JPH0995925A - 水中移動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型軽量で垂直な壁面を走行するのに好適で
あり、且つ水中で各種作業を行い得るようにした水中移
動装置を提供する。 【解決手段】 スラストファン１０ａ，１０ｂを正回転
又は逆回転させることにより、装置本体５が腹側４又は
背側１９へ移動するよう構成されている。そして、腹側
４の開口の周囲に設けられたシールスカート２６が水中
の壁面２５に当接されることにより、装置本体５内部が
負圧となって、水中移動装置１が壁面２５に吸着される
よう構成されている。この状態で、移動機構１１を駆動
すれば、装置本体５が壁面２５上を走行するよう構成さ
れている。更に、装置本体５の外側に作業工具取付け部
４０を介して取付けた作業工具ユニット４９により、装
置本体５を壁面２５に吸着させつつ、或いは、壁面２５
に沿って走行させつつ、水中にて各種作業を行わせるこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、火力発電所の取水
や排水のための水路の清掃や、船舶のスクリューの清掃
や、原子炉の圧力容器の内面検査や、その他の水中構造
物に対する各種水中作業に用いるための水中移動装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、火力発電所等においては、冷却
用海水を取水したり排水したりするために海と発電プラ
ントとの間に比較的長い水路が設けられているが、この
水路の路面には、種々の貝藻類が付着する。そこで、こ
れら海洋付着生物を除去すべく、水路の路面に沿って自
在に走行する水中移動装置が必要となる。

【０００３】この種の水中移動装置としては、図１０
（ａ）（ｂ）に示すようなものが知られている（詳しく
は、実開平３−７９３２３号公報を参照のこと）。この
水中移動装置ａは、図示するように、装置本体に備えら
れたスラストファンｂを回転させて噴流を発生させるこ
とにより装置本体を水路の水平な路面ｄへ押し付けさ
せ、この状態で駆動輪ｃを用いて水平な路面ｄ上を走行
させるようにしたものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このようにス
ラストファンｂの噴流によって装置本体を水路の路面ｄ
へ押し付けさせるタイプの水中移動装置ａにあっては、
図示するように水平な路面ｄではなく垂直な壁面に沿っ
て走行させようとすると、水中移動装置ａを壁面に押し
付けて駆動輪ｃに適正な接触圧を与えるために、スラス
トファンｂの推力を著しく増大させなければならないと
いう問題があり、不経済である。即ち、垂直な壁面に沿
って水中移動装置ａ走行させるためには、スラストファ
ンｂのモータを大型化するか、その設置個数を増やすか
しなければならなくなるため、台車全体が大型化、大重
量化してしまう。

【０００５】以上の事情を考慮して創案された本発明の
目的は、垂直な壁面を走行するのに好適であり、且つ小
型化、軽量化を図り得るようにした水中移動装置を提供
することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、腹側が開口さ
れた装置本体と、該装置本体の背側に正逆回転自在に設
けられたスラストファンと、上記装置本体の腹側の開口
の周囲に設けられ壁面吸着時に装置本体内部を負圧に保
つべく壁面と接するシールスカートと、装置本体を壁面
に沿って移動させる移動機構とを備え、更に、装置本体
の外側に作業工具取付け部を設け、作業工具取付け部に
水中にて各種作業を行わせるための作業工具ユニットを
取付けたことを特徴とする水中移動装置にかかるもので
ある。

【０００７】この場合において、作業工具ユニットが作
業工具取付け部に対して変位可能に取付けられても良
い。

【０００８】又、作業工具ユニットは、超音波探傷ユニ
ットでも、清掃ユニットでも良い。

【０００９】上記構成によれば、スラストファンを正回
転又は逆回転させると、装置本体は腹側又は背側へ移動
する。

【００１０】そして、腹側の開口の周囲に設けられたシ
ールスカートが水中の壁面に接すると、そのシールスカ
ートによって装置本体内部が負圧となり、水中移動装置
が壁面に吸着される。

