(57)【要約】【課題】発電プラントの給水管路等に使用されるオリフィス長さをできるだけ短くして、メンテナンスに要するスペースを確保する。【解決手段】発電設備に用いるオリフィス２１は、有底筒状であって底部に一の配管８と接続する第１の接続部２６が形成されたケース２２と、このケースの内側に嵌合し螺旋状の溝２５が外周部に形成された絞り部材２３と、ケースの開口部側を液密に封止し他の配管９と接続する第２の接続部２７が形成されたカバー２４とを有する。第１の接続部から流入した流体を減圧して第２の接続部から流出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電設備に用いるオリフィスであって、有底筒状であって底部に一の配管と接続する第１の接続部が形成されたケースと、このケースの内側に嵌合し螺旋状の溝が外周部に形成された絞り部材と、前記ケースの開口部側を液密に封止し他の配管と接続する第２の接続部が形成されたカバーとを有し、前記第１の接続部から流入した流体を減圧して前記第２の接続部から流出することを特徴とする発電設備用オリフィス。
【請求項２】
発電設備に用いるオリフィスであって、有底筒状であって底部に一の配管と接続する第１の接続部が形成されたケースと、このケースの内側に嵌合する絞り部材と、前記ケースの開口部側を液密に封止し他の配管と接続する第２の接続部が形成されたカバーとを有し、前記ケースは内面側に螺旋状の溝が形成されており、前記第１の接続部から流入した流体を減圧して前記第２の接続部から流出することを特徴とする発電設備用オリフィス。
【請求項３】
前記ケースまたは絞り部材のいずれかに形成される溝の断面が、ほぼ矩形状であることを特徴とする請求項１または２に記載の発電設備用オリフィス。
【請求項４】
前記ケースの内周または絞り部材の外周が実質的に円であることを特徴とする請求項１または２に記載の発電設備用オリフィス。
【請求項５】
前記第１の接続部から流入する流体の圧力と前記第２の接続部から流出する流体の圧力の差が１５ＭＰａ以上あることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の発電設備用オリフィス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子力発電プラント等の発電設備に係り、特にパージ水供給ラインに用いるのに好適な発電設備用オリフィスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の発電プラントに使用されるオリフィスの例が、特許文献１に記載されている。この公報に記載のオリフィスは、多段に形成されたオリフィスであり、組立てや取付け時間を短縮し、オリフィスの仕様変更を容易にするために、円筒状のケースに複数のオリフィスを収容可能にしている。そして、ケースの一方端には給水管が接続される接続部が形成されており、内部下方には通水孔が穿設された受座が設けられている。オリフィスは碗状をしており、平坦部には通水孔が穿設されている。
【０００３】
従来の流体の絞り機構の例が、特許文献２に記載されている。この公報に記載の絞り機構では、微調整及び加工を容易とし、ゴミや不純物の詰まりを防止するために、流体収納部間の仕切り壁に貫通孔を設けている。そして、貫通孔に絞り部材を嵌合している。絞り部材の周囲には螺旋溝からなる流体流路が形成されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２９２０８７号公報
