(57)【要約】【課題】流体の漏洩防止において耐久時間を長時間化することが可能な軸シール構造及び一次冷却材循環ポンプを提供することを目的とする。【解決手段】軸シール構造は、ポンプの軸シール構造であって、主軸１０周りにリング状に設けられ、主軸１０の中心方向に移動可能なシールリング１と、通常運転時にシールリング１を主軸１０から離隔した位置で固定しており、通常運転時よりも高温になったときシールリング１を押圧するサーモスイッチ３とを備え、シールリング１は、サーモスイッチ３によって押圧されて主軸１０側へ移動する。【選択図】図２
2013209974.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプの軸シール構造であって、
軸周りにリング状に設けられ、軸の中心方向に移動可能なシールリングと、
通常運転時に前記シールリングを前記軸から離隔した位置で固定しており、前記通常運転時よりも高温になったとき前記シールリングを押圧する駆動部材と、
を備え、
前記シールリングは、前記駆動部材によって押圧されて前記軸側へ移動する軸シール構造。
【請求項２】
前記駆動部材は、先端部に前記軸方向に突出した突起部を有し、
前記突起部が、通常運転時に前記シールリングの前記軸の中心方向への移動を拘束しており、
前記駆動部材は、前記通常運転時よりも高温になったとき前記シールリングを前記軸の中心方向へ押圧する請求項１に記載の軸シール構造。
【請求項３】
前記シールリングは、軸方向に沿って分割されて形成された合口部を有し、
通常運転時に前記シールリングの前記合口部に挟まれ、前記シールリングが前記軸の中心方向へ移動したとき、前記シールリングの前記合口部から外れる離隔部材を更に備える請求項１又は２に記載の軸シール構造。
【請求項４】
前記駆動部材は、先端部に前記軸の径方向に突出した突起部を有し、
前記突起部が、通常運転時に前記シールリングの前記軸方向への移動を拘束しており、
前記駆動部材は、前記通常運転時よりも高温になったとき前記シールリングを前記軸方向へ押圧する請求項１に記載の軸シール構造。
【請求項５】
前記シールリングは、前記軸の中心方向へ移動しつつ軸方向に移動して、前記軸と前記シールリングを囲むハウジング部側へ移動する請求項１から４のいずれか１項に記載の軸シール構造。
【請求項６】
前記駆動部材と前記シールリングとの間に設けられ、前記シールリングと少なくとも２点で接続する板ばね部材を更に備え、
前記板ばね部材は、前記駆動部材によって押圧されたとき、前記軸側へ移動して前記シールリングを押圧する請求項１に記載の軸シール構造。
【請求項７】
前記駆動部材は、
前記シールリングと接続したロッドと、
通常運転時に前記ロッドを付勢して前記シールリングを前記軸から離隔した位置で固定させる弾性部材と、
前記通常運転時よりも高温になったとき伸張して前記ロッドを押圧し、前記シールリングを前記軸側へ移動させる伸張部材と、
を有する請求項１から６のいずれか１項に記載の軸シール構造。
【請求項８】
前記シールリングが前記軸側へ移動した後、前記シールリングが前記軸から離隔した位置に戻ることを防止する戻り防止部を更に備える請求項７に記載の軸シール構造。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項に記載の軸シール構造を備える一次冷却材循環ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポンプ内部の流体の漏洩を防止する軸シール構造及び一次冷却材循環ポンプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電所に用いられる加圧水型原子炉（ＰＷＲ）は、核燃料を収容する圧力容器と、加圧器と、二次蒸気を生成する蒸気発生器と、一次冷却材循環ポンプ（ＲＣＰ）などからなる。冷却材（流体）は、一次冷却材循環ポンプの駆動によって、圧力容器、加圧器及び蒸気発生器を結ぶ循環路を流れる。そして、蒸気発生器で生成された二次蒸気がタービンを駆動することによって発電が行われる。
【０００３】
一次冷却材循環ポンプの主軸における軸シール構造として、例えば軸の周囲に軸線方向に沿って３組のシールが設けられる。シールは、ポンプの内側から外側に向かって第１シール（No.1  Seal）、第２シール（No.2  Seal）、第３シール（No.3  Seal）の順に配置されている。これにより、一次冷却材循環ポンプでは、主軸がシールハウジングの中で回転しつつ、ポンプハウジング内部とシールハウジング外部との間が封止される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−３０６６８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一次冷却材循環ポンプの軸シール構造は、約70℃の冷却材（加圧水）を第１〜第３シールの３段のシールで、約15MPaから大気圧まで減圧する。具体的には、加圧水が第１シールで約15MPaから約0.3MPaまで減圧され、第２シールで約0.3MPaから約0.05MPaまで減圧される構造となっている。
【０００６】
しかし、全交流電源喪失（ＳＢＯ：Station  Black  Out）時には、通常運転時に70℃程度である加圧水温度が約300℃まで上昇することが想定される。この際に、第２シールに約300℃、約15MPaの加圧水が到達してしまう。第２シールは、この約300℃、約15MPaの加圧水に耐えることができるが、更に安全性を向上させる技術が求められているところ、特許文献１では、２個のシールが破裂したのち、一次ポンプの主軸を長手方向に確実に封止する安全装置に関する技術が開示されている。一方、従来の漏洩防止のためのシールは、補助的な加圧流体源が必要であり、構造が複雑であるという問題がある。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、流体の漏洩防止において耐久時間を長時間化することが可能な軸シール構造及び一次冷却材循環ポンプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の軸シール構造及び一次冷却材循環ポンプは以下の手段を採用する。
すなわち、本発明に係る軸シール構造は、ポンプの軸シール構造であって、軸周りにリング状に設けられ、軸の中心方向に移動可能なシールリングと、通常運転時に前記シールリングを前記軸から離隔した位置で固定しており、前記通常運転時よりも高温になったとき前記シールリングを押圧する駆動部材とを備え、前記シールリングは、前記駆動部材によって押圧されて前記軸側へ移動する。
