制御棒駆動装置ハウジングの溶接治具および溶接装置
【課題】シールドガスを適宜導入し、かつ容易に制御棒駆動装置ハウジングの溶接を行うこと。
【解決手段】円筒状に形成された制御棒駆動装置ハウジングにて円周状に設けられるキャノピーシール１６６を円周に沿って溶接するための制御棒駆動装置ハウジングの溶接治具１であって、キャノピーシール１６６の円周に沿って円環状に形成され、内周面をキャノピーシール１６６の開先部に向けて配置される治具本体２と、治具本体２の円環状の外側に導入口３ａを有するとともに治具本体２の内周面側に排出口を有して治具本体２の内部を貫通するガス導入部３と、治具本体２の一部が切り欠かれて形成され当該治具本体２の円環状の外側と内側とを開通する溶接トーチ配置部４と、治具本体２に設けられ制御棒駆動装置ハウジングに接触することで治具本体２の内周面がキャノピーシール１６６の開先部に対向した位置となるように治具本体２を保持するガイド部５とを備える。
【解決手段】円筒状に形成された制御棒駆動装置ハウジングにて円周状に設けられるキャノピーシール１６６を円周に沿って溶接するための制御棒駆動装置ハウジングの溶接治具１であって、キャノピーシール１６６の円周に沿って円環状に形成され、内周面をキャノピーシール１６６の開先部に向けて配置される治具本体２と、治具本体２の円環状の外側に導入口３ａを有するとともに治具本体２の内周面側に排出口を有して治具本体２の内部を貫通するガス導入部３と、治具本体２の一部が切り欠かれて形成され当該治具本体２の円環状の外側と内側とを開通する溶接トーチ配置部４と、治具本体２に設けられ制御棒駆動装置ハウジングに接触することで治具本体２の内周面がキャノピーシール１６６の開先部に対向した位置となるように治具本体２を保持するガイド部５とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子炉容器の上部に配置されて炉心に対して制御棒を出し入れする制御棒駆動装置の組み立てや補修の際に用いられる、制御棒駆動装置ハウジングの溶接治具および溶接装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
加圧水型原子炉（ＰＷＲ：Pressurized Water Reactor）は、炉心内で生成される中性子を制御棒により吸収することで、その中性子数を調整し、原子炉出力を制御している。そのため、この制御棒は、予め炉心を構成する燃料集合体の内部に分散して複数組み込まれており、一括して制御される。各制御棒は、原子炉容器の上部に配置された制御棒駆動装置（ＣＲＤＭ：control rod drive mechanism）により炉心に対して出し入れされる。
【０００３】
加圧水型原子炉用の制御棒駆動装置としては、一般に、磁気式ジャッキが多く適用される。この磁気式ジャッキは、制御棒駆動軸を間欠的に把持するラッチを、電磁力を利用して動かして制御棒駆動軸を軸方向に駆動するもので、円筒状の制御棒駆動装置ハウジング内に収納されている。制御棒駆動装置ハウジングは、制御棒駆動軸を内装する駆動軸ハウジング、駆動軸ハウジングの周りを囲むとともに電磁コイルやラッチを内装するラッチハウジング、および駆動軸ハウジングの上端部を塞ぐキャップから構成されている。ラッチハウジングは、その下端が原子炉容器蓋に貫通して溶接された管台に連結されている。駆動軸ハウジングは、ラッチハウジングの上端から挿入されて当該ラッチハウジングに連結されている。キャップは、駆動軸ハウジングの上端に連結されている。そして、制御棒駆動軸が故障した場合を想定し、制御棒駆動軸を取り出すために、管台およびラッチハウジング、ラッチハウジングおよび駆動軸ハウジング、駆動軸ハウジングおよびキャップは、相互にネジ結合により分離自在に連結されている。また、制御棒駆動装置ハウジングの内部は、原子炉容器蓋内の高温高圧の冷却材空間に連通しているため、ネジ面を伝う冷却材の漏れが考えられることから、接合ネジ面の外端側は、キャノピーシールと称する円周シール溶接で閉じられている。このキャノピーシールは、断面がドーム状であり、溶接部の断面形状の変化が少なく、ネジ面を伝う冷却材の高圧を好適にシールし、かつ分解時の切断が容易である（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
このような制御棒駆動装置を組み立てる際や補修の際には、制御棒駆動装置ハウジングのキャノピーシールを溶接することになるが、キャノピーシールは、制御棒駆動装置ハウジングの外径に沿って円周状に設けられているために当該円周状に沿って溶接しなければならず、しかも内部が密閉されるためにＴＩＧ溶接時のシールドガスを外側から導入しなければならない。このため、従来では、キャノピーシールの開先部にインサートリングを仮付けし、このインサートリングの一部に設けられた切欠穴から注射のようにシールドガスを注入しつつ、周状に溶接していた。このような溶接作業は、非常に手間がかかるとともに、シールドガスがキャノピーシール内に閉じ込められてしまう問題があった。
【０００５】
なお、例えば、特許文献２に記載の片面ＴＩＧ溶接方法は、溶接トーチからシールドガスを噴出させながら移動させることによって被溶接物に溶接ビードを形成することが記載されている。しかしながら、上述したキャノピーシールのような円周状の部分に対し、シールドガスの空間を設けながら溶接を行うことは容易ではなく、上述した問題を解消することは困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−１２３２７６号公報
【特許文献２】特開昭５９−２４５７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上述した課題を解決するものであり、シールドガスを適宜導入し、かつ容易に溶接を行うことのできる制御棒駆動装置ハウジングの溶接治具および溶接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】
【０００８】
上述の目的を達成するために、本発明の制御棒駆動装置ハウジングの溶接治具は、円筒状に形成された制御棒駆動装置ハウジングにて円周状に設けられるキャノピーシールを円周に沿って溶接するための制御棒駆動装置ハウジングの溶接治具であって、前記キャノピーシールの円周に沿って円環状に形成され、内周面を前記キャノピーシールの開先部に向けて配置される治具本体と、前記治具本体の円環状の外側に導入口を有するとともに前記治具本体の内周面側に排出口を有して前記治具本体の内部を貫通するガス導入部と、前記治具本体の一部が切り欠かれて形成され当該治具本体の円環状の外側と内側とを開通する溶接トーチ配置部と、前記治具本体に設けられ前記制御棒駆動装置ハウジングに接触することで前記治具本体の内周面が前記キャノピーシールの開先部に対向した位置となるように前記治具本体を保持するガイド部と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
この制御棒駆動装置ハウジングの溶接治具によれば、ガス導入部の導入口からシールドガスを供給し、キャノピーシールの円周に沿って治具本体を回転させながら、溶接トーチ配置部の位置に配置した溶接トーチでキャノピーシールの開先部を溶接する。これにより、溶接時のシールドガスを開先部に適宜導入し、かつキャノピーシールの円周に沿って容易に溶接を行うことができる。
【００１０】
また、本発明の制御棒駆動装置ハウジングの溶接治具は、前記治具本体の円環状を開閉する開閉部をさらに備えることを特徴とする。
【００１１】
この制御棒駆動装置ハウジングの溶接治具によれば、開閉部によって治具本体の円環状を開けることで、円筒状の制御棒駆動装置ハウジングの周りに治具本体を容易に装着することができる。
【００１２】
上述の目的を達成するために、本発明の制御棒駆動装置ハウジングの溶接装置は、円筒状に形成された制御棒駆動装置ハウジングにて円周状に設けられるキャノピーシールを円周に沿って溶接するための制御棒駆動装置ハウジングの溶接装置であって、前記制御棒駆動装置ハウジングに固定される固定部と、前記制御棒駆動装置ハウジングを中心に回転する態様で前記固定部に設けられた回転部と、前記回転部に設けられており上述の溶接治具を前記キャノピーシールの開先部の位置で支持する溶接治具支持部と、前記回転部に設けられており前記溶接治具の溶接トーチ配置部に溶接トーチを配置する溶接トーチ支持部と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
この制御棒駆動装置ハウジングの溶接装置によれば、溶接治具を溶接治具支持部に取り付け、固定部によって溶接装置を管台に固定した状態で、溶接治具にシールドガスを供給し、溶接トーチの電極に電圧を印可し、回転部を回転させることで、キャノピーシールの円周に沿ってシールドガスを供給しながらキャノピーシールの開先部を溶接できる。この結果、溶接時のシールドガスを開先部に適宜導入し、かつキャノピーシールの円周に沿って容易に溶接を行うことができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、シールドガスを適宜導入し、かつ容易に制御棒駆動装置ハウジングの溶接を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、制御棒駆動装置を備える原子炉の概略図である。
【図２】図２は、制御棒駆動装置の要部断面図である。
【図３】図３は、制御棒駆動装置ハウジングの一部断面図である。
【図４】図４は、制御棒駆動装置ハウジングの部分拡大断面図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態に係る溶接治具の平面図である。
【図６】図６は、図５のＡ−Ａ断面拡大図である。
【図７】図７は、図５のＢ−Ｂ断面拡大図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態に係る溶接治具の底面図である。
【図９】図９は、本発明の実施の形態に係る溶接治具の開状態の平面図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施の形態に係る溶接装置の平面図である。
【図１１】図１１は、本発明の実施の形態に係る溶接装置に溶接治具を取り付けた平面図である。
【図１２】図１２は、本発明の実施の形態に係る溶接装置に溶接治具を取り付けた正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本発明に係る実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。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、下記実施の形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
【００１７】
