JP2020187098A - 配管の接続位置の算出装置および方法並びに配管の接続方法 - Google Patents

Abstract

【課題】配管接続作業の作業性の向上を図る。【解決手段】配管の接続位置の算出装置１０は、管台の端部と既設配管の端部と接続配管元管の端部を３次元計測する３次元計測部１１と、３次元計測部が計測した管台の端部の位置と既設配管の端部の位置と接続配管元管の各端部の位置を基準点が同じである座標データに変換して３次元データを生成する３次元データ生成部２１と、３次元データ生成部が生成した３次元データに基づいて接続配管元管同士の軸方向に対する第１接続角度θ１を算出すると共に第２接続配管元管と加圧器安全配管との軸方向に対する接続角度θ２を算出する接続角度算出部２２と、第１接続角度θ１が予め設定された第１規定角度θａより小さくなると共に第２接続角度θ２が予め設定された第２規定角度θｂより小さくなるように複数の接続配管元管の各端部の切断位置を算出する切断位置算出部２３とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、複数の配管を接続する配管の接続位置の算出装置および方法、並びに、配管の接続方法に関するものである。

プラントなどでは、空気、蒸気、排気などのガス、または、液体などを搬送するための各種の配管が配置されている。この配管は、経年劣化などにより部分的に交換する必要がある。配管を部分的に交換する場合、まず、配管における劣化部分を切断して除去する。次に、除去した部分に配置する接続配管を製作する。そして、接続配管をクレーンなどにより吊り上げて既設配管の接続部との位置合わせを行った後、接続配管と既設配管を溶接により接続する。このような配管を接続する技術としては、例えば、下記特許文献１に記載されたものがある。

特開２０１１−１１８５８１号公報

特許文献１では、既設置配管および曲がり配管の先端部の形状と位置の３次元データを作成し、既設置配管および曲がり配管の軸心と交点に基づいて曲がり配管を既設置配管に対して最適な位置に配置し、端面と切断面との距離を加工量として算出している。ところで、配管を部分的に交換するとき、交換する部分が複雑形状をなす場合は、交換する接続配管を複数に分割することが考えられる。この場合、複数の配管の曲り方向を考慮する必要があるため、配管接続作業が複雑化し、作業性が低下してしまう可能性がある。

本発明は、上述した課題を解決するものであり、配管接続作業の作業性の向上を図る配管の接続位置の算出装置および方法並びに配管の接続方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための本発明の配管の接続位置の算出装置は、第１既設配管の端部と第２既設配管の端部との間に接続される複数の接続配管の各端部の接続位置を算出するものであって、前記第１既設配管の端部と前記第２既設配管の端部と前記複数の接続配管の各端部を３次元計測する３次元計測部と、前記３次元計測部が計測した前記第１既設配管の端部の位置と前記第２既設配管の端部の位置と前記複数の接続配管の各端部の位置を基準点が同じである座標データに変換して３次元データを生成する３次元データ生成部と、前記３次元データ生成部が生成した前記３次元データに基づいて前記複数の接続配管同士の軸方向に対する第１接続角度を算出すると共に前記第１既設配管または前記第２既設配管と前記複数の接続配管との軸方向に対する第２接続角度を算出する接続角度算出部と、前記第１接続角度が予め設定された第１規定角度より小さくなると共に前記第２接続角度が予め設定された第２規定角度より小さくなるように前記複数の接続配管の各端部の切断位置を算出する切断位置算出部と、を備えることを特徴とするものである。

従って、３次元データに基づいて第１既設配管または第２既設配管と複数の接続配管との軸方向に対する第１接続角度を算出すると共に、複数の接続配管同士の軸方向に対する第２接続角度を算出し、第１接続角度が第１規定角度より小さくなると共に第２接続角度が第２規定角度より小さくなるように複数の接続配管の各端部の切断位置を算出することから、第１既設配管の端部と第２既設配管の端部との間に接続される複数の接続配管の各端部の接続位置を容易に規定することができ、配管接続作業の作業性の向上を図ることができる。

本発明の配管の接続位置の算出装置では、前記切断位置算出部は、前記複数の接続配管を必要に応じて周方向に回動したときに、前記第１接続角度が前記第１規定角度より小さくなると共に前記第２接続角度が前記第２規定角度より小さくなる前記複数の接続配管の各端部の切断位置を算出することを特徴としている。

従って、複数の接続配管を必要に応じて周方向に回動したときに、第１接続角度が第１規定角度より小さくなると共に第２接続角度が第２規定角度より小さくなる複数の接続配管の各端部の切断位置を算出することから、第１既設配管の端部と第２既設配管の端部との間に接続される複数の接続配管の各端部の接続位置を容易に規定することができる。

本発明の配管の接続位置の算出装置では、前記複数の接続配管は、少なくとも一方の端部が余長部を含んでおり、前記切断位置算出部は、前記余長部における切断位置を算出することを特徴としている。

従って、予め接続配管に余長部を設けておき、切断位置算出部が余長部における切断位置を算出することから、第１既設配管の端部と第２既設配管の端部との間隔が大きくなっていても、接続配管の長さを調整することで、適正に接続することができる。

本発明の配管の接続位置の算出装置では、前記切断位置算出部は、前記複数の接続配管の各端部にて、周方向の各位置で切断位置を設定することを特徴としている。

従って、切断位置算出部が接続配管の端部に周方向の各位置で切断位置を設定することから、接続配管の端部の接続面を適正な角度に切断し、適正に接続することができる。

本発明の配管の接続位置の算出装置では、前記第１既設配管の端部と前記第２既設配管の端部と前記複数の接続配管の各端部は、周方向に所定間隔をあけて複数のマークが設けられ、前記３次元計測部は、前記複数のマークを用いて３次元計測することを特徴としている。

従って、３次元計測部が既設配管や接続配管の端部に周方向に所定間隔をあけて設けられた複数のマークを用いて３次元計測することから、既設配管や接続配管の端部における形状を精度よく計測することができる。

本発明の配管の接続位置の算出装置では、前記３次元計測部は、前記第１既設配管の端部と前記第２既設配管の端部と前記複数の接続配管の各端部における中心の３次元座標を計測することを特徴としている。

従って、３次元計測部が既設配管や接続配管の端部における中心の３次元座標を計測することから、中心の３次元座標を用いて既設配管と接続配管との位置関係を適正に把握することができる。

本発明の配管の接続位置の算出装置では、前記３次元データ生成部は、３次元計測部が計測した前記複数の接続配管の各端部の３次元座標を、３次元計測部が計測した前記第１既設配管および前記第２既設配管の３次元座標に変換することを特徴としている。

従って、３次元データ生成部が接続配管の端部の３次元座標を既設配管の３次元座標に変換することから、基準点が同じ座標内で既設配管と接続配管との位置関係を把握することができ、高精度な３次元データを生成することができる。

