特許 7555300 計測装置、及びラジアルキーの製造方法

(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】2024-09-12

(45)【発行日】2024-09-24

(54)【発明の名称】計測装置、及びラジアルキーの製造方法

(51)【国際特許分類】

   G01B 5/14 20060101AFI20240913BHJP

   G21C 13/02 20060101ALI20240913BHJP

   G21C 17/08 20060101ALI20240913BHJP

【ＦＩ】

G01B5/14

G21C13/02 200

G21C17/08

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2021077061

(22)【出願日】2021-04-30

(65)【公開番号】P2022170827

(43)【公開日】2022-11-11

【審査請求日】2023-09-19

(73)【特許権者】

【識別番号】000006208

【氏名又は名称】三菱重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100162868

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 英輔

(74)【代理人】

【識別番号】100161702

【弁理士】

【氏名又は名称】橋本 宏之

(74)【代理人】

【識別番号】100189348

【弁理士】

【氏名又は名称】古都 智

(74)【代理人】

【識別番号】100196689

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 康一郎

(72)【発明者】

【氏名】多田 昂平

(72)【発明者】

【氏名】河西 賢一

(72)【発明者】

【氏名】山丈 政之

(72)【発明者】

【氏名】小林 雄貴

(72)【発明者】

【氏名】南山 彰男

【審査官】仲野 一秀

(56)【参考文献】

【文献】特開２００８－２６１６９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－４５４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国実用新案第２０７０６６３３３（ＣＮ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｂ ５／００－５／３０

Ｇ２１Ｃ １３／０２

Ｇ２１Ｃ １７／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

計測対象物の溝部内に設けられて、前記溝部の延在方向に進行可能な基部と、
前記基部に設けられて、前記基部から前記溝部の一方の内側面に突出可能な第一計測端子と、
前記基部における前記第一計測端子よりも前記基部の進行方向前方側に離間した位置に設けられて、前記基部から前記溝部の他方の内側面に突出可能な第二計測端子と、
前記基部から突出した前記第二計測端子を前記基部に引き込む引き込み機構と、
を有する第一計測部を備える計測装置。

【請求項2】

前記引き込み機構によって引き込まれた前記第二計測端子を、前記引き込まれた状態で前記基部に固定可能なストッパ部をさらに備える請求項１に記載の計測装置。

【請求項3】

前記計測対象物の前記溝部の側方の前面に対向する位置に設けられて、前記基部から前記前面に向かって付勢された状態で突出可能な前面計測端子を有する第二計測部をさらに備える請求項１又は２に記載の計測装置。

【請求項4】

計測対象物の溝部内に設けられて、前記溝部の延在方向に進行可能な基部と、
前記溝部の側方の前面に対向する位置に設けられて、前記基部から前記前面に向かって付勢された状態で突出可能な前面計測端子を有する第二計測部を備える計測装置。

【請求項5】

請求項３に記載の計測装置を用いたラジアルキーの製造方法であって、
前記基部を前記進行方向前方側に進行させることで、前記第一計測端子、及び前記第二計測端子によって、予め定められた基準点と前記溝部の前記一方の内側面との間、及び前記基準点と前記溝部の前記他方の内側面との間の距離を計測する工程と、
前記基準点と前記他方の内側面との間の距離を計測が完了した後に、前記第二計測端子を引き込む工程と、
前記第二計測端子が引き込まれた状態で、前記基部を前記進行方向前方側にさらに進行させて、前記第一計測端子によって、前記進行方向における前記第一計測端子と前記第二計測端子の離間距離の分だけ、前記基準点と前記一方の内側面との間の距離を計測することで、前記溝部の幅を取得する工程と、
前記第二計測部によって前記基準点と前記前面との間の離間距離を計測する工程と、
前記溝部の幅、及び前記離間距離に基づいてラジアルキーの寸法を決定する工程と、
を含むラジアルキーの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、計測装置、及びラジアルキーの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

