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水中移動補修検査装置 - 株式会社東芝
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発明の名称 水中移動補修検査装置
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2007−212393(P2007−212393A)
公開日 平成19年8月23日(2007.8.23)
出願番号 特願2006−35209(P2006−35209)
出願日 平成18年2月13日(2006.2.13)
代理人 【識別番号】100075812
【弁理士】
【氏名又は名称】吉武 賢次
発明者 中 川 哲 郎 / 湯 口 康 弘 / 相 馬 浩 一 / 飯 森 宏 / 島 村 光 明
要約 課題
原子炉内の如き水中を自由に移動する水中ビークルの垂直方向の位置ずれを確実に防止することができる水中移動補修検査装置を得ること。

解決手段
水中を自由に移動するための浮力を発生する浮力発生装置12と、遊泳および壁面吸着用装置14a、14bと、少なくとも1つの走行車輪18、19が設けられた水中ビークル6を有し、その水中ビークル6に、作業ツール7が装着されるとともに、被検査対象構造物の下面に接触するガイドローラ22が設けられている。
特許請求の範囲
【請求項1】
水中を自由に移動するための浮力を発生する浮力発生装置と、遊泳および壁面吸着用装置と、少なくとも1つの走行車輪が設けられた水中ビークルを有し、その水中ビークルに、作業ツールが装着されるとともに、被検査対象構造物の下面に接触するガイドローラが設けられていることを特徴とする水中移動補修検査装置。
【請求項2】
水中を自由に移動するための浮力を発生する浮力発生装置と、遊泳および壁面吸着用装置と、少なくとも1つの走行車輪が設けられるとともに、被検査対象構造物の下面に接触するガイドローラが設けられた中継ボックスと、遊泳および壁面吸着用装置及び少なくとも1つの走行車輪が設けられるとともに、作業ツールが装着された水中ビークルとを有し、上記水中ビークルが上記中継ボックスにケーブルにより連結されていることを特徴とする水中移動補修検査装置。
【請求項3】
浮力発生装置は、注排水により浮力を調整することができるバラストタンクであることを特徴とする、請求項1または2記載の水中移動補修検査装置。
【請求項4】
浮力発生装置は、プロペラ等の推進機、水ジェット噴射機、浮力材、もしくはウエイト等の単独或いは複数の組合わせにより構成されていることを特徴とする、請求項1または2記載の水中移動補修検査装置。
【請求項5】
ガイドローラは、水中ビークルまたは中継ボックスに浮力が作用している状態で、炉内構造物の下面に機械的に転動可能に接触することを特徴とする、請求項1乃至4のいずれかに記載の水中移動補修検査装置。
【請求項6】
ガイドローラは、水中ビークルまたは中継ボックスの下端部に設けられていることを特徴とする、請求項1乃至5のいずれかに記載の水中移動補修検査装置。
【請求項7】
ガイドローラは、水中ビークルまたは中継ボックスの上端部に設けられていることを特徴とする、請求項1乃至5のいずれかに記載の水中移動補修検査装置。
【請求項8】
遊泳および壁面吸着用装置は、プロペラ等の推進機、水ジェット噴射機或いは吸盤であることを特徴とする、請求項1乃至7のいずれかに記載の水中移動補修検査装置。
【請求項9】
作業ツールは、目視検査、超音波探傷試験、渦電流探傷試験、フェライトチェック、レーザ超音波探傷試験、ブラッシング、クリーニング、水洗浄、レーザピーニング、ウォータジェットピーニング、ショットピーニング、EDM加工、レーザ溶接、機械加工等が行えるものであることを特徴とする、請求項1乃至8のいずれかに記載の水中移動補修検査装置。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、水が満たされている装置内を移動してその装置内の点検、補修等を行う水中移動補修検査装置に関する。
【背景技術】
【0002】
例えば原子炉、特に沸騰水型原子炉の炉内構造物は、高温高圧の環境下において十分な耐久性および高温での強度を有する材料、例えばオーステナイト・ステンレス鋼またはニッケル基合金によって構成されている。
【0003】
この炉内構造物のうち、交換困難な部材については、これらの部材が長期に及ぶプラントの運転によって、厳しい環境に曝され、また、中性子照射の影響もあることから、材料劣化の問題が懸念される。特に炉内構造物の溶接部近傍は、溶接入熱による材料の鋭敏化および引っ張り残留応力の影響で潜在的な応力腐食割れの危険性がある。原子炉内の主要な構造物であるシュラウド等にも同様な懸念があり、特に溶接線近傍の点検、検査、補修が必要である。