また、本発明の配管の接続位置の算出方法は、第１既設配管の端部と第２既設配管の端部との間に接続される複数の接続配管の各端部の接続位置を算出するものであって、前記第１既設配管の端部と前記第２既設配管の端部と前記複数の接続配管の各端部を３次元計測する工程と、３次元計測した前記第１既設配管の端部の位置と前記第２既設配管の端部の位置と前記複数の接続配管の各端部の位置を基準点が同じである座標データに変換して３次元データを生成する工程と、座標変換した前記３次元データに基づいて前記複数の接続配管同士の軸方向に対する第１接続角度を算出すると共に前記第１既設配管または前記第２既設配管と前記複数の接続配管との軸方向に対する第２接続角度を算出する工程と、前記第１接続角度が予め設定された第１規定角度より小さくなると共に前記第２接続角度が予め設定された第２規定角度より小さくなるように前記複数の接続配管の各端部の切断位置を算出する工程と、を有することを特徴とするものである。

従って、第１既設配管の端部と第２既設配管の端部との間に接続される複数の接続配管の各端部の接続位置を容易に規定することができ、配管接続作業の作業性の向上を図ることができる。

本発明の配管の接続位置の算出方法では、前記複数の接続配管を必要に応じて周方向に回動したときに、前記第１接続角度が前記第１規定角度より小さくなると共に前記第２接続角度が前記第２規定角度より小さくなる前記複数の接続配管の各端部の切断位置を算出することを特徴とするものである。

従って、第１既設配管の端部と第２既設配管の端部との間に接続される複数の接続配管の各端部の接続位置を容易に規定することができる。

また、本発明の配管の接続方法は、既設配管の交換する部分を切断して除去する工程と、前記既設配管の交換する部分が切断されて残存する第１既設配管の端部および第２既設配管の端部を開先加工する工程と、前記配管の接続位置の算出方法を実施する工程と、前記切断位置に基づいて前記複数の接続配管の各端部を切断する工程と、前記第１既設配管と前記第２既設配管との間で前記複数の接続配管を決められた所定の角度に位置決めする工程と、前記第１既設配管と前記第２既設配管との間に位置決めされた前記複数の接続配管を溶接により接続する工程と、を有することを特徴とするものである。

従って、第１既設配管の端部と第２既設配管の端部との間に接続される複数の接続配管の各端部の接続位置を容易に規定するため、切断位置に基づいて複数の接続配管の各端部を切断し、第１既設配管と第２既設配管との間で複数の接続配管を決められた所定の角度に位置決めし、複数の接続配管を溶接により接続することとなり、配管接続作業の作業性の向上を図ることができる。

本発明の配管の接続位置の算出装置および方法並びに配管の接続方法によれば、配管接続作業の作業性の向上を図ることができる。

図１は、本実施形態の配管の接続位置の算出装置を表す概略構成図である。 図２は、既設配管を表す正面図である。 図３は、既設配管を表す平面図である。 図４は、既設配管における交換部分を切断除去した状態を表す正面図である。 図５−１は、既設配管と接続配管元管を表す正面図である。 図５−２は、既設配管と接続配管元管との接続角度を表す正面図である。 図６は、第１既設配管の接続部を表す概略図である。 図７は、第１接続配管元管を表す概略図である。 図８は、第２接続配管元管を表す概略図である。 図９は、第２既設配管の接続部を表す概略図である。 図１０は、本実施形態の配管の接続方法を表すフローチャートである。 図１１は、原子力プラントを表す概略構成図である。

以下、添付図面を参照して、本発明に係る配管の接続位置の算出装置および方法並びに配管の接続方法の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。

図１１は、原子力プラントを表す概略構成図である。

図１１に示すように、原子力発電プラントは、原子炉を有する。ここで説明する原子炉は、加圧水型原子炉（ＰＷＲ：Pressurized Water Reactor）である。

原子炉格納容器１０１は、内部に加圧水型原子炉１０２と蒸気発生器１０３が格納される。加圧水型原子炉１０２と蒸気発生器１０３は、高温側送給配管１０４と低温側送給配管１０５を介して連結され、低温側送給配管１０５に一次系冷却水ポンプ１０６が設けられる。

加圧器１０７は、下部が高温側送給配管１０４に連結され、低温側送給配管１０５から延びるスプレイ配管１０８が加圧器１０７の上部に連通する。スプレイ配管１０８は、中途部にスプレイ弁１０９が設けられ、先端部にスプレイノズル１１０が設けられる。加圧器１０７は、上部に加圧器安全配管１１１の一端部が連結され、加圧器安全配管１１１の他端部が大気に開放される。加圧器安全配管１１１は、加圧器安全弁１１２が設けられる。また、加圧器１０７は、上部に加圧器逃がし配管１１３の一端部が連結される。加圧器逃がし配管１１３は、加圧器逃がし弁１１４が設けられ、他端部が加圧器逃がしタンク１１５に連結される。

加圧水型原子炉１０２は、内部に炉心１１６が設けられ、炉心１１６は、複数の燃料集合体（燃料棒）により構成される。加圧水型原子炉１０２は、炉心１１６における燃料集合体の間に複数の制御棒１１７が配置される。この複数の制御棒１１７を炉心１１６に対して抜き差しすることで、原子炉出力を制御する。蒸気発生器１０３は、内部に複数の伝熱管からなる伝熱管群１１８が設けられる。複数の伝熱管は、一端部に高温側送給配管１０４が連結され、他端部に低温側送給配管１０５が連結される。また、蒸気発生器１０３は、蒸気配管１１９により、例えば、蒸気タービン（図示略）が連結される。

そのため、加圧水型原子炉１０２は、炉心１１６の燃料集合体により一次系冷却水が加熱され、高温の一次系冷却水が加圧器１０７により所定の高圧に維持された状態で、高温側送給配管１０４を通して蒸気発生器１０３に送られる。この蒸気発生器１０３は、高温高圧の一次系冷却水と二次系冷却水との間で熱交換を行うことで二次系蒸気を生成し、冷やされた一次系冷却水が加圧水型原子炉１０２に戻される。

ところで、例えば、加圧器１０７に連結される加圧器安全配管１１１は、経年劣化により部分的に交換工事が行われる。この場合、まず、加圧器安全配管１１１における劣化部分を切断して除去する。次に、除去した部分に配置する交換用の接続配管を製作し、既設配管の接続部との位置合わせを行った後、接続配管を既設配管に溶接により接続する。この場合、加圧器安全配管１１１は、湾曲部分を含んだ複雑形状であることから、複数（本実施形態では、２本）の接続配管が必要となる。そのため、既設配管に対する複数の接続配管の位置合わせが困難となる。

図１は、本実施形態の配管の接続位置の算出装置を表す概略構成図である。

本実施形態において、図１に示すように、配管の接続位置の算出装置１０は、３次元計測部１１と、データ処理装置１２と、データ出力部１３と、操作部１４と、表示部１５と、記憶部１６とを備える。データ処理装置１２は、３次元データ生成部２１と、接続角度算出部２２と、切断位置算出部２３とを備える。

