JP3373125B2 - 管内検査装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、通水状態の管内を
検査するための管内検査装置に関し、特に既設の上水道
の管路における通水状態の管の内面をテレビカメラなど
によって検査することで、老朽管路の更新や管路の維持
管理に供することができる管内検査装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】鋳鉄製の管にて構成された上水路は、地
中に埋設して設置されるのが通例である。したがって、
この上水路の管内を検査する場合には、地上から開削工
事を行い、しかも管内を断水状態としなければならな
い。このため費用が多くかかり、夜間の作業が中心とな
ってしまい、さらに検査を実施しようとする地域の住民
に迷惑がかかるという問題点がある。 【０００３】このため、従来から、このような上水路の
内部を非開削かつ不断水で検査しようとする試みがなさ
れている。このための装置として、従来においては、押
込棒型テレビカメラと、押込式管内内視装置とが開発さ
れている。 【０００４】このうち、押込棒型テレビカメラは、消火
栓や空気弁などの管路における分岐部から管内へ挿入可
能な押込棒の先端側に、管内を観察するためのテレビカ
メラを設置したものである。 【０００５】押込式管内内視装置は、管路における上記
と同様の分岐部から管内へ押し込み可能なケーブルの先
端に、同様にテレビカメラを接続したものである。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の押込棒
型テレビカメラでは、押込棒の先端側に設置したテレビ
カメラでの内視にとどまるため、その内視範囲が、押込
棒の挿入部すなわち消火栓や空気弁などの分岐部の周辺
の２〜３メートル程度の範囲に限られるという問題点が
ある。また内視の方向に制限があって側視のみの内視し
か行えないという問題点もある。 【０００７】従来の押込式管内内視装置では、ケーブル
によってテレビカメラを管内へ押し込む必要があるた
め、このケーブルはその押し込み力に耐えるだけの剛性
を備えていなければならない。またケーブルにはどうし
ても巻きぐせが生じる。このため、このケーブルの剛性
や巻きぐせなどの影響により管内への押し込み長さに限
界があって、実際には管軸方向に沿って１０〜２０メー
トル程度しか押し込むことができないという問題点があ
る。またケーブルの先端にテレビカメラが接続されてい
るだけであるため、管内において観察したいところを自
由に内視できないという問題点もある。 【０００８】そこで本発明は、このような問題点を解決
して、管内において長距離にわたる任意の範囲を任意の
方向から内視できるようにすることを目的とする。 【０００９】 【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明は、通水状態の管内を検査するための装置が、ケ
ーシング内に管内観察用のカメラを備えるとともに管内
の水中を推進可能な推進体と、この推進体に設けられて
この推進体から推進用のジェット水流を噴出可能なイン
ペラと、このインペラからのジェット水流を推進体の後
方へ案内可能な可動ノズルとを有し、この可動ノズルの
基端部がケーシングに取り付けられ、前記可動ノズルに
その周方向に沿って磁性体が配置され、ケーシングにお
ける前記可動ノズルの周囲に沿った複数の位置に電磁石
が配置され、前記可動ノズルに配置された磁性体に前記
複数の位置の電磁石を選択的に作用させることにより、
前記可動ノズルが、この電磁石に対して近づいたり遠の
いたりできるようにされてケーシングと接続された基端
部を中心にして揺動できるように構成されることで、前
記ジェット水流の方向をコントロール可能とされている
ようにしたものである。 【００１０】このような構成であると、推進体はインペ
ラにより噴出されるジェット水流の作用によって管内の
水中を自ら推進可能であるため、管内での長距離にわた
る任意の範囲を容易に内視可能となる。また、可動ノズ
ルの基端部がケーシングに取り付けられ、前記可動ノズ
ルにその周方向に沿って磁性体が配置され、ケーシング
における前記可動ノズルの周囲に沿った複数の位置に電