図１は、制御棒駆動装置を備える原子炉の概略図である。なお、以下の説明では、原子炉１００の使用時の設置状態における上方を各部においても上方とし、使用時の設置状態における下方を各部においても下方として説明する。図１に示す原子炉１００は、エネルギを取り出す際における経路を一次冷却系と二次冷却系とに分離した加圧水型原子炉（ＰＷＲ：Pressurized Water Reactor）となっている。加圧水型原子炉が使用される原子力発電プラントの概略について説明すると、加圧水型原子炉では、軽水（冷却材）を原子炉冷却材および中性子減速材として使用し、この軽水の循環経路である一次冷却系に加圧器（図示省略）を設けることにより、一次冷却系では軽水を炉心全体にわたって沸騰しない高温高圧水にする。一次冷却系では高温高圧水を、二次冷却系との間で熱交換を行う部分である蒸気発生器（図示省略）に送り、二次冷却系を循環する軽水との間で熱交換を行う。二次冷却系では、この熱交換により蒸気を発生させ、発生した蒸気をタービン発電機（図示省略）へ送ることにより、タービン発電機で発電をする。
【００１８】
このように加圧水型原子炉として設けられる本実施の形態に係る原子炉１００において、圧力容器として設けられる原子炉容器１０１は、その内部に炉内構造物が挿入できるように、原子炉容器本体１０２と、当該原子炉容器本体１０２の上部に装着されて原子炉容器本体１０２に対して開閉可能な原子炉容器蓋１０３と、により構成されている。このうち、原子炉容器本体１０２は、原子炉１００の設置時の上下方向における上部が開口するとともに、下部が球面状に閉塞されたほぼ円筒形の形状で形成されている。また、原子炉容器本体１０２は、開口側の端部である上端側付近に、一次冷却系で用いる冷却水である一次冷却水としての軽水を給排水する入口ノズル１０４および出口ノズル１０５が形成されている。
【００１９】
原子炉容器本体１０２内において、入口ノズル１０４および出口ノズル１０５の下方には、ほぼ円筒形の形状で形成される炉心槽１１０が設けられている。炉心槽１１０は、ほぼ円筒形の形状で形成され、原子炉容器本体１０２の内面と所定の隙間を有し、かつ原子炉容器本体１０２の円筒形に対して中心軸が一致するように設けられている。
【００２０】
原子炉容器本体１０２内において、炉心槽１１０は、その上部が上部炉心板１１１に連結されている。上部炉心板１１１は、円板形状で形成され、かつ多数の連通孔（図示省略）が貫通して形成されており、原子炉容器本体１０２内に水平に設けられている。また、炉心槽１１０は、その下部が下部炉心板１１２に連結されている。下部炉心板１１２は、上部炉心板１１１と同様に円板形状で形成され、かつ多数の連通孔（図示省略）が貫通して形成されており、原子炉容器本体１０２内に水平に設けられている。
【００２１】
原子炉容器本体１０２内において、炉心槽１１０の上方には、上部炉心支持板１１３が固定されている。この上部炉心支持板１１３は、複数の炉心支持ロッド１１４が吊り下げて設けられ、この炉心支持ロッド１１４を介して上部炉心板１１１が吊り下げて支持されている。つまり、上部炉心板１１１が炉心支持ロッド１１４を介して上部炉心支持板１１３に吊り下げ支持されることにより、上部炉心板１１１に連結される炉心槽１１０も上部炉心支持板１１３に吊り下げ支持されている。一方、下部炉心板１１２は、原子炉容器本体１０２の内面に対して複数のラジアルキー１１５により位置決め保持されており、これにより、炉心槽１１０は、複数のラジアルキー１１５により原子炉容器本体１０２の内面に対して位置決め保持されている。
【００２２】
そして、このように設けられる炉心槽１１０と上部炉心板１１１と下部炉心板１１２とにより炉心１２０が形成されている。炉心１２０は、多数の燃料集合体１２１が配置される。この燃料集合体１２１は、多数の燃料棒が支持格子により格子状に束ねられて構成されている。また、燃料集合体１２１は、制御棒１２２が挿入可能に構成されている。制御棒１２２は、複数の上端がまとめられて制御棒クラスタ１２３とされている。上部炉心板１１１は、上部炉心支持板１１３を貫通する多数の制御棒クラスタ案内管１２４に支持されている。制御棒クラスタ案内管１２４は、制御棒クラスタ１２３を案内するもので、原子炉容器蓋１０３を貫通した上端部が、制御棒駆動装置１２５まで延出されている。そして、制御棒駆動装置１２５から延出された後述の制御棒クラスタ駆動軸１４０が、制御棒クラスタ案内管１２４内を通って制御棒クラスタ１２３に繋がり、燃料集合体１２１まで延出されている。また、図示しないが、上部炉心支持板１１３には、この上部炉心支持板１１３を貫通する多数の炉内計装案内管が支持されている。炉内計装案内管は、下端部が燃料集合体１２１まで延出されており、燃料集合体１２１に対して中性子束を計測できるセンサを挿入可能に設けられている。
【００２３】
また、原子炉容器本体１０２内において、炉心１２０の上方に位置して出口ノズル１０５に連通する部分は、上部プレナム１３１として形成されている。一方、炉心１２０の下方に位置し、下部炉心板１１２と、原子炉容器本体１０２の下部で球面状の閉塞されている部分の内面とで形成される半球状の空間は、下部プレナム１３２として形成されている。さらに、原子炉容器本体１０２と炉心槽１１０との間に形成され、入口ノズル１０４と下部プレナム１３２とに連通する部分は、ダウンカマー部１３３として形成されている。上部プレナム１３１は、炉心槽１１０と上部炉心支持板１１３と上部炉心板１１１とで区画されることにより形成され、出口ノズル１０５に連通するとともに、上部炉心板１１１に形成された多数の連通孔を介して炉心１２０に連通している。下部プレナム１３２は、炉心槽１１０の底部となる下部炉心板１１２と原子炉容器本体１０２とで区画されることにより形成され、下部炉心板１１２に形成された多数の連通孔を介して炉心１２０に連通している。ダウンカマー部１３３は、原子炉容器本体１０２と炉心槽１１０の側壁とによって区画されることにより形成され、上部は入口ノズル１０４に連通しており、下部は下部プレナム１３２に連通している。
【００２４】
このように構成された原子炉１００を運転する場合には、冷却材や中性子減速材として用いられる軽水を循環させながら、燃料集合体１２１を構成する燃料として燃料集合体１２１に含まれているウラン２３５やプルトニウムなどの核分裂性物質に対して核分裂反応させる。核分裂性物質に対して核分裂反応をさせる場合には、原子炉容器蓋１０３に設けられた制御棒駆動装置１２５によって燃料集合体１２１への制御棒１２２の挿入量を調節する。これにより、炉心１２０内での核分裂反応を制御する。核分裂性物質が核分裂をした場合、熱エネルギが発生するが、燃料集合体１２１の周囲は循環する軽水が満たされているため、この熱エネルギは燃料集合体１２１の周囲の軽水に伝達される。これにより、原子炉容器１０１内に満たされた軽水は加熱される。このように、核分裂反応時に発生する熱エネルギによって加熱された高温の軽水は、出口ノズル１０５から排出され、蒸気発生器に送られる。
【００２５】
つまり、燃料集合体１２１に含まれている核分裂性物質が核分裂することにより、中性子を放出し、減速材および一次冷却系の冷却水として用いられている軽水が、放出された高速中性子の運動エネルギを低下させて熱中性子にし、新たな核分裂を起こし易くするとともに、発生した熱を奪って冷却する。
【００２６】
また、制御棒１２２は、核分裂性物質の核分裂時に放出される中性子を吸収することにより、炉心１２０内で生成される中性子数を調節することができるように設けられている。例えば、燃料集合体１２１への制御棒１２２の挿入量を増加させた場合には、制御棒１２２で吸収する中性子の量が増加するため、核分裂性物質を核分裂させる中性子の量が減少する。反対に、制御棒１２２を引き抜く方向に移動させ、燃料集合体１２１への制御棒１２２の挿入量を低減させた場合には、制御棒１２２で吸収する中性子の量が低減するため、核分裂性物質を核分裂させる中性子の量が増加する。これにより、核分裂性物質が核分裂をする頻度を変化させることができるため、原子炉１００の運転時は、制御棒１２２の挿入量を調節することにより核分裂反応を制御し、核分裂反応によって発生する熱エネルギの量を調節する。
【００２７】
また、原子炉１００の運転時には、一次冷却系で軽水を循環させるが、この軽水は、入口ノズル１０４から原子炉容器本体１０２内に流入し、入口ノズル１０４と連通するダウンカマー部１３３を下向きに流れ落ちて下部プレナム１３２に到達し、流れる向きを下部プレナム１３２の球面状の内面によって上向きに変える。これにより軽水は下部プレナム１３２から上昇し、下部炉心板１１２の連通孔を通過した後、炉心１２０に流入する。炉心１２０に流入した軽水は、炉心１２０に配設される燃料集合体１２１から発生する熱エネルギを吸収することにより、燃料集合体１２１を冷却する。一方、高温となって上部炉心板１１１まで上昇する。上部炉心板１１１に到達した高温の軽水は、上部炉心板１１１の連通孔を通過して上部プレナム１３１まで上昇し、出口ノズル１０５を通って原子炉容器本体１０２から排出される。
【００２８】
図２は、制御棒駆動装置の要部断面図である。図２に示すように、制御棒駆動装置１２５の制御棒クラスタ駆動軸１４０は、後述する駆動軸ハウジング１６１内で軸方向（長手方向）に移動自在に設けられている。制御棒クラスタ駆動軸１４０は、その表面に複数の周溝１４０ａが長手方向（上下方向）に等ピッチで形成されている。また、制御棒駆動装置１２５は、保持機構１４６が設けられている。保持機構１４６は、制御棒クラスタ駆動軸１４０の周溝１４０ａの１つに係合離反可能に設けられた固定つかみラッチ１４２と、この固定つかみラッチ１４２をラッチリンク１４３およびプランジャ１４４を介して駆動する固定つかみコイル１４５とを有し、固定つかみラッチ１４２を周溝１４０ａに係合させることにより制御棒クラスタ駆動軸１４０を保持するものである。また、制御棒駆動装置１２５は、駆動機構１５２が設けられている。駆動機構１５２は、制御棒クラスタ駆動軸１４０の周溝１４０ａの１つに係合離反可能に設けられた可動つかみラッチ１４７と、この可動つかみラッチ１４７をラッチリンク１４８およびプランジャ１４９を介して駆動する可動つかみコイル１５０と、ラッチリンク１４８およびプランジャ１４９を上下方向に移動させる上げコイル１５１とを有し、制御棒クラスタ駆動軸１４０を上下動させるものである。
【００２９】
なお、図２において、符号１５３は、固定つかみコイル１４５に励磁される固定取手磁極、符号１５４は、可動つかみコイル１５０に励磁される可動取手磁極、符号１５５は、上げコイル１５１に励磁される上げ磁極である。また、符号１５６ａ〜１５６ｃはリターンスプリングである。
【００３０】
固定つかみコイル１４５により固定取手磁極１５３が消磁されて固定つかみラッチ１４２が制御棒クラスタ駆動軸１４０の周溝１４０ａから離反される。一方、可動つかみコイル１５０により可動取手磁極１５４が励磁されて可動つかみラッチ１４７が制御棒クラスタ駆動軸１４０の周溝１４０ａに係合された状態から、上げコイル１５１により上げ磁極１５５を励磁すると、可動取手磁極１５４および可動つかみラッチ１４７が可動つかみコイル１５０とともにリターンスプリング１５６ａの付勢力に抗して上げ磁極１５５側に吸引され、制御棒クラスタ駆動軸１４０を周溝１４０ａの１ピッチ分上昇することができる。
【００３１】
