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発明の名称 配管内作業装置および作業方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−206021(P2007−206021A)
公開日 平成19年8月16日(2007.8.16)
出願番号 特願2006−28295(P2006−28295)
出願日 平成18年2月6日(2006.2.6)
代理人 【識別番号】100145816
【弁理士】
【氏名又は名称】鹿股 俊雄
発明者 島村 光明 / 戸賀沢 裕 / 松崎 謙司 / 湯口 康弘 / 中川 哲郎
要約 課題
簡易な構成により配管内への設置および回収が容易であり、配管を損傷させる危険性の低い配管内作業装置および作業方法を提供すること。

解決手段
配管10の内側から配管10に対して作業を行う作業ヘッド17と、配管10の軸心に対称な形状を有し気体注入により膨張する膨張体2を有し作業ヘッド17を配管10の軸心上または内周面上に支持する支持装置1とを備えている構成とする。
特許請求の範囲
【請求項1】
配管の内側から前記配管に対して作業を行う作業ヘッドと、前記配管内に設けられ気体注入により膨張する膨張体を有し前記作業ヘッドを支持する支持装置と、を備えていることを特徴とする配管内作業装置。
【請求項2】
前記膨張体は、弾性体によって形成された胴部と、前記胴部の両端に設けられた端栓と、前記胴部内において前記両端の端栓の間に設けられたコイルバネと、一方の前記端栓に固着され前記コイルバネの中心を通って他方の前記端栓から突出して移動する中心ロッドと、を備えていることを特徴とする請求項1記載の配管内作業装置。
【請求項3】
前記支持装置は複数の前記膨張体を備え、前記複数の膨張体は前記中心ロッドを固着した端栓同士の間に弾性体を介在させて相互に結合されていることを特徴とする請求項2記載の配管内作業装置。
【請求項4】
前記膨張体は前記配管の軸心のまわりに複数備えられていることを特徴とする請求項1記載の配管内作業装置。
【請求項5】
前記作業ヘッドは、磨き作業を行うブラシまたは研磨治具、水洗浄用のノズル、予防保全作業を行うウォータジェットピーニングヘッド、レーザーピーニングヘッド、補修作業を行う溶接ヘッド及び研削治具から選択された少なくとも一つを備えていることを特徴とする請求項1記載の配管内作業装置。
【請求項6】
膨張体を備えた支持装置とこの支持装置によって支持された作業ヘッドを配管内に挿入する装置挿入工程と、前記配管内に挿入された前記膨張体に気体を注入し膨張させて前記膨張体の表面を前記配管内面に当接させ前記支持装置を前記配管内の所定の位置に固定する装置固定工程と、前記作業ヘッドによって前記配管の内面に対する作業を行う施工工程とを備えていることを特徴とする配管内作業方法。

発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、原子力発電プラント等に設置された配管内面の洗浄、点検、検査、予防保全、補修等の作業を行う配管内作業装置および作業方法に係り、特に原子炉圧力容器内に設置されたジェットポンプの溶接線に対して上記の作業を行うのに好適な配管内作業装置および作業方法に関する。
【背景技術】
【0002】
原子炉内水中におけるジェットポンプ内の点検、検査の作業においては、作業工数削減、作業時間短縮のためにジェットポンプのインレットミキサを取外さずに、作業装置を送り込む方式(非分解点検)が提案されており、公知技術では、半径方向に展開可能な複数のアームで作業装置を固定/保持する構造が殆どである。
【0003】
このようなジェットポンプ内の点検、検査装置の例として、細長い筐体から複数のアームを半径方向に展開して配管内で位置保持を行う作業装置が発明されている(特許文献1参照)。この発明においては、配管内面の掻き取り器と吸引口からなる作業ユニットを配管内面で位置決めを行うために、エアシリンダによって駆動される一対のアームを配管内面に対して展開する構成としている。
【0004】
また他の例として、同様に細長い筐体から複数の案内アームを半径方向に展開して配管内で位置保持を行う作業装置が発明されている(特許文献2参照)。この発明においては、機械的に展開する3脚の先端に検出器が設けられており、配管内部で3方向に展開して固定する。その後、ケーブルを固定側として配管内部で回転させる。この装置は、下端に姿勢安定化のための錘を連結しており、軸心と平行に設置することが可能である。
【特許文献1】特開2001−281386号公報
【特許文献2】特開2001−65778号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上述したように従来の配管内作業装置は、配管内部で装置の位置を固定し保持する構造として、機械的な展開構造が殆どである。このような機械的な展開構造は、非常時における回収性が悪く回収不可能となるリスクが高く、回収可能であってもジェットポンプインレットミキサ等の配管を損傷させる危険性が高い。