磁石が配置され、前記可動ノズルに配置された磁性体に
前記複数の位置の電磁石を選択的に作用させることによ
り、前記可動ノズルが、この電磁石に対して近づいたり
遠のいたりできるようにされてケーシングと接続された
基端部を中心にして揺動することができる。これによ
り、この可動ノズルによりジェット水流の方向をコント
ロールすることができ、推進体すなわちカメラの方向を
任意に調節することができるので、管の内面を任意の方
向から内視可能となる。 【００１１】 【発明の実施の形態】図６において、１は地中に埋設さ
れた水平方向の管路であり、多数の鋳鉄製の管２が互い
に接合されたうえで、たとえば上水が通水された状態と
なっている。管路１の上方には、適当距離ごとに、地表
からマンホール３が開削されている。４はその蓋であ
る。このマンホール３に向けて、管路１から直角方向に
上向きに分岐する分岐管５が導かれ、この分岐管５の上
端に、高さ調整用の短管６と副弁７とを介して、消火栓
８や図示しない空気弁などを取り付けるように構成され
ている。本発明の装置によって管内を検査するときに
は、副弁７を閉じて消火栓や空気弁などを取り外し、そ
の副弁７に図示のように挿入回収装置９を取り付ける。 【００１２】10はケーブルドラムで、地上に設けられ
て、ケーブル11が巻き付けられている。このケーブル11
は、ドラム10から繰り出されたうえで、上下方向に配置
された挿入回収装置９を通って管路１内へ挿入される。
ケーブル11の先端には、本発明にもとづく管内検査装置
としての管内水中診断ロボット12が連結されている。こ
のロボット12は、円筒状のケーシング13を有している。 【００１３】挿入回収装置９は、副弁７に取り付けられ
た緊急遮断弁15と、この緊急遮断弁15に接続された筒部
16と、地上において筒部16の上端に取り付けられた止水
部17と、この止水部17に接続されたケーブル把持・送出
部18とを有する。また、挿入回収装置９は、その内部に
案内筒19を有している。この案内筒19は、筒部16および
緊急遮断弁15を通って、挿入回収装置９から下方へ送り
出し可能とされており、この案内筒19の下部は、この送
り出しにより副弁７と短管６と分岐管５とを通って管路
１の内部へ突出可能なように構成されている。ケーブル
11は、この案内筒19の内部を通って、この案内筒19の下
部において管路１の方向に向くように形成された開口20
から、管路１の内部へ送り出される。 【００１４】ケーブル11は、ケーブルドラム10からの引
出しライン21に電気的に接続されており、この引出しラ
イン21は地上コントローラ22に導かれている。地上コン
トローラ22には、マニュアル操作部23とモニタ受像機24
とが電気的に接続されている。 【００１５】図５はロボット12の断面構造を示す。この
ロボット12のケーシング13は、案内筒19およびこの案内
筒19の開口20を通過可能な寸法で形成されるとともに、
管路１内の水の圧力に耐えられる耐水圧構造で構成され
ている。ケーシング13の先端には開口26が形成され、こ
の開口26はガラス窓27にて塞がれている。このガラス窓
27よりも内部には円柱状の空間28が形成され、この空間
28の中央部には、ガラス窓27を通して外側の領域を撮影
可能なテレビカメラ29が設けられている。テレビカメラ
29の周囲には、このテレビカメラ29にて撮影しようとす
る領域の照明のためのハロゲンランプ30が、周方向に沿
って複数設けられている。31は基板であり、この基板31
には、テレビカメラ29とハロゲンランプ30とのために電
力変換と通信制御とを行う電子回路が実装されている。
これらによって、ロボット12の前半部分には画像モジュ
ール32が構成されている。 【００１６】ロボット12の後半部分には、推進モジュー
ル34が設けられている。すなわちケーシング13の内部に
は回転駆動源としてのＤＣモータ35が設けられており、
このＤＣモータ35にはマグネットカップリング36が連結
されている。このマグネットカップリング36は、モータ
35によって直接回転されるケーシング内ロータ37と、磁
力の作用によってこのケーシング内ロータ37に連れ回り
されるケーシング外ロータ38とを有する。すなわち、有
底円筒状のケーシング内ロータ37の内側に円柱状のケー
