JPWO2018135229A1 - 壁面吸着走行装置 - Google Patents

Abstract

壁面吸着走行装置（１０）は、壁面に吸着しつつ壁面上を走行可能な壁面吸着走行装置である。中間室（２４）は、壁面に対向する凹部状の減圧室（２２Ａ）に連通する。吸引装置（３０）は、中間室（２４）の空気を吸引して中間室（２４）を減圧する。主連通部は、減圧室（２２Ａ）と中間室（２４）とを連通する。補助連通部は、減圧室（２２Ａ）と中間室（２４）とを連通する。弁体（２８）は、主連通部の開口（１８ｃ）に対向配置されている。補助連通部の開口面積は、主連通部の開口面積よりも小さい。減圧室（２２Ａ）の圧力が壁面吸着時の圧力に比べて高くなると、減圧室（２２Ａ）と中間室（２４）との間の差圧により、弁体（２８）が主連通部の開口（１８ｃ）を閉じる。

Description

本開示は、壁面に吸着しつつ該壁面上を走行可能な壁面吸着走行装置に関する。

例えば、特許文献１に記載するように、壁面に吸着しつつ該壁面上を走行する壁面吸着走行装置が知られている。特許文献１に記載された壁面吸着走行装置は、壁面に対向する凹部状の９つの減圧室と、減圧室の空気を吸引する２つの吸引装置とを有する。一方の吸引装置は５つの減圧室の空気を吸引し、他方の吸引装置は残り４つの減圧室の空気を吸引する。それにより、壁面吸着走行装置が壁面に吸着する。また、壁面上のへこみや貫通穴などの上に１つの減圧室が到達し、その減圧室がへこみなどを介して外部と連通して大気圧になっても、残りの減圧室によって壁面吸着走行装置は壁面に対する吸着状態を維持する。

特開２０１６−９７９５５号公報

しかしながら、特許文献１に記載する壁面吸着走行装置の場合、一方の吸引装置に連通する減圧室と他方の吸引装置に連通する減圧室とが壁面上のへこみや貫通穴などを介して外部に連通すると、壁面吸着走行装置は壁面に吸着することができなくなる可能性がある。

本開示は、複数の減圧室の中における任意のいくつかの減圧室が壁面上のへこみや貫通穴などを介して外部に連通しても、壁面との吸着を維持することができる壁面吸着走行装置を提供する。

上記課題を解決するために、本開示の一態様の壁面吸着走行装置は、壁面に吸着しつつ壁面上を走行可能な壁面吸着走行装置であって、壁面に対向する凹部状の複数の減圧室と、共通の中間室と、吸引装置と、複数の主連通部と、複数の補助連通部と、複数の弁体とを有する。中間室は、複数の減圧室それぞれに連通する。吸引装置は、中間室の空気を吸引して中間室を減圧する。複数の主連通部は、複数の減圧室と中間室とを、それぞれ連通する。複数の補助連通部は、複数の減圧室と中間室とを、それぞれ連通する。複数の弁体は、複数の主連通部の開口に、それぞれ対向配置されている。複数の補助連通部の開口面積は、複数の主連通部の開口面積よりもそれぞれ小さい。複数の減圧室の中の減圧室の圧力が壁面吸着時の圧力に比べて高くなると、減圧室と中間室との間の差圧により、複数の弁体の中の弁体が複数の主連通部の中の主連通部の開口を閉じる。

本開示によれば、壁面に対向する凹部状の減圧室を複数備える壁面吸着走行装置において、複数の減圧室の中における任意のいくつかの減圧室が壁面上のへこみや貫通穴などを介して外部に連通しても、壁面との吸着を維持することができる。

図１は、本開示の実施の形態１に係る壁面吸着走行装置の斜視図である。 図２は、実施の形態１に係る壁面吸着走行装置の下面図である。 図３は、実施の形態１に係る壁面吸着走行装置の断面図である。 図４Ａは、壁面に対する吸着を開始した直後の状態を示す、実施の形態１に係る壁面吸着走行装置の断面図である。 図４Ｂは、壁面に対する吸着が完了した状態を示す、実施の形態１に係る壁面吸着走行装置の断面図である。 図５は、壁面上のへこみを介して１つの減圧室が外部に連通した状態を示す、実施の形態１に係る壁面吸着走行装置の断面図である。 図６は、本開示の実施の形態２に係る壁面吸着走行装置の断面図である。 図７は、実施の形態２に係る壁面吸着走行装置の下面図である。 図８Ａは、壁面に対する吸着を開始した直後の状態を示す、実施の形態２に係る壁面吸着走行装置の断面図である。 図８Ｂは、壁面に対する吸着が完了した状態を示す、実施の形態２に係る壁面吸着走行装置の断面図である。 図９は、壁面上のへこみを介して１つの減圧室が外部に連通した状態を示す、実施の形態２に係る壁面吸着走行装置の断面図である。