【特許文献２】特開平９−７９４２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に記載の多段オリフィスでは、上流側配管から流入した流体が、複数段配列されたオリフィスに設けられた通水孔に流入する際に急縮小し、通水孔から流出する際に急拡大する。さらに、次段に流入するときは、オリフィス壁面に衝突する。これらにより、流入した流体は減圧される。このような減圧方法では、１段のオリフィスでの減圧には限りがあり、オリフィスに要求される減圧の程度が大きい場合には、オリフィスの段数を多くしなければならない。オリフィスの段数を増すとオリフィス長さが長くなり、オリフィスを含む配管ラインが長くなって、オリフィス周辺機器のメンテナンススペースを確保することが困難になる。
【０００６】
また、多段オリフィスでは、流れの急縮小や急拡大、およびオリフィス壁面との衝突が繰り返されるので圧力変動が大きくなり、振動や騒音が大きくなる恐れがある。さらにオリフィスに高差圧が要求される場合には、オリフィスの段数を多くせざるを得ず、加工に要する費用と時間が増大する。仕様に合わせて多段オリフィスの流量や圧力を調整するときは、仕様に応じた微調整が必要となり、調整に手間取っている。
【０００７】
上記特許文献２に記載の絞り機構では、絞り部材の外周に形成された螺旋溝に流体を導入するために大径の頭部を設け、この頭部に流体導出流路を形成したので、絞り機構の外径が大きくなるとともに、流体導出部分だけ軸長が長くなり、絞り機構の長さが長くなる。また、頭部の加工が必要であり、螺旋状流路と直線状流路を組み合わせているので、加工工数が大になる。さらにこの絞り機構で大差圧が要求されるときには、絞り部材の流体流入側端面に加わる圧力により、絞り部材が軸方向に移動してオリフィス能力が変化する恐れがある。
【０００８】
本発明は、上記従来技術の不具合に鑑みなされたものであり、その目的はオリフィス長さをできるだけ短くしてメンテナンスに要するスペースを確保することにある。本発明の他の目的は、振動や騒音を低減したり、絞り部材の動きを防止することにより、信頼性の高いオリフィスを実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成する本発明の特徴は、発電設備に用いるオリフィスであって、有底筒状であって底部に一の配管と接続する第１の接続部が形成されたケースと、このケースの内側に嵌合し螺旋状の溝が外周部に形成された絞り部材と、ケースの開口部側を液密に封止し他の配管と接続する第２の接続部が形成されたカバーとを有し、第１の接続部から流入した流体を減圧して第２の接続部から流出することにある。
【００１０】
上記目的を達成する本発明の他の特徴は、発電設備に用いるオリフィスであって、有底筒状であって底部に一の配管と接続する第１の接続部が形成されたケースと、このケースの内側に嵌合する絞り部材と、ケースの開口部側を液密に封止し他の配管と接続する第２の接続部が形成されたカバーとを有し、ケースは内面側に螺旋状の溝が形成されており、第１の接続部から流入した流体を減圧して第２の接続部から流出することにある。
【００１１】
そしてこれらの特徴において、ケースまたは絞り部材のいずれかに形成される溝の断面が、ほぼ矩形状であってもよく、ケースの内周または絞り部材の外周が実質的に円であってもよい。また、第１の接続部から流入する流体の圧力と第２の接続部から流出する流体の圧力の差が１５ＭＰａ以上の高圧条件であってもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、発電設備用オリフィスが外周螺旋溝の部材を有し、この部材を入口，出口配管接続可能な密閉容器内に封入したので、オリフィス長さを減圧量に応じて短くでき、メンテナンスに要するスペースを確保できる。また流体と部材との衝突や急拡大・急縮小流路を低減したので、振動や騒音を低減できる。さらに、焼き嵌めまたは冷し嵌めにより、絞り部材をケースに確実に固定しているので、軸方向に移動せず、減圧量が変化しない。これらにより、信頼性の高いオリフィスを実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明に係る発電設備用オリフィスとそのオリフィスを用いる発電設備の例を、図面を用いて説明する。初めに、図２を用いて発電設備の例を説明する。図２は、沸騰水型原子力発電プラントの一実施例の系統図であり、原子炉冷却材浄化ポンプ（以下、ＣＵＷＰとも称す）１回りの図である。