【００１１】この状態で、移動機構を駆動することによ
り、水中移動装置は壁面上を走行することができる。

【００１２】ここで、シールスカートの内外間に適度な
漏れ水流が生じることにより、スラストファンの駆動系
に過負荷が掛ることが防止される。

【００１３】又、シールリング部と壁面との間の摩擦力
が小さくなるため、適度なシール性を確保しつつ移動機
構によって容易に移動することが可能となる。

【００１４】更に、装置本体の外側に作業工具取付け部
を介して取付けた作業工具ユニットにより、装置本体を
壁面に吸着させつつ、或いは、壁面に沿って走行させつ
つ、水中にて各種作業を行わせることができる。

【００１５】この場合において、作業工具ユニットを作
業工具取付け部に対して変位可能に取付けることによ
り、広い範囲に対して一度に作業させることができる。

【００１６】又、作業工具ユニットは、超音波探傷ユニ
ットや、清掃ユニットなどとすることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図示
例と共に説明する。

【００１８】図１〜図６は本発明の第一の実施の形態で
ある。

【００１９】図示するように、この水中移動装置１は、
直径に比べて高さ（全高Ｈ）の低い円筒体６の一端面を
円板７で閉止して成る、腹側４が開口した装置本体５を
備えている。

【００２０】そして、円板７の内側の面にはケーシング
８が水密に取付けられており、ケーシング８内の上部に
は浮体部２が、又、下部には錘体部３が形成されてい
る。

【００２１】前記浮体部２は、空気又は発泡スチロール
等が充填された密閉タンク９から成っており、錘体部３
は、後述するスラストファン１０ａ，１０ｂや移動機構
としての駆動輪１１を駆動するモータ１２〜１７からな
っている。そして、これら密閉タンク９及びモータ１２
〜１７によって、装置本体５が水中にて垂直に立った状
態で浮遊するように浮力調節されている。より詳しく
は、装置本体５が僅かに沈降するように浮力調節されて
いる。

【００２２】スラストファン１０ａ，１０ｂは、円板７
の左右両側に形成された腹側４へ向かって延びるダクト
１８内にそれぞれ１個ずつ配置されている。即ち、各ス
ラストファン１０ａ，１０ｂは、装置本体５の背側１９
に設けられている。この構成によれば、スラストファン
１０ａ，１０ｂを正逆回転させることにより、装置本体
５を水中にて垂直に浮遊した状態で背側１９又は腹側４
へ移動させることができる。そして、左側のスラストフ
ァン１０ａは、直列に接続された２個のモータ１２，１
３によって駆動され、同様に、右側のスラストファン１
０ｂは、直列に接続された２個のモータ１４，１５によ
って駆動される。各モータ１２〜１５は、電流値が一定
になるように制御されており、従って、負荷が大きくな
ると回転速度が遅くなり、負荷が小さくなると回転速度
が速くなるようになっている。

【００２３】各ファン用のモータ１２〜１５は、上記円
板７と平行な面内に四角形状に配置されている。そし
て、モータ１２と１３の回転軸２０は互いに連結されて
いる。同様に、モータ１４と１５の回転軸２１は互いに
連結されている。この構成によれば、全高Ｈを抑えつ
つ、スラストファン１０ａ，１０ｂの推力を高めること
ができる。又、左側のスラストファン１０ａ用のモータ
１２と１３、右側のスラストファン１０ｂ用のモータ１
４と１５は、それぞれ独立して回転速度及び回転方向を
制御できるようになっている。

【００２４】スラストファン１０ａ，１０ｂ用のモータ
１２，１５の回転軸２０，２１には、それぞれ段付プー
リ２２が取付けられている。各段付プーリ２２は、左右
のスラストファン１０ａ，１０ｂの駆動軸に取付けられ
た段付プーリ２３と、段付ベルト２４によって連動され
ている。この構成によれば、モータ１２，１３によって
左側のスラストファン１０ａが駆動され、モータ１４，
１５によって右側のスラストファン１０ｂが駆動され
る。よって、各モータ１２〜１５の回転速度及び回転方
向を制御し、左右のスラストファン１０ａ，１０ｂの回
転速度及び回転方向を適宜変更することにより、装置本
体５が水中で垂直に浮遊している状態で背側１９又は腹
側４へ移動又は転回させることができる。

