6048280 水位測定装置

(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】6048280

(24)【登録日】2016年12月2日

(45)【発行日】2016年12月21日

(54)【発明の名称】水位測定装置

(51)【国際特許分類】

   G01F 23/296 20060101AFI20161212BHJP

   G21C 17/035 20060101ALI20161212BHJP

【ＦＩ】

   G01F23/296 B

   G21C17/02 D

【請求項の数】9

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2013-71116(P2013-71116)

(22)【出願日】2013年3月29日

(65)【公開番号】特開2014-194381(P2014-194381A)

(43)【公開日】2014年10月9日

【審査請求日】2016年1月27日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000099

【氏名又は名称】株式会社ＩＨＩ

(74)【代理人】

【識別番号】100175802

【弁理士】

【氏名又は名称】寺本 光生

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(74)【代理人】

【識別番号】100167553

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 久典

(72)【発明者】

【氏名】森垣 裕治

(72)【発明者】

【氏名】椎名 英介

(72)【発明者】

【氏名】今堀 敬三

【審査官】 森 雅之

(56)【参考文献】

【文献】 特許第４７０１１９８（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特許第５６０６７０３（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特許第４００４５３６（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特開２００４−２８６５０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６１−１０４２２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１２５７５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−７５４１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２６９９４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−８９１４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第３９９９４２３（ＵＳ，Ａ）

【文献】 米国特許第５６１９４２３（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｆ ２３／

Ｇ２１Ｃ １７／

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

鋼製の縦断面円形状の容器内部における水位を測定する水位測定装置であって、
磁石を含む駆動車輪を有する走行台車と、
当該走行台車に搭載される超音波探触子と、
前記走行台車の姿勢を検出する加速度センサと、
前記容器の形状と前記超音波探触子の測定結果と前記加速度センサの検出結果とに基づいて水位を算出する処理部と
を備えることを特徴とする水位測定装置。

【請求項2】

前記超音波探触子として、
前記走行台車の位置から前記容器の中心を挟んだ反対側の壁面からの反射波を受信する第１超音波探触子と、
前記走行台車が取り付く箇所の容器の内壁面からの反射波を受信する第２超音波探触子と
を備えることを特徴とする請求項１記載の水位測定装置。

【請求項3】

前記走行台車に設けられると共に前記超音波探触子を前記容器に向けて付勢するバネ蝶番を備えることを特徴とする請求項１または２記載の水位測定装置。

【請求項4】

前記走行台車に設けられると共に前記バネ蝶番の稼働範囲を規制するストッパを備えることを特徴とする請求項３記載の水位測定装置。

【請求項5】

前記超音波探触子を保持するホルダを備え、前記ホルダの前記容器側の角部が面取りされていることを特徴とする請求項１〜４いずれか一項に記載の水位測定装置。

【請求項6】

前記超音波探触子を保持するホルダを備え、前記ホルダの底面側に設けられる回転自在の摩擦低減ボールを備えることを特徴とする請求項１〜５いずれか一項に記載の水位測定装置。

【請求項7】

前記超音波探触子を保持するホルダを備え、前記超音波探触子が収容される前記ホルダ内部に水を供給するための内部給水部を備えることを特徴とする請求項１〜６いずれか一項に記載の水位測定装置。

【請求項8】

前記超音波探触子の超音波射出方向に配置されると共に前記ホルダ内部を外部と隔離する透明フィルムを備えることを特徴とする請求項７記載の水位測定装置。

【請求項9】

前記超音波探触子を保持するホルダを備え、前記ホルダと前記容器の外壁面との間に水を供給するための外周給水部を備えることを特徴とする請求項１〜８いずれか一項に記載の水位測定装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、水位測定装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

例えば、特許文献１や特許文献２には、原子力発電所のサプレッションチェンバ等の作業員による計測が困難な場所に設置された容器内部の水位を測定する技術が提案されている。特許文献１では、液相部分と気相部分とに計測配管を挿入して、容器の外部にて容器内部の水位を測定している。また、特許文献２では、液相部分と気相部分とを接続するように配設された配管に対して、発信部と受信部とで対をなす計測ユニットを高さ方向に複数設置し、これらの計測ユニットの計測結果に基づいて水位を測定している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００８−２３２６９８号公報