本開示の一態様の壁面吸着走行装置は、壁面に吸着しつつ壁面上を走行可能な壁面吸着走行装置であって、壁面に対向する凹部状の複数の減圧室と、共通の中間室と、吸引装置と、複数の主連通部と、複数の補助連通部と、複数の弁体とを有する。中間室は、複数の減圧室それぞれに連通する。吸引装置は、中間室の空気を吸引して中間室を減圧する。複数の主連通部は、複数の減圧室と中間室とを、それぞれ連通する。複数の補助連通部は、複数の減圧室と中間室とを、それぞれ連通する。複数の弁体は、複数の主連通部の開口に、それぞれ対向配置されている。複数の補助連通部の開口面積は、複数の主連通部の開口面積よりもそれぞれ小さい。複数の減圧室の中の減圧室の圧力が壁面吸着時の圧力に比べて高くなると、減圧室と中間室との間の差圧により、複数の弁体の中の弁体が複数の主連通部の中の主連通部の開口を閉じる。

このような構成によれば、壁面に対向する凹部状の減圧室を複数備える壁面吸着走行装置において、複数の減圧室の中における任意のいくつかの減圧室が壁面上のへこみや貫通穴などを介して外部に連通しても、壁面との吸着を維持することができる。

例えば、壁面吸着走行装置は、複数の減圧室および複数の主連通部を備える移動可能な複数の吸着ユニットを有する。複数の主連通部は、中間室に進入している。複数の弁体が、中間室に配置されている。減圧室の圧力が壁面吸着時の圧力に比べて高くなると、減圧室と中間室との間の差圧によって複数の吸着ユニットの中の吸着ユニットが弁体に向かって移動し、弁体が主連通部の開口を閉じる。

例えば、壁面吸着走行装置は、吸着ユニットを弁体に向かって付勢する付勢部材を有する。これにより、吸着ユニットの筒状部の端面開口がより確実に閉じられる。

例えば、付勢部材が、弾性材料から作製され、壁面と接触する環状のシール部材である。

例えば、壁面吸着走行装置は、弾性を備え、弁体を支持する弁体支持部材を有する。減圧室の圧力が壁面吸着時の圧力に比べて高くなると、減圧室と中間室との間の差圧によって弁体支持部材が弾性変形して弁体が主連通部に向かって移動し、弁体が主連通部の開口を閉じる。

例えば、弁体と弁体支持部材が、一部品として一体化されている。

以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。

なお、発明者らは、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面及び以下の説明を提供するものであって、これらによって請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。

（実施の形態１）
図１は、本開示の実施の形態１に係る壁面吸着走行装置の概略的斜視図である。図２は、壁面吸着走行装置の下面図である。なお、図に示すＸ−Ｙ−Ｚ直交座標系は、本開示の理解を助けるものであって、本開示を限定するものではない。

図１および図２に示す壁面吸着走行装置１０は、壁面に吸着しつつ該壁面上を走行可能な装置である。なお、走行可能な面は壁面に限らない。壁面吸着走行装置１０は、天井面などのオーバーハング面や床面上も走行可能である。

図１および図２に示すように、壁面吸着走行装置１０は、本体１２と、本体１２の幅方向（Ｙ軸方向）の両側それぞれに設けられたクローラ１４と、本体１２の壁面側に設けられて壁面に吸着する複数の吸着ユニット１６Ａ〜１６Ｄとを有する。複数の吸着ユニット１６Ａ〜１６Ｄが壁面に吸着した状態でクローラ１４が該壁面上で転動することにより、壁面吸着走行装置１０は壁面上を走行することができる。

図２に示すように、本実施の形態１の場合、壁面吸着走行装置１０は、４つの吸着ユニット１６Ａ〜１６Ｄを有する。４つの吸着ユニット１６Ａ〜１６Ｄは、壁面吸着走行装置１０の走行方向（Ｘ軸方向）に二列に、また幅方向（Ｙ軸方向）に二列に並んで配置されている。なお、これらの吸着ユニット１６Ａ〜１６Ｄは、実質的に同一の構成を備える。そのため、一部の吸着ユニットについて適宜に説明を行い、残りの吸着ユニットの説明については省略することがある。

