(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉圧力容器の底面を貫通するように配設された回転軸と、前記原子炉圧力容器内で前記回転軸に固定された羽根車と、前記原子炉圧力容器外に設けられ前記回転軸を回転駆動するウェットモータ部と、このウェットモータ部の上下にそれぞれ設けられた上・下ラジアル軸受と、前記ウェットモータ部と前記上ラジアル軸受との間で前記回転軸に固定されたフライホイールと、前記ウェットモータ部の下方で前記回転軸に固定され上方へのモータ冷却水流れを生起する補助羽根車とを備え、前記羽根車で原子炉冷却材を加圧し前記原子炉圧力容器内を循環させるインターナルポンプにおいて、
前記フライホイールに、前記モータ冷却水を循環するための複数の通水孔を前記回転軸と略平行に設け、かつ、
前記複数の通水孔のうち少なくとも１つに、絞り機構を設けたことを特徴とするインターナルポンプ。
【請求項２】
請求項１記載のインターナルポンプにおいて、前記絞り機構を着脱可能に設けたことを特徴とするインターナルポンプ。
【請求項３】
請求項１記載のインターナルポンプにおいて、前記フライホイール外周部に形成される隙間に、減圧機構を設けたことを特徴とするインターナルポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原子炉圧力容器の底部に取り付けられ、原子炉冷却材を循環させるウェットモータ型のインターナルポンプに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
沸騰水型原子力発電所では、原子炉内の炉心に冷却材を供給し、この冷却材が炉心において加熱され発生した蒸気をタービンに導き、発電機を駆動して発電を行う。近年、従来の沸騰水型原子炉をさらに改良したいわゆる改良型沸騰水型原子炉（以下適宜、ＡＢＷＲという）が提唱されており、このＡＢＷＲでは、原子炉内の冷却材を循環させるポンプとして原子炉圧力容器の底部に取り付けたインターナルポンプが採用されている。原子炉圧力容器内の冷却材は、圧力容器内の外周側を圧力容器側壁面に沿って下降し、圧力容器内の外周側底部近傍の周方向複数箇所に設けられたインターナルポンプへ吸い込まれた後、加圧されて吐出され、圧力容器下部の下部プレナムから上昇して炉心へと循環される。
【０００３】
インターナルポンプは、最上部に位置し回転駆動される羽根車（インペラ）と、この羽根車の下方に位置する固定案内羽根（ディフューザ）とを備えている。羽根車は、圧力容器の底面を貫通するように鉛直方向に立設された回転軸（シャフト）に固定されており、この回転軸が圧力容器外に設けられたウェットモータで駆動されることによって回転する。回転軸の下端にはスラストディスクが配置されている。
【０００４】
上記構成において、原子炉冷却材は、上方から羽根車内に流入し、羽根車で加圧された後にディフューザへと導入され、圧力回復した後にディフューザ下方へと流出する。一方このとき、ウェットモータ内を冷却するモータ冷却水は、スラストディスクが回転することにより補助インペラから吐出された後、ウェットモータのモータケーシングの内部を上昇して回転子（モータロータ）及び固定子（モータステータ）を冷却し、さらに配管を介してモータ外に配置された熱交換器に導かれて冷却される。冷却された冷却水は、配管を介して再び補助インペラへと導入される。
【０００５】
インターナルポンプは、原子力発電所の運転を左右する最も重要な設備の一つであるため、高い信頼性が要求される。また、一般に、モータ駆動電源の喪失等によるポンプ停止時においても、慣性力によってある程度の期間回転を維持し、原子炉冷却材流量の急激な減少を防止する設計が要求される。特に、近年の設備合理化の傾向に伴い、インターナルポンプの高慣性化のニーズが生じている。
【０００６】
これに対応するために、例えば、特許第２７１４０２０号公報に記載のように、回転子（モータロータ）の上部の回転軸に、ポンプ回転体の慣性モーメントを増加させるためのフライホイールを設け、これによってモータ駆動電源喪失時の回転数低下速度を極力緩やかにする構成が提唱されている。この構成によれば、フライホイールから発生する熱量をウェットモータに与えることなく、回転系の固有振動数の低下を例えば１０〜２０％程度の低減に抑えることができ、さらにポンプ回転体自身の慣性モーメントを大幅に増加できる。