【０００９】
この発明によれば、軸周りにリング状に設けられたシールリングは、通常運転時、駆動部材によって軸から離隔した位置で固定されている。そして、ポンプ内部流体の温度上昇によって、駆動部材が高温化したとき、駆動部材はシールリングを押圧することから、シールリングが軸側へ移動する。その結果、シールリングは、通常運転時は軸回転を妨げることなく軸から離隔しているが、温度上昇が生じている異常発生状態では軸との間隔が低減して、ポンプ内部の軸近傍を通過しようとする流体の流れを妨げ、流体がシールリングよりも下流へ漏洩することを低減又は防止する。
【００１０】
上記発明において、前記駆動部材は、先端部に前記軸方向に突出した突起部を有し、前記突起部が、通常運転時に前記シールリングの前記軸の中心方向への移動を拘束しており、前記駆動部材は、前記通常運転時よりも高温になったとき前記シールリングを前記軸の中心方向へ押圧してもよい。
【００１１】
この発明によれば、シールリングは、通常運転時、駆動部材の先端部にて軸方向に突出した突起部によって、軸の中心方向への移動が拘束され、軸から離隔した位置で固定されており、駆動部材が高温化したとき、駆動部材はシールリングを軸の中心方向へ押圧することから、シールリングが軸側へ移動する。
【００１２】
上記発明において、前記シールリングは、軸方向に沿って分割されて形成された合口部を有し、通常運転時に前記シールリングの前記合口部に挟まれ、前記シールリングが前記軸の中心方向へ移動したとき、前記シールリングの前記合口部から外れる離隔部材を更に備えてもよい。
【００１３】
この発明によれば、通常運転時、シールリングの合口部には離隔部材が挟まれており、シールリングは軸から離隔させられている。そして、ポンプ内部流体の温度上昇によって、通常運転時よりも高温になったとき、シールリングが駆動部材によって押圧される。そして、シールリングが前記軸の中心方向へ移動したとき、離隔部材が合口部から外れることによって、シールリングが更に軸側へ移動する。
【００１４】
上記発明において、前記駆動部材は、前記先端部に前記軸の径方向に突出した突起部を有し、前記突起部が、通常運転時に前記シールリングの前記軸方向への移動を拘束しており、前記駆動部材は、前記通常運転時よりも高温になったとき前記シールリングを前記軸方向へ押圧してもよい。
【００１５】
この発明によれば、シールリングは、通常運転時、駆動部材の先端部にて軸の半径方向に突出した突起部によって、軸方向への移動が拘束されており、駆動部材が高温化したとき、駆動部材はシールリングを軸の中心方向へ押圧することから、シールリングが軸側へ移動する。
【００１６】
上記発明において、前記シールリングは、前記軸の中心方向へ移動しつつ軸方向に移動して、前記軸と前記シールリングを囲むハウジング部側へ移動してもよい。
【００１７】
この発明によれば、ハウジング部が軸とシールリングを囲んでいるとき、シールリングは、軸側へ移動しながら、軸方向、すなわちハウジング部側へも移動する。その結果、シールリングとハウジングとの間隔も低減して、ポンプ内部の軸近傍を通過しようとする流体の流れを妨げ、流体がシールリングよりも下流へ漏洩することを低減又は防止する。
【００１８】
上記発明において、前記駆動部材と前記シールリングとの間に設けられ、前記シールリングと少なくとも２点で接続する板ばね部材を更に備え、前記板ばね部材は、前記駆動部材によって押圧されたとき、前記軸側へ移動して前記シールリングを押圧してもよい。
【００１９】
この発明によれば、板ばね部材は、駆動部材とシールリングとの間に設けられ、駆動部材が板ばね部材を押圧すると、軸側へ移動してシールリングを押圧し、シールリングも軸側へ移動する。板ばね部材とシールリングは少なくとも２点で接続しており、駆動部材による押圧力が少なくとも２点でシールリングに伝達される。その結果、板ばね部材の弾性力と共に、シールリングを安定して軸側へ移動させることができる。
【００２０】
上記発明において、前記駆動部材は、前記シールリングと接続したロッドと、通常運転時に前記ロッドを付勢して前記シールリングを前記軸から離隔した位置で固定させる弾性部材と、前記通常運転時よりも高温になったとき伸張し前記ロッドを押圧して、前記シールリングを前記軸側へ移動させる伸張部材とを有してもよい。
【００２１】
この発明によれば、シールリングは、ロッドに接続されており、シールリングは、ロッドが弾性部材によって付勢されることによって、軸から離隔した位置で固定される。また、シールリングは、通常運転時よりも高温になったとき伸張する伸張部材によって押圧されることによって、通常運転時よりも高温になったとき軸側へ移動する。
【００２２】
上記発明において、前記シールリングが前記軸側へ移動した後、前記シールリング又は前記ロッドが前記軸から離隔した位置に戻ることを防止する戻り防止部を更に備えてもよい。
【００２３】
この発明によれば、戻り防止部によって、シールリングが軸から離隔した位置に戻ることが防止されることから、シールリングが軸側へ移動した後において、流体がシールリングよりも下流へ漏洩することを確実に低減又は防止できる。
【００２４】
本発明に係る一次冷却材循環ポンプは、上述の軸シール構造を備える。
この発明によれば、軸シール構造が設けられていることによって、温度上昇時に流体が当該軸シール構造よりも下流へ漏洩することを低減又は防止できる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、流体の漏洩防止において耐久時間を長時間化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る軸シール構造における漏洩防止シールを示す横断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る軸シール構造における漏洩防止シールを示す縦断面図であり、図１のＡ−Ａ線で切断した断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る軸シール構造における漏洩防止シールを示す縦断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る軸シール構造における漏洩防止シールを示す縦断面図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係るシールリングの合口部を示す縦断面図であり、図１のＢ−Ｂ線で切断した断面図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係るシールリングの合口部を示す縦断面図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る軸シール構造における漏洩防止シールを示す縦断面図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る軸シール構造における漏洩防止シールを示す縦断面図である。