原子炉の炉内構造物は、上部炉心構造物と、下部炉心構造物とによって構成されている。下部炉心構造物は、原子炉容器内に上方から挿入された状態で支持されている（例えば下記特許文献１）。原子炉容器の内周面にはクレビスインサートと呼ばれる溝部が複数形成されている。このクレビスインサートに対して、下部炉心構造物の外周面に周方向に間隔をあけて配置されたラジアルキーがそれぞれ挿入される。これにより、下部炉心構造物が原子炉容器に対して固定・支持される。ラジアルキーは、予め形成されているクレビスインサートの寸法に合わせて製造する必要がある。このため、クレビスインサートの寸法を計測するための装置が必要となる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００４－２５１７５９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、クレビスインサートは、幅１００ｍｍ程度の狭隘な溝部であり、さらにラジアルキーに許容される寸法精度も相当程度に高い。したがって、狭隘な溝部の寸法を高い精度のもとで計測することが可能な計測装置に対する要請が高まっていた。

【0005】

本開示は上記課題を解決するためになされたものであって、狭隘な溝部の寸法を高い精度のもとで計測することが可能な計測装置、及びラジアルキーの製造方法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】

【0006】

上記課題を解決するために、本開示に係る計測装置は、計測対象物の溝部内に設けられて、前記溝部の延在方向に進行可能な基部と、前記基部に設けられて、前記基部から前記溝部の一方の内側面に突出可能な第一計測端子と、前記基部における前記第一計測端子よりも前記基部の進行方向前方側に離間した位置に設けられて、前記基部から前記溝部の他方の内側面に突出可能な第二計測端子と、前記基部から突出した前記第二計測端子を前記基部に引き込む引き込み機構と、を有する。

【発明の効果】

【0007】

本開示によれば、狭隘な溝部の寸法を高い精度のもとで計測することが可能な計測装置、及びラジアルキーの製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】下部炉心構造物と原子炉容器の概略構成を示す断面図である。

【図2】クレビスインサートの構成を示す正面図である。

【図3】クレビスインサートの構成を示す上面図である。

【図4】本開示の実施形態に係る計測装置の構成を示す正面図である。

【図5】本開示の実施形態に係る計測装置の動作中の状態を示す説明図である。

【図6】図５の状態から計測装置を進行させた状態を示す説明図である。

【図7】図６の状態からさらに計測装置を進行させた状態を示す説明図である。

【図8】本開示の実施形態に係るラジアルキーの製造方法を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

（原子炉の概略構成）
以下、原子炉９０の概略構成について、図１から図３を参照して説明する。図１に示すように、原子炉９０は、下部炉心構造物９１と、ラジアルキー９１ａと、原子炉容器９２と、クレビスインサート９２ａ（計測対象物）と、を主に備えている。

【0010】

下部炉心構造物９１は、軸線Ｏを中心とする円形の断面形状を有している。下部炉心構造物９１の上方には不図示の上部炉心構造物が一体に設けられている。下部炉心構造物９１の外周面には、軸線Ｏに対する周方向に間隔をあけて配列された複数のラジアルキー９１ａが設けられている。それぞれのラジアルキー９１ａは、下部炉心構造物９１の外周面から軸線Ｏに対する径方向外側に向かって突出している。

【0011】

下部炉心構造物９１は、原子炉容器９２の内部に上方から挿入された状態で支持されている。原子炉容器９２は、軸線Ｏを中心とする円形の内周面を有している。当該内周面には、軸線Ｏに対する周方向に間隔をあけて複数のクレビスインサート９２ａが設けられている。周方向におけるクレビスインサート９２ａの位置は、上述したラジアルキー９１ａの周方向の位置と対応している。ラジアルキー９１ａがクレビスインサート９２ａに嵌合することで、下部炉心構造物９１が原子炉容器９２内で回動不能に支持・固定されている。

【0012】

図２、又は図３に示すように、クレビスインサート９２ａは、上記のラジアルキー９１ａが挿入される溝部９３と、この溝部９３の側方にそれぞれ設けられた一対の前面９４と、を有している。溝部９３における互いに対向する一対の面は、それぞれ第一内側面９３ａ、第二内側面９３ｂとされている。

