JP5314609B2 - 水室内作業装置 - Google Patents

Description

本発明は、蒸気発生器の水室内で所定の作業を行う水室内作業装置に関するものである。

原子力プラントに設けられる蒸気発生器の水室内での作業は、作業員による作業量が低減されることが好ましい。よって、従来、水室内に水室内作業装置を導入し、水室内作業装置を遠隔操作することで水室内での作業を行う技術がある。例えば、特許文献１には、蒸気発生器の多数の伝熱管の探傷検査を行う遠隔検査装置が開示されている。

特開平１０−２２７７６５号公報

特許文献１の技術は、特許文献１の図２に示すように、クランプ軸を蒸気発生器に設けられる複数の伝熱管に挿入することで、歩行案内ロボットを蒸気発生器の管板に支持している。すなわち、特許文献１の技術は、歩行案内ロボットが管板に釣り下がる。以下、特許文献１の技術の歩行案内ロボットのように、管板に沿って移動する装置を移動体という。移動体が管板に釣り下がる態様の水室内作業装置では、移動体が管板から落下しないように十分に設計が練られ、また、移動体が管板から落下しないように慎重に遠隔操作されている。このように、移動体が管板に釣り下がる態様の場合、移動体を安定して管板に沿わせるためには、移動体の設計が複雑になったり、また、移動体を慎重に遠隔操作するために作業時間が増大したりするおそれがある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、移動体を安定して管板に支持できる水室内作業装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る水室内作業装置は、蒸気発生器の水室の内部で所定の作業を行う装置であって、前記蒸気発生器の管板に沿って移動できる移動体と、第１部分及び第２部分を有すると共に、前記第１部分と前記第２部分とが互いに近づく方向及び互いに離れる方向に伸縮する部材であって、互いに交差する２つの回転軸を有する第１継手を介して前記第１部分が前記水室の前記管板から離れた部分に取り付けられ、前記第１継手の回転軸とは別の互いに交差する２つの回転軸を有する第２継手を介して前記第２部分が前記移動体に取り付けられる伸縮部材と、前記第１部分と前記第２部分とが互いに離れる方向の力を前記伸縮部材に与える第１力付与手段と、前記第１継手を中心として前記伸縮部材を回動させる力であって、前記第２部分が前記管板に近づく力を前記伸縮部材に与える第２力付与手段と、を備えることを特徴とする。

上記構成により、第１力付与手段と第２力付与手段とが発生する力によって、本発明に係る移動体は、自身（移動体）が管板に近づく方向の力が伸縮部材を介して伝えられる。これにより、本発明に係る移動体は、管板に押し付けられることになる。これにより、移動体は、管板に釣り下がることなく、管板に沿って安定して移動できる。

本発明の好ましい態様としては、前記第２力付与手段は、電動機と、前記第１部分を支点として前記第２部分とは反対側に延設される錘用棒状部材と、前記錘用棒状部材のうち前記第１部分から離れた部分に設けられる錘とを含むカウンタウェイト機構と、であることが望ましい。

電動機とカウンタウェイト機構との両方を備えることにより、カウンタウェイト機構は、電動機が伸縮部材に与えるべき力の大きさを低減できる。また、電動機は、カウンタウェイト機構が伸縮部材に与えるべき力の大きさを低減できる。これにより、電動機とカウンタウェイト機構との両方を備える方が、本発明に係る水室内作業装置は、電動機のみを備える場合よりも、電動機に要求される出力が低減されるため電動機を小型化できる。また、電動機とカウンタウェイト機構との両方を備える方が、本発明に係る水室内作業装置は、カウンタウェイト機構のみを備える場合よりも、錘の質量を低減できる、または、錘と第１部分までの距離を低減できる。

本発明の好ましい態様としては、前記電動機は、前記第１部分と前記第２部分との間の距離が増加するほど前記伸縮部材に与える前記力を増加し、前記第１部分と前記第２部分との間の距離が減少するほど前記伸縮部材に与える前記力が減少することが望ましい。

第１部分と第２部分との間の距離が増加するほど、第２力付与手段が発生すべき力は増加する。そこで、本発明に係る水室内作業装置は、第１部分と第２部分との間の距離が増加するほど、電動機が伸縮部材に与える力を増加する。一方、第１部分と第２部分との間の距離が減少するほど、第２力付与手段が発生すべき力は減少する。そこで、本発明に係る水室内作業装置は、第１部分と第２部分との間の距離が減少するほど、電動機が伸縮部材に与える力を減少する。よって、本発明に係る水室内作業装置は、移動体に働く力を適正値に近づけることができる。

本発明の好ましい態様としては、前記第２力付与手段は、前記第１部分を支点として前記第２部分とは反対側に延設される錘用棒状部材と、前記錘用棒状部材のうち前記第１部分から離れた部分に設けられる錘と、を含むカウンタウェイト機構であることが望ましい。

カウンタウェイト機構は、電気を必要とせずに伸縮部材に力を付与できる。結果として、本発明に係る水室内作業装置は、電気を必要とせずに、移動体を管板に安定して支持できる。

本発明の好ましい態様としては、前記錘用棒状部材は、前記第１部分と前記錘とが互いに近づく方向及び互いに離れる方向に伸縮し、前記水室内作業装置は、前記第１部分と前記第２部分との間の距離が増加するほど前記第１部分と前記錘との距離が増加するように前記第１部分と前記錘との距離を調節し、前記第１部分と前記第２部分との間の距離が減少するほど前記第１部分と前記錘との距離が減少するように前記第１部分と前記錘との距離を調節する腕長調節手段を備えることが望ましい。

