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▶ ビーダブリューエックスティー アドバンスト テクノロジーズ、エルエルシーの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-10-28
(54)【発明の名称】制御棒遠隔連結解除機構
(51)【国際特許分類】
G21C 7/10 20060101AFI20241018BHJP
【ＦＩ】
G21C7/10 200
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024525298
(86)(22)【出願日】2022-10-31
(85)【翻訳文提出日】2024-06-18
(86)【国際出願番号】 US2022048446
(87)【国際公開番号】W WO2023076682
(87)【国際公開日】2023-05-04
(31)【優先権主張番号】63/273,687
(32)【優先日】2021-10-29
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】521315799
【氏名又は名称】ビーダブリューエックスティー アドバンスト テクノロジーズ、エルエルシー
(74)【代理人】
【識別番号】110000855
【氏名又は名称】弁理士法人浅村特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】シャーゴッツ、スコット、ジェイ．
(72)【発明者】
【氏名】ジーグラー、ライアン、ゼット．
(72)【発明者】
【氏名】ブラウン、ジェイソン、シー．
(72)【発明者】
【氏名】ハスレット、デイビット、ケイ．
(72)【発明者】
【氏名】フレミング、エミリー、ディー．
(57)【要約】
連結棒と、スパイダと、複数の制御棒と、連結棒に固定され、少なくとも１つのカム・ピンを画定する本体部を備える結合スリーブと、カム軌道を画定し、スパイダに回転可能に固定されているバレル・カムとを有する制御棒組立体。カム軌道は第１のカム面と第２のカム面とを備え、第１のカム面及び第２のカム面は、少なくとも１つのカム・ピンが第１のカム面及び第２のカム面に沿って摺動する際にバレル・カムが第１の方向に回転するように構成されている。バレル・カム棒は、スパイダが連結棒に連結されている第１の位置と、スパイダが連結棒から連結解除されている第２の位置との間で回転可能である。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
反応炉心とともに用いられる制御棒組立体であって、細長の連結棒と、
前記連結棒に離脱自在に固定可能なスパイダ組立体と、
前記スパイダ組立体から下方に延在する複数の制御棒と、
前記連結棒の下端に固定され、円柱状の中央内腔を画定する内壁を有する本体部と前記中央内腔の前記内壁から内径方向に延出する少なくとも１つのカム・ピンとを含む、結合スリーブと、
カム軌道を画定する外面を有する円柱状の本体部を有する前記スパイダ組立体の上部に回転可能に固定されているバレル・カムであって、前記カム軌道は、前記バレル・カムの前記本体部の上端面によって画定される少なくとも１つの進入開口部と少なくとも１つの第１のカム面と少なくとも１つの第２のカム面とを含み、前記少なくとも１つの第１のカム面及び前記少なくとも１つの第２のカム面は、前記少なくとも１つのカム・ピンが前記少なくとも１つの第１のカム面及び前記少なくとも１つの第２のカム面に沿って摺動するように前記バレル・カムが第１の方向に回転するように構成されている、バレル・カムと、
を備え、
前記バレル・カムは、前記スパイダが前記連結棒に連結されている第１の位置と、前記スパイダが前記連結棒から連結解除されている第２の位置との間で、前記連結棒に対して回転可能である、制御棒組立体。
【請求項2】
前記少なくとも１つのカム・ピンが一対のカム・ピンを更に備える場合、前記少なくとも１つの第１のカム面は一対の第１のカム面を更に備え、前記少なくとも１つの第２のカム面は一対の第２のカム面を更に備える、請求項１に記載の制御棒組立体。
【請求項3】
