特許 7178318 電気配線用貫通部構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-11-16

(45)【発行日】2022-11-25

(54)【発明の名称】電気配線用貫通部構造

(51)【国際特許分類】

   H02G 3/22 20060101AFI20221117BHJP

   G21D 1/00 20060101ALI20221117BHJP

【ＦＩ】

H02G3/22

G21D1/00 M

G21D1/00 B

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2019073721

(22)【出願日】2019-04-08

(65)【公開番号】P2020174434

(43)【公開日】2020-10-22

【審査請求日】2021-10-08

(73)【特許権者】

【識別番号】507250427

【氏名又は名称】日立ＧＥニュークリア・エナジー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001807

【氏名又は名称】弁理士法人磯野国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】須藤 雅之

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 幸春

【審査官】北嶋 賢二

(56)【参考文献】

【文献】実開平０２－０６７２４１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開平１０－１４５９４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０４－０４７３３３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開昭６２－０７５３９０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｇ ３／２２

Ｇ２１Ｄ １／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

密閉容器の壁部を貫通して設けられる筒状部材と、
前記密閉容器の外部空間から前記筒状部材に挿入された第１のケーブルと、
前記密閉容器の内部空間から前記筒状部材に挿入された第２のケーブルと、
前記筒状部材の内部に設けられ前記密閉容器の内外を隔てる隔離部材と、を備え、
前記筒状部材には、周回方向に沿って複数の孔が形成され、
前記隔離部材は、前記第１および第２のケーブルとを露出させる空隙を有し、
複数の前記孔は前記空隙の周囲に形成され、
前記第１および第２のケーブルは、それぞれ導線と被覆とを有するものであり、前記空隙の内部において前記第１および第２のケーブルの各々の前記被覆が剥離され、各々の前記導線が結合されている
ことを特徴とする電気配線用貫通部構造。

【請求項2】

前記外部空間および前記内部空間に対して、気密状態になるように前記空隙を封止する封止部材をさらに備える
ことを特徴とする請求項１に記載の電気配線用貫通部構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電気配線用貫通部構造に関する。

【背景技術】

【0002】

原子力プラントにおいては、格納容器の内部空間と外部空間との気密性を維持しつつ格納容器の内外を配線するために、「電気ペネトレーション」と称されるものが使用される。原子力プラントに苛酷事故が発生した場合には、特に格納容器の内部空間が高温／高圧になることが予想される。電気ペネトレーションは、このような場合にも気密性能を維持しつつ、内部空間における機器の制御や測定を続行できるように、耐熱性、耐圧性および電気特性が求められる。

【0003】

電気ペネトレーションの一例として、下記特許文献１の段落０００９～００１１には、「図１は、原子炉格納容器である密閉容器１１の壁部２１の一部の断面構造を図示している。図１において、符号１３が密閉容器１１の内部、符号１４が密閉容器１１の外部である。」、「壁部２１には、スリーブ状で比較的熱伝導性の高い材料で形成された筒状部材３１が壁部２１を貫通して設けられている。筒状部材３１と壁部２１との間には、密閉容器１１の気密性を維持するためのシール材３２が設けられている。筒状部材３１の壁部２１側に張り出したフランジ部３３には、リーク弁（図示せず）で通常時には封止された孔３４が形成されている。孔３４は後述のシール部材５１をモニタするために設けられている。」、「筒状部材３１内には密閉容器１１の内外を電気的に接続するための電気配線４１が設けられている。電気配線４１は、密閉容器１１の内外を接続する各種の信号線や動力線の束から構成されている。」と記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１５－１９８５２０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

一般的に電気配線に適用されるケーブルは、導線と、導線を囲う被覆とを有している。そして、特許文献１においては、筒状部材３１の内部でケーブルの被覆を剥離することは特に記載されていない。しかし、導線と被覆とを有するケーブルをそのまま電気ペネトレーションを介して挿通すると、ケーブルの導線と被覆との間で気密性が維持されているか否かを試験することが困難になる。そのため、電気ペネトレーションの内部では、ケーブルの被覆を剥離し、導線と被覆との間で気密性が維持されているか否か試験できるようにしておくことが好ましい。