シング外ロータ38が同心状に設けられ、両ロータ37、38
にはそれぞれ互いに吸引し合う磁石61、62が装着されて
いる。 【００１７】また両ロータ37、38どうしの間には遮水壁
63がケーシング外ロータ38を覆うように設けられ、この
遮水壁63によってケーシング13の内外が完全に遮水され
ている。つまり、ケーシング内ロータ37を完全な遮水状
態でケーシング13内に設置するとともに、ケーシング外
ロータ38はケーシング13の外側の水中に連通可能に設置
したうえで、これらロータ37、38間に回転力を伝達可能
とされている。 【００１８】ケーシング外ロータ38にはシャフト39が連
結され、このシャフト39の先端側には、ケーシング13の
中心線上に位置するインペラ40が設けられている。シャ
フト39の周囲には吸込流路41が形成されており、ケーシ
ング13には、この吸込流路41に連通する周方向に複数の
吸込口42が設けられている。インペラ40の後方には吐出
流路43が形成されており、この吐出流路43には、インペ
ラ40の回転により発生する反トルクを打ち消すための固
定翼構造のステータ49が設けられている。吐出流路43の
先端には吐出口としての可動ノズル44が設けられてい
る。 【００１９】図１〜図４に示すように、可動ノズル44は
環状のゴム製のノズル体65を有し、このノズル体65は、
わずかに先すぼまり状となるように形成されている。ノ
ズル体65には、環状のリングマグネット66が埋設されて
いる。またノズル体65の基端部は、このノズル体65と一
体に形成されたゴム製の蛇腹部67によって吐出流路43に
連通されている。そして、このようにノズル体66の基端
部が蛇腹部67によって支持されることで、可動ノズル44
は、図１および図２に示される中立状態では、噴出ジェ
ット流46をケーシング13の中心線の方向に案内可能であ
る。この場合は、ロボット12はジェット流46の反力によ
ってケーシング13の中心線の方向に推進される。 【００２０】また可動ノズル44は、このようにノズル体
65の基端部が蛇腹部67によって支持されることで、この
基端部を中心にして先端部が揺動できるように構成され
ている。そして、可動ノズル44の周囲に沿ったケーシン
グ13の部分には、周方向に沿った複数の位置たとえば９
０度おきの位置に、複数のソレノイド47Ａ、47Ｂ、47
Ｃ、47Ｄが埋設されている。したがって、たとえば周方
向に沿った或る位置のソレノイドによってリングマグネ
ット66を吸引することで、可動ノズル44をそのマグネッ
トの方へ揺動させることができる。 【００２１】図２および図３は、９０度おきにソレノイ
ド47Ａ、47Ｂ、47Ｃ、47Ｄを設けた場合において、ソレ
ノイド47Ａによってリングマグネット66を吸引させた場
合を例示する。これによって、可動ノズル44は吸引側の
マグネット47Ａの方へ揺動し、その揺動方向へ噴出ジェ
ット流46を案内する。その結果、ロボット12はそれに対
応した斜め方向へ推進される。なお、このように９０度
おきにソレノイド47Ａ、47Ｂ、47Ｃ、47Ｄを設けること
で、推進体としてのロボット12を上下左右の任意の方向
へ推進させることができる。 【００２２】ソレノイド47Ａの励磁を解除すると、可動
ノズル44は、蛇腹部67の弾性によって元の中立状態に戻
る。なお、或るソレノイドによって上述のようにリング
マグネット66を吸引するとともに、このソレノイドから
１８０度離れた位置のソレノイドによってリングマグネ
ット66を反撥させることで、可動ノズル44を吸引側のソ
レノイドの方へ確実に揺動させることができる。 【００２３】ロボット12は、画像モジュール32と推進モ
ジュール34のＤＣモータ35およびケーシング内ロータ37
の周囲とに空間48を有するように構成されて、全体の比
重が実質的に１になる中性浮力状態となるようにされて
いる。 【００２４】図１に示すように、ケーブル11はロボット
12の後端に接続されているが、このケーブル11も、ロボ
ット12と同様に全体の比重が実質的に１になる中性浮力
状態となるように構成されている。またケーブル11は、
ロボット12の後方において内部の電線53が露出され、こ
れらの線53がケーシング13に接続されている。ケーシン
