(57)【要約】【課題】不活性ガスの使用量を抑制し、冷却効率を向上させる。【解決手段】溶接チャンバー２内の部屋３を略円筒状に形成し、被覆管４と端栓５の突き合わせ部を溶接部Ａとして挿入した状態で回転可能に保持する。部屋３と被覆管４との空隙９を不活性ガス流路とし、空隙９は溶接部Ａ及びその周辺部を収容する第一流路部９ａとこれより空隙の間隔の狭い第二流路部９ｂとする。第一流路部９ａでは、径方向の間隔をｄとし、ｄは４ｍｍ以下に狭く設定する。溶接時に溶接トーチ１０から不活性ガスを溶接部Ａに吹きつけ、第一流路部９ａ及び第二流路部９ｂ内を流す。溶接チャンバー２の本体内には冷却パイプ１３を収容する。【選択図】  図１
2004188459.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接チャンバー内の空間を形成する部屋を不活性ガス雰囲気にして部屋内に位置する被溶接物を溶接するようにした溶接装置において、
前記被溶接物の溶接部及びその周辺部に対向する前記部屋の内面と被溶接物との空隙を、前記不活性ガスが
部屋の内面及び被溶接物に沿って流れるように狭く設定したことを特徴とする溶接装置。
【請求項２】
前記空隙を形成する部屋の内面と被溶接物との間隔を４ｍｍ以下に設定したことを特徴とする請求項１に記載の溶接装置。
【請求項３】
溶接チャンバー内の空隙を形成する部屋を不活性ガス雰囲気にして被溶接物を溶接するようにした溶接装置において、
前記被溶接物の溶接部及びその周辺部に対向する前記部屋の内面に凹凸部を形成したことを特徴とする溶接装置。
【請求項４】
前記溶接チャンバー内に冷却機構を配設したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被溶接物、例えば原子炉に使用される核燃料集合体を構成する燃料棒と端栓とを溶接チャンバー内で溶接するための溶接装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、燃料棒の被覆管の端部に端栓を嵌合して突き合わせて溶接部としてＴＩＧ（ティグ）溶接する場合、溶接チャンバーの部屋内に燃料棒の被覆管に端栓を封止させた状態で挿入し、被覆管と端栓との溶接部に溶接トーチのタングステン電極等からなる溶接電極を対向させた状態で、ヘリウムガス等の不活性ガスをシールドガスとして供給し、不活性ガス雰囲気で溶接電極から溶接部にアーク放電させる。そして被覆管と端栓との溶接部を周方向に回転させながら順次溶接させることになる。
ところで、被覆管や端栓の材質はジルカロイ合金やチタン等の活性な金属からなるために、酸化や窒化によって品質の低下を来すおそれがある。そのため溶接部やその周辺部の酸化や窒化を防止すると共に冷却を十分促進させるために、溶接時にシールドガスとして高純度な不活性ガスを溶接部とその周辺部に吹き付けている。また、不活性ガス雰囲気で溶接したとしても、溶接後に溶接部やその周辺部の冷却が不十分な状態で溶接チャンバーから取り出すと酸化してしまう。そのため、溶接時や溶接後の冷却のために不活性ガスの流量を制御することで、溶接部やその周辺の酸化や窒化を防止している。
このような溶接装置の一例として、例えば下記特許文献１に記載のものが提案されている。この溶接装置によれば、溶接後の冷却中に溶接チャンバー内に供給する不活性ガスの流量を溶接中の流量よりも十分多くするよう制御している。これによって溶接部の冷却を急速に行える。しかも同一ガス配管系統でガス流量を増減制御することで複数のガス配管系統を設けて切り換え制御する必要もないとしている。
【０００３】
また、他の溶接装置を図３により説明すると、図３（ａ）に示すように溶接チャンバー４０内の部屋４１が比較的広い空間として形成され、この部屋４１内に被覆管４２と端栓４３との溶接部Ａを挿入した状態で溶接トーチ４４によって溶接する。この場合、端栓４３をストッパ４５で回転可能に保持した状態で被覆管４２を回転させつつ、溶接トーチ４４の電極からアークを放電して溶接部Ａを溶接する。溶接と同時に溶接トーチ４４の先端開口からヘリウムガス等の不活性ガスを溶接部Ａに吐出させて溶接部の酸化や窒化を防ぐと共に溶接部及びその周辺部を冷却するようにしている。