【0006】

しかし、電気ペネトレーションの内部でケーブルの被覆を剥離すると、ケーブルの導線に異物が付着し、ケーブルの電気特性を損なう可能性が生じる。そこで、導線に異物が付着しているか否かを検査し、付着している場合には清掃等を行うことが好ましい。
この発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、内部の観察、清掃等を容易に実行できる電気配線用貫通部構造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】

【0007】

上記課題を解決するため本発明の電気配線用貫通部構造は、密閉容器の壁部を貫通して設けられる筒状部材と、前記密閉容器の外部空間から前記筒状部材に挿入された第１のケーブルと、前記密閉容器の内部空間から前記筒状部材に挿入された第２のケーブルと、前記筒状部材の内部に設けられ前記密閉容器の内外を隔てる隔離部材と、を備え、前記筒状部材には、周回方向に沿って複数の孔が形成され、前記隔離部材は、前記第１および第２のケーブルとを露出させる空隙を有し、複数の前記孔は前記空隙の周囲に形成され、前記第１および第２のケーブルは、それぞれ導線と被覆とを有するものであり、前記空隙の内部において前記第１および第２のケーブルの各々の前記被覆が剥離され、各々の前記導線が結合されていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、電気配線用貫通部構造の内部の観察、清掃等を容易に実行できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の第１実施形態による電気ペネトレーションの断面図である。

【図2】外部空間側から見たヘッダ部材の正面図である。

【図3】図２のIII－III断面図である。

【図4】電気ペネトレーション・モジュールの要部の部分断面図である。

【図5】図１におけるＶ部詳細図である。

【図6】第２実施形態における電気ペネトレーション・モジュールの要部の部分断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

［第１実施形態］
〈第１実施形態の構成〉
図１は、本発明の第１実施形態による電気ペネトレーション１００（電気配線用貫通部構造）の断面図である。
電気ペネトレーション１００は、原子力プラントに設けられる格納容器２５０（密閉容器）の壁部２５６を貫通するものである。格納容器２５０の内部空間２５３には、複数のケーブル３が延設されており、外部空間２５２には、複数のケーブル２が延設されている。電気ペネトレーション１００は、外部空間２５２と内部空間２５３とを遮蔽しつつ、ケーブル２，３を相互に接続するものである。

【0011】

ケーブル２，３は金属被覆ケーブルであり、例えばケーブルコアである導線と、導線を囲む絶縁体被覆と、絶縁体を囲む金属被覆と、を備えている。ケーブル２，３として金属被覆ケーブルを適用した理由は、ケーブル２，３の耐熱性／耐圧性を高めるためである。電気ペネトレーション１００は、ヘッダ部材１１０と、複数の電気ペネトレーション・モジュール１２０と、円筒金属管１３０，１３２と、バルブ１４０と、固定具１５０と、を備えている。そして、円筒金属管１３０は、格納容器２５０の壁部２５６に埋設されている。

【0012】

電気ペネトレーション・モジュール１２０（以下、モジュール１２０と呼ぶことがある）は、ヘッダ部材１１０に形成された貫通孔に挿入され、固定具１５０によってヘッダ部材１１０に固定される。また、円筒金属管１３２は、一端においてヘッダ部材１１０に溶接され、他端の衝合箇所１３４において円筒金属管１３０に溶接されている。円筒金属管１３０は、格納容器２５０の外部空間２５２および内部空間２５３に突出している。

【0013】

詳細は後述するが、モジュール１２０にはリークモニタ空間６（空隙）が形成されている。バルブ１４０は、ヘッダ部材１１０に装着されている。バルブ１４０を閉状態にすると、リークモニタ空間６が気密状態になる。また、バルブ１４０に配管１７６を介してコンプレッサ１７２および圧力計１７４を結合することができる。コンプレッサ１７２および圧力計１７４を結合し、バルブ１４０を開状態にすると、リークモニタ空間６に空気を圧入することができる。そして、圧力計１７４の指示値を観察すると、リークモニタ空間６の気密性が保たれているか否かを検査することができる。

【0014】

図２は、図１において外部空間２５２側から見たヘッダ部材１１０の正面図である。また、図３は、図２のIII－III断面図である。
図２において、ヘッダ部材１１０は、略円板状に形成されており、軸方向に沿って、７個の円筒状の貫通孔３０－１～３０－７（以下、貫通孔３０と総称することがある）形成されている。

