JP5634073B2 - 水室内作業装置および水室内作業方法 - Google Patents

Description

この発明は、水室内作業装置および水室内作業方法に関し、さらに詳しくは、蒸気発生器における水室内作業の作業性を向上できる水室内作業装置および水室内作業方法に関する。

水室内作業装置は、蒸気発生器の水室に搬入されて設置されて、遠隔操作により水室内作業を行う装置である。また、近年では、水室内作業用のツールを先端に取り付けたマニピュレータを備えた水室内作業装置が提案されている。かかる構成を採用する従来の水室内作業装置として、特許文献１に記載される技術が知られている。

特開２００７−１８３２７８号公報

この発明は、蒸気発生器における水室内作業の作業性を向上できる水室内作業装置および水室内作業方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、この発明にかかる水室内作業装置は、蒸気発生器の水室の管板面から吊り下げられると共に遠隔操作により駆動されて水室内作業を行う水室内作業装置であって、前記管板面にある伝熱管を保持して前記管板面に固定されるベースと、前記ベースに連結されると共に前記水室内に吊り下げられて配置されるマニピュレータとを備え、前記ベースが、マニピュレータに連結されるベース本体と、複数のウイングと、前記ウイングに配置されると共に前記伝熱管に挿入されて前記伝熱管をクランプ保持するクランパと、前記複数のウイングを前記ベース本体に対して相互に異なる方向に独立してスライド変位させて前記ベース本体から突出および前記ベース本体に収納するスライド機構とを有し、且つ、すべての前記ウイングが、前記ベース本体の側面から相互に独立して突出および収納可能に前記ベース本体に対して配置されることを特徴とする。

この水室内作業装置は、ベースがウイングを進退変位させてクランパの保持位置を移動させることにより、管板面に沿って移動できる。したがって、マニピュレータの起点となる位置を管板面にて移動させ得るので、水室内の異なる位置を起点として水室内作業を行い得る。これにより、水室内における作業領域が拡大されるので、水室内作業の作業性が向上する利点がある。
この水室内作業装置では、ベースが一対のウイングを交互に進退変位させることにより、水室を管板面に沿って任意の方向に移動できる。これにより、水室内における作業領域が拡大されるので、水室内作業の作業性が向上する利点がある。
また、この水室内作業装置は、前記クランパが、テーパロッドおよびコッタから成るクランプ機構を備え、且つ、前記クランプ機構が、前記テーパロッドを前記コッタに嵌め合わせることにより前記コッタを拡径して前記伝熱管をクランプすると共に、前記テーパロッドを前記コッタから引き抜くことにより前記コッタを縮径して前記伝熱管のクランプを解除する。

また、この発明にかかる水室内作業装置は、前記ベースと前記マニピュレータとを連結する連結リンクを備え、且つ、前記マニピュレータが基本姿勢の基準軸を前記連結リンクの回転軸に対して所定の傾斜角にて傾斜させて連結される。

この水室内作業装置は、マニピュレータが、ベースを起点として吊り下げられた状態にて、その基本姿勢の基準軸を管板面の法線方向に対して傾斜させる。したがって、水室が管板面を天井とした１／４球状の室内形状を有するときに、マニピュレータの向きを水室の床面および壁面の双方に対して容易に変化させ得る。これにより、水室の隅々までツールを移動させ得るので、水室内作業の作業性が向上する利点がある。

また、この発明にかかる水室内作業装置は、前記マニピュレータが分割構造を有する。

この水室内作業装置では、マニピュレータ４が分割構造を有する（図１４および図１５参照）。かかる構成では、マニピュレータの設置時にて、マニピュレータを分割してベースあるいは中間リンクに組み付け得る。したがって、重量のあるマニピュレータを組み付けるときに、伝熱管に対するベースのクランプ保持が外れる事態が抑制される。これにより、伝熱管をクランプ保持する方式のベースに対してマニピュレータを安全に設置できる利点がある。

また、この発明にかかる水室内作業方法は、マニピュレータを備える水室内作業装置を蒸気発生器の水室の管板面から吊り下げると共に遠隔操作により駆動して水室内作業を行う水室内作業方法であって、前記水室内作業装置が前記管板面にある伝熱管をクランプ保持するベースを備えると共に前記伝熱管に対するクランプ保持位置を移動させることにより前記管板面に沿って移動し、前記ベースが、前記マニピュレータに連結されるベース本体と、前記ベース本体に対して相互に異なる方向に独立して進退変位できる複数のウイングと、前記ウイングに配置されると共に前記伝熱管に挿入されて前記伝熱管をクランプ保持するクランパとを有すると共に、すべての前記ウイングが、前記ベース本体の側面から相互に独立して突出および収納可能に前記ベース本体に対して配置され、且つ、前記ベースが、すべての前記ウイングを閉じた状態で前記水室のマンホールから前記水室に搬入されることを特徴とする。

この水室内作業方法では、マニピュレータの起点となる位置を管板面にて移動させ得るので、水室内の異なる位置を起点として水室内作業を行い得る。これにより、水室内における作業領域が拡大されるので、水室内作業の作業性が向上する利点がある。

また、この発明にかかる水室内作業方法は、前記ベースが相互に異なる方向に独立して進退変位できる少なくとも一対の前記ウイングを有し、且つ、水室内作業時にて、前記ベースが前記ウイングを開いた状態で前記伝熱管を保持する。

この水室内作業方法では、ベースに作用するモーメントを低減できるので、水室内作業時におけるベースのクランプ外れが防止される利点がある。

また、この発明にかかる水室内作業方法は、水室内作業装置が前記水室の管板面から吊り下がり前記伝熱管をクランプ保持して移動する時に、前記マニピュレータの重心が前記ベース本体に対して鉛直方向真下に配置される。

この水室内作業方法では、ベースに作用するモーメントを低減できるので、水室内作業装置の移動時におけるベースのクランプ外れが防止される利点がある。

この発明にかかる水室内作業装置は、ベースがウイングを進退変位させてクランパの保持位置を移動させることにより、管板面に沿って移動できる。したがって、マニピュレータの起点となる位置を管板面にて移動させ得るので、水室内の異なる位置を起点として水室内作業を行い得る。これにより、水室内における作業領域が拡大されるので、水室内作業の作業性が向上する利点がある。

