JPS623877Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は拘括的にいうと位置指示装置に関し、
さらに詳しくいうと、原子炉制御棒の位置を指示
する位置指示回路に関する。

原子炉における制御棒の位置を指示するための
位置指示装置は一般に周知である。この種の周知
の装置は、原子炉の内部で制御棒とともに移動し
うるように制御棒に取り付けらた永久磁石を採用
する。リードスイツチ回路が、普通、制御棒ハウ
ジングの外側に制御棒の動作長したがつて永久磁
石のの動作長に沿つて配置される。制御棒が移動
するにつれ、回路の異なるリードスイツチが永久
磁石の磁束により作動され、適当な出力信号を生
じ、そして信号の大きさにより制御棒の位置を指
示しうる。これらの出力信号は、原子炉を制御す
るのに使用される。

この種のリードスイツチ回路のリードスイツチ
は、固有のヒステリシス特性を有する。すなわ
ち、リードスイツチはリードスイツチを閉じるの
に高磁束レベルφ_１を必要とし、そして一度閉じ
ると、磁束レベルはφ_１よりもかなり低い低磁束
レベルφ_２に降下するまで閉鎖状態に留まる。こ
の磁束レベル差は、制御棒の実際位置を不明確に
する。何故ならば、リードスイツチを閉成するた
めには永久磁石がリードスイツチに近い位置にな
ければならないし、リードスイツチを開くために
はリードスイツチからかなり遠ざけねばならな
い。かくして、閉成されたリードスイツチからの
信号は、制御棒が、リードスイツチに関して第１
および第２の制御位置間のどこかにあるというこ
とのみを指示するにすぎない。この要因は、正確
な原子炉制御装置としてリードスイツチを使用す
ることを妨げる。

本考案は、リードスイツチが使用されるとき真
の制御棒位置を指示しうる正確な出力信号を発生
る制御棒用位置指示装置を提供することにより、
従来装置の上述の問題を解決するものである。

これを遂行するため、本考案においては、電圧
分圧ブリツジが設けられ、一連のリードスイツチ
が、作動されるとき出力信号を生ずるようにこれ
に沿つて接続されるのである。リードスイツチ
は、制御棒により取り付けられた可動永久磁石に
より作動されるように離間される。制御棒が移動
されるにつれ、永久磁石は個々のリードスイツチ
を作動し、そして該リードスイツチは、分圧ブリ
ツジの電圧の一部を回路出力メータに印加する。
出力メータは、回路に印加される分圧ブリツジの
電圧の大きさに対応して制御棒位置を読み取るよ
うに較正される。各リードスイツチにはその回り
にコイルが巻かれており、そして該コイルは、交
流を通し、リードスイツチの回りに交番磁界を設
定する。この交番磁界は、リードスイツチを開放
状態に維持する程度である。永久磁石からリード
スイツチの近傍に外部磁界を導入すると、交番磁
界はシフトせしめられ、リードスイツチ閉鎖磁束
限界を越え、リードスイツチを閉じる。外部磁界
を取り除くと、交番磁界はスイツチ開放限界以下
にシフトせしめられる。リードスイツチのヒステ
リシス帯域は、交番磁界の大きさをリードスイツ
チのヒステリシス帯域に調整し、リードスイツチ
を永久磁石の外部磁界の存在および除去に敏感に
することにより打ち消される。

上述の点にかんがみて、本考案の一面は、リー
ドスイツチが回路に使用されるとき制御棒位置を
指示する正確な出力信号を発生する位置指示回路
を提供することであることが分る。

本考案の他の一面は、リードスイツチのヒステ
リシス誤差が最小とされた位置指示回路を提供す
ることである。

本考案のこれらおよびその他の面は、図面を参
照してなせる以下の説明から一層明らかとなろ
う。

図面を参照すると、第１図には、密封原子炉ハ
ウジング１４内において制御棒とともに移動しう
るように制御棒（図示せず）のねじ延長部１２に
結合された磁石１０が画かれている。制御棒は、
ハウジング１４内に制御棒が完全に挿入された点
と、ハウジング１４から制御棒が完全に引き出さ
れた点を定める予定された長さＬに沿つて、液圧
ジヤツク、ローラナツト、ピストン等のごとき任
意の周知の駆動手段により移動される。

永久磁石１０は、原子炉ハウジング１４の非磁
性壁１６を貫通して該磁石の領域のリードスイツ
チを作動する局部的磁束を設定する。それによ
り、原子炉の密封性は維持される。原子炉ハウジ
ング１４の予定された長さＬに沿つて、一連の72
の磁気リードスイツチS₁ないしS₇₂が２インチ間
隔でその外部に取り付けられている。リードスイ
ツチS₁ないしS₇₂は壁１６に近接して配置されて
おり、磁石１０が長さＬに沿つて移動するときリ
ードスイツチS₁ないしS₇₂の作動を可能にするよ
うに離間されている。