【０００７】
ところで、インターナルポンプにおいては、モータの冷却性能は、モータ機能維持と共に機器としての信頼性確保の観点から特に重要となる要素である。しかし、上記従来技術によるインターナルポンプでは、フライホイールがモータ冷却水の循環に対して大きな抵抗となるため、モータ冷却水の循環流量が大幅に減少し、モータの冷却性能が低下するという課題がある。これに対しては、補助インペラの容量増加、並びに熱交換器の容量増加が考えられるが、これは設備大型化につながり得策ではない。また、フライホイール外周とモータハウジングの内周で形成される環状隙間を広くすることも考えられるが、この場合、必要な慣性モーメントを得るため、ポンプが長軸化することになり、設備大型化につながる。
【０００８】
これを解決するために、特許第２５６９１３７号公報に記載のように、フライホイールにテーパ状の通水孔を設けることにより、モータ冷却水に推力を与えて循環させる構造が提唱されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許第２５６９１３７号のインターナルポンプでは、スラストディスクに補助インペラの機能を持たせるとともにフライホイールに通水孔を設けることで、モータ冷却水の循環流量は確保できる。しかしながら、フライホイールの通水孔は、テーパ状に形成することによって冷却水に推力を与えるようになっている。すなわち、フライホイールがモータ冷却水に対しポンプの機能を果たすこととなるため、その動力が新たに必要となり、モータの容量増加による設備大型化を招く。
【００１０】
さらに、上記に加え、以下のような課題もある。
一般に、インターナルポンプには、回転中において、主に羽根車に発生する上向きの流体スラスト力と、ポンプ回転体の自重による下向きスラスト力とが同時に作用している。羽根車の流体スラスト力は回転数の増加と共に大きくなるため、ポンプ停止状態から定格運転回転数に至る昇速過程において、前述の上下方向のスラスト力が釣り合う回転数領域が存在することになる。この上下方向のスラスト力が釣り合う領域では、特にポンプの振動特性が不安定となりやすい。そのため、インターナルポンプの設計では、通常、ポンプの定格運転回転数がこの領域から大きく離れるようにする。
【００１１】
ここで、インターナルポンプにフライホイールを設けた場合、フライホイールのないインターナルポンプに比べ、フライホイール設置重量が付加される分、下向きスラスト力が増加する。そのため、上記した上下方向スラスト力の釣り合う回転数領域がポンプ定格回転数に近づく傾向となり、定格運転時におけるポンプの安定性が低下する可能性がある。但し、フライホイールに通水孔を設けない場合は、フライホイール前後の差圧に基づく上向きスラスト力の発生が期待できるため、上記の傾向は多少緩和される。しかしながら、特許第２５６９１３７号のようにフライホイールに通水孔を設けた場合、フライホイールを通過する際の圧力損失が小さくなってこの上向きのスラストが期待できないため、ポンプの安定性を確保するのが困難となる。
【００１２】
本発明の第１の目的は、インターナルポンプへのフライホイール設置に伴う上記課題を解決でき、設備の大型化を招くことなく、モータ冷却水の流量を確保できるインターナルポンプを提供することにある。
【００１３】
本発明の第２の目的は、、インターナルポンプへのフライホイール設置に伴う上記課題を解決でき、上下方向スラスト力の釣り合う回転数領域とポンプ定格回転数とを確実に遠ざけ、ポンプの安定性を確保できるインターナルポンプを提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
（１）上記第１及び第２の目的を達成するために、本発明は、原子炉圧力容器の底面を貫通するように配設された回転軸と、前記原子炉圧力容器内で前記回転軸に固定された羽根車と、前記原子炉圧力容器外に設けられ前記回転軸を回転駆動するウェットモータ部と、このウェットモータ部の上下にそれぞれ設けられた上・下ラジアル軸受と、前記ウェットモータ部と前記上ラジアル軸受との間で前記回転軸に固定されたフライホイールと、前記ウェットモータ部の下方で前記回転軸に固定され上方へのモータ冷却水流れを生起する補助羽根車とを備え、前記羽根車で原子炉冷却材を加圧し前記原子炉圧力容器内を循環させるインターナルポンプにおいて、前記フライホイールに、前記モータ冷却水を循環するための複数の通水孔を前記回転軸と略平行に設け、かつ、前記複数の通水孔のうち少なくとも１つに、絞り機構を設ける。
