JP2012106249A - 拡管工具 - Google Patents

Abstract

【課題】適切な拡管作業を可能にすること。
【解決手段】管材Ｐを液圧で内方から押し広げて管穴に固定させるマンドレル部１３の外周面上に軸線方向に間隔を空けて２つの液封部を配置する。液封部は、液体排出口１３ｃ側から順に、前記外周面上を軸線方向に移動可能な環状弾性部材１５，１６、環状弾性部材１５，１６に対向させたテーパ状の傾斜面を有する環状ガイド部材１７，１８及び環状ガイド部材１７，１８からの押圧力で圧縮して外径が拡大する環状変形部材１９，２０と、その移動が不能な環状係止部材２１，２２と、を備える。環状弾性部材１５，１６は、管材Ｐの内径よりも外径が小さく且つ前記傾斜面上を軸線方向に沿って移動できるよう成形する。環状係止部材２１，２２やその外周面上の環状位置決め部材２３，２４には、環状位置決め部材２３，２４の夫々の環状の端面側にできる空間を連通させる連通溝２１ａ，２２ａを設けることが好ましい。
【選択図】図２

Description

本発明は、管保持部材の管穴へと挿入した管材を内方から押し広げることで当該管穴に固定させる拡管工具に関する。

従来、この種の拡管工具を用いた管材の拡管工法としては、様々なものが知られている。例えば、下記の特許文献１から４には、原子力プラントで熱交換器として使用される蒸気発生器の伝熱管の拡管工具と拡管工法が開示されている。その特許文献１及び２の拡管工法は、管材内部に充填した液体の液圧で管材を内方から押し広げる所謂液圧拡管工法と云われるものである。ここで、その特許文献１には、管材に挿入されるマンドレルの外周面に、軸線方向にて間隔を空けて設けた２つの液封部と、夫々の液封部の間に配置した液体の排出口と、を備えた拡管工具が記載されている。その液封部は、液体の排出口側から順に配置されたＯリング、ウレタンゴムリング及びバックアップリングによって液封の機能を為している。この拡管工具においては、Ｏリングに液圧が加わると否とに拘わらず、Ｏリングが管材の内壁面との間で液密性を高めている。更に、この拡管工具においては、液圧の加わったＯリングからウレタンゴムリングに対して押圧力が作用すると、バックアップリングで軸線方向への動きが規制されているウレタンゴムリングが圧縮しながら外径を拡大させるので、管材を内壁面側から拡管させると共に、その管材の内壁面との間で液密性を高めている。また、特許文献３には、特許文献１の記載のものと同様に２つの液封部とこれらの間の液体の排出口とを備えた拡管工具が示されている。この特許文献３に記載の一方の液封部は、管材に液密性を確保した状態で挿入されたまま拡管時に移動も変形もしない。これに対して、他方の液封部は、液体の排出口側から順に２つの軟質弾性体と硬質弾性体とを備えており、拡管時に軸線方向へと移動しながら外径方向へと拡大していく。この拡管工具においては、その内の１つの軟質弾性体によって、液圧が加わる以前から液密性が確保されている。また、特許文献４の拡管工法は、放射状に配置した拡管ローラを管材内部に挿入し、その拡管ローラをマンドレルで径方向に押し開きつつ軸線方向に移動させることで管材を内方から押し広げる所謂ローラ拡管工法と云われるものである。また、特許文献５の拡管工法は、管材の端部をローラ拡管した後、管材の拡管対象となる部分（以下、「拡管対象部位」という。）の大部分を液圧拡管し、更にその後で拡管が為されなかった部分をローラ拡管している。

特開２００１−２６９７３２号公報 実開昭６３−１０１１２７号公報 特許第３４１６２２０号公報 実開昭６３−００６１２５号公報 特開２００８−０２５９１８号公報

ところで、そのような拡管工法においては、管材の拡管対象部位を正確に拡管させることが当然のことながら重要であるが、その拡管対象部位以外を拡管させないことも重要である。例えば、液圧拡管工法においては、その拡管対象部位から液体が漏れ出てしまうと、拡管対象部位以外に液圧が加わって拡管されてしまう可能性がある。つまり、この液圧拡管工法においては、液密性の確保が拡管対象部位に対する適切な拡管作業を行う上で大切な要件となる。

そこで、本発明は、かかる従来例の有する不都合を改善し、拡管対象部位に対する適切な拡管作業を可能にする拡管工具を提供することを、その目的とする。

上記目的を達成する為、本発明は、管保持部材の管穴へと挿入された管材の内部に挿入し、その管材を液体排出口から供給した液体の圧力で内方から押し広げて前記管穴に固定させるマンドレル部と、このマンドレル部の外周面上にて軸線方向に間隔を空けて配置し、その間よりも外への前記液体の漏出を抑える２つの液封部と、を備えた拡管工具において、前記液封部は、前記液体排出口側から軸線方向へと順に、前記マンドレル部の外周面上を軸線方向に移動可能な環状弾性部材（Ｏリング）、環状ガイド部材及び環状変形部材（ウレタンゴムリング）と、前記マンドレル部の外周面上を軸線方向に移動不能な環状係止部材と、を備える。そして、前記環状ガイド部材は、前記環状弾性部材に対向させたテーパ状の傾斜面を有し、前記環状弾性部材は、前記管材の内径よりも外径が小さく且つ前記環状ガイド部材の傾斜面上を軸線方向に沿って移動できるよう成形し、前記環状変形部材は、前記環状ガイド部材からの軸線方向の押圧力で圧縮させられて外径を拡大させることができるよう成形したことを特徴としている。