グ13の後端には、これらの線53が噴出ジェット流46に巻
き込まれるのを防止する目的で、可動ノズル44の外周側
に筒状のケーブル保護カバー59が設けられている。 【００２５】このような構成において、管内の検査を行
う際には、図６に示すように副弁７に挿入回収装置９を
取り付け、止水部17による止水状態を維持しながら、ケ
ーブル把持・送出部18を操作するなどによって、案内筒
19の下部を管路１の内部に向けて降下させる。このと
き、ロボット12は、案内筒19の開口20の内部に収容させ
ておく。 【００２６】案内筒19が所定の位置まで降下したなら、
地上の操作部23およびコントローラ22からの遠隔操作に
よってロボット12のインペラ40を回転させ、ジェット流
46を噴出させることでこのロボット12に管軸方向の推進
力を発生させる。この場合に、管路１内の水流60の方向
にロボット12を推進させると、円滑な推進が可能とな
る。 【００２７】インペラ40へは、吸込流路41に連通する周
方向に複数の吸込口42を経て水45が供給されるため、こ
の吸込流路41へ向けて周方向に均等に水45を吸い込むこ
とができる。このため、一か所の吸込口から水を吸い込
むような場合に比べて、ロボット12を力学的にバランス
させることができる。 【００２８】インペラ40の後方には固定翼構造のステー
タ49が設けられているため、このインペラ40の回転によ
り発生する反トルクを打ち消して、この反トルクにより
ケーシング13が回転することを防止できる。 【００２９】また、上述のように先すぼまり状の可動ノ
ズル44を用いたことで、インペラ40の後流を加速して高
速のジェット流46を噴出させることができ、これによっ
て推進力を向上させることができる。 【００３０】このようにロボット12がみずから推進する
ため、上水道用の管路１内を、非開削かつ不断水の状態
で長距離にわたって検査することができ、この検査を低
コストかつ短時間で行うことができる。なお、ロボット
12の推進に対応してケーブル把持・送出部18により管路
１内へケーブル11を繰り出す。また、ロボット12は中性
浮力状態であるため、このロボット12を水流60の作用だ
けで移動させることも可能である。 【００３１】検査を行う場所では、上述のようにソレノ
イド47Ａ〜47Ｄを作動させて可動ノズル44の方向を制御
することで、ロボット12のカメラ部32を、管路１の内壁
における検査対象部に向ける。すると、ハロゲンランプ
30によってその対象部に照明が施され、その対象部の状
況がテレビカメラ29によって撮影される。このように可
動ノズル44の方向を制御することで、管内の観察したい
部位を自由に観察することができる。画像信号はケーブ
ル11を介して地上コントローラ22に送られ、受像機24に
よってモニタされる。このとき、たとえばケーブル把持
・送出部18にロータリエンコーダなどを設置しておけ
ば、管軸方向に沿った検査対象部の位置を検出すること
ができる。 【００３２】地上では、この受像機24の画像を目視する
ことによって、管路１の内部の状況を検査する。また、
得られたデータから画像処理を行うことによって、有効
通水断面積などの具体的な数値解析処理を行う。 【００３３】このように、リングマグネット66を埋設し
たノズル体65が蛇腹部67により支持された構成の可動ノ
ズル44の方向を、ソレノイド47Ａ〜47Ｄによって制御す
るようにしたため、舵のようなひれ状の突起物を設ける
ことなしに、また可動部をより小さく構成できたうえ
で、しかも単純な原理によって、この可動ノズル44の方
向制御を行うことができる。 【００３４】検査が終了したなら、ロボット12の回収作
業を行う。このときには、ケーブル把持・送出部18にて
ケーブル11を繰り寄せることなどによって、ロボット12
を挿入回収装置９に向けて引き寄せる。この引き寄せに
よって、ロボット12は開口20を通って案内筒19の内部に
入り込むため、その後は案内筒19ごと管路１外へ引き上
げることで、ロボット12を地上へ回収する。ロボット12
は、円筒状のケーシング13内に各部品が収容され、突起
物などが存在しないため、各部への引っ掛かりなどが発
生せず、案内筒19への出し入れを容易に行うことができ