【0015】

図３に示すように、貫通孔３０－１は、外部空間２５２側から内部空間２５３側に向かって段階的に直径が小さくなっている。すなわち、貫通孔３０－１は、大径部３０Ｌと、中径部３０Ｍと、小径部３０Ｓと、を有している。図２において、他の貫通孔３０－２～３０－７も、符号は省略するが、貫通孔３０－１と同様に、大径部３０Ｌと、中径部３０Ｍと、小径部３０Ｓと、を有している。貫通孔３０－７の中径部３０Ｍと、他の貫通孔３０－１～３０－６の中径部３０Ｍとの間には、細管円筒状の貫通孔３２－１～３２－６（以下、貫通孔３２と総称することがある）が形成されている。

【0016】

また、ヘッダ部材１１０の上端部には、バルブ１４０（図１参照）を装着するためのバルブ装着口３４が形成されている。そして、バルブ装着口３４と、貫通孔３０－１の中径部３０Ｍとの間には、貫通孔３２と同径の貫通孔３５が形成されている。図３に示すように、貫通孔３２－１，３２－４，３５は、鉛直方向（図面の上下方向）に対して若干傾斜している。また、図２に示す他の貫通孔３２も、同様に鉛直方向に対して若干傾斜している。

【0017】

図４は、電気ペネトレーション・モジュール１２０の要部の部分断面図である。
図４において、モジュール１２０は、一対のスリーブ１１と、大径フランジ１２と、小径フランジ１４と、サポート板８，９と、を備えている。一対のスリーブ１１は、金属を円筒状に形成したものである。

【0018】

大径フランジ１２および小径フランジ１４は、共に略円環状に形成され一対のスリーブ１１の間に固定されている。小径フランジ１４の外径は、貫通孔３０の中径部３０Ｍ（図３参照）の内径よりも若干小さくなっている。また、大径フランジ１２の外径は、貫通孔３０の大径部３０Ｌの内径よりも若干小さくなっている。これらスリーブ１１、大径フランジ１２および小径フランジ１４を合わせて筒状部材１０と呼ぶことがある。

【0019】

小径フランジ１４には、半径方向に沿って形成された貫通孔である複数のリークモニタ孔５（孔）が、周回方向に沿って形成されている。また、大径フランジ１２の左端部には、周回方向に沿って環状の凹部（符号なし）が形成されており、環状パッキンであるＯリング２２（封止部材）が嵌め込まれている。また、スリーブ１１には、小径フランジ１４に隣接するように、環状パッキンであるＯリング２４（封止部材）が嵌め込まれている。

【0020】

また、スリーブ１１の内部において、小径フランジ１４の左方および大径フランジ１２の右方には、一対のサポート板８，９が固定されている。サポート板８，９は、セラミックス等の無機材料を円板状に形成したものであり、その随所にケーブル２，３等を挿通する貫通孔８ａ，９ａが形成されている。なお、図示の例において、ケーブル２，３は一本のケーブルである。サポート板８の左方およびサポート板９の右方において、スリーブ１１の内部空間には、充填剤を充填した充填部７が充填されている。

【0021】

そして、サポート板８，９と、スリーブ１１とに囲まれた空間は空洞になっており、この空間が上述したリークモニタ空間６である。リークモニタ空間６の内部において、ケーブル２，３は、ケーブルコアである導線４と、導線４の周囲を囲む被覆２ａ，３ａと、を有している。図示は省略するが、上述したように、被覆２ａ，３ａは、導線４を囲む絶縁体被覆と、絶縁体被覆を囲む金属被覆と、を備えている。

【0022】

図示のように、リークモニタ空間６の内部では、ケーブル２，３の被覆２ａ，３ａは剥離されており、ケーブル２，３の導線４が露出している。導線４を露出させた理由は、導線４と被覆２ａ，３ａとの間、または被覆２ａ，３ａを構成する絶縁体被覆と金属被覆との間で気密性が維持されているか否か試験できるようにするためである。

