JP5849314B2

JP5849314B2 - 水中清掃機の回収機構付清掃用回転ブラシ装置

Info

Publication number: JP5849314B2
Application number: JP2014034071A
Authority: JP
Inventors: 久智辻; 洋賢市瀬; 有田　尚弘; 尚弘有田
Original assignee: 海上保安庁長官; 株式会社キュー・アイ
Priority date: 2014-02-25
Filing date: 2014-02-25
Publication date: 2016-01-27
Anticipated expiration: 2034-02-25
Also published as: JP2015157587A

Description

本発明は水中に位置する船底又は船側の外面上を走行しながらこの船底外面又は船側外面を清掃する水中清掃機に用いられる清掃用回転ブラシ装置に関する。

船舶の船底や船側外面には、海洋を航行中にあるいは港に停泊中にふじつぼなどの海洋生物が付着して成長する。船底や船側の外面に付着し成長した海洋生物は船舶の航行性能を低下させ、燃費の増大を招く。したがって、船舶の船底や船側外面は、海洋生物、より具体的にはスライム状の藻や根を生やす前の貝などを除去するために定期的に清掃する必要がある。船底や船側外面の清掃は、ドライドック時に高水圧噴射を行ったり、ダイバーによるアンダーウォータークリーニングなどにより行われているが、これらの清掃方法では清掃費用が高額となるために必要時に清掃を実施することが困難である。

そこで、特許文献１に記載されているような、船底や船側の外面上を走行する走行車輪と、清掃用回転ブラシを有する清掃用回転ブラシ装置と、走行用スラスタ及び押し付け用スラスタと、を備えた水中壁面清掃機も開発されている。

実開昭６２−５２０９６号公報

また、特許文献１に記載されたような水中壁面清掃機で船舶の船底や船側外面から掻き落とした海洋生物をそのまま海底に沈めてしまうと海洋汚染の原因となりかねないので、水中壁面清掃機には掻き落とした海洋生物の回収機構を構成しておく必要がある。このような回収機構としては、清掃用回転ブラシから延びる軸に吸引用プロペラを取り付けておき、この吸引用プロペラを囲むように、あるいは吸引用プロペラ及び清掃用回転ブラシを囲むように回収用筒状体を配置したものが考えられる。そしてここでは、清掃用回転ブラシを回転させて船底等に付着した海洋生物を掻き落すと、海洋生物は吸引用プロペラに吸引されて速やかに船底又は船側の外面から回収用筒状体内に収容されるといったことが期待される。

ところで、清掃用回転ブラシにより掻き落とされた海洋生物の多くは清掃用回転ブラシ（清掃用回転ブラシの線材）の外側にはじかれて散乱する。そして、掻き落とされて散乱したこのような海洋生物を回収用筒状体内に速やかに引き戻して収容するには、回収用筒状体と船舶の船底や船側外面との間の隙間から回収用筒状体内に向かう大きな回収用の流れを生じさせなければならないが、このような大きな回収用の流れを生じさせるだけの吸引用プロペラ構造を構成するのはなかなか困難である。