次に、固定つかみコイル１４５により固定取手磁極１５３が励磁されて固定つかみラッチ１４２が制御棒クラスタ駆動軸１４０の周溝１４０ａに係合された後、可動つかみコイル１５０により可動取手磁極１５４が消磁されるとともに、上げコイル１５１により上げ磁極１５５が消磁されると、可動つかみラッチ１４７が制御棒クラスタ駆動軸１４０の周溝１４０ａから離反され、リターンスプリング１５６ａの付勢力で可動取手磁極１５４および可動つかみラッチ１４７が可動つかみコイル１５０とともに下降することができる。
【００３２】
そして、可動つかみコイル１５０により可動取手磁極１５４が励磁されて可動つかみラッチ１４７が制御棒クラスタ駆動軸１４０の周溝１４０ａに係合された後、固定つかみコイル１４５により固定取手磁極１５３が消磁されて固定つかみラッチ１４２が制御棒クラスタ駆動軸１４０の周溝１４０ａから離反された状態から、上述した動作を繰り返すことで制御棒クラスタ駆動軸１４０は所定ピッチまで上昇することができる。なお、制御棒クラスタ駆動軸１４０を下降させるには、上述した動作の逆動作を行えばよい。
【００３３】
図３は、制御棒駆動装置ハウジングの一部断面図であり、図４は、制御棒駆動装置ハウジングの部分拡大断面図である。制御棒駆動装置ハウジング１６０は、円筒状に形成され、図１に示すように、上述した制御棒クラスタ駆動軸１４０を内装する駆動軸ハウジング１６１と、駆動軸ハウジング１６１の外周の一部を囲むように上述した保持機構１４６や駆動機構１５２を内装するラッチハウジング１６２と、駆動軸ハウジング１６１の上端を閉塞するキャップ１６３とから構成されている。また、ラッチハウジング１６２は、その下端が原子炉容器蓋１０３に貫通して溶接された円筒状の管台１６４に連結されている。そして、駆動軸ハウジング１６１は、ラッチハウジング１６２の上端から挿入されて当該ラッチハウジング１６２に連結される。そして、制御棒クラスタ駆動軸１４０が故障した場合を想定し、当該制御棒クラスタ駆動軸１４０を取り出すため、管台１６４およびラッチハウジング１６２、ラッチハウジング１６２および駆動軸ハウジング１６１、駆動軸ハウジング１６１およびキャップ１６３は、相互にネジ結合により分離自在に連結されている。図３では、管台１６４およびラッチハウジング１６２が連結されている部分を示す。また、制御棒駆動装置ハウジング１６０の内部は、原子炉容器蓋１０３内の高温高圧の冷却材空間に連通しているため、ネジ面を伝う冷却材の漏れが考えられることから、図３に示すように、ネジ面１６５の外端側１６５ａは、キャノピーシール１６６と称する円周シール溶接で閉じられている。図４に示すように、キャノピーシール１６６は、断面がドーム状であり、溶接部１６７の断面形状の変化が少なく、ネジ面１６５（図３参照）を伝う冷却材の高圧を好適にシールし、かつ分解時の切断が容易である。
【００３４】
上述した制御棒駆動装置ハウジング１６０に係り、当該制御棒駆動装置ハウジング１６０のキャノピーシール１６６を溶接する際に用いられる溶接治具および溶接装置について以下に説明する。
【００３５】
まず、溶接治具について説明する。図５は、本実施の形態に係る溶接治具の平面図であり、図６は、図５のＡ−Ａ断面拡大図であり、図７は、図５のＢ−Ｂ断面拡大図であり、図８は、溶接治具の底面図であり、図９は、溶接治具の開状態の平面図である。
【００３６】
溶接治具１は、図５〜図９に示すように、治具本体２と、ガス導入部３と、溶接トーチ配置部４と、ガイド部５と、取付部６と、開閉部７とを備えている。
【００３７】
治具本体２は、図５に示すように、キャノピーシール１６６の周りを囲むようにキャノピーシール１６６の円周に沿って円環状に形成されている。この治具本体２は、図６および図７に示すように、内周面にキャノピーシール１６６の開先部１６６ａに向けて所定の空間をなす凹部２ａが形成されている。
【００３８】
ガス導入部３は、治具本体２に設けられている。ガス導入部３は、図６に示すように、治具本体２の円環状の外側に導入口３ａを有するとともに、治具本体２の凹部２ａに排出口３ｂを有して治具本体２の内部を貫通して設けられている。具体的に、ガス導入部３は、治具本体２の円環状に沿うように凹部２ａに嵌め込まれた導入管３ｃを有している。導入管３ｃは両端が閉塞して形成されている。そして、導入管３ｃにおいて、凹部２ａに向く側に、治具本体２の円環状に沿って所定間隔で複数の排出口３ｂが設けられている。また、治具本体２は、円環状の外側から導入管３ｃ内に開通する導入通路３ｄが形成されている。そして、導入通路３ｄが治具本体２の円環状の外側に開口する部分が導入口３ａとして形成されている。本実施の形態では、導入通路３ｄが、治具本体２における円環状の外側に溶接固定された延長管３ｅを介して治具本体２の外側に延長され、当該延長管３ｅの延出端に取り付けられたカプラ３ｆの開口する部分が導入口３ａとして構成されている。このカプラ３ｆは、シールドガスを供給するガス供給ホース（図示省略）が接続される。なお、本実施の形態では、治具本体２が２分割されており、ガス導入部３は、治具本体２の分割されたそれぞれに設けられている。
【００３９】
溶接トーチ配置部４は、図５に示すように、治具本体２の一部が切り欠かれて、当該治具本体２の円環状の外側と内側とが開通して形成された部分である。すなわち、溶接トーチ配置部４は、後述する溶接装置１０の溶接トーチ１５が、治具本体２の円環状の外側から円環状の内側に向けて配置され、これにより、溶接トーチ１５がキャノピーシール１６６の開先部１６６ａに接近できるように構成された部分である。
【００４０】
ガイド部５は、治具本体２に設けられている。ガイド部５は、図７に示すように、制御棒駆動装置ハウジング１６０に接触して治具本体２の凹部２ａをキャノピーシール１６６の開先部１６６ａに対面した位置で保持するためのものである。具体的に、ガイド部５は、治具本体２の上面に固定されたベース部材５ａに対し、ローラ５ｂが軸５ｃを中心として回転可能に取り付けられ、ローラ５ｄが軸５ｅを中心として回転可能に取り付けられている。ローラ５ｂは、治具本体２における環状の放射方向に延在する軸５ｃを中心に回転可能に設けられている。ローラ５ｂは、管台１６４およびラッチハウジング１６２が連結されるキャノピーシール１６６部分において、ラッチハウジング１６２の下方に向く外面に接触することで、キャノピーシール１６６の開先部１６６ａに対面した上下位置で治具本体２の凹部２ａを保持するとともに、キャノピーシール１６６の円周に沿う治具本体２の移動を案内するように回転する。また、ローラ５ｄは、治具本体２における環状の放射方向に直交する軸５ｅを中心に回転可能に設けられている。ローラ５ｄは、管台１６４およびラッチハウジング１６２が連結されるキャノピーシール１６６部分において、ラッチハウジング１６２の径外に向く外面に接触することで、キャノピーシール１６６の開先部１６６ａに対面した径方向位置で治具本体２の凹部２ａを保持するとともに、キャノピーシール１６６の円周に沿う治具本体２の移動を案内するように回転する。このガイド部５は、治具本体２の環状の周りに複数（本実施の形態では４つ）設けられ、治具本体２の分割されたそれぞれに２つずつ設けられている。
【００４１】
取付部６は、後述する溶接装置１０に治具本体２を支持する後述の溶接治具支持部１３としての支持棒１３ａ（図１２参照）が取り付けられる部分である。具体的に、取付部６は、図５および図８に示すように、図１２に示す支持棒１３ａの先端（上端）に設けられた雄ネジ部が螺合する雌ネジ穴６ａが下方に向けて形成されている。この取付部６は、治具本体２の環状の周りに複数（本実施の形態では２つ）設けられ、治具本体２の分割されたそれぞれに１つずつ設けられている。
【００４２】
開閉部７は、治具本体２の円環状を開閉するものである。開閉部７は、図５および図９に示すように、溶接トーチ配置部４をなす切り欠き部分を先端とし、当該溶接トーチ配置部４の直径方向の反対側を基端として治具本体２を２分割している。そして、開閉部７は、治具本体２の分割されたそれぞれの基端を軸７ａで連結することで、図９に示すように治具本体２の分割されたそれぞれが溶接トーチ配置部４から円環状を開くように構成されている。治具本体２が開いた場合、その開け口がキャノピーシール１６６部分の径よりも大きくなる。また、開閉部７は、軸７ａの周りに捻りコイルばね７ｂを設け、当該捻りコイルばね７ｂの各端部を治具本体２の分割されたそれぞれに固定することで、捻りコイルばね７ｂの弾性力で、図５に示すように治具本体２の分割されたそれぞれが閉じて円環状を維持するように構成されている。
【００４３】
このように、本実施の形態の溶接治具１は、円筒状に形成された制御棒駆動装置ハウジング１６０にて円周状に設けられるキャノピーシール１６６を円周に沿って溶接するためのもので、キャノピーシール１６６の円周に沿って円環状に形成され、内周面をキャノピーシール１６６の開先部１６６ａに向けて配置される治具本体２と、治具本体２の円環状の外側に導入口３ａを有するとともに治具本体２の内周面に排出口３ｂを有して治具本体２の内部を貫通するガス導入部３と、治具本体２の一部が切り欠かれて形成され治具本体２の円環状の外側と内側とを開通する溶接トーチ配置部４と、治具本体２に設けられ制御棒駆動装置ハウジング１６０に接触して治具本体２の内周面がキャノピーシール１６６の開先部１６６ａに対向した位置となるように治具本体２を保持するガイド部５とを備える。
【００４４】
この溶接治具１によれば、ガス導入部３の導入口３ａからシールドガス（例えば、アルゴンガス）を供給し、キャノピーシール１６６の円周に沿って治具本体２を回転させながら、溶接トーチ配置部４の位置に配置した溶接トーチ１５でキャノピーシール１６６の開先部１６６ａをＴＩＧ溶接する。これにより、ＴＩＧ溶接時のシールドガスを開先部１６６ａに適宜導入し、かつキャノピーシール１６６の円周に沿って容易にＴＩＧ溶接を行うことが可能になる。
【００４５】
また、本実施の形態の溶接治具１は、治具本体２の円環状を開閉する開閉部７をさらに備える。
【００４６】
この溶接治具１によれば、開閉部７によって治具本体２の円環状を開けることで、円筒状の制御棒駆動装置ハウジング１６０の周りに治具本体２を容易に装着することが可能になる。
【００４７】
次に、溶接装置について説明する。図１０は、本実施の形態に係る溶接装置の平面図であり、図１１は、溶接装置に溶接治具を取り付けた平面図であり、図１２は、溶接装置に溶接治具を取り付けた正面図である。
【００４８】
溶接装置１０は、図１０〜図１２に示すように、固定部１１と、回転部１２と、溶接治具支持部１３と、溶接トーチ支持部１４とを備えている。
【００４９】
固定部１１は、制御棒駆動装置ハウジング１６０のラッチハウジング１６２の下端が接続される管台１６４の円周に沿うように円筒状に形成された固定部本体１１ａを有している。また、固定部１１は、固定部本体１１ａの円筒状の内側において進退可能に設けられたチャック部１１ｂを有している。チャック部１１ｂは、例えば、エアシリンダ（図示省略）へのエアの供給によって固定部本体１１ａの内側に進退移動する。そして、チャック部１１ｂは、固定部本体１１ａの内側に進出した場合に管台１６４の外周面に当接する。これにより、固定部１１は、管台１６４を抱くようにして当該管台１６４に固定される。一方、チャック部１１ｂは、固定部本体１１ａの内側から後退した場合に管台１６４の外周面から離隔する。これにより、固定部１１は、管台１６４への固定を解かれる。このチャック部１１ｂは、固定部本体１１ａの円周に沿って複数（本実施の形態では４つ）設けられている。また、固定部１１は、固定部本体１１ａの外周において、円筒状の固定枠１１ｃが、固定部本体１１ａに対して底部が繋がって一体に設けられている。
