(57)【要約】【課題】  本発明は、取り扱う重量が大きいアクチュエータユニット及びそれを組み込んだ筋肉ロボットを提供する。【解決手段】  本発明のアクチュエータユニットは、上記課題を解決するために、伸縮可能なシリンダと、該シリンダに設けられた弾性体と、前記シリンダと前記弾性体を支持する端板とから成り、前記シリンダに圧力を付与することにより、前記弾性体の戻ろうとする力と釣り合うことで伸長する複数のアクチュエータを備えたアクチュエータユニットであり、 前記アクチュエータによる負荷荷重を増強するために、前記アクチュエータの周囲に設けられた外周用弾性体を有し、前記外周用弾性体の周囲は伸縮自在シートで覆われており、複数の前記アクチュエータと前記外周用弾性体との間に形成された空間は、ゲル状物質又は前記アクチュエータで用いた圧力駆動体が設置可能になっていることを特徴とする。【選択図】図１６
2020060298.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
伸縮可能なシリンダと、該シリンダに設けられた弾性体と、前記シリンダと前記弾性体を支持する端板とから成り、
前記シリンダに圧力を付与することにより、前記弾性体の戻ろうとする力と釣り合うことで伸長する複数のアクチュエータを備えたアクチュエータユニットであり、
前記アクチュエータによる負荷荷重を増強するために、前記アクチュエータの周囲に設けられた外周用弾性体を有し、
前記外周用弾性体の周囲は伸縮自在シートで覆われており、複数の前記アクチュエータと前記外周用弾性体との間に形成された空間は、ゲル状物質又は前記アクチュエータで用いた圧力駆動体が設置可能になっていることを特徴とするアクチュエータユニット。
【請求項２】
請求項１に記載のアクチュエータユニットであって、
前記空間は、伸縮袋に収納された前記ゲル状物質又は前記アクチュエータで用いた圧力駆動体が設置可能になっていることを特徴とするアクチュエータユニット。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のアクチュエータユニットと、
前記アクチュエータユニットに制御された圧力を供給し、前記アクチュエータユニットの姿勢を制御する液圧制御部と、を有することを特徴とする筋肉ロボット。
【請求項４】
伸縮可能なシリンダと、該シリンダに設けられた弾性体と、前記シリンダと前記弾性体を支持する端板とから成り、前記シリンダに圧力を付与することにより、前記弾性体の戻ろうとする力と釣り合うことで伸長するアクチュエータを備え、
前記アクチュエータが複数配置されて構成されると共に、前記アクチュエータによる負荷荷重を増強するために、複数配置された前記アクチュエータの中心位置に設けられた内側用弾性体を有するアクチュエータユニットと、
前記アクチュエータユニットに制御された圧力を供給し、前記アクチュエータユニットの姿勢を制御する液圧制御部とを有し、
前記内側用弾性体の内側空間には、水圧用ケーブル、制御ケーブル、位置情報ケーブルの少なくとも１つが配置されていることを特徴とする筋肉ロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクチュエータユニット及びそれを組み込んだ筋肉ロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明の背景技術としては特許文献１がある。この特許文献１では、シリンダ室内に液媒体が充填される第１のシリンダ体及び第２のシリンダ体と、液媒体が充填される中空部を備えたピストン体と、第１のシリンダ体及びピストン体と第２のシリンダ体により形成される液媒体空間内に液圧を供給する液圧供給機構を備えた液圧駆動のアクチュエータが記載されている。ピストン体は、可撓性を有した曲がる素材でできており、アクチュエータ全体として曲がりながらシリンダ−ピストン駆動により伸縮することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１０６５２９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に記載されている液圧駆動のアクチュエータは、特許文献１に言う“硬直型の制御”、“硬直した動作”を行うロボットではなく、周囲に状況に応じた柔軟な制御、柔軟な動作を行い、点検や軽作業ができる程度の剛性を有するものであり、重量物を持ち上げたり、所定の剛性の有する作業をしたりするには適していない。
【０００５】
例えば、原子力、火力プラントなどのプラントでは、プラント構造物を持ち上げたり、弁の開閉作業を行ったりする重量物を取り扱う作業を行う。特に、原子力プラントでは、極めて少ない確率ではあるが、過酷事故により緊急冷却設備の機能が喪失し炉心溶融に至る非常時が想定され、高放射能を有する溶融した燃料を炉心から取出すような作業が必要となる。
【０００６】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、取り扱う重量が大きいアクチュエータユニット及びそれを組み込んだ筋肉ロボットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記した課題を解決するための本発明のアクチュエータユニットは、その一例を挙げるならば、伸縮可能なシリンダと、該シリンダに設けられた弾性体と、前記シリンダと前記弾性体を支持する端板とから成り、前記シリンダに圧力を付与することにより、前記弾性体の戻ろうとする力と釣り合うことで伸長する複数のアクチュエータを備えたアクチュエータユニットであり、前記アクチュエータによる負荷荷重を増強するために、前記アクチュエータの周囲に設けられた外周用弾性体を有し、前記外周用弾性体の周囲は伸縮自在シートで覆われており、複数の前記アクチュエータと前記外周用弾性体との間に形成された空間は、ゲル状物質又は前記アクチュエータで用いた圧力駆動体が設置可能になっていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、本発明が解決しようとする課題は、取り扱う重量が大きいアクチュエータユニット及びそれを組み込んだ筋肉ロボットで解決できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の筋肉ロボットの実施の形態である作業ロボットの上面図を示す図である。
【図２】作業ロボットを図１の矢印Ａの方向から見た側面図である。
【図３】作業ロボットの液圧制御部の構成を示す図である。
【図４】本発明の水圧駆動筋肉アクチュエータユニットの最小構成を示す水圧駆動アクチュエータの第１の実施例の構成部品を分解して示す図である。
【図５】本発明の水圧駆動アクチュエータとして図４に示す構成部品を一体形成したときの側面断面図と、側面外観図を示す図である。
【図６】本発明の水圧駆動筋肉アクチュエータユニットの最小構成を示す水圧駆動アクチュエータの第２の実施例を示す図である。
【図７】本発明の水圧駆動筋肉アクチュエータユニットの第１の実施例を示す図である。
