(57)【要約】【課題】狭隘領域にレイアウトされた配管の切断作業にあたり、作業時間のより一層の短縮化を図った切断装置を提供する。【解決手段】本発明に係る切断装置は、容器１を貫装して配置された配管５，６を切断する切断装置において、切断手段本体１３は、前記配管５，６の断面形状に沿って切断手段本体１３を位置決めさせ、かつ移動させる手段２２，２３，２４と、切断する前記配管を把持支持する手段２１ａ，２１ｂ，…，２２と、前記配管５，６に放電加工によって切断を行う際、前記配管５，６に向って前記電極１８を送り込む手段１４〜１７，２０とを備えたものである。【選択図】  図１
2007160406.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器を貫装して配置された配管を切断する切断装置において、切断手段本体は、前記配管の断面形状に沿って切断手段本体を位置決めさせ、かつ移動させる手段と、切断する前記配管を把持支持する手段と、前記配管に電極からの放電加工によって切断を行う際、前記配管に向って前記電極を送り込む手段とを備えたことを特徴とする切断装置。
【請求項２】
前記切断手段本体を位置決めさせる手段は、固定リンク用エアシリンダとパンタグラフからなる固定リングであることを特徴とする請求項１記載の切断装置。
【請求項３】
前記固定リンクは、切断する配管の形状に見合う形状に形成されたガイドバーを備えたことを特徴とする請求項２記載の切断装置。
【請求項４】
前記切断手段本体を移動させる手段は、スラスタと走行車輪とを備えたことを特徴とする請求項１記載の切断装置。
【請求項５】
前記スラスタは、回転羽根とスラスタ回転用モータを備えたことを特徴とする請求項４記載の切断装置。
【請求項６】
前記走行車輪は、減速機付モータと方向転換機構とを備えたことを特徴とする請求項４記載の切断装置。
【請求項７】
切断する前記配管に向って前記電極を送り込む手段は、ボールネジ上を進退移動させる送り台車と、この送り台車と前記電極とを固定支持する接続ロッドと、前記送り台車を摺動させる直線軸受とを備えたことを特徴とする請求項１記載の切断装置。
【請求項８】
前記ボールネジは、駆動源としてサーボモータを備えたことを特徴とする請求項７記載の切断装置。
【請求項９】
前記接続ロッドは、絶縁プレートを備えたことを特徴とする請求項７記載の切断装置。
【請求項１０】
前記電極は、少なくとも２つ以上で繋ぎ合わせ、この繋ぎ合わせ部分を傾斜させる形状にしたことを特徴とする請求項１記載の切断装置。
【請求項１１】
前記電極は、この幅のうち、両側部側を厚くし、中間部側を相対的に狭くする形状にしたことを特徴とする請求項１記載の切断装置。
【請求項１２】
前記切断手段本体は、電極の放電加工によって配管の切断中に発生する切断粉を回収させる回収手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の切断装置。
【請求項１３】
前記回収手段は、スワーフ回収ノズルと、スワーフ回収ホースとを備えたことを特徴とする請求項１２記載の切断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、切断装置に係り、特に狭隘領域に配置されている機器類の取替えや補修等の工事を伴って容器を貫装して配置される配管を切断する際、位置決め、セット等の準備時間に長時間を要することなく、迅速にして容易に配管の切断を行い得る切断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、原子力発電プラントに適用する原子炉圧力容器の場合、容器に貫装して配置されるか、または容器に形成されたノズルを介して容器に貫装して配置される配管等は、容器内の限られたスペースをより広く確保する必要上、容器内に入った配管を急激に折り曲げてレイアウトする場合が多い。
【０００３】
このような配管のレイアウトにおいて、機器類の取替えや補修等の工事に伴って配管を切断する場合、容器の外側から切断し、残った配管を容器内に引き出す工法や、配管の内部に切断装置を挿入して配管を切断する等の工法が用いられていた。
【０００４】
また、圧力容器に貫装して接続される配管を切断する場合、まず、容器内の冷却材を外部に排出させ、空間にむき出しになった配管を切断した後、切断した部分に止め栓を施工し、再び冷却材を容器内に充水させる工程を行っていた。