前記バレル・カムの上端に隣接する前記スパイダ組立体の前記上部に固定された、位置合わせされたコア組立体を更に備え、前記位置合わせコアは、円錐台状の上面を備え、前記結合スリーブの前記中央内腔内に摺動可能に受けられることが可能である、請求項１に記載の制御棒組立体。
【請求項4】
中央内腔を画定する係止スリーブと前記係止スリーブから内径方向に延出する係止鍵部とを更に備え、前記係止鍵部が前記スパイダ組立体の前記上部の外面に形成される係止スロット内に摺動可能に受けられるように、前記係止スリーブが前記スパイダ組立体の上部の周りに配設されることにより、前記係止スリーブは前記スパイダ組立体の前記上部に回転不能に取り付けられる、請求項１に記載の制御棒組立体。
【請求項5】
前記係止スリーブに対して上方向の付勢力をかけるように、前記係止リングと前記スパイダ組立体の一部との間に配設されている係止ばねを更に備える、請求項４に記載の制御棒組立体。
【請求項6】
前記バレル・カムは前記本体部の前記外面に位置合わせスロットを更に画定し、前記バレル・カムが前記第１の位置にある場合でも前記第２の位置にある場合でも、前記係止スリーブの前記係止鍵部は前記位置合わせスロットと前記スパイダ組立体の前記係止スロットの双方の中に配設される、請求項４に記載の制御棒組立体。
【請求項7】
前記係止リングの前記係止鍵部は、前記バレル・カムが前記第１の位置にある場合でも前記第２の位置にある場合でも、前記バレル・カムと係合していることにより、前記バレル・カムが前記第１の位置にある場合でも前記第２の位置にある場合でも、前記バレル・カムの前記スパイダ組立体に対する回転を防止する、請求項４に記載の制御棒組立体。
【請求項8】
前記結合スリーブの前記少なくとも１つのカム・ピンは、前記スパイダ組立体の前記位置合わせスロット内に摺動可能に受けられることが可能であり、前記係止カム組立体の前記少なくとも１つのカムは２つのカムを含み、前記係止環部の前記少なくとも１つの係止凹部は２つの係止凹部を含む、請求項４に記載の制御棒組立体。
【請求項9】
前記バレル・カムの前記カム軌道は、上部支持面を含む少なくとも１つの把持スロットを更に備え、前記把持スロットは、自らの内に前記少なくとも１つのカム・ピンを摺動可能に受けることにより、前記少なくとも１つのカム・ピンが前記上部支持面と接触することで前記スパイダ組立体が支持されるように構成されている、請求項１に記載の制御棒組立体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本出願は、開示内容が参照により本明細書に組み込まれている、２０２１年１０月２９日に出願した米国特許仮出願番号６３／２７３，６８７号の優先権を主張するものである。
【0002】
本明細書にて開示される発明は一般に、原子炉における反応炉出力レベルを制御するシステム及びその使用方法に関し、より詳細には、熱原子炉用制御棒の動作を制御するシステム及びその使用方法に関する。
【背景技術】
【0003】
熱原子力発電所において、原子炉心は、所望の核分裂連鎖反応を支持するように選択されたサイズ及び組成を有する核分裂性物質を備える。炉心は、一次冷却水中に浸漬された圧力容器内に配設される。更に、中性子吸収材を備える「制御棒」を反応炉心を通過する案内管に挿入することで、反応を制御し又は停止させることが知られている。制御棒は挿入されると、連鎖反応を減速又は停止させるように中性子を吸収する。
【0004】
制御棒は、制御棒駆動機構（ＣＲＤＭ：ｃｏｎｔｒｏｌ ｒｏｄ ｄｒｉｖｅ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ）によって動作される。制御棒を「調整する（ｒｅｇｕｌａｔｉｎｇ）」ことによって、反応速度制御を連続的に調節可能にするように制御棒の挿入を連続的に調節可能である。「停止（ｓｈｕｔｄｏｗｎ）」用の制御棒については、挿入度合いは全挿入か全引抜かのいずれかである。通常稼働では停止棒は反応炉心から完全に引き抜かれているが、スクラム（ＳＣＲＡＭ）時には連鎖反応を迅速に停止させるように停止棒が完全に挿入される。制御棒は調整棒と停止棒の双方の機能を果たすように設計されることもできる。いくつかのそのような二重の機能を持った制御棒では、ＳＣＲＡＭ発生時に制御棒がＣＲＤＭから取り外し可能となって、外れた制御棒が重力の作用で反応炉心内に落下するように構成されている。艦船のシステム等のいくつかのシステムでは、液圧又は他の（重力以外の）積極的な力も加えて、外れた制御棒を炉心内に駆動する。
