(57)【要約】【課題】異常時における高温高圧の加圧水の流通を規制することができる漏洩防止シールを提供する。【解決手段】回転軸１を囲んで、ハウジング２における上流側を向く面に周方向にわたって当接する第一シールリング４０と、該第一シールリング４０の上流側で回転軸１を囲んで、第一シールリング４０に周方向にわたって当接する第二シールリング５０と、高温加圧水の到達時に第一シールリング４０及び第二シールリング５０を縮径させてこれら第一シールリング４０及び第二シールリング５０の内周面５１を回転軸１に当接させる熱駆動部とを設ける。第一シールリング４０と回転軸１との間の第一範囲と、第二シールリング５０によって形成される第二範囲との周方向位置が互いに異なる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線回りに回転する回転軸と該回転軸を径方向外側から囲うハウジングとの間の空間をシールして、該空間における高温加圧水の前記軸線方向に沿っての上流側から下流側への流通を規制する漏洩防止シールであって、
前記漏洩防止シールは、
前記回転軸を囲んで、前記ハウジングにおける上流側を向く面に周方向にわたって当接する第一シールリングと、
該第一シールリングの上流側で前記回転軸を囲んで、前記第一シールリングに周方向にわたって当接する第二シールリングと、
前記高温加圧水の到達時に前記第一シールリング及び前記第二シールリングを縮径させてこれら第一シールリング及び第二シールリングの内周面を前記回転軸に当接させる熱駆動部と、を備え、
前記第一シールリングは、縮径時に前記回転軸との間で周方向の第一範囲にわたって延びる第一間隙を形成する閉ループ状をなし、
前記第二シールリングは、縮径時に前記高温加圧水を下流側にリークさせる第二間隙を周方向の第二範囲にわたって形成し、
前記第一範囲と前記第二範囲との周方向位置が互いに異なることを特徴とする漏洩防止シール。
【請求項２】
前記第一シールリングに対して径方向に力を与えることで、前記第一間隙が形成される前記第一範囲の周方向位置を定める第一間隙位置決め部を備えることを特徴とする請求項１に記載の漏洩防止シール。
【請求項３】
前記第二シールリングを前記第一シールリングに向かって押圧する押圧部を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の漏洩防止シール。
【請求項４】
前記第一シールリングは、
前記回転軸の周方向に延在するリング本体と、
該リング本体の両端にそれぞれ設けられて、前記リング本体よりも軟質の材料からなり前記縮径時に互いに当接する一対の軟質部材と、
を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の漏洩防止シール。
【請求項５】
前記熱駆動部は、
前記第一シールリングを第一温度で縮径させるとともに第二シールリングを第二温度で縮径させ、
前記第一温度が前記第二温度よりも低いことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の漏洩防止シール。
【請求項６】
前記第二シールリングは、縮径時に閉ループ状をなし、
前記第二間隙は、前記第二シールリングと前記回転軸との間で前記第二範囲にわたって延びることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の漏洩防止シール。
【請求項７】
前記第二シールリングに対して径方向に力を与えることで、前記第二間隙が形成される前記第二範囲の周方向位置を定める第二間隙位置決め部を備えることを特徴とする請求項６に記載の漏洩防止シール。
【請求項８】
前記第二シールリングは、縮径時に周方向両端が互いに周方向に対向するＣ字状をなし
前記第二間隙は、前記第二シールリングの両端同士の間に形成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の漏洩防止シール。
【請求項９】
軸線回りに回転する回転軸と、
該回転軸を径方向外側から囲むハウジングと、
これら回転軸とハウジングとの間の空間をシールして、該空間における高温加圧水の前記軸線方向に沿っての上流側から下流側への流通を規制する請求項１から８のいずれか一項に記載の漏洩防止シールと、を備えることを特徴とする原子炉冷却材ポンプ。
【請求項１０】
前記ハウジングの内周面に径方向外側に凹んで周方向にわたって延びる環状溝が形成され、
前記第一シールリング及び前記第二シールリングは、前記環状溝内に収容されるように配置され、
前記環状溝における上流側を向く面が前記当接面とされていることを特徴とする請求項９に記載の原子炉冷却材ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異常時における高温加圧水の漏洩を回避することが可能な漏洩防止シール、及び、該漏洩防止シールを備えた原子炉冷却材ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
原子炉一次冷却材ポンプは、上下方向に延びる軸線回りに回転する回転軸と、該回転軸を取り囲むハウジングとを備えている。この回転軸とハウジングとの間の空間には、上下方向に離間して配置された複数段の軸シールを備えている。そして、これら複数段のシールにより、下方側の高圧の加圧水が上方側においては大気圧となるように減圧が行われている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開昭６３−２２３９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、原子炉一次冷却材ポンプにおいては、全交流電源喪失（ＳＢＯ：Ｓｔａｔｉｏｎ  Ｂｌａｃｋ  Ｏｕｔ）等の異常時に、通常運転時では例えば７０℃の加圧水が３００℃まで上昇することが予想される。この際、高温高圧の加圧水（以下、高温加圧水と称する。）が、複数の軸シールのうち最下方に位置する軸シールを突破し、最下方から２番目の軸シールに到達することも考えられる。
