JP2005241474A - 配管検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 内径が小さく屈曲した配管の内部を検査する装置を提供する。
【解決手段】 検査装置は、スプリングの弾性力により配管の一方の内壁面に２輪、他方の内壁面に１輪の車輪を押し付けることにより位置を保持する。配管の屈曲部では、スプリングが曲がることにより検査装置が配管の屈曲に沿った「く」の字に曲がって通過する。検査装置はモータによって自力走行する１台以上の走行用の車両と、検査用の装置を搭載した１つ以上のユニットが、配管の周方向に回転自由な連結器により連結されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、配管の検査をする装置に関する。本発明は特に、小口径の曲がった配管を検査する技術に関する。

プラント施設は、多数の配管を有する。それらの配管の状態を精度よく検査する技術が求められている。

原子炉圧力容器に再循環ノズルを備えた沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器内の冷却水を排出した後、再循環ノズルに連結されている再循環配管を切断して、再循環ノズルに連接した開口部を作り、その開口部から原子炉圧力容器内のアニュラス部に搬入して、アニュラス部内を補修するための作業ツールを備えた補修装置において、その補修装置が吸盤パッドを備え、アニュラス部内の壁面に吸着して姿勢を保持するように構成したことを特徴とする原子炉圧力容器内補修装置が知られている（特許文献１参照）。

特開２００２−１６８９９２号公報

本発明の目的は、口径の小さい配管の内部を検査する移動装置を提供することである。
本発明の他の目的は、屈曲部を有する長い配管の内部を検査する移動装置を提供することである。
本発明の更に他の目的は、検出されたデータのノイズが少ない移動装置を提供することである。
本発明の更に他の目的は、複雑な屈曲部を有する配管の内部を検査する移動装置を提供することである。
本発明の更に他の目的は、所望の種類の検査装置のセットを容易に構成することができる移動装置を提供することである。
本発明の更に他の目的は、必要に応じて動力の大きさを容易に変更することができる移動装置を提供することである。
本発明の更に他の目的は、配管の溶接等の裏波を容易に乗り越えて移動することのできる移動装置を提供することである。
本発明の更に他の目的は、傾斜角の大きい配管を自在に移動できる移動装置を提供することである。

以下に、［発明を実施するための最良の形態］で使用される番号を括弧付きで用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号は、［特許請求の範囲］の記載と［発明を実施するための最良の形態］との対応関係を明らかにするために付加されたものである。ただし、それらの番号を、［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。

本発明による移動装置（２）は、複数の車輪と、複数の車輪のうちの２個の車輪（６、８）を結ぶ線と複数の車輪のうちの１個の車輪（１０）とが離れる方向に押し付ける力を発生する機構（１２、１６）とを具備している。

本発明による移動装置（２）において、２個の車輪（６、８）と１個の車輪（１０）とは対向する壁面に接する。

本発明による移動装置（２）において、２個の車輪のうちの第１車輪（６）は第１支点の周りに回転できるように固定されている。機構（１２）は、線と、第１車輪（６）の車軸と第１支点とを結ぶ軸線とがなす角が大きくなる向きに力を発生する。

本発明による移動装置（２）において、２個の車輪のうちの第２車輪（８）は第２支点の周りに回転できるように固定されている。機構（１６）は、線と、第２車輪（８）の車軸と第２支点とを結ぶ軸線とがなす角が大きくなる向きに力を発生する。

本発明による移動装置（２）において、２個の車輪の一方（８）は２個の車輪のうちの他方（６）を進行方向に延長した線上から外れた位置に配置されている。

本発明による移動装置（２）は、移動装置（２）により推進力を与えられるセンサー（５０、５２）を具備している。

本発明による移動装置（２）は、移動装置（２）とセンサー（５０、５２）とを、進行方向に平行な軸のまわりに回転可能に連結する連結部（５４）を具備している。

本発明による移動システム（６０）は、複数のユニット（２ａ、５０、２ｂ、５２、２ｃ）と、複数のユニット（２ａ、２ｂ、２ｃ、５０、５２）を進行方向に平行な軸のまわりに回転可能に、進行方向に並べて連結する連結部（５４）とを具備し、複数のユニットのうちの少なくとも１つ（２ａ、２ｂ、２ｃ）は、請求項１から６のうちのいずれか１項に記載された移動装置（２）である。