【０００４】
【特許文献１】
特許第２９５４５８０号公報（第２−３頁、図１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した特許文献１記載の溶接装置等では、溶接時と溶接後とで二段階に分けて不活性ガス流量を吐出させ、しかも溶接後の吐出量を増大させているため、多量の不活性ガスを使用するのでコスト高になる欠点がある。しかも多量の不活性ガスを使用するにもかかわらず溶接後の冷却効率が十分でなく、溶接の生産性が悪いという欠点があった。
また、図３（ａ）に示す他の溶接装置では、溶接トーチ４４から吹き付けられる不活性ガスは図３（ｂ）に示すように溶接トーチ４４の先端開口に対向する直下の領域では被覆管４２に対して高速で接触して冷却効果を期待できるが、その後の不活性ガスの流れは部屋４１内で被覆管４の周囲や周辺に拡散するために流速が緩慢になり、迅速な冷却効果を期待できない。そのために、不活性ガスの流量が多量であるにもかかわらず冷却効率が悪いためにコスト高で溶接の生産性が悪いという欠点があった。
本発明は、このような実情に鑑みて、不活性ガスの使用量を少量に抑制すると共に十分な冷却効率を挙げられ、溶接作業の生産性を向上できるようにした溶接装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明による溶接装置は、溶接チャンバー内の空間を形成する部屋を不活性ガス雰囲気にして被溶接物を溶接するようにした溶接装置において、被溶接物の溶接部及びその周辺部に対向する部屋の内面と被溶接物との空隙を、不活性ガスが部屋の内面及び被溶接物に沿って流れるように狭く設定したことを特徴とする。溶接時に、被溶接物の溶接部を溶接トーチ等の溶接器によって溶接すると溶接部とその周辺部が高温になるが、溶接と同時に不活性ガスを放出して、溶接部を不活性ガス雰囲気にして酸化や窒化を防止する。しかも吐出された不活性ガスが部屋の内面と被溶接物の外面との空隙を通過して流れることで、部屋の内面と被溶接物の外面に接触する不活性ガスの接面流速が上昇することになり、溶接部とその周辺部の熱を奪って高温となった不活性ガス流が外部へ流れる。また溶接部とその周辺部の熱は不活性ガスを介して溶接チャンバーへ熱伝導されて外部へ放熱される。
【０００７】
また空隙を形成する部屋の内面と被溶接物との間隔ｄを４ｍｍ以下に設定してもよい。
空隙ｄを４ｍｍ以下に設定することで、不活性ガスの接面流速を確実に上昇させて総伝熱係数（熱貫流率）を向上させる。
尚、空隙は１．５ｍｍ以上に設定することが好ましい。１．５ｍｍ未満であると、周方向（全周囲）への不活性ガスの流量を確保できず、熱交換による溶接部及びその周辺部の冷却を十分に行えない。
【０００８】
本発明による溶接装置は、溶接チャンバー内の空隙を形成する部屋を不活性ガス雰囲気にして被溶接物を溶接するようにした溶接装置において、被溶接物の溶接部及びその周辺部に対向する部屋の内面に凹凸部を形成したことを特徴とする。
部屋の内面にフィン等の凹凸部を形成することで、部屋と溶接部との空隙を流れる不活性ガスの流れに乱れを生じさせ、部屋の内面や溶接部及びその周辺部の接面流速を上昇させることができ、これによって総伝熱係数（熱貫流率）を向上させる。
【０００９】
また溶接チャンバーに冷却機構を配設してもよい。冷却機構は溶接チャンバーの本体内部やその外面に設けることができ、これによって不活性ガスを介して伝導された熱を溶接チャンバーを通して外部に放出して冷却を促進できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１に基づいて説明する。
図１は本発明の実施の形態による溶接装置の要部を示すもので、（ａ）は燃料棒の長手方向に沿う縦断面図、（ｂ）は（ａ）における溶接チャンバーのＢ−Ｂ線縦断面図である。