【0005】
制御システムを完全にするために、制御棒／ＣＲＤＭ結合が設けられる。既知の結合には、下端にスパイダが固定されている連結棒を含む。連結棒の上部は、ＣＲＤＭと動作可能に連結する。調整棒では、この連結部は、送りねじ又は他の漸進的な調節要素を含む。従来、送りねじは、連結棒、スパイダ及び制御棒とともに、並進する組立体（「制御棒組立体」としても知られる）として緊急脱落する。しかし、いくつかの既知の手法では、送りねじはＣＲＤＭ内に保持されることができ、制御棒組立体の残りの部分が緊急脱落する。費用とシステム全体の複雑性を軽減するために、典型的には単独のＣＲＤＭがスパイダを介して複数の制御棒と連結される。この仕組みでは、全ての制御棒が単独のスパイダと、ともに並進する制御棒組立体（ＣＲＡ：ｃｏｎｔｒｏｌ ｒｏｄ ａｓｓｅｍｂｌｙ）として結合する。実際には、多少の冗長性をもたらすように、いくつかのＣＲＤＭユニットが設けられ、その各々がスパイダを介して複数の制御棒と結合する。スパイダは、連結棒の下端から横方向に延在して、複数の制御棒の取り付け箇所が設けられる。
【0006】
例えばメンテナンスのための長期停止等のある種の作業の際には、ＣＲＡの並進する制御棒を反応炉心中に長期間全挿入することが必要となる場合がある。従って、並進する制御棒は、連結棒とスパイダとの間等の決まった位置で、連結棒の垂直運動によって遠隔でＣＲＤＭに対して係合及び係合解除が可能であることが望ましい。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0007】
本開示の一実施の形態は、反応炉心とともに用いられる制御棒組立体であって、細長の連結棒と、連結棒に離脱自在に固定可能なスパイダ組立体と、スパイダ組立体から下方に延在する複数の制御棒と、連結棒の下端に固定され、円柱状の中央内腔を画定する内壁を有する本体部と中央内腔の内壁から内径方向に延出する少なくとも１つのカム・ピンとを含む、結合スリーブと、スパイダ組立体の上部に回転可能に固定されており、カム軌道を画定する外面を有する円柱状の本体部を有するバレル・カムであって、カム軌道は、バレル・カムの本体部の上端面によって画定される進入開口部と第１のカム面と第２のカム面とを含み、第１のカム面及び第２のカム面は、少なくとも１つのカム・ピンが第１のカム面及び第２のカム面に沿って摺動するようにバレル・カムが第１の方向に回転するように構成されているバレル・カムと、を有し、バレル・カムは、スパイダが連結棒に連結されている第１の位置と、スパイダが連結棒から連結解除されている第２の位置との間で連結棒に対して回転可能である、制御棒組立体を提供する。
【0008】
本開示の別の一実施の形態は、トルク・チューブを有する制御棒駆動機構とともに用いられる連結解除機構であって、トルク・チューブ内に回転不能に配設される連結棒と、連結棒の下端に回転可能に固定され、本体部と本体部から外径方向に延出する少なくとも１つの係止カムとを含む、係止カム組立体と、トルク・チューブ内に回転不能に配設され、中央内腔を画定する内面と内面中にある少なくとも１つの係止凹部とを含む、係止環部であって、係止凹部が係止環部の上縁から下方に延在する進入スロットを含む、係止環部と、を含み、連結棒は、係止カム組立体が連結棒に対して回転可能である第１の位置と、係止カム組立体が連結棒に対して回転不能である第２の位置との間を、制御棒駆動機構に関して軸方向に可動である連結解除機構を提供する。
【0009】
添付の図面は、本明細書に組み込まれその一部を構成しており、本発明の１つ又は複数の実施の形態を図示し、且つその記述とともに本発明の原理を説明する役割を果たす。
【0010】
