JP2022149631A - アクチュエータ、配管内移動体の固定部、及び配管内移動体 - Google Patents

Abstract

【課題】内径が２倍以上異なる配管が含まれる配管経路内で、配管内移動体に必要な定位置保持力を発揮させる。【解決手段】アクチュエータ１０は、長さ方向に伸びる第１面材４０と周方向に伸びる第２面材４２とが、周方向に接合されて筒状をなす拘束部材３０が、内部の加圧により膨張可能なチューブ状部材２０に対して、周方向にねじり回された状態で被覆されている。拘束部材３０は、ねじり回される前の筒状における第１面材４０の周長４０Ｌと第２面材４２の周長４２Ｌとの比が、２．５：１～６：１になっている。これにより、チューブ状部材２０の加圧時に、螺旋形状への変形と太さの拡大とをバランスよく行わせることができ、アクチュエータ１０の螺旋外径の大きさが増大される。このため、内径が２倍以上異なる配管が含まれる配管経路内でも、配管内移動体の固定部として必要な定位置保持力を発揮することができる。【選択図】図１

Description

本発明は、アクチュエータ、アクチュエータが用いられた配管内移動体の固定部、及びその固定部が利用された配管内移動体に関するものである。

近年、チューブ状部材の側面に伸び易い領域と伸び難い領域とを設け、チューブ状部材を内部から加圧したときのチューブ状部材の変形を制御することで動作する、アクチュエータが開発されている。例えば、特許文献１に開示されているアクチュエータは、チューブ状部材が２種類の布帛で覆われることで構成されており、一方の布帛には所定の１方向のみに伸び易い布帛が用いられ、もう一方の布帛には全方向に伸び難い布帛が用いられている。そして、チューブ状部材の長手方向に対して、伸縮性を有する布帛の伸び易い所定の１方向が所定角度をなすように配置することで、チューブ状部材を内部から加圧したときに、アクチュエータを螺旋形状に変形させている。

特開２０１８－１８９１６８号公報

ここで、上記のようなアクチュエータは、例えば、配管経路内を移動する移動体の一部を構成する、配管経路内での移動体の位置を保持するための固定部として利用される。そのような配管内移動体は、内径が一定の配管経路内だけではなく、内径が異なる配管同士が接続された配管経路内を移動する必要もあり、場合によってはそこに内径が２倍以上異なる配管が含まれていることがある。このような配管経路では、内径が大きい配管に対しては、アクチュエータのチューブ状部材の径を大きくすれば定位置保持力は増す傾向にあるが、チューブ状部材の径が大きすぎると、内径が小さい配管へ移動したときに配管内面に引っ掛かり、途中で動かなくなってしまうことがある。このため、内径が２倍以上異なる双方の配管の内部で、配管内移動体の位置を保持するための十分な定位置保持力を発揮することは困難であった。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、内径が２倍以上異なる配管が含まれる配管経路内で、配管内移動体に必要な定位置保持力を発揮させることにある。

（発明の態様）
以下の発明の態様は、本発明の構成を例示するものであり、本発明の多様な構成の理解を容易にするために、項別けして説明するものである。各項は、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、発明を実施するための最良の形態を参酌しつつ、各項の構成要素の一部を置換し、削除し、又は、更に他の構成要素を付加したものについても、本発明の技術的範囲に含まれ得るものである。

（１）内部の加圧により膨張可能なチューブ状部材に対して、筒状の拘束部材がその長さ方向の一端と他端との間で周方向にねじり回された状態で被覆されているアクチュエータであって、前記拘束部材は、前記チューブ状部材に対してねじり回される前の状態で、前記長さ方向に伸びる第１面材と、前記周方向に伸びる第２面材とが、前記周方向に接合されることで前記筒状をなし、該筒状における前記第１面材の周長と前記第２面材の周長との比が、２．５：１～６：１であるアクチュエータ。

本項に記載のアクチュエータは、内部の加圧により膨張可能なチューブ状部材と、このチューブ状部材を被覆する拘束部材とを備えたものであり、拘束部材によってチューブ状部材が膨張したときの変形を制御することで動作するものである。そのために、拘束部材は、第１面材と第２面材とが周方向に接合された筒状をなすと共に、その筒状の長さ方向の一端と他端との間で周方向にねじり回された状態で、チューブ状部材を被覆している。すなわち、筒状の拘束部材は、その周方向に、第１面材により構成される領域と、第２面材により構成される領域との、２つの領域を有している。又、第１面材は、筒状の拘束部材の長さ方向に伸びるものであって、その他の方向には伸び難い異方的な伸張性を有し、第２面材は、筒状の拘束部材の周方向に伸びるものであって、その他の方向には伸び難い異方的な伸張性を有している。

そして、拘束部材がねじり回されてチューブ状部材を被覆している状態では、拘束部材がねじり回されているねじり角度（ねじり量）に応じて、チューブ状部材に対する第１面材及び第２面材の伸び易い方向が変化する。すなわち、第１面材は、拘束部材がねじり回される前は、拘束部材の長さ方向とチューブ状部材の長さ方向とが平行であるため、チューブ状部材の長さ方向への膨張を許容するような方向に、異方的な伸び易さが発揮される状態にある。しかしながら、拘束部材がねじり回されると、第１面材によりチューブ状部材の膨張を許容する方向が、チューブ状部材の長さ方向から、ねじり角度に応じた角度だけ変化する。これにより、主に第１面材によって、チューブ状部材の内部が加圧されたときの、螺旋形状へのアクチュエータの変形が促されることになる。しかも、拘束部材のねじり角度の調整、換言すれば、第１面材によりチューブ状部材の膨張を許容する方向の調整によって、アクチュエータが変形する螺旋形状の調整が行われるものである。

一方、第２面材は、拘束部材がねじり回される前は、拘束部材の周方向とチューブ状部材の周方向とが平行であるため、チューブ状部材の周方向への膨張を許容するような方向に、異方的な伸び易さが発揮される状態にある。そして、拘束部材がねじり回されると、第２面材によりチューブ状部材の膨張を許容する方向が、チューブ状部材の周方向から、ねじり角度に応じた角度だけ変化する。しかしながら、その変化した後の方向も、チューブ状部材の長さ方向よりは周方向に近いため、主に第２面材によって、チューブ状部材の内部が加圧されたときの、アクチュエータの太さの拡大が促されることになる。

更に、本項に記載のアクチュエータは、ねじり回される前の筒状の拘束部材における、第１面材の周長と第２面材の周長との比が、２．５：１～６：１となっており、これは上述した２つの領域の大きさの比でもある。すなわち、アクチュエータの主に螺旋変形を促す第１面材と、アクチュエータの主に太さの拡大を促す第２面材との大きさの比が、上記の範囲に設定されることで、螺旋形状への変形と太さの拡大とが、バランスよく行われるものとなる。これにより、チューブ状部材の内部が加圧される前のアクチュエータ（拘束部材）の太さなどと比較した、チューブ状部材の内部が加圧されて螺旋変形したアクチュエータの、螺旋形状の外径の大きさが、従来よりも大幅に増大されるものとなる。このため、例えば配管内移動体の固定部に利用される場合に、内径が２倍以上異なる配管が含まれる配管経路内であっても、配管内移動体に必要な良好な定位置保持力が発揮されるものとなる。なお、本明細書における「定位置保持力」とは、配管の内部で変形したアクチュエータ（配管内移動体の固定部）が、配管の内壁に接触しながら位置を保持するための力であり、延いては配管内移動体の位置を保持するための力を示している。

（２）配管内移動体の一部であって、上記（１）項記載のアクチュエータからなり、前記チューブ状部材が加圧されて螺旋変形することで、配管経路内で固定される配管内移動体の固定部。
本項に記載の配管内移動体の固定部は、配管経路内で配管内移動体の位置を固定するためのものであって、上記（１）項記載のアクチュエータからなる。すなわち、配管経路内でチューブ状部材が加圧されてアクチュエータが螺旋変形することで、アクチュエータが配管の内壁に接触した状態となり、配管内移動体の一部として配管経路内で位置が固定される。このとき、配管経路内で従来よりも外径が大きな螺旋形状に変形するため、配管経路内で安定して位置が固定されるものである。