【００１４】
密封容器である原子炉圧力容器２の底部には、ドレインライン７の一端部が接続されている。ドレインライン７の他端部は、ＣＵＷＰ１に接続されている。原子炉圧力容器２からドレインライン７を通って排出された炉水は、ＣＵＷＰ１に送られる。そして、CUWP1で昇圧されて、ライン７ａを通ってろ過脱塩装置３に導かれる。ろ過脱塩装置３に送られた炉水は、このろ過脱塩装置で浄化され、ライン７ｂを通って再び原子炉圧力容器２に戻される。
【００１５】
ここで、原子炉圧力容器からの炉水が外部に漏れずに浄化されるように、ＣＵＷＰ１とこのＣＵＷＰ１を回転駆動する電動機４とは一体化している。そして、ＣＵＷＰ１を炉水に浸漬させ、電動機をパージ水に浸漬させる。炉水よりパージ水が高圧であるので、軸封部が不要となる。このように回転部を炉水中に浸漬すると、ＣＵＷＰ１から電動機４側へ放射性物質およびスラリーを含んだ炉水が侵入する恐れが生じるが、炉水より高圧のパージ水を電動機４に供給するパージ水供給ライン６を設けているので、このおそれを回避できる。
【００１６】
パージ水としては、清浄な水が必要であり、制御棒駆動水ポンプ（以下ＣＲＤＰとも称す）５の吐出ライン６ａから吐出される水を用いる。そこで、ＣＲＤＰ５の吐出ライン
６ａに分岐ラインを設け、パージ水供給ライン６とする。ただし、ＣＲＤＰ５から吐出される水の圧力は、以下に述べるように炉水の圧力に比してはるかに高い圧力であるから、パージオリフィス１１を用いて流量および圧力を制御して、電動機４へ供給する。電動機４に供給されたパージ水の一部は、電動機４からパージ水供給ライン６へ、戻りライン
４ａにより戻される。パージ水の残りは、電動機４の内部からＣＵＷＰ１側に侵入し、ろ過脱塩装置３に流入する。
【００１７】
制御棒駆動水ポンプ（ＣＲＤＰ）５の吐出ライン６ａは、１６ＭＰａである。この吐出ライン６ａから原子炉冷却材浄化ポンプ（ＣＵＷＰ）１の電動機４に１ＭＰａのパージ水を供給するため、オリフィス１１は、差圧１５ＭＰａとなることが求められる。また、必要な流量は、１ｍ3／ｈ 以下である。この条件に適したオリフィス１１の例を、以下に説明する。
【００１８】
図１に、上記条件を満足する発電設備用オリフィス１１の一実施例を、縦断面図で示す。発電設備用オリフィス１１は、有底円筒形状に形成されたケース２２と、このケース
２２に溶接等により水密に取り付けられた円板状のカバー２４と、ケース２２内に保持され絞り部材２３とを有する。ケース２２の底部中心部には、貫通孔２６ｂが形成されており、この貫通孔２６ｂよりも外部側には、配管８が接続される接続部２６が形成されている。同様に、カバー２４の中心部にも貫通孔２７ｂが形成されており、この貫通孔２７ｂよりも外部側には、配管９を接続する配管接続部２７が形成されている。
【００１９】
配管８，９は、ケース２２およびカバー２４に溶接等で水密に取り付けられている。ケース２２内に保持される絞り部材２３は、有底円筒状に形成されたケース２２の内面側の軸方向長さよりも軸方向長さが短い丸棒であり、その外周部には螺旋状の溝２５が形成されている。ケース２２の内径と絞り部材２３の溝２５が形成されていない部分の外径はほぼ同じであり、溝２５に流入した水が漏れないようになっている。
【００２０】
このように構成した発電設備用オリフィス１１では、上流側配管８から流れてきた流体（パージ水）は、ケース２２内壁と絞り部材２３の外周側に形成した螺旋状溝２５とで形成される螺旋状流路を通過して、下流側の配管９へ流出する。流体は、この螺旋状溝２５を流れる際に、溝２５の壁およびケース２２の内壁の摩擦抵抗を受けて減圧される。
