(57)【要約】【課題】配管の検査を行う際、構造を簡素化し、一定速度で高速に移動可能な管内移動装置を提供する。【解決手段】配管Ｐ内を移動する管内移動装置１であって、配管Ｐ内で一方向からの流体圧を受けてその圧力により推力を作用させる受圧体２と、配管Ｐの内周に沿って転動する車輪９と、車輪９を回転駆動するモータ５と、モータ５に電力を供給する電源１５と、モータ５の回転速度を制御する回転制御装置１６と、配管Ｐ内の作業を行う作業装置１２とを備える。【選択図】図１
2012082925.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配管内を移動する管内移動装置であって、
前記配管内で一方向からの流体圧を受けてその圧力により推力を作用させる受圧体と、
前記配管の内周に沿って転動する車輪と、
前記車輪を回転駆動するモータと、
前記モータに電力を供給する電源と、
前記モータの回転速度を制御する回転制御装置と、
前記配管内の作業を行う作業装置と、
を備えることを特徴とする管内移動装置。
【請求項２】
前記電源は充電可能なバッテリであって、前記モータは発電可能で、その発電された電力を前記バッテリに充電することを特徴とする請求項１に記載の管内移動装置。
【請求項３】
前記モータは、受動回転による回生制動により制動可能としたことを特徴とする請求項１又は２に記載の管内移動装置。
【請求項４】
前記モータは、前記配管内の流体圧を受けて回転する回転部材の回転エネルギを電気エネルギに変換することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の管内移動装置。
【請求項５】
前記受圧体、前記モータ、前記電源、及び前記作業装置は、複数に分離構成され、これらが互いに回転可能な継手を介して連結されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の管内移動装置。
【請求項６】
前記作業装置は、前記配管内を検査、補修、清掃のいずれかを行う装置であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の管内移動装置。
【請求項７】
前記受圧体は、前記装置本体の前方と後方の双方に取り付けられており、逆止弁を内蔵することで前記配管に対する前記流体圧の印加方向を切り替えた時に、圧力印加側の受圧体は流体が通過して推力が発生せず、もう一方の受圧体は前記流体圧を受けて推力を発生するよう構成されたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の管内移動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば原子力発電プラントにおける配管内を検査する際、その配管内で各種センサなどの検査機器を移動させるための管内移動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電プラントにおける配管、特に蒸気発生器などの熱交換器内の配管は、細径で長尺である。そのため、配管検査作業では、センサを移動又は固定するアクセス装置に対して以下の条件が求められている。すなわち、この条件には、検査時間を短縮させるために高速移動が可能なこと、構造が簡素化されていること、またセンサの電力及び信号伝送用ケーブルはアクセス性に対して負荷となるためケーブルレスであること、非常時に回収が容易なことなどが挙げられる。
【０００３】
このような配管内の移動機構やアクセス装置には、例えば以下の方式の技術が提案されている。すなわち、これらの技術は、１）車輪およびクローラ移動方式、２）振動推進方式、３）往復間欠移動方式、４）流体による圧送方式である。
【０００４】
上記１）の技術は、最も一般的な配管内移動方式であり、車輪やクローラを配管内面に接触させて、この車輪やクローラを回転駆動して配管内の軸方向に移動する方式である。
【０００５】
上記２）の技術は、特許文献１に記載され、配管内面に棒状弾性体を接触させ、振動による配管内表面と上記棒状弾性体のたわみ角変化を利用して移動する方式である。
【０００６】
上記３）の技術は、特許文献２に記載され、配管軸方向に設置された複数のリング磁石を、間欠的に往復運動させて移動する方式である。
【０００７】
上記４）の技術は、特許文献３に記載され、配管の一端から印加された風圧や液圧などの流体圧により配管軸方向に移動させる方式である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−６７９３６号公報
【特許文献２】特開２００６−４３４３２号公報