回転軸の回転により補助羽根車で生起されたモータ冷却水流れは、補助羽根車の上方にあるウェットモータ部に導かれてこれを冷却し、さらにその上方に位置するフライホイールの複数の通水孔を介しフライホイールの上方へ抜け、モータ冷却水冷却系へと循環される。このとき、フライホイールの通水孔を回転軸と略平行に設けることにより、通水孔をテーパ状に設ける従来構造のようにフライホイールがモータ冷却水に対し推力を作用させることはなく、したがって、モータの容量増加を抑えることができる。モータ冷却水の循環は主として補助羽根車によって生起されており、回転軸と略平行な当該通水孔の大きさや設置個数を適宜調整することにより、設備の大型化を招くことなく、モータ冷却水の流量を確保することができる。
また、以下の作用を奏する。すなわち、インターナルポンプにフライホイールを設けた場合、フライホイールのないインターナルポンプに比べ、フライホイール設置重量が付加され分、下向きスラスト力が増加する。そのため、上下方向スラスト力の釣り合う回転数領域がポンプ定格回転数に近づく傾向となり、定格運転時におけるポンプの安定性が低下する可能性がある。ここで、フライホイールに通水孔を設けない場合は、フライホイール前後の差圧に基づく上向きスラスト力の発生が期待できるため、上記の傾向は多少緩和されるが、モータ冷却水流量確保のため、フライホイールに通水孔を設ける場合、フライホイールを通過する際の圧力損失が小さくなってこの上向きのスラストがあまり期待できない。
そこで、本発明においては、フライホイールに設けた通水孔に絞りを設けることにより、通水孔の設置効果による冷却水の循環流量の確保と同時に、フライホイールに差圧を生じさせて上向きのスラスト力を得ることができ、フライホイールに生じる上下スラスト力のバランスを適宜調整することが可能となる。例えば、モータ冷却水の循環流量を必要最小限に抑える絞りに設定することで、フライホイールによる上向きスラスト力の効果を最大限に活かすことができ、逆に、フライホイールによる上向きスラスト力の効果を必要最小限に抑えることにより、冷却水の循環流量を最大限に確保するといった調整が可能となる。すなわち、モータ冷却水の循環流量、スラスト特性を運転状態に応じて最適なバランスに調整することが可能である。これにより、上下方向スラスト力の釣り合う回転数領域を例えばポンプの定格回転数に対し所定の割合に調整することができ、ポンプ定格回転数に対し確実に遠ざけることができるので、ポンプの安定性を確保することができる。
【００１６】
（２）上記（１）において、好ましくは、前記絞り機構を着脱可能に設ける。
【００１７】
（３）上記（１）において、また好ましくは、前記フライホイール外周部に形成される隙間に、減圧機構を設ける。これにより、フライホイールにおいて生じる前後差圧をさらに大きくでき、より効果的に上向きスラスト力を得ることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照し、説明する。まず、本発明の基本構成を図１〜図６により説明する。図１は、本基本構成によるインターナルポンプの全体構造を表す縦断面図であり、図２（ａ）及び（ｂ）は図１中のフライホイール（後述）の詳細構造を表す上面図及び縦断面図である。これら図１及び図２において、本基本構成によるインターナルポンプは、水力部３と、水力部３を駆動するウェットモータ部４と、ウェットモータ部４を内包るモータケーシング２とからなり、原子炉圧力容器１の外壁側底部に複数台配置される。
【００１９】
水力部３は、ポンプシャフト５に取付けられ、原子炉圧力容器１の内部に配置された羽根車（インペラ）６と、同じく原子炉圧力容器１の内部に設置されるディフューザ７とにより構成されている。
【００２０】
ウェットモータ部４は、ポンプシャフト５に嵌め込まれたモータシャフト８に取り付けられた回転子（モータロータ）１０ａと、モータハウジング９に取り付けられた固定子（モータステータ）１０ｂとから構成されている。
【００２１】
モータシャフト８の下端には、スラストディスク１１ａとスラストディスク１１ａに一体に形成された補助インペラ１１ｂがボルト１９により連結され、さらにスラストディスク１１ａの下部に逆転防止装置１２が設けられている。
【００２２】