（３）上記（２）項において、前記チューブ状部材が加圧される前の状態で、前記拘束部材の太さが、前記配管経路を構成する複数の配管のうち、最小内径を有する配管の内径の６０％未満の太さである配管内移動体の固定部。
本項に記載の配管内移動体の固定部は、チューブ状部材が加圧される前の状態での拘束部材の太さ（外径）が、配管経路を構成する複数の配管のうち、最小内径を有する配管の内径の６０％未満の太さになっているものである。ここで、チューブ状部材が加圧される前の状態の拘束部材（アクチュータ）の太さが、配管の内径の６０％を超えていると、そのような非変形時であるにも関わらず、配管の内壁にアクチュエータが引っ掛かってしまい、配管内移動体の移動を阻害する虞がある。しかしながら、本項に記載の配管内移動体の固定部は、チューブ状部材が加圧される前の状態の拘束部材の太さが、配管経路を構成する複数の配管の中で最小内径を有する配管の内径の６０％未満の太さであるため、配管経路内で配管内移動体の移動が阻害されることなく、特に老朽化した配管が傷つけられるようなこともなく、配管内移動体が円滑に移動するものである。なお、本明細書における「配管経路を構成する複数の配管」とは、配管内移動体が移動する必要のある配管経路を構成している配管であって、そのような配管経路に接続されていても、配管内移動体が移動する必要のない配管であれば、「配管経路を構成する複数の配管」には含まれないものとする。

（４）上記（２）（３）項において、前記チューブ状部材が加圧されることで拡大した、前記拘束部材の太さが、前記配管経路を構成する複数の配管のうち、最大内径を有する配管の内径の２８％以上の太さである配管内移動体の固定部。
本項に記載の配管内移動体の固定部は、チューブ状部材が加圧されることで拡大する拘束部材の太さ（外径）を、配管経路を構成する複数の配管のうち、最大内径を有する配管の内径の２８％以上の太さに規定するものである。すなわち、その状態での拘束部材（アクチュエータ）の太さが配管の内径の２８％未満であると、配管の内壁に対する十分な定位置保持力が得られず、配管内移動体が固定されずに滑ってしまう虞がある。このため、拘束部材の太さが、上記の複数の配管の中で最大内径を有する配管の内径の２８％以上の太さであることで、配管経路を構成する全ての配管の内壁に対する十分な定位置保持力が得られるものとなり、そのような複数の配管に内径が２倍以上異なる配管が含まれていたとしても、配管内移動体が配管経路内で安定して固定されるものである。

（５）上記（２）から（４）項において、前記配管経路の外側で前記チューブ状部材が加圧されたときに、螺旋形状に変形した前記アクチュエータにおいて、前記螺旋形状の螺旋軸を上下方向とする正面視で、前記拘束部材の変形前の長さ方向の中央点を挟んで両側に位置する、前記拘束部材の両側縁部間の距離が、前記配管経路を構成する複数の配管のうち、最大内径を有する配管の内径以上の距離である配管内移動体の固定部。
本項に記載の配管内移動体の固定部は、配管経路の外側でチューブ状部材が加圧されたとき、換言すれば、変形が制約されないフリーの状態でチューブ状部材が加圧されたときの、螺旋変形したアクチュエータの螺旋形状の外径の大きさを規定するものである。すなわち、螺旋形状に変形したアクチュエータにおいて、螺旋形状の螺旋軸を上下方向とする正面視で、拘束部材の変形前の長さ方向の中央点を挟んで両側に位置する、拘束部材の両側縁部間の距離を、螺旋形状の外径の大きさとする。そして、そのような拘束部材の両側縁部間の距離を、配管経路を構成する複数の配管のうち、最大内径を有する配管の内径以上の距離へと規定するものである。これにより、配管経路を構成する内径が２倍以上異なるなどの何れの配管においても、チューブ状部材が加圧されると、螺旋変形したアクチュエータが配管の内壁に接触するものとなり、配管内移動体が安定して固定されるものである。

（６）上記（２）から（５）項において、前記チューブ状部材の加圧前の太さは、前記チューブ状部材が加圧されることで拡大した前記拘束部材の太さの４５％以上の太さである配管内移動体の固定部。
本項に記載の配管内移動体の固定部は、チューブ状部材の加圧前の太さ（外径）を、チューブ状部材が加圧されることで拡大する拘束部材（アクチュエータ）の太さ（外径）の、４５％以上の太さに規定するものである。ここで、チューブ状部材の加圧前の太さが、チューブ状部材が加圧された状態の拘束部材の太さの４５％未満であると、チューブ状部材が加圧されたときに、拘束部材の内部でチューブ状部材が座屈してしまい、必要な定位置保持力が発揮されなくなる虞がある。

これは、加圧変形前のチューブ状部材の太さに対して、加圧後の太さの変化が大き過ぎるのと同時に、その分長さ方向の変化も大きいため、チューブ状部材の長さの変化に拘束部材が対応できず、それによってチューブ状部材が部分的に伸びなくなることに起因するものである。しかしながら、本項に記載の配管内移動体の固定部は、チューブ状部材の加圧前の太さが、チューブ状部材が加圧された状態の拘束部材の太さの４５％以上の太さであるため、上記のようなチューブ状部材の座屈が発生することはない。このため、加圧変形したアクチュエータにより、固定部として必要な定位置保持力が問題なく発揮されるものとなり、配管経路内で滑ることなく、配管内移動体が円滑に推進するものとなる。

（７）上記（２）から（６）のいずれか１項記載の配管内移動体の固定部と、前記配管経路内で伸縮する推進部とが組み合わされてなる配管内移動体。
本項に記載の配管内移動体は、上記（２）から（６）のいずれか１項に記載した固定部と、配管経路内で伸縮する推進部とが組み合わされてなるものである。すなわち、配管経路内での位置の固定を固定部が担い、配管経路内での伸縮による位置の移動を推進部が担うものである。このように、各部位が役割を分担した変形を行いながら、配管経路内を円滑に移動するものである。

本発明は上記のような構成であるため、内径が２倍以上異なる配管が含まれる配管経路内で、配管内移動体に必要な定位置保持力を発揮させることが可能となる。

本発明の実施の形態に係るアクチュエータの、拘束部材がねじり回される前の状態を概略的に示しており、（ａ）が全体の斜視図、（ｂ）が一端側の側面図である。 図１のアクチュエータの拘束部材の構造を説明するための概略的な斜視図である。 本発明の実施の形態に係るアクチュエータの構成の一例を概略的に示しており、（ａ）が斜視図、（ｂ）が側面図である。 本発明の実施の形態に係る配管内移動体の固定部と、その固定部を用いた本発明の実施の形態に係る配管内移動体との構成の一例を示すイメージ図である。 図４の配管内移動体が配管内を移動する様子を模式的に示しており、（ａ）から（ｇ）がその経時的な順序である。 比較例に係るアクチュエータの構造を概略的に示す斜視図である。 アクチュエータの評価内容を説明するための斜視図であり、（ａ）が加圧前の状態、（ｂ）が加圧時の状態である。 チューブ状部材及び拘束部材の太さの変化を説明するためのイメージ断面図であり、（ａ）が加圧前の状態、（ｂ）が加圧時の状態である。 アクチュエータの定位置保持力の評価方法を説明するためのイメージ図である。

以下、本発明を実施するための形態を、添付図面に基づき説明する。なお、図面の全体にわたって、同一部分又は対応する部分は、同一符号で示している。
図１～図３は、本発明の実施の形態に係るアクチュエータ１０の構成の一例を示しており、まず図１を参照すると、図示のアクチュエータ１０は、内部の加圧によって膨張するチューブ状部材２０と、チューブ状部材２０を被覆する大略筒状の拘束部材３０とを含んでいる。チューブ状部材２０は、例えば合成ゴムや天然ゴム等の素材で形成され、何れの方向にも高い伸び率を有することが好ましい。

