(57)【要約】【課題】ＳＢＯ発生後、高温高圧流体が到達したときでもポンプシャフト周囲のシール機能を保持可能にする。【解決手段】一実施形態に係るポンプ用シール装置は、ポンプシャフト又は該ポンプシャフトとともに回転する回転部材と、前記ポンプシャフト又は前記回転部材の外周側の静止部材との間の隙間をシールするためのシール装置であって、前記静止部材に固定される被固定部、および、該被固定部から軸方向に突出する軸方向突出部を含む樹脂製のシールリングを備え、前記シールリングのうち少なくとも前記軸方向突出部は、前記ポンプシャフト又は前記回転部材に面する第１樹脂部と、前記第１樹脂部の外周側に位置し、前記第１樹脂部よりも高い線熱膨張率を有する第２樹脂部と、を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプシャフト又は該ポンプシャフトとともに回転する回転部材と、前記ポンプシャフト又は前記回転部材の外周側の静止部材との間の隙間をシールするためのシール装置であって、
前記静止部材に固定される被固定部、および、該被固定部から軸方向に突出する軸方向突出部を含む樹脂製のシールリングを備え、
前記シールリングのうち少なくとも前記軸方向突出部は、
前記ポンプシャフト又は前記回転部材に面する第１樹脂部と、
前記第１樹脂部の外周側に位置し、前記第１樹脂部よりも高い線熱膨張率を有する第２樹脂部と、
を含む
ことを特徴とするポンプ用シール装置。
【請求項２】
少なくとも前記第１樹脂部は、強化繊維を含む
ことを特徴とする請求項１に記載のポンプ用シール装置。
【請求項３】
ポンプシャフト又は該ポンプシャフトとともに回転する回転部材と、前記ポンプシャフト又は前記回転部材の外周側の静止部材との間の隙間をシールするためのシール装置であって、
前記静止部材に固定される被固定部、および、該被固定部から軸方向に突出する軸方向突出部を含む樹脂製のシールリングを備え、
前記シールリングのうち少なくとも前記軸方向突出部は熱収縮チューブを含む
ことを特徴とするポンプ用シール装置。
【請求項４】
前記熱収縮チューブは前記軸方向突出部に一体又は別体に設けられることを特徴とする請求項３に記載のポンプ用シール装置。
【請求項５】
前記軸方向突出部は、前記被固定部に対して流体リーク経路の上流側に位置することを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載のポンプ用シール装置。
【請求項６】
前記静止部材は第１部材および第２部材を含み、
前記被固定部が前記第１部材および前記第２部材に挟持され、
前記軸方向突出部が前記第１部材および前記第２部材のうち流体リーク経路の上流側の部材に設けられた周方向溝に収容されることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載のポンプ用シール装置。
【請求項７】
前記シールリングを構成する樹脂はガラス転移温度２００℃以下であることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載のポンプ用シール装置。
【請求項８】
前記軸方向突出部の先端の内周面が流体リーク経路の上流側に向かって前記ポンプシャフト又は前記回転部材から離れる方向に向かうテーパ面を有することを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載のポンプ用シール装置。
【請求項９】
前記軸方向突出部の先端部は金属線材を含むことを特徴とする請求項１乃至８の何れか一項に記載のポンプ用シール装置。
【請求項１０】
前記軸方向突出部の先端部は、前記軸方向に沿う少なくとも１つのスリットが形成されることを特徴とする請求項１乃至９の何れか一項に記載のポンプ用シール装置。
【請求項１１】
前記シールリングに対して流体リーク経路の下流側に設けられる楔状のバックアップリングを備え、
前記バックアップリングに形成されるテーパ面は前記静止部材に形成されるテーパ面に当接することを特徴とする請求項１乃至１０の何れか一項に記載のポンプ用シール装置。
【請求項１２】
前記バックアップリングに前記軸方向に沿う少なくとも１つのスリットが形成されることを特徴とする請求項１１に記載のポンプ用シール装置。
【請求項１３】
前記バックアップリングは樹脂製であり、かつ、強化繊維又は金属線材の少なくとも一方を含む
ことを特徴とする請求項１１又は１２に記載のポンプ用シール装置。
【請求項１４】
ポンプシャフトと、
前記ポンプシャフト又は該ポンプシャフトとともに回転する回転部材の外周側に設けられる請求項１乃至１３の何れか一項に記載のシール装置と、を備える
ことを特徴とする一次冷却材ポンプ。
【請求項１５】
Ｎｏ．１シールリングと、