【００２５】上記円筒体６の開口の周囲即ち装置本体５
の腹側４の開口の周囲には、装置本体５が垂直に立った
まま移動してその腹側４が水中の壁面２５に突き当った
とき、その壁面２５と接して装置本体５内部を負圧に保
たせるためのシールスカート２６が設けられている。

【００２６】シールスカート２６は、図３・図４に示す
ように、円筒体６の開口の周囲に取付けられた、ゴムな
どの自在に変形可能な膜状の樹脂材料からなるフレア部
２７と、フレア部２７の外縁に取付けられた、ポリエス
テル樹脂などの部分的に変形可能な程度の柔軟性を有す
るドーナツリング状の樹脂材料からなるシールリング部
２８とで構成されている。

【００２７】フレア部２７は、装置本体５内が負圧にな
るとその吸引力により図４に二線で示すように内方へ引
っ張られ、壁面２５に接するように変形する。但し、こ
のときフレア部２７は、装置本体５の内外を完全に液密
にシールしてしまうようなことはなく、壁面２５との間
で装置本体５の外から内への水流を許容するようになっ
ている。よって、装置本体５内が真空となって完全に壁
面２５に固定されてしまうようなことはない。

【００２８】又、シールリング部２８の外縁には、壁面
２５に付着した障害物２９（ゴミやボルトや溶接線や貝
類等）を乗り越えるための傾斜面３０が形成されてい
る。

【００２９】更に、上記ケーシング８の左右には、装置
本体５が壁面２５に吸着したときにその壁面２５に接す
る駆動輪１１が取付けられている。各駆動輪１１は、ケ
ーシング８内に収容された駆動輪用のモータ１６，１７
によって駆動される。各駆動輪用のモータ１６，１７
は、ファン用のモータ１４，１５にそれぞれ隣接して配
置されている。各駆動輪用のモータ１６，１７の回転軸
には、ピニオン３１が取付けられている。これらピニオ
ン３１は、各駆動輪１１の駆動軸に取付けられたピニオ
ン３２と歯合されている。

【００３０】そして、左右の駆動輪用のモータ１６，１
７は、それぞれ独立に回転速度及び回転方向を制御でき
るようになっている。この構成によれば、装置本体５を
壁面２５に吸着させた後、左右の駆動輪用のモータ１
６，１７の回転速度及び回転方向を制御して左右の駆動
輪１１を独立に駆動させることにより、壁面２５上を自
在に直進又は旋回走行させることができる。

【００３１】上記駆動輪１１は、垂直に立った装置本体
５の腹側４の下部寄りに設けられている。よって、駆動
輪１１の取付け位置は、垂直に立った装置本体５の重心
位置に近くなり、壁面２５に接したときのトラクション
（接触摩擦）が良好となる。その結果、駆動輪１１の空
回りを抑制することができる。又、上記ケーシング８の
上部には、ボールキャスタ（従動輪）３３が設けられて
いる。ボールキャスタ３３は、装置本体５の走行方向を
自在に変更させ得るようになっている。

【００３２】上記ケーシング８内の上部には、様々な基
板３４及び各モータ１２〜１７用の制御装置３５が設け
られている。又、ケーシング８の上部には、コネクタ３
６が設けられている。コネクタ３６には、給電用及び制
御信号用のケーブル３７（以下、動力伝達用ケーブル３
７という）が接続される。動力伝達用ケーブル３７は、
水中にて垂直に立った状態で浮遊する装置本体５に対す
る上下方向の移動を操作する操作ケーブルの機能をも兼
ねている。

【００３３】上記ケーシング８の左右には、壁面２５に
対する走行距離を検出するプラニメータ３８が設けられ
ている。プラニメータ３８は、装置本体５が壁面２５上
を走行するときに壁面２５に接して転動されるフリクシ
ョンローラ３９と、フリクションローラ３９の回転数を
カウントするロータリエンコーダ（図示せず）とを備え
ており、これらによって壁面２５上の走行距離を検出す
るものである。

