JP2007206021A - 配管内作業装置および作業方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成により配管内への設置および回収が容易であり、配管を損傷させる危険性の低い配管内作業装置および作業方法を提供すること。
【解決手段】配管１０の内側から配管１０に対して作業を行う作業ヘッド１７と、配管１０の軸心に対称な形状を有し気体注入により膨張する膨張体２を有し作業ヘッド１７を配管１０の軸心上または内周面上に支持する支持装置１とを備えている構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、原子力発電プラント等に設置された配管内面の洗浄、点検、検査、予防保全、補修等の作業を行う配管内作業装置および作業方法に係り、特に原子炉圧力容器内に設置されたジェットポンプの溶接線に対して上記の作業を行うのに好適な配管内作業装置および作業方法に関する。

原子炉内水中におけるジェットポンプ内の点検、検査の作業においては、作業工数削減、作業時間短縮のためにジェットポンプのインレットミキサを取外さずに、作業装置を送り込む方式(非分解点検)が提案されており、公知技術では、半径方向に展開可能な複数のアームで作業装置を固定/保持する構造が殆どである。

このようなジェットポンプ内の点検、検査装置の例として、細長い筐体から複数のアームを半径方向に展開して配管内で位置保持を行う作業装置が発明されている（特許文献１参照）。この発明においては、配管内面の掻き取り器と吸引口からなる作業ユニットを配管内面で位置決めを行うために、エアシリンダによって駆動される一対のアームを配管内面に対して展開する構成としている。

また他の例として、同様に細長い筐体から複数の案内アームを半径方向に展開して配管内で位置保持を行う作業装置が発明されている（特許文献２参照）。この発明においては、機械的に展開する３脚の先端に検出器が設けられており、配管内部で３方向に展開して固定する。その後、ケーブルを固定側として配管内部で回転させる。この装置は、下端に姿勢安定化のための錘を連結しており、軸心と平行に設置することが可能である。
特開２００１−２８１３８６号公報 特開２００１−６５７７８号公報

上述したように従来の配管内作業装置は、配管内部で装置の位置を固定し保持する構造として、機械的な展開構造が殆どである。このような機械的な展開構造は、非常時における回収性が悪く回収不可能となるリスクが高く、回収可能であってもジェットポンプインレットミキサ等の配管を損傷させる危険性が高い。

本発明は上述した課題を解決するためになされたものであり、簡易な構成により配管内への設置および回収が容易であり、配管を損傷させる危険性の低い配管内作業装置および作業方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の配管内作業装置は、配管の内側から前記配管に対して作業を行う作業ヘッドと、前記配管内に設けられ気体注入により膨張する膨張体を有し前記作業ヘッドを支持する支持装置と、を備えている構成とする。

本発明の配管内作業方法は、膨張体を備えた支持装置とこの支持装置によって支持された作業ヘッドを配管内に挿入する装置挿入工程と、前記配管内に挿入された前記膨張体に気体を注入し膨張させて前記膨張体の表面を前記配管内面に当接させ前記支持装置を前記配管内の所定の位置に固定する装置固定工程と、前記作業ヘッドによって前記配管の内面に対する作業を行う施工工程とを備えている方法とする。

本発明によれば、簡易な構成により配管内への設置および回収が容易であり、配管を損傷させずに作業を行う配管内作業装置および作業方法を提供することができる。

以下、本発明に係る配管内作業方法および装置の第１ないし第４の実施の形態を図面を参照して説明する。

（第１の実施の形態）
本実施の形態の配管内作業装置は、図１に示すように、垂直配管１０内に挿入される作業ヘッド１７と、作業ヘッド１７を支持する支持装置１とからなっている。支持装置１は、ケーブルおよびチューブ束１１に接続された膨張体であるバルーン（風船）２を備え、作業ヘッド１７は、バルーン２の中心ロッド６にユニバーサルジョイント１２によって接続された回転機構１３と、回転機構１３に結合されたケーシング１４を備えている。ケーシング１４には照明付きカメラ１５と反射ミラー１６が取り付けられている。

バルーン２は、図２に示すように、軸心まわりに対称形状をなし空気吹込みによって直径が大きくなる胴部４の両端に端栓３ａ，３ｂが取り付けられている。胴部４の中央軸心には、片端が端栓３ａに固定された中心ロッド６が設けられ、中心ロッド６は、両端が端栓３ａ，３ｂに固定されたコイルバネ５に貫挿されている。中心ロッド６は端栓３ｂを貫通し、端栓３ｂの内側には中心ロッド６と摺動するＯリング８が設けられている。端栓３ａにはバルーン２の内部に空気を吹き込むためのエアチューブ７が接続されている。