前記Ｎｏ．１シールリングに対向配置され、前記ポンプシャフトとともに回転するように構成されたＮｏ．１シールランナと、
前記Ｎｏ．１シールリングを支持するためのＮｏ．１シールリング用フランジと、
前記Ｎｏ．１シールリング用フランジと前記Ｎｏ．１シールリングとの間に設けられるＮｏ．１インサートと、を備え、
前記シール装置は、前記Ｎｏ．１シールリング用フランジ又は前記Ｎｏ．１インサートの何れか一方に、もしくは前記Ｎｏ．１シールリング用フランジ及び前記Ｎｏ．１インサートに跨って組み込まれた
ことを特徴とする請求項１４に記載の一次冷却材ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、ポンプ用シール装置及び該ポンプ用シール装置を備える一次冷却材ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電所では、原子炉と蒸気発生器との間に一次冷却材を循環させるために一次冷却材ポンプが設けられる。一次冷却材ポンプには、一次冷却材の漏洩を防止するためシール装置が設置されている。
特許文献１には、ポンプシャフトに設けられるシール装置が開示されている。このシール装置は、一次冷却材の流路に近い側から順にポンプシャフトの周囲に配置されるＮｏ．１シール部、Ｎｏ．２シール部及びＮｏ．３シール部で構成され、Ｎｏ．１シール部は漏限定漏洩式の非接触シールが用いられ、Ｎｏ．２シール部及びＮｏ．３シール部はメカニカルシールが用いられている。
【０００３】
上記一次冷却材ポンプにおいて、全交流電源喪失（Ｓｔａｔｉｏｎ  Ｂｌａｃｋ  Ｏｕｔ）（以下「ＳＢＯ」とも言う。）が起きた場合、シール部に約３００℃で、且つ、約１５ＭＰａの一次冷却材が到達するため、一次冷却材ポンプのシール装置から、この一次冷却材漏洩を防止する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開昭６３−０２２３９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＳＢＯ発生後、高温高圧の一次冷却材がシール部に到達した時、ＲＣＰのシール装置はその漏洩を防止できるように設計されているが、一次冷却材の漏洩防止対策に対し、更なる安全性の向上が求められている。
【０００６】
一実施形態は、ＳＢＯ発生後、高温高圧流体が到達したときでもポンプシャフト周囲のシール機能を保持可能にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）一実施形態に係るポンプ用シール装置は、
ポンプシャフト又は該ポンプシャフトとともに回転する回転部材と、前記ポンプシャフト又は前記回転部材の外周側の静止部材との間の隙間をシールするためのシール装置であって、
前記静止部材に固定される被固定部、および、該被固定部から軸方向に突出する軸方向突出部を含む樹脂製のシールリングを備え、
前記シールリングのうち少なくとも前記軸方向突出部は、
前記ポンプシャフト又は前記回転部材に面する第１樹脂部と、
前記第１樹脂部の外周側に位置し、前記第１樹脂部よりも高い線熱膨張率を有する第２樹脂部と、
を含む。
【０００８】
上記（１）の構成によれば、ＳＢＯ発生後、高温高圧流体がシール部に到達すると、樹脂製のシールリングが高温下で軟化する。そして、上記軸方向突出部を構成する第１樹脂部と第２樹脂部との線熱膨張率の違いにより、軸方向突出部は回転するポンプシャフト（又はポンプシャフトの外周に設けられるスリーブなどの回転部材）（以下これらを総称して「回転部」とも言う。）側に変形する。
【０００９】
その結果、軸方向突出部が径方向内側に傾いて回転部と接触し、当該接触部の上流側と下流側との間で圧力差が生じる。この圧力差によって軸方向突出部が回転部に押し付けられるため、シールリングによるシール機能を実現できる。なお、高温高圧条件下でシールリングが変形することを利用しているため、通常運転時にはシールリングと回転部との間に隙間を確保し、ポンプ動作に影響を及ぼすことはない。
【００１０】
（２）一実施形態では、前記（１）の構成において、
少なくとも前記第１樹脂部は、強化繊維を含む。
上記（２）の構成によれば、第１樹脂部は強化繊維を含むことによって線熱膨張率を下げることができる。従って、第１樹脂部の線熱膨張率を第２樹脂部の線熱膨張率より下げることが容易になる。従って、第１樹脂部と第２樹脂部とが同一物質で構成されていても、第１樹脂部に強化繊維を含ませることで、線熱膨張率に差を付けることができる。
また、第１樹脂部に強化繊維を含めることで強度及び剛性を高めることができるため、高温高圧下で流体リーク経路から流出するのを抑制できる。
【００１１】
（３）一実施形態に係るポンプ用シール装置は、
ポンプシャフト又は該ポンプシャフトとともに回転する回転部材と、前記ポンプシャフト又は前記回転部材の外周側の静止部材との間の隙間をシールするためのシール装置であって、