【図８】本発明の水圧駆動筋肉アクチュエータユニットの第２の実施例を示す図である。
【図９】本発明の水圧駆動筋肉アクチュエータユニットの第３の実施例を示す図である。
【図１０】本発明の水圧駆動筋肉アクチュエータユニットの第４、５の実施例を示す図である。
【図１１】本発明の水圧駆動筋肉アクチュエータユニットの第６の実施例を示す図である。
【図１２】本発明の水圧駆動筋肉アクチュエータユニットの第７の実施例を示す図である。
【図１３】本発明の水圧駆動アームの第１、２の実施例を示す図である。
【図１４】本発明の水圧駆動アームの第３、４の実施例を示す図である。
【図１５】本発明の水圧駆動アームの第５、６の実施例を示す図である。
【図１６】本発明のその他の他実施例１を示す図である。
【図１７】本発明のその他の他実施例２を示す図で、複数の作業ハウスを原子炉建屋のオペフロへ設置して、各種構造物を取り外す工程を説明する図である。
【図１８】本発明の沸騰水型原子力プラントへの適用例１を示す図で、原子炉格納容器内の各種構造物を取り外した後の原子力プラントの状態を示す図である。
【図１９】本発明の沸騰水型原子力プラントへの適用例１を示す図で、燃料デブリを解体する燃料デブリ解体装置と、解体した燃料デブリを搬出する燃料デブリ搬出装置とを有する燃料デブリ解体搬出装置を示す図である。
【図２０】図１９に示す燃料デブリ解体搬送装置の詳細を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を実施する上で好適な実施例について図面を用いて説明する。尚、下記はあくまでも実施例に過ぎず、発明の内容は下記態様に限定されるものでないことは言うまでもない。
【００１１】
図１乃至図３は、本発明の筋肉ロボットの実施の形態である作業ロボット１００を示す図である。図１は、作業ロボット１００の上面図を、図２は、作業ロボット１００を図１において矢印Ａの方向から見た側面図をそれぞれ示す。図３は、作業ロボット１００に採用される液圧制御部２３の構成を示す。
【００１２】
図１及び図２に示すように、作業ロボット１００は、本体部２４と、本体部２４を移動させる複数の液圧駆動移動機構２２と、本体部２４に固定された複数(図１では４本)の液圧駆動多関節型マニピュレータ２１と、それらを本体部２４を介して制御する液圧制御部２３とを有する。
【００１３】
液圧駆動多関節型マニピュレータ２１は、後述する本発明の特徴を有し、曲がることができる液圧駆動筋肉アクチュエータユニット１０で構成される２本の液圧駆動アーム２０と、液圧駆動アーム２０の先端に設けられた作業用効果器２５であるハンド２５Ｈとを有する。作業用効果２５としては、ハンド２５Ｈの他、カッタ、スコップ、押圧体、液体吸引部などが挙げられる。液圧駆動筋肉アクチュエータユニット１０の本数は、３本以上でもよい。
【００１４】
液圧駆動移動機構２２は、図２に示すように、本体部２４の相対する２辺部にそれぞれ所定の間隔で設けられた４本の移動脚部２２ａと、本体部２４の底部中心部に設けられた１本の固定脚部２２ｂと、移動脚部２２ａを移動させる移動脚部移動部２２ｃと、移動脚部２２ａを本体部底部と平行な面で回転させる移動脚部回転部２２ｄとを有する。なお、移動脚部２２ａと固定脚部２２ｂは、上下に伸縮可能な脚部である。
液圧駆動移動機構２２の動作各部も、後述する本発明の特徴を有する後述する液圧駆動筋肉アクチュエータユニット又は液圧駆動筋肉アクチュエータで構成される。
【００１５】
液圧制御部２３は、図３に示すように、タンク２３Ｔと、ポンプ２３Ｐと、電磁弁ユニット２３Ｄと、制御盤２３Ｂとを有する。液圧制御部２３は、電磁弁ユニット２３Ｄを制御することによって、液圧駆動移動機構２２により作業ポイントを移動させて、液圧駆動多関節型マニピュレータ２１に作業させる。
【００１６】
なお、液圧源としては、水圧、油圧あるいは空圧などが挙げられる。以下の実施例では、原子力プラントに適し、駆動力の観点から水圧の例を説明する。しかし、以下の説明において、水圧の替りに油圧又は空圧を用いても作業ロボット１００の機構構成は基本的には変わらない。また、以下の説明において“液圧”を“水圧”に替えて説明する。
以下の図面において、基本的には、同機能・同構造を果たすものは同じ符号を用いている。
【００１７】
まず、水圧駆動筋肉アクチュエータユニットの最小単位である水圧駆動筋肉アクチュエータ３の実施例を説明する。
（水圧駆動筋肉アクチュエータの実施例３Ａ)
図４、図５は、水圧駆動筋肉アクチュエータユニットの最小構成を示す水圧駆動筋肉アクチュエータ３の第１の実施例３Ａを示す。図４は、水圧駆動筋肉アクチュエータ３Ａの構成部品を(ａ)、（ｂ）、（ｃ）に分解して示した図で、図５は、水圧駆動筋肉アクチュエータ３Ａとして構成部品を一体形成したときの側面断面図(ａ)と、側面外観図(ｂ)を示した図である。
【００１８】
水圧駆動筋肉アクチュエータ３Ａは、図４の(ｂ)に示すジャバラ状の伸縮式シリンダ２と、その伸縮式シリンダ２の周囲を囲むように設けられた図４の(ａ)に示すコイル状のバネである基本弾性体１と、伸縮式シリンダ２と基本弾性体１を支持する図５の(ｂ)に示す上下に設けられた端板４と、図４の（ｃ）に示す水圧駆動筋肉アクチュエータ３Ａの伸長範囲を規定するストッパ１１と、を有する。この構成において、伸縮式シリンダ２に水圧を付与すると、基本弾性体１のバネの戻ろうとする力と釣り合い、水圧駆動筋肉アクチュエータ３Ａが伸長することができる。従って、基本弾性体１を構成するコイル状のバネは、引張バネである。
【００１９】
基本弾性体１は、上下の端板４のそれぞれに１か所の対角位置に配置された接続部１ａ、１ｂを介して固定されている。接続部１ａ、１ｂが対角位置に配置されているのは、隣接する水圧駆動筋肉アクチュエータ３Ａとの関係によって、水圧駆動筋肉アクチュエータ３Ａの姿勢をバランスよく柔軟に傾斜させるためである。
【００２０】
伸縮式シリンダ２は、例えば、伸縮可能なシート、プラスチック製のジャバラ、金属製のジャバラ等が考えられる。要は、駆動に必要な強度を持ちシリンダの役目を果たす構造であればよい。また、基本弾性体１は、コイル状のバネの他、例えば、複数のコイル状のバネを周囲に配置して形成してもよいし、円筒状のゴム又は複数枚の板状のゴムで形成してもよい。
【００２１】
ストッパ１１は、伸縮式シリンダ２に内在され、上下の端版４に固定されている。なお、ストッパ１１の固定位置は、伸縮式シリンダ２の上下端部でもよい。また、ストッパ１１は、伸縮式シリンダ２或いは基本弾性体１により伸長範囲が規定されれば設けなくてもよい。
【００２２】
以上説明した水圧駆動筋肉アクチュエータ３Ａのジャバラ状の伸縮式シリンダ２と、その伸縮式シリンダ２の周囲を囲むように設けられたコイル状のバネである基本弾性体１との構成は、特許文献１に比べ部品点数も少なくシンプルな構造であり信頼性も高いという利点を有する。従って、原子力プラントのような厳しい環境に用いるのに適している。この点に関しては、次の実施例３Ｂにおいても同様である。
【００２３】
