JP7049279B2 - 水中清掃作業機 - Google Patents

Description

本発明は、水中清掃作業機に関する。

下記特許文献１には、船舶の海水浸漬面に付着した貝や藻類等を除去する水中洗掃機が開示されている。この水中洗掃機には、洗掃に使用するブラシを回転させるためのブラシ回転用ポンプ、船体に向けて機体を圧着するためのスクリューを回転させるモータ、清掃時に発生する汚水を吸引し排出する汚水ポンプ等、複数の駆動装置が搭載されており、機体自体が重量物となり、取扱性や操作性に問題があった。

実開昭５４－５９７６４号公報

そこで、本発明は上記課題に鑑み、水中で清掃作業をする作業機をより軽いものでありながら、海水の汚染を確実に防止することができる水中清掃作業機を提供することを目的とする。

本発明の水中清掃作業機は、水中に存在する清掃対象物の表面に沿って移動しながら、前記清掃対象物を清掃する水中清掃作業機であって、
前記清掃対象物に向かって高圧水を噴射して清掃する清掃装置と、前記清掃装置による清掃後の汚水を吸引する吸引装置と、を備え、
前記清掃装置と前記吸引装置は、外部の高圧水ポンプから供給される高圧水によって駆動されるものである。

本発明の水中清掃作業機は、清掃装置による清掃後の汚水を吸引する吸引装置を備えるため、海水の汚染を確実に防止することができる。また、本発明の水中清掃作業機によれば、清掃装置と吸引装置が外部の高圧水ポンプから供給される高圧水によって駆動されるため、清掃装置と吸引装置を駆動するための複数の駆動装置を機体に搭載する必要がなく、作業機が軽量となる。

本実施形態に係る水中清掃作業機の平面図である。 本実施形態に係る水中清掃作業機の右側面図である。 本実施形態に係る水中清掃作業機の底面図である。 図１に示す水中清掃作業機のＡ－Ａ断面図である。 吸引ポンプの一部断面を含む側面図である。 インペラの平面図である。

以下に、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。

図１～図４は、本実施形態に係る水中清掃作業機１を示す。水中清掃作業機１は、水中に存在する清掃対象物（例えば船体、養殖魚網等）の表面に沿って移動しながら、清掃対象物を清掃するものである。水中清掃作業機１は、作業機本体２と、走行装置３と、推進力発生用プロペラ４と、清掃ノズルユニット５（清掃装置に相当）と、吸引装置６と、を備えている。

作業機本体２は、推進力発生用プロペラ４が配置されるプロペラ側本体２Ａと、清掃ノズルユニット５が配置されるノズル側本体２Ｂと、プロペラ側本体２Ａとノズル側本体２Ｂを連結する連結体２Ｃと、を備えている。連結体２Ｃは、上下方向に延びる複数のパイプで構成されている。

プロペラ側本体２Ａは、開口２１を有する複数個（本実施形態では３個）の筒状のダクト２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃを備えている。ダクト２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃは、作業機本体２の左右方向に配設されており、各開口２１の内部に推進力発生用プロペラ４がそれぞれ収容されている。

ノズル側本体２Ｂには、走行装置３が設けられている。走行装置３は、水中モータＭ１，Ｍ２がそれぞれ収容されるモータケース３１Ａ，３１Ｂと、前後左右４個の車輪３２，３３，３４，３５と、左右一対のクローラ装置３６，３７と、を備えている。

前側のモータケース３１Ａに収容される水中モータＭ１は、右前側の車輪３３を回転駆動させる。一方、後側のモータケース３１Ｂに収容される水中モータＭ２は、左後側の車輪３４を回転駆動させる。水中モータＭ１，Ｍ２はＤＣモータで構成されている。