上記構成により、本発明に係る水室内作業装置は、第１部分と錘との距離を調節できる。ここで、第１部分と第２部分との間の距離が増加するほど、第２力付与手段が発生すべき力は増加する。そこで、本発明に係る水室内作業装置は、第１部分と第２部分との間の距離が増加するほど、第１部分と錘との距離を増加する。これにより、本発明に係る水室内作業装置は、移動体が管板に近づく方向の力であって、第２力付与手段が移動体に与える力を増加できる。一方、第１部分と第２部分との間の距離が減少するほど、第２力付与手段が発生すべき力は減少する。そこで、本発明に係る水室内作業装置は、第１部分と第２部分との間の距離が減少するほど、第１部分と錘との距離を低減する。これにより、本発明に係る水室内作業装置は、移動体が管板に近づく方向の力であって、第２力付与手段が移動体に与える力を減少できる。よって、本発明に係る水室内作業装置は、移動体に働く力を適正値に近づけることができる。

本発明の好ましい態様としては、前記錘は、前記第１部分に近づく方向及び前記第１部分から離れる方向に前記錘用棒状部材に沿って移動し、前記水室内作業装置は、前記第１部分と前記第２部分との間の距離が増加するほど前記第１部分から離れる方向に前記錘を移動させ、前記第１部分と前記第２部分との間の距離が減少するほど前記第１部分に近づく方向に前記錘を移動させる錘移動手段を備えることが望ましい。

上記構成により、本発明に係る水室内作業装置は、第１部分と錘との距離を調節できる。

本発明の好ましい態様としては、前記錘は、容器と、前記容器に溜められる液体とを含んで構成され、前記水室内作業装置は、前記第１部分と前記第２部分との間の距離が増加するほど前記容器内の前記液体の量を増加させ、前記第１部分と前記第２部分との間の距離が減少するほど前記容器内の液体の量を減少させる液量調節手段を備えることが望ましい。

上記構成により、本発明に係る水室内作業装置は、第１部分と第２部分との間の距離が増加するほど、液体を含む容器の質量を増加する。これにより、本発明に係る水室内作業装置は、移動体が管板に近づく方向の力であって、第２力付与手段が移動体に与える力を増加できる。一方、本発明に係る水室内作業装置は、第１部分と第２部分との間の距離が減少するほど、液体を含む容器の質量を低減する。これにより、本発明に係る水室内作業装置は、移動体が管板に近づく方向の力であって、第２力付与手段が移動体に与える力を減少できる。よって、本発明に係る水室内作業装置は、移動体に働く力を適正値に近づけることができる。

本発明の好ましい態様としては、前記第２力付与手段は、電動機であることが望ましい。

カウンタウェイト機構は錘用棒状部材が必要であるが、電動機は棒状部材を必要としない。よって、本発明に係る水室内作業装置は、カウントウェイト機構を備える場合よりも、電動機のみを備える場合の方が、錘用棒状部材を省略できる分、装置全体を小型化できる可能性がある。

本発明の好ましい態様としては、第１力付与手段は、伸縮量を調節可能な伸縮装置であり、前記移動体の移動に追従して前記伸縮部材の長さを調節することが望ましい。

伸縮装置は、例えば、シリンダ装置やアクチュエータ装置である。本発明に係る水室内作業装置は、移動体の位置を検出し、移動体が第１部分から離れるほど、伸縮部材の長さが長くなるように伸縮装置の動作を制御する。また、移動体が第１部分に近づくほど、伸縮部材の長さが短くなるように伸縮装置の動作を制御する。この場合、例えば、第１力付与手段が移動体に与える力に抗って移動体が移動しようとすると、第１力付与手段は、伸縮部材の長さを短くする。よって、移動体は、より移動しやすくなる。

本発明の好ましい態様としては、前記移動体は、所定の作業として前記蒸気発生器に設けられる伝熱管に対して前記伝熱管に形成された傷を探査する渦流探傷検査を施すことが望ましい。

本発明の好ましい態様としては、前記移動体は、前記伝熱管をクランプすることが望ましい。

水室内作業装置が渦流探傷検査を行う際、移動体は、自身（移動体）が伝熱管から離れる方向の力（反力）をプローブから受ける。よって、移動体が伝熱管をクランプしない場合、水室内作業装置は、第２力付与手段が、前記反力に抗う力を作り出す必要がある。しかしながら、移動体が伝熱管をクランプする場合、移動体は、伝熱管をクランプすることによって管板に固定される。よって、本発明に係る水室内作業装置は、第２力付与手段が、前記反力に抗う力を作り出す必要がなくなる。

本発明に係る水室内作業装置は、移動体を安定して管板に支持できる。

図１は、実施形態１の水室内作業装置の全体を示す斜視図である。 図２は、実施形態１の探傷装置が備える移動体の近傍を拡大して示す斜視図である。 図３は、実施形態１の移動体支持装置のうちマンホール側近傍を拡大して示す斜視図である。 図４は、移動体に働く力を模式的に示す説明図である。 図５は、実施形態２の移動体の近傍を拡大して示す斜視図である。 図６は、実施形態３のカウンタウェイト機構を示す説明図である。 図７は、実施形態４のカウンタウェイト機構を示す説明図である。 図８は、実施形態５のカウンタウェイト機構を示す説明図である。

以下、本発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の説明により本発明が限定されるものではない。また、以下の説明における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。

（実施形態１）
図１は、実施形態１の水室内作業装置の全体を示す斜視図である。図１に示すように、蒸気発生器１０は、水室１１を有する。水室１１は、管板１２と半球状壁面１３とで囲まれる空間である。管板１２は、半球状壁面１３よりも鉛直方向上側に配置される。管板１２は、例えば略水平に設けられる。管板１２には、複数の伝熱管１４が開口する。半球状壁面１３は、水室１１の内部と外部とを連通するマンホール１５が形成される。図１に示す本実施形態の水室内作業装置１は、水室１１内で所定の作業を行うための装置である。本実施形態では、一例として前記所定の作業を渦流探傷検査（ＥＣＴ：Eddy-current testing）とする。渦流探傷検査は、伝熱管１４に形成された傷を探査する作業である。水室内作業装置１は、図１に示すように、移動体支持装置２０と、探傷装置３０とを含んで構成される。