なお、以下の実施例において、コイル状のバネである弾性体をゴム状又は板バネ等の弾性体に置換することができる。
【００２４】
（水圧駆動筋肉アクチュエータの実施例３Ｂ）
次に、水圧駆動筋肉アクチュエータユニットの最小単位である水圧駆動筋肉アクチュエータ３の第２の実施例３Ｂを、図６を用いて説明する。図６の(ａ)は、水圧駆動筋肉アクチュエータ３Ｂの側面断面図であり、図６の(ｂ)は、図６の(ａ)における断面Ａ−Ａからの矢視図である。
【００２５】
実施例３Ｂの実施例３Ａとの異なる点は、伸縮式シリンダ２の内側に更にコイル状のシリンダ内弾性体１３を設けた点である。
本実施例３Ｂによれば、付与荷重とバランスをとる弾性体の本数を増やしたことにより、更に負荷荷重を増強することができる。実施例３Ｂにおいて、実施例３Ａと同様に、コイル状の基本弾性体１の対角位置に配置された上下の端板４との接続部１ａ、１ｂが設けられているが、伸縮式シリンダ２の内側に設けられたシリンダ内弾性体１３の対角位置に、上下の端板４との接続部１３ａ、１３ｂが設けられている。また、実施例３Ａと同様に、水圧駆動筋肉アクチュエータ３Ｂの姿勢を柔軟に傾斜させるために、接続部１３ａは接続部１ａに隣接する位置に、接続部１３ｂは接続部１ｂに隣接して設けている。シリンダ内弾性体１３は、負荷荷重を増強する増強手段である。
【００２６】
次に、水圧駆動アーム２０や水圧駆動移動機構２２を構成する水圧駆動筋肉アクチュエータユニット１０の実施例を説明する。
（水圧駆動筋肉アクチュエータユニットの実施例１０Ａ）
図７は、水圧駆動筋肉アクチュエータユニットの第１の実施例１０Ａを示す図である。図７の(ａ)は、水圧駆動筋肉アクチュエータユニット１０Ａの側面外観図であり、図７の(ｂ)は、図７の(ａ)における断面Ａ−Ａからの矢視図である。
【００２７】
水圧駆動筋肉アクチュエータユニット１０Ａは、図５に示した水圧駆動筋肉アクチュエータ３Ａをマトリクス状（図７では２ｘ２列状）に４本配した構造を有する。既に説明したように、水圧駆動筋肉アクチュエータ３Ａは部品点数も少なくシンプルな構造であるので、水圧駆動筋肉アクチュエータユニット１０Ａも特許文献１に比べ部品点数も少なくシンプルな構造であり、信頼性が高いという利点を有する。従って、原子力プラントのような厳しい環境に用いるのに適している。この点に関しては、以下の水圧駆動筋肉アクチュエータユニットの実施例においても同様である。
【００２８】
図７の(ｂ)に示す４本の水圧駆動筋肉アクチュエータ３Ａの伸縮式シリンダ２の水圧を制御することにより、水圧駆動筋肉アクチュエータユニット１０Ａの長さを変え、姿勢を曲げることができる。長さは、４本の水圧駆動筋肉アクチュエータ３Ａの伸縮式シリンダ２の水圧の平均値で規定され、曲げ方向及び曲げの度合で規定される姿勢は、４本の水圧駆動筋肉アクチュエータ３Ａの伸縮式シリンダ２の水圧差で決まる。
【００２９】
特に、曲げ方向は、水圧駆動筋肉アクチュエータ３Ａの中心にある伸縮式シリンダ２の水圧と周囲にある基本弾性体１との釣り合いによって決まる。従って、特許文献１の曲げ方向は、周囲の４本の基本弾性体１のある方向に規定され、その結果、当該文献の図１０に示すように、隣接する２本の水圧駆動筋肉アクチュエータ３Ａの結ぶ直交方向に規定される。
一方、本実施例１０Ａでは、伸縮式シリンダ２の周囲を囲むように設けられた基本弾性体１によって周囲の全方向で釣り合いをとることができる。その結果、４本の伸縮式シリンダ２の水圧を細かく規定することで全方向に曲げることができる。例えば、図７の(ｂ)に示す４本の伸縮式シリンダ２の水圧を３Ａａ＝３Ａｃ＞３Ａｂ＝３Ａｄとすることにより、隣接する２本の水圧駆動筋肉アクチュエータ３Ａを結ぶ線に直交方向であるＧ方向に曲げることができる。また、３Ａａ＞３Ａｃ＝３Ａｂ＞３Ａｄとすることにより、対角にある２本の水圧駆動筋肉アクチュエータ３Ａを結ぶ線に直交方向であるＨ方向にも曲げることできる。
【００３０】
（水圧駆動筋肉アクチュエータユニットの実施例１０Ｂ）
図８は、水圧駆動筋肉アクチュエータユニット１０の第２の実施例１０Ｂを示す図である。図８の(ａ)は、水圧駆動筋肉アクチュエータユニット１０Ｂの側面外観図であり、図８の(ｂ)は、図８の(ａ)における断面Ａ−Ａからの矢視図である。
【００３１】
水圧駆動筋肉アクチュエータユニット１０Ｂは、図６で示した水圧駆動筋肉アクチュエータ３Ｂをマトリクス状（図８では２ｘ２列状）に４本配した構造を有する。水圧駆動筋肉アクチュエータユニット１０Ｂは、水圧駆動筋肉アクチュエータユニット１０Ａに比べて負荷荷重を大きくすることができる利点を有する。
【００３２】
水圧駆動筋肉アクチュエータユニット１０Ｂにおいても、伸縮式シリンダ２の内側に設けたコイル状のシリンダ内弾性体１３も伸縮式シリンダ２の水圧との釣り合いにおいて方向性はないから、全方向に曲げることが可能である。
【００３３】
（水圧駆動筋肉アクチュエータユニットの実施例１０Ｃ）
図９は、水圧駆動筋肉アクチュエータユニット１０の第３の実施例１０Ｃを示す図である。図９の(ａ)は、水圧駆動筋肉アクチュエータユニット１０Ｃの側面外観図であり、図９の(ｂ)は、図９の(ａ)における断面Ａ−Ａからの矢視図である。
【００３４】
水圧駆動筋肉アクチュエータユニット１０Ｃは、図７で示す水圧駆動筋肉アクチュエータユニット１０Ａの外側周囲を覆うように設けたコイル状のバネの外周用弾性体（増強手段）５Ａと、水圧駆動筋肉アクチュエータユニット１０Ａの中心にコイル状のバネの内側用弾性体（増強手段）８を設けた例である。外周用弾性体５Ａ、内側用弾性体８は、共に従属駆動体であるから、４本の水圧駆動筋肉アクチュエータユニット１０Ａの伸縮式シリンダ２の水圧によって従動して動作し、水圧駆動筋肉アクチュエータユニット１０Ａの姿勢は、それらの結果として得ることができる。従って、負荷及び４本の水圧駆動筋肉アクチュエータユニット１０Ａの水圧と姿勢との関係を予め実験又はシミュレーションにより得ることができる。
なお、図９においては、外周用弾性体５Ａと内側用弾性体８とを設けたが、どちらか一方でもよい。また、本実施例１０Ｃの特徴は、図８で示す水圧駆動筋肉アクチュエータユニット１０Ｂにも適用できる。
この構造を用いることによって、更に大きな負荷荷重を扱うことができる。
【００３５】
（水圧駆動筋肉アクチュエータユニットの実施例１０Ｄ、１０Ｅ）
図１０は、水圧駆動筋肉アクチュエータユニット１０Ｃに本実施例の特徴を更に付加した第４、５の実施例１０Ｄ、１０Ｅを示す図である。図１０の(ａ)は、水圧駆動筋肉アクチュエータの実施例３Ａを用いた水圧駆動筋肉アクチュエータユニット１０Ｄの第４の実施例３Ｄの側面外観図である。図１０の(ｂ)は、図１０の(ａ)における断面Ａ−Ａからの矢視図である。図１０の(ｃ)は、水圧駆動筋肉アクチュエータの実施例３Ｂを用いた水圧駆動筋肉アクチュエータユニット１０Ｅの第５の実施例３Ｅの図１０の(ａ)の断面に対応する位置における断面Ａ−Ａからの矢視図である。
【００３６】
実施例１０Ｄ、１０Ｅは、実施例１０Ｃに示す外周用弾性体５Ａと隣接する２本の水圧駆動筋肉アクチュエータ３Ａ又は３Ｂとで形成される空間に、伸縮袋６を更に設けた例である。