ここで、夫々の前記環状係止部材の外周面上には、前記管材の内径と同等の外径を有する環状位置決め部材を設けることが望ましい。

また、少なくとも前記マンドレル部の先端側に配置した前記環状係止部材と前記環状位置決め部材の内の少なくとも一方には、その環状位置決め部材の夫々の環状の端面側にできる空間を連通させる連通溝を設けることが望ましい。

本発明に係る拡管工具においては、管材の内径よりも外径の小さい環状弾性部材について液圧により環状ガイド部材に案内させることでテーパ状の傾斜面上を移動させ、その傾斜面と管材の内壁面とに圧着させることで拡管対象部位の液密性を確保する。これが為、この拡管工具は、液圧が印加される前から既に管材の内壁面に圧着しており、液圧が加わることで軸線方向へと移動して環状変形部材（ウレタンゴムリング）を圧縮する上記の特許文献１の環状弾性部材（Ｏリング）に対して、環状弾性部材の耐久性の向上と環状弾性部材による液密性の向上とを図ることができる。つまり、従来の環状弾性部材が繰り返し使用することで管材の内壁面との間で外周面を摩耗させてしまう。それに対して、本発明に係る環状弾性部材は、そのような外周面の摩耗を抑えることができるので、耐久性が向上する。そして、本発明に係る環状弾性部材は、その耐久性の向上に伴う液密性の低下を抑制できるのみならず、液圧によるテーパ状の傾斜面に沿った方向の押圧力（液圧による軸線方向及び径方向外側への押圧力）でその傾斜面と管材の内壁面とに圧着させるので、自身の弾性による径方向外側への押圧力と液圧による軸線方向の押圧力しか加えることのできない従来の環状弾性部材よりも液密性が向上する。更に、この拡管工具においては、環状ガイド部材からの軸線方向の押圧力で圧縮させられて外径を拡大させた環状変形部材によっても管材の拡管が行われ、その際に環状変形部材が管材の内壁面に圧着しているので、液密性を向上させることもできる。このように、本発明に係る拡管工具に依れば、拡管対象部位の液密性を十分に確保できるので、その拡管対象部位に対する適切な拡管作業が可能になる。また、この拡管工具においては、環状位置決め部材を設けることによって、管材と拡管工具の中心軸を略一致させることができるので、管材の内壁面に対して均等に液圧を加えることができ、均等な拡管が可能になる。また、この拡管工具においては、その環状位置決め部材の夫々の環状の端面側にできる空間を連通させる連通溝を設けることによって、環状弾性部材が液密性を発揮させる前に拡管対象部位から漏れ出た液体をその連通溝から逃がすことできるので、漏れ出た液体の液圧による無用な拡管動作を防ぐことができる。

図１は、本発明に係る拡管工具が使用される液圧拡管システムの一例を示す図である。 図２は、本発明に係る拡管工具を示す図である。 図３は、図２のＸ−Ｘ線で切った断面図であり、液体流動用の貫通穴や液体排出口の周辺について示す図である。 図４は、図２のＸ−Ｘ線で切った部分断面図であり、拡管工具の先端側を示す図である。 図５は、本発明に係る拡管工具による拡管作業を終えたときの状態を示す図である。 図６は、本発明に係る拡管工具の他の例を示す図である。 図７は、図６のＹ−Ｙ線で切った断面図である。 図８は、本発明に係る拡管工具による拡管作業の適用が可能な蒸気発生器を備えた原子力プラントの一例を示す図である。 図９は、本発明に係る拡管工具による拡管作業の適用が可能な伝熱管を備えた蒸気発生器の一例を示す図である。

以下に、本発明に係る拡管工具の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。尚、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。

［実施例］
本発明に係る拡管工具の実施例を図１から図９に基づいて説明する。

本実施例の拡管工具は、管材の内部に高圧の液体を供給することで内方から押し広げる液圧拡管工法に利用されるものであり、その内部に対して液体の供給を行うものである。

図１の符号１は本実施例の拡管工具を示し、同図の符号５０は液圧拡管システムを示す。ここで例示する液圧拡管システム５０は、管保持部材Ｓの管穴に挿入された管材Ｐの内部へと差し込む拡管工具１と、この拡管工具１を管材Ｐの内部に対して抜き差しする位置決め装置５１と、その拡管工具１に液体を圧送する液体供給装置５２と、その位置決め装置５１及び液体供給装置５２の動作を制御する制御装置５３と、を備える。拡管前の管材Ｐは、その外径が管穴よりも小さい。

