JP2020002756A - 浮体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】水路における位置を良好に把握することができ、且つ通水路の左右の壁面との距離を均等に維持することを可能な浮体装置を提供する。【解決手段】浮体装置１００の構成は、通水路内を流されながら点検を行う浮体装置であって、通水路の水面に浮かぶ浮体１１０と、浮体１１０に接続され水から受ける抵抗が浮体１１０よりも大きいパラシュート１２０と、浮体１１０に搭載される１つ以上のセンサ機器（カメラ１４０）とを備え、水路における位置を良好に把握させる。【選択図】図１

Description

本発明は、通水路内を流されながら点検を行う浮体装置に関する。

発電所等における通水路は、亀裂や汚損等の不具合の有無を定期的に点検する必要がある。通水路を点検する装置としては、例えば特許文献１に水路点検装置が開示されている。特許文献１の水路点検装置は、水流を受けるパラシュート状の水流受け部材、それに連結された支持枠、および指示枠に取り付けられる防水性を有する水中ビデオカメラを備える。

特許文献１によれば、水流受け部材が水路を流れる水流より推進力を受けて、水路内を移動しながら、撮影手段により水路内壁を撮影し、撮影手段により撮影された映像に基づき水路内を点検することができる。したがって、発電所を停止することなく水路内の点検を行うことができ、且つ撮影装置が比較的に単純な構成であるため廉価に製造することが可能となるとしている。

また他の装置としては、特許文献２に壁面自動追尾型水路トンネル撮影装置が開示されている。特許文献２では、撮影装置は、トンネル内の水面に浮遊しつつ流下する船体、船体に回転自在に保持された回転体ベース、および回転体ベースに設置される撮影用カメラを備える。特許文献２によれば、特許文献１の水路点検装置に比して、自律した姿勢制御を行うことが可能であるとしている。

特開２００９−０１３６４３号公報 特開２０１２−０１３５９５号公報

特許文献１および２の装置によれば、通水路を通水状態としたままである程度の点検を行うことができる。しかしながら、特許文献１の水路点検装置は、車輪によって水路のトンネル敷（床）に接しながら移動するため、洗掘によるトンネル敷の凹凸の影響を受けやすい。このため、カメラが左右に揺れることにより壁面とカメラの離隔変化が大きく、撮影動画を静止画に繋ぎ合せることが困難である。また、移動速度を一定に保つことが難しく、装置の位置情報を把握することが困難であるという課題がある。

特許文献２の壁面自動追尾型水路トンネル撮影装置は、特許文献１の水路のトンネル敷を滑走する水路点検装置とは異なり、水路の水面を浮遊して移動する。このため、洗掘によるトンネル敷の凹凸の影響を受けることはない。しかしながら、特許文献２の装置は、水路の水面を浮遊して移動するため、水路の壁面との距離を一定に保つことが難しく、左右いずれかの壁面に寄った状態となる。すると、左右の壁面の画像規模等が異なってしまうため、撮影動画を展開して静止画へ精度良く変換することが困難となる。また特許文献２の装置は、水中の壁面や敷きの撮影ができず、かつ撮影用カメラを回転させる機構およびバッテリーを搭載しているため、重量が大きくなり、水路への投入および水路からの回収が困難であるという課題もある。

本発明は、このような課題に鑑み、水路のほぼ中央を水路方向に姿勢を制御して流れ、気中部または水中部の壁面、上面、底面の全面を点検可能な浮体装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明にかかる浮体装置の代表的な構成は、通水路内を流されながら点検を行う浮体装置であって、通水路の水面に浮かぶ浮体と、浮体に接続され水から受ける抵抗が浮体よりも大きいパラシュートと、浮体に搭載される１つ以上のセンサ機器と、を備えることを特徴とする。

上記構成によれば、パラシュートは、通水路の水から受ける抵抗が浮体よりも大きい。これにより、パラシュートが水からの抵抗を受けることで、浮体を通水路内において牽引し、浮体装置の姿勢を水流の流れ方向に一定に保つことができる。そして、浮体装置が通水路の水流によって通水路内を移動することにより、浮体装置が通水路を移動する速度は通水路の水流の速度とほぼ一致する。したがって、通水路における浮体装置の移動速度をほぼ一定に保つことができる。