図１は、この発明の実施の形態にかかる水室内作業装置の設置状態を示す斜視図である。 図２は、図１に記載した水室内作業装置を示す斜視図である。 図３は、図１に記載した水室内作業装置のベースおよび連結リンクの組立体を示す説明図である。 図４は、図１に記載した水室内作業装置の使用状態を示す説明図である。 図５は、図１に記載した水室内作業装置の使用状態を示す説明図である。 図６は、図１に記載した水室内作業装置の使用状態を示す説明図である。 図７は、図１に記載した水室内作業装置の設置工程を示すフローチャートである。 図８は、図１に記載した水室内作業装置の設置工程を示す説明図である。 図９は、図１に記載した水室内作業装置の設置工程を示す説明図である。 図１０は、図１に記載した水室内作業装置の設置工程を示す説明図である。 図１１は、図１に記載した水室内作業装置の設置工程を示す説明図である。 図１２は、図１に記載した水室内作業装置の設置工程を示す説明図である。 図１３は、図１に記載した水室内作業装置の設置工程を示す説明図である。 図１４は、図１に記載した水室内作業装置の設置工程を示す説明図である。 図１５は、図１に記載した水室内作業装置の設置工程を示す説明図である。 図１６は、図１に記載した水室内作業装置の設置工程を示す説明図である。 図１７は、図１に記載した水室内作業装置の設置工程を示す説明図である。 図１８は、図１に記載した水室内作業装置のベースの実施例を示す斜視図である。 図１９は、図１８に記載したベースを示す正面図である。 図２０は、図１８に記載したベースを示す平面図である。 図２１は、図１８に記載したベースを示す右側面図である。 図２２は、図１８に記載したベースを示す斜視図である。 図２３は、図１８に記載したベースを示す右側面図である。 図２４は、ベースの歩行ロジックを示す説明図である。 図２５は、ベースの歩行ロジックを示す説明図である。 図２６は、ベースの歩行ロジックを示す説明図である。 図２７は、ベースの歩行ロジックを示す説明図である。 図２８は、ベースの歩行ロジックを示す説明図である。 図２９は、ベースの歩行ロジックを示す説明図である。 図３０は、ベースの歩行ロジックを示す説明図である。 図３１は、ベースの歩行ロジックを示す説明図である。 図３２は、ベースの歩行ロジックを示す説明図である。 図３３は、ベースの歩行ロジックを示す説明図である。 図３４は、一般的な原子力プラントを示す構成図である。 図３５は、図３４に記載した原子力プラントの蒸気発生器の水室を示す構成図である。 図３６は、図３５に記載した蒸気発生器の水室を示すＡ−Ａ視断面図である。

以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、この実施の形態の構成要素には、発明の同一性を維持しつつ置換可能かつ置換自明なものが含まれる。また、この実施の形態に記載された複数の変形例は、当業者自明の範囲内にて任意に組み合わせが可能である。

［原子力プラントの蒸気発生器］
原子力プラント１００には、例えば、加圧水型軽水炉原子力発電設備がある（図３４参照）。この原子力プラント１００では、原子炉容器１１０、加圧器１２０、蒸気発生器１３０およびポンプ１４０が一次冷却材管１５０により順に連結されて、一次冷却材の循環経路（一次系循環経路）が構成される。また、蒸気発生器１３０とタービン（図示省略）との間に二次冷却材の循環経路（二次系循環経路）が構成される。

この原子力プラント１００では、一次冷却材が原子炉容器１１０にて加熱されて高温・高圧となり、加圧器１２０にて加圧されて圧力を一定に維持されつつ、一次冷却材管１５０を介して蒸気発生器１３０に供給される。蒸気発生器１３０では、一次冷却材が入口側水室１３１に流入し、この入口側水室１３１からＵ字状かつ複数本の伝熱管１３２に供給される。そして、伝熱管１３２にて一次冷却材と二次冷却材との熱交換が行われることにより、二次冷却材が蒸発して蒸気となる。そして、この蒸気となった二次冷却材がタービンに供給されることにより、タービンが駆動されて動力が発生する。なお、伝熱管１３２を通過した一次冷却材は、出口側水室１３３から一次冷却材管１５０を介してポンプ１４０側に回収される。

ここで、蒸気発生器１３０では、入口側水室１３１に入口管台１３５が設けられ、この入口管台１３５に入口側の一次冷却材管１５０が溶接されて接続される（図３５参照）。また、出口側水室１３３に出口管台１３６が設けられ、この出口管台１３６に出口側の一次冷却材管１５０が溶接されて接続される。また、入口側水室１３１と出口側水室１３３とが仕切板１３４を介して仕切られる。また、蒸気発生器１３０の内部には、管板１３７が設置される。この管板１３７は、伝熱管１３２の下端部を支持し、また、蒸気発生器１３０の上部と水室１３１、１３３とを区画して水室１３１、１３３の天井部を構成する。また、入口側水室１３１および出口側水室１３３には、作業員が水室１３１、１３３内に出入りするためのマンホール１３８が設けられる（図３６参照）。

［水室内作業装置］
図１は、この発明の実施の形態にかかる水室内作業装置の設置状態を示す斜視図である。図２は、図１に記載した水室内作業装置を示す斜視図である。図３は、図１に記載した水室内作業装置のベースおよび連結リンクの組立体を示す説明図である。

この水室内作業装置１は、蒸気発生器１３０の水室１３１、１３３に搬入されて設置され、遠隔操作されて水室内作業を行う装置である（図１参照）。水室内作業装置１は、ベース２と、連結リンク３と、マニピュレータ４と、ツール５とを備える（図２参照）。