以下で、添付の図面を参照して本発明の記述をより十全に行うが、図面において本発明の実施の形態をいくつか示すものの、その全ては示さない。実際、本発明は多くの異なった形態で実施することができ、本明細書に記載する実施の形態に限定されると解釈すべきではない。むしろ、本開示が該当する法的要件を満たすようにそれらの実施の形態は提供される。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】例示的な制御棒組立体を含む、原子炉圧力容器の下部の部分斜視図である断面図である。
【図4A】本開示の一実施の形態による連結解除機構を含む制御棒組立体の下端の断面図である。
【図4B】本開示の一実施の形態による連結解除機構を含む制御棒組立体の下端の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
本明細書及び図面では参照符号を反復使用するが、そのことによって本開示に基づく本発明の同一又は類似の特徴又は要素を表すことが意図されている。
【0013】
以下で、本発明の現在の好ましい実施の形態について述べるが、そのうちの１つ又は複数の例を添付の図面に示す。各例は本発明を限定するためではなく、説明するために提供される。実際、本発明においてはその範囲及び精神から逸脱することなく変更及び変形が可能であることが当業者に明らかとなる。例えば、一実施の形態の部分として図示又は記述される特徴は、別の一実施の形態に用いられて、更に別の一実施の形態を生み出すことができる。従って、本発明は、添付の特許請求の範囲及びそれに相当するものの範囲内に該当するような変更及び変形を含むものとする。
【0014】
本明細書では、「垂直（ｖｅｒｔｉｃａｌ）」、「水平（ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ）」、「上（ｕｐｐｅｒ）」、「下（ｌｏｗｅｒ）」、「上方（ａｂｏｖｅ）」又は「下方（ｂｅｌｏｗ）」等の、しかしこれらに限定されない、遠隔の連結解除機構を有する制御棒組立体の向きに対する方向又は位置を指す言葉は、本明細書の図に示す、通常の意図する操作における連結解除機構の向きに対する方向及び相対位置を指す。従って、例えば「垂直」及び「上」という語は、図の視点における垂直の方向及び相対的に上の位置を指し、時に反応炉が異なった向きに配置されるとしても、上記の意味合いで理解すべきものである。
【0015】
更に、本開示及び添付の特許請求の範囲で用いる「又は（ｏｒ）」の語は、排他的な「又は」ではなく、両立的な「又は」を意味することが意図されている。すなわち、別段の指定があるか、文脈から明らかであるのでない限り、「ＸはＡ又はＢを用いる」という文言は、自然数個取り出す組合せ（ｎａｔｕｒａｌ ｉｎｃｌｕｓｉｖｅ ｐｅｒｍｕｔａｔｉｏｎ）のうちの任意のものを意味することが意図されている。つまり、「ＸはＡ又はＢを用いる」という文言は、「ＸはＡを用いる」、「ＸはＢを用いる」又は「ＸはＡとＢの双方を用いる」という場合のうちの任意のものによって満たされる。加えて、本出願及び添付の特許請求の範囲で用いる冠詞「ａ」及び「ａｎ」は、単数形に関するものであるように別段の指定があるか、文脈から明らかであるのでない限り、一般に「１つ又は複数の」を意味すると解釈されるべきである。本明細書及び特許請求の範囲の全体を通して、以下の用語は、文脈で別様に定まるのでない限り、ここで明示的に関連付けた意味を少なくとも有する。以下で特定する意味は必ずしも用語を限定せず、単に用語の説明的な例を記載したものである。「ａ」、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」の意味は複数を指すことを含んでよく、「～に（ｉｎ）」の意味は「～内に（ｉｎ）」及び「～上に（ｏｎ）」を含んでよい。本明細書で用いる「一実施の形態において」という句は、同一の実施の形態を指す場合があるとはいえ、必ずしもそうであるとは限らない。
【0016】
図１を参照すると、例示的な原子炉圧力容器１０の関連する部分は、圧力容器１０の底に近接して配置される反応炉心１２を含む。炉心１２は、例として、濃縮酸化ウラン（すなわち、２３５Ｕ／２３８Ｕ比を上げるように処理されたＵＯ２）等の放射性物質を含む、又は含有する。制御棒駆動機構（ＣＲＤＭ）１４組立体を概略的に図示する。例示的なＣＲＤＭ１４は、圧力容器１０の内に配設された内部型ＣＲＤＭである。代替の実施の形態では、外部型ＣＲＤＭを採用することができる。通常、各々複数の制御棒と結合する複数のＣＲＤＭユニットが存在するが、図１においてこれらのＣＲＤＭユニットは追加して示さない。圧力容器１０は、そのような追加のＣＲＤＭユニットのための空間を示して描かれている。
