(57)【要約】      （修正有）【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】ポンプシャフト１２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２２との間の隙間をシールするシール装置１０であって、前記静止部材に固定される被固定部１６、および前記回転部材と前記静止部材間の流体リーク経路における上流側に向かって前記被固定部から軸方向に延在し、前記静止部材に形成された周方向溝内に格納される軸方向突出部１８を含む樹脂製の第１シールリング１４と、前記軸方向突出部の先端に接触するように、前記周方向溝内において前記第１シールリングに対して前記流体リーク経路の上流側に設けられ、一対の周方向端を有する第２シールリング２０と、前記一対の周方向端間に隙間を有した状態で前記第２シールリングを固定するための樹脂ロックと、を備える。【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、前記回転部材と前記静止部材間の流体リーク経路における上流側に向かって前記被固定部から軸方向に延在し、前記静止部材に形成された周方向溝内に格納される軸方向突出部を含む樹脂製の第１シールリングと、
前記軸方向突出部の先端に接触するように、前記周方向溝内において前記第１シールリングに対して前記流体リーク経路の上流側に設けられ、一対の周方向端を有する第２シールリングと、
前記一対の周方向端間に隙間を有した状態で前記第２シールリングを固定するための樹脂ロックと、
を備えることを特徴とするポンプ用シール装置。
【請求項２】
前記第２シールリングは、前記一対の周方向端の間の距離が広がるように前記第２シールリングの自然状態を基準として拡径された状態で、前記樹脂ロックによって前記隙間が維持されている
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】
前記樹脂ロックは、
前記第２シールリングの前記一対の周方向端にそれぞれ設けられた凹部に嵌合する両端部と、
前記両端部間に位置し、前記一対の周方向端間の周方向領域において前記第２シールリングから露出した中央部と、
を含む
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のポンプ用シール装置。
【請求項４】
前記樹脂ロックは、前記第１シールリングを構成する樹脂よりもガラス転移温度が低い樹脂によって形成された
ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載のポンプ用シール装置。
【請求項５】
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、
前記第１部材および前記第２部材のうち前記流体リーク経路の上流側の部材には、前記軸方向突出部を格納する前記周方向溝が設けられた
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】
前記第１シールリングを構成する樹脂はガラス転移温度が２００℃以下であ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】
前記軸方向突出部の先端の内周面が前記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面は、前記流体リーク経路の下流側における前記第２シールリングの端面に沿って延在する平坦面を含む
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】
前記第１シールリングに対して流体流入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、前記回転部材と前記静止部材間の流体リーク経路における上流側に向かって前記被固定部から軸方向に延在し、前記静止部材に形成された周方向溝内に格納される軸方向突出部を含む樹脂製の第１シールリングと、
前記軸方向突出部の先端に接触するように、前記周方向溝内において前記第１シールリングに対して前記流体リーク経路の上流側に設けられ、一対の周方向端を有する第２シールリングと、
前記一対の周方向端間に隙間を有した状態で前記第２シールリングを固定するための樹脂ロックと、
を備える。
【０００８】
上記（１）の構成によれば、ＳＢＯ発生後に、高温高圧下で樹脂ロックが溶損することで第２シールリングが縮径し、回転部に接触することで、第１シールリング及び第２シールリングの外周側において、静止部材の周方向溝内にリーク経路の高圧側と連通する高圧空間が形成される。
一方、第１シールリングの内周側には、リーク経路の低圧側と連通する低圧空間が形成されるため、高圧空間と低圧空間との圧力差によって、第１シールリングの軸方向突出部が内周側（回転部側）に押し付けられる。これによって、流体リーク経路をシールできる。
なお、高温高圧条件下で第１シールリング及び第２シールリングが変形することを利用しているため、通常運転時にはこれら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。
【０００９】
（２）一実施形態では、前記（１）の構成において、
前記第２シールリングは、前記一対の周方向端の間の距離が広がるように前記第２シールリングの自然状態を基準として拡径された状態で、前記樹脂ロックによって前記隙間が維持される。
上記（２）の構成によれば、第２シールリングは自然状態より拡径された状態で隙間が維持されるため、通常運転時には第２シールリングと回転部との間に隙間が確保され、ポンプ動作に影響を及ぼすことはない。
【００１０】
（３）一実施形態では、前記（１）又は（２）の構成において、
前記樹脂ロックは、
前記第２シールリングの前記一対の周方向端にそれぞれ設けられた凹部に嵌合する両端部と、
前記両端部間に位置し、前記一対の周方向端間の周方向領域において前記第２シールリングから露出した中央部と、
を含む。
上記（３）の構成によれば、樹脂ロックは上記両端部と上記中央部とを有するため、通常運転時において第２シールリングを拡径した状態に保持できる。
【００１１】
（４）一実施形態では、前記（１）〜（３）の何れかの構成において、
前記樹脂ロックは、前記第１シールリングを構成する樹脂よりもガラス転移温度が低い樹脂によって形成される。
上記（４）の構成によれば、樹脂ロックは第１シールリングを構成する樹脂よりもガラス転移温度が低いため、高温高圧下で第１シールリングより早く溶損し、第２シールリングの拡径状態を解除できる。