インペラ６、ポンプシャフト５、モータシャフト８、モータロータ１０ａ、スラストディスク１１ａ、及び補助インペラ１１ｂにより構成されるポンプ回転体は、モータ部４直上の上部ラジアル軸受１３ａ、モータ部４直下の下部ラジアル軸受１３ｂ、上部スラスト軸受１４ａ、及び下部スラスト軸受１４ｂにより支持されている。また、このポンプ回転体の慣性モーメントを増加させ、モータ駆動電源断時の回転数低下速度を緩やかにすることを目的として、モータロータ１０ａの上部と上部ラジアル軸受１３ａとの間のモータシャフト８には、フライホイール２０が設けられている。そしてこのフライホイール２０には、モータ冷却水の通水孔として、複数個の穴２０ａがモータシャフト８と略平行に設けられている。
【００２３】
フライホイール２０は、図２に詳細に図示するように、円形の通水孔２０ａを円周上に等分配置している。またフライホイール２０は、図１におけるモータロータ１０ａと上部ラジアル軸受１３ａ間にて形成される配置スペースで効率的に慣性モーメントを大きくできるように、外周側上下に段付部２０Ｕ，２０Ｌが設けられている。そして、通水孔２０ａは、図２のように、これら段付部２０Ｕ，２０Ｌを貫通するように通水孔を設けている。これにより、通水孔２０ａの寸法を比較的大きくでき、また数を増やすことができることから通水面積を大きくできるようになっている。
【００２４】
ポンプ運転時、モータ冷却水は、スラストディスク１１ａが回転することにより補助インペラ１１ｂから吐出され、モータケーシング２の内部を上昇し、ウエットモータ部４を冷却する。ウエットモータ部４を冷却した後、フライホイール２０に設けた通水孔２０ａとフライホイール２０の外周とモータハウジング９の内周により形成される隙間とを通り、モータ上部室１５へと到達する。その後、モータ上部室１５より配管１６を通り、熱交換器１７により冷却されたのち、配管１８を介して、再び補助インペラ１１ｂに入る。
【００２５】
次に、本基本構成の作用を説明する。
【００２６】
（１）通水孔設置によるモータ冷却水流量確保
この作用を説明するための第１の比較例によるインターナルポンプを図３に、第２の比較例によるインターナルポンプを図４に示す。図３に示すインターナルポンプは、図１に示す本基本構成のインターナルポンプからフライホイール２０を取り去った構造である。また図４に示すインターナルポンプは、図１に示すインターナルポンプにおいて、フライホイール２０の通水孔２０ａをなくした構造であり、ほぼ、特許第2714020号公報に記載のインターナルポンプに相当するものである。各比較例において、図１に示す本基本構成と同一の部材には同一の符号を付している。
【００２７】
本基本構成によるモータ冷却水の循環特性をそれら第１及び第２の比較例と比較して示した概念図を図５に示す。図５は、横軸にモータ冷却水の循環流量Ｑ、縦軸に差圧Ｈをとって表したものであり、補助インペラ特性Ｓは、補助インペラ１１ｂのポンプ定格運転時における補助インペラ入口（各図中点Ａ）・出口（各図中点Ｂ）間における差圧特性を示しており、ケーシング内圧力損失特性Ｒ1〜Ｒ2は、補助インペラ出口（各図中点Ｂ）から出たモータ冷却水がモータケーシング２内を上方へ流れモータ上部室１５から配管１６へ流出した位置（各図中点Ｃ）までの圧力損失特性を示している。
【００２８】
また、圧力損失特性Ｒ1〜Ｒ3のうち、Ｒ1は、フライホイール２０を有しない第１の比較例（図３）によるインターナルポンプのポンプ定格運転時におけるポンプ定格運転時における圧力損失特性を示しており、Ｒ2は、同様に通水孔２０ａのないフライホイール２０を備えた第１の比較例（図４）によるインターナルポンプの圧力損失特性を示しており、Ｒ3が本基本構成によるインターナルポンプの圧力損失特性を示している。補助インペラ特性Ｓは、第１の比較例、第２の比較例、及び本基本構成ともに同一構造であることから共通となる。
【００２９】
図５において、第１の比較例のインターナルポンプにおけるポンプ定格運転時の運転点は、補助インペラ特性Ｓと圧力損失特性Ｒ１との交点Ｐ１となる。したがって、ポンプ定格運転時におけるモータ冷却水循環流量は、図５中の流量Ｑ１となる。
【００３０】
