▶ ウエスチングハウス・エレクトリック・カンパニー・エルエルシーの特許一覧
(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】
(24)【登録日】2023-11-20
(45)【発行日】2023-11-29
(54)【発明の名称】往復移動装置
(51)【国際特許分類】
G21C 17/013 20060101AFI20231121BHJP
G21C 19/20 20060101ALI20231121BHJP
【ＦＩ】
G21C17/013
G21C19/20
【請求項の数】
6
(21)【出願番号】P 2022141636
(22)【出願日】2022-09-06
(62)【分割の表示】P 2020509468の分割
【原出願日】2018-08-21
(65)【公開番号】P2022172308
(43)【公開日】2022-11-15
【審査請求日】2022-09-06
(31)【優先権主張番号】15/681,484
(32)【優先日】2017-08-21
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】501010395
【氏名又は名称】ウエスチングハウス・エレクトリック・カンパニー・エルエルシー
(74)【代理人】
【識別番号】100091568
【弁理士】
【氏名又は名称】市位 嘉宏
(72)【発明者】
【氏名】フォーリー、ケヴィン、ジェイ
(72)【発明者】
【氏名】ゴッツリフェ、アンドリュー、ジェイ
【審査官】鳥居 祐樹
(56)【参考文献】
【文献】米国特許第０５９３０３１６（ＵＳ，Ａ）
【文献】米国特許第０５７８４４２５（ＵＳ，Ａ）
【文献】特開平０２－１１６７４７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０３－２６１８９７（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ２１Ｃ １７／００３
Ｇ２１Ｃ １７／０１３
Ｇ２１Ｃ １９／２０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
沸騰水型原子炉（１０）の炉心シュラウド（１２）の内部領域（８）に受け入れ可能なツール（４）に取り付けるように、また、当該内部領域にデバイス（６）を搬入するように構成された往復移動装置（８６）であって、当該ツール上に設置するように構成され、互いに反対側の第１の側面（９１Ａ）および第２の側面（９１Ｂ）を有するプラットフォーム（８８）と、
当該プラットフォーム上に設置される細長い支持部（９０）であって、互いに反対側の第１の端部（１０１Ａ）および第２の端部（１０１Ｂ）を有し、当該プラットフォームに対して長手軸の方向の第１の方向へ移動可能であり、当該第１の方向は移動により当該第１の端部が当該第１の側面から相対的に離れる方向であり、さらに当該第１の方向とは反対の第２の方向へ移動可能であり、当該第２の方向は移動により当該第２の端部が当該第２の側面から相対的に離れる方向であり、さらに当該プラットフォームに対して凹状である円弧方向に細長いことを特徴とする支持部（９０）と、
細長い可撓性のベルト（９２）であって、その長さ沿いの１つ以上の位置（１０４Ａ、１０４Ｂ、１０４Ｃ）で当該プラットフォームに固着され、当該支持部の少なくとも一部の周りを延びて閉ループを形成し、当該支持部が当該第１の方向および当該第２の方向へ移動すると当該支持部の当該少なくとも一部との間で相対的に移動するベルト（９２）と、
当該ベルト上に設置され、当該デバイスを搬送するように構成された取り付け台（９４）と、
当該支持部と当該プラットフォームおよび当該ベルトのうちの一方との間に作動的に延びる駆動機構（９６）であって、当該往復移動装置をその第１の状態と第２の状態の間で移動させるように作動可能な駆動機構（９６）とを具備し、
当該第１の状態において、当該第１の側面から延びている当該支持部の部分は当該第２の側面から延びている部分より相対的に大きく、当該取り付け台は相対的に当該第２の端部よりも当該第１の端部の近くに位置しており、且つ、当該第１の端部と当該取り付け台は当該プラットフォームに対してオーバーハングしており、
当該第２の状態において、当該第２の側面から延びている当該支持部の部分は当該第１の側面から延びている部分より相対的に大きく、当該取り付け台は相対的に当該第１の端部よりも当該第２の端部の近くに位置しており、且つ、当該第２の端部と当該取り付け台は当該プラットフォームに対してオーバーハングしていることを特徴とする往復移動装置（８６）。
【請求項2】
前記円弧は半径が一定である、請求項１の往復移動装置。
【請求項3】
前記ベルトが前記第１の端部に隣接する第１の位置（１０５Ａ）の周りに延び、さらに前記第２の端部に隣接する第２の位置（１０５Ｂ）の周りに延び、前記往復移動装置が前記第１の状態と前記第２の状態の間で移動すると前記ベルトと当該第１の位置および当該第２の位置の間に相対的な移動が生じることを特徴とする、請求項１の往復移動装置。
【請求項4】
前記駆動機構が前記支持部と前記プラットフォームの間に作動的に延びる、請求項３の往復移動装置。
【請求項5】
前記支持部は歯付きラック（１０２）を含み、前記駆動機構は当該歯付きラックと前記プラットフォームの間を作動的に延びることを特徴とする、請求項４の往復移動装置。
【請求項6】