【0013】

（計測装置の構成）
次に、本開示の実施形態に係る計測装置１００、及びラジアルキー９１ａの製造方法について、図３から図８を参照して説明する。図３に示すように、ラジアルキー９１ａを製造するに当たっては、溝部９３における第一内側面９３ａと第二内側面９３ｂの間の寸法ｄ１（幅）と、下部炉心構造物９１の外周面とクレビスインサート９２ａの前面９４との間の離間距離ｄ２とを計測する必要がある。本実施形態に係る計測装置１００は、これら寸法ｄ１、及び離間距離ｄ２を計測するために用いられる。

【0014】

図４に示すように、計測装置１００は、第一計測部７０と、第二計測部８０と、を備えている。第一計測部７０は、上記の寸法ｄ１を計測するための装置である。第一計測部７０は、基部１と、第一計測端子２１と、第二計測端子２２と、引き込み機構３と、ストッパ部４と、を有している。

【0015】

基部１は、溝部９３内に配置された状態で、当該溝部９３の延在方向に移動することが可能とされている。以下の説明では、この基部１の移動方向を単に「進行方向Ｄ」と呼ぶことがある。

【0016】

第一計測端子２１は、基部１の側面から溝部９３の第一内側面９３ａに向かって突出可能とされている。具体的には、第一計測端子２１は基部１に内蔵されたばねの弾性力によって第一内側面９３ａに対して押圧された状態で当接することが可能とされている。この状態で基部１を進行方向Ｄの前方側に進行させることで、基部１の内部に設定された仮想基準点と第一内側面９３ａとの間の距離が計測される。

【0017】

第二計測端子２２は、基部１における第一計測端子２１が設けられた側面とは反対側の他方の側面に配置されている。第二計測端子２２は、第一計測端子２１と同様に、基部１に内蔵されたばねの弾性力によって第二内側面９３ｂに対して押圧された状態で当接することが可能とされている。この状態で基部１を進行方向Ｄの前方側に進行させることで、基部１の側面側に設定された仮想基準面と第二内側面９３ｂとの間の距離が計測される。上述した第一内側面９３ａと仮想基準面との間の距離から、当該第二内側面９３ｂと仮想基準面との間の距離を減算することで溝部９３の幅（つまり、上記の寸法ｄ１）が取得される。なお、この寸法ｄ１を求めるに当たっては、仮想基準点を原点とする直線座標系を溝部９３の幅方向に設定し、第一内側面９３ａの位置座標から第二内側面９３ｂの位置座標を減算する方法を採ることが可能である。

【0018】

ここで、上述したばね機構や第一計測端子２１、及び第二計測端子２２の寸法上の制約によって、第一計測端子２１と第二計測端子２２とを進行方向Ｄにおける同一の位置に設けることが難しい。このため、第二計測端子２２は、第一計測端子２１から進行方向Ｄの前方側に離間した位置に設けられている。つまり、第一計測端子２１と第二計測端子２２は、進行方向Ｄにおいて互いにずれた位置に設けられている。

【0019】

さらに、第二計測端子２２は、基部１の内部に設けられた引き込み機構３によって、当該基部１の内部に引き込んで収容することが可能とされている。詳しくは図示しないが、引き込み機構３としてはエアシリンダが好適に用いられる。さらに、引き込み機構３によって引き込まれた状態で、第二計測端子２２はストッパ部４によって固定されることが可能である。ストッパ部４は、第二計測端子２２の不用意な突出を防ぐために設けられている。ストッパ部４も、引き込み機構３と同様にエアシリンダによって動作することが望ましい。

【0020】

第二計測部８０は、複数（一例として４つ）の前面計測端子５を有している。前面計測端子５は、基部１から進行方向Ｄに交差する方向である側方に向かって突出する突出支持部５ａに２つずつ設けられている。前面計測端子５は、突出支持部５ａを基準として、不図示のばねによって前面９４に向かう方向に付勢されている。前面計測端子５は、上述した第一計測端子２１、及び第二計測端子２２と同様に、前面９４に対してばねの弾性力によって押圧された状態で、上記の隙間ｄ２の値を計測することが可能とされている。具体的には、前面計測端子５は、基部１の内部に設定された仮想基準点と前面９４との相対位置（離間距離ｄ２）を計測する。