ここで、モータ駆動電源断時の回転数低下速度を緩やかにすることを目的として、慣性モーメントを増加するために第２の比較例のようにモータロータ１０ａ上部と上部ラジアル軸受１３ａの間にフライホイール２０を単純に追加設置した場合、上記圧力損失特性Ｒ１に比べてモータ冷却水循環経路の圧力損失が増加してＲ２の特性となるため、ポンプ定格運転時における運転点は交点Ｐ２となり、モータ冷却水循環流量は流量Ｑ３に減少してしまうことになる。
【００３１】
これに対し、本基本構成においては、フライホイール２０に通水孔２０ａを設置してモータ冷却水の循環流路を確保することにより、上記圧力損失特性Ｒ2に比べてモータ冷却水循環経路の圧力損失を低減したＲ3の特性となり、ポンプ定格運転時における運転点は交点Ｐ3となり、モータ冷却水循環流量は流量Ｑ2よりは増加させＱ3とすることができる。すなわち、モータ冷却水循環流量の減少を抑制して循環流量を確保しつつ、ポンプ回転体の慣性モーメントを増加してモータ駆動電源断時の回転数低下速度を緩やかにすることができる。
【００３２】
（２）通水孔の軸並行配置による動力低減作用
特許第2569137号に開示の従来構造のインターナルポンプでは、本基本構成のインターナルポンプ同様、スラストディスクに補助インペラの機能を持たせるとともにフライホイールに通水孔を設けることで、モータ冷却水の循環流量は確保できる。しかし、フライホイールの通水孔がテーパ状に形成され、これによって冷却水に対し推力を与えるようになっている。すなわち、フライホイールがモータ冷却水に対しポンプの機能を果たすこととなるため、その動力が新たに必要となり、その分、モータの容量増加による設備大型化を招く。
【００３３】
これに対し、本基本構成のインターナルポンプでは、フライホイール２０の通水孔をモータシャフト８と平行に設けることにより、上記のようにフライホイールがモータ冷却水に対し推力を作用させることはない。したがって、モータの容量増加による設備大型化を防止できる。上記従来構造でも本基本構成でもモータ冷却水の循環は主として補助インペラによって生起されており、本基本構成では、当該通水孔２０ａの大きさや設置個数を適宜調整することで、必要なモータ冷却水の流量を確保することができる。
【００３４】
なお、フライホイール２０の通水孔２０ａは、製作性の観点から図２に示すように同一寸法の円形孔を円周上に等分配置するのが好ましいが、必ずしもそれに限られるものではなく、モータ冷却水の流動状況に対応して数種類の寸法のものを設置したり、不均等に配置したりしてもよい。また、同一寸法の通水孔を等分配置する場合であっても、図２の配置に限られるものではなく、例えば図６に示すように、フライホイール２０の内周側に段付部２０Ｕ，２０Ｌを避けて通水孔２０ａを設けてもよい。この場合、通水孔を設けることによる慣性モーメントの低下を抑制できるという効果もある。
【００３５】
次に、本発明の第１の実施形態を図７〜図１０により説明する。本実施形態は、フライホイールに設けた通水孔に絞り機構を設けた実施形態である。基本構成と同等の部材には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００３６】
本実施形態の要部であるフライホイール２０周辺構造の詳細縦断面図を図７に示す。この図７に示すように、本実施形態では、フライホイール２０の通水孔２０ａの下端に絞り機構２０ｂを設けたものである。なお、絞り機構２０ｂの位置は、フライホイール２０の下端、又は上端が加工性、作業性の点で有利であるが、減圧効果の観点では上記による必然性はなく、フライホイール２０の中間部でもよいことは言うまでもない。その他の構造は基本構成と同様である。
【００３７】
本実施形態においては、上記基本構成と同様の効果に加え、以下のような効果を奏する。
【００３８】
図８は、インターナルポンプに生じるスラスト力の定性的挙動を表すものであり、縦軸に発生するスラスト力（上下方向のスラスト力が釣り合う時を基準値０とし、上向きスラスト力をプラス、下向きスラスト力をマイナスとして表示）、横軸にポンプ回転数Ｎをとって表している。
一般に、インターナルポンプには、回転中においては、主に羽根車（インペラ）に発生する上向きの流体スラスト力と、ポンプ回転体の自重による下向きスラスト力とが同時に作用している。羽根車の流体スラスト力は回転数Ｎの増加と共に大きくなるため、図８に示すように、ポンプ停止状態から定格運転回転数Ｎ０に至る昇速過程において、前述の上下方向のスラスト力が釣り合う回転数Ｎｅが存在することになる。この回転数Ｎｅでは、特にポンプの振動特性が不安定となりやすい。そのため、インターナルポンプの設計では、通常、回転数Ｎｅはそのポンプの定格運転回転数Ｎ０から大きく離れるようにする。すなわち、図８中の特性線アは、フライホイールを設けない従来構造のインターナルポンプの特性を示しており、上下スラスト力が釣り合う回転数Ｎｅ１が、ポンプの定格回転数Ｎ０よりも十分小さくなるように設計されている。