前記取り付け台は前記ベルトに固着されており、前記駆動機構の動作によって前記支持部が前記プラットフォームに対して移動すると、前記往復移動装置が前記第１の状態と前記第２の状態の間で移動する際、前記ベルトと前記第１の位置および前記第２の位置の間に相対的な移動が生じることを特徴とする、請求項５の往復移動装置。【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本願で開示および特許請求する発明は概して照射環境で使用できるツールに関し、具体的には、使用するにあたり沸騰水型原子炉の炉心シュラウドの内部領域に受け入れて、当該内部領域にデバイスを搬入するように構成されたツールに関する。
【背景技術】
【0002】
関連技術分野では多種類の原子炉の存在が知られている。そのような周知の原子炉には加圧水型原子炉（ＰＷＲ）と沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）があるが、いずれも一般的に、原子力発電所の一部である発電機に接続される。
【0003】
原子炉内のさまざまな構成機器および構造物は、かかる構成機器および構造物の構造健全性を評価し修理の必要性を判断するために定期的に検査される。超音波検査は、原子炉の構成機器および構造物のひび割れを検知する周知の技術である。しかし、原子炉内の検査領域はアクセス上制約があるため、検査ツールを用いる評価には難しいところがある。例えば、ＢＷＲの炉心シュラウドのひび割れは、構造健全性を低下させ、プラントの運転に支障をきたすおそれがあるため、定期的な検査および評価の対象となる。しかし、炉心シュラウドの溶接部はアクセスが容易ではない。より具体的には、そのような炉心シュラウドの円筒形の外面へのアクセスは、一般的に、炉心シュラウドの外面と原子炉圧力容器の内面との間の環状空間内の、互いに隣接するジェットポンプの間の領域に限られる。超音波走査のためのアクセスは、原子炉圧力容器の内面とジェットポンプおよび他の付属品（炉心シュラウドの円筒形外面から半径方向外向きに突き出たライザーブレースやリストレーナブラケットなど）との間のさらに狭い空間内に制限される。さらには、具体的なプラント設備によるが、一部の炉心シュラウドおよび溶接された付属品は炉心シュラウド外面でまったくアクセス不能である。
【0004】
さらに、原子炉内の検査領域は放射能が高く、同領域内で作業する作業員に安全上のリスクが及ぶ可能性がある。ＢＷＲなどの原子炉の検査および補修は、手動制御のポールとロープによって検査デバイスを操作および／または位置決めするのが一般的である。原子炉の運転停止時に、一部の構成機器の検査や補修を行うには、原子炉冷却材中の３０～１００フィートの深さに検査のためのマニピュレータ装置を設置する必要がある。そのような深さでマニピュレータを設置したり取り外したりする作業には比較的長い時間がかかるため、プラントの運転停止期間に影響が及ぶ可能性がある。また、検査の実施には、種々の検査デバイスに応じて異なるいくつかのマニピュレータ、あるいはマニピュレータの動作形態の変更を要することがあるため、さらなるマニピュレータの設置および取り外し作業と追加の費用が必要となる。設置と取り外しにかかる期間が長くなると、プラントの運転停止期間に影響が及ぶだけでなく、検査を行う作業員の放射線被ばくや汚染物質へ身をさらすことが増えることになる。
【0005】
したがって発電事業者は、放射線被ばくを減らし、発電所の運転停止コストとその影響を軽減するために、マニピュレータを設置したり取り外したりする回数を減らすことを望んでいる。発電事業者はまた、コストを減らし、運転効率をできるだけ上げることを望んでいる。したがって、改善策が望まれる。
【発明の概要】
【0006】
改良型ツールは、ＢＷＲの炉心シュラウドの内部領域に受け入れられるように構成されている。当該ツールは、当該内部領域にデバイスを搬入するように構成されている。このデバイスは、炉心シュラウドを超音波で走査できる検査用機器でも別のデバイスでもよい。当該ツールは、細長いフレームと、当該フレーム上の昇降装置と、当該昇降装置上のマニピュレータ装置とを含む。当該ツールはさらに、当該マニピュレータ装置上の往復移動装置を含み、当該往復移動装置は当該デバイスを搬送するように構成された取り付け台を有する。当該往復移動装置は、当該炉心シュラウドの内面の輪郭に整合する円弧状の細長いラックを含む。当該細長いラックを当該マニピュレータ装置に対して移動させると、当該ラック上の取り付け台および当該取り付け台に搭載された当該デバイスが円弧状経路を移動して、炉心シュラウドの円周方向の検査が行われる。当該昇降装置は、当該往復移動装置を細長い当該フレームに沿って移動させて、当該取り付け台およびその上に搭載された当該デバイスを当該炉心シュラウド上で軸方向に移動させるように作動可能である。当該マニピュレータ装置は、当該往復移動装置を収縮位置と展開位置の間で移動させるように作動可能であるが、当該マニピュレータ装置は、当該収縮位置において、当該フレームの細長い内部空間に収まり、当該展開位置において、当該内部空間から取り出されて、当該デバイスが検査のために展開される。当該収縮位置において、当該ツールは、当該ＢＷＲの上部格子板の開口を介して、原子燃料を取り出した後の燃料セルに装入することができる。当該ツールはさらに、当該フレームの端部に位置する足装置を含んでおり、当該足装置を炉心板上に嵌合すると、当該フレームを当該炉心板に対して当該フレームの長手軸を中心として旋回させることができる。
【0007】
したがって、本願で開示および特許請求する発明の一局面は、ＢＷＲの炉心シュラウドの内部領域に受け入れられるように構成され、当該内部領域に検査デバイスまたは他のデバイスを搬入するように構成された改良型ツールを提供することである。
【0008】
本願で開示および特許請求する発明の別の局面は、当該上部格子板の開口を介して、当該原子燃料を取り出した後の当該ＢＷＲの燃料セルに装入することができる改良型ツールを提供することである。
【0009】