ベース２は、水室内作業装置１を水室１３１、１３３の管板面１３７ａから吊り下げるための部品であり、ベース本体２１と、一対のウイング２２ａ、２２ｂと、複数のクランパ２３ａ、２３ｂとを有する。ベース本体２１は、枠型形状のケーシングである。一対のウイング２２ａ、２２ｂは、ベース本体２１に挿入されて設置される。これらのウイング２２ａ、２２ｂは、伸縮式のはしご機構により駆動されて、ベース本体２１の設置位置に対してスライド変位できる（図３参照）。また、一対のウイング２２ａ、２２ｂは、相互に異なる方向にスライド変位できる。また、一対のウイング２２ａ、２２ｂは、相互に独立して駆動される。クランパ２３ａ、２３ｂは、伝熱管１３２をクランプするクランプ機構を有する。このクランプ機構には、例えば、爪状の先端部を伝熱管に挿入して爪先を拡幅させることにより先端部を伝熱管の内周面に摩擦接触させて伝熱管をクランプする構成が採用され得る。

例えば、この実施の形態では、ベース本体２１が略立方形状の枠状部材から成り、このベース本体２１に伸縮機構を有する一対のウイング２２ａ、２２ｂがそれぞれ挿入されて設置されている（図２および図３参照）。また、各ウイング２２ａ、２２ｂが、その伸縮機構を駆動させることにより、その端部をベース本体２１の幅方向（設置状態にて管板面１３７ａの平面方向）にスライド変位させ得る。また、一対のウイング２２ａ、２２ｂが、相互に直交する方向にスライド変位できるように配置されている。また、ウイング２２ａ（２２ｂ）の端部には、複数を一組としたクランパ２３ａ（２３ｂ）が伝熱管１３２の設置間隔に合わせて一列に揃えられて配置されている。また、この一組のクランパ２３ａ（２３ｂ）がウイング２２ａ（２２ｂ）の前後にそれぞれ配置されている。これにより、ベース２が管板面１３７ａに設置された状態にて、ベース２の前後左右にそれぞれクランパ２３ａ（２３ｂ）が配置され、また、ウイング２２ａ（２２ｂ）が伸縮して端部をスライド変位させることにより、これらのクランパ２３ａ（２３ｂ）が管板面１３７ａの平面方向にスライド変位できる。

連結リンク３は、ベース２とマニピュレータ４とを連結するための部品である。この連結リンク３は、ベース２のベース本体２１に対してベース２の高さ方向を回転軸ｌとして回転可能に連結される。また、連結リンク３は、その回転軸ｌに対して傾斜する取付面３１を有する。そして、この取付面３１には、マニピュレータ４が連結される。

マニピュレータ４は、多軸マニピュレータである。このマニピュレータ４は、その基本姿勢（直立状態）の基準軸ｍを連結リンク３の回転軸ｌに対して所定の傾斜角θにて傾斜させて、連結リンク３に連結される。また、マニピュレータ４は、前段部４１および後段部４２に分割できる構造を有する。例えば、この実施の形態では、７軸マニピュレータが採用されており、マニピュレータ４の先端側の４軸と後段側の３軸とが前段部４１および後段部４２として分割可能に構成されている（図１４および図１５参照）。また、前段部４１と後段部４２とが差込式のクランプ機構によりワンタッチで着脱できる接続構造を有している。具体的には、前段部４１のロッドが後段部４２の連結孔に挿入され、エアシリンダ（図示要略）により前段部４１が爪を開いて後段部４２にクランプする。これにより、前段部４１と後段部４２との連結を、遠隔操作により簡易に行い得る。

ツール５は、所定の水室内作業に対応したツールであり、マニピュレータ４の先端部に取り付けられる。このツール５は、例えば、水室内の保全作業に用いられる保全作業ツールであり、検査ツール、切削ツール、溶接ツールなどにより構成される。具体的には、入口管台１３５や出口管台１３６、伝熱管１３２、仕切板１３４と管板１３７との溶接部、仕切板１３４と水室鏡部との溶接部などを検査あるいは補修するためのツール５が用意されている。なお、この実施の形態では、多様な水室内作業に対応して複数種類のツール５が準備されている。そして、これらのツール５を交換できるように、ツール５がマニピュレータ４に対して着脱可能な構造を有している。

［水室内作業装置による水室内作業］
水室内作業時には、水室内作業装置１が水室１３１、１３３内にて管板面１３７ａから懸垂状態で吊り下げられて設置される（図１参照）。この設置状態では、ベース２のクランパ２３ａ、２３ｂが伝熱管１３２をクランプ保持することにより、ベース２が管板面１３７ａに固定される。また、マニピュレータ４がベース２に対して連結リンク３を介して連結される。したがって、設置状態では、マニピュレータ４が水室１３１、１３３の天井（管板面１３７ａ）から吊り下げられて保持される。そして、このマニピュレータ４の先端部に、水室内作業に対応したツール５が取り付けられる。なお、水室内作業装置１の設置工程については、後述する。

ここで、水室内作業は、水室１３１、１３３外部の安全領域から作業員が水室内作業装置１を遠隔操作することにより行われる。これにより、水室１３１、１３３内に作業員が立ち入ることなく水室内作業が行われる。

また、水室内作業装置１の設置状態では、マニピュレータ４が水室１３１、１３３の天井から吊り下げられた状態にある（図１参照）。したがって、マニピュレータ４を旋回させてその姿勢を変化させることにより、ベース２を起点とした広範囲での水室内作業が実現される（図４および図５参照）。具体的には、水室内作業装置１がベース２を起点として管板面１３７ａから吊り下げられて設置される。そして、遠隔操作により連結リンク３が駆動されると、マニピュレータ４が連結リンク３の回転軸ｌ周りに旋回して、その向きを水室１３１、１３３の周方向に変化させ得る。さらに、マニピュレータ４自身が姿勢を変化させることにより先端部のツール５を水室１３１、１３３の任意の位置まで移動させ得る。これにより、水室１３１、１３３内の隅々までツール５を移動させ得るので、多様な水室内作業に柔軟に対応できる。例えば、図４は、仕切板１３４と管板１３７との溶接部の点検作業の様子を示しており、図５は、伝熱管１３２の点検作業の様子を示している。これらの図に示すように、ベース２が定位置に固定されている場合であっても、マニピュレータ４を旋回させて屈曲変形させることにより、水室１３１、１３３の隅々までツール５を移動させ得ることが分かる。