リードスイツチS₁ないしS₇₂は、実質的に同一
の抵抗を有しかつ72段の分圧回路１８を形成する
ように直列に接続された72の抵抗R₁−R₁₂の間に
接続されている。分圧回路１８は、一端が５ボル
ト電源Ｐに接続されており、そしてこの電源Ｐの
分圧が、適当なリードスイツチS₁ないしS₇₂を閉
じることにより出力メータＭに接続されうる。リ
ードスイツチS₁ないしS₇₂の間隔は、永久磁石１
０により２個のリードスイツチＳの作動を防ぐよ
うに設定される。

各リードスイツチS₁−S₇₂は、交流が給電され
るコイルC₁−C₇₂その回りに巻かれており、個々
のコイルC₁−C₇₂を導線２２および２４に接続す
ることによりコイルC₁−C₇₂を横切つて並列に接
続される。電源２０からの交流は、各リードスイ
ツチS₁−S₇₂の回りにほゞ同一の交番磁界を設定
し、そしてこの磁界は、先に説明されるごとくた
いていのリードスイツチに存在するヒステリシス
を打ち消す。ヒステリシスはリードスイツチごと
に若干異なるから、各コイルには可変リアクタン
ス素子２６が接続されており、コイルの個々の磁
束はこれによりリードスイツチのリードに合うよ
うに調節できる。

上述の回路において、単一の欠陥のあるリード
スイツチＳがあると、その単一の作動により回路
の特性は相当損なわれよう。リードスイツチの遂
次の重複動作およびリードスイツチの冗長性を利
用することによりこの問題を回避した他の回路が
周知である。それゆえ、本考案のリードスイツチ
組立体は、こゝに開示された回路に適用しうるだ
けでなく、他の周知の回路にも適用しうるこが理
解されるであろう。

第１図と一緒に第２ないし６図を参照して、ヒ
ステリシスを補償したリードスイツチS₁ないし
S₇₂を利用した位置指示装置の動作について説明
する。リードスイツチの任意のものＳ_xを取る
と、交番電源２０からコイルＣ_xを付勢しない場
合、スイツチの開閉は第３図に図示されるグラフ
に従うことが分る。曲線２８により指示されるご
とく、磁石１０がリードスイツチＳ_xに近づくと
き、リードスイツチＳ_xの領域における磁束が第
１の磁束レベルφ_１に増大してはじめて、リード
スイツチが閉成し、制御棒位置を指示する信号を
メータＭに供給する。しかしながら、リードスイ
ツチＳ_xは、一度閉成されると、磁束レベルがφ
_１以下となつても閉鎖状態に留まり、磁石１０
が、リードスイツチＳ_xの領域の磁束を第１レベ
ルφ_１よりも相当低い第２の磁束レベルφ_２に降
下させるに十分リードスイツチＳ_xから遠ざかつ
てしまうまでそのまゝである。第３図から、コイ
ルＣ_xを付勢しないと、作動されたリードスイツ
チＳ_xは、制御棒１２がリードスイツチＳ_xの近傍
のいずれかにあり、それによりスイツチＳ_xにφ
_２よりも大きい磁束を与えることができるという
一般的指示を与えるのみであることが分る。

第４図を見ると、コイルＣ_xが交流源２０によ
り付勢され可変リアクタンス２６により調節され
ると、φ_１およびφ_２のエンベロープ内に入る振
幅すなわち最大、最低磁束値を有する交番磁束φ
_aがリードスイツチＳ_xの回りに発生されることが
分る。交番磁束φ_aをφ_１およびφ_２のエンベロ
ープ以下に維持すると、交番磁束φ_aは、リード
スイツチを閉成および開放状態に交番的に作動す
るのを阻止される。第５図に示されるごとく、磁
石１０からのごとき外部磁束φ_eが導入される
と、該外部磁束φ_eは、交番磁束φ_aと結合せしめ
られ、交番磁束φ_aを加えられた外磁束φ_eに対応
する大きさだけ基線３０からシフトする。かくし
て、磁石１０がリードスイツチＳ_xに近づくと
き、交番磁束φ_aは大きさφ_eだけシフトされ、結
局、交番磁束φ_aの最大値をφ_１のリードスイツ
チ閉鎖磁束レベルを間欠的に越させる。交番磁束
φ_aの正弦波形の周波数は、リードスイツチＳ_xの
リードの機械的固有振動数よりも小さくプリセツ
トされ、交番磁束φ_aの正弦波形が磁束φ_１を越
え始めたらリードスイツチＳ_xを閉成状態に留め
るようにする。同様に、磁石１０がリードスイツ
チＳ_xから遠ざかり始めると、結合された交番磁
束φ_aおよび減ぜられた外部磁束φ_eは第６図に示
されるごとくφ_２レベル以下となり、スイツチＳ
_xは開放状態に戻る。磁石１０をスイツチＳ_xを横
切つて反対方向に戻すと、外部磁束φ_eと交流磁
束φ_aとの交互作用が再度惹起され、交番磁束正
弦波形の最大値は、磁束レベルφ_１を越し、スイ
ツチを閉じる。