図３は、壁面吸着走行装置１０の断面図（Ｚ−Ｘ平面に沿った断面図）であって、特に吸着ユニット１６Ａ、１６Ｂの断面を示している。また、図３は、壁面吸着走行装置１０の停止状態、すなわち壁面ＷＳを吸引していない状態を示している。

図３に示すように、吸着ユニット１６Ａ（および残りの吸着ユニット１６Ｂ〜１６Ｄ）は、壁面ＷＳとの対向方向（Ｚ軸方向）に移動可能に、壁面吸着走行装置１０の本体１２に設けられている。

本実施の形態１の場合、吸着ユニット１６Ａは、プレート状のベース部１８を備える。ベース部１８には、本体１２を貫通する筒状部１８ａ（主連通部の一例）が設けられている。また、ベース部１８の壁面ＷＳ側には、環状のシール部材２０が設けられている（図２参照）。このシール部材２０は、シリコンゴムなどの弾性を備える弾性材料から作製されている。これらのベース部１８とシール部材２０とにより、壁面ＷＳに対向する凹部状の減圧室２２Ａが画定されている。なお、本実施の形態１の場合、図３に示すように、壁面ＷＳを吸引していない状態のとき、クローラ１４およびシール部材２０は壁面ＷＳに接触している。しかしながら、壁面ＷＳを吸引していないとき、シール部材２０は壁面ＷＳから離れていてもよい。

図３に示すように、吸着ユニット１６Ａの減圧室２２Ａは、壁面吸着走行装置１０の本体１２に設けられた中間室２４に連通されている。本実施の形態１の場合、中間室２４は、キャップ状の減圧室ハウジング２６を本体１２に取り付けることによって画定されている。このような中間室２４に吸着ユニット１６Ａの筒状部１８ａが進入し、筒状部１８ａの内部流路１８ｂを介して減圧室２２Ａと中間室２４とが連通されている。

詳細は後述するが、吸着ユニット１６Ａが壁面対向方向（Ｚ軸方向）に移動することにより、吸着ユニット１６Ａのベース部１８の筒状部１８ａの中間室２４への進入量が変化する。それにより、筒状部１８ａの端面が、中間室２４に設けられた弁体２８に対して接触するまたは離間する。ここで、弁体２８は、筒状部１８ａの端面に対向するように設けられている。すなわち、筒状部１８ａの端面開口１８ｃが弁体２８によって開閉される。なお、図３に示すように、吸着ユニット１６Ａが壁面ＷＳに吸着していない状態のとき、筒状部１８ａの端面に弁体２８が接触し、端面開口１８ｃが弁体２８によって閉じられている。

弁体２８は、例えば、ゴムなどの弾性材料から作製されている。なお、この弁体２８によって筒状部１８ａの端面開口１８ｃが閉じられているときに減圧室２２Ａと中間室２４とを連通するために、補助連通部１８ｅが形成されている。補助連通部１８ｅには、筒状部１８ａを径方向に貫通する補助連通穴１８ｄが形成されている。詳細は後述するが、補助連通穴１８ｄの開口面積が筒状部１８ａの端面開口１８ｃの面積に比べて極端に小さくなるように、補助連通孔１８ｄは形成されている。

残りの吸着ユニット１６Ｂ〜１６Ｄも、図２に示すように、減圧室２２Ｂ〜２２Ｄをそれぞれ備えている。減圧室２２Ｂ〜２２Ｄは、吸着ユニット１６Ａの減圧室２２Ａと同様に、中間室２４に連通されている。

図２に示すように４つの吸着ユニット１６Ａ〜１６Ｄの減圧室２２Ａ〜２２Ｄそれぞれに連通する共通の中間室２４を減圧するために、壁面吸着走行装置１０は吸引装置３０を有する。本実施の形態１の場合、吸引装置３０は、減圧室ハウジング２６上に搭載され、減圧室ハウジング２６に形成された吸引穴２６ａを介して中間室２４の空気を吸引する。吸引装置３０は、例えば吸引ポンプや中間室２４の空気を外部に排出するファンなどである。

図４Ａに示すように、シール部材２０が壁面ＷＳに密着して減圧室２２Ａ〜２２Ｄが外部と連通していない状態で吸引装置３０が中間室２４の空気の吸引を開始すると、空気の流れＦが生じる。中間室２４の圧力が低下し、吸着ユニット１６Ａ〜１６Ｄの減圧室２２Ａ〜２２Ｄの空気が中間室２４に移動する。このとき、吸着ユニット１６Ａ〜１６Ｄそれぞれの端面開口１８ｃが弁体２８によって閉じられているために、補助連通穴１８ｄを介して、減圧室２２Ａ〜２２Ｄそれぞれの空気が中間室２４に移動する。なお、白抜き矢印は吸着を示している。