また、蒸気発生器１３０では、水室１３１、１３３の床面が半球状を有するので、この床面上に水室内作業装置を設置することは、容易でない。この点において、この水室内作業装置１は、水室１３１、１３３の天井（管板面１３７ａ）から吊り下げられて設置されるので（図１参照）、床面での設置作業が不要な点で好ましい。例えば、マニピュレータが支柱状の旋回支持部に支持されて水室内に設置される構成（特許文献１参照）では、作業員が水室内に立ち入って旋回支持部を設置する必要があるため、好ましくない。

また、この水室内作業装置１では、その設置状態にて、連結リンク３がその回転軸ｌを管板面１３７ａから下方に向けてベース２に連結される（図２および図３参照）。このため、マニピュレータ４が、ベース２を起点として吊り下げられた状態にて、管板面１３７ａの法線方向を回転軸ｌとして旋回できる（図４および図５参照）。したがって、水室１３１、１３３が管板面１３７ａを天井とした１／４球状の室内形状を有するときに、マニピュレータ４の向きを水室１３１、１３３の周方向に旋回させ得る。これにより、水室１３１、１３３の隅々までツール５を移動させ得るので、水室内作業の作業性が向上する。なお、この実施の形態では、連結リンク３がその回転軸ｌを管板面１３７ａの法線方向に向けて設置されている（図２および図３参照）。しかし、これに限らず、連結リンク３は、その回転軸ｌを管板面１３７ａの法線方向から下方に向けていればよく、例えば、回転軸ｌを管板面１３７ａの法線方向に対して所定角度で傾斜させて配置されても良い。

また、この水室内作業装置１では、その設置状態にて、マニピュレータ４が基本姿勢の基準軸ｍを連結リンク３の回転軸ｌに対して所定の傾斜角θにて傾斜させて連結リンク３に連結される（図２および図３参照）。かかる構成では、マニピュレータ４が、ベース２を起点として吊り下げられた状態にて、その基本姿勢の基準軸ｍを管板面１３７ａの法線方向に対して傾斜させる。したがって、水室１３１、１３３が管板面１３７ａを天井とした１／４球状の室内形状を有するときに、マニピュレータ４の向きを水室１３１、１３３の床面および壁面の双方に対して容易に変化させ得る。これにより、水室１３１、１３３の隅々までツール５を移動させ得るので、水室内作業の作業性が向上する。

また、この水室内作業装置１は、ベース２が管板面１３７ａ上を移動することにより、水室１３１、１３３内を所定の範囲内で移動できる（図６参照）。具体的には、ベース２が伝熱管１３２に対するクランプ位置を移動させて管板面１３７ａ上を移動することにより、マニピュレータ４の起点となる位置（ベース２の固定位置）を管板面１３７ａにて移動させ得る。これにより、水室１３１、１３３内の異なる位置を起点として水室内作業を行い得るので、水室内作業の作業領域が拡大されて水室内作業の作業性が向上する。

特に、蒸気発生器１３０では、水室１３１、１３３の床面が半球状を有するので、この床面上にて水室内作業装置を移動させることは、容易でない。この点において、この水室内作業装置１は、水室１３１、１３３の管板面１３７ａから吊り下げられることにより、平坦な管板面１３７ａ上に設置される。これにより、水室１３１、１３３内における水室内作業装置１の移動が容易となる。

なお、水室内作業装置１（ベース２）の移動は、例えば、次のように行われる。水室内作業時には、ベース２が双方のクランパ２３ａ、２３ｂの先端部を伝熱管１３２に挿入して伝熱管１３２をクランプ保持することにより定位置に固定されている。そして、水室内作業装置１の移動時には、まず、一方のクランパ２３ａ（２３ｂ）が伝熱管１３２をクランプ保持しつつ、他方のクランパ２３ｂ（２３ａ）が伝熱管１３２から引き抜かれて伝熱管１３２に対するクランプ保持を解除する。次に、ウイング２２ｂ（２２ａ）が伸びて（あるいは縮んで）先端をスライド変位させることにより、この他方のクランパ２３ｂ（２３ａ）が管板面１３７ａに沿って移動する。次に、この他方のクランパ２３ｂ（２３ａ）が先端部を再び伝熱管１３２に挿入して伝熱管１３２をクランプ保持する。これにより、他方のクランパ２３ｂ（２３ａ）のクランプ位置が移動する。次に、この他方のクランパ２３ｂ（２３ａ）が伝熱管１３２をクランプ保持した状態のまま、一方のクランパ２３ａ（２３ｂ）が同様にしてクランプ位置を移動させる。そして、双方のクランパ２３ａ、２３ｂが交互にクランプ位置を移動させることにより、ベース２が管板面１３７ａ上を歩行して移動できる。

また、ツール５を交換するときは、水室内作業装置１が水室１３１、１３３内に設置された状態のまま、マニピュレータ４が遠隔操作されて先端部を水室１３１、１３３のマンホール１３８から水室１３１、１３３の外部に突出させる（図１参照）。そして、この状態にて、マニピュレータ４の先端部に取り付けられたツール５が交換される。したがって、水室１３１、１３３内に水室内作業装置１を設置したまま、水室１３１、１３３外にてツール５の交換作業を行い得る。これにより、ツール５の交換作業が容易化される。

［水室内作業装置の設置工程］
図７〜図１７は、図１に記載した水室内作業装置の設置工程を示すフローチャート（図７）および説明図（図８〜図１７）である。水室内作業装置の設置工程では、以下のように、水室内作業装置１が水室１３１、１３３内に搬入されて設置される。ここでは、水室内作業装置１が入口側水室１３１に設置される場合について説明する。

まず、竿状の治具１０がマンホール１３８から水室１３１内に挿入され、この治具１０が用いられて、管板面１３７ａにベース搬入取付治具１１が設置される（ステップＳＴ１）（図８参照）。このベース搬入取付治具１１は、ベース２を管板面１３７ａに取り付けるための治具であり、伝熱管１３２に挿入されて管板面１３７ａに固定される。このベース搬入取付治具１１には、ベース２を吊り上げるためのワイヤ１２が係留される（図９参照）。