【０００５】
ここで、最下方から２番目の軸漏洩防止シールは、上記高温加圧水に耐え得るように設計することはできるものの、当該軸漏洩防止シールの周囲に配置された耐熱Ｏリングが高温加圧水により損傷を受けた場合、一次冷却材が外部に漏洩してしまうおそれがある。
したがって、全交流電源喪失時における最下方から２番目の軸漏洩防止シールへの高温加圧水の到達を回避すべく、各漏洩防止シールの間における回転軸とハウジングとの間隙に、異常時の高温加圧水の流通を規制することができる構成を備えることが好ましい。
【０００６】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであって、異常時における高温高圧の加圧水の流通を規制することができる漏洩防止シール、及び、該漏洩防止シールを備えた原子炉冷却材ポンプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明は以下の手段を提供している。
即ち、本発明に係る漏洩防止シールは、軸線回りに回転する回転軸と該回転軸を径方向外側から囲うハウジングとの間の空間をシールして、該空間における高温加圧水の前記軸線方向に沿っての上流側から下流側への流通を規制する漏洩防止シールであって、前記漏洩防止シールは、前記回転軸を囲んで、前記ハウジングにおける上流側を向く面に周方向にわたって当接する第一シールリングと、該第一シールリングの上流側で前記回転軸を囲んで、前記第一シールリングに周方向にわたって当接する第二シールリングと、前記高温加圧水の到達時に前記第一シールリング及び前記第二シールリングを縮径させてこれら第一シールリング及び第二シールリングの内周面を前記回転軸に当接させる熱駆動部と、を備え、前記第一シールリングは、縮径時に前記回転軸との間で周方向の第一範囲にわたって延びる第一間隙を形成する閉ループ状をなし、前記第二シールリングは、縮径時に前記高温加圧水を下流側にリークさせる第二間隙を周方向の第二範囲にわたって形成し、前記第一範囲と前記第二範囲との周方向位置が互いに異なることを特徴とする。
【０００８】
このような特徴の漏洩防止シールによれば、高温加圧水が上流側から漏洩防止シールに到達した際に該高温加圧水によって第一シールリング及び第二シールリングが下流側に向かって押圧され、その結果、第一シールリングがハウジングの当接面と密着する。さらに、該高温加圧水の到達により熱駆動部が第一シールリング及び第二シールリングを縮径させることで、これら第一シールリング及び第二シールリングと回転軸との間の間隙が小さくなる。これによって、高温加圧水が漏洩防止シールの下流側に流通してしまうことを抑制できる。
ここで、第一シールリング及び第二シールリングのような単一のシールリングを回転軸外周面に全周にわたって密着させることができれば、該シールリングと回転軸との間隙を完全に消失させることができるため、シール性を担保することができる。しかしながら、熱伸び差や製作交差等の影響により、現実的には縮径時のシールリングの内径を回転軸の外径に一致させることは困難である。そのため、シールリングと回転軸との間には間隙が生じ、漏洩を許容してしまう。
これに対して発明では、第一シールリングと回転軸との間に生じる第一間隙及び第二シールリングと回転軸との間に生じる第二間隙がそれぞれ形成される第一範囲及び第二範囲が周方向の異なる位置にあるため、高温加圧水のリークパスとなる第一間隙及び第二間隙を不連続なものとすることができる。即ち、二つのシールリングを用いてそれらと回転軸との間に生じる間隙を不連続とすることで漏洩防止効果を得ることができる。
【０００９】
また、本発明に係る漏洩防止シールは、前記第一シールリングに対して径方向に力を与えることで、前記第一間隙が形成される前記第一範囲の周方向位置を定める第一間隙位置決め部を備えることが好ましい。
【００１０】
これによって、第一シールリングと回転軸との間に形成される三日月状をなす第一間隙を所望の位置に位置決めすることができる。即ち、第一シールリングに対して径方向に力を付与すれば、第一シールリングの周方向部分のうち回転軸に密着する部分と回転軸から離間した部分を意図的に形成することができる。
【００１１】
さらに、本発明に係る漏洩防止シールは、前記第二シールリングを前記第一シールリングに向かって押圧する押圧部を備えることが好ましい。
【００１２】
これによって、第一シールリングをハウジングの当接面に対してより密着させることができる。また、第二シールリングと第一シールリングとを軸線方向に密着させることができる。
【００１３】
また、本発明に係る漏洩防止シールの前記第一シールリングは、前記回転軸の周方向に延在するリング本体と、該リング本体の両端にそれぞれ設けられて、前記リング本体よりも軟質の材料からなり前記縮径時に互いに当接する一対の軟質部材と、を有することが好ましい。
【００１４】
第一シールリングが縮径した際に、リング本体の両端の軟質部材同士が密着することで、該第一シールリングが確実に閉ループ状をなすようにすることができる。
【００１５】
さらに、本発明に係る漏洩防止シールの前記熱駆動部は、前記第一シールリングを第一温度で縮径させるとともに第二シールリングを第二温度で縮径させ、前記第一温度が前記第二温度よりも低いことが好ましい。
【００１６】
これにより、高温加圧水の到達時には、第一シールリングが縮径した後に第二シールリングが縮径することになる。したがって、高温加圧水のリークをより確実に抑制することができる。