左側のクローラ装置３６は、左後側の車輪３４の回転軸に固定され、水中モータＭ２により回転駆動される駆動輪３６ａと、左前側の車輪３２の回転軸に固定された第１従動輪３６ｂと、駆動輪３６ａと第１従動輪３６ｂとの間であって駆動輪３６ａと第１従動輪３６ｂよりも上方に回転自在に支持された第２従動輪３６ｃと、駆動輪３６ａ、第１従動輪３６ｂ、及び第２従動輪３６ｃの間に巻き掛けられた環状のクローラ３６ｄと、を備えている。これにより、クローラ装置３６は、水中モータＭ２の回転によりクローラ３６ｄが回転するとともに、左前側の車輪３２も同時に回転させる。すなわち、水中モータＭ２は、左後側の車輪３４、左前側の車輪３２、及び左側のクローラ装置３６を同じ方向に同時に回転させる。

右側のクローラ装置３７は、右前側の車輪３３の回転軸に固定され、水中モータＭ１により回転駆動される駆動輪３７ａと、右後側の車輪３５の回転軸に固定された第１従動輪３７ｂと、駆動輪３７ａと第１従動輪３７ｂとの間であって駆動輪３７ａと第１従動輪３７ｂよりも上方に回転自在に支持された第２従動輪３７ｃと、駆動輪３７ａ、第１従動輪３７ｂ、及び第２従動輪３７ｃの間に巻き掛けられた環状のクローラ３７ｄと、を備えている。これにより、クローラ装置３７は、水中モータＭ１の回転によりクローラ３７ｄが回転するとともに、右後側の車輪３５も同時に回転させる。すなわち、水中モータＭ１は、右前側の車輪３３、右後側の車輪３５、及び右側のクローラ装置３７を同じ方向に同時に回転させる。

各水中モータＭ１，Ｍ２には不図示の給電ケーブルが接続され、船上又は陸上の電源装置から給電ケーブルを介して各水中モータＭ１，Ｍ２へ給電させる。

清掃ノズルユニット５は、不図示の高圧ホースから供給された高圧水を清掃対象物に向かって噴射し、その噴流によって清掃対象物の清掃を行う。清掃ノズルユニット５は、ノズル側本体２Ｂに回転自在に支持された回転軸７の下部に固定されている。回転軸７の中間部には、ロータリジョイント７１が配置されている。ロータリジョイント７１は、回転する清掃ノズルユニット５に高圧水を搬送するためのものである。ロータリジョイント７１は、後述するロータリジョイント６２４の構成と略同じのため、詳細な説明は省略する。ロータリジョイント７１には、船上又は陸上の不図示の高圧水ポンプから高圧ホースを介して圧送される高圧水が供給される。高圧ホースは、分岐継手８１に接続されており、分岐継手８１にて分岐された高圧水は、分岐継手８１から延びる各接続ホース８２，８３，８４を介して各ロータリジョイント７１へ供給される。ロータリジョイント７１に供給された高圧水は、回転軸７内部の流路を通って清掃ノズルユニット５に供給される。

清掃ノズルユニット５は、回転軸７の下端に固定された円盤状の清掃体５１と、清掃体５１の外周部に設けられた複数個の清掃ノズル５２と、を備えている。

清掃体５１は、例えばステンレスで形成されており、清掃対象物に付着した貝類等に回転しながら接触し、貝類等を除去することもできる。清掃体５１の外周側には、ノズル側本体２Ｂの下面から突出するように拡散防止用カバー５３が設けられている。拡散防止用カバー５３を設けることで、清掃時の汚水の拡散を防止することができる。拡散防止用カバー５３は、３個の清掃体５１の前後を取り囲むように配置される第１カバー部５３ａと、隣り合う清掃体５１の間に各清掃体５１の外周に沿って配置される第２カバー部５３ｂと、を備えている。第１カバー部５３ａの突端部には、不図示のゴムパッキンが設けられる。また、本実施形態では、ノズル側本体２Ｂの外周に、清掃対象物の表面に接する車輪３２，３３，３４，３５とクローラ装置３６，３７とが配置されているため、清掃時の汚水の拡散をさらに防止することができる。

本実施形態では、２個の清掃ノズル５２が清掃体５１の軸心を挟んで対向するように配置されている。清掃ノズル５２は、高圧水ポンプから圧送された高圧水を噴射する。各清掃ノズル５２は、高圧水の噴射方向が清掃対象物に向くように所定角度だけ下方に傾斜するようになっている（図２を参照）。これにより、清掃ノズル５２から高圧水が噴射された場合、この高圧水が清掃対象物の表面に吹き付けられることによって発生する噴射の反力により、清掃ノズルユニット５が回転軸７とともに回転する。

