| 【発明の名称】 |
形状記憶合金継手方法 |
| 【発明者】 |
【氏名】榎本 邦夫
【氏名】天野 和雄
【氏名】藤森 治男
【氏名】増田 稔
【氏名】古川 秀康
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| 【要約】 |
【課題】接続終了後もＳＭＡ継手１のドライバー２はそのままの状態で実用に供されるとドライバー２が受ける静的および動的な流体力に対応してそれだけ過大な力が継手に作用することになる。
【解決手段】本発明によれば、原子炉のＩＣＭハウジング取り替えのように流体中で実用に供しても過大な流体力，振動荷重を受けず、かつルースパーツとならない強度信頼性と継手機能の高い管継手を供することができる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】円または多角形の筒状金属をカプラーとして用い、該カプラーの両端または少なくとも一端の内側または外側にカプラーに嵌合する円または多角形の筒状の形状記憶合金ドライバーを設けた形状記憶合金継手を用いて、前記形状記憶合金ドライバーを原型形状へ回復させることによってカプラーを変形させて二つの部材を締結する形状記憶合金継手方法において、前記形状記憶合金ドライバーの形状が回復し、継手締結が終了した後に前記形状記憶合金ドライバーのみを前記カプラーから取り外し、該カプラーのみで二つの部材を締結することを特徴とする形状記憶合金継手方法。
【請求項２】請求項１において、カプラーに取り外し可能に備えた形状記憶合金ドライバーを用いたことを特徴とする形状記憶合金継手および継手方法。
【請求項３】請求項１および２において、形状記憶合金ドライバーが嵌め合される部分に対応するカプラーの嵌合相当部分の厚さを形状記憶合金ドライバーが嵌合されない部分よりも厚くしたカプラー、またはカプラー全長にわたって厚くしたカプラーの何れかを用いて、請求項１および２と同様に前記形状記憶合金ドライバーの形状が回復し、継手締結が終了した後に前記形状記憶合金ドライバーのみを前記カプラーから取り外し、該カプラーのみで二つの部材を締結することを特徴とする形状記憶合金継手および継手方法。
【請求項４】円または多角形の筒状金属のカプラーの外側に、大きさの異なる円または多角形の筒状金属のグリッパーを設け、該カプラーと該グリッパーの間の環状隙間に部分的に形状記憶合金ドライバーを介在させ、その後に該カプラーの内側二つの円または多角形の筒状部材を嵌めてしかる後に、形状記憶合金ドライバーを原型形状に回復させ、継手締結が終了した後に前記グリッパーと形状記憶合金ドライバーを取り外し、該カプラーのみで二つの部材を締結することを特徴とする形状記憶合金継手および継手方法。
【請求項５】円または多角形の筒状金属のカプラーの内側に、大きさの異なる円または多角形の筒状金属のグリッパーを設け、該カプラーと該グリッパーの間の環状隙間に部分的に形状記憶合金ドライバーを介在させ、その後に該カプラーの外側二つの円または多角形の筒状部材を嵌めてしかる後に、形状記憶合金ドライバーを原型形状に回復させ、継手締結が終了した後に前記グリッパーと形状記憶合金ドライバーを取り外し、該カプラーのみで二つの部材を締結することを特徴とする形状記憶合金継手および継手方法。
【請求項６】請求項４および５において、カプラーに取り外し可能に備えたグリッパーを用いたことを特徴とする形状記憶合金継手および継手方法。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は形状記憶合金継手に係り、特に原子力プラント用配管や炉内構造物の接続に使用するに好適な形状記憶合金継手に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】金属円筒製のカプラーの両端部の外側に形状記憶合金製の円環状のドライバーを備えた構造の形状記憶合金製継手が特開平4−92183号公報に開示されており、管，棒，線等の接続によく使われる。この例においてはカプラーの外径よりも内径を小さく作った原型ドライバーを拡管してドライバーと異なる金属製のカプラーの外径側に嵌合して取り付けられている。カプラーの内側に２本の管を挿入した後昇温し、形状記憶合金製のドライバーが熱弾性変態によって原型形状に回復して縮径するときにカプラーも縮径させて内挿された２本の管を接続するものである。挿入されるものが棒または線であっても同様である。形状記憶合金としてはＮｉ−Ｔｉ系やＣｕ系の金属がよく用いられ、原子炉のＩＣＭハウジング（炉心モニタハウジング）取り替えに従来技術を用いた例に図１を示す。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来技術では、図１のように接続終了後もＳＭＡ継手１のドライバー２はそのままの状態で実用に供される。接続終了後も原子炉のＩＣＭハウジング４取り替え工事のように流動する流体５中で実用に供する場合、ドライバー２が受ける静的および動的な流体力に対応してそれだけ過大な力が継手に作用することになる。また、振動６が作用する場合、ドライバー２のために振動荷重が増大し、共振特性も変わる。