拘束部材３０は、第１面材４０と第２面材４２とが、２箇所の接合部分４４において周方向に接合されることで、図１のような筒状をなしている。すなわち、図２に示すように、本実施形態では、チューブ状部材２０に対応した長さを有する矩形の第１面材４０と、同じくチューブ状部材２０に対応した長さを有する矩形の第２面材４２とが、向かい合うように配置される。そして、この状態で、図２における夫々の上下端に位置する、チューブ状部材２０の長さ方向に延在する第１面材４０の端縁近傍と第２面材４２の端縁近傍とが接合されて、筒状に加工される。第１面材４０と第２面材４２とを接合する方法は、夫々を形成する素材に応じた適切な方法が採用され、例えば縫製や熱溶着によって接合される。図１では、２箇所の接合部分４４において縫製により接合されており、接合部分４４から第１面材４０及び第２面材４２の余剰部分が外側へ突出している。なお、接合部分４４が、第１面材４０や第２面材４２の端縁に位置していてもよく、図１に示す接合部分４４の位置からそのような端縁まで広がっていてもよい。又、接合の際の第１面材４０及び第２面材４２の端縁の重ね方等は任意であり、端部同士を突き合わせてもよく、端縁を折り曲げた状態で重ねてもよい。

又、第１面材４０は、図２に矢印で示すように、チューブ状部材２０の長さ方向と平行な方向に伸び易く、その他の方向には伸び難い、異方的な伸張性を有している。これに対し、第２面材４２は、図２に矢印で示すように、チューブ状部材２０の周方向と平行な方向に伸び易く、その他の方向には伸び難い、異方的な伸張性を有している。このため、それらが図１のように筒状に接合されると、第１面材４０の伸び易い方向は、筒状の拘束部材３０の長さ方向となり、第２面材４２の伸び易い方向は、筒状の拘束部材３０の周方向となる。第１面材４０及び第２面材４２には、上記のような異方的な伸張性を有する任意の素材、例えば織ゴムや、織布、編布、不織布などの布帛、それらの布帛が合成樹脂と組み合わされた複合面材といったものが用いられる。

又、本発明の実施の形態に係るアクチュエータ１０は、図１（ｂ）に矢印で示すように、筒状の拘束部材３０における第１面材４０の周長（周方向の長さ）４０Ｌと、第２面材４２の周長（周方向の長さ）４２Ｌとの比が、２．５：１～６：１の範囲に収まるようになっている。換言すれば、第１面材４０によって占められる拘束部材３０の領域の大きさが、第２面材４２によって占められる拘束部材３０の領域の大きさの、２．５～６倍になっている。このような関係は、接合前の第１面材４０及び第２面材４２の大きさや、第１面材４０と第２面材４２との２つの接合部分４４の位置調整などによって実現される。なお、第１面材４０の周長４０Ｌと、第２面材４２の周長４２Ｌとの合計が、筒状の拘束部材３０の円周長に相当する。

更に、本発明の実施の形態に係るアクチュエータ１０の拘束部材３０は、図１に示された状態から、図３に示されるように、チューブ状部材２０に対してねじり回された状態で被覆するように取り付けられる。すなわち、拘束部材３０の長さ方向の一端３０ａが、図３では図示されていない固定手段６４（図７参照）によりチューブ状部材２０の外周に固定されると共に、拘束部材３０の長さ方向の他端３０ｂが、同じく固定手段６４によりチューブ状部材２０の外周に着脱可能に取り付けられている。拘束部材３０の一端３０ａ及び他端３０ｂを固定及び取り付けるための固定手段６４には、拘束部材３０の素材等に応じた任意のものが利用でき、この際、拘束部材３０の他端３０ｂだけでなく一端３０ａについても、チューブ状部材２０に対して着脱可能に取り付けられるものを使用してもよい。ここで、着脱可能に取り付けるとは、取り外すときに拘束部材３０を構成する面材等が破壊されない程度に取り付けられていることであり、その際に特定の工具、方法を用いることを除外するものではない。更に、拘束部材３０の一端３０ａから他端３０ｂまでの間は、図３（ａ）における右側からの側面視で、図３（ｂ）にも矢印で示すように、チューブ状部材２０の外周面に沿って反時計回りの周方向にねじり回されている。

図３の実施形態では、拘束部材３０の一端３０ａと他端３０ｂとの間が、約１８０°のねじり角度ＴＡでねじり回されている。すなわち、拘束部材３０は、少なくともその他端３０ｂが、チューブ状部材２０に着脱可能に取り付けられていることで、一端３０ａが固定された状態のまま、一端３０ａと他端３０ｂとの間のねじり角度ＴＡが、自在に調整されるようになっている。このため、拘束部材３０は、１８０°の他にも、４５°～５４０°の範囲の任意のねじり角度ＴＡでねじり回されてもよく、そのねじり方向も図３の方向と反対であってもよい。なお、図３及び後述する図７では、拘束部材３０がねじり回されている様子を明確に示すために、接合部分４４を１箇所のみ有する仮想的な形態を例にして図示している。

ここで、本明細書におけるねじり角度ＴＡは、以下のように定義される。すなわち、まず、非ねじり状態の拘束部材３０において同じ周方向位置にある、拘束部材３０の一端３０ａの基準点Ｐ１と他端３０ｂの基準点Ｐ２とを設定する。そして、例えば図３に示すように、拘束部材３０がねじり回された状態における、一端３０ａの基準点Ｐ１の周方向位置と、他端３０ｂの基準点Ｐ２の周方向位置とを比較する。そして、それらの基準点Ｐ１とＰ２との間の、ねじりの回転軸（チューブ状部材２０の中心軸Ｃ）を基準とした、ねじりの回転方向に異なる角度差を、ねじり角度ＴＡとしている。

なお、図３では、アクチュエータ１０を模範的に示しており、全くねじれていない状態のチューブ状部材２０に対して、ねじり回された状態の拘束部材３０が取り付けられている。しかしながら、チューブ状部材２０及び拘束部材３０を構成する素材によっては、ねじり回された状態の拘束部材３０の両端３０ａ、３０ｂがチューブ状部材２０に取り付けられると、拘束部材３０のねじれが僅かに戻り、その戻り分だけチューブ状部材２０が拘束部材３０とは反対方向にねじれることがある（図７（ａ）参照）。このような状態であっても、チューブ状部材２０に対する拘束部材３０のねじり角度ＴＡ（ねじり量）は、拘束部材３０のねじりの戻り角度が、チューブ状部材２０の反対方向のねじり角度に等しいと考え、ねじれが戻る前と変わらないものとして扱うこととする。

ここで、拘束部材３０は、チューブ状部材２０に対してねじり回される前の図１のような状態では、第１面材４０の伸び易い方向がチューブ状部材２０の長さ方向と平行であり、第２面材４２の伸び易い方向がチューブ状部材２０の周方向と平行になっている。このような状態から、例えば図３に示すように、拘束部材３０の一端３０ａから他端３０ｂまでの間が、チューブ状部材２０に対して所望のねじり方向及び所望のねじり角度ＴＡにねじり回され、このねじり回された状態が維持されるようにチューブ状部材２０に取り付けられる。

すると、ねじり回される前はチューブ状部材２０の長さ方向と平行であった、第１面材４０の伸び易い方向が、拘束部材３０のねじれに伴ってねじられたように変化し、拘束部材３０のねじり角度ＴＡに応じた大きさで、チューブ状部材２０の長さ方向に対して角度をなす態様となる。そして、そのように変化した第１面材４０の伸び易い方向は、第１面材４０によってチューブ状部材２０の膨張が許容される方向となる。このため、このような状態のアクチュエータ１０は、例えば従来のアクチュエータのように、チューブ状部材２０の内部の加圧によって螺旋形状への変形が促されることになる。

