特許 5878846 狭隘部進入調査装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5878846

(24)【登録日】2016年2月5日

(45)【発行日】2016年3月8日

(54)【発明の名称】狭隘部進入調査装置

(51)【国際特許分類】

   G21C 17/003 20060101AFI20160223BHJP

   G02B 23/24 20060101ALI20160223BHJP

【ＦＩ】

   G21C17/00 E

   G02B23/24 A

【請求項の数】4

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2012-184247(P2012-184247)

(22)【出願日】2012年8月23日

(65)【公開番号】特開2014-41090(P2014-41090A)

(43)【公開日】2014年3月6日

【審査請求日】2015年1月21日

(73)【特許権者】

【識別番号】507250427

【氏名又は名称】日立ＧＥニュークリア・エナジー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000350

【氏名又は名称】ポレール特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】岡田 聡

(72)【発明者】

【氏名】高橋 良知

(72)【発明者】

【氏名】平野 克彦

(72)【発明者】

【氏名】大高 稔

【審査官】 林 靖

(56)【参考文献】

【文献】 実開平０４−０２５９０１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開昭５９−１０１９７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０６６１６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 田所 諭，能動索状体のアクチュエーションに関する研究，科学研究費補助金研究成果報告書，日本，東北大学，２００９年 ３月３１日，様式Ｃ−１９

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ２１Ｃ １７／００−１７／１４

Ｇ０２Ｂ ２３／２４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

狭隘部を有する配管内を進行し、周辺環境の点検および調査を実施する狭隘部進入調査装置であって、
自走機構を有する検査手段牽引部と、点検および調査を実施するセンサを具備する検査手段と、該検査手段を挿入時には後方から押し出し、回収時には引き出す機能を有する動作支援ウインチとが、この順に連結され、コントローラにより前記検査手段牽引部および前記検査手段および前記動作支援ウインチを制御するとともに、
前記検査手段牽引部は、柱状に構成され、その内部から順に超音波振動子、該超音波振動子と接触し推進力を得るステータ、その表面に複数の摩擦線制御孔を備え摩擦線制御孔から摩擦線が出ている摩擦線制御管とから構成され、
前記摩擦線制御管は、前記ステータに対し軸方向の相対位置を変えることで、前記摩擦線制御孔により前記摩擦線の角度を変え、
また前記摩擦線制御管は、配管狭隘部に進入する際は、前記摩擦線制御管を前記ステータに対して前方に押し出して前記摩擦線を倒すことで前記配管狭隘部を通過可能な外径とし、配管狭隘部通過後は、前記摩擦線制御管を前記ステータに対して後方に引いて前記摩擦線を起こし進行面に対し摩擦を発生させやすい形状とし、前記超音波振動子を駆動して前記ステータを前方に推進させることを特徴とする狭隘部進入調査装置。

【請求項2】

請求項１に記載の狭隘部進入調査装置であって、
前記検査手段は、ファイバーカメラ若しくは温度若しくは湿度若しくは放射線量若しくは圧力の少なくとも１つ以上を測定する計測器、のいずれか１つをアタッチメントとして搭載することを特徴とする狭隘部進入調査装置。

【請求項3】

狭隘部を有する配管内を進行し、周辺環境の点検および調査を実施する狭隘部進入調査装置であって、
自走機構を有する検査手段牽引部と、点検および調査を実施するセンサを具備する検査手段と、該検査手段を挿入時には後方から押し出し、回収時には引き出す機能を有する動作支援ウインチとが、この順に連結され、コントローラにより前記検査手段牽引部および前記検査手段および前記動作支援ウインチを制御され、
前記検査手段牽引部は、柱状に構成され、軸方向に対する角度を可変にできる複数の摩擦線をその表面に配置し、摩擦線を超音波振動子により振動させるとともに、
前記複数の摩擦線は配管狭隘部内では、軸方向に寝かせた角度位置とし、配管狭隘部外では軸方向に対して立たせた角度位置として前記複数の摩擦線を前記超音波振動子により振動させることで配管内を進行することを特徴とする狭隘部進入調査装置。

