特許 7567603 水中沈殿物回収ロボット

(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】2024-10-07

(45)【発行日】2024-10-16

(54)【発明の名称】水中沈殿物回収ロボット

(51)【国際特許分類】

   E02F 3/88 20060101AFI20241008BHJP

   E02F 3/90 20060101ALI20241008BHJP

【ＦＩ】

E02F3/88 A

E02F3/90 Z

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2021048192

(22)【出願日】2021-03-23

(65)【公開番号】P2022147084

(43)【公開日】2022-10-06

【審査請求日】2024-02-01

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 ２０２０年９月１６日に２０２０年度 オンライン技術開発報告会にて発表

(73)【特許権者】

【識別番号】000003687

【氏名又は名称】東京電力ホールディングス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100120400

【弁理士】

【氏名又は名称】飛田 高介

(74)【代理人】

【識別番号】100124110

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 大介

(72)【発明者】

【氏名】阪上 知己

(72)【発明者】

【氏名】西沢 孝壽

(72)【発明者】

【氏名】永喜多 徹

(72)【発明者】

【氏名】花岡 草

(72)【発明者】

【氏名】鎌原 健志

(72)【発明者】

【氏名】広瀬 茂男

(72)【発明者】

【氏名】吉田 稔

(72)【発明者】

【氏名】四ツ田 裕嗣

(72)【発明者】

【氏名】松平 昌之

【審査官】石川 信也

(56)【参考文献】

【文献】特開２００８－３０８８１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１２５７５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０７７２６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１９８０６７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ０２Ｆ ３／８８

Ｅ０２Ｆ ３／９０

Ｇ２１Ｆ ９／００－ ９／３６

Ｃ０２Ｆ １１／００－１１／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

水中を走行可能なロボット本体と、
沈殿物を吸引するためのノズルと、
水中の沈殿物が回収されるコンテナと、
前記ノズルに連通して前記コンテナ内で開口する内部ノズルと、
コンテナの内部に配置された煙突状のスリーブ管と、
前記スリーブ管に連通しコンテナ外部に開口する吐出口と、
前記吐出口から流体を吸引する内蔵ポンプと、
前記コンテナ内を上下に仕切ると共に上下方向の通水穴を有する仕切板と、
を備え、
前記仕切板は前記内部ノズルより上方にあり、
前記スリーブ管は前記仕切板を貫通して該スリーブ管の上端は前記仕切板より上にあることを特徴とする水中沈殿物回収ロボット。

【請求項2】

前記内部ノズルは前記コンテナ内で偏心して開口していて、該コンテナ内に旋回流を生じさせることを特徴とする請求項１に記載の水中沈殿物回収ロボット。

【請求項3】

前記スリーブ管は上下方向に伸縮可能であって、
前記スリーブ管が伸びたときには該スリーブ管は前記仕切板を貫通してその上端が前記仕切板より上に位置し、
前記スリーブ管が縮んだときには該スリーブ管の上端は前記仕切板より下に位置することができることを特徴とする請求項１または２に記載の水中沈殿物回収ロボット。

【請求項4】

水中を走行可能なロボット本体と、
沈殿物を吸引するためのノズルと、
水中の沈殿物が回収されるコンテナと、
前記ノズルに連通して前記コンテナ内で偏心して開口し該コンテナ内部に旋回流を生じさせる内部ノズルと、
コンテナの内部に配置された煙突状のスリーブ管と、
前記スリーブ管に連通しコンテナ外部に開口する吐出口と、
前記吐出口から流体を吸引する内蔵ポンプとを備え、
前記スリーブ管の上端は前記内部ノズルより上方にあり、
前記内部ノズルより下方には旋回流を阻害する邪魔板が配置されていることを特徴とする水中沈殿物回収ロボット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、水中の沈殿物を回収する水中沈殿物回収ロボットに関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、水質汚染を防止するためや、水中に沈殿している有害物を除去するために、水中の沈殿物を回収することが行われている。沈殿物を回収する手段としては、例えば特許文献１に汚泥回収装置および方法が開示されている。特許文献１の汚泥回収装置は、水中を移動可能であると共に水底の汚泥を吸引して回収可能な浚渫装置と、水中を移動可能であると共に浚渫装置により回収された汚泥から水分を除去した回収物を回収物受槽に貯蔵する処理装置と、処理装置に電力や高圧空気などを供給する設備車とを有している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１４－１２５７５４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１の汚泥回収装置において、浚渫装置（水中移動船）に吸引ポンプを有していて、さらに処理装置は、液体サイクロン（粒状物除去装置）と中継槽４２と脱水機（水分除去装置）と回収物受槽（回収容器）と分離水槽４５とを有している。液体サイクロンは、汚泥に含まれる所定粒径以上の粗粒の粒状物（瓦礫や砂利など）を除去するものであると説明されている。すなわち、総ての装置が必須ではないにしても、数多くのモーターを使用していることがわかる。