【００１２】
（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、
前記第１部材および前記第２部材のうち前記流体リーク経路の上流側の部材には、前記軸方向突出部を格納する前記周方向溝が設けられる。
上記（５）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、被固定部と第１部材との当接面及び被固定部と第２部材との当接面間から高温高圧流体が静止部材側へ侵入するのを抑制できる。また、軸方向突出部が第１部材及び第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格納されるため、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。また、軸方向突出部が該周方向溝に格納されるので、軸方向突出部は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。
【００１３】
（６）一実施形態では、前記（１）〜（５）の何れかの構成において、
前記第１シールリングを構成する樹脂はガラス転移温度が２００℃以下である。
上記（６）の構成によれば、第１シールリングはガラス転移温度を超えた２００℃以下の温度で軟化するため、高温高圧流体が到達した高温高圧下で第１シールリングは上流側と下流側との圧力差で回転部側へ変形し、流体リーク経路をシールできる。
【００１４】
（７）一実施形態では、前記（１）〜（６）の何れかの構成において、
前記軸方向突出部の先端の内周面が前記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（７）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回転部に接触したとき、上記テーパ面が回転部に面接触する。これによって、第１シールリングによる流体リーク経路のシール効果を向上できる。
【００１５】
（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面は、前記流体リーク経路の下流側における前記第２シールリングの端面に沿って延在する平坦面を含む。
上記（８）の構成によれば、軸方向突出部の先端面が上記平坦面を含むため、高温高圧流体が到達したとき、上記平坦面が第２シールリングの下流側端面に面接触するため、高圧に晒される外周面と低圧の内周面間のシール機能を高めることができる。これによって、軸方向突出部を回転部に押し付ける差圧を維持できる。
【００１６】
（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から流出するのを抑制できる。
【００１７】
（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たとき、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。
【００１８】
（１１）一実施形態では、前記（１）〜（１０）の何れかの構成において、
前記第１シールリングに対して流体流入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、高温高圧下でバックアップリングが軟化し変形して流体リーク経路にはみ出しても、静止部材のテーパ面によって形成される先細空間で急激に摩擦抵抗を増すために先細空間で封止される。従って、高温高圧下で第１シールリングが軟化し変形しても、流体リーク経路から流出するのを抑制できる。
【００１９】
（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、楔状の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、楔状のバックアップリングが流体リーク経路に入り込み、流体リーク経路を封止するので、第１シールリングが流体リーク経路から流出するのを抑制できる。
【００２０】
（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、楔状の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、流体リーク経路を封止する。これによって、第１シールリングが流体リーク経路から流出するのを抑制できる。他方、楔状の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、第１シールリングの流出を抑制できる。
【００２１】
（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、第１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。軸方向突出部が回転部に接触することで、流体リーク経路の上流側と下流側とに圧力差が生じ、この圧力差で軸方向突出部が回転部に押し付けられ、回転部周囲の流体リーク経路をシールできる。
【００２２】
（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。
【００２３】
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、もしくは両部品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、上記シール装置がきのうすることよって、高温高圧流体をシール部に封じこめることができる。
【発明の効果】
【００２４】
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】
【００２５】
【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】（Ａ）は一実施形態に係る樹脂ロックの平面図であり、（Ｂ）はその一部拡大図である。
【図３】（Ａ）及び（Ｂ）は一実施形態に係る第１シールリング及び第２シールリングの動作説明図である。
【図４】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】一実施形態に係るポンプ用シール装置の縦断面図である。
【図７】一実施形態に係る金属線材の展開図である。
【図８】一実施形態に係る金属線材の展開図である。
【図９】一実施形態に係る軸方向突出部の展開図である。
