溶接部のガスパージ装置
【課題】
容器のマンホール本体に、鏡板を裏波溶接して閉止する際に、裏波溶接部分近傍に限定して容器内に不活性のガスを充填し酸素濃度を低く維持するガスパージ治具を提供する。
【解決手段】
マンホール本体内でガスパージ治具の傘部を展開して内部空間４とガスパージ領域外容器内部空間５とを区画する。その区画後においても、ガスパージ治具の傘先端キャップ
１８に通気口５３を設けてあるので、不活性ガスを充填しないガスパージ領域外容器内部空間５と容器外空間５４とが内筒１１を通して通気できる。そのため、不活性ガスを充填するガスパージ領域である内部空間４を両空間の圧力差による通気の経路とならずにすみ、よって内部空間４が通気された場合に生じる不活性ガスの内部空間４からの流出および内部空間４内への空気の流入を防止できる。このようにして不活性ガスを充填後の内部空間４内の酸素濃度の増加を防止する。
容器のマンホール本体に、鏡板を裏波溶接して閉止する際に、裏波溶接部分近傍に限定して容器内に不活性のガスを充填し酸素濃度を低く維持するガスパージ治具を提供する。
【解決手段】
マンホール本体内でガスパージ治具の傘部を展開して内部空間４とガスパージ領域外容器内部空間５とを区画する。その区画後においても、ガスパージ治具の傘先端キャップ
１８に通気口５３を設けてあるので、不活性ガスを充填しないガスパージ領域外容器内部空間５と容器外空間５４とが内筒１１を通して通気できる。そのため、不活性ガスを充填するガスパージ領域である内部空間４を両空間の圧力差による通気の経路とならずにすみ、よって内部空間４が通気された場合に生じる不活性ガスの内部空間４からの流出および内部空間４内への空気の流入を防止できる。このようにして不活性ガスを充填後の内部空間４内の酸素濃度の増加を防止する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接構造物に溶接を施す際に溶接構造物の内側に面した溶接部周囲を不活性ガスでガスパージする溶接部のガスパージ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電所等に採用される容器のマンホールは一般にフランジ構造であり、溶接で閉止されることはない。しかし、例えば使用済燃料再処理施設の放射線線量が高い溶液を内包するステンレス製容器のマンホールのように、試運転後、鏡板をマンホール本体に溶接して容器を閉止する場合がある。
【０００３】
このマンホール閉止の際は、マンホール本体に鏡板を外側から裏波溶接するため、容器内にガス保護壁（パージダム）を形成して酸素濃度が１％未満となるよう不活性ガスで空気を置換して溶接を行う必要がある。そのためには、裏波溶接用の治具は、例えば放射線透過試験を実施する際に、線源（ガンマ線照射装置）を容器内に挿入するための開口部
（以下、ガンマホール）等の容器の最終開口部から挿入，回収が可能である必要がある。
【０００４】
また、上記のガスパージ治具は容器外からの挿入，回収が可能でありながら、パージダムとしての機能を果たすとともに、例えば使用済燃料再処理施設の容器内と容器外に圧力差があり不活性ガスの流出および空気の流入が生じる環境下でも、十分なガスのシール性を確保できなければならない。さらに、マンホール本体に溶接する鏡板の周囲に構造物があり十分な作業領域が確保できない場所においても設置できるものでなければならない。
【０００５】
このような治具を使わない方法として配管の溶接に使用されている水溶性紙をマンホール本体に貼り付け、パージダムを形成する方法が考えられる（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
この方法は、小径の配管に対しては有効な方法であるが、５００mmから６００mmと内径の大きな容器のマンホール本体に適用した場合、容器内の湿分を吸い込んで剥がれやすく安定して良好な裏波溶接を得難い上、多量の水溶性紙を使用することとなり容器内に不溶解のまま残る可能性がある。また、溶接の熱影響により水溶性紙が変質し、水溶性が低下するのを防止するため、設置場所を溶接線から充分離す必要があるが、マンホール本体では溶接線から水溶性紙を充分に離して設置するスペースがない場合がある。
【０００７】
一方、従来からある配管のガスパージ用の治具は、マンホール鏡板のガンマホール（内径５０mmから８０mm）から取り出せないことやマンホール本体の長さが短いことから、これを容器のマンホール溶接に適用することはできない。
【０００８】
【特許文献１】特開平９−１０９３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、容器内と容器外に圧力差がある場合でも、不活性ガスパージ領域の酸素濃度を極力低く維持することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記発明の目的を達成するための手段は、溶接構造物内に形成された空間内に挿入されて拡大することによって、その空間を不活性ガスを充填する第１の領域と前記不活性ガスを充填しない第２の領域とに分離する不通気性のシートと、前記シートを支持するフレームと、前記フレームを操作して、前記シートを拡大及び縮小する操作手段と、前記第２の領域と、前記溶接構造物外の空間との間を連通する通気路と、前記第１の領域に前記不活性ガスを供給する流路を備えた溶接部のガスパージ装置である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、溶接作業に際して不活性ガスを充填する領域の周囲に圧力差を生じている各空間が隣接していても、その各空間の間で通気できるので、各空間から不活性ガスを充填する領域への空気の侵入が抑制でき、不活性ガスの充填領域における不活性ガス濃度の低下を抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の実施形態に係わる各実施例について図面に基づいて以下に説明する。
【実施例１】
【００１３】
まず、図１〜図８を引用して実施例１について説明する。使用済燃料再処理施設の放射線線量が高い溶液を内包するステンレス製の容器のマンホールのように、試運転後、鏡板をマンホール本体に溶接して容器を閉止する場合がある。本実施例ではその鏡板をマンホール本体に溶接する際の例である。
【００１４】
図１，図２に示すステンレス製の容器１ａは、液体や気体を貯蔵する円筒形の容器である。この容器１ａは使用済燃料再処理施設の建物の中の部屋に設置され、この部屋内は部屋の中の雰囲気が部屋の外に出ないように部屋の外に比較して空調換気設備で負圧に維持されている。この容器１ａの上側または側面に円筒形のマンホール本体１ｂが設けられる。マンホール本体１ｂは、径が３００mm〜６００mmでステンレス鋼板製である。マンホール本体１ｂは、溶接によって容器１ａに結合される。
【００１５】
マンホール本体１ｂの開口部は、鏡板１ｃで塞がれる。鏡板１ｃはマンホール本体１ｂへ溶接線２に沿って裏波溶接で結合する。このように、マンホールはマンホール本体１ｂと鏡板１ｃとの溶接構造物によって成り立っている。なお、容器１ａも溶接構造物である。
【００１６】
この溶接に際し、溶接線２をマンホールの外側から裏波溶接するためにマンホール内部空間４の空気を不活性ガス３で置換するためのガスパージ領域の区画装置（以下、ガスパージ治具という。）を用いる。鏡板１ｃはガンマ線照射装置を容器内に挿入するためのガンマホールと称する挿入穴１ｄを有する。この挿入穴１ｄからガスパージ治具はマンホール本体１ｂの内部に挿入される。
【００１７】
ガスパージ治具について、以下に説明する。ガスパージ治具は、大別すると、スライド式のシリンダ部６とシリンダ部６に取り付けられた傘部７とより構成されている。シリンダ部６は、図３のように、中空円筒状の外筒１０と、その外筒１０内にその外筒１０の内面に対して隙間を有して通された中空円筒状の内筒１１を備えている。
【００１８】
外筒１０には、上部に操作側シリンダガイド１２が、下部に傘側シリンダガイド１３が止めネジで固定されている。内筒１１は操作側シリンダガイド１２および先端側の傘側シリンダガイド１３とに通されていて外筒１０の中を上下方向へスライドできるように摺動自在に支持されている。操作側シリンダガイド１２と内筒１１及び外筒１０との間には、気密性を維持するためのシール部材としてのＯリング１９が設けられている。傘側シリンダガイド１３の下部にはシリンダガイドキャップ１５が止めネジ２０で装着され、傘側シリンダガイド１３の下端と内筒１１との間の隙間から不活性ガス３がガスパージ領域外容器内部空間５に漏れることを抑制している。