次に、ベース２および連結リンク３が水室１３１内に搬入されて管板面１３７ａに設置される（ベース設置ステップＳＴ２）（図１０参照）。このとき、ベース２および連結リンク３があらかじめ連結されて水室１３１内に搬入される。また、ベース２が、ウインチ２４を搭載しており（図１１参照）、このウインチ２４でワイヤ１２を巻き取ることによりマンホール１３８から水室１３１内の管板面１３７ａまで吊り上げられる。これにより、重量のあるベース２を水室１３１の管板面１３７ａまで容易に引き上げ得る。そして、ベース２が、クランパ２３ａ、２３ｂの先端部を伝熱管１３２に挿入して伝熱管１３２をクランプ保持することにより、管板面１３７ａに固定される（図３参照）。このとき、作業員が竿状の治具１０を用いてベース２を下方から押し上げ、あるいは、他のロープ（図示省略）を用いて引き上げることにより、ベース２が管板面１３７ａまで上手く吊り上げられるように操作する。

次に、ベース２の下部に取付治具１３が設置される（ステップＳＴ３）（図１２参照）。この取付治具１３は、円弧状に湾曲した長尺な板状部材から成り、マニピュレータ４を連結リンク３に連結するための治具として用いられる。取付治具１３は、上端部にてベース２の下部に取り付けられ、下端部にてマンホール１３８の入口に固定される。これにより、取付治具１３がベース２の下部からマンホール１３８の入口に渡されて、滑り台状のガイドが形成される。

次に、マニピュレータ４の後段部４２が連結リンク３に連結される（ステップＳＴ４）（図１３参照）。このとき、竿状の治具１４が後段部４２に差し込まれて取り付けられる。そして、後段部４２が取付治具１３に乗せられてガイドされながら治具１４で押し上げられて連結リンク３に連結される。これにより、重量のある後段部４２をマンホール１３８から管板面１３７ａ上のベース２まで容易に搬送できる。また、滑り台状の取付治具１３により、後段部４２を水室１３１内の連結リンク３まで容易にガイドできる。なお、治具１４は、後段部４２と連結リンク３との連結後に、後段部４２から取り外される（図１４参照）。

次に、マニピュレータ４の前段部４１がマニピュレータ４の後段部４２に連結され、この前段部４１にツール５が取り付けられる（ステップＳＴ５）（図１５参照）。このとき、前段部４１が取付治具１３に乗せられてガイドされながら押し上げられて後段部４２に連結される。これにより、重量のある前段部４１をマンホール１３８から後段部４２まで容易に搬送できる。また、滑り台状の取付治具１３により、前段部４１の上端部を後段部４２の下端部まで容易にガイドできる。なお、この作業は、作業員が水室１３１の外部からマンホール１３８越しに行う。

その後に、取付治具１３が連結リンク３から取り外されて撤去される（ステップＳＴ６）（図１参照）。これにより、水室内作業装置の設置工程が終了する。

なお、この実施の形態では、ベース２がウインチ２４を搭載し、ベース搬入取付治具１１が管板面１３７ａに設置され（ステップＳＴ１）、このベース搬入取付治具１１に取り付けられたワイヤ１２をウインチ２４が巻き取ることにより、ベース２が水室１３１内の管板面１３７ａまで吊り上げられて設置される（ステップＳＴ２）（図８〜図１１）。しかし、これに限らず、例えば、マンホール１３８に固定できる小型のクレーン装置１６が用いられてベース２が管板面１３７ａに設置されても良い（図１６および図１７参照）。

また、この実施の形態では、ベース２を水室１３１に搬入するとき（ステップＳＴ２）に用いられるウインチ２４が、ベース２に搭載されている（図１１参照）。しかし、これに限らず、ウインチ２４が、管板面１３７ａ側に設置されるベース搬入取付治具１１に搭載されても良い（図示省略）。

また、この実施の形態では、竿状の治具１０が用いられてベース搬入取付治具１１が管板面１３７ａに設置されている（ステップＳＴ１）（図８および図９参照）。しかし、これに限らず、例えば、マンホール１３８に固定できる小型のクレーン装置１６（図１６および図１７参照）が用いられてベース搬入取付治具１１が管板面１３７ａに設置されても良い。

［ベースの具体例］
図１８は、図１に記載した水室内作業装置のベースの実施例を示す斜視図である。同図は、ベース２および中間リンク３の組立体を示しており、また、ベース２がウイング２２ａ、２２ｂを開いた状態を示している。図１９〜図２１は、図１８に記載したベースを示す正面図（図１９）、平面図（図２０）および右側面図（図２１）である。これらの図は、ベース２が管板面１３７ａにて伝熱管１３２をクランプしている状態を示している。図２２および図２３は、図１８に記載したベースを示す斜視図（図２２）および右側面図（図２３）である。同図は、ベース２がウイング２２ａ、２２ｂを閉じた状態を示している。

この実施例では、ベース本体２１が略立方形状の枠状部材により構成されている（図１８〜図２３参照）。また、ベース２が、一対のウイング２２ａ、２２ａ；２２ｂ、２２ｂを一組として、二組のウイング２２ａ、２２ａ、２２ｂ、２２ｂを有している。また、これらのウイング２２ａ、２２ｂがベース本体２１の四方の側面からそれぞれ挿入されて配置されている。また、これらのウイング２２ａ、２２ｂが、ベース本体２１の側面から相互に独立して突出および収納できるように、ベース本体２１に対してスライド可能（進退可能）に配置されている。また、ウイング２２ａ、２２ｂが、ベース本体２１に収納されたアクチュエータにより相互に独立して駆動される。かかる構成では、ベース２がウイング２２ａ、２２ｂを開くときには、ウイング２２ａ、２２ｂがベース本体２１の側面からスライド変位して突出する。また、ベース２がウイング２２ａ、２２ｂを閉じるときには、ウイング２２ａ、２２ｂがベース本体２１に収納される。