図２は、既設配管を表す正面図、図３は、既設配管を表す平面図である。

図２および図３に示すように、加圧器１０７は、既設配管としての加圧器安全配管１１１が接続される。加圧器安全配管１１１は、加圧器本体１２１に固定された管台１２２に接続される。加圧器安全配管１１１は、定期検査の実施により交換の必要な部分が見つかると、配管の部分的な交換工事を行う必要がある。この場合、加圧器安全配管１１１の端部と管台１２２との接続部で切断すると共に、加圧器安全配管１１１の端部から複数の屈曲部１１１ａ，１１１ｂを超えた所定の位置で切断する。すると、第１既設配管としての管台１２２の端部１２３と第２既設配管としての既設配管１２４の端部１２５との間で、複数の屈曲部１１１ａ，１１１ｂを有する除去部１２６が除去される。

図４は、既設配管における交換部分を切断除去した状態を表す正面部、図５−１は、既設配管と接続配管元管を表す正面図、図５−２は、既設配管と接続配管元管との接続角度を表す正面図である。

図４に示すように、加圧器安全配管１１１は、除去部１２６（図２参照）が切断されると、加圧器本体１２１に固定された第１既設配管としての管台１２２と、第２既設配管としての既設配管１２４が残存する。そのため、管台１２２の端部１２３と既設配管１２４の端部１２５とを複数（本実施形態では、２本）の接続配管１３１，１４１により接続する。このとき、２本の接続配管１３１，１４１の寸法は、設計時のデータに基づいて製作することができるものの、管台１２２の端部１２３の位置や既設配管１２４の端部１２５の位置は、加圧器１０７や加圧器安全配管１１１の据付公差により設計時のデータからずれている可能性がある。そのため、管台１２２と既設配管１２４に対する接続配管１３１，１４１の接続位置を新たに求める必要がある。

図１および図４、図５−１に示すように、本実施形態では、管台（第１既設配管）１２２の端部１２３と既設配管（第２既設配管）１２４の端部１２５との間に２本の接続配管１３１，１４１を接続する。このとき、接続配管１３１，１４１を製作するための接続配管元管１５１，１６１を用意する。そして、接続配管元管１５１，１６１を所定の長さに切断して接続配管１３１，１４１を製作する。本実施形態の配管の接続位置の算出装置１０は、管台１２２の端部１２３と既設配管１２４の端部１２５との間に接続配管１３１，１４１が隙間なく接続されるように、接続配管元管１５１，１６１の各端部の切断位置を算出するものである。

本実施形態の配管の接続位置の算出方法は、管台１２２の端部１２３と既設配管１２４の端部１２５と２本の接続配管元管１５１，１６１（接続配管１３１，１４１）の各端部１５２，１５４，１６２，１６４を３次元計測する工程と、３次元計測した管台１２２の端部１２３の位置と既設配管１２４の端部１２５の位置と接続配管元管１５１，１６１の各端部１５２，１６２を基準点が同じである座標データに変換して３次元データを生成する工程と、座標変換した３次元データに基づいて複数の接続配管元管１５１，１６１同士の軸方向に対する第１接続角度θ１を算出すると共に第２接続配管元管１６１と加圧器安全配管１１１との軸方向に対する第２接続角度θ２を算出する工程と、第１接続角度θ１が予め設定された第１規定角度θａより小さくなると共に第２接続角度θ２が予め設定された第２規定角度θｂより小さくなるように複数の接続配管元管１５１，１６１の各端部１５４，１６４の切断位置を算出する工程とを有する。

すなわち、３次元計測部１１は、管台１２２の端部１２３と既設配管１２４の端部１２５と接続配管１３１，１４１のための接続配管元管１５１，１６１の各端部１５２，１５４，１６２，１６４を３次元計測する。３次元計測部１１は、例えば、レーザートラッカーであって、本体から出ているレーザービームをリフレクターに当てることにより本体からリフレクターの中心座標を算出する３次元測定機である。３次元データ生成部２１は、３次元計測部１１が計測した管台１２２の端部１２３の位置（３次元座標）と既設配管１２４の端部１２５の位置（３次元座標）と接続配管元管１５１，１６１の各端部１５２，１５４，１６２，１６４の位置（３次元座標）を基準点が同じである座標データに変換して３次元データを生成する。

接続角度算出部２２は、複数の接続配管元管１５１，１６１同士の軸方向に対する第１接続角度θ１を算出すると共に第２接続配管元管１６１と加圧器安全配管１１１との軸方向に対する第２接続角度θ２を算出する。切断位置算出部２３は、第１接続角度θ１が予め設定された第１規定角度θａより小さくなると共に第２接続角度θ２が予め設定された第２規定角度θｂより小さくなるように複数の接続配管元管１５１，１６１の各端部の切断位置を算出する。

なお、データ出力部１３は、切断位置算出部２３が算出した接続配管元管１５１，１６１の各端部の切断位置を出力する。操作部１４は、作業者が管台１２２、既設配管１２４、接続配管元管１５１，１６１の各種データを入力するものである。表示部１５は、データ処理装置１２の処理内容を表示し、記憶部１６は、データ出力部１３の処理内容を記憶する。

図６は、第１既設配管の接続部を表す概略図、図７は、第１接続配管元管を表す概略図、図８は、第２接続配管元管を表す概略図、図９は、第２既設配管の接続部を表す概略図である。

図５−１及び図６に示すように、管台１２２は、軸線Ｐ１に直交する端部１２３を有する。管台１２２の端部１２３は、リング形状をなし、周方向に所定間隔をあけて複数のマークが設けられる。管台１２２の端部１２３は、周方向に所定間隔を空けて複数（本実施形態では、８個）の計測点Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５，Ａ６，Ａ７，Ａ８が設定され、この計測点Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５，Ａ６，Ａ７，Ａ８にマーク（例えば、ペイントやシールなど）が形成される。

３次元計測部１１は、異なる複数の位置から管台１２２の端部１２３における計測点Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５，Ａ６，Ａ７，Ａ８のマークの位置を計測し、計測点Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５，Ａ６，Ａ７，Ａ８のマークにおける３次元座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を求める。そして、３次元計測部１１は、計測点Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５，Ａ６，Ａ７，Ａ８のマークにおける３次元座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）に基づいて管台１２２の端部１２３における中心Ｏ１の３次元座標（Ｘａ，Ｙａ，Ｚａ）を求める。管台１２２の端部１２３における中心Ｏ１の３次元座標（Ｘａ，Ｙａ，Ｚａ）は、軸線Ｐ１が通る。

図５−１及び図７に示すように、第１接続配管１３１（図４参照）として、第１接続配管元管１５１を予め製作しておく。第１接続配管元管１５１は、余長部を含んでいる。すなわち、第１接続配管元管１５１は、設計データに基づいて製作された寸法であり、第１直線部１５１ａと、第２直線部１５１ｂを有し、第２直線部１５１ｂが余長部を含んでいる。第１接続配管元管１５１は、第１直線部１５１ａの軸線Ｐ２と第２直線部１５１ｂの軸線Ｐ３が所定の角度で交差するように折曲した形状をなす。第１接続配管元管１５１は、第１直線部１５１ａ側に端部１５２を有し、第２直線部１５１ｂ側に端部１５４を有する。

