JPH10287281A - 水中移動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 機器ケースの水密性の確保と動力伝達効率の
向上とを図り得る水中移動装置を提供する。 【解決手段】 腹側６が開口した装置本体３９に内装さ
れた水密構造の機器ケース４０と、プロペラ内装部４２
を有し且つ機器ケース４０に隣接して装置本体３９の腹
側６から背側５へ貫通するダクト４１と、機器ケース４
０に向かって延びるプロペラ軸４３を有し且つプロペラ
内装部４２に内装されたプロペラ４４と、プロペラ軸４
３に対して駆動軸４５が略同軸に位置するように機器ケ
ース４０に内装されたプロペラ駆動装置４６とを備え、
プロペラ駆動用マグネットカップリング４９を駆動軸４
５とプロペラ軸４３との間に介在させ、機器ケース４０
を貫通する部材を用いることなくプロペラ４４を回転さ
せる。

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。

【０００３】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。

【０００４】この種の水中移動装置としては、実開平３
−７９３２３号に開示された図４及び図５に示すような
ものが知られている。

【０００５】この水中移動装置は、図示するように、装
置本体１に備えられたスラストファン２を回転させて噴
流を発生させることにより装置本体１を水路の水平な路
面３へ押し付け、この状態で駆動輪４を用いて水平な路
面３上を走行させるようにしたものである。

【０００６】しかし、このようなスラストファン２の噴
流によって装置本体１を水路の路面３へ押し付けさせる
タイプの水中移動装置にあっては、図示するように水平
な路面３ではなく、垂直な壁面に沿って走行させようと
すると、装置本体１を壁面に押し付けて駆動輪４に適正
な接触圧を与えるために、スラストファン２の推力を著
しく増大させなければならない。

【０００７】即ち、垂直な壁面に沿って水中移動装置を
走行させるためには、スラストファン２を大型化する
か、その設置台数を増やすかしなければならないため、
水中移動装置全体が大型化、大重量化してしまう。

【０００８】そこで、図６から図８に示すような水中移
動装置が提案されている。

【０００９】この水中移動装置は、一端側（以下、背側
５という）が閉止され且つ他端側（以下、腹側６とい
う）が開口した装置本体７を備え、装置本体７の背側５
の内側面には水密構造の機器ケース８が取り付けられて
おり、該機器ケース８の内部の上部には浮体部９が、ま
た、下部には錘体部１０が形成されている。

【００１０】前記の浮体部９は、空気または発泡スチロ
ール等が充填された密閉タンク１１によって構成され、
錘体部１０は、後述するスラストファン１２，１３を駆
動するモータ１５，１６や駆動輪２９，２９を駆動する
モータ３０，３０によって構成されている。

【００１１】そして、これら密閉タンク１１及びモータ
１５，１６，３０，３０によって装置本体７が水中にお
いて略垂直に立った状態で僅かに沈降するように浮力調
整されている。

【００１２】スラストファン１２，１３は、装置本体７
の左右両側に配置され且つ装置本体７の背側５から腹側
６へ向かって延びるダクト１４，１４内に、それぞれ１
個ずつ、中位部に設けられており、各スラストファン１
２，１３を正逆回転させることにより、装置本体７を水
中において、略垂直に立って浮遊する状態で背側５又は
腹側６の方向へ移動させることができるようになってい
る。

【００１３】そして、左側のスラストファン１２はモー
タ１５によって駆動され、右側のスラストファン１３は
モータ１６によって駆動され、モータ１５及びモータ１
６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。

【００１４】また、モータ１５及びモータ１６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。

【００１５】各モータ１５，１６の出力軸には、それぞ
れ段付プーリ１７が取り付けられており、各段付プーリ
１７，１７は、左右のスラストファン１２，１３のそれ
ぞれの中間駆動軸１８，１８に取り付けられた段付プー
リ１９，１９と段付ベルト２０，２０によって連動され
ている。

