JP2008018745A

JP2008018745A - 水中清掃ロボット

Info

Publication number: JP2008018745A
Application number: JP2006189609A
Authority: JP
Inventors: Masakazu Matsushima; 正和松嶋; Kazuhiro Ogawa; 和弘小川
Original assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Current assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Priority date: 2006-07-10
Filing date: 2006-07-10
Publication date: 2008-01-31

Abstract

【課題】イガイ等の着生生物の清掃作業に際し、清掃作業の高効率化を図ると共に、長距離清掃にも適合させる。
【解決手段】水路の壁面に着生している着生生物を掻き取る掻取り装置３と、該掻取り装置３によって掻き取られた着生生物を吸引する吸引口４と、前記壁面に接しながら移動する移動手段８を備えた水中清掃ロボットである。前記吸引口４に連通している破砕装置格納部１６内に吸引口４から吸引された着生生物を破砕する破砕装置７を設け、かつ、該破砕装置７によって破砕された着生生物の破片を前記水路内に排出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、火力発電所、或いは原子力発電所における取水路や放水路などの水路の壁面に着生しているムラサキイガイやアカフジツボなどの着生生物を除去するための水中清掃ロボットに関する。

従来、火力発電所、或いは原子力発電所において、冷却用の取水を停止することなく、水中清掃ロボットを用いて取水路などの壁面に着生しているムラサキイガイやアカフジツボなどの着生生物を除去することが提案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照。）。

しかしながら、特許文献１に記載されている水中清掃ロボットは、体内に回収かごを備えるので、この回収かごが回収した着生生物によって一杯になると、回収した着生生物を陸上に廃棄する必要があるために、一旦、陸上に戻り、陸上で回収かごから回収した着生生物を取り出した後、再度、清掃作業地点に戻って着生生物を除去する清掃作業を繰り返し行っているので、清掃作業時間が回収かごの容量で規定されてしまい、設計時点で想定したよりも着生生物の回収量が多い場合には、回収した着生生物を回収かごから取り出す着生生物排出作業や、水中清掃ロボットの往復走行などの時間が想定よりも増大し、作業時間に占める清掃時間の割合が減少するという問題があった。

また、特許文献２に記載されている水中清掃ロボットは、清掃ロボットにバキュームホースを接続し、陸上に設置したバキュームポンプによって回収した着生生物を陸上に回収するようにしているが、バキュームポンプの能力などの制約があり、長距離を移動する清掃には適さないという問題があった。
特開平１０−７０８５号公報実開平７−２５９８１号公報

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、着生生物の清掃作業に際して、清掃作業の高効率化を図ると共に、長距離の清掃にも適合する水中清掃ロボットを提供することにある。

すなわち、請求項１に記載の発明に係る水中清掃ロボットは、水路の壁面に着生している着生生物を掻き取る掻取り装置と、該掻取り装置によって掻き取られた着生生物を吸引する吸引口と、前記壁面に接しながら移動する移動手段を備えた水中清掃ロボットにおいて、前記吸引口に連通している破砕装置格納部内に吸引口から吸引された着生生物を破砕する破砕装置を設け、かつ、該破砕装置によって破砕された着生生物の破片を前記水路内に排出することを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１記載の水中清掃ロボットにおいて、前記破砕装置を、前段に位置する圧壊用回転ドラムと、該圧壊用回転ドラムの後段に位置する剪断用回転ドラムにより構成することを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項２記載の水中清掃ロボットにおいて、前記圧壊用回転ドラムの回転ドラム間の間隔Ｌを、前記剪断用回転ドラムの周囲に設けた剪断刃の高さＨの２倍〜４倍とすることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１記載の水中清掃ロボットにおいて、前記破砕装置格納部の後部壁に無数の孔を設け、かつ、この孔に内接する内接円の直径を５ｍｍ〜１５ｍｍの範囲とすることを特徴とする。