第１接続配管元管１５１は、第１直線部１５１ａの軸線Ｐ２に沿う長さＬ１と、第２直線部１５１ｂの軸線Ｐ３に沿う長さＬ２とが設計データに基づいて設定されている。なお、第１接続配管元管１５１は、第２直線部１５１ｂの軸線Ｐ３を規定するため、第２直線部１５１ｂの端部１５４から所定長さＬ３だけ離間した位置に中間部１５３を設けている。第１接続配管元管１５１は、軸線Ｐ２に直交する端部１５２を有する。第１接続配管元管１５１の端部１５２は、リング形状をなし、周方向に所定間隔をあけて複数のマークが設けられる。第１接続配管元管１５１の端部１５２は、周方向に所定間隔を空けて複数（本実施形態では、８個）の計測点Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４，Ｆ５，Ｆ６，Ｆ７，Ｆ８が設定され、この計測点Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４，Ｆ５，Ｆ６，Ｆ７，Ｆ８にマークが形成される。

３次元計測部１１は、異なる複数の位置から第１接続配管元管１５１の端部１５２における計測点Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４，Ｆ５，Ｆ６，Ｆ７，Ｆ８のマークの位置を計測し、計測点Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４，Ｆ５，Ｆ６，Ｆ７，Ｆ８のマークにおける３次元座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を求める。そして、３次元計測部１１は、計測点Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４，Ｆ５，Ｆ６，Ｆ７，Ｆ８のマークにおける３次元座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）に基づいて第１接続配管元管１５１の端部１５２における中心Ｏ２の３次元座標（Ｘｆ，Ｙｆ，Ｚｆ）を求める。第１接続配管元管１５１の端部１５２における中心Ｏ２の３次元座標（Ｘｆ，Ｙｆ，Ｚｆ）は、軸線Ｐ２が通る。

同様に、第１接続配管元管１５１の中間部１５３における計測点Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４，Ｇ５，Ｇ６，Ｇ７，Ｇ８のマークにおける３次元座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を求め、計測点Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４，Ｇ５，Ｇ６，Ｇ７，Ｇ８のマークにおける３次元座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）に基づいて第１接続配管元管１５１の中間部１５３における中心Ｏ３の３次元座標（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）を求める。同様に、第１接続配管元管１５１の端部１５４における計測点Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４，Ｈ５，Ｈ６，Ｈ７，Ｈ８のマークにおける３次元座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を求め、計測点Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４，Ｈ５，Ｈ６，Ｈ７，Ｈ８のマークにおける３次元座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）に基づいて第１接続配管元管１５１の端部１５４における中心Ｏ４の３次元座標（Ｘｈ，Ｙｈ，Ｚｈ）を求める。第１接続配管元管１５１の中間部１５３および端部１５４における中心Ｏ３の３次元座標（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）と中心Ｏ４の３次元座標（Ｘｈ，Ｙｈ，Ｚｈ）は、軸線Ｐ３が通る。

図５−１及び図８に示すように、第２接続配管１４１（図４参照）として、第２接続配管元管１６１を予め製作しておく。第２接続配管元管１６１は、余長部を含んでいる。すなわち、第２接続配管元管１６１は、設計データに基づいて製作された寸法であり、第１直線部１６１ａと、第２直線部１６１ｂを有し、第２直線部１６１ｂが余長部を含んでいる。第２接続配管元管１６１は、第１直線部１６１ａの軸線Ｐ４と第２直線部１６１ｂの軸線Ｐ５が所定の角度で交差するように折曲した形状をなす。第２接続配管元管１６１は、第１直線部１６１ａ側に端部１６２を有し、第２直線部１６１ｂ側に端部１６４を有する。

第２接続配管元管１６１は、第１直線部１６１ａの軸線Ｐ４に沿う長さＬ４と、第２直線部１６１ｂの軸線Ｐ５に沿う長さＬ５とが設計データに基づいて設定されている。なお、第２接続配管元管１６１は、第２直線部１６１ｂの軸線Ｐ５を規定するため、第２直線部１６１ｂの端部１６４から所定長さＬ６だけ離間した位置に中間部１６３を設けている。第２接続配管元管１６１は、軸線Ｐ４に直交する端部１６２を有する。第２接続配管元管１６１の端部１６２は、リング形状をなし、周方向に所定間隔をあけて複数のマークが設けられる。第２接続配管元管１６１の端部１６２は、周方向に所定間隔を空けて複数（本実施形態では、８個）の計測点Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３，Ｉ４，Ｉ５，Ｉ６，Ｉ７，Ｉ８が設定され、この計測点Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３，Ｉ４，Ｉ５，Ｉ６，Ｉ７，Ｉ８にマークが形成される。

３次元計測部１１は、異なる複数の位置から第２接続配管元管１６１の端部１６２における計測点Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３，Ｉ４，Ｉ５，Ｉ６，Ｉ７，Ｉ８のマークの位置を計測し、計測点Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３，Ｉ４，Ｉ５，Ｉ６，Ｉ７，Ｉ８のマークにおける３次元座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を求める。そして、３次元計測部１１は、計測点Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３，Ｉ４，Ｉ５，Ｉ６，Ｉ７，Ｉ８のマークにおける３次元座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）に基づいて第２接続配管元管１６１の端部１６２における中心Ｏ５の３次元座標（Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉ）を求める。第２接続配管元管１６１の端部１６２における中心Ｏ５の３次元座標（Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉ）は、軸線Ｐ４が通る。

同様に、第２接続配管元管１６１の中間部１６３における計測点Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３，Ｊ４，Ｊ５，Ｊ６，Ｊ７，Ｊ８のマークにおける３次元座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を求め、計測点Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３，Ｊ４，Ｊ５，Ｊ６，Ｊ７，Ｊ８のマークにおける３次元座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）に基づいて第２接続配管元管１６１の中間部１６３における中心Ｏ６の３次元座標（Ｘｊ，Ｙｊ，Ｚｊ）を求める。同様に、第２接続配管元管１６１の端部１６４における計測点Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４，Ｋ５，Ｋ６，Ｋ７，Ｋ８のマークにおける３次元座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を求め、計測点Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４，Ｋ５，Ｋ６，Ｋ７，Ｋ８のマークにおける３次元座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）に基づいて第２接続配管元管１６１の端部１６４における中心Ｏ７の３次元座標（Ｘｋ，Ｙｋ，Ｚｋ）を求める。第２接続配管元管１６１の中間部１６３および端部１６４における中心Ｏ６の３次元座標（Ｘｄ，Ｙｄ，Ｚｄ）と中心Ｏ７の３次元座標（Ｘｋ，Ｙｋ，Ｚｋ）は、軸線Ｐ５が通る。

図５−１及び図９に示すように、既設配管１２４は、軸線Ｐ６に直交する端部１２５を有する。既設配管１２４の端部１２５は、リング形状をなし、周方向に所定間隔をあけて複数のマークが設けられる。既設配管１２４の端部１２５は、周方向に所定間隔を空けて複数（本実施形態では、８個）の計測点Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４，Ｅ５，Ｅ６，Ｅ７，Ｅ８が設定され、この計測点Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４，Ｅ５，Ｅ６，Ｅ７，Ｅ８にマーク（例えば、ペイントやシールなど）が形成される。