【００３４】更に、装置本体５を垂直に立てた時の下部
位置に作業工具取付け部４０を突出形成する。該作業工
具取付け部４０は、下部に平坦な案内面４１を有してお
り、該案内面４１に沿って、リニアガイド４２が延設さ
れ、リニアガイド４２に沿って移動可能にガイド体４３
が取付けられている。

【００３５】そして、リニアガイド４２の両端部近傍に
はそれぞれタイミングプーリー４４，４５が取付けら
れ、該一対のタイミングプーリー４４，４５間にタイミ
ングベルト４６が掛け渡されて、タイミングベルト４６
にガイド体４３が固定され、一方のタイミングプーリー
４４の回転軸に接続されたモータなどの工具往復駆動装
置４７により、リニアガイド４２に沿ってガイド体４３
を往復移動可能としている。

【００３６】更に、ガイド体４３に工具取付けアーム４
８が、図示しないスプリングなどの付勢装置を介して、
壁面２５側へ向けて付勢されるように枢着されると共
に、工具取付けアーム４８の先端に各種の作業工具ユニ
ット４９が交換可能に保持されている。

【００３７】作業工具ユニット４９としては、図１〜図
３に示すような超音波探傷ユニット５０や、図５・図６
に示すようなモータ５１や傘歯車５２，５３を介してブ
ラシ５４を回転するようにした清掃ユニット５５などを
使用することが可能である。

【００３８】尚、５６は作業工具ユニット４９に対し電
力を供給したり信号などの送受信を行わせるためのケー
ブルベアである。

【００３９】以上の構成からなる本発明の実施の形態の
作動について述べる。

【００４０】上記構成の水中移動装置１は、ケーシング
８内の上部に浮体部２としての密閉タンク９を有し、下
部に錘体部３としてのモータ１２〜１７を有しているた
め、水中にて垂直に立った状態で浮遊する。よって、こ
の状態でスラストファン１０ａ，１０ｂを正回転又は逆
回転させると、水中移動装置１は水中にて垂直に立った
状態で腹側４又は背側１９へ移動する。

【００４１】そして、左右のスラストファン１０ａ，１
０ｂの回転速度を変えることにより、水中移動装置１は
垂直に立った状態で水中を移動しつつ方向転回する。
又、左右のスラストファン１０ａ，１０ｂの回転方向を
互いに反対にすることにより、水中移動装置１は垂直に
立った状態でその場で転回する。又、装置本体５に接続
された操作ケーブルを兼ねた動力伝達用ケーブル３７を
上方から操作することにより、水中移動装置１は垂直に
立った状態で水中を上下方向へ移動する。

【００４２】上記スラストファン１０ａ，１０ｂの操作
によって水中移動装置１をその腹側４が水中の垂直な壁
面２５に対向した状態で壁面２５に近付け、図２に示す
ように、水中移動装置１の腹側４の開口の周囲に設けら
れたシールスカート２６を水中の壁面２５に当接させ
る。すると、当接されたシールスカート２６により水中
移動装置１の装置本体５内が閉空間となるので、スラス
トファン１０ａ，１０ｂによる排水作用で装置本体５内
が負圧になり、このとき発生する吸引力によりシールス
カート２６のフレア部２７が図４に示すように内方へ吸
引されて変形すると共に、装置本体５内部が負圧に保た
れて水中移動装置１が壁面２５に吸着される。

【００４３】ここで、上記シールスカート２６は、装置
本体５よりも広い面積を囲うようにしているため、単位
面積当りでは小さな負圧であっても、全体としては大き
な吸着力を得ることが可能となる。よって、スラストフ
ァン１０ａ，１０ｂのモータ１２〜１５の出力を小さく
でき、小型化を図ることができる。

【００４４】尚、吸引されて変形されたフレア部２７
は、壁面２５との間を完全に液密にシールしてしまうよ
うなものではなく、装置本体５の外から内へ流入される
漏れ水流程度の水流は通過させることが可能である。よ
って、スラストファン１０ａ，１０ｂは、この水流分の
水量及び負圧にするための水量を排出するように回転さ
れる。

