(57)【要約】【課題】噴射ノズルと被施工面との距離を一定に保持し、かつ噴射ノズルを円滑に移動させてウォータジェットピーニングを適した施工状態で行う。【解決手段】ウォータジェットを噴射する噴射ノズル８の噴射口８ａが上方および下方に向くように噴射ノズル８を所定の移動軌跡に沿って移動可能に設けたウォータジェットピーニング装置であって、噴射口からウォータジェットが噴射される所定距離に合わせた位置に先端部１０ａが配置され、噴射ノズルとともに移動軌跡に沿って移動可能に設けられた案内部１０と、噴射口からウォータジェットが噴射される方向に沿って噴射ノズルおよび案内部を押付移動させる押付移動機構９と、移動軌跡における噴射口の移動位置を検出するノズル位置検出手段１５ｅと、ノズル位置検出手段により検出される噴射口の移動位置に基づき押付移動機構９による案内部１０の押付力を制御する制御手段２０と、を備える。【選択図】図９
2014161982.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウォータジェットを噴射する噴射ノズルの噴射口が上方および下方に向くように前記噴射ノズルを所定の移動軌跡に沿って移動可能に設けたウォータジェットピーニング装置であって、
前記噴射口からウォータジェットが噴射される所定距離に合わせた位置に先端部が配置され、前記噴射ノズルとともに前記移動軌跡に沿って移動可能に設けられた案内部と、
前記噴射口からウォータジェットが噴射される方向に沿って前記噴射ノズルおよび前記案内部を押付移動させる押付移動機構と、
前記移動軌跡における前記噴射口の移動位置を検出するノズル位置検出手段と、
前記ノズル位置検出手段により検出される前記噴射口の移動位置に基づき前記押付移動機構による前記案内部の押付力を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とするウォータジェットピーニング装置。
【請求項２】
前記案内部の前記先端部の接触を検出する接触検出手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のウォータジェットピーニング装置。
【請求項３】
壁面に開口部を有して水平方向の成分を含み延在する管台の内面にウォータジェットを噴射するウォータジェットピーニング装置であって、
前記噴射ノズルおよび前記案内部が支持されており前記管台の内部に挿入可能に設けられたフレームと、
前記フレームに設けられて当該フレームが前記管台の内部の所定位置に挿入された場合に前記壁面に当接される外部当接部材と、
前記フレームが前記管台の内部に挿入される部分であって前記フレームの周りの複数箇所に設けられて前記フレームを中心とする半径方向に進退移動可能に設けられた内部当接部材と、
前記フレームに設けられて当該フレームが前記管台の内部の所定位置に挿入された場合に前記壁面に吸着可能な吸着手段と、
を備えることを特徴とする請求項１または２に記載のウォータジェットピーニング装置。
【請求項４】
前記壁面への前記外部当接部材の当接を検出する当接検出手段を備えることを特徴とする請求項３に記載のウォータジェットピーニング装置。
【請求項５】
前記フレームに設けられて前記管台に挿入される前記フレームの挿入先端側を挿入後端側から撮影する撮影手段を備えることを特徴とする請求項３または４に記載のウォータジェットピーニング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子力発電プラントに設けられる管台内面を補修するウォータジェットピーニング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、加圧水型原子炉（ＰＷＲ：Pressurized  Water  Reactor）を備える原子力発電プラントは、一次冷却水としての軽水を原子炉冷却材および中性子減速材として使用し、炉心全体にわたって沸騰しない高温高圧水とし、この高温高圧水を蒸気発生器に送って熱交換により蒸気を発生させ、この蒸気をタービン発電機へ送って発電するものである。
【０００３】
このような原子力発電プラントにて、加圧水型原子炉は、十分な安全性や信頼性を確保するために各種の構造物などを定期的に検査する必要がある。そして、各検査を施工して不具合を発見した場合は、その不具合に関係する必要箇所を補修している。例えば、加圧水型原子炉にて、原子炉容器本体は、一次冷却水を蒸気発生器へ供給するための出口側管台と、蒸気発生器で熱交換された一次冷却水を取り込むための入口側管台とが設けられている。これらの管台は、蒸気発生器に連通する一次冷却水管が溶接により接続されている。そして、管台と一次冷却水管とは材質が異なるため、その間にセーフエンド管が溶接により接続される。
【０００４】
この管台の溶接部およびその周辺部に生じる引張残留応力が応力腐食割れの要因となり得る。そこで、従来から、表面の引張残留応力を圧縮残留応力に改善することで、応力腐食割れを防止するようにしたウォータジェットピーニング技術がある。このウォータジェットピーニングは、水中で金属部材表面にキャビテーション気泡を含む高圧水を噴射し、金属部材表面の引張残留応力を圧縮残留応力に改善するものである。このようなウォータジェットピーニング装置としては、例えば、下記特許文献１に記載されたものがある。
【０００５】
