管内調査機器の挿入回収装置、管内調査システム、管内調査機器の挿入回収方法及び管内調査方法。
【課題】水道本管等の調査において、本管に投入される管内調査機器に連結されたケーブルを繰り出す際に、挿入管内のケーブルに張力を加えた状態でケーブルを繰り出すことができて、挿入管内におけるケーブルの蛇行を防止することができる管内調査機器の挿入回収装置、管内調査システム、管内調査機器の挿入回収方法及び管内調査方法を提供する。
【解決手段】管内調査機器２０を収納する格納部材３４を使用して、枝管から本管１０に前記管内調査機器２０を挿入して本管１０内部を調査し、調査後に、本管１０から枝管に前記管内調査機器２０を回収する管内調査機器２０の挿入回収装置３０において、前記格納部材３４に、前記管内調査機器２０に連結するケーブル４２を繰り出すためのケーブル繰り出し装置３４ａを設けて構成する。
【解決手段】管内調査機器２０を収納する格納部材３４を使用して、枝管から本管１０に前記管内調査機器２０を挿入して本管１０内部を調査し、調査後に、本管１０から枝管に前記管内調査機器２０を回収する管内調査機器２０の挿入回収装置３０において、前記格納部材３４に、前記管内調査機器２０に連結するケーブル４２を繰り出すためのケーブル繰り出し装置３４ａを設けて構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水道本管等の調査に際して、本管に投入される管内調査機器（調査用水中ロボット）に連結されたケーブルの繰り出しを円滑に行うための管内調査機器の挿入回収装置、管内調査システム、管内調査機器の挿入回収方法及び管内調査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
水道本管や原子炉施設の排水管等の管内を調査する場合に、本管から上向きに分岐し、空気弁等が設けられている枝管から、空気弁を外し、この枝管から本管にカメラ、カメラ用の照明灯、移動用のプロペラ等を装備し、ケーブルでデータや動力を送信する管内調査機器（調査用水中ロボット）を挿入して、この管内調査機器によって検査を行っている。
【０００３】
この調査では、枝管に設けられた補修弁を閉弁して、枝管から空気弁等を取り外し、枝管に管内調査機器を内部に収容した挿入管を取り付ける。この挿入管を取り付けた後、補修弁を開弁して挿入管内を水密状態とした上で、管内調査機器に連結されたケーブルを挿入管外から挿入管内に繰り出しながら、管内調査機器を水道本管内に挿入し、更に、ケーブルを繰り出しながら管内調査機器を水道本管内の所定の範囲を移動させて、水道本管内の調査を行う。調査を終了したら、ケーブルを引き込んで管内調査機器を水道本管内から挿入管に引き込む。その後、補修弁を閉弁し、挿入管を取り外し、枝管に空気弁などを取り付けて、補修弁を必要に応じて開弁し、元の状態に戻して一連の作業を終了する。
【０００４】
この管内調査機器に連結したケーブルの繰り出し方法に関して、幾つかの方法が提案されている。その一つの方法として、管内調査機器の後部に接続したケーブルを繰り出して、このケーブルで管内調査機器を押し出すことにより、管内調査機器を本管内で移動させる方法が提案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照。）。
【０００５】
この方法では、管内調査機器を押し込むために、比較的剛性の高いケーブルが使用されるが、この剛性により、ケーブルが本管の底面に触れてから本管の管軸方向に向かうようになる。ここでケーブルの方向が略直角に変化するために、このケーブルが屈曲する部分で抵抗が生じて、円滑にケーブルの移動が行われずに、挿入管や枝管の内部でケーブルが蛇行してしまうという問題がある。また、ケーブルの一部が本管の底面を這うために、管内の付着物を攪拌して水流が濁り易く、カメラの視界が悪くなるという問題もある。この水流の濁りの発生は水道のように清浄性を求められているものでは避けたいものとなる。
【０００６】
また、他の方法として、管内調査機器を格納する格納部材（又は案内筒）を挿入ロッドの下端側に配置して、管内調査機器を格納した状態で格納部材を本管内に挿入し、本管内への挿入が完了したら、管内調査機器に設けられた推進器により管内調査機器を本管内で移動させ、この推進器の推進力によってケーブルを引っ張る方法も提案されている（例えば、特許文献３参照。）。
【０００７】
このケーブルを管内調査機器の推進力によってケーブルを繰り出す場合には、枝管と本管との間で略直角にケーブルの方向が変化する屈曲する部分の抵抗に抗して、ケーブルを引っ張り出すために比較的大きな引き張り力が必要となるので、プロペラ等の推進器が大きくなり、管内調査機器が大きくなるという問題がある。また、この推進器による水流の攪拌も大きくなるので、水流による管内の付着物の攪拌が生じ、カメラの視界が悪くなるという問題もある。
【０００８】
また、この挿入管の上部の送り出し装置で、ケーブルを繰り出しつつ、推進器を備えた管内調査機器で引っ張る方式も提案されている（例えば、特許文献４参照。）。この場合は、推進器は水流が無いときの自航用の推進力があればよいので、小さい推進力の推進器でよく、管内調査機器を小型化できるが、この場合においても、挿入管からのケーブルを格納部材の後部の屈曲部材内を通して管内調査機器に連結した構造では、屈曲部材における摩擦が大きくなり、円滑なケーブルの繰り出しが妨げられ、挿入管内でケーブルが蛇行し易いという問題がある。
【０００９】
このケーブルの蛇行が一旦挿入管内に生じると、ケーブルを繰り出し方法の場合には蛇行状態が酷くなるだけで、挿入管から先にケーブルが送り込めなくなるので、管内調査機器を本管内の所定の場所に送り込めなくなる。
【特許文献１】特開平０８−６５８４６号公報
【特許文献２】特開平０８−２８６１２４号公報
【特許文献３】特開平１０−２２１２５７号公報
【特許文献４】特開２００７−９１１６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記の状況を鑑みてなされたものであり、その目的は、水道本管等の調査において、本管に投入される管内調査機器に連結されたケーブルを繰り出す際に、挿入管内のケーブルに張力を加えた状態でケーブルを繰り出すことができて、挿入管内におけるケーブルの蛇行を防止することができる管内調査機器の挿入回収装置、管内調査システム、管内調査機器の挿入回収方法及び管内調査方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するための本発明の管内調査機器の挿入回収装置は、管内調査機器を収納する格納部材を使用して、枝管から本管に前記管内調査機器を挿入して本管内部を調査し、調査後に、本管から枝管に前記管内調査機器を回収する管内調査機器の挿入回収装置において、前記格納部材に、前記管内調査機器に連結するケーブルを繰り出すためのケーブル繰り出し装置を設けて構成する。
【００１２】
このケーブル繰り出し装置としては、ケーブルを両側からローラーで挟み、このローラーの少なくとも一方を回転させて、この回転により挟み込んだケーブルを移動させる繰り出しローラー等がある。このケーブル繰り出し装置は、管内調査機器の格納に邪魔にならないように格納部材の後端に設けるのが好ましい。
【００１３】
この構成によれば、水道本管等の調査において、本管に投入される管内調査機器に連結されたケーブルを繰り出す際に、格納部材にケーブルの繰り出しを行う繰り出し装置を設けて、この繰り出し装置により挿入管内のケーブルを引っ張るので、挿入管内のケーブルに張力を加えた状態でケーブルを繰り出すことができて、挿入管内におけるケーブルの蛇行を防止することができる。
【００１４】
また、ここでいう水道本管とは、水の供給元（浄水場等）と利用先の間にある配管のことをいい、枝管とは、本管から上方に分岐する管で、上方に空気弁、消化栓などを取り付ける管のことをいう。
【００１５】
また、上記の目的を達成するための本発明の管内調査機器の挿入回収装置は、管内調査機器を収納する格納部材を使用して、枝管から本管に前記管内調査機器を挿入して本管内部を調査し、調査後に、本管から枝管に前記管内調査機器を回収する管内調査機器の挿入回収装置において、前記格納部材の後部と前記格納部材を移動する挿入ロッドとの間に、前記格納部材が枝管の管軸方向と本管の管軸方向の両方を向くことができるようにした屈曲部材を備え、この屈曲部材又は前記格納部材に前記ケーブル繰り出し装置を設けて構成する。この構成によれば、上記と同様な効果を奏することができ、特に、この屈曲部材でのケーブル移動の際の摩擦が大きくなるので、このケーブル繰り出し装置は特に効果が大きい。
【００１６】
また、繰り出し装置をローラーで形成する場合には、格納部材が本管に入って本管の管軸に略平行になった状態で、このローラーの軸方向が上下方向になるように配置するのが、格納部材と管内調査機器のレイアウト上好ましい。つまり、屈曲部材の曲げに関して内側にケーブルを通すと、ケーブルが格納部材の上部側を通って管内調査機器の後部の上部側に接続されるようになるので、ローラーの軸方向を上下方向にした方が、ケーブルの上側にローラーを配置する必要が無くなり、小型化できる。また、回転伝動部は屈曲部材の曲げに関して外側になるように設けて、屈曲部材の曲げのための機構やケーブルの通しに支障が生じないようにすることが好ましい。