前記静止部材に固定される被固定部、および、該被固定部から軸方向に突出する軸方向突出部を含む樹脂製のシールリングを備え、
前記シールリングのうち少なくとも前記軸方向突出部は熱収縮チューブを含む。
【００１２】
上記（３）の構成によれば、軸方向突出部が上記熱収縮チューブを含むために、高温高圧下において熱収縮チューブが収縮することで、軸方向突出部は熱収縮チューブによって回転部に押し付けられる。これによって、シール機能を実現できる。なお、熱収縮チューブは、樹脂製のチューブに熱を与えると収縮する性質をもつ。
【００１３】
（４）一実施形態では、前記（３）の構成において、
前記熱収縮チューブは前記軸方向突出部に一体又は別体に設けられる。
上記（４）の構成によれば、熱収縮チューブが軸方向突出部に一体又は別体に設けられる場合でも、高温高圧下で熱収縮チューブが収縮し、軸方向突出部は熱収縮チューブによって回転部に押し付けられる。
【００１４】
（５）一実施形態では、前記（１）〜（４）の何れかの構成において、
前記軸方向突出部は、前記被固定部に対して流体リーク経路の上流側に位置する。
上記（５）の構成によれば、軸方向突出部が流体リーク経路の上流側に位置することで、
高温高圧下で軸方向突出部が回転部へ接触したとき、高温高圧流体が軸方向突出部の外周側から回転部へ押付けるように作用し、流体リーク経路をシールできる。
【００１５】
（６）一実施形態では、前記（１）〜（５）の何れかの構成において、
前記静止部材は第１部材および第２部材を含み、
前記被固定部が前記第１部材および前記第２部材に挟持され、
前記軸方向突出部が前記第１部材および前記第２部材のうち流体リーク経路の上流側の部材に設けられた周方向溝に収容される。
上記（６）の構成によれば、被固定部が第１部材及び第２部材によって挟持されるため、これら部材の当接面間から高温高圧流体が漏れるのを抑制できる。また、軸方向突出部が該周方向溝に収容されるので、軸方向突出部を流体リーク経路を介して回転部に対面する位置に保持できる。
【００１６】
（７）一実施形態では、前記（１）〜（６）の何れかの構成において、
前記シールリングを構成する樹脂はガラス転移温度２００℃以下である。
上記（７）の構成によれば、シールリングが２００℃以下の温度で軟化するため、高温高圧流体がシールリングに到達したとき、軸方向突出部が回転部に接触する変形を生じさせることができる。
【００１７】
（８）一実施形態では、前記（１）〜（７）の何れかの構成において、
前記軸方向突出部の先端の内周面が流体リーク経路の上流側に向かって前記ポンプシャフト又は前記回転部材から離れる方向に向かうテーパ面を有する。
上記（８）の構成によれば、軸方向突出部が高温高圧下で軟化し変形してテーパ面が回転部に面接触する。従って、軸方向突出部による流体リーク経路のシール効果を向上できる。
【００１８】
（９）一実施形態では、前記（１）〜（８）の何れかの構成において、
前記軸方向突出部の先端部は金属線材を含む。
上記（９）の構成によれば、軸方向突出部の先端部に金属線材を含むことで、該先端部の強度を向上できる。これによって、高温高圧下で該先端部が流体リーク経路に流出するのを抑制できる。
【００１９】
（１０）一実施形態では、前記（１）〜（９）の何れかの構成において、
前記軸方向突出部の先端部は、前記軸方向に沿う少なくとも１つのスリットが形成される。
上記（１０）の構成によれば、軸方向突出部の先端部は軸方向に沿うスリットが形成されるため、軸方向突出部の外周面が高温高圧下に晒されることで、回転部側へ変形し易くなる。そのため、流体リーク経路のシール効果を高めることができる。
【００２０】
（１１）一実施形態では、前記（１）〜（１０）の何れかの構成において、
前記シールリングに対して流体リーク経路の下流側に設けられる楔状のバックアップリングを備え、
前記バックアップリングに形成されるテーパ面は前記静止部材に形成されるテーパ面に当接する。
上記（１１）の構成によれば、高温高圧下でシールリングが軟化し変形しても、上記バックアップリングの楔効果でシールリングが流体リーク経路に流出するのを抑制できる。
【００２１】
（１２）一実施形態では、前記（１１）の構成において、
前記バックアップリングに前記軸方向に沿う少なくとも１つのスリットが形成される。
上記（１２）の構成によれば、バックアップリングに軸方向に沿うスリットが形成されるため、バックアップリングの縮径が容易になる。従って、バックアップリングが流体リーク経路に容易に入り込み、流体リーク経路を封止するので、シールリングの流出を抑制できる。
【００２２】
（１３）一実施形態では、前記（１１）又は（１２）の構成において、
前記バックアップリングは樹脂製であり、かつ、強化繊維又は金属線材の少なくとも一方を含む。