【請求項4】

請求項３に記載の狭隘部進入調査装置であって、
前記検査手段はその先頭位置にカメラを備えて映像を前記コントローラに送り、前記コントローラからの指示により、前記複数の摩擦線の軸方向に対する角度を可変にすることを特徴とする狭隘部進入調査装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、建屋貫通部等の狭隘部から進入し、建屋内部の調査を実施するための装置に係り、特に、狭隘部に曲りや径の変化があって、装置自身に自力推進が必要となる狭隘部進入調査装置に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば原子力発電プラントなどのように人間の立ち入りが制限される領域内を、監視、計測したい場合がある。このような場面では、配管などを利用してカメラや計測器などのセンサを制限領域内に導くための調査装置が使用される。

【0003】

この調査装置に要求される機能や使用には使用目的に応じて種々のものがあるが、例えばセンサを牽引し、あるいは搭載できること、自走あるいは後押しなどの駆動方式が存在すること、適用するプラントなどの事情を反映できるものであることなどが挙げられる。

【0004】

係る調査装置として例えば特許文献１には、細長のケーブルを牽引して自走し、障害物を乗越えてカメラを進入させる技術が公開されている。特許文献２には、多層の熱可塑性チューブの収縮を用いて推進するチューブアクチュエータに関する技術が公開されている。さらに特許文献３には、ケーブルを送り出す機構を備え、折り畳み式の長尺の点検装置を構造物内に挿入する機構が公開されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００９−６６１６７号公報

【特許文献2】特開２０１１−１１２１１０号公報

【特許文献3】特開平９−１９８８４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１の発明の効果を得るためには、ケーブルに取付けた線材をケーブルの周方向と軸方向の２方向に振動させることが要件となる。特に、周方向の振動はケーブルの捻じれ方向の振動であるため、長尺になると大きなトルクが必要になる。

【0007】

特許文献２の発明の効果を得るためには、多層の熱可塑性チューブを用いることから温度環境が一定である必要があり、高温下、水中等の環境での使用には制限がある。

【0008】

さらに、特許文献３は、長尺の点検装置の機構として、関節にアクチュエータを備えているため、挿入には一定の径が必要になる。

【0009】

このように、以上の各方式にはそれぞれ一長一短がある。加えて本発明では、適用するプラントなどの事情として、径の異なる配管内を複数経由して目的の場所に到達できることを要する。このため径の狭い所の通過のためには必然的に細長の構造である必要があり、広い所も通過するためには配管径の広狭を問わず一定の駆動力を得られるものである必要がある。

【0010】

以上のことから本発明においては、狭隘部を有する配管を利用して進入する場合に適した構造の狭隘部進入調査装置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】

【0011】

以上のことから本発明は、狭隘部を有する配管内を進行し、周辺環境の点検および調査を実施する狭隘部進入調査装置であって、自走機構を有する検査手段牽引部と、点検および調査を実施するセンサを具備する検査手段と、検査手段を挿入時には後方から押し出し、回収時には引き出す機能を有する動作支援ウインチとが、この順に連結され、コントローラにより検査手段牽引部および検査手段および動作支援ウインチを制御する。

【0012】

また検査手段牽引部は、柱状に構成され、その内部から順に超音波振動子、超音波振動子と接触し推進力を得るステータ、その表面に複数の摩擦線制御孔を備え摩擦線制御孔から摩擦線が出ている摩擦線制御管とから構成される。

【発明の効果】

【0013】

本発明の構成により、狭隘部を有する配管を利用して進入する狭隘部進入調査装置を得ることができる。

【0014】

具体的な本発明の実施例によれば、例えば格納容器外から進入し格納容器内部の状況を調査可能となる。特に、狭隘な配管から進入し、広域かつグレーチング等の上を進入可能な移動が可能となる。また、蒸気雰囲気および放射線環境下においても、実体のある蒸気ノイズと、電気的ノイズである放射線ノイズの混合した撮影画像を入力画像とし、明瞭な映像を出力できる。さらに、進入経路上に障壁が存在する場合でも、その障壁を取り除くことが可能になり、格納容器内部調査を実現でき、また、内部の各種物理量を測定可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】建屋を貫通した配管を用いて建屋内部を調査する調査装置構成の概要を説明した図。

【図2】検査手段牽引部の拡大構造を示した図。

【図3】摩擦線が進行方向に寝ているような位置になっている状態を示した図。

【図4】摩擦線が進行方向に垂直な方向に立っている位置になっている状態を示した図。

【図5】配管狭隘部挿入前の検査手段牽引部形状を模式的に説明した図。

【図6】配管狭隘部通過中の検査手段牽引部形状を模式的に説明した図。

【図7】配管狭隘部通過後の検査手段牽引部形状を模式的に説明した図。

【図8】プラント内侵入後の状態を説明する図。

【図9】プラント検査の作業の流れを示すフロー図。

【図10】検査手段牽引部の中央部の拡大構造を示した図。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、図用いて、本発明の一実施形態である建屋内狭隘部進入調査装置の構成及び動作について説明する。