本発明によれば、口径の小さい配管の内部を検査する移動装置が提供される。
さらに本発明によれば、屈曲部を有する長い配管の内部を検査する移動装置が提供される。
さらに本発明によれば、検出されたデータのノイズが少ない移動装置が提供される。
さらに本発明によれば、複雑な屈曲部を有する配管の内部を検査する移動装置が提供される。
さらに本発明によれば、所望の種類の検査装置のセットを容易に構成することができる移動装置が提供される。
さらに本発明によれば、必要に応じて動力の大きさを容易に変更することができる移動装置が提供される。
さらに本発明によれば、配管の溶接等の裏波を容易に乗り越えて移動することのできる移動装置が提供される。
さらに本発明によれば、傾斜角の大きい配管を自在に移動できる移動装置が提供される。

以下、図面を参照しながら本発明による配管検査装置を実施するための最良の形態について詳細に説明する。

図１は配管検査装置２の側面図を示している。図２は配管検査装置２の上面図を示している。図１及び図２には、直交座標系が描かれている。

図１及び図２を参照して、配管検査装置２は、ｘ軸方向を長手方向とする本体３を備えている。本体３には差込穴１４が設けられている。差込穴１４にはコイルばね１２の一端が差し込まれている。コイルばね１２は差込穴１４のまわりに回転しないように固定されている。コイルばね１２は、ばねの螺旋の中心軸がｙ軸に平行になる向きに取り付けられている。

コイルばね１２の他端は、アーム１３に固定されている。アーム１３は、コイルばね１２の螺旋の中心軸から概ねｘ軸方向を長手方向とし、コイルばね１２が取り付けられている端から見て他端がややｚ軸負方向に傾いた状態で、コイルばね１２の他端がアーム１３の所定の位置に固定されるように設置されている。

アーム１３のコイルばね１２と反対の端部には、前輪６が設置されている。前輪６は、ｙ軸と平行な車軸の周りに回転可能である。前輪６の周囲にはゴムが装着されている。

本体３には、差込口１４に対してｘ軸の負方向に、もう一つの差込口１８が設けられている。差込穴１８にはコイルばね１６の一端が差し込まれている。コイルばね１６は差込穴１８のまわりに回転しないように固定されている。コイルばね１６は、ばねの螺旋の中心軸がｙ軸に平行になる向きに取り付けられている。

コイルばね１６の他端は、アーム１７に固定されている。アーム１７は、コイルばね１６の螺旋の中心軸から概ねｘ軸方向を長手方向とし、コイルばね１６２が取り付けられている端から見て他端がややｚ軸負方向に傾いた状態で、コイルばね１６の他端がアーム１７の所定の位置に固定されるように設置されている。アーム１３とアーム１７とは、「く」の字型をなしている。

アーム１７のコイルばね１６と反対の端部には、後輪８が設置されている。後輪８は、ｙ軸と平行な車軸の周りに回転可能である。後輪８の周囲にはゴムが装着されている。

前輪６と後輪８とは、ｙ軸方向にずれた位置に配置されている。すなわち、前輪４のある位置からｘ軸方向に延長線を引くと、後輪８は、その延長線から外れた位置に配置されている。後輪８をこうした配置にすると、バッテリーなどの比較的大きなサイズの部材がある場合にも、配管検査装置２の大きさを小さくすることができる。

本体３には、バッテリー２０が搭載されている。バッテリー２０は、モータ２２に電気的に接続されている。モータ２２の回転軸は、本体３の長手方向と平行である。モータ２２の回転軸の先端にはギア２４が取り付けられている。ギア２４はモータの回転軸の回転数を減少しつつ、モータ２４の回転軸の回転をｙ軸と平行な回転軸１１の周りの回転に変換する。モータ２４が発生する回転運動をギア２４によりほぼ直角に変換することにより、配管検査装置２の幅、すなわちｙ軸方向およびｚ軸方向のサイズを小さくすることが可能となり、小口径の配管の内部を検査することができる。