特許文献１に記載されたウォータジェットピーニング装置は、噴射ノズルと被施工面との距離を一定に保持するため、噴射ノズルの廻りにガイドを取り付け、押し付け装置により若干の押し付け力をガイドに付与し、被施工面にガイドを接触させて被施工面の形状をトレースするようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−１１４７３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した特許文献１に記載のウォータジェットピーニング装置は、原子炉容器本体の下鏡を貫通する計装管台の溶接部およびその周辺部に対し、噴射ノズルを下方向または計装管台に対する斜め方向に向けてウォータジェットピーニングを行う。しかし、上述したような原子炉容器本体の管台の場合、下方だけでなく上方にもウォータジェットピーニングを行うことになる。このため、上方へのウォータジェットピーニングでは、ウォータジェットの反力および重力により噴射ノズルが下方に押されてガイドの押し付け力が低くなり、被施工面へのガイドの接触が維持できなくなる、即ち噴射ノズルと被施工面との距離を一定に保持することができなくなるおそれがある。一方、下方へのウォータジェットピーニングでは、重力により噴射ノズルが下方に押されてガイドの押し付け力が高くなり、被施工面の形状のトレースに負荷がかかって噴射ノズルの移動が円滑に行えなくなるおそれがある。この結果、ウォータジェットピーニングを適した施工状態で行うことができなくなる。
【０００８】
本発明は、上述した課題を解決するものであり、噴射ノズルと被施工面との距離を一定に保持するとともに、噴射ノズルを円滑に移動させてウォータジェットピーニングを適した施工状態で行うことのできるウォータジェットピーニング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】
【０００９】
上述の目的を達成するために、第１の発明のウォータジェットピーニング装置は、ウォータジェットを噴射する噴射ノズルの噴射口が上方および下方に向くように前記噴射ノズルを所定の移動軌跡に沿って移動可能に設けたウォータジェットピーニング装置であって、前記噴射口からウォータジェットが噴射される所定距離に合わせた位置に先端部が配置され、前記噴射ノズルとともに前記移動軌跡に沿って移動可能に設けられた案内部と、前記噴射口からウォータジェットが噴射される方向に沿って前記噴射ノズルおよび前記案内部を押付移動させる押付移動機構と、前記移動軌跡における前記噴射口の移動位置を検出するノズル位置検出手段と、前記ノズル位置検出手段により検出される前記噴射口の移動位置に基づき前記押付移動機構による前記案内部の押付力を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
このウォータジェットピーニング装置によれば、例えば、噴射口の向きが上方の成分を有する移動位置である場合、制御手段は、押付移動機構を制御して、押付力を高くし、ウォータジェットの反力および重力に抗して案内部を上方に押し付ける押付力を高くする。これにより、案内部の先端部が被施工面から離れる事態を防ぐことから、噴射口から被施工面に至るウォータジェットの噴射距離が維持され、被施工面に対するウォータジェットピーニングによる作用を維持することができる。一方、噴射口の向きが下方の成分を有する移動位置である場合、制御手段は、押付移動機構を制御し、重力により噴射ノズルが下方に押されることに抗して案内部を下方に押し付ける押付力を低くする。これにより、案内部の先端部が被施工面に接触する接触圧が高くなる事態を防ぐことから、噴射ノズルの移動軌跡に沿う移動を円滑に行うことができる。すなわち、噴射口の移動位置に関わらず、案内部における先端部の接触圧を一定に保つことができる。
【００１１】
また、第２の発明のウォータジェットピーニング装置は、第１の発明において、前記案内部の前記先端部の接触を検出する接触検出手段をさらに備えることを特徴とする。
【００１２】
このウォータジェットピーニング装置によれば、接触検出手段を備えることで、案内部の先端部が被施工面に接触したことを確認できるので、噴射口からウォータジェットが噴射される所定距離を確実に維持することができ、ウォータジェットピーニングの施工精度を向上することができる。
【００１３】
また、第３の発明のウォータジェットピーニング装置は、第１または第２の発明において、壁面に開口部を有して水平方向の成分を含み延在する管台の内面にウォータジェットを噴射するウォータジェットピーニング装置であって、前記噴射ノズルおよび前記案内部が支持されており前記管台の内部に挿入可能に設けられたフレームと、前記フレームに設けられて当該フレームが前記管台の内部の所定位置に挿入された場合に前記壁面に当接される外部当接部材と、前記フレームが前記管台の内部に挿入される部分であって前記フレームの周りの複数箇所に設けられて前記フレームを中心とする半径方向に進退移動可能に設けられた内部当接部材と、前記フレームに設けられて当該フレームが前記管台の内部の所定位置に挿入された場合に前記壁面に吸着可能な吸着手段と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
このウォータジェットピーニング装置によれば、外部当接部材を備えることで、フレームが管台の内部の所定位置に挿入された状態を位置決めすることができる。また、内部当接部材を備えることで、フレームの中心位置を管台の中心位置に合わせることができる。また、吸着手段を備えることで、外部当接部材により管台の内部に挿入したフレームを位置決めした状態、および内部当接部材によりフレームの中心位置を管台の中心位置に合わせた状態を維持することが可能になる。
【００１５】
また、第４の発明のウォータジェットピーニング装置は、第３の発明において、前記壁面への前記外部当接部材の当接を検出する当接検出手段を備えることを特徴とする。
【００１６】
このウォータジェットピーニング装置によれば、当接検出手段を備えることで、外部当接部材が壁面に当接した状態、すなわち外部当接部材により管台の内部に挿入したフレームを位置決めした旨を認識することができる。
