JPS64658Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、原子炉制御棒駆動装置等に用いられ
るコイルケーブルに関する。

従来の原子炉制御棒駆動装置は、例えば第１図
に示す構造を有している。図中１は、駆動装置の
ハウジングを構成する固定支持筒である。固定支
持筒１内の下部には、その軸芯方向に沿つて制御
棒延長管２が挿入されている。制御棒延長管２の
下端部には、制御棒集合体（図示せず）が吊下さ
れている。制御棒延長管２は、固定支持筒１の下
部に設けられた電磁クラツチ機構３にてその上部
で保持されている。電磁クラツチ機構３上には、
荷重検出器４を介して可動支持筒５が連結されて
いる。可動支持筒５は、固定支持筒１の上部に設
けられた減速器６の歯車７に、ねじ軸８を介して
懸下されている。可動支持筒５は、ねじ軸８に螺
着されたナツト８ａにて固定されている。減速器
６は、固定支持筒１の上端部に設けられた電動機
９に取付けられている。電磁クラツチ機構３上に
取付けられた荷重検出器４、電磁コイル１０、小
型モータ１１等に給電するコイルケーブル１２
は、可動支持筒５の外周部に外挿されている。

而して、このように構成された原子炉制御棒駆
動装置のコイルケーブル１２のように、駆動スト
ロークが比較的長い（約１ｍを越える）ものに対
しては、そのストローク動作によるコイルケーブ
ル１２の疲労寿命を確保するために、コイルケー
ブル１２の巻き数は十分なものとしなければなら
ない。しかしながら、巻き数を多くするとコイル
ケーブル１２自身の剛性に比べその自重が大きく
なり、第２図に示すように極端に上方が疎らとな
り、下方が密となる現象が生じる。このため、ス
トローク動作による伸縮変形をコイルケーブル１
２の上部でそのほとんどを担うことになつて、コ
イルケーブル１２全体の寿命は著しく低下する。

この対策として次の２の手段がある。

(1) コイルケーブル１２の一巻或いは数巻毎の変
位量を限定するようなストツパーを設ける。例
えば、一定数巻毎を、圧縮変形自在で、伸張変
形は一定量となるチエインやワイヤロープから
なる支持部材で連結するものである。

この手段では駆動条件が常に全ストロークを
往復させるものであれば、各部の伸縮変形頻度
が均一であり有効である。しかし、このような
駆動条件はむしろ少なく、任意の部分ストロー
クを往復させる場合の方が多い。この場合に
は、伸縮変形頻度の集中する箇所によりコイル
ケーブル１２の寿命が規定されてしまうことに
なる。

(2) コイルケーブル１２と同じピツチを有する同
形状のコイルスプリングをこれに沿わせ、抱き
合せることによりコイルスプリングの剛性に依
つてコイルピツチを略々均一化させるものであ
る。

この手段であれば、任意の駆動条件に対しコイ
ル１２の略均一変形が得られる。しかし、ケーブ
ルの自重による上下の疎密程度は、コイルスプリ
ングのバネ定数に反比例して常時存在している。
この疎密程度がコイルケーブル１２の疲労寿命に
有害とならないよう均一化するためには、コイル
スプリングのバネ定数を大きくしておかなければ
ならない。

しかしながら、よく知られているように、コイ
ルスプリングの設計においては定められたスペー
スに設置して、特定のストローク条件を与えられ
れば、その一定変位により生ずる応力はコイル線
径に略正比例し、有効巻数に反比例する。このた
め、コイルスプリングのバネ定数を大きくするこ
と（即ち、線径を大きくするか巻数を減らすこ
と）は、前述の応力を大きくし、疲労寿命を低下
させることにほかならず、コイルスプリングの寿
命を長くできなくなる。

本考案は、かかる点に鑑みてなされたものであ
り、広範囲の弾性変形限界内での使用が可能で、
しかも、使用時は常に略均一の変位ピツチをなす
ようにして、疲労寿命の改善を図つたコイルケー
ブルを提供するものである。

即ち、本考案は、コイル状に形成されたケーブ
ルと、所定の負荷によつて変形した前記ケーブル
のピツチに略等しいピツチで形成され、かつ、前
記ケーブルが前記負荷を受けた際の大小ピツチ配
置と逆の大小ピツチ配置にして前記ケーブルに沿
つて一体に取付けられたコイル状スプリングとを
具備するコイルケーブルである。

以下、本考案の実施例について図面を参照して
説明する。

第３図は、本考案のコイルケーブルを適用した
一実施例の構成を示す説明図である。図中２１
は、駆動装置のハウジングを構成する固定支持筒
である。固定支持筒２１内の下部には、その軸芯
方向に沿つて制御棒延長管２２が挿入されてい
る。制御棒延長管２２の下端部には、制御棒集合
体（図示せず）が吊下されている。制御棒延長管
２２は、固定支持筒２１の下部に設けられた電磁
クラツチ機構２３にてその上部で保持されてい
る。電磁クラツチ機構２３上には、荷重検出器２
４を介して可動支持筒２５が連結されている。可
動支持筒２５は、固定支持筒２１の上部に設けら
れた減速器２６の歯車２７に、ねじ軸２８を介し
て懸下されている。可動支持筒２５は、ねじ軸２
８に螺着されたナツト２９にて固定されている。
減速器２６は、固定支持筒２１の上端部に設けら
れた電動機２９に取付けられている。電磁クラツ
チ機構２３上に取付けられた荷重検出器２４、電
磁コイル３０、小型モータ３１等に給電するコイ
ルケーブル４０は、コイル状にして可動支持筒２
５の外周部に挿入されている。