【0004】
従来、原子炉圧力容器や炉内構造物各部等の点検、検査、補修を行うために、各種装置や治工具を搭載して水中を遊泳移動するか、または壁面に吸着しながら水中を移動する装置が開発されている。すなわち、各種装置や治工具を搭載したケーシング内の上部に浮遊部としての密閉タンクを設け、装置自体が水中にて垂直に立った状態で浮遊するようにし、スラストファンの回転により装置を垂直な壁面に対して近づけてその壁面に吸着させ、そのとき壁面に接する駆動輪により壁面上を直進または旋回走行させ、溶接部の点検等を行うことができるようにしたものが提案されている(特許文献1および特許文献2参照)。
【特許文献1】特開平9−58586号公報
【特許文献2】特開2003−40194号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところが、上述のように検査装置自体が水中にて垂直に立った状態で浮遊するようにしたものにおいては、走行中に装置本体の自重やケーブル等の様々な要因によって検査装置に垂直方向の位置ずれが生ずる。この垂直方向の位置ずれは走行方向に対して垂直方向であるため、このずれを修正することが困難であり、検査装置を検査すべき垂直壁面に沿って横方向に正確に走行させることができず、被検査対象部に沿って検査装置を正しく走行させることができない等の問題がある。
【0006】
本発明は、このような点に鑑み、水中を自由に移動する水中ビークルの垂直方向の位置ずれを確実に防止することができる水中移動補修検査装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
第1の発明は、水中を自由に移動するための浮力を発生する浮力発生装置と、遊泳および壁面吸着用装置と、少なくとも1つの走行車輪が設けられた水中ビークルを有し、その水中ビークルに、作業ツールが装着されるとともに、被検査対象構造物の下面に接触するガイドローラが設けられていることを特徴とする。
【0008】
第2の発明は、水中を自由に移動するための浮力を発生する浮力発生装置と、遊泳および壁面吸着用装置と、少なくとも1つの走行車輪が設けられるとともに、被検査対象構造物の下面に接触するガイドローラが設けられた中継ボックスと、遊泳および壁面吸着用装置及び少なくとも1つの走行車輪が設けられるとともに、作業ツールが装着された水中ビークルとを有し、上記水中ビークルが上記中継ボックスにケーブルにより連結されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【0009】
浮力を発生する浮力発生装置により水中ビークル或いは中継ボックスに浮力が作用している状態で、ガイドローラを被検査対象構造物の下面に機械的に転動可能に接触させることにより、水中ビークルの自重やケーブル等の様々な外乱要因によって水中ビークルが垂直方向に位置ずれすることが確実に防止され、水中ビークルを上記被検査対象構造物の下面に沿って安定して走行させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0010】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【0011】
図1は、原子炉内補修検査装置を沸騰水型原子炉に適用した際のシステム構成図であり、原子炉圧力容器1内には円筒形状のシュラウド2が同心状に配設されている。そして、このシュラウド2と圧力容器1との環状間隙内には周方向に複数のジェットポンプ3が配設されている。上記シュラウド2内にはその下部に炉心支持板4が設けられ、上記シュラウド2内の上部には燃料集合体の上部を支持する上部格子板5が設けられている。また、図中符号6は後述する水中ビークルであって、その水中ビークル6には作業ツール7が装着されるとともに、オペフロ8上若しくは燃料交換機上に設置された制御装置9および処理装置10に複合ケーブル11によって接続されている。しかして、上記原子炉のシュラウド2の下部胴および炉下部の点検対象部位にアクセスする場合には、上記水中ビークル6を上部格子板5および炉心支持板4を通過させて上記点検対象部位に到達させ、また、シュラウド2の外面を検査する場合にはアニュラス部よりアクセスし、シュラウド2およびジェットポンプ3の間隙内を通過させる。
【0012】
図2は本発明の第1の実施の形態を示す図であり、(a)は上記水中ビークル6の側面図、(b)はその背面図である。上記水中ビークル6のケーシング内にはその上部にバラストタンク12が設けられており、そのバラストタンク12内にチューブ13を介して空気或いは水を給排することにより、水中に垂直状態に浮いている水中ビークル6の水中における浮力の調整を行うことができるようにしてある。