液圧拡管システム５０においては、制御装置５３が位置決め装置５１を制御し、拡管工具１を管材Ｐの内部に挿入する。しかる後、その制御装置５３は、液体供給装置５２を制御して、所定の高圧にまで昇圧させた液体を拡管工具１に供給する。これにより、その拡管工具１からは液体が管材Ｐの内部に流出するので、管材Ｐは、その内部に充満させた液体の圧力によって内方から押し広げられる。制御装置５３は、管材Ｐの拡管工程の終了後、液体供給装置５２を制御して液圧を低下させ、位置決め装置５１を制御して拡管工具１を管材Ｐの内部から抜く。尚、拡管工具１の抜き差しについては、位置決め装置５１に替えて作業者が手動で行ってもよい。

その拡管工具１は、図２に示すように、円柱状の基部１１と、この基部１１の一端からその軸線方向に向けて延設した液体導入部１２と、その基部１１の他端からその軸線方向に向けて延設したマンドレル部１３と、を有する。

液体導入部１２は、例えば外径が基部１１の外径よりも小さい同心円の円柱状に成形する。この液体導入部１２は、拡管工具１において液体供給装置５２からの液体が導入される部分であるが、その液体供給装置５２の液体供給部（図示略）に挿入される結合部でもある。これが為、この液体導入部１２には、その液体供給部との間からの液漏れを防ぐべく、その外周面上に弾性材料からなる環状の弾性部材（以下、「環状弾性部材」という。）１４が配置されている。その環状弾性部材１４には、例えばＯリングを用いる。ここでは、その外周面に形成した環状の溝に環状弾性部材１４を配置している。

この液体導入部１２には、図３に示すように、その中心軸上に貫通穴１２ａを形成する。液体供給装置５２において液体供給部まで圧送されてきた液体（水）は、この液体導入部１２の端面において貫通穴１２ａの成す開口部分から流入する。

ここで、基部１１は、その液体導入部１２と同様の中心軸上の貫通穴１１ａを有する。その貫通穴１１ａと液体導入部１２の貫通穴１２ａとは連通させているので、貫通穴１２ａに送り込まれた液体は、基部１１の貫通穴１１ａにまで流入する。尚、この例示では、基部１１と液体導入部１２とが一体成形されているので、貫通穴１１ａ，１２ａが１本の貫通穴として形成される。

更に、マンドレル部１３にも、それらと同様の中心軸を中心にして軸線方向に沿った貫通穴１３ａを形成している。その貫通穴１３ａは、液体導入部１２の貫通穴１２ａに連通させる。これが為、液体供給装置５２から供給された液体は、マンドレル部１３の貫通穴１３ａまで送られる。

そのマンドレル部１３は、例えば外径が基部１１の外径よりも小さい同心円の円柱状に成形する。具体的に、このマンドレル部１３は、図２に示すように、第１円柱部１３Ａと、この第１円柱部１３Ａの夫々の端面からその軸線方向に向けて各々延設した第２及び第３の円柱部１３Ｂ，１３Ｃと、に大別される。この例示では、その第１から第３の円柱部１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃを一体成形している。また、第２及び第３の円柱部１３Ｂ，１３Ｃの外径は、図３及び図４に示すように、第１円柱部１３Ａの外径よりも小さくしている。第１円柱部１３Ａには、後述する液体排出口１３ｃを形成する。第２円柱部１３Ｂは、第１円柱部１３Ａと基部１１とを繋ぐものである。ここでは、図３に示すように、この第２円柱部１３Ｂを基部１１に螺合して、これらの着脱ができるように構成している。第３円柱部１３Ｃは、マンドレル部１３の先端側を成す。

拡管工具１においては、このマンドレル部１３から液体を排出し、その液体を管材Ｐの拡管対象部位の内部に充満させる。これが為、このマンドレル部１３は、少なくとも拡管対象部位よりも長く成形する。尚、ここでは、マンドレル部１３を管材Ｐの内部へと挿入した際に、このマンドレル部１３側にできた基部１１の環状の端面を管材Ｐの端面に当接させる。ここで、管材Ｐを拡管する際には、液圧拡管工程よりも前に、その管材Ｐの端部を例えば周知のローラ拡管工法によって拡管させることがある。これが為、この場合の液圧拡管による拡管対象部位（以下、「液圧拡管対象部位」という。）とは、管材Ｐの拡管対象部位の全体から少なくともその前工程で実行されたローラ拡管部位を除いた部分のことを指す。図２に例として挙げた管材Ｐは、そのローラ拡管が為された後で且つ液圧拡管が為される前の形状を示している。

このマンドレル部１３の第１円柱部１３Ａには、その外周面と貫通穴１３ａとを連通させる貫通穴１３ｂが形成されている。これにより、その外周面において貫通穴１３ｂの成す開口部分は、液体を管材Ｐの内部に送り込む液体排出口１３ｃとなる。その貫通穴１３ｂは、液体排出口１３ｃが液圧拡管対象部位における管材Ｐの内壁と対向し得る位置にくるよう形成する。ここでは、この貫通穴１３ｂをマンドレル部１３の軸線方向に対して直交させている。従って、液体供給装置５２から供給された液体は、貫通穴１２ａ，１１ａ，１３ａ，１３ｂを順に流動し、液体排出口１３ｃから管材Ｐにおける液圧拡管対象部位の内部に供給される。