本願で開示および特許請求する発明の別の局面は、取り付け台に設置されたデバイスを当該ＢＷＲの当該炉心シュラウドの内面上の円弧状経路に沿って移動させるように作動可能な往復移動装置を有する、改良型ツールを提供することである。
【0010】
本願で開示および特許請求する発明の別の局面は、かかるツール上に受け入れ可能な往復移動装置であって、当該往復移動装置の取り付け台に設置されたデバイスを円弧状経路に沿って移動できるように構成された往復移動装置を提供することである。
【0011】
本願で開示および特許請求する発明の別の局面は、昇降装置上に一対の動作形態のうちのいずれかの動作形態で取り付け可能なマニピュレータ装置を有する、改良型ツールを提供することである。当該マニピュレータ装置は、第１の動作形態において、当該昇降装置から概して当該足装置の方へ延びており、第２の動作形態において、当該昇降装置から概して当該足装置から離れる方向へ延びている。
【0012】
本願で開示および特許請求する発明の上記のおよび他の局面は、沸騰水型原子炉の炉心シュラウドの内部領域に受け入れ可能なように、かつ当該内部領域にデバイスを搬入するように構成された改良型ツールによって提供される。当該ツールは概して、当該長手軸の方向に細長く、長手軸の方向に細長い内部空間を有するフレームと、当該フレーム上の昇降装置と、当該昇降装置上に設置され、少なくとも一部が当該内部空間に収まるマニピュレータ装置と、概して当該マニピュレータ装置上に設置され、細長い支持部を含む往復移動装置とを含み、当該往復移動装置はさらに、概して当該支持部上に設置され、当該デバイスを搬送するように構成された取り付け台を含み、当該昇降装置は当該マニピュレータ装置を当該フレームの長手方向の第１の位置と第２の位置の間で移動させるように作動可能であり、当該マニピュレータ装置は、当該往復移動装置を、当該支持部の少なくとも一部が当該内部空間内に収まる状態の第１の位置と、当該支持部および当該取り付け台が当該内部空間から取り出された状態の第２の位置の間で移動させるように作動可能であり、当該ツールはまた、当該フレームに設置され、概して多数の足および旋回機構より成る足装置を含み、当該フレームの端部に設置された当該多数の足は当該沸騰水型原子炉の燃料支持金具、制御棒案内管および炉心板のうちの少なくとも１つに嵌合するように構成されており、当該旋回機構は当該多数の足が当該燃料支持金具、当該制御棒案内管および当該炉心板のうちの当該少なくとも１つに嵌合すると当該フレームを当該多数の足に対して当該長手軸を中心として旋回させるように構成されていることを特徴とする。
【0013】
本願で開示および特許請求する発明の他の局面は、沸騰水型原子炉の炉心シュラウドの内部領域に受け入れ可能なツールに取り付けて、当該内部領域にデバイスを搬入するように構成された改良型往復移動装置によって提供される。当該往復移動装置は概して、当該ツール上に設置するように構成され、互いに反対側の第１の側面および第２の側面を有するプラットフォームと、当該プラットフォーム上の細長い支持部とを含み、当該支持部は互いに反対側の第１の端部および第２の端部を有し、当該支持部は当該プラットフォームに対して長手軸に沿う第１の方向へ移動可能であり、当該第１の方向へ移動すると、当該第１の端部は当該第１の側面から相対的に離れるように移動し、当該第１の方向とは反対向きの第２の方向へ移動すると、当該第２の端部は当該第２の側面から相対的に離れるように移動し、当該往復移動装置はさらに可撓性の細長いベルトを含み、当該ベルトはその長さ沿いの１つ以上の位置で当該プラットフォームに固着され、当該ベルトは当該支持部の少なくとも一部の周りに延びて閉ループを形成するため、当該支持部が当該第１の方向および当該第２の方向へ移動すると、当該ベルトは当該支持部の当該少なくとも一部との間で相対的に移動し、当該往復移動装置はさらに、当該ベルト上に設置され当該デバイスを搬送するように構成された取り付け台と、当該支持部と当該プラットフォームおよび当該ベルトのうちの一方との間に作動的に延びる駆動機構とを含み、当該駆動機構は、当該往復移動装置を当該往復移動装置の第１の状態と当該往復移動装置の第２の状態との間で移動させるように作動可能であり、当該第１の状態において、当該第１の側面から延びている当該支持部の部分は当該第２の側面から延びている当該支持部の部分より相対的に大きく、かつ当該取り付け台は相対的に当該第２の端部よりも当該第１の端部の近くに位置し、当該第２の状態において、当該第２の側面から延びている当該支持部の部分は当該第１の側面から延びている当該支持部の部分より相対的に大きく、かつ当該取り付け台は相対的に当該第１の端部よりも当該第２の端部の近くに位置している。
【図面の簡単な説明】
【0014】
本願で開示および特許請求する発明の詳細を、添付の図面を参照して以下に説明する。
【0015】
【図1】本願で開示および特許請求する発明の第１の局面に基づく改良型ツールと、本願で開示および特許請求する発明の別の局面に基づく改良型往復移動装置の斜視図であり、当該ツール上の第１の動作形態のマニピュレータ装置と、当該マニピュレータ装置上の中央位置にある当該改良型往復移動装置とを示す。
【0016】
【0017】
【0018】
【0019】
【0020】
【0021】
【0022】
【0023】
【0024】
【0025】
【0026】
【0027】
【0028】
【0029】
【0030】
【0031】
【0032】
【0033】
【0034】
【0035】
【0036】
【0037】
【0038】
同じ参照番号は、本明細書を通して同じ部分を指す。
【発明を実施するための形態】
【0039】