【００１７】
なお、屈曲部材が無く、挿入ロッドの先端に、挿入ロッドの延長方向に格納部材がある構造においても、格納部材の後端等に繰り出し装置を設けることによって、挿入管内のケーブルに張力を掛けながらケーブルを繰り出すことができるようになる。
【００１８】
上記の管内調査機器の挿入回収装置において、前記ケーブル繰り出し装置を駆動するための駆動装置を前記屈曲部材よりも前記挿入ロッド側に設けて構成すると、格納部材に駆動装置が不要になり、格納部材を短く形成することができるので、より小径の本管に管内調査機器を挿入することができるようになる。つまり、モータ等の駆動装置は格納部材の内部に配置してもよいが、駆動装置を格納部材の外の挿入ロッド側に配設して、駆動装置の回転等を繰り出し装置に伝達する。これにより、格納部材のスペースを少なくすることができる。なお、この場合には、挿入ロッド側の駆動装置からフレキシブルジョイントを有する回転軸や、フレキシブルな回転軸等によって回転等をケーブル繰り出し装置に伝達する。
【００１９】
また、上記の目的を達成するための管内調査システムは、上記のいずれかの管内調査機器の挿入回収装置を用いて構成される。この管内調査システムによれば、円滑にケーブルの繰り出しと巻き取りを行えるので、効率よく管内の調査を行うことができる。
【００２０】
そして、上記の目的を達成するための管内調査機器の挿入回収方法は、管内調査機器を収納する格納部材を使用して、枝管から本管に前記管内調査機器を挿入して本管内部を調査し、調査後に、本管から枝管に前記管内調査機器を回収する管内調査機器の挿入回収方法において、前記格納部材又は前記格納部材に連結される屈曲部材に設けたケーブル繰り出し装置により、前記管内調査機器に連結するケーブルを繰り出すことを特徴とする方法である。
【００２１】
この方法によれば、水道本管等の調査において、本管に投入される管内調査機器に連結されたケーブルを繰り出す際に、格納部材又は屈曲部材に設けた繰り出し装置により挿入管内のケーブルに引っ張りながら、ケーブルを繰り出すことができ、挿入管内におけるケーブルの蛇行を防止することができる。
【００２２】
上記の管内調査機器の挿入回収方法において、前記ケーブル繰り出し装置を前記格納部材の外部に設けた駆動装置で駆動すると、格納部材に駆動装置が不要になり、格納部材を短く形成することができるので、より小径の本管に管内調査機器を挿入することができるようになる。
【００２３】
上記の管内調査機器の挿入回収方法において、前記ケーブルを繰り出すときには、前記ケーブル繰り出し装置により前記ケーブルを繰り出し、前記ケーブルを巻き戻すときには、前記ケーブル繰り出し装置は、前記ケーブルの移動を妨げないようにし、挿入管側のケーブル巻き取り装置によりケーブルを巻き取ると、ケーブルの繰り出しと巻き取りを円滑に行うことができる。
【００２４】
つまり、ケーブル繰り出し時には、挿入管側のケーブルの巻き取り装置のケーブルドラムを回転フリーにして、繰り出し装置でケーブルに張力（テンション）を掛けた状態で繰り出し、管内調査機器の進行を妨げない。また、ケーブルの巻き取り時には、繰り出し装置の駆動を停止し、フリーの状態にして、ケーブルの巻き取り装置で巻き取り、管内調査機器の戻りを妨げない。
【００２５】
また、上記の目的を達成するための管内調査方法は、上記のいずれかの管内調査機器の挿入回収方法を用いる。この管内調査方法によれば、円滑にケーブルの繰り出しと巻き取りを行えるので、効率よく管内の調査を行うことができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の管内調査機器の挿入回収装置、管内調査システム、管内調査機器の挿入回収方法及び管内調査方法によれば、水道本管等の調査において、本管に投入される管内調査機器に連結されたケーブルを繰り出す際に、屈曲部材内又はその近傍に、ケーブルの繰り出しを行う繰り出しローラーを設けて、この繰り出しローラーの回転により挿入管内のケーブルに張力を加えるので、挿入管内のケーブルに張力を加えた状態でケーブルを繰り出すことができて、挿入管内におけるケーブルの蛇行を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、図面を参照して本発明に係る管内調査機器の挿入回収装置、管内調査システム、管内調査機器の挿入回収方法及び管内調査方法の実施の形態について説明する。ここでは、水道本管の調査を例にして説明するが、本発明はこれに限定されず、管内調査機器を収納する格納部材を使用して、枝管から本管に管内調査機器を挿入して本管内部を調査し、調査後に、本管から枝管に管内調査機器を回収する管内調査機器の挿入回収装置、管内調査システム、管内調査機器の挿入回収方法及び管内調査方法に適用できる。
【００２８】
最初に、この管内調査機器の挿入回収装置を備えて管内調査機器の挿入回収方法及び管内調査方法が使用される水道管内調査システム１について説明する。図１に示すように、水道本管１０を断水させずに、３００ｍ〜１０００ｍ程度の長い距離にわたって、水中点検ロボットである管内調査機器２０を使用して、水道本管１０の内部の状況や腐食の状況や継ぎ手１１部分のずれ等を調査するシステムである。この水道管内調査システム１は、管内調査機器２０と、この管内調査機器２０を水道本管１０に挿入するための挿入回収装置３０と、映像データや制御データの送受信用と電力伝達用のケーブル４１，４２，４３，４４と、管内調査機器２０と挿入回収装置３０を操縦、制御し、映像をモニター、記録するための制御及び監視装置５０から構成される。この制御及び監視装置５０には、データ保存やデータ解析等の機能を持たせてもよい。
【００２９】
管内調査機器２０と制御及び監視装置５０の間の制御用信号、動力、データ等の送受信は第１接続ケーブル４１と第１水中ケーブル４２を介して行い、挿入回収装置３０と制御及び監視装置５０の間の制御用信号、動力の送受信は第２接続ケーブル４３と第２水中ケーブル４４を介して行う。これらのケーブル４１、４２、４３、４４は、電気信号と電力の複合ケーブルで形成される。
【００３０】
図１〜図３に示すように、挿入回収装置３０は、水道を止めない状態、即ち、断水しない状態のままで、管内調査機器２０を水道本管１０の内部に挿入して送り出しを行い、調査後に、管内調査機器２０を回収するための装置である。この挿入回収装置３０は、挿入管３１とその上部に接続する巻き取り装置格納部材３２とから構成され、挿入管３１の下部は、水道本管１０の分岐部位の補修弁１４の上に着脱できるように下部フランジ３１ａを有し、上部は巻き取り装置格納部材３２に接続する上部フランジ３１ｂを有して形成される。また、挿入管３１の下部側に水抜き用のコック３１ｃと覗き窓３１ｄ（透明アクリル板）を設けてある。この覗き窓３１ｄは、管内調査機器２０を収納した格納部材３４を引き上げた時に、格納部材３４の後部を確認できる位置に設けられる。この覗き窓３１ｄから、格納部材３４の後部を確認した後に、補修弁１４を閉じることで、格納部材３４を補修弁１４で挟んで傷つけることを防止している。
【００３１】
巻き取り装置格納部材３２は、水道本管１０の水圧に耐えることができる水密（液密）区画の第１ケース３２ａと非水密区画の第２ケース３２ｂを有して構成され、更に、第１ケース３２ａの上部には、挿入ロッド３６が出入りするロッド挿入部３２ｃと第２接続ケーブル４３と第２水中ケーブル４４の接続部となる第２防水コネクタ３２ｄが設けられ、第１ケース３２ａの下部には、第１水中ケーブル４２を案内するガイドローラー３２ｅが設けられる。
【００３２】
この挿入ロッド３６は、格納部材３４を挿入管３１から水道本管１０内に移動させ、また、逆に水道本管１０内から挿入管３１に移動させるために、格納部材３４を上下させるためのロッドである。上部にレバー３６ａを有し、このレバー３６ａを手動で上下移動操作することにより挿入ロッド３６を上下移動するように構成される。
【００３３】
更に、巻き取り装置格納部材３２には、第１水中ケーブル４２の繰り出しと巻き取りを行う巻き取り装置３３が設けられる。この巻き取り装置３３は、非水密区画の第２ケース３２ｂ内部の巻上げ用モータ３３ｂによる回転軸３３ｃの回転により、水密区画の第１ケース３２ａの内部に設けられたケーブルドラム３３ａを回転させると共に、このケーブルドラム３３ａの回転と同期してケーブルシフター３３ｄのガイドローラー３３ｅを横移動させながら、第１水中ケーブル４２を巻き取る。また、ケーブルドラム３３ａの回転をフリーにすることにより、第１水中ケーブル４２を、格納部材３４の後部に設けた繰り出しローラー３４ａの繰り出しと管内調査機器２０の移動に従って繰り出す。また、回転板とエンコーダ等で形成される回転メータ３３ｆによりケーブルドラム３３ａの回転を検出して制御に使用する。第１水中ケーブル４２からの電気信号と動力はスリップリング３３ｇを経由して第１コネクタ３３ｈに導かれる。