【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り、（Ａ）は通常運転時の状態を示し、（Ｂ）はＳＢＯ発生後の状態を示す。
【図１２】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１３】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】
【００２６】
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。
【００２７】
図１は、一実施形態に係るポンプ用シール装置１０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。
図１において、シール装置１０は、ポンプシャフト１２などの回転部の外周側に設けられる第１シールリング１４及び第２シールリング２０を備える。第１シールリング１４は樹脂製であり、静止部材２２に固定される被固定部１６と軸方向突出部１８とを有する。軸方向突出部１８は、回転部と静止部材２２との間に形成される流体リーク経路３０における上流側に向かって被固定部１６から軸方向に延在し、静止部材２２に形成された周方向溝２２ａ内に格納される。
【００２８】
第２シールリング２０は周方向溝２２ａに格納され、軸方向突出部１８の先端に接触するように、周方向溝内において第１シールリング１４に対して流体リーク経路３０の上流側に設けられる。また、第２シールリング２０は，図２に示すように、一対の周方向端２０ａ及び２０ｂを有する。さらに、第２シールリング２０を周方向端２０ａ及び２０ｂの間に隙間ｃを有した状態で固定するための樹脂ロック３２を備える。
【００２９】
上記構成によれば、ＳＢＯ発生後、シール部に高温高圧流体Ｆｈが到達したとき、図３（Ａ）に示すように、高温高圧下で樹脂ロック３２が溶損することで第２シールリング２０が縮径し、回転部に接触する。これによって、第１シールリング１４及び第２シールリング２０の外周側において、静止部材２２の周方向溝２２ａ内に流体リーク経路３０の高圧側と連通する高圧空間が形成される。
【００３０】
一方、第１シールリング１４の内周側には、流体リーク経路３０の低圧側と連通する低圧空間が形成される。第１シールリング１４は樹脂製であるため高温下で軟化し、高圧空間と低圧空間との圧力差によって、図３（Ｂ）に示すように、第１シールリング１４の軸方向突出部１８が内周側（回転部側）に押し付けられる。こうして、軸方向突出部１８によって、流体リーク経路３０をシールできる。
なお、高温高圧条件下で第１シールリング１４及び第２シールリング２０が変形することを利用しているため、通常運転時にはこれら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。
【００３１】
また、軸方向突出部１８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１８の外周側から軸方向突出部１８を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。
【００３２】
一実施形態では、第１シールリング１４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、第１シールリング１４が２００℃以下の温度で軟化するため、ＳＢＯ発生後、高温高圧下となったとき、軸方向突出部１８が回転部に接触するように第１シールリング１４に変形を生じさせることができる。
【００３３】
一実施形態では、第１シールリング１４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１８は回転部に接触する方向へ変位できる。このように比較的低温で軟化し変形するので、周辺部材の材質の選択の自由度を広げることができる。
一実施形態では、第２シールリング２０は金属材で構成される。これによって、第２シールリング２０の強度及び剛性を増大できる。
【００３４】
一実施形態では、第２シールリング２０は、一対の周方向端２０ａ及び２０ｂの間の距離が広がるように前記第２シールリングの自然状態を基準として拡径された状態で、樹脂ロック３２によって隙間が維持される。
この実施形態によれば、第２シールリング２０は自然状態より拡径された状態で隙間ｃが維持されるため、通常運転時には第２シールリング２０と回転部との間に隙間が確保され、ポンプ動作に影響を及ぼすことはない。
【００３５】
一実施形態では、第２シールリング２０の外周面と周方向溝２２ａの底面との間の隙間は、第２シールリング２０の内周面と回転部の外周面との間の隙間よりも小さい。
この実施形態によれば、通常運転時には第２シールリング２０の内周側に隙間を確保する一方、ＳＢＯ発生時に、第２シールリング２０は樹脂ロック３２の溶損によって回転部側へ縮径して回転部に接触できる。これによって、異常発生時に流体リーク経路３０をシールできる。
【００３６】
一実施形態では、図４に示すように、第２シールリング２０は、第２シールリング２０の外周面が周方向溝２２ａの底面に接触した状態で周方向溝２２ａに設けられている。
この実施形態によれば、ＳＢＯ発生時の高温高圧下において、第２シールリング２０は回転部との隙間を狭めて回転部に接触し、流体リーク経路３０をシールできる。
また、第２シールリング２０の外周面が周方向溝の底面に接触しているために、通常運転時に第２シールリング２０が回転部側へはみ出るおそれがない。
【００３７】
一実施形態では、図２に示すように、樹脂ロック３２は、第２シールリング２０の一対の周方向端２０ａ及び２０ｂにそれぞれ設けられた凹部３４ａ及び３４ｂに嵌合する両端部３６ａ及び３６ｂと、両端部３６ａ及び３６ｂ間に位置し、一対の周方向端２０ａ及び２０ｂ間の周方向領域において第２シールリング２０から露出した中央部３８と、を有する。
この実施形態によれば、樹脂ロック３２は両端部３６ａ、３６ｂ及び中央部３８を有するため、通常運転時において第２シールリング２０を拡径した状態に保持できる。
【００３８】
一実施形態では、樹脂ロック３２は棒状に形成され、棒状体の両端部３６ａおよび３６ｂが凹部３４ａ及び３４ｂに挿入される。
【００３９】
一実施形態では、樹脂ロック３２は、第１シールリング１４を構成する樹脂よりもガラス転移温度が低い樹脂によって形成される。
この実施形態によれば、樹脂ロック３２は第１シールリング１４を構成する樹脂よりもガラス転移温度が低いため、高温高圧下で第１シールリング１４より早く溶損し、第２シールリング２０の拡径状態を解除できる。
一実施形態として、第１シールリング１４を構成する樹脂よりもガラス転移温度が低い樹脂として、第１シールリング１４を構成する樹脂よりもガラス転移温度が低いＰＥＥＫ材を使用する。