【0013】
また、上記水中ビークル6には、水平移動用スラスタ14a、14bが設けられており、駆動モータ15a、15bにより上記水平移動用スラスタ14a、14bを駆動させることにより、水中ビークル6の水平移動を行うことができる。すなわち、上記両水平移動用スラスタ14a、14bを例えば正転或いは逆転させることにより、水中ビークル6を例えばシュラウド2の垂直壁面側に移動させ、その壁面に吸着させ、或いは上記壁面から遠ざけることができる。また、上記両駆動モータ15a、15bの回転速度を制御し、左右の水平移動用スラスタ14a、14bの回転速度を適宜変更することにより、水中ビークル6が水中で垂直に浮遊している状態で上記壁面側或いはその反対側への移動、または転回させることもできる。
【0014】
さらに、上記水中ビークル6には水中ビークル6が上記シュラウド2の垂直壁面に吸着した時にその壁面に接し、モータ16、17により駆動される走行車輪18、19及びボールキャスタ20が取り付けられている。また、上記水中ビークル6には、その下端部に作業ツール7が吊設されている。
【0015】
一方、上記水中ビークル6の左右下端部には、L字状に屈曲形成されたレバー21が下方に突設されており、そのレバー21の先端部に例えば被検査対象構造物であるシュラウド2に形成されている段部の下面2aに当接して転動可能なガイドローラ22が設けられている。
【0016】
しかして、上記水中ビークル6は作業ツール7を保持した状態で水中移動しながら点検対象部位まで到達する。例えばシュラウド2の下部胴及び炉下部にアクセスする場合には、上部格子板5及び炉心支持板4を通過して点検対象部位に到達する。また、シュラウド2の外面を検査する場合には、アニュラス部よりアクセスし、シュラウド2と原子炉圧力容器1との環状間隙及びジェットポンプ3間の隙間を通過して点検対象部位に到達される。図2(a)、(b)はシュラウド2の上部胴及び中間部胴外側にアクセスする場合を想定した水中ビークル6の構成図であり、バラストタンク12内に空気若しくは水を注入或いは排出することにより浮力を調整し、上記水中ビークル6を点検対象部位近傍まで沈め、水平移動用スラスタ14a、14bを駆動させることにより、シュラウド2の壁面に接する位置まで水中ビークル6を水平移動させる。そこで、バラストタンク12内に空気を注入して装置全体で浮力が得られる状態とすると、前記ガイドローラ22がシュラウド2に形成されている段部の下面2aに当接して水中ビークル6の浮力による上方への移動が阻止され、上記ガイドローラ22とシュラウド2に形成されている段部の下面2aとの係合により水中ビークル6の垂直方向の位置ずれが防止される。したがってこの状態で水平移動用スラスタ14a、14bの作動により水中ビークル6を壁面に吸着させ、走行車輪18、19により壁面を走行させて点検対象部の点検等を行う。
【0017】
このように本実施の形態においては、バラストタンク12の浮力により水中ビークル6に設けられたガイドローラ22をシュラウド2に形成されている段部の下面2aに当接係合させるようにしたので、上記水中ビークル6の走行中における垂直方向の位置ずれを防止することができる。
【0018】
図3は本発明の第2の実施の形態を示す図であり、(a)は上記水中ビークル6の側面図、(b)はその背面図であって、例えばシュラウド2の下部胴2bと水平段部2cの隅角部等を検査することができるように作業ツール7が水中ビークル6の上部に設けられている。上記水中ビークル6の左右上部には、L字状に屈曲形成されたレバー21が上方に突設されており、そのレバー21の先端部に例えば上記シュラウド2に形成されている段部の下面2aに当接して転動可能なガイドローラ22が設けられている。その他の点は第1の実施の形態と同一である。
【0019】
しかして、この実施の形態においても、バラストタンク12の浮力により水中ビークル6に設けられたガイドローラ22がシュラウド2に形成されている段部の下面2aに当接係合され、上記水中ビークル6の走行中における垂直方向の位置ずれが防止される。
【0020】
図4は本発明の第3の実施の形態を示す図であり、(a)は水中ビークル6の側面図、(b)はその背面図であって、第1の実施の形態におけるバラストタンク12の代わりにプロペラ推進器が設けられている。すなわち、水中ビークル6の左右上部にはモータ25a、25bによって垂直軸線廻りに回転駆動されるプロペラ26a、26bが設けられている。その他の点は第1の実施の形態と同一である。