【００５０】
回転部１２は、固定部１１における固定部本体１１ａと固定枠１１ｃとの間にて、固定部本体１１ａの周りに回転可能に設けられている。この回転部１２は、固定部本体１１ａの周りを囲むように円環状に形成された回転盤１２ａを上部に有している。回転盤１２ａは、その下側において固定部本体１１ａと固定枠１１ｃとの間に設けられた円環状のレール（図示省略）に対して回転可能に支持されている。また、回転部１２は、駆動部１２ｂを有している。駆動部１２ｂは、固定枠１１ｃに固定されたモータであり、回転盤１２ａを回転させる動力を与える。また、駆動部１２ｂは、パルスモータなどを用いることで、回転盤１２ａの回転角度が制御できる。
【００５１】
溶接治具支持部１３は、上述した溶接治具１を支持するものである。溶接治具支持部１３は、図１２に示すように、支持棒１３ａと、固定基部１３ｂとを有している。支持棒１３ａは、その先端（上端）に、溶接治具１における取付部６の雌ネジ穴６ａに螺合する雄ネジ部が設けられている。固定基部１３ｂは、回転部１２の回転盤１２ａに固定され、支持棒１３ａの基端（下端）を挿入しネジ１３ｃで固定するものである。すなわち、溶接治具支持部１３は、回転部１２の回転盤１２ａに対し、支持棒１３ａを介して溶接治具１を支持する。また、溶接治具支持部１３は、溶接治具１における取付部６の雌ネジ穴６ａに螺合する支持棒１３ａの螺合深さを変えることで、溶接治具１を支持する高さを調整する。これにより、溶接治具支持部１３は、溶接治具１をキャノピーシール１６６の開先部１６６ａの位置で支持する。なお、溶接治具支持部１３において、支持棒１３ａ、固定基部１３ｂおよびネジ１３ｃは、溶接治具１の取付部６に対応して複数（本実施の形態では２つ）設けられている。
【００５２】
溶接トーチ支持部１４は、溶接トーチ１５を支持するものである。溶接トーチ支持部１４は、溶接トーチ１５が固定される固定台１４ａを有している。また、溶接トーチ支持部１４は、回転盤１２ａの回転中心に向けて延在するように回転盤１２ａに固定されたレール１４ｂを有している。そして、レール１４ｂの上に、当該レール１４ｂの延在方向に移動可能に移動板１４ｃが設けられている。移動板１４ｃと固定台１４ａとは、モータ、およびモータの駆動を伝達するギヤボックスを含む駆動機構１４ｄを介して連結されている。この駆動機構１４ｄは、移動板１４ｃをレール１４ｂに沿って移動させる駆動力を与える。すなわち、溶接トーチ支持部１４は、回転部１２の回転盤１２ａに対し、固定台１４ａ、レール１４ｂ、移動板１４ｃおよび駆動機構１４ｄを介して溶接トーチ１５を支持する。また、溶接トーチ支持部１４は、駆動機構１４ｄの駆動によって、キャノピーシール１６６の開先部１６６ａに対して溶接トーチ１５を接近または離隔移動する。これにより、溶接トーチ支持部１４は、溶接治具支持部１３によって支持された溶接治具１の溶接トーチ配置部４に対して溶接トーチ１５を配置する。
【００５３】
なお、溶接装置１０は、固定部１１および回転部１２が、円環状を開閉できるように構成されている。固定部１１および回転部１２は、２分割されており、分割されたそれぞれその一端が軸１６で連結されている。これにより、分割されたそれぞれの他端が開く。固定部１１および回転部１２が開いた場合、固定部１１の開け口が管台１６４部分の径よりも大きくなる。これにより、円筒状の制御棒駆動装置ハウジング１６０の周りに溶接装置１０を容易に装着することが可能になる。また、図には明示しないが、固定部１１および回転部１２が閉じた状態は、ロック機構によって保持される。
【００５４】
また、溶接装置１０は、図１０および図１１に示すように、溶接トーチ１５に対して溶接ワイヤ１８を送るワイヤ送り機構１７を有している。ワイヤ送り機構１７は、回転部１２の回転盤１２ａに取り付けられており、溶接ワイヤ１８が巻き付けられるワイヤリール１７ａと、ワイヤリール１７ａに巻き付けられた溶接ワイヤ１８を送り出すワイヤフィーダ１７ｂと、ワイヤフィーダ１７ｂにより送り出された溶接ワイヤ１８を、溶接トーチ１５の位置まで案内するワイヤガイド１７ｃとを有している。また、ワイヤガイド１７ｃと溶接トーチ１５との間は、溶接ワイヤ１８が折れ曲がることなく円滑に溶接トーチ１５まで送れるように、ワイヤガイド１７ｃから溶接トーチ１５まで延在する可撓性のチューブ１７ｄが設けられている。このチューブ１７ｄの先端は、上述した溶接トーチ支持部１４の移動板１４ｃに対して支持され、溶接トーチ１５とともに移動可能に設けられている。
【００５５】
また、溶接装置１０は、図１０および図１１に示すように、撮影手段１９を有している。撮影手段１９は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサであり、溶接トーチ１５周辺を撮影するものである。撮影手段１９は、上述した溶接トーチ支持部１４の移動板１４ｃに対して支持され、溶接トーチ１５とともに移動可能に設けられている。
【００５６】
また、溶接装置１０は、図１０および図１１に示すように、照明手段２０を有している。照明手段２０は、溶接トーチ１５周辺を照らすものである。照明手段２０は、回転部１２の回転盤１２ａに取り付けられ、本実施の形態では、光源部２０ａと、反射部２０ｂとを有している。光源部２０ａは、光を照射する。反射部２０ｂは、光源部２０ａが照射した光を溶接トーチ１５周辺に向けて反射する。なお、光源部２０ａによって光を溶接トーチ１５周辺に直接照射できれば、反射部２０ｂを設けなくてもよい。
【００５７】
このような溶接装置１０は、固定部１１におけるチャック部１１ｂの駆動、回転部１２における回転盤１２ａの駆動（駆動部１２ｂの駆動）、溶接トーチ支持部１４における移動板１４ｃの駆動（駆動機構１４ｄの駆動）、溶接トーチ１５の駆動、ワイヤ送り機構１７におけるワイヤフィーダ１７ｂの駆動、撮影手段１９の駆動、照明手段２０における光源部２０ａの駆動、および溶接治具１におけるガス導入部３のカプラ３ｆに接続されるガス供給ホースへのシールドガスの供給は、不図示の制御手段によって一括して制御される。
【００５８】
上述した溶接装置１０によってキャノピーシール１６６の溶接を行うには、固定部１１および回転部１２を開閉させて管台１６４に対して装着した状態で、開閉部７の開閉によって管台１６４を通した溶接治具１を、溶接治具支持部１３に取り付ける。ここで、溶接治具１の溶接トーチ配置部４と溶接トーチ１５との位置を合わせるように、溶接治具支持部１３によって溶接治具１の高さ位置を調整する。次に、溶接治具１における治具本体２の内周面がキャノピーシール１６６の開先部１６６ａに対向した位置となるように、溶接装置１０を上方に移動させ、固定部１１により溶接装置１０を管台１６４に固定する。次に、溶接治具１にシールドガス（例えば、アルゴンガス）を供給し、溶接トーチ１５の電極に電圧を印可し、回転部１２を回転させる。これにより、キャノピーシール１６６の円周に沿ってシールドガスを供給しながらキャノピーシール１６６の開先部１６６ａをＴＩＧ溶接することができる。
【００５９】
このように、本実施の形態の溶接装置１０は、円筒状に形成された制御棒駆動装置ハウジング１６０にて円周状に設けられるキャノピーシール１６６を円周に沿って溶接するためのもので、制御棒駆動装置ハウジング１６０の管台１６４に固定される固定部１１と、制御棒駆動装置ハウジング１６０を中心に回転する態様で固定部１１に設けられた回転部１２と、回転部１２に設けられており上述した溶接治具１をキャノピーシール１６６の開先部１６６ａの位置で支持する溶接治具支持部１３と、回転部１２に設けられており溶接治具１の溶接トーチ配置部４に溶接トーチ１５を配置する溶接トーチ支持部１４とを備える。
【００６０】
この溶接装置１０によれば、溶接治具１を溶接治具支持部１３に取り付け、固定部１１によって溶接装置１０を管台１６４に固定した状態で、溶接治具１にシールドガス（例えば、アルゴンガス）を供給し、溶接トーチ１５の電極に電圧を印可し、回転部１２を回転させることで、キャノピーシール１６６の円周に沿ってシールドガスを供給しながらキャノピーシール１６６の開先部１６６ａを溶接できる。この結果、ＴＩＧ溶接時のシールドガスを開先部１６６ａに適宜導入し、かつキャノピーシール１６６の円周に沿って容易にＴＩＧ溶接を行うことが可能になる。
【００６１】
なお、上述した溶接治具１および溶接装置１０は、管台１６４およびラッチハウジング１６２が連結されるキャノピーシール１６６に対応した形態であるが、その他、ラッチハウジング１６２および駆動軸ハウジング１６１が連結されるキャノピーシールや、駆動軸ハウジング１６１およびキャップ１６３が連結されるキャノピーシールに対しても、多少の形状の変更を要すものの同様の構成により、シールドガスを適宜導入し、かつ容易にＴＩＧ溶接を行うことが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
以上のように、本発明に係る制御棒駆動装置ハウジングの溶接治具および溶接装置は、シールドガスを適宜導入し、かつ容易に制御棒駆動装置ハウジングの溶接を行うことに適している。
【符号の説明】
【００６３】
１ 溶接治具
２ 治具本体
３ ガス導入部
３ａ 導入口
３ｂ 排出口
４ 溶接トーチ配置部
５ ガイド部
６ 取付部
７ 開閉部
１０ 溶接装置
１１ 固定部
１２ 回転部
１３ 溶接治具支持部
１４ 溶接トーチ支持部
１５ 溶接トーチ
１６ 軸
１７ ワイヤ送り機構
１８ 溶接ワイヤ
１６０ 制御棒駆動装置ハウジング
１６６ キャノピーシール
１６６ａ 開先部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子炉容器の上部に配置されて炉心に対して制御棒を出し入れする制御棒駆動装置の組み立てや補修の際に用いられる、制御棒駆動装置ハウジングの溶接治具および溶接装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
加圧水型原子炉（ＰＷＲ：Pressurized Water Reactor）は、炉心内で生成される中性子を制御棒により吸収することで、その中性子数を調整し、原子炉出力を制御している。そのため、この制御棒は、予め炉心を構成する燃料集合体の内部に分散して複数組み込まれており、一括して制御される。各制御棒は、原子炉容器の上部に配置された制御棒駆動装置（ＣＲＤＭ：control rod drive mechanism）により炉心に対して出し入れされる。
【０００３】