【００１７】
また、第５の発明のウォータジェットピーニング装置は、第３または第４の発明において、前記フレームに設けられて前記管台に挿入される前記フレームの挿入先端側を挿入後端側から撮影する撮影手段を備えることを特徴とする。
【００１８】
このウォータジェットピーニング装置によれば、撮影手段を備えることで、管台に挿入されるフレームの状態を監視することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、噴射ノズルと被施工面との距離を一定に保持するとともに、噴射ノズルを円滑に移動させてウォータジェットピーニングを適した施工状態で行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、原子力発電プラントの一例の概略構成図である。
【図２】図２は、ウォータジェットピーニング装置の据付状態を表す概略図である。
【図３】図３は、ウォータジェットピーニング装置の側断面図である。
【図４】図４は、ウォータジェットピーニング装置の他の使用形態を示す側断面図である。
【図５】図５は、ウォータジェットピーニング装置の平面図である。
【図６】図６は、図３および図５におけるＡ−Ａ断面図である。
【図７】図７は、図４におけるＢ−Ｂ断面図である。
【図８】図８は、図３におけるＣ−Ｃ断面図である。
【図９】図９は、ウォータジェットピーニング装置の押付移動機構を示す正面図である。
【図１０】図１０は、ウォータジェットピーニング装置の押付移動機構を示す側面図である。
【図１１】図１１は、ウォータジェットピーニング装置の動作を示す概略図である。
【図１２】図１２は、ウォータジェットピーニング装置の接触検出手段を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
【００２２】
図１は、原子力発電プラントの一例の概略構成図である。図１に示す原子力発電プラントは、加圧水型原子炉（ＰＷＲ：Pressurized  Water  Reactor）を有する。この原子力発電プラントは、原子炉格納容器１００内において、加圧水型原子炉の原子炉容器１０１、加圧器１０２、蒸気発生器１０３および一次冷却水ポンプ１０４が、一次冷却水管１０５により順次接続されて、一次冷却水の循環経路が構成されている。
【００２３】
原子炉容器１０１は、内部に燃料集合体１２０を密閉状態で格納するもので、燃料集合体１２０が挿抜できるように、原子炉容器本体１０１ａとその上部に装着される原子炉容器蓋１０１ｂとにより構成されている。原子炉容器本体１０１ａは、上部に一次冷却水としての軽水を給排する入口側管台１０１ｃおよび出口側管台１０１ｄが設けられている。出口側管台１０１ｄは、蒸気発生器１０３の入口側水室１０３ａに連通するように一次冷却水管１０５が接続されている。また、入口側管台１０１ｃは、蒸気発生器１０３の出口側水室１０３ｂに連通するように一次冷却水管１０５が接続されている。
【００２４】
蒸気発生器１０３は、半球形状に形成された下部において、入口側水室１０３ａと出口側水室１０３ｂとが仕切板１０３ｃによって区画されて設けられている。入口側水室１０３ａおよび出口側水室１０３ｂは、その天井部に設けられた管板１０３ｄによって蒸気発生器１０３の上部側と区画されている。蒸気発生器１０３の上部側には、逆Ｕ字形状の伝熱管１０３ｅが設けられている。伝熱管１０３ｅは、入口側水室１０３ａと出口側水室１０３ｂとを繋ぐように端部が管板１０３ｄに支持されている。そして、入口側水室１０３ａは、入口側の一次冷却水管１０５が接続され、出口側水室１０３ｂは、出口側の一次冷却水管１０５が接続されている。また、蒸気発生器１０３は、管板１０３ｄによって区画された上部側の上端に、出口側の二次冷却水管１０６ａが接続され、上部側の側部に、入口側の二次冷却水管１０６ｂが接続されている。
【００２５】
また、原子力発電プラントは、蒸気発生器１０３が、原子炉格納容器１００外で二次冷却水管１０６ａ，１０６ｂを介して蒸気タービン１０７に接続されて、二次冷却水の循環経路が構成されている。
【００２６】
蒸気タービン１０７は、高圧タービン１０８および低圧タービン１０９を有するとともに、発電機１１０が接続されている。また、高圧タービン１０８および低圧タービン１０９は、湿分分離加熱器１１１が、二次冷却水管１０６ａから分岐して接続されている。また、低圧タービン１０９は、復水器１１２に接続されている。この復水器１１２は、二次冷却水管１０６ｂに接続されている。二次冷却水管１０６ｂは、上述したように蒸気発生器１０３に接続され、復水器１１２から蒸気発生器１０３に至り、復水ポンプ１１３、低圧給水加熱器１１４、脱気器１１５、主給水ポンプ１１６、および高圧給水加熱器１１７が設けられている。
【００２７】
従って、原子力発電プラントでは、一次冷却水が原子炉容器１０１にて加熱されて高温・高圧となり、加圧器１０２にて加圧されて圧力を一定に維持されつつ、一次冷却水管１０５を介して蒸気発生器１０３に供給される。蒸気発生器１０３では、一次冷却水と二次冷却水との熱交換が行われることにより、二次冷却水が蒸発して蒸気となる。熱交換後の冷却した一次冷却水は、一次冷却水管１０５を介して一次冷却水ポンプ１０４側に回収され、原子炉容器１０１に戻される。一方、熱交換により蒸気となった二次冷却水は、蒸気タービン１０７に供給される。蒸気タービン１０７に係り、湿分分離加熱器１１１は、高圧タービン１０８からの排気から湿分を除去し、さらに加熱して過熱状態とした後に低圧タービン１０９に送る。蒸気タービン１０７は、二次冷却水の蒸気により駆動され、その動力が発電機１１０に伝達されて発電される。タービンの駆動に供された蒸気は、復水器１１２に排出される。復水器１１２は、取水管１１２ａを介してポンプ１１２ｂにより取水した冷却水（例えば、海水）と、低圧タービン１０９から排出された蒸気とを熱交換し、当該蒸気を凝縮させて低圧の飽和液に戻す。熱交換に用いられた冷却水は、排水管１１２ｃから排出される。また、凝縮された飽和液は、二次冷却水となり、復水ポンプ１１３によって二次冷却水管１０６ｂを介して復水器１１２の外部に送り出される。さらに、二次冷却水管１０６ｂを経る二次冷却水は、低圧給水加熱器１１４で、例えば、低圧タービン１０９から抽気した低圧蒸気により加熱され、脱気器１１５で溶存酸素や不凝結ガス（アンモニアガス）などの不純物が除去された後、主給水ポンプ１１６により送水され、高圧給水加熱器１１７で、例えば、高圧タービン１０８から抽気した高圧蒸気により加熱された後、蒸気発生器１０３に戻される。