この拡管工具１で管材Ｐを拡管させる為には、液圧拡管対象部位に内部から高い液圧を加えるので、供給した液体が外に漏れ出ないようにする必要がある。これが為、マンドレル部１３の外周面上には、その軸線方向において所定の間隔を空け、その間よりも外への液体の漏出を抑える液封部を２つ設ける。液体排出口１３ｃは、その夫々の液封部の間に配置されている。ここでは、供給した液体が液圧拡管対象部位から漏れ出ないようにすればよいので、管材Ｐへとマンドレル部１３を挿入した際の外周面上における液圧拡管対象部位の両端部に相当する夫々の部分へと液封部を設ける。

夫々の液封部は、第１及び第２の環状弾性部材１５，１６を備える。その第１及び第２の環状弾性部材１５，１６には、例えばＯリングを用いる。

ここで、第１及び第２の環状弾性部材１５，１６は、マンドレル部１３の管材Ｐへの挿入を容易ならしめるべく、拡管前の管材Ｐの内径よりも外径の小さいものとして成形する。これが為、この第１及び第２の環状弾性部材１５，１６は、このままでは液密性を確保できない。そこで、第１及び第２の環状弾性部材１５，１６は、先ず、各々第２及び第３の円柱部１３Ｂ，１３Ｃの外周面上を軸線方向へと移動できるように内径を決める。これにより、液圧が供給されたときには、その液圧によって第１及び第２の環状弾性部材１５，１６を軸線方向へと押し動かすことができる。更に、第２円柱部１３Ｂと第３円柱部１３Ｃの夫々の外周面上には、第１環状弾性部材１５と第２環状弾性部材１６とに対向させた同心円のテーパ状（円錐状）の傾斜面を各々設ける。そのテーパ状の傾斜面は、液圧による第１及び第２の環状弾性部材１５，１６の押動方向に沿って外径が拡がる末広がり形状になっている。第１及び第２の環状弾性部材１５，１６は、その傾斜面上を軸線方向に沿って移動できるように形状や素材を決める。また、そのテーパ状の傾斜面は、第１及び第２の環状弾性部材１５，１６から加わる押圧力に基づいて、その第１及び第２の環状弾性部材１５，１６の移動が可能になる傾斜角に設定する。また更に、このテーパ状の傾斜面は、その最大外径部分について、拡管前の管材Ｐの内径よりも小さく、且つ、最大外径部分に到達した第１及び第２の環状弾性部材１５，１６が当該傾斜面と拡管前後の管材Ｐの内壁面とに押圧力を加えることのできる大きさに設定する。これにより、第１及び第２の環状弾性部材１５，１６は、液圧によって圧縮されつつ外径を拡げながら傾斜面上を移動し、図５に示す如く、その傾斜面と管材Ｐの内壁面とに圧着された状態となるので、管材Ｐにおける液圧拡管対象部位の内部の液密性を確保できる。

そのテーパ状の傾斜面は、各々第２円柱部１３Ｂと第３円柱部１３Ｃの夫々の外周面上に配置した第１環状ガイド部材１７と第２環状ガイド部材１８とに設ける。ここでは、その第１及び第２の環状ガイド部材１７，１８の環状の側面をテーパ状の傾斜面として成形する。具体的に、この第１及び第２の環状ガイド部材１７，１８は、一方の環状の端面を自らの中心軸を中心とするテーパ状に成形した環状体である。この第１及び第２の環状ガイド部材１７，１８には、そのテーパ状の傾斜面が第１円柱部１３Ａの夫々の環状の端面と対向するように各々第２及び第３の円柱部１３Ｂ，１３Ｃを挿入する。

この第１及び第２の環状ガイド部材１７，１８は、第１及び第２の環状弾性部材１５，１６からの押圧力で変形し難い例えば金属等の硬質の材料で成形する。従って、その第１及び第２の環状弾性部材１５，１６は、液圧で押動されると、この第１及び第２の環状ガイド部材１７，１８の夫々のテーパ状の傾斜面上を移動することができる。また、この第１及び第２の環状ガイド部材１７，１８は、各々第２及び第３の円柱部１３Ｂ，１３Ｃの外周面上を軸線方向へと移動できるように形状を決める。例えば、第１及び第２の環状ガイド部材１７，１８は、各々第２及び第３の円柱部１３Ｂ，１３Ｃに対してスプライン嵌合させてもよい。これが為、この第１及び第２の環状ガイド部材１７，１８は、そのテーパ状の傾斜面への第１及び第２の環状弾性部材１５，１６からの押圧力によって、軸線方向へと移動することができる（図２→図５）。

このマンドレル部１３においては、図２−４に示すように、その夫々のテーパ状の傾斜面と第１円柱部１３Ａの夫々の環状の端面とを側壁とする第１及び第２の環状溝１３ｄ，１３ｅが形成されており、その第１及び第２の環状溝１３ｄ，１３ｅに第１及び第２の環状弾性部材１５，１６が配置されている。従って、第１及び第２の環状弾性部材１５，１６は、液圧によって第１及び第２の環状溝１３ｄ，１３ｅの溝底（マンドレル部１３の外周面上）やテーパ状の傾斜面上を動く。

