(57)【要約】  制御棒アセンブリのリフト棒にラッチ止めされるように構成されるとともに、分離されたラッチ係合とラッチ保持機構とを備える、制御棒駆動機構（ＣＲＤＭ）。制御棒アセンブリのリフト棒にラッチ止めされるように構成されるとともに、ラッチを閉鎖する４バー・リンケージであって、重力によってラッチを付勢して閉鎖させる４バー・リンケージを備える、ＣＲＤＭ。
2016510890.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御棒駆動機構（ＣＲＤＭ）であって、
主ねじと、
リフト棒と、
前記主ねじに固定されるとともに、前記リフト棒の上端部を前記主ねじにラッチ止めするように構成されたラッチと、
前記リフト棒の前記上端部で前記ラッチを閉鎖するように構成されたラッチ係合機構と、
前記ラッチを閉鎖状態に保持するように構成されたラッチ保持機構と、を備え、
前記ラッチ保持機構が前記ラッチ係合機構から分離された、制御棒駆動機構（ＣＲＤＭ）。
【請求項２】
カム棒を備える４バー・リンケージであって、前記ラッチ係合機構の動作に対応して、前記ラッチをカム運動させて閉鎖させるように、前記カム棒を内方へ駆動するように構成された４バー・リンケージをさらに備え、前記ラッチ保持機構が前記ラッチを閉鎖状態に維持するように前記カム棒を内方位置に保持するように構成される、請求項１に記載のＣＲＤＭ。
【請求項３】
前記４バー・リンケージが、重力によって前記ラッチを付勢して閉鎖させるように構成される、請求項２に記載のＣＲＤＭ。
【請求項４】
前記ラッチ係合機構は、前記リフト棒の前記上端部の上方に前記ラッチが下降するのに対応して動作し、前記ラッチ係合機構が動作した後に前記ラッチが再び引き上げられたときは、前記ラッチを閉鎖状態に維持する効果がない、請求項１に記載のＣＲＤＭ。
【請求項５】
前記ラッチ保持機構は、前記ＣＲＤＭの頂部に位置するとともに、前記カム棒を前記内方位置に保持するために前記カム棒の前記上端部と係合するように構成される、請求項４に記載のＣＲＤＭ。
【請求項６】
前記ラッチ保持機構は、励磁されると前記カム棒を前記内方位置に保持する電磁石を備える磁性カプリングを備える、請求項５に記載のＣＲＤＭ。
【請求項７】
前記ラッチ保持機構は、前記カム棒を前記内方位置に保持するためにアクチュエータにより付加される保持力に応答して垂直平面内を移動するように構成された要素を有する、請求項５に記載のＣＲＤＭ。
【請求項８】
圧力容器と、
前記圧力容器内に配置される炉心と、
前記圧力容器内に配置される請求項１に記載のＣＲＤＭと、
を備える加圧水型原子炉（ＰＷＲ：ｐｒｅｓｓｕｒｉｚｅｄ  ｗａｔｅｒ  ｒｅａｃｔｏｒ）を備える、原子炉。
【請求項９】
前記ラッチ保持機構が、磁力により動作する、請求項８に記載の原子炉。
【請求項１０】
複数のＣＲＤＭを備え、各ＣＲＤＭが独立のラッチ保持機構を有する、請求項８に記載の原子炉。
【請求項１１】
前記ラッチ保持機構が磁力により動作する、請求項１０に記載の原子炉。
【請求項１２】
前記ラッチ保持機構が相互に独立して動作する、請求項１１に記載の原子炉。
【請求項１３】
ＣＲＤＭモータと、
前記ＣＲＤＭモータの制御下で移動する要素と、
前記ＣＲＤＭモータの制御下で移動する前記要素とともに、少なくとも１つの制御棒を支持するリフト棒をラッチ止めするように構成されたラッチと、
前記ラッチを前記リフト棒において閉鎖させるように構成されたラッチ係合機構と、
前記ラッチ係合機構とは独立して、前記ラッチを閉鎖位置に保持するように構成されたラッチ保持機構とを備える、制御棒駆動機構（ＣＲＤＭ）。
【請求項１４】
前記ラッチ保持システムが４バー・リンケージに動作可能に連結され、前記４バー・リンケージが前記ラッチ係合機構の動作に対応して、前記ラッチをカム運動させて閉鎖させるように構成される、請求項１３に記載のＣＲＤＭ。
【請求項１５】
前記ラッチ保持システムが磁力により駆動される、請求項１４に記載のＣＲＤＭ。
【請求項１６】
前記ラッチ保持システムが４バー・リンケージに動作可能に連結され、前記４バー・リンケージが、重力によって前記ラッチを付勢して閉鎖させるように構成される、請求項１４に記載のＣＲＤＭ。
【請求項１７】
前記ラッチ保持システムが磁力により駆動される、請求項１６に記載のＣＲＤＭ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、エネルギー省との協力合意第ＤＥ−ＮＥ００００５８３号によって支援される業務遂行中に着想されたものである。エネルギー省は、本出願に対し一定の権利を有し得る。
【０００２】
本出願は、２０１３年３月１５日に出願された「ＣＲＤＭ  ＤＥＳＩＧＮＳ  ＷＩＴＨ  ＳＥＰＡＲＡＴＥ  ＳＣＲＡＭ  ＬＡＴＣＨ  ＥＮＧＡＧＥＭＥＮＴ  ＡＮＤ  ＬＯＣＫＩＮＧ」という名称の米国仮特許出願第６１／７９２，２３５号の利益を主張する。２０１３年３月１５日に出願された「ＣＲＤＭ  ＤＥＳＩＧＮＳ  ＷＩＴＨ  ＳＥＰＡＲＡＴＥ  ＳＣＲＡＭ  ＬＡＴＣＨ  ＥＮＧＡＧＥＭＥＮＴ  ＡＮＤ  ＬＯＣＫＩＮＧ」という名称の米国仮特許出願第６１／７９２，２３５号は参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００３】
ＤｅＳａｎｔｉｓらによる、２０１１年９月１５日に公開され、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる米国特許出願公開第２０１１／０２２２６４０Ａ１号では、モータによって係合された主ねじ（本明細書では、ねじとナットねじ切り機との間に配置されボール・ナットを用いる特定の主ねじの実施例を示して、ボールねじという場合がある）を使用して、制御された垂直方向の移動を与える原子炉のためのＣＲＤＭが開示されている（とりわけ主題）。ここでは、主ねじに接続された、分離されたラッチ・アセンブリが、制御棒のリフト棒（又は、ヨーク若しくはスパイダによりリフト棒に接続された複数の制御棒を有する制御棒アセンブリのリフト棒）にラッチ止めされる。ラッチは、能動的に閉鎖されて、リフト棒と制御棒（１つ又は複数）を備える移動アセンブリと接続される。この結果、ＣＲＤＭモータの制御下で、移動アセンブリは主ねじとともに移動する。閉鎖する力が取り除かれると（例えば、スクラム（ＳＣＲＡＭ）の間）、ラッチは開かれてリフト棒を解放し、制御棒（１つ又は複数）をスクラムする。一方、主ねじはＣＲＤＭモータとの係合を維持して落下しない。ある例示的な実施例では、ラッチは、流体圧ピストンか、ソレノイドか、その他のリフト機構により上昇させられるカム棒により、能動的に閉鎖される。ここで、各カム棒は、ラッチ・シャットにカム動作をさせるために、カム棒を上昇に対して平行に移動させる４バー・リンケージの一部である。ＤｅＳａｎｔｉｓらによる、米国特許出願公開第２０１１／０２２２６４０Ａ１号では、４バー・リンケージは、重力下では、４バー・リンケージは、カム棒を外方に移動させてラッチを解放するように動作するように配置されている。
【０００４】
限定的でない例示的な実例として、図１及び図２は、それぞれ、ＤｅＳａｎｔｉｓらによる米国特許出願公開第２０１１／０２２２６４０Ａ１号の図の１枚目及び１６枚目に対応する。図１を参照すると、加圧水型原子炉（ＰＷＲ：ｐｒｅｓｓｕｒｉｚｅｄ  ｗａｔｅｒ  ｒｅａｃｔｏｒ）の例示的な原子炉容器が図式的に示されている。図示される一次容器１０は、炉心１２と、内部蒸気発生器（１つ又は複数）１４と、内部制御棒２０と、を含む。例示される原子炉容器は、４つの主なコンポーネントを備える。すなわち、１）下部容器２２と、２）上部炉内構造物２４と、３）上部容器２６と、４）上部容器ヘッド２８と、である。中間フランジ２９は、下部容器部２２と上部容器部２６との間に配置される。その他の容器の構成も意図される。図１は図式的であり、蒸気発生器に関する二次冷却材の流入及び流出に関する圧力容器貫通部及び電動コンポーネント用の電動貫通部などの詳細は含まない。図１の例示的な原子炉容器１０の下部容器２２は、実質的に任意の適切な構成を有し得る炉心１２を収容する。例示した上部容器２６は、炉内蒸気発生器設計（一体型ＰＷＲ設計と呼ばれる場合もある）を有するこの例示的なＰＷＲ用の蒸気発生器１４を格納する。図１では、蒸気発生器１４は図式的に示される。典型的な循環パターンでは、一時冷却材は炉心１２により加熱され、中央ライザ管領域３２を通して上昇し、シュラウド３０の頂部を出た後、下降管領域３４を経て再下降し、蒸気発生器１４を横断する。このような一次冷却材は、自然対流によってか、内部又は外部一次冷却材ポンプ（図示せず）によってか、ポンプ支援式自然対流の組み合わせによって駆動され得る。一体的なＰＷＲデザインが図示されているが、炉外蒸気発生器（図示せず）を有する原子炉容器も意図される。この場合、圧力容器貫通部により、外部蒸気発生器に関する一次冷却材の移送が可能となる。例示する上部容器ヘッド２８は、分離されたコンポーネントである。しかし、容器ヘッドを上部容器２６と一体化させることも意図される。図１は一体型ＰＷＲを示しているが、他の実施例では、ＰＷＲは一体型ＰＷＲでなくてもよい。すなわち、いくつかの実施例では、図示される炉内蒸気発生器は、１つ又は複数の外部蒸気発生器を採用することにより省略されてもよい。さらに、例示するＰＷＲは一実例であり、他の実施例では、沸騰水型原子炉（ＢＷＲ：ｂｏｉｌｉｎｇ  ｗａｔｅｒ  ｒｅａｃｔｏｒ）又は他の原子炉デザインが、炉内又は炉外いずれかの蒸気発生器とともに使用されてもよい。
【０００５】