【００１９】
傘側シリンダガイド１３の外周囲には、傘側シリンダガイド１３の外周囲やシリンダガイドキャップ１５との間で円筒状の隙間が円筒状スリットとしてできるように、シリンダガイドキャップ１５の外径よりも内径が大径なシリンダガイドカバー１４を止めネジ２０で固定してある。
【００２０】
操作側シリンダガイド１２には不活性ガス注入口２６として、不活性ガスの圧送設備からのホースが操作側シリンダガイド１２内のガス通路２１と接続されている。不活性ガス注入口２６から導入された不活性ガスは、操作側シリンダガイド１２内のガス通路２１を通り、操作側シリンダガイド１２と内筒１１の隙間であるガス通路２２を経て、外筒１０と内筒１１の間に形成された隙間であるガス通路２３に導かれる。
【００２１】
そのガス通路２３を通った不活性ガスは、さらにガス通路２４，傘側シリンダガイド
１３と内筒１１との隙間を通って傘側シリンダガイド１３内に設けた水平なガス通路２５を通って、傘側シリンダガイド１３とシリンダガイドカバー１４との間に形成された円筒状スリット１６からマンホール内部空間４へと拡散できるようになっている。
【００２２】
また、傘部７の傘側シリンダガイドキャップ１５は、取り付け部に傘部７が展開して開いた状態においてガス保護用のシート４２と接触するパッキン１７が設けられる。このパッキン１７により、円筒状スリット１６から噴出した不活性ガスがガスパージ領域外容器内部空間５に漏れ出ることが防がれる。
【００２３】
このようにして、不活性ガスの漏洩を防ぎながら、不活性ガスを注入口２６から噴出用の円筒状スリット１６まで導かれる構造としている。
【００２４】
傘部７は以下のような構成を有する。即ち、図３，図４および図５に示すように、傘部７は傘型フレームを有する。傘型フレームとは、放射状１５°間隔に配置された複数本の親フレーム４０と、同じく受フレーム４１とを有する。親フレーム４０と受フレーム４１との一端側部分はリベットローラ固定リベット継手５２で繋がれ、その継手を中心に相互に上下方向へ回転自在に接続されている。
【００２５】
親フレーム４０の他端部分は、傘側シリンダガイドキャップ１５に上下回転自在に軸着され、受フレーム４１の他端部分は傘先端キャップ１８に上下回転自在に軸着されている。
【００２６】
傘先端キャップ１８は、内筒１１の下端を覆うように内筒１１に装着され、止めネジで内筒１１の下端部分に固定されている。その傘先端キャップ１８には、内筒１１の内側と通じる通気口５３が開口している。この通気口５３からガスパージ領域外容器内部空間５の空気が内筒１１の中を通気路として通り容器１ａが設置されている部屋の空間である容器外部空間５４へ出ることが出来る構成である。
【００２７】
このようなガスパージ治具は、外筒１０を押さえながら内筒１１を下方へ押し込むことにより、親フレーム４０と受フレーム４１とが直線になり、傘型フレームが伸び、シート４２が窄むように畳まれて傘部７が閉じ、図２に示す縮小状態となる。外筒１０を押さえながら逆に内筒１１を上方へ引くと親フレーム４０と受フレーム４１がリベット継手５０で屈折し、傘部７が開かれ図１に示すような展開されて拡大の状態となる。
【００２８】
図１に示すように、外筒１０には挿入穴１ｄの上端部へ嵌め込むことにより設置され、ガスパージ治具の位置決めをするストッパ３０が存在する。パージダムを形成するために適切な位置まで傘部を縮小した状態でガスパージ治具をストッパ３０と挿入穴１ｄへ挿入後、ストッパ３０の固定レバー３１を回すことによりストッパ３０が外筒１０に固定され、位置決めが可能である。またストッパ３０は、ガスパージ治具の落下防止具としても機能する。
【００２９】
図６は、ガス保護用のシート４２の外周部形状を示す。ガス保護用のシート４２は、傘フレームが展開して傘部７が開かれたとき、親フレーム４０と受フレーム４１の先端を内包する最小径の円の直径より２０mmから３０mm程度大き目の外径を有する。つまり、傘部７を広げると、シート４２の外径は、傘型フレームの外径よりも大きく形成されている。
【００３０】
このため、図４に示す通り、傘部７を展開して拡大されたとき、傘型フレームの先端にローラ固定リベット継手５２で回転自在に固定されたローラ５１が、ガス保護用のシート４２の外周側部（シートシール部４３）をマンホール本体１ｂの内壁（内面）に押し付け、ガス保護用シートシール部４３が垂れ下がるように折れ曲がりながらマンホール本体
１ｂの内壁に密着する。この密着により、不活性ガスがガス保護用のシート４２の上方に位置する第１の領域であるマンホールの内部空間４から第２の領域であるガスパージ領域外容器内部空間５へ漏れ出るのを防ぐ。
【００３１】
図７は、ガス保護用シート４２のシートシール部が折れ曲がりマンホール本体１ｂの内壁面に接した状態を拡大して示す。図６に示すように、ガス保護用シート４２のシートシール部４３には切り欠き４４がある。ガス保護用シート４２のシートシール部４３に切り欠き４４を設けない構造とした場合は、傘部７を開いたとき、図７中の（ａ）図に示すようにガス保護用シートシール部にしわ４６が寄るため、マンホール内壁とガス保護用シートシール部の間に隙間４７が生じる。
【００３２】
この隙間４７はマンホール内部空間４からガスパージ領域外容器内部空間５へのガス漏れの経路となるため、ガスパージの効率低下を招く。図６に示す切り欠き４４は、ガス保護用シートのシートシール部４３が直角に折れ曲がるとき、三角形の切り欠きが閉じシート４２に寄るしわを吸収するため、図７中の（ｂ）図に示すように、隙間が発生せず有効なパージダムを形成することができる。
【００３３】
シリンダ部６および傘部７のフレーム等はアルミ製とすることにより軽量化ができ取り扱いが容易である。ガス保護用のシート４２はガラス繊維クロスにシリコンコーティングを施した耐熱性に優れたものとし、溶接熱によるシート溶解を防いでいる。
【００３４】
次に実施例１を動作の面から説明する。マンホール本体１ｂと鏡板１ｃとを溶接線２で溶接する時には、溶接線２での溶接開先合わせを実施後、図２に示すようにガスパージ治具の傘部７を縮小させた状態（窄めた状態）で挿入穴１ｄからマンホール本体１ｂの内部に所定の位置まで挿入する。所定の位置とは、シリンダガイドカバー１４が溶接線よりも下方且つマンホール本体１ｂの下端よりの上方に位置することが目安とされる。
【００３５】
このようにするとシート４２が溶接線２よりも下方に位置する。そこで、挿入穴１ｄの上部開口部に差し込んだストッパ３０の固定レバー３１を操作してストッパ３０と外筒
１０を固定する。このことにより、ガスパージ治具の位置決めをする。次にガスパージ治具の内筒１１を引張り上げて、傘部７を開き（展開状態）パージダムを形成させる。ストッパ３０にはガス抜き管３３や酸素濃度計が通される穴が開けられ、その穴の周囲はテープで目張りして密閉性を確保している。
【００３６】
そして、図１に示すようにストッパ３０から挿入した酸素濃度計３２でマンホール本体の内部空間４の酸素濃度を測定しながら不活性ガス注入口２６より、例えば不活性ガスとしてアルゴンガスを注入する。注入されたアルゴンガスは操作側シリンダガイドガス通路２１から操作側シリンダガイドと内筒１１との間の隙間によるガス通路２２を通過し、さらに内筒１１と外筒１０との間の隙間によるシリンダ内ガス通路２３を通過し、さらに傘側シリンダガイド１３と内筒との間の隙間によるガス通路２４を通過し、さらに傘側シリンダガイドガス通路２５を通過し、さらにシリンダガイドカバー１４とシリンダガイドキャップとの間の隙間による円筒状スリット１６を通過して、その円筒状スリット１６の下端からマンホール本体の内部空間４内に噴出し、マンホール本体の内部空間４の空気がアルゴンガスに置換される。
【００３７】
アルゴンは分子量が４０であり、一方、空気の平均分子量が２９のため、空気より重いアルゴンがマンホール本体の内部空間４の下部から徐々に空気を上方へ押し上げ、押し上げられた空気はストッパ３０を通して挿入穴１ｄ内と容器外部空間５４との間を連通させたガス抜き管３３から容器外部空間５４へ排出される。
【００３８】
アルゴンの流量を調整してマンホール内部の酸素濃度が規定の濃度より低くなるようにし、溶接線２を作業員がマンホール外側からＴＩＧ溶接する。マンホール本体１ｂとマンホール鏡板１ｃはマンホールの外側から完全溶込溶接できるように、図８に示すようなＵ形開先７０とし、裏波７１が出るよう調整された条件にて溶接を行う。第１層目の裏波溶接のみでなく、その後の数層の溶接においてもマンホール内部をアルゴンガスで置換しながら溶接を行い、マンホール溶接線内側からの酸素の影響による溶接部の品質低下を防ぐ。