【図９】本発明の第２実施形態に係る軸シール構造における漏洩防止シールを示す縦断面図である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係る軸シール構造における漏洩防止シールを示す縦断面図である。
【図１１】本発明の第２実施形態に係るシールリングを示す部分斜視図である。
【図１２】本発明の第２実施形態に係るシールリングを示す部分斜視図である。
【図１３】本発明の第２実施形態に係るシールリングの合口部を示す横断面図である。
【図１４】本発明の第２実施形態に係るシールリングの合口部を示す横断面図である。
【図１５】本発明の第３実施形態に係る軸シール構造における漏洩防止シールを示す横断面図である。
【図１６】本発明の第３実施形態に係る軸シール構造における漏洩防止シールを示す横断面図である。
【図１７】本発明の第３実施形態に係る軸シール構造における漏洩防止シールを示す縦断面図である。
【図１８】本発明の第３実施形態に係る軸シール構造における漏洩防止シールを示す縦断面図である。
【図１９】本発明の第４実施形態に係る軸シール構造における漏洩防止シールを示す横断面図である。
【図２０】本発明の第４実施形態に係る軸シール構造における漏洩防止シールを示す部分拡大横断面図である。
【図２１】本発明の第４実施形態に係る軸シール構造における漏洩防止シールを示す縦断面図である。
【図２２】本発明の第４実施形態に係る軸シール構造における漏洩防止シールを示す横断面図である。
【図２３】本発明の第４実施形態に係る軸シール構造における漏洩防止シールを示す部分拡大横断面図である。
【図２４】本発明の第３又は第４実施形態に係るシールリングの合口部を示す側面図である。
【図２５】本発明の第３又は第４実施形態に係るシールリングの合口部を示す側面図である。
【図２６】本発明の第４実施形態に係る軸シール構造における漏洩防止シールの変形例を示す横断面図である。
【図２７】本発明の第４実施形態に係る軸シール構造における漏洩防止シールの変形例を示す部分拡大横断面図である。
【図２８】本発明の第４実施形態に係る軸シール構造における漏洩防止シールの戻り防止部の第１例を示す縦断面図である。
【図２９】本発明の第４実施形態に係る軸シール構造における漏洩防止シールの戻り防止部の第１例を示す縦断面図である。
【図３０】本発明の第４実施形態に係る軸シール構造における漏洩防止シールの戻り防止部の第２例を示す縦断面図である。
【図３１】本発明の第４実施形態に係る軸シール構造における漏洩防止シールの戻り防止部の第２例を示す縦断面図である。
【図３２】本発明の第４実施形態に係る軸シール構造における漏洩防止シールの戻り防止部の第３例を示す縦断面図である。
【図３３】本発明の第４実施形態に係る軸シール構造における漏洩防止シールの戻り防止部の第３例を示す縦断面図である。
【図３４】図３２のＣ−Ｃ線で切断した断面図である。
【図３５】図３３のＤ−Ｄ線で切断した断面図である。
【図３６】本発明の第４実施形態に係る軸シール構造における漏洩防止シールの戻り防止部の第４例を示す縦断面図である。
【図３７】本発明の第４実施形態に係る軸シール構造における漏洩防止シールの戻り防止部の第４例を示す縦断面図である。
【図３８】本発明の第４実施形態に係る軸シール構造における漏洩防止シールの戻り防止部の第５例を示す縦断面図である。
【図３９】本発明の第４実施形態に係る軸シール構造における漏洩防止シールの戻り防止部の第５例を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態に係る軸シール構造について、図１〜図６を用いて説明する。
本実施形態に係る軸シール構造は、例えば原子力発電所に用いられる加圧水型原子炉（ＰＷＲ）の一次冷却材循環ポンプに適用される。一次冷却材循環ポンプの軸シール構造は、ポンプの内側から外側に向かって第１シール（No.1  Seal）、第２シール（No.2  Seal）、第３シール（No.3  Seal）の順に配置されている。この３組のシールを構成する部材は、総称してシールアッセンブリともいう。そして、本実施形態では、更に第１シールと第２シールの間に漏洩防止シールが設けられる。図２〜図４では、図中の下側がポンプ内側であり、本実施形態の漏洩防止シールよりも下側に第１シールが位置する。また、図中の上側がポンプ外側であり、漏洩防止シールよりも上側に第２シールが位置する。
【００２８】
以下では、本実施形態の漏洩防止シールについて説明する。漏洩防止シールによって、全交流電源喪失（ＳＢＯ：Station  Black  Out）の条件において、シールの安全性を更に向上させることができる。
【００２９】
漏洩防止シールは、一次冷却材循環ポンプ（以下「ポンプ」という。）の軸シール構造におけるシールハウジングにて、主軸１０に面するように主軸１０の周囲に設けられる。漏洩防止シールは、図１及び図２に示すように、例えばシールリング１と、シールリング収容溝２と、サーモスイッチ３と、ストッパー６（図５参照）などからなる。
【００３０】
シールハウジングは、主軸１０に面して主軸１０周りに設けられる部材であり、主軸１０の軸シール構造の構成部材の一つである。シールハウジングは、図１に示すように複数の部材、例えばシールハウジング分割部材１１，１２などからなる。これらのシールハウジング分割部材１１，１２がボルトによって互いに結合されることによって、一体化されたシールハウジングとなる。
【００３１】
シールハウジング分割部材１１，１２間には、図２から図４に示すように、金属Ｏリング１４が主軸１０を囲むように設けられる。金属Ｏリング１４は、シールハウジング外部への流体（冷却材）の漏洩を防止する。ポンプの通常運転時、シールハウジングと主軸１０の間は、隙間が形成されており、主軸１０が軸心周りにスムーズに回転する。