加圧水型原子炉用の制御棒駆動装置としては、一般に、磁気式ジャッキが多く適用される。この磁気式ジャッキは、制御棒駆動軸を間欠的に把持するラッチを、電磁力を利用して動かして制御棒駆動軸を軸方向に駆動するもので、円筒状の制御棒駆動装置ハウジング内に収納されている。制御棒駆動装置ハウジングは、制御棒駆動軸を内装する駆動軸ハウジング、駆動軸ハウジングの周りを囲むとともに電磁コイルやラッチを内装するラッチハウジング、および駆動軸ハウジングの上端部を塞ぐキャップから構成されている。ラッチハウジングは、その下端が原子炉容器蓋に貫通して溶接された管台に連結されている。駆動軸ハウジングは、ラッチハウジングの上端から挿入されて当該ラッチハウジングに連結されている。キャップは、駆動軸ハウジングの上端に連結されている。そして、制御棒駆動軸が故障した場合を想定し、制御棒駆動軸を取り出すために、管台およびラッチハウジング、ラッチハウジングおよび駆動軸ハウジング、駆動軸ハウジングおよびキャップは、相互にネジ結合により分離自在に連結されている。また、制御棒駆動装置ハウジングの内部は、原子炉容器蓋内の高温高圧の冷却材空間に連通しているため、ネジ面を伝う冷却材の漏れが考えられることから、接合ネジ面の外端側は、キャノピーシールと称する円周シール溶接で閉じられている。このキャノピーシールは、断面がドーム状であり、溶接部の断面形状の変化が少なく、ネジ面を伝う冷却材の高圧を好適にシールし、かつ分解時の切断が容易である（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
このような制御棒駆動装置を組み立てる際や補修の際には、制御棒駆動装置ハウジングのキャノピーシールを溶接することになるが、キャノピーシールは、制御棒駆動装置ハウジングの外径に沿って円周状に設けられているために当該円周状に沿って溶接しなければならず、しかも内部が密閉されるためにＴＩＧ溶接時のシールドガスを外側から導入しなければならない。このため、従来では、キャノピーシールの開先部にインサートリングを仮付けし、このインサートリングの一部に設けられた切欠穴から注射のようにシールドガスを注入しつつ、周状に溶接していた。このような溶接作業は、非常に手間がかかるとともに、シールドガスがキャノピーシール内に閉じ込められてしまう問題があった。
【０００５】
なお、例えば、特許文献２に記載の片面ＴＩＧ溶接方法は、溶接トーチからシールドガスを噴出させながら移動させることによって被溶接物に溶接ビードを形成することが記載されている。しかしながら、上述したキャノピーシールのような円周状の部分に対し、シールドガスの空間を設けながら溶接を行うことは容易ではなく、上述した問題を解消することは困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−１２３２７６号公報
【特許文献２】特開昭５９−２４５７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上述した課題を解決するものであり、シールドガスを適宜導入し、かつ容易に溶接を行うことのできる制御棒駆動装置ハウジングの溶接治具および溶接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】
【０００８】
上述の目的を達成するために、本発明の制御棒駆動装置ハウジングの溶接治具は、円筒状に形成された制御棒駆動装置ハウジングにて円周状に設けられるキャノピーシールを円周に沿って溶接するための制御棒駆動装置ハウジングの溶接治具であって、前記キャノピーシールの円周に沿って円環状に形成され、内周面を前記キャノピーシールの開先部に向けて配置される治具本体と、前記治具本体の円環状の外側に導入口を有するとともに前記治具本体の内周面側に排出口を有して前記治具本体の内部を貫通するガス導入部と、前記治具本体の一部が切り欠かれて形成され当該治具本体の円環状の外側と内側とを開通する溶接トーチ配置部と、前記治具本体に設けられ前記制御棒駆動装置ハウジングに接触することで前記治具本体の内周面が前記キャノピーシールの開先部に対向した位置となるように前記治具本体を保持するガイド部と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
この制御棒駆動装置ハウジングの溶接治具によれば、ガス導入部の導入口からシールドガスを供給し、キャノピーシールの円周に沿って治具本体を回転させながら、溶接トーチ配置部の位置に配置した溶接トーチでキャノピーシールの開先部を溶接する。これにより、溶接時のシールドガスを開先部に適宜導入し、かつキャノピーシールの円周に沿って容易に溶接を行うことができる。
【００１０】
また、本発明の制御棒駆動装置ハウジングの溶接治具は、前記治具本体の円環状を開閉する開閉部をさらに備えることを特徴とする。
【００１１】
この制御棒駆動装置ハウジングの溶接治具によれば、開閉部によって治具本体の円環状を開けることで、円筒状の制御棒駆動装置ハウジングの周りに治具本体を容易に装着することができる。
【００１２】
上述の目的を達成するために、本発明の制御棒駆動装置ハウジングの溶接装置は、円筒状に形成された制御棒駆動装置ハウジングにて円周状に設けられるキャノピーシールを円周に沿って溶接するための制御棒駆動装置ハウジングの溶接装置であって、前記制御棒駆動装置ハウジングに固定される固定部と、前記制御棒駆動装置ハウジングを中心に回転する態様で前記固定部に設けられた回転部と、前記回転部に設けられており上述の溶接治具を前記キャノピーシールの開先部の位置で支持する溶接治具支持部と、前記回転部に設けられており前記溶接治具の溶接トーチ配置部に溶接トーチを配置する溶接トーチ支持部と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
この制御棒駆動装置ハウジングの溶接装置によれば、溶接治具を溶接治具支持部に取り付け、固定部によって溶接装置を管台に固定した状態で、溶接治具にシールドガスを供給し、溶接トーチの電極に電圧を印可し、回転部を回転させることで、キャノピーシールの円周に沿ってシールドガスを供給しながらキャノピーシールの開先部を溶接できる。この結果、溶接時のシールドガスを開先部に適宜導入し、かつキャノピーシールの円周に沿って容易に溶接を行うことができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、シールドガスを適宜導入し、かつ容易に制御棒駆動装置ハウジングの溶接を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、制御棒駆動装置を備える原子炉の概略図である。
【図２】図２は、制御棒駆動装置の要部断面図である。
【図３】図３は、制御棒駆動装置ハウジングの一部断面図である。
【図４】図４は、制御棒駆動装置ハウジングの部分拡大断面図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態に係る溶接治具の平面図である。
【図６】図６は、図５のＡ−Ａ断面拡大図である。
【図７】図７は、図５のＢ−Ｂ断面拡大図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態に係る溶接治具の底面図である。
【図９】図９は、本発明の実施の形態に係る溶接治具の開状態の平面図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施の形態に係る溶接装置の平面図である。
【図１１】図１１は、本発明の実施の形態に係る溶接装置に溶接治具を取り付けた平面図である。
【図１２】図１２は、本発明の実施の形態に係る溶接装置に溶接治具を取り付けた正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本発明に係る実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。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、下記実施の形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
【００１７】
図１は、制御棒駆動装置を備える原子炉の概略図である。なお、以下の説明では、原子炉１００の使用時の設置状態における上方を各部においても上方とし、使用時の設置状態における下方を各部においても下方として説明する。図１に示す原子炉１００は、エネルギを取り出す際における経路を一次冷却系と二次冷却系とに分離した加圧水型原子炉（ＰＷＲ：Pressurized Water Reactor）となっている。加圧水型原子炉が使用される原子力発電プラントの概略について説明すると、加圧水型原子炉では、軽水（冷却材）を原子炉冷却材および中性子減速材として使用し、この軽水の循環経路である一次冷却系に加圧器（図示省略）を設けることにより、一次冷却系では軽水を炉心全体にわたって沸騰しない高温高圧水にする。一次冷却系では高温高圧水を、二次冷却系との間で熱交換を行う部分である蒸気発生器（図示省略）に送り、二次冷却系を循環する軽水との間で熱交換を行う。二次冷却系では、この熱交換により蒸気を発生させ、発生した蒸気をタービン発電機（図示省略）へ送ることにより、タービン発電機で発電をする。
【００１８】
このように加圧水型原子炉として設けられる本実施の形態に係る原子炉１００において、圧力容器として設けられる原子炉容器１０１は、その内部に炉内構造物が挿入できるように、原子炉容器本体１０２と、当該原子炉容器本体１０２の上部に装着されて原子炉容器本体１０２に対して開閉可能な原子炉容器蓋１０３と、により構成されている。このうち、原子炉容器本体１０２は、原子炉１００の設置時の上下方向における上部が開口するとともに、下部が球面状に閉塞されたほぼ円筒形の形状で形成されている。また、原子炉容器本体１０２は、開口側の端部である上端側付近に、一次冷却系で用いる冷却水である一次冷却水としての軽水を給排水する入口ノズル１０４および出口ノズル１０５が形成されている。
【００１９】
原子炉容器本体１０２内において、入口ノズル１０４および出口ノズル１０５の下方には、ほぼ円筒形の形状で形成される炉心槽１１０が設けられている。炉心槽１１０は、ほぼ円筒形の形状で形成され、原子炉容器本体１０２の内面と所定の隙間を有し、かつ原子炉容器本体１０２の円筒形に対して中心軸が一致するように設けられている。
【００２０】
原子炉容器本体１０２内において、炉心槽１１０は、その上部が上部炉心板１１１に連結されている。上部炉心板１１１は、円板形状で形成され、かつ多数の連通孔（図示省略）が貫通して形成されており、原子炉容器本体１０２内に水平に設けられている。また、炉心槽１１０は、その下部が下部炉心板１１２に連結されている。下部炉心板１１２は、上部炉心板１１１と同様に円板形状で形成され、かつ多数の連通孔（図示省略）が貫通して形成されており、原子炉容器本体１０２内に水平に設けられている。
【００２１】
原子炉容器本体１０２内において、炉心槽１１０の上方には、上部炉心支持板１１３が固定されている。この上部炉心支持板１１３は、複数の炉心支持ロッド１１４が吊り下げて設けられ、この炉心支持ロッド１１４を介して上部炉心板１１１が吊り下げて支持されている。つまり、上部炉心板１１１が炉心支持ロッド１１４を介して上部炉心支持板１１３に吊り下げ支持されることにより、上部炉心板１１１に連結される炉心槽１１０も上部炉心支持板１１３に吊り下げ支持されている。一方、下部炉心板１１２は、原子炉容器本体１０２の内面に対して複数のラジアルキー１１５により位置決め保持されており、これにより、炉心槽１１０は、複数のラジアルキー１１５により原子炉容器本体１０２の内面に対して位置決め保持されている。