図４Ｂに示すように、吸着ユニット１６Ａ〜１６Ｄの減圧室２２Ａ〜２２Ｄの減圧が進行するにしたがい、吸着ユニット１６Ａ〜１６Ｄそれぞれのベース部１８が壁面ＷＳに接近する。それにより、壁面ＷＳに接触する吸着ユニット１６Ａ〜１６Ｄそれぞれのシール部材２０が、壁面対向方向（Ｚ軸方向）に圧縮される。それとともに、ベース部１８の筒状部１８ａの端面が弁体２８から離れ、端面開口１８ｃが開いた状態になる。その結果、減圧室２２Ａ〜２２Ｄの空気のほとんどが端面開口１８ｃを介して中間室２４に流入する流れＦ’が生じる。最終的に、減圧室２２Ａ〜２２Ｄそれぞれの圧力は、中間室２４の圧力と略等しくなり、壁面吸着に必要な所定の負圧（大気圧に比べて低い圧力）に達する。減圧室２２Ａ〜２２Ｄそれぞれの圧力が所定の負圧に達すると、壁面吸着走行装置１０は、壁面ＷＳへの吸着が完了し、クローラ１４によって壁面ＷＳ上を走行することができる。

このような吸着構成によれば、複数の減圧室２２Ａ〜２２Ｄの中における任意のいくつか（全てではない）の減圧室の圧力が壁面吸着時の圧力に比べて高くなっても、壁面吸着走行装置１０は壁面ＷＳへの吸着を維持することができる。例えば、壁面上を吸着走行中において、壁面上のへこみや貫通穴などの上に任意のいくつかの減圧室が到達し、そのいくつかの減圧室がへこみや貫通穴などを介して外部と連通しても、壁面吸着走行装置１０は壁面ＷＳへの吸着を維持することができる。このことについて、具体的に説明する。

図５は、走行中において、複数の減圧室２２Ａ〜２２Ｄの中において減圧室２２Ａの圧力が壁面吸着時の圧力に比べて高くなった状態の壁面吸着走行装置１０を示している。具体的には、図５は、移動方向Ｔへの走行中に、減圧室２２Ａが壁面ＷＳのへこみＲの上に到達し、そのへこみＲを介して減圧室２２Ａが外部に連通している状態を示している。減圧室２２Ａが外部に連通した結果として、減圧室２２Ａの圧力が壁面吸着時の圧力から上昇して大気圧になっている。

図５に示すように、減圧室２２Ａが外部に連通して減圧室２２Ａの圧力が大気圧になると、減圧室２２Ａと中間室２４との間に差圧が生じる。すなわち、前者が相対的に高圧に、後者が相対的に低圧になる。

このような差圧が生じることにより、吸着ユニット１６Ａのベース部１８が壁面ＷＳから本体１２に向かって移動する。また、本実施の形態１の場合、圧縮状態のシール部材２０が自然状態の形状に戻るときに生じる弾性力によってベース部１８が本体１２に向かって押し進められる。

減圧室２２Ａと中間室２４との間の差圧によって吸着ユニット１６Ａが壁面ＷＳから本体１２に向かって移動する。これにより、吸着ユニット１６Ａの筒状部１８ａの端面が弁体２８に接触する。そして、端面開口１８ｃが弁体２８によって閉じられる。それにより、外部に連通した減圧室２２Ａを介して、中間室２４の圧力が大気圧になることが抑制される。その結果、中間室２４に連通し、外部に連通していない残りの減圧室２２Ｂ〜２２Ｄの圧力が大気圧になることも抑制される。これにより、減圧室２２Ａを備える吸着ユニット１６Ａを除く残りの吸着ユニット１６Ｂ〜１６Ｄによって壁面吸着走行装置１０は壁面ＷＳへの吸着を維持することができる。

なお、図５に示すように、外部に連通する減圧室２２Ａは、端面開口１８ｃを介して中間室２４に連通されてはいないが、補助連通穴１８ｄを介して中間室２４に連通されている。しかし、補助連通穴１８ｄの開口面積が端面開口１８ｃの面積に比べて極端に小さいために、吸引装置３０が中間室２４の空気を吸引し続けている限り中間室２４の圧力は大気圧にはならない。つまり、中間室２４の圧力は吸着に必要な所定の負圧で実質的に維持される。すなわち、減圧室２２Ａが外部に連通しても中間室２４の圧力が所定の負圧で実質的に維持されるように、吸引装置３０の吸引能力を考慮して補助連通穴１８ｄの開口面積が決定されている。