また、これらのウイング２２ａ、２２ｂには、３つを一組とするクランパ２３ａ；２３ｂが伝熱管１３２の設置間隔に合わせて一列に揃えられて配置されている（図１８〜図２３参照）。また、クランパ２３ａ、２３ｂが、クランプ機構２３１と、グリップシリンダ機構２３２と、メインシリンダ機構２３３とを有している（図示省略。図２４〜図３３参照。）。クランプ機構２３１は、クランパ２３ａ、２３ｂの先端部に配置され、伝熱管１３２に挿入されて拡径および縮径することにより、伝熱管１３２をクランプする機構である。具体的には、クランプ機構２３１がテーパロッドおよびコッタから成る。そして、テーパロッドがコッタに嵌め合わされてコッタが開くことにより、クランプ機構２３１が拡径して伝熱管１３２をクランプする（クランプ状態ＯＮ）。また、テーパロッドがコッタから引き抜かれることにより、クランプ機構２３１が縮径して伝熱管１３２のクランプを解除する（クランプ状態ＯＦＦ）。グリップシリンダ機構２３２は、クランプ機構２３１のテーパロッドを駆動してクランプ機構２３１のクランプ状態のＯＮ／ＯＦＦ（拡径および縮径）を切り替える機構である。具体的には、グリップシリンダ機構２３２が、クランプ機構２３１のテーパロッドをピストンとするシリンダから成る。そして、クランプ機構２３１が伝熱管１３２に挿入された状態にて、グリップシリンダ機構２３２がクランプ機構２３１のテーパロッドを伝熱管１３２側から引き込むと、クランプ機構２３１がクランプ状態ＯＮとなる。また、グリップシリンダ機構２３２がクランプ機構２３１のテーパロッドを伝熱管１３２側に押し込むと、クランプ機構２３１がクランプ状態ＯＦＦとなる。メインシリンダ機構２３３は、グリップシリンダ機構２３２を進退変位させてクランプ機構２３１を伝熱管１３２に挿入退出させる機構である。具体的には、ベース２が管板面１３７ａに設置された状態にて、メインシリンダ機構２３３がグリップシリンダ機構２３２を押し上げることにより、グリップシリンダ機構２３２が管板面１３７ａに当接して、クランプ機構２３１が伝熱管１３２に挿入される。また、メインシリンダ機構２３３がグリップシリンダ機構２３２を引き下げることにより、グリップシリンダ機構２３２が管板面１３７ａから離隔して、クランプ機構２３１が伝熱管１３２から引き抜かれる。

［ベースの歩行ロジック］
図２４〜図３３は、ベースの歩行ロジックを示す説明図である。これらの図は、ベース２が管板面１３７ａを歩行するときのウイング２２ａ、２２ｂおよびクランパ２３ａ、２３ｂの基本動作の実施例を示している。なお、ベース２の歩行ロジックは、この実施例に限定されない。

この実施例では、ベース２は、相互に直交するウイング２２ａ、２２ｂを交互にスライド変位させつつ、伝熱管１３２に対するクランパ２３ａ、２３ｂのクランプ位置を順次移動させることにより、管板面１３７ａに沿って移動する。また、対向する一対のウイング２２ａ、２２ａ；２２ｂ、２２ｂが同時に駆動される。ここでは、ベース２が図中の左方向から右方向に移動する場合について説明する（図２４〜図３３参照）。

ベース２の停止状態では、ベース２がすべてのクランパ２３ａ、２３ｂの先端部を伝熱管１３２に挿入して伝熱管１３２をクランプしている（図１９、図２１および図２３参照）。このとき、各クランパ２３ａ、２３ｂでは、メインシリンダ機構２３３がグリップシリンダ機構２３２を押し上げ、グリップシリンダ機構２３２がクランプ機構２３１のテーパロッドを伝熱管１３２側から引き込むことにより、クランプ機構２３１のクランプ状態がＯＮとなっている（図２４参照）。この状態では、ベース２が管板面１３７ａにしっかりと固定された状態にある。

ベース２の移動時には、まず、ベース２の移動方向にスライド変位できるウイング２２ｂのクランパ２３ｂにて、グリップシリンダ機構２３２がクランプ機構２３１のテーパロッドを伝熱管１３２側に押し込む（図２５参照）。すると、クランプ機構２３１のクランプ状態がＯＦＦとなる。次に、このクランパ２３ｂにて、メインシリンダ機構２３３がグリップシリンダ機構２３２を引き下げる（図２６参照）。この状態では、ベース本体２１が残りのウイング２２ａ（図示省略）のクランパ２３ａ（クランプ状態ＯＮ）により支持されている。そして、このクランプ状態ＯＦＦとなったクランパ２３ｂを有するウイング２２ｂがベース２の移動方向にスライド変位する（図２７参照）。

次に、この移動したクランパ２３ｂにて、メインシリンダ機構２３３がグリップシリンダ機構２３２を押し上げて管板面１３７ａに当接させる（図２８参照）。そして、グリップシリンダ機構２３２がクランプ機構２３１のテーパロッドを伝熱管１３２側から引き込むことにより、クランプ機構２３１のクランプ状態がＯＮとなる。これにより、すべてのクランパ２３ａ、２３ｂのクランプ状態がＯＮとなる。

次に、ベース２の移動方向に直交する方向のウイング２２ａ（図示省略）のクランパ２３ａにて、グリップシリンダ機構２３２がクランプ機構２３１のテーパロッドを伝熱管１３２側に押し込む（図２９参照）。すると、クランプ機構２３１のクランプ状態がＯＦＦとなる。次に、このクランパ２３ａにて、メインシリンダ機構２３３がグリップシリンダ機構２３２を引き下げる（図３０参照）。この状態では、ベース本体２１が移動方向のウイング２２ｂのクランパ２３ｂにより支持されている。

次に、ベース本体２１とクランプ状態ＯＦＦとなったウイング２２ａ（図示省略）とが、ベース２の移動方向にスライド変位する（図３１参照）。具体的には、クランプ状態ＯＮのウイング２２ｂが駆動されてベース２の移動方向の逆側に向かってスライド変位することにより、ベース本体２１とウイング２２ａ（図示省略）とがクランプ状態ＯＮのウイング２２ｂに対して相対的に変位する。これにより、ベース２が管板面１３７ａに対して移動する（図３２参照）。

次に、このベース本体２１と共に移動したクランパ２３ａにて、メインシリンダ機構２３３がグリップシリンダ機構２３２を押し上げて管板面１３７ａに当接させる（図３３参照）。そして、グリップシリンダ機構２３２がクランプ機構２３１のテーパロッドを伝熱管１３２側から引き込むことにより、クランプ機構２３１のクランプ状態がＯＮとなる（図２４に戻り参照）。これにより、すべてのクランパ２３ａ、２３ｂのクランプ状態がＯＮとなり、ベース２が最初の停止状態に戻る。