回転軸１１は、コイルばね１２に負荷がかけられていないときの車輪６の回転軸とコイルばね１６に負荷がかけられていないときの車輪８の回転軸とを結んだ線に対して、ｚ軸の正方向に外れた位置に配置されている。回転軸１１には車輪１０が取り付けられている。車輪１０は金属輪でもよいが、周囲にゴムが装着されていることが好ましい。

図３を参照すると、本発明の実施の形態における配管検査装置２が検査する対象となる配管の構成が示されている。配管４０は、入口４６から下方に螺旋状に延長する部分と、螺旋の下端から水平方向にズレて出口４７まで垂直に上方に延長する部分とを備えている。配管は、例えば口径が２ｃｍ程度であり、延長は数十メートルである。配管は、右に曲がる屈曲部と左に曲がる屈曲部とを共に備えていてもよい。配管検査装置２は、入口４６から導入され、配管４０の内部を自力で進行し、出口４７から取り出される。

図４を参照して、本発明の実施の形態における配管検査装置２の動作について説明する。図４Ａは、直線状の配管４０の内部に配管検査装置２がある場合について示している。配管４０には溶接による裏波４２がある。配管４０は多数の支持板４４によって構造体の内部の所定の位置に支持されている。

配管検査装置２は、車輪６と車輪８とが概ね配管４０の周方向に同じ角度の壁面に接し、車輪１０が車輪６及び車輪８に対して配管４０の周方向に概ね１８０度ずれた位置に接した姿勢で配管４０の中にある。

配管検査装置２は、コイルばね１２およびコイルばね１６が無負荷の状態において車輪６と車輪８とのｚ軸方向下側の共通の接線と、その接線からもっとも離れた車輪１０の縁との距離が、配管４０の内径よりもやや大きくなるように製作されている。そのため、コイルばね１２およびコイルばね１６の弾性力により、車輪６と車輪８は配管４０の一方の内壁に、車輪１０はその内壁に対向する他方の内壁に押し付けられている。車輪６の回転軸と車輪８の回転軸とがなす角θ_１は、コイルばね１２およびコイルばね１６が無負荷のときよりも大きい。

配管４０は、任意の角度、例えば垂直に配置されていてもよい。コイルばね１２およびコイルばね１６の弾性力により、配管検査装置２は地面に対していかなる角度の配管４０の内部でも自らの位置を維持する。

バッテリー２０等によりモータ２２に電力が供給される。モータ２２は供給された電力を回転軸を中心とする回転運動に変換する。その回転運動は、ギア２４により車軸１１を中心とする回転運動に変換される。回転数がギア２４で落とされることにより、回転軸１１の周りには大きなトルクが発生する。そのトルクにより、車輪１０が回転する。車輪１０の回転により、配管検査装置２は前輪６の方向に移動する。

車輪６と車輪８とがｙ軸方向にずれた位置に配置されていることにより、配管検査装置２は配管４０の周方向に回転する力を得る。そのため配管検査装置２は、配管４０の周方向に徐々に回転しながら配管４０の延長する方向に進行する。

モータの回転は、信号伝達用のケーブル（図示せず）を介した遠隔制御により制御される。あるいは、本体３に搭載された記憶媒体（図示せず）に記憶されたプログラムに従って制御される。

配管検査装置２が配管４０の裏波４２の位置に来ると、コイルばね１２およびコイルばね１６が変形して角θ_１が大きくなることにより、配管検査装置２は裏波４２を乗り越えて進行する。

図４Ｂは配管４０が屈曲している部位における配管検査装置２を示している。屈曲の内側の内壁４６には車輪６と車輪８とが接している。屈曲の外側の内壁４８には車輪１０が接している。コイルばね１２とコイルばね１６との弾性力により、車輪６、車輪８、および車輪１０は配管４０の内周に密着し、配管検査装置２は自らの位置を維持する。

図４Ｂに示された配管検査装置２と配管４０とは屈折している方向が一致している。もし配管検査装置２の「く」の字型の屈曲と配管４０の屈曲が違う向きであったら、どうなるであろうか。