図２は、実施形態１の探傷装置が備える移動体の近傍を拡大して示す斜視図である。探傷装置３０は、図２に示すように、移動体３１と、移動体制御装置３２とを備える。以下、移動体３１の構成の一例を説明する。移動体３１は、フレーム３３と、車輪３４と、走行用電動機３５と、進行方向変更用電動機３６と、プローブ支持体３７とを有する。車輪３４は、車軸を中心に回転できるようにフレーム３３に取り付けられる。また、車輪３４は、管板１２に平行な仮想平面上でのフレーム３３に対する車軸の角度が変更できるようにフレーム３３に支持される。

走行用電動機３５は、車輪３４に車軸を中心とした回転力を与える。進行方向変更用電動機３６は、管板１２に平行な仮想平面上でのフレーム３３に対する車軸の角度を調節するための電動機である。プローブ支持体３７は、フレーム３３に取り付けられる。プローブ支持体３７は、渦流探傷検査用のプローブ３８が取り付けられることにより、フレーム３３にプローブ３８を支持する。車輪３４が管板１２に接触した状態で回転することにより、プローブ３８は、フレーム３３と共に管板１２に沿って移動する。

移動体制御装置３２は、移動体３１の動作を制御する。具体的には、移動体制御装置３２は、走行用電動機３５と、進行方向変更用電動機３６と、その他の可動装置に電気的に接続されて、これらの動作を制御する。渦流探傷検査を行う際、移動体制御装置３２は、まず、渦流探傷検査を施す伝熱管１４とプローブ３８とが対向するように、走行用電動機３５及び進行方向変更用電動機３６の動作を制御してフレーム３３を移動させる。そして、移動体制御装置３２は、例えば、走行用電動機３５のロータの回転を規制して車輪３４の回転を規制したり、渦流探傷検査を施す伝熱管１４とは別の伝熱管１４にフレーム３３に連結される棒状部材を挿入したりして、管板１２に沿うフレーム３３の移動を規制する。この状態で、探傷装置３０は渦流探傷検査を行う。そして、現在の検査の対象である伝熱管１４の渦流探傷検査が終了すると、移動体制御装置３２は、次に渦流探傷検査を施す伝熱管１４とプローブ３８とが対向するように、走行用電動機３５及び進行方向変更用電動機３６の動作を制御して移動体３１のフレーム３３を移動させる。探傷装置３０は、すべての伝熱管１４に対して渦流探傷検査を施すまで、以上の動作を繰り返す。

次に、移動体支持装置２０の構成について説明する。移動体支持装置２０は、伸縮部材２１と、第１力付与手段としての押出バネ２２と、第１継手としての第１自在継手２３ａと、第２継手としての第２自在継手２３ｂと、第２力付与手段としての支持用電動機２４とを備える。図１に示す伸縮部材２１は、棒状部材である。伸縮部材２１は、棒状部材の中心軸方向（棒状部材の長手方向）に伸縮する。なお、伸縮部材２１が伸縮するための機構は限定されない。例えば、伸縮部材２１は、中空の第１棒状部材２１ａと、中空の第２棒状部材２１ｂと、第３棒状部材２１ｃとを含む。第３棒状部材２１ｃは、第２棒状部材２１ｂの中空部分に少なくとも一部が収納され、第２棒状部材２１ｂに対して伸縮部材２１の中心軸方向に移動できる。第２棒状部材２１ｂは、第１棒状部材２１ａの中空部分に少なくとも一部が収納され、第１棒状部材２１ａに対して伸縮部材２１の中心軸方向に移動できる。

これにより、第１棒状部材２１ａの中空部分から突出する第２棒状部材２１ｂの部分の増減によって、伸縮部材２１は伸縮する。また、第２棒状部材２１ｂの中空部分から突出する第３棒状部材２１ｃの部分の増減によって、伸縮部材２１は伸縮する。伸縮部材２１は、第１部分としての第１連結部２１ｄが蒸気発生器１０のマンホール１５に第１自在継手２３ａを介して連結され、第２部分としての第２連結部２１ｅが移動体３１のフレーム３３に第２自在継手２３ｂを介して連結される。第１連結部２１ｄは、第１棒状部材２１ａの一部分であり、本実施形態では第１棒状部材２１ａのマンホール１５側の端部である。第２連結部２１ｅは、第３棒状部材２１ｃの一部であり、本実施形態では第３棒状部材２１ｃの管板１２側の端部である。

押出バネ２２は、一方の端部が第１棒状部材２１ａに連結され、他方の端部が第３棒状部材２１ｃに連結される。これにより、押出バネ２２は、第１連結部２１ｄと第２連結部２１ｅとが互いに離れる方向の力Ｆ１を伸縮部材２１に与える。なお、第１連結部２１ｄはマンホール１５に対して移動せず、第２連結部２１ｅが第１連結部２１ｄに対して移動する。よって、押出バネ２２は、実質的には、第２連結部２１ｅを第１連結部２１ｄから遠ざけるように力Ｆ１を伸縮部材２１に与える。ここで、押出バネ２２に替えて、水室内作業装置１は、第１力付与手段として、自身の伸縮量が調節可能な伸縮装置を備えてもよい。伸縮装置は、例えば気体や液体を作動流体とするシリンダ装置や、アクチュエータ装置である。押出バネ２２の場合は、発生する力Ｆ１の大きさが伸縮部材２１の伸縮量によって変化する。これに対して、伸縮装置は、伸縮部材２１の伸縮量が変化しても発生する力Ｆ１の大きさが変化しにくいという効果を奏する。

また、第１力付与手段が伸縮装置である場合、伸縮装置は、移動体３１の移動に追従して伸縮部材２１の長さが変化するように制御されてもよい。具体的には、移動体支持装置２０は、移動体３１の位置を検出し、移動体３１が第１連結部２１ｄから離れるほど、伸縮部材２１の長さが長くなるように伸縮装置の動作を制御する。また、移動体支持装置２０は、移動体３１が第１連結部２１ｄに近づくほど、伸縮部材２１の長さが短くなるように伸縮装置の動作を制御する。この場合、例えば、移動体３１が力Ｆ１に抗って移動しようとすると、伸縮装置は、伸縮部材２１の長さを短くする。よって、移動体３１は、より移動しやすくなる。但し、伸縮装置よりも押出バネ２２の方が一般的に質量が小さく小型である。また、押出バネ２２は、動作が制御される必要もない。よって、本実施形態では、水室内作業装置１は、押出バネ２２を備えるものとする。