る。 【００３５】 【発明の効果】以上のように本発明によると、ケーシン
グ内に管内観察用のカメラを備えるとともに管内の水中
を推進可能な推進体と、この推進体に設けられてこの推
進体から推進用のジェット水流を噴出可能なインペラ
と、このインペラからのジェット水流を推進体の後方へ
案内可能な可動ノズルとを有し、この可動ノズルの基端
部がケーシングに取り付けられ、前記可動ノズルにその
周方向に沿って磁性体が配置され、ケーシングにおける
前記可動ノズルの周囲に沿った複数の位置に電磁石が配
置され、前記可動ノズルに配置された磁性体に前記複数
の位置の電磁石を選択的に作用させることにより、前記
可動ノズルが、この電磁石に対して近づいたり遠のいた
りできるようにされてケーシングと接続された基端部を
中心にして揺動できるように構成されることで、ジェッ
ト水流の方向をコントロールすることができる。また、
このように、可動ノズルの揺動によりジェット水流の方
向をコントロールすれば、推進体の推進方向を調節でき
て、本装置すなわちカメラの方向を任意に調節すること
ができ、このため管の内面を任意の方向から内視するこ
とができる。また、推進体はインペラにより噴出される
ジェット水流の作用によって管内の水中を自ら推進でき
て、管内での長距離にわたる任意の範囲を容易に内視す
ることができる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明にもとづく管内検査装置の要部の縦断面
図である。 【図２】図１に示される部分の左側面の概略図である。 【図３】図１の装置において可動ノズルが揺動した状態
を示す図である。 【図４】図３に示される部分の左側面の概略図である。 【図５】本発明にもとづく管内検査装置の全体の縦断面
図である。 【図６】本発明の検査装置を用いて管内を検査する様子
を示した断面図である。 【符号の説明】 13 ケーシング 29 テレビカメラ 40 インペラ 44 可動ノズル 46 噴出ジェット流 47Ａ ソレノイド 47Ｂ ソレノイド 47Ｃ ソレノイド 47Ｄ ソレノイド 66 リングマグネット

フロントページの続き (72)発明者 鎌田 昭夫 兵庫県尼崎市浜１丁目１番１号 株式会 社クボタ 技術開発研究所内 (56)参考文献 特開 平７−69284（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−94885（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−340627（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−64590（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−12997（ＪＰ，Ｕ) 実開 平４−50200（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01N 21/84 - 21/958 B63C 11/00 - 11/52 B63H 11/00 - 11/16

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 通水状態の管内を検査するための装置で
   あって、ケーシング内に管内観察用のカメラを備えると
   ともに管内の水中を推進可能な推進体と、この推進体に
   設けられてこの推進体から推進用のジェット水流を噴出
   可能なインペラと、このインペラからのジェット水流を
   推進体の後方へ案内可能な可動ノズルとを有し、この可
   動ノズルの基端部がケーシングに取り付けられ、前記可
   動ノズルにその周方向に沿って磁性体が配置され、ケー
   シングにおける前記可動ノズルの周囲に沿った複数の位
   置に電磁石が配置され、前記可動ノズルに配置された磁
   性体に前記複数の位置の電磁石を選択的に作用させるこ
   とにより、前記可動ノズルが、この電磁石に対して近づ
   いたり遠のいたりできるようにされてケーシングと接続
   された基端部を中心にして揺動できるように構成される
   ことで、前記ジェット水流の方向をコントロール可能と
   されていることを特徴とする管内検査装置。