【００３２】
シールリング１は、シールリング収容溝２内に設置され、図１に示すように、主軸１０の周囲にリング状に設けられる。シールリング収容溝２は、縦断面が凹状の溝であって、例えばシールハウジング分割部材１２の主軸１０の周囲にリング状に形成される。
【００３３】
シールリング１は、温度上昇が生じている異常発生時以外の通常運転時において、図１及び図２に示すように、シールリング１の内周面が主軸１０から離隔した位置にある。一方、温度上昇が生じると、シールリング１は、サーモスイッチ３によって押圧されて、図３及び図４に示すように、主軸１０側へ移動して、内周面が主軸１０と接触する。
【００３４】
シールリング１は、耐食性、主軸１０と接触したときの密着面における密封性、温度上昇時の耐熱性、圧力上昇時の耐圧性、及び強度があることが望ましい。また、シールリング１は、主軸１０が通常回転しているときに、万一摺動面となってしまった場合を考慮して低摩擦係数であることなどが望ましい。シールリング１は、例えばステンレス鋼製である。なお、シールリング１は、表面に軟質材料のコーティング、例えば、銀メッキ、合成樹脂コーティング、又はゴム焼付けなどが施されてもよい。これにより、シールリング１が主軸１０やシールハウジングに接触したときの密着性を向上させることができる。
【００３５】
シールリング１は、縦断面が例えば平行四辺形であり、主軸１０の軸心方向に対して斜めの下面１ａと上面１ｂを有する。また、シールリング１の外側（すなわち、主軸１０側に対して反対側）には、図１及び図２に示すように、サーモスイッチ３のロッド５に対応して溝４が形成される。
【００３６】
溝４は、ロッド５が収容可能な幅を有し、係合溝４ａと、ロッド５がスライドする斜面４ｂが形成されている。係合溝４ａは、シールリング１の径方向に対して垂直方向、すなわちシールリング１がポンプ内に設置されたときの主軸１０の軸方向に凹状に形成されている。斜面４ｂは、主軸１０の径方向外側から内側へ向かって、ポンプの内側方向（図中の下側）に傾斜している。
【００３７】
シールリング１は、図１に示す例では、主軸１０の軸心方向から見た形状がＣ字形状である。シールリング１は、弾性を有しており、主軸１０の外周面を締める方向に付勢する。シールリング１は、軸方向に沿って切断された形状の合口部７を有する。合口部７の開き量は、「主軸１０とシールリング１の直径隙間」×πである。これにより、図６のように、シールリング１がストッパー６から外れたとき、シールリング１の合口部７の開き量がゼロになり、かつ、主軸１０とシールリング１が接触する。なお、シールリング１は、周方向に複数部材に分割されてもよく、全ての分割部材を合わせて一つのシールリング１が構成されてもよい。
【００３８】
シールリング収容溝２は、シールリング１の下面１ａに対して平行な斜面２ａと、シールリング１の上面１ｂに対して平行な斜面２ｂが形成される。斜面２ａ，２ｂとも、主軸１０の径方向外側から内側へ向かって、ポンプの外側方向（図中の上側）に傾斜している。
【００３９】
サーモスイッチ３は、シールリング１よりも外側に、主軸１０の径方向に設けられる。サーモスイッチ３はロッド５を保持しており、温度上昇によってロッド５がサーモスイッチ３の本体の内部から外部へ突出する。ロッド５の先端は、主軸１０の中心に向かって移動する。サーモスイッチ３は、例えばサーモアクチュエータであり、ワックスを封入した金属ベローズ、バイメタル又は形状記憶合金などでもよい。
【００４０】
ここで、サーモスイッチ３のロッド５が移動を開始する温度は、ＳＢＯ時の温度を考慮して決定される。例えば、加圧水型原子炉（ＰＷＲ）では、ポンプ通常運転時に約70℃である流体（加圧水）温度が、ＳＢＯ時には約300℃まで上昇することが想定されている。そこで、ＳＢＯ時に、例えば、約150℃近傍まで温度が上昇したとき、サーモスイッチ３が駆動して、ロッド５が突出を開始するようにする。
【００４１】
サーモスイッチ３のロッド５の先端部には、突起部５ａが形成される。突起部５ａは、ロッド５の軸心方向に対して垂直方向、すなわちサーモスイッチ３がポンプ内に設置されたときの主軸１０の軸方向に突出している。通常運転時、ロッド５の突起部５ａは、図２に示すように、溝４に形成された係合溝４ａに引っ掛けられた状態であり、シールリング１の主軸１０の中心方向への移動を拘束する。一方、ロッド５が突出すると、突起部５ａと係合溝４ａとの引っ掛かりが外れて、シールリング１は、主軸１０の中心方向への移動が可能になる。
【００４２】
サーモスイッチ３は、例えばシールリング１の円周方向に沿って３箇所に１２０°ピッチで設置される。サーモスイッチ３が複数本設置されることによって、シールリング１がシールリング収容溝２の斜面を均等に移動できる。
【００４３】
ストッパー６は、図１及び図５に示すように、シールリング収容溝２内に固定されており、通常運転時、シールリング１の合口部７に挟まれている。そして、ストッパー６の径方向の長さは、シールリング１がサーモスイッチ３に押圧されて主軸１０の中心方向に移動し、合口部７がストッパー６から外れたとき、シールリング１の合口部７の隙間が閉鎖するように形成されている。
【００４４】
ポンプの通常運転時、シールリング１は、図１に示すように合口部７にストッパー６が挟まれることによって合口部７に隙間部分が設けられ、シールリング１の半径が長くなっている。一方、温度上昇が生じてストッパー６からシールリング１が外れたとき、シールリング１は、ストッパー６による隙間部分がなくなり、シールリング１の半径が短くなり、シールリング１と主軸１０が接触する。
【００４５】
次に、本実施形態の漏洩防止シールの動作について説明する。
ポンプの通常運転時、漏洩防止シールは図２に示す状態であり、第１シール側のポンプ室の圧力は約15MPa、第２シール側の圧力は約0.3MPa程度に保たれている。また、流体の温度は、約70℃である。このとき、シールリング１の合口部７がストッパー６を挟んだ状態であり、かつ、サーモスイッチ３のロッド５の突起部５ａがシールリング１の溝４内の係合溝４ａと引っ掛かり、シールリング１の主軸１０の中心方向への移動が拘束されている。したがって、シールリング１は、図１及び図２に示すように、主軸１０から離隔した位置にあり、シールリング１の内周面と主軸１０の間には隙間が設けられている。その結果、主軸１０は、軸心周りにスムーズに回転できる。
【００４６】