そして、ベース２が、上記の動作を繰り返し行うことにより、管板面１３７ａに沿って任意の距離を移動できる。また、ベース２が、相互に直交するウイング２２ａ、２２ｂを用いることにより、管板面１３７ａ上を任意の方向に移動できる（図３参照）。

［水室内作業装置の搬入工程の具体例］
水室内作業装置１の搬入工程（図７参照）では、ベース設置ステップＳＴ２（図７および図１０〜図１２参照）にて、ベース２（ベース２および中間リンク３の組立体）がすべてのウイング２２ａ、２２ｂを閉じた状態（図２２参照）で水室１３４に搬入されることが好ましい。すると、ベース２がウイング２２ａ、２２ｂを開いた状態（図１８参照）で搬入される構成と比較して、組立体２、３がコンパクト化されるので、水室１３４への搬入作業および管板面１３７ａへの設置作業が容易化される。

また、マニピュレータ４の後段部４２、前段部４１およびツール５の取付作業時（ステップＳＴ４、ＳＴ５）（図７、図１４および図１５参照）では、ベース２がすべてのウイング２２ａ、２２ｂを開いて管板面１３７ａに設置された状態（図１９〜図２１参照）とすることが好ましい。特に、マニピュレータ４の前段部４１およびツール５の取付作業時には、マニピュレータ４の重量がベース２のクランパ２３ａ、２３ｂに作用する。したがって、この取付作業時にて、ベース２がすべてのウイング２２ａ、２２ｂを開いた状態とすることにより、ベース２に作用するモーメントを低減できる。これにより、マニピュレータ４の取付作業時におけるベース２のクランプ外れが防止される。

同様に、ツール５の交換作業時にも、ベース２がすべてのウイング２２ａ、２２ｂを開いて管板面１３７ａに設置された状態（図１９〜図２１参照）とすることが好ましい。これにより、ベース２に作用するモーメントを低減できるので、ツール５の交換作業時におけるベース２のクランプ外れが防止される。

さらに、ツール５の取付作業時（ステップＳＴ５）および交換作業時には、マニピュレータ４の通電を解除した状態とすることが好ましい。すなわち、マニピュレータ４の間接部を外力に対してフリーにした状態で、ツール５の取付作業および交換作業が行われることが好ましい。これにより、ベース２に作用するモーメントを低減できるので、ツール５の取付作業時および交換作業時におけるベース２のクランプ外れが防止される。

また、水室内作業時（図５参照）には、ベース２がすべてのウイング２２ａ、２２ｂを開いて管板面１３７ａに設置された状態（図１９〜図２１参照）とすることが好ましい。これにより、ベース２に作用するモーメントを低減できるので、水室内作業時におけるベース２のクランプ外れが防止される。

さらに、水室内作業装置１の移動時（図６参照）には、ベース２のクランプ状態が一方向のウイング２２ａ；２２ｂにてＯＦＦとなる（例えば、図２６および図２７参照）。このとき、マニピュレータ４の重心がベース本体２１に対して鉛直方向真下にあることが好ましい（図示省略）。例えば、水室内作業装置１の移動時には、まず、ベース２がすべてのウイング２２ａ、２２ｂを開いて管板面１３７ａに設置された状態（図１９〜図２１参照）にて、マニピュレータ４の重心がベース本体２１に対して鉛直方向真下となるように、マニピュレータ４が前段部４１を折り畳む（図示省略）。そして、この状態にて、ベース２が管板面１３７ａを移動する（図２４〜図３３参照）。これにより、ベース２に作用するモーメントを低減できるので、水室内作業装置１の移動時におけるベース２のクランプ外れが防止される。

［効果］
以上説明したように、この水室内作業装置１は、管板面１３７ａにある伝熱管１３２を保持して管板面１３７ａに固定されるベース２と、このベース２に連結されると共に水室１３０内に吊り下げられて配置されるマニピュレータ４とを備える（図１参照）。そして、ベース２が、マニピュレータ４に連結されるベース本体２１と、このベース本体２１に対して進退変位できるウイング２２ａ、２２ｂと、このウイング２２に配置されると共に伝熱管１３２に挿入されて伝熱管１３２をクランプ保持するクランパ２３ａ、２３ｂとを有する（図３および図１８〜図２３参照）。かかる構成では、ベース２がウイング２２ａ、２２ｂを進退変位させてクランパ２３ａ、２３ｂの保持位置を移動させることにより、管板面１３７ａに沿って移動できる（図６および図２４〜図３３参照）。したがって、マニピュレータ４の起点となる位置（ベース２の固定位置）を管板面１３７ａにて移動させ得るので、水室１３１、１３３内の異なる位置を起点として水室内作業を行い得る。これにより、水室１３０内における作業領域が拡大されるので、水室内作業の作業性が向上する利点がある。

また、この水室内作業装置１では、ベース２が相互に異なる方向に独立して進退変位できる少なくとも一対のウイング２２ａ、２２ｂを有する（図３および図１８〜図２３参照）。かかる構成では、ベース２が一対のウイング２２ａ、２２ｂを交互に進退変位させることにより、水室１３０を管板面１３７ａに沿って任意の方向に移動できる。これにより、水室１３０内における作業領域が拡大されるので、水室内作業の作業性が向上する利点がある。

また、この水室内作業装置１は、ベース２とマニピュレータ４とを連結する連結リンク３を備える（図２および図３参照）。そして、マニピュレータ４が基本姿勢の基準軸ｍを連結リンク３の回転軸ｌに対して所定の傾斜角θにて傾斜させて連結リンク３に連結される。かかる構成では、マニピュレータ４が、ベース２を起点として吊り下げられた状態にて、その基本姿勢の基準軸ｍを管板面１３７ａの法線方向に対して傾斜させる。したがって、水室１３１、１３３が管板面１３７ａを天井とした１／４球状の室内形状を有するときに、マニピュレータ４の向きを水室１３１、１３３の床面および壁面の双方に対して容易に変化させ得る。これにより、水室１３１、１３３の隅々までツール５を移動させ得るので、水室内作業の作業性が向上する利点がある。