【００３４】
これらの構成で、ケーブルドラム３３ａとケーブルシフター３３ｄとガイドローラー３３ｅは水密区画の第１ケース３２ａの内部に収納し、一方、巻き上げ用モータ３３ｂ、回転メータ３３ｆ、スリップリング３３ｇなどはケーブルドラム３３ａの回転軸部分３３ｃで水密する。回転軸部分３３ｃでの水密機構は、周知の技術で、従来技術のようなケーブルが出入りする部分の水密機構に比べて容易に構成することができる。
【００３５】
そして、本発明においては、挿入回収装置３０の挿入管３１に、管内調査機器２０を格納する格納部材３４を配置し、この格納部材３４の後方に、管内調査機器２０に連結する第１水中ケーブル４２を繰り出すための繰り出しローラー（繰り出し装置）３４ａを設けて構成する。
【００３６】
この繰り出しローラー３４ａは、ケーブルを両側からローラーで挟み、このローラーの少なくとも一方を回転させて、この回転により挟み込んだケーブルを移動させて繰り出す。繰り出しローラー３４ａは、管内調査機器２０の格納に邪魔にならないように格納部材３４の後端に設けるのが好ましい。
【００３７】
この繰り出しローラー３４ａは、挿入ロッド先端部３５に設けられた駆動装置３５ａからフレキシブルジョイント３５ｂ等によって回転を伝達されて駆動される。つまり、繰り出しローラー用モータ３５ａは格納部材３４の内部に配置してもよいが、繰り出しローラー用モータ３５ａを格納部材３４の外の挿入ロッド３６側に配設して、繰り出しローラー用モータ３５ａの回転等をフレキシブルジョイント３５ｂ等で繰り出しローラー３４ａに伝達する。これにより、格納部材３４のスペースを少なくすることができる。このフレキシブルジョイント３５ｂは入力側と出力側の軸の方向が変化しても回転力を伝達できる軸継手であり、例えば、さや管の中に納められたワイヤ、スプリング等で構成される。
【００３８】
この構成によれば、格納部材３４に駆動装置３５ａを配置する必要がなくなり、格納部材３４を短くすることができるので、より小径の水道本管１０に管内調査機器２０を挿入することができるようになる。
【００３９】
この繰り出しローラー用モータ３５ａへの制御用信号と動力の伝達のために、第２水中ケーブル４４が設けられ、この第２水中ケーブル４４で、第２防水コネクタ３２ｄと、挿入ロッド先端部３５の繰り出しローラー用モータ３５ａを連結する。この第２水中ケーブル４４は、挿入ロッド先端部３５の上下動にしたがって伸縮するように、カールコード等で形成される。
【００４０】
また、繰り出しローラー３４ａは、格納部材３４が水道本管１０に入って、水道本管１０の管軸に略平行な状態になったときに、繰り出しローラー３４aの軸方向が上下方向になるように配置するのが、格納部材３４と管内調査機器２０のレイアウト上好ましい。つまり、屈曲部材３４ｂの曲げに関して内側に第１水中ケーブル４２を通すと、第１水中ケーブル４２が格納部材３４の上部側を通って管内調査機器２０の後部の上部側に接続されるようになるので、繰り出しローラー３４ａの軸方向を上下方向にした方が、第１水中ケーブル４２の上側にローラーを配置する必要が無くなり、小型化できる。また、回転伝動部であるフレキシブルな回転軸３５ｂは屈曲部材３４ｂの曲げに関して外側になるように設けて、屈曲部材３４ｂの曲げのための機構や第１水中ケーブル４２の通しに支障がでないようにすることが好ましい。
【００４１】
なお、屈曲部材３４ｂが無く、挿入ロッド３６の先端に、挿入ロッド３６の延長方向に格納部材３４がある構造においても、モータ等の駆動装置により駆動可能な繰り出し装置を格納部材３４の後端に設けることによって、挿入管３１内の第１水中ケーブル４２に張力を掛けながら第１水中ケーブル４２を繰り出すことができるようになる。
【００４２】
この構成によれば、水道本管１０の調査において、水道本管１０に投入される管内調査機器２０に連結された第１水中ケーブル４２を繰り出す際に、この繰り出しローラー３４ａにより挿入管３１内の第１水中ケーブル４２を引っ張るので、挿入管３１内の第１水中ケーブル４２に張力を加えた状態で繰り出すことができ、挿入管３１内における第１水中ケーブル４２の蛇行を防止することができる。
【００４３】
また、格納部材３４はその後部が、屈曲部材（ケーブルベア）３４ｂで挿入ロッド先端部３５に接続し、この挿入ロッド先端部３５は、挿入ロッド３６の下端に固定されて、挿入ロッド３６の上下動と共に、挿入管３１の内部を上下動する。挿入ロッド３６が上端にあるときは、図２及び図３に示すように、格納部材３４は管内調査機器２０を内部に格納した状態で、挿入管３１の下端側の内部にあり、挿入ロッド先端部３５もその上にある。一方、挿入ロッド３６が下端にあるときは、図１に示すように、格納部材３４は挿入管３１から押し出されて水道本管１０の中にあり、挿入ロッド先端部３５は挿入管３１の下端側の内部にある。
【００４４】
図４及び図５に示すように、この挿入ロッド先端部３５と格納部材３４を連結する屈曲部材３４ｂは、格納部材３４が挿入管３１の管軸方向と水道本管１０の管軸方向の両方を向くことができるようにする部分であり、複数の関節を有して構成される。この関節は、両側の関節要素部材をピン結合部で連結し、隣接する関節要素部材が相対的にピン結合部周りに所定の角度θ分だけ回動できるように構成する。この屈曲部材３４ｂを関節で形成することにより、曲がり方向や曲がりの前後の形状を固定することができるので、格納部材３４を移動させる時に揺れや振動が少なくなる。また、関節を複数にすることにより、屈曲部材３４ｂの曲がりを滑らかにすることができ、水道本管１０内の流れが大きい場合でも曲がり易く、また、直線状態に戻り易くなる。
【００４５】
なお、この実施の形態では、格納部材３４の後部に繰り出しローラー３４ａを設けたが、屈曲部材３４ｂの一部に設けても良い。この場合は関節の一部に繰り出しローラー３４ａを組み込むことになるが、格納部材３４の長さを短くすることができる。但し、格納部材３４の後部に設けると第１水中ケーブル４２が曲がり終わった場所となるので、これ以後の第１水中ケーブル４２は屈曲部材３４ｂによる摩擦が無くなるので、管内調査機器２０への負担が一番小さくなる。
【００４６】
図６〜図９に示すように、管内調査機器（水中点検ロボット）２０は、本体２１に後部の移動用のスラスタ２２、前部の姿勢安定用フィン２３を装備し、更に、前部に一つ、後部に左右一対の計３つの浮力調整装置２４を備えている。また、側方を向いた観察カメラ２５とカメラ用のＬＥＤ照明灯２６を備え、水道本管１０の内壁や継ぎ手１１を観察できるように構成している。この観察カメラ２５はカメラ旋回装置２７により、視野を変更できる。
【００４７】
この管内調査機器２０は水中で浮き沈みしない中性浮力に重量（比重）を調整されてから水道本管１０内に送り込まれる。この管内調査機器２０のスラスタ２２の動力源であるモータ２８、浮力調整装置２４、カメラ旋回装置２７等の制御用の信号及び動力や、観察カメラ２５で得られた映像データの信号は、後部に連結されている第１水中ケーブル４２経由で送受信する。この第１水中ケーブル４２は、その一端側は管内調査機器２０の後部に接続されているが、他端側は、巻き取り装置３３のスリップリング３３ｇに接続されると共に、巻き取り装置３３のケーブルドラム３３ａに巻き取られる。
【００４８】
この第１水中ケーブル４２は、管内調査機器２０に接続するため、浮き沈みしない中性浮力を持つように、比重を調整される。しかしながら、水圧が高いと第１水中ケーブル４２が圧縮されて体積が減少し比重が増加するので、管内調査機器２０の沈降やトリム(前後傾斜)が生じる。この変化に対しては、浮力調整装置２４で浮体を本体から出入りさせることにより、その部位の浮力を増減して、浮力と浮心位置を変更する。これにより、管内調査機器２０の上下位置と姿勢を調整する。
【００４９】
制御及び監視装置５０は、図１に示すように、管内調査機器２０や挿入回収装置３０の操縦及び制御を行う操縦装置５１、ＴＶモニター５２、映像記録装置５３、電源制御装置５４等を制御装置ラック５５に設けて構成される。なお、この操縦装置５１は有線又は無線で操作員の手元で操作できるように構成される。
【００５０】
第１接続ケーブル４１で、制御及び監視装置５０と挿入回収装置３０の巻き取り装置の信号取り出し部である第１コネクタ３３ｈとの間の大気中部分を接続し、第１水中ケーブル４２で、第１コネクタ３３ｈと管内調査機器２０との間を接続して、制御用信号、動力、映像データ等を伝達する。また、第２接続ケーブル４３で、制御及び監視装置５０と挿入回収装置３０の第２防水コネクタ３２ｄとを接続し、第２水中ケーブル４４で、第２防水コネクタ３２ｄと繰り出しローラー用モータ３５ａとの間を接続して、制御用信号と動力を伝達する。
【００５１】
次に、上記の水道管内調査システム１の管内調査方法について説明する。図１に示すように、水道本管１０の調査にあたっては、マンホールの蓋１３を外して、補修弁１４を閉じた後、マンホール１２に設置されている消火栓または空気弁（図示しない）を取り外す。そして、補修弁１４の上に挿入回収装置３０を取り付けて、補修弁１４を開く。
【００５２】