加圧水型原子炉（ＰＷＲ）で、ＳＢＯ時に、例えば、約150℃近傍まで温度が上昇したとき、サーモスイッチ３が駆動して、ロッド５が突出を開始する。そして、ロッド５は、シールリング１の斜面４ｂを主軸１０側へ押圧し始める。その結果、まず、シールリング１の下面１ａがシールリング収容溝２の斜面２ａに沿って上昇する。そして、図３に示すように、シールリング１の内周面が主軸１０に接触する。また、シールリング１の合口部７がストッパー６から外れる。さらに、ロッド５が突出してシールリング１の斜面４ｂを主軸１０側へ押圧し続けるとともに、ポンプ内部側からの加圧水の流入によって、シールリング１が主軸１０の外周面に沿って軸方向にスライドする。その結果、図４及び図６に示すように、シールリング１の上面１ｂがシールリング収容溝２の斜面２ｂに接触する。
【００４７】
シールリング１は、縦断面が平行四辺形であって上部がくさび形状になっており、シールハウジング分割部材１２と主軸１０の断面もシールリング１のくさび形状の断面形状に対応していることから、シールリング１は、シールハウジング分割部材１２及び主軸１０と密着し、固定される。以上により、流体が漏洩防止シールよりも下流へ漏洩することを低減又は防止できる。
【００４８】
従来、第２シールは、約300℃、約15MPaの加圧水に耐えることができる。本実施形態の漏洩防止シールによって、全交流電源喪失（ＳＢＯ：Station  Black  Out）の条件において、シールの安全性を更に向上させることができる。また、シールリング１は、ステンレス鋼製であることから、通常運転時やＳＢＯ時の耐久性にも問題がない。
【００４９】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係る軸シール構造の漏洩防止シールについて、図７〜図１４を用いて説明する。
本実施形態の漏洩防止シールは、一次冷却材循環ポンプ（以下「ポンプ」という。）の軸シール構造におけるシールハウジングにて、主軸１０に面するように主軸１０の周囲に設けられる。漏洩防止シールは、図７〜図１０に示すように、例えばシールリング１５と、シールリング収容溝１９と、サーモスイッチ３と、ストッパーリング１６などからなる。図７〜図１０では、図中の下側がポンプ内側であり、本実施形態の漏洩防止シールよりも下側に第１シールが位置する。また、図中の上側がポンプ外側であり、漏洩防止シールよりも上側に第２シールが位置する。
【００５０】
シールハウジング及びシールハウジングを構成するシールハウジング分割部材１１，１２や金属Ｏリング１４については、第１実施形態と同様の構成を有するため、説明を省略する。ポンプの通常運転時、シールハウジングと主軸１０の間は、隙間が形成されており、主軸１０が軸心周りにスムーズに回転する。
【００５１】
シールリング１５は、シールリング収容溝１９内に設置され、主軸１０の周囲にリング状に設けられる。図１１及び図１３には、シールリング１５を部分的に示した図であるが、通常運転時のシールリング１５の状態を示す。
シールリング収容溝１９は、縦断面が凹状の溝であって、例えばシールハウジング分割部材１２の主軸１０の周囲にリング状に形成される。
【００５２】
シールリング１５は、温度上昇が生じている異常発生時以外の通常運転時において、図７に示すように、シールリング１５の内周面が主軸１０から離隔した位置にある。一方、温度上昇が生じると、シールリング１５は、サーモスイッチ３によって押圧されて、まず図８に示すように主軸１０の軸方向へ移動して、その後、図９及び図１０に示すように、主軸１０の中心方向へ移動し、内周面が主軸１０と接触する。
【００５３】
シールリング１５は、第１実施形態のシールリング１と同様に、例えばステンレス鋼製であって、表面に軟質材料のコーティング、例えば、銀メッキ、合成樹脂コーティング、又はゴム焼付けなどが施されてもよい。シールリング１５は、縦断面が例えば略台形形状であり、主軸１０の軸心方向に対して斜めの上面１５ｂを有する。また、シールリング１５は、主軸１０の軸心方向に対して平行な面である段差面１５ａを有し、断面が一部切り欠かれた形状である。また、シールリング１５の下側（すなわち、ポンプの内部側）には、図７から図１０に示すように、サーモスイッチ３のロッド５に対応して溝１７が形成される。
【００５４】
溝１７は、ロッド５が収容可能な内部寸法を有し、係合凸部１７ａと、ロッド５の先端が当接する上面１７ｂが形成されている。係合凸部１７ａは、シールリング１の径方向、すなわちシールリング１がポンプ内に設置されたときの主軸１０の径方向に凸状に形成されている。上面１７ｂは、主軸１０の軸心方向に対して垂直な面である。
【００５５】
図１１及び図１３に示す例では、シールリング１５は、主軸１０の軸心方向から見た形状がＣ字形状である。シールリング１５は、弾性を有しており、主軸１０の外周面を締める方向に付勢する。シールリング１５は、軸方向に沿って切断された形状の合口部１５Ａを有する。合口部１５Ａの開き量は、「主軸１０とシールリング１５の直径隙間」×πである。なお、合口部１５Ａは、図１１及び図１３に示すように、突き合わせでもよいし、互いに重なり合って、接合部分において流体の漏れが生じにくいように、シップラップが形成されてもよい。
【００５６】
シールリング収容溝１９は、シールリング１５の上面１５ｂに対して平行な斜面１９ａが形成される。斜面１９ａは、主軸１０の径方向外側から内側へ向かって、ポンプの外側方向（図中の上側）に傾斜している。
【００５７】
サーモスイッチ３は、シールリング１５よりもポンプの内側に、主軸１０の軸方向に対して平行に設けられる。サーモスイッチ３はロッド５を保持しており、温度上昇によってロッド５がサーモスイッチ３の本体の内部から外部へ突出する。ロッド５の先端は、主軸１０の軸方向に対して平行に移動する。サーモスイッチ３は、第１実施形態と同様に、例えばサーモアクチュエータであり、ワックスを封入した金属ベローズ、バイメタル又は形状記憶合金などでもよい。
【００５８】
サーモスイッチ３のロッド５の先端部には、突起部５ｂが形成される。突起部５ｂは、ロッド５の軸心方向に対して垂直方向、すなわちサーモスイッチ３がポンプ内に設置されたときの主軸１０の径方向に突出している。通常運転時、ロッド５の突起部５ｂは、図７に示すように、溝１７に形成された係合凸部１７ａに引っ掛けられた状態であり、シールリング１５の主軸１０の軸方向への移動を拘束する。一方、ロッド５が突出すると、突起部５ｂは、溝１７の上面１７ｂを押圧して、シールリング１５は、主軸１０の軸方向及び中心方向への移動が可能になる。
【００５９】