【０００４】その結果、継手の強度信頼性と継手機能信頼性を損ねる可能性も考えられる。特に図１のように原子炉３の炉内で使用する場合、もし万一ドライバー５が破損した場合にはドライバー２がルースパーツとなり、２次，３次の損傷原因にもなりかねない。また、流体５が腐食作用を有する場合、ドライバー２とカプラーまたは被締結体であるＩＣＭハウジング４との間の電気化学的腐食作用にために腐食に起因する損傷が強められる可能性も考えられる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明では締結終了後にドライバー取り外すこととした。ドライバー取り外しに対応して、予めドライバーを分割型の着脱容易構造とし、また、ドライバーを着脱容易にするため、円環状のドライバーからセグメント状とし、これをグリッパーで包む方式の着脱容易構造とした。ドライバー取り外すに伴う継手強度信頼性と継手機能低下を補うためにカプラーの厚みを部分的にまたはカプラー全長わたり厚くした。
【０００６】
【発明の実施の形態】カプラーの厚みを部分的にまたは全長にわたって厚くしてあるためにドライバー取り外されても継手強度および機能は低下しない。ドライバーおよびグリッパーは分割型であるために継手締結終了後の取り外しが簡単となる。そのために締結終了後にドライバーおよびグリッパーを簡単に取り外し可能となり、取り外した後の継手強度および機能の信頼性が補償され、原子炉内で使用してもルースパーツになるおそれが全くない。本発明の実施例を図面を用いて以下に説明する。
（実施例１）図２から図４は請求項１の一実施例を示す。図２は円筒状金属製のカプラー７の両端外側にカプラー７に嵌合する円環状のＳＭＡ製の縮管ドライバー８−１および８−２を設けたＳＭＡ継手３を示す。図３は、継手締結するためにカプラー７の内側に二つの管１０−１，１０−２を挿入した状態を示す。縮管ドライバー８の内径はカプラー７の外径よりも小さい形（原型）に製作したものを拡管（変形：加工誘起変態によって起こる）して径を大きくして図２のように組み立てたものである。
【０００７】この状態で変態終了温度以上に昇温すると、縮管ドライバー８は拡管前の原型形状に形状を回復しようとして縮径する。縮管ドライバー８の縮径によってカプラー７も縮径して管１０−１と１０−２を固着して、管１０−１と１０−２は接続される。通常はこの状態で使用に供される。縮管ドライバー８の形状回復による縮径が終了した後において、本発明では図４に示すように縮管ドライバー８を取り外して使用に供する。原子炉３の炉心モニタハウジング４（以下ＩＣＭハウジング）取り替え工事に従来技術を用いた例は先の図１に示したとおりである。従来技術の代わりに本実施例を用いて原子炉３のＩＣＭハウジング４取り替え工事に用いた例を図５に示す。本例によれば、冷却材である流体５が流動する中で実用に供する場合でも、縮管ドライバー８が受ける静的流体力および動的流体力も受圧面積の減少に対応して低くなり、流体振動や地震による振動荷重も縮管ドライバー８の質量低下に対応して低減することができる。
【０００８】そのため原子炉環境中における疲労破壊や腐食に起因する損傷のおそれも低減され、強度信頼性と継手機能信頼性の両方を向上できる。縮管ドライバー８の取り外しは、原子炉３中では縮管ドライバー８を放電加工で半割れ状に切断して外すのがよい。原子炉中でない場合は通常の機械的切断によって外すことができる。
【０００９】図６から図８は請求項１の別の実施例を示す。図６は円筒状金属製のカプラー７両端の内側にカプラー７に嵌合する円筒状のＳＭＡ製の拡管ドライバー１１−１および１１−２を設けた拡管型ＳＭＡ継手１２を示す。図７は、継手締結するためにカプラー７の外側に二つの管１０−１，１０−２を挿入した状態を示す。拡管ドライバー１１の外径はカプラー７の内径よりも大きい形（原型）に製作したものを縮管（加工誘起変態）して径を小さくして図６のように組み立てたものである。