【０００５】
なお、原子炉圧力容器の高所に位置する配管を切断する技術には、例えば、特許文献１が開示されている。
【０００６】
また、配管の切断には、放電電極を用いることが多いが、この放電電極を用いた技術には、例えば特許文献２に見られるように、原子炉圧力容器の狭隘領域に補修用として適用する場合もある。
【特許文献１】特公平６−７３７７１号公報
【特許文献２】特開２００２−１６８９９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述のように、圧力容器に貫装して配置され、容器内で急に折り曲げてレイアウトする配管を切断する場合、容器内の冷却材を外部に排出させ、空間にむき出しになった配管を切断後、切断部分に止め栓を施工し、再び冷却材を容器内に充水させる工程を採っていたのでは、扱う冷却材の流量が多量であるが故に作業時間が長時間を要し、作業者に多くの労力負担を強いていた。
【０００８】
また、圧力容器への冷却材の注水、排水が繰返し行われると、作業者により一層の労力の負担が加わっていた。
【０００９】
また、狭隘領域にレイアウトされた配管の切断工事は、工事時間に長時間を要するが、時間経過が経れば経る程、次の工程に支障を与える。
【００１０】
したがって、狭隘領域にレイアウトされた配管の切断工事に際し、より一層の工事時間の短縮化が求められていた。
【００１１】
本発明は、このような要請に基づいてなされたもので、狭隘領域にレイアウトされた配管の切断作業にあたり、作業時間のより一層の短縮化を図った切断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】
【００１２】
本発明に係る切断装置は、上述の目的を達成するために、容器を貫装し、かつ容器内壁に沿って配置された配管を切断する際、前記容器内壁と前記配管との間に切断手段本体を配置し、前記配管を切断する切断装置において、前記切断手段本体は、前記配管の形状に沿って切断手段本体を位置決めさせ、かつ移動させる手段と、切断する前記配管を把持支持する手段と、電極から切断する前記配管に放電加工を行う際、前記電極を切断する前記配管に向って送り込む手段とを備えたものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る切断装置は、狭隘領域にレイアウトされている配管を切断する際、狭隘領域の配管の形状に沿って切断装置本体を位置決めさせ、かつ移動させる手段と、切断する配管を挟持支持する手段と、配管に電極からの放電加工によって切断を行う際、配管に向って電極を送り込む手段を備えたので、狭隘領域にレイアウトされた配管であっても、より早く、より的確に切断作業を行うことができ、作業者の労力負担をより一層軽減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明に係る切断装置の実施形態を図面および図面に付した符号を引用して説明する。
【００１５】
図１は、本発明に係る切断装置を原子炉圧力容器に例示として適用する場合の原子炉圧力容器の一部切欠概念図である。
【００１６】
全体を符号１で示す原子炉圧力容器は、上方に鏡板を配した長筒円筒状に形成されている。
【００１７】
この長筒円筒状に形成される原子炉圧力容器１は、底部側に制御棒駆動機構部２を備え、中間部分に冷却材の給排を行うノズル３ａ，３ｂを備えている。例えば、原子炉再循環系を例に採ると、原子炉格納容器（図示せず）内に配設された生体遮蔽壁４０から延びるノズル３ａを介して配管が原子炉圧力容器１を貫装して内部に入るとき、エルボ５を介して急に折り曲げられ、立上り配管（具体的には、ジェットポンプライザ管等）６に接続する構成にしている。
【００１８】
立上り配管６は、原子炉圧力容器１の壁面に沿って数多く設けられ、数多くの取付金具７によってその壁面で支持されている。
【００１９】
このように、原子炉圧力容器１の壁面は、立上り配管６、取付金具７、ノズル３ａ，３ｂ等の配管が数多くレイアウトされ、狭隘領域に形成されている。
【００２０】
このような狭隘領域にレイアウトされた立上り配管６を、補修等の工事で切断する場合、切断装置８が原子炉圧力容器１の壁面に沿って移動し、予め定められた位置にセットされる。
【００２１】