その後、挿入ロッド３６を下側に押し下げて、挿入回収装置３０の挿入管３１から管内調査機器２０を水道管本１０内に送り出す。この送り出しは、挿入管３１に挿入されていた格納部材３４を、管内調査機器２０を内部に格納した状態で、水道本管１０内に挿入すると、格納部材３４は、水道本管１０内の水流によって水道本管１０の管軸方向に向けられて水流と略平行の状態となる。この状態では、格納部材３４と挿入ロッド先端部３５との間を連結する屈曲部材３４ｂは略直角に曲がっている。なお、水流が無い時は、屈曲部材３４ｂを強制的に曲げる。
【００５３】
格納部材３４が水道本管１０の管軸方向と略平行な状態になったら、繰り出しローラー用モータ３５ａで繰り出しローラー３４ａを回転駆動して、第１水中ケーブル４２を繰り出す。この時は、ケーブルドラム３３ａの回転をフリーにする。水流が大きい時は、管内調査機器２０は流されて、第１水中ケーブル４２の繰り出し量に応じた位置に到達し、水流が小さいときは管内調査機器２０に設けられているモータ２８によりスラスタ２２を回転させて推進力を発生し、この推進力により、第１水中ケーブル４２の繰り出し量に応じた位置に到達する。このとき管内調査機器２０は第１水中ケーブル４２を引っ張り出す必要がないので、スラスト２２の推進力を小さくでき、小型化できる。
【００５４】
この第１水中ケーブル４２の繰り出し量により、管内調査機器２０を水道本管１０の任意の調査位置に移動させて、水道本管１０の内壁や継ぎ手１１等を、カメラ旋回装置２７の制御により視野を変更しながら、ＬＥＤ照明灯２６の照明のもとで、観察カメラ２５で撮影する。地上では、操作員が地上に設置した制御及び監視装置５０のＴＶモニター５２で、水道本管１０内の映像を見て、管内調査機器２０を操縦しながら、観察し、映像を記録する。また、必要に応じて、浮力調整装置２４を使用して上昇下降と姿勢制御を行う。
【００５５】
調査が終了すると、巻き上げ用モータ３３ｂを駆動して、ケーブルドラム３３ａを回転して第１水中ケーブル４２を巻き取る。この巻き取り時には、繰り出しローラー３４ａをフリーにするが、必要に応じて、繰り出しローラー３４ａをケーブルドラム３３ａの回転と同期させながら逆回転させて巻き取りを促進する。この巻き取りにより第１水中ケーブル４２の先端に接続している管内調査機器２０を引っ張り込んで格納部材３４内に格納する。この格納時点でケーブルドラム３３ａの回転を停止する。
【００５６】
この後、ケーブルドラム３３ａを回転しながら、挿入ロッド３６を上昇させて、管内調査機器２０を格納した格納部材３４を、挿入管３１に引き込む。このとき、屈曲部材３４ｂは曲がっていた状態から真直ぐになって、挿入管３１内に引き込まれる。挿入ロッド３６が上端に達した状態では、格納部材３４は、完全に挿入管３１内に入るので、補修弁１４を閉じて、水抜き用のコック３１ｃを開けて、挿入回収装置３０内の水を抜いた後に、挿入回収装置３０を取り外す。その後、消火栓または空気弁（図示しない）を元通りに設置してから、補修弁１４の開閉状態を元通りにする。その後、マンホールの蓋１３を閉めて調査を終了する。
【００５７】
上記の水道管内点検調査システム１における管内調査機器の挿入回収装置、管内調査システム、管内調査機器の挿入回収方法及び管内調査方法によれば、水道本管１０の調査において、水道本管１０に投入される管内調査機器２０に連結された第１水中ケーブル４２を繰り出す際に、格納部材３４の後部に設けた繰り出しローラー３４ａにより、管内調査機器２０に連結する第１水中ケーブル４２を繰り出すことができる。従って、挿入管３１内の第１水中ケーブル３４ａを引張力（テンション）を掛けた状態で繰り出すことができ、挿入管３１内における第１水中ケーブル４２の蛇行を防止することができる。
【００５８】
また、繰り出しローラー３４ａを屈曲部材３４ｂよりも挿入ロッド３６側に設けた繰り出しローラー用モータ３５ａで駆動するので、格納部材３４を短くすることができる。従って、より小径の水道本管１０に管内調査機器２０を挿入することができるようになる。
【００５９】
更に、第１水中ケーブル４２を繰り出すときには、繰り出しローラー３４ａにより第１水中ケーブル４２を繰り出し、第１水中ケーブル４２を巻き戻すときには、繰り出しローラー３４ａは、第１水中ケーブル４２の移動を妨げないようにフリー状態とし、挿入管３１側の巻き取り装置３３により第１水中ケーブル４２を巻き取るので、第１水中ケーブル４２の繰り出しと巻き取りを円滑に行うことができる。
【００６０】
つまり、ケーブル繰り出し時には、挿入管３１側の第１水中ケーブル４２の巻き取り装置３３のケーブルドラム３３ａを回転フリーにして、繰り出しローラー３４ａで第１水中ケーブル４２に張力（テンション）を掛けた状態で繰り出すので、管内調査機器２０の進行を妨げない。また、第１水中ケーブル４２の巻き取り時には、繰り出しローラー３４ａの駆動を停止し、フリーの状態にして、第１水中ケーブル４２の巻き取り装置３３で巻き取るので、管内調査機器２０の戻りを妨げない。
【００６１】
従って、上記の管内調査システムである水道管内調査システム１と、管内調査方法によれば円滑にケーブルの繰り出しと巻き取りを行えるので、効率よく管内の調査を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の実施の形態における管内調査機器へのケーブル繰り出し機構及び管内調査機器へのケーブル繰り出し方法を用いる水道管内調査システムの構成を示す図である。
【図２】管内調査機器へのケーブル繰り出し機構を示す挿入回収装置の構成を示す正面断面図である。
【図３】管内調査機器へのケーブル繰り出し機構を示す挿入回収装置の構成を示す側断面図である。
【図４】格納管が挿入管内にある状態での格納管の後部及び挿入ロッド先端部を示す図である。
【図５】格納管が水道本管内にある状態での格納管の後部及び挿入ロッド先端部を示す図である。
【図６】管内調査機器の側面図である。
【図７】管内調査機器の平面図である。
【図８】管内調査機器の正面図である。
【図９】管内調査機器の背面図である。
【符号の説明】
【００６３】
１ 水道管内調査システム
１０ 水道本管
１４ 補修弁
２０ 管内調査機器
３０ 挿入回収装置
３１ 挿入管
３２ 巻き取り装置格納部材
３２ａ 水密区画の第１ケース
３２ｂ 非水密区画の第２ケース
３３ 巻き取り装置
３４ 格納部材
３４ａ 繰り出しローラー
３４ｂ 屈曲部材
３５ 挿入ロッド先端部
３５ａ 繰り出しローラー用モータ
３５ｂ フレキシブルジョイント
３６ 挿入ロッド
４１ 第１接続ケーブル
４２ 第１水中ケーブル
４３ 第２接続ケーブル
４４ 第２水中ケーブル
５０ 制御及び監視装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水道本管等の調査に際して、本管に投入される管内調査機器（調査用水中ロボット）に連結されたケーブルの繰り出しを円滑に行うための管内調査機器の挿入回収装置、管内調査システム、管内調査機器の挿入回収方法及び管内調査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
水道本管や原子炉施設の排水管等の管内を調査する場合に、本管から上向きに分岐し、空気弁等が設けられている枝管から、空気弁を外し、この枝管から本管にカメラ、カメラ用の照明灯、移動用のプロペラ等を装備し、ケーブルでデータや動力を送信する管内調査機器（調査用水中ロボット）を挿入して、この管内調査機器によって検査を行っている。
【０００３】
この調査では、枝管に設けられた補修弁を閉弁して、枝管から空気弁等を取り外し、枝管に管内調査機器を内部に収容した挿入管を取り付ける。この挿入管を取り付けた後、補修弁を開弁して挿入管内を水密状態とした上で、管内調査機器に連結されたケーブルを挿入管外から挿入管内に繰り出しながら、管内調査機器を水道本管内に挿入し、更に、ケーブルを繰り出しながら管内調査機器を水道本管内の所定の範囲を移動させて、水道本管内の調査を行う。調査を終了したら、ケーブルを引き込んで管内調査機器を水道本管内から挿入管に引き込む。その後、補修弁を閉弁し、挿入管を取り外し、枝管に空気弁などを取り付けて、補修弁を必要に応じて開弁し、元の状態に戻して一連の作業を終了する。
【０００４】
この管内調査機器に連結したケーブルの繰り出し方法に関して、幾つかの方法が提案されている。その一つの方法として、管内調査機器の後部に接続したケーブルを繰り出して、このケーブルで管内調査機器を押し出すことにより、管内調査機器を本管内で移動させる方法が提案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照。）。
【０００５】
この方法では、管内調査機器を押し込むために、比較的剛性の高いケーブルが使用されるが、この剛性により、ケーブルが本管の底面に触れてから本管の管軸方向に向かうようになる。ここでケーブルの方向が略直角に変化するために、このケーブルが屈曲する部分で抵抗が生じて、円滑にケーブルの移動が行われずに、挿入管や枝管の内部でケーブルが蛇行してしまうという問題がある。また、ケーブルの一部が本管の底面を這うために、管内の付着物を攪拌して水流が濁り易く、カメラの視界が悪くなるという問題もある。この水流の濁りの発生は水道のように清浄性を求められているものでは避けたいものとなる。