図２を参照すると、制御棒システムの実施例、例えば、図１の原子炉の上部炉内構造物２４の一部が適切に、記述されている。これは、電磁グレー・ロッド機能（すなわち、継続的に調節可能な制御棒の配置）及びスクラム機能を提供する流体圧ラッチ・システム（すなわち、緊急時に、核反応を迅速に止めるために、制御棒を完全に挿入できる。従来技術でスクラムとして知られる動作である）を提供する。図２の制御棒システムは、主ねじをスクラムさせることなく、制御棒クラスタのフェール・セーフ・スクラムを可能とする。ボール・ナット・アセンブリ４２に永久的に係合され、ボール・ナット・アセンブリ４２がモータ４４の駆動により主ねじ４０を軸方向に移動させる状態で、モータ／ボール・ナット・アセンブリが使用される。図示するモータ４４は、スタンドオフ４５上に装着される。スタンドオフ４５は、上部炉内構造物２４の支持構造内に位置し、モータ４４の底面を支持する。他の支持配置が企図される。制御棒クラスタ（図示せず）は、リフト／連結棒又はリフト／連結棒アセンブリ４６及びラッチ・アセンブリ４８を介して主ねじ４０に連結される。主ねじ４０は実質的に中空であり、リフト／連結棒４６は、主ねじ４０の内径内に同軸的に嵌合するとともに、主ねじ４０内で自由に垂直方向に移動する。ばね負荷ラッチを備えるラッチ・アセンブリ４８が、主ねじ４０の頂部に取り付けられ（すなわち、装着され）る。ラッチ・アセンブリ４８のラッチは、リフト棒４６と係合すると、リフト／連結棒４６を主ねじ４０に連結させ、また、ラッチが非係合となると、リフト／連結棒４６を主ねじ４０から外す。図示する実施例では、２本のカム棒５０と、各カム棒５０につき少なくとも２つのカム棒リンク５２を備える４バー・リンケージカム・システムを使用することにより、ラッチを係合させたり外したりできる。カム棒リンクを追加することにより、カム棒を追加的に支持してもよい。カム棒５０が上方に移動すると、４バー・リンケージのカム棒リンク５２も、カム棒５０を内方にカム動作させ、この結果、ラッチ・アセンブリ４８のラッチを回動させて、昇降／連結棒４６に係合させる。図示する実施例では、流体圧上昇アセンブリ５６を使用してカム棒アセンブリ５０を上昇させる。代替的な実施例（図示せず）では、電動ソレノイド上昇システムを使用してカム棒アセンブリを上昇させる。カム・システムに上昇する力が加わると、カム棒５０による上方及び内方へのカム動作がラッチを回転させ、これにより、昇降／連結棒４６と主ねじ４０とが連結される。これにより、制御棒クラスタが主ねじ動作に追随する。上昇する力が取り除かれると、カム棒５０は下方に揺動するとともに、４バー・リンケージのカム棒リンク５２によって外方にカム動作し、これにより、ラッチ・アセンブリ４８のラッチが回転して、昇降／連結棒４６との係合を外せるようにする。これにより、昇降／連結棒４６が主ねじ４０から外れ、その結果、制御棒クラスタはスクラム状態になる。スクラムの間、主ねじ４０はその現在の保持位置にとどまる。スクラム事象の後、主ねじ４０は、電動モータ４４を介してそのストロークの底部に駆動される。上昇する力が流体圧上昇アセンブリ５６を介してカム・システムに再度加わると、ラッチ・アセンブリ４８のラッチが再係合されるとともに、リフト棒４６が主ねじ４０に再連結されて、通常運転が開始できる。その他のラッチ駆動方法として、例えば、図示した上昇アセンブリ５６における流体圧を空気圧で代替させる空気圧ラッチ駆動装置がある。図２では、主ねじ４０は、例示の目的のため、部分的に引き抜かれた位置で、任意的に描かれている。ラッチ・アセンブリ４８は、主ねじ４０の頂部に取り付けられ（すなわち、装着され）る。ボール・ナット４２及びモータ４４は、制御棒駆動機構（ＣＲＤＭ）の底部にある。ラッチ・カム棒５０は、機械的ストロークの全長にわたって延びる。流体圧上昇システム５６は、この機構の頂部に位置する。ある実施例では、図２のＣＲＤＭは、一体型ＣＲＤＭである。その内部では、電動モータ４４とボール・ナット４２とを備える機構全体と、ラッチ・アセンブリ４８とが、原子炉圧力容器１０（図１参照）内部に完全な運転温度及び圧力状態で位置する。４バー・リンケージを備えるカム棒を使用するＣＲＤＭ設計のさらなる例示的な実施例が、ＤｅＳａｎｔｉｓらによる米国特許出願公開第２０１１／０２２２６４０Ａ１号に記載されており、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１１／０２２２６４０Ａ１号
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
ある例示的な実施例では、制御棒駆動機構（ＣＲＤＭ）は、ＣＲＤＭモータにより係合される主ねじと、少なくとも１本の制御棒を支持するリフト棒と、主ねじに固定されるとともにリフト棒の上端部を主ねじにラッチ止めするように構成されたラッチと、リフト棒の上端部でラッチを閉鎖させるように構成されたラッチ係合機構と、ラッチを閉鎖状態に保持するように構成されたラッチ保持機構とを備え、ラッチ保持機構は、ラッチ係合機構とは分離されている。いくつかの例示的な実施例では、ＣＲＤＭは、カム棒を備える４バー・リンケージであって、カム棒を内方に駆動して、ラッチ係合機構の動作に対応してラッチをカム動作させて閉鎖する４バー・リンケージをさらに備え、ラッチ保持機構は、カム棒を内方位置に保持してラッチの閉鎖状態を維持するように構成される。ある実施例では、４バー・リンケージは、重力によってラッチを付勢して閉鎖するように構成されている。ある実施例では、ラッチ係合機構は、リフト棒の上端部の上方にラッチが下降するのに対応して動作し、ラッチ係合機構が動作した後にラッチが再び引き上げられたときは、ラッチを閉鎖状態に維持する効果がない。
【０００８】
いくつかの例示的な実施例では、制御棒駆動機構（ＣＲＤＭ）は、ＣＲＤＭモータにより係合される主ねじと、少なくとも１本の制御棒を支持するリフト棒と、主ねじに固定されるとともにリフト棒の上端部を主ねじにラッチ止めするように構成されたラッチと、リフト棒の上端部でラッチを閉鎖させるように構成されたラッチ係合機構と、ラッチを閉鎖状態に保持するように構成されたラッチ保持機構と、を備え、ラッチがリフト棒の重さを支持するとともに少なくとも１本の制御棒において支持されるときは、ラッチ係合機構は、ラッチを閉鎖状態に維持する効果がない。いくつかの実施例では、ラッチ保持機構は、ラッチを閉鎖する効果がない。いくつかの実施例では、ＣＲＤＭは、カム棒を備える４バー・リンケージであって、ラッチ係合機構の動作に対応してラッチをカム運動させて閉鎖させるように、カム棒を内方へ駆動するように構成された４バー・リンケージをさらに備え、ラッチ保持機構は、カム棒を内方位置に保持してラッチの閉鎖状態を維持するように構成される。このようにいくつかの実施例では、４バー・リンケージは、重力によってラッチを付勢して閉鎖するように構成されている。いくつかの実施例では、ラッチ係合機構は、リフト棒の上端部の上方にラッチが下降するのに対応して動作し、ラッチ係合機構が動作した後にラッチが再び引き上げられたときは、ラッチを閉鎖状態に維持する効果がない。
【０００９】
いくつかの例示的な実施例では、制御棒駆動機構（ＣＲＤＭ）は、ＣＲＤＭモータにより係合される主ねじと、少なくとも１本の制御棒を支持するリフト棒と、主ねじに固定されるとともにリフト棒の上端部を主ねじにラッチ止めするように構成されたラッチと、カム棒を備える４バー・リンケージであって、ラッチ係合機構の動作に対応してラッチをカム運動させて閉鎖させるように、カム棒を内方へ駆動するように構成された４バー・リンケージと、を備え、４バー・リンケージは、重力によってラッチを付勢して閉鎖するように構成されている。
【００１０】
いくつかの例示的な実施例では、制御棒駆動機構（ＣＲＤＭ）は、ＣＲＤＭモータと、ＣＲＤＭモータの制御下で移動する要素と、
ＣＲＤＭモータの制御下で移動する要素とともに、少なくとも１つの制御棒を支持するリフト棒をラッチ止めするように構成されたラッチと、ラッチをリフト棒において閉鎖させるように構成されたラッチ係合機構と、ラッチ係合機構とは独立して、ラッチを閉鎖位置に保持するように構成されたラッチ保持機構と、を備える。
【００１１】
いくつかの例示的な実施例では、制御棒駆動機構（ＣＲＤＭ）は、ＣＲＤＭモータと、ＣＲＤＭモータの制御下で移動する要素と、ＣＲＤＭモータの制御下で移動する要素とともに、少なくとも１つの制御棒を支持するリフト棒をラッチ止めするように構成されたラッチと、カム棒を備える４バー・リンケージであって、ラッチ係合機構の動作に対応してラッチをカム運動させて閉鎖させるように構成された４バー・リンケージと、を備え、４バー・リンケージは、重力によってラッチを付勢して閉鎖するように構成されている。
【００１２】
いくつかの例示的な実施例では、制御棒駆動機構（ＣＲＤＭ）は、制御棒アセンブリのリフト棒にラッチ止めされるように構成されるとともに、別個のラッチ係合機構及びラッチ保持機構を備える。
【００１３】
いくつかの例示的な実施例では、制御棒駆動機構（ＣＲＤＭ）は、制御棒アセンブリのリフト棒にラッチ止めするように構成されるとともに、ラッチを閉鎖するための４バー・リンケージを備え、４バー・リンケージは、重力によってラッチを付勢して閉鎖する。
【００１４】
本発明は、様々なコンポーネントと製造方法との形をとり得る。以下の図面の簡単な説明は、本明細書において開示される例示的な実施例を示すことを目的としており、これを限定することを目的としていない。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】ＤｅＳａｎｔｉｓらによる米国特許出願公開第２０１１／０２２２６４０Ａ１号において図示された原子炉を示す図である。
【図２】ＤｅＳａｎｔｉｓらによる米国特許出願公開第２０１１／０２２２６４０Ａ１号において図示された制御棒システムを示す図である。