上記（１３）の構成によれば、バックアップリングが樹脂製であるために、高温高圧下で軟化し変形して流体リーク経路に入り込み、シールリングの流出を抑制できる。他方、バックアップリングが強化繊維又は金属線材の少なくとも一方を含み、強度及び剛性を増すために、バックアップリング自体は流出せずに流体リーク経路を封止する。これによって、シールリングの流出を抑制できる。
【００２３】
（１４）一実施形態に係る一次冷却材ポンプは、
ポンプシャフトと、
前記ポンプシャフト又は該ポンプシャフトとともに回転する回転部材の外周側に設けられる前記（１）〜（１３）の何れかの構成を有するシール装置と、を備える。
上記（１４）の構成によれば、一次冷却材ポンプの回転部の外周側に上記構成のシール装置を備えることで、ＳＢＯ発生後、高温高圧流体がシール部に到達したとき、シールリングの軸方向突出部が回転部側へ変形し回転部に接触することで、回転部周囲の流体リーク経路をシールできる。
【００２４】
（１５）一実施形態では、前記（１４）の構成において、
Ｎｏ．１シールリングと、
前記Ｎｏ．１シールリングに対向配置され、前記ポンプシャフトとともに回転するように構成されたＮｏ．１シールランナと、
前記Ｎｏ．１シールリングを支持するためのＮｏ．１シールリング用フランジと、
前記Ｎｏ．１シールリング用フランジと前記Ｎｏ．１シールリングとの間に設けられるＮｏ．１インサートと、を備え、
前記シール装置は、前記Ｎｏ．１シールリング用フランジ又は前記Ｎｏ．１インサートの何れか一方、もしくはこれら両部材に跨って組み込まれる。
【００２５】
上記（１５）の構成によれば、上記構成のシール装置がＮｏ．１シールリング用フランジ又は前記Ｎｏ．１インサートの何れか一方、もしくはこれら両部材に跨って組み込まれるために、ＳＢＯ発生後、高温高圧流体がシール部に到達しても、上記シール装置が機能することによって、高温高圧流体をシール部に封じ込めることができる。
【発明の効果】
【００２６】
一実施形態によれば、ポンプシャフトの外周側に上記構成のシール装置を備えることで、高温高圧流体に対してポンプシャフト周囲のシール機能を保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】一実施形態に係るポンプ用シール装置の縦断面図である。
【図２】高温高圧下で変形したシールリングを示す縦断面図である。
【図３】一実施形態に係るポンプ用シール装置の縦断面図である。
【図４】高温高圧下で変形したシールリングを示す縦断面図である。
【図５】一実施形態に係るポンプ用シール装置の縦断面図である。
【図６】一実施形態に係る金属線材の展開図である。
【図７】一実施形態に係る金属線材の展開図である。
【図８】一実施形態に係る軸方向突出部の展開図である。
【図９】一実施形態に係るポンプ用シール装置の縦断面図である。
【図１０】一実施形態に係る軸方向突出部の斜視図である。
【図１１】一実施形態に係るポンプ用シール装置の縦断面図である。
【図１２】一実施形態に係るポンプ用シール装置の縦断面図である。
【図１３】一実施形態に係るバックアップリングの斜視図である。
【図１４】一実施形態に係る一次冷却材ポンプの縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
また例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
【００２９】
図１及び図３は、幾つかの実施形態に係るポンプ用シール装置１０（１０Ａ、１０Ｂ）を示す。シール装置１０は、ポンプシャフト１２又はポンプシャフト１２の外周に設けられポンプシャフト１２と共に回転するスリーブ（不図示）などの回転部材の外周側に設けられるシール装置である。
【００３０】
図１に示すシール装置１０（１０Ａ）は、樹脂製のシールリング２０（２０ａ）を備え、シールリング２０（２０ａ）は、静止部材１４に固定される被固定部２２及び被固定部２２から軸方向に突出する軸方向突出部２４を有する。軸方向突出部２４は、ポンプシャフト１２などの回転部に面する第１樹脂部２６と、第１樹脂部２６の外周側に位置し、第１樹脂部２６よりも高い線熱膨張率を有する第２樹脂部２８と、を有する。
【００３１】
上記構成によれば、ＳＢＯ発生後、高温高圧流体Ｆｈがシール部に到達すると、樹脂製のシールリング２０（２０ａ）が高温下で軟化する。そして、軸方向突出部２４を構成する第１樹脂部２６と第２樹脂部２８との線熱膨張率の違いにより、軸方向突出部２４は回転部側に変形する。
【００３２】
その結果、図２に示すように、軸方向突出部２４が径方向内側に傾いて回転部と接触し、当該接触部の上流側と下流側との間で圧力差が生じる。この圧力差によって軸方向突出部２４が回転部に押し付けられるため、シールリング２０（２０ａ）による流体リーク経路３０のシール機能を実現できる。