【０００６】
また、他の方法として、管内調査機器を格納する格納部材（又は案内筒）を挿入ロッドの下端側に配置して、管内調査機器を格納した状態で格納部材を本管内に挿入し、本管内への挿入が完了したら、管内調査機器に設けられた推進器により管内調査機器を本管内で移動させ、この推進器の推進力によってケーブルを引っ張る方法も提案されている（例えば、特許文献３参照。）。
【０００７】
このケーブルを管内調査機器の推進力によってケーブルを繰り出す場合には、枝管と本管との間で略直角にケーブルの方向が変化する屈曲する部分の抵抗に抗して、ケーブルを引っ張り出すために比較的大きな引き張り力が必要となるので、プロペラ等の推進器が大きくなり、管内調査機器が大きくなるという問題がある。また、この推進器による水流の攪拌も大きくなるので、水流による管内の付着物の攪拌が生じ、カメラの視界が悪くなるという問題もある。
【０００８】
また、この挿入管の上部の送り出し装置で、ケーブルを繰り出しつつ、推進器を備えた管内調査機器で引っ張る方式も提案されている（例えば、特許文献４参照。）。この場合は、推進器は水流が無いときの自航用の推進力があればよいので、小さい推進力の推進器でよく、管内調査機器を小型化できるが、この場合においても、挿入管からのケーブルを格納部材の後部の屈曲部材内を通して管内調査機器に連結した構造では、屈曲部材における摩擦が大きくなり、円滑なケーブルの繰り出しが妨げられ、挿入管内でケーブルが蛇行し易いという問題がある。
【０００９】
このケーブルの蛇行が一旦挿入管内に生じると、ケーブルを繰り出し方法の場合には蛇行状態が酷くなるだけで、挿入管から先にケーブルが送り込めなくなるので、管内調査機器を本管内の所定の場所に送り込めなくなる。
【特許文献１】特開平０８−６５８４６号公報
【特許文献２】特開平０８−２８６１２４号公報
【特許文献３】特開平１０−２２１２５７号公報
【特許文献４】特開２００７−９１１６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記の状況を鑑みてなされたものであり、その目的は、水道本管等の調査において、本管に投入される管内調査機器に連結されたケーブルを繰り出す際に、挿入管内のケーブルに張力を加えた状態でケーブルを繰り出すことができて、挿入管内におけるケーブルの蛇行を防止することができる管内調査機器の挿入回収装置、管内調査システム、管内調査機器の挿入回収方法及び管内調査方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するための本発明の管内調査機器の挿入回収装置は、管内調査機器を収納する格納部材を使用して、枝管から本管に前記管内調査機器を挿入して本管内部を調査し、調査後に、本管から枝管に前記管内調査機器を回収する管内調査機器の挿入回収装置において、前記格納部材に、前記管内調査機器に連結するケーブルを繰り出すためのケーブル繰り出し装置を設けて構成する。
【００１２】
このケーブル繰り出し装置としては、ケーブルを両側からローラーで挟み、このローラーの少なくとも一方を回転させて、この回転により挟み込んだケーブルを移動させる繰り出しローラー等がある。このケーブル繰り出し装置は、管内調査機器の格納に邪魔にならないように格納部材の後端に設けるのが好ましい。
【００１３】
この構成によれば、水道本管等の調査において、本管に投入される管内調査機器に連結されたケーブルを繰り出す際に、格納部材にケーブルの繰り出しを行う繰り出し装置を設けて、この繰り出し装置により挿入管内のケーブルを引っ張るので、挿入管内のケーブルに張力を加えた状態でケーブルを繰り出すことができて、挿入管内におけるケーブルの蛇行を防止することができる。
【００１４】
また、ここでいう水道本管とは、水の供給元（浄水場等）と利用先の間にある配管のことをいい、枝管とは、本管から上方に分岐する管で、上方に空気弁、消化栓などを取り付ける管のことをいう。
【００１５】
また、上記の目的を達成するための本発明の管内調査機器の挿入回収装置は、管内調査機器を収納する格納部材を使用して、枝管から本管に前記管内調査機器を挿入して本管内部を調査し、調査後に、本管から枝管に前記管内調査機器を回収する管内調査機器の挿入回収装置において、前記格納部材の後部と前記格納部材を移動する挿入ロッドとの間に、前記格納部材が枝管の管軸方向と本管の管軸方向の両方を向くことができるようにした屈曲部材を備え、この屈曲部材又は前記格納部材に前記ケーブル繰り出し装置を設けて構成する。この構成によれば、上記と同様な効果を奏することができ、特に、この屈曲部材でのケーブル移動の際の摩擦が大きくなるので、このケーブル繰り出し装置は特に効果が大きい。
【００１６】
また、繰り出し装置をローラーで形成する場合には、格納部材が本管に入って本管の管軸に略平行になった状態で、このローラーの軸方向が上下方向になるように配置するのが、格納部材と管内調査機器のレイアウト上好ましい。つまり、屈曲部材の曲げに関して内側にケーブルを通すと、ケーブルが格納部材の上部側を通って管内調査機器の後部の上部側に接続されるようになるので、ローラーの軸方向を上下方向にした方が、ケーブルの上側にローラーを配置する必要が無くなり、小型化できる。また、回転伝動部は屈曲部材の曲げに関して外側になるように設けて、屈曲部材の曲げのための機構やケーブルの通しに支障が生じないようにすることが好ましい。
【００１７】
なお、屈曲部材が無く、挿入ロッドの先端に、挿入ロッドの延長方向に格納部材がある構造においても、格納部材の後端等に繰り出し装置を設けることによって、挿入管内のケーブルに張力を掛けながらケーブルを繰り出すことができるようになる。
【００１８】
上記の管内調査機器の挿入回収装置において、前記ケーブル繰り出し装置を駆動するための駆動装置を前記屈曲部材よりも前記挿入ロッド側に設けて構成すると、格納部材に駆動装置が不要になり、格納部材を短く形成することができるので、より小径の本管に管内調査機器を挿入することができるようになる。つまり、モータ等の駆動装置は格納部材の内部に配置してもよいが、駆動装置を格納部材の外の挿入ロッド側に配設して、駆動装置の回転等を繰り出し装置に伝達する。これにより、格納部材のスペースを少なくすることができる。なお、この場合には、挿入ロッド側の駆動装置からフレキシブルジョイントを有する回転軸や、フレキシブルな回転軸等によって回転等をケーブル繰り出し装置に伝達する。
【００１９】
また、上記の目的を達成するための管内調査システムは、上記のいずれかの管内調査機器の挿入回収装置を用いて構成される。この管内調査システムによれば、円滑にケーブルの繰り出しと巻き取りを行えるので、効率よく管内の調査を行うことができる。
【００２０】
そして、上記の目的を達成するための管内調査機器の挿入回収方法は、管内調査機器を収納する格納部材を使用して、枝管から本管に前記管内調査機器を挿入して本管内部を調査し、調査後に、本管から枝管に前記管内調査機器を回収する管内調査機器の挿入回収方法において、前記格納部材又は前記格納部材に連結される屈曲部材に設けたケーブル繰り出し装置により、前記管内調査機器に連結するケーブルを繰り出すことを特徴とする方法である。
【００２１】
この方法によれば、水道本管等の調査において、本管に投入される管内調査機器に連結されたケーブルを繰り出す際に、格納部材又は屈曲部材に設けた繰り出し装置により挿入管内のケーブルに引っ張りながら、ケーブルを繰り出すことができ、挿入管内におけるケーブルの蛇行を防止することができる。
【００２２】
上記の管内調査機器の挿入回収方法において、前記ケーブル繰り出し装置を前記格納部材の外部に設けた駆動装置で駆動すると、格納部材に駆動装置が不要になり、格納部材を短く形成することができるので、より小径の本管に管内調査機器を挿入することができるようになる。
【００２３】
上記の管内調査機器の挿入回収方法において、前記ケーブルを繰り出すときには、前記ケーブル繰り出し装置により前記ケーブルを繰り出し、前記ケーブルを巻き戻すときには、前記ケーブル繰り出し装置は、前記ケーブルの移動を妨げないようにし、挿入管側のケーブル巻き取り装置によりケーブルを巻き取ると、ケーブルの繰り出しと巻き取りを円滑に行うことができる。
【００２４】
つまり、ケーブル繰り出し時には、挿入管側のケーブルの巻き取り装置のケーブルドラムを回転フリーにして、繰り出し装置でケーブルに張力（テンション）を掛けた状態で繰り出し、管内調査機器の進行を妨げない。また、ケーブルの巻き取り時には、繰り出し装置の駆動を停止し、フリーの状態にして、ケーブルの巻き取り装置で巻き取り、管内調査機器の戻りを妨げない。
【００２５】