【0021】
しかして、この実施の形態においては上記プロペラ26a、26bの回転により水中ビークル6の浮力が調整され、その浮力により前記第1の実施の形態と同様にガイドローラ22がシュラウド2に形成されている段部の下面2aに当接係合され、上記水中ビークル6の走行中における垂直方向の位置ずれが防止される。
【0022】
図5は本発明の第4の実施の形態を示す図であり、(a)は水中ビークル6の側面図、(b)はその背面図であって、第1の実施の形態におけるバラストタンク12の代わりに水ジェット噴射器が設けられている。すなわち、水中ビークル6の左右上部にはノズル27a、27bが設けられており、水圧ホース28a、28bによって供給された圧力水を上記ノズル27a、27bから噴射させることができるようにしてある。その他の点は第1の実施の形態と同一である。
【0023】
しかして、この実施の形態においては水圧ホース28a、28bによって供給された圧力水を上記ノズル27a、27bから噴射させることにより水中ビークル6の浮力が調整され、その水中ビークル6の浮力により前記第1の実施の形態と同様にガイドローラ22がシュラウド2に形成されている段部の下面2aに当接係合され、上記水中ビークル6の走行中における垂直方向の位置ずれが防止される。
【0024】
また、図6は本発明の第5の実施の形態を示す図であり、(a)は水中ビークル6の側面図、(b)はその背面図であって、第1の実施の形態におけるバラストタンク12の代わりに浮力材30及びウエイト31を着脱可能としてある。すなわち、水中ビークル6の上部には浮力材30が着脱可能に装着されており、水中ビークル6の下部の左右にはウエイト31、31が着脱可能に装着されている。その他の点は第1の実施の形態と同一である。
【0025】
しかして、この実施の形態においては浮力材30及びウエイト31を適宜選択して水中ビークル6に装着することにより水中ビークル6の浮力が調整され、その水中ビークル6の浮力により前記第1の実施の形態と同様にガイドローラ22がシュラウド2に形成されている段部の下面2aに当接係合され、上記水中ビークル6の走行中における垂直方向の位置ずれが防止される。
【0026】
ところで、上記浮力調整装置であるプロペラ26a、26bや、水ジェット噴射器のノズル27a、27b、浮力材30もしくはウエイト31等は単独もしくは複数組合わせることによって浮上力を得るようにしてもよい。
【0027】
図7は本発明の第6の実施の形態を示す図であり、(a)は水中ビークル6の側面図、(b)はその背面図であって、第1の実施の形態における水平移動用スラスタ14a、14bの代わりに水ジェット噴射器が設けられている。すなわち、水中ビークル6の背面にはノズル32が設けられており、水圧ホース33によって供給された圧力水を上記ノズル32から噴射させることができるようにしてある。その他の点は第1の実施の形態と同一である。
【0028】
しかして、この実施の形態においてはノズル32から圧力水を噴射することにより水中ビークル6をシュラウド2等の壁面側に移動させ、壁面に吸着させることができる。
【0029】
図8は本発明の第7の実施の形態を示す図であり、(a)は水中ビークル6の側面図、(b)はその背面図であって、第1の実施の形態における水平移動用スラスタ14a、14bの代わりに吸盤が設けられている。すなわち、水中ビークル6のシュラウド2の壁面等に対向する面には吸盤34a、34bが設けられており、吸引ホース35によって吸引することができるようにしてある。その他の点は第1の実施の形態と同一である。
【0030】
しかして、この実施の形態においては吸盤34a、34b内の水等を吸引することにより水中ビークル6をシュラウド2等の壁面側に移動させ、壁面に吸着させることができる。
【0031】
さらに、図9は本発明の第8の実施の形態を示す図であり、(a)は側面図、(b)はその背面図であって、図中符号40は複合ケーブル11に連結された中継ボックスであって、その中継ボックス40にケーブル41を介して水中ビークル42が連結されている。 すなわち、上記中継ボックス40にはその上部にバラストタンク43が設けられており、そのバラストタンク43内にチューブを介して空気或いは水を給排することにより、水中に垂直状態に浮いている中継ボックス40の水中における浮力の調整を行うことができるようにしてある。
【0032】