【図３】制御棒が完全に挿入されたＣＲＤＭの等角図を示す図である。
【図４】ラッチ装置の係合が外れた状態の図３のＣＲＤＭの等角図である。
【図５】ラッチ装置の係合が外れた状態の図３のＣＲＤＭの側面破断図である。
【図６】ラッチが係合した状態の図３から図５に示すＣＲＤＭの側面破断図である。
【図７】本明細書に記載される、自己係合するカム／ラッチ・システム及び電磁石保持システムを備えるＣＲＤＭの実施例の態様を示す図である。
【図８】本明細書に記載される、自己係合するカム／ラッチ・システム及び電磁石保持システムを備えるＣＲＤＭの実施例の態様を示す図である。
【図９】本明細書に記載される、自己係合するカム／ラッチ・システム及び電磁石保持システムを備えるＣＲＤＭの実施例の態様を示す図である。
【図１０】本明細書に記載される、自己係合するカム／ラッチ・システム及び電磁石保持システムを備えるＣＲＤＭの実施例の態様を示す図である。
【図１１】本明細書に記載される、自己係合するカム／ラッチ・システム及び電磁石保持システムを備えるＣＲＤＭの実施例の態様を示す図である。
【図１２Ａ】本明細書に記載される、自己係合するカム／ラッチ・システム及び電磁石保持システムを備えるＣＲＤＭの実施例の態様を示す図である。
【図１２Ｂ】本明細書に記載される、自己係合するカム／ラッチ・システム及び電磁石保持システムを備えるＣＲＤＭの実施例の態様を示す図である。
【図１３Ａ】本明細書に記載される、自己係合するカム／ラッチ・システム及び電磁石保持システムを備えるＣＲＤＭの実施例の態様を示す図である。
【図１３Ｂ】本明細書に記載される、自己係合するカム／ラッチ・システム及び電磁石保持システムを備えるＣＲＤＭの実施例の態様を示す図である。
【図１４Ａ】本明細書に記載される、自己係合するカム／ラッチ・システム及び電磁石保持システムを備えるＣＲＤＭの実施例の態様を示す図である。
【図１４Ｂ】本明細書に記載される、自己係合するカム／ラッチ・システム及び電磁石保持システムを備えるＣＲＤＭの実施例の態様を示す図である。
【図１５Ａ】本明細書に記載される、自己係合するカム／ラッチ・システム及び電磁石保持システムを備えるＣＲＤＭの実施例の態様を示す図である。
【図１５Ｂ】本明細書に記載される、自己係合するカム／ラッチ・システム及び電磁石保持システムを備えるＣＲＤＭの実施例の態様を示す図である。
【図１５Ｃ】本明細書に記載される、自己係合するカム／ラッチ・システム及び電磁石保持システムを備えるＣＲＤＭの実施例の態様を示す図である。
【図１６Ａ】本明細書に記載される、自己係合するカム／ラッチ・システム及び電磁石保持システムを備えるＣＲＤＭの実施例の態様を示す図である。
【図１６Ｂ】本明細書に記載される、自己係合するカム／ラッチ・システム及び電磁石保持システムを備えるＣＲＤＭの実施例の態様を示す図である。
【図１６Ｃ】本明細書に記載される、自己係合するカム／ラッチ・システム及び電磁石保持システムを備えるＣＲＤＭの実施例の態様を示す図である。
【図１７】本明細書に記載される、自己係合するカム／ラッチ・システム及び電磁石保持システムを備えるＣＲＤＭの実施例の態様を示す図である。
【図１８Ａ】本明細書に記載される、自己係合するカム／ラッチ・システム及び電磁石保持システムを備えるＣＲＤＭの実施例の態様を示す図である。
【図１８Ｂ】本明細書に記載される、自己係合するカム／ラッチ・システム及び電磁石保持システムを備えるＣＲＤＭの実施例の態様を示す図である。
【図１８Ｃ】本明細書に記載される、自己係合するカム／ラッチ・システム及び電磁石保持システムを備えるＣＲＤＭの実施例の態様を示す図である。
【図１８Ｄ】本明細書に記載される、自己係合するカム／ラッチ・システム及び電磁石保持システムを備えるＣＲＤＭの実施例の態様を示す図である。
【図１８Ｅ】本明細書に記載される、自己係合するカム／ラッチ・システム及び電磁石保持システムを備えるＣＲＤＭの実施例の態様を示す図である。
【図１８Ｆ】本明細書に記載される、自己係合するカム／ラッチ・システム及び電磁石保持システムを備えるＣＲＤＭの実施例の態様を示す図である。
【図１９】例えば図３から図６のＣＲＤＭ、又は図７から図１８のＣＲＤＭで適切に使用される、別の例示的な保持機構の態様を示す図である。
【図２０】例えば図３から図６のＣＲＤＭ、又は図７から図１８のＣＲＤＭで適切に使用される、別の例示的な保持機構の態様を示す図である。
【図２１】例えば図３から図６のＣＲＤＭ、又は図７から図１８のＣＲＤＭで適切に使用される、別の例示的な保持機構の態様を示す図である。
【図２２】例えば図３から図６のＣＲＤＭ、又は図７から図１８のＣＲＤＭで適切に使用される、別の例示的な保持機構の態様を示す図である。
【図２３】例えば図３から図６のＣＲＤＭ、又は図７から図１８のＣＲＤＭで適切に使用される、別の例示的な保持機構の態様を示す図である。
【図２４】例えば図３から図６のＣＲＤＭ、又は図７から図１８のＣＲＤＭで適切に使用される、別の例示的な保持機構の態様を示す図である。
【図２５】例えば図３から図６のＣＲＤＭ、又は図７から図１８のＣＲＤＭで適切に使用される、別の例示的な保持機構の態様を示す図である。
【図２６】例えば図３から図６のＣＲＤＭ、又は図７から図１８のＣＲＤＭで適切に使用される、別の例示的な保持機構の態様を示す図である。
【図２７】例えば図３から図６のＣＲＤＭ、又は図７から図１８のＣＲＤＭで適切に使用される、別の例示的な保持機構の態様を示す図である。
【図２８】例えば図３から図６のＣＲＤＭ、又は図７から図１８のＣＲＤＭで適切に使用される、別の例示的な保持機構の態様を示す図である。
【図２９】例えば図３から図６のＣＲＤＭ、又は図７から図１８のＣＲＤＭで適切に使用される、別の例示的な保持機構の態様を示す図である。
【図３０】例えば図３から図６のＣＲＤＭ、又は図７から図１８のＣＲＤＭで適切に使用される、別の例示的な保持機構の態様を示す図である。
【図３１】例えば図３から図６のＣＲＤＭ、又は図７から図１８のＣＲＤＭで適切に使用される、別の例示的な保持機構の態様を示す図である。
【図３２】例えば図３から図６のＣＲＤＭ、又は図７から図１８のＣＲＤＭで適切に使用される、別の例示的な保持機構の態様を示す図である。
【図３３】例えば図３から図６のＣＲＤＭ、又は図７から図１８のＣＲＤＭで適切に使用される、別の例示的な保持機構の態様を示す図である。
【図３４】例えば図３から図６のＣＲＤＭ、又は図７から図１８のＣＲＤＭで適切に使用される、別の例示的な保持機構の態様を示す図である。
【図３５】例えば図３から図６のＣＲＤＭ、又は図７から図１８のＣＲＤＭで適切に使用される、別の例示的な保持機構の態様を示す図である。
【図３６】例えば図３から図６のＣＲＤＭ、又は図７から図１８のＣＲＤＭで適切に使用される、別の例示的な保持機構の態様を示す図である。
【図３７】例えば図３から図６のＣＲＤＭ、又は図７から図１８のＣＲＤＭで適切に使用される、別の例示的な保持機構の態様を示す図である。
【図３８】例えば図３から図６のＣＲＤＭ、又は図７から図１８のＣＲＤＭで適切に使用される、別の例示的な保持機構の態様を示す図である。
【図３９】保持機構と様々なラッチ機構を備える、別の例示的なＣＲＤＭの態様を示す図である。
【図４０】保持機構と様々なラッチ機構を備える、別の例示的なＣＲＤＭの態様を示す図である。
【図４１】保持機構と様々なラッチ機構を備える、別の例示的なＣＲＤＭの態様を示す図である。
【図４２】保持機構と様々なラッチ機構を備える、別の例示的なＣＲＤＭの態様を示す図である。
【図４３】保持機構と様々なラッチ機構を備える、別の例示的なＣＲＤＭの態様を示す図である。
【図４４】保持機構と様々なラッチ機構を備える、別の例示的なＣＲＤＭの態様を示す図である。
【図４５】保持機構と様々なラッチ機構を備える、別の例示的なＣＲＤＭの態様を示す図である。
【図４６】保持機構と様々なラッチ機構を備える、別の例示的なＣＲＤＭの態様を示す図である。
【図４７】保持機構と様々なラッチ機構を備える、別の例示的なＣＲＤＭの態様を示す図である。
【図４８】保持機構と様々なラッチ機構を備える、別の例示的なＣＲＤＭの態様を示す図である。
【図４９】例えば図３から図６のＣＲＤＭ、又は図７から図１８のＣＲＤＭで適切に使用される、別の例示的な保持機構の態様を示す図である。
【図５０】例えば図３から図６のＣＲＤＭ、又は図７から図１８のＣＲＤＭで適切に使用される、別の例示的な保持機構の態様を示す図である。
【図５１】例えば図３から図６のＣＲＤＭ、又は図７から図１８のＣＲＤＭで適切に使用される、別の例示的な保持機構の態様を示す図である。
【図５２】例えば図３から図６のＣＲＤＭ、又は図７から図１８のＣＲＤＭで適切に使用される、別の例示的な保持機構の態様を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本明細書で開示されるのは、４バー・リンケージを備えるカム棒を使用するＤｅＳａｎｔｉｓらによる、米国特許出願公開第２０１１／０２２２６４０Ａ１号のＣＲＤＭ設計の改良である。
【００１７】
一態様において、ＣＲＤＭは、ラッチ係合機能とラッチ保持機能とを分離することにより改良される。これには、ＣＲＤＭコンポーネントの数の増加が伴い得る。なぜならば、分離されたラッチ係合機構とラッチ保持機構とが設けられるからである。しかし、この部品の増加は、エネルギー効率の改善により相殺されることが、本明細書において認識される。これは、ラッチ係合は非常に稀に（おそらく、１燃料サイクル毎に一回のみ）起こる、瞬間的な事象だからである。対照的に、ラッチ保持動作は、燃料サイクル全体にわたって行われる（任意のスクラム事象を妨げる）。分離されたラッチ係合機構とラッチ保持機構を使用することにより、ラッチ保持機構は、比較的高エネルギーな動作であるラッチのアンラッチ位置からラッチ位置への移動を行う必要がない。したがって、ラッチ保持機構を、よりエネルギー効率的にすることができる。