そこで本発明は、船舶の船底や船側外面から掻き落とした海洋生物などの付着物を効率的に回収できる簡単な構造の清掃用回転ブラシ装置の提供を目的とする。

この目的を達成するための本発明の水中清掃機の回収機構付清掃用回転ブラシ装置（ブラシ用カバー付清掃用回転ブラシ装置）は、船底又は船側の外面を清掃する水中清掃機の回収機構付清掃用回転ブラシ装置であって、線材取り付け部材及びこの線材取り付け部材に環状に配置されて取り付けられた多数の線材又は線材束を有する清掃用回転ブラシと、この清掃用回転ブラシを回転駆動するブラシ用モータと、前記清掃用回転ブラシを囲む先端開口のブラシ用カバーと、を備え、前記ブラシ用カバーは、流入口及び回収口（流出口）が形成された先端開口のカバー本体と、このカバー本体の先端部に全周に沿って設けられた、清掃時に船底又は船側に接触する環状のシール部材と、を有し、前記回収口には回収具が設けられているものである。回収具は水を通過させるが掻き落した海洋生物等の付着物を収容するものであり、例えば回収用ネットを回収具として用いることができる。シール部材は例えば、先端が水中清掃機に取り付けられた車輪よりも上方に突出するように設けられる。清掃用回転ブラシ又は清掃用回転ブラシの線材は、シール部材が船底又は船側の外面に押し付けられて密着しているブラシ用カバー内に収められ、シール部材の内側で船底又は船側の外面に接触している。したがって、回転している清掃用回転ブラシによって海洋生物などが外側にはじかれても海洋生物などがブラシ用カバーの外に飛び出て散乱するおそれはなく、清掃用回転ブラシによって掻き落とされた海洋生物などはブラシ用カバー内に取り込まれる。したがって、ブラシ用カバー内で回収用の流れを引き起こせば、回収用の流れがそれ程強いものでなくても掻き落された海洋生物などを速やかに回収できる。本発明ではこのような回収用の流れを、カバー本体に流入口及び回収口（流出口）を形成することにより生じさせている。清掃用回転ブラシを回転させると、線材又は線材束の抵抗力により線材又は線材束の外周で回転方向に傾斜した水の流れが生じるので、清掃用回転ブラシの回転方向を特定することにより回収口に向かい回収口及び回収具から流出するスムーズな水の流れを発生させることが可能となる。このような水の流れはブラシ用カバー内で負圧を生じさせるので、流入口からブラシ用カバー内に水が引き込まれる。したがって、清掃用回転ブラシが回転すると、流入口から流入し、回収口から流出する水の流れが生じ、この水の流れによってブラシ用カバー内に取り込まれた海洋生物などは回収口を通って回収具内に収容される。線材取り付け部材には例えば流体通過孔が形成される。回収口を清掃用回転ブラシの線材又は線材束に対応する高さ位置でカバー本体に設ければ、清掃用回転ブラシの回転により生じた水の流れをスムーズに回収口に向かわせることができる。また、流入口を線材又は線材束の内側と連なるように清掃用回転ブラシの下側でカバー本体に設ければ、ブラシ用カバー内の全体を通る又は広い範囲を通る回収用の流れを発生させることができる。流入口は、例えば水中清掃機の進行方向前側でカバー本体に設けられ、回収口は、例えば水中清掃機の進行方向後側でカバー本体に設けられる。

清掃用回転ブラシは幅方向に並んで一対設けられているのが清掃効率上好ましいが、このような場合には、一つのブラシ用カバーが一対の清掃用回転ブラシ全体を囲むように構成し、清掃用回転ブラシの排出機能を高めておくことが得策である。ここでは例えば、一対の清掃用回転ブラシの間で回収口に向かう水の流れが生じるように、一対の清掃用回転ブラシは互いに反対方向に回転させられる。

水中清掃機は、ブラシ用カバーのシール部材を船底又は船側の外面に押し付けた状態で船底又は船側の外面上を清掃のために走行する。したがって、船底又は船側に付着している海洋生物などのうちで剥がれやすいものはこのシール部材によって掻き落とされ、海中に落下する。そこで、シール部材によって掻き落とされた海洋生物などを収容するための回収ポケットをカバー本体の外周に形成しておくのが好ましい。シール部材による海洋生物などの掻き落としは特に、進行方向前側で生じるので、回収ポケットは、カバー本体の外周の、進行方向前側に形成しておくのが得策である。回収ポケットはブラシ用カバーの流入口に連なるように形成するのが好ましい。

回収口には逆止弁を設けて回収した海洋生物などの逆流を防ぐのが好ましい。

本発明の回収機構付清掃用回転ブラシ装置を用いれば、船底又は船側の外面に付着している海洋生物などを掻き落として効率的に回収することができる。

本発明に係る回収機構付清掃用回転ブラシ装置を備えた水中清掃機の全体斜視図である。回収機構付清掃用回転ブラシ装置の平面図である。回収機構付清掃用回転ブラシ装置の正面図である。回収機構付清掃用回転ブラシ装置の断面図である。逆止弁を示すための回収口の平面図である。水中清掃機を船底の外面上に位置させて船底を清掃する場合を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