【００２８】
このように構成された原子力発電プラントの加圧水型原子炉において、原子炉容器１０１は、上述したように、入口側管台１０１ｃおよび出口側管台１０１ｄに一次冷却水管１０５が接続されている。そして、入口側管台１０１ｃおよび出口側管台１０１ｄと、一次冷却水管１０５とは、材質が異なるため、その間にセーフエンド管１２１が溶接（開先溶接部１２２）により接続される（図３および図４参照）。
【００２９】
そのため、開先溶接部１２２およびその周辺部に引張応力が残留している可能性があり、長期の使用により応力腐食割れが発生する確率が高くなる。そこで、原子炉補修装置としてのウォータジェットピーニング装置により対象となる開先溶接部１２２およびその周辺部である管台１０１ｃ，１０１ｄの内面の引張残留応力を圧縮残留応力に改善することで、応力腐食割れを防止するようにしている。このウォータジェットピーニング装置は、水中で金属部材表面にキャビテーション気泡を含む高圧水を噴射し、金属部材表面の引張残留応力を圧縮残留応力に改善するものである。
【００３０】
そして、ウォータジェットピーニング装置により開先溶接部１２２およびその周辺部である管台１０１ｃ，１０１ｄの内面の引張残留応力を圧縮残留応力に改善する場合、このウォータジェットピーニング装置を管台１０１ｃ，１０１ｄの内部に挿入して作業を行う。
【００３１】
図２は、ウォータジェットピーニング装置の据付状態を表す概略図である。図３は、ウォータジェットピーニング装置の側断面図である。図４は、ウォータジェットピーニング装置の他の使用形態を示す側断面図である。図５は、ウォータジェットピーニング装置の平面図である。図６は、図３および図５におけるＡ−Ａ断面図である。図７は、図４におけるＢ−Ｂ断面図である。図８は、図３におけるＣ−Ｃ断面図である。図９は、ウォータジェットピーニング装置の押付移動機構を示す正面図である。図１０は、ウォータジェットピーニング装置の押付移動機構を示す側面図である。図１１は、ウォータジェットピーニング装置の動作を示す概略図である。図１２は、ウォータジェットピーニング装置の接触検出手段を示す断面図である。
【００３２】
図２に示すように、ウォータジェットピーニング装置１は、原子炉容器１０１（原子炉容器本体１０１ａ）の入口側管台１０１ｃや出口側管台１０１ｄの内部に挿入されて据え付けられる。
【００３３】
また、原子力発電プラントにおいて、原子炉建屋（図示略）は、作業フロア１５１が設けられており、この作業フロア１５１より下方にキャビティ１５２が設けられ、このキャビティ１５２に冷却水が貯留されている。キャビティ１５２は、内部に原子炉容器１０１が配置され、吊下げ支持されている。原子炉建屋は、キャビティ１５２の両側に並行な一対のガイドレール１５５が敷設され、移動式クレーン１５６が移動自在に支持されている。この移動式クレーン１５６は、水平方向における一方向（図２にて、左右方向）に移動自在であるとともに、水平方向における一方向に交差（直交）する他方向（図２にて、紙面直交方向）に移動自在な電動ホイスト１５７が設けられている。そして、この電動ホイスト１５７は、鉛直方向に沿って昇降可能なフック１５８を有している。このフック１５８を介し、据付用ポール１５９が吊り下げられる。
【００３４】
据付用ポール１５９は、長尺部材であって、所定の長さを有しており、下端部にウォータジェットピーニング装置１が連結可能となっている。この据付用ポール１５９は、複数の分割ポールから構成され、その上下端のフランジ部同士を密着させ、複数のスイングボルトにより両者を締結することができる。
【００３５】
図３〜図５に示すように、管台１０１ｃ，１０１ｄは、原子炉容器１０１の内側の壁面１０１ｅに開口部１０１ｆを有して水平方向（または水平方向の成分を含み）延在して設けられている。ウォータジェットピーニング装置１は、開口部１０１ｆから管台１０１ｃ，１０１ｄの内部に挿入されて据え付けられる。なお、本実施例では、ウォータジェットピーニング装置１の据え付けに用いる据付用治具として据付用ポール１５９を用いたが、この構成に限定されるものではなく、例えば、ワイヤやケーブル、ロープなどを用いてもよい。
【００３６】
このウォータジェットピーニング装置１は、据付用ポール１５９に連結されるフレーム２を有している。フレーム２は、管台１０１ｃ，１０１ｄの内部に挿入可能な外形とされて当該挿入方向Ｔに沿って延在する筒状に形成されている。フレーム２は、外部当接部材３と、内部当接部材４と、吸着手段５と、当接検出手段６と、撮影手段７と、噴射ノズル８と、押付移動機構９と、案内部１０とが設けられている。
【００３７】
外部当接部材３は、図３〜図５に示すように、フレーム２が管台１０１ｃ，１０１ｄの内部の所定位置に挿入された場合に、壁面１０１ｅに当接されるものである。外部当接部材３は、図３〜図６に示すように、フレーム２の外側に張り出して固定された支持部材１３に対し、フレーム２の挿入先端側（挿入方向Ｔ側）に先端を向けて突出するように取り付けられている。本実施形態において、外部当接部材３は、支持部材１３の上側で左右に１つずつ２箇所、下側で左右に２つずつ４箇所の計６箇所に配置されている。