又、これと同時に、ねじり回される前はチューブ状部材２０の周方向と平行であった、第２面材４２の伸び易い方向が、拘束部材３０のねじれに伴ってねじられたように変化し、拘束部材３０のねじり角度ＴＡに応じた大きさで、チューブ状部材２０の周方向に対して角度をなす態様となる。そして、そのように変化した第２面材４２の伸び易い方向は、第２面材４２によってチューブ状部材２０の膨張が許容される方向となり、チューブ状部材２０の周方向に対して角度をなしてはいるものの、概ねチューブ状部材２０の周方向の膨張を許容するように作用する。このため、このような状態のアクチュエータ１０は、チューブ状部材２０の内部の加圧によって太さの拡大が促されることになる。

更に、アクチュエータ１０は、図３のように、拘束部材３０がねじり回された状態でチューブ状部材２０に取り付けられた後に、チューブ状部材２０の両端に、管状のコネクタ６０（図７（ｂ）参照）が接続される。ここで、上記のような構成のアクチュエータ１０を動作させるためには、チューブ状部材２０の内部の圧力を制御する必要があり、それは任意の圧力供給手段によってチューブ状部材２０の少なくとも一方の端部から空気等の流体が供給されることで実現される。コネクタ６０は、そのような圧力供給手段と接続するため、或いは、チューブ状部材２０の一方の端部側を塞ぐ何等かの手段と接続するためのコネクタである。

次に、図４及び図５を参照して、本発明の実施の形態に係るアクチュエータ１０を利用した、本発明の実施の形態に係る配管内移動体の固定部５０と、更にこの固定部５０を利用した、本発明の実施の形態に係る配管内移動体５４とについて説明する。なお、配管内移動体５４は、例えば、ガス管や排水管等の配管経路を対象として、亀裂等の問題の調査や堆積物の洗浄等を行うためのものであり、そのような配管経路を構成する複数の配管には、様々な内径を有する配管が含まれることが想定される。まず、図４に示すように、本発明の実施の形態に係る配管内移動体５４は、アクチュエータ１０からなる２つの固定部５０と、これら２つの固定部５０の間に連結された推進部５２とで大略構成されている。

２つの固定部５０の各々は、図４及び図５での図示は簡略化されているが、図１や図２に示した構成の拘束部材３０が、図３や図７に示したようにチューブ状部材２０に対してねじり回された状態で被覆している、アクチュエータ１０からなるものである。一方、本実施形態の推進部５２は、大略的にはアクチュエータ１０に類似した構成を有しており、ゴムチューブなどの内部の加圧により膨張するチューブ状部材に、筒状の拘束部材が被覆されている。しかしながら、推進部５２の拘束部材は、アクチュエータ１０の拘束部材３０と異なり、チューブ状部材の長さ方向への膨張を許容するようになっており、例えば、何れの方向にも伸び難い素材で形成された面材が、チューブ状部材よりも長い筒状に加工されて、たぐまった状態でチューブ状部材を被覆していてもよい。或いは、チューブ状部材の長さ方向と平行な方向に伸び易い異方的な伸張性を有する面材が筒状に加工され、チューブ状部材を被覆していてもよい。

このため、上記のような構成の推進部５２を動作させるには、固定部５０をなすアクチュエータ１０と同様に、チューブ状部材の内部の圧力を制御する必要があり、それは任意の圧力供給手段によってチューブ状部材の少なくとも一方の端部から空気等の流体が供給されることで実現される。従って、配管内移動体５４には、２つの固定部５０の各々と推進部５２との合計で３箇所に、圧力供給手段から流体を個別に供給して加圧し、動作を制御する必要があるが、図４及び図５ではそのための供給チューブなどの図示は省略している。そして、図５には、配管内移動体５４を構成する各部位の動作を制御しながら、配管５８内で配管内移動体５４を上方へと移動させる様子を示している。

まず、図５（ａ）において、配管５８内の配管内移動体５４は、２つの固定部５０の双方が加圧されると共に、推進部５２が加圧されずに解放された状態である。これにより、２つの固定部５０の双方が螺旋変形して、２つの固定部５０の各々で位置が固定され、その間で推進部５２が通常の長さまで収縮している。そこから、図５（ｂ）の配管内移動体５４は、上側の固定部５０が加圧から解放されて、その固定部５０の螺旋変形が解除されることで、上側の固定部５０での固定が解除されている。このとき、配管内移動体５４は、下側の固定部５０でのみ位置が固定された状態にある。更に、図５（ｃ）の配管内移動体５４は、推進部５２が加圧されることで伸長し、それによって上側の固定部５０が配管５８内で上方へと移動されている。

そして、図５（ｄ）の配管内移動体５４は、上方へ移動された上側の固定部５０が加圧されることで螺旋変形し、そこで位置が固定されている。更に、図５（ｅ）の配管内移動体５４は、下側の固定部５０が加圧から解放されて、その固定部５０の螺旋変形が解除されることで、下側の固定部５０での固定が解除されている。このとき、配管内移動体５４は、上側の固定部５０でのみ位置が固定された状態にある。そして、図５（ｆ）の配管内移動体５４は、推進部５２が加圧から解放され、上側の固定部５０の位置が固定された状態で推進部５２が元の長さへと収縮することで、下側の固定部５０が配管５８内で上方へと引き上げられている。その後、図５（ｇ）の配管内移動体５４は、上方へ移動された下側の固定部５０が加圧されることで螺旋変形し、そこで位置が固定されている。

以降は、図５（ａ）～（ｇ）の動作を繰り返し行うことで、配管内移動体５４が配管５８内を推進していく。なお、図５では上方へ延びる配管５８内を移動しているが、何れの方向に延びる配管５８内を移動する場合であっても、移動のための動作は同様である。このように、アクチュエータ１０からなる固定部５０は、配管５８内で螺旋変形して配管５８の内壁に接触することで、配管５８内での位置を固定するものであり、推進部５２は、一方の固定部５０のみで位置が固定されている状態で伸長或いは収縮することで、配管５８内で他方の固定部５０を移動させるものである。

ここで、上記のように動作する配管内移動体５４の固定部５０（アクチュエータ１０）は、使用が想定される配管経路での推進を安定して行うために、下記のような条件を満たすことが好ましい。
条件Ａ：チューブ状部材２０が加圧される前の状態の拘束部材３０の太さ（外径）が、配管経路を構成する複数の配管５８のうち、最小内径を有する配管５８の内径の６０％未満の太さであること。
条件Ｂ：チューブ状部材２０が加圧された状態の拘束部材３０の太さ（外径）が、配管経路を構成する複数の配管５８のうち、最大内径を有する配管５８の内径の２８％以上の太さであること。
条件Ｃ：配管経路の外側でチューブ状部材２０が加圧されたときの、螺旋変形したアクチュエータ１０の螺旋形状の外径（両側縁部間の距離）が、配管経路を構成する複数の配管５８のうち、最大内径を有する配管５８の内径以上の大きさであること。
条件Ｄ：チューブ状部材２０の加圧前の太さ（外径）は、チューブ状部材２０が加圧された状態の拘束部材３０の太さ（外径）の４５％以上の太さであること。

条件Ａに含まれる「チューブ状部材２０が加圧される前の状態の拘束部材３０の太さ」は、図８（ａ）に符号３０Ｄで示されており、条件Ｂ及びＤに含まれる「チューブ状部材２０が加圧された状態の拘束部材３０の太さ」は、図８（ｂ）に符号３０Ｄ´で示されている。条件Ｄに含まれる「チューブ状部材２０の加圧前の太さ」は、図８（ａ）に符号２０Ｄで示されており、それに対応する「チューブ状部材２０の加圧時の太さ」が、図８（ｂ）に符号２０Ｄ´で示されている。なお、図８（ａ）からは、チューブ状部材２０が加圧されていない状態では、チューブ状部材２０の太さ２０Ｄと拘束部材３０の太さ３０Ｄとに差があることが分かる。これに対し、図８（ｂ）からは、加圧によってチューブ状部材２０が膨張すると、それによって拘束部材３０の主に第２面材４２が周方向に伸び、チューブ状部材２０の太さ２０Ｄ´と拘束部材３０の太さ３０Ｄ´とに、殆ど差がないことが分かる。又、条件Ａ～Ｃに含まれる「配管５８の内径」は、図５（ａ）や後述する図９（ａ）に符号５８Ｉで示されており、条件Ｃに含まれる「螺旋変形したアクチュエータ１０の螺旋形状の外径」は、図７（ｂ）に符号ＳＤで示されているが、この螺旋形状の外径ＳＤの詳細については後述する。