推進力発生用プロペラ４は、回転軸７の上端に固定されている。そのため、清掃ノズル５２から高圧水が噴射され、その噴射反力によって清掃ノズルユニット５とともに回転軸７が回転すると、推進力発生用プロペラ４も一体的に回転する。

推進力発生用プロペラ４の回転により、プロペラ側本体２Ａとノズル側本体２Ｂの間の水がダクト２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃに導入され、開口２１から噴き出される水流が発生し、これによって水中清掃作業機１には推進力が得られ、水中清掃作業機１は清掃対象物へ押し付けられる。このため、各車輪３２，３３，３４，３５及び各クローラ装置３６，３７が清掃対象物から浮き上がることなく、水中清掃作業機１が清掃対象物の表面に沿って安定して走行しながら、清掃対象物を清掃することができる。

吸引装置６は、清掃ノズルユニット５による清掃後の汚水（残渣水）を吸引する。吸引装置６は、汚水が吸引される吸水口６１と、汚水を吸引するための吸引ポンプ６２と、を備えている。

吸水口６１は、ノズル側本体２Ｂの下面に形成されている。また、吸水口６１は、清掃体５１の内方側、すなわち清掃体５１の上側に設けられている。本実施形態では、各清掃体５１に対して２個の吸水口６１が設けられ、２個の吸水口６１は、回転軸７の軸心を挟んで対向するように配置されている。

清掃ノズルユニット５による清掃後の汚水は、図４に一点鎖線にて示すように、清掃体５１の外周側及び内方側の空隙を通って吸水口６１から吸引される。このとき、清掃体５１の周囲には拡散防止用カバー５３が設けられていることで、汚水は吸水口６１から効果的に吸引される。

吸引ポンプ６２は、ノズル側本体２Ｂの上面に固定されている。図５は、吸引ポンプ６２の側面図を示している。説明の便宜のため、図５の上下方向を吸引ポンプ６２の上下方向と称する。

吸引ポンプ６２は、中空円柱状のケーシング６２１と、ケーシング６２１内に配置されたインペラ６２２と、ケーシング６２１に形成された複数の吸引口６２３と、を備えている。

ケーシング６２１の上部端面６２１ａには、下部軸受６２１ｃが固定されている。また、ケーシング６２１の下部端面（底面）６２１ｂには、円柱状に突出する吸引部６２１ｄが形成され、吸引部６２１ｄの外周部には、複数の吸引口６２３が配設されている。本実施形態では、６個の吸引口６２３が吸引部６２１ｄの円周方向に沿って等間隔で配置されている。各吸引口６２３は、ケーシング６２１の接線方向、具体的には吸引部６２１ｄの接線方向に向かって開口している（図４を参照）。各吸引口６２３は、不図示の吸引ホースにより各吸水口６１と接続されている（図４を参照）。これにより、吸水口６１から吸引された汚水は、吸引ホース及び吸引口６２３を介してケーシング６２１内に吸引される。

また、ケーシング６２１の外周部には、吸引された汚水を排出する排出部６２１ｅが設けられている。排出部６２１ｅの先端には、不図示の汚水移送ホースが接続されており、吸引ポンプ６２から排出された汚水は、汚水移送ホースを介して船上又は陸上に移送される。

ケーシング６２１の上部端面６２１ａには、中部ケースカバー６２１ｆが固定され、中部カバー６２１ｆの上面には上部ケースカバー６２１ｇが固定されている。中部ケースカバー６２１ｆは、下部軸受６２１ｃを覆っている。上部ケースカバー６２１ｇの内部には、後述するロータリジョイント６２４が収容されている。また、上部ケースカバー６２１ｇの上面には上部軸受６２１ｈが固定されている。

インペラ６２２は、円盤状のインペラ本体６２２ａと、インペラ本体６２２ａの外周部に設けられた複数個の噴射ノズル６２２ｂと、インペラ本体６２２ａの下面に設けられた複数個の羽根部６２２ｃと、インペラ本体６２２ａの上面に固定された回転軸６２２ｄと、を備えている。