【特許文献３】特開２００１−２７５２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
配管内の移動機構は、配管サイズや移動条件に応じて様々な方式が実施されている。細径配管に対応させるため、例えば上記のように特許文献１〜特許文献３に記載された技術が提案されている。
【００１０】
上記特許文献１に記載された技術は、棒状弾性体を配管内表面に接触させ、全体を振動させることにより、上記棒状弾性体のたわみ角の変化を利用して移動させる方式であることから、高速移動は困難であると考えられる。
【００１１】
また、特許文献２に記載された技術のように、複数のリング磁石を間欠的に往復運動させて移動する方式では、装置の構成は簡素化されるものの、高速移動は困難であると考えられる。
【００１２】
さらに、特許文献３記載された技術のように、流体圧により移動させる方式によれば、装置の構成を簡素にするとともに、高速移動が可能になると考えられるが、速度を一定に制御しながら移動することは困難と考えられる。
【００１３】
本発明は上述した事情を考慮してなされたものであり、構造を簡素化し、配管の検査を行う際、一定速度で高速に移動可能な管内移動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】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明に係る管内移動装置は、配管内を移動する管内移動装置であって、前記配管内で一方向からの流体圧を受けてその圧力により推力を作用させる受圧体と、前記配管の内周に沿って転動する車輪と、前記車輪を回転駆動するモータと、前記モータに電力を供給する電源と、前記モータの回転速度を制御する回転制御装置と、前記配管内の作業を行う作業装置とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、構造を簡素化し、配管の検査を行う際、一定速度で高速に移動可能とし、短時間で広範囲の検査を行うことにより、検査工期の短縮化を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る管内移動装置の第１実施形態を示す縦断面図である。
【図２】図１の側面図である。
【図３】本発明に係る管内移動装置の第２実施形態を示す要部拡大縦断面図である。
【図４】本発明に係る管内移動装置の第３実施形態を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、本発明に係る管内移動装置の各実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態では、蒸気発生器などの熱交換器内の細径で長尺な配管の検査を行う場合について説明する。また、以下の説明では、各図面において配管を水平方向に設置し、かつその配管内に配置された管内移動装置の位置に基づいて左右方向の説明を行うものとする。
【００１８】
（第１実施形態）
（構  成）
図１は本発明に係る管内移動装置の第１実施形態を示す縦断面図である。図２は図１の側面図である。
【００１９】
図１に示すように、装置本体としての管内移動装置１は、円筒状の配管Ｐ内に設置されており、円板状に形成された受圧板２が自在継手３を介して駆動ベース４に接続されている。この駆動ベース４には、エンコーダ６を備えた直流モータ（以下、ＤＣモータという。）５が配置され、このＤＣモータ５の回転軸は、ウォームギヤ７が連結されている。
【００２０】
図２に示すように、ウォームギヤ７は、クラウンギヤ８と相対的に回転可能に噛み合わされている。このクラウンギヤ８は、一対の車輪９が取り付けられた回転シャフト９ａに固定されることで、一対の車輪９は、クラウンギヤ８と同軸に回転可能に構成される。したがって、ＤＣモータ５の回転軸は、一対の車輪９と機械的に連結されている。
【００２１】
図１に示すように、一対の車輪９及びクラウンギヤ８の回転シャフト９ａ（図２）は、ブラケット１０の先端近傍に回転可能に保持され、このブラケット１０の後端が駆動ベース４に固定されている。同様に、押付け車輪１１は、ブラケット１１ａの先端近傍に回転可能に保持され、このブラケット１１ａの後端が駆動ベース４に固定されている。したがって、押付け車輪１１は、配管Ｐの内周面において一対の車輪９とともに３点で接するように配置されている。
【００２２】
上記ＤＣモータ５、エンコーダ６、一対の車輪９及び押付け車輪１１は、第１の車輪ユニット２０を構成し、この第１の車輪ユニット２０には、電源としてのバッテリ１５が搭載されている。作業装置としての点検センサ１２は、第１の車輪ユニット２０と自在継手３を介して連結され、さらに別の自在継手３を介して第２の車輪ユニット２１が連結されている。点検センサ１２の配管Ｐ中心寄りには、複数の貫通口１８が形成されている。なお、第２の車輪ユニット２１の駆動ベース４には、回転制御装置としてのモータ制御部１６と、通信ユニット１７が搭載されている。