壁面吸着走行装置１０がさらに走行すると、減圧室２２ＡがへこみＲの上から移動し、減圧室２２Ａが外部に連通していない状態に戻る。それにより、図４Ａに示すように補助連通穴１８ｄを介して減圧室２２Ａ内の空気が中間室２４に流れ、減圧室２２Ａが減圧される。減圧室２２Ａの減圧が進行すると、シール部材２０が圧縮して弁体２８から端面開口１８ｃが離れる。その結果、図４Ｂに示すように、減圧室２２Ａの空気のほとんどが端面開口１８ｃを介して中間室２４に流入する流れＦ’が再び生じる。そして、減圧室２２Ａの圧力が、中間室２４の圧力と略等しくなり、壁面吸着に必要な所定の負圧に戻る。

以上のように、本実施の形態１において、補助連通部１８ｅの開口面積（補助連通穴１８ｄの開口面積）は、筒状部１８ａの開口面積（端面開口１８ｃの面積）よりも小さい。また、減圧室２２Ａ〜２２Ｄの中の減圧室２２Ａが壁面吸着時の圧力に比べて高くなると、減圧室２２Ａと中間室２４との間の差圧により、弁体２８が端面開口１８ｃを閉じる。より具体的には、減圧室２２Ａが壁面吸着時の圧力に比べて高くなると、減圧室２２Ａと中間室２４との間の差圧によって吸着ユニット１６Ａが弁体２８に向かって移動し、弁体２８が端面開口１８ｃを閉じる。

以上のような本実施の形態１によれば、壁面吸着走行装置１０は、複数の減圧室２２Ａ〜２２Ｄの中における任意のいくつかの減圧室が壁面ＷＳ上のへこみＲや貫通穴などを介して外部に連通しても、壁面ＷＳとの吸着を維持することができる。

（実施の形態２）
図６および図７は、本実施の形態２に係る壁面吸着走行装置の断面図および下面図である。なお、上述の実施の形態１の構成要素と実質的に同一の本実施の形態２の構成要素には、同一の符号が付されている。したがって、実施の形態１と異なる点を中心に、本実施の形態２の説明を行う。

図６に示すように、本実施の形態２の壁面吸着走行装置１１０は、上述の実施の形態１の壁面吸着走行装置１０と異なり、本体に対して壁面方向（Ｚ軸方向）に移動可能な複数の吸着ユニットを備えていない。その代わりに、本実施の形態２の壁面吸着走行装置１１０は、本体１１２に複数の減圧室２２Ａ〜２２Ｄを備える。

具体的には、図６および図７に示すように、本体１１２の壁面ＷＳ側に、格子状のシール部材１２０が設けられている。本体１１２と格子状のシール部材１２０とにより、壁面ＷＳに対向する凹部状の減圧室２２Ａ〜２２Ｄが画定されている。

減圧室２２Ａ〜２２Ｄそれぞれは、本体１１２に形成された主連通部１１２ｄを介して中間室２４に連通している。主連通部１１２ｄには、貫通穴状の流路１１２ａが形成されている。また、流路１１２ａの減圧室側開口１１２ｂに対向するように、弁体１４０が設けられている。

弁体１４０は、例えばゴムなどの弾性材料から作製されている。弁体１４０はまた、図６に示すように、弾性を備えた弁体支持部材１４２によって支持されている。その弁体支持部材１４２は、スペーサ１４４とネジ１４６とを介して本体１１２に固定されている。具体的には、弾性の弁体支持部材１４２は、自然状態であるとき、弁体１４０が減圧室側開口１１２ｂを閉じないように、スペーサ１４４を介して本体１１２に固定されている。なお、本実施の形態２の場合、弁体１４０と弁体支持部材１４２は、例えばゴムなどの同一の弾性材料から作製され、一部品として一体化されている。

また、詳細は後述するが、弁体１４０が減圧室側開口１１２ｂを閉じているときに、吸引装置３０によって吸引されている中間室２４に減圧室２２Ａ〜２２Ｄそれぞれの空気が移動できるように、減圧室２２Ａ〜２２Ｄそれぞれと中間室２４とを連通する補助連通部１１２ｅが本体１１２に形成されている。補助連通部１１２ｅには、補助連通穴１１２ｃが形成されている。