胴部４は図２（ｂ）に示すように、軸心と直交する方向の断面が軸心まわりに対称で凹凸をなした形状をしている。本実施の形態では凸部と凹部を６箇所もつ形状としている。胴部４を展開すると、図２（ｃ）のように中央が谷折となる木の葉形状をしたゴムなどの６片の弾性体が接着や融着により一体に構成されており、この中央谷折部分が図２（ｂ）の凹部に、各弾性体片の接合部が凸部に対応している。

いま、エアチューブ７を介してバルーン２の内部に空気を供給すると内圧によりバルーン２が膨らみ、図２（ｄ）に示すように胴部４の中央部分の径が大きくなり端栓３ｂが中心ロッド６に沿って移動し、コイルバネ５が圧縮されて縮まる。検査等の作業対象である配管の内部においてバルーン２を膨らませて、胴部４の外周を配管の内周面に接触させることによって、支持装置１を配管の内部において固定し外力に対して支持することができる。バルーン２は軸心まわりに対称であるので中心ロッド６は常に配管の中央で保持される。バルーン２を元に戻すには供給した空気を抜くだけでよく、コイルバネ５により端栓３ｂが中心ロッド６に沿って押し戻されてバルーン２を収縮させる。この配管内作業装置を水中で使用する場合には、例えば水中下15ｍならば0.15Mpaの水圧が外部から作用し、この水圧を受けてバルーン２を確実に収縮させることができる。

図１を用いて具体的に説明すると、垂直配管１０の内部において、ケーブルおよびチューブ束１１に吊り下げられた支持装置１は、バルーン２に空気を供給され膨張して垂直配管１０内部で固定支持される。ユニバーサルジョイント１２は支持装置１の先端において軸心に対して直交する２方向に曲がることができる。作業ヘッド１７は回転機構１３によって軸心まわりに360°回転し、照明付きカメラ１５と反射ミラー１６によって垂直配管１０の内面全周を撮像する。

図１は直管を示したが、直管の手前にエルボなどの曲り配管があっても、ケーブルおよびエアチューブ１１と一緒に束ねた柔軟なロッドで押し込むことにより、ユニバーサルジョイント１２の部分で折れ曲がるので、曲り配管を通過させることができる。そして、作業ヘッド１７の自重により作業装置の軸心と配管の軸心が平行になり、この状態でバルーン２に空気を供給して支持装置１を固定することにより、作業ヘッド１７を配管軸心に平行で、しかも配管中央に固定保持することができる。そして回転機構１３によってケーシング１４を回転させることで配管内面における周方向の検査作業を行うことができる。
このような動作により、例えばジェットポンプのインレットミキサを取外すことなく、作業装置をノズル開口部から送り込んで内面の目視検査を行うことができる。

本実施の形態によれば、例えばジェットポンプのインレットミキサを取外さずに配管内部の点検を行う場合において、配管内作業装置をインレットミキサのノズル開口部から送り込むことにより配管内面の検査を行う。配管内作業装置を配管内部へ挿入した後に、エアチューブ７から空気を供給することによりバルーン２を膨らませ、作業ヘッド１７を配管内面に対して軸心と平行で、しかも配管中央に固定し支持する。作業装置の回収時や点検箇所を移動する場合には、エアチューブ７から供給した空気を排出することによりコイルバネ５や外水圧により自然と収縮させる。バルーン２はゴムなどの弾性体で構成されているため、作業装置回収時にインレットミキサのノズル部分やジェットポンプ内面を傷つける危険性が低い。また、万が一、この空気排出ラインが閉塞して空気を排出できない場合でも、バルーン２に先の尖ったロッドなどにより孔を開けることで内部の空気を排出することができ、バルーン２を収縮させることができる。

以上のように、本実施の形態によれば、原子炉に設けたジェットポンプのインレットミキサを取外さずに配管内部の点検を行う場合等において、簡易な構造であるため小型に構成することが容易で、挿入性および回収性に優れた配管内作業装置を提供することができる。さらにジェットポンプ等の内面を傷つける危険性が低く、非常時回収性に優れ回収不可能となる危険性も低いという特長を有する。

