(57)【要約】      （修正有）【課題】流体巻き込みを増加させる構造を提供する。【解決手段】インレット本体２０２の吐出端２０８とスロート構造２１４との間に巻き込み口を設けるように、スロート構造２１４の近傍に配置されたインレット本体２０２を含むジェットポンプアセンブリ２００。推進流体の駆動流が第１の速度でインレット本体２０２に供給され、少なくとも１つのノズル２１２を通って、より速い第２の速度で吐出され、それにより、スロート構造２１４内で圧力降下が生成される。圧力降下が、吸引流体の第１の巻き込み流が巻き込み口に入り、吸引流体の第２の巻き込み流が少なくとも１つの流路２１０を通ってインレット本体２０２を通過するのを促進する。少なくとも１つの流路２１０が、第２の巻き込み流がインレット本体２０２を通過しながら駆動流から分離されるように構成されている。【選択図】図２Ａ
2011047402.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流入端（２０４）、中間部（２０６）、および吐出端（２０８）を有し、前記流入端（２０４）を通る推進流体の駆動流（４０２）を第１の速度で受け、前記中間部（２０６）を通って前記吐出端（２０８）に向かう前記推進流体の移動を促進するように構成されたインレット本体（２０２）と、
前記吐出端（２０８）とスロート構造（２１４）との間に巻き込み口を設けるように、前記インレット本体（２０２）の前記吐出端（２０８）の近傍に配置され、前記インレット本体（２０２）から前記推進流体を受け、前記インレット本体（２０２）外部から吸引流体の第１および第２の巻き込み流（４０６、４０８）を受けるように構成されたスロート構造（２１４）と、
前記インレット本体（２０２）の前記中間部（２０６）の表面から前記吐出端（２０８）の表面に延び、前記第２の巻き込み流（４０８）が前記インレット本体（２０２）を通過しながら前記駆動流（４０２）から分離されるように、前記吸引流体の第２の巻き込み流（４０８）のための巻き込み通路を画成する少なくとも１つの流路（２１０）と、
前記インレット本体（２０２）の前記吐出端（２０８）に配設され、前記推進流体を前記インレット本体（２０２）から前記スロート構造（２１４）に第２の速度で吐出するように構成された少なくとも１つのノズル（２１２）であって、前記第２の速度が、前記スロート構造（２１４）内部で圧力降下を生成するように前記第１の速度より速く、前記圧力降下が、前記吸引流体の第１の巻き込み流（４０６）が前記巻き込み口に入り、前記吸引流体の第２の巻き込み流（４０８）が前記少なくとも１つの流路（２１０）を通るのを促進する、少なくとも１つのノズル（２１２）とを含むことを特徴とするジェットポンプアセンブリ（２００）。
【請求項２】
前記インレット本体（２０２）がエルボ形であることを特徴とする請求項１記載のジェットポンプアセンブリ（２００）。
【請求項３】
前記スロート構造（２１４）が前記吐出端（２０８）と位置合わせされるように前記インレット本体（２０２）の下に配置されることを特徴とする請求項１記載のジェットポンプアセンブリ（２００）。
【請求項４】
前記少なくとも１つの流路（２１０）が前記スロート構造（２１４）の中心と位置合わせされることを特徴とする請求項１記載のジェットポンプアセンブリ（２００）。
【請求項５】
前記少なくとも１つのノズル（２１２）が、前記インレット本体（２０２）の前記吐出端（２０８）に配設された複数のノズル（２１２）を含むことを特徴とする請求項１記載のジェットポンプアセンブリ（２００）。
【請求項６】
前記複数のノズル（２１２）が、前記インレット本体（２０２）の前記吐出端（２０８）に配設された５つのノズル（２１２）を含むことを特徴とする請求項５記載のジェットポンプアセンブリ（２００）。
【請求項７】
前記少なくとも１つの流路（２１０）が、前記吐出端（２０８）の表面の中心に延びる単一の流路（２１０）を含むことを特徴とする請求項５記載のジェットポンプアセンブリ（２００）。
【請求項８】
前記少なくとも１つの流路（２１０）が、前記複数のノズル（２１２）に囲まれた前記吐出端（２０８）の表面に延びることを特徴とする請求項５記載のジェットポンプアセンブリ（２００）。
【請求項９】
前記少なくとも１つの流路（２１０）が円筒形であることを特徴とする請求項１記載のジェットポンプアセンブリ（２００）。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの流路（２１０）が、前記インレット本体（２０２）の前記中間部（２０６）の表面から前記吐出端（２０８）の表面に垂直に延びることを特徴とする請求項１記載のジェットポンプアセンブリ（２００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、原子炉のためのジェットポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
