JPH048901B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は液体中で電気的接続部分を周囲液体の
影響を受けることなく互いに着脱可能な接続コネ
クタを用いて電気的接続を行う液体中接続装置に
関する。

〔従来の技術〕

一般に高速増殖炉のナトリウム中、軽水炉の水
中、及び化学プラント等の各種液体中において
は、電気信号、流体圧信号等の伝送経路のコネク
タを周囲液体の影響を受けることなく着脱するこ
とが必要となる。

第５図はこのような原子炉の燃料交換作業を説
明するための図であり、図中、７０は原子炉容
器、７１は燃料集合体、７２はナトリウム液体、
７３は炉心、７４は照射用燃料集合体、７５は照
射用燃料集合体取扱機、７６は燃料交換機、７７
は回転プラグ、７８は燃料出入機である。

図において、原子炉容器７０内では燃料交換機
７６と回転プラグ７７とを組合せて燃料集合体７
１の炉内移送を行い、外部との燃料出入れは燃料
出入機７８によつて行つている。

第６図は照射用燃料集合体の炉内装荷を説明す
るための図で、同図左側は試験中、右側は取出時
を示す図である。図中、７９は計測用電線、８０
は照射用燃料集合体頂部、８１は保持爪、８２は
カツタである。

図において、照射用燃料集合体７４の炉内装荷
を行う場合、照射用燃料集合体７４の頂部８０か
らは外部で計測するための計測用電線７９が出て
おり、この計測用電線７９を原子炉容器７０内の
ナトリウム液体７２中で液体の影響を受けること
なく接続・断絶する技術が現在のところ無いの
で、燃料交換機７６や燃料出入機７８で取扱うこ
とができない。このため照射用燃料集合体７４
は、照射用燃料集合体取扱機（以下単に取扱機と
言う）７５の先端に設けられた保持爪８１を介し
て取扱機７５と一体に連結し、計測用電線７９は
接続部のない形で照射用燃料集合体７４内まで配
線された状態で、回転プラグ７７上部から取扱機
７５と共に原子炉容器７０内の炉心７３に挿入さ
れる。

試験終了後は照射用燃料集合体７４が放射化し
ているため、逆の手順では取り出すことができ
ず、図の右側に示したように取扱機７５の先端部
に設けられたカツタ８２を駆動して計測用電線７
９を切断し、その後保持爪８１を解除して取扱機
７５と照射用燃料集合体７４を切離す。この状態
で照射用燃料集合体７４の頂部８０は燃料交換機
７６、燃料出入機７８によつて取扱える状態にな
るので、通常の燃料集合体７１と同様の手段で取
り出すことができる。

しかしながら、このような従来の照射用燃料集
合体の取扱い方式には取扱機の再利用及び操作の
煩雑さなど後述するような問題点があつた。

これらの問題点を解決するため、本出願人は
「液体中の接続方法及び接続装置」の発明を特願
昭61−282658号として既に出願しているが、前記
発明は、先端に突起を有する一方のコネクタをガ
スが導入される下端開放の保護管内に収納し、こ
の保護管内にガスを充満させて液体中において内
部にガス空間を形成し、通常は液体中にあり、上
端に破壊板を有する他方のコネクタをガス空間内
に露出させ、前記一方のコネクタの先端で破壊板
を壊して両コネクタを接続することにより、周囲
の液体の影響を受けることなく液体中における接
続が可能になるものである。

以下、前記発明を第７図、第８図により概略説
明する。

第７図は前記発明の基本原理を説明するための
図であり、信号源７側の液体中の乙コネクタ５を
破壊板６で覆つて密閉状態にしておき、一方ガス
を圧送しガス空間が形成された保護管３内に計測
器側の甲コネクタ１を収納したまま保護管３を
徐々に下降させ、やがて第７図ロに示すように乙
コネクタ５がガス空間に露出した状態で甲コネク
タ１の突起２で破壊板６を破壊して周囲の液体の
影響を受けずに両者を接続させ、また同様にガス
空間中で接続を外して甲コネクタを引き上げるこ
とができる。