【００３９】
ここで、インターナルポンプにフライホイールを設けた場合を想定すると、フライホイールのないインターナルポンプに比べ、フライホイール設置重量が付加され分、下向きスラスト力が増加することとなる。そのため、図８中の特性線イのような特性となり、上記した上下方向スラスト力の釣り合う回転数がＮｅ２となってポンプ定格回転数Ｎ０に近づく傾向となり、定格運転時におけるポンプの安定性が低下することとなる。
【００４０】
但し、フライホイールに通水孔を設けない場合は、フライホイール前後の差圧に基づく上向きスラスト力の発生が期待できるため、図８中の特性線イ′に示すように上記の傾向は多少緩和されている。しかしながら、特許第２５６９１３７号のインターナルポンプのようにフライホイールに通水孔を設ける場合、フライホイールを通過する際の圧力損失が非常に小さくなってこの上向きのスラストが期待できないため、上記した特性線イに近い特性となり、ポンプの安定性を確保するのが困難となる。
そこで、本実施形態においては、フライホイール２０の通水孔２０ａに絞り機構２０ｂを設けることにより、通水孔２０ａの設置効果による冷却水の循環流量の確保と同時に、フライホイール２０前後に差圧を生じさせて上向きのスラスト力を得ることができ、図８中の特性線ウに示すように特性を変化させ、上下方向スラスト力の釣り合う回転数を例えばＮｅ１側のＮ３に戻してポンプ定格回転数Ｎ０から確実に遠ざけ、定格運転時におけるポンプの安定性を確保することができる。
【００４１】
そしてまた、ポンプの各種寸法や仕様態様等に応じ、フライホイール２０に生じる上下スラスト力のバランスを適宜調整することが可能となる。例えば、モータ冷却水の循環流量を必要最小限に抑える絞りに設定することで、フライホイールによる上向きスラスト力の効果を最大限に活かすことができ、逆に、フライホイールによる上向きスラスト力の効果を必要最小限に抑えることにより、冷却水の循環流量を最大限に確保することも可能となる。すなわち、モータ冷却水の循環流量、上下方向のスラスト特性、定格運転時の上向きスラスト力の発生挙動等の観点から、インターナルポンプのスラスト特性を運転状態に応じて最適なバランスに調整することが可能である。さらに、絞り機構２０ｂは、一度通水孔２０ａに形成した後にも、事後のさらなる設計変更（流路拡大・縮小）を容易に行えるといというメリットもある。
【００４２】
以上説明したように、本実施形態によれば、基本構成と同様の効果に加え、上下方向スラスト力の釣り合う回転数領域とポンプ定格回転数とを確実に遠ざけ、ポンプの安定性を確保できるという効果がある。
【００４３】
なお、図８を用いて上述したように上下方向スラスト力の釣り合う回転数Ｎeとポンプ定格回転数Ｎ0とを遠ざけるための他の方策として、スラストディスク１１ａに差圧を発生させるためのシール装置を設け、上下スラスト力の調整を行うことも考えられるなくもない。すなわち例えば、スラストディスク１１ａ外周の補助インペラ１１ｂ出口孔より上部の通水路にシールリングを設け、このシールリングを用いて減圧を行えば、スラストディスク１１ａに上向きスラスト力を発生させることが可能である。しかしながらこの場合、補助インペラ１１ｂの全吐出量に対してウェットモータ部４側に循環する冷却水流量の比率が低くなり、その結果、モータ冷却水の循環流量の減少を招くという課題を生じる。これに対し、上記第１の実施形態の構成によれば、このような課題を生じることもなく、モータ冷却水循環流量を確保しつつ、ポンプの安定性を確保できる。
【００４４】
なお、上記第１の実施形態においては、通水孔２０ａに対して絞り機構２０ｂを直接形成したが、これに限られず、例えば図９に示すように、フライホイール２０に設けられた通水孔２０ａにネジ部を設け、絞り機構２０ｂのみを取り外せる構造にしてもよい。この場合、絞り寸法をさらに容易に調整できるという効果がある。
【００４５】