図１に示す溶接装置１は、溶接チャンバー２内に例えば略円筒状の空間からなる部屋３が形成されており、この部屋３内には燃料棒の被覆管４が被溶接物として挿入されている。被覆管４は溶接チャンバー２の外部に位置する回転チャック等の回転手段によって中心軸回りに回転可能に支持されている。尚、被覆管４は両端を端栓で封止され、その内部には複数の燃料ペレットが充填されてプレナムスプリングで一方の端栓側に押圧され且つヘリウムガス等の不活性ガスを充満させることによって燃料棒を構成する。
溶接チャンバー２の部屋３内では被覆管４の一端に端栓５が封止状態で突き合わされており、この端栓５は部屋３内の最奥部でストッパ６（冷やし金）に把持されている。ストッパ６は部屋３の最奥部内壁に設けられたベアリング７によって回転可能に支持されている。被覆管４は溶接チャンバー２の略円筒状の部屋３内に例えば同心状に支持されており、部屋３の内面３ａ、３ｂと被覆管４との間の空隙９は略円筒形状の不活性ガス流路を形成し、突き合わせ部からなる溶接部Ａと溶接チャンバー２の外部とを連通させている。
【００１１】
空隙９は溶接部Ａとその周辺部を含み径方向の間隔ｄの厚みを有する第一流路部９ａと、第一流路部９ａから外部の開口へ向けた第二流路部９ｂとで構成されている。第二通路部９ｂは部屋３の内面３ｂの内径がガス第一通路部９ａの内面３ａの内径よりも若干小さく設定されて空隙９の径方向の間隔（厚み）が間隔ｄより小さく形成され、部屋３内に外部空気が侵入するのを抑制している。
そして溶接チャンバー２の部屋３内には、被覆管４と端栓５との溶接部Ａに対し径方向に対向する位置にＴＩＧ溶接器の溶接トーチ１０（溶接器）が配設され、溶接トーチ１０の例えばタングステン電極からなる電極１１が被覆管４と端栓５との突き合わせ部である溶接部Ａに若干の空隙を以て臨んでいる。溶接トーチ１０の先端開口からは例えばヘリウムガス等の不活性ガスが溶接部Ａに向けて吹き出し、空隙９を流れて溶接チャンバー２の外部へ流れるようになっている。この不活性ガスによって溶接部の酸化や窒化を防止すると共に溶接部Ａの冷却を促進する。
部屋３即ち空隙９は図３に示す従来のものより狭窄に設定することで、溶接時に高温になる溶接部Ａ及びその周辺部の被覆管４を流れる不活性ガスの流速を、例えば従来より１０倍以上の高速に設定できる。そのため、この空隙９は第一流路部９ａの間隔ｄが１．５ｍｍ〜４．０ｍｍの範囲に設定されている。第一流路部９ａの間隔ｄが１．５ｍｍより小さいと空隙９内を流れる不活性ガスの周方向全周への流量を確保できないために冷却効果を十分発揮できず、４．０ｍｍより大きいと不活性ガスの接面流速を十分高速にできないために同じく冷却効果を十分発揮できない。
尚、溶接チャンバー２の本体内には冷却パイプ１３が冷却機構として配設されており、これによって不活性ガスを介して溶接チャンバー２に伝導された被覆管４と端栓６の溶接時の熱を冷却することができる。また、溶接チャンバー２の外面にも冷却パイプ等の冷却機構を設けてもよい。
【００１２】
本実施の形態による溶接装置１は上述のように構成されており、次にその作用について説明する。
先ず図１に示すように被覆管４と端栓５との溶接部Ａを溶接チャンバー２の部屋３内に同軸に収容し、端栓５をストッパ６で回転可能に支持した状態で、溶接トーチ１０によって溶接部Ａの溶接を行う。溶接トーチ１０の先端開口から不活性ガスを溶接部Ａに吐出しながら電極１１からアークを放電させつつ回転チャックで被覆管４を端栓５と共に中心軸回りに相対回転させる。