第８図は前記発明の一実施例を示すものであ
り、同図イは接続前の状態、同図ハは接続時の状
態、同図ニは接続した状態を示している。

保護管３はモータ３０により昇降し、甲コネク
タ１は保護管内で相対的にモータ３８により昇降
可能になつている。保護管３内にはガス供給管４
４よりガスが供給されてガス空間が形成され、第
８図イでは乙コネクタの頭部がガス空間に露出し
た状態にあり、燃料集合体１０内にはナトリウム
液体９がまだ存在している。この状態よりさらに
保護管３を下降させてガス空間を広げていくと、
第８図ハの状態となり、乙コネクタ１は完全にガ
ス空間中に露出し、この状態でモータ３８を駆動
して甲コネクタ１を下降させてその先端で破壊板
６を破壊する。こうして甲コネクタのピンと乙コ
ネクタのメス電極とがガス空間中で嵌合して接続
が行われる。なお、この実施例においては、第８
図ニの状態から保護管３を上昇させることにより
傾斜突起部１７とテーパ面１６との接触状態を解
除して爪１５を閉じ、両コネクタのシール面１
３，１４に強制的に圧着力を加えると共に、爪１
５が乙コネクタのシール面１４の嵌合部１８に引
つ掛かるようになつている。また両コネクタの切
り離し時には、甲コネクタ１を上昇させると傾斜
突起部１７はテーパ面１６に接触して強制的に爪
１５を開き、嵌合部１８と爪１５の嵌合を外すこ
とができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、前述した従来の照射用燃料集合
体の取扱い方式には次のような問題点があつた。

取扱機の先端で計測用電線が切断されるた
め、計測用電線内には導電性のナトリウム液体
が浸入して絶縁が破壊されてしまい、次の試験
のためには計測用電線を再度張り直す必要が生
ずる。取扱機は細くて長い構造であるため計測
用電線交換のためには取扱機を寸断しなければ
ならず、新たに製作し直すより高くついてしま
い、結局、照射用燃料集合体１体毎に取扱機を
製作することになつて照射試験の費用が高くな
つてしまう。

その結果、取扱機は照射用燃料集合体と１対
１の関係にならざるを得ず、その後廃棄するに
してもナトリウムが付着しているため、廃棄の
たびに洗浄する必要があり放射性廃液が増える
原因になつてしまうと共に、取扱機も原子炉内
で使用したため放射性廃棄物として取り扱う必
要があり、固体廃棄物の量も増える原因になつ
てしまう。

回転プラグを回すことが必要な燃料交換作業
前に計測用電線付きの照射用燃料集合体を炉内
に挿入すると、線を切断してしまうため回転プ
ラグを回せず、照射用燃料集合体の挿入は必ず
原子炉炉心の燃料交換作業の後でなければなら
ず、原子炉運転計画作成上に制約を与える。

また、これらの問題点を解決するための前記発
明は、液体中コネクタの接続を切り離した場合、
取扱機のコネクタは液体が侵入して絶縁が破壊さ
れることはなく、ガス空間に保持することができ
たが、液体から発生した蒸気がコネクタに付着す
るのを防ぐことはできなかつた。この蒸気はナト
リウム液のような導電性の液体の場合はコネクタ
の絶縁を破壊する有害な要因であり洗浄しない限
りコネクタの再使用は不可能である。

本発明は、このような問題点を解決するための
もので、コネクタの切離時、コネクタの周囲を外
気から完全に遮断し、蒸気がコネクタの付着する
のを防止でき、切離放置しても絶縁が破壊され
ず、繰返し使用が可能である液体中接続装置を提
供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

そのために本発明の液体中接続装置は、ガスが
圧送されて液体中において内部にガス空間が形成
される下端開放の上下動可能な保護管、保護管内
で上下動可能に保持され先端部が突出した一方の
コネクタ、常時は液体中にあり、接続時前記ガス
空間に露出して前記一方のコネクタの先端部によ
り破壊される破壊板を先端部に有する前記一方の
コネクタと接続する他方のコネタク、前記一方の
コネクタの周囲に上下動可能に設けられ両コネク
タの接合直前に前記他方のコネクタに当接して相
対的に上方へ移動し、前記一方のコネクタを露出
させ、両コネクタの切離時に相対的に下降して前
記一方のコネクタを外気から保護する格納管を備
えたことを特徴とする。