本発明の第２の実施形態を図１０により説明する。本実施形態は、絞り機構に加え減圧機構を設けた場合の実施形態である。基本構成及び第１の実施形態と同等の部材には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００４６】
本実施形態の要部であるフライホイール２０周辺構造の詳細縦断面図を図１０に示す。この図１０に示すように、本実施形態では、図７に示す第２の実施形態のインターナルポンプにおいて、フライホイール２０の外周側とモータハウジング９の内周側で形成される環状隙間２２に減圧機構２１を設けたものである。減圧機構２１は、モータハウジング９内周に取り付けられ、その減圧機構２１の内周とフライホイール２０の外周との間で形成される隙間２３は、フライホイール２０の外周とモータハウジング９の内周側で形成される環状隙間２２よりも狭い構造となっている。
なお、この減圧機構２１の設置位置は、フライホイール２０の上端側、下端側、及び中間部のどこでもよい。但し、上部ラジアル軸受１３ａに近いフライホイール２０の上端側の方が、運転時の回転体のたわみが小さく、モータハウジング９の内周側で形成される隙間を小さく設定でき、高い減圧効果を得ることができる。また、組立作業性も有利となる。
【００４７】
その他の構造は、第１の実施形態とほぼ同様である。
【００４８】
本実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果に加え、減圧機構２１の減圧効果によってフライホイール２０の前後差圧を大きくでき、より効果的に上向きスラスト力が得られるという効果がある。
【００４９】
なお、上記した出願時請求項に記載の発明には含まれないが、上記第２の実施形態による減圧機構２１を、例えば特許第2569137号公報に記載の従来構造に組み合わせることも可能であり、この場合も、フライホイールに生じる上向きスラストの拡大効果が得られる。すなわち例えば、図１１のように、テーパ状の通水孔２０ａを設けたフライホイール２０に減圧機構２１を設けることにより、フライホイール２０に生じるスラスト力を調整することも可能である。
【００５０】
【発明の効果】
本発明によれば、フライホイール設置に伴うモータ冷却水流量の減少を抑えることができ、設備の大型化を講じることなくモータ冷却水流量を確保できる。
また、上下方向スラスト力の釣り合う回転数領域とポンプ定格回転数とを確実に遠ざけ、ポンプの安定性を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基本構成によるインターナルポンプの全体構造を表す縦断面図である。
【図２】図１中のフライホイールの詳細構造を表す上面図及び縦断面図である。
【図３】第１の比較例によるインターナルポンプの構造を表す縦断面図である。
【図４】第２の比較例によるインターナルポンプの構造を表す縦断面図である。
【図５】図１のインターナルポンプにおけるモータ冷却水の循環特性を第１及び第２の比較例と比較して示した概念図である。
【図６】通水孔の配置に関する変形例を示す図である。
【図７】本発明の第１の実施形態の要部であるフライホイール周辺構造の詳細縦断面図である。
【図８】インターナルポンプに生じるスラスト力の定性的挙動を表す図である。
【図９】絞り機構を着脱構造とした変形例を示す図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態の要部であるフライホイール周辺構造の詳細縦断面図である。
【図１１】減圧機構を従来構造に組み合わせた場合を示す図である。
【符号の説明】
１              原子炉圧力容器
４              ウエットモータ部
５              ポンプシャフト（回転軸）
６              インペラ（羽根車）
８              モ−タシャフト
９              モータハウジング
１１ｂ          補助インペラ（補助羽根車）
１３ａ          上部ラジアル軸受
１３ｂ          下部ラジアル軸受
２０            フライホイール
２０ａ          通水孔
２０ｂ          絞り機構
２１            減圧機構
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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