【００１８】
別の一態様では、ラッチ係合機構は、ラッチ保持機能を行う必要はないが、実質的に改良され得る。一実施例では（図３から図６参照）、ラッチ係合機構は、ＣＲＤＭの下部に組み込まれた下部カム・リンクを有する。下部カム・リンクは、リフト棒（現時点ではラッチ止めされていないので、一般的には、原子炉炉心への制御棒の最大挿入に対応した最下降位置にある）の方へ下降すると、ラッチ・ボックス又はラッチ・ハウジングにより係合される。下降するラッチ・ハウジングは、曲線形状で、回動可能に装着される下部カム・リンクを係合させる。その結果、ラッチ・ハウジングによりカム動作させられる端部から遠位にある端部により、カム棒が内方に、ラッチ位置へ駆動される。ラッチ位置に至ると、分離されたラッチ保持機構は係合され、また、その後、ラッチ・ハウジングがＣＲＤＭモータと主ねじとによって引き上げられると、下部カム・リンクは係合が外れる。しかし、ラッチは分離されたラッチ保持機構の作用により閉鎖状態のままである。
【００１９】
別の一態様では、ラッチ係合機構は、自己係合型カム／ラッチ・システム（図７から図１８参照）により実施される。このアプローチは、４バー・リンケージを変更して、４バー・リンケージが、重力によってカム棒を内方に移動させるように動作して、ラッチを係合させることにより実現される。図３から図６のラッチ係合と同様に、このラッチ係合は、ラッチ・ハウジングをリフト棒の上端部の上方へ下降させると、アクティブ化する。自己係合型アプローチでは、４バー・リンケージは重力によってカム棒を内方に移動させないので、ラッチは通常、閉鎖している。また、リフト棒の上端部は、ラッチ・ハウジングがリフト棒の上端部の上方へ下降するとラッチをカム運動させて開放するカム表面を備える。上端部のカム表面の上方では、ラッチは、４バー・リンケージの向きに起因する重力によって再び閉鎖する。そして、分離されたラッチ保持機構はアクティブ化して、ラッチを閉鎖状態に維持するためにカム棒を内方位置に保持する。驚くべきことに、この実施例では、４バー・リンケージは、重力によってラッチを付勢して閉鎖させているが、信頼性のあるスクラムが可能である。これは、４バー・リンケージが大きな角度と比較的長い寸法のリンクを備えるよう設計されており、したがって、４バー・リンケージの重力による閉鎖付勢力に対抗してラッチを開放するために必要な力がそれほど大きくないからである。（詳細については、図７から図１８、及び関連する議論を参照。）したがって、移動アセンブリ（すなわち、リフト棒と、取り付けられた制御棒（１つ又は複数）と、選択的なスパイダ又はヨーク）の重量は、４バー・リンケージの閉鎖付勢力を克服するには十分に大きい。
【００２０】
さらに開示される態様では、様々なラッチ保持機構の実施例が開示される。図１９及びそれ以下を参照されたい。
【００２１】
図２のＣＲＤＭシステムでは、リフト・システム５６（図示する流体圧式、又は代替的には電動ソレノイド）は、ラッチ作動と、保持及び移動動作間の長期的係合との両方を支援する。以下に記述する様々な実施例では、図２のＣＲＤＭと同様の機能を有する特徴（例えば、４バー・リンケージのカム棒５０及びカム棒リンク５２）は、同様の符号が付されている。
【００２２】
図２を文脈上参照しつつ、図３から図６を参照すると、ＣＲＤＭの一実施例が示されている。この実施例では、ラッチのアクティブ化と長期保持／移動機能とが分離され、その結果、動作電源要件が軽減されている。ＣＲＤＭは、機械的に作動するラッチ装置を有する。図３は、完全に挿入された制御棒（図示せず）を備えるＣＲＤＭの等角図を示す。図４及び図５は、それぞれ、ラッチ装置が外れた状態の等角図と側面破断図とを示す。図６は、ラッチが係合した状態の側面破断図を示す。ラッチ機構は、ＣＲＤＭモータ４４と、主ねじ４０（例えば、図２に示すように、ボールねじ４２を介してＣＲＤＭモータ４４に螺合される）と、ラッチ・ボックス１０２とを使用してラッチ１０４を接続（すなわち、リフト）棒４６の頂部に係合する。ばね１０６は、ラッチ１０４を付勢して開放する。ラッチ・ボックス１０２及びばね付勢ラッチ１０４は、図２のラッチ・アセンブリ４８に対応するラッチ・アセンブリを形成する。図３から図６では、装着部品１０８が示されている。ラッチ・ボックス１０２は、装着部品１０８を介して主ねじ４０の頂部に装着されるが、主ねじ自体は図３から図６では省略されている。同様に、図３から図６では、リフト棒４６の頂部のみが示されているが、図２において文脈上示されるように、リフト棒４６は下方に延びていると理解されるべきである。この動作では、制御棒（複数の場合もある）は、当初は完全に挿入されており、且つ、リフト棒４６の上端部は、ラッチ１０４から外れている。
【００２３】
ＣＲＤＭモータ４４は、主ねじ４０を下方に移動させるように作動し、そして、ラッチ・ボックス１０２をリフト棒４６の上端部の方へと下降させる。ＣＲＤＭモータ４４がボールねじ４２を通じて与える下向きの力により、ラッチ・ボックス１０２は、ＣＲＤＭの下降部１１２に組み込まれる下部カム・リンク１１０と接触する。図４及び図５は、それぞれ、接触領域１１４で下部カム・リンク１１０がラッチ・ボックス１０２とまさに接触し始めた状態の等角断面図及び側面破断図を示す。
【００２４】
図６に示すように、モータ・トルクを継続的に付加することにより、ラッチ・ボックス１０２が下向きに押し動かされ、下部カム・リンク１１０を下向きに押す。この結果、旋回点１１６の周囲で回動動作が起こる。この回動動作は、カム棒５０を上昇させて、係合位置へ移動させる。その結果、ラッチ・ボックス１０２内でラッチ１０４に対してカム動作させ、ラッチ１０４を閉鎖する。
【００２５】
ラッチ・ボックス１０２が、ラッチ係合後に、上方へ戻るように移動してリフト棒４６と取り付けられた制御棒が上方に引き上げられるとき、分離された保持機構（図３から図６では図示されないが、その実施例は本出願の至る所で開示されている）は、カム棒５０の係合を維持する。（図３から図６において、制御棒が図示されないことに注意されたい。）
【００２６】
図３から図６の実施例でのこのアプローチにおいては、ＣＲＤＭのラッチのアクティブ化と長期保持／移動機能とが分離されている。その結果、動作電源要件が軽減される。（再び述べると、図３から図６はラッチのアクティブ化のみを示す。長期保持／移動コンポーネントの適切な実施例は、本出願の他の個所に記載される。）ラッチのアクティブ化と長期保持／移動機能を分離することにより、ラッチ・アセンブリが単純化されて、製造しやすく、且つより安価になる。図３から図６を参照しつつ記述される機械的に作動するラッチ装置は、電動式である（図２に示す通り、主ねじ４０が電動式のＣＲＤＭモータ４４により駆動されると想定する）。電動式のラッチ装置により、電動式保持機構（再度述べるが、本出願の他の個所に開示される）とともに、オール電動式のＣＲＤＭが構成される。
【００２７】
図７から図１８を参照すると、自己係合型カム／ラッチ・システムと電磁保持を備えるＣＲＤＭの実施例が示されている。これらのＣＲＤＭの実施例では、重力の下で、４バー・リンケージがカム棒５０をラッチに係合するように内方に移動させるように動作するように、４バー・リンケージが変更されている。これらのＣＲＤＭの実施例は、ラッチを保持するのみで、係合を行わない保持機構も含む。
【００２８】
図７を参照すると、ＣＲＤＭが、制御棒アセンブリ１４０と組み合わせて示されている。制御棒アセンブリ１４０は主（又はボール）ねじ４０を介して昇降／連結棒４６によりＣＲＤＭに連結される。このＣＲＤＭはモータ・アセンブリ４４と、変更されたカム・アセンブリ１４４（変更された４バー・リンケージを備える）と、ラッチ・アセンブリ１４８とを備える。
【００２９】
図８を参照すると、図７のＣＲＤＭの拡大図が示される。このＣＲＤＭは、スタンドオフ４５上に装着されたモータ４４と、修正された４バー・リンケージを備えるカム・アセンブリ１４４と、ラッチ・アセンブリ１４８と、位置センサー１４９を備える。また、この例示的なＣＲＤＭは、カム・アセンブリ１４４の頂部に電磁石保持システム１５０を備える。
【００３０】
図９及び図１０を参照すると、スクラム・モード（完全な挿入状態）と、通常動作モード（制御棒の移動又は保持）とのＣＲＤＭの断面斜視図をそれぞれ示す。両図を参照すると、ＣＲＤＭを使用すれば、主ねじ４０をスクラムする必要なく、制御棒（又は制御棒クラスタ）のフェール・セーフ・スクラムを行うことができる。主ねじ／ボール・ナット・アセンブリは、軸方向の移動を起こす電動モータ４４（図９は頂部のみ可視）に永久的に取り付けられる。制御棒クラスタ１４０は、接続（すなわち、リフト）棒４６とラッチ・アセンブリ１４８とを介して、主ねじ４０に接続される（図７参照）。図９に示すように、主ねじ４０は中空であり、また、リフト棒４６は主ねじ内径（ＩＤ）の内部に嵌合するとともに、主ねじ４０内で自由に垂直方向に移動する。２つのラッチ１５４（３つ又はそれ以上のラッチが意図されるが）を備えるラッチ・アセンブリは、主ねじ／ラッチ・アセンブリ連結１５６（例えば、主ねじの上端部に装着されたラッチ・ハウジング）により主ねじ４０の頂部に固定される。ラッチ１５４は、リフト棒４６と係合すると、リフト棒４６と主ねじ４０とを連結する（通常動作）。この結果、主ねじ４０とリフト棒４６とが一緒に移動する。ラッチ１５４は、係合していないときは、リフト棒４６を主ねじ４０から解放する（スクラムと呼ばれる事象）。
【００３１】