〔作用〕

本発明は、先端に突起を有する一方のコネクタ
と一方のコネクタを外気から保護する格納管とを
ガス導入される下端開放の保護管内に収納し、こ
の保護管内にガスを充満させて液体中において内
部空間を形成し、接続時に通常は液中にあり上端
に破壊板を有する他方のコネクタをガス空間内に
露出させ、前記一方のコネクタの先端で破壊板を
破壊して両コネクタの接続を行い切離時に前記格
納管で一方のコネクタを保護して切り離しを行う
ことにより、周囲の液体および液体より発生する
蒸気の影響を受けることなく、液体中における接
続および切り離しが可能になる。

〔実施例〕

本発明の基本的原理は前述の発明と同様である
のでこれを省略する。

第１図は本発明による接続装置の一実施例を示
す図、第２図は接続部を示す図で、同図イは縦断
面図、ロは甲コネクタＡ−Ａ断面図、同図ハは乙
コネクタＢ−Ｂ断面図、第３図は接続装置の接続
メカニズムを説明する図で、同図イは接続前の状
態を示す図、同図ロは破壊板を壊した状態を示す
図、同図ハは接続直前の状態を示す図、同図ニは
接続完了の状態を示す図、同図ホは同図ハのコネ
クタ部の拡大図、同図ヘはコネクタ接続中の拡大
図、同図トは同図ニのコネクタ部の拡大図、第４
図はコネクタ接続を説明する一部切欠の斜視図
で、同図イは接続直前の状態を示す図、同図ロは
接続完了の状態を示す図である。第７図及び第８
図と同一番号は同一内容を示している。図中、５
０は甲コネクタ、５１は乙コネクタ、５２は操作
軸、５３はカバー、５４は格納管、５５はコイル
バネ、５６は接続管、５７は傾斜面、５８は肉厚
部、５９はテーパ部、６０は突起、６１はストツ
パ、６２はリード線、６３は駆動部、６４は接点
板、６５はピン、６６は絶縁材、６７は支持ケー
シング回転装置である。

第１図において、モータ３０，３８、歯車３
１，３２、ボールネジ３３，３９などの駆動部６
３、さらにガス供給配管４３及び保護管３と操作
軸５２の上部などの構造及び動作は前記発明と同
じである。

第１図、第２図イにおいて、操作軸５２の下部
は細く形成され、その先端に突起６０を有し、突
起６０の上方には甲コネクタ５０が設けられてい
る。甲コネクタ５０は第２図ロに示すように接点
板６４が絶縁材６６の周りに埋め込まれ、互いに
絶縁状態となつている。各接点板６４にはそれぞ
れリード線６２が接続されており、このリード線
６２は計測用電線４につながり、操作軸５２を通
つて上方へ導かれ、外部計測装置４５に通じてい
る。

乙コネクタ５１は照射用燃料集合体１０の頂部
の接続管５６上部に取り付けた破壊板６によりナ
トリウム液体９から保護した密封空間に設けてあ
り、第２図ハに示すように、甲コネクタ５０の接
点板６４と接続するピン６５が内側に向かつて円
周状に並んでいる。ピン６５は内方からの力で外
方に開く構造であり、絶縁材５６によつて互いに
絶縁状態になつており、計測用電線８がそれぞれ
のピン６５に接続されている。また、接続管５６
は外周にシール面１４が設けてある。

操作軸５２の下方の甲コネクタ５０の周囲には
上下に可動する格納管５４があり、格納管５４は
甲コネクタ５０、乙コネクタ５１の切離時にコイ
ルバネ５５によつて下方に押しつけられ、格納管
５４の下方の開口部と突起６０のテーパ部５９で
ガスの通過を遮断し、甲コネクタ５０に蒸気など
が付着するのを防止している。格納管５４の外周
にはカバー５３があり、上方で操作軸５２と一体
になつており、その接合部はガスが通過しない構
造である。カバー５３の下方はシール面１３があ
り、コネクタ接続時には照射用燃料集合体１０の
接続管５６のシール面１４と密着して、コネクタ
部にナトリウム液体９の侵入を防止する。