【0017】
ＣＲＤＭ１４の下方には制御棒案内フレーム１６が存在し、図１の斜視図では制御棒／ＣＲＤＭ結合組立体（すなわちスパイダ３２及び連結棒３０、両者とも図３に示す）を視界から遮蔽している。案内フレーム１６の下方に延出しているのが、複数の制御棒１８である。図１は、制御棒１８が炉心１２内に最大限挿入される全挿入の位置における制御棒１８を示す。全挿入の位置では、スパイダ３２（図３）は制御棒案内フレーム１６内の下部位置２０に位置する。図１の例示的な実施の形態では、ＣＲＤＭ１４及び制御棒案内フレーム１６は、両端がそれぞれＣＲＤＭ１４及び案内フレーム１６と結合し内部を連結棒３０（図３）が通過する中空管を備えるスタンドオフ２２によって、離隔される。
【0018】
図１は、例示的な圧力容器１０の下部のみを示す。原子炉を稼働させる際には、図示の開いた上端２４が１つ又は複数の圧力容器上部（図示せず）と連結され、この上部が圧力容器１０の図示した下部とともに、反応炉心１２、制御棒１８、案内フレーム１６及び内部型ＣＲＤＭ１４を収容する密閉圧力空間を形成する。代替の一実施の形態では、ＣＲＤＭ１４は外部型であり、反応炉圧力容器の上方に位置する。このような実施の形態では、外部型ＣＲＤＭは、連結棒３０が圧力容器の上部の門部を通って延出する制御棒／ＣＲＤＭ結合組立体によって、制御棒１８と連結される。図２を参照すると、ＣＲＤＭ１４、制御棒案内フレーム１６、介在するスタンドオフ２２及び制御棒１８を含む制御組立体が、反応炉圧力容器から分離されて示されている。図３を参照すると、制御棒１８及び制御棒組立体４０の連結棒３０が、それらを隠蔽するいかなる構成要素もなしに（例えば、案内フレーム、スタンドオフ又はＣＲＤＭなしに）示されている。スパイダ３２によって、複数の制御棒１８が対応する連結棒３０の下端と連結される。
【0019】
ここで図４Ａ、図４Ｂ、図５Ａ及び図５Ｂを参照すると、本開示による連結解除機構５０を含む制御棒組立体４０が示されている。連結解除機構５０は、連結棒３０（図３）の下端に回転不能に取り付けられている結合スリーブ５２を含む。加えて、連結解除機構５０は、スパイダ３２と、スパイダ受け３４と、係止スリーブ３６と、位置合わせ円錐体組立体４３と、バレル・カム６０と、を含み、これら全ては結合スリーブ５２を介して連結棒３０に離脱自在に連結可能である。図に示すように、結合スリーブ５２は連結棒３０の下端に回転不能且つ軸方向に取り付けられている。係止スリーブ３６及び位置合わせ円錐体４３も同様にスパイダ受け３４に回転不能に取り付けられているが、係止スリーブ３６はスパイダ受け３４の上部に沿って軸方向に摺動可能である。バレル・カム６０はスパイダ受け３４の上部に軸方向では取り付けられているものの、以下で更に検討するようにその周りを回転可能である。
【0020】
図に示す好適な実施の形態では、スパイダ３２は円柱状本体部３１を含み、円柱状本体部３１は自らの内にスクラムばね２１及びプランジャ２３を受けるように構成されている。これらの構成要素の動作は本開示と関連するものではなく、従って本明細書ではこれ以上検討しない。スパイダ３２の円柱状本体部３１の上端は、スパイダ受け３４の円柱状本体部３３の底部において画定される円柱状凹部３７内に受けられる。図に示すように、一対の対向する係止スロット３５がスパイダ受け３４の円柱状本体部３３の外面に形成されており、その上端から下方に延伸している。図５Ａ及び図５Ｂから最もよく分かるように、スパイダ受け３４の各々の係止スロット３５は、係止スリーブ３６によって画定される円柱状内腔３８の内面から内径方向に迫り出す、対応する係止鍵部４１を摺動可能に受けるように構成されている。従って、係止スリーブ３６はスパイダ受け３４に対して軸方向に移動することができるが、スパイダ受け３４に回転不能に固定されている。係止ばね４２は、係止スリーブ３６をスパイダ受け３４に対して上方に付勢するように、係止スリーブ３６の下縁４３とスパイダ受け３４の座面１９との間に配設されている。また、円柱状の軸部１７がスパイダ受け３４の円柱状本体部３３から上方に延在する。軸部１７は、以下で更に検討するように自らの上にバレル・カム６０を回転可能に受けるように構成されている。