【実施例】

【0017】

図１は、建屋を貫通した配管を用いて建屋内部を調査する狭隘部進入調査装置の概要を説明した図である。

【0018】

この図において、まず調査対象となるプラントは建屋壁１により内部Ｉと外部Ｏが区分されており、配管２が内外部の間を貫通して設けられている。配管２は、配管入口２ａから配管出口２ｂに至るがこの間には配管狭隘部２ｃや配管傾斜部２ｄがある。本発明では配管の一部が狭くなっている場合にも、自力内部進入を行う。

【0019】

このために本発明の検査装置は、自走機構を有する検査手段牽引部５と、点検および調査を実施するセンサを具備する検査手段６と、検査手段６を配管２に挿入する時には後方から押し出し、回収時には引き出す機能を有する動作支援ウインチ７と、検査手段牽引部５および検査手段６および動作支援ウインチ７を制御するコントローラ９から構成される。また動作支援ウインチ７とコントローラ９の間には引出ケーブル８が設けられており、この引出ケーブル８を通じてコントローラ９から、検査手段牽引部５、検査手段６、動作支援ウインチ７に向けて電力が送られ、あるいは制御信号の授受が行われる。

【0020】

本発明の検査装置は、検査手段牽引部５の構造に特徴を有しており、図２に検査手段牽引部５の拡大構造を示している。柱状の検査手段牽引部５は、進行方向に対して前部５１、中間部５２、後部５３で構成されている。このうち前部５１は、柱状構成の中心部分から順に超音波振動子１０、その外周にステータ１１ａ、さらにその外側に摩擦線制御管１２ａを配置した多重構成とされている。

【0021】

摩擦線制御管１２ａには多数の摩擦線制御孔１３ａが空けてあり、ここから摩擦線１５ａがでている。なお、図２では、摩擦線１５ａを１本のみ図示しているが、多数の摩擦線制御孔１３ａから摩擦線１５ａがでている。摩擦線１５ａは、ステータ１１ａに固定されている。

【0022】

中間部５２には、超音波振動子取付け部１４や摩擦線制御管シフト機構２０などの制御機構が搭載されている。摩擦線制御管シフト機構２０は、ステータ１１ａに対して、その外側の摩擦線制御管１２ａの位置をスライドさせることで相対的な位置を変更する。

【0023】

図３は、摩擦線制御管１２ａのスライド量１６が大きく、この結果摩擦線制御孔１３ａを通して飛び出している摩擦線１５ａが進行方向に寝ているような位置になっている状態を示している。図４は、摩擦線制御管１２ａのスライド量１６が小さく、この結果摩擦線制御孔１３ａを通して飛び出している摩擦線１５ａが進行方向に垂直な方向に向かって立っているような位置になっている状態を示している。

【0024】

後部５３（超音波振動子取付け部１４の検査装置ウインチ７側）も、同様に摩擦線制御管１２ｂに、摩擦線制御孔１３ｂを開け、摩擦線１５ｂを取付けている。但し、図２の例では摩擦線制御孔１３ｂはスライドさせておらず、従って常に摩擦線制御孔１３ｂを通して飛び出している摩擦線１５ｂが、進行方向に垂直な方向に向かって立っているような位置になっている。なお、この後部５３も前部５１と同様に摩擦線１５の角度を可変に変更するようにすることもできる。

【0025】

このように図２の検査手段牽引部５は、超音波振動子１０と、超音波振動子と接触し推進力を得るステータ１１ａと、ステータ１１ａの外面に取付け走行する面に対し摩擦力を発生させる摩擦線１５と、摩擦線１５の向きを変える摩擦線制御管１２とから構成される。また、摩擦線制御管１２として、表面に、摩擦線１５の数と同一の摩擦線制御孔１３を開け、ステータ１１ａに対し軸方向の相対位置を変えることで、摩擦線制御孔１３により摩擦線１５の角度を変える。

