JPH10221257A - 管内検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 管路の内面を乱すことなしに、管路内におい
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。 【解決手段】 管路１内の水中を推進可能なロボット１
２と、このロボット１２に設けられたカメラ２９と、管
路１における分岐管５を利用して、カメラ２９を管内へ
挿入および管外へ回収可能な挿入回収装置９と、地上か
ら挿入回収装置９を通って管路１内へ挿入されるととも
にロボット１２に接続されたケーブル１１と、地上でケ
ーブル１１に接続されて、ロボット１２およびカメラ２
９を制御することで、このカメラ２９による管路１内の
映像データを受け取って処理する地上コントローラ２２
とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は管内検査装置に関
し、特に既設の上水道の管路における管の内面をテレビ
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、地上からの開削
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。また押し込みによってケーブルが管底をはうため、
管壁に付着している赤さびなどが管内の水中に攪拌さ
れ、上水の供給先に赤水が流出するという問題点もあ
る。さらに、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、管の内面を乱すことなしに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、管内の水中を推進可能な推進体と、この推進
体に設けられたカメラと、管路における分岐部を利用し
て、前記カメラを管内へ挿入および管外へ回収可能な挿
入回収装置と、地上から前記挿入回収装置を通って管内
へ挿入されるとともに、前記推進体に接続されたケーブ
ルと、地上で前記ケーブルに接続されて、前記推進体お
よびカメラを制御することで、前記カメラによる管内の
映像データを受け取って処理する地上コントローラとを
有するようにしたものである。

【００１０】このような構成であると、推進体は管内の
水中を自ら推進可能であるため、この推進体に接続され
たケーブルに管内への押し込み力を作用させる必要がな
く、このためケーブルには大きな剛性は不要であり、し
たがってこのケーブルは容易に長距離にわたって管内へ
送り込み可能である。よって、推進体に設けられたカメ
ラにて、管内での長距離にわたる任意の範囲を内視可能
となる。また推進体の推進方向を調節すれば、この推進
体すなわちカメラの方向を任意に調節することができ、
このため管の内面を任意の方向から内視可能となる。ケ
ーブルは、押し込み力が付与されるのではなく、むしろ
推進体によって引っ張られるため、管底をはうことがな
く、このため管内面の付着物を攪拌することが防止され
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１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、推進体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２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とのための電
子回路が実装されている。これらによって、ロボット12
の前半部分にはカメラ部32が構成されている。

【００１６】ロボット12の後半部分には、推進力発生部
34が設けられている。すなわちケーシング13の内部には
モータ35が設けられており、このモータ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36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
を有し、これらのロータ37、38どうしの間でケーシング
13の内外が完全に遮水されている。

【００１７】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の先端にはインペラ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。

【００１８】したがって、インペラ40の回転により吸込
口42から水45が吸い込まれ、この水45がジェット流46と
して可動ノズル44から噴出されることで、ロボット12に
前向きの推進力が付与されることになる。可動ノズル44
は、磁性体にて構成されることで、ケーシング13に設け
られたソレノイド47の作用により方向を制御され、それ
により噴出ジェット流46の方向を変化させて、ロボット
12の推進方向をコントロールできるように構成されてい
る。

【００１９】ロボット12は、カメラ部32と推力発生部34
のモータ35および内ロータ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。

【００２０】図２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、図３は、このケーブル11
の断面構造を示す。図示のように、ケーブル11は、本体
部50の周囲を比重が１よりも小さな浮力体51が覆ってお
り、この浮力体51の周囲がさらにシース52によって被覆
された構成となっている。本体部50には、プラス電源線
53と、マイナス電源線54と、プラス映像信号線55と、マ
イナス映像信号線56と、制御信号線57と、抗張力紐体58
とが設けられている。この抗張力紐体58は、ロボット12
を挿入回収装置９側に引き戻すときなどにおいてケーブ
ル11に作用する張力を受け止めるために設けられたもの
で、ケブラー繊維などの抗張力体によって構成されてい
る。このケーブル11も、浮力体51を有することで、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。

【００２１】このような構成において、管内の検査を行
う際には、該当するマンホール３の副弁７を閉じて、こ
の副弁７に取り付けられていた消火栓などを取り除き、
その代わりに挿入回収装置９を取り付ける。この挿入回
収装置９にはあらかじめ案内筒19を挿入しておき、また
案内筒19の内部にはロボット12を挿入しておく。ロボッ
ト12には、ドラム10から繰り出されたケーブル11を接続
させておく。