配管検査装置２は、車輪１０の回転により配管４０の延長方向に進行している途中で、配管の屈曲が自らの「く」の字型の屈曲と一致しない部分に達すると、一旦、配管４０につっかえて、配管４０の延長方向への運動は停止される。その場所において、先述したように車輪６と車輪８とがｙ軸方向にずれた位置に配置されていることにより、配管検査装置２は配管４０の周方向に回転する。そして、配管検査装置２の「く」の字型の屈曲が配管４０の屈曲の方向に次第にならい、配管検査装置２は図４Ｂに示されるように屈曲部をスムーズに通り抜ける。

さらに、車輪６の回転軸と車輪８の回転軸とがなす角θ_２は、配管４０の屈曲と配管検査装置２の「く」の字型の屈曲とが一致する方向に近いほど大きい。そのため、コイルばね１２およびコイルばね１６の弾性力は、屈曲の方向が一致する方向に周方向の分力を発生する。そのため、屈曲の方向が一致する方向への配管検査装置２の周方向の運動は、よりスムーズに行われる。

こうした配管検査装置２によれば、配管４０がさまざまな方向への屈曲を有する場合でも、姿勢を変えるための制御系や構成を追加的に必要としない。そのため、サイズが小さくかつ任意の管路を有する配管の検査を行う配管検査装置２が作成される。

図５を参照すると、配管検査装置２を用いた検査用の連結車両６０の構成が示されている。第１の配管検査装置２ａの後段には、連結器５４を介してＣＣＤカメラユニット５０が接続されている。ＣＣＤカメラユニット５０の後段には、連結器５４を介して第２の配管検査装置２ｂが接続されている。第２の配管検査装置２ｂの後段には、連結器５４を介して渦電流探傷ユニット５２に接続されている。渦電流探傷ユニット５２の後段には第３の配管検査装置２ｃが接続されている。第３の配管検査装置２ｃの後段にはばねにより形成されたバッファ５７がある。連結器５４は、進行方向に平行な中心軸を中心として自由に回転できるスリップリングである。連結車両６０を構成する各ユニットを結合するケーブルを撓ませておくことにより、スリップリング無しで各ユニットが相対的に回転できるようにすることも可能である。

第１の配管検査装置２ａ、ＣＣＤカメラユニット５０、第２の配管検査装置２ｂ、渦電流探傷ユニット５２、第３の配管検査装置２ｃ、それらを連結するすべての連結器５４、およびバッファ５７には、ケーブル５８が通されている。バッファ５７の後段には、少なくとも１つのフロート５６がケーブル５８により接続されている。

こうした連結車両６０が使用されるとき、第１の配管検査車両２ａを先頭にして最後尾のフロート５６に至るまで順次、配管に導入される。第１の配管検査車両２ａ、第２の配管検査車両２ｂ、および第３の配管検査車両２ｃの各々は、図４Ａと図４Ｂを参照しながら説明された動作に従って、傾斜を有し屈曲した配管の内部を自在に走行する。ケーブル５８の端部は配管の外部に出されている。

ＣＣＤカメラユニット５０は、配管の外部からケーブル５８を介して送信された信号に応答して配管の内部をＣＣＤカメラにより撮影し、撮影された画像情報をケーブル５８を介して配管の外部に送信する。

渦電流探傷ユニット５２は、配管の外部からケーブル５８を介して送信された信号に応答して配管の渦電流探傷を行って生成された検査情報をケーブル５８を介して配管の外部に送信する。渦電流探傷ユニット５２は、配管４０の外側に支持板４４がある場所を通過するとき、渦電流探傷試験によって支持板４４を検出する。支持板４４の位置は予め決まっているため、渦電流探傷ユニット５２は、入口４６から導入されてから何枚の支持板４４を横切ったかをカウントすることにより、連結車両６０の現在位置を示す位置情報を生成する。生成された位置情報は、ケーブル５８を介して配管の外部に送信される。