このコイルケーブル４０は、第４図及び第５図
に示す如く、電磁クラツチ機構２３の電気機器類
に給電するコイル４０ａ上に、これに沿つてコイ
ル状スプリング４０ｂを取付け、コイル４０ａと
コイルスプリング４０ｂとをバンド４０ｃで一体
に固定したものである。

ここで、コイル状スプリング４０ｂの取付位置
は、コイル４０ａ上に限らず、コイル４０ａの下
側、或は内側、外側の何れであつても良い。コイ
ル状スプリング４０ｂは、コイル４０ａに所定の
負荷が加わつた際に、コイル４０ａが変形した状
態での不等ピツチに等しいピツチで予め形成され
ている。この不等ピツチ状態のコイル状スプリン
グ４０ｂが、上下方向をコイル４０ａと逆にして
負荷なしの等ピツチのコイル４０ａに一体に取付
けられている。このコイル状スプリング４０ｂの
不等ピツチは次のようにして容易に設定できる。

第５図はコイルスプリング４０ｂを鉛直姿勢で
取付長ｌにして、上下固定したところを簡略化し
て図示したものである。コイル状スプリング４０
ｂのバネ定数をＫ、自重（接縛すべきケーブルの
重量も含める）をＷとすると、上端からｘの距離
にある点の垂下量δ_(x)は次式（）で与えられる。

δ_(x)＝Ｗ／2K｛（ｘ／ｌ）−（ｘ／ｌ）²｝（） コイル状スプリング４０ｂの各巻山の位置
（x₁，x₂，…x_i…）を、均等ピツチｌ／Ｎ、（Ｎは有 効巻き数）の場合の位置に、上式（）によるそ
の点での垂下量を差し引いた位置として次式
（），（），（）にて決定する。即ち x₁＝１／Ｎｌ−δ_(x1) （） x₂＝２／Ｎｌ−δ_(x2) （） x_i＝ｉ／Ｎｌ−δ_(xi) （） となる。つまり、均等ピツチのコイル状スプリン
グ４０ｂにケーブル４０ａを取り付けて、所定の
負荷をこれに加えたときに各山が垂下した状態と
同一のピツチ分布を有するコイルスプリング４０
ｂを製作し、それを上下位置を逆にした姿勢でケ
ーブル４０ａが取り付けられている。

このように形成されたコイルケーブル４０は、
不可避的に生ずる自重による垂下を許容し、結
果的に、任意の使用状態にて、均等ピツチでの伸
縮を実現できる。また、式（）からもわかる
ように、直線駆動の任意のストロークにおいても
垂下量の分布は略一定に保たれるので、常に均等
ピツチのコイルケーブルが４０全体に伸縮し、そ
の全長に亘つて均一変形を起こすことが出来、コ
イルケーブル４０の疲労寿命は大きく改善され
る。また、自重による垂下を許容するので、コ
イル状スプリング４０ｂのバネ定数は、従来のも
ののように大きくする必要はない。即ち、コイル
線径を小さくし、コイル巻き数を増やしたものと
できるので、コイル状スプリング４０ｂ自身の寿
命も大きく改善される。また、′コイル巻数を
増せば、１巻き当りの変形量が小さくなることに
より、コイルケーブル４０の寿命改善にもなる。
ストツパー等の他の方法によるコイル垂下防止
機構を特に設置することなく、均一変形が実現で
きるので、小型で且つ、安価なコイルケーブル４
０構造を得ることが出来る。また、コイル状ス
プリング４０ｂのバネ定数を低減することによ
り、その駆動反力も低減できるので、駆動機構等
に加わる負荷を軽減できる。

このようなコイルケーブル４０が可動支持筒２
５の外周に取付けられた原子炉制御棒駆動装置
は、小型で安価にできると共に、駆動機構に加わ
る負荷を小さくして、信頼性の高いものとなる。

なお、実施例では、本考案のコイルケーブルを
原子炉制御棒駆動装置に適用したものについて説
明したが、この他にも一般の直線駆動機構、例え
ば大ストロークを直線駆動させて操作する治具を
備えた、遠隔検査機構、メインテナンス工具、装
置等にも適用できることは勿論である。

以上説明した如く、本考案に係るコイルケーブ
ルによれば、広範囲の弾性変形限界内での使用を
可能にし、しかも、使用時は常に略均一の変位ピ
ツチをなして疲労寿命を改善できる等顕著な効果
を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来のコイルケーブルを適用した原
子炉制御棒駆動装置の構成を示す説明図、第２図
は、同コイルケーブルの変形した状態を示す説明
図、第３図は、本考案のコイルケーブルを適用し
た一実施例の構成を示す説明図、第４図は、同コ
イルケーブルの構成を示す説明図、第５図は同コ
イルケーブルの断面図、第６図は、同コイルケー
ブルの作用を示す説明図である。 ２１……固定支持筒、２２……制御棒延長管、
２３……電磁クラツチ機構、２４……荷重検出
器、２５……可動支持筒、２６……減速器、２７
……歯車、２８……ねじ軸、２９……ナツト、３
０……電磁コイル、３１……小型モータ、４０…
…コイルケーブル、４０ａ……ケーブル、４０ｂ
……コイル状スプリング、４０ｃ……バンド。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. コイル状に形成されたケーブルと、所定の負荷
   によつて変形した前記ケーブルのピツチに略等し
   いピツチで形成され、かつ、前記ケーブルが前記
   負荷を受けた際の大小ピツチ配置と逆の大小ピツ
   チ配置にして前記ケーブルに沿つて一体に取付け
   られたコイル状スプリングとを具備することを特
   徴とするコイルケーブル。