伸縮袋６の中身は、例えば、ゲル状の物質でもよいし、水圧駆動筋肉アクチュエータ３Ａ、３Ｂで用いた水圧駆動体でもよい。ゲル状物質であれば、水圧駆動筋肉アクチュエータ３Ａ、３Ｂのダンパとしての役割を担い、伸縮式シリンダ２のような水圧駆動体であれば増強手段として液体付与時に生じる負荷荷重を増やすことができる。
【００３７】
（水圧駆動筋肉アクチュエータユニットの実施例１０Ｆ）
図１１は、水圧駆動筋肉アクチュエータユニット１０の第６の実施例１０Ｆを示す図である。図１１の(ａ)は、水圧駆動筋肉アクチュエータユニット１０Ｆの側面外観図であり、図１１の(ｂ)は、図１１の(ａ)における断面Ａ−Ａからの矢視図である。
【００３８】
水圧駆動筋肉アクチュエータユニット１０Ｆの実施例１０Ｃである水圧駆動筋肉アクチュエータユニット１０Ｃとの違いは、外周用弾性体５Ａとしてコイル状のバネの弾性体の代わりに、ゴム状の外周用弾性体５Ｂを４本の水圧駆動筋肉アクチュエータ３Ａの周囲に増強手段として離散的に設けた点である。
【００３９】
本実施例１０Ｆにおいても、実施例１０Ｃと同様に大きな負荷荷重を扱うことができる。
なお、水圧駆動筋肉アクチュエータユニット１０Ｃと同様に、ゴム状の外周用弾性体５Ｂを、水圧駆動筋肉アクチュエータ３Ａの周囲全体を囲むように一体として設けてもよいし、逆に、実施例１０Ｃにおいて、コイル状のバネの基本弾性体１を離散的に設けてもよい。また、本実施例１０Ｆに実施例１０Ｄ、１０Ｅで説明した特徴を付加してもよい。
【００４０】
（水圧駆動筋肉アクチュエータユニットの実施例１０Ｇ）
図１２は、水圧駆動筋肉アクチュエータユニット１０の第７の実施例１０Ｇを示す図である。図１２の(ａ)は、水圧駆動筋肉アクチュエータユニット１０Ｇの初期位置における側面外観図であり、図１２の(ｂ)は、図１２の(ａ)における断面Ａ−Ａからの矢視図である。
【００４１】
水圧駆動筋肉アクチュエータユニット１０Ｇの水圧駆動筋肉アクチュエータユニット１０Ｆとの違いは次の２点である。第１は、外周用弾性体５Ａとして、ゴム状の外周用弾性体５Ｂの代わりに、増強手段として板バネ状の外周用弾性体５Ｃを４本の水圧駆動筋肉アクチュエータ３Ｃの周囲に離散的に設けた点である。第２は、水圧駆動アクチュエータ３Ｃも、水圧駆動アクチュエータ３Ａ、３Ｂとは異なった実施例３Ｃを有する。実施例３Ｃは、図１２の(ａ)の初期位置で、仕切り板(図示せず)を有する伸縮式シリンダ２と、圧縮バネである基本弾性体１とで構成される。
【００４２】
このような構成において、外周用弾性体５Ｃは、外側に膨らむことによって、それぞれ圧縮バネである基本弾性体１を有する４本の水圧駆動筋肉アクチュエータ３Ｃと釣り合うことができる。図１２の(ａ)の状態では、基本弾性体１、板バネ状の外周用弾性体５Ｃの弾性力は零であり、伸縮式シリンダ２においても仕切り板前後に水圧差もなく、端板４に作用する水圧もない。
一方、仕切り板の紙面上側の水圧を高くすることによって伸縮式シリンダ２が縮み、その水圧差に釣り合うように圧縮バネである基本弾性体１が縮み、水圧駆動筋肉アクチュエータ３Ｃも縮む。最終的には、４本の水圧駆動筋肉アクチュエータ３Ｃの縮め具合に基づいて、４本の圧縮バネである基本弾性体１とともに、４本の伸縮式シリンダ２の水圧と釣り合うように、４本の板バネ状の外周用弾性体５Ｃがそれぞれ外側に膨らみ、水圧駆動筋肉アクチュエータユニット１０Ｇは所定の姿勢をとることができる。なお、伸縮式シリンダ２としては、ジャバラ形式の他、シリンダロッドを有する形式でもよい。
【００４３】
なお、水圧駆動筋肉アクチュエータユニット１０の作動範囲の中間位置を動作時の初期位置とすれば、本実施例は、実施例１０Ａから１０Ｆと制御のし易さの観点で同様である。
【００４４】
本実施例１０Ｇにおいても、実施例１０Ｆと同様に大きな負荷荷重を扱うことができる。
なお、板バネ状の外周用弾性体５Ｃでは、一体にして周囲全体を囲むことはできないが、複数に分割して設けてもよい。また、実施例１０Ｇに実施例１０Ｄ、１０Ｅで説明した特徴を付加してもよい。
【００４５】
（水圧駆動アームの実施例２０Ａ、２０Ｂ）
図１３は、水圧駆動筋肉アクチュエータ３Ａを複数本連結する際に、図９に示す水圧駆動筋肉アクチュエータユニットの実施例１０Ｃの特徴を適用した水圧駆動アーム２０の第１、第２の実施例２０Ａ、２０Ｂを示す図である。図１３の(ａ)は、連結部分に接続用弾性体７を設けた実施例２０Ａを示す図である。図１３の(ｂ)は、図９に示す水圧駆動筋肉アクチュエータユニット１０Ｃを単にボルト・ナット(図示せず)で固定連結した水圧駆動アーム２０の実施例２０Ｂを示す図である。
【００４６】
図１３の(ａ)に示す実施例２０Ａは、２本の水圧駆動筋肉アクチュエータユニット１０Ｃの全体を覆うように設けられた外周用弾性体５Ａと、２本の水圧駆動筋肉アクチュエータユニット１０Ｃの中心を一貫するように設けられた内側用弾性体８とを有する。また、本実施例２０Ａでは、２本の水圧駆動筋肉アクチュエータユニット１０Ｃを、例えば、ゴムブッシュのような接続用弾性体７で接続している。
【００４７】
図１３の(ｂ)に示す実施例２０Ｂも、実施例２０Ａと同様に、２本の水圧駆動筋肉アクチュエータユニット１０Ｃの全体を覆うように設けられた外周用弾性体５Ａと、２本の水圧駆動筋肉アクチュエータユニット１０Ｃの中心を一貫するように設けられた内側用弾性体８とを有する。
水圧駆動アームの実施例２０Ａ、２０Ｂによれば、水圧駆動アーム２０Ａ、２０Ｂを水平にしても、水圧駆動アーム２０Ａ、２０Ｂの先端が重さで垂下することなく、水圧駆動アーム２０Ａ、２０Ｂの姿勢を維持することができる。
また、本実施例２０Ａは、外周用弾性体５Ａ及び内側用弾性体８の構成と共に、接続用弾性体７の作用により、本実施例２０Ｂに比べ、全体の姿勢を滑らかな姿勢に制御できる。
【００４８】
以上の説明においては、水圧駆動筋肉アクチュエータユニット１０Ｃの本数は２本であるが、本数が３本以上の場合、水圧駆動アーム２０の全体を実施例２０Ａ、２０Ｂのいずれか単独の方法で構成してもよく、両方法を組み合わせる構成としてもよい。また、本実施例２０Ａ、２０Ｂにおいて、水圧駆動アクチュエータユニット１０Ａの替りに水圧駆動筋肉アクチュエータユニット１０Ｂも用いてよい。
【００４９】
（水圧駆動アームの実施例２０Ｃ、２０Ｄ）
図１４は、水圧駆動筋肉アクチュエータユニット１０を複数本連結した水圧駆動アーム２０の第３、第４の実施例２０Ｃ、２０Ｄを示す図である。図１４の(ａ)は、水圧駆動筋肉アクチュエータユニット１０Ｄを連結する際に、図９に示す水圧駆動筋肉アクチュエータユニットの実施例１０Ｃの特徴を適用した水圧駆動アーム２０の実施例２０Ｃを示す図である。図１４の(ｂ)は、水圧駆動筋肉アクチュエータユニット１０Ｅを連結する際に、図９に示す水圧駆動筋肉アクチュエータユニットの実施例１０Ｃの特徴を適用した水圧駆動アーム２０の実施例２０Ｄを示す図である。
【００５０】