【0021】
図に示すように、バレル・カム６０は、円柱状内腔６２を画定する円柱状本体部６３を含む。第１の軸受フランジ６４がバレル・カム６０の円柱状内腔６２の下端に画定され、第２の軸受フランジ６７が円柱状内腔６２の上端に画定されている。第１の軸受フランジ６４は、自らとスパイダ受け３４の円柱状本体部３３の上端との間に第１のリング軸受５３を受けるように構成され、第２の軸受フランジ６７は自らと位置合わせ円錐体４３の下端上に配設された対応する軸受フランジ３９との間に第２のリング軸受５１を受けるように構成されている。第１の軸受リング５３及び第２の軸受リング５１は、図４Ｂから最もよく分かるように、バレル・カム６０をスパイダ受け３４の軸部１７の表面上で回転可能に支持する。図に示すように、位置合わせ円錐体４３は、スパイダ受け３４の軸部１７の上部を受けるように構成されている取り付け内腔３３を画定する。位置合わせ円錐体組立体４３はスパイダ受け３４に軸方向で取り付けられ、それによりバレル・カム６０を軸部１７に軸方向で固定する。位置合わせ円錐体組立体４３は、バレル・カム６０が結合スリーブ５２の円柱状内腔５６内に摺動可能に受けられる際に結合スリーブ５２をバレル・カム６０に適切に位置合わせするように構成された円錐台状４４の上面を含むことが好ましい。位置合わせ円錐体組立体４３はスパイダ受けの軸部に対して回転が可能であっても可能でなくてもよい。
【0022】
図５Ａ及び図５Ｂから最もよく分かるように、バレル・カム６０の円柱状外面６５は、結合スリーブ５２の円柱状内腔５６の内面から内径方向に迫り出す一対のカム・ピン５４を摺動可能に受けるように構成されたカム軌道６６を画定する。カム軌道６６は、バレル・カム６０の上端面５９と連通する進入開口部６９を各々含む一対の進入スロット６８を含むことが好ましい。図に示すように、バレル・カム６０の下端面６１は、スパイダ受け３４の円柱状本体部３３の上端面に隣接した状態で保たれる。一対の位置合わせスロット８２は、バレル・カム６０の下端面６１に隣接して形成されている。以下で更に検討するように、制御棒組立体４０の連結棒３０がスパイダ受け３４に対して連結する場合でも連結解除する場合でも、位置合わせスロット８２は、スパイダ受け３４の円柱状本体部３３の外面に形成された係止スロット３５に軸方向で位置が合うように構成されている。
【0023】
ここで図６Ａ～図６Ｉを参照して、連結棒３０をスパイダ受け３４及び対応する制御棒１８に連結する動作を検討する。図６Ａに示すように、動作は連結棒３０（図３）、ひいては連結解除機構５０の結合スリーブ５２がスパイダ受け３４の表面のバレル・カム６０から連結解除されている状態から始まる。連結棒３０をバレル・カム６０及びスパイダ受け３４に連結するために、連結棒３０をスパイダ受け３４に対して下方に駆動するように制御棒駆動機構１４（図２）を作動させる。加えて図６Ｂを参照すると、連結棒３０が下方に移動するにつれて、連結棒３０の下端に回転不能且つ軸方向で取り付けられている結合スリーブ５２がスパイダ受け３４に対して下方に移動して、結合スリーブ５２の下縁５７が位置合わせ円錐体組立体４３を通過し始める。結合スリーブ５２がバレル・カム６０において適切に位置合わせされていない場合、位置合わせコア組立体４３の円錐台状の上面４４は、結合スリーブ５２の下縁５７と相互作用することで、バレル・カム６０が確実に中心合わせされることに寄与する。連結棒３０は一たび適切に中心合わせされると、下方向に移動し続けて結合スリーブ５２の下縁５７が係止スリーブ３６の上縁１７と接触する。
【0024】