【００１７】
また、本発明に係る漏洩防止シールの前記第二シールリングは、縮径時に閉ループ状をなし、前記第二間隙は、前記第二シールリングと前記回転軸との間で前記周方向第一範囲にわたって延びることが好ましい。
【００１８】
第二間隙がこのように延びている場合でも、該第一間隙と第二間隙との形成範囲を異ならせることにより、高温加圧水のリークを抑制できる。
【００１９】
さらに、本発明に係る漏洩防止シールは、前記第二シールリングに対して径方向に力を与えることで、前記第二間隙が形成される前記第二範囲の周方向位置を定める第二間隙位置決め部を備えることが好ましい。
【００２０】
これによっても、第一シールリングと同様、第二間隙の形成範囲を位置決めすることができる。
【００２１】
また、本発明に係る漏洩防止シールは、前記第二シールリングは、縮径時に周方向両端が互いに周方向に対向するＣ字状をなし、前記第二間隙は、前記第二シールリングの両端同士の間に形成されていることが好ましい。
【００２２】
第二間隙がこのように形成される場合でも、該第一間隙と第二間隙との形成範囲を異ならせることにより、高温加圧水のリークを抑制できる。
【００２３】
さらに、本発明に係る原子炉冷却材ポンプは、軸線回りに回転する回転軸と、該回転軸を径方向外側から囲むハウジングと、これら回転軸とハウジングとの間の空間をシールして、該空間における高温加圧水の前記軸線方向の流通を規制する上記いずれかの漏洩防止シールと、を備えることを特徴とする。
また、この原子炉冷却材ポンプは、前記ハウジングの内周面に径方向外側に凹んで周方向にわたって延びる環状溝が形成され、前記第一シールリング及び前記第二シールリングは、前記環状溝内に収容されるように配置され、前記環状溝における上流側を向く面が前記当接面とされていることが好ましい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の漏洩防止シール及び原子炉冷却材ポンプによれば、高温加圧水のリークパスとなる第一間隙及び第二間隙を不連続なものとすることができるため、異常時における高温高圧の加圧水の流通を規制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第一実施形態に係る原子炉冷却材ポンプの縦断面図及びその系統図を示す図である。
【図２】本発明の第一実施形態に係る原子炉冷却材ポンプにおける漏洩防止シールの縦断面図である。
【図３】本発明の第一実施形態に係る原子炉冷却材ポンプにおける漏洩防止シールを回転軸の軸線方向から見た図である。
【図４】本発明の第一実施形態に係る原子炉冷却材ポンプにおける漏洩防止シールの縮径時の縦断面図である。
【図５】本発明の第一実施形態に係る原子炉冷却材ポンプにおける漏洩防止シールにおいて、（ａ）は縮径時の第一シールを軸線方向から見た模式図、（ｂ）は縮径時の第二シールを軸線方向から見た模式図である。
【図６】本発明の第一実施形態に係る原子炉冷却材ポンプにおける漏洩防止シールの縮径時の斜視図である。
【図７】本発明の第一実施形態の変形例に係る原子炉冷却材ポンプにおける漏洩防止シールにおいて、（ａ）は縮径時の第一シールを軸線方向から見た模式図、（ｂ）は縮径時の第二シールを軸線方向から見た模式図である。
【図８】本発明の第二実施形態に係る原子炉冷却材ポンプにおける漏洩防止シールの縦断面図である。
【図９】本発明の第三実施形態に係る原子炉冷却材ポンプにおける漏洩防止シールの縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の第一実施形態について、図１から図６を参照して詳細に説明する。
まず、第一実施形態に係る原子炉冷却材ポンプ１００の全体構成について説明する。図１に示すように、原子炉冷却材ポンプ１００は、上下方向に延びる軸線Ｏ回りに回転可能に配置された回転軸１と、該回転軸１を取り囲むように配置されたハウジング２とを備えている。そして、回転軸１とハウジング２との間の空間に、軸線Ｏ方向に離間して配置された複数の軸シール１０が設けられている。
【００２７】
本実施形態においては、３組の軸シール１０が設けられており、これら軸シール１０は、下方から上方に向かって第一軸シール１０Ａ、第二軸シール１０Ｂ、第三軸シール１０Ｃとされている。なお、第一軸シール１０Ａは漏洩制限型シールとされており、第二軸シール１０Ｂ及び第三軸シール１０Ｃはメカニカルシールとされている。
【００２８】
第一軸シール１０Ａは、回転軸１の外周面１ａに一体に固定されて径方向外側に張り出す円盤状をなす第一ランナ１１Ａと、ハウジング２に固定されたリング状をなして第一ランナ１１Ａとの間で僅かな間隙を形成する第一リング１２Ａとを備えている。第一リング１２Ａとハウジング２との間には、図示しない第一セカンダリシールが設けられている。
【００２９】
また、第二軸シール１０Ｂは、第一軸シール１０Ａよりも上方に設けられており、回転軸１の外周面１ａに一体に固定されて、径方向外側に張り出す円盤状をなす第二ランナ１１Ｂと、ハウジング２に固定されたリング状をなして第二ランナ１１Ｂと摺接する第二リング１２Ｂとを備えている。第二リング１２Ｂとハウジング２との間には、図示しない第二セカンダリシールが設けられている。
【００３０】
さらに、第三軸シール１０Ｃは、第二軸シール１０Ｂよりも上方に設けられており、回転軸１の外周面１ａに一体に固定されて、径方向外側に張り出す円盤状をなす第三ランナ１１Ｃと、ハウジング２に固定されたリング状をなして第三ランナ１１Ｃと摺接する間隙を形成する第二リング１２Ｂとを備えている。第三リング１２Ｃとハウジング２との間には、図示しない第三セカンダリシールが設けられている。
【００３１】