上記の如く、請求項１に記載の発明に係る水中清掃ロボットは、水路の壁面に着生している着生生物を掻き取る掻取り装置と、該掻取り装置によって掻き取られた着生生物を吸引する吸引口と、前記壁面に接しながら移動する移動手段を備えた水中清掃ロボットにおいて、前記吸引口に連通している破砕装置格納部内に吸引口から吸引された着生生物を破砕する破砕装置を設け、かつ、該破砕装置によって破砕された着生生物の破片を前記水路内に排出するので、水路の壁面に着生しているムラサキイガイやアカフジツボなどの着生生物の除去作業に際して、水路内の清掃作業現場と、回収した着生生物を廃棄する陸上との間を、従来のように、頻繁に往復する必要が無くなった。

従って、水路の壁面に着生しているムラサキイガイやアカフジツボなどの着生生物の除去作業に専念することができるので、水路の壁面を効率的に、かつ、速やかに清掃することができるようになった。また、水中清掃ロボットから水路内に排出された細かな着生生物の破片は、水路内の水流によって流され、火力発電所や原子力発電所における冷却器などを経由して外海に流出するので、水路内に堆積する虞れが無い。

請求項２に記載の発明は、前記破砕装置を、前段に位置する圧壊用回転ドラムと、該圧壊用回転ドラムの後段に位置する剪断用回転ドラムにより構成するので、掻取り装置によって掻き取られたムラサキイガイやアカフジツボなどの着生生物の固まりを前段の圧壊用回転ドラムによってバラバラにばらしつつ、大型の個体については、後段の剪断用回転ドラムによって粉砕可能な大きさ（例えば、１５ｍｍ以下）に破砕することができ、その上、前段の圧壊用回転ドラムによってバラバラにばらされた着生生物や、所望の大きさ（例えば、１５ｍｍ以下）に粉砕された着生生物の破片を後段の剪断用回転ドラムによって微細な大きさ（例えば、３ｍｍ〜５ｍｍ程度）に速やかに、かつ、効率的に破砕することができるようになった。

請求項３に記載の発明は、前記圧壊用回転ドラムの回転ドラム間の間隔Ｌを、前記剪断用回転ドラムの周囲に設けた剪断刃の高さＨの２倍〜４倍とするので、掻取り装置によって掻き取られたムラサキイガイやアカフジツボなどの着生生物の固まりを前記圧壊用回転ドラムによってバラバラにばらしつつ、大型の個体については、後段の剪断用回転ドラムによって粉砕可能な大きさ（例えば、１５ｍｍ以下）に破砕することが可能になった。

請求項４に記載の発明は、前記破砕装置格納部の後部壁に無数の孔を設け、かつ、この孔に内接する内接円の直径を５ｍｍ〜１５ｍｍの範囲とするので、この孔径よりも大きな破砕片がロボット本体の外方に排出されることが無くなる。このため、火力発電所や原子力発電所における冷却器などが目詰まりするような事態を未然に回避することが可能になった。

以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
図１に示すように、水中清掃ロボット１は、ロボット本体２、掻取り装置３、吸引口４、排出路５、吸引ポンプ６、破砕装置７、移動車輪８、垂直スラスタ９、横スラスタ１０、水平スラスタ１１などを備え、その浮力は、海水中で浮力と重量とが釣り合う所謂中性浮力となっている。また、この水中清掃ロボット１は、船首部に接続した中性浮力式テザーケーブル１２を介して電力の受給や制御信号の送受信などを行うようになっている。

上記水中清掃ロボット１は、清掃時に、上記垂直スラスタ９を駆動して移動車輪８を水路の壁面に押しつけるようになっている。また、水中清掃ロボット１の横移動には、水路の壁面に接している移動車輪８と横スラスタ１０を併用するが、単独でも横移動可能である。また、前後方向の移動には、ウインチによるテザーケーブル１２の巻き取り及び繰り出し、水路の壁面に接している移動車輪８および水平スラスタ１０を併用するが、単独でも前後方向の移動が可能である。

ロボット本体２は、その底部側に掻取り装置３を設けている。この掻取り装置３は、２台の懸架式電動回転カッター１３，１３により構成されている。この懸架式電動回転カッター１３は、通常、実線の位置に待機又は後退しているが、清掃作業時には、二点鎖線の位置に前進又は進出し、放射状に設けた複数のカッター刃１４によって取水路や放水路などの水路の壁面１００に着性しているムラサキイガイやアカフジツボなどの着生生物（図示せず）を掻き取るようになっている。２台の懸架式電動回転カッター１３，１３は、図２に示すように、横方向に隣接して設けられている。また、この２台の懸架式電動回転カッター１３，１３は、中空状の掻取り装置格納部１５内に格納されている。