本願で開示および特許請求する発明の一局面に基づく改良型ツール４を図１～１２に略示し、その一部を図１３～２２に示す。ツール４は、図２に示す沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）１０のような原子炉の内部領域８にデバイス６（図７）を搬入するように構成されている。デバイス６は、例えば超音波検査デバイスや他の検査または評価デバイスあるいは内部領域８の物体と物理的に相互作用する何らかのデバイス（非限定的な例として内部領域８にある物体を把持したり移動させたりするデバイス）でもよい。
【0040】
図２に示すように、ＢＷＲ１０の環状シュラウド１２は原子炉圧力容器１３の内部領域にある。シュラウド１２の、原子炉圧力容器１３とは反対側の内面１４は、例えば超音波センサのようなデバイス６を搭載したツール４によるシュラウド１２の検査を行うことができる表面である。図４からわかるように、シュラウド１２には、垂直溶接部１６と水平溶接部１８のような多数の溶接部がある。本願に用いる表現「多数の」およびその変化形は、広義には、ゼロを除き１を含む任意の数量を指す。垂直溶接部１６はシュラウド１２の軸方向１７に、また、水平溶接部１８は周方向１９（方位角の方向と呼ぶこともある）に延びていると言える。
【0041】
図２からわかるように、ＢＷＲ１０はさらに、炉心板２０、その垂直上方に離隔した上部格子板２６を含み、ツール４は炉心板２０上に設置できる。ＢＷＲ１０内には運転時に原子燃料を受け入れる複数の燃料セル２２が形成されており、各セルは上部格子板２６に形成された開口を有する。なお、図２、４のＢＷＲ１０は、図示を簡略化するためすべての燃料が取り出された状態にある。また、ツール４は、すべての燃料および他の物質を燃料セル２２から取り出さなくてもＢＷＲ１０で使用できる設計であることも明記しておく。すなわち、ツール４は、燃料を取り出した後の燃料セル２２に装入されるが、そのセルに隣接する燃料セル２２から燃料を取り出す必要性が最小限に抑えられた有利な構成である。例えば、図２において、ツール４は複数の燃料セル２２のうちの燃料セル２２Ａに装入されている。図２はまた、ツール４が旋回して（その態様は以下で詳述）、その一部が隣接する燃料セル２２Ｂおよび実際には燃料が装入されない隣接領域２２Ｃ内へ突き出た状態を示している。したがって、燃料セル２２Ａにツール４を装入して燃料セル２２Ａ、２２Ｂの近辺の内面１４を検査するには、図２において燃料などの装入のない他の燃料セル２２からの燃料などの取り出しは不要であり、そのような状況で燃料を取り出す必要があるのは燃料セル２２Ａ、２２Ｂのみであることが分かる。したがって、シュラウド１２の内面１４の検査を行ううえで燃料セル２２から取り出さなければならない燃料の量が抑えられるため、シュラウド１２の内面１４の検査に要する時間と労力が減少するという利点が得られる。
【0042】
さらに、図２に示すように、炉心板２０には複数のソケット（参照符号２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ、２４Ｄで略示）が設けられており、それらは集合的または個別に参照符号２４で表すことがある。各燃料セル２２は、ツール４の結合部（以下で詳述）を差し込むように構成された一組のソケット２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ、２４Ｄを具備する。ＢＷＲ１０の運転時に、ソケット２４は、原子炉燃料支持金具およびさまざまな燃料格子構造体を受け入れる。したがって、ＢＷＲ１０を検査する場合や、ツール４を用いる作業を行う場合、内面８の近くにある燃料セル２２のうちの１つにツール４を装入するために、その燃料セルに入っている燃料を取り出す必要がある。後述のように、ツール４を操作できるようにするために、ツール４を装入する燃料セル２２に隣接する別の１つまたは２つの燃料セル２２から入っている燃料を取り出す必要があるかもしれない。
【0043】
図１からわかるように、ツール４はアンビリカル３０を介してコンピュータシステム２８に接続されている。コンピュータシステム２８は、キーボード、ジョイスティック、その他の制御入力デバイスなどさまざまな入力デバイスを含む入力装置を有する。コンピュータシステム２８はさらに、さまざまな出力デバイス（非限定的な例として画像ディスプレイ、プリンタ、スピーカーなどの音声出力システム）を含む出力装置を有する。コンピュータシステム２８はさらに、入力装置および出力装置と通信関係にあり、その上でさまざまなルーチンを実行してツール４にさまざまな動作を行わせるプロセッサ装置を有する。ツール４とそのさまざまなサブアセンブリは、搭載されたアクチュエータが電動モータまたは空気圧作動式モータやシリンダなどを介して電子的に作動されるという意味で本質的にロボットであることを理解されたい。したがって、アンビリカル３０は、ツール４の或る特定のサブアセンブリを作動させるために、ワイヤなどの形態の電子通信チャンネルだけでなく、ツール４に流体を供給する空気や他の流体チャンネルを含むことができる。この点に関して、コンピュータシステム２８は、本発明の精神から逸脱することなく、ツール４と無線通信することができる。
【0044】
ツール４は、その長手軸３４の方向に細長いフレーム３２を含むと言える。ツール４はさらに、フレーム３２の端部に位置する足装置３６を含む。当該足装置は、ツール４を装入する燃料セル２２のソケット２８Ａ、２８Ｂ、２８Ｃ、２８Ｄに差し込むように構成された一組の４つの足３８を有する足アセンブリ３７を含む。この点に関して、足３８は、ＢＷＲ１０のさまざまな部品（非限定的な例として、ＢＷＲ１０の燃料支持金具、制御棒案内管、炉心板２０のうちの１つ以上）のうちの任意の部品に嵌合することができる。燃料支持金具は、制御棒案内管の最上部に着座する原子炉機材の一部である。制御棒案内管の最上部は、炉心板２０の最上部より若干突出し、燃料支持金具の重量を支える。制御棒案内管および／または燃料支持金具が取り外されている場合は、例えばツール４を案内管の中または炉心板２０の上に設置できるように、必要に応じて足３８の構造を変えればよい。