３次元計測部１１は、異なる複数の位置から既設配管１２４の端部１２５における計測点Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４，Ｅ５，Ｅ６，Ｅ７，Ｅ８のマークの位置を計測し、計測点Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４，Ｅ５，Ｅ６，Ｅ７，Ｅ８のマークにおける３次元座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を求める。そして、３次元計測部１１は、計測点Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４，Ｅ５，Ｅ６，Ｅ７，Ｅ８のマークにおける３次元座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）に基づいて既設配管１２４の端部１２５における中心Ｏ８の３次元座標（Ｘｅ，Ｙｅ，Ｚｅ）を求める。既設配管１２４の端部１２５における中心Ｏ８の３次元座標（Ｘｅ，Ｙｅ，Ｚｅ）は、軸線Ｐ６が通る。

３次元計測部１１が求めた管台１２２の端部１２３における中心Ｏ１の３次元座標（Ｘａ，Ｙａ，Ｚａ）、既設配管１２４の端部１２５における中心Ｏ８の３次元座標（Ｘｅ，Ｙｅ，Ｚｅ）は、加圧器１０７が設置されている加圧水型原子炉１０２（図１１参照）が設置されている空間での３次元座標である。つまり、加圧水型原子炉１０２が設置されている空間に基準点がある３次元座標である。一方、第１接続配管元管１５１の端部１５２における中心Ｏ２の３次元座標（Ｘｆ，Ｙｆ，Ｚｆ）、中間部１５３における中心Ｏ３の３次元座標（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）、端部１５４における中心Ｏ４の３次元座標（Ｘｈ，Ｙｈ，Ｚｈ）、第２接続配管元管１６１の端部１６２における中心Ｏ５の３次元座標（Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉ）、中間部１６３における中心Ｏ６の３次元座標（Ｘｊ，Ｙｊ，Ｚｊ）、端部１６４における中心Ｏ７の３次元座標（Ｘｋ，Ｙｋ，Ｚｋ）は、３次元計測部１１が計測した空間での３次元座標である。

そのため、図１および図５−２から図７に示すように、管台１２２の端部１２３に第１接続配管元管１５１の端部１５２が接続されることから、３次元データ生成部２１は、第１接続配管元管１５１の端部１５２における中心Ｏ２の３次元座標（Ｘｆ，Ｙｆ，Ｚｆ）を、管台１２２の端部１２３における中心Ｏ１の３次元座標（Ｘａ，Ｙａ，Ｚａ）に変換する。また、図１および図５−２、図７、図８に示すように、第１接続配管元管１５１の端部１５４側（後述する接続部１５５）に第２接続配管元管１６１の端部１６２が接続されることから、３次元データ生成部２１は、第２接続配管元管１６１の端部１６２における中心Ｏ５の３次元座標（Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉ）を、管台１２２や既設配管１２４と同じ座標系の３次元座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）に変換する。なお、図１および図５−２、図８、図９に示すように、第２接続配管元管１６１の端部１６４側（後述する接続部１６５）に既設配管１２４の端部１２５が接続される。

接続角度算出部２２は、管台１２２の端部１２３の３次元座標（Ｘａ，Ｙａ，Ｚａ）、既設配管１２４の端部１２５の３次元座標（Ｘｅ，Ｙｅ，Ｚｅ）、第１接続配管元管１５１の端部１５２の３次元座標（Ｘａ，Ｙａ，Ｚａ）、第２接続配管元管１６１の端部１６２の３次元座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）に基づいて以下の処理を行う。すなわち、図５−２に示すように、第１接続配管元管１５１の接続部１５５と第２接続配管元管１６１の端部１６２との接続角度θ１を算出すると共に、第２接続配管元管１６１の接続部１６５と既設配管１２４の端部１２５との接続角度θ２を算出する。ここで、第１接続配管元管１５１の接続部１５５は、中間部１５３と端部１５４の間の余長部に決定され、第２接続配管元管１６１の接続部１６５は、中間部１６３と端部１６４の間の余長部に決定される。そして、第１接続角度θ１とは、第１接続配管元管１５１の軸線Ｐ３と第２接続配管元管１６１の軸線Ｐ４とが交差する角度であり、第２接続角度θ２とは、第２接続配管元管１６１の軸線Ｐ５と既設配管１２４の軸線Ｐ６とが交差する角度である。

切断位置算出部２３は、第１接続角度θ１が予め設定された第１規定角度θａより小さくなると共に、第２接続角度θ２が予め設定された第２規定角度θｂより小さくなるように、第１接続配管元管１５１と第２接続配管元管１６１の各端部１５４，１６４側の余長部の切断位置（接続部１５５，１６５）を算出する。ここで、切断位置算出部２３は、管台１２２と既設配管１２４に対して、第１接続配管元管１５１と第２接続配管元管１６１を必要に応じて周方向に回動しながら処理を行う。このとき、管台１２２と既設配管１２４に対して、第１接続配管元管１５１と第２接続配管元管１６１を回動する否かは、管台１２２と既設配管１２４と第１接続配管元管１５１と第２接続配管元管１６１の形状に応じて変わる。つまり、接続配管元管１５１，１６１を回動せずに切断位置を算出できる場合もあり、接続配管元管１５１，１６１を回動することで切断位置を算出できる場合もある。なお、第１規定角度θａと第２規定角度θｂとは、第１接続配管元管１５１と第２接続配管元管１６１と既設配管１２４が適正に接続できる角度である。

すなわち、切断位置算出部２３は、第１接続角度θ１が第１規定角度θａより小さくなると共に、第２接続角度θ２が予め設定された第２規定角度θｂより小さくなるように第１接続配管元管１５１と第２接続配管元管１６１を回動し、このときの管台１２２の端部１２３に対する第１接続配管元管１５１の端部１５２の周方向における接続角度αと、第１接続配管元管１５１の接続部１５５と第２接続配管元管１６１の端部１６２の周方向における接続角度βを算出する。この場合、管台１２２の端部１２３における計測点Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５，Ａ６，Ａ７，Ａ８のマークにおける３次元座標と第１接続配管元管１５１の端部１５２における計測点Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５，Ａ６，Ａ７，Ａ８の３次元座標を求めていることから、管台１２２の軸線Ｐ１と第１接続配管元管１５１の軸線Ｐ２との軸線回りの相対角度を接続角度αとして算出することができる。また、第１接続配管元管１５１の中間部１５３における計測点Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４，Ｇ５，Ｇ６，Ｇ７，Ｇ８の３次元座標、端部１５４における計測点Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４，Ｈ５，Ｈ６，Ｈ７，Ｈ８の３次元座標、第２接続配管元管１６１の端部１６２における計測点Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３，Ｉ４，Ｉ５，Ｉ６，Ｉ７，Ｉ８（計測点Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６，Ｃ７，Ｃ８）の３次元座標を求めていることから、中間部１５３と端部１５４の間にある第１接続配管元管１５１の接続部１５５の軸線Ｐ３と第２接続配管元管１６１の軸線Ｐ４の軸線回りの相対角度を接続角度βとして算出することができる。