サーモスイッチ３は、例えばシールリング１５の円周方向に沿って１箇所に設置される。なお、サーモスイッチ３は複数本設置されてもよく、これによって、個々のサーモスイッチ３は、サーモスイッチ３が１箇所に設けられる場合に比べて、少ない力でシールリング１５を移動させることができる。
【００６０】
ストッパーリング１６は、図７に示すように、シールリング収容溝１９内の主軸１０側にリング状に固定されており、通常運転時、シールリング１５の段差面１５ａと接触している。ストッパーリング１６は、シールリング１５の弾性力に対抗して、シールリング１５の主軸１０側への移動を防止する。
【００６１】
ポンプの通常運転時、シールリング１５は、図７に示すようにストッパーリング１６によって主軸１０側への移動が拘束されることによって、図１１及び図１３に示すように合口部１５Ａに隙間部分が設けられて、シールリング１５の半径が長くなっている。一方、温度上昇が生じてストッパーリング１６からシールリング１５が外れたとき、シールリング１５は、図１２及び図１４に示すように、合口部１５Ａに隙間部分がなくなって、シールリング１５の半径が短くなり、シールリング１５と主軸１０が接触する。
【００６２】
次に、本実施形態の漏洩防止シールの動作について説明する。
ポンプの通常運転時、漏洩防止シールは図７に示す状態であり、第１シール側のポンプ室の圧力は約15MPa、第２シール側の圧力は約0.3MPa程度に保たれている。また、流体の温度は、約70℃である。このとき、シールリング１５はストッパーリング１６によって主軸１０側への移動が拘束され、かつ、サーモスイッチ３のロッド５の突起部５ｂによって主軸１０の軸方向に対して平行方向の移動が拘束されている。したがって、シールリング１５は、図７に示すように、主軸１０から離隔した位置にあり、シールリング１５の内周面と主軸１０の間には隙間が設けられている。その結果、主軸１０は、軸心周りにスムーズに回転できる。
【００６３】
加圧水型原子炉（ＰＷＲ）で、ＳＢＯ時に、例えば、約150℃近傍まで温度が上昇したとき、サーモスイッチ３が駆動して、ロッド５が突出を開始する。そして、ロッド５の突起部５ｂは、シールリング１５の溝１７の上面１７ｂを主軸１０の軸方向へ押圧し始め、シールリング１５がストッパーリング１６に沿って軸方向へ移動する。
【００６４】
そして、図８に示すように、シールリング１５の下面がストッパーリング１６を超えたとき、シールリング１５の弾性力によって、シールリング１５は主軸１０の中心方向へ移動する。その結果、図１２及び図１４に示すように、シールリング１５の合口部１５Ａに隙間部分がなくなり、図９に示すように、シールリング１５の内周面が主軸１０に接触する。
【００６５】
さらに、ロッド５が突出してシールリング１５の溝１７の上面１７ｂを軸方向へ押圧し続けるとともに、ポンプ内部側からの加圧水の流入によって、シールリング１５が主軸１０の外周面に沿って軸方向にスライドする。その結果、図１０に示すように、シールリング１５の上面１５ｂがシールリング収容溝１９の斜面１９ａに接触する。
【００６６】
シールリング１５は、縦断面が略台形形状であって上部がくさび形状になっており、シールハウジング分割部材１２と主軸１０の断面もシールリング１５のくさび形状の断面形状に対応していることから、シールリング１５は、シールハウジング分割部材１２及び主軸１０と密着し、固定される。以上により、流体が漏洩防止シールよりも下流へ漏洩することを低減又は防止できる。
【００６７】
本実施形態の漏洩防止シールが設けられることによって、第１実施形態と同様に、全交流電源喪失（ＳＢＯ：Station  Black  Out）の条件において、シールの安全性を更に向上させることができる。また、シールリング１は、ステンレス鋼製であることから、通常運転時やＳＢＯ時の耐久性にも問題がない。
【００６８】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態に係る軸シール構造の漏洩防止シールについて、図１５〜図１８を用いて説明する。
本実施形態の漏洩防止シールは、一次冷却材循環ポンプ（以下「ポンプ」という。）の軸シール構造におけるシールハウジングにて、主軸１０に面するように主軸１０の周囲に設けられる。漏洩防止シールは、図１５〜図１８に示すように、例えばシールリング２０と、板ばね２１と、シールリング収容溝２２と、サーモスイッチ３などからなる。図１７及び図１８では、図中の下側がポンプ内側であり、本実施形態の漏洩防止シールよりも下側に第１シールが位置する。また、図中の上側がポンプ外側であり、漏洩防止シールよりも上側に第２シールが位置する。
【００６９】
シールハウジング及びシールハウジングを構成するシールハウジング分割部材１１，１２については、第１実施形態と同様の構成を有するため、説明を省略する。ポンプの通常運転時、シールハウジングと主軸１０の間は、隙間が形成されており、主軸１０が軸心周りにスムーズに回転する。
【００７０】
シールリング２０は、シールリング収容溝２２内に設置され、主軸１０の周囲にリング状に設けられる。図１５には、シールリング２０を部分的に示した図であるが、通常運転時のシールリング２０の状態を示す。
シールリング収容溝２２は、縦断面が凹状の溝であって、例えばシールハウジング分割部材１２の主軸１０の周囲にリング状に形成される。
【００７１】
シールリング２０は、温度上昇が生じている異常発生時以外の通常運転時において、図１５及び図１７に示すように、シールリング２０の内周面が主軸１０から離隔した位置にある。一方、温度上昇が生じると、シールリング２０は、サーモスイッチ３及び板ばね２１によって押圧されて、まず図１６及び図１８に示すように、主軸１０の中心方向へ移動し、内周面が主軸１０と接触する。
【００７２】
シールリング２０は、第１実施形態のシールリング１と同様に、例えばステンレス鋼製であって、表面に軟質材料のコーティング、例えば、銀メッキ、合成樹脂コーティング、又はゴム焼付けなどが施されてもよい。シールリング２０は、縦断面が例えば四角形状であり、主軸１０側と反対側の外周面には、板ばね２１が接続される。
【００７３】
シールリング２０は、周方向に３分割など複数部材に分割されており、全ての分割部材を合わせて一つのシールリング２０が構成される。シールリング２０は、隣り合う分割部材間の隙間の合計開き量は、「主軸１０とシールリング２０の直径隙間」×πである。なお、隣り合う分割部材の端部は、図２４に示すように、突き合わせでもよいし、図２５に示すように、互いに重なり合って、接合部分において流体の漏れが生じにくいように、シップラップが形成されてもよい。