操作軸５２の外側は操作軸５２と上下方向に相
対運動が可能な保護管３により全体が覆われてい
る。この保護管３の下方内側には図示するような
内方へ閉じる爪１５が設けてあり、コネクタ接続
時接続管５６の嵌合部１８をつかむ構造になつて
いる。この保護管３の内部はシールベローズ４１
によつて気密となつており、下端が開放構造であ
るので、保護管３の下端部のナトリウム液体９の
水頭圧より高いガス圧をガス供給管４３を介して
かけておくと、保護管３内にはガス空間が形成さ
れ、操作軸５２の先端をナトリウム液体９で濡ら
すことなく、ガス空間に保持しておくことができ
る。この場合、水頭圧に打ち勝つ充分高い圧力が
ガスを保護管３内に送れば水頭圧より高い圧力の
ガスは保護管３の下端より気泡となつてナトリウ
ム液体９中に放出され、ガス圧は水頭圧と等しい
一定圧となる。従つて、保護管３の下端より放出
される気泡を観察すること、もしくはガス供給に
もかかわらず保護管３内を示すガス圧が上昇しな
いことを検知することにより、保護管３内のガス
圧が水頭圧と等しい一定圧になつているかどうか
容易に察知することができる。

支持体３７上には支持ケーシング回転装置６７
を備えた支持ケーシング３６があり、操作軸５２
及び保護管３を駆動する駆動部６３を取り付けて
ある。甲コネクタ５０と乙コネクタ５１の結合位
置決めはコネクタ接続時に信号を計測し、甲コネ
クタ５０と乙コネクタ５１の位置が定まるように
支持ケーシング回転装置６７を回転させて調整す
る。

次に、上記構成の甲コネクタ５０と乙コネクタ
５１の接続するまでの動作について第３図に基づ
いて説明する。

第３図イは第１図と同じ状態を示す図であり、
甲コネクタ５０の先端に設けた操作軸５２及び保
護管３が上部の駆動部６３により下降した所であ
る。ここで駆動部６３の動作について説明すると
（第１図参照）、保護管３の上方にはボールナツト
３４が設けられてボールネジ３３にかみ合つてい
る。ボールネジ３３は歯車３２に連結され、歯車
３２はさらに歯車３１、モータ３０に連結されて
おり、モータ３０を駆動することにより、保護管
３は上下するように構成されている。一方、操作
軸５２の上端にはボールナツト４０が配設され、
このボールナツト４０には端部が保護管３に連結
され、モータ３８により回転駆動されるボールネ
ジ３９にかみ合つており、このモータ３８を駆動
することにより、操作軸５２の先端を甲コネクタ
５０が保護管３に対して上下動するように構成さ
れている。

最初は甲コネクタ５１の破壊板６およびテーパ
状のシール面１４はナトリウム液中に浸つている
が、モータ３０を駆動して保護管３を下降する
と、第３図イに示すようにやがて保護管３内に供
給されているガス圧によつて形成されたガス空間
中に露出し、ドーム状の破壊板６はきれいに水切
りされる。

さらに、保護管３とともに甲コネクタ５０を下
降すると、第３図ロに示すように、操作軸５２の
突起６０が接続管５６の破壊板６を突き破る。

さらに、保護管３とともに甲コネクタ５０を下
降すると、第３図ハに示すように、破れた破壊板
６を内側に延ばし込みながら、甲コネクタ５０は
接続管５６の内側に入り、保護管３の爪１５が接
続管５６の嵌合部１８をつかむ位置まできた時に
モータ３０は停止する。その後モータ３８を回転
させ、操作軸５２を下降させると、格納管５４の
先端は接続管５６の型のストツパ６１に当たり、
格納管５４は下降が止まるが、甲コネクタ５０は
乙コネクタ５２の方へ格納管５４より突出してく
る。この状態を第３図ホ，ヘ及び第４図イの斜視
図で示す。

甲コネクタ５０と乙コネクタ５１とが接触した
位置で、一度下降を止め、支持ケーシング回転装
置６７でコネクタ間の接触位置を合わせる。その
後、さらに操作軸５２を下降して、シール面１３
とシール面１４が適切な圧力で接触したとき、モ
ータ３８を停止し、下降を止める。