【００２２】
そして、このように設けられる炉心槽１１０と上部炉心板１１１と下部炉心板１１２とにより炉心１２０が形成されている。炉心１２０は、多数の燃料集合体１２１が配置される。この燃料集合体１２１は、多数の燃料棒が支持格子により格子状に束ねられて構成されている。また、燃料集合体１２１は、制御棒１２２が挿入可能に構成されている。制御棒１２２は、複数の上端がまとめられて制御棒クラスタ１２３とされている。上部炉心板１１１は、上部炉心支持板１１３を貫通する多数の制御棒クラスタ案内管１２４に支持されている。制御棒クラスタ案内管１２４は、制御棒クラスタ１２３を案内するもので、原子炉容器蓋１０３を貫通した上端部が、制御棒駆動装置１２５まで延出されている。そして、制御棒駆動装置１２５から延出された後述の制御棒クラスタ駆動軸１４０が、制御棒クラスタ案内管１２４内を通って制御棒クラスタ１２３に繋がり、燃料集合体１２１まで延出されている。また、図示しないが、上部炉心支持板１１３には、この上部炉心支持板１１３を貫通する多数の炉内計装案内管が支持されている。炉内計装案内管は、下端部が燃料集合体１２１まで延出されており、燃料集合体１２１に対して中性子束を計測できるセンサを挿入可能に設けられている。
【００２３】
また、原子炉容器本体１０２内において、炉心１２０の上方に位置して出口ノズル１０５に連通する部分は、上部プレナム１３１として形成されている。一方、炉心１２０の下方に位置し、下部炉心板１１２と、原子炉容器本体１０２の下部で球面状の閉塞されている部分の内面とで形成される半球状の空間は、下部プレナム１３２として形成されている。さらに、原子炉容器本体１０２と炉心槽１１０との間に形成され、入口ノズル１０４と下部プレナム１３２とに連通する部分は、ダウンカマー部１３３として形成されている。上部プレナム１３１は、炉心槽１１０と上部炉心支持板１１３と上部炉心板１１１とで区画されることにより形成され、出口ノズル１０５に連通するとともに、上部炉心板１１１に形成された多数の連通孔を介して炉心１２０に連通している。下部プレナム１３２は、炉心槽１１０の底部となる下部炉心板１１２と原子炉容器本体１０２とで区画されることにより形成され、下部炉心板１１２に形成された多数の連通孔を介して炉心１２０に連通している。ダウンカマー部１３３は、原子炉容器本体１０２と炉心槽１１０の側壁とによって区画されることにより形成され、上部は入口ノズル１０４に連通しており、下部は下部プレナム１３２に連通している。
【００２４】
このように構成された原子炉１００を運転する場合には、冷却材や中性子減速材として用いられる軽水を循環させながら、燃料集合体１２１を構成する燃料として燃料集合体１２１に含まれているウラン２３５やプルトニウムなどの核分裂性物質に対して核分裂反応させる。核分裂性物質に対して核分裂反応をさせる場合には、原子炉容器蓋１０３に設けられた制御棒駆動装置１２５によって燃料集合体１２１への制御棒１２２の挿入量を調節する。これにより、炉心１２０内での核分裂反応を制御する。核分裂性物質が核分裂をした場合、熱エネルギが発生するが、燃料集合体１２１の周囲は循環する軽水が満たされているため、この熱エネルギは燃料集合体１２１の周囲の軽水に伝達される。これにより、原子炉容器１０１内に満たされた軽水は加熱される。このように、核分裂反応時に発生する熱エネルギによって加熱された高温の軽水は、出口ノズル１０５から排出され、蒸気発生器に送られる。
【００２５】
つまり、燃料集合体１２１に含まれている核分裂性物質が核分裂することにより、中性子を放出し、減速材および一次冷却系の冷却水として用いられている軽水が、放出された高速中性子の運動エネルギを低下させて熱中性子にし、新たな核分裂を起こし易くするとともに、発生した熱を奪って冷却する。
【００２６】
また、制御棒１２２は、核分裂性物質の核分裂時に放出される中性子を吸収することにより、炉心１２０内で生成される中性子数を調節することができるように設けられている。例えば、燃料集合体１２１への制御棒１２２の挿入量を増加させた場合には、制御棒１２２で吸収する中性子の量が増加するため、核分裂性物質を核分裂させる中性子の量が減少する。反対に、制御棒１２２を引き抜く方向に移動させ、燃料集合体１２１への制御棒１２２の挿入量を低減させた場合には、制御棒１２２で吸収する中性子の量が低減するため、核分裂性物質を核分裂させる中性子の量が増加する。これにより、核分裂性物質が核分裂をする頻度を変化させることができるため、原子炉１００の運転時は、制御棒１２２の挿入量を調節することにより核分裂反応を制御し、核分裂反応によって発生する熱エネルギの量を調節する。
【００２７】
また、原子炉１００の運転時には、一次冷却系で軽水を循環させるが、この軽水は、入口ノズル１０４から原子炉容器本体１０２内に流入し、入口ノズル１０４と連通するダウンカマー部１３３を下向きに流れ落ちて下部プレナム１３２に到達し、流れる向きを下部プレナム１３２の球面状の内面によって上向きに変える。これにより軽水は下部プレナム１３２から上昇し、下部炉心板１１２の連通孔を通過した後、炉心１２０に流入する。炉心１２０に流入した軽水は、炉心１２０に配設される燃料集合体１２１から発生する熱エネルギを吸収することにより、燃料集合体１２１を冷却する。一方、高温となって上部炉心板１１１まで上昇する。上部炉心板１１１に到達した高温の軽水は、上部炉心板１１１の連通孔を通過して上部プレナム１３１まで上昇し、出口ノズル１０５を通って原子炉容器本体１０２から排出される。
【００２８】
図２は、制御棒駆動装置の要部断面図である。図２に示すように、制御棒駆動装置１２５の制御棒クラスタ駆動軸１４０は、後述する駆動軸ハウジング１６１内で軸方向（長手方向）に移動自在に設けられている。制御棒クラスタ駆動軸１４０は、その表面に複数の周溝１４０ａが長手方向（上下方向）に等ピッチで形成されている。また、制御棒駆動装置１２５は、保持機構１４６が設けられている。保持機構１４６は、制御棒クラスタ駆動軸１４０の周溝１４０ａの１つに係合離反可能に設けられた固定つかみラッチ１４２と、この固定つかみラッチ１４２をラッチリンク１４３およびプランジャ１４４を介して駆動する固定つかみコイル１４５とを有し、固定つかみラッチ１４２を周溝１４０ａに係合させることにより制御棒クラスタ駆動軸１４０を保持するものである。また、制御棒駆動装置１２５は、駆動機構１５２が設けられている。駆動機構１５２は、制御棒クラスタ駆動軸１４０の周溝１４０ａの１つに係合離反可能に設けられた可動つかみラッチ１４７と、この可動つかみラッチ１４７をラッチリンク１４８およびプランジャ１４９を介して駆動する可動つかみコイル１５０と、ラッチリンク１４８およびプランジャ１４９を上下方向に移動させる上げコイル１５１とを有し、制御棒クラスタ駆動軸１４０を上下動させるものである。
【００２９】
なお、図２において、符号１５３は、固定つかみコイル１４５に励磁される固定取手磁極、符号１５４は、可動つかみコイル１５０に励磁される可動取手磁極、符号１５５は、上げコイル１５１に励磁される上げ磁極である。また、符号１５６ａ〜１５６ｃはリターンスプリングである。
【００３０】
固定つかみコイル１４５により固定取手磁極１５３が消磁されて固定つかみラッチ１４２が制御棒クラスタ駆動軸１４０の周溝１４０ａから離反される。一方、可動つかみコイル１５０により可動取手磁極１５４が励磁されて可動つかみラッチ１４７が制御棒クラスタ駆動軸１４０の周溝１４０ａに係合された状態から、上げコイル１５１により上げ磁極１５５を励磁すると、可動取手磁極１５４および可動つかみラッチ１４７が可動つかみコイル１５０とともにリターンスプリング１５６ａの付勢力に抗して上げ磁極１５５側に吸引され、制御棒クラスタ駆動軸１４０を周溝１４０ａの１ピッチ分上昇することができる。
【００３１】
次に、固定つかみコイル１４５により固定取手磁極１５３が励磁されて固定つかみラッチ１４２が制御棒クラスタ駆動軸１４０の周溝１４０ａに係合された後、可動つかみコイル１５０により可動取手磁極１５４が消磁されるとともに、上げコイル１５１により上げ磁極１５５が消磁されると、可動つかみラッチ１４７が制御棒クラスタ駆動軸１４０の周溝１４０ａから離反され、リターンスプリング１５６ａの付勢力で可動取手磁極１５４および可動つかみラッチ１４７が可動つかみコイル１５０とともに下降することができる。
【００３２】
そして、可動つかみコイル１５０により可動取手磁極１５４が励磁されて可動つかみラッチ１４７が制御棒クラスタ駆動軸１４０の周溝１４０ａに係合された後、固定つかみコイル１４５により固定取手磁極１５３が消磁されて固定つかみラッチ１４２が制御棒クラスタ駆動軸１４０の周溝１４０ａから離反された状態から、上述した動作を繰り返すことで制御棒クラスタ駆動軸１４０は所定ピッチまで上昇することができる。なお、制御棒クラスタ駆動軸１４０を下降させるには、上述した動作の逆動作を行えばよい。
【００３３】
図３は、制御棒駆動装置ハウジングの一部断面図であり、図４は、制御棒駆動装置ハウジングの部分拡大断面図である。制御棒駆動装置ハウジング１６０は、円筒状に形成され、図１に示すように、上述した制御棒クラスタ駆動軸１４０を内装する駆動軸ハウジング１６１と、駆動軸ハウジング１６１の外周の一部を囲むように上述した保持機構１４６や駆動機構１５２を内装するラッチハウジング１６２と、駆動軸ハウジング１６１の上端を閉塞するキャップ１６３とから構成されている。また、ラッチハウジング１６２は、その下端が原子炉容器蓋１０３に貫通して溶接された円筒状の管台１６４に連結されている。そして、駆動軸ハウジング１６１は、ラッチハウジング１６２の上端から挿入されて当該ラッチハウジング１６２に連結される。そして、制御棒クラスタ駆動軸１４０が故障した場合を想定し、当該制御棒クラスタ駆動軸１４０を取り出すため、管台１６４およびラッチハウジング１６２、ラッチハウジング１６２および駆動軸ハウジング１６１、駆動軸ハウジング１６１およびキャップ１６３は、相互にネジ結合により分離自在に連結されている。図３では、管台１６４およびラッチハウジング１６２が連結されている部分を示す。また、制御棒駆動装置ハウジング１６０の内部は、原子炉容器蓋１０３内の高温高圧の冷却材空間に連通しているため、ネジ面を伝う冷却材の漏れが考えられることから、図３に示すように、ネジ面１６５の外端側１６５ａは、キャノピーシール１６６と称する円周シール溶接で閉じられている。図４に示すように、キャノピーシール１６６は、断面がドーム状であり、溶接部１６７の断面形状の変化が少なく、ネジ面１６５（図３参照）を伝う冷却材の高圧を好適にシールし、かつ分解時の切断が容易である。
【００３４】
上述した制御棒駆動装置ハウジング１６０に係り、当該制御棒駆動装置ハウジング１６０のキャノピーシール１６６を溶接する際に用いられる溶接治具および溶接装置について以下に説明する。
【００３５】
まず、溶接治具について説明する。図５は、本実施の形態に係る溶接治具の平面図であり、図６は、図５のＡ−Ａ断面拡大図であり、図７は、図５のＢ−Ｂ断面拡大図であり、図８は、溶接治具の底面図であり、図９は、溶接治具の開状態の平面図である。