図８Ａに示すように、シール部材１２０が壁面ＷＳに密着して減圧室２２Ａ〜２２Ｄが外部と連通していない状態で吸引装置３０が中間室２４の空気の吸引を開始すると、中間室２４の圧力が低下する。それにより、減圧室２２Ａ〜２２Ｄそれぞれと中間室２４との間に差圧が生じ、その差圧によって弁体支持部材１４２の弾性力に逆らって弁体１４０が中間室２４側に移動する。その結果、弁体１４０が減圧室側開口１１２ｂを閉じる。弁体１４０が減圧室側開口１１２ｂを閉じた後、減圧室２２Ａ〜２２Ｄそれぞれの空気は、補助連通穴１１２ｃを介して中間室２４に移動する（空気の流れＦが生じる）。

図８Ｂに示すように、吸引装置３０の吸引を実行し続けて減圧室２２Ａ〜２２Ｄそれぞれと中間室２４との間の差圧が小さくなると、弁体支持部材１４２の弾性力によって弁体１４０が減圧室側開口１１２ｂから離れる。すなわち、減圧室側開口１１２ｂが開いた状態になる。その結果、減圧室２２Ａ〜２２Ｄの空気のほとんどが減圧室側開口１１２ｂを介して中間室２４に流入する流れＦ’が生じる。最終的に、減圧室２２Ａ〜２２Ｄそれぞれの圧力は、中間室２４の圧力と略等しくなり、壁面吸着に必要な所定の負圧（大気圧に比べて低い圧力）に達する。減圧室２２Ａ〜２２Ｄそれぞれの圧力が所定の負圧に達すると、壁面吸着走行装置１１０は、壁面ＷＳへの吸着が完了し、クローラ１４によって壁面ＷＳ上を走行することができる。

本実施の形態２の壁面吸着走行装置１１０も、上述の実施の形態１の壁面吸着走行装置１０と同様に、複数の減圧室２２Ａ〜２２Ｄの中における任意のいくつか（全てではない）の減圧室の圧力が壁面吸着時の圧力に比べて高くなっても、壁面ＷＳへの吸着を維持することができる。

図９は、走行中において、複数の減圧室２２Ａ〜２２Ｄの中において減圧室２２Ａの圧力が壁面吸着時の圧力に比べて高くなった状態の壁面吸着走行装置１１０を示している。具体的には、図９は、移動方向Ｔへの走行中に、減圧室２２Ａが壁面ＷＳのへこみＲの上に到達し、そのへこみＲを介して減圧室２２Ａが外部に連通している状態を示している。その結果として、減圧室２２Ａの圧力が壁面吸着時の圧力から上昇して大気圧になっている。

図９に示すように、減圧室２２Ａが外部に連通して減圧室２２Ａの圧力が大気圧になると、減圧室２２Ａと中間室２４との間に差圧が生じる。すなわち、前者が相対的に高圧に、後者が相対的に低圧になる。

減圧室２２Ａと中間室２４との間に差圧が生じると、弁体支持部材１４２の弾性力に逆らって弁体１４０が中間室２４側に移動する。その結果、弁体１４０が減圧室側開口１１２ｂを閉じる。それにより、外部に連通した減圧室２２Ａを介して、中間室２４の圧力が大気圧になることが抑制される。その結果、中間室２４に連通し、外部に連通していない残りの減圧室２２Ｂ〜２２Ｄの圧力が大気圧になることも抑制される。これにより、減圧室２２Ａを除く残りの減圧室２２Ｂ〜２２Ｄによって壁面吸着走行装置１１０は壁面ＷＳへの吸着を維持することができる。

なお、図９に示すように、外部に連通する減圧室２２Ａは、減圧室側開口１１２ｂを介して中間室２４に連通されてはいないが、補助連通穴１１２ｃを介して中間室２４に連通されている。しかし、補助連通穴１１２ｃの開口面積が減圧室側開口１１２ｂの面積に比べて極端に小さいために、吸引装置３０が中間室２４の空気を吸引し続けている限り中間室２４の圧力は大気圧にはならない。つまり、中間室２４の圧力は吸着に必要な所定の負圧で実質的に維持される。すなわち、減圧室２２Ａが外部に連通しても中間室２４の圧力が所定の負圧で実質的に維持されるように、吸引装置３０の吸引能力を考慮して補助連通穴１１２ｃの開口面積が決定されている。