図３は、実施形態１の移動体支持装置のうちマンホール側近傍を拡大して示す斜視図である。第１自在継手２３ａは、図３に示すように、第１回転軸Ｒ１と、第２回転軸Ｒ２との２つの回転軸を有する。第１自在継手２３ａは、第１回転軸Ｒ１を中心に回動できるように伸縮部材２１をマンホール１５に支持する。また、第１自在継手２３ａは、第２回転軸Ｒ２を中心に回動できるように伸縮部材２１をマンホール１５に支持する。第１回転軸Ｒ１と、第２回転軸Ｒ２とは互いに交差する。なお、第１回転軸Ｒ１と、第２回転軸Ｒ２とは１つの仮想平面上で交差してもよいし、立体的に交差してもよい。本実施形態では、第１回転軸Ｒ１と、第２回転軸Ｒ２とが１つの仮想平面上で交差するものとする。また、第１回転軸Ｒ１と、第２回転軸Ｒ２とが交差する角度は限定されないが、本実施形態ではこの角度を９０°とする。また、本実施形態では、第１回転軸Ｒ１は、例えば図１に示す管板１２と平行である。

図２に示す第２自在継手２３ｂは、第１回転軸Ｒ３と、第２回転軸Ｒ４との２つの回転軸を有する。第２自在継手２３ｂは、第１回転軸Ｒ３を中心に伸縮部材２１が移動体３１に対して回動できるように伸縮部材２１と移動体３１とを連結する。また、第２自在継手２３ｂは、第２回転軸Ｒ４を中心に伸縮部材２１が移動体３１に対して回動できるように伸縮部材２１と移動体３１とを連結する。第１回転軸Ｒ３と、第２回転軸Ｒ４とは互いに交差する。なお、第１回転軸Ｒ３と、第２回転軸Ｒ４とは１つの仮想平面上で交差してもよいし、立体的に交差してもよい。本実施形態では、第１回転軸Ｒ３と、第２回転軸Ｒ４とが１つの仮想平面上で交差するものとする。また、第１回転軸Ｒ３と、第２回転軸Ｒ４とが交差する角度は限定されないが、本実施形態ではこの角度を９０°とする。また、本実施形態では、第１回転軸Ｒ３は、例えば図１に示す管板１２と平行である。

図１及び図３に示す支持用電動機２４は、図１に示す伸縮部材２１の第２連結部２１ｅが管板１２に近づく力であって、第１自在継手２３ａを支点として伸縮部材２１を回転させる力を伸縮部材２１に与える。具体的には、支持用電動機２４は、図３に示すように第１回転軸Ｒ１を軸に回転するロータが、伸縮部材２１側の部材に連結され、ステータがマンホール１５側の部材に連結される。これにより、支持用電動機２４は、ロータが第１回転軸Ｒ１を中心に回転すると、第２連結部２１ｅが管板１２に近づく方向の力を伸縮部材２１に与える。これにより、移動体支持装置２０は、伸縮部材２１を介して、第２連結部２１ｅに連結される移動体３１を管板１２側に押し付ける。

移動体支持装置２０は、さらに、図１及び図３に示すように、第２力付与手段としてのカウンタウェイト機構２５を備える。カウンタウェイト機構２５は、錘用棒状部材２５ａと、錘２５ｂとを含む。錘用棒状部材２５ａは、第１棒状部材２１ａに連結される。錘用棒状部材２５ａは、第１連結部２１ｄを支点として図１に示す第２連結部２１ｅとは反対側に延設される。錘２５ｂは、錘用棒状部材２５ａの部分のうち第１連結部２１ｄから離れた位置に設けられる。重力によって錘２５ｂには鉛直方向下向きの力が働く。これにより、伸縮部材２１は、伸縮部材２１の第２連結部２１ｅが管板１２に近づく力であって、第１自在継手２３ａを支点として伸縮部材２１を回転させる力が錘用棒状部材２５ａから与えられる。

ここで、移動体支持装置２０は、支持用電動機２４と、カウンタウェイト機構２５とのうち、少なくとも一方を備えればよい。すなわち、移動体支持装置２０は、支持用電動機２４のみを備えてもよいし、カウンタウェイト機構２５のみを備えてもよいし、支持用電動機２４とカウンタウェイト機構２５との両方を備えてもよい。但し、支持用電動機２４とカウンタウェイト機構２５との両方を備えることにより、カウンタウェイト機構２５は、支持用電動機２４が伸縮部材２１に与えるべき力の大きさを低減できる。また、支持用電動機２４は、カウンタウェイト機構２５が伸縮部材２１に与えるべき力の大きさを低減できる。

これにより、支持用電動機２４とカウンタウェイト機構２５との両方を備える方が、移動体支持装置２０は、支持用電動機２４のみを備える場合よりも、支持用電動機２４に要求される出力が低減されるため支持用電動機２４を小型化できる。また、支持用電動機２４とカウンタウェイト機構２５との両方を備える方が、移動体支持装置２０は、カウンタウェイト機構２５のみを備える場合よりも、錘２５ｂの質量を低減できる、または、錘２５ｂと第１連結部２１ｄまでの距離を低減できる。

図４は、移動体に働く力を模式的に示す説明図である。図４に示す力Ｆは、移動体３１に働く重力である。力Ｆ１は、図１に示す押出バネ２２が発生する力である。力Ｆ１ｙは、力Ｆ１のうち鉛直方向に働く力である。力Ｆ１ｘは、力Ｆ１のうち管板１２に沿う方向に働く力である。力Ｆ２は、図３に示す伸縮部材２１を介して移動体３１に伝わる力であって、支持用電動機２４が伸縮部材２１に与える力と、カウンタウェイト機構２５が伸縮部材２１に与える力との合計の力である。力Ｆ２ｙは、力Ｆ２のうち鉛直方向に働く力である。力Ｆ２ｘは、力Ｆ２のうち管板１２に沿う方向に働く力である。