また、上記中継ボックス40には、水平移動用スラスタ44a、44bが設けられており、駆動モータにより上記水平移動用スラスタ44a、44bを駆動させることにより、中継ボックス40の水平移動を行うことができる。すなわち、上記両水平移動用スラスタ44a、44bを例えば正転或いは逆転させることにより、中継ボックス40を例えばシュラウド2の垂直壁面側に移動させ、その壁面に吸着させ、或いは上記壁面から遠ざけることができる。また、上記両駆動モータの回転速度を制御し、左右の水平移動用スラスタ44a、44bの回転速度を適宜変更することにより、中継ボックス40が水中で垂直に浮遊している状態で上記壁面側或いはその反対側への移動、または転回させることもできる。
【0033】
さらに、上記中継ボックス40には中継ボックス40が上記シュラウド2の垂直壁面に吸着した時にその壁面に接し、モータにより駆動される走行車輪45、46及びボールキャスタ47が取り付けられている。また、上記中継ボックス40の左右下端部には、L字状に屈曲形成されたレバー21が下方に突設されており、そのレバー21の先端部に例えば上記シュラウド2に形成されている段部の下面2aに当接して転動可能なガイドローラ22が設けられている。
【0034】
しかして、バラストタンク43内に空気若しくは水を注入或いは排出することにより浮力を調整し、上記中継ボックス40を所定位置まで沈め、水平移動用スラスタ44a、44bを駆動させることにより、シュラウド2の壁面に接する位置まで中継ボックス40を水平移動させる。そこで、バラストタンク43内に空気を注入して装置全体で浮力が得られる状態とすると、前記ガイドローラ22がシュラウド2に形成されている段部の下面2aに当接して中継ボックス40の浮力による上方への移動が阻止され、上記ガイドローラ22とシュラウド2に形成されている段部の下面2aとの係合により中継ボックス40の垂直方向の位置ずれが防止される。したがってこの状態で水平移動用スラスタ44a、44bの作動により中継ボックス40を壁面に吸着させ、走行車輪45、46により壁面を走行させてその移動を行う。
【0035】
ところで、ケーブル41を介して上記中継ボックス40に連結されている水中ビークル42には水平移動用スラスタ14a、14b及び走行車輪18、19が設けられているとともに、作業ツール7が装着されている。
【0036】
したがって、上記中継ボックス40の移動に追従して水中ビークル42が移動され点検対象部の点検等を行うことができる。しかも、複合ケーブル11のもつ自重や外乱は中継ボックス40でキャンセルされ、水中ビークル42にはケーブル41の自重が作用するのみとなる。そのため、水中ビークル42に位置ずれは殆ど発生せず、中継ボックス40と並走することができ、水中ビークル42に安定した走行を行わせることができる。
【0037】
ところで、上記第8の実施の形態においては、中継ボックス40の左右下端部にL字状に屈曲形成されたレバー21を下方に突設したものを示したが、L字状に屈曲形成されたレバー21を中継ボックス40から上方に突設してもよい。
【0038】
また、作業ツールとしては、目視検査、超音波探傷試験、渦電流探傷試験、フェライトチェック、レーザ超音波探傷試験、ブラッシング、クリーニング、水洗浄、レーザピーニング、ウォータジェットピーニング、ショットピーニング、EDM加工、レーザ溶接、機械加工等が行えるものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【0039】
【図1】原子炉内補修検査装置を沸騰水型原子炉に適用した際のシステム構成図。
【図2】(a)、(b)は本発明の第1の実施の形態を示す側面図及び背面図。
【図3】(a)、(b)は本発明の第2の実施の形態を示す側面図及び背面図。
【図4】(a)、(b)は本発明の第3の実施の形態を示す側面図及び背面図。
【図5】(a)、(b)は本発明の第4の実施の形態を示す側面図及び背面図。
【図6】(a)、(b)は本発明の第5の実施の形態を示す側面図及び背面図。
【図7】(a)、(b)は本発明の第6の実施の形態を示す側面図及び背面図。
【図8】(a)、(b)は本発明の第7の実施の形態を示す側面図及び背面図。
【図9】(a)、(b)は本発明の第8の実施の形態を示す側面図及び背面図。
【符号の説明】
【0040】
1 原子炉圧力容器
2 シュラウド
6 水中ビークル
7 作業ツール
11 複合ケーブル
12 バラストタンク
14a、14b 水平移動用スラスタ
18、19 走行車輪
21 レバー
22 ガイドローラ
26a、26b プロペラ
27a、27b ノズル
28a、28b 水圧ホース
30 浮力材
31 ウェイト
32 ノズル
34a、34b 吸盤
40 中継ボックス
41 ケーブル
42 水中ビークル
43 バラストタンク
44a、44b 水平移動用スラスタ
45、46 走行車輪




 

 


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