壁面吸着走行装置１１０がさらに走行すると、減圧室２２ＡがへこみＲの上から移動し、減圧室２２Ａが外部に連通していない状態に戻る。それにより、図８Ａに示すように、補助連通穴１１２ｃを介して減圧室２２Ａ内の空気が中間室２４に流れ、減圧室２２Ａが減圧される。減圧室２２Ａの減圧が進行して減圧室２２Ａと中間室２４との間の差圧が小さくなると、弁体１４０が減圧室側開口１１２ｂから離れる。その結果、図８Ｂに示すように、減圧室２２Ａの空気のほとんどが減圧室側開口１１２ｂを介して中間室２４に流入する流れＦ’が再び生じる。そして、減圧室２２Ａの圧力が、中間室２４の圧力と略等しくなり、壁面吸着に必要な所定の負圧に戻る。

以上のように、本実施の形態２において、補助連通部１１２ｅの開口面積（補助連通穴１１２ｃの開口面積）は、主連通部１１２ｄの開口面積（減圧室側開口１１２ｂの面積）よりも小さい。また、減圧室２２Ａ〜２２Ｄの中の減圧室２２Ａが壁面吸着時の圧力に比べて高くなると、減圧室２２Ａと中間室２４との間の差圧により、弁体１４０が減圧室側開口１１２ｂを閉じる。より具体的には、減圧室２２Ａが壁面吸着時の圧力に比べて高くなると、減圧室２２Ａと中間室２４との間の差圧によって弁体支持部材１４２が弾性変形して弁体１４０が減圧室側開口１１２ｂに向かって移動し、弁体１４０が減圧室側開口１１２ｂを閉じる。

以上のような本実施の形態２によれば、壁面吸着走行装置１１０は、複数の減圧室２２Ａ〜２２Ｄの中における任意のいくつかの減圧室が壁面ＷＳ上のへこみＲや貫通穴などを介して外部に連通しても、壁面ＷＳとの吸着を維持することができる。

なお、本開示の実施の形態は、上述の実施の形態に限らない。

例えば、上述の実施の形態１の場合、図１に示すように、壁面吸着走行装置１０は、壁面上を走行する手段として、すなわち壁面上を転動する転動体としてクローラを有する。しかしながら、本開示の実施の形態はこれに限らない。例えば、壁面吸着走行装置１０における走行するために壁面上を転動する転動体は、ローラや車輪などであってもよい。

また、上述の実施の形態１の場合、図２に示すように、壁面吸着走行装置１０は、４つの減圧室２２Ａ〜２２Ｄを備えるが、本開示の実施の形態はこれに限らない。本開示の実施の形態は、１つの吸引装置（１つの中間室）に対して連通する減圧室を少なくとも２つ備える壁面吸着走行装置である。なお、本開示の実施の形態は、１つの吸引装置のみを有する壁面吸着走行装置に限定されない。

さらに、上述の実施の形態１の場合、図５に示すように、減圧室２２Ａが外部に連通したとき、減圧室２２Ａと中間室２４との間に差圧が生じることにより、吸着ユニット１６Ａのベース部１８が壁面ＷＳから本体１２に向かって移動する。また、圧縮状態のシール部材２０が元の形状に戻るときに生じる弾性力によってベース部１８が本体１２に向かって押し進められる。すなわち、シール部材２０が吸着ユニット１６Ａを弁体２８に向かって付勢する付勢部材として機能する。その結果、吸着ユニット１６Ａの筒状部１８ａの端面開口１８ｃが弁体２８により確実に接触して閉じられる。しかしながら、付勢部材はシール部材２０に限らない。例えば、吸着ユニットと本体とをばねによって連結し、ばねの引っ張り力によって吸着ユニットを弁体に向かって付勢してもよい。なお、このばねとシール部材２０を併用することも可能である。

なお、減圧室が外部に連通したときに、減圧室と中間室との間に生じた差圧のみで、吸着ユニットが壁面から本体に向かって移動することができるのであれば、シール部材などの付勢部材を省略することも可能である。例えば鉛直方向に沿った壁面上を吸着走行中、減圧室と中間室との間に生じた差圧のみで、吸着ユニットは壁面から本体に向かう壁面対向方向、すなわち水平方向に移動することが可能である。

上述の実施の形態１の壁面吸着走行装置１０と上述実施の形態２の壁面吸着走行装置１１０は、簡潔に言えば、外部に連通した減圧室と中間室との間の流路の開口を弁体が閉じるように構成されている。実施の形態１では、開口（すなわち端面開口１８ｃを備える吸着ユニット）が固定状態の弁体（弁体２８）に向かって移動することにより、その開口が弁体によって閉じられる。一方、実施の形態２では、弁体（弁体１４０）が固定状態の開口（減圧室側開口１１２ｂ）に向かって移動することにより、その開口が弁体によって閉じられる。しかしながら、本開示の実施の形態は、これに限らない。例えば、開口（すなわち開口を備える部材）と弁体の両方が移動することにより、その開口が弁体によって閉じられるように壁面吸着走行装置を構成してもよい。