【００３８】
図３および図５に示すように、上側の２箇所および下側のやや上寄りの２つの外部当接部材３は、スペーサ３ａの有無によりフレーム２の挿入先端側への先端の位置を変えられるように構成されている。また、図３〜図５に示すように、下側の下寄りの２つの外部当接部材３は、アクチュエータ（空圧シリンダ）３ｂによりフレーム２の挿入先端側への先端の位置を変えられるように移動可能に構成されている。入口側管台１０１ｃと出口側管台１０１ｄとは、開口部１０１ｆの形状が異なり、出口側管台１０１ｄには突起１０１ｇが形成され、この突起１０１ｇの有無に対応するためである。
【００３９】
このように、外部当接部材３を備えることで、フレーム２が管台１０１ｃ，１０１ｄの内部の所定位置に挿入された状態を位置決めすることが可能になる。
【００４０】
内部当接部材４は、図３〜図５、図７、図８に示すように、フレーム２が管台１０１ｃ，１０１ｄの内部に挿入される部分であって、フレーム２（中心軸Ｓ）を中心とした周囲の複数箇所に設けられ、半径方向の外側に先端を向けて突出するように設けられている。本実施形態において、内部当接部材４は、図５に示すようにフレーム２の中心よりも上側の左右でフレーム２の挿入方向Ｔの前後に２つずつ４箇所、フレーム２の中心位置近傍の高さの両側に１つずつ２箇所、図４および図７に示すようにフレーム２の中心位置の下側で１つの計７箇所に配置されている。これら内部当接部材４は、アクチュエータ（空圧シリンダ）４ａによりフレーム２を中心とする半径方向に進退移動可能に構成されている。アクチュエータ４ａにより前進移動した内部当接部材４は、管台１０１ｃ，１０１ｄの内面に当接する。
【００４１】
図４および図７に示すように、フレーム２の中心位置の下側で１つの内部当接部材４は、上側の左右でフレーム２の挿入方向Ｔの前の２つの内部当接部材４の下方に位置し、フレーム２の中心位置近傍の高さの両側の２つの内部当接部材４を含め５箇所で入口側管台１０１ｃに挿入される場合、フレーム２の中心位置を入口側管台１０１ｃの中心位置に合わせるために用いられる。一方、図３および図８に示すように、フレーム２の中心位置の下側で１つの内部当接部材４の後側には、挿入方向Ｔに転動するタイヤ４ｂが進退移動しない内部当接部材４として設けられている。このタイヤ４ｂは、上側の左右でフレーム２の挿入方向Ｔの後の２つの内部当接部材４の下方に位置し、フレーム２の中心位置近傍の高さの両側の２つの内部当接部材４を含め５箇所で出口側管台１０１ｄに挿入される場合、フレーム２の中心位置を出口側管台１０１ｄの中心位置に合わせるために用いられる。入口側管台１０１ｃと出口側管台１０１ｄとは、穴形状が異なり、入口側管台１０１ｃには内部に向かって細径となる傾斜が内面に形成され、出口側管台１０１ｄにはこの傾斜が無く、この傾斜の有無に対応してフレーム２の中心位置を管台１０１ｃ，１０１ｄの中心位置に合わせるためである。
【００４２】
このように、内部当接部材４を備えることで、フレーム２の中心位置を管台１０１ｃ，１０１ｄの中心位置に合わせることが可能になる。
【００４３】
吸着手段５は、図５に示すように、フレーム２が管台１０１ｃ，１０１ｄの内部の所定位置に挿入された場合に、壁面１０１ｅに吸着可能に設けられている。吸着手段５は、図５および図６に示すように、支持部材１３に対し、フレーム２の挿入先端側（挿入方向Ｔ側）に吸着面を向けるように取り付けられている。本実施形態において、吸着手段５は、支持部材１３の上側で左右に１つずつ２箇所、下側で左右に１つずつ２箇所の計４箇所に配置されている。また、吸着手段５は、図５に示すように、アクチュエータ（空圧シリンダ）５ａにより挿入方向Ｔに沿って移動可能に設けられている。また、吸着手段５は、図５に示すように、壁面１０１ｅの傾きに対応するようにアクチュエータ５ａのロッド５ｂに対して左右方向に揺動可能に設けられている。
【００４４】
このように、吸着手段５を備えることで、外部当接部材３により管台１０１ｃ，１０１ｄの内部に挿入したフレーム２を位置決めした状態、および内部当接部材４によりフレーム２の中心位置を管台１０１ｃ，１０１ｄの中心位置に合わせた状態を維持することが可能になる。
【００４５】
当接検出手段６は、図５に示すように、外部当接部材３が壁面１０１ｅに当接した場合、これを検出するものである。当接検出手段６は、図５および図６に示すように、支持部材１３に対し、上側の外部当接部材３の側部に配置され、フレーム２の挿入先端側（挿入方向Ｔ側）に接触子６ａの先端を向けるように取り付けられている。接触子６ａは、ケーシング６ｂに対して挿入方向Ｔに沿って移動可能に設けられ、常に挿入方向Ｔ側に突出するようにバネ（図示せず）により付勢されている。ケーシング６ｂは、その内部に、近接センサ（図示せず）が設けられ、接触子６ａが挿入方向Ｔの反対方向に移動した場合、これを検出する。そして、当接検出手段６は、外部当接部材３が壁面１０１ｅに当接した場合、同時に接触子６ａが壁面１０１ｅに当接し、挿入方向Ｔと反対方向に移動することで、これを近接センサにより検出し、外部当接部材３が壁面１０１ｅに当接したこととして検出する。
【００４６】
このように、当接検出手段６を備えることで、外部当接部材３が壁面１０１ｅに当接した状態、すなわち外部当接部材３により管台１０１ｃ，１０１ｄの内部に挿入したフレーム２を位置決めした旨を認識することが可能になる。
【００４７】