なお、高温高圧条件下でシールリング２０（２０ａ）が変形することを利用しているため、通常運転時にはシールリング２０（２０ａ）と回転部との間に隙間を確保し、ポンプ動作に影響を及ぼすことはない。
【００３３】
一実施形態では、少なくとも第１樹脂部２６は強化繊維を含む。
この実施形態によれば、第１樹脂部２６は強化繊維を含むことによって線熱膨張率を下げることができる。従って、第１樹脂部２６の線熱膨張率を第２樹脂部２８の線熱膨張率より下げることが容易になる。従って、第１樹脂部２６と第２樹脂部２８とが同一物質で構成されていても、第１樹脂部２６に強化繊維を含ませることで、線熱膨張率に差を付けることができる。これによって、高温高圧流体Ｆｈがシール部に到達した高温高圧下で回転部との間に形成される流体リーク経路３０をシールできる。
また、第１樹脂部２６に強化繊維を含めることで熱延びを抑制できるため、高温高圧下で流体リーク経路３０から流出するのを抑制できる。
【００３４】
一実施形態では、第１樹脂部２６は強化繊維としてガラス繊維又は炭素繊維を含む樹脂で構成され、第２樹脂部２８はこれら強化繊維を含まない樹脂で構成される。第１樹脂部２６はこれらの強化繊維を含むことで線熱膨張率を下げることができる。炭素繊維はガラス繊維より線熱膨張率を小さくできるので、高温高圧下で軸方向突出部２４の変形量を増加できる。
従って、第１樹脂部２６と第２樹脂部２８とが同一物質で構成されていても、第１樹脂部２６に強化繊維を含ませることで、線熱膨張率に差を付けることができる。また、第１樹脂部２６に強化繊維を含めることで強度及び剛性を高めることができるため、高温高圧下で流体リーク経路３０から流出するのを抑制できる。
【００３５】
一実施形態では、第１樹脂部２６及び第２樹脂部２８はＰＥＥＫ材で構成される。ＰＥＥＫ材は耐熱温度が高くかつ耐水性が良いため、熱水環境下で高い耐久性を有する。また、熱可塑性樹脂であるため、回転部の形状になじみやすい。さらに、高い耐放射性を有するため、一次冷却材ポンプが置かれる環境下でシール性能を維持できる。
【００３６】
一実施形態では、図１に示すように、シールリング２０（２０ａ）の第１樹脂部２６は、径方向外側に第２樹脂部２８を囲う端部２６ａ及び２６ｂを有するため、第２樹脂部２８は嵌合構造で第１樹脂部２６に固定される。
従って、高温下で接着機能をなくすおそれがある接着剤を用いずに、第１樹脂部２６と第２樹脂部２８とを互いに固定できる。
【００３７】
一実施形態に係るシール装置１０（１０Ｂ）は、図３に示すように、樹脂製のシールリング２０（２０ｂ）を備え、シールリング２０（２０ｂ）は、静止部材１４に固定される被固定部２２及び被固定部２２から軸方向に突出する軸方向突出部２４を有する。シールリング２０（２０ｂ）のうち少なくとも軸方向突出部２４は熱収縮チューブ３４を含む。
熱収縮チューブ３４は、熱を与えると収縮する性質をもつ。
【００３８】
上記構成によれば、軸方向突出部２４が熱収縮チューブ３４を有するために、高温高圧流体Ｆｈが到達した高温高圧下において熱収縮チューブ３４が収縮する。これによって、図４に示すように、軸方向突出部２４は収縮する熱収縮チューブ３４によって回転部に押し付けられ、流体リーク経路３０をシールできる。
一実施形態では、ＰＥＥＫ材から熱収縮チューブを製造する。ＰＥＥＫ材製の熱収縮チューブは約１５０℃で収縮するものもあり、被覆対象物や周辺部材に用いられる材質の選択の自由度が広がる。
【００３９】
一実施形態では、図３又は図５に示すように、熱収縮チューブ３４は軸方向突出部２４に一体又は別体に設けられる。図３は、軸方向突出部２４と別体に設けられた熱収縮チューブ３４を示し、図５は、軸方向突出部２４と一体に設けられた熱収縮チューブ３４を示す。
この実施形態によれば、熱収縮チューブ３４が軸方向突出部２４に一体又は別体に設けられるため、高温高圧下で熱収縮チューブ３４が収縮し、軸方向突出部２４は熱収縮チューブ３４によって回転部に押し付けられる。これによって、流体リーク経路３０をシールできる。
また、熱収縮チューブ３４を軸方向突出部２４に一体に設けると、異物が軸方向突出部２４と熱収縮チューブ３４との間に入るのを防止できる。
【００４０】
一実施形態では、図３に示すように、軸方向突出部２４の先端部を先細先端部４２とする。
この実施形態によれば、先細先端部４２を有することで、熱収縮チューブ３４の収縮時に隙間や段差が発生しない。従って、高温高圧流体Ｆｈのシール効果を高めることができる。
【００４１】
一実施形態では、図１及び図３に示すように、軸方向突出部２４は、被固定部２２に対して流体リーク経路３０の上流側に位置される。