また通水路は一般に幅方向の中央に向かうにしたがって流速が速くなる。このため、浮体装置が通水路を移動する際、パラシュートは水流によって通水路の幅方向の中心に流される。これにより、通水路の幅方向における浮体の移動を抑制し、通水路の左右の壁面と浮体装置との距離をほぼ均等に維持することが可能となる。

当該浮体装置は、浮体に対してパラシュートとは反対側に接続されるテールを更に備えるとよい。これにより、浮体装置の抵抗を増すことで、水流の流れ方向に対する浮体の傾斜、平面的な回転を抑制することができる。したがって、浮体の適切な姿勢を保つことができ、センサ機器による点検を好適に行うことが可能となる。そして、上記構成によれば、浮体装置の構造が簡素であるため軽量化を図ることができる。したがって、水路への投入および水路からの回収の作業に纏わる作業員の労力を軽減することが可能となる。

上記センサ機器は、浮体の上側に搭載されるとよい。これにより、センサ機器によって水面より上方の空間を好適に点検することが可能となる。

上記浮体の下側に接続され水面下に配置される柱体を更に備え、センサ機器は、柱体を介して浮体に接続されているとよい。これにより、センサ機器によって水面より下方の空間すなわち水面下の通水路壁面および底面を好適に点検することが可能となる。

上記パラシュートは、柱体を介して浮体に接続されているとよい。これにより、パラシュートを水中に良好に配置することができる。したがって、パラシュートによる浮体の姿勢制御および水路中央位置の保持が確実に得られ、上述した効果を高めることが可能となる。

上記センサ機器は、カメラ、レーザーセンサ、超音波センサ、またはＩＣタグリーダであるとよい。センサ機器としてカメラを搭載することにより、通水路の壁面を観察することができる。またセンサ機器としてレーザーセンサや超音波センサを用いて水路トンネルの断面形状を把握することが可能となる。更に、センサ機器としてＩＣタグリーダを搭載することにより、通水路の壁面に設けられたＩＣタグを読み込むことにより、浮体装置の位置を正確に把握することやその他計測データの回収が可能となる。

上記浮体の上側に取り付けられカメラを内部に収容する透明なカプセルと、カプセルの外側に取り付けられる撮影用の光源と、を更に備えるとよい。このようにカプセルにカメラを収容することにより、カメラを好適に保護することができる。またカプセルの外側に撮影用の光源を取り付けることにより、暗所においても通水路内を良好に撮影することが可能となる。

上記柱体の下端に取り付けられセンサ機器を内部に収容するカプセルと、カプセルの外側に取り付けられるキャスタと、を更に備えるとよい。これにより、浮体装置を通水路に投入したり通水路から回収したりする際のカプセルの傷付きを防止することが可能となる。

本発明によれば、水路のほぼ中央を水路方向に姿勢を制御して流れ、気中部または水中部の壁面、上面、底面の全面を点検可能な浮体装置を提供することができる。

本実施形態にかかる浮体装置の斜視図である。 通水路における浮体装置を観察した図である。 通水路における浮体装置の出し入れを説明する図である。 本実施形態の浮体装置の他の例を説明する図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

図１は、本実施形態にかかる浮体装置１００の斜視図である。図２は、通水路１０における浮体装置１００を観察した図であり、図２（ａ）は、浮体装置１００を上方から観察した状態を例示していて、図２（ｂ）は、浮体装置１００を側方から観察した状態を例示している。

図１に示す本実施形態の浮体装置１００は、図２（ａ）および（ｂ）に示すように通水路１０内を流されながら移動し、かかる通水路１０の点検を行う装置である。図１に示すように、本実施形態の浮体装置１００は、浮体１１０、パラシュート１２０、テール１３０、およびセンサ機器であるカメラ１４０を備える。カメラ１４０は、浮体の上側に４つ、浮体の下側に３つ、合計７つのカメラ１４０が備えられている。

また浮体装置１００は、図１に示すように、センサ機器であるカメラを収容する透明なカプセル（上側カプセル１６０ａおよび下側カプセル１６０ｂ）を備える。カメラ１４０は、上側カプセル１６０ａや下側カプセル１６０ｂによって保護されるため、浮体装置１００を通水路１０に投入したり、通水路１０から回収したりする際の壁面とカメラ１４０との衝突や損傷を好適に防ぐことができる。