このとき、甲コネクタ５０と乙コネクタ５１は
電気的に接続される。また、操作軸５２と一体に
なつているカバー５３も下るので、後述するよう
に保護管３の爪１５で接続管５６の嵌合部１８に
噛み合い、両コネクタの接触が確実に行われる。
このときの状態を第３図ニ，ト及び第４図ロに示
す。

このようにして、甲コネクタ５０と乙コネクタ
５１は電気的に接続され、さらに後述するように
爪１５も嵌合部１８に接合し、両コネクタは完全
に結合する。また、シール面１３とシール面１４
は密着してシールを形成し、その後、保護管３内
のガス圧が低下してコネクタ部が液中に浸つても
両コネクタへの液体の侵入は防止される。さら
に、このシール面１３，１４が機能しなかつたと
しても、カバー５３と操作軸５２の間に隙間がな
いため、内部のガスは逃げ場がなく、進入しよう
とするナトリウムを押し返す。

また、甲及び乙コネクタが接続したことは、上
下動させる駆動系の駆動モータの駆動負荷の変
化、或いは図示しない甲コネクタの位置検出器に
よつて知ることがてきる。

次に、前述の甲及び乙コネクタの接続が確実に
行われるための嵌合について説明する。

第３図イに示すように、カバー５３の先端部周
囲は傾斜面５７を設けて肉厚部５８になつてお
り、保護管３には肉厚部５８に当接する傾斜突起
部１７を内部に有する爪１５が設けられている。
爪１５は先端から取付部まで深く櫛歯状に切り込
みが設けられ、傾斜突起部１７が肉厚部５８に当
たると、外側に開くように成つている。一方、接
続管５６のシール面１４の下部には甲コネクタ５
０と乙コネクタ５１の接続時に爪１５とかみ合う
嵌合部１８が設けられている。

この嵌合は、モータ３０，３８を駆動して操作
軸５２を保護管３に対して上下させることにより
行うことができ、両コネクタ接続時には第３図ハ
に示すように、傾斜突起部１７が肉厚部５８に接
触して爪１５を開いた状態で、嵌合部１８とかみ
合う位置まで動かす。その後、第３図ニに示すよ
うに、モータ３８を駆動して操作軸５２を甲コネ
クタ５０とともに下降させ、両コネクタを接続さ
せるとともに、カバー５３の肉厚部５８を下降
し、肉厚部５８と傾斜突起部１７は接触状態を解
除して爪１５を閉じ、両コネクタの接続とシール
面１３，１４のシールを確実にする。

両コネクタの切離を行うには接続の逆の手順で
操作を行えばよい。すなわち、モータ３８を駆動
して操作軸５２を上昇させ、甲コネクタ５０を乙
コネクタ５１から駆動して操作軸５２を上昇さ
せ、甲コネクタ５０を乙コネクタ５１から切離し
て格納管５４下方の開口部と突起６０、テーパ部
５９でで甲コネクタ５０を外気から保護するとと
もに、カバー５３の肉厚部５８で爪１５を開く。
操作軸５２を規定位置まで上昇させ、モータ３８
を停止する。次に、モータ３０を駆動して保護管
３と操作軸５２を上昇させる。

なお、以上の説明においては、液体としては導
電性のナトリウムを使用する場合について述べた
が、水、油等その他の流体に容易に応用すること
が可能である。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、取扱機のコネク
タの周囲にシール用の格納管を設け、コネクタ切
離時には取扱機のコネクタを収納して外気を遮断
し、液体あるいは液体から蒸発する蒸気などが取
扱機コネクタに付着するのを防ぎ、絶縁破壊を防
止して取扱機を繰り返し使用することが可能であ
る。