【0021】

（作用効果）
続いて、図５から図８を参照して計測装置１００の動作、及びラジアルキー９１ａの製造方法について説明する。図５に示すように、計測装置１００による計測を行うに当たっては、まず計測装置１００を溝部９３内における上端に配置する。この状態から基部１を進行方向Ｄの前方側（つまり、溝部９３の下側）に向かって進行させる。その中途で、上述した寸法ｄ１が連続的に取得される。

【0022】

ここで、図６に示すように、第二計測端子２２が第二内側面９３ｂの下端に到達した時点では、第一計測端子２１は第一内側面９３ａの中途位置に留まっている。これは、上述したように、第一計測端子２１と第二計測端子２２が進行方向Ｄにおいて互いにずれて配置されているためである。このため、第一内側面９３ａ上では、計測が未了の領域Ｘが残される。

【0023】

この領域Ｘの計測を継続して行うため、図７に示すように、引き込み機構３によって第二計測端子２２を基部１に引き込んだ状態とする。さらに、ストッパ部４によって第二計測端子２２が収容された状態で固定される。これにより、ばねの弾性力によって第二計測端子２２が基部１から脱離する可能性が抑制される。その後、さらに基部１を進行方向Ｄの前方側に向かって進行させる。これにより、上述した領域Ｘの計測が完了する。

【0024】

なお、上記の計測を行うに際しては、外部又は基部１に設けられたカメラ等の光学機器によって基部１の進行状態を監視することが望ましい。

【0025】

図８に示すように、ラジアルキー９１ａの製造方法は、第一計測工程Ｓ１と、引き込み工程Ｓ２と、第二計測工程Ｓ３と、離間距離計測工程Ｓ４と、寸法決定工程Ｓ５と、を含む。

【0026】

第一計測工程Ｓ１では、図６に基づいて上述したように、第二計測端子２２が第二内側面９３ｂの下端に到達するまで計測を行う。次いで、引き込み工程Ｓ２では第二計測端子２２を基部１に引き込む。その後、第二計測工程Ｓ３では、図７に基づいて上述したように、第一計測端子２１によって領域Ｘの計測を行う。さらに続いて、離間距離計測工程Ｓ４を実行することで、上述した第二計測部８０によって離間距離ｄ２を計測する。なお、この離間距離計測工程Ｓ４は、第一計測工程Ｓ１から第二計測工程Ｓ３までの間に並行して実行されてもよいし、別個に実行されてもよい。これらの工程を経て、上述した寸法ｄ１、及び離間距離ｄ２が取得される。最後の寸法決定工程Ｓ５では、これら寸法ｄ１、及び離間距離ｄ２に公差等を加えた値に基づいてラジアルキー９１ａの寸法が決定される。その後、この寸法に基づいてラジアルキー９１ａを形成する。以上により、ラジアルキー９１ａの製造方法に係る全工程が完了する。

【0027】

以上、説明したように、上記構成によれば、はじめに第一計測端子２１、及び第二計測端子２２によって溝部９３の一方の内側面（第一内側面９３ａ）、及び他方の内側面（第二内側面９３ｂ）の計測が行われる。ここで、上述したばね機構や第一計測端子２１、及び第二計測端子２２の寸法上の制約によって、第一計測端子２１と第二計測端子２２とを進行方向Ｄにおける同一の位置に設けることが難しい。したがって、第二計測端子２２は第一計測端子２１よりも進行方向Ｄの前方側に離間して配置されている。そのため、第二計測端子２２による計測が完了した時点では、第一計測端子２１は進行方向Ｄの後方側に位置している。つまり、一方の内側面には計測が未了の領域Ｘが残されている。そこで、第二計測端子２２を引き込み機構３によって引き込んだ上で、第一計測端子２１によって当該計測が未了の領域Ｘを計測する。これにより、溝部９３の一方の内側面、及び他方の内側面の相対位置が、基部１を一回のみ進行させることで計測され、当該相対位置に基づいて溝部９３の幅（寸法ｄ１）を取得することが可能となる。