原子炉一次冷却材は、２００〜３００℃の高温水であり、この高温水がハウジング２内を上昇しないように、第一軸シール１０Ａの下部には充填材ポンプ１５により高圧の加圧水（シール水）が供給されている。この加圧水は、体積制御タンク１６より供給される。なお、第一軸シール１０Ａを漏洩して第二軸シール１０Ｂの下方に至った加圧水は、遮蔽弁１７及び流量計１８を経て体積制御タンク１６に戻されるようになっている。
【００３２】
第三軸シール１０Ｃの下方の空間、即ち、第三軸シール１０Ｃと第二軸シール１０Ｂとの間の空間には、パージ水と称される純水が供給されている。このパージ水は高所に設けられたパージ水ヘッドタンク１９から図示しない絞り及び流量計２０を経て供給される。なお、パージ水ヘッドタンク１９へは、純水メークアップタンク２１で準備された純水が純水ポンプ２２及び補給弁２３を経て供給される。この補給弁２３は、パージ水ヘッドタンク１９中の純水の水頭高さを検出するレベルコントロール装置２４によって制御されており、これによりパージ水ヘッドタンク１９の水頭高さは所定の値に維持されている。
また、上記パージ水は、第二軸シール１０Ｂ及び第三軸シール１０Ｃの潤滑と冷却をし、流量計２５及びスタンドパイプ２６を経てドレンタンク２７に回収される。
【００３３】
なお、第一軸シール１０Ａの下方の加圧水の温度は７０℃でその圧力は約１５．５ＭＰａとされている。第一軸シール１０Ａでは、この加圧水が約０．３ＭＰａまで減圧され、即ち、第二軸シール１０Ｂの下方の空間の加圧水の圧力は約０．３ＭＰａとなる。そして、第二軸シール１０Ｂでは、この約０．３ＭＰａの圧力が約０．０３ＭＰａまで減圧され、さらに第三軸シール１０Ｃでは、大気圧まで減圧されるようになっている。
【００３４】
ここで、全交流電源喪失時には、第一軸シール１０Ａの下方における通常運転時７０℃の加圧水が、原子炉一次冷却材により加熱されることで３００℃程度まで上昇することが想定される。このような高温の加圧水（以下、高温加圧水と称する。）によって第一軸シール１０Ａが突破された場合、該高温加圧水が第二軸シール１０Ｂに至り、高温加圧水の漏出を招くおそれがある。これに対して本実施形態では、例えば温度が３００℃、圧力が約１９ＭＰａの高温加圧水の第二軸シール１０Ｂへの到達を回避すべく、漏洩防止シール３０が設けられている。
【００３５】
この漏洩防止シール３０は、第一軸シール１０Ａと第二軸シール１０Ｂとの間におけるハウジング２と回転軸１との空間に設けられており、本実施形態では、図２に示すように、ハウジング２に設けられた環状溝３に収容されるように設けられている。
【００３６】
この環状溝３は、ハウジング２の内周面２ａから回転軸１の径方向（以下、単に径方向と称する）外側に凹むように形成されており、軸線Ｏを中心として回転軸１の周方向（以下、単に周方向と称する）全域に延在する円環状をなしている。また、環状溝３は、下方（軸線Ｏ方向一方側）を向く上側内壁面４（当接面）と、該上側内壁面４に対向して上方（軸線Ｏ方向他方側）を向く下側内壁面５と、径方向内側を向く上側内壁面４及び下側内壁面５に接続された底壁面６とを有している。これら上側内壁面４及び下側内壁面５は、軸線Ｏに直交する平面に沿って延びる平坦状をなしている。
【００３７】
次に漏洩防止シール３０について説明する。本実施形態の漏洩防止シール３０は、図２及び図３に示すように、第一シールリング４０と、該第一シールリング４０に下方から当接するように配置された第二シールリング５０と、これら第一シールリング４０及び第二シールリング５０を縮径させる熱駆動部６０（図３のみに記載）とを備えている。
【００３８】
第一シールリング４０及び第二シールリング５０は、図３に示すように、それぞれ回転軸１を周囲から取り囲むように該回転軸１の周方向に延在するリング本体４４，５４と、該リング本体４４，５４の両端にそれぞれ設けられて、リング本体４４，５４よりも軟質の材料からなる軟質部材４５，５５とを有している。
リング本体４４，５４は、その延在方向（周方向）の両端にそれぞれ独立した一対の端部を有しており、これら端部同士が互いに対向するＣ字状をなしている。即ち、第一シールリング４０及び第二シールリング５０は、は、その全周にわたって一体に延在する円環状をなしているのではなく、互いに非接合とされた第一端部及び第二端部を有している。
そして、軟質部材４５，５５は、このようなリング本体４４，５４の両端にそれぞれ互いに周方向に対向するように一体に設けられている。この一対の軟質部材４５，５５は、第一シールリング４０の縮径時に互いに当接する。
なお、第二シールリング５０には、軟質部材４５，５５は設けられていなくともよい。
【００３９】
このような軟質部材４５，５５の材料としては、例えば金属属であれば金や銀、高分子材料であればＥＰＤＭ（エチレン・プロピレン・ジエン・モノマー）やＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）を用いることができる。
なお、リング本体４４，５４の内周面、即ち、第一シールリング４０の内周面４１、第二シールリング５０の内周面５１に軟質部材４５，５５を設けてもよい。この場合、第一シールリング４０及び第二シールリング５０が縮径した際におけるこれら第一シールリング４０及び第二シールリング５０と回転軸１との密着性を向上させることができる。
【００４０】
本実施形態では、このような第一シールリング４０及び第二シールリング５０には、図３に示すように、一対の端部の一方（図３における右側の端部）に、径方向外側に突出する突出部４６，５６が一体に形成されている。本実施形態では、このような突出部４６，５６を熱駆動部６０が他の端部（図３における左側の端部）側に向かって押圧することで、第一シールリング４０及び第二シールリング５０のそれぞれ端部同士が互いに近接し、その結果これら第一シールリング４０及び第二シールリング５０が縮径する。