次に、本発明の実施の形態に係るアクチュエータ１０（配管内移動体の固定部５０）について、実施例を挙げて説明するが、本発明の実施の形態に係るアクチュエータ１０（配管内移動体の固定部５０）は、実施例の内容に限定されるものではない。
下記の表１及び表２に示すような構成のチューブ状部材２０及び拘束部材３０を用いて、表３及び表４に示すような実施例１～６及び比較例１～４のアクチュエータを準備した。なお、実施例１～６及び比較例１～４のアクチュエータは、何れも、例えば図３に示したように、チューブ状部材２０に対して拘束部材３０をねじり回した状態で被覆させており、その拘束部材３０の一端３０ａと他端３０ｂとの間のねじり角度ＴＡは、何れも同じ方向に３６０°である。なお、図３では接合部分４４が１箇所のみの場合を示しているが、実施例１～６及び比較例１、２においては、接合箇所４４を２箇所有するものであった。

表１及び表２において、「タイプ」～「加圧時円周長」までの項が拘束部材３０について、「加圧前の太さ」及び「加圧変形前の太さに対する比率」の項がチューブ状部材２０について示している。「タイプ」が「面材接合」の拘束部材３０は、チューブ状部材２０に対してねじり回されて取り付けられる前の状態が、図１に示した実施形態に対応するものである。すなわち、表内の「第１面材」及び「第２面材」の項に示された「織ゴム」を、第１面材４０及び第２面材４２として用い、この「織ゴム」は、特定の方向に伸び易い異方的な伸張性を有するものである。そして、伸び易い方向をチューブ状部材２０の長さ方向に合わせた第１面材４０と、伸び易い方向をチューブ状部材２０の周方向に合わせた第２面材４２とを、周方向に縫製により接合して筒状に加工したものである。

これに対し、「タイプ」が「一周」の拘束部材３０は、チューブ状部材２０に対してねじり回されて取り付けられる前の状態が、図６に示すように、筒状に丸めた第３面材７４の、チューブ状部材２０の長さ方向に延在する２つの端縁の近傍同士を接合して構成しており、このとき、第３面材７４の２つの端縁近傍の間に第４面材７６を挟み込んだ状態で接合している。第３面材７４及び第４面材７６の素材は、表２の「第１面材（第３面材）」及び「第２面材（第４面材）」の項に示されたものであり、接合部分７８において縫製により接合されている。第３面材７４は、「織ゴム」の伸び易い方向がチューブ状部材２０の長さ方向になる向きで使用され、第４面材７６は、素材が「織ゴム」の場合はその伸び易い方向がチューブ状部材２０の長さ方向になる向きで使用されている。「非伸縮布」は、何れの方向に伸び難い特性を有するものである。

「加圧前比率」の項は、「面材接合」タイプの拘束部材３０について、図１に示したような拘束部材３０がねじり回される前かつチューブ状部材２０が加圧される前の、第１面材４０の周長４０Ｌと、第２面材４２の周長４２Ｌとの比率に相当するものを示している。「加圧前円周長」の項は、拘束部材３０がねじり回される前かつチューブ状部材２０が加圧される前の、拘束部材３０の円周長を示している。「加圧時円周長」の項は、拘束部材３０がチューブ状部材２０に対してねじり回された状態で取り付けられ、更にチューブ状部材２０が加圧されたて膨張したときの、拘束部材３０の円周長を示している。

チューブ状部材２０の「加圧前の太さ」の項は、図８（ａ）に示すチューブ状部材２０の加圧前の太さ２０Ｄに相当するものであって、チューブ状部材２０として用いたゴムチューブの加圧前の太さ（直径）を示している。実施例１～６及び比較例１～４では、チューブ状部材２０として、表１及び表２に示す「１１．６ｍｍ」、「１７ｍｍ」、或いは「２５ｍｍ」の何れかの外径を有する、宗田ゴム社製の商品名「ネオラバーチュービング」を用いている。「加圧変形時の太さに対する比率」の項は、後述する表３及び表４のアクチュエータにおける拘束部材３０の「加圧変形時の太さ」に対する、チューブ状部材２０の「加圧前の太さ」の割合を示しており、これは上述した固定部５０の条件Ｄに関するものである。

続いて表３及び表４に移り、「加圧変形前の太さ」の項は、図８（ａ）に示すアクチュエータ１０における拘束部材３０の加圧前の太さ３０Ｄに相当するものであって、チューブ状部材２０が加圧されずに変形する前の、拘束部材３０の太さ（直径）を示している。この大きさは、例えば、図１及び図２に示した拘束部材３０の「加圧前円周長」に示した値を、円周率πで除することで求められる。その下の「配管内径に対する割合」の項は、アクチュエータが図４に及び図５に示したような配管内移動体５４の固定部５０に用いられたときに、その配管内移動体５４が移動するものと想定した、内径が異なる３種の配管５８の内径５８Ｉに対する、「加圧変形前の太さ」の割合を示しており、これは上述した固定部５０の条件Ａに関するものである。それら３種の配管５８の内径５８Ｉは、表３及び表４に示すように、５１ｍｍ、７７ｍｍ、及び１０７ｍｍであって、特に５１ｍｍと１０７ｍｍとでは、内径に２倍以上の差がある。

「加圧変形時の太さ」の項は、図８（ｂ）に示すチューブ状部材２０が加圧された状態のアクチュエータ１０における拘束部材３０の太さ３０Ｄ´に相当するものであって、チューブ状部材２０が加圧されることで変形したときの、拘束部材３０の太さ（直径）を示している。この大きさは、例えば、ノギスなどを用いて測定することで求められる。その下の「配管内径に対する割合」の項は、上述した内径が異なる３種の配管５８の内径５８Ｉに対する、「加圧変形時の太さ」の割合を示しており、これは上述した固定部５０の条件Ｂに関するものである。又、「フリー変形時螺旋外径」の項は、アクチュエータが制約を受けていないフリーの状態で螺旋変形したときの、螺旋形状の外径を示しており、上述した固定部５０の条件Ｃに関するものである。

より詳しくは、まず図７（ａ）に示すように、各試料の拘束部材３０の、ねじり回される前の状態で周方向について同じ位置にあって長さ方向に延在する、例えば第１面材４０の周方向についての中央線などを、標線Ｌとして記し、更に、標線Ｌの長さ方向の中央点ＬＣを記す。なお、図７（ａ）には、拘束部材３０がねじり回された状態でチューブ状部材２０に取り付けられることで、チューブ状部材２０及び拘束部材３０に用いられた素材の強度の関係上、チューブ状部材２０と拘束部材３０との双方が、互いに反対方向にねじり回った状態のアクチュエータを図示している。このため、図７（ａ）のチューブ状部材２０は、真直ぐではなく僅かにねじり回った状態で図示されている。

そして、上記のように標線Ｌ及び中央点ＬＣを記したアクチュエータに対し、図７（ｂ）に示すように、フリーの状態で、管状のコネクタ６０からチューブ状部材２０へ空気を注入すると、螺旋形状（又は湾曲した棒状）に変形した。このときに変形した形状を、図３及び図４の「フリー変形時形状」の項に示している。更にこの変形時に、螺旋形状の螺旋軸Ｓを上下方向とする図７（ｂ）のような正面視で、中央点ＬＣを挟んで左右両側に位置する、拘束部材３０の両側縁部３０ｃ、３０ｄに、螺旋形状の螺旋軸Ｓと平行な接線を引き、両接線間の距離を螺旋外径（両側縁部間距離）ＳＤとして計測した。この螺旋外径ＳＤが、表３及び表４の「フリー変形時螺旋外径」に示されている。なお、「フリー変形時螺旋外径」の項の値は、固定部５０の条件Ｃに関連して、特に３種の配管５８の内径５８Ｉ（５１ｍｍ、７７ｍｍ、及び１０７ｍｍ）と比較されるものである。