（第２の実施の形態）
次に図３を用いて、本発明の第２の実施の形態を説明する。本実施の形態はエルボ配管（曲り管）に適した配管内検査装置である。図３（ａ）に示すように、柔軟ロッドおよびケーブルおよびチューブ束２０に作業ヘッド１７が接続しており、作業ヘッド１７には支持装置１のバルーン２が直列に２つ接続されている。作業ヘッド１７がコイルバネ２１によりバルーン２の端栓３ｂに連結され、同じバルーン２の端栓３ａがコイルバネ２１によりもう１つのバルーン２の端栓３ａと接続されている。すなわちバルーン２同士の連結では、中心ロッド６が貫通しない端栓３ａ同士を連結している。また作業ヘッド１７の連結部には、中心ロッド６が挿入され嵌り合う中空部材２２が配置されている。

このように支持装置１と作業ヘッド１７が直列に接続された配管内作業装置は、エルボ配管２３の直管部から柔軟ロッドおよびケーブルおよびチューブ束２０により押し込まれ、図３（ｂ）に示すようにエルボ配管２３の水平配管部へ設置される。途中曲り部分を通過するが、コイルバネ２１によって支持装置１と作業ヘッド１７の連結部およびバルーン２同士の連結部が柔軟に変形して全体が折れ曲がり、通過することができる。その後、柔軟ロッドおよびケーブルおよびチューブ束２０から空気を供給することでバルーン２を膨らませてエルボ配管２３の内部で固定する。この時、バルーン２は向きが反対に連結されているので、先端側の中心ロッド６は先端側に飛び出し、作業ヘッド１７側の中心ロッド６は作業ヘッド１７側へ飛び出す。そして作業ヘッド１７に取り付けた中空部材２２に嵌り合い、作業ヘッド１７は配管軸心上で水平に支持される。

以上の動作により、作業ヘッド１７は、エルボ配管２３の曲り部と水平配管の間の溶接部２４に対して、配管軸心と平行に中央で支持される。そして、作業ヘッド１７内の図示されていない回転機構１３により照明光２８の方向を回転させることにより、配管内側の全周にわたって溶接部２４の点検作業を行う。
本実施の形態の配管内作業装置によれば、配管に損傷を与えたり、装置の回収不能に陥ることなく、作業性よく良質な配管内作業を行うことができる。

（第３の実施の形態）
次に図４を用いて、第３の実施の形態を説明する。本実施の形態の配管内作業装置は、支持装置１を構成するバルーン２の垂直配管１０内面に接触する部分に接触式の作業ヘッドである点検センサ２５を設け、下部にはユニバーサルジョイント１２を介して錘２６連結した構成である。

本実施の形態においては、垂直配管１０に対して、配管内作業装置を垂下して配管内部へ進入させる。錘２６の自重により、作業装置の軸心が配管１０の軸心と平行になるので、この状態においてバルーン２に空気を供給してバルーン２を膨らませて、点検センサ２５を配管１０の内面に接触させる。次に回転機構１３により、ケーブルおよびチューブ束１１を固定側として、作業装置全体を回転させることにより、点検センサ２５を円周方向に走査する。回収方法やその他の運用については第１の実施の形態と同様である。
本実施の形態によれば、接触式の超音波センサなどを、配管内面上で配管軸心と直交した円周に沿って走査させて点検等の作業を行うことができる。

（第４の実施の形態）
次に図５を用いて、第４の実施の形態を説明する。本実施の形態の配管内作業装置においては、支持装置１は半径方向に空気で膨らむ３つのバルーン２６ａ、２６ｂ、２６ｃを備え、これらが１２０度等配に配置されている。その下方には、ユニバーサルジョイント１２を介して作業ヘッド１７が連結されている。バルーン２７ａ，２７ｂ，２７ｃは、ゴム等による弾性体で構成されている。

ケーブルおよびチューブ束１１に吊られた作業装置は、作業ヘッド１７の自重により垂直配管１０の軸心と平行に垂下され、この状態でケーブルおよびチューブ束１１から、バルーン２７ａ，２７ｂ，２７ｃの内部に空気を供給することにより、各々のバルーンは３方向に膨らんで展開し、配管１０の内面に接触する。これにより、作業装置を配管内部で固定支持することができる。バルーン２７ａ，２７ｂ，２７ｃを収縮させるには、ケーブルおよびチューブ束１１により供給した空気を開放すればよく、ゴム等の弾性体の収縮力により縮むことができる。また、本実施の形態の作業装置を水頭圧の作用する水中で使用すれば、外部からの水圧により収縮させることも可能であり、確実に収縮させることができる。