【特許文献2】特開２０１０−２７６５９３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１による方法では、容器に対して孔を設ける作業やこの孔に計測配管を接続する作業を行う必要があり、既設のサプレッションチェンバ等の容器内部の水位を計測することには適さない。また、特許文献２による方法では、容器に対して孔を設ける作業や液相部分と気相部分とを接続する配管を接続する作業、さらには計測ユニットを設置する作業を行う必要があり、特許文献１と同様に、既設のサプレッションチェンバ等の容器内部の水位を計測することには適さない。

【0005】

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、作業員による作業が困難な場所に設けられている断面円形の容器内部の水位を容易に測定可能とすることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、上記課題を解決するための手段として、以下の構成を採用する。

【0007】

第１の発明は、鋼製の縦断面円形状の容器内部における水位を測定する水位測定装置であって、磁石を含む駆動車輪を有する走行台車と、当該走行台車に搭載される超音波探触子と、上記走行台車の姿勢を検出する加速度センサと、上記容器の形状と上記超音波探触子の測定結果と上記加速度センサの検出結果とに基づいて水位を算出する処理部とを備えるという構成を採用する。

【0008】

第２の発明は、上記第１の発明において、上記超音波探触子として、上記走行台車の位置から上記容器の中心を挟んだ反対側の壁面からの反射波を受信する第１超音波探触子と、上記走行台車が取り付く箇所の容器の内壁面からの反射波を受信する第２超音波探触子とを備えるという構成を採用する。

【0009】

第３の発明は、上記第１または第２の発明において、上記走行台車に設けられると共に上記超音波探触子を上記容器に向けて付勢するバネ蝶番を備えるという構成を採用する。

【0010】

第４の発明は、上記第３の発明において、上記走行台車に設けられると共に上記バネ蝶番の稼働範囲を規制するストッパを備えるという構成を採用する。

【0011】

第５の発明は、上記第１〜第４いずれかの発明において、上記超音波探触子を保持するホルダを備え、上記ホルダの上記容器側の角部が面取りされているという構成を採用する。

【0012】

第６の発明は、上記第１〜第５いずれかの発明において、上記超音波探触子を保持するホルダを備え、上記ホルダの底面側に設けられる回転自在の摩擦低減ボールを備えるという構成を採用する。

【0013】

第７の発明は、上記第１〜第６いずれかの発明において、上記超音波探触子を保持するホルダを備え、上記超音波探触子が収容される上記ホルダ内部に水を供給するための内部給水部を備えるという構成を採用する。

【0014】

第８の発明は、上記第７の発明において、上記超音波探触子の超音波射出方向に配置されると共に上記ホルダ内部を外部と隔離する透明フィルムを備えるという構成を採用する。

【0015】

第９の発明は、上記第１〜第８いずれかの発明において、上記超音波探触子を保持するホルダを備え、上記ホルダと上記容器の外壁面との間に水を供給するための外周給水部を備えるという構成を採用する。

【発明の効果】

【0016】

超音波は、液中や固体中で伝搬され、気相中では伝搬されない性質を有している。このため、超音波探触子の測定結果から、超音波探触子の設置場所の内側に水が存在しているかを判断することができる。本発明によれば、超音波探触子が設置される走行台車が磁石を含む駆動車輪を有していることから、走行台車を鋼製の容器の外壁面に吸着させた状態で任意の箇所に移動させることができる。このため、容器の任意の位置に超音波探触子を移動させることができる。また、縦断面円形である容器の形状と、加速度センサから得られる検出結果に基づいて、走行台車の高さを求めることができる。したがって、本発明によれば、容器の任意の箇所に移動し、その箇所の内側に水が存在するかを判定し、さらにはその高さを求めることができる。よって、本発明によれば、作業員による作業が困難な場所に設けられている断面円形の容器内部の水位を容易に測定することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の一実施形態における水位測定装置の概略構成を模式的に示す全体図である。

【図2】本発明の一実施形態における水位測定装置が備える走行台車の平面図である。

【図3】本発明の一実施形態における水位測定装置が備える走行台車の背面図である。

【図4】本発明の一実施形態における水位測定装置が備える走行台車の左側面図である。

【図5】本発明の一実施形態における水位測定装置が備える走行台車の右側面図である。

【図6】本発明の一実施形態における水位測定装置が備える走行台車の駆動車輪の断面斜視図である。

【図7】本発明の一実施形態における水位測定装置が備える高周波超音波ユニットを含んだ一部を抜き出した拡大図であり、（ａ）が側面図であり、（ｂ）が（ａ）のＡ−Ａ断面図であり、（ｃ）が（ａ）のＢ−Ｂ断面図であり、（ｄ）が下面図である。