【００１６】各中間駆動軸１８，１８は、機器ケース８
を貫通して機器ケース８の外部へそれぞれ突出し、該中
間駆動軸１８，１８と直交する方向へ延びるスラストフ
ァン１２，１３のそれぞれのファン軸２１，２１とべベ
ルギヤ２２，２２を介して連結されている。

【００１７】なお、前記の中間駆動軸１８，１８が貫通
する機器ケース８の壁面部にはシール部材２３（例えば
Ｏリング等）が嵌装されている。

【００１８】すなわち、装置本体７が水中に位置してい
る状態で、各モータ１５及び１６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１２，１３の回転速
度及び回転方向を適宜変更することにより、水中におい
て略垂直に浮遊している状態の装置本体７を、背側５ま
たは腹側６へ移動、または転回させることができる。

【００１９】装置本体７の腹側６の開口の周囲には、装
置本体７が略垂直に立ったままで移動し且つその腹側６
が水中の壁面２４に突き当たったとき、その壁面２４と
接して装置本体７の内部を負圧に保たせるためのシール
スカート２５が設けられている。

【００２０】シールスカート２５は、図６及び図７に示
すように、装置本体７の腹側６開口の周囲に取り付けら
れ且つ図８に示すようにゴムなどの自在に変形可能な膜
状の樹脂材料により形成されたフレア部２６と、該フレ
ア部２６の外縁に取り付けられ且つ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により形成されたシールリング部２
７とで構成されている。

【００２１】フレア部２６は、装置本体７内が負圧にな
るとその吸引力により図８に二点鎖線で示すように内方
へ引っ張られ、壁面２４に接するように変形する。

【００２２】但し、このとき、フレア部２６は、装置本
体７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２４との間で装置本体７の外から内への水
流を許容するようになっている。

【００２３】従って、装置本体７内の負圧が極めて大き
くなり、シールスカート２５と壁面２４の摩擦力で装置
本体７が壁面２４に固定されてしまうようなことはな
い。

【００２４】また、シールリング部２７の外縁には、壁
面２４に付着した障害物（ゴミやボルトや溶接線や貝殻
等）を乗り越えるための傾斜面２８が形成されている。

【００２５】駆動輪２９，２９は、略垂直に立った装置
本体７の腹側６の下部寄りの機器ケース８の左右に配置
されており、装置本体７が壁面２４に吸着したときに、
その壁面２４に接するように取り付けられている。

【００２６】各駆動輪２９，２９は、機器ケース８の内
部に収容された駆動輪用のモータ３０，３０によって駆
動される。

【００２７】各モータ３０，３０は、スラストファン１
２，１３のモータ１５，１６にそれぞれ隣接して配置さ
れており、各モータ３０，３０の出力軸には、ピニオン
３１，３１が取り付けられている。

【００２８】ピニオン３１，３１は、各駆動輪２９，２
９の駆動軸３２，３２に取り付けられたギヤ３３，３３
とそれぞれに噛み合わされている。

【００２９】そして、左右の駆動輪２９，２９用のモー
タ３０，３０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。

【００３０】なお、前記の駆動軸３２，３２が貫通する
機器ケース８の壁面部にはシール部材３４（例えばＯリ
ング等）が嵌装されている。

【００３１】３５はボールキャスタ（従動輪）であり、
該ボールキャスタ３５は、前記の機器ケース８内の上部
中央に設けられており、装置本体７の走行方向を自在に
変更させ得るようになっている。

【００３２】すなわち、先に述べたように、装置本体７
を壁面２４に吸着させた後、左右の各モータ３０，３０
の回転速度及び回転方向を制御して左右の駆動輪２９，
２９を独立に駆動させることにより、壁面２４上を自在
に直進または旋回走行させることができる。

【００３３】また、機器ケース８には、コネクタ３６が
設けられ、装置本体７は、作業工具を取り付けるための
フレーム３８が設けられている。

【００３４】コネクタ３６は機器ケース８の上部に設け
られ、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３７という）が接続されている。