浮体装置１００はトンネル敷を走行するものではなく、水面に浮いている。したがってトンネル敷の凹凸（主に洗掘によるもの）の影響を受けることなく、一定の速度で移動する。このため、浮体装置１００の位置を正確に把握することができる。

浮体１１０は、図２（ｂ）に示すように通水路１０の水面１０ａに浮かぶ浮きであり、具体的な材質としては例えば塩ビ管を用いることができる。また本実施形態では、浮体１１０の下側に追加のフロート２００を設けている。これにより、浮体装置１００の浮力を高めることができ、通水路１０の水面１０ａより上方の空間の点検をより確実に行うことが可能となる。ただし、これに限定するものではなく、浮体１１０のみで十分な浮力を確保できるのであれば、必ずしもフロート２００を設けなくてもよい。

パラシュート１２０は柔軟性のあるものでもよく、硬質のものでもよい。パラシュート１２０は、水から受ける抵抗が浮体１１０よりも大きい。テール１３０は、浮体１１０に対してパラシュート１２０とは反対側に接続されたロープ状の部材である。テール１３０はより抵抗を大きくするため先端がやや沈んでいることが好ましいため、その先端におもりを取り付けるとよい。テール１３０は、水から受ける抵抗が浮体１１０よりも小さい。

上記構成の本実施形態の浮体装置１００では、図２（ｂ）に示すように、水から受ける推進力（矢印で図示）は、テール１３０、浮体１１０、パラシュート１２０の順に高くなる。したがってパラシュート１２０が浮体１１０を下流側に牽き、テール１３０が浮体１１０を上流側に引くことになる。これにより、水流の流れ方向に対する浮体１１０の傾斜、または平面的な回転を抑制し、浮体１１０の適切な姿勢を保つことができるため、センサ機器であるカメラ１４０による点検を好適に行うことが可能となる。

このように浮体１１０の姿勢制御に水の流れの力を利用することから、特許文献２のように撮影用カメラを回転させる機構およびバッテリーを搭載する必要がない。したがって浮体装置１００の構造が簡素であるため浮体装置１００の軽量化を図ることができる。

また図２（ａ）に示すように、通水路１０は一般に幅方向の中央に向かうにしたがって流速が速くなる。このため、浮体装置１００が通水路１０を移動する際には、パラシュート１２０は水流によって通水路１０の幅方向の中心に流される。これにより、浮体１１０もパラシュート１２０に引っ張られて通水路１０の幅方向の中央に移動する。したがって、通水路１０の幅方向への浮体１１０の移動を抑制し、通水路１０の左右の壁面と浮体装置１００との距離をほぼ均等に維持することが可能となる。

また上述したように、本実施形態の浮体装置１００は、センサ機器として７つのカメラ１４０を備える。これにより、通水路１０の水面１０ａの上方（トンネルの天井面）、水面上の左右の壁面、水中の下方（トンネル敷）、水中の左右の壁面を好適に観察することが可能となる。なお、本実施形態では、７つのカメラ１４０、すなわち７つのセンサ機器を搭載する構成を例示したが、これに限定するものではなく、センサ機器の数は適宜変更することが可能である。

なお本実施形態では、センサ機器としてカメラ１４０を搭載する構成を例示したが、これにおいても限定するものではない。他のセンサ機器としては、例えばレーザーセンサ、超音波センサやＩＣタグリーダ（不図示）を例示することができる。センサ機器としてレーザーセンサを搭載することにより、通水路１０内における断面形状およびその変化を把握することが可能となる。センサ機器としてＩＣタグリーダを搭載することにより、通水路１０の壁面に設けられたＩＣタグ（不図示）を読み込むことにより、浮体装置１００の位置、ひび割れ幅の変化、トンネルの変形を正確に把握することが可能となる。

浮体１１０の下側のセンサ機器であるカメラ１４０は、柱体１５０を介して浮体１１０に接続されている。これにより、下側のセンサ機器が確実に所定の水深に配置される。また柱体１５０は浮力を生じるため周辺に錘を配置することが好ましい。これにより、浮体１１０の上下方向の重量バランスを取ることができ、転覆を防止することができる。