図６Ｂに示すように、結合スリーブ５２が係止スリーブ３６と接触するためには、結合スリーブ５２の内側面から内径方向に迫り出すカム・ピン５４をカム軌道６６の進入スロット６８の開口部６９内に摺動可能に受けなければならない。そのようにするためには、バレル・カム６０を結合スリーブ５２のカム・ピン５４に適切に位置合わせしなければならない。バレル・カム６０はスパイダ受け３４に対して回転可能であるものの、係止スリーブ３６はそうではない。先述の通り、係止スリーブ３６の表面の一対の係止鍵部４１は、スパイダ受け３４の表面の対応する係止スロット３５と係合している。図６Ａに示すように、係止スリーブ３６の係止鍵部４１は、係止スリーブ３６の軸方向の全長にわたって延在し、またバレル・カム６０の外面に形成されその下縁に隣接した、１組の対応する位置合わせスロット８２と係合するように構成されている。連結棒３０がスパイダ受け３４から連結解除され、係止スリーブ３６が係止ばね４２によって最も上の位置に推進される場合、係止スリーブ３６の係止鍵部４１は、バレル・カム６０の位置合わせスロット８２とスパイダ受け３４の係止スロット３５の双方と係合する。従って、バレル・カム６０は、結合スリーブ５２のカム・ピン５４がカム軌道６６の進入スロット６８の開口部６９に軸方向で位置合わせされるようになる位置で、スパイダ受け３４に回転不能に取り付けられる。
【0025】
加えて図６Ｃを参照すると、結合スリーブ５２がバレル・カム６０に対して下方向に移動し続けることにより、結合スリーブ５２が係止スリーブ３６をスパイダ受け３４の円柱状本体部３３に対して下方に推進して、係止スリーブ３６の係止鍵部４１は、バレル・カム６０の位置合わせスロット８２から脱出する。この時、バレル・カム６０は最早、係止スリーブ３６によってスパイダ受け３４に回転不能に固定されていない。従って、図６Ｄに示すように、カム・ピン５４の第１のカム面７０との相互作用によって、バレル・カム６０はスパイダ受け３４に対して上から見て反時計回り方向に回転する。図６Ｅに示すように、連結棒３０に回転不能に固定されている結合スリーブ５２のカム・ピン５４は、スパイダ受け３４の係止スロット３５に軸方向で位置合わせされて、連結動作を行おうとする際に連結棒が下方向に動き過ぎることによる損傷を防止する。カム・ピン５４は、スパイダ受け３４の円柱状本体部３３と衝突した結果損傷するようなこともなく、スパイダ受け３４の係止スロット３５内に摺動可能に受けられて、連結棒３０は最終的に上方向へと戻って行く。係止ばね４２が係止スリーブ３６に対して上方向の付勢力を常にかけ続けることにより、連結棒３０が下方向に動く際も上方向に動く際も、係止スリーブ３６は結合スリーブ５２に隣接した状態であることに留意されたい。
【0026】
ここで図６Ｆ及び図６Ｇを参照すると、連結棒３０をスパイダ受け３４と係合させるために、連結棒３０は次いで上方に動かされて、結合スリーブ５２のカム・ピン５４がカム軌道６６の対応する第２のカム面７４と係合する。カム・ピン５４が上方向に移動し続けると、バレル・カム６０が反時計回り方向に更に回転して、各々のカム・ピン５４は対応する把持スロット７６と係合する。各々の把持スロット７６は、スパイダ受け３４及び対応する制御棒１８が図３及び図６Ｉに示すように一対のカム・ピン５４から吊り下げ可能となる、上部接触面７８を含む。連結棒３０がバレル・カム６０に対して上方に移動することによって、カム・ピン５４が第２のカム面７４に沿って摺動するにつれて、バレル・カム６０は回転して、位置合わせスロット８２が今一たびスパイダ受け３４の係止スロット３５に位置合わせされることにも留意されたい。従って、係止スリーブ３６の係止鍵部４１は、カム・ピン５４が把持スロット７６内を上方に移動する際に、バレル・カム６０の位置合わせスロット８２とスパイダ受けの係止スロット３５の双方と同時に係合することができる。このようにして、連結棒３０がスパイダ受け３４と完全に係合すると、バレル・カム６０は係止スリーブ３６の係止鍵部４１によってスパイダ受けに回転不能に固定される。この時、操作者は、制御棒駆動機構によって制御棒の上昇も下降も所望の通りに自在に行うことができる。
【0027】