図１は、沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器内の従来のジェットポンプの切欠図である。図１を参照すると、推進流体（原子炉圧力容器外部の冷却剤）の駆動流１０２がライザ管１０４に入り、インレットエルボ１０６へと上向きに流れる。駆動流１０２はノズル１０８を通って下向きに吐出され、吸引流体（原子炉圧力容器内部の冷却剤）の巻き込み流１１０がミキサ１１４のスロート１１２に引き込まれ、駆動流１０２と混合される。混合流は、引き続き下向きにディフューザ１１６に向かい、そこで混合流の運動エネルギーが圧力に変換される。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本発明の例示的な実施形態によるジェットポンプアセンブリは、流入端、中間部、および吐出端を有するインレット本体を含み、インレット本体は流入端を通る推進流体の駆動流を第１の速度で受け、推進流体が中間部を通って吐出端に移動するのを促進するように構成されている。ジェットポンプアセンブリはさらに、インレット本体の吐出端の近傍に配置されたスロート構造を含み、吐出端とスロート構造との間に巻き込み口を設けるようになっている。スロート構造は、インレット本体から推進流体を受け、インレット本体外部から吸引流体の第１および第２の巻き込み流を受けるように構成されている。ジェットポンプアセンブリはまた、インレット本体の中間部の表面から吐出端の表面に延びる少なくとも１つの流路を含む。流路は、第２の巻き込み流がインレット本体を通過しながら駆動流から分離されるように、吸引流体の第２の巻き込み流のための巻き込み通路を画成する。ジェットポンプアセンブリはさらに、インレット本体の吐出端に配設され、推進流体をインレット本体からスロート構造に第２の速度で吐出するように構成された、少なくとも１つのノズルを含み、第２の速度はスロート構造内部で圧力降下を生成するように第１の速度より速くなっている。圧力降下は、吸引流体の第１の巻き込み流が巻き込み口に入り、吸引流体の第２の巻き込み流が少なくとも１つの流路を通るのを促進する。
【０００４】
本発明の例示的な実施形態によるジェットポンプアセンブリ内で流体巻き込みを増加させる方法は、流入端、中間部、吐出端、吐出端に配設された少なくとも１つのノズル、およびインレット本体の中間部の表面から吐出端の表面に延びる少なくとも１つの流路を有するインレット本体を設けるステップを含む。方法はさらに、インレット本体の吐出端とスロート構造との間に巻き込み口を設けるように、インレット本体をスロート構造の近傍に配置するステップを含む。方法はまた、推進流体の駆動流を、インレット本体の流入端へ、さらに中間部を通って吐出端に第１の速度で供給するステップを含む。方法はさらに、推進流体を少なくとも１つのノズルを通ってインレット本体から第２の速度で吐出するステップを含み、第２の速度はスロート構造内で圧力降下を生成するように第１の速度より速くなっている。圧力降下は、吸引流体の第１の巻き込み流が巻き込み口に入り、吸引流体の第２の巻き込み流が少なくとも１つの流路を通るのを促進する。少なくとも１つの流路は、第２の巻き込み流がインレット本体を通過しながら駆動流から分離されるように構成されている。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
本明細書の非制限的な実施形態の様々な特徴および利点は、添付の図面と併せて詳細な説明を読めば明らかになるであろう。添付の図面は例示のために示すに過ぎず、特許請求の範囲を制限すると解釈されるべきではない。添付の図面は、明示的に示されていない限り、原寸に比例して描かれているとみなすべきではない。見やすくするために、図面の様々な寸法は、誇張されることがある。
【図１】沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器内の従来のジェットポンプの切欠図である。
【図２Ａ】本発明の例示的な実施形態によるジェットポンプアセンブリの第１の側面図である。
【図２Ｂ】本発明の例示的な実施形態によるジェットポンプアセンブリの第２の側面図である。
【図２Ｃ】本発明の例示的な実施形態によるジェットポンプアセンブリの斜視図である。