図４に示すように、移動体３１には、力Ｆ１ｙ及び力Ｆ２ｙが働く。なお、力Ｆ１ｙと力Ｆ２ｙとは、伸縮部材２１と管板１２とが成す角度が変化すればそれぞれ変化する。移動体支持装置２０は、伸縮部材２１と管板１２とが成す角度が想定される角度のうちのいかなる角度であっても、力Ｆ１ｙと力Ｆ２ｙとの合計が力Ｆよりも大きくなるように、力Ｆ１及び力Ｆ２があらかじめ調節される。すなわち、移動体支持装置２０は、力Ｆ１ｙと力Ｆ２ｙとの合計が力Ｆよりも常に大きくなるように、図１に示す押出バネ２２のバネ係数や、支持用電動機２４の出力や、錘２５ｂの質量や、錘２５ｂと第１連結部２１ｄとの間の距離があらかじめ調節される。

力Ｆ１ｘと力Ｆ２ｘとの差の力は、管板１２に沿う方向の力として移動体３１に働く。管板１２に沿う方向の力は、移動体３１を管板１２に支持するための力ではない。よって、管板１２に沿う方向の力は、不要な力である。したがって、力Ｆ１ｘと力Ｆ２ｘとの差は小さい方が好ましい。しかしながら、本実施形態の移動体３１は、管板１２に沿うフレーム３３の移動を規制できる。よって、移動体３１は、管板１２に沿う方向の力がフレーム３３に働いたとしても、フレーム３３の移動を規制（フレーム３３の停止を維持）できる。また、移動体３１は、伸縮部材２１を介してフレーム３３に働く管板１２に沿う力よりも大きい力を車輪３４が管板１２に伝えることで、伸縮部材２１を介してフレーム３３に働く管板１２に沿う力の作用方向とは逆方向にも移動できる。

以上により、押出バネ２２が力Ｆ１を発生し、支持用電動機２４とカウンタウェイト機構２５とが力Ｆ２を発生している間、移動体３１には、鉛直方向上側に向かう力（力Ｆ１ｙ＋力Ｆ２ｙ）が働く。この力（力Ｆ１ｙ＋力Ｆ２ｙ）は、移動体３１に働く重力よりも大きい。よって、移動体３１は、管板１２に鉛直方向上側に向かって押し付けられる。この状態で、移動体３１は、図２に示す車輪３４が回転すると、図４に示す力Ｆ１ｘや力Ｆ２ｘに抗ってフレーム３３が管板１２に沿って移動する。移動体３１が移動すると、伸縮部材２１は、移動体３１の移動に追従するように伸縮する。この際も、移動体３１には、鉛直方向上側に向かう力（力Ｆ１ｙ＋力Ｆ２ｙ）が働く。よって、移動体３１は、常に管板１２に鉛直方向上側に向かって押し付けられることになる。このようにして、移動体３１は、管板１２に釣り下がることなく、管板１２に沿って移動できる。

以上のように、移動体３１は管板１２に釣り下がらないため、図１に示す伝熱管１４をクランプする機構を備えなくてもよい。また、移動体が管板１２に釣り下がる態様の場合、移動体３１は落下しないように慎重に操作される必要がある。これに対して、本実施形態の場合、移動体３１には常に鉛直方向上側の力がフレーム３３に働く。よって、本実施形態の移動体３１は、安定して移動体３１が管板１２に沿って移動できる。結果として、水室内作業装置１は、管板１２に釣り下がる態様の移動体を備える水室内作業装置を用いれば、移動体３１をより容易に操作できる。

また、本実施形態の水室内作業装置１は、押出バネ２２のバネ係数や、支持用電動機２４の出力や、錘２５ｂの質量や、錘２５ｂと第１連結部２１ｄとの距離が調節されてあれば、作業中にこれらの値を調節する必要がない点にも特徴がある。上述したように、図４に示す力Ｆ１ｙと力Ｆ２ｙとの合計の力は、伸縮部材２１と管板１２とが成す角度が想定される角度のうちのいかなる角度であっても、力Ｆよりも大きく設定されている。よって、移動体３１が管板１２に沿って移動しても、移動体３１は、管板１２に常に押し付けられる。これにより、水室内作業装置１は、移動体支持装置２０の動作を制御する制御装置が不要となる。

（実施形態２）
図５は、実施形態２の移動体の近傍を拡大して示す斜視図である。図５に示す実施形態２の水室内作業装置２は、図１に示す実施形態１の水室内作業装置１とは移動体の構成が異なる。水室内作業装置２の移動体以外の構成は、実施形態１の水室内作業装置１と同様である。以下の説明では、管板１２に平行な仮想面内での一方向を第１方向とし、第１方向に直交する方向を第２方向とする。図５に示す移動体４０は、フレーム４１と、第１可動部４２と、第２可動部４３と、第１挿入棒４４と、第２挿入棒４５とを備える。

フレーム４１は、第２自在継手２３ｂを介して伸縮部材２１の第２連結部２１ｅに連結される。第１可動部４２は、フレーム４１に対して第１方向に移動できるようにフレーム４１に取り付けられる。第２可動部４３は、フレーム４１に対して第２方向に移動できるようにフレーム４１に取り付けられる。第１挿入棒４４は、長手方向が鉛直方向に沿って第１可動部４２に取り付けられる。さらに、第１挿入棒４４は、鉛直方向上下に移動できるように第１可動部４２に取り付けられる。第２挿入棒４５は、長手方向が鉛直方向に沿って第２可動部４３に取り付けられる。さらに、第２挿入棒４５は、鉛直方向上下に移動できるように第２可動部４３に取り付けられる。