図２に示すように、ロボット本体２は、その底部に吸引口４を備えている。この吸引口４は、横方向に隣接している２台の懸架式電動回転カッター１３，１３を囲んで設けられ、上述した掻取り装置格納部１５と連通するようになっている。この掻取り装置格納部１５の後方には、当該掻取り装置格納部１５と連通する中空状の破砕装置格納部１６を設けている。

この破砕装置格納部１６は、その中に吸引口４から吸引した着生生物を破砕する破砕装置７を設けている。この破砕装置７は、前段に位置する圧壊装置２０と、この圧壊装置２０の後段に位置する剪断装置３０により構成されている。

圧壊装置２０は、図３（ａ）に示すように、外周面が平滑な一組の円筒ドラム２１，２１によって構成されている。その際、隣接する二つの円筒ドラム２１，２１の間の隙間間隔Ｌは、後述する剪断用回転ドラム３１の周囲に設けた剪断刃３２の高さＨ（図６（ａ）参照。）の２倍〜４倍に設定され、掻取り装置３によって掻き取られたムラサキイガイやアカフジツボなどの着生生物の固まりをバラバラにばらしつつ、大型の着生生物については、後段に位置する剪断用回転ドラム３１によって粉砕可能な大きさ（例えば、１５ｍｍ以下）に破砕するようになっている。

ここで、隣接する二つの円筒ドラム２１，２１の間の隙間間隔Ｌが、剪断用回転ドラム３１の周囲に設けた剪断刃３２の高さＨの２倍未満の場合には、圧壊力が大になるために大馬力のギヤモータが必要になり、これとは反対に、隣接する二つの円筒ドラム２１，２１の間の隙間間隔Ｌが、剪断用回転ドラム３１の周囲に設けた剪断刃３２の高さＨの４倍を超える場合には、ムラサキイガイやアカフジツボなどの着生生物の固まりをバラバラにばらすことが難しくなる。

この圧壊装置２０は、一方の円筒ドラム２１の上端に駆動歯車２２を備えると共に、他方の円筒ドラム２１の上端に前記駆動歯車２２と噛合する従動歯車２３を備え、ギヤモータ２４の作動によって一方の円筒ドラム２１が反時計方向に回転し、他方の円筒ドラム２１が時計方向に回転するようになっている（図３（ｂ）参照。）。

ここで、圧壊装置２０としては、既に説明した一組の円筒ドラム２１，２１のほか、周方向に多数のＶ溝２５を設けた一組の横溝ドラム２６（図４（ａ）参照。）、或いは、外周面に多数の突起２７を設けた一組の突起付きドラム２８（図５（ａ）参照。）などを適用することができる。なお、この突起付きドラム２８は、突起２７をドラム本体２８ａの周方向に等間隔に設けると共に、ドラム本体２９の軸心方向に半ピッチずつピッチをずらして配置している。

他方、剪断装置３０は、図６（ａ）に示すように、一組の剪断用回転ドラム３１，３１から構成されている。その上、ドラム本体３３の外周面に多段に設けたフランジ状の剪断刃３２どうしが互いに噛み合うようになっている。

この剪断装置３０は、一方の剪断用回転ドラム３１の上端に駆動歯車３４を備えると共に、他方の剪断用回転ドラム３１の上端に前記駆動歯車３４と噛合する従動歯車３５を備え、ギヤモータ３６の作動によって一方の剪断用回転ドラム３１が反時計方向に回転し、他方の剪断用回転ドラム３１が時計方向に回転するようになっている（図６（ｂ）参照。）。

ここで、剪断装置３０としては、図７（ａ）に示すように、一対の剪断用回転ドラム４１，４１の間に櫛形状の固定刃４４を設けたものも適用することができる。この剪断装置３０は、櫛形状の固定刃４４に設けた凹形の剪断刃４５に対応する凸形の剪断刃４２をドラム本体４３の外周面に放射状に設けたものである。