撮影手段７は、図３、図４および図６に示すように、支持部材１３に対し、フレーム２の上下左右に１つずつ計４箇所に配置されている。撮影手段７は、カメラ７ａおよび照明７ｂを有し、それぞれがフレーム２の挿入先端側（挿入方向Ｔ）に向けて設けられている。この撮影手段７は、管台１０１ｃ、１０１ｄに挿入されるフレーム２の挿入先端側を挿入後端側から撮影する。
【００４８】
このように、撮影手段７を備えることで、管台１０１ｃ、１０１ｄに挿入されるフレーム２の状態を監視することが可能になる。
【００４９】
従って、フレーム２を管台１０１ｃ、１０１ｄに挿入する場合、撮影手段７により撮影した映像を作業フロア１５１に配置したモニタ（図示せず）で監視しながら行い、当接検出手段６の検出信号を入力したときに、外部当接部材３が壁面１０１ｅに当接したと認識する。その後、内部当接部材４を管台１０１ｃ，１０１ｄの内面に当接させ、吸着手段５を管台１０１ｃ，１０１ｄの壁面１０１ｅに吸着させる。
【００５０】
噴射ノズル８は、管台１０１ｃ，１０１ｄにおける内面にウォータジェットを噴射するものである。噴射ノズル８は、図３、図４および図９に示すように、ウォータジェットを噴射する噴射口８ａが管台１０１ｃ，１０１ｄの内面に向くように、フレーム２の挿入先端側に設けられたノズル支持部１４に配置されている。
【００５１】
ノズル支持部１４は、図３および図４に示すように、フレーム２に対してフレーム２の中心軸Ｓ（管台１０１ｃ，１０１ｄの中心軸）の廻りに回転可能に支持されている。具体的に、ノズル支持部１４は、ノズル回転機構１５に支持されている。ノズル回転機構１５は、回転軸部１５ａを有する。この回転軸部１５ａは、ノズル支持部１４が取り付けられているとともに、フレーム２に対して中心軸Ｓを中心に回転可能に支持されている。回転軸部１５ａは、中心軸Ｓに沿って延在する円筒状に形成され、その外周に従動歯車１５ｂが取り付けられている。従動歯車１５ｂは、フレーム２に固定された回転モータ１５ｃの出力軸に設けられた駆動歯車１５ｄに噛合されている。ノズル回転機構１５は、回転モータ１５ｃの駆動により駆動歯車１５ｄの回転が従動歯車１５ｂに伝達されることで、回転軸部１５ａを回転させる。このため、回転軸部１５ａに支持されたノズル支持部１４が、噴射ノズル８を伴って回転する。この結果、噴射ノズル８が、中心軸Ｓの廻りに所定の移動軌跡に沿って回転移動する。
【００５２】
上述したように、噴射ノズル８は、ウォータジェットを噴射する噴射口８ａが管台１０１ｃ，１０１ｄの内面に向くようにノズル支持部１４に配置されている。従って、ノズル回転機構１５により回転移動する噴射ノズル８は、その噴射口８ａが管台１０１ｃ，１０１ｄの内面に向きながら、管台１０１ｃ，１０１ｄの周方向に沿って所定の移動軌跡に沿って回転移動する。即ち、噴射ノズル８の噴射口８ａの向きは、鉛直下向きの回転角度を０°とした場合、鉛直上向きの回転角度１８０°を経て管台１０１ｃ，１０１ｄの周方向に沿って３６０°回転する。この移動軌跡における噴射口８ａの移動位置は、ノズル回転機構１５に設けられたノズル位置検出手段１５ｅ（図９参照）により検出される。本実施形態では、ノズル位置検出手段１５ｅは、回転モータ１５ｃがサーボモータとして構成され、これにより移動軌跡における噴射口８ａの移動位置が検出される。
【００５３】
上述したノズル回転機構１５は、図３および図４に示すように、回転軸部１５ａの内部に、噴射ノズル８に対して高圧水を供給する高圧水供給管１６が配置されている。この高圧水供給管１６は、回転軸部１５ａにおいてフレーム２の挿入後端側から中心軸Ｓに沿って延出して設けられ、その延出端部にスイベル軸受１７が介在されている。高圧水供給管１６は、スイベル軸受１７から上方に延出し、図２に示すように、作業フロア１５１に設置されて高圧水を送る高圧水ポンプ１６０に接続されている。すなわち、高圧水ポンプ１６０から送られる高圧水は、高圧水供給管１６を経て噴射ノズル８に供給され噴射口８ａから管台１０１ｃ，１０１ｄの内面にウォータジェットとして噴射される。そして、ノズル回転機構１５により中心軸Ｓの廻りに噴射ノズル８が回転されることで、管台１０１ｃ，１０１ｄの周方向に沿ってその内面にウォータジェットが噴射される。また、ノズル回転機構１５により回転軸部１５ａが回転すると、その内部の高圧水供給管１６もともに回転することになるが、途中にスイベル軸受１７が介在されているため、高圧水供給管１６の捩れを防ぐことが可能である。
【００５４】
また、ノズル支持部１４は、図３および図４に示すように、フレーム２に対してフレーム２の中心軸Ｓ（管台１０１ｃ，１０１ｄの中心軸）に沿って進退移動可能に支持されている。具体的に、ノズル支持部１４は、フレーム２の内部に設けられたノズル進退移動機構１８に支持されている。ノズル進退移動機構１８は、図３〜図５、図７、図８に示すように、スライドレール１８ａ、スライド架台１８ｂ、スライダ１８ｃ、ボールネジ１８ｄ、ナット部１８ｅおよび進退モータ１８ｆを有する。スライドレール１８ａは、フレーム２の中心軸Ｓと平行に延在し、左右一対設けられている。スライド架台１８ｂは、スライドレール１８ａに対してスライドレール１８ａの延在方向に移動可能に支持されている。スライダ１８ｃは、スライドレール１８ａを介して取り付けられているとともに、スライド架台１８ｂに固定されている。ボールネジ１８ｄは、スライドレール１８ａと平行に、フレーム２の中心軸Ｓに沿って延在して設けられ、フレーム２に対して中心軸Ｓと平行な軸心を中心に回転可能に支持されている。このボールネジ１８ｄにナット部１８ｅが螺合されている。進退モータ１８ｆは、ボールネジ１８ｄに連結され、ボールネジ１８ｄを回転させる。そして、ノズル進退移動機構１８は、進退モータ１８ｆの駆動によりボールネジ１８ｄが回転することで、ナット部１８ｅとともにスライダ１８ｃがボールネジ１８ｄの延在方向（中心軸Ｓと平行な方向）にスライド架台１８ｂを伴って移動する。このスライド架台１８ｂは、ノズル支持部１４を支持する上述したノズル回転機構１５の回転軸部１５ａが取り付けられている。すなわち、回転軸部１５ａは、噴射ノズル８が支持されたノズル支持部１４を伴い、スライド架台１８ｂとともに中心軸Ｓと平行な方向に移動する。この結果、噴射ノズル８が、中心軸Ｓに沿って進退移動する。