更に、第２及び第３の円柱部１３Ｂ，１３Ｃの夫々の外周面上には、第１及び第２の環状ガイド部材１７，１８の他方の環状の端面側（上記のテーパ状の傾斜面とは逆側）に、その端面との当接が可能な環状の端面を備えた第１及び第２の環状変形部材１９，２０も配置している。その第１及び第２の環状変形部材１９，２０とは、挿入される第２及び第３の円柱部１３Ｂ，１３Ｃと同心円の環状体であり、その環状の端面に軸線方向の押圧力が加わることにより、その押圧力による軸線方向への圧縮と外径の拡大とを可能にするものである。この第１及び第２の環状変形部材１９，２０は、各々第２及び第３の円柱部１３Ｂ，１３Ｃの外周面上を軸線方向へと移動できるように形状を決める。

更にまた、第２及び第３の円柱部１３Ｂ，１３Ｃの夫々の外周面上には、第１及び第２の環状変形部材１９，２０における他方の環状の端面側（上記の第１及び第２の環状ガイド部材１７，１８との当接面とは逆側）に、その夫々の端面との当接が可能な環状の端面を備えた第１及び第２の環状係止部材２１，２２も配置している。その第１及び第２の環状係止部材２１，２２は、第２及び第３の円柱部１３Ｂ，１３Ｃの夫々の外周面上を軸線方向へと移動しないように、その第２及び第３の円柱部１３Ｂ，１３Ｃに対して固定する。例えば、ここでは、この第１及び第２の環状係止部材２１，２２を各々第２及び第３の円柱部１３Ｂ，１３Ｃの外周面に螺合する。従って、第２円柱部１３Ｂ及び第３円柱部１３Ｃの外周面上では、液圧が第１及び第２の環状弾性部材１５，１６に加わった際に、第１及び第２の環状弾性部材１５，１６、第１及び第２の環状ガイド部材１７，１８、第１及び第２の環状変形部材１９，２０の順に発生した軸線方向の押圧力が第１及び第２の環状係止部材２１，２２に作用する。その際、第１及び第２の環状係止部材２１，２２は、第２及び第３の円柱部１３Ｂ，１３Ｃの外周面上を移動できないので、第１及び第２の環状弾性部材１５，１６、第１及び第２の環状ガイド部材１７，１８並びに第１及び第２の環状変形部材１９，２０の軸線方向への移動を止める。

その液圧発生時の第１及び第２の環状変形部材１９，２０は、第１及び第２の環状ガイド部材１７，１８と第１及び第２の環状係止部材２１，２２とに挟持された状態になっており、その第１及び第２の環状ガイド部材１７，１８からの押圧力が加わっている。ここで、この第１及び第２の環状変形部材１９，２０は、その押圧力で圧縮させられて外径を拡大させ、且つ、その径方向の変形に伴う押圧力によって管材Ｐを拡管できる形状及び素材に決める。その素材としては、第１及び第２の環状ガイド部材１７，１８からの押圧力で圧縮されて外径を拡大させることが可能な軟質ではあるが、その拡大に伴い管材Ｐの拡管を可能にするだけの硬度を有するもの（例えば樹脂等）を用いる。例えば、この第１及び第２の環状変形部材１９，２０は、ウレタンからなるウレタンゴムリングとする。これが為、この第１及び第２の環状変形部材１９，２０は、その押圧力によって軸線方向に押し潰されると共に、押圧力印加前よりも外径が拡がる（図２→図５）。この拡管工具１においては、その際に、第１及び第２の環状変形部材１９，２０の外径の拡大によっても管材Ｐを拡管させる。従って、第１及び第２の環状変形部材１９，２０は、少なくともその拡管に適した外径にまで拡大できるように、第１及び第２の環状ガイド部材１７，１８からの押圧力の大きさも考慮に入れて素材、肉厚（外径及び内径）及び幅（軸線方向の幅）を決める。ここで、その素材は、繰り返しの使用に耐え得るよう、第１及び第２の環状ガイド部材１７，１８からの押圧力が解除された際に元の形状に戻ることのできるものであることが望ましい。

このように、一方の液封部は、液体排出口１３ｃ側から順に、マンドレル部１３の外周面上を軸線方向に移動可能な第１環状弾性部材１５、第１環状ガイド部材１７及び第１環状変形部材１９と、マンドレル部１３の外周面上を軸線方向に移動不能な第１環状係止部材２１と、を備える。また、他方の液封部は、液体排出口１３ｃ側から順に、マンドレル部１３の外周面上を軸線方向に移動可能な第２環状弾性部材１６、第２環状ガイド部材１８及び第２環状変形部材２０と、マンドレル部１３の外周面上を軸線方向に移動不能な第２環状係止部材２２と、を備える。

この拡管工具１においては、高圧の液体が供給されると、第１及び第２の環状弾性部材１５，１６並びに第１及び第２の環状ガイド部材１７，１８の押圧力によって第１及び第２の環状変形部材１９，２０の外径が拡大し、管材Ｐを外径が管保持部材Ｓの管穴の内壁面に至るまで拡管させることができる。