この実施形態によれば、軸方向突出部２４が流体リーク経路３０の上流側に位置することで、高温高圧下で軸方向突出部２４が回転部へ接触したとき、高温高圧流体Ｆｈが軸方向突出部２４の外周側から回転部へ押付けるように作用し、流体リーク経路３０をシールできる。
【００４２】
一実施形態では、図１及び図３に示すように、静止部材１４は第１部材１６及び第２部材１８を含み、被固定部２２は第１部材１６および第２部材１８に挟持される。そして、軸方向突出部２４が第１部材１６及び第２部材１８のうち流体リーク経路３０の上流側の部材に設けられた周方向溝１８ａに収容される。
この実施形態によれば、被固定部２２が第１部材１６及び第２部材１８によって挟持されるため、これら部材間から高温高圧流体Ｆｈが漏れるのを抑制できる。また、軸方向突出部２４が周方向溝１８ａに収容されるので、軸方向突出部２４を流体リーク経路３０を介して回転部に対面する位置に保持できる。
【００４３】
図１及び図３に示す実施形態では、第２部材１８が第１部材１６より上流側に設けられ、軸方向突出部２４は第２部材１８に形成された周方向溝１８ａに収容される。
【００４４】
一実施形態では、第１部材１６及び第２部材１８は例えばステンレス鋼などの金属で構成される。これによって、第１部材１６及び第２部材１８の熱膨張率は樹脂製のシールリング２０より小さいので、第１部材１６と被固定部２２との当接面及び第２部材１８と被固定部２２との当接面の気密を維持でき、高温高圧流体Ｆｈの侵入を抑制できる。
【００４５】
一実施形態では、第１部材１６及び第２部材１８は原子炉に設けられる一次冷却材ポンプのＮｏ．１シールリング用フランジ７４（図１４参照）を構成し、該Ｎｏ．１シールリング用フランジ７４の流体リーク経路上流側にＮｏ．１インサート３２が設けられる。Ｎｏ．１インサート３２はＮｏ．１シールリング用フランジ７４に固定され、回転部の外周面に対向配置される。
【００４６】
一実施形態では、シール装置１０（１０Ａ、１０Ｂ）において、第１部材１６と第２部材１８とは締結部材３６によって締結される。締結部材３６として、例えば、図１に示すように、ボルトが用いられる。
第１部材１６及び第２部材１８が締結部材３６によって締結されることで、これら部材と被固定部２２との間の隙間に高温高圧流体Ｆｈが侵入するのを抑制できる。
【００４７】
一実施形態では、シールリング２０（２０ａ、２０ｂ）を構成する樹脂はガラス転移温度が２００℃以下である。
この実施形態によれば、シールリング２０が２００℃以下の温度で軟化し変位量が増加するため、高温高圧流体Ｆｈがシールリング２０に到達したとき、軸方向突出部２４が回転部に接触する変形を確実に生じさせることができる。
【００４８】
一実施形態では、シールリング２０（２０ａ、２０ｂ）はＰＥＥＫ材で構成される。ＰＥＥＫ材のガラス転移温度は１４３℃であり、１４３℃を超えたところで変位が増加する。従って、高温高圧流体Ｆｈがシール部に到達したとき、高温高圧流体Ｆｈの高温高圧により軸方向突出部２４は回転部に接触方向へ変位できる。
【００４９】
一実施形態では、図１に示すように、軸方向突出部２４の内周面の少なくとも一部に周方向に延在する切欠き３８を形成する。
この実施形態によれば、高温高圧下で軸方向突出部２４が内側へ変形しようとするとき、軸方向突出部２４に切欠き３８があるために、変形がしやすくなる。従って、回転部に確実に接触し、流体リーク経路３０のシール効果を向上できる。
【００５０】
一実施形態では、図２に示すように、軸方向突出部２４の先端の内周面が流体リーク経路３０の上流側に向かって回転部から離れる方向に向かうテーパ面４０を有する。
この実施形態によれば、軸方向突出部２４が高温高圧下で軟化し変形して回転部に接触したとき、テーパ面４０が回転部に面接触する。従って、軸方向突出部２４による流体リーク経路３０のシール効果を向上できる。
【００５１】
一実施形態では、軸方向突出部２４の先端部は金属線材を含む。
この実施形態によれば、軸方向突出部２４の先端部に金属線材を含むことで、該先端部の強度を向上できる。これによって、高温高圧下で該先端部が流体リーク経路３０に流出するのを抑制できる。
【００５２】
一実施形態では、図１に示すように、軸方向突出部２４の先端部の内周側に金属線材を含む領域４４が形成される。これによって、該先端部の強度を増加でき、高温高圧下で該先端部が流体リーク経路３０に流出するのを抑制できる。
【００５３】
一実施形態では、図６に示すように、領域４４において複数の金属線材４６が格子状に設けられる。
一実施形態では、図７に示すように、領域４４において複数の金属線材４６が軸方向突出部２４の軸方向に沿って設けられる。
一実施形態では、図８に示すように、領域４４において金属線材４６が周方向に設けられ、軸方向突出部２４の先端部ｔに周方向に複数の切欠き４８が形成される。金属線材４６は切欠き４８で切断される。この実施形態では、金属線材４６によって先端部ｔが補強されるために先端部ｔの破損及び流出が抑制されると共に、切欠き４８があることで、先端部ｔが内側（回転部側）へ変形しやすくなる。