図１４の(ａ)に示す実施例２０Ｃは、２本の水圧駆動筋肉アクチュエータユニット１０Ｄの全体を覆うように設けられた外周用弾性体５Ａと、２本の水圧駆動筋肉アクチュエータユニット１０Ｄの中心を一貫するように設けられた内側用弾性体８とを有する。また、本実施例２０Ｃでは、２本の水圧駆動筋肉アクチュエータユニット１０Ｄを、例えば、ゴムブッシュのような接続用弾性体７で接続している。
【００５１】
同様に、図１４の(ｂ)に示す実施例２０Ｄは、２本の水圧駆動筋肉アクチュエータユニット１０Ｅの全体を覆うように設けられた外周用弾性体５Ａと、２本の水圧駆動筋肉アクチュエータユニット１０Ｅの中心を一貫するように設けられた内側用弾性体８とを有する。
また、本実施例２０Ｄでは、２本の水圧駆動筋肉アクチュエータユニット１０Ｅを、例えば、ゴムブッシュのような接続用弾性体７で接続している。
【００５２】
なお、実施例２０Ｂと同様に、２本の水圧駆動筋肉アクチュエータユニット１０Ｄ、１０Ｅを単にボルト・ナット(図示せず)で固定連結してもよい。
【００５３】
水圧駆動アームの実施例２０Ｃ、２０Ｄによれば、実施例２０Ａと同様に水圧駆動アーム２０Ｃ、２０Ｄを水平にしても、水圧駆動アーム２０Ｃ、２０Ｄの先端が重さで垂下することなく、水圧駆動アーム２０Ｃ、２０Ｄの姿勢を維持することができる。
また、本実施例２０Ｃ、２０Ｄは、外周用弾性体５Ａ及び内側用弾性体８の構成と共に、接続用弾性体７の作用により、固定連結する実施例に比べ、全体の姿勢を滑らかな姿勢に制御できる。
【００５４】
以上の説明においては、水圧駆動筋肉アクチュエータユニットの本数は２本であるが、本数が３本以上の場合、水圧駆動アーム２０全体を実施例２０Ｃ、２０Ｄ又は固定連結のいずれか単独の方法で構成してもよく、両方法を組み合わせる構成としてもよい。
【００５５】
（水圧駆動アームの実施例２０Ｅ、２０Ｆ）
図１５は、水圧駆動筋肉アクチュエータユニット１０を複数本連結した水圧駆動アーム２０の第５、第６の実施例２０Ｅ、２０Ｆを示す図である。図１５の(ａ)は、図１１に示す水圧駆動筋肉アクチュエータユニット１０Ｆを連結する際に、その実施例１０Ｆの特徴を適用した水圧駆動アーム２０の実施例２０Ｅを示す図である。図１５の(ｂ)は、図１２に示す水圧駆動筋肉アクチュエータユニット１０Ｇを連結する際に、その実施例１０Ｇの特徴を適用した水圧駆動アーム２０の実施例２０Ｆを示す図である。
【００５６】
図１５の(ａ)に示す実施例２０Ｃは、２本の水圧駆動筋肉アクチュエータユニット１０Ｆの全体を覆うように設けられた外周用弾性体５Ｂと、２本の水圧駆動筋肉アクチュエータユニット１０Ｆの中心を一貫するように設けられた内側用弾性体８とを有する。また、本実施例２０Ｅでは、２本の水圧駆動筋肉アクチュエータユニット１０Ｆを、例えば、ゴムブッシュのような接続用弾性体７で接続している。
【００５７】
同様に、図１５の(ｂ)に示す実施例２０Ｆは、２本の水圧駆動筋肉アクチュエータユニット１０Ｇの全体を覆うように設けられた外周用弾性体５Ｃと、２本の水圧駆動筋肉アクチュエータユニット１０ＧＥの中心を一貫するように設けられた内側用弾性体８とを有する。また、本実施例２０Ｆでは、２本の水圧駆動筋肉アクチュエータユニット１０Ｇを、例えば、ゴムブッシュのような接続用弾性体７で接続している。
【００５８】
なお、実施例２０Ｂと同様に、２本の水圧駆動筋肉アクチュエータユニット１０Ｆ、１０Ｇを単にボルト・ナット(図示せず)で固定連結してもよい。
【００５９】
水圧駆動アームの実施例２０Ｆ、２０Ｇによれば、実施例２０Ａと同様に水圧駆動アーム２０Ｃ、２０Ｄを水平にしても、水圧駆動アーム２０Ｃ、２０Ｄの先端が重さで垂下することなく、水圧駆動アーム２０Ｃ、２０Ｄの姿勢を維持することができる。
また、本実施例２０Ｆ、２０Ｇは、外周用弾性体５Ｂ、５Ｃ及び内側用弾性体８の構成と共に、接続用弾性体７の作用により、固定連結する実施例に比べ、全体の姿勢を滑らかな姿勢に制御できる。
【００６０】
（その他の他実施例１）
図１６は、水圧駆動アーム２０Ｄの周囲を伸縮性シート９で覆う例を示し、水圧駆動アーム２０の例として実施例２０Ｄで示した図である。図１６の(ａ)は、その他の実施例１の外観側面図を、図１６の(ｂ)は、実施例２０Ｄを構成する水圧駆動筋肉アクチュエータ３Ｂの図１０の(ａ)に相当する位置の断面Ａ−Ａからの矢視図である。
この結果、基本弾性体１、伸縮式シリンダ２、外周用弾性体５Ａ等の各水圧駆動筋肉アクチュエータの砂や埃等の噛み込みを防止できる。
【００６１】
（その他の他実施例２）
図１７は、上述説明した水圧駆動筋肉アクチュエータ３Ｂ、水圧駆動筋肉アクチュエータユニット１０Ｄ、水圧駆動アーム２０Ｄ及び水圧駆動移動機構２２を駆動する水圧用ケーブル１５、必要ならば制御ケール、位置情報ケーブル等をそれらの中央部の空間に配設した例を示す図である。図１７の(ａ)は、その他の実施例２の外観側面図を、図１７の(ｂ)は、図１７の(ａ)における断面Ａ−Ａからの矢視図である。
なお、図１７の(ａ)において、解りやすいように、上側の水圧駆動筋肉アクチュエータユニット１０Ｄにおいては、内側用弾性体８と水圧用ケーブル１５のみを表示し、下側の水圧駆動筋肉アクチュエータユニット１０Ｄは全体を表示している。
図１７では、水圧用ケーブル１５を図１４の(ｂ)に示した水圧駆動アーム２０Ｄの中央部の内側用弾性体８の空間部に配設した例である。内側用弾性体８を用いない場合は、単に中央部に配設してもよいし、さらに、内側用弾性体８との噛み合わせが生じないように水圧用ケーブル１５を囲むチューブを設けてもよい。
この結果、動作時に外部との干渉もなく、安定した動作を行うことができる。
【００６２】
（沸騰水型原子力プラントへの適用例１）
次に、本発明の関節型マニピュレータを沸騰水型原子力プラントにおける燃料デブリ搬出に適用した適用例３を図１８から図２０を用いて説明する。
【００６３】
図１８は、原子炉格納容器ＰＣＶ内の各種構造物を取り外した後の原子力プラントの状態を示す図である。図１９は、燃料デブリ２８を解体する燃料デブリ解体装置８３と、解体した燃料デブリ２８を搬出する燃料デブリ搬出装置７０とを有する燃料デブリ解体搬出装置６０を示す図である。図２０は、図１９に示す燃料デブリ解体搬送装置６０の詳細図を示す図である。
【００６４】
沸騰水型原子力プラントは、原子炉建屋ＰＢ内に原子炉ＰＲ及び原子炉格納容器ＰＣＶを備えている。原子炉建屋内ＲＢ内には原子炉格納容器ＰＣＶの上蓋、原子炉ＰＲにはその上蓋、原子炉ＰＲの蒸気乾燥器、気水分離器、上部格子板、炉心シュラウド等の構造物がある。これら構造物は、取り外した後なので図１８には図示していない。
【００６５】
沸騰水型原子力プラントにおいて、炉心溶融が生じた場合の燃料デブリ２８の形態の概要について示す。冷却設備の機能が喪失し原子炉圧力容器ＲＰＶ内に冷却水が注入されない場合、核燃料の崩壊熱により、燃料集合体内の燃料ペレットおよび被覆管等が溶融する。図１８に示すように、この場合、溶融した核燃料はもともと存在していた位置、原子炉圧力容器ＲＰＶの炉底部、又は原子炉格納容器ＰＣＶの底部であるコンクリートマット３２上に存在すると推定される。本発明は、このような状態の燃料デブリ２８を搬出する際に適用される。原子炉圧力容器ＲＰＶは、原子炉格納容器ＰＣＶ内の底部に設けられたコンクリートマット３２上に設けられた筒状のペデスタル３４上に据え付けられている。筒状のγ線遮蔽体３３が、ペデスタル３４の上端に設置され、原子炉圧力容器ＲＰＶをとり囲んでいる。