【0006】
本発明は上述した課題を解決するためになされたものであり、簡易な構成により配管内への設置および回収が容易であり、配管を損傷させる危険性の低い配管内作業装置および作業方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題を解決するために、本発明の配管内作業装置は、配管の内側から前記配管に対して作業を行う作業ヘッドと、前記配管内に設けられ気体注入により膨張する膨張体を有し前記作業ヘッドを支持する支持装置と、を備えている構成とする。
【0008】
本発明の配管内作業方法は、膨張体を備えた支持装置とこの支持装置によって支持された作業ヘッドを配管内に挿入する装置挿入工程と、前記配管内に挿入された前記膨張体に気体を注入し膨張させて前記膨張体の表面を前記配管内面に当接させ前記支持装置を前記配管内の所定の位置に固定する装置固定工程と、前記作業ヘッドによって前記配管の内面に対する作業を行う施工工程とを備えている方法とする。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、簡易な構成により配管内への設置および回収が容易であり、配管を損傷させずに作業を行う配管内作業装置および作業方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0010】
以下、本発明に係る配管内作業方法および装置の第1ないし第4の実施の形態を図面を参照して説明する。
【0011】
(第1の実施の形態)
本実施の形態の配管内作業装置は、図1に示すように、垂直配管10内に挿入される作業ヘッド17と、作業ヘッド17を支持する支持装置1とからなっている。支持装置1は、ケーブルおよびチューブ束11に接続された膨張体であるバルーン(風船)2を備え、作業ヘッド17は、バルーン2の中心ロッド6にユニバーサルジョイント12によって接続された回転機構13と、回転機構13に結合されたケーシング14を備えている。ケーシング14には照明付きカメラ15と反射ミラー16が取り付けられている。
【0012】
バルーン2は、図2に示すように、軸心まわりに対称形状をなし空気吹込みによって直径が大きくなる胴部4の両端に端栓3a,3bが取り付けられている。胴部4の中央軸心には、片端が端栓3aに固定された中心ロッド6が設けられ、中心ロッド6は、両端が端栓3a,3bに固定されたコイルバネ5に貫挿されている。中心ロッド6は端栓3bを貫通し、端栓3bの内側には中心ロッド6と摺動するOリング8が設けられている。端栓3aにはバルーン2の内部に空気を吹き込むためのエアチューブ7が接続されている。
【0013】
胴部4は図2(b)に示すように、軸心と直交する方向の断面が軸心まわりに対称で凹凸をなした形状をしている。本実施の形態では凸部と凹部を6箇所もつ形状としている。胴部4を展開すると、図2(c)のように中央が谷折となる木の葉形状をしたゴムなどの6片の弾性体が接着や融着により一体に構成されており、この中央谷折部分が図2(b)の凹部に、各弾性体片の接合部が凸部に対応している。
【0014】
いま、エアチューブ7を介してバルーン2の内部に空気を供給すると内圧によりバルーン2が膨らみ、図2(d)に示すように胴部4の中央部分の径が大きくなり端栓3bが中心ロッド6に沿って移動し、コイルバネ5が圧縮されて縮まる。検査等の作業対象である配管の内部においてバルーン2を膨らませて、胴部4の外周を配管の内周面に接触させることによって、支持装置1を配管の内部において固定し外力に対して支持することができる。バルーン2は軸心まわりに対称であるので中心ロッド6は常に配管の中央で保持される。バルーン2を元に戻すには供給した空気を抜くだけでよく、コイルバネ5により端栓3bが中心ロッド6に沿って押し戻されてバルーン2を収縮させる。この配管内作業装置を水中で使用する場合には、例えば水中下15mならば0.15Mpaの水圧が外部から作用し、この水圧を受けてバルーン2を確実に収縮させることができる。
【0015】
図1を用いて具体的に説明すると、垂直配管10の内部において、ケーブルおよびチューブ束11に吊り下げられた支持装置1は、バルーン2に空気を供給され膨張して垂直配管10内部で固定支持される。ユニバーサルジョイント12は支持装置1の先端において軸心に対して直交する2方向に曲がることができる。作業ヘッド17は回転機構13によって軸心まわりに360°回転し、照明付きカメラ15と反射ミラー16によって垂直配管10の内面全周を撮像する。
【0016】