なお、圧壊装置２０における隙間間隔Ｌと剪断装置３０における剪断刃の高さＨとの関係は、各実施態様において共用される種類のものである。

図１に戻って説明すると、破砕装置格納部１６の後方に排出路５を接続すると共に、排出路５の中に吸引ポンプ６を設けている。この破砕装置格納部１６は、排出路５が接続している後部壁１６ａの開口部分に金網や多孔板１８を設けて規定外の着生生物や、その破片などが外部に流出しないようになっている。金網や多孔板１８の孔の大きさとしては、この孔に内接する内接円の直径が５ｍｍ〜１５ｍｍの範囲内にあることが望ましい。

次に、上記破砕装置７の作動状況について説明する。
掻取り装置３によって掻き取られたムラサキイガイやアカフジツボなどの着生生物の固まりａが、図９に示すように、圧壊装置２０に達すると、圧壊装置２０を構成している一組の円筒ドラム２１，２１によってバラバラにばらされる。その際、圧壊装置２０を構成している一組の円筒ドラム２１，２１の隙間間隔Ｌよりも大きな大型の着生生物（図示せず）についても、圧壊装置２０を構成している一組の円筒ドラム２１，２１によって粉砕され、細かな破片（例えば、１５ｍｍ以下）となる。

上記の如く、圧壊装置２０によってバラバラにばらされた小型の着生生物ｂや着生生物の破片（図示せず）は、剪断装置３０を構成している一組の剪断用回転ドラム３１，３１によって粉砕され、微細な破片（例えば、３ｍｍ〜５ｍｍ）ｃとなる。これらの破片ｃは、破砕装置格納ボックス１６の後部壁１６ａに設けた多孔板１８の無数の孔１９を通過した後、排出路５に設けた吸引ポンプ６によって水中清掃ロボット１から図示しない水路内に放出される。

なお、着生生物やその破片が破砕装置格納部１６内に溜まった場合は、剪断用回転ドラム３１，３１が矢印の方向に回転しているために、破砕装置格納ボックス１６の側壁部１６ｂに沿って剪断用回転ドラム３１，３１の前方に繰り出され、再度、剪断用回転ドラム３１，３１によって粉砕される。

本発明に係る水中清掃ロボットの縦断面図である。本発明に係る水中清掃ロボットの一部断面を含む平面図である。（ａ）圧壊装置の正面図、（ｂ）圧壊装置の底面図である。（ａ）圧壊装置の正面図、（ｂ）圧壊装置の底面図である。（ａ）圧壊装置の正面図、（ｂ）圧壊装置の底面図である。（ａ）剪断装置の正面図、（ｂ）剪断装置の底面図である。（ａ）剪断装置の正面図、（ｂ）剪断装置の底面図である。図７の符号Ａの部分の拡大図である。破砕装置の作用説明図である。

符号の説明

１水中清掃ロボット
３掻取り装置
４吸引口
７破砕装置
８移動手段
１６破砕装置格納部

Claims

水路の壁面に着生している着生生物を掻き取る掻取り装置と、該掻取り装置によって掻き取られた着生生物を吸引する吸引口と、前記壁面に接しながら移動する移動手段を備えた水中清掃ロボットにおいて、前記吸引口に連通している破砕装置格納部内に吸引口から吸引された着生生物を破砕する破砕装置を設け、かつ、該破砕装置によって破砕された着生生物の破片を前記水路内に排出することを特徴とする水中清掃ロボット。
前記破砕装置を、前段に位置する圧壊用回転ドラムと、該圧壊用回転ドラムの後段に位置する剪断用回転ドラムにより構成することを特徴とする請求項１記載の水中清掃ロボット。
前記圧壊用回転ドラムの回転ドラム間の間隔Ｌを、前記剪断用回転ドラムの周囲に設けた剪断刃の高さＨの２倍〜４倍とすることを特徴とする請求項２記載の水中清掃ロボット。
前記破砕装置格納部の後部壁に無数の孔を設け、かつ、この孔に内接する内接円の直径を５ｍｍ〜１５ｍｍの範囲とすることを特徴とする請求項１記載の水中清掃ロボット。