ここで、この拡管工具１においては、管材Ｐの内径よりも外径の小さい第１及び第２の環状弾性部材１５，１６について液圧により第１及び第２の環状ガイド部材１７，１８に案内させることでテーパ状の傾斜面上を移動させ、その傾斜面と管材Ｐの内壁面とに圧着させることで液圧拡管対象部位の液密性を確保する。これが為、この拡管工具１は、液圧が印加される前から既に管材Ｐの内壁面に圧着しており、液圧が加わることで軸線方向へと移動して環状変形部材（ウレタンゴムリング）を圧縮する前述した特許文献１の環状弾性部材（Ｏリング）に対して、第１及び第２の環状弾性部材１５，１６の耐久性の向上と第１及び第２の環状弾性部材１５，１６による液密性の向上とを図ることができる。つまり、従来の環状弾性部材が繰り返し使用することで管材Ｐの内壁面との間で外周面を摩耗させてしまう。それに対して、本実施例の第１及び第２の環状弾性部材１５，１６は、そのような外周面の摩耗を抑えることができるので、耐久性が向上する。そして、この第１及び第２の環状弾性部材１５，１６は、その耐久性の向上に伴う液密性の低下を抑制できるのみならず、液圧によるテーパ状の傾斜面に沿った方向の押圧力（液圧による軸線方向及び径方向外側への押圧力）でその傾斜面と管材Ｐの内壁面とに圧着させるので、自身の弾性による径方向外側への押圧力と液圧による軸線方向の押圧力しか加えることのできない従来の環状弾性部材よりも液密性が向上する。更に、この拡管工具１においては、第１及び第２の環状ガイド部材１７，１８からの軸線方向の押圧力で圧縮させられて外径を拡大させた第１及び第２の環状変形部材１９，２０によっても管材Ｐの拡管が行われ、その際に第１及び第２の環状変形部材１９，２０が管材Ｐの内壁面に圧着しているので、液密性を向上させることもできる。即ち、拡管動作の際には、第１及び第２の環状ガイド部材１７，１８に案内された第１及び第２の環状弾性部材１５，１６と、その第１及び第２の環状ガイド部材１７，１８からの押圧力により外径が拡大した第１及び第２の環状変形部材１９，２０と、が相俟って液密性を向上させている。これが為、この拡管工具１は、拡管対象部位の液密性を十二分に確保できるので、管材Ｐの液圧拡管対象部位に対する適切な拡管作業が可能になる。

また、第１及び第２の環状変形部材１９，２０は管材Ｐの拡管が可能な硬度を有するものの軟質の材料で成形されているので、管材Ｐは、図５に示すように、その第１及び第２の環状変形部材１９，２０によって拡管される部分と拡管されない部分との境界が滑らかに繋がる形状となる。

また、第１及び第２の環状係止部材２１，２２の夫々の外周面上には、第１及び第２の環状位置決め部材２３，２４を配置している。これら第１及び第２の環状位置決め部材２３，２４は、管材Ｐの中心軸とマンドレル部１３の中心軸とのずれを抑える為の位置決め用の環状部材（センタリングバンド）であり、その外径が拡管前の管材Ｐの内径と略同等の大きさになるよう成形する。その外径は、マンドレル部１３の挿入性を損なわない範囲内で管材Ｐの内径よりも小さくする。第１及び第２の環状位置決め部材２３，２４は、第１及び第２の環状係止部材２１，２２に対して例えば螺合又は嵌合させる。拡管工具１においては、この第１及び第２の環状位置決め部材２３，２４によって、管材Ｐにおける液圧拡管対象部位の内壁面に対して均等に液圧と第１及び第２の環状弾性部材１５，１６の押圧力を掛けることができる。

また、第２円柱部１３Ｂと第３円柱部１３Ｃの夫々の外周面上には、詳述はしないが更に様々な環状部材が配置される場合もある。その場合、その環状部材は、第２円柱部１３Ｂや第３円柱部１３Ｃの外周面に螺合させるよう内周面を形成し、その第２円柱部１３Ｂや第３円柱部１３Ｃから取り外せるようにしておくことが好ましい。第１及び第２の環状係止部材２１，２２についても同様に取り外しができるようにすることが好ましい。これにより、第１及び第２の環状弾性部材１５，１６や第１及び第２の環状変形部材１９，２０は、第２円柱部１３Ｂや第３円柱部１３Ｃから取り外すことができるので、使用の結果、液密性の低下や拡管機能の低下が見受けられた際に交換できる。

ところで、第１及び第２の環状弾性部材１５，１６は、液圧による押動動作によって管材Ｐの内壁面に圧着されるまで、その内壁面との間に隙間を生じさせている。これが為、液体排出口１３ｃから排出された液体は、その隙間が塞がるまで、その隙間から一部が漏れ出てしまう可能性がある。そして、その漏れ出た液体は、その隙間が塞がった後、第１及び第２の環状弾性部材１５，１６と第１及び第２の環状位置決め部材２３，２４との間にできる空間に留まる。その空間は、第１及び第２の環状変形部材１９，２０の変形に伴い縮小する。従って、その空間内の液体は、その量を空間の容量が下回ったときに行き場を失う。その際、その行き場を失った液体は、例えば管材Ｐの内壁面を径方向に押圧し、必要以上に大きく拡管させようとする。但し、この例示では、管保持部材Ｓの管穴の径で管材Ｐの拡管量が規制されるので、必要以上に拡管されることはない。故に、例えば第１及び第２の環状位置決め部材２３，２４が金属等の硬質の材料で成形されている場合には、行き場を失った液体の押圧力によって第１及び第２の環状位置決め部材２３，２４が第１及び第２の環状係止部材２１，２２から外れる可能性がある。そのときには、第１及び第２の環状位置決め部材２３，２４による位置決めの機能が低下する。また、例えば第１及び第２の環状位置決め部材２３，２４がウレタン等の軟質の材料で成形されている場合には、行き場を失った液体の押圧力によって第１及び第２の環状位置決め部材２３，２４が予期せぬ形状に変形し、同じく予期せぬ形状へと管材Ｐを拡管させたり、位置決めの機能を低下させたりする。