【0045】
足装置３６はさらに、フレーム３２を足３８に対して回転軸（例示する実施態様では長手軸３４に一致する）を中心として旋回させる旋回機構４０を含む。この点に関して、旋回機構４０は、フレーム３２と足３８の間に歯車を介して接続されたモータ４２を含む。当該モータは、通電または他の手段によって作動されると、旋回機構４０を作動させ、フレーム３２を足３８に対してフレーム３２の長手軸３４を中心として旋回させる。より具体的には、図１１Ａに示すように、モータ４２はシャフト３９と、シャフト３９上のピニオンギア４１を含む。足アセンブリ３７上には、ピニオンギア４１が係合する反動歯車４３もあり、モータ４２が通電または他の手段によって作動されると、フレーム３２が足３８に対してフレーム３２の長手軸３４を中心として旋回する。フレーム３２の端部と足アセンブリ３７の間には、フレーム３２が足３８に対して旋回する際の摩擦を減らすために、軸受４５が挿入されている。例示する実施態様において、軸受４５は深溝玉軸受であるが、本発明の精神から逸脱することなく他の種類の軸受を使用できる。
【0046】
例えば、図１に示すように、フレーム３２の前面４６と見なされる部分の内側には、細長い空間４４がある。この内部空間４４は、長手軸３４の方向に細長い。フレーム３２はさらに、前面４６の反対側の背面４８（図２）と、その背面４８とフレーム３２の一対の側面５１Ａ、５１Ｂとの間にそれぞれ延びる一対の面取り部５０Ａ、５０Ｂとを有すると言うことができる。図２からわかるように、面取り部５０Ａ、５０Ｂ（集合的または個別に参照符号５０で表すことがある）があるため、フレーム３２と、ツール４が設置された燃料セル２２に隣接する燃料セル２２との間に隙間が形成される。この隙間があるため、旋回機構４０がフレーム３２を炉心板２０に対して旋回させても、フレーム３２が隣接する燃料セル２２にある燃料に当接したり係合したりする有意なリスクは存在しない。面取り部５０は、本発明の精神から逸脱することなく、円弧状や弓状などの異なる構成および輪郭にしても、また、背面４８および側面５１Ａ、５１Ｂと成す角を変えてもよい。
【0047】
例えば、図１、２からわかるように、フレーム３２の足装置３６とは反対側の端部には頭部４７がある。頭部４７は、長手軸３４を横断する面上で円形である。頭部４７には、カメラ５３などの別のデバイスを受け入れ可能な出入口４９が設けられている。カメラ５３は、典型的にはケーブル５５を介してビデオシステムに接続されるが、ケーブル５５がアンビリカル３０の一部のこともある。旋回機構４０をツール４の最上端ではなく最下端に設置することにより、頭部４７の内部に、カメラ５３または他のデバイスを受け入れる出入口４９を設けるのに有利な十分な自由空間が存在する。出入口４９は内部空間４４内へのアクセス、すなわち、例えばツール４の垂直上方の領域から内部空間４４へのアクセスを可能にする。例えば、カメラ５３を出入口４９を介して内部空間４４に挿入すると、デバイス６の動作およびツール４が働く状況を遠隔監視することができる。
【0048】
さらなる利点は、旋回機構４０が足装置３７とフレーム４４の間にあってフレーム４４全体を足３８に対して旋回させる構成のため、フレーム４４を長手軸３４を中心として旋回させることにより、ＢＷＲ１０内の水中でアンビリカル３０を移動できることである。すなわち、燃料セル２２から燃料を取り出す或る特定の状況において、例えば、ＢＷＲの内部空間は空きが少ないため、アンビリカル３０と取り出される燃料とが物理的に衝突する可能性がある。したがって、旋回機構４０を作動させることにより、フレーム４４を旋回させて、アンビリカル３０をＢＷＲ１０の水中で再配置すると、アンビリカル３０と取り出される燃料の物理的衝突を回避できる利点がある。
【0049】
ツール４は、図１１に示すようにフレーム３２上に設置され、駆動モータ５４と駆動ねじ５６を含む昇降装置５２をさらに含む。駆動ねじ５６は、従動体５８（図１６）と協働する。駆動モータ５４は、ねじジャッキまたは他の形態の細長い螺設装置である駆動ねじ５６に作動的に接続され、駆動ねじ５６は従動体５８と螺合接続関係にある。図１６に示すように、従動体５８はマニピュレータ装置６０に連結されている。図８、１０、１１からわかるように、駆動モータ５４が通電または他の方法によって作動され、駆動ねじ５６が内部空間４４内で回転すると、駆動ねじ５６と螺合接続関係にある従動体５８とマニピュレータ装置６０とがフレーム３２の長手軸３４に沿って並進する。例えば、図１におけるマニピュレータ装置６０のフレーム３２に対する位置と、図３におけるマニピュレータ装置６０のフレーム３２に対する位置とは異なる。内部空間４４内のそのような長手軸３４沿いのマニピュレータ装置６０の並進は、昇降装置５２の駆動モータ５４を通電または他の方法によって作動させ、駆動ねじ５６により、それと螺合接続関係にある従動体５８を長手軸３４沿いに並進させることにより起こる。
【0050】
例えば、図１、１６からわかるように、マニピュレータ装置６０は、相互接続された延伸装置６２と回転装置６４とを含むと言える。延伸装置６２は昇降装置５２上に設置され、回転装置６４は延伸装置６２上に設置されている。
【0051】
延伸装置６２は、４バーリンク機構６６および駆動体６８を含むと言える。図１６に最もわかりやすく示すように、４バーリンク機構６６は、従動体５８を搭載するスタンド６９と、スタンド６９に旋回自在に接続されスタンド６９から離れる方向に延びる第１のリンク７０および第２のリンク７２と、スタンド６９とは反対側の第１のリンク７０および第２のリンク７２の端部に旋回自在に接続された本体７４とを含むと言える。スタンド６９、第１のリンク７０、第２のリンク７２および本体７４の組み合わせが、４バーリンク機構６６として機能する。