以下に移動体４０の移動方法の具体的な一例を説明する。動き始める前、移動体４０は、第１挿入棒４４及び第２挿入棒４５の両方が伝熱管１４に挿入されているとする。移動体４０が第１方向に移動する場合、移動体４０は、まず、第２挿入棒４５が鉛直方向下側に向かって移動する。これにより、第２挿入棒４５と伝熱管１４との係合が解除される。そして、第１可動部４２は、第１方向に移動しようとする。この時、第１可動部４２は、第１挿入棒４４が伝熱管１４に挿入されているため第１方向には移動できない。よって、フレーム４１及び第２可動部４３が第１方向に移動する。そして、第２挿入棒４５が鉛直方向上側に移動して伝熱管１４と係合する。これにより、移動体４０は、第１方向への移動が完了する。

一方、移動体４０が第２方向に移動する場合、まず、第１挿入棒４４が鉛直方向下側へ移動する。これにより、第１挿入棒４４と伝熱管１４との係合が解除される。そして、第２可動部４３は、第２方向に移動しようとする。この時、第２可動部４３は、第２挿入棒４５が伝熱管１４に挿入されているため第２方向には移動できない。よって、フレーム４１及び第１可動部４２が第２方向に移動する。そして、第１挿入棒４４が鉛直方向上側に移動して伝熱管１４と係合する。これにより、移動体４０は、第２方向への移動が完了する。

このような移動体４０を備える水室内作業装置２も、図１に示す実施形態１の水室内作業装置１と同様の効果を奏する。また、これに加えて、図５に示す本実施形態の水室内作業装置２は、移動体４０の位置決めが図２に示す移動体３１よりも容易であるという効果も奏する。図２に示す車輪３４を備える移動体３１の場合、プローブ３８と伝熱管１４とが対向する位置となるように車輪３４の回転角度や、フレーム３３の進行方向の調節を精度良く行う必要がある。しかしながら、本実施形態の移動体４０は、伝熱管１４に第１挿入棒４４や第２挿入棒４５を挿入して移動体４０の位置決めをできるため、実施形態１の移動体３１よりも容易にプローブ３８と伝熱管１４とを対向させることができる。

なお、本実施形態の移動体４０に似た装置として、第１挿入棒及び第２挿入棒が伝熱管１４をクランプするものがある。しかしながら、本実施形態の移動体４０は、移動体支持装置２０によって管板１２に押し付けられる。よって、移動体４０は、第１挿入棒４４及び第２挿入棒４５が伝熱管１４をクランプする必要がない。これにより、移動体４０は、第１挿入棒４４及び第２挿入棒４５が伝熱管１４をクランプするという作業を必要としない分、管板１２に沿ってより迅速に移動できる。

但し、実施形態１の移動体３１及び実施形態２の移動体４０は、伝熱管１４をクランプする機構（以下クランプ機構）を備えてもよい。この場合、移動体支持装置は、新たな効果を奏する。以下、当該効果について説明する。水室内作業装置１が渦流探傷検査を行う際、移動体は、自身（移動体）が伝熱管１４から離れる方向の力（反力）をプローブ３８から受ける。よって、移動体がクランプ機構を備えない場合、移動体支持装置は、支持用電動機２４とカウンタウェイト機構２５とのうちの少なくとも一方が、前記反力に抗う力を作り出す必要がある。しかしながら、移動体がクランプ機構を備える場合、移動体は、クランプ機構によって、管板１２に固定される。よって、移動体支持装置は、支持用電動機２４とカウンタウェイト機構２５とのうちの少なくとも一方が、前記反力に抗う力を作り出す必要がなくなる。よって、移動体支持装置は、支持用電動機２４とカウンタウェイト機構２５とのうちの少なくとも一方を小型化できる。

（実施形態３）
図６は、実施形態３のカウンタウェイト機構を示す説明図である。実施形態３の移動体支持装置５０は、図６に示すように、第２力付与手段としてのカウンタウェイト機構５１と、カウンタウェイト制御装置５２とを備える。カウンタウェイト機構５１は、腕長調節手段としてのシリンダ装置５３と、錘５４とを含む。シリンダ装置５３は、例えば、気体や液体を作動流体として動作する。シリンダ装置５３は、第１部材５３ａと、作動流体の圧力によって第１部材５３ａから突出する第２部材５３ｂとを有する。錘５４は、第２部材５３ｂに設けられる。カウンタウェイト制御装置５２は、シリンダ装置５３へ導かれる作動流体の流量を調節して、第１部材５３ａからの第２部材５３ｂの突出量を制御する。結果として、カウンタウェイト制御装置５２は、錘５４と第１連結部２１ｄとの間の距離を調節する。

錘５４と第１連結部２１ｄとの間の距離が変化すると、図４に示す力Ｆ２の大きさが変化する。具体的には、錘５４と第１連結部２１ｄとの間の距離が増加すると、図４に示す力Ｆ２は大きくなり、錘５４と第１連結部２１ｄとの間の距離が低下すると、図４に示す力Ｆ２は小さくなる。一方、移動体支持装置５０は、第１連結部２１ｄと第２連結部２１ｅとの間の距離が大きくなるほど、すなわち伸縮部材２１の長さが長くなるほど、移動体３１を管板１２に押し付けるために必要な力が増加する。また、移動体支持装置５０は、伸縮部材２１の長さが短くなるほど、移動体３１を管板１２に押し付けるために必要な力が低下する。

よって、カウンタウェイト制御装置５２は、伸縮部材２１の長さが長くなるほど、第２部材５３ｂの第１部材５３ａからの突出量を大きくして、錘５４と第１連結部２１ｄとの間の距離を増加する。これにより、移動体支持装置５０は、支持用電動機２４の負荷をカウンタウェイト機構５１がより好適に低減できる。また、カウンタウェイト制御装置５２は、伸縮部材２１の長さが短くなるほど、第２部材５３ｂの第１部材５３ａからの突出量を小さくして、錘５４と第１連結部２１ｄとの間の距離を低減する。これにより、移動体支持装置５０は、鉛直方向上側の力が移動体３１に必要以上に働くおそれを低減できる。