図１を参照して本発明に係る回収機構付清掃用回転ブラシ装置を備えた水中清掃機の全体的な構成を説明する。

水中清掃機１は、方位センサ又は方向センサ、姿勢制御用３軸ジャイロセンサ、深度センサ及び超音波センサなどの各種センサ類などを収容した筒状の収容体３及びこの収容体３の左右両側に設けられた取り付けフレーム５を有する支持体７と、それぞれの取り付けフレーム５の前方に取り付けられた一対の前方車輪９及び後方に取り付けられた一対の後方車輪１１と、それぞれの前方車輪９の内側に位置するように取り付けフレーム５に取り付けられた一対の前側走行方向スラスタ１３と、それぞれの後方車輪１１の内側に位置するように取り付けフレーム５に取り付けられた一対の後側走行方向スラスタ１５と、収容体３の長さ方向中央に位置するように取り付けフレーム５に取り付けられた回収機構付清掃用回転ブラシ装置１７と、前後方向にずれて収容体３の両側に位置するように取り付けフレーム５に取り付けられた一対の離接方向スラスタ１９と、を備えていて、水中で、清掃用回転ブラシ装置１７に設けられている一対の清掃用回転ブラシ２１（一対の清掃用回転ブラシ２１のブラシ線材部材６７、図６等参照）を船底や船側の外面に接触させて回転させることにより、船体の外面を清掃する。収容体３は、水中ケーブル２３を介して電源・通信ＢＯＸ２５に接続され、この電源・通信ＢＯＸ２５にはコントローラ２７を有する制御・モニタ用パソコン２９が接続されている。

収容体３の前端部（走行方向前端部）及び後端部（走行方向後端部）にはそれぞれ、透明の前側カバー３１及び後側カバー３３が設けられ、前側カバー３１内には前方カメラ３５が収容され、後側カバー３３内には後方カメラ３７が収容されていて、前方カメラ３５及び後方カメラ３７から送られて制御・モニタ用パソコン２９に映し出される前方映像や後方映像を確認しながらコントローラ２７で水中清掃機１の水中での、そして船底及び船側上での移動又は走行を制御する。水中清掃機１の走行の制御は、主に、前側走行方向スラスタ１３及び後側走行方向スラスタ１５の駆動をコントロールすることにより行われる。前側走行方向スラスタ１３及び後側走行方向スラスタ１５はそれぞれ、独立して正逆方向に回転させることができるように構成されていて、例えば前側走行方向スラスタ１３を同じ方向に回転させると、水中清掃機１には前方又は後方の推進力が作用し、互いに逆方向に回転させると、水中清掃機１には回転方向の力が加わることとなる。また、上方カメラ（図示せず）で清掃用回転ブラシ装置１７の船底又は船側の外面への接触状態を確認し、コントローラ２７で水中清掃機１の船底又は船側の外面への離接を制御する。水中清掃機１の離接の制御は、主に、離接方向スラスタ１９の駆動をコントロールすることにより行われる。接離方向スラスタ１９もそれぞれ、独立して正逆方向に回転させることができるように構成されていて、例えば離接方向スラスタ１９を同じ方向に回転させると、水中清掃機１には船底又は船側に接近する方向あるいは船底又は船側から離れる方向の推進力が作用し、互いに逆方向に回転させると、水中清掃機１には左右揺動方向の力が加わることとなる。

前方車輪９及び後方車輪１１はそれぞれ、金属製のディスク３９と、このディスク３９の外周に配置されたゴム製タイヤ４１と、を有している。なお、前方車輪９及び後方車輪１１はそれぞれ、フレーム５に設けられた支柱４３に高さを若干調節できるように取り付けられている。