【0026】

検査手段牽引部５の構成とここで果たす機能についてさらに説明する。図２において、超音波振動子１０は、線状のタイプを用い、ステータ１１ａと同軸に配置する。超音波振動子１０は、中間部５２の超音波振動子取付け部１４を固定端として軸上に振動し、進行波を発生させる。これにより、ステータ１１ａとの間に摩擦力が生じる。ステータ１１ａには、周方向、軸方向に等間隔に摩擦線１５ａを取付けてある。ステータ１１ａの振動により、摩擦線１５ａも振動する。摩擦線１５ａは配管内面と接触しており、検査装置本体６を牽引する力を生じる。また、摩擦線制御管１２ａには摩擦線１５ａを通す摩擦線制御孔１３ａを空けてある。この構成により、軸方向の振動で検査装置を牽引することが可能になる。

【0027】

図１は、検査手段牽引部５が配管狭隘部２ｃを通過して広い配管部分に出た状態にあり、検査手段６が配管狭隘部２ｃを通過中の状態を示している。この状態に至るまでには次の処理手順を経ている。最初の状態では、検査手段牽引部５と検査手段６と検査装置ウインチ７は接続されており、検査装置ウインチ７には、引出しケーブル８を介して検査装置コントローラが接続されている。

【0028】

初めに作業員は、配管入口２ａから、検査装置の検査手段牽引部５を先頭にして検査装置ウインチ７までを配管内に手で押し込む。このときの押し込み位置は、先頭の検査手段牽引部５が配管狭隘部２ｃに至るあたりまでとするのがよい。図１において検査手段６の先頭には小型カメラが取り付けられており、摩擦線１５ａを通して検査手段牽引部５先頭の様子を映している。これによりコントローラ９側では、先頭位置の状態を知ることができる。

【0029】

コントローラ９は、先頭の検査手段牽引部５が配管狭隘部２ｃに至ると、摩擦線制御管シフト機構２０に狭隘部通過モードであることの信号を送る。これを受けて摩擦線制御管シフト機構２０は、摩擦線制御管１２ａのスライド量１６が大きくなるように操作し、この結果摩擦線制御孔１３ａを通して飛び出している摩擦線１５ａが進行方向に寝ているような位置に変更する。なお、摩擦線１５を折りたたむ位置にするのは、最初の手動押し込み段階から行っていてもよい。

【0030】

図５はこの時の検査手段牽引部５の形状、および検査手段６、検査装置ウインチ７との位置関係を模式的に示した図である。配管狭隘部２Ｃ手前で摩擦線１５が折りたたまれている。この場合の検査手段牽引部５先端部分の径は、図３に示すように摩擦線制御管１２の直径Ｌ０に折りたたまれた摩擦線１５で定まる厚みを加えたＬｍｉｎ程度である。従って、Ｌｍｉｎよりも大きな径の配管狭隘部２Ｃであれば挿入することができる。

【0031】

図３の摩擦線制御管１２ｃを前方１６に押し出した状態では、摩擦線１５ｃは軸方向に倒れ、配管表面との摩擦が少なくなる。この状態で摩擦線１５ｃを振動させて配管狭隘部２Ｃ内を進行する。但し、この折りたたみ状態では配管表面との摩擦が少なく、推進力が小さいことから、検査装置ウインチ７から押し込み捜査を行うのが有効である。このようにして、検査手段牽引部５を細部挿入形状に変形させ配管狭隘部２Ｃを通過させる。図６は、配管狭隘部２Ｃ通過中の検査手段牽引部５の形状、および検査手段６、検査装置ウインチ７との位置関係を模式的に示している。

【0032】

検査手段牽引部５が配管狭隘部２Ｃを通過したことを、コントローラ９はカメラからの画像で確認し、摩擦線制御管シフト機構２０に狭隘部通過モードでないことの信号を送る。これを受けて摩擦線制御管シフト機構２０は、摩擦線制御管１２ａのスライド量１６が小さくなるように操作し、この結果摩擦線制御孔１３ａを通して飛び出している摩擦線１５ａが進行方向に垂直な方向に立っているような位置に変更する。また、コントローラ９は自走信号を送り、超音波振動子１０を振動させることで、摩擦線１５ｃと配管内面との摩擦で、全体を進行させる。このような配管狭隘部２Ｃを通過後は、検査手段牽引部５を推進形状に変化させ配管内部を進行させる。この状態では、配管傾斜部２ｄを進行することも可能である。