【００５４】
一実施形態では、図９及び図１０に示すように、軸方向突出部２４の先端部は、軸方向に沿う少なくとも１つのスリット５０が形成される。
この実施形態によれば、高温高圧下で軸方向突出部２４の外周面が高温高圧下に晒された時、スリット５０があることで、軸方向突出部２４が回転部側へ変形し易くなる。そのため、流体リーク経路３０のシール効果を高めることができる。
一実施形態では、図１０に示すように、複数のスリット５０が軸方向突出部２４の周方向に間隔をおいて形成される。
なお、図９及び図１０は本実施形態をシール装置１０（１０Ｂ）に適用した例を示しているが、本実施形態はシール装置１０（１０Ａ）にも適用できる。
【００５５】
一実施形態では、熱収縮チューブ３４の上部はスリット５０の上端よりも上方に至るまで配置される。これによって、高温高圧流体Ｆｈのシール効果を高めることができる。
【００５６】
一実施形態では、図１１及び図１２に示すように、シールリング２０に対して流体リーク経路３０の下流側に楔状のバックアップリング５２が設けられる。バックアップリング５２に形成されるテーパ面５２ａは静止部材１４に形成されるテーパ面１６ａに当接する。
この実施形態によれば、高温高圧下でバックアップリング５２が軟化して流体リーク経路３０にはみ出しても、テーパ面１６ａによって形成される先細空間で摩擦抵抗が増すために、バックアップリング５２は先細空間で封止される。従って、高温高圧下でシールリング２０（２０ｂ）が軟化し変形しても、シールリング２０（２０ｂ）が流体リーク経路３０に流出するのを抑制できる。
なお、図１１及び図１２は本実施形態をシール装置１０（１０Ｂ）に適用した例を示しているが、本実施形態はシール装置１０（１０Ａ）にも適用できる。
【００５７】
一実施形態では、図１３に示すように、バックアップリング５２に軸方向に沿う少なくとも１つのスリット５４が形成される。
この実施形態によれば、バックアップリング５２にスリット５４が形成されるため、バックアップリング５２の縮径が容易になる。従って、バックアップリング５２が流体リーク経路３０に容易に入り込み、かつ流体リーク経路３０に封止されるため、シールリング２０の流出を抑制できる。
図１３に示す実施形態では、バックアップリング５２の上部領域及び下部領域に交互に複数のスリット５４が形成される。これによって、バックアップリング５２の縮径がさらに容易になる。
【００５８】
一実施形態では、バックアップリング５２の断面が楔状（三角形状）を有するため、バックアップリング５２のテーパ面５２ａがテーパ面１６ａと面接触する。この面接触で摩擦抵抗が増すためにバックアップリング５２が流体リーク経路３０に進入しても流体リーク経路３０に封止される。従って、シールリング２０の流出を抑制できる。
【００５９】
一実施形態では、バックアップリング５２は樹脂製であり、かつ、前述の強化繊維又は金属線材の少なくとも一方を含む。
この実施形態によれば、バックアップリング５２が樹脂製であるために、高温高圧下で軟化し変形するため、流体リーク経路３０に入り込む。他方、バックアップリング５２は強化繊維又は金属線材の少なくとも一方を含み強度及び剛性が高まるために、流体リーク経路３０に封止される。これによって、シールリング２０の流出を抑制できる。
【００６０】
一実施形態では、バックアップリング５２はＰＥＥＫ材で構成される。従って、高温高圧下で軟化し変形するため、流体リーク経路３０に入り込み、シールリング２０の流出を抑制できる。
一実施形態では、バックアップリング５２は、炭素繊維が埋設されたＰＥＥＫ材で構成される。これによって、高温下の強度及び剛性が増大するため、バックアップリング自体の流出を抑制できる。
【００６１】
図１４は、原子炉に設けられる一次冷却材ポンプの一実施形態に係る一次冷却材ポンプ６０のシール部６２を示す。一次冷却材ポンプ６０は、ポンプシャフト１２と、ポンプシャフト１２などの回転部の外周側に設けられる上記構成のシール装置１０と、を備える。
上記構成によれば、一次冷却材ポンプ６０の回転部の外周側にシール装置１０を備えることで、ＳＢＯ発生後、高温高圧流体Ｆｈがシール部６２に到達したとき、シールリング２０の軸方向突出部２４が回転部側へ変形し回転部に接触することで、回転部周囲の流体リーク経路３０をシールできる。
【００６２】
一実施形態では、図１４に示すように、一次冷却材ポンプ６０はポンプシャフト１２が鉛直方向に沿って配置された縦型のポンプであり、シール部６２は、高温高圧流体Ｆｈの流路に近いほうから順に回転部に沿ってＮｏ．１シール部６４、Ｎｏ．２シール部６６及びＮｏ．３シール部６８を備える。
【００６３】