接続角度算出部２２と切断位置算出部２３は、例えば、最小二乗法（ソルバー）により計算処理を行う。ソルバーとは、表計算ソフトの機能の一種であり、複数の変数を含む数式において、目標とする値を得るための最適な変数の値を求めることができる。なお、接続角度算出部２２と切断位置算出部２３は、例えば、ソルバーによる計算処理に限定されるものではない。例えば、人工頭脳（ＡＩ）を用いて処理を行ってもよい。

そして、切断位置算出部２３は、第１接続配管元管１５１における第２直線部１５１ｂにて、端部１５４から中間部１５３側への切断長さを算出し、接続部１５５にケガキ線を入れる。この場合、第１接続配管元管１５１の接続部１５５における計測点Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６，Ｃ７，Ｃ８のマークの位置の３次元座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を求めていることから、端部１５４の周方向における複数の計測点Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４，Ｈ５，Ｈ６，Ｈ７，Ｈ８から中間部１５３側へ軸方向に離間した位置までの切断長さを算出する。また、切断位置算出部２３は、第２接続配管元管１６１における第２直線部１６１ｂにて、端部１６４から中間部１６３側への切断長さを算出し、接続部１６５にケガキ線を入れる。この場合、第２接続配管元管１６１の接続部１６５における計測点Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４，Ｅ５，Ｅ６，Ｅ７，Ｅ８のマークの位置の３次元座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を求めていることから、端部１６４の周方向における複数の計測点のＫ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４，Ｋ５，Ｋ６，Ｋ７，Ｋ８から中間部１６３側へ軸方向に離間した位置までの切断長さを算出する。

ここで、本実施形態の配管の接続方法について具体的に説明する。図１０は、本実施形態の配管の接続方法を表すフローチャートである。

本実施形態の配管の接続方法において、図２および図１０に示すように、ステップＳ１１にて、既設配管としての加圧器安全配管１１１における所定の長さ領域を切断して除去する。すなわち、加圧器安全配管１１１における管台１２２の端部１２３と既設配管１２４の端部１２５との間で除去部１２６を切断して除去する。ステップＳ１２にて、管台１２２の端部１２３および既設配管１２４の端部１２５を開先加工する。そして、ステップＳ１３にて、第１接続配管元管１５１と第２接続配管元管１６１を製作した後、ステップＳ１４以降で、配管の接続位置の算出装置１０による配管の接続位置算出方法を実施する。

図５−１および図１０に示すように、ステップＳ１３にて、第１接続配管１３１に応じた第１接続配管元管１５１と第２接続配管１４１に応じた第２接続配管元管１６１を製作する。ステップＳ１４にて、管台１２２の端部１２３と既設配管１２４の端部１２５と第１接続配管元管１５１の端部１５２，１５４と第２接続配管元管１６１の端部１６２，１６４の各計測点にマークを貼り付ける。図１および図１０に示すように、ステップＳ１５にて、３次元計測部１１は、管台１２２の端部１２３と既設配管１２４の端部１２５と第１接続配管元管１５１の端部１５２，１５４と第２接続配管元管１６１の端部１６２，１６４における各計測点のマークに対する３次元計測処理を行う。なお、第１接続配管元管１５１と第２接続配管元管１６１にて、各軸線Ｐ３，Ｐ５を規定するため、各端部１５４，１６４から所定長さＬ３，Ｌ６だけ離間した中間部１５３，１６３に対する３次元計測処理を行う。

ステップＳ１６にて、３次元データ生成部２１は、３次元計測部１１が計測した３次元データに基づいて３次元データの作成処理を行う。すなわち、図５−２に示すように、第１接続配管元管１５１の端部１５２における中心Ｏ２の３次元座標（Ｘｆ，Ｙｆ，Ｚｆ）、第２接続配管元管１６１の端部１６２における中心Ｏ５の３次元座標（Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉ）を、管台１２２と基準点が同じである座標データに変換する。すなわち、３次元座標（Ｘｆ，Ｙｆ，Ｚｆ）が３次元座標（Ｘａ，Ｙａ，Ｚａ）となり、３次元座標（Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉ）が３次元座標（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）となる。

図１および図１０に示すように、ステップＳ１７にて、接続角度算出部２２は、第１接続配管元管１５１の接続部１５５と第２接続配管元管１６１の端部１６２との接続角度θ１を算出すると共に、第２接続配管元管１６１の接続部１６５と既設配管１２４の端部１２５との接続角度θ２を算出する。

ステップＳ１８にて、切断位置算出部２３は、第１接続角度θ１が第１規定角度θａより小さくなると共に、第２接続角度θ２が第２規定角度θｂより小さくなるように、第１接続配管元管１５１と第２接続配管元管１６１の各端部１５４，１６４側の余長部の切断位置を算出する。すなわち、第１接続角度θ１が第１規定角度θａより小さくなると共に、第２接続角度θ２が予め設定された第２規定角度θｂより小さくなるような管台１２２の端部１２３に対する第１接続配管元管１５１の端部１５２の周方向における接続角度αと、第１接続配管元管１５１の接続部１５５と第２接続配管元管１６１の端部１６２の周方向における接続角度βを算出する。このとき、必要に応じて第１接続配管元管１５１や第１接続配管元管１５１を回転し、第１接続角度θ１が第１規定角度θａより小さくなると共に、第２接続角度θ２が第２規定角度θｂより小さくなるような接続角度αと接続角度βを求める。

ステップＳ１９にて、切断位置算出部２３が算出した切断位置に基づいて第１接続配管元管１５１の端部１５４側の余長部の少なくとも一部を切断すると共に、第２接続配管元管１６１の端部１６４側の余長部の少なくとも一部を切断する。すると、図５−２に示すように、第１接続配管元管１５１が加工されて接続部１５５が形成され、接続部１５５を有する第１接続配管元管１５１となる。また、第２接続配管元管１６１が加工されて接続部１６５が形成され、接続部１６５を有する第２接続配管元管１６１となる。そして、第１接続配管元管１５１の接続部１５５と、第２接続配管元管１６１の接続部１６５に対して開先加工を行う。すると、第１接続配管１３１と第２接続配管１４１（いずれも図４参照）が製作される。

ステップＳ２０にて、切断位置算出部２３が算出した接続角度α，βに基づいて管台１２２の端部１２３と既設配管１２４の端部１２５との間に第１接続配管１３１と第２接続配管１４１を位置決めする。ここで、管台１２２と第１接続配管１３１と第２接続配管１４１と既設配管１２４を仮溶接することが好ましい。ステップＳ２１にて、管台１２２と第１接続配管１３１と第２接続配管１４１と既設配管１２４を溶接により接続する。