【図３】本発明の例示的な実施形態によるインレット本体の吐出端の底面図である。
【図４】本発明の例示的な実施形態によるジェットポンプアセンブリの動作中の駆動流、第１の巻き込み流、および第２の巻き込み流を示す図である。
【図５】本発明の例示的な実施形態によるジェットポンプアセンブリ内で流体巻き込みを増加させる方法のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
要素または層が、別の要素または層「の上にある」、「に連結されている」、「に結合されている」、または「を覆っている」と述べられている場合、要素または層は、直接、他の要素または層「の上にある」、「に連結されている」、「に結合されている」、または「を覆っている」ことができ、あるいは介在する要素または層が存在することもできる、と理解されるべきである。反対に、要素が、別の要素または層「の直接上にある」、「に直接連結されている」、または「に直接結合されている」と述べられている場合、介在する要素または層は存在しない。明細書を通して、同様の番号は同様の要素を表す。本明細書で使用される「および／または」という用語は、関連する記載項目の１つまたは複数のいずれかおよびすべての組み合わせを含む。
【０００７】
様々な要素、構成部品、領域、層および／または部分を説明するために、本明細書では第１、第２、第３等の用語を使用することができるが、これらの要素、構成部品、領域、層および／または部分は、これらの用語によって制限されるものではないことを理解されたい。これらの用語は、１つの要素、構成部品、領域、層または部分を別の領域、層、または部分と区別するために使用されるに過ぎない。したがって、以下で説明する第１の要素、構成部品、領域、層または部分は、例示的な実施形態の教示から逸脱することなく、第２の要素、構成部品、領域、層または部分と称することもできる。
【０００８】
図中に示された１つの要素または特徴の別の要素または特徴に対する関係を述べる説明を容易にするために、空間的な相対的用語（例えば、「下方」、「下」、「下側」、「上」、「上側」等）を本明細書で使用することができる。空間的な相対的用語は、図に示す向きに加えて、使用または動作の際のデバイスの様々な向きを包含するものであることを理解されたい。例えば、図中のデバイスを反転した場合、他の要素または特徴の「下」または「下方」と説明されている要素は、他の要素または特徴の「上」にくることになる。したがって、「下」という用語は、上および下の両方の向きを包含することができる。デバイスは、他の向き（９０度回転または他の向き）にすることができ、本明細書で使用される空間的な相対的記述はそのように解釈される。
【０００９】
本明細書で使用される用語は様々な実施形態を説明するためのものに過ぎず、例示的な実施形態を制限するものではない。本明細書で使用される単数形（ａ、ａｎ、ｔｈｅ）は、文脈において他に明確な記載がない限り、複数形も含むものである。「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓおよび／またはｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は、本明細書において使用されるとき、記載された特徴、値、ステップ、動作、要素、および／または構成部品の存在を示すが、１つまたは複数の他の特徴、値、ステップ、動作、要素、構成部品および／またはそれらの群の存在または追加を除外するものではないことをさらに理解されたい。
【００１０】
本明細書では、例示的な実施形態の理想的な実施形態（および中間構造）を概略的に示す断面図を参照して、例示的な実施形態が説明されている。したがって、図示されている形状の、例えば製造上の技術および／または公差による変形例が予測される。したがって、例示的な実施形態は、本明細書で図示されている領域の形状に制限されると解釈されるべきではなく、例えば製造に起因する形状の逸脱を含むものと解釈するべきである。例えば、長方形として図示された埋め込み領域は一般に、丸みまたは湾曲の特徴を有し、および／またはその端部は埋め込み領域から非埋め込み領域に二進法的に変化するのではなく、埋め込みの度合いの勾配を有する。同様に、埋め込みによって形成される埋め込み領域によって、埋め込み領域と埋め込むときに通る表面との間の領域に、いくらかの埋め込みが生じることもある。したがって、図に示す領域は概略的な性質のものであり、その形状は、デバイスの領域の実際の形状を示すものではなく、例示的な実施形態の範囲を制限するものでもない。
【００１１】