これによって被覆管４と端栓５の溶接部Ａは全周に亘って順次溶接され、しかも不活性ガスによって溶接部Ａの酸化や窒化を防止できる。また溶接部Ａの周辺部も高熱になるが、不活性ガスが溶接部Ａの全周から空隙９内を外部に向けて流れる（図１（ｂ）参照）。この時、溶接トーチ１０からの吐出領域に対して第一流路部９ａの断面積が小さく設定されていることで、被覆管４を取り巻く空隙９の第一流路部９ａ内の不活性ガス流は高速になり、特に接面流速が高速になる。そして、溶接部Ａやその周辺部の被覆管４表面の熱伝達を受けて高温状態で第二流路部９ｂを通して外部へ放出される。しかも溶接部Ａやその周辺部の被覆管４表面の熱は不活性ガスを介して溶接チャンバー２へ伝達され、冷却パイプ１３で冷却されて外面から放熱される。
このようにして溶接部Ａは全周に亘って溶接され、しかも溶接部Ａとその周辺部は空隙９を高速で流れる不活性ガスによって迅速に冷却でき、冷却効率が高い。
【００１３】
上述のように本実施の形態によれば、ガス流路を構成する空隙９が狭いために比較的少ない不活性ガス流量によって、溶接部Ａとその周辺部の接面流速を高速にして、溶接部Ａの酸化や窒化を防止すると共に溶接部Ａとその周辺部を迅速に冷却できて冷却効率が高く、生産性が高いという効果を奏する。
【００１４】
次に本発明の第二の実施の形態を図２により説明するが、上述の第一の実施の形態と同一または同様な部分、部材には同一の符号を用いて説明を省略する。
本第二の実施の形態による溶接装置２０は、溶接チャンバー２の略円筒状の部屋３内で空隙９の第一流路部９ａを仕切る略円筒状の内面３ａに連続する凹凸からなるフィン２１を形成している。このフィン２１は第一流路部９ａ内で、好ましくは端栓５の領域から被覆管４の溶接部Ａの周辺部まで延在して形成されており、溶接によって高温になる領域に対向して設けられている。図２（ａ）に示す例では、フィン２１は第一流路部９ａの領域に距離Ｌ（例えばＬ＝１５ｍｍ）に亘って形成されている。
その余の構成は第一の実施の形態による溶接装置１と同一である。
【００１５】
本実施の形態による溶接装置２０は上述の構成を備えているから、溶接時に溶接トーチ１０の先端開口から吐出される不活性ガスは溶接部Ａに吹き付けられた後に被覆管４の全周に流れて（図２（ｂ）参照）部屋３内の空隙９を溶接チャンバー２の外部に向けて高速で流れる。しかも第一流路部９ａでは部屋３の内面３ａにフィン２１を設けているために、不活性ガス流はフィン２１の凹凸に沿って流れの方向が変化させられ、流れ方向に乱れを生じる。これによって溶接部Ａやその周辺部における部屋３の内面３ａや被覆管４の表面の不活性ガスの接面流速が上昇し、熱交換効率が上昇する。
そして溶接部Ａ及びその周辺部と熱交換された不活性ガス流は高温となって第一流路部９ａ及びより幅の狭い第二流路部９ｂを通して、高温状態で溶接チャンバー２の外部へ排出される。また溶接部Ａ及びその周辺部の熱は不活性ガス流を介して溶接チャンバー２の本体に伝導され、冷却パイプ１３や外面の冷却パイプで冷却された後に外部へ放熱される。
【００１６】
本第二の実施の形態による溶接装置２０によれば、溶接チャンバー２内のガス流路を構成する部屋３と被覆管４及び端栓５との空隙９を狭い断面積に設定すると共に、溶接部Ａ及びその周辺部に対向する部屋３の内面３ａにフィン２１を設けたから、第一の実施の形態による溶接装置１よりも更に接面流速を上昇させて冷却効果及び熱交換効率を更に向上させることができる。
【００１７】
【実施例】
次に本発明の実施例について説明する。
実施例として第一の実施の形態による溶接装置２０を用い、従来例として図３に示す溶接装置４０を用いた。燃料棒の被覆管４は端栓５を嵌合させて封止し、半径５ｍｍ、溶接チャンバーの部屋３内に挿入される部分の長さは実施例で２５ｍｍ、従来例で５０ｍｍとした。
尚、実施例による部屋３の容積は、第一流路部９ａにおける部屋３の内面３ａの内径寸法によって全体を計算し、第二流路部９ｂにおける内面３ｂの内径の寸法差は無視した。
▲１▼実施例
溶接チャンバー２の部屋３の内径：φ１４ｍｍ、
溶接チャンバー２の部屋３の長さ：２５ｍｍ
溶接チャンバー２の部屋３の容積：７・７・π・２５＝３８４６．５ｍｍ３
部屋３内での被覆管４及び端栓５の占有体積：５・５．π・２５＝１９６２．５ｍｍ３
部屋３と被覆管４との空隙９の容積：１８８４ｍｍ３