カム・バー１６０とカム・バー・リンク１６２とを備える各ラッチに設けられるカム・バー・アセンブリを備える４バー・リンケージ・カム・システム１４４を使用することにより、ラッチを係合したり、外したりできる。しかし、図２の実施例と異なり、図７から図１８のＣＲＤＭの実施例では、カム・バー・リンク１６２は、重力によりカム・バー１６０が下方へ移動すると、４バー・リンケージの作用によりカム・バー１６０が内方に回動して、これにより、ラッチ１５４が回動してリフト棒４６と係合するような方向に向いている。この自己係合型という特色のため、ラッチ１５４をリフト棒４６に係合するために何らの動作も必要とされない（ＣＲＤＭモータ４４を動作させて、ラッチ・アセンブリ１４８をリフト棒４６の上端部の上方へ下降させることを除く）。また、ラッチ１５４を付勢するためのねじも存在しない（図３から図６の実施例のばね１０６と比較されたい）。
【００３２】
したがって、リフト棒が最下降位置にあるときは、（完全に挿入された制御棒に対応する）、重力は、カム・バー１６０によりラッチ１５４がカム動作してリフト棒４６に係合するためには、十分な大きさである。しかし、図７から図１８のＣＲＤＭがリフト棒４６を介して制御棒アセンブリ１４０を上昇させるよう動作するとき、重力によりラッチ１５４の係合を維持できない。したがって、各カム・バー１６０の上端部にそれぞれが接続された電磁石１７０と磁性カプラ１７２とを備える分離された保持機構１５０が設けられる。本明細書において図７から図１８を参照しつつ記述される実施例では、例示的な電磁石保持システム１５０がカム・バー１６０、さらには、長期保持／移動動作のために完全に係合しているラッチ１５４を保持するために組み込まれている。電磁石１７０（図９に示す通り）に電気が送られなくなると、移動アセンブリ１４０、４６は十分な重量があるので、ラッチ１５４及びカム・バー１６０を回動させて係合から外す。これにより、ＣＲＤＭがスクラムする。（「移動アセンブリ」という用語又は同様の表現は、リフト棒４６と、ヨーク又はスパイダによりリフト棒４６と接続された制御棒の一式を備える制御棒アセンブリ１４０との組み合わせをいう。）電磁石保持機構の実施例１５０が、例示する目的で図７から図１８に示されているが、本出願のその他の個所において、保持機構１５０と代替的に使用されてもよい他の保持機構の実施例が開示されている。
【００３３】
スクラム事象の後、主ねじ４０は、電動ＣＲＤＭモータを介して駆動されて、ストロークの底部に戻る。ラッチ・アセンブリは、ストロークの底部に接近するにつれて、接続棒４６の上端部の円錐面１７６に対するカム作用により、リフト棒４６に自動的に再係合する。制御棒が動かなくなり、スクラムが完了しない場合、同じ自動的再係合作用を使用して再係合し得る。
【００３４】
ＣＲＤＭアセンブリ全体が、図７から図８に示される。主ねじ４０は、「ボールねじ」とも呼ばれることに留意されたい。この用語は、螺合においてボール・ナット（すなわち、ねじ山内に配置されるボール・ベアリングと連結される螺合ナット／ねじ）が使用されるときと同等の用語である。図７から図１８のＣＲＤＭの設計は、図２に示す例示的なＣＲＤＭと類似している。しかし、図７から図１８のＣＲＤＭでは、ＣＲＤＭの頂部にある電磁石保持システム１５０は、図２のＣＲＤＭの実施例の流体圧（又はソレノイド）上昇アセンブリ５６に取って代わっている。
【００３５】
図９は、ボールねじ４０と制御棒アセンブリとが完全に挿入された状態の完全スクラム・モードにある図７から図１８のＣＲＤＭを示す。図９では、リフト棒４６（接続棒と呼ばれる場合もある）の上端部だけが見える。逆の（図２の実施例と比較して）カム・リンク方向は、カム棒１６０の下向きの重力重の下で、４バー・リンケージ作用によりカム棒１６０を内方に回動させて完全な係合状態にする。これによって、ラッチ１５４を移動アセンブリのリフト棒４６の（上端部）と完全に係合させる。これが、ラッチに対する移動アセンブリからの負荷がなく、且つ、電磁石保持システム１５０により電磁石保持力が加えられていない状態での、通常の自己係合型カム棒の位置である。
【００３６】
図１０は、ＣＲＤＭの通常動作（長期保持モード又はＣＲＤＭモータの制御下での制御棒アセンブリの移動のいずれか）を示す。この動作条件では、電磁石１７０が通電されると、カム棒１６０、ひいてはラッチ１５４が完全な係合を保持し、その結果、移動アセンブリの最大錘力を帯び得る。図１０に示すように、カム棒１６０は、磁気カプラ１７２が取り付けられるカム・ハウジングの天板の上方へ延びる。これらのカプラ１７２は、適切な実施例では、４１０ＳＳ磁性材料でなり、最適な電磁石保持力のための磁気回路を完成させる。
【００３７】
図１１は、スクラム開始時の図７から図１８のＣＲＤＭを示す。ラッチ１５４は、移動アセンブリの重量による下向きの力により、係合から外れて回動する。ラッチの末端は、カム棒１６０と接触しており、カム棒を外向きに押す。これにより、接続棒がスクラムできる。この動作は、図１１において、力１８０として注記されている。図１１は、ラッチ１５４が接続棒４６の上端部の外側直径をちょうど超えた着地（land-on-land（LOL））位置にある状態を示す。
【００３８】
図１２は、完全な非係合位置にあるラッチ１５４とカム棒１６０とを備えた図７から図１８のＣＲＤＭを示す。この方向は、スクラムの間に移動アセンブリの下方移動によりラッチ１５４が外方に「蹴られ」たときに起こり得る非動作位置である。これは、図７から図１８の自己係合型カム棒設計の場合の非動作位置だが、ラッチ１５４の内側表面と接続棒４６との間にスクラムの信頼性のための隙間が十分にあることを示す。これは、隙間ｄｃｌｅａｒａｎｃｅを示す挿入図、図１２において示されている。
【００３９】
図１３は、スクラム動作のための力のバランスを示す。図１３では、移動アセンブリの重量は、ＷＴＡで示す。カム棒を外方に押す力は、Ｆｐｕｓｈで示す。カム棒の重量は、ＷＣａｍ  Ｂａｒで示す。例示的な設計では、スクラムのために各カム棒アセンブリを外方に押すために要する最大力（すなわち、最大必要力Ｆｐｕｓｈ）は、わずか数ｋｇ（数ポンド）である。カム棒アセンブリの重量ＷＣａｍ  Ｂａｒのこの横力成分は、カム・リンク１６２の配向角を増大することにより最小化できる。例えば、ある計算された設計では、最小角は約７０°である。一般的に、カム・リンク１６２を長くしたり、（水平に対する）角度を大きくしたりすると、カム棒を外方に押すのに必要な最大力が減少する。各カム棒１６０を外方に押すために利用できる最小力は、移動アセンブリの下向きの錘力によるラッチ回動により生成される。この利用可能な最小力は、移動アセンブリ重量ＷＴＡと、最悪の場合に想定される制御棒チャンネル内の機械的摩擦抵抗及び最悪の場合の全ての接触面における摩擦との差に基づく。スクラムのために利用可能な最小力Ｆｐｕｓｈは、スクラムのために必要な力よりも非常に大きいので、スクラムの信頼性が確保される。有利には、スクラムは他の負荷を必要とせず、重力のみにより完全に駆動される。
【００４０】
図１４は、通常運転のための力のバランスを示す。様々な運転モードのための移動アセンブリの重量ＷＴＡを保持するため、各ラッチ１５４の末端に十分な横力Ｆｈｏｌｄを加えなければならない。図７から図１８の例示的な実施例では、この力はＣＲＤＭの頂部にある電磁石保持システム１５０により与えられる。カム棒１６０は自己係合型なので、カム棒側負荷は、必要な電磁力を減少させる。制御棒アセンブリの移動中のラッチ係合を維持するために保持磁石１７０で必要な最小保持力ＦＭａｇは、移動アセンブリの重量ＷＴＡと、制御棒チャンネル内で最悪の場合に想定される機械的摩擦抵抗との和に基づいて計算される。計算上の設計では、全ての通常動作条件について、十分な保持力マージンがある。
【００４１】
図１５は、ＣＲＤＭの頂部にある電磁気保持システム１５０の等角図を示す。図１５は、完全な係合の動作構成（上図、磁石１７０への通電オン又はオフ）と、スクラム動作構成（中図、磁石１７０への通電オフ）と、完全な非係合の動作構成（下図、磁石１７０への通電オフ）とを示す。完全な係合モード（上図）では、電磁保持力があってもなくても、磁気カプラ１７２は、電磁石ハウジング１７０に対向して配置される。この配置により、完全な動作上の係合のために、カム棒１６０とラッチとを内方にストップさせる。
【００４２】
図１６は、図１５の等角図に対応する平面図を示す。図１６から、全ての運転モードについて、電磁石保持システム１５０がＣＲＤＭ空間外囲器内に好適に収まっていることが理解される。
【００４３】
図１７は、完全な係合状態にある電磁石保持システム１５０の拡大破断図を示す。電磁石１７０は、適切に溶接により密封され、原子炉圧力容器内での高温下使用のために容器詰めされる。このコンポーネントのためのいくつかの適切な材料は、以下の通りである。すなわち、電磁石１７０については、電磁石ハウジングには合金６２５非磁性材料を、電磁石コアには４１０ステンレス鋼磁性材料を、電磁石の巻線には２４ゲージ銅線を、磁石カプラ１７２には適切には４１０ステンレス鋼磁性材料を、使用し得る。これらの材料を用いた設計によれば、計算上は、３１０ｌｂｓの保持力を与えることが見込まれる。これらは、例示的な実例にすぎない。他の材料、及び／又は設計ベースの保持力が、原子炉の設計に依拠して使用されてもよい。
【００４４】