【００３５】動力伝達用ケーブル３７は、水中において
略垂直に立った状態で浮遊する装置本体７に対する上下
方向への移動を操作する操作ケーブルの機能を兼ねてい
る。

【００３６】フレーム３８は装置本体７を略垂直に立て
たときの下部位置に突設されており、このフレーム３８
には、研掃工具、水中用テレビカメラ、非破壊検査装置
等が装着されるようになっている。

【００３７】更に、図６から図８に示す水中移動装置
は、機器ケース８の上部に浮体部９としての密閉タンク
１１を有し、下部に錘体部１０としてのモータ１５，１
６，３０，３０などを有しているため、水中において略
垂直に立った状態で浮遊する。

【００３８】従って、この状態でスラストファン１２，
１３を正回転又は逆回転させると、水中移動装置は水中
において、略垂直に立った状態で腹側６又は背側５へ移
動する。

【００３９】

【発明が解決しようとする課題】ところが、図６から図
８に示す水中移動装置においては、該水中移動装置を長
期間にわたって使用すると、スラストファン１２，１３
の中間駆動軸１８，１８や駆動輪２９の駆動軸３２が機
器ケース８の壁面を貫通している箇所に使用されている
シール部材２３及びシール部材３４が磨耗して機器ケー
ス８の水密性が低下する可能性があり、また、中間駆動
軸１８から該中間駆動軸１８に対して直交しているファ
ン軸２１への動力伝達のためにベベルギヤ２２を適用し
ているので、動力の損失が大きかった。

【００４０】本発明は上述した実情に鑑みてなしたもの
で、機器ケースを貫通する中間駆動軸等を省略すること
ができ且つ中間駆動軸とスラストファン軸とを同軸とな
し得る水中移動装置を提供することを目的とするもので
ある。

【００４１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の請求項１に記載した水中移動装置では、腹
側が開口した装置本体と、装置本体に内装された水密構
造の機器ケースと、中間部分にプロペラ内装部を有し且
つ機器ケースに隣接して装置本体の腹側から背側へ貫通
するダクトと、前記の機器ケースに向かって延びる回転
軸を有し且つプロペラ内装部に内装されたプロペラと、
前記の回転軸に対して駆動軸が略同軸に位置するように
機器ケースに内装されたプロペラ駆動源と、一方の回転
部材の回転力を他方の回転部材に対して磁力により伝達
するプロペラ駆動用マグネットカップリングとを備え、
一方の回転部材をプロペラ駆動源の駆動軸に取り付け、
他方の回転部材をプロペラの回転軸に取り付けている。

【００４２】本発明の請求項２に記載した水中移動装置
では、本発明の請求項１に記載の水中移動装置における
ダクトを、プロペラ内装部に対して腹側寄り部分及び背
側寄り部分が互いに異なる方向へ片寄った形状に形成し
ている。

【００４３】本発明の請求項３に記載した水中移動装置
では、プロペラ内装部を周方向に取り囲むように配置さ
れた無端状走行ベルトと、機器ケースの外部に枢支され
且つ無端状走行ベルトを装置本体の腹側の作業対象面に
当接し得るように支持する複数のプーリと、所定のプー
リに固着された回転軸と、所定のプーリの回転軸に対し
て駆動軸が略同軸に位置するように機器ケースに内装さ
れた走行駆動源と、一方の回転部材の回転力を他方の回
転部材に対して磁力により伝達する走行ベルト用マグネ
ットカップリングとを備え、一方の回転部材を走行用駆
動源の駆動軸に取り付け、他方の回転部材を前記のプー
リの回転軸に取り付けている。

【００４４】本発明の請求項１乃至請求項３に記載の水
中移動装置のいずれにおいても、プロペラ駆動用マグネ
ットカップリングがプロペラ駆動源の駆動軸の回転力
を、機器ケースの隔壁を隔てたプロペラの回転軸へ磁力
によって伝達し、プロペラが回転する。