【0052】
図１６～１８からわかるように、駆動体６８は、スタンド６９と第１のリンク７０との間を延びて両者を作動的に接続する。駆動体６８は、例えば空気圧シリンダ、ステッピングモータ、および長さが可変で、４バーリンク機構６６を例えば図９～１２に略示するような収縮位置と図１、３、５に略示するような延伸位置の間で作動させる構成の他の同様のデバイスのような多種多様なデバイスのうちの任意のデバイスでよい。以下に詳述するように、４バーリンク機構６６は、ツール４を燃料セル２２に装入したり燃料セル２２から取り出したりするときは、例えば図９～１２に示す収縮位置にある。一方、延伸装置６２は、燃料セル２２内に設置されたツール４が検査や他の作業を行うときに、一般的に図１、３、５に例示するような延伸位置にある。
【0053】
例えば、図１３～１５からわかるように、回転装置６４は本体７４上に設置されている。回転装置６４は、参照符号７６Ａ、７６Ｂ（集合的または個別に参照符号７６で表すことがある）で略示される一対のアクチュエータを含むと言える。回転装置６４はさらに、本体７４上に旋回自在に設置されたクランク７８と、クランク７８上に設置された台座８０とを含む。アクチュエータ７６Ａ、７６Ｂはそれぞれ、本体７４に取り付けられた静止部として機能するシリンダ８２Ａ、８２Ｂを含む。さらに、アクチュエータ７６Ａ、７６Ｂはそれぞれ、対応するシリンダ８２Ａ、８２Ｂに対して伸縮方向に移動可能な作動部として機能するピストン８４Ａ、８４Ｂを含む。ピストン８４Ａ、８４Ｂは、クランク７８に作動的に接続されている。図１５からわかるように、アクチュエータ７６Ａの伸縮方向とアクチュエータ７６Ｂの伸縮方向は実質的に互いに平行である。したがってアクチュエータ７６の伸縮方向は、実質的に互いに平行であると言える。さらに、アクチュエータ７６Ａ、７６Ｂは隣り合わせに配置されている。この点に関して、マニピュレータ装置６０は、第１のリンク７０および第２のリンク７２との接続部とは反対側の本体７４の端部に自由端部８５があることがわかる。台座８０は自由端部８５に隣接し、アクチュエータ７６は共に、クランク７８から自由端部８５からの離れる方向へ延びている。図１５からわかるように、一方のアクチュエータ７６が延伸し、それと同時にもう一方のアクチュエータ７６が収縮すると、クランク７８の両端部に互いに反対向きの２つの力が同時にかかるため、台座８０が本体７４に対して回転する。アクチュエータ７６をこのように巧妙に配置して同時に作動させると、有利なことに、本体７４の自由端部８５が台座８０のごく近くに来るため、以下に詳述するように、スタンド６９からの長手軸３４に沿う方向のデバイス６のリーチを所望の如く長くすることができる。
【0054】
例えば、図１、１６、１７からわかるように、ツール４はさらに、回転装置６４の台座８０上に設置された往復移動装置８６を含む。より具体的には、往復移動装置８６は、台座８０上に設置されたプラットフォーム８８と、プラットフォーム８８上に移動自在に設置された支持部９０を含むと言える。プラットフォーム８８は、互いに反対側の第１の側面９１Ａおよび第２の側面９１Ｂを有すると言える。往復移動装置８６はさらに、プラットフォーム８８と支持部９０の間を延びるベルト９２と、支持部９０上に設置された取り付け台９４を含み、取り付け台９４は例えば、支持部９０とデバイス６の間に介在するジンバル装置を含む。往復移動装置８６はさらに、プラットフォーム８８と支持部９０の間を延びて両者を作動関係にする駆動機構９６を含む。
【0055】
往復移動装置８６はさらに、プラットフォーム８８上に回転自在に設置され、支持部９０と係合する複数の保持ホイール９８を含む。例示する実施態様の保持ホイール９８は２対あり、一方の対の保持ホイール９８は支持部９０の第１の部分を移動自在に挟持し、もう一方の対の保持ホイール９８は支持部９０の別の部分を移動自在に挟持する。同様に、取り付け台９４には一組の４つの位置決めホイール９９が回転自在に取り付けられており、これらの位置決めホイール９９の各対は同様に支持部９０の互いに反対方向の側面に配置され、支持部９０の２つの異なる部分に係合する。
【0056】
支持部９０は、より具体的には、プラットフォーム８８に対して凹状で、半径が一定の円弧状の細長いフランジ１００を含むことがわかる。すなわち、フランジ１００の曲率半径の方向は、フランジ１００に対してプラットフォーム８８が位置する方向と同じである。フランジ１００は、互いに反対側の第１の端部１０１Ａおよび第２の端部１０１Ｂを有する。フランジ１００の第１の端部１０１Ａは、概してプラットフォーム８８の第１の側面９１Ａから離れる方向に延び、また、フランジ１００の第２の端部１０１Ｂは、概してプラットフォーム８８の第２の側面９１Ｂから離れる方向に延びる。支持部９０はさらに、フランジ１００上に形成された歯付きラック１０２を含む。駆動機構９６は、歯付きラック１０２の複数の歯と係合して、取り付け台９４をマニピュレータ装置６０に対して複数の位置の間で移動させる。
【0057】