すなわち、広義には、本開示に係る壁面吸着走行装置は、壁面に吸着しつつ壁面上を走行可能な壁面吸着走行装置であって、壁面に対向する凹部状の複数の減圧室と、共通の中間室と、吸引装置と、複数の主連通部と、複数の補助連通部と、複数の弁体とを有する。中間室は、複数の減圧室それぞれに連通する。吸引装置は、中間室の空気を吸引して中間室を減圧する。複数の主連通部は、複数の減圧室と中間室とを、それぞれ連通する。複数の補助連通部は、複数の減圧室と中間室とを、それぞれ連通する。複数の弁体は、複数の主連通部の開口に、それぞれ対向配置されている。複数の補助連通部の開口面積は、複数の主連通部の開口面積よりもそれぞれ小さい。複数の減圧室の中の減圧室の圧力が壁面吸着時の圧力に比べて高くなると、減圧室と中間室との間の差圧により、複数の弁体の中の弁体が複数の主連通部の中の主連通部の開口を閉じる。

以上のように、本開示における技術の例示として、実施形態を説明した。そのために、添付図面及び詳細な説明を提供した。したがって、添付図面及び詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、前記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。

また、前述の実施形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、請求の範囲又はその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略等を行うことができる。

本開示は、壁面に吸着しつつ該壁面上を移動する装置に適用可能である。

１０ 壁面吸着走行装置
１６Ａ 吸着ユニット
１６Ｂ 吸着ユニット
１６Ｃ 吸着ユニット
１６Ｄ 吸着ユニット
１８ａ 筒状部（主連通部）
１８ｂ 内部流路
１８ｃ 端面開口
１８ｅ 補助連通部
２２Ａ 減圧室
２２Ｂ 減圧室
２２Ｃ 減圧室
２２Ｄ 減圧室
２０ シール部材（付勢部材）
２４ 中間室
２８ 弁体
３０ 吸引装置
１４２ 弁体支持部材

Claims (6)

1. 壁面に吸着しつつ前記壁面上を走行可能な壁面吸着走行装置であって、
   前記壁面に対向する凹部状の複数の減圧室と、
   前記複数の減圧室それぞれに連通する共通の中間室と、
   前記中間室の空気を吸引して前記中間室を減圧する吸引装置と、
   前記複数の減圧室と前記中間室とを、それぞれ連通する複数の主連通部と、
   前記複数の減圧室と前記中間室とを、それぞれ連通する複数の補助連通部と、
   前記複数の主連通部の開口に、それぞれ対向配置された複数の弁体と、を有し、
   前記複数の補助連通部の開口面積は、前記複数の主連通部の開口面積よりもそれぞれ小さく、
   前記複数の減圧室の中の減圧室の圧力が壁面吸着時の圧力に比べて高くなると、前記減圧室と前記中間室との間の差圧により、前記複数の弁体の中の弁体が前記複数の主連通部の中の主連通部の開口を閉じる、壁面吸着走行装置。
2. 前記複数の減圧室および前記複数の主連通部を備える移動可能な複数の吸着ユニットを有し、
   前記複数の主連通部は、前記中間室に進入しており、
   前記複数の弁体が、前記中間室に配置され、
   前記減圧室の圧力が壁面吸着時の圧力に比べて高くなると、前記減圧室と前記中間室との間の差圧によって前記複数の吸着ユニットの中の吸着ユニットが前記弁体に向かって移動し、前記弁体が前記主連通部の開口を閉じる、請求項１に記載の壁面吸着走行装置。
3. 前記吸着ユニットを前記弁体に向かって付勢する付勢部材を有する、請求項２に記載の壁面吸着走行装置。
4. 前記付勢部材が、弾性材料から作製され、前記壁面と接触する環状のシール部材である、請求項３に記載の壁面吸着走行装置。
5. 弾性を備え、前記弁体を支持する弁体支持部材を有し、
   前記減圧室の圧力が壁面吸着時の圧力に比べて高くなると、前記減圧室と前記中間室との間の差圧によって前記弁体支持部材が弾性変形して前記弁体が前記主連通部に向かって移動し、前記弁体が前記主連通部の開口を閉じる、請求項１に記載の壁面吸着走行装置。
6. 前記弁体と前記弁体支持部材が、一部品として一体化されている、請求項５に記載の壁面吸着走行装置。

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