【図8】本発明の一実施形態における水位測定装置において水位を求める説明を行うための模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、図面を参照して、本発明に係る水位測定装置の一実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。

【0019】

なお、本実施形態においては、全体としてドーナッツ型の形状を有し、縦断面円形状のサプレッションチェンバＳの水位を測定する例を挙げて説明する。

【0020】

図１は、本実施形態の水位測定装置１００の概略構成を模式的に示す全体図である。この図に示すように、本実施形態の水位測定装置１００は、走行ユニット１０と、水タンク２０と、ホース３０と、中継器４０と、第１有線ケーブル５０と、操作司令部６０と、第２有線ケーブル７０とを備えている。

【0021】

走行ユニット１０は、サプレッションチェンバＳの外壁面に吸着した状態で操作司令部６０の指示に基づいて走行可能とされたものである。図２は、走行ユニット１０の平面図である。図３は、走行ユニット１０の背面図である。図４は、走行ユニット１０の左側面図である。図５は、走行ユニット１０の右側面図である。

【0022】

図２〜図５に示すように、走行ユニット１０は、走行台車１と、ジンバル機構２と、低周波超音波ユニット３と、高周波超音波ユニット４と、バネ蝶番５と、ストッパ６と、加速度センサ７と、カメラ８と、照明装置９とを備えている。

【0023】

走行台車１は、ベース部１ａと、駆動車輪１ｂと、モータ１ｃと、後輪支持プレート１ｄと、従動後輪１ｅとを備えている。ベース部１ａは、内部が液密性とされた箱状の部位であり、ジンバル機構２と、低周波超音波ユニット３と、高周波超音波ユニット４と、バネ蝶番５と、ストッパ６と、加速度センサ７と、カメラ８と、照明装置９等を支持する。

【0024】

駆動車輪１ｂは、走行台車１の前方寄りの両側部に対して回転可能に支持されている。図６は、駆動車輪１ｂの破断斜視図である。この図に示すように、駆動車輪１ｂは、環状の鉄製車輪１ｂ１がゴミ付着防止用の環状の樹脂製スペーサ１ｂ２を挟みかつ軸部１ｂ３を中心として同心状に対向配置されると共に、樹脂製スペーサ１ｂ２の内側に磁石１ｂ４が収容されてなる。また、鉄製車輪１ｂ１の外周面には網目状炉レット加工が施されている。

【0025】

モータ１ｃは、ベース部１ａの内部に設置されており、各駆動車輪１ｂに対して１つずつ設けられている。これらのモータ１ｃは、接続された駆動車輪１ｂを回転駆動させる。また、操作司令部６０からの指示に基づいて、個別に回転数を調節することが可能とされている。このため、モータ１ｃの回転数を個別に調節することによって２つの駆動車輪１ｂの回転速度に差をつけることにより、走行台車１を左右方向に旋回させることができる。

【0026】

後輪支持プレート１ｄは、ベース部１ａから後方に突出するようにベース部１ａの後ろ側に取り付けられており、従動後輪１ｅを回転可能に支持する。なお、後輪支持プレート１ｄには、不図示の磁石が内蔵されており、後輪支持プレート１ｄ及び従動後輪１ｅがサプレッションチェンバＳの外壁面に対して引き付けられるように構成されている。従動後輪１ｅは、後輪支持プレート１ｄに回転可能に支持されており、サプレッションチェンバＳの外壁面に対して当接する。本実施形態において走行台車１は、２つの駆動車輪１ｂと１つの従動後輪１ｅとの３か所でサプレッションチェンバＳの外壁面に当接し、縦断面円形のサプレッションチェンバＳの外壁面を任意の箇所に安定して移動することが可能とされている。