【0023】

また、ケーブル２，３を挿通したサポート板８，９の貫通孔８ａ，９ａには、接着剤を塗布して固めた接着部１８が形成されている。上述のように、被覆２ａ，３ａの最外層は金属被覆であり、サポート板８，９は無機材料である。従って、接着部１８は金属と無機材料とを接着するものであり、接着剤を塗布する際に接着剤が飛散し、導線４に付着する可能性がある。ここで、上述した充填部７、サポート板８およびサポート板９は、格納容器２５０（図１参照）の外部空間２５２と内部空間２５３とを隔離する機能を有するため、これらを総称して隔離部材２０と呼ぶことがある。

【0024】

図５は、図１におけるＶ部詳細図である。
図示のように、貫通孔３０－１の中径部３０Ｍと、モジュール１２０の小径フランジ１４との間には、隙間２６が形成されている。隙間２６は、小径フランジ１４の外周面に沿って形成され、各リークモニタ孔５およびリークモニタ空間６に連通している。そして、隙間２６の左右端は、Ｏリング２２，２４によって封止され、隙間２６は、外部空間２５２および内部空間２５３に対して気密状態になる。

【0025】

図２に示す他の貫通孔３０－２～３０－７における中径部３０Ｍと、対応するモジュール１２０との間にも、貫通孔３０－１の場合と同様に、隙間２６（図５参照）が形成される。そして、各貫通孔３０－１～３０－７における隙間２６は、貫通孔３２，３５を介してバルブ装着口３４に連通している。

【0026】

〈第１実施形態の組立手順〉
次に、本実施形態による電気ペネトレーション１００の組立手順について説明する。
まず、格納容器２５０はコンクリート等によって構築されるが、コンクリート用の型枠に円筒金属管１３０が予め装着された状態でコンクリートが型枠に流し込まれる。これにより、格納容器２５０が構築された際、格納容器２５０は既に円筒金属管１３０を備えた状態になっている。
また、ヘッダ部材１１０は、工場出荷時に円筒金属管１３２に溶接される。そして、現地において、円筒金属管１３０，１３２は衝合箇所１３４において溶接される。
次に、各モジュール１２０がヘッダ部材１１０から外されている状態で、図４に示したように、各モジュール１２０を組み立てる。ここで、接着部１８はリークモニタ空間６に露出しているため、接着剤の破片等の異物が、むき出しになっている導線４に付着する可能性がある。導線４に異物が付着すると、絶縁距離が短くなり、ケーブル２，３の電気特性が低下する可能性がある。そこで、このような場合は、ケーブル２，３の本来の電気特性を維持するために、異物を取除く清掃を行うことが好ましい。

【0027】

本実施形態によれば、小径フランジ１４には複数のリークモニタ孔５が形成されているため、様々な方向から導線４を観察することができる。これにより、作業者は、導線４に異物が付着している場合には、その旨を明確に認識することができる。そして、導線４に異物が付着している場合には、エアブロー、液体洗浄等の方法で内部の洗浄・清掃を行うことができる。そして、複数のリークモニタ孔５が形成されていることにより、洗浄後の乾燥も容易になる。また、モジュール１２０の洗浄・清掃が可能になることで、異物が発生しやすい材料や加工方法も適用できるようになり、モジュール１２０内の各部の素材や加工方法の制限が軽減される。

【0028】

各モジュール１２０の製造、検査が完了し、必要に応じて清掃・洗浄等を行った後、図１に示すように、各モジュール１２０をヘッダ部材１１０に挿通する。次に、固定具１５０によって各モジュール１２０を固定する。そして、ヘッダ部材１１０にバルブ１４０を装着すると、電気ペネトレーション１００は図１に示すような状態になる。

【0029】

次に、図１に示す状態において、電気ペネトレーション１００の気密性試験を行う。具体的には、バルブ１４０に配管１７６を介してコンプレッサ１７２および圧力計１７４を結合する。次に、コンプレッサ１７２を作動させ、バルブ１４０を介して圧縮空気をヘッダ部材１１０の内部に圧入する。ここで、電気ペネトレーション１００に気密不良個所が存在した場合、コンプレッサ１７２を停止させると、圧力計１７４の指示値が次第に下がってくる。

【0030】

一方、電気ペネトレーション１００に気密不良個所が無ければ、コンプレッサ１７２を停止させた後、圧力計１７４の指示値は、長時間に渡って一定値に維持される。これにより、電気ペネトレーション１００の気密性を試験することができる。なお、上述した気密性試験は、電気ペネトレーション１００の製造時のみならず、原子力プラントの稼働後も定期的に実行される。