一実施形態では、図１４に示すように、Ｎｏ．１シール部６４は、Ｎｏ．１シールリング７２と、Ｎｏ．１シールリング７２に対向配置され、ポンプシャフト１２とともに回転するように構成されたＮｏ．１シールランナ７０と、を有する。さらに、Ｎｏ．１シールリング７２を支持するためのＮｏ．１シールリング用フランジ７４と、Ｎｏ．１シールリング用フランジ７４とＮｏ．１シールリング７２との間にＮｏ．１インサート３２（図１及び図３参照）と、が設けられる。
シール装置１０は、Ｎｏ．１シールリング用フランジ７４又はＮｏ．１インサート３２の何れか一方、若しくはこれら両部材に跨って組み込まれる。
【００６４】
この実施形態によれば、シール装置１０がＮｏ．１シールリング用フランジ７４又はＮｏ．１インサート３２の何れか一方、若しくはこれら両部材に跨ってに組み込まれるために、ＳＢＯ発生後、高温高圧流体Ｆｈがシール部に到達しても、シール装置１０が機能することによって、高温高圧流体Ｆｈをシール部に封じこめることができる。
【００６５】
一実施形態では、Ｎｏ．１シール部６４において、回転部側に固定されたＮｏ．１シールランナ７０と、ハウジング６３側にＮｏ．１シールリング７２を有し、Ｎｏ．１シールランナ７０とＮｏ．１シールリング７２との間は非接触式のシールを構成する。
Ｎｏ．２シール部６６は、回転部側に固定されたＮｏ．２シールランナ７６、及びハウジング６３側にＮｏ．２シールリング７８を有し、Ｎｏ．２シールランナ７６とＮｏ．２シールリング７８との間は接触式のメカニカルシールを構成する。
Ｎｏ．３シール部６８は、回転部側に固定されたＮｏ．３シールランナ８２、及びハウジング６３側にＮｏ．３シールリング８４を有し、Ｎｏ．３シールランナ８２とＮｏ．３シールリング８４との間は接触式のメカニカルシールを構成する。
【００６６】
一実施形態では、図１４に示すように、Ｎｏ．１シール部６４より下流側の流体リーク経路３０にシール水リークオフライン９２が設けられ、Ｎｏ．２シール部６６より下流側の流体リーク経路３０にシール水リークオフライン９４が設けられ、Ｎｏ．３シール部６８より下流側の流体リーク経路３０にシール水リークオフライン９６が設けられる。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
幾つかの実施形態によれば、高温高圧流体が到達したときでもポンプシャフト周囲のシール機能を保持可能にするポンプ用シール装置を実現できる。
【符号の説明】
【００６８】
１０（１０Ａ、１０Ｂ）    シール装置
１２    ポンプシャフト
１４    静止部材
１６    第１部材
１６ａ    テーパ面
１８    第２部材
１８ａ    周方向溝
２０（２０ａ、２０ｂ）    シールリング
２２    被固定部
２４    軸方向突出部
２６    第１樹脂部
２６ａ、２６ｂ    端部
２８    第２樹脂部
３０    流体リーク経路
３２    Ｎｏ．１インサート
３４    熱収縮チューブ
３６    締結部材
３８、４８    切欠き
４０    テーパ面
４２    先細先端部
４４    金属線材を含む領域
４６    金属線材
５０、５４    スリット
５２    バックアップリング
５２ａ    テーパ面
６０    一次冷却材ポンプ
６２    シール部
６３    ハウジング
６４    Ｎｏ．１シール部
６６    Ｎｏ．２シール部
６８    Ｎｏ．３シール部
７０    Ｎｏ．１シールランナ
７２    Ｎｏ．１シールリング
７４    Ｎｏ．１シールリング用フランジ
７６    Ｎｏ．２シールランナ
７８    Ｎｏ．２シールリング
８２    Ｎｏ．３シールランナ
８４    Ｎｏ．３シールリング
８８    冷却水循環ライン
９０    シール水注入ライン
９２、９４、９６    シール水リークオフライン
Ｆｈ    高温高圧流体
ｓ      空間
ｔ      先端部
【図１】
2019044842.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2019044842.tif 000007
【図６】
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【図７】
2019044842.tif 000009
【図８】
2019044842.tif 000010
【図９】
2019044842.tif 000011
【図１０】
2019044842.tif 000012
【図１１】
2019044842.tif 000013
【図１２】
2019044842.tif 000014
【図１３】
2019044842.tif 000015
【図１４】
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