ガス流路断面積：２ｍｍ・２５ｍｍ＝５０ｍｍ２
▲２▼従来例
溶接チャンバー２の部屋３の内径：φ３０ｍｍ
溶接チャンバー２の部屋３の長さ：５０ｍｍ
溶接チャンバー２の部屋３の容積：１５・１５・π・５０＝３５３２５ｍｍ３
部屋３内での被覆管４及び端栓５の占有体積：５・５．π・５０＝３９２５    ｍｍ３
部屋３と被覆管４との空隙の容積：３１４００ｍｍ３
ガス流路断面積：１０ｍｍ・５０ｍｍ＝５００ｍｍ２
【００１８】
上記構成の実施例と従来例について、同一の溶接トーチ１０を用いて溶接時の不活性ガスを単位面積当たり同量吐出して各流速を、部屋３内の溶接部Ａ及び周辺部の近傍で測定した。その結果は表１に示されている。
【００１９】
【表１】
2004188459.tif 000003
【００２０】
表１の結果から、実施例によれば第一流路部９ａ内で従来例の１０倍の不活性ガス流速を得られた。
尚、上述の実施例では、第一の実施の形態による溶接チャンバー２を用いた構成を採用しているが、これに代えて第二の実施形態による溶接チャンバーを用いてもよく、この場合でも同様に従来例の約１０倍以上の不活性ガス流速を得られた。しかも第一流路部９ａの領域で部屋３の内面にフィン２１を設けた構成を採用しているために、ガス流に乱流を発生させることができてガス流速が上昇して、より一層の冷却効果を得られる。
【００２１】
尚、上述の各実施の形態では、被覆管４を溶接チャンバー２の部屋３内に同軸に挿入したために空隙９は幅ｄの略円筒形状に形成されているが、本発明はこのような構成に限定されるものではない。例えば略円筒状の部屋３内に被覆管４が偏心状態で配設されていてもよい。この場合でも、被覆管４をその中心軸回りに回転させつつ溶接することで、溶接トーチ１０の電極１１と溶接部Ａとの距離は同一寸法に設定され、不具合を生じない。
また第二の実施の形態において、フィン２１に代えて単なる凹凸部を第一流路部９ａにおける部屋３の内面３ａに形成してもよい。また第二流路部９ｂにおける部屋３の内面３ｂは第一流路部９ａの間隔ｄと同等の間隔を有していてもよい。この場合には、部屋３の内面全長に亘って間隔ｄの空隙９を形成できる。またフィン２１を部屋３の内面３ａだけでなく第二流路部９ｂにおける内面３ｂにも設けてもよい。
【００２２】
【発明の効果】
上述のように、本発明に係る溶接装置は、被溶接物の溶接部とその周辺部に対向する部屋の内面と被溶接物との空隙を、不活性ガスが部屋の内面及び被溶接物外面に沿って流れるように狭く設定したから、この空隙での不活性ガスの流速を速く設定できて溶接部及びその周辺部や部屋の内面での接面流速を増大させることができて熱伝導係数（熱貫流率）を向上でき、不活性ガスの流量を低減させたにもかかわらず、溶接部及びその周辺部の冷却効率を向上できる。
【００２３】
また、本発明に係る溶接装置は、被溶接物の溶接部とその周辺部に対向する部屋の内面に凹凸部を形成したから、不活性ガスは流れに変化を付けて乱れた流動を生じるために流速を向上させ、溶接チャンバー内面と溶接部及びその周辺部との接面流速を上昇させることができ、熱伝導係数（熱貫流率）を向上させ、比較的少ない不活性ガス流量で、溶接部及びその周辺部での効率的な冷却を行うことができて溶接作業の効率を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の第一の実施の形態による溶接装置の要部縦断面図、（ｂ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ線断面図である。
【図２】（ａ）は本発明の第二の実施の形態による溶接装置の要部縦断面図、（ｂ）は（ａ）におけるＣ−Ｃ線断面図である。
【図３】従来例による溶接装置の要部縦断面図、（ｂ）は（ａ）におけるＤ−Ｄ線断面図である。
【符号の説明】
１、２０  溶接装置
２  溶接チャンバー
３  部屋
４  被覆管（被溶接物）
５  端栓（被溶接物）
９  空隙
９ａ  第一流路部
１０  溶接トーチ（溶接器）