例えば、図１、３、１９、２０は、往復移動装置８６が中央位置にある状態を示す。例示する実施態様において、この中央位置は、取り付け台９４が、フランジ１００上において、第１の端部１０１Ａおよび第２の端部１０１Ｂから等距離で、プラットフォーム８８に最も近く、プラットフォーム８８に重なる位置である。図５～８および図１６は、往復移動装置が、支持部９０と取り付け台９４（したがってデバイス６）をフレーム３２から円弧方向に最も離隔させる一方の先端位置にある状態を示す。図５～８に示す位置において、フランジ１００の第１の端部１０１Ａとプラットフォーム８８の第１の側面９１Ａの間隔は、フランジ１００の第２の端部１０１Ｂとプラットフォーム８８の第２の側面９１Ｂの間隔より相対的に大きい。同様に、図１７は、往復移動装置が、プラットフォーム９０と取り付け台９４（したがってデバイス６）をマニピュレータ装置６０から反対側の円弧方向に最も離隔させた、マニピュレータ装置６０に対して別の先端位置にある状態を示す。図１７の位置において、フランジ１００の第１の端部１０１Ａとプラットフォーム８８の第１の側面９１Ａの間隔は、フランジ１００の第２の端部１０１Ｂとプラットフォーム８８の第２の側面９１Ｂの間隔より相対的に小さい。すなわち、図１７において、フランジ１００の第２の端部１０１Ｂとプラットフォーム８８の第２の側面９１Ｂの間隔は、フランジ１００の第１の端部１０１Ａとプラットフォーム８８の第１の側面９１Ａの間隔より大きい。図２１は、往復移動装置の、例えば図１９に示す中央位置と、例えば図１６に示す一方の先端位置との間の中間的な位置を示す。往復移動装置８６は、例えば図１６に示す一方の先端位置と例えば図１７に示すもう一方の先端位置の間のすべての位置の間を連続的に移動可能であり、取り付け台９４（したがってデバイス６）を図１６と図１７に示す２つの先端位置の間で円弧方向１９に移動させることができる。
【0058】
例えば、図１９、２１からわかるように、ベルト９２は、参照符号１０４Ａ、１０４Ｂで示す２つの固着位置を有し、フランジ１００の互いに反対側の端部１０１Ａ、１０１Ｂに隣接して配置された参照符号１０５Ａ、１０５Ｂで示す一対のプーリの周りを延びて閉ループを形成する。ベルト９２はさらに、そのほぼ中間点でプラットフォーム８８に固着されるが、その中間点がもう一つの固着位置１０４Ｃである。
【0059】
図２２からわかるように、駆動機構９６は、プラットフォーム８８上に設置されたモータ１０６を含み、モータ１０６から延びるシャフト１０８は中間の傘歯車１１２を介して歯車列１１０と接続関係にある。歯車列１１０は、支持部９０のラック１０２に噛み合う駆動歯車１１４を含む。通電または他の手段によってモータ１０６のシャフト１０８が回転すると、駆動歯車１１４が回転して、支持部９０をプラットフォーム８８に対して移動させる。その理由は、プラットフォーム８８がマニピュレータ装置６０の台座８０に固着されているからである。ベルト９２は固着位置１０４Ｃでプラットフォーム８８に固着されているため、図２１に示すように、支持部９０が図１９に示す中央位置から図１６に示す一方の先端位置の方へ移動すると、ベルト９２の引張力が取り付け台９４の固着位置１０４Ａにかかり、この力が、取り付け台９４を位置決めホイール９９とともに、支持部９０の長手方向にフランジ１００の第１の端部１０１Ａの方へ移動させる。また、そのような取り付け台９４の移動は、概してプラットフォーム８８の第１の側面９１Ａから離れる方向であると言える。
【0060】
支持部９０がプラットフォーム８８に対して円弧方向１９に移動する距離の増分に比べて、取り付け台９４がプラットフォーム８８に対して円弧方向１９に移動する距離の増分は２倍である。これは、ベルト９２をフランジ１００の凹面（すなわちラック１０２が形成された表面）とその反対側の凸面の上に向きを変えて張設することによって実現される。例えば、図２１において支持部９０が円弧方向１９に左方へ１インチ動くと、ベルト９２の一部が支持部９０の凹面と凸面のそれぞれで１インチの距離だけ引っ張られる。ベルト９２は固着位置１０４Ｃにおいてプラットフォーム８８に固着されているため、取り付け台９４は円弧方向１９に、図２１で左方へ１インチ＋１インチの合計２インチ移動する。図１６、１７の両先端位置の間で取り付け台９４が円弧方向１９に移動する距離は、支持部９０の円弧方向の長さよりはるかに大きい。支持部９０の或る特定の部分は、プラットフォーム８８上の複数対の保持ホイール９８の間に外れないように保持される必要があるが、上述した幾何学的関係により、取り付け台９４およびその上に設置されたデバイス６を円弧方向に、支持部９０の円弧方向１９の移動距離の２倍近い距離にわたって移動させることができる。さらに、駆動機構９６とベルト９２の構成の組み合わせにより、単一の駆動機構９６だけで支持部９０と取り付け台９４の両方を駆動することができる。
【0061】
ツール４を使用するためにＢＷＲ１０に装入するには、マニピュレータ装置６０をまず、図９～１２に略示するような収縮位置に収める。図９～１２からわかるように、収縮位置では、往復移動装置８６と搭載されたデバイス６とは完全に内部空間４４内に収まるため、ツール４を燃料セル２２のうちの１つに長手方向に装入することが可能である。収縮位置において、縦長の支持部９０は概して長手軸３４と一直線である。マニピュレータ装置６０は通常、ツール４を装入する燃料セル２２のソケット２４に足３８が係合するまでは、収縮位置に保たれる。次に、駆動機構６８を作動（例示する実施態様では延伸）させて、マニピュレータ装置６０を図９～１２に示す収縮位置から延伸位置に移動させることができる。延伸位置において、支持部９０は内部空間４４の外に位置し、縦長の支持部９０は長手軸３４とほぼ一直線である。次いで、回転装置６４のアクチュエータ７６を作動させて、往復移動装置８６を延伸位置と展開位置の間で旋回させることができる。展開位置では、図４に略示するように、支持部９０の縦長の本体が回転装置６４によって回転される結果、長手軸３４をほぼ横断する方向に向いている。
【0062】