【００７４】
サーモスイッチ３は、シールリング２０よりも外側に、主軸１０の径方向に設けられる。サーモスイッチ３はロッド５を保持しており、温度上昇によってロッド５がサーモスイッチ３の本体の内部から外部へ突出する。ロッド５の先端は、主軸１０の中心に向かって移動する。サーモスイッチ３は、第１実施形態と同様に、例えばサーモアクチュエータであり、ワックスを封入した金属ベローズ、バイメタル又は形状記憶合金などでもよい。
【００７５】
サーモスイッチ３のロッド５の先端部には、板ばね２１が接続される。通常運転時、ロッド５は、シールリング２０の主軸１０側への移動を拘束する。一方、ロッド５が突出すると、ロッド５は板ばね２１を押圧して、シールリング２０は主軸１０の中心方向へ移動する。
【００７６】
サーモスイッチ３は、例えばシールリング２０の分割部材に１箇所ずつ設置される。シールリング２０が３分割されている場合は、サーモスイッチ３は３本設置される。なお、サーモスイッチ３は、シールリング２０の分割部材に複数箇所設置されてもよく、これによって、個々のサーモスイッチ３は、サーモスイッチ３が１箇所に設けられる場合に比べて、少ない力でシールリング２０を移動させることができる。
【００７７】
板ばね２１は、板状の弾性部材であって、シールリング２０よりも外側に、長手が主軸１０の周方向に設けられる。板ばね２１は、両端部、すなわち２点でシールリング２０と接続している。板ばね２１とシールリング２０は、ポンプの通常運転時に、シールリング２０が主軸１０側へ移動しないように互いに接続されている。板ばね２１は、サーモスイッチ３のロッド５によって押圧されると、弾性力でシールリング２０を付勢しながら、主軸１０側へ移動する。
【００７８】
板ばね２１は、例えばシールリング２０の分割部材に１箇所ずつ設置される。シールリング２０が３分割されている場合は、板ばね２１は３本設置される。なお、板ばね２１は、シールリング２０の分割部材に複数箇所設置されてもよい。
【００７９】
ポンプの通常運転時、シールリング２０は、図１５に示すようにサーモスイッチ３によって主軸１０側への移動が拘束されることによって、隣り合うシールリング分割部材間に隙間部分が設けられて、シールリング２０と主軸１０が離隔している。一方、温度上昇が生じてサーモスイッチ３と板ばね２１がシールリング２０を押圧するとき、シールリング分割部材間は、隙間部分がなくなって、シールリング２０と主軸１０が接触する。
【００８０】
次に、本実施形態の漏洩防止シールの動作について説明する。
ポンプの通常運転時、漏洩防止シールは図１５及び図１７に示す状態であり、第１シール側のポンプ室の圧力は約15MPa、第２シール側の圧力は約0.3MPa程度に保たれている。また、流体の温度は、約70℃である。このとき、シールリング２０はサーモスイッチ３によって主軸１０側への移動が拘束されている。したがって、シールリング２０は、図１５及び図１７に示すように、主軸１０から離隔した位置にあり、シールリング２０の内周面と主軸１０の間には隙間が設けられている。その結果、主軸１０は、軸心周りにスムーズに回転できる。
【００８１】
加圧水型原子炉（ＰＷＲ）で、ＳＢＯ時に、例えば、約150℃近傍まで温度が上昇したとき、サーモスイッチ３が駆動して、ロッド５が突出を開始する。そして、ロッド５の先端部は、板ばね２１を主軸１０側へ押圧し始め、板ばね２１が主軸１０側へ移動する。
【００８２】
そして、板ばね２１の移動と弾性力によって、シールリング２０も主軸１０側へ移動する。その結果、隣り合うシールリング分割部材間に隙間部分がなくなり、図１６及び図１８に示すように、シールリング２０の内周面が主軸１０に接触する。
【００８３】
さらに、ポンプ内部側からの加圧水の流入によって、シールリング２０が主軸１０の外周面に沿って軸方向にスライドする。その結果、図１８に示すように、シールリング２０の上面がシールリング収容溝２２の上面に接触する。シールリング２０は、シールハウジング分割部材１２及び主軸１０と密着し、固定される。以上により、流体が漏洩防止シールよりも下流へ漏洩することを低減又は防止できる。
【００８４】
本実施形態の漏洩防止シールが設けられることによって、第１実施形態と同様に、全交流電源喪失（ＳＢＯ：Station  Black  Out）の条件において、シールの安全性を更に向上させることができる。また、シールリング１は、ステンレス鋼製であることから、通常運転時やＳＢＯ時の耐久性にも問題がない。さらに、板ばね２１とシールリング２０は２点で接続しており、サーモスイッチ３による押圧力が２点でシールリング２０に伝達される。その結果、板ばね２１の弾性力によって、シールリング２０を安定して主軸１０側へ移動させることができる。
【００８５】
［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態に係る軸シール構造の漏洩防止シールについて、図１９〜図３９を用いて説明する。
本実施形態の漏洩防止シールは、一次冷却材循環ポンプ（以下「ポンプ」という。）の軸シール構造におけるシールハウジングにて、主軸１０に面するように主軸１０の周囲に設けられる。漏洩防止シールは、図１９〜図２３に示すように、例えばシールリング２０と、押さえ板２３と、シールリング収容溝２２と、サーモスイッチ３などからなる。図２１及び図２３では、図中の下側がポンプ内側であり、本実施形態の漏洩防止シールよりも下側に第１シールが位置する。また、図中の上側がポンプ外側であり、漏洩防止シールよりも上側に第２シールが位置する。
【００８６】
シールハウジング及びシールハウジングを構成するシールハウジング分割部材１１，１２については、第１実施形態と同様の構成を有するため、説明を省略する。ポンプの通常運転時、シールハウジングと主軸１０の間は、隙間が形成されており、主軸１０が軸心周りにスムーズに回転する。
【００８７】
シールリング２０は、シールリング収容溝２２内に設置され、主軸１０の周囲にリング状に設けられる。図１９には、通常運転時のシールリング２０の状態を示す。
シールリング収容溝２２は、縦断面が凹状の溝であって、例えばシールハウジング分割部材１２の主軸１０の周囲にリング状に形成される。
【００８８】
シールリング２０は、温度上昇が生じている異常発生時以外の通常運転時において、図１９から図２１に示すように、シールリング２０の内周面が主軸１０から離隔した位置にある。一方、温度上昇が生じると、シールリング２０は、サーモスイッチ３によって押圧されて、図２２及び図２３に示すように、主軸１０の中心方向へ移動し、内周面が主軸１０と接触する。