この切断装置８は、例えばオペレーティングフロア床面４を利用して設けられ、レール９ａ上を摺動するガントリークレーン９に装着するホイスト１０によって吊り下げられるとともに、電極駆動ケーブル１１および放電加工電源ケーブル１２を備え、制御盤および電源盤（共に図示せず）のそれぞれに接続させている。
【００２２】
一方、原子炉圧力容器１と立上り配管６との間の狭隘部にセットされた切断装置８は、図２および図３に示すように、本体フレーム１３に組み込まれ、サーボモータ１４から与えられる駆動力によって回転駆動されるボールネジ１５と、ボールネジ１５の回転駆動によって進退移動し、進退移動中に直線軸受１６を摺動する送り台車１７と、本体フレーム１３の底部側に配置される電極１８とを備えている。
【００２３】
電極１８は、図３に示すように、切断対象となる管断面Ａの直径よりも幅を広くし、銀タングステン等の材料で作製されている。
【００２４】
尤、電極１８は、図３で示すように、電極１８の端部を傾斜させる形状にし、相手の傾斜形状のものと接続部１９を介して互いを合致させて繋ぎ合わせている。具体的には、接続部１９は、ボルトを用いて相手方の電極１８に結合されている。
【００２５】
電極１８の接続部１９を傾斜状の形状に形成したのは、仮に接続部１９を垂直状にすると、電極１８が管断面Ａを上下方向に切断する際、接続部１９の隙間部分で放電加工ができず、切断残しが発生することを防止するためである。
【００２６】
また、電極１８は、両側部の幅を広くし、中間部分の幅を狭くする形状にしている。このように、両側部の幅を広くし、中間部分の幅を狭くするのは、以下の理由に基づく。
【００２７】
すなわち、電極１８を管断面Ａの垂直方向に動作させ電極１８からの放電によって、ギロチン状に切断加工するとき、図４に示すように、電極１８の単位横幅当たりの切断長さＬが異なってくる。ここで、図４は、管断面Ａのうち、１／４の断面を表したものであるが、この１／４の断面に対し、電極１８の単位横幅当たりの切断長さＬは、実線で示すように、側端部分で著しく長くなっている。このため、一つの配管を切断する場合、電極１８の消耗量は、場所毎に異なってしまい、消耗個所が配管の場所側端部分に集中するため複数本の配管切断を一つの電極１８で行うことが難しくなる。
【００２８】
このような理由から、電極１８は、その形状を消耗の激しい両側の幅を広く、中間部の幅を狭くしたものである。
【００２９】
また、電極１８は、管断面Ａの両側の外側に配置され、本体フレーム１３に組み込まれた接続ロッド２０で支持固定されている。
【００３０】
また、電極１８を支持固定する接続ロッド２０を備える送り台車１７は、ボールネジ１５および直線軸受１６を介して進退移動し、この進退移動に伴って電極１８も進退移動させ、管断面Ａを良好に切断できるようにしている。
【００３１】
さらに、送り台車１７は、接続ロッド２０を微動に揺動させる揺動機構（図示せず）を備え、上述電極１８の接続部１９と管断面Ａの接触位置をずらし、切断残りを防止させるとともに、切断中に発生する切断粉（以下、スワーフと記す）の排出を促進させている。
【００３２】
また、切断装置８は、図３に示すように、絶縁されたクランプ２１ａ，２１ｃを備え、管断面Ａを挟み込むようにして把持固定する。ここで、クランプ２１ａは、エアシリンダ２２によって管断面Ａを把持、非把持の切替が自在にできるようにしている。
【００３３】
他方、別のクランプ２１ｂは、管断面Ａとの接触部分を導電体で構成し、導電体と本体フレーム１３との間に絶縁材を介装させている。そして、この導電体に電極１８と異なる電位を与えることによって、管断面Ａと電極１８間に放電が発生し易いようにしている。
【００３４】
また、切断装置８は、図２に二点鎖線で示すように、本体フレーム１３の背面側に配置する立上り配管６との間に固定リンク用エアシリンダ２２とパンタグラフ（ジャッキ機構）２３とで構成する固定リンク２４を備え、立上り配管６に対し、この固定リンク２４によって位置決めさせ、かつ移動させる一方、管断面Ａの切断中、本体フレーム１３を立ち配管６に対し、固定支持させるとともに、切断後、立上り配管６を原子炉圧力容器１から引き離している。
【００３５】
また、切断装置８は、立上り配管６にスワーフ回収ホース２６とスワーフ回収ノズル２７とを配置させ、管断面Ａの切断中、発生するスワーフを立上り配管６を介して回収ホース２６に吸い込ませ、スワーフの含有量を少なくさせた水流を放電面に通過させ、良好な切断が継続して行い得るようにしている。