（実施形態４）
図７は、実施形態４のカウンタウェイト機構を示す説明図である。図７に示す実施形態４の移動体支持装置６０は、錘から第１連結部までの距離を調節できる点で、図６に示す実施形態３の移動体支持装置５０と類似する。移動体支持装置６０は、第２力付与手段としてのカウンタウェイト機構６１と、カウンタウェイト制御装置６２とを備える。カウンタウェイト機構６１は、錘移動手段と、錘６５と、を含む。錘移動手段は、ネジ回転用電動機６３と、雄ネジ回転軸６４と、錘回転規制部材６６とを含んで構成される。ネジ回転用電動機６３は、雄ネジ回転軸６４の中心軸を中心に雄ネジ回転軸６４を回転させる。錘６５は、ナット状の部材であり、筒状の内周部に雌ネジが形成される。錘６５は、雄ネジ回転軸６４に螺合される。錘回転規制部材６６は、雄ネジ回転軸６４が回転した際に、錘６５が雄ネジ回転軸６４と共に回転しないように、錘６５の回転を規制する。上記構成により、カウンタウェイト機構６１は、雄ネジ回転軸６４が回転すると、錘６５が雄ネジ回転軸６４に沿って移動する。

カウンタウェイト制御装置６２は、ネジ回転用電動機６３と電気的に接続される。カウンタウェイト制御装置６２は、ネジ回転用電動機６３の動作を制御して、雄ネジ回転軸６４の回転方向と回転量とを調節する。カウンタウェイト制御装置６２は、伸縮部材２１の長さが長くなるほど、雄ネジ回転軸６４を一方方向に回転させて、錘６５と第１連結部２１ｄとの間の距離を増加する。これにより、移動体支持装置６０は、支持用電動機２４の負荷をカウンタウェイト機構６１がより好適に低減できる。また、カウンタウェイト制御装置６２は、伸縮部材２１の長さが短くなるほど、雄ネジ回転軸６４を上述の方向とは反対方向に回転させて、錘６５と第１連結部２１ｄとの間の距離を低減する。これにより、移動体支持装置６０は、鉛直方向上側の力が移動体３１に必要以上に働くおそれを低減できる。

（実施形態５）
図８は、実施形態５のカウンタウェイト機構を示す説明図である。図８に示す実施形態５の移動体支持装置７０は、錘の質量が変化する点に特徴がある。移動体支持装置７０は、第２力付与手段としてのカウンタウェイト機構７１と、カウンタウェイト制御装置７２とを備える。カウンタウェイト機構７１は、錘用棒状部材７３と、容器７４と、液量調節手段とを備える。液量調節手段は、流体供給路７５と、ポンプ７６と、流体排出路７７と、電磁弁７８と、タンク７９とを含んで構成される。錘用棒状部材７３は、伸縮部材２１に連結される。具体的には、錘用棒状部材７３は、第１連結部２１ｄを支点として第２連結部２１ｅとは反対側に延設される。容器７４は、錘用棒状部材７３のうち第１連結部２１ｄから離れた部位に設けられる。流体供給路７５及び流体排出路７７は、それぞれ、一方の端部が容器７４に開口し、他方の端部がタンク７９に開口する。ポンプ７６は、流体供給路７５に設けられて、タンク７９内に溜められた流体を容器７４に導く。電磁弁７８は、流体排出路７７に設けられる。電磁弁７８は、開弁時には容器７４内の流体をタンク７９に導き、閉弁時には容器７４内に流体を留める。移動体支持装置７０は、容器７４内の流体の液量によって、液体を含む容器７４の質量が変化する。

カウンタウェイト制御装置７２は、ポンプ７６及び電磁弁７８と電気的に接続される。カウンタウェイト制御装置７２は、ポンプ７６の動作を制御して、容器７４に導く液体の流量を調節する。また、カウンタウェイト制御装置７２は、電磁弁７８の開閉を制御して、容器７４から排出する液体の流量を調節する。このようにして、カウンタウェイト制御装置７２は、容器７４内の液体の液量を調節する。カウンタウェイト制御装置７２は、伸縮部材２１の長さが長くなるほど、容器７４内の液体の液量を増加する。これにより、移動体３１に働く力であって、カウンタウェイト機構７１が発生する鉛直方向上向きの力が増加する。よって、移動体支持装置７０は、支持用電動機２４の負荷をカウンタウェイト機構７１がより好適に低減できる。また、カウンタウェイト制御装置７２は、伸縮部材２１の長さが短くなるほど、容器７４内の液体の液量を低減する。これにより、移動体３１に働く力であって、カウンタウェイト機構７１が発生する鉛直方向上向きの力が低下する。よって、移動体支持装置７０は、鉛直方向上側の力が移動体３１に必要以上に働くおそれを低減できる。

実施形態３から実施形態５の各移動体支持装置は、カウンタウェイト機構が作り出す力Ｆ２の大きさを調節するが、移動体支持装置は、支持用電動機２４が作り出す力Ｆ２の大きさを調節してもよい。この場合、移動体支持装置は、支持用電動機制御装置を備える。支持用電動機制御装置は、第１連結部２１ｄと第２連結部２１ｅとの間の距離が大きくなるほど、すなわち伸縮部材２１の長さが長くなるほど、支持用電動機２４が作り出す力Ｆ２の大きさを大きくする。また、支持用電動機制御装置は、伸縮部材２１の長さが短くなるほど、支持用電動機２４が作り出す力Ｆ２の大きさを小さくする。この態様でも、移動体支持装置は、鉛直方向上側の力が移動体３１に必要以上に働くおそれを低減できる。