図1は直管を示したが、直管の手前にエルボなどの曲り配管があっても、ケーブルおよびエアチューブ11と一緒に束ねた柔軟なロッドで押し込むことにより、ユニバーサルジョイント12の部分で折れ曲がるので、曲り配管を通過させることができる。そして、作業ヘッド17の自重により作業装置の軸心と配管の軸心が平行になり、この状態でバルーン2に空気を供給して支持装置1を固定することにより、作業ヘッド17を配管軸心に平行で、しかも配管中央に固定保持することができる。そして回転機構13によってケーシング14を回転させることで配管内面における周方向の検査作業を行うことができる。
このような動作により、例えばジェットポンプのインレットミキサを取外すことなく、作業装置をノズル開口部から送り込んで内面の目視検査を行うことができる。
【0017】
本実施の形態によれば、例えばジェットポンプのインレットミキサを取外さずに配管内部の点検を行う場合において、配管内作業装置をインレットミキサのノズル開口部から送り込むことにより配管内面の検査を行う。配管内作業装置を配管内部へ挿入した後に、エアチューブ7から空気を供給することによりバルーン2を膨らませ、作業ヘッド17を配管内面に対して軸心と平行で、しかも配管中央に固定し支持する。作業装置の回収時や点検箇所を移動する場合には、エアチューブ7から供給した空気を排出することによりコイルバネ5や外水圧により自然と収縮させる。バルーン2はゴムなどの弾性体で構成されているため、作業装置回収時にインレットミキサのノズル部分やジェットポンプ内面を傷つける危険性が低い。また、万が一、この空気排出ラインが閉塞して空気を排出できない場合でも、バルーン2に先の尖ったロッドなどにより孔を開けることで内部の空気を排出することができ、バルーン2を収縮させることができる。
【0018】
以上のように、本実施の形態によれば、原子炉に設けたジェットポンプのインレットミキサを取外さずに配管内部の点検を行う場合等において、簡易な構造であるため小型に構成することが容易で、挿入性および回収性に優れた配管内作業装置を提供することができる。さらにジェットポンプ等の内面を傷つける危険性が低く、非常時回収性に優れ回収不可能となる危険性も低いという特長を有する。
【0019】
(第2の実施の形態)
次に図3を用いて、本発明の第2の実施の形態を説明する。本実施の形態はエルボ配管(曲り管)に適した配管内検査装置である。図3(a)に示すように、柔軟ロッドおよびケーブルおよびチューブ束20に作業ヘッド17が接続しており、作業ヘッド17には支持装置1のバルーン2が直列に2つ接続されている。作業ヘッド17がコイルバネ21によりバルーン2の端栓3bに連結され、同じバルーン2の端栓3aがコイルバネ21によりもう1つのバルーン2の端栓3aと接続されている。すなわちバルーン2同士の連結では、中心ロッド6が貫通しない端栓3a同士を連結している。また作業ヘッド17の連結部には、中心ロッド6が挿入され嵌り合う中空部材22が配置されている。
【0020】
このように支持装置1と作業ヘッド17が直列に接続された配管内作業装置は、エルボ配管23の直管部から柔軟ロッドおよびケーブルおよびチューブ束20により押し込まれ、図3(b)に示すようにエルボ配管23の水平配管部へ設置される。途中曲り部分を通過するが、コイルバネ21によって支持装置1と作業ヘッド17の連結部およびバルーン2同士の連結部が柔軟に変形して全体が折れ曲がり、通過することができる。その後、柔軟ロッドおよびケーブルおよびチューブ束20から空気を供給することでバルーン2を膨らませてエルボ配管23の内部で固定する。この時、バルーン2は向きが反対に連結されているので、先端側の中心ロッド6は先端側に飛び出し、作業ヘッド17側の中心ロッド6は作業ヘッド17側へ飛び出す。そして作業ヘッド17に取り付けた中空部材22に嵌り合い、作業ヘッド17は配管軸心上で水平に支持される。
【0021】
以上の動作により、作業ヘッド17は、エルボ配管23の曲り部と水平配管の間の溶接部24に対して、配管軸心と平行に中央で支持される。そして、作業ヘッド17内の図示されていない回転機構13により照明光28の方向を回転させることにより、配管内側の全周にわたって溶接部24の点検作業を行う。
本実施の形態の配管内作業装置によれば、配管に損傷を与えたり、装置の回収不能に陥ることなく、作業性よく良質な配管内作業を行うことができる。
【0022】
(第3の実施の形態)
次に図4を用いて、第3の実施の形態を説明する。本実施の形態の配管内作業装置は、支持装置1を構成するバルーン2の垂直配管10内面に接触する部分に接触式の作業ヘッドである点検センサ25を設け、下部にはユニバーサルジョイント12を介して錘26連結した構成である。
【0023】