【0027】

ジンバル機構２は、後輪支持プレート１ｄを挟んで、走行台車１の後ろ側に取り付けられている。一方のジンバル機構２は低周波超音波ユニット３を支持し、他方のジンバル機構２は高周波超音波ユニット４を支持している。これらのジンバル機構２は、走行台車１の前後方向を向く軸を中心として低周波超音波ユニット３あるいは高周波超音波ユニット４を揺動可能に支持する軸部２ａと、軸部２ａが設けられると共に走行台車１の左右方向を向く軸を中心として揺動するフレーム２ｂと、フレーム２ｂを昇降可能に支持するアーム２ｃとを有しており、サプレッションチェンバＳの外壁面上に凹凸がある場合であっても、この凹凸に追従するように低周波超音波ユニット３及び高周波超音波ユニット４を安定支持することができる。

【0028】

低周波超音波ユニット３は、超音波探触子３ａ（第１超音波探触子）と、ホルダ３ｂと、外周給水部３ｃと、摩擦低減ボール３ｄと備えている。超音波探触子３ａは、例えば、０．０５〜１ＭＨｚ程度の低周波の超音波を射出すると共に、この超音波の反射波を受信し、この受信結果を示す電気信号を出力する。この超音波探触子３ａはホルダ３ｂ等を介して走行台車１に搭載されている。

【0029】

ホルダ３ｂは、超音波の射出面及び受信面が露出されるように超音波探触子３ａの下部を囲うようにして保持すると共にジンバル機構２の軸部２ａに接続されている。また、このホルダ３ｂのサプレッションチェンバＳ側に位置する底部３ｂ１は、走行台車１の前後方向に向く角部３ｂ２が面取り加工されている。このホルダ３ｂの底面には、放水溝（不図示）が設けられており、放水溝から吐出した水がホルダ３ｂとサプレッションチェンバＳとの間に供給され、超音波探触子３ａの射出面及び受信面とサプレッションチェンバＳとの間が常に水で満たされるように構成されている。

【0030】

外周給水部３ｃは、超音波探触子３ａの角部に対応するようにして４か所に対して設けられている。これらの外周給水部３ｃは、ホース３０（図１参照）から供給される水を放水溝まで案内するものである。摩擦低減ボール３ｄは、ホルダ３ｂの角部に対応して４か所に設けられており、ホルダ３ｂの底面側に回転自在に設けられている。

【0031】

このように構成された低周波超音波ユニット３は、サプレッションチェンバＳの外壁面に凹凸がない限り、常にサプレッションチェンバＳの縦断面の中心に向けて超音波探触子３ａから射出される超音波が向かうように支持されている。また、超音波探触子３ａは、走行台車１の位置からサプレッションチェンバＳの中心を挟んだ反対側の壁面からの反射波を受信する。

【0032】

図７は、高周波超音波ユニット４を含んだ一部を抜き出した拡大図であり、（ａ）が側面図であり、（ｂ）が（ａ）のＡ−Ａ断面図であり、（ｃ）が（ａ）のＢ−Ｂ断面図であり、（ｄ）が下面図である。これらの図に示すように、高周波超音波ユニット４は、超音波探触子４ａ（第２超音波探触子）と、ホルダ４ｂと、外周給水部４ｃと、内部給水部４ｄと、透明フィルム４ｅと、摩擦低減ボール４ｆとを備えている。超音波探触子４ａは、例えば、２ＭＨｚ程度の高周波の超音波を射出すると共に、この超音波の反射波を受信し、この受信結果を示す電気信号を出力する。この超音波探触子４ａはホルダ４ｂ等を介して走行台車１に搭載されている。

【0033】

ホルダ４ｂは、超音波の射出面及び受信面が露出されるように超音波探触子４ａの下部を囲うようにして保持すると共にジンバル機構２の軸部２ａに接続されている。また、このホルダ４ｂのサプレッションチェンバＳ側に位置する底部４ｂ１は、走行台車１の前後方向に向く角部４ｂ２が面取り加工されている。このホルダ４ｂの底面には、図７（ｄ）に示すように、矩形の環状とされた放水溝４ｂ３が下側から見て超音波探触子４ａを囲うように設けられており、放水溝４ｂ３から吐出した水がホルダ４ｂとサプレッションチェンバＳとの間に供給され、超音波探触子４ａの射出面及び受信面とサプレッションチェンバＳとの間が常に水で満たされるように構成されている。また、ホルダ４ｂの内部には、超音波探触子４ａが露出されると共に、水を貯蔵するための貯水スペース４ｂ４が設けられている。