他に定義されない限り、本明細書で使用されるすべての用語（科学技術用語を含む）は、例示的な実施形態が属する技術分野の当業者が一般に理解するものと同じ意味を有する。さらに、用語は、一般に使用される辞書で定義されるものを含み、関連技術分野に関して使用される意味と同じ意味を有すると解釈されるべきであり、本明細書で明示的に定義されない限り、理想的または過度に形式的な意味で解釈されないことを理解されたい。
【００１２】
図２Ａは、本発明の例示的な実施形態によるジェットポンプアセンブリの第１の側面図である。図２Ｂは、本発明の例示的な実施形態によるジェットポンプアセンブリの第２の側面図である。図２Ｃは、本発明の例示的な実施形態によるジェットポンプアセンブリの斜視図である。図３は、本発明の例示的な実施形態によるインレット本体の吐出端の底面図である。図４は、本発明の例示的な実施形態によるジェットポンプアセンブリの動作中の駆動流、第１の巻き込み流、および第２の巻き込み流を示す図である。
【００１３】
図２Ａ〜４を参照すると、ジェットポンプアセンブリ２００は、流入端２０４、中間部２０６、および吐出端２０８を有するインレット本体２０２を含む。インレット本体２０２は、推進流体の駆動流４０２をライザ管４０４から受けるように構成されている。駆動流４０２は、インレット本体２０２の流入端２０４を通って第１の速度で受けられ、中間部２０６を通って吐出端２０８に移動する。図に示すように、インレット本体２０２はエルボ形とすることができるが、他の適切な形状を使用することもできる。
【００１４】
インレット本体２０２の吐出端２０８の近傍にスロート構造２１４が配置され、吐出端２０８とスロート構造２１４との間に巻き込み口を設けるようになっている。例えば、スロート構造２１４を、吐出端２０８と位置合わせされるようにインレット本体２０２の下に配置することができる。巻き込み口は、吸引流体の第１の巻き込み流４０６をスロート構造２１４に収容する。
【００１５】
ジェットポンプアセンブリ２００は、インレット本体２０２とスロート構造２１４との間の連結を容易にするように構成された、スロート連結部を任意で含むことができる。スロート連結部は、巻き込み口を設けるように、インレット本体２０２の吐出端２０８を支持するように構成された上側部分、およびスロート構造２１４のリム上に載るように構成された下側部分を含むことができる。スロート連結部は、別個の構成部品とすることができ、またはインレット本体２０２の一部として一体に形成することもできる。
【００１６】
インレット本体２０２の中間部２０６の表面から吐出端２０８の表面に、流路２１０が延びている。流路２１０は、吸引流体の第２の巻き込み流４０８のための巻き込み通路を画成する。流路２１０によって画成された通路は、ノズル２１２のための開口とは異なる。その結果、第２の巻き込み流４０８は、インレット本体２０２を通過しながら駆動流４０２から分離される。流路２１０は円筒形とすることができるが、他の形状もまた適切である。さらに、流路２１０は垂直に延びていると示されているが、流路２１０は傾斜して延びることもできることが理解されよう。さらに、図にはインレット本体２０２につき１つのみの流路２１０が示されているが、巻き込み流の通水面積を増大するためにインレット本体２０２に複数の流路２１０をそれぞれ設けることができることも理解されよう。
【００１７】
複数のノズル２１２が、インレット本体２０２の吐出端２０８に配設され、推進流体をインレット本体２０２からスロート構造２１４に第２の速度で吐出するように構成されている。吐出される駆動流４０２の第２の速度は、流入する駆動流４０２の第１の速度より速く、それによりスロート構造２１４内部に圧力降下が生成される。圧力降下によって、吸引流体の第１の巻き込み流４０６が巻き込み口に引き込まれ、吸引流体の第２の巻き込み流４０８が流路２１０を通って引き込まれる。図には複数のノズル２１２が示されているが、環境に応じて、１つのノズルまたは複数の（例えば、５つの）ノズルを使用することができることが理解されよう。
【００１８】
図３を参照すると、流路２１０が複数のノズル２１２に囲まれた吐出端２０８の表面に延びている。複数の流路が使用されるとき、流路は、巻き込み流の増加を促進するように、複数のノズルの間に配置することができることが理解されよう。
【００１９】
スロート構造２１４は、ノズル２１２から吐出された推進流体の駆動流４０２、巻き込み口を通って引き込まれた吸引流体の第１の巻き込み流４０６、および流路２１０を通って引き込まれた吸引流体の第２の巻き込み流４０８を受けるように構成されている。吐出された駆動流４０２、第１の巻き込み流４０６、および第２の巻き込み流４０８は、ジェットポンプアセンブリ２００のミキサ２１６内で混合流４１０を形成する。混合流４１０は、引き続きディフューザ２１８に向かい、そこで混合流４１０の運動エネルギーが圧力に変換される。流路２１０によって、原子炉内の炉心流量を増加することができ、それにより効率が改善する。