清掃用回転ブラシ装置１７は、幅方向に並んで配置された、清掃用回転ブラシ２１をそれぞれが有する一対の回転ブラシ器４５、４５と、この一対の回転ブラシ器４５、４５に取り付けられた上面開口のブラシ用カバー４７と、を備え、ブラシ用カバー４７は、上面開口の樹脂製薄肉カバー本体４９と、このカバー本体４９の先端部又は上端部の全周にわたって設けられたゴム製のシール部材５１と、カバー本体４９の外周の前側（走行方向前側）に取り付けられたほぼ長方形状断面又は台形状断面の上面開口である樹脂製薄肉回収ポケット５３と、この回収ポケット５３の底面部の幅方向両側にそれぞれ接続された一対の中空の樹脂製薄肉連絡部５５と、を有していて、回収ポケット５３の先端又は上端はカバー本体４９の先端部又は上端部（あるいはゴム製のシール部材５１の基端部又は下端部）と同一又はほぼ同一の高さに位置している。また、清掃用回転ブラシ２１（ブラシ線材部材６７）の先端又は上端はシール部材５１の先端又は上端よりも若干低く位置している。

次に、図１に加えて図２乃至図５も参照して清掃用回転ブラシ装置１７の構成を説明する。

清掃用回転ブラシ装置１７のそれぞれの回転ブラシ器４５は、ブラシ用モータ５７を収容する駆動部５９と、このブラシ用モータ５７の出力軸６１に取り付けられた清掃用回転ブラシ２１と、を備え、清掃用回転ブラシ２１は、ブラシ用モータ５７の出力軸６１に取り付けられたサポートアーム６３を有する環状の線材取り付け部材６５（サポートアーム６３の間に流体通過孔６６が形成されている）と、この線材取り付け部材６５の上面（船底又は船側と対向する面）に、周方向に隙間又はわずかな間隔を有して環状に植え付けられた多数のブラシ線材部材６７（線材束）と、を備えていて、それぞれのブラシ線材部材６７はナイロン製の多数のブラシ線材の束として構成されている（ブラシ線材６７は簡略化して示される場合がある）。清掃用回転ブラシ２１はこのような構成を有して、例えば遠心力ファンとして機能する。

また、ブラシ用カバー４７の樹脂製薄肉カバー本体４９は、上面開口の長円形状ブラシカバー部６９と、このブラシカバー部６９の底面部の幅方向両側にそれぞれ、下側に突出するように設けられた一対の上面開口のテーパ状モータカバー部７１と、を有し、それぞれのモータカバー部７１の前側（周面部の前側）には流入口７３が形成され、ブラシカバー部６９の後側（周面部の後側）の幅方向中央には、断面正方形状の両端開口（前後両端開口又は内外両端開口）の筒状体７５が前後方向に延びるように貫通して取り付けられて回収口７７が形成されている。流入口７３は清掃用回転ブラシ２１の下側に形成され、筒状体７５は、開口がブラシ線材部材６７の下側と同一高さ位置又はほぼ同一高さ位置となるように配置されている。筒状体７５の後端部（外端部）には回収用ネット７９が取り外し可能に取り付けられ、また、筒状体７５内には長さ方向中間で逆止弁８１が設けられていて、この逆止弁８１は、２枚の薄い樹脂製弁プレート８２から構成され、図５の仮想線で示すように弾性的に開いて回収方向（図５の矢印方向）の水の流れは許容するが、図５の実線で示すように閉じて逆流を防止するように構成されている（図５は断面で示す平面図）。なお、回収ポケット５３に接続されて形成されている連絡部５５はモータカバー部７１にも接続されている。また、カバー本体４９の先端部又は上端部に設けられたゴム製のシール部材５１は、硬質ゴム製の基部８３と、この基部８３に固定された軟質ゴム製のリップ部８５と、を備えている。基部８３は、二股状の挟付部８７と、この挟付部８７の上面の外端部から上方に延びる補助部８９と、挟付部８７の外側の脚部の下端から下方に延びるカバー部９１と、を一体的に有して環状に形成され、挟付部８７にカバー本体４９の上端部を接着剤９３を介して差し込み、固定することによりカバー本体４９に取り付けられていて、カバー部９１はカバー本体４９の上端部外周を覆っている。リップ部８５は環状に形成され、基部８３の補助部８９の外周面に固定されている。

カバー本体４９の外周の前側に取り付けられた回収ポケット５３の底面部９５の幅方向両側には連絡孔９７、９７が形成されていて、この連絡孔９７とモータカバー部７１の流入口７３とが連絡部５５を介して連なっている。