【0034】

外周給水部４ｃは、超音波探触子４ａの角部に対応するようにして４か所に対して設けられている。これらの外周給水部４ｃは、ホース３０（図１参照）から供給される水を放水溝４ｂ３まで案内するものである。内部給水部４ｄは、貯水スペース４ｂ４の外側に設けられ、貯水スペース４ｂ４の角部に対応するようにして４か所に対して設けられている。これらの内部給水部４ｄは、ホース３０から供給される水を貯水スペース４ｂ４まで案内するものである。

【0035】

透明フィルム４ｅは、超音波探触子４ａの超音波射出方向に配置されており、ホルダ４ｂの内部である貯水スペース４ｂ４とホルダ４ｂの外部とを隔離するものである。この透明フィルム４ｅは、貯水スペース４ｂ４の底部をなすようにホルダ４ｂの底面に設けられた開口を閉塞している。このような透明フィルム４ｅは、超音波を減衰させない可撓性を有するフィルム材料によって形成されている。摩擦低減ボール４ｆは、ホルダ４ｂの角部に対応して４か所に設けられており、ホルダ４ｂの底面側に回転自在に設けられている。

【0036】

このように構成された高周波超音波ユニット４は、サプレッションチェンバＳの外壁面に凹凸がない限り、常にサプレッションチェンバＳの縦断面の中心に向けて超音波探触子４ａから射出される超音波が向かうように支持されている。また、超音波探触子４ａは、走行台車１が取り付く箇所のサプレッションチェンバＳの内壁面からの反射波を受信する。

【0037】

バネ蝶番５は、図４及び図５に示すように、各ジンバル機構２に対して１つずつ設けられており、走行台車１のベース部１ａに設置されている。これらのバネ蝶番５は、ジンバル機構２のアーム２ｃを下方に向けて付勢することで、ジンバル機構２に支持された低周波超音波ユニット３あるいは高周波超音波ユニット４をサプレッションチェンバＳの外壁面に向けて付勢する。すなわち、本実施形態においては、低周波超音波ユニット３側に設けられたバネ蝶番５によって超音波探触子３ａがサプレッションチェンバＳの外壁面に向けて付勢され、高周波超音波ユニット４側に設けられたバネ蝶番５によって超音波探触子４ａがサプレッションチェンバＳの外壁面に向けて付勢されている。

【0038】

ストッパ６は、各バネ蝶番５に対して１つずつ設けられており、走行台車１のベース部１ａに設置されている。これらのストッパ６は、バネ蝶番５の稼働範囲を規制するものであり、必要以上にバネ蝶番５の低周波超音波ユニット３あるいは高周波超音波ユニット４への付勢力が強くならないようにする。例えば、バネ蝶番５によって、低周波超音波ユニット３あるいは高周波超音波ユニット４がサプレッションチェンバＳに向けて付勢されると、走行台車１にはその反力としてサプレッションチェンバＳから離間する抗力が作用する。この抗力が駆動車輪１ｂ等の磁力に対して大きくなりすぎると、駆動車輪１ｂが浮く等によって走行台車１を正確に移動させることが難しくなる。このため、バネ蝶番５は、上記抗力が駆動車輪１ｂ等の磁力に対して大きくなりすぎないように、バネ蝶番５の稼働範囲を規制する。

【0039】

加速度センサ７は、走行台車１のベース部１ａの内部に配置されており、３軸周りの姿勢を検知する３軸加速度センサである。この加速度センサ７は、走行台車１の姿勢を検出し、この姿勢を示す電気信号を出力する。カメラ８は、走行台車１のベース部１ａに対して２つ設けられており、一方が走行台車１の前方を撮像してこの撮像結果を出力し、他方が走行台車１の後方を撮像してこの撮像結果を出力する。照明装置９は、各カメラ８に対して１つずつ併設されるように走行台車１のベース部１ａに対して設けられており、カメラ８の撮像方向を照明する。