【0005】

そこで本発明は、このような課題に鑑み、１つのポンプで沈殿物をコンテナに貯留し、またコンテナから排出することが可能であり、かつ貯留の効率を向上させることが可能な水中沈殿物回収ロボットを提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するために、本発明にかかる水中沈殿物回収ロボットの代表的な構成は、水中を走行可能なロボット本体と、沈殿物を吸引するためのノズルと、水中の沈殿物が回収されるコンテナと、ノズルに連通してコンテナ内で開口する内部ノズルと、コンテナの内部に配置された煙突状のスリーブ管と、スリーブ管に連通しコンテナ外部に開口する吐出口と、吐出口から流体を吸引する内蔵ポンプと、コンテナ内を上下に仕切ると共に上下方向の通水穴を有する仕切板とを備え、仕切板は内部ノズルより上方にあり、スリーブ管は仕切板を貫通してスリーブ管の上端は仕切板より上にあることを特徴とする。

【0007】

内部ノズルはコンテナ内で偏心して開口していて、コンテナ内に旋回流を生じさせることが好ましい。

【0008】

スリーブ管は上下方向に伸縮可能であって、スリーブ管が伸びたときにはスリーブ管は仕切板を貫通してその上端が仕切板より上に位置し、スリーブ管が縮んだときにはスリーブ管の上端は仕切板より下に位置することができることが好ましい。

【0009】

本発明の他の代表的な構成は、水中沈殿物回収ロボットであって、水中を走行可能なロボット本体と、沈殿物を吸引するためのノズルと、水中の沈殿物が回収されるコンテナと、ノズルに連通してコンテナ内で偏心して開口しコンテナ内部に旋回流を生じさせる内部ノズルと、コンテナの内部に配置された煙突状のスリーブ管と、スリーブ管に連通しコンテナ外部に開口する吐出口と、吐出口から流体を吸引する内蔵ポンプとを備え、スリーブ管の上端は内部ノズルより上方にあり、内部ノズルより下方には旋回流を阻害する邪魔板が配置されていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、１つのポンプで沈殿物をコンテナに貯留し、またコンテナから排出することが可能であり、かつ貯留の効率を向上させることが可能な水中沈殿物回収ロボットを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】水中沈殿物回収ロボットによって沈殿物を回収する原子力発電所建屋の概略図である。

【図2】沈殿物回収ロボットの前方斜視図である。

【図3】沈殿物回収ロボットの後方斜視図である。

【図4】コンテナの構造を説明する部分透視図である。

【図5】スリーブ管の動作を説明する図である。

【図6】沈殿物回収ロボットの他の態様を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下に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詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

【0013】

図１は、水中沈殿物回収ロボットによって沈殿物を回収する原子力発電所建屋１０の概略図である。なお、本実施形態では沈殿物を回収する施設として原子力発電所建屋１０を例示したが、これに限定するものではない。水中に沈殿物が堆積している施設であれば、他の施設であっても本実施形態の水中沈殿物回収ロボットを好適に用いることが可能である。

【0014】

図１に示すように、原子力発電所建屋１０は、地上４階、地下２階建ての建物である。１Ｆは地上への出入り口であり、最地下のＢ２Ｆに汚染水が貯蔵されている。この汚染水の放射性物質を吸着するために、Ｂ２Ｆには袋に吸着材（例えばゼオライト等）を詰めた土嚢１２が設置されている。土嚢１２は長期の設置により放射線で繊維が崩壊して破れ、内容物である吸着材が散逸して沈殿物となる。本実施形態では、水中に沈殿した吸着材を沈殿物として回収する。

【0015】

原子力発電所建屋１０のＢ２Ｆには水中沈殿物回収ロボット（以下、回収ロボット１００と称する）が配置される。回収ロボット１００は、４Ｆに設置されているクレーン１４によってＢ２Ｆに搬入される。