【００４１】
図２に示すように、上記構成の第一シールリング４０は、その上面がハウジング２の環状溝３における上側内壁面４に対して周方向にわたって当接している。
また、第二シールリング５０は、第一シールリング４０の下方側に該第一シールリング４０と隣接するように配置されており、該第二シールリング５０の上面５２は第一シールリング４０の下面４３に対して周方向にわたって当接している。
【００４２】
なお、このように第一シールリング４０と第二シールリング５０とが配置された状態では、第一シールリング４０及び第二シールリング５０と環状溝３の底壁面６との間には空間が形成されている。また、第二シールリング５０の下面５３と下側内壁面５との間にも空間が形成されている。これら空間は、それぞれ漏洩防止シール３０の下方における回転軸１とハウジング２との間の空間に連通している。したがって、これら空間には、異常時に高温加圧水が到達する。
なお、第一シールリング４０の上面４２及び下面４３、第二シールリング５０の上面５２及び下面５３は、それぞれ軸線Ｏに直交する平面に沿って延びる平坦状をなしている。
【００４３】
ここで、通常時、即ち、漏洩防止シール３０に高温加圧水が到達してない状態（以下、初期状態と称する。）では、図２に示すように、第一シールリング４０及び第二シールリング５０の内周面５１はそれぞれ回転軸１の外周面１ａから離間している。これによって、初期状態では、第一シールリング４０及び第二シールリング５０と回転軸１との間には間隙が形成されている。
【００４４】
さらに、本実施形態では、第一シールリング４０における一対の端部の周方向の配置位置は、第二シールリング５０における一対の端部の周方向の配置位置と異なる位置に配置されており、本実施形態では、約１８０°異なる位置に配置されている。
【００４５】
ここで、第一シールリング４０の内周面４１の周方向の長さは、回転軸１の外周面１ａの円周の長さよりも大きく設定されている。また、第二シールリング５０の内周面５１の周方向の長さは、回転軸１の外周面１ａの円周の長さよりも小さく設定されている。
【００４６】
次に熱駆動部６０について説明する。この熱駆動部６０は、異常時に高温加圧水が到達した際に、第一シールリング４０及び第二シールリング５０を縮径させてこれら第一シールリング４０及び第二シールリング５０の内周面５１を回転軸１に当接させる。本実施形態では、図３に示すように、熱駆動部６０として第一サーモアクチュエータ６０Ａ及び第二サーモアクチュエータ６０Ｂを採用している。これら第一サーモアクチュエータ６０Ａ及び第二サーモアクチュエータ６０Ｂは、高温加圧水を熱源として駆動可能に構成されたアクチュエータであって、第一サーモアクチュエータ６０Ａが第一シールリング４０に対応するように、第二サーモアクチュエータ６０Ｂが第二シールリング５０に対応するように設けられている。なお、図３では２つのサーモアクチュエータをまとめて記載している。
【００４７】
第一サーモアクチュエータ６０Ａ及び第二サーモアクチュエータ６０Ｂは、シリンダ６１と、ロッド６２とを備えている。
シリンダ６１は、外形円筒形状をなす部材であって、その内部には設定温度に達することで膨張するワックスが封止されている。このようなシリンダ６１は、第一シールリング４０及び第二シールリング５０の円周における一対の端部の配置箇所を通る接線に沿って延びるように、ハウジング２に形成された収容部（図示省略）内に収容されている。
【００４８】
ロッド６２は、シリンダ６１の内部のワックスが膨張した際に、これに伴ってシリンダ６１の延在方向の端面から突出するように構成されている。このロッド６２の突出方向は、第一シールリング４０及び第二シールリング５０の円周における一対の端部の配置箇所を通る接線に沿う方向とされている。ロッド６２の先端は、第一シールリング４０、第二シールリング５０における突出部４６，５６に接続されており、該ロッド６２が突出することで突出部４６，５６が押圧され、その結果、第一シールリング４０及び第二シールリング５０は一対の端部が近接するように変形して縮径する。
【００４９】
ここで、第一サーモアクチュエータ６０Ａ内のワックスの膨張温度は、第二サーモアクチュエータ６０Ｂ内のワックスの膨張温度に比べて小さく設定されている。これにより、第一サーモアクチュエータ６０Ａの駆動温度は第二サーモアクチュエータ６０Ｂの駆動温度よりも小さくなる。即ち、高温加圧水の到達時には、第一シールリング４０が第二シールリング５０よりも先に縮径する。
【００５０】
次に以上のような構成の原子炉冷却材ポンプ１００における漏洩防止シール３０の作用について説明する。
第一軸シール１０Ａの下方の加圧水が加熱されて高温加圧水となった際に、該高温加圧水が第一軸シール１０Ａを突破して漏洩防止シール３０に到達すると、該高温加圧水の流体圧力によって第一シールリング４０及び第二シールリング５０は下流側である上方に向かって押圧される。この結果、図４に示すように、第一シールリング４０の上面４２がハウジング２の溝部における上側内壁面４に周方向にわたって密着し、第二シールリング５０の上面５２は第一シールリング４０の下面４３に周方向にわたって密着する。
【００５１】
一方、高温加圧水が下方から漏洩防止シール３０に到達すると、該漏洩防止シール３０の熱駆動部６０が高温加圧水によって加熱される。
これにより、高温加圧水を熱源として第一サーモアクチュエータ６０Ａ及び第二サーモアクチュエータ６０Ｂの内部のワックスがそれぞれ膨張温度に到達すると、該ワックスが膨張することにより、図３に示す第一サーモアクチュエータ６０Ａ及び第二サーモアクチュエータ６０Ｂのロッド６２がシリンダ６１から突出する。