【0040】

図１に戻り、水タンク２０は、低周波超音波ユニット３の外周給水部３ｃ、高周波超音波ユニット４の外周給水部４ｃ及び内部給水部４ｄに対して供給する水を貯蔵するタンクであり、例えば、サプレッションチェンバＳが置かれるトーラス室の外部に配置されている。この水タンク２０は、例えば、不図示のコンプレッサから圧縮空気が供給されることにより、貯蔵する水を外部に圧送する。ホース３０は、水タンク２０から吐出された水を低周波超音波ユニット３の外周給水部３ｃ、高周波超音波ユニット４の外周給水部４ｃ及び内部給水部４ｄまで案内するものである。このホース３０は、低周波超音波ユニット３の外周給水部３ｃ、高周波超音波ユニット４の外周給水部４ｃ及び内部給水部４ｄの各々に接続されている。

【0041】

中継器４０は、走行ユニット１０と操作司令部６０との間で送られる電気信号や電力を中継するためのものであり、第１有線ケーブル５０を介して走行ユニット１０と接続され、第２有線ケーブル７０を介して操作司令部６０と接続されている。また、この中継器４０は、超音波探触子３ａ及び超音波探触子４ａに対し電気信号を送受する超音波探傷器本体や加速度センサ７から入力される信号をコンピュータ等で演算可能なデータに変換するデータ変換器等を含んでいる。

【0042】

第１有線ケーブル５０は、中継器４０と走行ユニット１０とを接続し、電気信号や電力を送る。なお、第１有線ケーブル５０は、不図示の巻き取り装置によって、必要な長さとなるように巻き取られあるいは送り出される。

【0043】

操作司令部６０は、制御処理部６１（処理部）と、モニター６２と、操作部６３と、電源６４とを有しており、例えば、原子炉建屋の外部に設置される。制御処理部６１は、走行ユニット１０の制御を行うと共に、サプレッションチェンバＳの形状と、超音波探触子３ａあるいは超音波探触子４ａの測定結果と、加速度センサ７の検出結果とに基づいて水位を算出する。

【0044】

ここで、図８を参照して、超音波探触子３ａの高さ位置を求める方法について説明する。なお、図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、サプレッションチェンバＳの断面形状の中心と加速度センサ７とを通過する軸をＺ軸とし、当該断面においてＺ軸とサプレッションチェンバＳの外壁面で交差する接線方向をＹ軸とし、Ｚ軸及びＹ軸と直交する方向をＸ軸とする。また、水平軸とＺ軸とがなす角度をθ、Ｙ軸と走行ユニット１０の前後方向とがなす角度をφとする。さらに、加速度センサ７から超音波探触子３ａまでの走行ユニット１０の前後方向における離間距離をＭとし、サプレッションチェンバＳの外壁面までの半径をＲとし、サプレッションチェンバＳの赤道位置の高さが１９００ｍｍであるとする。

【0045】

まず、加速度センサ７の検出結果として取得できる角度φから、走行ユニット１０が図８（ｂ）に示すように上向きであるか、図８（ｃ）に下向きであるかについて、判断する。続いて、加速度センサ７を通るサプレッションチェンバＳの縦断面（図８（ｂ）及び（ｃ）で示される面）における加速度センサ７から超音波探触子３ａまでの距離Ｌを下式（１）によって算出する。

【0046】

Ｌ＝Ｍ×ｃｏｓφ （１）

【0047】

続いて、加速度センサ７の検出結果として取得できる角度θに基づいて、走行ユニット１０が上向きである場合には下式（２）にて、走行ユニット１０が下向きである場合には下式（３）にて超音波探触子３ａの高さ位置を求めることができる。

【0048】

１９００＋Ｒｓｉｎθ−Ｌｃｏｓθ （２）

【0049】

１９００＋Ｒｓｉｎθ＋Ｌｃｏｓθ （３）

【0050】

このため、制御処理部６１は、サプレッションチェンバＳの断面形状データとして、サプレッションチェンバＳの外壁面までの半径をＲと、サプレッションチェンバＳの赤道位置の高さとを記憶すると共に、加速度センサ７から超音波探触子３ａまでの走行ユニット１０の前後方向における離間距離Ｍを記憶していれば、加速度センサ７の検出結果に基づいて超音波探触子３ａのサプレッションチェンバＳにおける高さ位置を求めることができる。なお、超音波探触子４ａの高さ位置についても同様に求めることができる。