【００５５】
ところで、上述したように、回転軸部１５ａは、中心軸Ｓの廻りに回転するものであり、スライド架台１８ｂに対して回転が許容された形態で取り付けられている。また、回転軸部１５ａは、従動歯車１５ｂが中心軸Ｓに沿って移動可能に設けられている。また、従動歯車１５ｂは、駆動歯車１５ｄとの噛合を維持した状態で中心軸Ｓに沿う移動を規制されている。このため、回転軸部１５ａを回転させる駆動の伝達は、ノズル進退移動機構１８による回転軸部１５ａの進退移動の際、常に維持されている。すなわち、回転軸部１５ａは、自身が回転し、かつ中心軸Ｓに沿う進退移動が可能に設けられている。
【００５６】
押付移動機構９は、噴射口８ａからウォータジェットが噴射される方向に沿って噴射ノズル８を押付移動させるものである。押付移動機構９は、図９および図１０に示すように、ノズル支持部１４に設けられ、スライドレール９ａ、スライダ９ｂ、スライド架台９ｃ、およびアクチュエータ９ｄを有する。スライドレール９ａは、中心軸Ｓに直交する方向に延在して一対設けられている。スライダ９ｂは、スライドレール９ａの延在方向に移動可能に支持されている。スライド架台９ｃは、スライダ９ｂに支持されており、スライドレール９ａの延在方向に移動可能に設けられている。このスライド架台９ｃに対し、噴射ノズル８が噴射口８ａをスライドレール９ａの延在方向に向けて固定されている。アクチュエータ９ｄは、各スライドレール９ａの側部にそれぞれ配置されるようにノズル支持部１４に設けられているとともに、スライド架台９ｃに連結されている。アクチュエータ９ｄは、スライド架台９ｃをスライドレール９ａの延在方向に移動させるもので、本実施形態では空圧シリンダとして構成されている。アクチュエータ９ｄは、空圧シリンダに限らず、スライド架台９ｃをスライドレール９ａの延在方向に移動させるものであればよい。そして、押付移動機構９は、アクチュエータ９ｄの駆動によりスライド架台９ｃが噴射ノズル８を伴って中心軸Ｓと直交する方向に移動する。すなわち、噴射ノズル８の噴射口８ａが管台１０１ｃ，１０１ｄの内面に対向する形態で、管台１０１ｃ，１０１ｄの内面に対して接近または離間するように押付移動する。この結果、噴射口８ａから管台１０１ｃ，１０１ｄの内面に至る距離であるウォータジェットの噴射距離が調整される。このウォータジェットの噴射距離は、１３０ｍｍ±１０ｍｍが所定距離とされる。
【００５７】
案内部１０は、図９および図１１に示すように、噴射ノズル８とともに押付移動機構９のスライド架台９ｃに固定されている。このため、案内部１０は、噴射ノズル８とともに回転移動、進退移動、および押付移動する。この案内部１０は、噴射ノズル８に並設され、噴射口８ａからウォータジェットＪが噴射される所定距離に合わせた位置に先端部１０ａが配置されている。すなわち、案内部１０は、噴射ノズル８とともに押付移動機構９により押付移動され、図１１に示すように、先端部１０ａが管台１０１ｃ，１０１ｄの内面に接触することで、噴射口８ａからウォータジェットＪが噴射される所定距離Ｌを維持する。
【００５８】
従って、外部当接部材３、内部当接部材４、および吸着手段５によりフレーム２が管台１０１ｃ，１０１ｄの内部に挿入された状態で、ノズル進退移動機構１８により噴射口８ａがウォータジェットピーニングを施工する管台１０１ｃ，１０１ｄの所定の内面に向く位置に噴射ノズル８を進退移動させる。その後、押付移動機構９により案内部１０の先端部１０ａが管台１０１ｃ，１０１ｄの内面に接触するまで噴射ノズル８を押付移動させる。その後、噴射ノズル８の噴射口８ａからウォータジェットを噴射させながらノズル回転機構１５により噴射ノズル８を回転移動させる。これにより、管台１０１ｃ，１０１ｄの所定の内面にウォータジェットピーニングが施工される。
【００５９】
また、本実施形態のウォータジェットピーニング装置１では、案内部１０における先端部１０ａの接触を検出するため、接触検出手段１９を備える。接触検出手段１９は、図９に示すように、先端部移動検出手段１９Ａからなる。
【００６０】
先端部移動検出手段１９Ａは、図１２に示すように、先端部１０ａが本体部１０ｂに対して押付移動に沿う方向に移動可能に設けられている。先端部１０ａは、本体部１０ｂの内部のバネ１０ｃにより常に突出するように付勢されている。また、本体部１０ｂは、その内部に、先端部１０ａと対面する近接センサ１０ｄが設けられている。近接センサ１０ｄは、先端部１０ａが近づいたこと、すなわち、先端部１０ａが管台１０１ｃ，１０１ｄの内面に接触して先端部１０ａが本体部１０ｂの内部に押し込まれたことを検出する。
【００６１】
図９に示すように、接触検出手段１９（先端部移動検出手段１９Ａ）により案内部１０における先端部１０ａの接触を検出した検出信号は、制御手段２０に入力される。制御手段２０は、案内部１０における先端部１０ａの接触を検出した検出信号の入力により案内部１０の先端部１０ａが管台１０１ｃ，１０１ｄの内面に接触したことを判断する。
【００６２】
このように、接触検出手段１９（先端部移動検出手段１９Ａ）を備えることで、案内部１０の先端部１０ａが管台１０１ｃ，１０１ｄの内面に接触したことを確認できるので、噴射口８ａからウォータジェットが噴射される所定距離Ｌを確実に維持することができ、ウォータジェットピーニングの施工精度を向上することが可能になる。
【００６３】