【００２３】
図１に示すように、配管Ｐの右方向に図示しない高圧エア供給源（流体圧印加手段）が設置され、この高圧エア供給源から流体である圧縮空気が供給されると、第１の車輪ユニット２０の左側に対して第２の車輪ユニット２１の右側が高圧状態に保たれる。そして、第２の車輪ユニット２１を通る圧縮空気は、複数の貫通口１８を通過して受圧板２へ達する。この受圧板２は、配管Ｐの内径に対してほぼ同じ径に形成されているため、図１において受圧板２の右側を受圧板２左側に対して高圧に保つことができる。この圧力差によって受圧板２には右側から左側への推力が作用し、受圧板２に連結された第１の車輪ユニット２０、点検センサ１２、第２の車輪ユニット２１がそれぞれ受圧板２により牽引されて配管Ｐ内を移動することが可能となる。
【００２４】
本実施形態では、密閉性を高めるため、受圧板２の外周面にスポンジやゴムなどの弾力性を備えた弾性部材を取り付け、この弾性部材を配管Ｐの内面に押し付けることも可能である。さらに、受圧板２に印加される流体は、上記圧縮空気などの気体以外に水などの液体でも可能である。
【００２５】
ところで、一般的に流体の圧力による管内移動装置は、高速に移動可能である反面、管内面と移動体との摩擦力により移動速度が一定とならずに変動してしまう問題点が想定される。
【００２６】
そこで、本実施形態の管内移動装置１は、移動速度を一定に調整する調整機能を有しており、この調整機能について以下に説明する。
【００２７】
一対の車輪９及び押付け車輪１１は、配管Ｐの内面に接しており、図示しない高圧エア供給源から流体である圧縮空気が供給されると、配管Ｐ内での移動に応じて車輪９が転動する。すると、車輪９と同軸に固定されたクラウンギア８が回転し、さらにウォームギヤ７が回転してＤＣモータ５が受動的に回転される。この場合、本実施形態の管内移動装置１の移動速度とＤＣモータ５の回転数は比例し、この回転数をエンコーダ６で計測することにより、管内移動装置１の移動量や移動速度を計測することができる。
【００２８】
また、通常にＤＣモータ５を使用する場合は、＋側リード線と−側リード線との間に電圧を印加して回転駆動するものであるが、反対にＤＣモータ５が受動的に回転される場合は、＋側リード線と−側リード線との間に接続した抵抗負荷により回転負荷を与えることができる。すなわち、リード線間の抵抗が無限大の場合は、車輪９の回転負荷は最小になる一方、リード線間を短絡させると車輪９の回転負荷は最大になる。
【００２９】
管内移動装置１におけるモータ制御部１６は、図示しないＤＣモータ駆動ドライバと図示しない回生電流消費部とで構成されており、上述したエンコーダ６により計測した管内移動装置１の移動速度に応じてＤＣモータ５の接続形態を切り替えることにより、移動速度を調整することができる。
【００３０】
すなわち、エア圧力により移動速度が設定速度を超えた場合には、ＤＣモータ５は上記回生電流消費部に接続され、リード線間の抵抗値を変化させることで、ＤＣモータ５が回転して発生した回生電流の大きさを調整することができ、その結果、車輪９の回転負荷が変化して移動速度を制御することができる。
【００３１】
一方、自重を含めて垂直配管を上昇可能なエア圧力に設定した場合、水平配管での推進力が過大となり、上述した受動的な回生電流による速度制御範囲を超過してしまう場合がある。これに対処するためには、エア圧力を、水平配管を移動可能な値に設定しておき、垂直配管を上昇する時には、移動速度が設定速度を下回ってしまうので、ＤＣモータ５をＤＣモータ駆動ドライバに接続して回転駆動させることにより設定速度への調整が可能となる。
【００３２】
この結果、配管Ｐ内で点検センサ１２を高速に一定速度で移動させることができ、その検査結果を通信ユニット１７から配管Ｐ外へ伝送しながら配管の検査を行うことができる。また、自在継手３により各部が連結されているので、直管だけではなく、エルボ管や曲がり管でも移動可能である。
【００３３】
上述した速度制御方法を行う場合、点検センサ１２や、モータ制御部１６および通信ユニット１７での消費電力は、第１の車輪ユニット２０に搭載したバッテリ１５により供給される。本実施形態の管内移動装置１では、移動速度が設定速度を超えた場合、ＤＣモータ５が発電機として機能するので、その発電電力を回収してバッテリ１５に供給して蓄電することも可能である。これにより、搭載するバッテリ１５の蓄電容量を小さくすることができ、バッテリ１５のサイズや重量を減少させることができる。その反対に定められたスペースで許容される大きさのバッテリを使用した場合は、管内移動装置１の駆動時間を増加することができる。