【0051】

よって、制御処理部６１は、走行ユニット１０がサプレッションチェンバＳの表面を移動されているときに、超音波探触子３ａあるいは超音波探触子４ａの測定結果が水の存在を示す信号と水の存在を示さない信号とに切り替わった箇所において、超音波探触子３ａあるいは超音波探触子４ａの高さ位置を求めることにより、正確にサプレッションチェンバＳ内部の水位を求めることができる。

【0052】

なお、超音波探触子３ａの測定結果を用いて水位を求めた場合と、超音波探触子４ａの測定結果を用いて水位を求めた場合とで、原則的に結果は一致するはずであるが、仮に結果に差が存在する場合には、予め実験等によって求めたより信頼性の高い超音波探触子の測定結果を用いて求めた水位を採用する。

【0053】

図１に戻り、モニター６２は、操作司令部６０が受信したカメラ８や超音波探触子３ａ及び超音波探触子４ａからの電気信号、また制御処理部６１で演算した結果を可視化して出力するものである。操作部６３は、走行ユニット１０を作業者が操作するためのマンマシンインターフェイスであり、ハンドル等からなる。電源６４は、例えば発電機等からなり、水位測定装置１００において必要となる電力を生成する。

【0054】

第２有線ケーブル７０は、操作司令部６０と中継器４０とを接続し、電気信号や電力を送る。

【0055】

このように構成された本実施形態の水位測定装置１００では、作業者が操作司令部６０においてモニター６２を視認しながら操作部６３を操作することによって走行ユニット１０をサプレッションチェンバＳの任意の箇所に移動させ、上述のように超音波探触子３ａあるいは超音波探触子４ａの測定結果が水の存在を示す信号と水の存在を示さない信号とに切り替わる箇所を捜索し、制御処理部６１によって、このときの加速度センサ７の検出結果から水位を求める。

【0056】

以上のような本実施形態の水位測定装置１００によれば、超音波探触子３ａ及び超音波探触子４ａが設置される走行台車１が磁石を含む駆動車輪１ｂを有していることから、走行台車１を鋼製の容器であるサプレッションチェンバＳの外壁面に吸着させた状態で任意の箇所に移動させることができる。このため、サプレッションチェンバＳの任意の位置に超音波探触子３ａ及び超音波探触子４ａを移動させることができる。また、縦断面円形であるサプレッションチェンバＳの形状と、加速度センサ７から得られる検出結果に基づいて、走行台車１（すなわち超音波探触子３ａ及び超音波探触子４ａ）の高さを求めることができる。したがって、本実施形態の水位測定装置１００によれば、サプレッションチェンバＳの任意の箇所に移動し、その箇所の内側に水が存在するかを判定し、さらにはその高さを求めることができる。よって、本実施形態の水位測定装置１００によれば、作業員による作業が困難な場所に設けられているサプレッションチェンバＳの容器内部の水位を容易に測定することが可能となる。

【0057】

また、本実施形態の水位測定装置１００においては、超音波探触子として、走行台車１の位置からサプレッションチェンバＳの中心を挟んだ反対側の壁面からの反射波を受信する超音波探触子３ａと、走行台車１が取り付く箇所のサプレッションチェンバＳの内壁面からの反射波を受信する超音波探触子４ａとを備えている。このため、いずれかの超音波探触子で用いる測定方法が現場環境に適さない場合であっても、他方の超音波探触子を用いて水位を測定することができる。

【0058】

また、本実施形態の水位測定装置１００においては、走行台車１に設けられると共に超音波探触子３ａあるいは超音波探触子４ａをサプレッションチェンバＳに向けて付勢するバネ蝶番５を備える。このため、常に超音波探触子３ａあるいは超音波探触子４ａをサプレッションチェンバＳに押し付けることができるため、安定して水位の測定を行うことができる。

【0059】

また、本実施形態の水位測定装置１００においては、走行台車１に設けられると共にバネ蝶番５の稼働範囲を規制するストッパ６を備える。このため、走行台車１に作用する抗力が大きくなって駆動車輪１ｂがサプレッションチェンバＳから浮くことを防止することができる。よって、確実に走行台車１を走行させることが可能となる。

【0060】

また、本実施形態の水位測定装置１００においては、ホルダ３ｂのサプレッションチェンバＳ側の角部３ｂ２及びホルダ４ｂのサプレッションチェンバＳ側の角部４ｂ２が面取りされている。このため、サプレッションチェンバＳの表面に凹凸がある場合であっても、この凹凸にホルダ３ｂ及びホルダ４ｂが衝突して走行台車１の走行が妨げられることを防止することができる。