このように本実施形態の配管の接続位置の算出装置にあっては、管台１２２の端部１２３と既設配管１２４の端部１２５と接続配管元管１５１，１６１の各端部１５２，１５４，１６２，１６４を３次元計測する３次元計測部１１と、３次元計測部１１が計測した管台１２２の端部１２３の位置と既設配管１２４の端部１２５の位置と接続配管元管１５１，１６１の各端部１５２，１６２の位置を基準点が同じである座標データに変換して３次元データを生成する３次元データ生成部２１と、３次元データ生成部２１が生成した３次元データに基づいて接続配管元管１５１，１６１同士の軸方向に対する第１接続角度θ１を算出すると共に第２接続配管元管１６１と加圧器安全配管１１１との軸方向に対する接続角度θ２を算出する接続角度算出部２２と、第１接続角度θ１が予め設定された第１規定角度θａより小さくなると共に第２接続角度θ２が予め設定された第２規定角度θｂより小さくなるような接続角度αと接続角度βを算出すると共に複数の接続配管元管１５１，１６１の各端部１５４，１６４の切断位置を算出する切断位置算出部２３とを備える。

従って、管台１２２の端部１２３と既設配管１２４の端部１２５との間に接続される複数の接続配管１３１，１４１の各端部１３２，１３３，１４２，１４３の接続位置を容易に規定することができ、配管接続作業の作業性の向上を図ることができる。

本実施形態の配管の接続位置の算出装置では、切断位置算出部２３は、複数の接続配管元管１５１，１６１を必要に応じて周方向に回動したときに、第１接続角度θ１が第１規定角度θａより小さくなると共に第２接続角度θ２が第２規定角度θｂより小さくなる複数の接続配管元管１５１，１６１の各端部の切断位置を算出する。従って、管台１２２の端部１２３と既設配管１２４の端部１２５との間に接続される複数の接続配管１３１，１４１の各端部の接続位置を容易に規定することができる。

本実施形態の配管の接続位置の算出装置では、複数の接続配管１３１，１４１として使用する接続配管元管１５１，１６１は、少なくとも一方の端部が余長部を含んでおり、切断位置算出部２３は、余長部における切断位置を算出する。従って、管台１２２の端部１２３と既設配管１２４の端部１２５との間隔が大きくなっていても、接続配管元管１５１，１６１の長さを調整することで、管台１２２の端部１２３および既設配管１２４の端部１２５と適正に接続することができる。

本実施形態の配管の接続位置の算出装置では、切断位置算出部２３は、接続配管元管１５１，１６１の端部１５４，１６４にて、周方向の各位置で切断位置を設定する。従って、接続配管元管１５１，１６１の端部１５４，１６４を適正な角度に切断して接続部１５５，１６５を形成し、管台１２２の端部１２３および既設配管１２４の端部１２５と適正に接続することができる。

本実施形態の配管の接続位置の算出装置では、管台１２２の端部１２３と既設配管１２４の端部１２５と接続配管元管１５１，１６１の端部１５２，１５４，１６２，１６４に周方向に所定間隔をあけて複数のマークを設け、３次元計測部１１は、複数のマークを用いて３次元計測する。従って、管台１２２の端部１２３と既設配管１２４の端部１２５と接続配管元管１５１，１６１の端部１５２，１５４，１６２，１６４における形状を精度よく計測することができる。

本実施形態の配管の接続位置の算出装置では、３次元計測部１１は、管台１２２の端部１２３と既設配管１２４の端部１２５と接続配管元管１５１，１６１の端部１５２，１５４，１６２，１６４における中心の３次元座標を計測する。従って、中心の３次元座標を用いて管台１２２と既設配管１２４と接続配管元管１５１，１６１との位置関係を適正に把握することができる。

本実施形態の配管の接続位置の算出装置では、３次元データ生成部２１は、３次元計測部１１が計測した接続配管元管１５１，１６１の端部１５２，１６２の３次元座標を、３次元計測部１１が計測した管台１２２の端部１２３および既設配管１２４の端部１２５と基準点が同じである３次元座標に変換する。基準点が同じ座標内で管台１２２と既設配管１２４と接続配管元管１５１，１６１との位置関係を把握することができ、高精度な３次元データを生成することができる。

本実施形態の配管の接続位置の算出方法にあっては、管台１２２の端部１２３と既設配管１２４の端部１２５と接続配管元管１５１，１６１の各端部１５２，１５４，１６２，１６４を３次元計測する工程と、３次元計測した管台１２２の端部１２３の位置と既設配管１２４の端部１２５の位置と接続配管元管１５１，１６１の各端部１５２，１６２の位置を基準点が同じである座標データに変換して３次元データを生成する工程と、座標変換した３次元データに基づいて複数の接続配管元管１５１，１６１同士の軸方向に対する第２接続角度θ２を算出すると共に第２接続配管元管１６１と加圧器安全配管１１１との軸方向に対する接続角度θ２を算出する工程と、第１接続角度θ１が予め設定された第１規定角度θａより小さくなると共に第２接続角度θ２が予め設定された第２規定角度θｂより小さくなるような接続角度αと接続角度βを算出する工程とを有する。

従って、管台１２２の端部１２３と既設配管１２４の端部１２５との間に接続される複数の接続配管１３１，１４１の各端部１３２，１３３，１４２，１４３の接続位置を容易に規定することができ、配管接続作業の作業性の向上を図ることができる。

本実施形態の配管の接続位置の算出方法では、複数の接続配管１３１，１４１を必要に応じて周方向に回動したときに、第１接続角度θ１が第１規定角度θａより小さくなると共に第２接続角度θ２が第２規定角度θｂより小さくなる複数の接続配管元管１５１，１６１の各端部の切断位置を算出する。従って、管台１２２の端部１２３と既設配管１２４の端部１２５との間に接続される複数の接続配管１３１，１４１の各端部の接続位置を容易に規定することができる。

本実施形態の配管の接続方法にあっては、加圧器安全配管１１１の交換する部分を切断して除去する工程と、加圧器安全配管１１１の交換する部分が切断されて残存する管台１２２の端部１２３および既設配管１２４の端部１２５を開先加工する工程と、配管の接続位置の算出方法を実施する工程と、切断位置に基づいて接続配管元管１５１，１６１の各端部１５４，１６４を切断する工程と、管台１２２と既設配管１２４との間で複数の接続配管１３１，１４１を決められた所定の角度に位置決めする工程と、管台１２２と既設配管１２４との間に位置決めされた接続配管１３１，１４１を溶接により接続する工程とを有する。

従って、管台１２２と既設配管１２４との間に接続された接続配管１３１，１４１の各端部の接続位置を容易に規定するため、切断位置に基づいて接続配管元管１５１，１６１の各端部１５４，１６４を切断し、管台１２２と既設配管１２４との間に接続配管１３１，１４１を決められた所定の角度に位置決めし、接続配管１３１，１４１を溶接により接続することとなり、配管接続作業の作業性の向上を図ることができる。

なお、上述した実施形態にて、管台１２２と既設配管１２４との間に２本の接続配管１３１，１４１を接続するように構成したが、接続配管の数は、２本に限らず、３本以上であってもよい。例えば、接続配管の数が３本であるとき、第１接続配管と第２接続配管との接続角度が第１接続角度であると共に、第２接続配管と第３接続配管との接続角度も第１接続角度であるが、それぞれの第１接続角度は、同じ角度あることもあるし、異なる角度であることもある。また、既設配管と第３接続配管との接続角度が第２接続角度である。また、接続配管の数が４本で以上であるときも同様である。