【００３６】
溶接治具１は、図５〜図９に示すように、治具本体２と、ガス導入部３と、溶接トーチ配置部４と、ガイド部５と、取付部６と、開閉部７とを備えている。
【００３７】
治具本体２は、図５に示すように、キャノピーシール１６６の周りを囲むようにキャノピーシール１６６の円周に沿って円環状に形成されている。この治具本体２は、図６および図７に示すように、内周面にキャノピーシール１６６の開先部１６６ａに向けて所定の空間をなす凹部２ａが形成されている。
【００３８】
ガス導入部３は、治具本体２に設けられている。ガス導入部３は、図６に示すように、治具本体２の円環状の外側に導入口３ａを有するとともに、治具本体２の凹部２ａに排出口３ｂを有して治具本体２の内部を貫通して設けられている。具体的に、ガス導入部３は、治具本体２の円環状に沿うように凹部２ａに嵌め込まれた導入管３ｃを有している。導入管３ｃは両端が閉塞して形成されている。そして、導入管３ｃにおいて、凹部２ａに向く側に、治具本体２の円環状に沿って所定間隔で複数の排出口３ｂが設けられている。また、治具本体２は、円環状の外側から導入管３ｃ内に開通する導入通路３ｄが形成されている。そして、導入通路３ｄが治具本体２の円環状の外側に開口する部分が導入口３ａとして形成されている。本実施の形態では、導入通路３ｄが、治具本体２における円環状の外側に溶接固定された延長管３ｅを介して治具本体２の外側に延長され、当該延長管３ｅの延出端に取り付けられたカプラ３ｆの開口する部分が導入口３ａとして構成されている。このカプラ３ｆは、シールドガスを供給するガス供給ホース（図示省略）が接続される。なお、本実施の形態では、治具本体２が２分割されており、ガス導入部３は、治具本体２の分割されたそれぞれに設けられている。
【００３９】
溶接トーチ配置部４は、図５に示すように、治具本体２の一部が切り欠かれて、当該治具本体２の円環状の外側と内側とが開通して形成された部分である。すなわち、溶接トーチ配置部４は、後述する溶接装置１０の溶接トーチ１５が、治具本体２の円環状の外側から円環状の内側に向けて配置され、これにより、溶接トーチ１５がキャノピーシール１６６の開先部１６６ａに接近できるように構成された部分である。
【００４０】
ガイド部５は、治具本体２に設けられている。ガイド部５は、図７に示すように、制御棒駆動装置ハウジング１６０に接触して治具本体２の凹部２ａをキャノピーシール１６６の開先部１６６ａに対面した位置で保持するためのものである。具体的に、ガイド部５は、治具本体２の上面に固定されたベース部材５ａに対し、ローラ５ｂが軸５ｃを中心として回転可能に取り付けられ、ローラ５ｄが軸５ｅを中心として回転可能に取り付けられている。ローラ５ｂは、治具本体２における環状の放射方向に延在する軸５ｃを中心に回転可能に設けられている。ローラ５ｂは、管台１６４およびラッチハウジング１６２が連結されるキャノピーシール１６６部分において、ラッチハウジング１６２の下方に向く外面に接触することで、キャノピーシール１６６の開先部１６６ａに対面した上下位置で治具本体２の凹部２ａを保持するとともに、キャノピーシール１６６の円周に沿う治具本体２の移動を案内するように回転する。また、ローラ５ｄは、治具本体２における環状の放射方向に直交する軸５ｅを中心に回転可能に設けられている。ローラ５ｄは、管台１６４およびラッチハウジング１６２が連結されるキャノピーシール１６６部分において、ラッチハウジング１６２の径外に向く外面に接触することで、キャノピーシール１６６の開先部１６６ａに対面した径方向位置で治具本体２の凹部２ａを保持するとともに、キャノピーシール１６６の円周に沿う治具本体２の移動を案内するように回転する。このガイド部５は、治具本体２の環状の周りに複数（本実施の形態では４つ）設けられ、治具本体２の分割されたそれぞれに２つずつ設けられている。
【００４１】
取付部６は、後述する溶接装置１０に治具本体２を支持する後述の溶接治具支持部１３としての支持棒１３ａ（図１２参照）が取り付けられる部分である。具体的に、取付部６は、図５および図８に示すように、図１２に示す支持棒１３ａの先端（上端）に設けられた雄ネジ部が螺合する雌ネジ穴６ａが下方に向けて形成されている。この取付部６は、治具本体２の環状の周りに複数（本実施の形態では２つ）設けられ、治具本体２の分割されたそれぞれに１つずつ設けられている。
【００４２】
開閉部７は、治具本体２の円環状を開閉するものである。開閉部７は、図５および図９に示すように、溶接トーチ配置部４をなす切り欠き部分を先端とし、当該溶接トーチ配置部４の直径方向の反対側を基端として治具本体２を２分割している。そして、開閉部７は、治具本体２の分割されたそれぞれの基端を軸７ａで連結することで、図９に示すように治具本体２の分割されたそれぞれが溶接トーチ配置部４から円環状を開くように構成されている。治具本体２が開いた場合、その開け口がキャノピーシール１６６部分の径よりも大きくなる。また、開閉部７は、軸７ａの周りに捻りコイルばね７ｂを設け、当該捻りコイルばね７ｂの各端部を治具本体２の分割されたそれぞれに固定することで、捻りコイルばね７ｂの弾性力で、図５に示すように治具本体２の分割されたそれぞれが閉じて円環状を維持するように構成されている。
【００４３】
このように、本実施の形態の溶接治具１は、円筒状に形成された制御棒駆動装置ハウジング１６０にて円周状に設けられるキャノピーシール１６６を円周に沿って溶接するためのもので、キャノピーシール１６６の円周に沿って円環状に形成され、内周面をキャノピーシール１６６の開先部１６６ａに向けて配置される治具本体２と、治具本体２の円環状の外側に導入口３ａを有するとともに治具本体２の内周面に排出口３ｂを有して治具本体２の内部を貫通するガス導入部３と、治具本体２の一部が切り欠かれて形成され治具本体２の円環状の外側と内側とを開通する溶接トーチ配置部４と、治具本体２に設けられ制御棒駆動装置ハウジング１６０に接触して治具本体２の内周面がキャノピーシール１６６の開先部１６６ａに対向した位置となるように治具本体２を保持するガイド部５とを備える。
【００４４】
この溶接治具１によれば、ガス導入部３の導入口３ａからシールドガス（例えば、アルゴンガス）を供給し、キャノピーシール１６６の円周に沿って治具本体２を回転させながら、溶接トーチ配置部４の位置に配置した溶接トーチ１５でキャノピーシール１６６の開先部１６６ａをＴＩＧ溶接する。これにより、ＴＩＧ溶接時のシールドガスを開先部１６６ａに適宜導入し、かつキャノピーシール１６６の円周に沿って容易にＴＩＧ溶接を行うことが可能になる。
【００４５】
また、本実施の形態の溶接治具１は、治具本体２の円環状を開閉する開閉部７をさらに備える。
【００４６】
この溶接治具１によれば、開閉部７によって治具本体２の円環状を開けることで、円筒状の制御棒駆動装置ハウジング１６０の周りに治具本体２を容易に装着することが可能になる。
【００４７】
次に、溶接装置について説明する。図１０は、本実施の形態に係る溶接装置の平面図であり、図１１は、溶接装置に溶接治具を取り付けた平面図であり、図１２は、溶接装置に溶接治具を取り付けた正面図である。
【００４８】
溶接装置１０は、図１０〜図１２に示すように、固定部１１と、回転部１２と、溶接治具支持部１３と、溶接トーチ支持部１４とを備えている。
【００４９】
固定部１１は、制御棒駆動装置ハウジング１６０のラッチハウジング１６２の下端が接続される管台１６４の円周に沿うように円筒状に形成された固定部本体１１ａを有している。また、固定部１１は、固定部本体１１ａの円筒状の内側において進退可能に設けられたチャック部１１ｂを有している。チャック部１１ｂは、例えば、エアシリンダ（図示省略）へのエアの供給によって固定部本体１１ａの内側に進退移動する。そして、チャック部１１ｂは、固定部本体１１ａの内側に進出した場合に管台１６４の外周面に当接する。これにより、固定部１１は、管台１６４を抱くようにして当該管台１６４に固定される。一方、チャック部１１ｂは、固定部本体１１ａの内側から後退した場合に管台１６４の外周面から離隔する。これにより、固定部１１は、管台１６４への固定を解かれる。このチャック部１１ｂは、固定部本体１１ａの円周に沿って複数（本実施の形態では４つ）設けられている。また、固定部１１は、固定部本体１１ａの外周において、円筒状の固定枠１１ｃが、固定部本体１１ａに対して底部が繋がって一体に設けられている。
【００５０】
回転部１２は、固定部１１における固定部本体１１ａと固定枠１１ｃとの間にて、固定部本体１１ａの周りに回転可能に設けられている。この回転部１２は、固定部本体１１ａの周りを囲むように円環状に形成された回転盤１２ａを上部に有している。回転盤１２ａは、その下側において固定部本体１１ａと固定枠１１ｃとの間に設けられた円環状のレール（図示省略）に対して回転可能に支持されている。また、回転部１２は、駆動部１２ｂを有している。駆動部１２ｂは、固定枠１１ｃに固定されたモータであり、回転盤１２ａを回転させる動力を与える。また、駆動部１２ｂは、パルスモータなどを用いることで、回転盤１２ａの回転角度が制御できる。
【００５１】
溶接治具支持部１３は、上述した溶接治具１を支持するものである。溶接治具支持部１３は、図１２に示すように、支持棒１３ａと、固定基部１３ｂとを有している。支持棒１３ａは、その先端（上端）に、溶接治具１における取付部６の雌ネジ穴６ａに螺合する雄ネジ部が設けられている。固定基部１３ｂは、回転部１２の回転盤１２ａに固定され、支持棒１３ａの基端（下端）を挿入しネジ１３ｃで固定するものである。すなわち、溶接治具支持部１３は、回転部１２の回転盤１２ａに対し、支持棒１３ａを介して溶接治具１を支持する。また、溶接治具支持部１３は、溶接治具１における取付部６の雌ネジ穴６ａに螺合する支持棒１３ａの螺合深さを変えることで、溶接治具１を支持する高さを調整する。これにより、溶接治具支持部１３は、溶接治具１をキャノピーシール１６６の開先部１６６ａの位置で支持する。なお、溶接治具支持部１３において、支持棒１３ａ、固定基部１３ｂおよびネジ１３ｃは、溶接治具１の取付部６に対応して複数（本実施の形態では２つ）設けられている。
【００５２】
溶接トーチ支持部１４は、溶接トーチ１５を支持するものである。溶接トーチ支持部１４は、溶接トーチ１５が固定される固定台１４ａを有している。また、溶接トーチ支持部１４は、回転盤１２ａの回転中心に向けて延在するように回転盤１２ａに固定されたレール１４ｂを有している。そして、レール１４ｂの上に、当該レール１４ｂの延在方向に移動可能に移動板１４ｃが設けられている。移動板１４ｃと固定台１４ａとは、モータ、およびモータの駆動を伝達するギヤボックスを含む駆動機構１４ｄを介して連結されている。この駆動機構１４ｄは、移動板１４ｃをレール１４ｂに沿って移動させる駆動力を与える。すなわち、溶接トーチ支持部１４は、回転部１２の回転盤１２ａに対し、固定台１４ａ、レール１４ｂ、移動板１４ｃおよび駆動機構１４ｄを介して溶接トーチ１５を支持する。また、溶接トーチ支持部１４は、駆動機構１４ｄの駆動によって、キャノピーシール１６６の開先部１６６ａに対して溶接トーチ１５を接近または離隔移動する。これにより、溶接トーチ支持部１４は、溶接治具支持部１３によって支持された溶接治具１の溶接トーチ配置部４に対して溶接トーチ１５を配置する。