図１８は、ラッチ再係合作用を示す。図をそれぞれ、（１）上左図、（２）上中央図、（３）上右図、（４）下左図、（５）下中央図、（６）下右図という。スクラム事象の後、再係合が望まれるときは、ボールねじは、ＣＲＤＭモータにより駆動されて底部へ戻る。ラッチ・アセンブリが底部に達すると、ラッチ１５４は、リフティング／連結棒４６と自動的に再係合する。この目的のため、円錐カム表面１７６が接続棒４６の上端部の構成に組み込まれている。ラッチ・アセンブリが駆動されて下方に戻ると、自己係合型ラッチ１５４が通常の係合ポケットに戻るまで、ラッチ１５４の内側表面が、４バー・リンケージの駆動により、閉鎖方向への重力付勢に対して、円錐カム表面１７６によりカム動作して開放した状態で、接続棒４６の頂部の上方にスライド下降する。それから、通常動作が再開できる。
【００４５】
図１８に示す同じラッチ自動再係合作用は、スクラムの間に詰まった制御棒（又は制御棒バンク）を再係合するために使用することもできる。ラッチ・アセンブリは、ラッチ１５４が通常の係合ポケットに戻るまで詰まった棒（又は棒バンク）の接続棒４６の上端部の上方に戻される。棒を炉心に完全に挿入することが望ましいならば（スクラム事象において典型的な場合のように）、ラッチ・アセンブリは、ラッチ１５４が棒バンクを下方に押している状態で、ボールねじ及びモータによって下方に動かされる。この筋書きでは、ラッチ１５４の底面が接続棒４６の係合ポケットの平らな部分に接触する。負荷がかかると、接触面の偏心により、ラッチ１５４は、任意の追加的保持システムがなくても係合を維持できる。モータがボールねじを下方に動かすと、ラッチは棒バンクを内方へ動かす。
【００４６】
図１９から図２２を参照すると、ＣＲＤＭの別の保持機構の実施例が示されている。この点に関して、図３から図６及び図７から図１８は、ラッチのアクティブ化と長期保持／移動機能が分離され、その結果、動作電源要件が軽減された実施例を示す。図３から図６は、ラッチアクティブ化の実施例を示し、一方、図７から図１８は、長期保持／移動機能の実施例１５０と組み合わされたラッチアクティブ化（自己係合型カム／ラッチ・システム）の実施例を示す。図１９から図２２は、図３から図６の実施例と組み合わせて、又は図７から図１８の実施例の保持機構１５０と代替的に用いられてもよい長期保持／移動機能の別の実施例を示す。
【００４７】
図１９は、図２から図６のカム・アセンブリ、すなわち、カム棒５０とともに動作する、図１９から図２２のラッチ保持機構の等角図を示す。図２０と図２１とは、それぞれ、非係合位置にあるラッチ保持機構の側面図と破断側面図とを示す。図２２は、係合位置にあるラッチ保持機構の側面破断図を示す。図１９から図２２に示す保持機構は、大型電磁石２００を利用する。電磁石２００は、図１９に示すように、ピン２０４によりカム棒５０の上端部と接続される磁性ハンガー２０２と連結される。電磁石２００は、カム棒アセンブリ１４４の頂部に固定され（又はこれを形成する）底板２０８から延びる支持ポスト２０６により、ハンガー２０２から間隔をおいて配置される。ＣＲＤＭが係合機構（図３から図６を参照しつつ例示的な図１９−２２において記述される機構など）により係合した状態では、電磁石２００はアクティブ化され、ハンガー２０２と電磁石２００との間で磁性吸引力を発生させる。この吸引力により、図２２に示すように、ハンガー２０２は電磁石２００との接触（又は、代替的実施例では、電磁石とハンガーとの間にある着地面との接触）を維持する。持ち上げられたハンガー棒２０２は、カム棒５０をピン２０４を介してその持ち上げられた（すなわち、係合）位置に保持する。電磁石２００への通電が遮断されると、磁石２００とハンガー２０２との間の吸引力が切断される。これにより、図２０及び図２１に示すように、ハンガー２００及びカム棒５０は、非係合位置へ落下する。ハンガー２０２内のピン・スロット２１０は、４バー・リンケージによるカム棒５０の横方向の動きを収容する。図２１及び図２２の断面図は、電磁石２００の銅巻線２１２を示す。
【００４８】
ＣＲＤＭのラッチのアクティブ化及び長期保持／移動機能を分離することにより、本明細書において、動作電源要件が軽減され得ることが認識できる。なぜならば、保持機構は、実際にカム棒を上昇させる必要はなく、（異なる）係合機構が動作した後で、カム棒を上昇位置に維持するのみだからである。特徴的機構を分離することにより、保持のための特徴的機構が単純化されて、製造しやすく、且つより安価になる。
【００４９】
図２３から図３２を参照すると、ＣＲＤＭの別の保持機構の実施例が示される。この実施例は、図３から図６の実施例と組み合わせて、又は図７から図１８の実施例の保持機構１５０と代替的に用いられてもよい。図２３から図２５は、それぞれ、完全な係合位置にある保持機構の２つの等角図と平面図とを示す。図２６から図２８は、それぞれ、スクラム位置にある保持機構の２つの等角図と平面図とを示す。図２９から図３１は、それぞれ、完全な非係合位置にある保持機構の２つの等角図と平面図とを示す。図２３、図２６、及び図２９の等角図は、約４５°の角度から見た保持機構を備えるＣＲＤＭの頂部領域を示す。図２４、図２７、及び図３０の等角図は、４５°よりも傾いた角度から見た保持機構を備えるＣＲＤＭの頂部領域を示す。
【００５０】
図３２は、カム棒１６０を保持するのに十分な力ＦＣａｍ  Ｂａｒを加えるための電磁石保持力ＦＥｌｅｃｔが注記された、保持機構の平面図を示す。
【００５１】
図１９から図２８の保持機構は、カム棒１６０（例えば、カム棒ピン２３４）の頂部にあるピン２３４が嵌合するスロット２３２を有する水平な保持アーム２３０を利用する。カム棒１６０が、係合機構により係合位置へ移動すると（例えば、図３から図６に示すもの、又は、図７から図１８の実施例の自己係合型カム／ラッチ・システム等）、各ピン・スロット２３２内のカム棒ピン２３４は保持アーム２３０を押して、電磁石２４０に近接する点まで回動させる。回動はアーム旋回点２４２の周りで生じ、保持機構の様々なコンポーネントが、カム棒アセンブリ１４４の頂部に固定され（又はこれを形成する）基板２４４上に装着される。電磁石２４０は、通電されると、磁性材料よりなるアーム２３０を吸引し、保持する。そして、制約されたアームは、ピン・スロット２３２内で、カム棒ピン２３４を介して係合位置にカム棒１６０を保持し、これによってラッチ係合を維持する。図２３から図２５は、それぞれ、この完全な係合位置にある保持機構の２つの代替的等角図と上面図とを示す。
【００５２】
図２６から図２８（スクラム・モード）及び図２９から図３１（完全な非係合モード）を参照すると、電磁石２４０への通電が遮断されていると、電磁石２４０とアーム２３０との間の吸引力が切断される。これにより、アーム２３０が係合から外れて回動できる。移動アセンブリの重量は、スクラムのためにラッチの係合を外し、カム棒１６０を離れるように（すなわち、外方に）移動させるのに十分な大きさである。この作用の間、保持アーム２３０は、邪魔にならないように自由に下方に移動する。
【００５３】
特に図３２を参照すると、図２３から図３２の保持機構は、保持アーム２３０の構成による機械的利点を提供する。これは、アーム旋回点２４２と、カム棒接触点（すなわち、カム棒ピン２３４とピン・スロット２３２との係合）と、電磁石保持力接触点（電磁石２４０の位置に対応する）との相対位置により実現される。これを適切に数値化すると、磁石２４０と旋回点２４２との間の距離ｄｍａｇ及びカム棒接触点（カム棒ピン２３４とほぼ一致）と旋回点２４２との間の距離ｄｐｉｎとなる。機械的利点により、電磁石２４０により与えられる保持力ＦＥｌｅｃｔを減少させて、カム棒１６０を保持するための所与の力ＦＣａｍ  Ｂａｒを与えることができる。これにより、電磁石２４０のようなより小型且つ単純化された電磁石の使用と、動作のための電力需要の削減とを容易にすることができる。
【００５４】
図２３から図３２の電磁的保持機構の構成は、カム棒１６０と４バー・リンケージとの構成に、ある程度依拠して変化する。ピン・スロット２３２は、水平な保持アーム２３０を回動させる適切な係合を与えつつ、水平なカム棒の移動を収容するように配置されている。
【００５５】
様々な実施例では、磁石は保持アームに埋め込まれて、追加的な保持力を提供する。ある実施例では、この追加的な力は、図２３から図３２の保持機構が係合及び保持動作を両方とも行うに十分であり、且つ、例えば、図２の実施例の流体圧上昇アセンブリ５６の代わりに使用される。
【００５６】
再検討するために、図２３から図２５は、電磁石２４０により保持されるか、電磁石２４０の通電前に外部手段（例えば、図３から図６を参照しつつ記述されるもの、又は図７から図１８の実施例の自己係合型カム／ラッチ・システム）により係合されているかの状態で完全な係合位置にあるカム棒１６０及び保持アーム２３０を示す。図２６から図２８は、スクラム・モードを示す。スクラム・モードでは、アーム２３０、そしてカム棒１６０は、ラッチが、接続（すなわち、リフト）棒と制御棒アセンブリとを完全に解放するに十分な程度移動する。図２９から図３１は、完全に係合が外れた位置を示す。４バー・リンケージの作用により、カム棒１６０は、係合位置から非係合位置へ横方向に移動すると、上昇したり下降したりする。この作用は、図２４、図２７、及び図３０の等角図において最もよく理解できる。保持アーム２３０は、固定支持ポスト（旋回アーム・ポイント２４２）の周りを旋回するので、ピン・スロット２３２は、カム棒１６０の上昇と下降とを収容する保持アーム２３０に組み込まれる。これらのスロット２３２の大きさと位置は、カム棒１６０の上昇と下降と、４バー・リンケージ作用によるカム棒１６０の上昇／下降に対応するカム棒１６０の横方向の動きとの両方を収容しなければならない。
【００５７】