【００４０】
一実施形態では、図１に示すように、静止部材２２は第１部材２４及び第２部材２６を有する。第１シールリング１４の被固定部１６は第１部材２４及び第２部材２６に挟持され、第１部材２４及び第２部材２６のうち流体リーク経路３０の上流側の部材には、軸方向突出部１８を格納する周方向溝２２ａが設けられる。
この実施形態によれば、被固定部１６が第１部材２４及び第２部材２６によって挟持されるため、被固定部１６と第１部材２４との当接面間及び被固定部１６と第２部材２６との当接面間から高温高圧流体が静止部材２２側へ侵入するのを抑制できる。また、軸方向突出部１８が第１部材２４及び第２部材２６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２２ａに格納されるため、高温高圧下で軸方向突出部１８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１８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。また、軸方向突出部１８が周方向溝２２ａに格納されるので、軸方向突出部１８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。
【００４１】
一実施形態では、第１部材２４と第２部材２６とは締結部材４０によって締結される。締結部材４０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２４及び第２部材２６が締結部材４０によって締結されることで、これら部材と被固定部１６との間に高温高圧流体Ｆｈが侵入するのを抑制できる。
【００４２】
図１に示す実施形態では、第２部材２６が第１部材２４より流体リーク経路３０の上流側に設けられ、被固定部１６は第２部材２６に形成された周方向溝２２ａに格納される。これによって、軸方向突出部１８が高温高圧流体Ｆｈに晒される確率が極めて高くなる。
【００４３】
一実施形態では、第１部材２４及び第２部材２６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２４及び第２部材２６の熱膨張率は樹脂製の第１シールリング１４より小さいので、被固定部１６と第１部材２４との当接面及び被固定部１６と第２部材２６との当接面の気密を維持でき、これら当接面からの静止部材２２側への高温高圧流体Ｆｈの侵入を抑制できる。
【００４４】
一実施形態では、第１部材２４及び第２部材２６は一次冷却材ポンプのＮｏ．１シールリング用フランジ７４（図１３参照）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２８が設けられる。Ｎｏ．１インサート２８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。
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く、さらに、高い耐放射性を有する。従って、第１シールリング１４がＰＥＥＫ材で構成されると、一次冷却材ポンプが置かれる環境に適している。
【００４５】
一実施形態では、図４に示すように、軸方向突出部１８の先端面は、流体リーク経路３０の下流側における第２シールリング２０の端面に沿って延在する平坦面１８ｃを有する。
この実施形態によれば、軸方向突出部１８の先端面が平坦面１８ｃを含むため、高温高圧流体Ｆｈが到達したとき、高圧に晒される外周面１８ａと低圧の内周面１８ｂ間のシール機能を高めることができる。これによって、軸方向突出部１８を回転部に押し付ける差圧を維持できる。
【００４６】
一実施形態では、図５に示すように、軸方向突出部１８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４２を有する。
この実施形態によれば、軸方向突出部１８が高温高圧下で軟化し変形してテーパ面４２が回転部の表面に面接触する。これによって、第１シールリング１４による流体リーク経路３０のシール効果を向上できる。
【００４７】
一実施形態では、図６に示すように、軸方向突出部１８の内周面の少なくとも一部に周方向に延在する切欠き４４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１８が内側へ変形しようとするとき、軸方向突出部１８に切欠き４４があるために変形しやすくなる。従って、流体リーク経路３０のシール効果を向上できる。
【００４８】
一実施形態では、軸方向突出部１８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１８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。
【００４９】
一実施形態では、図６に示すように、軸方向突出部１８の先端部の内周側に金属線材を含む領域４６（４６ａ）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から流出するのを抑制できる。
【００５０】
一実施形態では、図７に示すように、領域４６において複数の金属線材４８が格子状に設けられる。
一実施形態では、図８に示すように、領域４６において複数の金属線材４８が軸方向突出部１８の軸方向に沿って設けられる。
一実施形態では、図９に示すように、領域４６において金属線材４８が周方向に設けられ、軸方向突出部１８の先端部ｔに周方向に複数の切欠き５０が形成される。金属線材４８は切欠き５０で切断される。この実施形態では、金属線材４８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５０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。
【００５１】
一実施形態では、図１０に示すように、軸方向突出部１８の先端部は、軸方向に沿う少なくとも１つのスリット５２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１８の外周面が高温高圧下に晒された時、スリット５２があることで、軸方向突出部１８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。
【００５２】
一実施形態では、図１１に示すように、第１シールリング１４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５４が設けられる。バックアップリング５４に形成されるテーパ面５４ａは静止部材２２（第１部材２４）に形成されるテーパ面２４ａに当接する。