【００５３】
なお、溶接装置１０は、固定部１１および回転部１２が、円環状を開閉できるように構成されている。固定部１１および回転部１２は、２分割されており、分割されたそれぞれその一端が軸１６で連結されている。これにより、分割されたそれぞれの他端が開く。固定部１１および回転部１２が開いた場合、固定部１１の開け口が管台１６４部分の径よりも大きくなる。これにより、円筒状の制御棒駆動装置ハウジング１６０の周りに溶接装置１０を容易に装着することが可能になる。また、図には明示しないが、固定部１１および回転部１２が閉じた状態は、ロック機構によって保持される。
【００５４】
また、溶接装置１０は、図１０および図１１に示すように、溶接トーチ１５に対して溶接ワイヤ１８を送るワイヤ送り機構１７を有している。ワイヤ送り機構１７は、回転部１２の回転盤１２ａに取り付けられており、溶接ワイヤ１８が巻き付けられるワイヤリール１７ａと、ワイヤリール１７ａに巻き付けられた溶接ワイヤ１８を送り出すワイヤフィーダ１７ｂと、ワイヤフィーダ１７ｂにより送り出された溶接ワイヤ１８を、溶接トーチ１５の位置まで案内するワイヤガイド１７ｃとを有している。また、ワイヤガイド１７ｃと溶接トーチ１５との間は、溶接ワイヤ１８が折れ曲がることなく円滑に溶接トーチ１５まで送れるように、ワイヤガイド１７ｃから溶接トーチ１５まで延在する可撓性のチューブ１７ｄが設けられている。このチューブ１７ｄの先端は、上述した溶接トーチ支持部１４の移動板１４ｃに対して支持され、溶接トーチ１５とともに移動可能に設けられている。
【００５５】
また、溶接装置１０は、図１０および図１１に示すように、撮影手段１９を有している。撮影手段１９は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサであり、溶接トーチ１５周辺を撮影するものである。撮影手段１９は、上述した溶接トーチ支持部１４の移動板１４ｃに対して支持され、溶接トーチ１５とともに移動可能に設けられている。
【００５６】
また、溶接装置１０は、図１０および図１１に示すように、照明手段２０を有している。照明手段２０は、溶接トーチ１５周辺を照らすものである。照明手段２０は、回転部１２の回転盤１２ａに取り付けられ、本実施の形態では、光源部２０ａと、反射部２０ｂとを有している。光源部２０ａは、光を照射する。反射部２０ｂは、光源部２０ａが照射した光を溶接トーチ１５周辺に向けて反射する。なお、光源部２０ａによって光を溶接トーチ１５周辺に直接照射できれば、反射部２０ｂを設けなくてもよい。
【００５７】
このような溶接装置１０は、固定部１１におけるチャック部１１ｂの駆動、回転部１２における回転盤１２ａの駆動（駆動部１２ｂの駆動）、溶接トーチ支持部１４における移動板１４ｃの駆動（駆動機構１４ｄの駆動）、溶接トーチ１５の駆動、ワイヤ送り機構１７におけるワイヤフィーダ１７ｂの駆動、撮影手段１９の駆動、照明手段２０における光源部２０ａの駆動、および溶接治具１におけるガス導入部３のカプラ３ｆに接続されるガス供給ホースへのシールドガスの供給は、不図示の制御手段によって一括して制御される。
【００５８】
上述した溶接装置１０によってキャノピーシール１６６の溶接を行うには、固定部１１および回転部１２を開閉させて管台１６４に対して装着した状態で、開閉部７の開閉によって管台１６４を通した溶接治具１を、溶接治具支持部１３に取り付ける。ここで、溶接治具１の溶接トーチ配置部４と溶接トーチ１５との位置を合わせるように、溶接治具支持部１３によって溶接治具１の高さ位置を調整する。次に、溶接治具１における治具本体２の内周面がキャノピーシール１６６の開先部１６６ａに対向した位置となるように、溶接装置１０を上方に移動させ、固定部１１により溶接装置１０を管台１６４に固定する。次に、溶接治具１にシールドガス（例えば、アルゴンガス）を供給し、溶接トーチ１５の電極に電圧を印可し、回転部１２を回転させる。これにより、キャノピーシール１６６の円周に沿ってシールドガスを供給しながらキャノピーシール１６６の開先部１６６ａをＴＩＧ溶接することができる。
【００５９】
このように、本実施の形態の溶接装置１０は、円筒状に形成された制御棒駆動装置ハウジング１６０にて円周状に設けられるキャノピーシール１６６を円周に沿って溶接するためのもので、制御棒駆動装置ハウジング１６０の管台１６４に固定される固定部１１と、制御棒駆動装置ハウジング１６０を中心に回転する態様で固定部１１に設けられた回転部１２と、回転部１２に設けられており上述した溶接治具１をキャノピーシール１６６の開先部１６６ａの位置で支持する溶接治具支持部１３と、回転部１２に設けられており溶接治具１の溶接トーチ配置部４に溶接トーチ１５を配置する溶接トーチ支持部１４とを備える。
【００６０】
この溶接装置１０によれば、溶接治具１を溶接治具支持部１３に取り付け、固定部１１によって溶接装置１０を管台１６４に固定した状態で、溶接治具１にシールドガス（例えば、アルゴンガス）を供給し、溶接トーチ１５の電極に電圧を印可し、回転部１２を回転させることで、キャノピーシール１６６の円周に沿ってシールドガスを供給しながらキャノピーシール１６６の開先部１６６ａを溶接できる。この結果、ＴＩＧ溶接時のシールドガスを開先部１６６ａに適宜導入し、かつキャノピーシール１６６の円周に沿って容易にＴＩＧ溶接を行うことが可能になる。
【００６１】
なお、上述した溶接治具１および溶接装置１０は、管台１６４およびラッチハウジング１６２が連結されるキャノピーシール１６６に対応した形態であるが、その他、ラッチハウジング１６２および駆動軸ハウジング１６１が連結されるキャノピーシールや、駆動軸ハウジング１６１およびキャップ１６３が連結されるキャノピーシールに対しても、多少の形状の変更を要すものの同様の構成により、シールドガスを適宜導入し、かつ容易にＴＩＧ溶接を行うことが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
以上のように、本発明に係る制御棒駆動装置ハウジングの溶接治具および溶接装置は、シールドガスを適宜導入し、かつ容易に制御棒駆動装置ハウジングの溶接を行うことに適している。
【符号の説明】
【００６３】
１ 溶接治具
２ 治具本体
３ ガス導入部
３ａ 導入口
３ｂ 排出口
４ 溶接トーチ配置部
５ ガイド部
６ 取付部
７ 開閉部
１０ 溶接装置
１１ 固定部
１２ 回転部
１３ 溶接治具支持部
１４ 溶接トーチ支持部
１５ 溶接トーチ
１６ 軸
１７ ワイヤ送り機構
１８ 溶接ワイヤ
１６０ 制御棒駆動装置ハウジング
１６６ キャノピーシール
１６６ａ 開先部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状に形成された制御棒駆動装置ハウジングにて円周状に設けられるキャノピーシールを円周に沿って溶接するための制御棒駆動装置ハウジングの溶接治具であって、
前記キャノピーシールの円周に沿って円環状に形成され、内周面を前記キャノピーシールの開先部に向けて配置される治具本体と、
前記治具本体の円環状の外側に導入口を有するとともに前記治具本体の内周面側に排出口を有して前記治具本体の内部を貫通するガス導入部と、
前記治具本体の一部が切り欠かれて形成され当該治具本体の円環状の外側と内側とを開通する溶接トーチ配置部と、
前記治具本体に設けられ前記制御棒駆動装置ハウジングに接触することで前記治具本体の内周面が前記キャノピーシールの開先部に対向した位置となるように前記治具本体を保持するガイド部と、
を備えることを特徴とする制御棒駆動装置ハウジングの溶接治具。
【請求項２】
前記治具本体の円環状を開閉する開閉部をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の制御棒駆動装置ハウジングの溶接治具。
【請求項３】
円筒状に形成された制御棒駆動装置ハウジングにて円周状に設けられるキャノピーシールを円周に沿って溶接するための制御棒駆動装置ハウジングの溶接装置であって、
前記制御棒駆動装置ハウジングに固定される固定部と、
前記制御棒駆動装置ハウジングを中心に回転する態様で前記固定部に設けられた回転部と、
前記回転部に設けられており前記請求項１または２に記載の溶接治具を前記キャノピーシールの開先部の位置で支持する溶接治具支持部と、
前記回転部に設けられており前記溶接治具の溶接トーチ配置部に溶接トーチを配置する溶接トーチ支持部と、
を備えることを特徴とする制御棒駆動装置ハウジングの溶接装置。
【請求項１】
円筒状に形成された制御棒駆動装置ハウジングにて円周状に設けられるキャノピーシールを円周に沿って溶接するための制御棒駆動装置ハウジングの溶接治具であって、
前記キャノピーシールの円周に沿って円環状に形成され、内周面を前記キャノピーシールの開先部に向けて配置される治具本体と、
前記治具本体の円環状の外側に導入口を有するとともに前記治具本体の内周面側に排出口を有して前記治具本体の内部を貫通するガス導入部と、
前記治具本体の一部が切り欠かれて形成され当該治具本体の円環状の外側と内側とを開通する溶接トーチ配置部と、
前記治具本体に設けられ前記制御棒駆動装置ハウジングに接触することで前記治具本体の内周面が前記キャノピーシールの開先部に対向した位置となるように前記治具本体を保持するガイド部と、
を備えることを特徴とする制御棒駆動装置ハウジングの溶接治具。
【請求項２】
前記治具本体の円環状を開閉する開閉部をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の制御棒駆動装置ハウジングの溶接治具。
【請求項３】
円筒状に形成された制御棒駆動装置ハウジングにて円周状に設けられるキャノピーシールを円周に沿って溶接するための制御棒駆動装置ハウジングの溶接装置であって、
前記制御棒駆動装置ハウジングに固定される固定部と、
前記制御棒駆動装置ハウジングを中心に回転する態様で前記固定部に設けられた回転部と、
前記回転部に設けられており前記請求項１または２に記載の溶接治具を前記キャノピーシールの開先部の位置で支持する溶接治具支持部と、
前記回転部に設けられており前記溶接治具の溶接トーチ配置部に溶接トーチを配置する溶接トーチ支持部と、
を備えることを特徴とする制御棒駆動装置ハウジングの溶接装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−１０６２５５（Ｐ２０１２−１０６２５５Ａ）
【公開日】平成２４年６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２５６２８１（Ｐ２０１０−２５６２８１）
【出願日】平成２２年１１月１６日（２０１０．１１．１６）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月１６日（２０１０．１１．１６）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
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