また、この水室内作業装置１では、マニピュレータ４が分割構造を有する（図１４および図１５参照）。かかる構成では、マニピュレータ４の設置時にて、マニピュレータ４を分割してベース２あるいは中間リンク３に組み付け得る。したがって、重量のあるマニピュレータ４を組み付けるときに、伝熱管１３２に対するベース２のクランプ保持が外れる事態が抑制される。これにより、伝熱管１３２をクランプ保持する方式のベース２に対してマニピュレータ４を安全に設置できる利点がある。

また、この水室内作業方法では、水室内作業装置１が、管板面１３７ａにある伝熱管１３２をクランプ保持するベース２を備えると共に、この伝熱管１３２に対するクランプ保持位置を移動させることにより管板面１３７ａに沿って移動する（図６および図２４〜図３３参照）。したがって、マニピュレータ４の起点となる位置（ベース２の固定位置）を管板面１３７ａにて移動させ得るので、水室１３１、１３３内の異なる位置を起点として水室内作業を行い得る。これにより、水室１３０内における作業領域が拡大されるので、水室内作業の作業性が向上する利点がある。

また、この水室内作業方法では、水室内作業時あるいは水室内搬入時にて、ベース２がウイング２２ａ、２２Ｂを開いた状態で伝熱管１３２を保持する（図１９〜図２１参照）。これにより、ベース２に作用するモーメントを低減できるので、水室内作業時におけるベース２のクランプ外れが防止される利点がある。

また、この水室内作業方法では、水室内作業装置１の移動時にて、マニピュレータ４の重心がベース本体２１に対して鉛直方向真下に配置される（図示省略）。かかる構成では、ベース２に作用するモーメントを低減できるので、水室内作業装置１の移動時におけるベース２のクランプ外れが防止される利点がある。

以上のように、この発明にかかる水室内作業装置および水室内作業方法は、蒸気発生器における水室内作業の作業性を向上できる点で有用である。

１ 水室内作業装置
２ ベース
２１ ベース本体
２２ａ、２２ｂ ウイング
２３ａ、２３ｂ クランパ
２３１ クランプ機構
２３２ グリップシリンダ機構
２３３ メインシリンダ機構
２４ ウインチ
３ 連結リンク
３１ 取付面
４ マニピュレータ
４１ 前段部
４２ 後段部
５ ツール
１０ 治具
１１ ベース搬入取付治具
１２ ワイヤ
１３ 取付治具
１４ 治具
１６ クレーン装置
１００ 原子力プラント
１１０ 原子炉容器
１２０ 加圧器
１３０ 蒸気発生器
１３１ 入口側水室
１３２ 伝熱管
１３３ 出口側水室
１３４ 仕切板
１３５ 入口管台
１３６ 出口管台
１３７ 管板
１３７ａ 管板面
１３８ マンホール
１４０ ポンプ
１５０ 一次冷却材管

Claims (7)

1. 蒸気発生器の水室の管板面から吊り下げられると共に遠隔操作により駆動されて水室内作業を行う水室内作業装置であって、
   前記管板面にある伝熱管を保持して前記管板面に固定されるベースと、前記ベースに連結されると共に前記水室内に吊り下げられて配置されるマニピュレータとを備え、
   前記ベースが、マニピュレータに連結されるベース本体と、複数のウイングと、前記ウイングに配置されると共に前記伝熱管に挿入されて前記伝熱管をクランプ保持するクランパと、前記複数のウイングを前記ベース本体に対して相互に異なる方向に独立してスライド変位させて前記ベース本体から突出および前記ベース本体に収納するスライド機構とを有し、且つ、
   すべての前記ウイングが、前記ベース本体の側面から相互に独立して突出および収納可能に前記ベース本体に対して配置されることを特徴とする水室内作業装置。
2. 前記クランパが、テーパロッドおよびコッタから成るクランプ機構を備え、且つ、
   前記クランプ機構が、前記テーパロッドを前記コッタに嵌め合わせることにより前記コッタを拡径して前記伝熱管をクランプすると共に、前記テーパロッドを前記コッタから引き抜くことにより前記コッタを縮径して前記伝熱管のクランプを解除する請求項１に記載の水室内作業装置。
3. 前記ベースと前記マニピュレータとを連結する連結リンクを備え、且つ、前記マニピュレータが基本姿勢の基準軸を前記連結リンクの回転軸に対して所定の傾斜角にて傾斜させて連結される請求項１または２に記載の水室内作業装置。
4. 前記マニピュレータが分割構造を有する請求項１〜３のいずれか一つに記載の水室内作業装置。
5. マニピュレータを備える水室内作業装置を蒸気発生器の水室の管板面から吊り下げると共に遠隔操作により駆動して水室内作業を行う水室内作業方法であって、
   前記水室内作業装置が前記管板面にある伝熱管をクランプ保持するベースを備えると共に前記伝熱管に対するクランプ保持位置を移動させることにより前記管板面に沿って移動し、
   前記ベースが、前記マニピュレータに連結されるベース本体と、前記ベース本体に対して相互に異なる方向に独立して進退変位できる複数のウイングと、前記ウイングに配置されると共に前記伝熱管に挿入されて前記伝熱管をクランプ保持するクランパとを有すると共に、すべての前記ウイングが、前記ベース本体の側面から相互に独立して突出および収納可能に前記ベース本体に対して配置され、且つ、
   前記ベースが、すべての前記ウイングを閉じた状態で前記水室のマンホールから前記水室に搬入されることを特徴とする水室内作業方法。
6. 前記ベースが相互に異なる方向に独立して進退変位できる少なくとも一対の前記ウイングを有し、且つ、水室内作業時にて、前記ベースが前記ウイングを開いた状態で前記伝熱管を保持する請求項５に記載の水室内作業方法。
7. 水室内作業装置が前記水室の管板面から吊り下がり前記伝熱管をクランプ保持して移動する時に、前記マニピュレータの重心が前記ベース本体に対して鉛直方向真下に配置される請求項５または６に記載の水室内作業方法。

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