【００４５】本発明の請求項２に記載の水中移動装置に
おいては、ダクトの形状によって、プロペラ軸方向の水
流を装置本体の腹背方向への水流に効率よく変換する。

【００４６】本発明の請求項３に記載の水中移動装置に
おいては、走行ベルト駆動用マグネットカップリングが
走行駆動源の駆動軸の回転力を、機器ケースの隔壁を隔
てた所定のプーリの回転軸へ磁力によって伝達し、プー
リに巻き掛けられた無端状走行ベルトが周回する。

【００４７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施する形態を、
図示例と共に説明する。

【００４８】図１から図３は本発明の水中移動装置の実
施の形態の一例を示すものであり、図中、図６から図８
と同一の符号を付した部分は同一物を表している。

【００４９】図１から図３に示す水中移動装置では、一
端が閉止され且つ他端が開口した装置本体３９を備え、
装置本体３９の背側５の内側面に水密構造の機器ケース
４０を取り付け、水中において略垂直に立った状態の装
置本体３９の上下方向の中間部位に、前記の機器ケース
４０の両側側面に隣接して装置本体３９の背側５から腹
側６へ貫通する一対のダクト４１，４１を設けている。

【００５０】ダクト４１，４１は、背側５と腹側６との
間の中間部分にプロペラ内装部４２を有し、該プロペラ
内装部４２に対して背側５寄り部分が機器ケース４０の
側面外側に近接し且つ腹側６寄り部分が装置本体３９の
側壁内面に近接した形状（図３参照）に成形されてい
る。

【００５１】各ダクト４１，４１のそれぞれのプロペラ
内装部４２には、機器ケース４０の側面に平行する面内
において回転し且つ機器ケース４０に向かって延びるプ
ロペラ軸４３を有するプロペラ４４が配置されている。

【００５２】また、プロペラ軸４３に対して、駆動軸４
５が機器ケース４０の側壁を隔てて略同軸に位置するよ
うに、機器ケース４０の内部の所定位置にプロペラ駆動
装置４６を設けている。

【００５３】そして、一方の回転部材４７の回転力を他
方の回転部材４８に対して磁力により伝達するプロペラ
駆動用マグネットカップリング４９の一方の回転部材４
７を、前記のプロペラ駆動装置４６の駆動軸４５に取り
付け、他方の回転部材４８を、前記のプロペラ４４のプ
ロペラ軸４３に取り付けている。

【００５４】また、プロペラ内装部４２を周方向に取り
囲むように機器ケース４０の両側面外側に沿って左右一
対の無端状走行ベルト５０，５０を配置し、該無端状走
行ベルト５０，５０を装置本体３９の腹側６の作業対象
面に当接し得るように、それぞれ支持する４個ずつのプ
ーリ５１，５２，５２，５２を機器ケース４０の両側面
外部に回転自在に枢支している。

【００５５】更に、前記のプーリ５１，５２，５２，５
２のうち、機器ケース４０の下部の背側５に位置するプ
ーリ５１に固着された回転軸５３に対して、駆動軸５４
が機器ケース４０の側壁を隔てて略同軸に位置するよう
に、機器ケース４０の内部の所定位置に走行駆動装置５
５を設けている。

【００５６】そして、一方の回転部材５６の回転力を他
方の回転部材５７に対して磁力により伝達する走行ベル
ト駆動用マグネットカップリング５８の一方の回転部材
５６を、前記の走行駆動装置５５の駆動軸５４に取り付
け、他方の回転部材５７を、前記のプーリ５１の回転軸
５３に取り付けている。

【００５７】更に、図１から図３に示す水中移動装置
は、機器ケース４０の上部に浮体部９としての密閉タン
ク１１を有し、下部に錘体部１０としてのプロペラ駆動
装置４６，４６及び走行駆動装置５５，５５などを有し
ているため、従来例の水中移動装置と同様に、水中にお
いて略垂直に立った状態で浮遊する。