【００６６】
図１８に示すように、炉心溶融が生じた場合、各種構造物を取り外す作業を行うために、複数の作業ハウスを原子炉建屋ＲＢの運転床（オペフロ）２９へ設置して行う。
【００６７】
作業ハウスは、オペフロ２９等に第一作業ハウス４２、第二作業ハウス４３、第三作業ハウス４４を設置する。作業ハウスの個数は、実際に行なう作業内容に従って増減させて構わない。各作業ハウス内には作業ハウス内クレーン装置４５が設けられており、また、各作業ハウスには放射線漏洩や汚染物拡大防止のための密閉扉４６を備えている。
【００６８】
取り外した構造部は、取り外した後なので図示していない。これら取り外された構造物は、例えば第三作業ハウス４４内にて切断装置４７を用いて細断して機器収納容器４８に格納し原子炉外部へ搬出する。また、除染装置４９を設けるようにしても良く、除染装置４９を設けた場合には、除染が必要な各種構造物に対して除染を行ないながら搬出が可能となる。
【００６９】
なお、３１は複数の制御棒駆動機構ハウジング、３６はドライウェル、３７は冷却水が充填された圧力抑制室、３８はドライウェルに連絡されるベント通路、３９は制御棒案内管である。
【００７０】
図１９を用いて、燃料デブリ解体装置８３を有する燃料デブリ解体搬出装置６０の概要を説明する。各種構造物が取り外された原子炉ＰＲは、上方から燃料デブリ２８に接近できる作業空間が確保されたため、次に、燃料デブリ解体搬出装置６０を用いて燃料デブリ２８を解体し、原子炉ＰＲ外に搬出する。
【００７１】
まず、燃料デブリ解体搬出装置６０の詳細構造及び燃料デブリ搬出工程について示す。
【００７２】
図１９に示すように、燃料デブリ解体搬出装置６０は、上蓋が取り外された原子炉圧力容器ＲＰＶのフランジ面６１に載せられる装置固定機構６２を有する。この装置固定機構６２は４箇所にワイヤドラム装置６３が設けられており、このワイヤドラム装置６３のワイヤ６４にはボックス装置６５が吊り下げられている。吊り下げられたボックス装置６５はワイヤドラム装置６３のワイヤ巻上げ巻下げ動作によって昇降動作させてボックス装置６５を目的とする位置へ移動させる。
【００７３】
ボックス装置６５の側面には側面シール付クランプ部６６が設けられており、所定の位置へ移動したボックス装置６５を、側面シール付クランプ部６６の突出動作によって原子炉圧力容器ＲＰＶの内側側面へ固定し、ボックス装置６５と原子炉圧力容器ＲＰＶの内壁面との隙間をシールする。また、ボックス装置６５の内部は、シール装置６７によりボックス装置６５と主旋回テーブル７８との隙間をシールし気密が保たれるように構成されている。
【００７４】
燃料デブリ解体搬出装置６０の詳細構造について、更に図２０を用いて説明する。ボックス装置６５には電力ケーブル及び給水系統６８を有しており、各種装置を動かすための電力や、原子炉ＰＲ内を冷却する冷却水や、ウォータージェット等による切断や水圧駆動多関節型マニピュレータ２１を駆動するのに用いられる駆動水を供給する。また、ボックス装置６５の上部には、第一遮蔽体６９を備えており、この第一遮蔽体６９には、各種装置や燃料キャスク７６を内部に格納して移動させる燃料デブリ搬出装置７０が接続される搬出入用遮蔽ポート７１が設けられている。搬出入用遮蔽ポート７１は通常時には搬出入用遮蔽ポート扉７２が設けてあり、ボックス装置６５内の気密性が保たれている。各種装置の搬出搬入の際には、搬出入用遮蔽ポート扉７２を開放し、出し入れを行なう。また、第一遮蔽体６９には内部が空洞となっている第一タンク７３を有しており、水の注入量によって放射線の遮蔽効果を調整できるように構成されている。なお、注入は水以外にも遮蔽効果を確保できれば鉄球、鉛球を使用してもよい。これより、一部を第一タンク７３とすることで、燃料デブリ解体搬出装置６０に不必要な重量物を搭載することを不要とすることができる。遮蔽効果が望める必要十分な量の水等を注入するのみで遮蔽効果が実現でき、燃料デブリ解体搬出装置６０の全体重量の軽量化を図れる。なお、第一遮蔽体６９は、鉄板、鉛板でもよく、必ずしも第一タンク方式に限定するものではない。
【００７５】
ボックス装置６５の内部にはボックス内クレーン装置７４および昇降機能付きマニピュレータ７５を備えており、燃料デブリ搬出装置７０によって運ばれてきた各種装置及び燃料キャスク７６をボックス装置６５内の所定に位置に実装できるようになっている。ボックス装置６５の下部には第二遮蔽体７７を備えており、第二遮蔽体７７は、主旋回テーブル７８及び主旋回駆動部７９とから構成されており、主旋回テーブル７８は回転可能となっている。また、主旋回テーブル７８にはさらに副旋回テーブル８０及び副旋回駆動部８１を備えており、主旋回テーブル７８とは独立して副旋回テーブル８０を回転可能に設けられている。
【００７６】
副旋回テーブル８０には燃料デブリ解体装置固定ユニット８２が設けられており、この燃料デブリ解体装置固定ユニット８２に水圧駆動アーム２０の各実施例、水圧駆動多関節型マニピュレータ２１を有する燃料デブリ解体装置８３が設けられる。ボックス装置６５の主旋回テーブル７８には、燃料デブリ解体装置８３を設置していない場合に、ボックス装置６５内の気密性を保つように下部遮蔽ポート扉８４がスライド可能に設けられている。また、主旋回テーブル７８には内部が空洞となっている第二タンク８５を有しており、水の注入量によって放射線の遮蔽効果を調整できるように構成されている。なお、注入は水以外にも遮蔽効果を確保できれば鉄球、鉛球を使用してもよい。
【００７７】
主旋回テーブル７８の一部を第二タンク８５とすることで、不必要に重量物を搭載することを不要にできる。遮蔽効果が望める必要十分な量の水等を注入するのみで遮蔽効果が実現でき、燃料デブリ解体搬出装置６０の全体重量の軽量化が図れる。
【００７８】
燃料デブリ解体装置８３は、オペフロ２９に設けられた操作盤２３０（図１８参照）と、給水系統から導いた水を昇圧する高圧ポンプ９４と、燃料デブリ２８を切断する作業用効果器２５として切断ノズル２５Ｎを上記各実施例の水圧駆動アーム２０の先端に取り付けた水圧駆動多関節型マニピュレータ２１と、水圧駆動多関節型マニピュレータ２１の先端を監視する監視カメラ２２０と、切断された燃料を吸引する吸引ライン８８と、を有する。
【００７９】
燃料デブリ解体装置８３は、耐久性、耐放射線性及び除染性の観点から、可能範囲で金属の材質で構成されるのが望ましい。例えば、基本弾性体１、外周用弾性体５、内側用弾性体８及びシリンダ内弾性体１３は、金属製のコイル状のバネを、伸縮式シリンダ２の金属製のジャバラで構成するのが望ましい。
【００８０】
高圧ポンプ９４は、水圧駆動多関節型マニピュレータ２１の水圧用ケーブル１５に連通する供給配管８６を介して水圧駆動アーム２０と切断ノズル２５Ｎへ高圧駆動水を供給する。供給配管８６は、水圧駆動アーム２０の姿勢に応じて変形する必要がないためにリジットの金属配管で構成される。