このロッド６２の突出によって第一シールリング４０、第二シールリング５０の突出部４６，５６が押圧されると、これら第一シールリング４０及び第二シールリング５０は、一対の端部がそれぞれ近接しながら第一シールリング４０及び第二シールリング５０全体が縮径する。
【００５２】
ここで、第一シールリング４０及び第二シールリング５０は縮径時に周方向全域にわたって回転軸１に密着可能となるように、縮径時におけるこれら第一シールリング４０及び第二シールリング５０の内周面５１の円周の長さは、回転軸１の外周面１ａの円周の長さと一致することが好ましい。この場合、第一シールリング４０及び第二シールリング５０が、縮径時に回転軸１外周面１ａに全周にわたって密着することでこれら第一シールリング４０及び第二シールリング５０と回転軸１との間の間隙を完全に消失させることができる。しかしながら、熱伸び差や製作交差等の影響により、現実的には縮径時の第一シールリング４０及び第二シールリング５０の内径を回転軸１の外径に一致させることは困難である。
【００５３】
ここで、本実施形態のように、第一シールリング４０の内周面４１の周方向の長さが回転軸１の円周の長さよりも大きい場合には、第一シールリング４０が縮径すると該第一シールリング４０の両端同士が接触する結果、第一シールリング４０は閉ループ状をなすことになる。この際、第一シールリング４０の内周面４１はその周方向の一部範囲のみが回転軸１の外周面１ａに接触し、該回転軸１に接触しない部分が生じ得る。
【００５４】
即ち、図５（ａ）に示すように、第一シールリング４０の内周面４１と回転軸１の外周面１ａとの間には、周方向の一部領域（以下、第一範囲θ１と称する）に、周方向に延びる三日月状の間隙（以下、第一間隙Ｓ１と称する）が形成される。このような第一間隙Ｓ１が存在する周方向の第一範囲θ１は、第一シールリング４０の端部同士の接触箇所を中心として周方向の所定の範囲に広がっている。
【００５５】
また、本実施形態のように、第二シールリング５０の内周面５１の周方向の長さが回転軸１の円周の長さよりも小さい場合には、第二シールリング５０が縮径しても該第二シールリング５０の両端同士が接触することはなく、Ｃ字状を維持する。この際、第二シールリング５０の内周面５１はその周方向全域にわたって回転軸１の外周面１ａに接触し、該第二シールリング５０における互いに対向する端部同士の間に間隙（以下、第二間隙Ｓ２と称する）が形成される。
【００５６】
即ち、図５（ｂ）に示すように、周方向の一部領域（以下、第二範囲θ２と称する）に端部同士の間の隙間である第二間隙Ｓ２が形成される。このような第二間隙Ｓ２は、第二サーモアクチュエータ６０Ｂによって第二シールリング５０が押圧される以前に第二シールリング５０の端部同士が存在した周方向位置付近に形成される。
【００５７】
この結果、図６に示すように、第一シールリング４０と回転軸１との間の間隙である第一間隙Ｓ１、及び、第二シールリング５０の端部同士の間の第二間隙Ｓ２は、互いに周方向の異なる位置に配置されることになる。
これによって、図４に示すように、漏洩防止シール３０を境界とした上流側と下流側との空間が分断され、高温加圧水の上方（下流側）への流通が規制される。以下、この詳細について説明する。
【００５８】
まず閉ループ状をなす第一シールリング４０とハウジング２の環状溝３の上側内壁面４が周方向全域にわたって密着する。これによって、第一シールリング４０の上面４２とハウジング２の環状溝３の上側内壁面４との間では間隙が消失し、シール性が担保される。また、第一シールリング４０の下面４３と第二シールリング５０の上面５２とが周方向全域にわたって密着する。これによって、第一シールリング４０の下面４３と第二シールリング５０の上面５２との間でのシール性が担保される。
【００５９】
この状態で、第二シールリング５０の内周面５１は第二範囲θ２以外の部分でのみ回転軸１の外周面１ａに密着するため、第二シールリング５０は第二間隙Ｓ２が存在する第二範囲θ２でのみ高温高圧水を上方にリークさせてしまう。しかしながら、第二間隙Ｓ２の存在する周方向位置では、第一シールリング４０では第一間隙Ｓ１が存在しないため、第二間隙Ｓ２をリークした高温高圧水が第一シールリング４０を突破して上方にリークすることはない。
一方、第一シールリング４０における第一間隙Ｓ１が存在する周方向位置では、第二シールリング５０は回転軸１の外周面１ａに密着しているため、第一間隙Ｓ１まで高温加圧水が到達することはない。
【００６０】
このように本実施形態では、第一間隙Ｓ１及び第二間隙Ｓ２が形成される第一範囲θ１及び第二範囲θ２が周方向の異なる位置にあるため、高温加圧水のリークパスとなり得る第一間隙Ｓ１及び第二間隙Ｓ２を不連続なものとすることができる。したがって、高温加圧水が漏洩シールを突破して下方から上方に流通してしまうことを防止できる。
【００６１】
さらに、本実施形態では、第一シールリング４０が縮径した際に、リング本体４４の両端に設けられた軟質部材４５同士が密着することで、該第一シールリング４０が確実に閉ループ状をなすようにすることができる。これによって、第一シールリング４０の端部同士の間に間隙が生じてしまうことを防止できるため、これら端部同士の間をリークパスとして高温加圧水が流通してしまうことを回避できる。
【００６２】
また、本実施形態では、第一サーモアクチュエータ６０Ａが第二サーモアクチュエータ６０Ｂよりも低い温度で駆動する構成のため、高温加圧水の到達時には、第二サーモアクチュエータ６０Ｂに先駆けて第一サーモアクチュエータ６０Ａが駆動する。これによって、第一シールリング４０が第二シールリング５０よりも早く縮径する。