上記のような構成の実施例１～６及び比較例１～４のアクチュエータを試料として、定位置保持力及び配管内動作性を評価するための試験を行い、更にその結果から総合評価を行った。それらの評価結果を、以下の表５及び表６に示している。

定位置保持力の試験では、上述したように内径が異なる配管５８として、内径が５１ｍｍ、７７ｍｍ、及び１０７ｍｍの３種の塩ビ製配管を準備し、各配管５８内にアクチュエータを配置した状態で、チューブ状部材２０内の圧力が０．３ＭＰａになるように、空気供給装置から空気を注入した。次に、図９に示すように、プッシュプルゲージ８４を使用して、加圧状態のアクチュエータを水平に配した配管５８内から引き抜くのに必要な力（「Ｇ１（Ｎ）」とする）と、配管５８外でアクチュエータを水平に動かすのに必要な力（「Ｇ２（Ｎ）」とする）とを測定した。そして、それらの差（Ｇ１－Ｇ２）から定位置保持力（Ｎ）を算出し、算出した値が８Ｎ以上なら「○」、０Ｎを超えて８Ｎ未満なら「△」、０Ｎなら「×」と評価した。表５及び表６の「定位置保持力」の項には、定位置保持力の算出値と評価結果とを示している。

配管内動作性の試験では、各アクチュエータを図４に示したような固定部５０として使用し、推進部５２と連結させて配管内移動体５４を準備した。更に、配管５８としての長さ１ｍの３種の塩ビ製配管（内径５１ｍｍ、７７ｍｍ、１０７ｍｍ）を内径別に連結して、全長１０ｍの模擬配管経路を水平に設置した。そして、各模擬配管経路の配管５８内に配管内移動体５４を設置して、図５に示したような動作による動作試験を行い、以下の通り評価した。その評価結果を、表５及び表６の「配管内動作性」の項に示している。
〇：固定部での滑りがなく移動体が推進できた
△：固定部での滑りがあり／又は太すぎて引っ掛かりながらも推進できた
×：固定部での滑りがあり／又は太すぎて引っ掛かり、移動体が推進できなかった

更に、上記の定位置保持力及び配管内動作性の評価結果から、各アクチュエータの固定部５０としての総合評価を行った。総合評価では、定位置保持力及び配管内動作性の評価結果が、内径が異なる３種の塩ビ製配管全てにおいて「〇」だったものを「〇」、一つでも「△」で「×」がなかったものを「△」、一つでも「×」だったものを「×」と評価した。その結果を、表５及び表６の「固定部としての総合評価」の項に示している。
表５及び表６から、実施例１～６に係るアクチュエータ１０は、何れも総合評価が「○」又は「△」であって、良好又は比較的良好な結果となっている。これに対し、比較例１～４に係るアクチュエータは、何れも総合評価が「×」となっており、何かしらの問題点があることが分かる。

表１～表６をより細かく見ていくと、まず、実施例１は、表１における拘束部材３０の「加圧前比率」が「２．５：１」であると共に、表３の内容から上記の固定部５０の条件Ａ～Ｃを満たしていることが分かる。しかしながら、実施例１は、表１におけるチューブ状部材２０の「加圧前の太さ」の、「加圧変形時の太さに対する比率」が「３２」％であるため、「チューブ状部材２０の加圧前の太さは、チューブ状部材２０が加圧された状態の拘束部材３０の太さの４５％以上の太さであること」という、固定部５０の条件Ｄを満たしていない。このため、実施例１に係るアクチュエータ１０は、表３の「フリー変形時形状」に「螺旋（座屈）」と示されているように、フリー変形時に座屈が発生し、その影響で、配管内移動体５４の固定部５０として用いられたときに、配管内移動体５４が推進するものの滑り易くなる。その結果が、表５の特に内径が１０７ｍｍの配管５８における、「定位置保持力」及び「配管内動作性」の評価結果の双方に表れている。

又、実施例２～４及び６は、表１及び表２における拘束部材３０の「加圧前比率」が、何れも２．５：１～６：１の範囲にあると共に、チューブ状部材２０の「加圧前の太さ」の「加圧変形時の太さに対する比率」から、固定部５０の条件Ｄを満たしていることが分かる。更に、表３及び表４の内容から、固定部５０の条件Ａ～Ｃを満たしていることも分かる。一方、実施例５は、表１における拘束部材３０の「加圧前比率」が「２．５：１」であると共に、チューブ状部材２０の「加圧前の太さ」の「加圧変形時の太さに対する比率」から、固定部５０の条件Ｄを満たしていることが分かる。更に、表３の内容から、固定部５０の条件Ｂ、Ｃを満たしていることも分かるが、「加圧変形前の太さ」の「配管内径に対する割合」が、内径５１ｍｍの配管５８について「６３」％となっている。すなわち、実施例５は、「チューブ状部材２０が加圧される前の状態の拘束部材３０の太さが、配管経路を構成する複数の配管５８のうち、最小内径を有する配管５８の内径の６０％未満の太さであること」という、固定部５０の条件Ａを満たしていない。このため、実施例５に係るアクチュエータ１０は、内径が小さい配管５８内で引っ掛かり易くなり、その結果が、表５の内径が５１ｍｍの配管５８における「配管内動作性」の評価結果に表れている。

他方、比較例１は、表２から、実施例１～６と同様に「面材接合」タイプの拘束部材３０が用いられているものの、その「加圧前比率」が「１：１」であり、２．５：１～６：１の範囲から外れている。その影響で、チューブ状部材２０を加圧しても螺旋形状とはならず、表４の「フリー変形時形状」が「湾曲した棒状」となってしまい、当然ながら「フリー変形時螺旋外径」が測定できなかった。更に、表２のチューブ状部材２０の「加圧前の太さ」の、「加圧変形時の太さに対する比率」が「２５」％であるため、固定部５０の条件Ｄを満たしていない。このため、比較例１に係るアクチュエータは、表６に示されるように、特に内径が大きい（７７ｍｍ、１０７ｍｍ）配管５８において定位置保持力を発揮できず、配管内移動体５４を推進させることができなかった。

又、比較例２は、表２から、実施例１～６と同様に「面材接合」タイプの拘束部材３０が用いられているものの、その「加圧前比率」が「７：１」であり、２．５：１～６：１の範囲から外れている。その影響で、チューブ状部材２０を加圧すると螺旋形状になるがその大きさが小さく、表４の「フリー変形時螺旋外径」が「９０」ｍｍとなってしまい、固定部５０の条件Ｃを満たすことができない。更に、表２のチューブ状部材２０の「加圧前の太さ」の、「加圧変形時の太さに対する比率」が「３９」％であるため、固定部５０の条件Ｄを満たしていない。このため、比較例２に係るアクチュエータは、表６に示されるように、内径が小さい（５１ｍｍ、７７ｍｍ）配管５８に対しては定位置保持力を発揮できるが、内径が大きい（１０７ｍｍ）配管５８に対して定位置保持力を発揮できず、配管内移動体５４を推進させることができなかった。

又、比較例３、４は、表２から、図６に示したような「一周」タイプの拘束部材３０を用いたものである。比較例３の拘束部材３０は、接合部分７８以外が第３面材７４の伸び易い方向（ねじり回される前の長さ方向）に伸び、比較例４の拘束部材３０は、比較例３の拘束部材３０と比較して、更に接合部分７８も第４面材７６の伸び易い方向（ねじり回される前の長さ方向）に僅かに伸びるようになっている。そして、表２及び表４から、比較例３は、固定部５０の条件Ａ、Ｄを満たしているものの、固定部５０の条件Ｂ、Ｃは満たしていないことが分かる。すなわち、比較例３に係るアクチュエータは、拘束部材３０によってチューブ状部材２０の周方向への膨張が許容されず、太さ３０Ｄ´や螺旋外径ＳＤが小さくなっている。このため、比較例３は、表６に示されるように、特に内径が大きい（１０７ｍｍ）配管５８に対して定位置保持力を発揮できず、配管内移動体５４を推進させることができなかった。