【００５８】以下、図１から図３に示す水中移動装置の
作動について説明する。

【００５９】図１から図３に示す水中移動装置は、機器
ケース４０の上部に浮体部９を有し、下部に錘体部１０
を有しているため、水中において略垂直に立った状態で
浮遊する。

【００６０】従って、この状態でプロペラ駆動装置４
６，４６を作動し、それぞれのプロペラ駆動用マグネッ
トカップリング４９，４９を介して左右のプロペラ４
４，４４を正回転又は逆回転させると、水中移動装置は
水中において、略垂直に立った状態で腹側６又は背側５
へ移動する。

【００６１】そして、プロペラ駆動装置４６，４６の作
動を適宜に制御して左右のプロペラ４４，４４の回転速
度を変えると、水中移動装置は略垂直に立った状態で水
中を移動しつつ方向転回する。

【００６２】また、プロペラ駆動装置４６，４６の作動
を制御して左右のプロペラ４４，４４の回転方向を互い
に反対にすると、水中移動装置は略垂直に立った状態で
その場で転回する。

【００６３】更に、装置本体３９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
ると、水中移動装置は略垂直に立った状態で水中を上下
方向へ移動する。

【００６４】上述のようなプロペラ駆動装置４６，４６
の適宜の制御によるプロペラ４４，４４の操作をするこ
とによって、水中移動装置をその腹側６が水中の垂直な
壁面２４に対峙した状態で壁面２４に近付け、図３に示
すように、水中移動装置の腹側６の開口の周囲に設けら
れたシールスカート２５を水中の壁面２４に当接させ
る。

【００６５】壁面２４に当接したシールスカート２５に
より水中移動装置の装置本体３９の内部が閉空間となる
ので、プロペラ４４，４４による排水作用を行なうと装
置本体３９の内部が負圧になり、このとき発生する吸引
力によりシールスカート２５のフレア部２６が内方へ吸
引されて変形するとともに、装置本体３９の内部が負圧
に保たれて水中移動装置が壁面２４に吸着される。

【００６６】ここで、シールスカート２５は、装置本体
３９よりも広い面積を囲うようにしているため、単位面
積当た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り、吸引されて変形され
たフレア部２６は、壁面２４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３９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
が可能であるので、プロペラ４４，４４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
させることは、従来例と同様である。

【００６７】更に、装置本体３９が壁面２４に吸着する
と、機器ケース４０の両側に設けた無端状走行ベルト５
０，５０の腹側６が壁面２４に接触し、この状態で、左
右の走行駆動装置５５，５５を作動させて、走行ベルト
駆動用マグネットカップリング５８，５８を介して左右
の無端状走行ベルト５０，５０を正回転又は逆回転させ
ると、水中移動装置は壁面２４上を走行する。

【００６８】また、走行駆動装置５５，５５の作動を適
宜に制御して左右の無端状走行ベルト５０，５０の回転
速度を変えると、水中移動装置は壁面２４上を移動しつ
つ方向転回する。

【００６９】更に、走行駆動装置５５，５５の作動を制
御して左右の無端状走行ベルト５０，５０の回転方向を
互いに反対にすると、水中移動装置はその場で転回す
る。

【００７０】このように、図１から図３に示す水中移動
装置では、プロペラ駆動装置４６，４６の駆動軸４５，
４５とプロペラ軸４３，４３とを機器ケース４０の側壁
を介して同軸上に対峙するように設けたプロペラ駆動用
マグネットカップリング４９，４９によって動力の伝達
を行なえるようにし、走行駆動装置５５，５５の駆動軸
５４，５４と所定のプーリ５１，５１の回転軸５３，５
３とを機器ケース４０の側壁を介して同軸上に対峙する
ように設けた走行ベルト駆動用マグネットカップリング
５８，５８によって動力の伝達を行なえるようにしたの
で、機器ケース４０を貫通する駆動軸がなく、従来例に
示すようなシール部材２３，３４を排除することがで
き、シール部材の磨耗などによって機器ケース４０の水
密性が低下することを未然に防止できる。