ここで図７Ａ～図７Ｉを参照して、連結棒をスパイダ受け３４及び対応する制御棒１８から連結解除する動作を検討する。図７Ａに示すように、動作は、カム・ピン５４が対応する把持スロット７６の上部接触面７８に対して完全に嵌合して、連結棒３０（図３）、ひいては連結解除機構５０の結合スリーブ５２がスパイダ受け３４の表面のバレル・カム６０に連結されている状態から始まる。連結棒３０をバレル・カム６０及びスパイダ受け３４から連結解除するために、連結棒３０をスパイダ受け３４に対して下方に駆動するように制御棒駆動機構１４（図２）を作動させる。加えて図７Ｂを参照すると、連結棒３０が下方に移動するにつれて、連結棒３０の下端に回転不能且つ軸方向で取り付けられている結合スリーブ５２が、係止ばね４２によって係止スリーブ３６に対してかかる上方向の付勢力に抗してバレル・カム６０に対して下方に動かされる。制御棒３０が下方に移動するにつれて、図７Ｂ及び図７Ｃから最もよく分かるように、係止スリーブ３６の係止鍵部４１はバレル・カム６０の位置合わせスロット８２とスパイダ受け３４の係止スロット３５の双方の中を下方に移動する。係止スリーブ３６の係止鍵部４１が一たびバレル・カム６０の位置合わせスロット８２から完全に抜去されると、バレル・カム６０は自在に回転する。
【0028】
上述のように、結合スリーブ５２がバレル・カム６０に対して下方向に移動し続けると、結合スリーブ５２が係止スリーブ３６をスパイダ受け３４の円柱状本体部３３に対して下方に推進して、係止スリーブ３６の係止鍵部４１は、バレル・カム６０の位置合わせスロット８２から脱出する。この時、バレル・カム６０は最早、係止スリーブ３６によってスパイダ受け３４に回転不能に固定されていない。従って、図７Ｃに示すように、カム・ピン５４の第１のカム面８０との相互作用によって、バレル・カム６０はスパイダ受け３４に対して上から見て反時計回り方向に回転する。図７Ｄ及び図７Ｅから最もよく分かるように、連結棒３０に回転不能に固定されている結合スリーブ５２のカム・ピン５４は、スパイダ受け３４の係止スロット３５に軸方向で位置合わせされて、連結解除動作を行おうとする際に連結棒が下方向に動き過ぎることによる損傷を防止する。先述の通り、カム・ピン５４は、スパイダ受け３４の円柱状本体部３３と衝突した結果損傷するようなこともなく、スパイダ受け３４の係止スロット３５内に摺動可能に受けることが可能であって、連結棒３０は最終的に上方向へと戻って行く。
【0029】
ここで図６Ｆ及び図６Ｇを参照すると、連結棒３０をスパイダ受け３４から係合解除させるために、連結棒３０は次いで上方に動かされて、結合スリーブ５２のカム・ピン５４がカム軌道６６の対応する第４のカム面８４と係合する。カム・ピン５４が上方向に移動し続けると、バレル・カム６０が反時計回り方向に更に回転して、各々のカム・ピン５４は対応する進入スロット６８と再係合する。先述の通り、各々の脱出スロット６８は、カム・ピン５４が図７Ｈ及び図７Ｉに示すようにカム軌道６６から垂直方向に除去可能となる、開口進入口６９を含む。連結棒３０がバレル・カム６０に対して上方に移動することによって、カム・ピン５４が第４のカム面８４に沿って摺動する際に、バレル・カム６０は回転して、位置合わせスロット８２が今一たびスパイダ受け３４の係止スロット３５に位置合わせされることにも留意されたい。従って、係止スリーブ３６の係止鍵部４１は、カム・ピン５４が進入スロット６８内を上方に移動する際に、バレル・カム６０の位置合わせスロット８２とスパイダ受けの係止スロット３５の双方と同時に係合することができる。このようにして、連結棒３０がスパイダ受け３４から完全に連結解除されると、バレル・カム６０は係止スリーブ３６の係止鍵部４１によってスパイダ受けに回転不能に固定され、その結果将来結合スリーブ５２と再係合するために適切に位置合わせされる。
【0030】
本発明の１つ又は複数の好ましい実施の形態を上記で記述しているが、本発明においてはその範囲及び精神から逸脱することなく種々の変更及び変形が可能であると当業者は認識すべきである。本発明は、添付の特許請求の範囲及びそれに相当するものの範囲及び精神内に該当するような変更及び変形を含むものとする。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図5A】
【図5B】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図6D】
【図6E】
【図6F】
【図6G】
【図6H】
【図6I】
【図7A】
【図7B】
【図7C】
【図7D】
【図7E】
【図7F】
【図7G】
【図7H】
【図7I】
【国際調査報告】