【００３９】
その溶接中においても容器１ａが設置されている部屋が負圧に維持されていることから、ガスパージ領域外容器内部空間５の圧力と容器外部空間５４とに圧力差が生じる。この時、ガスパージ領域外容器内部空間５の空気が不活性ガスパージ領域であるマンホール本体の内部空間４を通過してガスパージ領域外容器内部空間５の空間へ移行しようとする。このような空気の移動が生じると、マンホール本体の内部空間４にパージされた不活性ガス３が隣接する空間へ漏れる上、空気が内部空間４に入ってくるので、内部空間４内の不活性ガス濃度が低下しようとする。
【００４０】
ところが、本発明の実施例では、ガスパージ領域外容器内部空間５と容器外部空間５４との間で圧力差が生じた際には、通気口５３と内筒１１を経て容器外部空間５４とガスパージ領域外容器内部空間５との間で空気が通気しますので、マンホール本体の内部空間４を経由して容器外部空間５４とガスパージ領域外容器内部空間５との間で空気が通気する現象の発生を防止できる。そのため、その通気によってマンホール本体の内部空間４にパージされた不活性ガス３が巻き込まれて隣接する容器外部空間５４やガスパージ領域外容器内部空間５に漏出することが防止できる。
【００４１】
さらに、ガスパージ領域外容器内部空間５と容器外部空間５４の圧力が平均化され、マンホール本体の内部空間４にパージされた不活性ガス３がガスパージ領域外容器内部空間５に漏れることを防止し、圧力が平均化されることによっても有効なパージダムを形成できる。
【００４２】
不活性ガスがマンホール本体の内部空間４に停滞するように、傘型フレームの親フレーム４０にはガス保護用シートになるシート４２が張られ、そのシート４２が親フレーム
４０に糸４５で縫い付けられている。これによって、傘部７が展開した際には、円形のパージダムが形成される。シート４２は、可撓性を有し、かつ不活性ガスや空気を通さない不通気性の材料で作られている。
【００４３】
また、溶接時に発生する熱で、容器外部空間５４の温度が上がり、圧力が高くなっても、内筒１１の先端の穴から容器外部空間５４の空気が入り、内筒１１の中を通り、傘先端キャップ１８に設けられた通気口５３から、ガスパージ領域外容器内部空間５へ流れ、容器外部空間５４とガスパージ領域外容器内部空間５の圧力を均一化する作用が働き、不活性ガスを有効にパージすることを維持できる。
【００４４】
余盛７２が所定の高さになるまで層を重ね溶接終了後、ガスパージ治具の内筒１１を押し込んで傘部を畳み、挿入穴から治具を取り出す。
【００４５】
このようにガスパージ治具の傘部のシートをホール本体内で広げることにより、溶接部周囲を不活性ガスが充満する不活性ガス充填空間に保ち、内筒１１を通じて、傘先端キャップ１８に設けられた通気口５３によって、ガスパージ領域外容器内部空間５と容器外部空間５４の圧力差を低減させ、ガスの漏れが抑えられ、不活性ガス充填空間のガス濃度を良好に保つことができる。ガス濃度良好に保つことによって、良好な裏波溶接をすることができる。
【実施例２】
【００４６】
次に図９，図１０に示す実施例２について説明する。前述した実施例１は容器外部空間５４とガスパージ領域外容器内部空間５の圧力差を傘先端キャップ１８に設けられた通気口５３から内筒１１を通して均圧化している。実施例２は、容器１ａが設置されている部屋の圧力変動，容器外部空間５４，マンホール本体の内部空間４，ガスパージ領域外容器内部空間５の溶接時に生じる大きな圧力変動が原因で、マンホール本体の内部空間４にパージされた不活性ガス３の流出および空気の流入によるガス濃度の低下を防止するために実施例１のガスパージ治具の外側に均圧装置を取り付ける。
【００４７】
均圧装置は外筒の外周囲を囲うように配置された円管状の均圧管５５と、均圧管５５の下端に固定され、親フレーム４０上のシート４２と均圧管５５の下端との間をシールするための均圧管パッキン５６とより構成される。図１０のように、固定治具６１が外筒１０に取り付けられ、その固定治具６１で均圧管５５をガスパージ治具に固定する。均圧管
５５の上端に設けた水平なフランジの下端面と挿入穴１ｄの上端との間には、均圧管シール材６０が均圧管５５の挿入穴１ｄへの装着部位から気体が漏れないように施されている。その均圧管シール材６０の一部には穴が開けられて、その穴に不活性ガス注入ホース
５９やガス抜き管３３や酸素濃度計３２が通される。
【００４８】
空気が均圧管５５内と容器外部空間５４との間で図１０の矢印のように通気できる通路が確保されている。その通路以外の固定治具６１と均圧管５５上端との間には、シールが設けられている。
【００４９】
均圧管パッキン５６は均圧管パッキン押え５７で均圧管５５の先端に固定される。均圧管パッキン押え５７は、均圧管パッキン押え用ネジ５８で均圧管５５に固定される。
【００５０】
均圧装置を取り付ける際には、親フレーム４０に取り付けられたガス保護用のシート
４２のパッキン１７と均圧管パッキン５６との間の部分を除去しておく。また、均圧管
５５を取り付ける場合には、不活性ガス３は不活性ガス注入口２６から注入せずに、均圧管５５とガンマホール１ｄの間にガス抜き管３３の他に不活性ガス注入ホース５９を通過さておいて、不活性ガス注入ホース５９に不活性ガスのボンベを繋いで、不活性ガス３をマンホール本体の内部空間４に注入できる。このように不活性ガス注入通路を新たに確保してあるので、操作側シリンダガイド１２の操作側シリンダガイドガス通路２１から不活性ガス注入口２６が取り外され、操作側シリンダガイド１２の操作側シリンダガイドガス通路２１は容器外部空間５４に開放されている。その他の構成は実施例１と同じである。
【００５１】
本実施例では、実施例１と同様にしてシート４２をマンホール本体１ｂ内で展開してマンホール本体の内部空間４とガスパージ領域外容器内部空間５との間を区画する。シート４２が展開すると、シート４２と均圧管パッキン５６とが互いに押し当たってシート４２と均圧管パッキン５６との間はシールされる。
【００５２】
その後に、不活性ガス注入ホース５９を通じて不活性ガスをマンホール本体の内部空間４内に注入し、マンホール本体の内部空間４内の空気はガス抜き管３３を通じて容器外部空間５４へ排出される。このようにしてマンホール本体の内部空間４内の雰囲気は不活性ガスに置換される。不活性ガスをマンホール本体１ｂの内部空間４内に注入しながら溶接線２をマンホール本体１ｂの外側から裏波溶接する。
【００５３】
容器外部空間５４とガスパージ領域外容器内部空間５に圧力差が生じていると、その圧力差によって、実施例１と同様に内筒１１を通って容器外部空間５４とガスパージ領域外容器内部空間５との間で空気の移動が生じる。
【００５４】
空気の移動は他の通路においても起こる。即ち、ガスパージ領域外容器内部空間５の圧力が高い場合にはガス保護用のシート４２の除去した部分から均圧管５５内に空気が入り、固定治具６１と均圧管５５の隙間から、容器外部空間５４に抜ける。容器外部空間５４の圧力が高い場合には逆の流れで空気がガスパージ領域外容器内部空間５に入る。
【００５５】
さらに、ガスパージ領域外容器内部空間５の圧力が高い場合にはガス保護用のシート
４２の除去した部分から均圧管５５に入った空気は、傘側シリンダガイド１３とシリンダガイドカバー１４との間に形成された円筒状スリット１６から傘側シリンダガイド内のガス通路２５を通ってガス通路２４，外筒１０と内筒１１の間に形成されたシリンダ内のガス通路２３に導かれる。シリンダ内のガス通路２３を通った空気は、操作側シリンダガイド１２と内筒１１の隙間であるガス通路２２を通り、操作側シリンダガイド１２内のガス通路２１を通って容器外部空間５４へ出る。容器外部空間５４の圧力が高い場合には逆の流れで空気がガスパージ領域外容器内部空間５に入る。
【００５６】
このように、容器外部空間５４とガスパージ領域外容器内部空間５の通気性を向上させることによって、容器外部空間５４とガスパージ領域外容器内部空間５の圧力を均圧化し、マンホール本体の内部空間４が空気の通気経路とならないようにして、マンホール本体の内部空間４にパージされた不活性ガス３の濃度を一定に保つことができる。
【実施例３】
【００５７】
次に図１１に示す実施例３について説明する。実施例３は、実施例２の一部を改良した例である。前述した実施例２では均圧管５５を固定治具６１でガスパージ治具に固定している。実施例３では、固定治具６１に均圧管挿入取付治具６２を設け、内側に均圧管押えバネ６３を設置する。
【００５８】