【００３４】
また、上記の速度調整方法では、装置の移動速度と設定速度との差を回生電流の調整部へフィードバックして移動速度を調整するようにしたが、配管Ｐへ印加する圧縮空気の設定圧力へフィードバックして移動速度を調整することも可能である。すなわち、移動速度が設定速度より大きい時には、圧縮空気の印加圧力を下げ、逆に移動速度が設定速度より小さい時には、圧縮空気の印加圧力を上げることによって移動速度を調整することができる。
【００３５】
さらに、通常のようにＤＣモータ５の制御によって車輪９の回転数を制御して移動速度を制御することも可能である。すなわち、圧縮空気のエア圧力により移動速度が設定速度を超えた場合には、ＤＣモータ駆動ドライバによって減速方向に回転数が制御されて、制動力を発生させることができる。反対に、移動速度が設定速度を下回った場合には、ＤＣモータ駆動ドライバによって加速方向に回転数が制御されて駆動力を発生させることができる。その結果、移動速度を調整し制御することができる。
【００３６】
また、本実施形態において、管内移動装置１の移動速度をＤＣモータ５のエンコーダ６の回転数により検出するようにしたが、これに限らず加速度センサを搭載してその出力値を積分することにより、速度や移動距離を計測することも可能である。これにより、車輪９が配管Ｐ内面に対して滑ったとしても移動速度を調整し、制御することが可能である。
【００３７】
（効  果）
このように本実施形態によれば、受圧板２にエア圧力を加え、その圧力差により管内移動装置１に推力を作用させて配管Ｐ内を移動させ、その移動速度をモータ制御部１６により制御することで、蒸気発生器などの熱交換器内の細径で長尺な配管の検査を行うため、シンプルな構造の装置で検査用のセンサを高速に一定速度で移動させることが可能になる。
【００３８】
また、本実施形態によれば、管内移動装置１にバッテリ１５が搭載されているので、移動の障壁となる電力及び信号伝送用のケーブルをなくしてケーブルレスにすることが可能であり、非常時に回収することが容易になる。その結果、信頼性が高く、短時間で広範囲の検査が可能な管内移動装置１を提供することで、検査工期を短縮し、原子力プラントの稼働率の向上に貢献することができる。
【００３９】
（第２実施形態）
（構  成）
図３は本発明に係る管内移動装置の第２実施形態を示す要部拡大縦断面図である。
【００４０】
なお、前記第１実施形態と同一の部分には、同一の符号を用いて異なる構成のみを説明する。その他の実施形態も同様とする。
【００４１】
図３に示すように、本実施形態の受圧板２は、外周近傍に複数の微小な貫通口２５が形成されている。受圧板２の自在継手３の取付面と反対側の面（左側面）中央には、回転エネルギを電気エネルギに変換する発電手段としての発電用モータ２６が固定されている。この発電用モータ２６の回転軸に回転板２７が接続されている。この回転板２７の外周部分には、複数の回転翼２８が受圧板２の貫通口２５の延長線上に配置されている。これら回転板２７と、複数の回転翼２８は、本実施形態の回転部材を構成する。
【００４２】
本実施形態では、前記第１実施形態と同様に、図３において配管Ｐの右側に設置した図示しない高圧エア供給源から圧縮空気が供給され、配管Ｐの左側に対して高圧状態に保たれている。したがって、受圧板２右側を受圧板２左側に対して高圧に保つことができるため、微小な貫通口２５から左側へ気流が生成される。この気流を回転翼２８が受けることで、回転翼２８が配管Ｐの軸心回りに回転して回転板２７を介して発電用モータ２６が回転され、発電が行われる。この発電した電力は、図示しないリード線を通してバッテリ１５に蓄電される。
【００４３】
（効  果）
このように本実施形態によれば、高圧エア供給源から圧縮空気を受けて回転する回転板２７および回転翼２８の回転エネルギを電気エネルギに変換する発電用モータを設けたことにより、搭載するバッテリ１５の蓄電容量を小さくすることができ、バッテリ１５のサイズや重量を減少させることができる。またその逆に、定められたスペースで許容されるバッテリを使用した時、駆動時間を長くすることができ、長時間にわたり連続的に検査を行うことができる。その結果、細径配管に好適な管内移動装置を提供することができる。
【００４４】
（第３実施形態）
（構  成）
図４は本発明に係る管内移動装置の第３実施形態を示す縦断面図である。
【００４５】