【0016】

回収ロボット１００はＢ２Ｆに到着するとフック１６から外れて水中を自走する。回収ロボット１００にはフロートケーブル１０２が接続されて、電源が供給されると共に、カメラの画像データや各種センサーの信号が不図示の制御装置に送信される。

【0017】

図２は沈殿物回収ロボット１００の前方斜視図である。図２に示すように、本実施形態の回収ロボット１００は主に、ロボット本体１１０、および沈殿物が回収されるコンテナ１５０を含んで構成される。ロボット本体１１０は下部にクローラ１１２を有し、設備（原子力発電所建屋１０のＢ２Ｆ）の床面に沿って水中を走行可能である。

【0018】

ロボット本体１１０の前方には、沈殿物を吸引するためのノズル１６０が配置されている。ロボット本体１１０に備え付けられた内蔵ポンプ１２０がコンテナ１５０から流体（水）を吸引することにより、間接的にノズル１６０から沈殿物を含んだ水が吸引される。

【0019】

図３は沈殿物回収ロボットの後方斜視図である。ロボット本体１１０の後方には、コンテナ１５０と連通する排出ノズル１７０が備えられている。一方、水中にはステーション２００が設置されている。ステーション２００は汲み上げポンプ２１０とソケット２２０を備えている。回収ロボット１００がバックして排出ノズル１７０とソケット２２０をドッキングさせると、ステーション２００を通じてコンテナ１５０内の沈殿物を吸引することができる。

【0020】

図１に示すように、コンテナ１５０内の沈殿物は、汲み上げポンプ２１０と地上ポンプ２４０を用いて、吸い上げホース２３０を通じて原子力発電所建屋１０の地上１Ｆに引き上げられる。そして所定の容器２５０に回収されると共に、上澄み液は戻り管２６０によってＢ２Ｆに戻される。沈殿物が回収された容器２５０は放射線漏れを防ぐ遮蔽容器２７０に収納して、所定の格納庫に移送する。

【0021】

図４はコンテナの構造を説明する部分透視図である。ノズル１６０からは２本の内部ノズル１６２がコンテナ１５０に連通されている。内部ノズル１６２の先端１６２ａはコンテナ１５０内で偏心して開口していて、コンテナ１５０内に旋回流を生じさせる。

【0022】

コンテナ１５０内に導入された沈殿物混じりの水が旋回することにより、沈殿物は遠心力によってコンテナの外周部に振り分けられてコンテナ内で沈殿する。また、コンテナ１５０内の水の流れを安定させることができ、コンテナ１５０内での滞留時間を確保することができるため、沈殿物がコンテナ１５０内で沈殿する時間を稼ぐことができる。仮に旋回流を生成させない場合は、導入側の内部ノズル１６２から排出側のスリーブ管１８０までを直結する流れができてしまうため、沈殿する前に出て行ってしまうおそれがある。

【0023】

コンテナ１５０の内部の中央には、上下方向に配置された煙突状のスリーブ管１８０と、スリーブ管１８０を上下方向に伸縮可能に連結する垂直管１８２が備えられている。スリーブ管１８０の上端が開口である。垂直管１８２は、屈曲管１８４によってコンテナ外部に連通する吐出口１８６に接続されている。内蔵ポンプ１２０は、吐出口１８６からパイプ１８８で接続されて、コンテナ１５０内の流体を吸引する。これにより、内蔵ポンプ１２０が吸引すると、コンテナ１５０の内圧が下がるため、ノズル１６０から外部の流体（沈殿物混じりの水）が吸引される。

【0024】

ステーション２００に接続される排出ノズル１７０は、内蔵ポンプ１２０のコンテナ側のパイプ１８８に連結されている。

【0025】

ここでコンテナ１５０の内部には、コンテナ内を上下に仕切る仕切板１９０が配置されている。仕切板１９０は内部ノズル１６２より上方にある。仕切板１９０は水平に配置された概ね円盤状の部材であり、コンテナ１５０の内面に固定されている。仕切板１９０は、中央にスリーブ管１８０が貫通する中央穴１９２を有し、その周囲に上下方向に通水する通水穴１９４を複数有している。通水穴１９４の開口率は比較的大きくてよく、フィルターやパンチングメタルより大きく、ストレーナと同等かそれ以上の開口率である。なお、図４ではレンコン状の通水穴が空いた仕切り板を示しているが、通水穴の形状はこれに限定されるものではなく、例えば中心から放射状に空けられたスリット状の通水穴でもよい。