均圧管挿入取付治具６２は、中央部に開口部を有する円板８０と、その円板８０の開口部縁に上端が固定された短管８１と、円板の下面に固定されて短管８１の外側に配置された円管状のバネケース８２とを備えている。その短管８１とバネケース８２との間には、上下方向にバネストローク方向を向けて、均圧管押えバネ６３が配置されている。
【００５９】
均圧管挿入取付治具６２を均圧管５５の上端に図１１のように差し込むと、均圧管押えバネ６３の下端は、均圧管５５の外周囲に固定したバネ受け８３で受け止められ、均圧管押えバネ６３の上端は円板８０の下面にて下方へ押さえつけられる。均圧管５５の上端と円板８０との間には均圧管シール材６０が実施例２と同様に設けられる。その均圧管シール材６０を貫通して不活性ガス注入ホース５９やガス抜き管３３が容器外部空間５４からマンホール本体の内部空間４側に通される点は実施例２と同様である。
【００６０】
この実施例の場合には、内筒１１を外筒１０に対して上方へ引き上げてマンホール本体内で傘部７を開いてシート４２を展開する。その後に、内筒１１を下方へ下がらないように支持した上で固定治具６１を押し下げる。固定治具６１が押し下がる均圧管挿入取付治具６２も押し下げられるので、均圧管押えバネ６３が圧縮する。均圧管押えバネ６３が圧縮することによる反力で均圧管５５は下方へ押されて親フレーム４０に取り付けられたガス保護用のシート４２に均圧管パッキン５６を強く押し付けることができる。
【００６１】
その押し付けが維持できるように外筒１０を固定治具６１がクランプして、固定治具
６１と外筒１０とを一体化する。均圧管挿入取付治具６２が押し下がった位置においては、均圧管挿入取付治具６２と挿入穴１ｄ上端との間に均圧管シール材６０が施される。図１１の構造では、短管８１と均圧管５５との間や均圧管５５とバネケース８２との間に空気の抜ける隙間があるように見受けられるが、実際にはその短管８１と均圧管５５との間の隙間は互いに上下方向に動ける最低限の隙間が設定されているので、均圧管５５内の空気が図１１中の矢印のように容器外部空間５４へ抜け出ることが出来るものの、短管８１と均圧管５５との間の隙間を通過することが困難な構造とされている。
【００６２】
このように、均圧管挿入取付治具６２の均圧管押えバネ６３のバネ力によって、ガス保護用のシート４２に均圧管パッキン５６を強く押し付けてシール性を向上させ、マンホール本体の内部空間４にパージされた不活性ガス３の濃度を一定に保つことができる。その他の事柄は、実施例２と同様である。
【実施例４】
【００６３】
次に図１２に示す実施例４について説明する。実施例４は、実施例２の構造の一部を改良した例である。改良点は以下の通りである。即ち、実施例２の内筒１１に関して、傘部７を開いた状態で、操作側シリンダガイド１２よりも上方の部分が内筒繋ぎ部リベット継手６４によって継がれて屈曲自在に構成されている。屈曲箇所は図１２のように２箇所とされ、内筒の端部が下方へＵターンするように下方へ向けることが出来る。
【００６４】
この実施例では、内筒１１が屈曲する関係で内筒１１を容器外部空間５４とガスパージ領域外容器内部空間５との間の空気の通気路として利用できなくなっても、内筒１１と外筒１０との間の隙間や均圧管５５がその通気路として用いられるので、容器外部空間５４とガスパージ領域外容器内部空間５の圧力を均圧化でき、且つマンホール本体の内部空間４内を容器外部空間５４とガスパージ領域外容器内部空間５との間の通気路になることが避けられる。
【００６５】
このように、ガスパージ治具の内筒１１に内筒繋ぎ部リベット継手６４を設けることによって、ガスパージ治具の内筒１１を段階的に曲げられる構造にしている。このように、内筒１１が段階的に曲げられコンパクトになることによって、マンホール本体１ｂに溶接するマンホールの鏡板１ｃの周囲に構造物６５があり、十分な作業領域が確保できない場所においても、ガスパージ治具の設置が可能な構造としている。その他の事柄は、実施例２と同様である。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
この発明によるガスパージ治具は、容器に付属したマンホールに鏡板を溶接して、そのマンホールを閉止する際に、その溶接の裏波側の空間に不活性ガスを停滞させるためのパージダム形成に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の実施例１に基づくガスパージ治具を、容器のマンホール内で傘部を開いてセットした状態を示すマンホール内の縦断面図である。
【図２】本発明の実施例１に基づくガスパージ治具を、容器のマンホール内で傘部を閉じた状態を示すマンホール内の縦断面図である。
【図３】本発明の実施例１によるガスパージ治具の説明図にして、（ａ）図はシリンダ部の縦断面図、（ｂ）図は（ａ）図の要部拡大断面図である。
【図４】本発明の実施例１によるガスパージ治具の傘部先端がマンホール内壁に接した部分の縦断面図である。
【図５】本発明の実施例１に基づくガスパージ治具を、容器のマンホール内で傘部を開いてセットした状態での傘フレームとガス保護用シートとマンホール本体との関係を示した平面図である。
【図６】本発明の実施例１に基づくガスパージ治具の傘部のガス保護用シート外周部形状を示す平面図である。
【図７】本発明の実施例１に基づくガスパージ治具の傘部のガス保護用シートシール部がマンホール内壁に接した状態を示す説明図にして、（ａ）図はガス保護用シートに切欠きを付けなかった場合を示し、（ｂ）図はガス保護用シートに切欠きを付けた場合を示す。
【図８】本発明の実施例１で、マンホールの鏡板の溶接線での溶接部の縦断面図である。
【図９】本発明の実施例２に基づくガスパージ治具を、容器のマンホール内で傘部を開いてセットした状態を示すマンホール内の縦断面図である。
【図１０】図９の要部拡大断面図である。
【図１１】本発明の実施例３に基づくガスパージ治具の均圧管挿入取付治具部の縦断面図である。
【図１２】本発明の実施例４に基づくガスパージ治具を容器のマンホール内で傘部を開いてセットした状態を示すマンホール内の縦断面図である。
【符号の説明】
【００６８】
１ａ…容器、１ｂ…マンホール本体、１ｃ…マンホールの鏡板、１ｄ…ガンマホール
（挿入穴）、２…溶接線、３…不活性ガス、４…マンホール本体の内部空間、５…ガスパージ領域外容器内部空間、６…シリンダ部、７…傘部、１０…外筒、１１…内筒、１２…操作側シリンダガイド、１３…傘側シリンダガイド、１４…シリンダガイドカバー、１５…シリンダガイドキャップ、１６…円筒状スリット、１７…パッキン、１８…傘先端キャップ、１９…Ｏリング、２０…止めネジ、２１…操作側シリンダガイドガス通路、２２，２４…ガス通路、２３…シリンダ内ガス通路、２５…傘側シリンダガイドガス通路、２６…不活性ガス注入口、３０…ストッパ、３１…固定レバー、３２…酸素濃度計、３３…ガス抜き管、４０…親フレーム、４１…受フレーム、４２…ガス保護用のシート、４３…ガス保護用シートシール部、４４…切り欠き、４５…糸、４６…しわ、４７…隙間、５０…フレーム繋ぎ部リベット継手、５１…ローラ、５２…ローラ固定リベット継手、５３…通気口、５４…容器外部空間、５５…均圧管、５６…均圧管パッキン、５７…均圧管パッキン押え、５８…均圧管パッキン押え用ネジ、５９…不活性ガス注入ホース、６０…均圧管シール材、６１…固定治具、６２…均圧管挿入取付治具、６３…均圧管押えバネ、６４…内筒繋ぎ部リベット継手、６５…構造物、７０…Ｕ形開先、７１…裏波、７２…余盛、
８０…円板、８１…短管、８２…バネケース、８３…バネ受け。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接構造物に溶接を施す際に溶接構造物の内側に面した溶接部周囲を不活性ガスでガスパージする溶接部のガスパージ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電所等に採用される容器のマンホールは一般にフランジ構造であり、溶接で閉止されることはない。しかし、例えば使用済燃料再処理施設の放射線線量が高い溶液を内包するステンレス製容器のマンホールのように、試運転後、鏡板をマンホール本体に溶接して容器を閉止する場合がある。
【０００３】
このマンホール閉止の際は、マンホール本体に鏡板を外側から裏波溶接するため、容器内にガス保護壁（パージダム）を形成して酸素濃度が１％未満となるよう不活性ガスで空気を置換して溶接を行う必要がある。そのためには、裏波溶接用の治具は、例えば放射線透過試験を実施する際に、線源（ガンマ線照射装置）を容器内に挿入するための開口部
（以下、ガンマホール）等の容器の最終開口部から挿入，回収が可能である必要がある。