【0031】

〈第１実施形態の効果〉
以上のように、本実施形態の電気配線用貫通部構造（１００）によれば、筒状部材（１０）には、周回方向に沿って複数の孔（５）が形成されている。これにより、この孔（５）を介して、内部の観察、清掃等を容易に実行できる。さらに、隔離部材（２０）は、ケーブル（２，３）を露出させる空隙（６）を有し、複数の孔（５）は空隙（６）の周囲に形成されている。これにより、孔（５）は空隙（６）を介して、ケーブル（２，３）の観察、清掃等を容易に実行できる。

【0032】

さらに、電気配線用貫通部構造（１００）は、密閉容器（２５０）の外部空間（２５２）および内部空間（２５３）に対して、気密状態になるように空隙（６）を封止する封止部材（２２，２４）をさらに備える。これにより、空隙（６）を気密状態に保持することができる。さらに、ケーブル（２，３）は、導線（４）と被覆（２ａ，３ａ）とを有するものであり、空隙（６）の内部において被覆（２ａ，３ａ）が剥離された箇所を有する。これにより、空隙（６）の気圧を上げると、ケーブル（２，３）が気密状態を維持しているか否か試験することができる。

【0033】

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態による電気ペネトレーションの構成を説明する。
本実施形態の電気ペネトレーションの全体構成は第１実施形態のものと同様である。但し第１実施形態の電気ペネトレーション・モジュール１２０に代えて、本実施形態においては、図６に示す電気ペネトレーション・モジュール２２０（以下、モジュール２２０と呼ぶことがある）が適用される。モジュール２２０において、ケーブル２，３は別体のケーブルであり、両者の導線４はリークモニタ空間６内で接続コンタクト４２によって接続されている。上述した以外のモジュール２２０の構成は、第１実施形態のモジュール１２０と同様である。

【0034】

一般的に、ケーブルの被覆を剥離するには、そのケーブルに適合した剥離工具が使用される。但し、一般的な剥離工具は、ケーブルの端部において被覆を剥離するように構成されている。本実施形態によれば、別体であるケーブル２，３の各々の端部において被覆２ａ，３ａを剥離できるため、一般的な剥離工具を使用できるという利点がある。

【0035】

さらに、本実施形態においても、小径フランジ１４には複数のリークモニタ孔５が形成されているため、一つのリークモニタ孔５から接続コンタクト４２を検査する際、他のリークモニタ孔５を介して光を入射させることができる。これにより、接続コンタクト４２の検査も容易に実行することができる。

【0036】

［変形例］
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。上述した実施形態は本発明を理解しやすく説明するために例示したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について削除し、もしくは他の構成の追加・置換をすることが可能である。上記実施形態に対して可能な変形は、例えば以下のようなものである。

【0037】

（１）上記各実施形態においては、電気ペネトレーション１００は複数の電気ペネトレーション・モジュール１２０，２２０を備えており、各モジュール１２０，２２０は複数のケーブル２，３を挿通するものであった。しかし、電気ペネトレーション１００は少なくとも１個のモジュール１２０，２２０を備えていればよく、各モジュール１２０，２２０も、少なくとも１本の（または１対の）ケーブル２，３を挿通していればよい。

【0038】

（２）上記第１実施形態によれば、リークモニタ空間６の内部でケーブル２，３の被覆２ａ，３ａを剥離したが、被覆２ａ，３ａは必ずしも剥離しなくてもよい。

【0039】

（３）本発明の適用対象は原子力プラントの格納容器２５０に限定されるわけではなく、種々の密閉容器に対する電気配線に適用することができる。

【符号の説明】

【0040】

２，３ ケーブル
２ａ，３ａ 被覆
４ 導線
５ リークモニタ孔（孔）
６ リークモニタ空間（空隙）
１０ 筒状部材
２０ 隔離部材
２２，２４ Ｏリング（封止部材）
１００ 電気ペネトレーション（電気配線用貫通部構造）
２５０ 格納容器（密閉容器）
２５２ 外部空間
２５３ 内部空間
２５６ 壁部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】