【００７１】また、プロペラ駆動装置４６，４６の駆動
軸４５，４５とプロペラ軸４３，４３を同軸上に配列で
きるので、従来例に示すような動力伝達のためのベベル
ギヤ２２を排除することができ、動力の損失を抑制する
ことができる。

【００７２】なお、本発明の水中移動装置は上述した実
施の形態にのみ限定されるものではなく、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。

【００７３】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の水中移動装
置によれば、下記のような種々の優れた効果を奏し得
る。

【００７４】（１）機器ケースを貫通する軸がないの
で、機器ケースの水密性を確保することができる。

【００７５】（２）プロペラ駆動源の駆動軸とプロペラ
の回転軸を同軸上に配置したので動力の損失を抑制する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の水中移動装置の実施の形態の一例を示
す平面図である。

【図２】図１のＩＩ−ＩＩ矢視図である。

【図３】図１に関連する水中移動装置の側面図である。

【図４】従来の水中移動装置の一例の側面図である。

【図５】図４に関連する水中移動装置の平面図である。

【図６】従来の水中移動装置の他の例の平面図である。

【図７】図６に関連する水中移動装置の側面図である。

【図８】図６に関連するシールスカートの部分拡大断面
図である。

【符号の説明】

５ 背側 ６ 腹側 ２４ 壁面（作業対象面） ３９ 装置本体 ４０ 機器ケース ４１ ダクト ４２ プロペラ内装部 ４３ プロペラ軸 ４４ プロペラ ４５ 駆動軸 ４６ プロペラ駆動装置（プロペラ駆動源） ４７ 回転部材 ４８ 回転部材 ４９ プロペラ駆動用マグネットカップリング ５０ 無端状走行ベルト ５１ プーリ ５２ プーリ ５３ 回転軸 ５４ 駆動軸 ５５ 走行駆動装置（走行駆動源） ５６ 回転部材 ５７ 回転部材 ５８ 走行ベルト駆動用マグネットカップリン
グ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 腹側が開口した装置本体と、装置本体に
   内装された水密構造の機器ケースと、中間部分にプロペ
   ラ内装部を有し且つ機器ケースに隣接して装置本体の腹
   側から背側へ貫通するダクトと、前記の機器ケースに向
   かって延びる回転軸を有し且つプロペラ内装部に内装さ
   れたプロペラと、前記の回転軸に対して駆動軸が略同軸
   に位置するように機器ケースに内装されたプロペラ駆動
   源と、一方の回転部材の回転力を他方の回転部材に対し
   て磁力により伝達するプロペラ駆動用マグネットカップ
   リングとを備え、一方の回転部材をプロペラ駆動源の駆
   動軸に取り付け、他方の回転部材をプロペラの回転軸に
   取り付けたことを特徴とする水中移動装置。
2. 【請求項２】 プロペラ内装部に対して腹側寄り部分及
   び背側寄り部分が互いに異なる方向へ片寄った形状にダ
   クトを形成した請求項１に記載の水中移動装置。
3. 【請求項３】 プロペラ内装部を周方向に取り囲むよう
   に配置された無端状走行ベルトと、機器ケースの外部に
   枢支され且つ無端状走行ベルトを装置本体の腹側の作業
   対象面に当接し得るように支持する複数のプーリと、所
   定のプーリに固着された回転軸と、所定のプーリの回転
   軸に対して駆動軸が略同軸に位置するように機器ケース
   に内装された走行駆動源と、一方の回転部材の回転力を
   他方の回転部材に対して磁力により伝達する走行ベルト
   用マグネットカップリングとを備え、一方の回転部材を
   走行用駆動源の駆動軸に取り付け、他方の回転部材を前
   記のプーリの回転軸に取り付けたことを特徴とする水中
   移動装置。