【０００４】
また、上記のガスパージ治具は容器外からの挿入，回収が可能でありながら、パージダムとしての機能を果たすとともに、例えば使用済燃料再処理施設の容器内と容器外に圧力差があり不活性ガスの流出および空気の流入が生じる環境下でも、十分なガスのシール性を確保できなければならない。さらに、マンホール本体に溶接する鏡板の周囲に構造物があり十分な作業領域が確保できない場所においても設置できるものでなければならない。
【０００５】
このような治具を使わない方法として配管の溶接に使用されている水溶性紙をマンホール本体に貼り付け、パージダムを形成する方法が考えられる（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
この方法は、小径の配管に対しては有効な方法であるが、５００mmから６００mmと内径の大きな容器のマンホール本体に適用した場合、容器内の湿分を吸い込んで剥がれやすく安定して良好な裏波溶接を得難い上、多量の水溶性紙を使用することとなり容器内に不溶解のまま残る可能性がある。また、溶接の熱影響により水溶性紙が変質し、水溶性が低下するのを防止するため、設置場所を溶接線から充分離す必要があるが、マンホール本体では溶接線から水溶性紙を充分に離して設置するスペースがない場合がある。
【０００７】
一方、従来からある配管のガスパージ用の治具は、マンホール鏡板のガンマホール（内径５０mmから８０mm）から取り出せないことやマンホール本体の長さが短いことから、これを容器のマンホール溶接に適用することはできない。
【０００８】
【特許文献１】特開平９−１０９３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、容器内と容器外に圧力差がある場合でも、不活性ガスパージ領域の酸素濃度を極力低く維持することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記発明の目的を達成するための手段は、溶接構造物内に形成された空間内に挿入されて拡大することによって、その空間を不活性ガスを充填する第１の領域と前記不活性ガスを充填しない第２の領域とに分離する不通気性のシートと、前記シートを支持するフレームと、前記フレームを操作して、前記シートを拡大及び縮小する操作手段と、前記第２の領域と、前記溶接構造物外の空間との間を連通する通気路と、前記第１の領域に前記不活性ガスを供給する流路を備えた溶接部のガスパージ装置である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、溶接作業に際して不活性ガスを充填する領域の周囲に圧力差を生じている各空間が隣接していても、その各空間の間で通気できるので、各空間から不活性ガスを充填する領域への空気の侵入が抑制でき、不活性ガスの充填領域における不活性ガス濃度の低下を抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の実施形態に係わる各実施例について図面に基づいて以下に説明する。
【実施例１】
【００１３】
まず、図１〜図８を引用して実施例１について説明する。使用済燃料再処理施設の放射線線量が高い溶液を内包するステンレス製の容器のマンホールのように、試運転後、鏡板をマンホール本体に溶接して容器を閉止する場合がある。本実施例ではその鏡板をマンホール本体に溶接する際の例である。
【００１４】
図１，図２に示すステンレス製の容器１ａは、液体や気体を貯蔵する円筒形の容器である。この容器１ａは使用済燃料再処理施設の建物の中の部屋に設置され、この部屋内は部屋の中の雰囲気が部屋の外に出ないように部屋の外に比較して空調換気設備で負圧に維持されている。この容器１ａの上側または側面に円筒形のマンホール本体１ｂが設けられる。マンホール本体１ｂは、径が３００mm〜６００mmでステンレス鋼板製である。マンホール本体１ｂは、溶接によって容器１ａに結合される。
【００１５】
マンホール本体１ｂの開口部は、鏡板１ｃで塞がれる。鏡板１ｃはマンホール本体１ｂへ溶接線２に沿って裏波溶接で結合する。このように、マンホールはマンホール本体１ｂと鏡板１ｃとの溶接構造物によって成り立っている。なお、容器１ａも溶接構造物である。
【００１６】
この溶接に際し、溶接線２をマンホールの外側から裏波溶接するためにマンホール内部空間４の空気を不活性ガス３で置換するためのガスパージ領域の区画装置（以下、ガスパージ治具という。）を用いる。鏡板１ｃはガンマ線照射装置を容器内に挿入するためのガンマホールと称する挿入穴１ｄを有する。この挿入穴１ｄからガスパージ治具はマンホール本体１ｂの内部に挿入される。
【００１７】
ガスパージ治具について、以下に説明する。ガスパージ治具は、大別すると、スライド式のシリンダ部６とシリンダ部６に取り付けられた傘部７とより構成されている。シリンダ部６は、図３のように、中空円筒状の外筒１０と、その外筒１０内にその外筒１０の内面に対して隙間を有して通された中空円筒状の内筒１１を備えている。
【００１８】
外筒１０には、上部に操作側シリンダガイド１２が、下部に傘側シリンダガイド１３が止めネジで固定されている。内筒１１は操作側シリンダガイド１２および先端側の傘側シリンダガイド１３とに通されていて外筒１０の中を上下方向へスライドできるように摺動自在に支持されている。操作側シリンダガイド１２と内筒１１及び外筒１０との間には、気密性を維持するためのシール部材としてのＯリング１９が設けられている。傘側シリンダガイド１３の下部にはシリンダガイドキャップ１５が止めネジ２０で装着され、傘側シリンダガイド１３の下端と内筒１１との間の隙間から不活性ガス３がガスパージ領域外容器内部空間５に漏れることを抑制している。
【００１９】
傘側シリンダガイド１３の外周囲には、傘側シリンダガイド１３の外周囲やシリンダガイドキャップ１５との間で円筒状の隙間が円筒状スリットとしてできるように、シリンダガイドキャップ１５の外径よりも内径が大径なシリンダガイドカバー１４を止めネジ２０で固定してある。
【００２０】
操作側シリンダガイド１２には不活性ガス注入口２６として、不活性ガスの圧送設備からのホースが操作側シリンダガイド１２内のガス通路２１と接続されている。不活性ガス注入口２６から導入された不活性ガスは、操作側シリンダガイド１２内のガス通路２１を通り、操作側シリンダガイド１２と内筒１１の隙間であるガス通路２２を経て、外筒１０と内筒１１の間に形成された隙間であるガス通路２３に導かれる。
【００２１】
そのガス通路２３を通った不活性ガスは、さらにガス通路２４，傘側シリンダガイド
１３と内筒１１との隙間を通って傘側シリンダガイド１３内に設けた水平なガス通路２５を通って、傘側シリンダガイド１３とシリンダガイドカバー１４との間に形成された円筒状スリット１６からマンホール内部空間４へと拡散できるようになっている。
【００２２】
また、傘部７の傘側シリンダガイドキャップ１５は、取り付け部に傘部７が展開して開いた状態においてガス保護用のシート４２と接触するパッキン１７が設けられる。このパッキン１７により、円筒状スリット１６から噴出した不活性ガスがガスパージ領域外容器内部空間５に漏れ出ることが防がれる。
【００２３】
このようにして、不活性ガスの漏洩を防ぎながら、不活性ガスを注入口２６から噴出用の円筒状スリット１６まで導かれる構造としている。
【００２４】
傘部７は以下のような構成を有する。即ち、図３，図４および図５に示すように、傘部７は傘型フレームを有する。傘型フレームとは、放射状１５°間隔に配置された複数本の親フレーム４０と、同じく受フレーム４１とを有する。親フレーム４０と受フレーム４１との一端側部分はリベットローラ固定リベット継手５２で繋がれ、その継手を中心に相互に上下方向へ回転自在に接続されている。
【００２５】
親フレーム４０の他端部分は、傘側シリンダガイドキャップ１５に上下回転自在に軸着され、受フレーム４１の他端部分は傘先端キャップ１８に上下回転自在に軸着されている。
【００２６】
傘先端キャップ１８は、内筒１１の下端を覆うように内筒１１に装着され、止めネジで内筒１１の下端部分に固定されている。その傘先端キャップ１８には、内筒１１の内側と通じる通気口５３が開口している。この通気口５３からガスパージ領域外容器内部空間５の空気が内筒１１の中を通気路として通り容器１ａが設置されている部屋の空間である容器外部空間５４へ出ることが出来る構成である。
【００２７】