【００８１】
吸引ライン８８も供給配管８６と同様に、水圧駆動アーム２０の姿勢の変化に対応できるようにロータリジョイントを組み合わせた金属配管で構成される。
【００８２】
監視カメラ２２０は、燃料デブリ解体装置固定ユニット８２に固定された鉛製の放射線防護筒２２１の中に、燃料デブリ２８から放射線を直接受けないように、燃料デブリ解体装置固定ユニット８２に向けて収納されている。放射線防護筒２２１は、放射線を遮蔽する蓋２２２を有しており、撮像する必要がないときにはその蓋２２２を閉じる。蓋２２２は、内面が反射鏡となっており、蓋２２２に金属製の蓋ワイヤ２２３を接続されており、その蓋ワイヤ２２３の姿勢を例えば水圧駆動筋肉アクチュエータ３と同じ構造を有する蓋ワイヤ駆動部２２４で制御し、監視カメラ２２０が切断ノズル２５Ｎを撮像できるようにする。
【００８３】
このような構造によって、監視カメラ２２０を見ながら効率的にかつ確実に燃料デブリ２８を取り出せるように水圧駆動アーム２０を制御し、切断ノズル２５Ｎで燃料デブリ２８を切断できる。
【００８４】
切断された燃料デブリ２８は吸引ライン８８によって回収される。回収した燃料デブリ２８は回収ラインを通じて、回収物分離装置８９へ運ばれて、ここで水と燃料デブリ２８とに分離されて、燃料デブリ２８は燃料キャスク７６へ収納される。燃料キャスク７６は燃料デブリ２８を収納したら、燃料デブリ搬出装置７０を用いて、原子炉ＰＲの外部へと搬出される。
【００８５】
以上説明した燃料デブリ解体装置８３は、解体手段として高圧水を噴射する切断ノズル２５Ｎを用いたが、その他の解体手段としてカッタ等による機械的切断、叉はレーザ光による熱的切断等を用いることができる。
【００８６】
以上説明したように、本発明の水圧駆動多関節型マニピュレータ２１を用いることにより、解体手段を所定範囲内に移動させることができ、効率よく燃料デブリ２８を解体できる。
場合によっては、副旋回テーブル８０を旋回させることなく、水圧駆動多関節型マニピュレータ２１の動作範囲で、燃料デブリ２８を全て解体することも可能である。
【００８７】
次に、燃料デブリ搬出装置７０の詳細について説明する。燃料デブリ搬出装置７０は内部に搬送用クレーン９０と洗浄機構９１を備えている。また、洗浄機構９１へ水を供給するポンプ９２も備えている。装置搬送容器の内部へ移動させた燃料デブリ解体装置８３や燃料キャスク７６を、この燃料デブリ搬出装置７０内部で洗浄できるようになっている。これにより除染が可能となる。また、搬送容器の底部には搬送装置下面用蓋９３が取り付けられている。
【００８８】
以上、説明した本発明の燃料デブリ解体装置８３によれば、水圧駆動多関節型マニピュレータ２１を用いることによって、燃料デブリ２８を効率的に解体することができる。
【００８９】
また、以上、説明した本発明によれば、燃料デブリ解体搬出装置６０には、第一遮蔽体６９及び第二遮蔽体７７を備えているため、放射線の漏洩を防止可能である。また、側面シール付クランプ部６６によるボックス装置６５と原子炉圧力容器ＲＰＶの内壁面との隙間のシール、及びシール装置６７でボックス装置６５内の気密性の確保をすることにより、燃料デブリ２８の切断等で発生する二次汚染生成物をボックス装置６５の下方の作業空間に封じ込めることが可能となり、周辺区域への汚染拡大防止も図れる。
【００９０】
（沸騰水型原子力プラントへの適用例２）
適用例１では、原子炉圧力容器ＲＰＶの炉底部に存在すると推定される燃料デブリ２８の解体に本発明の水圧駆動多関節型マニピュレータ２１を適用した。適用例２では、燃料デブリ２８の解体・搬送後、原子炉圧力容器ＲＰＶを図１、図２に示したような作業ロボット１００’でその上部から順次解体・搬出する例である。
【００９１】
適用例２においても、図１９に示す装置固定機構６２で原子炉格納容器ＰＣＶにクランプできるクランプ付の平板テーブルを垂下し、原子炉格納容器ＰＣＶの内面に載置する。載置された作業ロボット１００’が平板テーブル上を移動し、水圧駆動多関節型マニピュレータ２１で順次原子炉格納容器ＰＣＶを解体する。解体片は、本体部上部に設けられた収納ボックスに回収される。その回収ボックスを吊り上げることで原子炉格納容器ＰＣＶ外に搬出する。
【００９２】
上記解体作業を行うために、作業ロボット１００’は少なくとも２本の水圧駆動多関節型マニピュレータ２１を有する。２本のうち１本は作業効果器２５として切断ノズル２５Ｈを、他の１本は、作業効果器２５としてハンド２５Ｈを有し、切断片を水圧駆動多関節型マニピュレータ２１に並行して設けられ回収ボックスに連通する回収スロープに載置する。載置された切断片は、回収ボックスに回収される。
【００９３】
一方、水圧駆動移動機構２２の各部は、図２に示すように構成され、動作する。即ち、固定脚部２２ｂと４本の移動脚部２２ａは、それぞれ１本又は数本の水圧駆動筋肉アクチュエータユニット１０で構成され、紙面上下方向に伸縮する。４本の移動脚部移動部２２ｃ、それぞれ１本又は数本の水圧駆動筋肉アクチュエータユニット１０で構成され、紙面左右方向に伸縮する。４本の移動脚部回転部２３ｄは、それぞれ１本又数本の水圧駆動筋肉アクチュエータユニット１０で構成され、紙面表裏方向に回転する。
【００９４】
本体部２４の相対する２辺部のうち１辺に設けられた２本の水圧駆動移動機構２２において、移動脚部２２ａを伸縮させ、当該移動脚部２２ａに連結した移動脚部回転部２３ｄを回転させ、当該移動脚部回転部２３ｄに連結する移動脚部移動部２２ｃを伸縮させながら所定の方向に移動する。この動作を残りの１辺の水圧駆動移動機構２２に対して行う。
固定脚部２２ｂは、固定脚部２２ｂが床から離間したときに伸び床に接触し、本体部２４を含めた全体の姿勢を維持する。そのために固定脚部２２ｂの接触部は広い面積を有する。２組の水圧駆動移動機構２２の動作と固定脚部２２ｂの床への接地動作を所定のシーケンスで行うことにより、作業ロボット１００’を所定の方向に移動させる。
【００９５】
以上、説明した本発明の適用例２によれば、作業ロボット１００’を用いることによって、原子炉格納容器ＰＣＶを効率的に解体することができる。
【００９６】
以上の説明した適用例１、２は一例であり、原子力プラント初め火力プラントなど構成機器の解体作業、設置作業などの作業に適用可能である。
【００９７】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。
例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００９８】