図４に示すように、本実施形態では、前記第１、第２実施形態の第１の車輪ユニット２０に連結された受圧板２ａに加えて、第２の車輪ユニット２１の後端にも受圧板２ｂが連結されている。これらの受圧板２ａ，２ｂには、それぞれ複数の貫通口３０が形成されている。受圧板２ａの貫通口３０には、その貫通口３０を通して圧縮空気を供給したときにだけ開き、常時閉止する方向に保持される閉止板３１ａがそれぞれ取り付けられている。同様に、受圧板２ｂの貫通口３０には、その貫通口３０を通して圧縮空気を供給したときにだけ開き、常時閉止する方向に保持される閉止板３１ｂがそれぞれ取り付けられている。
【００４６】
前記第１、第２実施形態と同様に、図４において配管Ｐの右側に設置した図示しない高圧エア供給源から圧縮空気が供給され、配管Ｐの左側に対して高圧状態に保たれている。これにより、受圧板２ｂの閉止板３１ｂが開き、圧縮空気が受圧板２ｂの貫通口３０を通った後、貫通口１８を通過する。そして、受圧板２ａ側では閉止板３１ａが閉止するので、受圧板２ａの右側が左側に対して高圧に保たれる。この圧力差によって受圧板２ａには右側から左側への推力が作用し、受圧板２ａに連結された第１の車輪ユニット２０、点検センサ１２、及び第２の車輪ユニット２１が受圧板２ａにより牽引されて配管Ｐ内を図４において左側へ移動することができる。
【００４７】
その逆に、配管Ｐの左側に設置した図示しない高圧エア供給源からの圧縮空気が供給された場合には、受圧板２ａの閉止板３１ａが開き、圧縮空気が受圧板２ａの貫通口３０を通った後、貫通口１８を通過する。そして、受圧板２ｂ側では閉止板３１ｂが閉止するので、受圧板２ｂの左側が右側に対して高圧に保たれる。この圧力差によって受圧板２ｂには左側から右側への推力が作用し、受圧板２ｂに連結された第２の車輪ユニット２１、点検センサ１２、及び第１の車輪ユニット２０が受圧板２ｂにより牽引されて配管Ｐ内を図４において右側へ移動することができる。
【００４８】
したがって、本実施形態では、管内移動装置１に対して圧縮空気を供給する方向を切り替えることにより、管内移動装置１の移動方向を切り替えることができる。
【００４９】
（効  果）
このように本実施形態によれば、管内移動装置１の前方と後方の双方に受圧板２ａ，２ｂを取り付け、配管Ｐに対する圧縮空気を供給する方向を切り替えることにより、管内移動装置１の進行方向を容易に切り替えることが可能になるので、点検センサ１２からの出力値を確認しながら再確認が必要な部分が認められた場合には、容易にその部分まで戻って確認することができ、検査の信頼性を向上させることが可能となる。
【００５０】
なお、本発明は上記各実施形態に限定されることなく、各実施形態を組み合せ、また種々の変更が可能である。例えば、上記第１、第２実施形態では、管内移動装置１の左側（前方）だけに受圧板２を取り付けるようにしたが、これに限らず上記第３実施形態と同様に、管内移動装置１の左側と右側の双方に受圧板２ａ，２ｂを取り付けるようにしてもよい。
【００５１】
また、上記第３実施形態では、受圧板２ａ，２ｂに発電用モータ２６を固定していないが、第２実施形態と同様に受圧板２ａ，２ｂにおいてそれぞれ自在継手３の取付面と反対側の面に発電用モータ２６を固定するようにしてもよい。
【００５２】
さらに、第１、第３実施形態では、作業装置としての点検センサ１２を搭載した例について説明したが、これに限らず清掃装置や補修装置のいずれかを搭載するようにしてもよい。
【００５３】
また、第３実施形態における受圧板２ａ，２ｂは、流体が一方向のみに通過することができる構成であればよく、例えば閉止板３１ａ，３１ｂに代えて逆止弁を用いることができる。
【００５４】
そして、上記各実施形態では、受圧板２、第１の車輪ユニット２０、点検センサ１２、第２の車輪ユニット２１が分離構成され、これらが互いに自在継手３を介して連結されているが、配管Ｐが二次元的に折れ曲がる場合には、自在継手３に限らず、互いに回転可能な継手であればよい。
【符号の説明】
【００５５】
１…管内移動装置
２，２ａ，２ｂ…受圧板
３…自在継手
４…駆動ベース
５…直流モータ（ＤＣモータ）
６…エンコーダ
７…ウォームギヤ
８…クラウンギヤ
９…車輪
９ａ…回転シャフト
１０…ブラケット
１１…押付け車輪
１１ａ…ブラケット
１２…点検センサ（作業装置）
１５…バッテリ（電源）
１６…モータ制御部（回転制御装置）
１７…通信ユニット
１８…貫通口
２０…第１の車輪ユニット
２１…第２の車輪ユニット
２５…貫通口
２６…発電用モータ
２７…回転板（回転部材）
２８…回転翼（回転部材）
３０…貫通口
３１ａ，３１ｂ…閉止板
Ｐ…配管
【図１】
2012082925.tif 000003
【図２】
2012082925.tif 000004
【図３】
2012082925.tif 000005
【図４】
2012082925.tif 000006