このようなガスパージ治具は、外筒１０を押さえながら内筒１１を下方へ押し込むことにより、親フレーム４０と受フレーム４１とが直線になり、傘型フレームが伸び、シート４２が窄むように畳まれて傘部７が閉じ、図２に示す縮小状態となる。外筒１０を押さえながら逆に内筒１１を上方へ引くと親フレーム４０と受フレーム４１がリベット継手５０で屈折し、傘部７が開かれ図１に示すような展開されて拡大の状態となる。
【００２８】
図１に示すように、外筒１０には挿入穴１ｄの上端部へ嵌め込むことにより設置され、ガスパージ治具の位置決めをするストッパ３０が存在する。パージダムを形成するために適切な位置まで傘部を縮小した状態でガスパージ治具をストッパ３０と挿入穴１ｄへ挿入後、ストッパ３０の固定レバー３１を回すことによりストッパ３０が外筒１０に固定され、位置決めが可能である。またストッパ３０は、ガスパージ治具の落下防止具としても機能する。
【００２９】
図６は、ガス保護用のシート４２の外周部形状を示す。ガス保護用のシート４２は、傘フレームが展開して傘部７が開かれたとき、親フレーム４０と受フレーム４１の先端を内包する最小径の円の直径より２０mmから３０mm程度大き目の外径を有する。つまり、傘部７を広げると、シート４２の外径は、傘型フレームの外径よりも大きく形成されている。
【００３０】
このため、図４に示す通り、傘部７を展開して拡大されたとき、傘型フレームの先端にローラ固定リベット継手５２で回転自在に固定されたローラ５１が、ガス保護用のシート４２の外周側部（シートシール部４３）をマンホール本体１ｂの内壁（内面）に押し付け、ガス保護用シートシール部４３が垂れ下がるように折れ曲がりながらマンホール本体
１ｂの内壁に密着する。この密着により、不活性ガスがガス保護用のシート４２の上方に位置する第１の領域であるマンホールの内部空間４から第２の領域であるガスパージ領域外容器内部空間５へ漏れ出るのを防ぐ。
【００３１】
図７は、ガス保護用シート４２のシートシール部が折れ曲がりマンホール本体１ｂの内壁面に接した状態を拡大して示す。図６に示すように、ガス保護用シート４２のシートシール部４３には切り欠き４４がある。ガス保護用シート４２のシートシール部４３に切り欠き４４を設けない構造とした場合は、傘部７を開いたとき、図７中の（ａ）図に示すようにガス保護用シートシール部にしわ４６が寄るため、マンホール内壁とガス保護用シートシール部の間に隙間４７が生じる。
【００３２】
この隙間４７はマンホール内部空間４からガスパージ領域外容器内部空間５へのガス漏れの経路となるため、ガスパージの効率低下を招く。図６に示す切り欠き４４は、ガス保護用シートのシートシール部４３が直角に折れ曲がるとき、三角形の切り欠きが閉じシート４２に寄るしわを吸収するため、図７中の（ｂ）図に示すように、隙間が発生せず有効なパージダムを形成することができる。
【００３３】
シリンダ部６および傘部７のフレーム等はアルミ製とすることにより軽量化ができ取り扱いが容易である。ガス保護用のシート４２はガラス繊維クロスにシリコンコーティングを施した耐熱性に優れたものとし、溶接熱によるシート溶解を防いでいる。
【００３４】
次に実施例１を動作の面から説明する。マンホール本体１ｂと鏡板１ｃとを溶接線２で溶接する時には、溶接線２での溶接開先合わせを実施後、図２に示すようにガスパージ治具の傘部７を縮小させた状態（窄めた状態）で挿入穴１ｄからマンホール本体１ｂの内部に所定の位置まで挿入する。所定の位置とは、シリンダガイドカバー１４が溶接線よりも下方且つマンホール本体１ｂの下端よりの上方に位置することが目安とされる。
【００３５】
このようにするとシート４２が溶接線２よりも下方に位置する。そこで、挿入穴１ｄの上部開口部に差し込んだストッパ３０の固定レバー３１を操作してストッパ３０と外筒
１０を固定する。このことにより、ガスパージ治具の位置決めをする。次にガスパージ治具の内筒１１を引張り上げて、傘部７を開き（展開状態）パージダムを形成させる。ストッパ３０にはガス抜き管３３や酸素濃度計が通される穴が開けられ、その穴の周囲はテープで目張りして密閉性を確保している。
【００３６】
そして、図１に示すようにストッパ３０から挿入した酸素濃度計３２でマンホール本体の内部空間４の酸素濃度を測定しながら不活性ガス注入口２６より、例えば不活性ガスとしてアルゴンガスを注入する。注入されたアルゴンガスは操作側シリンダガイドガス通路２１から操作側シリンダガイドと内筒１１との間の隙間によるガス通路２２を通過し、さらに内筒１１と外筒１０との間の隙間によるシリンダ内ガス通路２３を通過し、さらに傘側シリンダガイド１３と内筒との間の隙間によるガス通路２４を通過し、さらに傘側シリンダガイドガス通路２５を通過し、さらにシリンダガイドカバー１４とシリンダガイドキャップとの間の隙間による円筒状スリット１６を通過して、その円筒状スリット１６の下端からマンホール本体の内部空間４内に噴出し、マンホール本体の内部空間４の空気がアルゴンガスに置換される。
【００３７】
アルゴンは分子量が４０であり、一方、空気の平均分子量が２９のため、空気より重いアルゴンがマンホール本体の内部空間４の下部から徐々に空気を上方へ押し上げ、押し上げられた空気はストッパ３０を通して挿入穴１ｄ内と容器外部空間５４との間を連通させたガス抜き管３３から容器外部空間５４へ排出される。
【００３８】
アルゴンの流量を調整してマンホール内部の酸素濃度が規定の濃度より低くなるようにし、溶接線２を作業員がマンホール外側からＴＩＧ溶接する。マンホール本体１ｂとマンホール鏡板１ｃはマンホールの外側から完全溶込溶接できるように、図８に示すようなＵ形開先７０とし、裏波７１が出るよう調整された条件にて溶接を行う。第１層目の裏波溶接のみでなく、その後の数層の溶接においてもマンホール内部をアルゴンガスで置換しながら溶接を行い、マンホール溶接線内側からの酸素の影響による溶接部の品質低下を防ぐ。
【００３９】
その溶接中においても容器１ａが設置されている部屋が負圧に維持されていることから、ガスパージ領域外容器内部空間５の圧力と容器外部空間５４とに圧力差が生じる。この時、ガスパージ領域外容器内部空間５の空気が不活性ガスパージ領域であるマンホール本体の内部空間４を通過してガスパージ領域外容器内部空間５の空間へ移行しようとする。このような空気の移動が生じると、マンホール本体の内部空間４にパージされた不活性ガス３が隣接する空間へ漏れる上、空気が内部空間４に入ってくるので、内部空間４内の不活性ガス濃度が低下しようとする。
【００４０】
ところが、本発明の実施例では、ガスパージ領域外容器内部空間５と容器外部空間５４との間で圧力差が生じた際には、通気口５３と内筒１１を経て容器外部空間５４とガスパージ領域外容器内部空間５との間で空気が通気しますので、マンホール本体の内部空間４を経由して容器外部空間５４とガスパージ領域外容器内部空間５との間で空気が通気する現象の発生を防止できる。そのため、その通気によってマンホール本体の内部空間４にパージされた不活性ガス３が巻き込まれて隣接する容器外部空間５４やガスパージ領域外容器内部空間５に漏出することが防止できる。
【００４１】
さらに、ガスパージ領域外容器内部空間５と容器外部空間５４の圧力が平均化され、マンホール本体の内部空間４にパージされた不活性ガス３がガスパージ領域外容器内部空間５に漏れることを防止し、圧力が平均化されることによっても有効なパージダムを形成できる。
【００４２】
不活性ガスがマンホール本体の内部空間４に停滞するように、傘型フレームの親フレーム４０にはガス保護用シートになるシート４２が張られ、そのシート４２が親フレーム
４０に糸４５で縫い付けられている。これによって、傘部７が展開した際には、円形のパージダムが形成される。シート４２は、可撓性を有し、かつ不活性ガスや空気を通さない不通気性の材料で作られている。
【００４３】
また、溶接時に発生する熱で、容器外部空間５４の温度が上がり、圧力が高くなっても、内筒１１の先端の穴から容器外部空間５４の空気が入り、内筒１１の中を通り、傘先端キャップ１８に設けられた通気口５３から、ガスパージ領域外容器内部空間５へ流れ、容器外部空間５４とガスパージ領域外容器内部空間５の圧力を均一化する作用が働き、不活性ガスを有効にパージすることを維持できる。
【００４４】
余盛７２が所定の高さになるまで層を重ね溶接終了後、ガスパージ治具の内筒１１を押し込んで傘部を畳み、挿入穴から治具を取り出す。
【００４５】
このようにガスパージ治具の傘部のシートをホール本体内で広げることにより、溶接部周囲を不活性ガスが充満する不活性ガス充填空間に保ち、内筒１１を通じて、傘先端キャップ１８に設けられた通気口５３によって、ガスパージ領域外容器内部空間５と容器外部空間５４の圧力差を低減させ、ガスの漏れが抑えられ、不活性ガス充填空間のガス濃度を良好に保つことができる。ガス濃度良好に保つことによって、良好な裏波溶接をすることができる。