また、上記の目的を達成するための管内調査方法は、上記のいずれかの管内調査機器の挿入回収方法を用いる。この管内調査方法によれば、円滑にケーブルの繰り出しと巻き取りを行えるので、効率よく管内の調査を行うことができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の管内調査機器の挿入回収装置、管内調査システム、管内調査機器の挿入回収方法及び管内調査方法によれば、水道本管等の調査において、本管に投入される管内調査機器に連結されたケーブルを繰り出す際に、屈曲部材内又はその近傍に、ケーブルの繰り出しを行う繰り出しローラーを設けて、この繰り出しローラーの回転により挿入管内のケーブルに張力を加えるので、挿入管内のケーブルに張力を加えた状態でケーブルを繰り出すことができて、挿入管内におけるケーブルの蛇行を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、図面を参照して本発明に係る管内調査機器の挿入回収装置、管内調査システム、管内調査機器の挿入回収方法及び管内調査方法の実施の形態について説明する。ここでは、水道本管の調査を例にして説明するが、本発明はこれに限定されず、管内調査機器を収納する格納部材を使用して、枝管から本管に管内調査機器を挿入して本管内部を調査し、調査後に、本管から枝管に管内調査機器を回収する管内調査機器の挿入回収装置、管内調査システム、管内調査機器の挿入回収方法及び管内調査方法に適用できる。
【００２８】
最初に、この管内調査機器の挿入回収装置を備えて管内調査機器の挿入回収方法及び管内調査方法が使用される水道管内調査システム１について説明する。図１に示すように、水道本管１０を断水させずに、３００ｍ〜１０００ｍ程度の長い距離にわたって、水中点検ロボットである管内調査機器２０を使用して、水道本管１０の内部の状況や腐食の状況や継ぎ手１１部分のずれ等を調査するシステムである。この水道管内調査システム１は、管内調査機器２０と、この管内調査機器２０を水道本管１０に挿入するための挿入回収装置３０と、映像データや制御データの送受信用と電力伝達用のケーブル４１，４２，４３，４４と、管内調査機器２０と挿入回収装置３０を操縦、制御し、映像をモニター、記録するための制御及び監視装置５０から構成される。この制御及び監視装置５０には、データ保存やデータ解析等の機能を持たせてもよい。
【００２９】
管内調査機器２０と制御及び監視装置５０の間の制御用信号、動力、データ等の送受信は第１接続ケーブル４１と第１水中ケーブル４２を介して行い、挿入回収装置３０と制御及び監視装置５０の間の制御用信号、動力の送受信は第２接続ケーブル４３と第２水中ケーブル４４を介して行う。これらのケーブル４１、４２、４３、４４は、電気信号と電力の複合ケーブルで形成される。
【００３０】
図１〜図３に示すように、挿入回収装置３０は、水道を止めない状態、即ち、断水しない状態のままで、管内調査機器２０を水道本管１０の内部に挿入して送り出しを行い、調査後に、管内調査機器２０を回収するための装置である。この挿入回収装置３０は、挿入管３１とその上部に接続する巻き取り装置格納部材３２とから構成され、挿入管３１の下部は、水道本管１０の分岐部位の補修弁１４の上に着脱できるように下部フランジ３１ａを有し、上部は巻き取り装置格納部材３２に接続する上部フランジ３１ｂを有して形成される。また、挿入管３１の下部側に水抜き用のコック３１ｃと覗き窓３１ｄ（透明アクリル板）を設けてある。この覗き窓３１ｄは、管内調査機器２０を収納した格納部材３４を引き上げた時に、格納部材３４の後部を確認できる位置に設けられる。この覗き窓３１ｄから、格納部材３４の後部を確認した後に、補修弁１４を閉じることで、格納部材３４を補修弁１４で挟んで傷つけることを防止している。
【００３１】
巻き取り装置格納部材３２は、水道本管１０の水圧に耐えることができる水密（液密）区画の第１ケース３２ａと非水密区画の第２ケース３２ｂを有して構成され、更に、第１ケース３２ａの上部には、挿入ロッド３６が出入りするロッド挿入部３２ｃと第２接続ケーブル４３と第２水中ケーブル４４の接続部となる第２防水コネクタ３２ｄが設けられ、第１ケース３２ａの下部には、第１水中ケーブル４２を案内するガイドローラー３２ｅが設けられる。
【００３２】
この挿入ロッド３６は、格納部材３４を挿入管３１から水道本管１０内に移動させ、また、逆に水道本管１０内から挿入管３１に移動させるために、格納部材３４を上下させるためのロッドである。上部にレバー３６ａを有し、このレバー３６ａを手動で上下移動操作することにより挿入ロッド３６を上下移動するように構成される。
【００３３】
更に、巻き取り装置格納部材３２には、第１水中ケーブル４２の繰り出しと巻き取りを行う巻き取り装置３３が設けられる。この巻き取り装置３３は、非水密区画の第２ケース３２ｂ内部の巻上げ用モータ３３ｂによる回転軸３３ｃの回転により、水密区画の第１ケース３２ａの内部に設けられたケーブルドラム３３ａを回転させると共に、このケーブルドラム３３ａの回転と同期してケーブルシフター３３ｄのガイドローラー３３ｅを横移動させながら、第１水中ケーブル４２を巻き取る。また、ケーブルドラム３３ａの回転をフリーにすることにより、第１水中ケーブル４２を、格納部材３４の後部に設けた繰り出しローラー３４ａの繰り出しと管内調査機器２０の移動に従って繰り出す。また、回転板とエンコーダ等で形成される回転メータ３３ｆによりケーブルドラム３３ａの回転を検出して制御に使用する。第１水中ケーブル４２からの電気信号と動力はスリップリング３３ｇを経由して第１コネクタ３３ｈに導かれる。
【００３４】
これらの構成で、ケーブルドラム３３ａとケーブルシフター３３ｄとガイドローラー３３ｅは水密区画の第１ケース３２ａの内部に収納し、一方、巻き上げ用モータ３３ｂ、回転メータ３３ｆ、スリップリング３３ｇなどはケーブルドラム３３ａの回転軸部分３３ｃで水密する。回転軸部分３３ｃでの水密機構は、周知の技術で、従来技術のようなケーブルが出入りする部分の水密機構に比べて容易に構成することができる。
【００３５】
そして、本発明においては、挿入回収装置３０の挿入管３１に、管内調査機器２０を格納する格納部材３４を配置し、この格納部材３４の後方に、管内調査機器２０に連結する第１水中ケーブル４２を繰り出すための繰り出しローラー（繰り出し装置）３４ａを設けて構成する。
【００３６】
この繰り出しローラー３４ａは、ケーブルを両側からローラーで挟み、このローラーの少なくとも一方を回転させて、この回転により挟み込んだケーブルを移動させて繰り出す。繰り出しローラー３４ａは、管内調査機器２０の格納に邪魔にならないように格納部材３４の後端に設けるのが好ましい。
【００３７】
この繰り出しローラー３４ａは、挿入ロッド先端部３５に設けられた駆動装置３５ａからフレキシブルジョイント３５ｂ等によって回転を伝達されて駆動される。つまり、繰り出しローラー用モータ３５ａは格納部材３４の内部に配置してもよいが、繰り出しローラー用モータ３５ａを格納部材３４の外の挿入ロッド３６側に配設して、繰り出しローラー用モータ３５ａの回転等をフレキシブルジョイント３５ｂ等で繰り出しローラー３４ａに伝達する。これにより、格納部材３４のスペースを少なくすることができる。このフレキシブルジョイント３５ｂは入力側と出力側の軸の方向が変化しても回転力を伝達できる軸継手であり、例えば、さや管の中に納められたワイヤ、スプリング等で構成される。
【００３８】
この構成によれば、格納部材３４に駆動装置３５ａを配置する必要がなくなり、格納部材３４を短くすることができるので、より小径の水道本管１０に管内調査機器２０を挿入することができるようになる。
【００３９】
この繰り出しローラー用モータ３５ａへの制御用信号と動力の伝達のために、第２水中ケーブル４４が設けられ、この第２水中ケーブル４４で、第２防水コネクタ３２ｄと、挿入ロッド先端部３５の繰り出しローラー用モータ３５ａを連結する。この第２水中ケーブル４４は、挿入ロッド先端部３５の上下動にしたがって伸縮するように、カールコード等で形成される。
【００４０】
また、繰り出しローラー３４ａは、格納部材３４が水道本管１０に入って、水道本管１０の管軸に略平行な状態になったときに、繰り出しローラー３４aの軸方向が上下方向になるように配置するのが、格納部材３４と管内調査機器２０のレイアウト上好ましい。つまり、屈曲部材３４ｂの曲げに関して内側に第１水中ケーブル４２を通すと、第１水中ケーブル４２が格納部材３４の上部側を通って管内調査機器２０の後部の上部側に接続されるようになるので、繰り出しローラー３４ａの軸方向を上下方向にした方が、第１水中ケーブル４２の上側にローラーを配置する必要が無くなり、小型化できる。また、回転伝動部であるフレキシブルな回転軸３５ｂは屈曲部材３４ｂの曲げに関して外側になるように設けて、屈曲部材３４ｂの曲げのための機構や第１水中ケーブル４２の通しに支障がでないようにすることが好ましい。
【００４１】
なお、屈曲部材３４ｂが無く、挿入ロッド３６の先端に、挿入ロッド３６の延長方向に格納部材３４がある構造においても、モータ等の駆動装置により駆動可能な繰り出し装置を格納部材３４の後端に設けることによって、挿入管３１内の第１水中ケーブル４２に張力を掛けながら第１水中ケーブル４２を繰り出すことができるようになる。
【００４２】