【００３６】
さらに、切断装置８は、接続ロッド２０の原子炉圧力容器１側に絶縁プレート２５を取り付け、電極１８の送り動作中に誤って電極１８が原子炉圧力容器１に接近し、誤放電、加工をさせないようにしている。
【００３７】
このように、本実施形態は、遠隔操作の下、ガントリークレーン９とホイスト１０を利用し、立上り配管６と原子炉圧力容器１との間の狭隘領域に誘導し、ここで立上り配管６に対し、固定リンク２４で切断装置８を位置決めさせ、かつ固定支持させるとともに、クランプ２１ａ，２１ｂ，２１ｃで切断対象としての管断面Ａを固定挟持し、電極１８の放電加工により管断面Ａを切断させる構成にし、自動化を図ったので、配管の切断作業にあたり、原子炉圧力容器内の冷却材の排水、注水の繰返し作業や配管切断部分の止め栓の施工工事を行うことがなく、作業者の労力負担をより一層軽減させることができる。
【００３８】
図５は、例示として原子炉圧力容器に適用する本発明に係る切断装置の第２実施形態を示す正面図である。
【００３９】
なお、第１実施形態の構成要素と同一構成要素には、同一符号を付し、重複説明を省略する。
【００４０】
本実施形態に係る切断装置８は、第１実施形態に示す構成要素を加えるとともに、さらにこれら構成要素のうち、本体フレーム１３の両側に、いわゆるスクリューとして機能する回転羽根２９を備えるスラスタ２８と、このスラスタ２８を駆動するスラスタ回転用モータ３０を設け、回転羽根２９を回転駆動させることによって推力（噴流力）を発生させ、本体フレーム１３を原子炉圧力容器の内壁側に押し付けることができる構成にしたものである。
【００４１】
なお、配管の切断に際し、圧力容器内の冷却材を全部排水しない限り、スラスタ２８の噴流により遊泳は可能であり、容器内の移動はできる。
【００４２】
また、本実施形態に係る切断装置８は、本体フレーム１３の両側に、原子炉圧力容器１の内壁に接することができる走行車輪３１を設け、この走行車輪３１を駆動する減速機付きモータ３２を設けたものである。
【００４３】
このように、本実施形態は、第１実施形態で示した構成要素に加えて、スラスタ２８、走行車輪３１、およびこれらスラスタ２８、走行車輪３１のそれぞれを駆動するスラスタ回転用モータ３０、減速機付きモータ３２を設けたので、スラスタ２８の噴流力によって切断装置８を原子炉圧力容器の内壁に当接させることができ、このスラスタ２８の噴流力の下、走行車輪３１によって切断装置８を原子炉圧力容器１の内壁に沿って移動させることができ、狭隘領域であっても切断装置８を自在に移動させて配管を容易にしてかつ迅速に切断させることができる。
【００４４】
図６は、例示として原子炉圧力容器に適用する本発明に係る切断装置の第３実施形態を示す正面図である。
【００４５】
なお、第１実施形態および第２実施形態に示した構成要素と同一構成要素には、同一符号を付し、重複説明を省略する。
【００４６】
本実施形態に係る切断装置８は、本体フレーム１３から下方に向って延ばす、例えば２本の固定の接続ロッド３５を管断面Ａの外側に配置し、その下方先端に電極１８を設けたものである。
【００４７】
また、本実施形態に係る切断装置８は、本体フレーム１３に回転羽根２９を備えた複数のスラスタ２８、これらスラスタ２８を駆動するスラスタ回転用モータ３０および走行車輪３１、この走行車輪３１を駆動する減速機付きモータ３２をそれぞれ備え、第１実施形態で示した送り台車やボールネジ等の電極送り機構を取り除いたものである。
【００４８】
また、スラスタ２８は、第２実施形態で示した構成と同様であるが、走行車輪３１は、減速機付きモータ３２のほかに、方向転換機構３３を備え、縦断方向面内で旋回ができるようになっている。なお、方向転換機構３３は減速機付きモータ３４によって駆動される。
【００４９】
また、本実施形態に係る切断装置８は、図７に示すように、原子炉圧力容器１を貫装し、エルボ５に接続された立上り配管６との隙間の狭隘領域にセットされた本体フレーム１３のうち、この背面側に固定リンク用エアシリンダ２２とパンタグラフ（ジャッキ機構）２３とで構成する固定用リンク２４を備えるとともに、図８に示すように、エルボ５および立上り配管６の曲面に沿う形状に形成されたガイドバー３６を備え、エルボ５および立上り配管６の形状に沿って上下方向および左右方向に自在に移動でき、また、進路方向、退路方向を自在に方向転換できるようになっている。