以上のように、本発明に係る水室内作業装置は、蒸気発生器の水室内で所定の作業を行う技術に有用であり、特に、移動体を安定して管板に支持することに適している。

１、２ 水室内作業装置
１０ 蒸気発生器
１１ 水室
１２ 管板
１３ 半球状壁面
１４ 伝熱管
１５ マンホール
２０、５０、６０、７０ 移動体支持装置
２１ 伸縮部材
２１ａ 第１棒状部材
２１ｂ 第２棒状部材
２１ｃ 第３棒状部材
２１ｄ 第１連結部（第１部分）
２１ｅ 第２連結部（第２部分）
２２ 押出バネ（第１力付与手段）
２３ａ 第１自在継手
２３ｂ 第２自在継手
２４ 支持用電動機（第２力付与手段）
２５、５１、６１、７１ カウンタウェイト機構（第２力付与手段）
２５ａ、７３ 錘用棒状部材
２５ｂ、５４、６５ 錘
３０ 探傷装置
３１、４０ 移動体
３２ 移動体制御装置
３３、４１ フレーム
３４ 車輪
３５ 走行用電動機
３６ 進行方向変更用電動機
３７ プローブ支持体
３８ プローブ
４２ 第１可動部
４３ 第２可動部
４４ 第１挿入棒
４５ 第２挿入棒
５２、６２、７２ カウンタウェイト制御装置
５３ シリンダ装置（腕長調節手段）
５３ａ 第１部材
５３ｂ 第２部材
６３ ネジ回転用電動機（錘移動手段）
６４ 雄ネジ回転軸（錘移動手段）
６６ 錘回転規制部材（錘移動手段）
７４ 容器
７５ 流体供給路（液量調節手段）
７６ ポンプ（液量調節手段）
７７ 流体排出路（液量調節手段）
７８ 電磁弁（液量調節手段）
７９ タンク（液量調節手段）
Ｒ１、Ｒ３ 第１回転軸
Ｒ２、Ｒ４ 第２回転軸

Claims (12)

1. 蒸気発生器の水室の内部で所定の作業を行う装置であって、前記蒸気発生器の管板に沿って移動できる移動体と、
   第１部分及び第２部分を有すると共に、前記第１部分と前記第２部分とが互いに近づく方向及び互いに離れる方向に伸縮する部材であって、互いに交差する２つの回転軸を有する第１継手を介して前記第１部分が前記水室の前記管板から離れた部分に取り付けられ、前記第１継手の回転軸とは別の互いに交差する２つの回転軸を有する第２継手を介して前記第２部分が前記移動体に取り付けられる伸縮部材と、
   前記第１部分と前記第２部分とが互いに離れる方向の力を前記伸縮部材に与える第１力付与手段と、
   前記第１継手を中心として前記伸縮部材を回動させる力であって、前記第２部分が前記管板に近づく力を前記伸縮部材に与える第２力付与手段と、
   を備えることを特徴とする水室内作業装置。
2. 前記第２力付与手段は、
   電動機と、
   前記第１部分を支点として前記第２部分とは反対側に延設される錘用棒状部材と、前記錘用棒状部材のうち前記第１部分から離れた部分に設けられる錘とを含むカウンタウェイト機構と、
   であることを特徴とする請求項１に記載の水室内作業装置。
3. 前記電動機は、前記第１部分と前記第２部分との間の距離が増加するほど前記伸縮部材に与える前記力を増加し、前記第１部分と前記第２部分との間の距離が減少するほど前記伸縮部材に与える前記力を減少することを特徴とする請求項２に記載の水室内作業装置。
4. 前記第２力付与手段は、
   前記第１部分を支点として前記第２部分とは反対側に延設される錘用棒状部材と、
   前記錘用棒状部材のうち前記第１部分から離れた部分に設けられる錘と、
   を含むカウンタウェイト機構であることを特徴とする請求項１に記載の水室内作業装置。
5. 前記錘用棒状部材は、前記第１部分と前記錘とが互いに近づく方向及び互いに離れる方向に伸縮し、
   前記水室内作業装置は、前記第１部分と前記第２部分との間の距離が増加するほど前記第１部分と前記錘との距離が増加するように前記第１部分と前記錘との距離を調節し、前記第１部分と前記第２部分との間の距離が減少するほど前記第１部分と前記錘との距離が減少するように前記第１部分と前記錘との距離を調節する腕長調節手段を備えることを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか一項に記載の水室内作業装置。
6. 前記錘は、前記第１部分に近づく方向及び前記第１部分から離れる方向に前記錘用棒状部材に沿って移動し、
   前記水室内作業装置は、前記第１部分と前記第２部分との間の距離が増加するほど前記第１部分から離れる方向に前記錘を移動させ、前記第１部分と前記第２部分との間の距離が減少するほど前記第１部分に近づく方向に前記錘を移動させる錘移動手段を備えることを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか一項に記載の水室内作業装置。
7. 前記錘は、容器と、前記容器に溜められる液体とを含んで構成され、
   前記水室内作業装置は、前記第１部分と前記第２部分との間の距離が増加するほど前記容器内の前記液体の量を増加させ、前記第１部分と前記第２部分との間の距離が減少するほど前記容器内の液体の量を減少させる液量調節手段を備えることを特徴とする請求項２から請求項６のいずれか一項に記載の水室内作業装置。
8. 前記第２力付与手段は、電動機であることを特徴とする請求項１に記載の水室内作業装置。
9. 前記電動機は、前記第１部分と前記第２部分との間の距離が増加するほど前記伸縮部材に与える前記力を増加し、前記第１部分と前記第２部分との間の距離が減少するほど前記伸縮部材に与える前記力を減少することを特徴とする請求項８に記載の水室内作業装置。
10. 第１力付与手段は、伸縮量を調節可能な伸縮装置であり、前記移動体の移動に追従して前記伸縮部材の長さを調節することを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の水室内作業装置。
11. 前記移動体は、所定の作業として前記蒸気発生器に設けられる伝熱管に対して前記伝熱管に形成された傷を探査する渦流探傷検査を施すことを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の水室内作業装置。
12. 前記移動体は、前記伝熱管をクランプすることを特徴とする請求項１１に記載の水室内作業装置。

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