ところで、本実施形態において、ウォータジェットピーニングを行う被施工面は、水平方向の成分を含み延在する管台１０１ｃ，１０１ｄの内面である。このため、ノズル回転機構１５により中心軸Ｓの廻りに回転移動する噴射ノズル８の移動軌跡に応じ、管台１０１ｃ，１０１ｄの内面に向くように噴射口８ａの向きが上方および下方に向く。そして、噴射口８ａが上方に向いた上方へのウォータジェットピーニングでは、ウォータジェットの反力および重力により噴射ノズル８が下方に押されるため、案内部１０の押し付け力（押付力）が低くなる。これにより、案内部１０の先端部１０ａが管台１０１ｃ，１０１ｄの内面から離れた場合、噴射口８ａから管台１０１ｃ，１０１ｄの内面に至るウォータジェットの噴射距離Ｌが維持できなくなり、管台１０１ｃ，１０１ｄの内面に対するウォータジェットピーニングによる作用が低下してしまうことになる。一方、噴射口８ａが下方に向いた下方へのウォータジェットピーニングでは、重力により噴射ノズル８が下方に押されるため、案内部１０の押し付け力（押付力）が高くなる。これにより、案内部１０の先端部１０ａが管台１０１ｃ，１０１ｄの内面に接触する接触圧が高くなってノズル回転機構１５に負荷がかかり、噴射ノズル８の回転移動が円滑に行えなくなるおそれがある。
【００６４】
そこで、本実施形態のウォータジェットピーニング装置１では、制御手段２０は、ノズル位置検出手段１５ｅにより検出される噴射口８ａの移動位置を入力し、この噴射口８ａの移動位置に基づいて押付移動機構９による案内部１０の押付力を制御する。
【００６５】
上述したように、制御手段２０は、ノズル位置検出手段１５ｅから、噴射ノズル８の移動軌跡における噴射口８ａの移動位置（回転角度）の検出信号を入力する。また、図９に示すように、アクチュエータ９ｄは、空圧シリンダとして構成されており、この空圧シリンダを作動させる空圧ユニット９ｅを有する。この空圧ユニット９ｅは、空圧シリンダのエア圧力を電空レギュレータ９ｆにより調整しており、このエア圧力指令を制御手段２０からの信号により得ている。制御手段２０は、噴射口８ａの移動位置（回転角度）に応じたエア圧指令が予め設定され、電空レギュレータ９ｆにエア圧指令の信号を出力する。
【００６６】
制御手段２０は、噴射ノズル８の移動軌跡における噴射口８ａの移動位置（回転角度）において、ウォータジェットの反力および重力を加味して計算されたエア圧力が予め記憶されている。そして、制御手段２０は、ノズル位置検出手段１５ｅから入力した噴射口８ａの移動位置に応じ、電空レギュレータ９ｆを制御し、アクチュエータ９ｄに対して必要なエア圧に対応する電圧を出力させる。すなわち、噴射口８ａの移動位置において、噴射口８ａの向きが上向きの成分を有する移動位置である場合、図９に示すように、制御手段２０は、押付移動機構９における空圧ユニット９ｅの電空レギュレータ９ｆを制御し、エア圧力を高め、ウォータジェットの反力および重力に抗して案内部１０を上方（管台１０１ｃ，１０１ｄの内面）に押し付ける押付力を高くする。具体的には、噴射口８ａの向きが水平から上方に向き水平に戻る軌跡において、水平の状態から徐々にエア圧力を高めて垂直の位置で最も高いエア圧力とし、水平に戻るに従いエア圧力を徐々に低めるようにする。これにより、案内部１０の先端部１０ａが管台１０１ｃ，１０１ｄの内面から離れる事態を防ぐことから、噴射口８ａから管台１０１ｃ，１０１ｄの内面に至るウォータジェットの噴射距離Ｌが維持され、管台１０１ｃ，１０１ｄの内面に対するウォータジェットピーニングによる作用を維持することが可能になる。一方、噴射口８ａの向きが下方の成分を有する移動位置である場合、図９に示すように、制御手段２０は、押付移動機構９における空圧ユニット９ｅの電空レギュレータ９ｆを制御し、エア圧力を低め、重力により噴射ノズル８が下方に押されることに抗して案内部１０を下方（管台１０１ｃ，１０１ｄの内面）に押し付ける押付力を低くする。具体的には、噴射口８ａの向きが水平から下方に向き水平に戻る軌跡において、水平の状態から徐々にエア圧力を低めて垂直の位置で最も引くエア圧力とし、水平に戻るに従いエア圧力を徐々に高めるようにする。これにより、案内部１０の先端部１０ａが管台１０１ｃ，１０１ｄの内面に接触する接触圧が高くなる事態を防ぐことから、ノズル回転機構１５にかかる負荷が低減され、噴射ノズル８の回転移動を円滑に行うことが可能になる。すなわち、噴射口８ａの移動位置に関わらず、案内部１０における先端部１０ａの接触圧を一定に保つことができる。
【符号の説明】
【００６７】
１  ウォータジェットピーニング装置
２  フレーム
３  外部当接部材
４  内部当接部材
５  吸着手段
６  当接検出手段
７  撮影手段
８  噴射ノズル
８ａ  噴射口
９  押付移動機構
１０  案内部
１０ａ  先端部
１５  ノズル回転機構
１８  ノズル進退移動機構
１９  接触検出手段
１９Ａ  先端部移動検出手段
１９Ｂ  押付作動力検出手段
２０  制御手段
１００  原子炉格納容器
１０１ｃ，１０１ｄ  管台
１０１ｅ  壁面
１０１ｆ  開口部
１０１ｇ  突起
【図１】
2014161982.tif 000003
【図２】
2014161982.tif 000004
【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】
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【図８】
2014161982.tif 000010
【図９】
2014161982.tif 000011
【図１０】
2014161982.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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