このようなブラシカバー４７は、回転ブラシ器４５の駆動部５９の下側が、モータカバー部７１の下側の取り付け環状部９９を通過して下側に延び、清掃用回転ブラシ２１のブラシ線材部材６７の上端又は先端が、カバー本体４９の上端又は先端、そしてシール部材５１の基部８３の補助部８９の上端又は先端よりも上側に、かつ、リップ部８５の上端又は先端よりも下側に位置するようにして一対の回転ブラシ器４５に取り付けられる。ブラシカバー４７の回転ブラシ器４５への固定は、モータカバー部７１の下側の取り付け環状部９９を回転ブラシ器４５の駆動部５９に締め付けることにより行なわれる。なお、清掃用回転ブラシ装置１７は、モータカバー部７１の取り付け環状部９９を通過して下側に延びている駆動部６３箇所を取り付けフレーム５に固定することにより水中清掃機１に取り付けられている。

図６は水中清掃機１を船底の外面上に位置させて船底を清掃する場合を示す図である。

水中清掃機１を使用する場合にはまず、水中清掃機１を水中に入れ、船底１０１の外面の予め定められた位置まで移動させ、離接方向スラスタ１９を駆動して前方車輪９及び後方車輪１１を船底１０１に押し付ける。そうすると、シール部材５１のリップ部８５も、リップ部８５の内側のブラシ線材部材６７も前方車輪９及び後方車輪１１より上方に突出しているので、リップ部８５は船底１０１に押され、例えば内側に湾曲して船底１０１に接触し、ブラシ線材部材６７は船底１０１に押され、例えば外側にわずかに湾曲して船底１０１に当接する。そして、基部８３の補助部８９の上端又は先端は前方車輪９及び後方車輪１１よりもわずかに低く位置しているので、補助部８９は、例えば船底１０１と接触する直前の状態となっている。ここでは、補助部８９から上方に突出するリップ部８５の部分の高さは低いので、清掃作業中にリップ部８５が簡単に大きく変形してしまうことが防止される。また、補助部８９が船底１０１に接触することがあっても、補助部８９はゴム製であるので容易に変形し、ブラシカバー４７の損傷が防止される。

水中清掃機１を予め定められた方向を向くように配置したら、次に、清掃用回転ブラシ２１（例えば図１参照）を回転駆動しながら水中清掃機１を船底１０１の外面上で走行（図６の矢印参照）させる。水中清掃機１の走行は、前方カメラ３５（図１参照）で前方を確認しながら、コントローラ２７（図１参照）を用いて前側走行方向スラスタ１３及び後側走行方向スラスタ１５の作動をコントロールして行うが、水中清掃機１の走行経路に沿って、回転するブラシ線材部材６７で船底１０１の外面が清掃されることとなる。

一対の清掃用回転ブラシ２１の回転方向は互いに逆方向である。すなわち、図２に示すように、図上右側の清掃用回転ブラシ２１は時計回り方向に回転し、図上左側の清掃用回転ブラシ２１は反時計回り方向に回転する（図２の回転矢印Ａ参照）。そうすると、ブラシ線材部材６７の外側で回転方向に傾いた水の流れが引き起こされ、この水の流れは筒状体７５を通って回収用ネット７９を通過する（図２及び図４の矢印B参照）。この水の流れによってブラシカバー４７内に負圧が発生するので、モータカバー部７１の流入口７３を通ってカバー本体４９（より具体的にはモータカバー部７１）内に入る水の流れが引き起こされる（図２及び図４の矢印C参照）。その結果、回収ポケット５３の上面開口から回収ポケット５３の底面部９５の連絡孔９７を通って連絡部５５内に入り（図４の矢印D参照）、それから矢印Cに示すように連絡部５５からモータカバー部７１の流入口７３を通ってカバー本体４９（より具体的にはモータカバー部７１）内に入り（カバー本体４９に入る流れはそれぞれの流入口７３に対応して２つ生じる。）、そしてモータカバー部７１からそれぞれ、清掃用回転ブラシ２１の線材取り付け部材６５を通過してブラシ線材部材５９の内側に入り（図４の矢印Ｆ参照）、その後、清掃用回転ブラシ２１の外側に出て行く（図２の矢印G参照）水の流れが引き起こされる。清掃用回転ブラシ２１の外側に出た流れは、一対の清掃用回転ブラシ２１の間を通って回収口７７に向かう（矢印B参照）。したがって、清掃用回転ブラシ２１の回転によってブラシカバー４７内に掻き落とされた海洋生物等は、例えば、清掃用回転ブラシ２１のブラシ線材部材６７から外側に出て行き、一対の清掃用回転ブラシ２１の間を通って回収口７７に向かう流れによって回収用ネット７９内に収容される。また、リップ部８５の前側によって掻き落とされた海洋生物等は、回収用ポケット５３内に落下するが、回収用ポケット５３、連絡部５５、モータカバー部７１及びブラシ線材部材６７を通過してブラシ線材部材６７の外側に出て行き、一対の清掃用回転ブラシ２１の間を通って回収口７７に向かう流れによって回収用ネット７９内に導かれる。