【００２０】
図５は、本発明の例示的な実施形態によるジェットポンプアセンブリ内で流体巻き込みを増加させる方法のフロー図である。図５のステップＳ５０２を参照すると、方法は、インレット本体２０２の中間部２０６の外面からインレット本体２０２の吐出端２０８の外面に延びる流路２１０を備えたインレット本体２０２を用意するステップを含む。
【００２１】
図５のステップＳ５０４を参照すると、方法はさらに、インレット本体２０２の吐出端２０８とスロート構造２１４との間に巻き込み口を設けるように、スロート構造２１４の近傍にインレット本体２０２を配置するステップを含む。スロート構造２１４は、吐出端２０８と位置合わせされるようにインレット本体２０２の下に配置することができる。
【００２２】
図５のステップＳ５０６を参照すると、方法はまた、駆動流４０２が中間部２０６を通ってインレット本体２０２の吐出端２０８に移動するように、推進流体の駆動流４０２をインレット本体２０２の流入端２０４に第１の速度で供給するステップを含む。駆動流４０２は、インレット本体２０２を通り、湾曲した経路に沿って移動することができる。
【００２３】
図５のステップＳ５０８を参照すると、方法はさらに、推進流体をインレット本体２０２から、少なくとも１つのノズル２１２を通って第２の速度で吐出するステップを含む。吐出される駆動流４０２の第２の速度は、流入する駆動流４０２の第１の速度より速く、それによりスロート構造２１４内に圧力降下が生成される。圧力降下によって、吸引流体の第１の巻き込み流４０６が巻き込み口に引き込まれ、吸引流体の第２の巻き込み流４０８が流路２１０を通って引き込まれる。流路２１０によって画成された通路は、ノズル２１２のための開口とは異なる。その結果、第２の巻き込み流４０８は、インレット本体２０２を通過しながら駆動流４０２から分離される。
【００２４】
第２の巻き込み流４０８は、インレット本体２０２の中間部２０６の上面を通ってインレット本体２０２に入ることができる。第２の巻き込み流４０８はまた、インレット本体２０２を通って直線状の経路を移動することもできる。経路は、直線状のほかに、垂直とすることもできる。第２の巻き込み流４０８は、吐出端２０８の中心を通ってインレット本体２０２を出ることができる。しかし、他の変形例もまた可能であることが理解されよう。例えば、インレット本体２０２を通る第２の巻き込み流４０８の経路は、湾曲することもできる。
【００２５】
インレット本体２０２の吐出端２０８に、１つまたは複数のノズル２１２を配設することができる。複数のノズル２１２が使用されるとき、第２の巻き込み流４０８が、複数のノズル２１２に囲まれた吐出端２０８の表面でインレット本体２０２から出るように、流路２１０を配置することができる。例えば、駆動流４０２は、５つのノズル２１２を通ってインレット本体２０２から吐出されてもよく、第２の巻き込み流４０８は、５つのノズル２１２に囲まれた吐出端２０８の表面でインレット本体２０２から出ることができる。
【００２６】
以上、多数の例示的な実施形態を本明細書で開示したが、他の変形例も可能であることが理解されよう。そのような変形例は、本開示の精神および範囲からの逸脱とはみなされず、当業者にとって自明な修正形態はすべて、以下の特許請求の範囲内に含まれるものとする。
【符号の説明】
【００２７】
１０２  駆動流
１０４  ライザ管
１０６  インレットエルボ
１０８  ノズル
１１０  巻き込み流
１１２  スロート
１１４  ミキサ
１１６  ディフューザ
２００  ジェットポンプアセンブリ
２０２  インレット本体
２０４  流入端
２０６  中間部
２０８  吐出端
２１０  流路
２１２  ノズル
２１４  スロート構造
２１６  ミキサ
２１８  ディフューザ
４０２  駆動流
４０４  ライザ管
４０６  第１の巻き込み流
４０８  第２の巻き込み流
４１０  混合流
【図１】
2011047402.tif 000003
【図２Ａ】
2011047402.tif 000004
【図２Ｂ】
2011047402.tif 000005
【図２Ｃ】
2011047402.tif 000006
【図３】
2011047402.tif 000007
【図４】
2011047402.tif 000008
【図５】
2011047402.tif 000009