【0061】

また、本実施形態の水位測定装置１００においては、ホルダ３ｂの底面側に設けられる回転自在の摩擦低減ボール３ｄと、ホルダ４ｂの底面側に設けられる回転自在の摩擦低減ボール４ｆとを備える。このため、低周波超音波ユニット３及び高周波超音波ユニット４をサプレッションチェンバＳの外壁面に対して滑らかに移動させることが可能となる。

【0062】

また、本実施形態の水位測定装置１００においては、超音波探触子４ａが収容されるホルダ４ｂの内部に形成された貯水スペース４ｂ４に水を供給するための内部給水部４ｄを備える。まず、貯水スペース４ｂ４を設けることにより、超音波探触子４ａをサプレッションチェンバＳの外壁面から遠ざけて配置することができるため、サプレッションチェンバＳの外壁面に凹凸がある場合であっても、超音波探触子４ａがサプレッションチェンバＳの外壁面に干渉し、超音波探触子４ａからサプレッションチェンバに射出される超音波の伝達効率が落ちることを防止することができる。さらに、この貯水スペース４ｂ４に水を供給する内部給水部４ｄを備えることから、貯水スペース４ｂ４に水を充満させ、超音波探触子４ａから射出された超音波を確実にサプレッションチェンバＳに到達させることが可能となる。

【0063】

また、本実施形態の水位測定装置１００においては、ホルダ内部を外部と隔離する透明フィルム４ｅを備える。このため、貯水スペース４ｂ４から水が漏出する量を減少させることができ、サプレッションチェンバＳに外壁面に凹凸がある場合であっても、常にサプレッションチェンバＳと超音波探触子４ａとの間に水を充満させておくことが可能となる。

【0064】

また、本実施形態の水位測定装置１００においては、ホルダ３ｂとサプレッションチェンバＳの外壁面との間に水を供給するための外周給水部３ｃと、ホルダ４ｂとサプレッションチェンバＳの外壁面との間に水を供給するための外周給水部４ｃとを備える。このため、常にサプレッションチェンバＳと超音波探触子４ａとの間に水を充満させておくことが可能となる。

【0065】

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

【0066】

例えば、上記実施形態においては、サプレッションチェンバＳの水位を測定する例について説明した。しかしながら、本発明は、これに限定されるものではなく、縦断面が円形の鋼製の容器の水位を測定する場合であれば適用することが可能である。

【0067】

また、上記実施形態においては、低周波超音波ユニット３と、高周波超音波ユニット４とを両方とも備える構成について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、低周波超音波ユニット３と高周波超音波ユニット４とのいずれかのみを備える構成を採用することも可能である。

【符号の説明】

【0068】

１……走行台車、１ａ……ベース部、１ｂ……駆動車輪、１ｂ１……鉄製車輪、１ｂ２……樹脂製スペーサ、１ｂ３……軸部、１ｂ４……磁石、１ｃ……モータ、１ｄ……後輪支持プレート、１ｅ……従動後輪、２……ジンバル機構、２ａ……軸部、２ｂ……フレーム、２ｃ……アーム、３……低周波超音波ユニット、３ａ……超音波探触子（第１超音波探触子）、３ｂ……ホルダ、３ｂ１……底部、３ｂ２……角部、３ｃ……外周給水部、３ｄ……摩擦低減ボール、４……高周波超音波ユニット、４ａ……超音波探触子（第２超音波探触子）、４ｂ……ホルダ、４ｂ１……底部、４ｂ２……角部、４ｂ３……放水溝、４ｂ４……貯水スペース、４ｃ……外周給水部、４ｄ……内部給水部、４ｅ……透明フィルム、４ｆ……摩擦低減ボール、５……バネ蝶番、６……ストッパ、７……加速度センサ、８……カメラ、９……照明装置、１０……走行ユニット、２０……水タンク、３０……ホース、４０……中継器、５０……第１有線ケーブル、６０……操作司令部、６１……制御処理部（処理部）、６２……モニター、６３……操作部、６４……電源、７０……第２有線ケーブル、１００……水位測定装置、Ｓ……サプレッションチェンバ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】