【実施例２】
【００４６】
次に図９，図１０に示す実施例２について説明する。前述した実施例１は容器外部空間５４とガスパージ領域外容器内部空間５の圧力差を傘先端キャップ１８に設けられた通気口５３から内筒１１を通して均圧化している。実施例２は、容器１ａが設置されている部屋の圧力変動，容器外部空間５４，マンホール本体の内部空間４，ガスパージ領域外容器内部空間５の溶接時に生じる大きな圧力変動が原因で、マンホール本体の内部空間４にパージされた不活性ガス３の流出および空気の流入によるガス濃度の低下を防止するために実施例１のガスパージ治具の外側に均圧装置を取り付ける。
【００４７】
均圧装置は外筒の外周囲を囲うように配置された円管状の均圧管５５と、均圧管５５の下端に固定され、親フレーム４０上のシート４２と均圧管５５の下端との間をシールするための均圧管パッキン５６とより構成される。図１０のように、固定治具６１が外筒１０に取り付けられ、その固定治具６１で均圧管５５をガスパージ治具に固定する。均圧管
５５の上端に設けた水平なフランジの下端面と挿入穴１ｄの上端との間には、均圧管シール材６０が均圧管５５の挿入穴１ｄへの装着部位から気体が漏れないように施されている。その均圧管シール材６０の一部には穴が開けられて、その穴に不活性ガス注入ホース
５９やガス抜き管３３や酸素濃度計３２が通される。
【００４８】
空気が均圧管５５内と容器外部空間５４との間で図１０の矢印のように通気できる通路が確保されている。その通路以外の固定治具６１と均圧管５５上端との間には、シールが設けられている。
【００４９】
均圧管パッキン５６は均圧管パッキン押え５７で均圧管５５の先端に固定される。均圧管パッキン押え５７は、均圧管パッキン押え用ネジ５８で均圧管５５に固定される。
【００５０】
均圧装置を取り付ける際には、親フレーム４０に取り付けられたガス保護用のシート
４２のパッキン１７と均圧管パッキン５６との間の部分を除去しておく。また、均圧管
５５を取り付ける場合には、不活性ガス３は不活性ガス注入口２６から注入せずに、均圧管５５とガンマホール１ｄの間にガス抜き管３３の他に不活性ガス注入ホース５９を通過さておいて、不活性ガス注入ホース５９に不活性ガスのボンベを繋いで、不活性ガス３をマンホール本体の内部空間４に注入できる。このように不活性ガス注入通路を新たに確保してあるので、操作側シリンダガイド１２の操作側シリンダガイドガス通路２１から不活性ガス注入口２６が取り外され、操作側シリンダガイド１２の操作側シリンダガイドガス通路２１は容器外部空間５４に開放されている。その他の構成は実施例１と同じである。
【００５１】
本実施例では、実施例１と同様にしてシート４２をマンホール本体１ｂ内で展開してマンホール本体の内部空間４とガスパージ領域外容器内部空間５との間を区画する。シート４２が展開すると、シート４２と均圧管パッキン５６とが互いに押し当たってシート４２と均圧管パッキン５６との間はシールされる。
【００５２】
その後に、不活性ガス注入ホース５９を通じて不活性ガスをマンホール本体の内部空間４内に注入し、マンホール本体の内部空間４内の空気はガス抜き管３３を通じて容器外部空間５４へ排出される。このようにしてマンホール本体の内部空間４内の雰囲気は不活性ガスに置換される。不活性ガスをマンホール本体１ｂの内部空間４内に注入しながら溶接線２をマンホール本体１ｂの外側から裏波溶接する。
【００５３】
容器外部空間５４とガスパージ領域外容器内部空間５に圧力差が生じていると、その圧力差によって、実施例１と同様に内筒１１を通って容器外部空間５４とガスパージ領域外容器内部空間５との間で空気の移動が生じる。
【００５４】
空気の移動は他の通路においても起こる。即ち、ガスパージ領域外容器内部空間５の圧力が高い場合にはガス保護用のシート４２の除去した部分から均圧管５５内に空気が入り、固定治具６１と均圧管５５の隙間から、容器外部空間５４に抜ける。容器外部空間５４の圧力が高い場合には逆の流れで空気がガスパージ領域外容器内部空間５に入る。
【００５５】
さらに、ガスパージ領域外容器内部空間５の圧力が高い場合にはガス保護用のシート
４２の除去した部分から均圧管５５に入った空気は、傘側シリンダガイド１３とシリンダガイドカバー１４との間に形成された円筒状スリット１６から傘側シリンダガイド内のガス通路２５を通ってガス通路２４，外筒１０と内筒１１の間に形成されたシリンダ内のガス通路２３に導かれる。シリンダ内のガス通路２３を通った空気は、操作側シリンダガイド１２と内筒１１の隙間であるガス通路２２を通り、操作側シリンダガイド１２内のガス通路２１を通って容器外部空間５４へ出る。容器外部空間５４の圧力が高い場合には逆の流れで空気がガスパージ領域外容器内部空間５に入る。
【００５６】
このように、容器外部空間５４とガスパージ領域外容器内部空間５の通気性を向上させることによって、容器外部空間５４とガスパージ領域外容器内部空間５の圧力を均圧化し、マンホール本体の内部空間４が空気の通気経路とならないようにして、マンホール本体の内部空間４にパージされた不活性ガス３の濃度を一定に保つことができる。
【実施例３】
【００５７】
次に図１１に示す実施例３について説明する。実施例３は、実施例２の一部を改良した例である。前述した実施例２では均圧管５５を固定治具６１でガスパージ治具に固定している。実施例３では、固定治具６１に均圧管挿入取付治具６２を設け、内側に均圧管押えバネ６３を設置する。
【００５８】
均圧管挿入取付治具６２は、中央部に開口部を有する円板８０と、その円板８０の開口部縁に上端が固定された短管８１と、円板の下面に固定されて短管８１の外側に配置された円管状のバネケース８２とを備えている。その短管８１とバネケース８２との間には、上下方向にバネストローク方向を向けて、均圧管押えバネ６３が配置されている。
【００５９】
均圧管挿入取付治具６２を均圧管５５の上端に図１１のように差し込むと、均圧管押えバネ６３の下端は、均圧管５５の外周囲に固定したバネ受け８３で受け止められ、均圧管押えバネ６３の上端は円板８０の下面にて下方へ押さえつけられる。均圧管５５の上端と円板８０との間には均圧管シール材６０が実施例２と同様に設けられる。その均圧管シール材６０を貫通して不活性ガス注入ホース５９やガス抜き管３３が容器外部空間５４からマンホール本体の内部空間４側に通される点は実施例２と同様である。
【００６０】
この実施例の場合には、内筒１１を外筒１０に対して上方へ引き上げてマンホール本体内で傘部７を開いてシート４２を展開する。その後に、内筒１１を下方へ下がらないように支持した上で固定治具６１を押し下げる。固定治具６１が押し下がる均圧管挿入取付治具６２も押し下げられるので、均圧管押えバネ６３が圧縮する。均圧管押えバネ６３が圧縮することによる反力で均圧管５５は下方へ押されて親フレーム４０に取り付けられたガス保護用のシート４２に均圧管パッキン５６を強く押し付けることができる。
【００６１】
その押し付けが維持できるように外筒１０を固定治具６１がクランプして、固定治具
６１と外筒１０とを一体化する。均圧管挿入取付治具６２が押し下がった位置においては、均圧管挿入取付治具６２と挿入穴１ｄ上端との間に均圧管シール材６０が施される。図１１の構造では、短管８１と均圧管５５との間や均圧管５５とバネケース８２との間に空気の抜ける隙間があるように見受けられるが、実際にはその短管８１と均圧管５５との間の隙間は互いに上下方向に動ける最低限の隙間が設定されているので、均圧管５５内の空気が図１１中の矢印のように容器外部空間５４へ抜け出ることが出来るものの、短管８１と均圧管５５との間の隙間を通過することが困難な構造とされている。
【００６２】
このように、均圧管挿入取付治具６２の均圧管押えバネ６３のバネ力によって、ガス保護用のシート４２に均圧管パッキン５６を強く押し付けてシール性を向上させ、マンホール本体の内部空間４にパージされた不活性ガス３の濃度を一定に保つことができる。その他の事柄は、実施例２と同様である。
【実施例４】
【００６３】
次に図１２に示す実施例４について説明する。実施例４は、実施例２の構造の一部を改良した例である。改良点は以下の通りである。即ち、実施例２の内筒１１に関して、傘部７を開いた状態で、操作側シリンダガイド１２よりも上方の部分が内筒繋ぎ部リベット継手６４によって継がれて屈曲自在に構成されている。屈曲箇所は図１２のように２箇所とされ、内筒の端部が下方へＵターンするように下方へ向けることが出来る。