【００２１】
本実施例に示した発電設備用オリフィス１１では、溝２５の大きさが変化しない。したがって、圧力損失のほとんどは、この壁面摩擦抵抗によるものである。この壁面摩擦抵抗の他には、溝２５の入口に流入するときおよび溝２５の出口から流出するときの急縮小および急拡大による損失であるが、この損失は全損失の数％程度である。
【００２２】
図４に、螺旋状溝２５の詳細を断面図で示す。螺旋状溝２５の断面形状は、流路幅ｂおよび流路高さｈの断面矩形状であり、その流路ピッチはＰである。そして、この螺旋状溝２５により形成される流路の摩擦抵抗は、壁面抵抗が主であるから、流路幅ｂと流路高さｈ、および螺旋状に形成された流路の展開長さで決定される。発電設備用オリフィス１１では螺旋状溝２５の流路幅ｂ，流路高さｈあるいは流路ピッチＰを変化させて、摩擦抵抗を変化させ、オリフィス１１の圧力損失量を調整する。
【００２３】
図５に、発電設備用オリフィス１１における絞り部材（丸棒）２３の長さと流量の関係を示す。この図においては、オリフィス１１の前後の差圧を一定としている。曲線５１は溝２５の幅を広くしたときであり、曲線５２は溝２５の幅を狭くしたときの例である。絞り部材２３の長さが長くなるほど、流量は減少する。同一流量で曲線５１，５２を比較すると、溝２５の幅を小さくすれば摩擦抵抗が大きくなる。したがって、曲線５２のケースのほうが、絞り部材２３の長さを短くすることができる。溝２５の幅だけではなく、溝
２５の高さや溝のピッチＰを小さくしても、同様に摩擦抵抗が大きくなり、絞り部材２３の軸方向長さを短縮できる。
【００２４】
図６に、本実施例で用いた原子炉冷却材浄化ポンプ５のパージオリフィス１１における流量と絞り部材２３の長さの関係を示す。従来の多段オリフィスでは、絞り部材２３の長さはｌ1 であるが、本実施例では絞り部材２３の長さはｌ2 であり、従来の約３０％まで短縮されている。
【００２５】
なお、溝２５の長さを長くして摩擦抵抗を大きく他の方法として、オリフィス１１の外径を大きくする方法もある。オリフィス１１の外径が大き過ぎると、製作コストが増加したり、発電設備の作業スペースの低下を招く。そこで、オリフィス１１の外径を、このオリフィス１１に接続する配管８，９の外径の３倍以下とする。また、オリフィス１１の全長を、ケース２２の外径以上とする。
【００２６】
このようにオリフィス１１の諸元を定めるために、絞り部材２３は頭部がなく、素材である丸棒の外径部が絞り部材２３の最大径となるように定める。さらに、オリフィス１１内では１５ＭＰａもの高差圧となるので、このような環境下でも絞り部材２３をケース
２２の内部に確実に固定するため、焼き嵌めまたは冷し嵌めで絞り部材２３をケース２２に嵌合する。
【００２７】
本実施例によれば、絞り部材２３の外径を溝加工するだけで、オリフィス１１の流路を形成することができ、加工時間を低減できる。そしてオリフィス１１に要求される性能を得るために絞り部材２３を調整するときは、溝２５の幅または溝２５の深さを変化させれば流量を調整できる。したがって所期の性能が得られないときは、螺旋状溝２５を追加工して、溝２５の幅または溝２５の深さを変化させるか、絞り部材２３の軸方向長さを変化させればよい。ここで、螺旋状の流路内の摩擦抵抗は、溝２５の幅と深さが所定値であれば、螺旋状溝２５の長さにより決定される。
【００２８】
本実施例によれば、溝２５の形状が一定で全て螺旋状溝２５であり、溝幅と深さに変化がなく、流れの急縮小や急拡大、絞り部材２３の端面やオリフィス１１内壁面との流体の衝突がほとんど無い。したがって、オリフィス１１の内部での圧力変動を低減でき、振動および騒音を低減できる。
【００２９】