噴射ノズル６２２ｂは、インペラ６２２の回転軸を挟んで一対設けられる。言い換えると、２個の噴射ノズル６２２ｂがインペラ本体６２２ａの軸心を挟んで対向するように配置されている。噴射ノズル６２２ｂは、前述した不図示の高圧水ポンプから圧送された高圧水を噴射する。各噴射ノズル６２２ｂは、高圧水の噴射方向がインペラ本体６２２ａの接線方向に向くように配置されている。そのため、噴射ノズル６２２ｂから高圧水が噴射された場合、この高圧水の噴射の反力により、インペラ本体６２２ａが回転する。すなわち、インペラ６２２は、噴射ノズル６２２ｂからの高圧水の噴射の反力によって駆動される。

羽根部６２２ｃは、インペラ本体６２２ａとともに回転することで、ケーシング６２１内の液体に遠心力を与える。本実施形態では、６個の羽根部６２２ｃがインペラ本体６２２ａの円周方向に沿って等間隔で配置されている。

回転軸６２２ｄの下端は、インペラ本体６２２ａに固定されている。回転軸６２２ｄは、下部軸受６２１ｃと、上部軸受６２１ｈとにより回転自在に支持されている。回転軸６２２ｄには、高圧水を軸方向へ送るための流路６２２ｅが形成されている。流路６２２ｅの上端は、回転軸６２２ｄの中央部に位置している。流路６２２ｅの下端は、インペラ本体６２２ａまで延び、接続パイプ６２２ｆを介して噴射ノズル６２２ｂと連通している。

ロータリジョイント６２４は、回転するインペラ６２２に高圧水を搬送するためのものである。ロータリジョイント６２４は、インペラ６２２の回転軸６２２ｄと、回転軸６２２ｄを取り囲む固定ハウジング６２４ａとから構成されている。

回転軸６２２ｄには、流路６２２ｅと連通する受給孔６２４ｂが形成されている。一方、固定ハウジング６２４ａには、受給孔６２４ｂに対応する高さに供給孔６２４ｃが形成されている。

固定ハウジング６２４ａは、中部ケースカバー６２１ｆの上面に固定されている。固定ハウジング６２４ａの供給孔６２４ｃには、クランク継手６２５が接続されている。クランク継手６２５には、分岐継手８１から延びる接続ホース８５（図１を参照）が接続されている。

これにより、船上又は陸上の不図示の高圧水ポンプから圧送される高圧水が、高圧ホース、分岐継手８１、接続ホース８５、及びクランク継手６２５を介してロータリジョイント６２４へ供給される。ロータリジョイント６２４に供給された高圧水は、回転軸６２２ｄの流路６２２ｅ及び接続パイプ６２２ｆを通って噴射ノズル６２２ｂに供給され、噴射ノズル６２２ｂから噴射される。

インペラ６２２は、噴射ノズル６２２ｂからの高圧水の噴射の反力によって回転駆動される。インペラ６２２が回転することで、ケーシング６２１内の液体に遠心力が与えられるため、吸引ポンプ６２は、排出部６２１ｅから汚水を排出するとともに、吸引口６２３から汚水を吸引する。すなわち、吸引ポンプ６２は、外部の高圧水ポンプから供給される高圧水によって駆動されるため、吸引装置６を駆動するためのモータ等の駆動装置を機体に搭載する必要がない。

以上のように、本実施形態の水中清掃作業機１は、水中に存在する清掃対象物の表面に沿って移動しながら、清掃対象物を清掃する水中清掃作業機１であって、清掃対象物に向かって高圧水を噴射して清掃する清掃ノズルユニット５と、清掃ノズルユニット５による清掃後の汚水を吸引する吸引装置６と、を備え、清掃ノズルユニット５と吸引装置６は、外部の高圧水ポンプから供給される高圧水によって駆動される。

これにより、清掃ノズルユニット５による清掃後の汚水を吸引する吸引装置６を備えるため、海水の汚染を確実に防止することができる。また、清掃ノズルユニット５と吸引装置６が外部の高圧水ポンプから供給される高圧水によって駆動されるため、清掃ノズルユニット５と吸引装置６を駆動するための複数の駆動装置を機体に搭載する必要がなく、作業機が軽量となる。