また、上述の操作において、フレーム３２を足３８に対して長手軸３０を中心として旋回させて、図２に略示するように、弓状のプラットフォーム８８をシュラウド１２の弓状の内面１４に沿う位置に移動させるために、足装置３６のモータ４２を通電または他の手段によって作動させる必要があるかもしれない。この点に関して、駆動体６８の作動により支持部９０が内部空間４４から外に出ている限り、マニピュレータ装置６０と旋回機構４０を図９～１２に示す位置と図２に示す位置との間において作動する順序は概して任意でよいことがわかる。例えば、所与の状況で、まず旋回機構４０を作動して、フレーム３２を図２に略示する位置に移動させたあと、駆動体６８を作動して、プラットフォーム８８全体を、内部空間４４の外側ではあるが、内面１４の直ぐ近くではないところに配置するのが望ましいことがある。次いで、回転装置６４を通電または他の手段によって作動させて、台座８０を約９０度回転させ、縦長の支持部９０を概して長手軸３４を横断する向きに配向する。その後、図２に略示するような位置になるまで、駆動体６８をさらに作動させて支持部９０を内面１４に近いところへ移動させる。したがって、回転装置４４を通電または他の手段によって作動させるまえに支持部９０が内部空間４４の外側で延伸位置にある限り、図２の位置関係を実現するための作動は概して任意の順序で行うことができる。
【0063】
図２は、例えば図１、３、４と同様に中央位置にある往復移動装置８６を示す。駆動機構９６を通電または他の手段で作動させると、往復移動装置８６を中央位置から図１６、１７に示す両先端位置の間へ移動させるとともに、取り付け台９４とその上に搭載されたデバイス６を、図４に示す所与の垂直高さで、内面１４に沿った複数の異なる位置の間を円弧方向１９に移動させることができる。往復移動装置８６を例えば図１６、１７に示す２つの先端位置の間で移動させた後、昇降装置５２を通電または他の手段によって作動させて、マニピュレータ装置６０、往復移動装置８６、取り付け台９４、および当該取り付け台９４に搭載されたデバイス６を、図４に示す前の垂直位置から、上方または下方の別の垂直位置へ移動させることができる。
【0064】
例えば、ツール４は当初、シュラウド１２に対して、図２、４に示す位置、すなわち、自由端部８５がスタンド６９から足３８の方向（図２、４の上で下向き）へ延びる位置で展開させることができる。この動作形態を、マニピュレータ装置６０の第２の動作形態と呼ぶことができる。図１６、１７に示す円弧方向の両先端位置の間で往復移動装置８６を移動させるたびに、昇降装置５２を作動させて往復移動装置８６を軸方向１７において下向きに漸進させることができる。そのような円弧方向と軸方向の移動を交互に行わせると、往復移動装置８６（したがってデバイス６）が内面１４の円周方向区間に沿って順次移動しながら、例えば下方へ移動し、最終的には、図４に略示する位置から下方の水平溶接部１８に至るまでのシュラウド１２の大きな円周区間を検査することになる。
【0065】
この点に関して、図６からわかるように、昇降装置５２上のマニピュレータ装置６０の自由端部８５がスタンド６９から概して足３８の方へ延びるようにマニピュレータ装置６０を位置決めすると、往復移動装置８６（したがってデバイス６）をシュラウド１２の非常に低い垂直位置へ移動させることができる。これにより、例えば水平溶接部１８の検査が可能になる。その後、ツール４を燃料セル２２から取り出して部分的に分解し、昇降装置５２上のマニピュレータ装置６０を例えば図１に略示するような第１の動作形態にすることができる。この動作形態では、マニピュレータ装置６０の自由端部８５は、スタンド６９から概して足３８から離れる方向へ延びる。ここで言及する第１の動作形態と第２の動作形態は、特定の順序で作動することを提案するものではない。
【0066】
図１に略示するようにマニピュレータ装置６０が第２の動作形態にあるツール４を燃料セル２２内に再配置すると、昇降装置５２を作動させてマニピュレータ装置６０を往復移動装置８６およびデバイス６とともに軸方向１７に沿って非常に高い位置へ垂直に移動させることにより、上部格子板２６に隣接する領域のシュラウド１２を検査することができる。マニピュレータ装置６０が図１と図５に示す２つの動作形態の間で切り替え可能であるため、マニピュレータ装置６０の動作形態を交互に変えると、デバイス６は例えば検査または他の目的でシュラウド１２の垂直方向の全範囲にアクセスできる。繰り返し述べるが、ツール４が所与の燃料セル２２に装入された状態で往復移動装置８６を作動させると、取り付け台９４（したがってデバイス６）を、検査または他の目的で、支持部９０の円弧方向１９の長さの２倍近い長さの帯状領域にアクセスさせることができる。フレーム３２の最上部に柄部１１６があるため、ツール４を吊上げ機構に接続して、ツール４を対応する燃料セル２２内に下ろしたり、そこから取り出したりすることができる。
【0067】
前述のすべての操作およびデバイス６の制御、例えば、検査時におけるデバイス６からの超音波データの検出、シュラウド１２と相互作用する別種のデバイス６の制御は、コンピュータシステム２８で行うことができる。したがって、ツール４および往復移動装置８６の構成は、シュラウド１２の内面１４への迅速なアクセスと、それによる内面１４の検査や他の操作の迅速な実施を可能にするという利点がある。その他の利点も明らかとなるだろう。
【0068】
本発明の特定の実施態様について詳しく説明してきたが、当業者は、本開示書全体の教示するところに照らして、これら詳述した実施態様に対する種々の変更および代替への展開が可能である。したがって、ここに開示した特定の配置構成は説明目的だけのものであり、本発明の範囲を何ら制約せず、本発明の範囲は添付の特許請求の範囲に記載の全範囲およびその全ての均等物を包含する。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図11A】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