交番磁束φ_aの周波数がリードの機械的固有振
動数よりも小さくされるのは以下の理由による。
もし、交番磁束φ_aの周波数がリードスイツチＳ_x
のリードの機械的固有振動数を超えるならば、リ
ードの運動の振幅は減少しその結果リードスイツ
チＳ_xを第１磁束レベルφ_１で閉成し第２磁束レ
ベルφ_２で開放することとなり位置指示回路の感
度および正確さを損うこととなろう。ここで機械
的固有振動数について説明する。すべての機械的
装置は、リードスイツチのリードの場合のように
減衰のある場合または減衰のない場合における機
械的固有振動数を有する。コイルＣ_xによる磁束
などの外力によつて運動が引き起こされるとき
に、リードの運動は、リードの機械的固有振動数
以下では、励起力に追従することとなる。リード
の機械的固有振動数またはその近傍では、リード
の運動は一定しないが励起力の周波数に依然とし
て追従する。励起力の周波数がリードの機械的固
有振動数を超えて増加するにつれて、リードの運
動は励起力の周波数の増大とともに減少する。そ
のため、リードスイツチの機械的固有振動数を超
える励起周波数については、本考案の“ヒステリ
シスの補償が行われる位置指示装置用リードスイ
ツチ組立体”の本来の目的が失われてしまうこと
となろう。

以上の説明から、交番磁束φ_aの正弦波の振幅
をφ_１およびφ_２により形成されるリードスイツ
チＳ_xのヒステリシスエンベロープ内において適
当に調節することにより、リードスイツチに存す
るヒステリシスはもし除去されないとしても最小
とされうることが分ろう。

技術に精通したものであれば、以上の説明から
変更や改良を思いつくであろう。特許請求の範囲
はかゝる変更や改良をすべて保護することを意図
するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の位置指示装置の概略線図、第
２図は第１図の装置のヒステリシスを補償された
リードスイツチの１つの拡大図、第３図は永久磁
石がリードスイツチを通つて移動するときのリー
ドスイツチの状態を示すグラフ、第４図は第１図
の装置の各リードスイツチを取り巻く交番磁界を
表わすグラフ、第５図は、リードスイツチに向つ
て移動しつゝある永久磁石の外部磁束により惹起
される第４図の交番磁界のシフトを表わすグラ
フ、第６図はリードスイツチから遠ざかりつゝあ
る磁石の外部磁界により惹起される第４図の交番
磁界のシフトを表わすグラフである。 １０：磁石、１２：ねじ延長部、１４：原子炉
ハウジング、１６：非磁性壁、１８：分圧回路、
２０：交流電源、２６：可変リアクタンス素子、
Ｐ：電源、S₁〜S₇₂：リードスイツチ、Ｍ：出力
メータ

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 外部磁束を発生し密閉容器内において可動の
   磁気部材を有する位置指示装置用低ヒステリシ
   スリードスイツチ組立体において、前記密閉容
   器の外側に取り付けられ、通常第１磁束レベル
   で作動され、第２磁束レベルで不作動とされる
   リードスイツチと、交流電源と、前記リードス
   イツチの回りに巻かれ、前記交流電源に接続さ
   れ、前記第１磁束レベルと第２磁束レベル間に
   嵌る振幅を有する交番磁束を発生し、前記リー
   ドスイツチの近傍に前記磁気部材から発する磁
   束を導入除去することにより前記リードスイツ
   チを作動・不作動にすることを可能にするワイ
   ヤコイルとを有し、該ワイヤコイルにより発生
   される交番磁束の周波数がリードスイツチのリ
   ードの機械的固有振動数よりも低く設定される
   ことを特徴とする低ヒステリシスリードスイツ
   チ組立体。 (2) 実用新案登録請求の範囲第１項記載の低ヒス
   テリシスリードスイツチ組立体において、前記
   ワイヤコイルおよび前記電源間に接続され、リ
   ードスイツチに加えられる交番磁束を調節する
   可変抵抗を含む低ヒステリシスリードスイツチ
   組立体。