【００５０】
このような構成を備える切断装置８において、本体フレーム１３は、原子炉圧力容器１の内壁に吸着し、その内壁面に沿って走行し、立上り配管６あるいはエルボ５と圧力容器の内壁との間の狭隘領域にセットされると、固定リンク用エアシリング２２の駆動力により固定リンク２４を伸長させ、ガイドバー３６を立上り配管６またはエルボ５に当接させる。
【００５１】
ガイドバー３６を立上り配管６等に当接させると、本体フレーム１３は、走行車輪３１を方向転換機構３３の駆動力により立上り配管６等の底部側に向って移動させる。
【００５２】
そして、固定式接続ヘッド３５に支持された電極１８が管断面Ａの縁端に接したとき、放電加工が開始される。管断面Ａが電極１８の放電加工により切断中、これに伴って走行車輪３１が移動し、管断面Ａの切断作業が進められる。
【００５３】
このように、本実施形態は、立上り配管６の形状に沿って切断装置８が自在に移動できるように本体フレーム１３にガイドバー３６を備えるとともに、切断装置８が、進路方向、退路方向のいずれの方向にも自在に移動できるように本体フレーム１３に方向転換機構３３を備えたので、ガイドバー３６や方向転換機構３３等の下、電極１８の送りを良好に行うことができる。
【００５４】
したがって、本実施形態によれば、狭隘領域であっても、切断装置８を配管の切断個所に的確かつ迅速にセットすることができ、切断作業に要する作業時間をより一層短縮化させることができる。
【００５５】
なお、上述実施形態において、立上り配管を一例として示したが、狭隘領域にレイアウトされた直管、降下配管に使用しても良いことは勿論であり、さらに、第１実施形態に第２，第３実施形態を補助的に使用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明に係る切断装置を原子炉圧力容器に例示として適用する場合の原子炉圧力容器の一部切欠概念図。
【図２】本発明に係る切断装置の第１実施形態を示す一部切欠概略側面図。
【図３】本発明に係る切断装置の第１実施形態を示す概略正面図。
【図４】本発明に係る切断装置を用いて切断される配管において、１／４の配管形状を切断する際、電磁単位横幅当たりの切断長さを示す図。
【図５】本発明に係る切断装置の第２実施形態を示す概略正面図。
【図６】本発明に係る切断装置の第３実施形態を示す概略正面図。
【図７】本発明に係る切断装置の第３実施形態を示す概略側面図。
【図８】図７に示した固定リンクおよびガイドバーを抜き出し、平面から見た部分図。
【符号の説明】
【００５７】
１  原子炉圧力容器
２  制御棒駆動機構部
３ａ，３ｂ  ノズル
４  オペレーティングフロア床面
５  エルボ
６  立上り配管
７  取付金具
８  切断装置
９  ガントリークレーン
９ａ  レール
１０  ホイスト
１１  電極駆動ケーブル
１２  放電加工電源ケーブル
１３  本体フレーム
１４  サーボモータ
１５  ボールネジ
１６  直線軸受
１７  送り台車
１８  電極
１９  接続部
２０  接続ロッド
２１ａ，２１ｂ，２１ｃ  クランプ
２２  固定リンク用エアシリング
２３  パンタグラフ
２４  固定リンク
２５  絶縁プレート
２６  スワーフ回収ホース
２７  スワーフ回収ノズル
２８  スラスタ
２９  回転羽根
３０  スラスタ回転用モータ
３１  走行車輪
３２  減速機付きモータ
３３  方向転換機構
３４  減速機付きモータ
３５  固定式接続ロッド
３６  ガイドバー
４０  生体遮蔽壁
【図１】
2007160406.tif 000003
【図２】
2007160406.tif 000004
【図３】
2007160406.tif 000005
【図４】
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【図５】
2007160406.tif 000007
【図６】
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【図７】
2007160406.tif 000009
【図８】
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