本明細書において図７から図１８を参照しつつ記述される自己係合型カム／ラッチ・システムとともに使用されるとき、図示される保持アーム旋回ポイント２４２の位置について直接的な機械的利点は、約４．５：１（図３２の割合ｄｍａｇ／ｄｐｉｎに対応する）と見込まれる。しかし、この機械的利点と必要な保持力との間に直接的関係はない。保持アーム２３０は、カム棒１６０の落下平面に沿って引っ張らない。保持アーム角度のコサインに比例する力の修正が必要である。本明細書で示される構成への純粋な影響は、２．４：１という効果的な機械的利点である。この力のバランスは、効果的な機械的利点とともに、図３２において図式的に図示される。図２３から図３２の保持機構は、保持アームの構成により提供される機械的利点の恩恵を示す。
【００５８】
図３３から図３８を参照すると、ＣＲＤＭの別の保持機構の実施例が示される。この実施例は、図３から図６の実施例と組み合わせて、又は図７から図１８の実施例の保持機構１５０と代替的に用いられてもよい。図３３から図３５は、それぞれ、カム・システムがアンラッチ位置にある状態での、異なる角度で見たＣＲＤＭの頂部（より詳細には、カム・アセンブリの頂部と保持機構）の２つの等角図と上面図を示す。図３６から図３８は、それぞれ、異なる角度で見た、カム・システムがラッチ位置にある状態の保持機構を備えるＣＲＤＭの頂部の２つの等角図と上面図を示す。例示的な図３３から図３８は、図３から図６の実施例と組み合わされた保持機構を示す。したがって、カム棒は、図３３から図３８ではカム棒５０と符合が付されている。
【００５９】
カム・システムが係合（つまり、「ラッチされた」）位置にあると、図３３から図３８の保持機構は、カム棒５０を、ラッチを係合させ、接続（すなわち、リフト）棒のラッチ止めを維持するように保持する。図３３から図３８の保持機構は、２つの高温磁石２６０と、ＣＲＤＭの上端部にある２つのカム棒５０のそれぞれの上端部に取り付けられた磁性リンク２６２とを備える。２つのキャンド化高温電磁石は、平行に、適切に巻線が巻かれている。
【００６０】
カム・システムがアンラッチ位置（図３３から３５）から係合（ラッチ）位置（図３６から図３８）に移行すると、磁性リンク２６２に係合するカム棒５０の上端部が磁性リンク２６２をピボット２６４の周りで回動させ、この結果、カム棒／磁性リンク・ジョイント２７２から遠位にある磁性リンク２６２の端部２７０が、カム棒５０の内方移動により移動させられて、電磁石２６０に接近する。電磁石２６０が励磁されると、磁性リンク２６２のこれらの先端部２７０は、磁石２７０に対して保持され、磁性リンク２６２の反対側の先端部にあるカム棒５０は、移動を妨げられる。これにより、ラッチはラッチ位置に保持される。電磁石２６０の保持電力は、カム棒５０の重量だけでなく、ラッチがカム棒５０に加える力を保持するのにも十分である。ラッチ状態は、代替的等角図（図３６及び図３７）と平面図（図３８）とに示される。カム棒アセンブリの頂部に固定され（又はこれを形成する）、且つ保持機構コンポーネントを支持する底板２７８内のスロット２７６は、アンラッチ／ラッチ移行間のカム棒５０の横方向の動きを収容する。
【００６１】
図３から図６の実施例とともに使用されるとき（図３３から図３８に図示する）、動作は以下の通りである。電磁石２６０が消磁されると、磁性リンク２６２は、電磁石２６０から分離される。また、カム棒５０は、それ自体の重量により自由に落下して、アンラッチ位置に移動する。アンラッチ位置では、カム棒５０はラッチから係合が外れ、ラッチは接続棒との係合が外れて、回動可能となる。カム棒５０がラッチから係合が外れると、ラッチは、ラッチばね１０６により接続棒との係合が外れて、回動可能となる（図３から図６の実施例）。したがって、アンラッチ位置においては、カム棒５０はラッチと係合せず、ラッチはリフト棒と係合せず、且つ、移動アセンブリ（リフト棒と取り付けられた制御棒（１本又は複数本）を含む）はそれ自体の重量により落下し得る（スクラム）。電磁石２６０の電力が失われると、接続棒は重力によりスクラムする、という意味において、図３３から図３８の保持機構はフェール・セーフである。
【００６２】
図７から図１８のカム配列（自己ラッチ型）と連動した図３３から図３８の保持機構の動作は同様である。ただし、電磁石２６０が消磁されるとき、カム棒１６０は重力により開放されず、落下する移動アセンブリのリフト棒４６の上端部にあるカム表面によりカム動作で開放される場合を除く。（詳細は図７から図１８の記述を参照。）再び、電磁石２６０の消磁により、磁性リンク２６２、ひいてはカム棒１６０はスクラムを行うために自由に移動できる。
【００６３】
図３９から図４８を参照すると、ＣＲＤＭの別の保持機構の実施例が示される。この実施例は、図３から図６の実施例と組み合わせて、又は図７から図１８の実施例の保持機構１５０と代替的に用いられてもよい。図３９から図４８の実施例が、図２から図６の実施例において示すように方向づけられたカム棒とカム棒リンクとを備える４バー・リンケージとともに図示される。したがって、図３９から図４８では、カム棒及びカム棒リンクは、それぞれ、カム棒５０及びカム棒リンク５２として示される。
【００６４】
図３９から図４８の実施例は、カム・アセンブリの下に位置する異なるラッチ機構を示す。ここでは、流体圧シリンダ３００（又は、代替的には、電動ソレノイド）は、リフト・プランジャ又はピストン３０２をカム棒５０の底端部にある係合するカム棒リフト・ローラ３０４まで引き上げて、その結果カム棒５０が、カム棒リンク５２により与えられる４バー・リンケージの作用により、引き上げられる。このカム棒５０の引き上げにより、同時に、カム棒５０が内方へ移動してラッチと係合する。（対照的に、図２を参照しつつ記述される実施例では、カム・アセンブリの上に位置する流体圧上昇アセンブリ５６がカム棒５０の上端部を上昇させてラッチと係合する。）図３９から図４８の実施例は、カム・アセンブリの上に位置する保持機構も示す。この機構では、カム棒アセンブリの頂部に固定され（又はこれを形成する）底板３０８が保持機構コンポーネントを支持する。
【００６５】
図３９は、カム・アセンブリの図式的な側面図を示す。カム・アセンブリ内では、リフト・システム（カム棒リフト・ローラ３０４と合わせて、電動ソレノイド又は流体圧シリンダ３００及びピストン３０２を有する）が非アクティブ化され、且つ、保持機構（傾斜図で図式的に示す）も非アクティブ化されている。図４０は、図３９に対応する非アクティブ状態の保持機構の上面図を示す。図４１は、リフト・システムはアクティブ状態だが、保持機構は非アクティブ状態であるカム・アセンブリの図式的な側面図を示す。図４２は、図４１に対応する非アクティブ状態の保持機構の上面図を示す。図４３は、リフト・システム及び保持機構の両方がアクティブ状態である、カム・アセンブリの図式的な側面図を示す。図４４は、アクティブ状態の保持機構の対応する上面図を示す。図４５は、リフト・システムは非アクティブ状態だが、保持機構はアクティブ状態のままであるカム・アセンブリの図式的な側面図を示す。図４６は、アクティブ状態の保持機構の対応する上面図を示す。図４７及び図４８は、保持機構の幾何学的態様を示す。
【００６６】
図３９から図４８の実施例の保持機構は、４バー・リンケージ・カム・システム５０、５２を棒の移動機能及び保持機能の間は係合位置に維持し、その後に非アクティブ化されると、スクラム機能を与える。また、この保持機構は、ラッチを係合位置に保持するために必要なカム棒保持力の大部分を構造的に内部化するとともに、残余の保持力を最小化するための機械的利点を活用している。これにより、構造的に効率的なユニットが実現される。
【００６７】
図３９及び図４０は、両方とも非アクティブ化状態にある保持機構（及び図３９の関連するリフト・システム）を示す。保持機構は、回転保持棒３１０と、保持ソレノイド３１２と（ソレノイド３１２のハウジングは可視的）と、保持ソレノイド・プランジャ３１４と、保持棒ローラ３１６を備えるとともに、カム棒アセンブリの天板又は底板３０８に位置する。図３９及び図４０は、開始時に非アクティブ状態である保持機構を示す。開始前は、電動ソレノイド又は流圧シリンダ３００と、リフト・プランジャ又はピストン３０２とを備えるリフト・システム（電動ソレノイド又は流体圧式）もまた、非アクティブ状態である。したがって、ラッチは４バー・カム・システム５０、５２により係合されておらず、接続棒及び取り付けられた制御棒を完全に挿入された位置へ置く。図４０の上面図から最もよく理解できるように、４バー・リンケージ５０、５２のアンラッチ状態では、カム棒５０はその外側位置（すなわち、ラッチから外方に離れる方へ移動する）にある。底板３０８は、その水平位置の内側（すなわち、内部に移動した）と外側（すなわち、外部へ移動した）との間でのカム棒５０の上端部の移動を収容するスロットを備えることにも留意されたい。
【００６８】
図４１及び図４２を参照すると、リフト・システム（図４１に示す）がアクティブ化すると、リフト・プランジャ又はピストン３０２が、カム棒リフト・ローラ３０４と接触してカム棒５０をラッチ係合位置に引き上げる。リフト機構の当初の係合では、保持機構は、図４１及び図４２に示すように、依然として非アクティブ状態である。リフト・システムのアクティブ化により、ラッチは、完全に挿入された位置で、取り付けられた制御棒に支持される接続棒に係合する。図４２において最もよく理解できるように、カム棒５０が上昇すると、４バー・リンケージの作用により、カム棒５０をその内方位置へ移動させる。そして、この内方への移動が、ラッチを係合させる。このことは、図２から図６の実施例を参照しつつ、より詳細に記述される。
【００６９】