この構成によれば、水道本管１０の調査において、水道本管１０に投入される管内調査機器２０に連結された第１水中ケーブル４２を繰り出す際に、この繰り出しローラー３４ａにより挿入管３１内の第１水中ケーブル４２を引っ張るので、挿入管３１内の第１水中ケーブル４２に張力を加えた状態で繰り出すことができ、挿入管３１内における第１水中ケーブル４２の蛇行を防止することができる。
【００４３】
また、格納部材３４はその後部が、屈曲部材（ケーブルベア）３４ｂで挿入ロッド先端部３５に接続し、この挿入ロッド先端部３５は、挿入ロッド３６の下端に固定されて、挿入ロッド３６の上下動と共に、挿入管３１の内部を上下動する。挿入ロッド３６が上端にあるときは、図２及び図３に示すように、格納部材３４は管内調査機器２０を内部に格納した状態で、挿入管３１の下端側の内部にあり、挿入ロッド先端部３５もその上にある。一方、挿入ロッド３６が下端にあるときは、図１に示すように、格納部材３４は挿入管３１から押し出されて水道本管１０の中にあり、挿入ロッド先端部３５は挿入管３１の下端側の内部にある。
【００４４】
図４及び図５に示すように、この挿入ロッド先端部３５と格納部材３４を連結する屈曲部材３４ｂは、格納部材３４が挿入管３１の管軸方向と水道本管１０の管軸方向の両方を向くことができるようにする部分であり、複数の関節を有して構成される。この関節は、両側の関節要素部材をピン結合部で連結し、隣接する関節要素部材が相対的にピン結合部周りに所定の角度θ分だけ回動できるように構成する。この屈曲部材３４ｂを関節で形成することにより、曲がり方向や曲がりの前後の形状を固定することができるので、格納部材３４を移動させる時に揺れや振動が少なくなる。また、関節を複数にすることにより、屈曲部材３４ｂの曲がりを滑らかにすることができ、水道本管１０内の流れが大きい場合でも曲がり易く、また、直線状態に戻り易くなる。
【００４５】
なお、この実施の形態では、格納部材３４の後部に繰り出しローラー３４ａを設けたが、屈曲部材３４ｂの一部に設けても良い。この場合は関節の一部に繰り出しローラー３４ａを組み込むことになるが、格納部材３４の長さを短くすることができる。但し、格納部材３４の後部に設けると第１水中ケーブル４２が曲がり終わった場所となるので、これ以後の第１水中ケーブル４２は屈曲部材３４ｂによる摩擦が無くなるので、管内調査機器２０への負担が一番小さくなる。
【００４６】
図６〜図９に示すように、管内調査機器（水中点検ロボット）２０は、本体２１に後部の移動用のスラスタ２２、前部の姿勢安定用フィン２３を装備し、更に、前部に一つ、後部に左右一対の計３つの浮力調整装置２４を備えている。また、側方を向いた観察カメラ２５とカメラ用のＬＥＤ照明灯２６を備え、水道本管１０の内壁や継ぎ手１１を観察できるように構成している。この観察カメラ２５はカメラ旋回装置２７により、視野を変更できる。
【００４７】
この管内調査機器２０は水中で浮き沈みしない中性浮力に重量（比重）を調整されてから水道本管１０内に送り込まれる。この管内調査機器２０のスラスタ２２の動力源であるモータ２８、浮力調整装置２４、カメラ旋回装置２７等の制御用の信号及び動力や、観察カメラ２５で得られた映像データの信号は、後部に連結されている第１水中ケーブル４２経由で送受信する。この第１水中ケーブル４２は、その一端側は管内調査機器２０の後部に接続されているが、他端側は、巻き取り装置３３のスリップリング３３ｇに接続されると共に、巻き取り装置３３のケーブルドラム３３ａに巻き取られる。
【００４８】
この第１水中ケーブル４２は、管内調査機器２０に接続するため、浮き沈みしない中性浮力を持つように、比重を調整される。しかしながら、水圧が高いと第１水中ケーブル４２が圧縮されて体積が減少し比重が増加するので、管内調査機器２０の沈降やトリム(前後傾斜)が生じる。この変化に対しては、浮力調整装置２４で浮体を本体から出入りさせることにより、その部位の浮力を増減して、浮力と浮心位置を変更する。これにより、管内調査機器２０の上下位置と姿勢を調整する。
【００４９】
制御及び監視装置５０は、図１に示すように、管内調査機器２０や挿入回収装置３０の操縦及び制御を行う操縦装置５１、ＴＶモニター５２、映像記録装置５３、電源制御装置５４等を制御装置ラック５５に設けて構成される。なお、この操縦装置５１は有線又は無線で操作員の手元で操作できるように構成される。
【００５０】
第１接続ケーブル４１で、制御及び監視装置５０と挿入回収装置３０の巻き取り装置の信号取り出し部である第１コネクタ３３ｈとの間の大気中部分を接続し、第１水中ケーブル４２で、第１コネクタ３３ｈと管内調査機器２０との間を接続して、制御用信号、動力、映像データ等を伝達する。また、第２接続ケーブル４３で、制御及び監視装置５０と挿入回収装置３０の第２防水コネクタ３２ｄとを接続し、第２水中ケーブル４４で、第２防水コネクタ３２ｄと繰り出しローラー用モータ３５ａとの間を接続して、制御用信号と動力を伝達する。
【００５１】
次に、上記の水道管内調査システム１の管内調査方法について説明する。図１に示すように、水道本管１０の調査にあたっては、マンホールの蓋１３を外して、補修弁１４を閉じた後、マンホール１２に設置されている消火栓または空気弁（図示しない）を取り外す。そして、補修弁１４の上に挿入回収装置３０を取り付けて、補修弁１４を開く。
【００５２】
その後、挿入ロッド３６を下側に押し下げて、挿入回収装置３０の挿入管３１から管内調査機器２０を水道管本１０内に送り出す。この送り出しは、挿入管３１に挿入されていた格納部材３４を、管内調査機器２０を内部に格納した状態で、水道本管１０内に挿入すると、格納部材３４は、水道本管１０内の水流によって水道本管１０の管軸方向に向けられて水流と略平行の状態となる。この状態では、格納部材３４と挿入ロッド先端部３５との間を連結する屈曲部材３４ｂは略直角に曲がっている。なお、水流が無い時は、屈曲部材３４ｂを強制的に曲げる。
【００５３】
格納部材３４が水道本管１０の管軸方向と略平行な状態になったら、繰り出しローラー用モータ３５ａで繰り出しローラー３４ａを回転駆動して、第１水中ケーブル４２を繰り出す。この時は、ケーブルドラム３３ａの回転をフリーにする。水流が大きい時は、管内調査機器２０は流されて、第１水中ケーブル４２の繰り出し量に応じた位置に到達し、水流が小さいときは管内調査機器２０に設けられているモータ２８によりスラスタ２２を回転させて推進力を発生し、この推進力により、第１水中ケーブル４２の繰り出し量に応じた位置に到達する。このとき管内調査機器２０は第１水中ケーブル４２を引っ張り出す必要がないので、スラスト２２の推進力を小さくでき、小型化できる。
【００５４】
この第１水中ケーブル４２の繰り出し量により、管内調査機器２０を水道本管１０の任意の調査位置に移動させて、水道本管１０の内壁や継ぎ手１１等を、カメラ旋回装置２７の制御により視野を変更しながら、ＬＥＤ照明灯２６の照明のもとで、観察カメラ２５で撮影する。地上では、操作員が地上に設置した制御及び監視装置５０のＴＶモニター５２で、水道本管１０内の映像を見て、管内調査機器２０を操縦しながら、観察し、映像を記録する。また、必要に応じて、浮力調整装置２４を使用して上昇下降と姿勢制御を行う。
【００５５】
調査が終了すると、巻き上げ用モータ３３ｂを駆動して、ケーブルドラム３３ａを回転して第１水中ケーブル４２を巻き取る。この巻き取り時には、繰り出しローラー３４ａをフリーにするが、必要に応じて、繰り出しローラー３４ａをケーブルドラム３３ａの回転と同期させながら逆回転させて巻き取りを促進する。この巻き取りにより第１水中ケーブル４２の先端に接続している管内調査機器２０を引っ張り込んで格納部材３４内に格納する。この格納時点でケーブルドラム３３ａの回転を停止する。
【００５６】
この後、ケーブルドラム３３ａを回転しながら、挿入ロッド３６を上昇させて、管内調査機器２０を格納した格納部材３４を、挿入管３１に引き込む。このとき、屈曲部材３４ｂは曲がっていた状態から真直ぐになって、挿入管３１内に引き込まれる。挿入ロッド３６が上端に達した状態では、格納部材３４は、完全に挿入管３１内に入るので、補修弁１４を閉じて、水抜き用のコック３１ｃを開けて、挿入回収装置３０内の水を抜いた後に、挿入回収装置３０を取り外す。その後、消火栓または空気弁（図示しない）を元通りに設置してから、補修弁１４の開閉状態を元通りにする。その後、マンホールの蓋１３を閉めて調査を終了する。
【００５７】
上記の水道管内点検調査システム１における管内調査機器の挿入回収装置、管内調査システム、管内調査機器の挿入回収方法及び管内調査方法によれば、水道本管１０の調査において、水道本管１０に投入される管内調査機器２０に連結された第１水中ケーブル４２を繰り出す際に、格納部材３４の後部に設けた繰り出しローラー３４ａにより、管内調査機器２０に連結する第１水中ケーブル４２を繰り出すことができる。従って、挿入管３１内の第１水中ケーブル３４ａを引張力（テンション）を掛けた状態で繰り出すことができ、挿入管３１内における第１水中ケーブル４２の蛇行を防止することができる。
【００５８】