連結車両６０は、連結器５４によって連結された各々のユニットが互いに配管の周方向に独立に自在に回転できる。そのため、内径が小さい配管、複雑に屈曲した配管、曲率の大きい配管の内部を自在に走行できる。

連結車両６０は、連結式になっていることにより、さまざまな検査を行うためのユニットを追加することが容易である。さらに、配管検査装置２を追加することにより、連結車両６０の全体として所望の動力を得ることが容易にできる。

配管の入口よりガスが送られることにより、フロート５６はガスの圧力で押されて配管の内部を移動する。こうしたフロート５６が連結車両６０の後ろ側のケーブル５８に取り付けられていることにより、配管の内部のケーブル５８の引き回しが長くなったときに、ケーブル５８の自重、ケーブル５８と配管の内壁との摩擦による負荷が連結車両６０にかかることが少ない。そのため、連結車両６０の動力が小さくて済み、配管検査装置２がより小型化され、より内径の小さい配管を検査することができる。

配管検査装置２ａ、２ｂ、２ｃの動力源として使用される電力は、ケーブル５８を介して配管の外部から供給されてもよい。

連結車両６０は、後ろ側にバッファ５７、フロート５６、およびケーブル５８が取り付けられていない構成であることも可能である。その場合、ＣＣＤカメラユニット５０、渦電流探傷ユニット５２などの検査装置によって行われた検査から生成された情報は、連結車両６０のどこかに取り付けられたメモリースティックなどの記憶媒体に記憶され、連結車両６０が配管の外部に取り出された後に読み出される。

図１は、配管検査装置の側面図を示す。 図２は、配管検査装置の上面図を示す。 図３は、配管を示す。 図４Ａは、配管検査装置の動作を説明するための図である。 図４Ｂは、配管検査装置の動作を説明するための図である。 図５は、連結車両を示す。

符号の説明

２…配管検査装置
３…本体
６…前輪
８…後輪
１０…中輪
１１…車軸
１２…コイルばね
１３…アーム
１４…差込穴
１６…コイルばね
１７…アーム
１８…差込穴
２０…バッテリー
２２…モータ
２４…ギア
４０…配管
５０…ＣＣＤカメラユニット
５２…渦電流探傷ユニット
５４…連結器
５６…フロート
５８…ケーブル
６０…連結車両

Claims (8)

1. 複数の車輪と、
   前記複数の車輪のうちの２個の車輪を結ぶ線と前記複数の車輪のうちの他の１個の車輪とが離れる方向に押し付ける力を発生する機構
   とを具備する
   移動装置。
2. 請求項１に記載された移動装置であって、
   前記２個の車輪と前記１個の車輪とは対向する壁面に接する
   移動装置。
3. 請求項１または２に記載された移動装置であって、
   前記２個の車輪のうちの第１車輪は第１支点の周りに回転できるように固定され、
   前記機構は、前記線と、前記第１車輪の車軸と前記第１支点とを結ぶ軸線とがなす角が大きくなる向きに力を発生する
   移動装置。
4. 請求項３に記載された移動装置であって、
   前記２個の車輪のうちの第２車輪は第２支点の周りに回転できるように固定され、
   前記機構は、前記線と、前記第２車輪の車軸と前記第２支点とを結ぶ軸線とがなす角が大きくなる向きに力を発生する
   移動装置。
5. 請求項２から４のうちのいずれか１項に記載された移動装置であって、
   前記２個の車輪の一方は前記２個の車輪のうちの他方を進行方向に延長した線上から外れた位置に配置されている
   移動装置。
6. 請求項１から５のうちのいずれか１項に記載された移動装置と、
   前記移動装置により推進力を与えられるセンサー
   とを具備する
   移動装置。
7. 請求項６に記載された移動装置において、
   さらに、前記移動装置と前記センサーとを、進行方向に平行な軸のまわりに回転可能に連結する連結部
   を具備する
   移動装置。
8. 複数のユニットと、
   前記複数のユニットを進行方向に平行な軸のまわりに回転可能に、進行方向に並べて連結する連結部
   とを具備し、
   前記複数のユニットのうちの少なくとも１つは、請求項１から６のうちのいずれか１項に記載された移動装置である
   移動システム。

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