ここで、仮に第二シールリング５０が第一シールリング４０よりも早く縮径する場合、第二シールリング５０に高温加圧水による過大な作用する結果、Ｃ字状をなす第二シールリング５０の縮径が妨げられてしまう。これに対して、本実施形態では、第一シールリング４０が第二シールリング５０よりも先に縮径される結果、第二シールリング５０に作用する差圧を抑えることができ、上記不都合を是正できる。
【００６３】
なお、第一実施形態の変形例として、例えば図７に示すように、第一シールリング４０の内周面４１と回転軸１の外周面１ａとの間に三日月状の間隙が形成されるとともに第二シールリング５０の内周面５１と回転軸１の外周面１ａとの間にも三日月状の間隙が形成される構成であってもよい。
このような第一間隙Ｓ１及び第二間隙Ｓ２は、第一シールリング４０の内周面４１及び第二シールリング５０の内周面５１の周方向の長さが、ともに回転軸１の外周面１ａの円周の長さよりも大きい場合に形成される。
【００６４】
この場合、縮径前の第一シールリング４０及び第二シールリング５０の端部の配置箇所を周方向に異なる位置とすることによって、縮径時に形成される第一間隙Ｓ１及び第二間隙Ｓ２の形成領域である第一範囲θ１及び第二範囲θ２の周方向の位置を互いに異なるものとすることができる。これにより、第一実施形態と同様、第一間隙Ｓ１と第二間隙Ｓ２とを不連続なものとすることができるため、高温加圧水のリークパスが形成されてしまうことを回避できる。したがって、高温加圧水が漏洩シールを突破して下方から上方に流通してしまうことを防止できる。
なお、本変形例では第二シールリング５０の両端が当接するため、該両端に軟質部材５５が設けられていることが好ましい。これによって、第一シールリング４０と同様、第二シールリングが確実に閉ループ状をなすようにすることができる。
【００６５】
次に第二実施形態に係る漏洩防止シール３０について、図８を参照して説明する。本実施形態においては第一実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００６６】
第二実施形態の漏洩防止シール３０は、第一実施形態の構成要素に加えて、第一間隙位置決め部７０を備えている点で第一実施形態と相違する。
第一間隙位置決め部７０は、第一シールリング４０に対して径方向に力を与えることで、第一間隙Ｓ１が形成される第一範囲θ１の周方向位置を定める役割を有している。
【００６７】
第一間隙位置決め部７０としては、図８に示すように、第一サーモアクチュエータ６０Ａ及び第二サーモアクチュエータ６０Ｂと同様の構成のものを採用することができる。即ち、第一間隙位置決め部７０は、シリンダ６１及びロッド６２を備えており、高温加圧水の到達時にロッド６２が突出する構成とされている。
【００６８】
このような第一間隙位置決め部７０は、第一シールリング４０の径方向外側に配置されており、ロッド６２が突出することで該ロッド６２の先端が第一シールリング４０に対して径方向外側から当接する。これによって第一シールリング４０が径方向内側に向かって押圧されることで、該第一シールリング４０の周方向位置におけるロッド６２が当接する箇所においては、第一シールリング４０の内周面４１が回転軸１の外周面１ａに密着する。この際、第一シールリング４０の周方向位置におけるロッド６２が当接する箇所の逆側においては、第一シールリング４０の内周面４１が回転軸１の外周面１ａから離間することで、該第一シールリング４０の内周面４１と回転軸１の外周面１ａとの間に第一間隙Ｓ１が形成される。
【００６９】
以上のように本実施形態では、第一シールリング４０に対して径方向に力を与えることで、該第一シールリング４０の内周面４１と回転軸１の外周面１ａとの間に形成される第一間隙Ｓ１の位置、即ち、第一範囲θ１の位置を所望の周方向位置に位置決めすることができる。
このように第一間隙Ｓ１の位置を定めることによって、該第一間隙Ｓ１と第二間隙Ｓ２との周方向位置を確実に異ならせることができる。したがって、高温加圧水のリークパスとなる第一間隙Ｓ１及び第二間隙Ｓ２を不連続なものとすることができ高温加圧水が漏洩シールを突破して下方から上方に流通してしまうことを防止できる。
【００７０】
なお、本実施形態では、第一間隙位置決め部７０として、第一シールリング４０を径方向外側から押圧する構成としたが、第一シールリング４０を径方向外側に向かって引っ張る構成であってもよい。これによっても、本実施形態同様、第一間隙Ｓ１の位置を定めることができる。
また、実施形態では、第一間隙位置決め部７０として第一サーモアクチュエータ６０Ａ及び第二サーモアクチュエータ６０Ｂと同様の構成としたが、これに限定されることはなく、高温加圧水の到達時に、第一シールリング４０に対して径方向に力を与えられるならば他の構成であってもよい。
【００７１】
また、第一実施形態の変形例のように、第二シールリング５０の内周面５１と回転軸１の外周面１ａとの間にも三日月状の第二間隙Ｓ２が形成される場合には、この第二シールリング５０に対して径方向に力を与える第二間隙位置決め部を設けてもよい。これによって、第二間隙Ｓ２の位置を任意に定めることができるため、より確実に第一間隙Ｓ１と第二間隙Ｓ２の位置を異なるものとすることができる。
【００７２】
次に本発明の第三実施形態に係る漏洩防止シール３０について、図９を参照して説明する。第三実施形態について第一実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
第三実施形態の漏洩防止シール３０は、第一実施形態の構成要素に加えて、押圧部８０を備えている点で第一実施形態と相違する。
【００７３】