本発明に係る発電設備用オリフィスの他の実施例を、図３に縦断面図で示す。本実施例が図１に示した実施例と相違するのは、流路を形成する溝を絞り部材ではなく、ケース内壁面に形成したことにある。ケース２２ｂの内壁面には、断面矩形状の螺旋溝２５ａが形成されている。一方、絞り部材２３ａの外周面は、平坦な円筒面である。螺旋溝２５ａにより形成される流路の流量調整は、図１の実施例と同様に、溝２５ａの幅ｂ，溝２５ａの深さｈ，螺旋溝２５ａの展開長さで決定される。本実施例においても、絞り部材２３ａをケース２２ｂの内部に確実に保持するように、焼き嵌めまたは冷し嵌めにより絞り部材
２３ａをケース２２ｂに嵌合する。
【００３０】
本実施例によれば、ケース内周面を溝加工するだけで所望の流路を形成することができ、加工が容易であるとともに加工時間を低減できる。オリフィス１１の性能が所期の性能を得られないときは、図１に示した実施例と同様の方法で追加工すればよい。本実施例でも、溝の形状は断面矩形の螺旋状溝で、溝幅と深さに変化がないので、流れの急縮小や急拡大、絞り部材２３ａの端面やオリフィス１１内壁面との流体の衝突がほとんど無い。したがって、オリフィス１１の内部での圧力変動を低減でき、振動および騒音を低減できる。
【００３１】
上記各実施例では、発電設備用オリフィスの溝の形状を断面矩形状としたが、当然ながら矩形に限らず、例えば三角形状，ねじ形状，Ｕ字状および台形状としてもよい。また、２条ねじ形状としてもよい。
【００３２】
上記各実施例によれば、流体が螺旋状流路を流れる際の壁面摩擦抵抗により圧力損失が発生し、この圧力損失がオリフィス損失の大部分を占めているので、螺旋状流路断面の流路幅や流路高さおよび流路ピッチを変化させるだけで、オリフィスの圧力損失量を調整することができる。すなわち、螺旋状溝の深さや幅および溝ピッチを小さくすれば、摩擦抵抗が大になり、その分オリフィス長さが短くなる。その結果、オリフィスが設置される配管ラインを短くでき、オリフィス周辺機器のメンテナンススペースを確保できる。
【００３３】
また上記各実施例によれば、発電設備用オリフィスが螺旋状溝を有し、このオリフィスでの圧力損失は溝部での壁面摩擦が大部分を占める減圧機構であるので、急拡大や急縮小を繰り返して減圧するものではなく、圧力変動が少なくて振動や騒音の発生を抑制できる。さらに、上記各実施例によれば、絞り部材の外周面またはケースの内周面に螺旋溝を加工するだけでよく、加工時間を低減できる。所期の性能が得られずオリフィスに求められる流量や圧力を得るために追加工するときであっても、絞り部材の長さを調節すれば簡単に性能を調整できる。さらに、オリフィスの内部の構造が簡単になったので、ケースおよびカバーと配管、およびケースとカバー間を溶接するだけでよく、溶接が容易になるとともにオリフィスの水密性も容易に得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に係る発電設備用オリフィスの一実施例の縦断面図である。
【図２】図１に示した発電設備用オリフィスを有する原子力発電プラントの配管図である。
【図３】本発明に係る発電設備用オリフィスの他の実施例の縦断面図である。
【図４】図１に示した発電設備用オリフィスの流路断面図である。
【図５】発電設備用オリフィスの絞り部材（丸棒）長さと流量の関係を説明する図である。
【図６】発電設備用オリフィスの絞り部材（丸棒）長さと流量の関係を説明する図である。
【符号の説明】
【００３５】
１…原子炉冷却材浄化ポンプ（ＣＵＷＰ）、２…原子炉圧力容器、３…ろ過脱塩装置、４…電動機、５…制御棒駆動水ポンプ（ＣＲＤＰ）、６…パージ水供給ライン、７…原子炉圧力容器ドレインライン、８，９…配管、１１…パージオリフィス(発電用オリフィス)、２２…ケース、２３…絞り部材、２４…カバー、２５…流路、２６，２７…接続部。
【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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