本実施形態では、清掃ノズルユニット５と吸引装置６は、高圧水ポンプから１本の高圧ホースを介して圧送された高圧水が分配される。ただし、清掃ノズルユニット５と吸引装置６に対して、複数個の高圧水ポンプから高圧ホースを介して圧送された高圧水をそれぞれに供給してもよい。

本実施形態では、清掃ノズルユニット５は、清掃対象物に対する高圧水の噴射の反力により回転する円盤状の清掃体５１を備え、吸引装置６は、清掃体５１の内方側に設けられる吸水口６１を備えており、汚水は清掃体５１の外周側及び内方側の空隙を通って吸水口６１から吸引される。

本実施形態では、清掃体５１の外周側には、汚水の拡散を防止する拡散防止用カバー５３が設けられる。

本実施形態では、吸引装置６は、汚水を吸引するための吸引ポンプ６２を含み、吸引ポンプ６２は、中空円柱状のケーシング６２１と、ケーシング６２１内に配置されたインペラ６２２と、ケーシング６２１に形成された複数の吸引口６２３と、を備え、インペラ６２２は、インペラ６２２に設けられた噴射ノズル６２２ｂからの高圧水の噴射の反力により駆動される。

本実施形態では、複数の吸引口６２３は、ケーシング６２１の底面に円周方向に沿って配設されており、吸引口６２３は、ケーシング６２１の接線方向に向かって開口している。

本実施形態では、噴射ノズル６２２ｂは、インペラ６２２の回転軸６２２ｄを挟んで一対設けられる。

以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明だけではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

１ 水中清掃作業機
２ 作業機本体
３ 走行装置
４ 推進力発生用プロペラ
５ 清掃ノズルユニット
５１ 清掃体
５２ 清掃ノズル
５３ 拡散防止用カバー
６ 吸引装置
６１ 吸水口
６２ 吸引ポンプ
６２１ ケーシング
６２２ インペラ
６２２ｂ 噴射ノズル
６２３ 吸引口
６２４ ロータリジョイント

Claims (6)

1. 水中に存在する清掃対象物の表面に沿って移動しながら、前記清掃対象物を清掃する水中清掃作業機であって、
   前記清掃対象物に向かって高圧水を噴射して清掃する清掃装置と、前記清掃装置による清掃後の汚水を吸引する吸引装置と、を備え、
   前記清掃装置と前記吸引装置は、外部の高圧水ポンプから供給される高圧水によって駆動され、
   前記清掃装置は、前記清掃対象物に対する高圧水の噴射の反力により回転する円盤状の清掃体を備え、
   前記清掃体の外周側には、前記清掃体の前後を取り囲むように配置される第１のカバーと、前記清掃体の外周に沿って配置される第２のカバーによって構成される、拡散防止用カバーが設けられる、水中清掃作業機。
2. 前記清掃装置と前記吸引装置は、前記高圧水ポンプから１本の高圧ホースを介して圧送
   された高圧水が分配される、請求項１に記載の水中清掃作業機。
3. 前記吸引装置は、前記清掃体の内方側に設けられる吸水口を備えており、汚水は前記清掃体の外周側及び内方側の空隙を通って前記吸水口から吸引される、請求項１又は２に記載の水中清掃作業機。
4. 前記吸引装置は、汚水を吸引するための吸引ポンプを含み、
   前記吸引ポンプは、中空円柱状のケーシングと、前記ケーシング内に配置されたインペラと、前記ケーシングに形成された複数の吸引口と、を備え、
   前記インペラは、前記インペラに設けられた噴射ノズルからの高圧水の噴射の反力により駆動される、請求項１～３の何れか１項に記載の水中清掃作業機。
5. 前記複数の吸引口は、前記ケーシングの底面に円周方向に沿って配設されており、前記吸引口は、前記ケーシングの接線方向に向かって開口している、請求項４に記載の水中清掃作業機。
6. 前記噴射ノズルは、前記インペラの回転軸を挟んで一対設けられる、請求項４に記載の水中清掃作業機。

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