【００２２】この状態で副弁７を開くと、挿入回収装置
９の内部が管路１内に連通され、この挿入回収装置９の
内部には管路１内の加圧状態の水が導入される。そこ
で、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、図４に示すよ
うに案内筒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、図示のように案内筒19の
開口20の内部に収容された状態で、一緒に降下される。

【００２３】図５に示すように案内筒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。水流60の作用だけでロボット12を移
動させることも可能である。また、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。

【００２４】このとき、ケーブル11はロボット12の推進
に追従して管路１内へ繰り出されるだけで足り、このケ
ーブル11によってロボット12を押し出すなどの必要がな
いため、このケーブル11は柔軟なものであっても差支え
ない。また、ロボット12とケーブル11とは、いずれも中
性浮力状態であるため、水中で沈んだり浮き上がったり
することがない。このため、ケーブル11が管壁を擦るこ
となしにロボット12の推進を行うことが可能であり、し
たがって管内面の付着物の攪拌を防止することができ
る。ロボット12の推進にともなってケーブル11に作用す
る張力は、抗張力紐体58が受け止めるため、この張力が
導線などに悪影響を及ぼすことが防止される。

【００２５】検査を行う場所では、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。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。

【００２６】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。さら
に、画像データと数値データとにもとづいてデータベー
スを構築し、それを利用して管路状態の判断や管路の更
新の判断を行う。なお、ロボット12に超音波センサなど
を設置して、管内内周を測距すれば、それによって有効
通水面積を導出することができる。

【００２７】したがって、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。具体的には、たとえば、錆こぶの有無・その形状・
大きさなどを検査して有効通水断面積を求めることがで
き、堆積物の有無・その内容・量などを検査することが
でき、管路１の内面の腐食状況やライニング塗装の状況
を検査することができ、赤水濁水源の有無の検査を行う
ことができ、管２どうしの継手部の抜け出し量すなわち
胴付き間隔を検査することができ、漏水箇所を検査する
ことができ、管路１の直線性を検査することができる。
ロボット12に適当なセンサを搭載すれば、管路１内の水
の流量や残留塩素濃度や水温などの水理・水質検査をす
ることもできる。コントローラ22は、このような検査結
果を受像機24に表示させたり、そのデータを保存したり
することができる。

【００２８】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。このとき、ケー
ブル11内の抗張力紐体58が引き寄せのための張力を受け
止めるため、この張力がケーブル11内の導線などに悪影
響を及ぼすことが防止される。この回収時においても、
ロボット12とケーブル11とがいずれも中性浮力状態にあ
るため、同様に管壁を擦ったりすることが防止される。

【００２９】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。

【００３０】

【発明の効果】以上のように本発明によると、管内の水
中を推進可能な推進体にカメラを設置するとともに、こ
の推進体に地上からのケーブルを接続したため、推進体
は管内の水中を自ら推進可能であることから、この推進
体に接続されたケーブルに管内への押し込み力を作用さ
せる必要がなく、このためケーブルには大きな剛性は不
要であり、したがってこのケーブルを容易に長距離にわ
たって管内へ送り込むことができ、推進体に設けられた
カメラにて、管内での長距離にわたる任意の範囲を内視
することができる。また推進体の推進方向を調節するこ
とで、この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、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。ケーブルは、押し込み力が付与され
るのではなく、むしろ推進体によって引っ張られるた
め、管底をはうことがなく、このケーブルによって管内
面の付着物を攪拌することを確実に防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に基づく管内検査装置の全体構成を示す
概略図である。

【図２】図１におけるロボットの断面構造を示す図であ
る。

【図３】図１におけるケーブルの断面構造を示す図であ
る。

【図４】図１における挿入回収装置の動作状態を説明す
るための図である。

【図５】挿入回収装置についての図４とは別の動作状態
を示す図である。

【符号の説明】

１ 管路 ９ 挿入回収装置 11 ケーブル 12 ロボット 22 地上コントローラ 29 テレビカメラ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹内 邦和 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 (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

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 管内の水中を推進可能な推進体と、この
   推進体に設けられたカメラと、管路における分岐部を利
   用して、前記カメラを管内へ挿入および管外へ回収可能
   な挿入回収装置と、地上から前記挿入回収装置を通って
   管内へ挿入されるとともに、前記推進体に接続されたケ
   ーブルと、地上で前記ケーブルに接続されて、前記推進
   体およびカメラを制御することで、前記カメラによる管
   内の映像データを受け取って処理する地上コントローラ
   とを有することを特徴とする管内検査装置。