【0033】

図７はこの時の検査手段牽引部５の形状、および検査手段６、検査装置ウインチ７との位置関係を模式的に示した図である。配管狭隘部２Ｃ通過後で摩擦線１５が拡げられている。この場合の検査手段牽引部５先端部分の径は、図４に示すように拡げられた摩擦線１５の幅で定まるＬｍａｘである。従って、Ｌｍａｘよりも小さな径の配管２であれば、自走することが可能である。

【0034】

このように検査手段牽引部５は、配管狭隘部２Ｃから挿入する際は、摩擦線制御管１２をステータ１１に対して前方に押し出して摩擦線１５を倒し、配管狭隘部２Ｃを通過可能な外径とし、通過後は、摩擦線制御管１２をステータ１１に対して後方に引いて摩擦線１５を起こし、進行面に対し摩擦を発生させやすい形状とし、超音波振動子を駆動してステータを前方に推進させる。

【0035】

その後、建屋壁内側１ｂにある配管出口２ｂまで進行し、検査装置本体７にて建屋内部の状況を調査する。図８は、配管出口２ｂから建屋壁１の内部Ｉに検査手段牽引部５、および検査手段６が進入した状態を示している。

【0036】

このように図５から図８は、図１における装置の変形手順を説明する図である。図５は、配管狭隘部２Ｃ挿入前の機器形状であり、摩擦線１５は振動線２１に這わせてある状態である。振動線２１はジョイント２２を介して、カメラ２３と接続してあり、カメラは後部のケーブル部をウインチ７で巻取ってある。図６は、ウインチ７でカメラ２３を繰り出し、配管の細部を通過中の状態を示す。細部通過後は、図７に示すように、摩擦線１５を立て、配管壁面と摩擦力発生出来る形状にする。その後、配管内を進行して、カメラを牽引するとともに、図８のようにカメラ巻取り装置２５は、建屋壁１の内部Ｉにカメラケーブルを送り込むことで、配管内の円滑な挿入を可能にする。

【0037】

なお検査手段としては、ファイバーカメラ若しくは温度若しくは湿度若しくは放射線量若しくは圧力の少なくとも１つ以上を測定する計測器、のいずれか１つをアタッチメントとして搭載するのがよい。

【0038】

図１０は、図２の中央部５２のさらなる詳細な構成の一例を示したものであり、摩擦線制御管シフト機構２０と、振動伝達機構３０の一例を示している。このうち振動伝達機構３０は、超音波振動子１０に取り付けたモータ１１２の回転を、シャフト１１１、ギア１１５を介してステータ１１に伝え、軸に対する周方向振動を発生させる。それにより摩擦線を振り、新効力を発生させる。

【0039】

摩擦線制御管シフト機構２０は、別のモータ１１４を超音波振動子取付け部１４に取り付け、シャフト１１６、ボールねじ１１３を取り付け、空き点による押し付け力により摩擦線制御間１２を軸方向に移動させる。

【0040】

図９は、作業開始後の手順を示したものである。配管内への挿入開始後（ステップ３０）、配管狭隘部２Ｃ手前へウインチを設置する（ステップ３１）。ウインチを駆動するとともに摩擦線を倒し、配管狭隘部２Ｃに挿入する（ステップ３２）。配管狭隘部２Ｃ通過後は、摩擦線の角度を変更し（ステップ３３）、配管を進行し（ステップ３４）、終了となる（ステップ３５）。

【0041】

本発明は、オリフィス、異型カップリング、エルボ、曲げ配管等、後部から押し込むだけでは挿入が難しい場合でも、検査手段牽引部５の作用により、検査装置を挿入でき、建屋内部の状況を把握できる装置を提供するものである。

【符号の説明】

【0042】

１…建屋壁
１ａ…建屋壁外側
１ｂ…建屋壁内側
２ａ…配管入口
２ｂ…配管出口
２Ｃ…配管狭隘部
２ｄ…配管傾斜部
５…検査手段牽引部
６…検査装置
７…検査装置ウインチ
８…引出しケーブル
９…検査装置コントローラ
１０…超音波振動子
１１ａ…ステータ
１２ａ、１２ｂ…摩擦線制御管
１３ａ、１３ｂ…摩擦線制御孔
１４…超音波振動子取付け部
１５ａ、１５ｂ…摩擦線
１６…摩擦線制御管の動作方向
２１…振動線
２２…ジョイント
２３…カメラ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】