【００４５】このようにして装置本体５が壁面２５に吸
着されると同時に、装置本体５の腹側４に設けられた駆
動輪１１が壁面２５に接触する。よって、この後はこの
駆動輪１１を回転させることにより、水中移動装置１は
壁面２５上を走行することができる。ここで、シールス
カート２６によって装置本体５内部を負圧に保たせるよ
うにしているため、必要なシール性を確保しつつ両者間
の摩擦を小さくすることができるので、上記駆動輪１１
によって容易に壁面２５上を走行させることができる。
よって、駆動輪用のモータ１６，１７を小型化すること
ができる。

【００４６】駆動輪１１は、垂直に立った装置本体５の
腹側４の下部に設けられているため、取付け位置が重心
位置に近くなるので、壁面２５に接したときのトラクシ
ョン（駆動摩擦）が良好となる。よって、駆動輪１１の
空回りが抑制される。又、左右の駆動輪１１の回転速度
を変えることにより、水中移動装置１は壁面２５上を旋
回走行することができる。このとき、プラニメータ３８
によって壁面２５上の走行距離を検出することにより、
水中移動装置１の位置決め精度を向上させることができ
る。又、水中移動装置１の全高Ｈが低く抑えられている
ため、狭い隙間への侵入も容易にできる。

【００４７】図４に示すように壁面２５上に障害物２９
（ゴミやボルトや溶接線や貝類等）がある場合であって
も、水中移動装置１はシールスカート２６のシールリン
グ部２８の傾斜面３０によって容易に乗り越えることが
できる。このとき、柔軟性のあるシールリング部２８が
部分的に変形して多少装置本体５内外のシール性が悪化
するため外から内への吸込水流（以下漏れ水流という）
が増加するが、スラストファン１０ａ，１０ｂのモータ
１２〜１５を電流値一定に制御しているので、装置本体
５内をほぼ一定の負圧に保つことができる。即ち、電流
値一定制御の場合、モータ１２〜１５は、漏れ水流が多
くなれば負荷が小さくなるため回転速度が速まり、漏れ
水流が少なくなれば負荷が大きくなるため回転速度が遅
くなる。この結果、装置本体５内をほぼ一定の負圧に保
つことができるのである。こうして、壁面２５に沿って
水中移動装置１を移動しつつ作業工具ユニット４９を用
いて水中で各種の作業を行わせる。

【００４８】即ち、水中移動装置１が壁面２５に吸着さ
れる時に、図３に示すように、作業工具ユニット４９も
壁面２５に吸着されるので、この状態で、モータなどの
工具往復駆動装置４７を駆動し、タイミングプーリー４
４を介して一対のタイミングプーリー４４，４５間に掛
け渡されたタイミングベルト４６を移動し、リニアガイ
ド４２に沿ってガイド体４３を往復移動させ、ガイド体
４３に工具取付けアーム４８を介して支持された作業工
具ユニット４９をガイド体４３と一体的に往復移動さ
せ、作業工具ユニット４９の位置を壁面２５に対して水
平方向に変位させつつ各種作業を行わせるようにする。

【００４９】例えば、作業工具ユニット４９が超音波探
傷ユニット５０の場合、水中移動装置１を壁面２５に吸
着された状態で、或いは、壁面２５に沿って上下に走行
させつつ、超音波探傷ユニット５０を水平方向に変位さ
せて壁面２５を超音波探傷することができる。

【００５０】又、作業工具ユニット４９が清掃ユニット
５５の場合、水中移動装置１を壁面２５に沿って上下に
走行させつつ、清掃ユニット５５を水平方向に変位させ
て壁面２５を回転するブラシ５４で清掃することができ
る。

【００５１】図７・図８は、本発明の第二の実施の形態
であり、水中移動装置１の平面形状を、前記実施の形態
における円形から長円形或いは楕円形にしたものであ
る。

【００５２】そのために、本実施の形態では、モータ１
２〜１５とモータ１６，１７を立体的な配置とし、駆動
力の伝達に傘歯車５７〜６０を用いるようにしている。

【００５３】このように、水中移動装置１の平面形状
を、長円形或いは楕円形とすることにより、全高Ｈは多
少高くなるものの、円形の場合に比べて狭隘箇所への接
近性が向上され、作業工具ユニット４９による作業可能
範囲を広げることができるようになる。