本実施の形態においては、垂直配管10に対して、配管内作業装置を垂下して配管内部へ進入させる。錘26の自重により、作業装置の軸心が配管10の軸心と平行になるので、この状態においてバルーン2に空気を供給してバルーン2を膨らませて、点検センサ25を配管10の内面に接触させる。次に回転機構13により、ケーブルおよびチューブ束11を固定側として、作業装置全体を回転させることにより、点検センサ25を円周方向に走査する。回収方法やその他の運用については第1の実施の形態と同様である。
本実施の形態によれば、接触式の超音波センサなどを、配管内面上で配管軸心と直交した円周に沿って走査させて点検等の作業を行うことができる。
【0024】
(第4の実施の形態)
次に図5を用いて、第4の実施の形態を説明する。本実施の形態の配管内作業装置においては、支持装置1は半径方向に空気で膨らむ3つのバルーン26a、26b、26cを備え、これらが120度等配に配置されている。その下方には、ユニバーサルジョイント12を介して作業ヘッド17が連結されている。バルーン27a,27b,27cは、ゴム等による弾性体で構成されている。
【0025】
ケーブルおよびチューブ束11に吊られた作業装置は、作業ヘッド17の自重により垂直配管10の軸心と平行に垂下され、この状態でケーブルおよびチューブ束11から、バルーン27a,27b,27cの内部に空気を供給することにより、各々のバルーンは3方向に膨らんで展開し、配管10の内面に接触する。これにより、作業装置を配管内部で固定支持することができる。バルーン27a,27b,27cを収縮させるには、ケーブルおよびチューブ束11により供給した空気を開放すればよく、ゴム等の弾性体の収縮力により縮むことができる。また、本実施の形態の作業装置を水頭圧の作用する水中で使用すれば、外部からの水圧により収縮させることも可能であり、確実に収縮させることができる。
【0026】
本実施の形態によれば、原子炉に設けたジェットポンプのインレットミキサを取外さずに、配管内部の点検を行う場合において、作業装置をインレットミキサのノズル開口部から送り込むことにより内面の検査が可能である。またバルーン27a,27b,27cはゴムなどの弾性体で構成されているため、作業装置回収時にインレットミキサのノズル部分やジェットポンプ内面を傷つける危険性が低い。また、万が一、バルーンからの空気排出ラインが閉塞して空気を排出できない場合でも、バルーン27a,27b,27cに先の尖ったロッドなどにより孔を開けることで内部の空気を排出することができ、バルーンを収縮させることができる。
【0027】
以上のように、本実施の形態によれば、原子炉に設けたジェットポンプのインレットミキサを取外さずに配管内部の点検を行う場合等において、簡易な構造であるため小型に構成することが容易で、挿入性および回収性に優れた配管内作業装置を提供することができる。さらにジェットポンプ等の内面を傷つける危険性が低く、非常時回収性に優れ回収不可能となる危険性も低いという特長を有する。
【0028】
以上の第1ないし第4の実施の形態においては、配管内作業として点検、検査作業の場合を例として説明したが、点検、検査を行う作業ヘッドを他の作業を行う作業ヘッドと置き換えても同様の効果が得られる。すなわち、ブラシや研磨治具、水洗浄用のノズルといった洗浄装置、またはウォータジェットピーニングヘッドやレーザーピーニングヘッドといった予防保全装置、または溶接ヘッドや研削治具といった補修装置であってもよい。また、バルーンに注入するのは空気の代りに窒素ガス等の不活性の気体であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【0029】
【図1】本発明の第1の実施の形態の配管内作業装置の構成および配管内への設置状況を示す立面図。
【図2】本発明の第1の実施の形態の配管内作業装置を構成するバルーンを示し、(a)は立断面図、(b)は(a)のb−b線に沿う断面図、(c)は胴部の展開図、(d)は膨張した状態を示す立断面図。
【図3】本発明の第2の実施の形態の配管内作業装置を示し、(a)はエルボ配管への挿入時、(b)はエルボ配管内への設置時を示す図。
【図4】本発明の第3の実施の形態の配管内作業装置の構成および配管内への設置状況を示す立面図。
【図5】本発明の第4の実施の形態の配管内作業装置の構成および配管内への設置状況を示す立面図。
【符号の説明】
【0030】
1…支持装置、2…バルーン、3a,3b…端栓、4…胴部、5…コイルバネ、6…中心ロッド、7…エアチューブ、8…Oリング、10…垂直配管、11…ケーブルおよびチューブ束、12…ユニバーサルジョイント、13…回転機構、14…ケーシング、15…照明付きカメラ、16…反射ミラー、17…作業ヘッド、20…柔軟ロッドおよびケーブルおよびチューブ束、21…コイルバネ、22…中空部材、23…エルボ配管、24…溶接部、25…点検センサ、26…錘、27a,27b,27c…バルーン、28…照明光、29…支持ロッド。





 

 


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