柱体１５０には、パラシュート１２０およびテール１３０も接続される。換言すれば、パラシュート１２０およびテール１３０は柱体１５０を介して浮体１１０に接続されている。これにより、パラシュート１２０およびテール１３０は所定の水深に配置される。パラシュート１２０およびテール１３０が水中に良好に配置されるため、姿勢制御の効果が確実に得られる。

また浮体装置１００は、図１に示すように、浮体１１０の両脇にハンドル１８０を備えていて、手で把持したり、フック等の道具で引っ掛けたりすることができる。さらに下側カプセル１６０ｂの外側には、キャスタ１９０が取り付けられている。

図３は、通水路における１００の出し入れを説明する図である。図３に示すように、ボートフック１２の鉤１２ａをハンドル１８０に引っ掛けて吊り下げ、浮体装置１００を通水路１０に進入させたり、回収したりすることができる。このとき、通水路１０の護岸１０ｂにキャスタ１９０が当接すると、キャスタ１９０が護岸１０ｂを滑走する。このため、浮体装置１００を回収する際のカプセルの傷付きを防ぎ、且つ浮体装置１００を通水路１０からスムーズに回収することが可能となる。

また浮体装置１００には、図１に示すように、上側カプセル１６０ａおよび下側カプセル１６０ｂの外側に撮影用の光源１７０が取り付けられている。仮にカプセルの内側に光源１７０を配置すると、光がカプセルの内側で反射してしまって、画像に入り込んでしまう。光源をカプセルの外側に配置したことにより、暗所においても通水路１０内を良好に撮影することが可能となる。

図４は、浮体装置の他の例を説明する図である。通水路１０の水中の点検が不要な場合には、例えば図４（ａ）に示すように、浮体１１０の上側のみにカメラ１４０を搭載する構成とすればよい。また通水路１０の水面１０ａの上方の空間の点検が不要な場合には、例えば図４（ｂ）に示すように、浮体１１０の下側のみにカメラ１４０を搭載する構成とすればよい。これらによれば、浮体１００の軽量化を図ることが可能となる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明は、通水路内を流されながら点検を行う浮体装置として利用することができる。

１０…通水路、１０ａ…水面、１０ｂ…護岸、１２…ボートフック、１２ａ…鉤、１００…浮体装置、１１０…浮体、１２０…パラシュート、１３０…テール、１４０…カメラ、１５０…柱体、１６０ａ…上側カプセル、１６０ｂ…下側カプセル、１７０…光源、１８０…ハンドル、１９０…キャスタ、２００…フロート

Claims (8)

1. 通水路内を流されながら点検を行う浮体装置であって、
   前記通水路の水面に浮かぶ浮体と、
   前記浮体に接続され水から受ける抵抗が該浮体よりも大きいパラシュートと、
   前記浮体に搭載される１つ以上のセンサ機器と、
   を備えることを特徴とする浮体装置。
2. 前記浮体に対して前記パラシュートとは反対側に接続されるテールを更に備えることを特徴とする請求項１に記載の浮体装置。
3. 前記センサ機器は、前記浮体の上側に搭載されることを特徴とする請求項１または２に記載の浮体装置。
4. 前記浮体の下側に接続され水面下に配置される柱体を更に備え、
   前記センサ機器は、前記柱体を介して前記浮体に接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載の浮体装置。
5. 前記パラシュートは、前記柱体を介して前記浮体に接続されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の浮体装置。
6. 前記センサ機器は、カメラ、レーザーセンサ、超音波センサ、またはＩＣタグリーダであることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の浮体装置。
7. 前記浮体の上側に取り付けられ前記カメラを内部に収容する透明なカプセルと、
   前記カプセルの外側に取り付けられる撮影用の光源と、
   を更に備えることを特徴とする請求項６に記載の浮体装置。
8. 前記柱体の下端に取り付けられ前記センサ機器を内部に収容するカプセルと、
   前記カプセルの外側に取り付けられるキャスタと、
   を更に備えることを特徴とする請求項４から６のいずれか１項に記載の浮体装置。

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