【００５４】上記以外については、前記実施の形態と同
様の構成を備えており、同様の作用・効果を得ることが
できる。

【００５５】図９は、本発明の第三の実施の形態であ
り、水中移動装置１の平面形状を、前記実施の形態にお
ける長円形或いは楕円形から長方形にしたものである。

【００５６】そのために、本実施の形態では、モータ１
２〜１５とモータ１６，１７を立体的な配置とし、水中
移動装置１が垂直に立った状態でスラストファン１０
ａ，１０ｂを上下に配置させるようにしている。

【００５７】このように、水中移動装置１の平面形状
を、長方形とすることにより、長円形或いは楕円形の場
合と同様に狭隘箇所への接近性が向上され、作業工具ユ
ニット４９による作業可能範囲を広げることができるよ
うになる。

【００５８】上記以外については、前記実施の形態と同
様の構成を備えており、同様の作用・効果を得ることが
できる。

【００５９】尚、本発明は、上述の実施の形態にのみ限
定されるものではなく、水中移動装置１の形状は任意で
あること、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内に
おいて種々変更を加え得ることは勿論である。

【００６０】

【発明の効果】以上説明したように本発明にかかる水中
移動装置によれば、垂直な壁面を走行しつつ各種作業を
行い得る小型、軽量の装置を提供することができるとい
う優れた効果を奏し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施の形態を示す水中移動装置
の概略斜視図である。

【図２】図１の部分破断平面図である。

【図３】図２の水中移動装置が壁面に吸着した状態を示
す側断面図である。

【図４】図３の部分拡大図である。

【図５】清掃ユニットの概略平面図である。

【図６】図５のＶＩ−ＶＩ矢視図である。

【図７】本発明の第二の実施の形態を示す水中移動装置
の部分破断平面図である。

【図８】図７の水中移動装置が壁面に吸着した状態を示
す側断面図である。

【図９】本発明の第三の実施の形態を示す水中移動装置
の部分破断平面図である。

【図１０】従来例を示す水中移動装置の説明図であり、
（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。

【符号の説明】

１ 水中移動装置 ４ 腹側 ５ 装置本体 １０ａ，１０ｂ スラストファン １１ 駆動輪（移動機構） １９ 背側 ２５ 壁面 ２６ シールスカート ２８ シールリング部 ４０ 作業工具取付け部 ４９ 作業工具ユニット ５０ 超音波探傷ユニット ５５ 清掃ユニット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 笹原 利彦 神奈川県横浜市磯子区新中原町１番地 石 川島播磨重工業株式会社横浜エンジニアリ ングセンター内 (72)発明者 三浦 雄一 東京都江東区豊洲三丁目１番15号 石川島 播磨重工業株式会社東二テクニカルセンタ ー内 (72)発明者 甲斐 勝己 東京都江東区豊洲三丁目１番15号 石川島 播磨重工業株式会社東二テクニカルセンタ ー内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 腹側が開口された装置本体と、該装置本
   体の背側に正逆回転自在に設けられたスラストファン
   と、上記装置本体の腹側の開口の周囲に設けられ壁面吸
   着時に装置本体内部を負圧に保つべく壁面と接するシー
   ルスカートと、装置本体を壁面に沿って移動させる移動
   機構とを備え、更に、装置本体の外側に作業工具取付け
   部を設け、作業工具取付け部に水中にて各種作業を行わ
   せるための作業工具ユニットを取付けたことを特徴とす
   る水中移動装置。
2. 【請求項２】 作業工具ユニットが作業工具取付け部に
   対して変位可能に取付けられた請求項１記載の水中移動
   装置。
3. 【請求項３】 作業工具ユニットが超音波探傷ユニット
   である請求項１又は２記載の水中移動装置。
4. 【請求項４】 作業工具ユニットが清掃ユニットである
   請求項１又は２記載の水中移動装置。