【００１０】この状態で変態終了温度以上に昇温すると、拡管ドライバー１１は縮管前の原型形状に形状を回復しようとして拡管する。拡管ドライバー１１の拡管によってカプラー７も拡管して管１０−１と１０−２を固着して、管１０−１と１０−２は接続される。その後において、本発明では図８に示すように拡管ドライバー１１を取り外して使用に供する。本例の効果も上で述べた縮管型ＳＭＡ継手の場合と同様である。
【００１１】図９は請求項２の実施例に用いる着脱を自在にできる両端部に着脱部１３−ａ，１３−ｂを備えた分割型ドライバー１３を示す。図１０は２個の分割型ドライバー１３−１，１３−２を用い、着脱部１３−ａ，１３−ｂを係合して円筒状の分割型ドライバー１３に組み立てた状態を示す。この分割型ドライバー１３を用いて、図２の例と同様に内側にカプラー７を装着することにより請求項１と同様に継手を構成することができる。本例によれば管を締結した後に、着脱部１３−ａ，１３−ｂの結合を外すことによって分割型ドライバー１３を簡単に継手から外すことができ、カプラー７のみで継手を構成することができる。
【００１２】図１１は請求項３の実施例におけるＳＭＡ継手１に示す。本例ではドライバー２が嵌め合される部分に対応するカプラー７の嵌合相当部分７−ａ，７−ｂの厚さをＳＭＡ製のドライバー２が嵌合されない部分７−ｃよりも厚くしてある。本例においても、請求項１および２と同様にしてドライバー２の形状が回復し、継手締結が終了した後にドライバー２のみをカプラー７から取り外し、該カプラー７のみで二つの部材を締結する。本例によれば嵌合相当部分７−ａ，７−ｂ厚さが厚いために締結部の強度を強くできるので、締結部の信頼性を向上することができる。
【００１３】図１２は請求項４の実施例におけるＳＭＡ継手１を示す。本例ではカプラー７の外側に、大きさの異なる筒状金属のグリッパー１４−１，１４−２を設け、カプラー７とグリッパー１４の間の環状隙間に部分的にＳＭＡ製の収縮型セグメントドライバー１５−１，１５−２を挿入してある。図１３は、収縮型セグメントドライバー１５を挿入してある横断面を示す。
【００１４】本例においても、これまでの例と同様にして収縮型セグメントドライバー１５の形状が回復し、継手締結が終了した後にはグリッパー１４と収縮型セグメントドライバー１５をカプラー７から取り外し、該カプラー７のみで二つの部材を締結する。本例によればグリッパー１４を取り外すだけで、収縮型セグメントドライバー１５を極めて簡単に取り外すことができる。グリッパー１４を分割型ドライバー１３と同じ構造にしておくことにより、グリッパー１４の取り外しそのものを簡単に行うことができる。
【００１５】図１４は請求項５の実施例におけるＳＭＡ継手１を示す。本例ではカプラー７の内側に、大きさの異なる筒状金属のグリッパー１４−１，１４−２を設け、カプラー７とグリッパー１４の間の環状隙間に部分的にＳＭＡ製の伸長型セグメントドライバー１６−１，１６−２を挿入してある。
【００１６】本例においても、カプラー７の外側に嵌めた２本の管を伸長型セグメントドライバー１６の形状回復によって締結させた後にグリッパー１４と伸長型セグメントドライバー１６をカプラー７から取り外し、該カプラー７のみで２本の管を締結する。本例によればグリッパー１４を取り外すだけで、伸長型セグメントドライバー１６を極めて簡単に取り外すことができる。以上の実施例は全て円筒を例に取って説明してきたが、角筒の場合も以上の実施例と同様にして行うことができる。
【００１７】
【発明の効果】本発明によれば、原子炉のＩＣＭハウジング取り替えのように流体中で実用に供しても過大な流体力，振動荷重を受けず、かつルースパーツとならない強度信頼性と継手機能の高い管継手を供することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００５１０８
【氏名又は名称】株式会社日立製作所
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| 【出願日】 |
平成９年（１９９７）６月２３日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】小川 勝男
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| 【公開番号】 |
特開平１１−１３９５１ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）１月２２日 |
| 【出願番号】 |
特願平９−１６５６０４ |
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