更に、表２及び表４から、比較例４は、固定部５０の条件Ａ、Ｃ、Ｄを満たしているものの、固定部５０の条件Ｂは満たしていないことが分かる。すなわち、比較例３と比較して、比較例４に係るアクチュエータは、接合部分７８における伸びが許容される分、螺旋外径ＳＤが大きくなるものの、チューブ状部材２０の周方向への膨張は許容されないため、太さ３０Ｄ´は変わらず小さいままとなっている。このため、比較例４は、表６に示されるように、内径が大きい（１０７ｍｍ）配管５８に対して定位置保持力を発揮できず、配管内移動体５４を推進させることができなかった。更に、内径が７７ｍｍの配管５８においても、良好な定位置保持力を発揮することができず、配管内移動体５４が滑りながら推進する結果となった。

以上のことから、拘束部材３０の「加圧前比率」に関連して、第１面材４０の比率が小さくなると、螺旋外径ＳＤは大きくなる傾向にあるが、比較例１のように比率が小さ過ぎると、螺旋形状に変形しなくなってしまうことが分かる。又、これとは反対に、第２面材４２の比率が小さくなると、螺旋外径ＳＤが小さくなる傾向にあり、比較例２のように比率が小さ過ぎると、内径が大きい配管５８で利用できなくなってしまうことが分かる。更に、実施例１～６は、第２面材４２によってチューブ状部材２０の周方向への膨張が許容されるため、それが許容されない比較例３、４と比較して、チューブ状部材２０の加圧時に螺旋形状に変形しながら、その太さ３０Ｄ´も拡大される。このため、螺旋外径ＳＤが大きくなり、良好な定位置保持力が発揮されている。

さて、上記構成をなす本発明の実施の形態によれば、次のような作用効果を得ることが可能である。すなわち、本発明の実施の形態に係るアクチュエータ１０は、図１～図３に示すように、内部の加圧により膨張可能なチューブ状部材２０と、このチューブ状部材２０を被覆する拘束部材３０とを備えたものであり、拘束部材３０によってチューブ状部材２０が膨張したときの変形を制御することで動作するものである。そのために、拘束部材３０は、第１面材４０と第２面材４２とが周方向に接合された筒状をなすと共に、その筒状の長さ方向の一端３０ａと他端３０ｂとの間で周方向にねじり回された状態で、チューブ状部材２０を被覆している。すなわち、筒状の拘束部材３０は、その周方向に、第１面材４０により構成される領域と、第２面材４２により構成される領域との、２つの領域を有している。又、第１面材４０は、筒状の拘束部材３０の長さ方向に伸びるものであって、その他の方向には伸び難い異方的な伸張性を有し、第２面材４２は、筒状の拘束部材３０の周方向に伸びるものであって、その他の方向には伸び難い異方的な伸張性を有している。

そして、拘束部材３０がねじり回されてチューブ状部材２０を被覆している状態では、拘束部材３０がねじり回されているねじり角度（ねじり量）ＴＡに応じて、チューブ状部材２０に対する第１面材４０及び第２面材４２の伸び易い方向が変化する。すなわち、第１面材４０は、拘束部材３０がねじり回される前は、拘束部材３０の長さ方向とチューブ状部材２０の長さ方向とが平行であるため、チューブ状部材２０の長さ方向への膨張を許容するような方向に、異方的な伸び易さが発揮される状態にある。しかしながら、拘束部材３０がねじり回されると、第１面材４０によりチューブ状部材２０の膨張を許容する方向が、チューブ状部材２０の長さ方向から、ねじり角度ＴＡに応じた角度だけ変化する。これにより、主に第１面材４０によって、チューブ状部材２０の内部が加圧されたときの、螺旋形状へのアクチュエータ１０の変形を促すことができる。しかも、拘束部材３０のねじり角度ＴＡの調整、換言すれば、第１面材４０によりチューブ状部材２０の膨張を許容する方向の調整によって、アクチュエータ１０が変形する螺旋形状の調整を行うこともできる。

一方、第２面材４２は、拘束部材３０がねじり回される前は、拘束部材３０の周方向とチューブ状部材２０の周方向とが平行であるため、チューブ状部材２０の周方向への膨張を許容するような方向に、異方的な伸び易さが発揮される状態にある。そして、拘束部材３０がねじり回されると、第２面材４２によりチューブ状部材２０の膨張を許容する方向が、チューブ状部材２０の周方向から、ねじり角度ＴＡに応じた角度だけ変化する。しかしながら、その変化した後の方向も、チューブ状部材２０の長さ方向よりは周方向に近いため、主に第２面材４２によって、チューブ状部材２０の内部が加圧されたときの、アクチュエータ１０の太さ（拘束部材３０の太さ３０Ｄ´）（図８（ｂ）参照）の拡大を促すことができる。

更に、本発明の実施の形態に係るアクチュエータ１０は、ねじり回される前の筒状の拘束部材３０における、第１面材４０の周長４０Ｌと第２面材４２の周長４２Ｌとの比が、２．５：１～６：１となっており、これは上述した２つの領域の大きさの比でもある。すなわち、アクチュエータ１０の主に螺旋変形を促す第１面材４０と、アクチュエータ１０の主に太さの拡大を促す第２面材４２との大きさの比を、上記の範囲に設定することで、螺旋形状への変形と太さの拡大とを、バランスよく行わせることができる。これにより、チューブ状部材２０の内部が加圧される前のアクチュエータ１０の太さ（拘束部材３０の太さ３０Ｄ、図８（ａ）参照）などと比較した、チューブ状部材２０の内部が加圧されて螺旋変形したアクチュエータ１０の、螺旋形状の外径ＳＤ（図７（ｂ）参照）の大きさを、従来よりも大幅に増大させることができる（表３、４の実施例１～６と比較例３との「フリー変形時螺旋外径」の項を比較）。このため、例えば図４や図５に示すような配管内移動体５４の固定部５０に利用される場合に、内径が２倍以上異なる配管５８が含まれる配管経路内であっても、配管内移動体５４に必要な良好な定位置保持力を発揮することが可能となる（表５、６の実施例１～６の「定位置保持力」の項を参照）。

又、本発明の実施の形態に係る配管内移動体の固定部５０は、図４及び図５に示すように、配管経路内で配管内移動体５４の位置を固定するためのものであって、上述した本発明の実施の形態に係るアクチュエータ１０からなる。すなわち、配管経路内でチューブ状部材２０が加圧されてアクチュエータ１０が螺旋変形することで、アクチュエータ１０が配管５８の内壁に接触した状態となり、配管内移動体５４の一部として配管経路内で位置を固定することができる。このとき、配管経路内で従来よりも外径ＳＤが大きな螺旋形状に変形するため、配管経路内で安定して位置を固定することが可能となる。

更に、本発明の実施の形態に係る配管内移動体の固定部５０は、チューブ状部材２０が加圧される前の状態での拘束部材３０の太さ３０Ｄが、配管経路を構成する複数の配管５８のうち、最小内径を有する配管５８の内径５８Ｉの６０％未満であると好ましいものである（表３、４の実施例１～４、６の「加圧変形前の太さ」の「配管内径に対する割合」の項を参照）。ここで、チューブ状部材２０が加圧される前の状態の拘束部材３０の太さ３０Ｄが、配管５８の内径５８Ｉの６０％を超えていると、そのような非変形時であるにも関わらず、配管５８の内壁にアクチュエータ１０が引っ掛かってしまい、配管内移動体５４の移動を阻害する虞がある（表５の実施例５の「配管内動作性」の項を参照）。しかしながら、本発明の実施の形態に係る、例えば実施例１～４、６の配管内移動体の固定部５０は、チューブ状部材２０が加圧される前の状態の拘束部材３０の太さ３０Ｄが、配管経路を構成する複数の配管５８の中で最小内径を有する配管５８の内径５８Ｉの６０％未満の太さである。このため、配管経路内で配管内移動体５４の移動を阻害することなく、特に老朽化した配管５８を傷つけるようなこともなく、配管内移動体５４を円滑に移動させることができる。