本実施の形態によれば、原子炉に設けたジェットポンプのインレットミキサを取外さずに、配管内部の点検を行う場合において、作業装置をインレットミキサのノズル開口部から送り込むことにより内面の検査が可能である。またバルーン２７ａ，２７ｂ，２７ｃはゴムなどの弾性体で構成されているため、作業装置回収時にインレットミキサのノズル部分やジェットポンプ内面を傷つける危険性が低い。また、万が一、バルーンからの空気排出ラインが閉塞して空気を排出できない場合でも、バルーン２７ａ，２７ｂ，２７ｃに先の尖ったロッドなどにより孔を開けることで内部の空気を排出することができ、バルーンを収縮させることができる。

以上のように、本実施の形態によれば、原子炉に設けたジェットポンプのインレットミキサを取外さずに配管内部の点検を行う場合等において、簡易な構造であるため小型に構成することが容易で、挿入性および回収性に優れた配管内作業装置を提供することができる。さらにジェットポンプ等の内面を傷つける危険性が低く、非常時回収性に優れ回収不可能となる危険性も低いという特長を有する。

以上の第１ないし第４の実施の形態においては、配管内作業として点検、検査作業の場合を例として説明したが、点検、検査を行う作業ヘッドを他の作業を行う作業ヘッドと置き換えても同様の効果が得られる。すなわち、ブラシや研磨治具、水洗浄用のノズルといった洗浄装置、またはウォータジェットピーニングヘッドやレーザーピーニングヘッドといった予防保全装置、または溶接ヘッドや研削治具といった補修装置であってもよい。また、バルーンに注入するのは空気の代りに窒素ガス等の不活性の気体であってもよい。

本発明の第１の実施の形態の配管内作業装置の構成および配管内への設置状況を示す立面図。 本発明の第１の実施の形態の配管内作業装置を構成するバルーンを示し、（ａ）は立断面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線に沿う断面図、（ｃ）は胴部の展開図、（ｄ）は膨張した状態を示す立断面図。 本発明の第２の実施の形態の配管内作業装置を示し、（ａ）はエルボ配管への挿入時、（ｂ）はエルボ配管内への設置時を示す図。 本発明の第３の実施の形態の配管内作業装置の構成および配管内への設置状況を示す立面図。 本発明の第４の実施の形態の配管内作業装置の構成および配管内への設置状況を示す立面図。

符号の説明

１…支持装置、２…バルーン、３ａ，３ｂ…端栓、４…胴部、５…コイルバネ、６…中心ロッド、７…エアチューブ、８…Ｏリング、１０…垂直配管、１１…ケーブルおよびチューブ束、１２…ユニバーサルジョイント、１３…回転機構、１４…ケーシング、１５…照明付きカメラ、１６…反射ミラー、１７…作業ヘッド、２０…柔軟ロッドおよびケーブルおよびチューブ束、２１…コイルバネ、２２…中空部材、２３…エルボ配管、２４…溶接部、２５…点検センサ、２６…錘、２７ａ，２７ｂ，２７ｃ…バルーン、２８…照明光、２９…支持ロッド。

Claims (6)

1. 配管の内側から前記配管に対して作業を行う作業ヘッドと、前記配管内に設けられ気体注入により膨張する膨張体を有し前記作業ヘッドを支持する支持装置と、を備えていることを特徴とする配管内作業装置。
2. 前記膨張体は、弾性体によって形成された胴部と、前記胴部の両端に設けられた端栓と、前記胴部内において前記両端の端栓の間に設けられたコイルバネと、一方の前記端栓に固着され前記コイルバネの中心を通って他方の前記端栓から突出して移動する中心ロッドと、を備えていることを特徴とする請求項１記載の配管内作業装置。
3. 前記支持装置は複数の前記膨張体を備え、前記複数の膨張体は前記中心ロッドを固着した端栓同士の間に弾性体を介在させて相互に結合されていることを特徴とする請求項２記載の配管内作業装置。
4. 前記膨張体は前記配管の軸心のまわりに複数備えられていることを特徴とする請求項１記載の配管内作業装置。
5. 前記作業ヘッドは、磨き作業を行うブラシまたは研磨治具、水洗浄用のノズル、予防保全作業を行うウォータジェットピーニングヘッド、レーザーピーニングヘッド、補修作業を行う溶接ヘッド及び研削治具から選択された少なくとも一つを備えていることを特徴とする請求項１記載の配管内作業装置。
6. 膨張体を備えた支持装置とこの支持装置によって支持された作業ヘッドを配管内に挿入する装置挿入工程と、前記配管内に挿入された前記膨張体に気体を注入し膨張させて前記膨張体の表面を前記配管内面に当接させ前記支持装置を前記配管内の所定の位置に固定する装置固定工程と、前記作業ヘッドによって前記配管の内面に対する作業を行う施工工程とを備えていることを特徴とする配管内作業方法。
   
   

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