そこで、第１及び第２の環状係止部材２１，２２には、その外周面上に、第１及び第２の環状位置決め部材２３，２４の夫々の端面側にできる上記の空間と逆側の空間とを連通させる図６及び図７に示す連通溝２１ａ，２２ａを少なくとも１本形成する。その連通溝２１ａ，２２ａは、この例示において第１及び第２の環状係止部材２１，２２の夫々の端面にまで設けていないが、少なくとも一方の端面にまで延設してもよい。このような連通溝２１ａ，２２ａを設けることによって、上記の空間内の液体は、その連通溝２１ａ，２２ａを介して逆側の空間に逃げることができる。従って、この場合には、第１及び第２の環状位置決め部材２３，２４の第１及び第２の環状係止部材２１，２２からの離脱による位置決め機能の低下や、第１及び第２の環状位置決め部材２３，２４の変形に伴う管材Ｐの予期せぬ形状への拡管を抑えることができる。

この例示では第１及び第２の環状係止部材２１，２２に各々連通溝２１ａ，２２ａを設けているが、この種の連通溝は、この第１及び第２の環状係止部材２１，２２に替えて又は当該第１及び第２の環状係止部材２１，２２の連通溝２１ａ，２２ａと共に、第１及び第２の環状位置決め部材２３，２４の夫々の内周面上に設けてもよい。また、この種の連通溝は、少なくともマンドレル部１３の先端側に位置する第２環状係止部材２２側に設ければよい。

この拡管工具１は、図５に示すように、第１環状位置決め部材２３の近傍において管材Ｐを拡管し難い。これが為、この液圧拡管工程よりも前に前述したローラ拡管が実行された場合、管材Ｐには、ローラ拡管による端部側の拡管終了部分と液圧拡管による拡管終了部分との間に拡管未終了部分が残ってしまう。これが為、液圧拡管を終えた後で、その拡管未終了部分を拡管させるべく、再びローラ拡管を行う。その際のローラ拡管は、所謂周知の１ステップローラ拡管と云われるものである。つまり、本実施例の拡管工具１は、少なくともローラ拡管工程、液圧拡管工程、ローラ拡管工程を経て拡管作業を行う拡管方法に、例えば前述した特開２００８−０２５９１８号公報（特許文献５）に記載の拡管方法に適用することも可能である。

ここで、本実施例のマンドレル部１３においては、第１円柱部１３Ａの外径を第２及び第３の円柱部１３Ｂ，１３Ｃの外径よりも大きくしているので、第１及び第２の環状溝１３ｄ，１３ｅが形成されることになる。これが為、この例示では、その第１及び第２の環状溝１３ｄ，１３ｅの中に第１及び第２の環状弾性部材１５，１６を配置している。一方、マンドレル部１３は、その例示に替えて、第１円柱部１３Ａの外径を第２及び第３の円柱部１３Ｂ，１３Ｃの外径と同じ大きさにしてもよい。この場合であっても、この拡管工具１は、第１及び第２の環状弾性部材１５，１６の間に液体排出口１３ｃを設けることで、上記の例示と同様の拡管動作を行うことが可能であり、その例示と同様の効果を奏することができる。

以上示した拡管工具の具体的な適用例としては、例えば原子力プラントが考えられる。図８の符号１００は、原子力プラントの一例を示す。

ここで例示する原子力プラント１００は、加圧水型軽水炉原子力発電設備である。この原子力プラント１００は、原子炉格納容器１１０内において、原子炉１２０、加圧器１３０、蒸気発生器１４０及びポンプ１５０を一次冷却材管１６０により順次連結することによって、一次冷却材の循環経路（一次系循環経路）を構成している。また、この原子力プラント１００においては、その蒸気発生器１４０とタービン２１０との間に二次冷却材（水）の循環経路（二次系循環経路）が構成される。

この原子力プラント１００では、先ず、一次冷却材を原子炉１２０で加熱して高温・高圧にし、これを加圧器１３０で加圧して圧力が一定に維持された状態のまま蒸気発生器１４０に供給する。その蒸気発生器１４０においては、一次冷却材と二次冷却材との熱交換が行われることにより、二次冷却材が蒸発して蒸気となる。原子力プラント１００においては、その蒸気となった二次冷却材がタービン２１０に供給されることにより、タービン２１０が駆動して発電機２２０に動力が供給される。尚、蒸気発生器１４０で熱交換に供された一次冷却材は、ポンプ１５０の駆動に伴い一次冷却材管１６０を介して原子炉１２０に回収される。また、タービン２１０を通過した二次冷却材は、復水器２３０にて冷却された後で、二次冷却材管２４０を介して蒸気発生器１４０に回収される。