１３  冷却パイプ（冷却機構）
２１  フィン（凹凸部）
Ａ  溶接部
【図１】
2004188459.tif 000004
【図２】
2004188459.tif 000005
【図３】
2004188459.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成15年7月24日(2003.7.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接チャンバー内の空間を形成する部屋を不活性ガス雰囲気にして部屋内に位置する被溶接物を溶接するようにした溶接装置において、
前記被溶接物の溶接部及びその周辺部に対向する前記部屋の内面と被溶接物との空隙を、間隔が４ｍｍ以下になるように設定することで、溶接部へ向けて吐出された前記不活性ガスが部屋の内面及び被溶接物に沿って被溶接物の全周を流れて接面流速を向上させるようにしたことを特徴とする溶接装置。
【請求項２】
前記被溶接物の溶接部及びその周辺部に対向する前記部屋の内面に凹凸部を形成したことを特徴とする請求項１に記載の溶接装置。
【請求項３】
前記溶接チャンバー内に冷却機構を配設したことを特徴とする請求項１または２に記載の溶接装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明による溶接装置は、溶接チャンバー内の空間を形成する部屋を不活性ガス雰囲気にして部屋内に位置する被溶接物を溶接するようにした溶接装置において、被溶接物の溶接部及びその周辺部に対向する前記部屋の内面と被溶接物との空隙を、間隔が４ｍｍ以下になるように設定することで、吐出された不活性ガスが部屋の内面及び被溶接物に沿って被溶接物の全周を流れて接面流速を向上させるようにしたことを特徴とする。
溶接時に、被溶接物の溶接部を溶接トーチ等の溶接器によって溶接すると溶接部とその周辺部が高温になるが、溶接と同時に不活性ガスを放出して、溶接部を不活性ガス雰囲気にして酸化や窒化を防止する。しかも吐出された不活性ガスが部屋の内面と被溶接物の外面との空隙を通過して流れることで、部屋の内面と被溶接物の外面に接触する不活性ガスの接面流速が上昇することになり、溶接部とその周辺部の熱を奪って高温となった不活性ガス流が外部へ流れる。また溶接部とその周辺部の熱は不活性ガスを介して溶接チャンバーへ熱伝導されて外部へ放熱される。しかも、空隙ｄを４ｍｍ以下に設定することで、不活性ガスの接面流速を確実に上昇させて総伝熱係数（熱貫流率）を向上させる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
尚、空隙は１．５ｍｍ以上に設定することが好ましい。１．５ｍｍ未満であると、周方向（全周囲）への不活性ガスの流量を確保できず、熱交換による溶接部及びその周辺部の冷却を十分に行えない。


【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
また、被溶接物の溶接部及びその周辺部に対向する部屋の内面に凹凸部を形成してもよい。
部屋の内面にフィン等の凹凸部を形成することで、部屋と溶接部との空隙を流れる不活性ガスの流れに乱れを生じさせ、部屋の内面や溶接部及びその周辺部の接面流速を上昇させることができ、これによって総伝熱係数（熱貫流率）を向上させる。


【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
【発明の効果】
上述のように、本発明に係る溶接装置は、被溶接物の溶接部とその周辺部に対向する部屋の内面と被溶接物との空隙を、間隔が４ｍｍ以下になるように設定することで、溶接部へ向けて吐出された前記不活性ガスが部屋の内面及び被溶接物に沿って被溶接物の全周を流れて接面流速を向上させるにようにしたから、この空隙での不活性ガスの流速を速く設定できて溶接部及びその周辺部や部屋の内面での接面流速を増大させることができて熱伝導係数（熱貫流率）を向上でき、不活性ガスの流量を低減させたにもかかわらず、溶接部及びその周辺部の冷却効率を向上できる。