１…基本弾性体、１ａ、１ｂ…基本弾性体の接続部、２…伸縮式シリンダ、３、３Ａ、３Ｂ、３Ｃ…水圧駆動筋肉アクチュエータ、４…端板、５、５Ａ、５Ｂ、５Ｃ…外周用弾性体、６…伸縮袋、７…接続用弾性体、８…内側用弾性体、９…伸縮性シート、１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅ、１０Ｆ、１０Ｇ…液圧（水圧）駆動筋肉アクチュエータユニット、１１…ストッパ、１３…シリンダ内弾性体、１３ａ、１３ｂ…シリンダ内弾性体の接続部、１５…水圧用ケーブル、２０、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ…液圧(水圧)駆動アーム、２１…液圧(水圧)駆動多関節型マニピュレータ、２２…液圧(水圧)駆動移動機構、２２ａ…移動脚部、２２ｂ…固定脚部、２２ｃ…移動脚部移動部、２２ｄ…移動脚部回転部、２３…液圧(水圧)制御部、２３Ｂ…制御盤、２３Ｄ…電磁弁ユニット、２３Ｐ…ポンプ、２３Ｔ…タンク、２４…本体部、２５…作業用効果器、２５Ｈ…ハンド、２５Ｎ…切断ノズル、２８…燃料デブリ、２９…原子炉建屋の運転床（オペフロ）、３１…制御棒駆動機構ハウジング、３２…コンクリートマット、３３…γ線遮蔽体、３４…ペデスタル、３６…ドライウェル、３７…圧力制御室、３８…ベント通路、３９…制御棒案内管、４２…第一作業ハウス、４３…第二作業ハウス、４４…第三作業ハウス、４５…作業ハウス内クレーン装置、４６…密閉扉、４７…切断装置、４８…機器収納容器、４９…除染装置、６０…燃料デブリ解体搬出装置、６１…原子炉圧力容器のフランジ面、６２…装置固定機構、６３…ワイヤドラム装置、６４…ワイヤ、６５…ボックス装置、６６…側面シール付クランプ部、６７…シール装置、６８…電力ケーブル及び給水系統、６９…第一遮蔽体、７０…燃料デブリ搬出装置、７１…搬出入用遮蔽ポート、７２…搬出入用遮蔽ポート扉、７３…第一タンク、７４…ボックス内クレーン装置、７５…昇降機能付きマニピュレータ、７６…燃料キャスク、７７…第二遮蔽体、７８…主旋回テーブル、７９…主旋回駆動部、８０…副旋回テーブル、８２…燃料デブリ解体装置固定ユニット、８３…燃料デブリ解体装置、８４…下部遮蔽ポート扉、８５…第二タンク、８６…供給配管、８８…吸引ライン、８９…回収物分離装置、９０…搬送用クレーン、９１…洗浄機構、９２…ポンプ、９３…搬送装置下面用蓋、９４…高圧ポンプ、１００、１００´…作業ロボット、２２０…監視カメラ、２２１…放射線防護筒、２２２…蓋、２２３…蓋ワイヤ、２２４…蓋ワイヤ駆動部、２３０…操作盤、ＰＣＶ…原子炉格納容器、ＰＲ…原子炉、ＲＢ…原子炉建屋、ＲＰＶ…原子炉圧力容器。
【図１】
2020060298.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2020060298.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【手続補正書】
【提出日】令和2年2月26日(2020.2.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
伸縮可能なシリンダと、該シリンダに設けられた弾性体と、前記シリンダと前記弾性体を支持する端板とから成り、前記シリンダと弾性体とから成るアクチュエータが複数配置されて構成されたアクチュエータユニットであって、
前記アクチュエータと共に伸縮袋を有し、
前記伸縮袋には、液体又は空気が封入されていることを特徴とするアクチュエータユニット。
【請求項２】
請求項１に記載のアクチュエータユニットであって、
前記伸縮袋に封入された液体は、ゲル状物質又は前記アクチュエータで用いた圧力駆動体であることを特徴とするアクチュエータユニット。
【請求項３】
請求項２に記載のアクチュエータユニットであって、
前記アクチュエータで用いた圧力駆動体の供給源は、水圧、油圧、空圧のいずれかであることを特徴とするアクチュエータユニット。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載のアクチュエータユニットであって、
前記複数のアクチュエータの中心に内側用弾性体が配置されていることを特徴とするアクチュエータユニット。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載のアクチュエータユニットであって、
前記複数のアクチュエータの外周に外周用弾性体が配置されていることを特徴とするアクチュエータユニット。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載のアクチュエータユニットであって、
前記複数のアクチュエータの外周に伸縮自在シートが配置されていることを特徴とするアクチュエータユニット。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載のアクチュエータユニットと、
前記アクチュエータユニットに制御された液体又は気体を供給し、前記アクチュエータユニットの姿勢を制御する制御部と、を有することを特徴とする筋肉ロボット。
【請求項８】
伸縮可能なシリンダと、該シリンダに設けられた弾性体と、前記シリンダと前記弾性体を支持する端板とから成り、前記シリンダに圧力を付与することにより、前記弾性体の戻ろうとする力と釣り合うことで伸長するアクチュエータを備え、
前記アクチュエータが複数配置されて構成され、伸縮袋を有するアクチュエータユニットと、
前記アクチュエータユニットに制御された液体又は気体を供給し、前記アクチュエータユニットの姿勢を制御する制御部とを有し、
前記アクチュエータユニットには、液体用ケーブル、制御ケーブル、位置情報ケーブルの少なくとも１つが配置されていることを特徴とする筋肉ロボット。
【請求項９】
請求項８に記載の筋肉ロボットであって、
前記複数のアクチュエータの中心に内側用弾性体を有し、前記内側用弾性体の内側空間には、前記液体用ケーブル、制御ケーブル、位置情報ケーブルの少なくとも１つが配置されていることを特徴とする筋肉ロボット。
【請求項１０】
請求項８又は９に記載の筋肉ロボットであって、
前記伸縮袋に封入された液体は、ゲル状物質又は前記アクチュエータで用いた圧力駆動体であることを特徴とする筋肉ロボット。
【請求項１１】
請求項８乃至１０のいずれか１項に記載の筋肉ロボットであって、
前記アクチュエータで用いた圧力駆動体の供給源は、水圧、油圧、空圧のいずれかであることを特徴とする筋肉ロボット。
【請求項１２】
請求項８乃至１１のいずれか１項に記載の筋肉ロボットであって、
前記複数のアクチュエータの外周に外周用弾性体が配置されていることを特徴とする筋肉ロボット。
【請求項１３】
請求項８乃至１２のいずれか１項に記載の筋肉ロボットであって、
前記複数のアクチュエータの外周に伸縮自在シートが配置されていることを特徴とする筋肉ロボット。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
上記した課題を解決するための本発明のアクチュエータユニットは、その一例を挙げるならば、伸縮可能なシリンダと、該シリンダに設けられた弾性体と、前記シリンダと前記弾性体を支持する端板とから成り、前記シリンダと弾性体とから成るアクチュエータが複数配置されて構成されたアクチュエータユニットであって、前記アクチュエータと共に伸縮袋を有し、前記伸縮袋には、液体又は空気が封入されていることを特徴とする。