【００６４】
この実施例では、内筒１１が屈曲する関係で内筒１１を容器外部空間５４とガスパージ領域外容器内部空間５との間の空気の通気路として利用できなくなっても、内筒１１と外筒１０との間の隙間や均圧管５５がその通気路として用いられるので、容器外部空間５４とガスパージ領域外容器内部空間５の圧力を均圧化でき、且つマンホール本体の内部空間４内を容器外部空間５４とガスパージ領域外容器内部空間５との間の通気路になることが避けられる。
【００６５】
このように、ガスパージ治具の内筒１１に内筒繋ぎ部リベット継手６４を設けることによって、ガスパージ治具の内筒１１を段階的に曲げられる構造にしている。このように、内筒１１が段階的に曲げられコンパクトになることによって、マンホール本体１ｂに溶接するマンホールの鏡板１ｃの周囲に構造物６５があり、十分な作業領域が確保できない場所においても、ガスパージ治具の設置が可能な構造としている。その他の事柄は、実施例２と同様である。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
この発明によるガスパージ治具は、容器に付属したマンホールに鏡板を溶接して、そのマンホールを閉止する際に、その溶接の裏波側の空間に不活性ガスを停滞させるためのパージダム形成に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の実施例１に基づくガスパージ治具を、容器のマンホール内で傘部を開いてセットした状態を示すマンホール内の縦断面図である。
【図２】本発明の実施例１に基づくガスパージ治具を、容器のマンホール内で傘部を閉じた状態を示すマンホール内の縦断面図である。
【図３】本発明の実施例１によるガスパージ治具の説明図にして、（ａ）図はシリンダ部の縦断面図、（ｂ）図は（ａ）図の要部拡大断面図である。
【図４】本発明の実施例１によるガスパージ治具の傘部先端がマンホール内壁に接した部分の縦断面図である。
【図５】本発明の実施例１に基づくガスパージ治具を、容器のマンホール内で傘部を開いてセットした状態での傘フレームとガス保護用シートとマンホール本体との関係を示した平面図である。
【図６】本発明の実施例１に基づくガスパージ治具の傘部のガス保護用シート外周部形状を示す平面図である。
【図７】本発明の実施例１に基づくガスパージ治具の傘部のガス保護用シートシール部がマンホール内壁に接した状態を示す説明図にして、（ａ）図はガス保護用シートに切欠きを付けなかった場合を示し、（ｂ）図はガス保護用シートに切欠きを付けた場合を示す。
【図８】本発明の実施例１で、マンホールの鏡板の溶接線での溶接部の縦断面図である。
【図９】本発明の実施例２に基づくガスパージ治具を、容器のマンホール内で傘部を開いてセットした状態を示すマンホール内の縦断面図である。
【図１０】図９の要部拡大断面図である。
【図１１】本発明の実施例３に基づくガスパージ治具の均圧管挿入取付治具部の縦断面図である。
【図１２】本発明の実施例４に基づくガスパージ治具を容器のマンホール内で傘部を開いてセットした状態を示すマンホール内の縦断面図である。
【符号の説明】
【００６８】
１ａ…容器、１ｂ…マンホール本体、１ｃ…マンホールの鏡板、１ｄ…ガンマホール
（挿入穴）、２…溶接線、３…不活性ガス、４…マンホール本体の内部空間、５…ガスパージ領域外容器内部空間、６…シリンダ部、７…傘部、１０…外筒、１１…内筒、１２…操作側シリンダガイド、１３…傘側シリンダガイド、１４…シリンダガイドカバー、１５…シリンダガイドキャップ、１６…円筒状スリット、１７…パッキン、１８…傘先端キャップ、１９…Ｏリング、２０…止めネジ、２１…操作側シリンダガイドガス通路、２２，２４…ガス通路、２３…シリンダ内ガス通路、２５…傘側シリンダガイドガス通路、２６…不活性ガス注入口、３０…ストッパ、３１…固定レバー、３２…酸素濃度計、３３…ガス抜き管、４０…親フレーム、４１…受フレーム、４２…ガス保護用のシート、４３…ガス保護用シートシール部、４４…切り欠き、４５…糸、４６…しわ、４７…隙間、５０…フレーム繋ぎ部リベット継手、５１…ローラ、５２…ローラ固定リベット継手、５３…通気口、５４…容器外部空間、５５…均圧管、５６…均圧管パッキン、５７…均圧管パッキン押え、５８…均圧管パッキン押え用ネジ、５９…不活性ガス注入ホース、６０…均圧管シール材、６１…固定治具、６２…均圧管挿入取付治具、６３…均圧管押えバネ、６４…内筒繋ぎ部リベット継手、６５…構造物、７０…Ｕ形開先、７１…裏波、７２…余盛、
８０…円板、８１…短管、８２…バネケース、８３…バネ受け。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接構造物内に形成された空間内に挿入されて拡大することによって、その空間を不活性ガスを充填する第１の領域と前記不活性ガスを充填しない第２の領域とに分離する不通気性のシートと、
前記シートを支持するフレームと、
前記フレームを操作して、前記シートを拡大及び縮小する操作手段と、
前記第２の領域と、前記溶接構造物外の空間との間を連通する通気路と、
前記第１の領域に前記不活性ガスを供給する流路を備えた溶接部のガスパージ装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記フレームは、一端側の部分同士が上下回転自在に連結された親フレームと受けフレームとを備え、
前記操作手段は、前記親フレームの他端側部分を上下回転自在に支持している外筒と、前記外筒内に上下方向へ移動自在に組み合わせられると共に前記受けフレームの他端側部分を上下回転自在に支持している内筒とを備え、
前記内筒内が前記通気路とされている溶接部のガスパージ装置。
【請求項３】
請求項１において、前記操作手段が折れ曲がる構造を備えている溶接部のガスパージ装置。
【請求項４】
請求項１において、前記操作手段の外周囲に、前記第２の領域と前記溶接構造物外の空間との間を連通する均圧管を備えている溶接部のガスパージ装置。
【請求項５】
請求項２において、前記内筒と外筒との間の隙間が前記不活性ガスの流路とされている溶接部のガスパージ装置。
【請求項１】
溶接構造物内に形成された空間内に挿入されて拡大することによって、その空間を不活性ガスを充填する第１の領域と前記不活性ガスを充填しない第２の領域とに分離する不通気性のシートと、
前記シートを支持するフレームと、
前記フレームを操作して、前記シートを拡大及び縮小する操作手段と、
前記第２の領域と、前記溶接構造物外の空間との間を連通する通気路と、
前記第１の領域に前記不活性ガスを供給する流路を備えた溶接部のガスパージ装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記フレームは、一端側の部分同士が上下回転自在に連結された親フレームと受けフレームとを備え、
前記操作手段は、前記親フレームの他端側部分を上下回転自在に支持している外筒と、前記外筒内に上下方向へ移動自在に組み合わせられると共に前記受けフレームの他端側部分を上下回転自在に支持している内筒とを備え、
前記内筒内が前記通気路とされている溶接部のガスパージ装置。
【請求項３】
請求項１において、前記操作手段が折れ曲がる構造を備えている溶接部のガスパージ装置。
【請求項４】
請求項１において、前記操作手段の外周囲に、前記第２の領域と前記溶接構造物外の空間との間を連通する均圧管を備えている溶接部のガスパージ装置。
【請求項５】
請求項２において、前記内筒と外筒との間の隙間が前記不活性ガスの流路とされている溶接部のガスパージ装置。
【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２００６−３２６６６１（Ｐ２００６−３２６６６１Ａ）
【公開日】平成１８年１２月７日（２００６．１２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１５６５４９（Ｐ２００５−１５６５４９）
【出願日】平成１７年５月３０日（２００５．５．３０）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１２月７日（２００６．１２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年５月３０日（２００５．５．３０）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
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