本発明の清掃回転ブラシ装置は、低コストでの船底や船側の清掃に利用することができる。

１水中清掃機
２１清掃用回転ブラシ
４７ブラシ用カバー
４９カバー本体
５１シール部材
５７ブラシ用モータ
６７ブラシ線材部材（線材束）
７１流入口
７７回収口
７９回収用ネット（回収具）

Claims

船底又は船側の外面を清掃する水中清掃機の回収機構付清掃用回転ブラシ装置であって、
線材取り付け部材及びこの線材取り付け部材に環状に配置されて取り付けられた多数の線材又は線材束を有する清掃用回転ブラシと、この清掃用回転ブラシを回転駆動するブラシ用モータと、前記清掃用回転ブラシを囲む先端開口のブラシ用カバーと、を備え、
前記ブラシ用カバーは、流入口及び回収口が形成された先端開口のカバー本体と、このカバー本体の先端部に全周に沿って設けられた、清掃時に船底又は船側に接触する環状のシール部材と、を有し、前記回収口には回収具が設けられ、
前記清掃用回転ブラシは幅方向に並んで一対設けられ、前記ブラシ用カバーは一対の前記清掃用回転ブラシを囲むように構成され、前記流入口は前記カバー本体の前側に設けられ、前記回収口は前記カバー本体の後側に設けられ、前記ブラシ用モータは、一対の前記清掃用回転ブラシを互いに逆方向に回転させ、一対のこの清掃用回転ブラシの幅方向中央位置でそれぞれの前記清掃用回転ブラシを前側から後側に向かって回転させるものであり、
一対の前記清掃用回転ブラシの回転により前記流入口から流入し前記回収口から流出する水の流れが生じるように構成されている、ことを特徴とする水中清掃機の回収機構付清掃用回転ブラシ装置。
前記回収口は、前記清掃用回転ブラシの前記線材又は前記線材束に対応する高さ位置で前記カバー本体に設けられている、ことを特徴とする請求項１記載の水中清掃機の回収機構付清掃用回転ブラシ装置。
前記流入口は、前記線材又は前記線材束の内側と連なるように前記清掃用回転ブラシの下側で前記カバー本体に設けられている、ことを特徴とする請求項１又は２記載の水中清掃機の回収機構付清掃用回転ブラシ装置。
前記カバー本体の外周の前側には前記ブラシ用カバーの前記シール部材によって船底又は船側から掻き落とされた海洋生物等の付着物を受け取って回収するための先端開口の回収ポケットが形成されていて、この回収ポケットは前記カバー本体の前記流入口に連なっている、ことを特徴とする請求項１、２又は３記載の水中清掃機の回収機構付清掃用回転ブラシ装置。
前記回収口に前記回収具として回収用ネットが取り付けられている、ことを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の水中清掃機の回収機構付清掃用回転ブラシ装置。
前記回収口には逆止弁が設けられている、ことを特徴とする請求項１、２、３、４又は５記載の水中清掃機の回収機構付清掃用回転ブラシ装置。