の移動監視設備。