【0028】

さらに、上記構成によれば、第二計測端子２２が基部１に引き込まれた状態でストッパ部４によって固定される。これにより、当該第二計測端子２２が不用意に基部１から突出してしまう可能性を低減することができる。その結果、より安定的かつ安全に計測を行うことが可能となる。

【0029】

また、上記構成によれば、第二計測部８０の前面計測端子５によって溝部の前面９４と基部１（又は下部炉心構造物９１の外周面）との間の離間距離ｄ２（隙間）を計測することができる。しかも、第一計測部７０による溝部９３の幅（寸法ｄ１）の計測と同時にこの離間距離ｄ２の計測を行うことができる。したがって、より迅速かつ効率的に計測を行うことが可能となる。

【0030】

また、上記のラジアルキー９１ａの製造方法によれば、計測装置１００にとって得られた正確な実測値に基づいて、ラジアルキー９１ａの実際の寸法を決定することができる。これにより、ラジアルキー９１ａとクレビスインサート９２ａとが精緻に嵌合した状態となり、原子炉９０の耐震性や安全性をさらに向上させることが可能となる。

【0031】

（その他の実施形態）
以上、本開示の実施の形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。例えば、上記実施形態では、クレビスインサート９２ａの溝部９３、及び前面９４の計測に計測装置１００を用いた例について説明した。しかしながら、計測装置１００の適用対象は上記に限定されず、狭隘な溝や凹部を有する構造物であればいかなるものにも計測装置１００を適用することが可能である。

【0032】

＜付記＞
各実施形態に記載の計測装置１００、及びラジアルキー９１ａの製造方法は、例えば以下のように把握される。

【0033】

（１）第１の態様に係る計測装置１００は、計測対象物の溝部９３内に設けられて、前記溝部９３の延在方向に進行可能な基部１と、前記基部１に設けられて、前記基部１から前記溝部９３の一方の内側面に突出可能な第一計測端子２１と、前記基部１における前記第一計測端子２１よりも前記基部１の進行方向Ｄの前方側に離間した位置に設けられて、前記基部１から前記溝部９３の他方の内側面に突出可能な第二計測端子２２と、前記基部１から突出した前記第二計測端子２２を前記基部１に引き込む引き込み機構３と、を有する。

【0034】

上記構成によれば、はじめに第一計測端子２１、及び第二計測端子２２によって溝部９３の一方の内側面、及び他方の内側面の計測が行われる。ここで、第二計測端子２２は第一計測端子２１よりも進行方向Ｄの前方側に離間して配置されている。そのため、第二計測端子２２による計測が完了した時点では、第一計測端子２１は進行方向Ｄの後方側に位置している。つまり、一方の内側面には計測が未了の領域Ｘが残されている。そこで、第二計測端子２２を引き込み機構３によって引き込んだ上で、第一計測端子２１によって当該計測が未了の領域Ｘを計測する。これにより、溝部９３の一方の内側面、及び他方の内側面の相対位置が、基部１を一回のみ進行させることで計測され、当該相対位置に基づいて溝部９３の幅を取得することが可能となる。

【0035】

（２）第２の態様に係る計測装置１００は、前記引き込み機構３によって引き込まれた前記第二計測端子２２を、前記引き込まれた状態で前記基部１に固定可能なストッパ部４をさらに備える。

【0036】

上記構成によれば、第二計測端子２２が基部１に引き込まれた状態でストッパ部４によって固定される。これにより、当該第二計測端子２２が不用意に基部１から突出してしまう可能性を低減することができる。その結果、より安定的かつ安全に計測を行うことが可能となる。

【0037】

（３）第３の態様に係る計測装置１００は、前記計測対象物の前記溝部９３の側方の前面９４に対向する位置に設けられて、前記基部１から前記前面９４に向かって付勢された状態で突出可能な前面計測端子５を有する第二計測部８０をさらに備える。