又、本発明の実施の形態に係る配管内移動体の固定部５０は、チューブ状部材２０が加圧されることで拡大する拘束部材３０の太さ３０Ｄ´を、配管経路を構成する複数の配管５８のうち、最大内径を有する配管５８の内径５８Ｉの２８％以上に規定するものである（表３、４の実施例１～６の「加圧変形時の太さ」の「配管内径に対する割合」の項を参照）。すなわち、その状態での拘束部材３０の太さ３０Ｄ´が配管５８の内径５８Ｉの２８％未満であると、配管５８の内壁に対する十分な定位置保持力が得られず、配管内移動体５４が固定されずに滑ってしまう虞がある。このため、拘束部材３０の太さ３０Ｄ´が、上記の複数の配管５８の中で最大内径を有する配管５８の内径５８Ｉの２８％以上であることで、配管経路を構成する全ての配管５８の内壁に対する十分な定位置保持力を得ることができ、そのような複数の配管５８に内径が２倍以上異なる配管５８が含まれていたとしても、配管内移動体５４を配管経路内で安定して固定することができる（表５、６の実施例１～６の「定位置保持力」の項を参照）。

加えて、本発明の実施の形態に係る配管内移動体の固定部５０は、配管経路の外側でチューブ状部材２０が加圧されたとき、換言すれば、変形が制約されないフリーの状態でチューブ状部材２０が加圧されたときの、螺旋変形したアクチュエータ１０の螺旋形状の外径ＳＤの大きさを規定するものである。すなわち、図７（ｂ）に示すように、螺旋形状に変形したアクチュエータ１０において、螺旋形状の螺旋軸Ｓを上下方向とする正面視で、拘束部材３０の変形前の長さ方向の中央点ＬＣを挟んで両側に位置する、拘束部材３０の両側縁部３０ｃ、３０ｄ間の距離を、螺旋形状の外径ＳＤの大きさとする。そして、そのような拘束部材３０の両側縁部間の距離ＳＤが、配管経路を構成する複数の配管５８のうち、最大内径を有する配管５８の内径５８Ｉ以上になっているものである（表３、４の実施例１～６の「フリー変形時螺旋外径」の項と、３種の配管５８の内径５８Ｉとを比較）。これにより、配管経路を構成する内径が２倍以上異なるなどの何れの配管５８においても、チューブ状部材２０が加圧されると、螺旋変形したアクチュエータ１０が配管５８の内壁に接触することができ、配管内移動体５４を安定して固定することが可能となる（表５、６の実施例１～６の「配管内動作性」の項を参照）。

又、本発明の実施の形態に係る配管内移動体の固定部５０は、チューブ状部材２０の加圧前の太さ２０Ｄ（図８（ａ）参照）が、チューブ状部材２０が加圧された状態における拘束部材３０の太さ３０Ｄ´の４５％以上の太さであると好ましいものである（表１、２の実施例２～６の「加圧変形時の太さに対する比率」の項を参照）。ここで、チューブ状部材２０の加圧前の太さ２０Ｄが、チューブ状部材２０が加圧された状態の拘束部材３０の太さ３０Ｄ´の４５％未満であると、チューブ状部材２０が加圧されたときに、拘束部材３０の内部でチューブ状部材２０が座屈してしまい、必要な定位置保持力が発揮されなくなる虞がある（表１、２の実施例１及び比較例１、２の「加圧変形時の太さに対する比率」の項、表３、４の実施例１及び比較例１、２の「フリー変形時形状」の項、及び表５、６の実施例１及び比較例１、２の「定位置保持力」の項を参照）。

これは、加圧変形前のチューブ状部材２０の太さ２０Ｄに対して、加圧後の太さ２０Ｄ´（図８（ｂ）参照）の変化が大き過ぎるのと同時に、その分長さ方向の変化も大きいため、チューブ状部材２０の長さの変化に拘束部材３０が対応できず、それによってチューブ状部材２０が部分的に伸びなくなることに起因するものである。しかしながら、本発明の実施の形態に係る、実施例２～６の配管内移動体の固定部５０は、チューブ状部材２０の加圧前の太さ２０Ｄが、チューブ状部材２０が加圧された状態の拘束部材３０の太さ３０Ｄ´の４５％以上の太さであるため、上記のようなチューブ状部材２０の座屈が発生することはない。このため、加圧変形したアクチュエータ１０により、固定部５０として必要な定位置保持力を問題なく発揮することができ、配管経路内で滑ることなく、配管内移動体５４を円滑に推進させることが可能となる（表５、６の実施例２～６の「定位置保持力」及び「配管内動作性」の項を参照）。

一方、本発明の実施の形態に係る配管内移動体５４は、図４及び図５に示すように、上述したような固定部５０と、配管経路内で伸縮する推進部５２とが組み合わされてなるものである。すなわち、配管経路内での位置の固定を固定部５０が担い、配管経路内での伸縮による位置の移動を推進部５２が担うものである。このように、各部位が役割を分担した変形を行うことで、配管経路内を円滑に移動することができる。

１０：アクチュエータ、２０：チューブ状部材、２０Ｄ：加圧前のチューブ状部材の太さ、３０：拘束部材、３０ａ：拘束部材の一端、３０ｂ：拘束部材の他端、３０Ｄ：加圧前の拘束部材の太さ、３０Ｄ´：加圧時の拘束部材の太さ、４０：第１面材、４０Ｌ：第１面材の周長、４２：第２面材、４２Ｌ：第２面材の周長、５０：固定部、５２：推進部、５４：配管内移動体、５８：配管、５８Ｉ：配管の内径、ＳＤ：螺旋形状の外径（両側縁部間の距離）

Claims (7)

1. 内部の加圧により膨張可能なチューブ状部材に対して、筒状の拘束部材がその長さ方向の一端と他端との間で周方向にねじり回された状態で被覆されているアクチュエータであって、
   前記拘束部材は、前記チューブ状部材に対してねじり回される前の状態で、前記長さ方向に伸びる第１面材と、前記周方向に伸びる第２面材とが、前記周方向に接合されることで前記筒状をなし、
   該筒状における前記第１面材の周長と前記第２面材の周長との比が、２．５：１～６：１であることを特徴とするアクチュエータ。
2. 配管内移動体の一部であって、請求項１記載のアクチュエータからなり、前記チューブ状部材が加圧されて螺旋変形することで、配管経路内で固定されることを特徴とする配管内移動体の固定部。
3. 前記チューブ状部材が加圧される前の状態で、前記拘束部材の太さが、前記配管経路を構成する複数の配管のうち、最小内径を有する配管の内径の６０％未満の太さであることを特徴とする請求項２記載の配管内移動体の固定部。
4. 前記チューブ状部材が加圧されることで拡大した、前記拘束部材の太さが、前記配管経路を構成する複数の配管のうち、最大内径を有する配管の内径の２８％以上の太さであることを特徴とする請求項２又は３記載の配管内移動体の固定部。
5. 前記配管経路の外側で前記チューブ状部材が加圧されたときに、螺旋形状に変形した前記アクチュエータにおいて、前記螺旋形状の螺旋軸を上下方向とする正面視で、前記拘束部材の変形前の長さ方向の中央点を挟んで両側に位置する、前記拘束部材の両側縁部間の距離が、前記配管経路を構成する複数の配管のうち、最大内径を有する配管の内径以上の距離であることを特徴とする請求項２から４のいずれか１項記載の配管内移動体の固定部。
6. 前記チューブ状部材の加圧前の太さは、前記チューブ状部材が加圧されることで拡大した前記拘束部材の太さの４５％以上の太さであることを特徴とする請求項２から５のいずれか１項記載の配管内移動体の固定部。
7. 請求項２から６のいずれか１項記載の配管内移動体の固定部と、前記配管経路内で伸縮する推進部とが組み合わされてなることを特徴とする配管内移動体。

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