押圧部８０は、第二シールリング５０を第一シールリング４０に向かって、高温加圧水の下流側に向かって押圧する役割を有している。本実施形態では、押圧部８０として皿バネを採用している。この皿バネは、ハウジング２の環状溝３における該環状溝３の下側内壁面５と第二シールリング５０の下面５３との間に周方向にわたって設けられている。この皿バネは、下側内壁面５と第二シールリング５０との間に圧縮状態で配置されていることによって、これら下側内壁面５と第二シールリング５０とを離間させる方向に力を与えている。これによって、第二シールリング５０の下面５３には、下型内壁面から該第二シールリング５０の下面５３に向かっての力、即ち、上方に向かっての力が付与される。
【００７４】
その結果、押圧部８０の押圧力（皿バネの弾性力）によって第二シールリング５０の上面５２が第一シールリング４０の下面４３に周方向にわたって密着するとともに、第一シールリング４０の上面４２がハウジング２の環状溝３における上側内壁面４に周方向にわたって密着する。
【００７５】
これによって、第一シールリング４０と第二シールリング５０との間におけるシール性、及び第一シールリング４０と上側内壁面４との間におけるシール性をそれぞれ向上させることができる。したがって、上側内壁面４、第一シールリング４０及び第二シールリング５０間の隙間から高温加圧水がリークしてしまうことをより確実に防止できる。
また、高温加圧水による差圧が第二シールリング５０に作用した際であっても、該第二シールリング５０の縮径が妨げられることを抑制できる。
【００７６】
なお、押圧部８０としては、上記構成の他、第二シールリング５０を第一シールリング４０に向かって、即ち、上方に向かって押圧できるならば、他の構成を採用してもよい。
例えば押圧部８０としては、皿バネに限らず、コイルスプリング等の他の弾性部材を採用してもよい。
また、押圧部８０として、第一サーモアクチュエータ６０Ａや第二サーモアクチュエータ６０Ｂと同様のシリンダ６１及びロッド６２からなるシリンダロッド機構を採用してもよい。このシリンダロッド機構を採用した場合、シリンダ６１から突出するロッド６２が第二シールリング５０を上方に向かって、即ち、第一シールリング４０に向かって押圧する。
さらに、例えばロッド６２が径方向内側に向かって突出し、当該ロッド６２の先端に設けられたくさび型の部材がハウジング２の下側内壁面５に形成された傾斜面に従って上方にスライドすることで第二シールリング５０を上方に向かって押圧する構成であってもよい。
【００７７】
また例えば押圧部８０として、第二サーモアクチュエータ６０Ｂや第二間隙位置決め部から第二シールリング５０に付与される力によって、第二シールリング５０が第一シールリング４０を上方に押圧する構成を採用してもよい。即ち、第二サーモアクチュエータ６０Ｂや第二間隙位置決め部から第二シールリング５０に力が及んだ際に、該第二シールリング５０を上方に案内する案内面を押圧部８０として採用してもよい。
【００７８】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
実施形態では、熱駆動部６０として第一サーモアクチュエータ６０Ａ及び第二サーモアクチュエータ６０Ｂとしたが、例えば第一シールリング４０及び第二シールリング５０自身を異なる線膨張係数の２つの金属を張り合わせて形成されたバイメタルから構成してもよい。この場合、高温加圧水の到達時に、熱駆動部６０としてのバイメタルの２つの金属の膨張差によって第一シールリング４０及び第二シールリング５０が縮径する。これによって実施形態同様、第一シールリング４０及び第二シールリング５０による高温加圧水の漏洩防止を図ることができる。
また、熱駆動部６０は、高温加圧水の到達時に第一シールリング４０及び第二シールリング５０を縮径させることができるのならば、他のいかなる構成を採用してもよい。
【符号の説明】
【００７９】
１    回転軸
１ａ  外周面
２    ハウジング
２ａ  内周面
３    環状溝
４    上側内壁面（当接面）
５    下側内壁面
６    底壁面
１０  軸シール
１０Ａ       第一軸シール
１１Ａ       第一ランナ
１２Ａ       第一リング
１０Ｂ       第二軸シール
１１Ｂ       第二ランナ
１２Ｂ       第二リング
１０Ｃ       第三軸シール
１１Ｃ       第三ランナ
１２Ｃ       第三リング
１５  充填材ポンプ
１６  体積制御タンク
１７  遮蔽弁
１８  流量計
１９  パージ水ヘッドタンク
２０  流量計
２１  純水メークアップタンク
２２  純水ポンプ
２３  補給弁
２４  レベルコントロール装置
２５  流量計
２６  スタンドパイプ
２７  ドレンタンク
３０  漏洩防止シール
４０  第一シールリング
４１  内周面
４２  上面
４３  下面
４４  リング本体
４５  軟質部材
４６  突出部
５０  第二シールリング
５１  内周面
５２  上面
５３  下面
５４  リング本体
５５  軟質部材
５６  突出部
６０  熱駆動部
６０Ａ       第一サーモアクチュエータ
６０Ｂ       第二サーモアクチュエータ
６１  シリンダ
６２  ロッド
７０  第一間隙位置決め部
８０  押圧部
１００       原子炉冷却材ポンプ
Ｏ    軸線
Ｓ１  第一間隙
Ｓ２  第二間隙
θ１  第一範囲
θ２  第二範囲
【図１】
2014181752.tif 000003
【図２】
2014181752.tif 000004
【図３】
2014181752.tif 000005
【図４】
2014181752.tif 000006
【図５】
2014181752.tif 000007
【図６】
2014181752.tif 000008
【図７】
2014181752.tif 000009
【図８】
2014181752.tif 000010
【図９】
2014181752.tif 000011