【0038】

上記構成によれば、前面計測端子５によって溝部９３の前面９４と基部１との間の離間距離ｄ２（隙間）を計測することができる。しかも、第一計測部７０による溝部９３の幅の計測と同時にこの離間距離ｄ２の計測を行うことができる。したがって、より迅速かつ効率的に計測を行うことが可能となる。

【0039】

（４）第４の態様に係る計測装置１００は、計測対象物の溝部９３内に設けられて、前記溝部９３の延在方向に進行可能な基部１と、前記溝部９３の側方の前面９４に対向する位置に設けられて、前記基部１から前記前面９４に向かって付勢された状態で突出可能な前面計測端子５を有する第二計測部８０を備える。

【0040】

上記構成によれば、前面計測端子５によって溝部９３の前面９４と基部１との間の離間距離ｄ２（隙間）を計測することができる。

【0041】

（５）第５の態様に係るラジアルキー９１ａの製造方法は、上記の計測装置１００を用いたラジアルキー９１ａの製造方法であって、前記基部１を前記進行方向Ｄの前方側に進行させることで、前記第一計測端子２１、及び前記第二計測端子２２によって、予め定められた基準点と前記溝部９３の前記一方の内側面との間、及び前記基準点と前記溝部９３の前記他方の内側面との間の距離を計測する工程（第一計測工程Ｓ１）と、前記基準点と前記他方の内側面との間の距離を計測が完了した後に、前記第二計測端子２２を引き込む工程（引き込み工程Ｓ２）と、前記第二計測端子２２が引き込まれた状態で、前記基部１を前記進行方向Ｄの前方側にさらに進行させて、前記第一計測端子２１によって、前記進行方向Ｄにおける前記第一計測端子２１と前記第二計測端子２２の離間距離の分だけ、前記基準点と前記一方の内側面との間の距離を計測することで、前記溝部９３の幅（寸法ｄ１）を取得する工程（第二計測工程Ｓ３）と、前記第二計測部８０によって前記基準点と前記前面９４との間の離間距離ｄ２を計測する工程（離間距離計測工程Ｓ４）と、前記溝部９３の幅、及び前記離間距離ｄ２に基づいてラジアルキー９１ａの寸法を決定する工程（寸法決定工程Ｓ５）と、を含む。

【0042】

上記方法によれば、はじめに第一計測端子２１、及び第二計測端子２２によって溝部９３の一方の内側面、及び他方の内側面の計測が行われる。ここで、第二計測端子２２は第一計測端子２１よりも進行方向Ｄの前方側に離間して配置されている。そのため、第二計測端子２２による計測が完了した時点では、第一計測端子２１は進行方向Ｄの後方側に位置している。つまり、一方の内側面には計測が未了の領域Ｘが残されている。そこで、第二計測端子２２を引き込み機構３によって引き込んだ上で、第一計測端子２１によって当該計測が未了の領域Ｘを計測する。これにより、溝部９３の一方の内側面、及び他方の内側面の相対位置が、基部１を一回のみ進行させることで計測され、当該相対位置に基づいて溝部９３の幅を取得することが可能となる。さらに、前面計測端子５によって溝部９３の前面９４と基部１との間の離間距離ｄ２（隙間）を計測することができる。しかも、第一計測部７０による溝部９３の幅の計測と同時にこの離間距離ｄ２の計測を行うことができる。したがって、より迅速かつ効率的に計測を行うことが可能となる。

【符号の説明】

【0043】

１００ 計測装置
７０ 第一計測部
８０ 第二計測部
１ 基部
３ 引き込み機構
４ ストッパ部
５ 前面計測端子
２１ 第一計測端子
２２ 第二計測端子
９０ 原子炉
９１ 下部炉心構造物
９１ａ ラジアルキー
９２ 原子炉容器
９２ａ クレビスインサート
９３ 溝部
９３ａ 第一内側面
９３ｂ 第二内側面
９４ 前面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】