また、繰り出しローラー３４ａを屈曲部材３４ｂよりも挿入ロッド３６側に設けた繰り出しローラー用モータ３５ａで駆動するので、格納部材３４を短くすることができる。従って、より小径の水道本管１０に管内調査機器２０を挿入することができるようになる。
【００５９】
更に、第１水中ケーブル４２を繰り出すときには、繰り出しローラー３４ａにより第１水中ケーブル４２を繰り出し、第１水中ケーブル４２を巻き戻すときには、繰り出しローラー３４ａは、第１水中ケーブル４２の移動を妨げないようにフリー状態とし、挿入管３１側の巻き取り装置３３により第１水中ケーブル４２を巻き取るので、第１水中ケーブル４２の繰り出しと巻き取りを円滑に行うことができる。
【００６０】
つまり、ケーブル繰り出し時には、挿入管３１側の第１水中ケーブル４２の巻き取り装置３３のケーブルドラム３３ａを回転フリーにして、繰り出しローラー３４ａで第１水中ケーブル４２に張力（テンション）を掛けた状態で繰り出すので、管内調査機器２０の進行を妨げない。また、第１水中ケーブル４２の巻き取り時には、繰り出しローラー３４ａの駆動を停止し、フリーの状態にして、第１水中ケーブル４２の巻き取り装置３３で巻き取るので、管内調査機器２０の戻りを妨げない。
【００６１】
従って、上記の管内調査システムである水道管内調査システム１と、管内調査方法によれば円滑にケーブルの繰り出しと巻き取りを行えるので、効率よく管内の調査を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の実施の形態における管内調査機器へのケーブル繰り出し機構及び管内調査機器へのケーブル繰り出し方法を用いる水道管内調査システムの構成を示す図である。
【図２】管内調査機器へのケーブル繰り出し機構を示す挿入回収装置の構成を示す正面断面図である。
【図３】管内調査機器へのケーブル繰り出し機構を示す挿入回収装置の構成を示す側断面図である。
【図４】格納管が挿入管内にある状態での格納管の後部及び挿入ロッド先端部を示す図である。
【図５】格納管が水道本管内にある状態での格納管の後部及び挿入ロッド先端部を示す図である。
【図６】管内調査機器の側面図である。
【図７】管内調査機器の平面図である。
【図８】管内調査機器の正面図である。
【図９】管内調査機器の背面図である。
【符号の説明】
【００６３】
１ 水道管内調査システム
１０ 水道本管
１４ 補修弁
２０ 管内調査機器
３０ 挿入回収装置
３１ 挿入管
３２ 巻き取り装置格納部材
３２ａ 水密区画の第１ケース
３２ｂ 非水密区画の第２ケース
３３ 巻き取り装置
３４ 格納部材
３４ａ 繰り出しローラー
３４ｂ 屈曲部材
３５ 挿入ロッド先端部
３５ａ 繰り出しローラー用モータ
３５ｂ フレキシブルジョイント
３６ 挿入ロッド
４１ 第１接続ケーブル
４２ 第１水中ケーブル
４３ 第２接続ケーブル
４４ 第２水中ケーブル
５０ 制御及び監視装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
管内調査機器を収納する格納部材を使用して、枝管から本管に前記管内調査機器を挿入して本管内部を調査し、調査後に、本管から枝管に前記管内調査機器を回収する管内調査機器の挿入回収装置において、前記格納部材に、前記管内調査機器に連結するケーブルを繰り出すためのケーブル繰り出し装置を設けたことを特徴とする管内調査機器の挿入回収装置。
【請求項２】
管内調査機器を収納する格納部材を使用して、枝管から本管に前記管内調査機器を挿入して本管内部を調査し、調査後に、本管から枝管に前記管内調査機器を回収する管内調査機器の挿入回収装置において、前記格納部材の後部と前記格納部材を移動する挿入ロッドとの間に、前記格納部材が枝管の管軸方向と本管の管軸方向の両方を向くことができるようにした屈曲部材を備え、この屈曲部材又は前記格納部材に前記ケーブル繰り出し装置を設けたことを特徴とする管内調査機器の挿入回収装置。
【請求項３】
前記ケーブル繰り出し装置を駆動するための駆動装置を前記屈曲部材よりも前記挿入ロッド側に設けたことを特徴とする請求項２に記載の管内調査機器の挿入回収装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の管内調査機器の挿入回収装置を用いたことを特徴とする管内調査システム。
【請求項５】
管内調査機器を収納する格納部材を使用して、枝管から本管に前記管内調査機器を挿入して本管内部を調査し、調査後に、本管から枝管に前記管内調査機器を回収する管内調査機器の挿入回収方法において、前記格納部材又は前記格納部材に連結される屈曲部材に設けたケーブル繰り出し装置により、前記管内調査機器に連結するケーブルを繰り出すことを特徴とする管内調査機器の挿入回収方法。
【請求項６】
前記ケーブル繰り出し装置を前記格納部材の外部に設けた駆動装置で駆動することを特徴とする請求項５記載の管内調査機器の挿入回収方法。
【請求項７】
前記ケーブルを繰り出すときには、前記ケーブル繰り出し装置により前記ケーブルを繰り出し、前記ケーブルを巻き戻すときには、前記ケーブル繰り出し装置は、前記ケーブルの移動を妨げないようにし、挿入管側のケーブル巻き取り装置によりケーブルを巻き取ることを特徴とする請求項５又は６に記載の管内調査機器の挿入回収方法。
【請求項８】
請求項５〜７のいずれかに記載の管内調査機器の挿入回収方法を用いたことを特徴とする管内調査方法。
【請求項１】
管内調査機器を収納する格納部材を使用して、枝管から本管に前記管内調査機器を挿入して本管内部を調査し、調査後に、本管から枝管に前記管内調査機器を回収する管内調査機器の挿入回収装置において、前記格納部材に、前記管内調査機器に連結するケーブルを繰り出すためのケーブル繰り出し装置を設けたことを特徴とする管内調査機器の挿入回収装置。
【請求項２】
管内調査機器を収納する格納部材を使用して、枝管から本管に前記管内調査機器を挿入して本管内部を調査し、調査後に、本管から枝管に前記管内調査機器を回収する管内調査機器の挿入回収装置において、前記格納部材の後部と前記格納部材を移動する挿入ロッドとの間に、前記格納部材が枝管の管軸方向と本管の管軸方向の両方を向くことができるようにした屈曲部材を備え、この屈曲部材又は前記格納部材に前記ケーブル繰り出し装置を設けたことを特徴とする管内調査機器の挿入回収装置。
【請求項３】
前記ケーブル繰り出し装置を駆動するための駆動装置を前記屈曲部材よりも前記挿入ロッド側に設けたことを特徴とする請求項２に記載の管内調査機器の挿入回収装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の管内調査機器の挿入回収装置を用いたことを特徴とする管内調査システム。
【請求項５】
管内調査機器を収納する格納部材を使用して、枝管から本管に前記管内調査機器を挿入して本管内部を調査し、調査後に、本管から枝管に前記管内調査機器を回収する管内調査機器の挿入回収方法において、前記格納部材又は前記格納部材に連結される屈曲部材に設けたケーブル繰り出し装置により、前記管内調査機器に連結するケーブルを繰り出すことを特徴とする管内調査機器の挿入回収方法。
【請求項６】
前記ケーブル繰り出し装置を前記格納部材の外部に設けた駆動装置で駆動することを特徴とする請求項５記載の管内調査機器の挿入回収方法。
【請求項７】
前記ケーブルを繰り出すときには、前記ケーブル繰り出し装置により前記ケーブルを繰り出し、前記ケーブルを巻き戻すときには、前記ケーブル繰り出し装置は、前記ケーブルの移動を妨げないようにし、挿入管側のケーブル巻き取り装置によりケーブルを巻き取ることを特徴とする請求項５又は６に記載の管内調査機器の挿入回収方法。
【請求項８】
請求項５〜７のいずれかに記載の管内調査機器の挿入回収方法を用いたことを特徴とする管内調査方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００９−２３６８７６（Ｐ２００９−２３６８７６Ａ）
【公開日】平成２１年１０月１５日（２００９．１０．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−８６８０９（Ｐ２００８−８６８０９）
【出願日】平成２０年３月２８日（２００８．３．２８）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ケーブルベア
【出願人】（０００００５９０２）三井造船株式会社 (1,723)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月１５日（２００９．１０．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月２８日（２００８．３．２８）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ケーブルベア
【出願人】（０００００５９０２）三井造船株式会社 (1,723)
【Ｆターム（参考）】
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