【手続補正書】
【提出日】平成15年11月17日(2003.11.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接チャンバー内の空間を形成する部屋を、１つの溶接器の開口から不活性ガスを吐出して不活性ガス雰囲気にして部屋内に位置する被溶接物を溶接するようにした溶接装置において、
前記被溶接物の溶接部及びその周辺部に対向する前記部屋の内面と被溶接物との空隙を、間隔が１．５ｍｍ〜４ｍｍの範囲になるように設定することで、前記溶接部へ向けて吐出された前記不活性ガスが部屋の内面及び被溶接物に沿って被溶接物の全周を流れて接面流速を向上させるようにしたことを特徴とする溶接装置。
【請求項２】
前記被溶接物の溶接部及びその周辺部に対向する前記部屋の内面に凹凸部を形成して熱交換効率を上昇させるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の溶接装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明による溶接装置は、溶接チャンバー内の空間を形成する部屋を、１つの溶接器の開口から不活性ガスを吐出して不活性ガス雰囲気にして部屋内に位置する被溶接物を溶接するようにした溶接装置において、前記被溶接物の溶接部及びその周辺部に対向する前記部屋の内面と被溶接物との空隙を、間隔が１．５ｍｍ〜４ｍｍの範囲になるように設定することで、前記溶接部へ向けて吐出された前記不活性ガスが部屋の内面及び被溶接物に沿って被溶接物の全周を流れて接面流速を向上させるようにしたことを特徴とする
溶接時に、被溶接物の溶接部を溶接トーチ等の溶接器によって溶接すると溶接部とその周辺部が高温になるが、溶接と同時に不活性ガスを放出して溶接部全周に流し、溶接部を不活性ガス雰囲気にして酸化や窒化を防止する。しかも吐出された不活性ガスが部屋の内面と被溶接物の外面との空隙を通過して流れることで、部屋の内面と被溶接物の外面に接触する不活性ガスの接面流速が上昇することになり、溶接部とその周辺部の熱を奪って高温となった不活性ガス流が外部へ流れる。また溶接部とその周辺部の熱は不活性ガスを介して溶接チャンバーへ熱伝導されて外部へ放熱される。しかも、空隙ｄを４ｍｍ以下に設定することで、不活性ガスの接面流速を確実に上昇させて総伝熱係数（熱貫流率）を向上させる。また、空隙は１．５ｍｍ以上に設定する。１．５ｍｍ未満であると、溶接部の周方向（全周囲）への不活性ガスの流量を確保できず、熱交換による溶接部及びその周辺部の冷却を十分に行えない。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
また、被溶接物の溶接部及びその周辺部に対向する前記部屋の内面に凹凸部を形成して熱交換効率を上昇させるようにしてもよい。
部屋の内面にフィン等の凹凸部を形成することで、部屋と溶接部との空隙を流れる不活性ガスの流れに乱れを生じさせ、部屋の内面や溶接部及びその周辺部の接面流速を上昇させることができ、これによって総伝熱係数（熱貫流率）を向上させる。


【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
【発明の効果】
上述のように、本発明に係る溶接装置は、被溶接物の溶接部とその周辺部に対向する部屋の内面と被溶接物との空隙を、間隔が１．５ｍｍ〜４ｍｍの範囲になるように設定することで、溶接部へ向けて吐出された前記不活性ガスが部屋の内面及び被溶接物に沿って被溶接物の全周を流れて接面流速を向上させるにようにしたから、この空隙での不活性ガスの流速を速く設定できて溶接部及びその周辺部や部屋の内面での接面流速を増大させることができて熱伝導係数（熱貫流率）を向上でき、不活性ガスの流量を低減させたにもかかわらず、溶接部及びその周辺部の冷却効率を向上できる。