【0026】

次に、図４および図５を用いてスリーブ管の動作について説明する。図５はスリーブ管の動作を説明する図である。

【0027】

まず図４に示すように、スリーブ管１８０が伸びたときには、スリーブ管１８０は仕切板１９０の中央穴１９２を貫通して、その上端が仕切板１９０より上に位置している。この状態で内蔵ポンプ１２０が吸引すると、内部ノズル１６２から導入された流体は旋回流を生成するのであるが、仕切板１９０があるために、仕切板１９０の下側に旋回流を生じ、仕切板１９０の上側の水はほとんど旋回しない。このため沈殿物はコンテナ１５０の下部に沈み、主に上澄みの水が通水穴１９４を通って仕切板１９０の上側に至り、スリーブ管１８０から外部に排出される。

【0028】

図５に示すように、スリーブ管１８０が縮んだときには、スリーブ管１８０は仕切板１９０の中央穴１９２を下に抜けて、その上端は仕切板１９０より下に位置する。するとスリーブ管１８０の上端は旋回流の領域に位置することになる。そして、沈殿物を回収するときよりも強い勢いで（大きな流量で）流体を吸引することにより、コンテナ１５０内に貯留した沈殿物を巻き上げて排出することができる。なお排出するときには内蔵ポンプ１２０に加えてステーション２００の汲み上げポンプ２１０の圧力も補助として利用できることから、無理なく流量を増大させることができる。

【0029】

上記説明したように、本発明にかかる水中沈殿物回収ロボットによれば、１つのポンプ（内蔵ポンプ１２０）で沈殿物をコンテナ１５０に貯留し、またコンテナ１５０から排出することが可能である。また、仕切板１９０によって主に上澄み液をコンテナ外に排出することができる（沈殿物はコンテナ内に残る）ことから、貯留の効率を向上させることができる。

【0030】

図６は沈殿物回収ロボットの他の態様を説明する図である。上記実施形態と説明の重複する部分については同一の符号を付して説明を省略する。

【0031】

図６に示す回収ロボット１００Ｂは、図４に示した仕切板１９０を備えていない。その代わりに、内部ノズル１６２より下方に、旋回流を阻害する邪魔板３００が配置されている。旋回流はスリーブ管１８０および垂直管１８２の周囲の円筒空間に生じるので、邪魔板３００はその円筒空間に配置された縦板である。邪魔板３００は垂直管１８２に固定するよう図示しているが、コンテナ１５０の内面に固定してもよい。

【0032】

邪魔板３００の大きさ（阻害する範囲）については、内部ノズルの先端１６２ａにあまりに近いと全く旋回流が利用できないので、邪魔板３００の上端は内部ノズルの先端１６２ａよりある程度低い方がよい。一方、沈殿物を排出するために、邪魔板３００の下端とコンテナ１５０の底との間にはある程度の隙間があった方がよい。

【0033】

上記構成によれば、旋回流を止めて流れを静める（遅くする）ことにより、沈殿する速度を促進することができると共に、既に沈殿した沈殿物を巻き上げることが少なくなる。したがって貯留の速度と効率を向上させることができる。

【0034】

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、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

【産業上の利用可能性】

【0035】

本発明は、水中の沈殿物を回収する水中沈殿物回収ロボットとして利用することができる。

【符号の説明】

【0036】

１０…原子力発電所建屋、１２…土嚢、１４…クレーン、１６…フック、１００…回収ロボット、１０２…フロートケーブル、１１０…ロボット本体、１１２…クローラ、１２０…内蔵ポンプ、１５０…コンテナ、１６０…ノズル、１６２…内部ノズル、１６２ａ…先端、１７０…排出ノズル、１８０…スリーブ管、１８２…垂直管、１８４…屈曲管、１８６…吐出口、１８８…パイプ、１９０…仕切板、１９２…中央穴、１９４…通水穴、２００…ステーション、２１０…汲み上げポンプ、２２０…ポンプ吸引口、２３０…吸い上げホース、２４０…地上ポンプ、２５０…容器、２６０…戻り管、２７０…遮蔽容器、３００…邪魔板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】