また、上述した実施形態では、接続配管１３１，１４１としての接続配管元管１５１，１６１の既設配管１２４側に余長部を設け、管台１２２に接続配管１３１を接続し、接続配管１３１に接続配管１４１を接続し、接続配管１４１を既設配管１２４に接続したが、この構成に限定されるものではない。例えば、接続配管１３１，１４１としての接続配管元管１５１，１６１の管台１２２側に余長部を設け、既設配管１２４に接続配管１４１を接続し、接続配管１４１に接続配管１３１を接続し、接続配管１３１を管台１２２に接続してもよい。

そして、管台１２２と既設配管１２４との間に各接続配管１３１，１４１を接続する順序は、上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、既設配管１２４に接続配管１４１を接続し、接続配管１４１に接続配管１３１を接続し、管台１２２に接続配管１３１を接続してもよい。また、接続配管１３１に接続配管１４１を接続し、管台１２２に接続配管１３１を接続すると共に、既設配管１２４に接続配管１４１を接続してもよい。

また、上述した実施形態では、本発明の配管の接続位置の算出装置および方法並びに配管の接続方法を加圧水型原子炉１０２の加圧器安全配管１１１に適用して説明したが、加圧器安全配管１１１に限らず、他のプラントや工場などの配管に対して適用することができる。

１０ 配管の接続位置の算出装置
１１ ３次元計測部
１２ データ処理装置
１３ データ出力部
１４ 操作部
１５ 表示部
１６ 記憶部
２１ ３次元データ生成部
２２ 接続角度算出部
２３ 切断位置算出部
１０１ 原子炉格納容器
１０２ 加圧水型原子炉
１０３ 蒸気発生器
１０７ 加圧器
１１１ 加圧器安全配管（既設配管）
１２１ 加圧器本体
１２２ 管台（第１既設配管）
１２３ 端部
１２４ 既設配管（第２既設配管）
１２５ 端部
１３１ 第１接続配管
１４１ 第２接続配管
１３２，１３３，１４２，１４３ 端部
１５１ 第１接続配管元管
１５１ａ 第１直線部
１５１ｂ 第２直線部
１５２，１５４ 端部
１５３ 中間部
１６１ 第２接続配管元管
１６１ａ 第１直線部
１６１ｂ 第２直線部
１６３ 中間部
１６２，１６４ 端部

Claims (10)

1. 第１既設配管の端部と第２既設配管の端部との間に接続される複数の接続配管の各端部の接続位置を算出するものであって、
   前記第１既設配管の端部と前記第２既設配管の端部と前記複数の接続配管の各端部を３次元計測する３次元計測部と、
   前記３次元計測部が計測した前記第１既設配管の端部の位置と前記第２既設配管の端部の位置と前記複数の接続配管の各端部の位置を基準点が同じである座標データに変換して３次元データを生成する３次元データ生成部と、
   前記３次元データ生成部が生成した前記３次元データに基づいて前記複数の接続配管同士の軸方向に対する第１接続角度を算出すると共に前記第１既設配管または前記第２既設配管と前記複数の接続配管との軸方向に対する第２接続角度を算出する接続角度算出部と、
   前記第１接続角度が予め設定された第１規定角度より小さくなると共に前記第２接続角度が予め設定された第２規定角度より小さくなるように前記複数の接続配管の各端部の切断位置を算出する切断位置算出部と、
   を備えることを特徴とする配管の接続位置の算出装置。
2. 前記切断位置算出部は、前記複数の接続配管を必要に応じて周方向に回動したときに、前記第１接続角度が前記第１規定角度より小さくなると共に前記第２接続角度が前記第２規定角度より小さくなる前記複数の接続配管の各端部の切断位置を算出することを特徴とする請求項１に記載の配管の接続位置の算出装置。
3. 前記複数の接続配管は、少なくとも一方の端部が余長部を含んでおり、前記切断位置算出部は、前記余長部における切断位置を算出することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の配管の接続位置の算出装置。
4. 前記切断位置算出部は、前記複数の接続配管の各端部にて、周方向の各位置で切断位置を設定することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の配管の接続位置の算出装置。
5. 前記第１既設配管の端部と前記第２既設配管の端部と前記複数の接続配管の各端部は、周方向に所定間隔をあけて複数のマークが設けられ、前記３次元計測部は、前記複数のマークを用いて３次元計測することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の配管の接続位置の算出装置。
6. 前記３次元計測部は、前記第１既設配管の端部と前記第２既設配管の端部と前記複数の接続配管の各端部における中心の３次元座標を計測することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の配管の接続位置の算出装置。
7. 前記３次元データ生成部は、３次元計測部が計測した前記複数の接続配管の各端部の３次元座標を、３次元計測部が計測した前記第１既設配管および前記第２既設配管の３次元座標に変換することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の配管の接続位置の算出装置。
8. 第１既設配管の端部と第２既設配管の端部との間に接続される複数の接続配管の各端部の接続位置を算出するものであって、
   前記第１既設配管の端部と前記第２既設配管の端部と前記複数の接続配管の各端部を３次元計測する工程と、
   ３次元計測した前記第１既設配管の端部の位置と前記第２既設配管の端部の位置と前記複数の接続配管の各端部の位置を基準点が同じである座標データに変換して３次元データを生成する工程と、
   座標変換した前記３次元データに基づいて前記複数の接続配管同士の軸方向に対する第１接続角度を算出すると共に前記第１既設配管または前記第２既設配管と前記複数の接続配管との軸方向に対する第２接続角度を算出する工程と、
   前記第１接続角度が予め設定された第１規定角度より小さくなると共に前記第２接続角度が予め設定された第２規定角度より小さくなるように前記複数の接続配管の各端部の切断位置を算出する工程と、
   を有することを特徴とする配管の接続位置の算出方法。
9. 前記複数の接続配管を必要に応じて周方向に回動したときに、前記第１接続角度が前記第１規定角度より小さくなると共に前記第２接続角度が前記第２規定角度より小さくなる前記複数の接続配管の各端部の切断位置を算出することを特徴とする請求項８に記載の配管の接続位置の算出方法。
10. 既設配管の交換する部分を切断して除去する工程と、
    前記既設配管の交換する部分が切断されて残存する第１既設配管の端部および第２既設配管の端部を開先加工する工程と、
    請求項８または請求項９に記載の配管の接続位置の算出方法を実施する工程と、
    前記切断位置に基づいて前記複数の接続配管の各端部を切断する工程と、
    前記第１既設配管と前記第２既設配管との間で前記複数の接続配管を決められた所定の角度に位置決めする工程と、
    前記第１既設配管と前記第２既設配管との間に位置決めされた前記複数の接続配管を溶接により接続する工程と、
    を有することを特徴とする配管の接続方法。

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