こうして液体中において接続部を濡らすことな
く、且つ蒸気の付着もなく接続・断絶することが
可能となり、１台の甲コネクタで多数の他方の乙
コネクタと順次接続することができ、設備を削減
し、空間を有効に活用することが可能となる。ま
た、信号伝送経路と液体中への機器搬入口とが分
離できるため、機器設計の対応が柔軟になると共
に、液体中への機器の交換やメンテナンスを容易
に行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による接続装置の一実施例を示
す図で、第２図は本発明による接続装置の接続を
示す図で、同図イは縦断面図、同図ロは甲コネク
タＡ−Ａ断面図、同図ハは乙コネクタＢ−Ｂ断面
図、第３図は本発明による接続装置の接続メカニ
ズムを説明するための図で、同図イは接続前の状
態を示す図、同図ロは破壊板を壊した状態を示す
図、同図ハは接続直前の状態を示す図、同図ニは
接続完了の状態を示す図、同図ホは同図ハのコネ
クタ部の拡大図、同図ヘはコネクタ接続中のコネ
クタ部の拡大図、同図トは同図ニのコネクタ部の
拡大図、第４図はコネクタ接続を説明するための
一部切欠の斜視図で、同図イは接続直前の状態を
示す図、同図ロは接続完了状態を示す図、第５図
は原子炉の燃料交換を説明するための図、第６図
は従来の照射用燃料集合体の炉内装荷を説明する
ための図、第７図は本出願人による出願係属中の
発明の基本原理を説明するための図で、同図イは
接続前の状態を示す図、同図ロは接続した状態を
示す図、第８図は本出願人による出願係属中の発
明による接続装置の一実施例を示す図で、同図イ
は縦断面図、同図ロは甲コネクタの突起２を下方
より見た図、同図ハは破壊板を壊した状態を示す
図、同図ニは接続完了の状態を示す図である。 １…甲コネクタ、２…突起、３…保護管、４，
８…計測用電線、５…乙コネクタ、６…破壊板、
７…信号源、９…ナトリウム液体、１０…照射用
燃料集合体、１１，１２…接続端部、１３，１４
…シール面、１５…爪、１６…テーパ面、１７…
傾斜突起部、１８…嵌合部、３０，３８…モー
タ、３１，３２…歯車、３３，３９…ボールネ
ジ、３４、４０…ボールナツト、３５…軸受、３
６…支持ケーシング、３７…支持体、４１…シー
ルベローズ、４２…計測電線用貫通口、４３…ガ
ス供給管、４４…供給ガス、４５…外部計測装
置、５０は甲コネクタ、５１は乙コネクタ、５２
は操作板、５３はカバー、５４は格納管、５５は
コイルバネ、５６は接続管、５７は傾斜板、５８
は肉圧部、５９はテーパ部、６０は突起、６１は
ストツパ、６２はリード線、６３は駆動部、６４
は接点板、６５はピン、６６は絶縁材、６７は支
持ケーシング回転装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ガスが圧送されて液体中において内部にガス
   空間が形成される下端開放の上下動可能な保護
   管、保護管内で上下動可能に保持され先端部が突
   出した一方のコネクタ、常時は液体中にあり、接
   続時前記ガス空間に露出して前記一方のコネクタ
   の先端部により破壊される破壊板を先端部に有す
   る前記一方のコネクタと接続する他方のコネク
   タ、前記一方のコネクタの周囲に上下動可能に設
   けられ両コネクタの接合直前に前記他方のコネク
   タに当接して相対的に上方へ動き、前記一方のコ
   ネクタの接点板を露出させ、両コネクタの切離時
   に相対的に下降して前記一方のコネクタを外気か
   ら保護する格納管を備えた液体中接続装置。 ２ 前記格納管は、前記一方のコネクタの周囲の
   溝内を弾性部材により垂直下方に付勢される特許
   請求の範囲第１項記載の液体中接続装置。 ３ 前記格納管の周囲には、前記一方のコネクタ
   の操作軸と一体にカバーが設けられている特許請
   求の範囲第１項記載の液体中接続装置。 ４ 前記一方のコネクタ又は他方のコネクタは、
   接続時互いに密着するシール面を有している特許
   請求の範囲第１項記載の液体中接続装置。 ５ 前記保護管及び一方のコネクタの上下動は、
   それぞれの駆動モータによつて行われる特許請求
   の範囲第１項記載の液体中接続装置。 ６ 前記ガス空間形成手段は根元部に傾斜突起
   部、先端に爪を有する先端部から垂下した弾性部
   材を有し、コネクタ接続時前記弾性部材は、前記
   傾斜突起部の前記一方のコネクタ支持手段のカバ
   ー部の肉厚部との押圧係合により押し拡げられ、
   押圧係合離脱により復帰して前記爪が前記他方の
   コネクタ支持手段の嵌合部と嵌合する特許請求の
   範囲第１項記載の液体中接続装置。