図１１（Ａ）は、通常運転時を示し、バックアップリング５４、第１シールリング１４及び第２シールリング２０は周方向溝２２ａに格納されている。図１１（Ｂ）はＳＢＯ発生時を示し、バックアップリング５４、第１シールリング１４及び第２シールリング２０は流体リーク経路３０にはみ出し、回転部に接触している。
【００５３】
この実施形態によれば、高温高圧下で楔状のバックアップリング５４が軟化し変形して流体リーク経路３０にはみ出しても、テーパ面５４ａがテーパ面２４ａと面接触しているために、テーパ面２４ａによって形成される先細空間で急激に摩擦抵抗が増加し、バックアップリング５４は先細空間で封止される。従って、高温高圧下で第１シールリング１４が軟化し変形しても、バックアップリング５４によって流体リーク経路３０から流出するのを抑制できる。
【００５４】
一実施形態では、図１２に示すように、バックアップリング５４に軸方向に沿う少なくとも１つのスリット５６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５４にスリット５６が形成されるため、バックアップリング５４の縮径が容易になる。従って、バックアップリング５４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、第１シールリング１４の流出を抑制できる。
図１２に示す実施形態では、バックアップリング５４の上部領域及び下部領域に交互に複数のスリット５６が形成される。これによって、バックアップリング５４の縮径がさらに容易になる。
【００５５】
一実施形態では、バックアップリング５４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。
この実施形態によれば、バックアップリング５４が樹脂製であるために、高温高圧下で軟化し変形し流体リーク経路３０に入り込み、第１シールリング１４の流出を抑制できる。他方、バックアップリング５４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３０を封止する。これによって、第１シールリング１４の流出を抑制できる。
強化繊維として、例えば、ガラス繊維、炭素繊維等を用いることができる。
【００５６】
一実施形態では、バックアップリング５４はＰＥＥＫ材で構成される。これによって、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、第１シールリング１４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５４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、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。
【００５７】
図１３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、第１シールリング１４の軸方向突出部１８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。
【００５８】
一実施形態では、図１３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。
【００５９】
一実施形態では、図１３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との間に設けられるＮｏ．１インサート２８（図１参照）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２８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。
【００６０】
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２８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、高温高圧流体をシール部に封じこめることができる。
【００６１】
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５０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、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。
【００６２】
一実施形態では、図１３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】
【００６３】
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】
【００６４】
１０    ポンプ用シール装置
１２    ポンプシャフト
１４    第１シールリング
１６    被固定部
１８    軸方向突出部
１８ａ    外周面
１８ｂ    内周面
１８ｃ    平坦面
２０    第２シールリング
２０ａ、２０ｂ    周方向端
２２    静止部材
２２ａ    周方向溝
２４    第１部材
２６    第２部材
２８    Ｎｏ．１インサート
３０    流体リーク経路
３２    樹脂ロック
３４ａ、３４ｂ    凹部
３６ａ、３６ｂ    両端部
３８    中央部
４０    締結部材
４２    テーパ面
４４、５０    切欠き
４６（４６ａ、４６ｂ）    金属線材を含む領域
４８    金属線材
５２、５６    スリット
５４    バックアップリング
５４ａ    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
９２、９４、９６    シール水リークオフライン
Ｆｈ    高温高圧流体  
ｃ      隙間
ｔ      先端部
【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】
2019044676.tif 000011
【図１０】
2019044676.tif 000012
【図１１】
2019044676.tif 000013
【図１２】
2019044676.tif 000014
【図１３】
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