図４３及び図４４を参照すると、リフト・システムのアクティブ化に続いて、保持機構の保持ソレノイド３１２がアクティブ化される。その結果、ソレノイド・プランジャ３１４が延び、これによって、保持棒３１０が保持棒３１０の底板３０８とのピボット係合３１８の周りを回動する。ソレノイド・プランジャ３１４が完全に延びると、保持棒ローラ３１６がカム棒５０の上部極限（すなわち、上端部）の後ろの位置へと回動し（再度、カム棒５０の上端部は底板３０８内でスロットを通って突出していることに留意されたい）、その保持能力において機能する。保持ソレノイド３１２は、底板３０８上にソレノイド３１２を固定するポスト取付部３２０の周りを回旋自由であることに留意されたい。また、ソレノイド・プランジャ３１４は、保持棒３１０にピン接続されていて、動作上の回動自在性があることにも留意されたい。全ての関連するコンポーネントの運動の現段階での相対的な向きは、図４３及び図４４に示される。
【００７０】
図４５及び図４６を参照すると、保持機構がアクティブ化した状態では、リフト・システムは非アクティブ化し得る。その後、保持システムはラッチ係合を維持する。リフト・システムが非アクティブ化されると、リフト・プランジャ又はピストン３０２は解放され、したがって、もはやカム棒５０（の底面）を支持しない。この個所では、カム棒５０は、保持機構のみによって係合位置に保持される。４バー・カム・システム５０、５２は、保持機構によって接続棒の長期保持のために保持される。
【００７１】
図４７を参照すると、保持棒３１０の回動の中心と、カム棒５０（の上端部）と保持棒ローラ３１６との間の接触力の作用線と、の間に偏心Ｅｃｏｎｔａｃｔが存在する。この偏心Ｅｃｏｎｔａｃｔの存在により、保持ソレノイド３１２により加えられた力が取り除かれたとき、保持棒３１０上で力−モーメントの不均衡が生じる。保持ソレノイド３１２の電力損失時のこのモーメント不均衡は、保持棒３１０と取り付けられたローラ３１６を急速に回動させ、カム棒５０と非接触状態にする駆動機構である。その結果、スクラム（接続棒の急速な開放）が生じる。カム・バー５０の接触面での保持棒ローラ３１６のスムーズな転がり作用を生成するために、接触面は回動−接触点の曲線の形状をとる。
【００７２】
引き続き図４７を参照しつつ、さらに図４８を参照すると、保持機構の望ましい下降電力消費は、このユニットの顕著な機械的利点の産物である。図４７及び図４８に示すように、保持ソレノイド・プランジャ３１４の保持棒３１０の旋回中心に対するモーメント・アームＥｐｌｕｎｇｅｒは、保持棒ローラ３１６でのカム棒５０の接触力のモーメント・アームよりも非常に大きい。したがって、保持ソレノイド３１２が必要とする力は、接続棒負荷を支持するために必要なラッチ−カム棒間接触力よりも非常に小さい。さらなる有利な点として、保持棒３１０を介して反作用された同等且つ反対の力としてのカム棒保持力の大部分を内部化することにより、保持機構の他の部分を介した力の反作用が除去される。その結果、構造的に効率的なユニットが実現される。
【００７３】
上述の通り、図３９から図４８を参照しつつ記述される保持機構は、ラッチのアクティブ化と長期保持／移動機能とを分離している。その結果、動作電源要件が軽減される。棒の移動機能及び保持機能の間、保持機構は４バー・リンケージ・カム・システムを係合位置に維持するとともに、その後、非アクティブになると、スクラム機能を与える。また、この機構は、ラッチを係合位置に保持するために必要なカム棒保持力の大部分を構造的に内部化し、且つ、残余の保持力を最小化するための機械的利点を利用する。その結果、構造的に効率的なユニットが実現される。
【００７４】
図４９から図５２を参照すると、ＣＲＤＭの別の保持機構の実施例が示される。この実施例は、図３から図６の実施例と組み合わせて、又は図７から図１８の実施例の保持機構１５０と代替的に用いられてもよい。図４９は、カム棒を引き上げるための垂直リンケージ係合を備えた保持機構を含むＣＲＤＭの頂部領域の等角図を示す。図５０は、カム棒を落下させるために係合が外れた垂直リンケージを備える、対応する等角図を示す。図５１は、図４９の係合時の図に対応するが、部分断面図を含む。同様に、図５２は、図５０の非係合時の図に対応するが、部分断面図を含む。
【００７５】
図４９から図５２のラッチ保持機構は、図７から図１８のカム棒１６０（図示する通り。又は、代替的には、図２から図６のカム棒５０）（の上端部）の間に配置されたハンガー３４２に接続された垂直リンク３４０を備えるとともに、（図４９及び図５１の係合位置において）電磁石３４４により係合位置に保持される、垂直リンケージ・システムを利用する。カム棒１６０が分離されたラッチ係合機構（例えば、図３から図６の実施例、又は図７から図１８の実施例に示すように）により係合位置へ移動されると、これによりハンガー３４２が上方へ移動し、さらにこれにより、次には垂直リンク３４０が、水平な駆動部材３４８が電磁石３４４と接近する位置へ引き上げられる。電磁石３４４は、通電されると、水平な駆動部材３４８に埋め込まれた磁石を吸引し、保持する（代替的には、水平な部材３４８は、鉄鋼又は他の磁石を含まない強磁性材料でなるものでもよい）。制約された垂直リンク３４０は、ハンガー３４２を、そしてひいてはカム棒１６０を係合位置に保持し、これによってラッチ係合を維持する。
【００７６】
電磁石３４４への通電が遮断されると、電磁石３４４と水平な駆動部材３４８との間の吸引力が切断される。これにより、図５０及び図５２に示すように、垂直リンク３４０は、落下して係合が外れる。移動アセンブリの重量は、スクラムのためにラッチの係合を外し、カム棒１６０を離れるように移動させるのに十分な大きさである。この作用の間、リンケージ・システムは、邪魔にならないように自由に下方に移動する。
【００７７】
要約すると、図４９及び図５０は、それぞれ、係合状態及び非係合状態について約４５°の角度で見たときのＣＲＤＭの頂部領域の等角図を示す。図４９は、電磁石３４４により保持されるか、電磁石の通電前に外部手段により係合しているかの、完全な係合（完全に上昇した）位置にある垂直リンケージ・システムを示す。スクラム・モードについては、図５０に示すように、リンケージ・システムは、ラッチが接続棒及び制御棒アセンブリを完全に解放するよう完全に下降する。
【００７８】
図５１及び図５２は、それぞれ、係合状態及び非係合状態についてＣＲＤＭの頂部領域の等角破断図を示す。図５１は、電磁石３４４により保持されるか、電磁石３４４の通電前に外部手段により係合しているかの、完全な係合（完全に上昇した）位置にある垂直リンケージ・システムを示す。図５２は、完全に下降した（スクラム）位置にあるリンケージ・システムを示す。
【００７９】
例示的な実施例では、完全な係合位置（図４９及び図５１）での垂直リンク３４０の最小角度は、スクラム信頼性マージンを確保すると見込まれる約１０°に設定される。非係合位置（図５０及び図５２）では、例示的な実施例においては、垂直リンク３４０は約４０°の最小角まで折れている。
【００８０】
図４９から図５２を参照しつつ記述されるラッチ保持機構は、リンケージ・システムの構成による機械的利点を提供する。これは、水平な駆動部材３４８と比較した、垂直リンク３４０の長さの相対位置と寸法とによる。加えて、水平なアーム３４８に埋め込まれた永久磁石は、追加的な保持力を提供する。この開示された垂直リンケージ・システムの真実の機械的利点は、計算上では、最小リンク角度で２．９：１である。しかし、リンク・アセンブリ毎の想定される永久磁石力が追加されるとき、効果的機械的利点はより高く、４．０：１により近いと見込まれる。この機械的利点のため、電磁石が必要とする必要保持力は減少する。これにより、電磁石が小型化、単純化するだけなく、動作に必要な電力を減少させられる。
【００８１】
好適な実施例を含む例示的な実施例を説明してきた。本発明及び方法の適用及び原則を示すために、特定の実施例が示され、詳細に説明されてきたが、本発明をこれらに限定することは意図されておらず、また、本発明は、かかる原則から逸脱することなく他の方法で実施され得ることは当然である。本発明のある実施例では、本発明のある特徴は、他の特徴を対応して使用することなく、その利益を与えるように使用される場合がある。したがって、このような全ての変更及び実施例は、以下の請求項の範囲内に適切に該当する。上記の詳細な記述を読み、理解すれば、他の者に変更や修正が生じるのは明らかである。本開示は、そのような変更や修正が、添付の請求項及びその同等物の範囲内にある限りにおいて、含まれるものと解釈されることを意図している。
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１７】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図１】
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【図２】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１５Ｃ】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１６Ｃ】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１８Ｃ】
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【図１８Ｄ】
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【図１８Ｅ】
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【図１８Ｆ】
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【国際調査報告】
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