その蒸気発生器１４０は、図９に示すように、胴部１４１と、複数の伝熱管１４２と、気水分離器１４３と、湿分分離器１４４と、を有する。

胴部１４１は、略円筒形状で且つ中空密閉構造を有するものであり、長手方向を鉛直方向に向けて配置する。また、この胴部１４１は、管板１４１１と仕切板１４１２とにより区画されて成る一対の水室１４１３，１４１４を底部に有する。一方の水室１４１３は、入口側ノズル１４１５を介して一次冷却材管１６０の加圧器１３０側に接続する。他方の水室１４１４は、出口側ノズル１４１６を介して一次冷却材管１６０のポンプ１５０側に接続する。

伝熱管１４２は、略Ｕ字形状を有するものであり、両端部を鉛直下方に向けて胴部１４１内に配置する。この伝熱管１４２は、夫々の端部が管板１４１１に挿入した状態で支持されており、その内の一方を入口側の水室１４１３に開口させると共に、他方を出口側の水室１４１４に開口させている。ここで、胴部１４１内には管板１４１１の鉛直上方部分に円筒形状の管群外筒１４５を配置しており、夫々の伝熱管１４２は、その管群外筒１４５内に配置する。更に、その管群外筒１４５内には複数の管支持板１４６が長手方向に所定間隔を隔てて配列されているので、夫々の伝熱管１４２は、それら各管支持板１４６に対しても挿入した状態で支持させる。尚、その管群外筒１４５は、胴部１４１の内壁に対して隙間を開けた状態で配置している。

気水分離器１４３と湿分分離器１４４は、胴部１４１の上部に配置する。その気水分離器１４３は、給水を蒸気と熱水とに分離する装置である。湿分分離器１４４は、分離された蒸気の湿分を除去して乾き蒸気に近い状態とする装置である。

この蒸気発生器１４０では、一次冷却材（例えば原子炉冷却材及び中性子減速材として使用可能な軽水）が入口側ノズル１４１５から入口側の水室１４１３に流入し、伝熱管１４２を通って出口側の水室１４１４に入り、出口側ノズル１４１６から外部に排出される。また、二次冷却材は、給水管１４１７から胴部１４１内に導入されて管群外筒１４５内を通る。このとき、この蒸気発生器１４０では、一次冷却材と二次冷却材との熱交換が伝熱管１４２を介して行われて、二次冷却材が加熱される。そして、この蒸気発生器１４０においては、その二次冷却材が気水分離器１４３と湿分分離器１４４を通過することにより、二次冷却水の蒸気成分が取り出されてタービン２１０側に供給する。

この蒸気発生器１４０は、その製造過程において、管材Ｐたる伝熱管１４２を管保持部材Ｓとしての管板１４１１の管穴に挿入し、この伝熱管１４２を内方から押し広げることで当該管穴に固定する。従って、本実施例の拡管工具１は、その伝熱管１４２と管板１４１１との取り付けに使用することができる。

以上のように、本発明に係る拡管工具は、拡管対象部位に対する適切な拡管作業を可能にする技術に有用である。

１ 拡管工具
１１ 基部
１２ 液体導入部
１１ａ，１２ａ，１３ａ，１３ｂ 貫通穴
１３ マンドレル部
１３ｃ 液体排出口
１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ 第１から第３の円柱部
１５，１６ 第１及び第２の環状弾性部材
１７，１８ 第１及び第２の環状ガイド部材
１９，２０ 第１及び第２の環状変形部材
２１，２２ 第１及び第２の環状係止部材
２１ａ，２２ａ 連通溝
２３，２４ 第１及び第２の環状位置決め部材
１４０ 蒸気発生器
１４２ 伝熱管
１４１１ 管板
Ｐ 管材

Claims (3)

1. 管保持部材の管穴へと挿入された管材の内部に挿入し、該管材を液体排出口から供給した液体の圧力で内方から押し広げて前記管穴に固定させるマンドレル部と、該マンドレル部の外周面上にて軸線方向に間隔を空けて配置し、その間よりも外への前記液体の漏出を抑える２つの液封部と、を備えた拡管工具において、
   前記液封部は、前記液体排出口側から軸線方向へと順に、前記マンドレル部の外周面上を軸線方向に移動可能な環状弾性部材、環状ガイド部材及び環状変形部材と、前記マンドレル部の外周面上を軸線方向に移動不能な環状係止部材と、を備え、
   前記環状ガイド部材は、前記環状弾性部材に対向させたテーパ状の傾斜面を有し、
   前記環状弾性部材は、前記管材の内径よりも外径が小さく且つ前記環状ガイド部材の傾斜面上を軸線方向に沿って移動できるよう成形し、
   前記環状変形部材は、前記環状ガイド部材からの軸線方向の押圧力で圧縮させられて外径を拡大させることができるよう成形したことを特徴とする拡管工具。
2. 夫々の前記環状係止部材の外周面上に前記管材の内径と同等の外径を有する環状位置決め部材を設けたことを特徴とする請求項１記載の拡管工具。
3. 少なくとも前記マンドレル部の先端側に配置した前記環状係止部材と前記環状位置決め部材の内の少なくとも一方には、該環状位置決め部材の夫々の環状の端面側にできる空間を連通させる連通溝を設けたことを特徴とする請求項２記載の拡管工具。

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