【００８９】
シールリング２０は、第１実施形態のシールリング１と同様に、例えばステンレス鋼製であって、表面に軟質材料のコーティング、例えば、銀メッキ、合成樹脂コーティング、又はゴム焼付けなどが施されてもよい。シールリング２０は、縦断面が例えば四角形状である。また、シールリング２０内部には、図２０に示すように、板状の押さえ板２３がシールリング２０の周方向に沿って埋設される。押さえ板２３は、周方向の略中央部分で、ロッド５と接続される。ロッド５と接続されている部分のシールリング２０は、図２１に示すように、縦断面がＣ字形状である。
【００９０】
シールリング２０は、図１９に示すように、周方向に３分割に分割されて複数の分割部材から構成されており、全ての分割部材を合わせて一つのシールリング２０が構成される。なお、本発明において、シールリング２０の分割数は、３分割に限定されず、２分割又は４分割以上でもよい。図２６及び図２７には、シールリング２０を周方向に６分割した場合を示す。
【００９１】
シールリング２０は、隣り合う分割部材の端部２０Ａ間の隙間の合計開き量は、「主軸１０とシールリング２０の直径隙間」×πである。シールリング２０の分割部材の数を多くすると、シールリング２０の主軸１０の中心方向への移動距離を少なくでき、サーモスイッチ３のロッド５のストローク量を小さくできる。その結果、漏洩防止シール全体の小型化を図ることができる。一方、分割部材が多くなると、分割部材の端部２０Ａ間の隙間も多くなるため、流体の漏洩のリスクが増える。なお、シールリング２０の隣り合う分割部材の端部は、図２４に示すように、突き合わせでもよいし、図２５に示すように、互いに重なり合って、接合部分において流体の漏れが生じにくいように、シップラップが形成されてもよい。
【００９２】
サーモスイッチ３は、シールリング２０よりも外側に、主軸１０の径方向に設けられる。サーモスイッチ３は軸線上にロッド５が設けられており、温度上昇によってロッド５がサーモスイッチ３の本体の内部から外部へ突出する。ロッド５の先端は、主軸１０の中心に向かって移動する。サーモスイッチ３は、図２０及び図２１に示すように、固定板２４と、ばね２５と、移動板２６と、バイメタル２７などを備える。
なお、固定板２４と、ばね２５と、移動板２６と、バイメタル２７を備えるサーモスイッチ３は、第４実施形態に係る漏洩防止シールのサーモスイッチ３に適用されるだけでなく、上述した第１乃至第３実施形態に係る漏洩防止シールのサーモスイッチ３にも適用可能である。
【００９３】
固定板２４は、板状部材であり、図２０に示すように、ねじ２４Ａによって、シールハウジング分割部材１２に対して固定される。固定板２４の中央には、ロッド５が貫通し、ロッド５の移動が可能な貫通孔（図示せず。）が形成されている。
【００９４】
ロッド５の外周には、板状の移動板２６が固定され、移動板２６は、ロッド５と共にロッド５の軸線方向に移動する。ばね２５は、圧縮ばねであり、固定板２４と移動板２６の間に挟まれて、一端が固定板２４と接触し、他端が移動板２６と接触して設置される。ポンプの通常運転時、ばね２５は、主軸１０の半径方向外側方向に移動板２６を付勢して伸張している。その結果、ロッド５は、主軸１０の半径方向外側に位置する。一方、バイメタル２７によって、ロッド５と移動板２６が主軸１０の中心方向へ押圧されると、ばね２５は、固定板２４と移動板２６との間で縮む。
なお、本発明において、移動板２６を付勢し、反対にバイメタル２７によって収縮する部材は、ばね２５に限定されず、他の弾性部材でもよい。
【００９５】
バイメタル２７は、例えば、皿ばね形状の部材が、ロッド５の軸線方向に複数重ね合わせられたものである。バイメタル２７は、一端がシールハウジング分割部材１２に対して固定される。バイメタル２７は、通常運転時において、図２０及び図２１に示すように、縮んだ状態であり、温度上昇が生じると、図２３に示すように、伸張して、移動板２６を主軸１０の中心方向に押圧する。その結果、ロッド５は、移動板２６と共に、主軸１０の中心方向へ移動する。
なお、本発明において、温度上昇時に移動板２６を押圧する部材は、バイメタル２７に限定されず、他のサーモアクチュエータでもよい。例えば、バイメタル２７の代わりに、ワックスを封入した金属ベローズ、又は形状記憶合金などでもよい。
【００９６】
サーモスイッチ３のロッド５の先端部は、押さえ板２３が接続される。押さえ板２３は、シールリング２０と係合しており、ポンプの通常運転時に、シールリング２０が主軸１０側へ移動しないように、ロッド５と接続されている。通常運転時、ロッド５は、シールリング２０の主軸１０側への移動を拘束する。一方、ロッド５が突出すると、ロッド５は押さえ板２３を押圧して、シールリング２０は、押さえ板２３と共に、主軸１０の中心方向へ移動する。
【００９７】
サーモスイッチ３と押さえ板２３は、例えばシールリング２０の分割部材に１箇所ずつ設置される。図１９に示すように、シールリング２０が３分割されている場合は、サーモスイッチ３と押さえ板２３は３組設置される。なお、サーモスイッチ３と押さえ板２３は、シールリング２０の一つの分割部材に複数組設置されてもよく、これによって、個々のサーモスイッチ３は、サーモスイッチ３が１箇所に設けられる場合に比べて、少ない力でシールリング２０を移動させることができる。
【００９８】
ポンプの通常運転時、シールリング２０は、図１９から図２１に示すようにサーモスイッチ３によって主軸１０側への移動が拘束されることによって、隣り合うシールリング分割部材間に隙間部分が設けられて、シールリング２０と主軸１０が離隔している。一方、温度上昇が生じてサーモスイッチ３と押さえ板２３がシールリング２０を押圧するとき、図２２及び図２３に示すように、シールリング分割部材間は、隙間部分がなくなって、シールリング２０と主軸１０が接触する。
【００９９】
次に、本実施形態の漏洩防止シールの動作について説明する。
ポンプの通常運転時、漏洩防止シールは図１９から図２２に示す状態であり、第１シール側のポンプ室の圧力は約15MPa、第２シール側の圧力は約0.3MPa程度に保たれている。また、流体の温度は、約70℃である。このとき、バイメタル２７は縮んだ状態であり、ばね２５が移動板２６を主軸１０の半径方向外側方向に付勢して伸張している。したがって、ロッド５は、シールハウジング分割部材１２内部において、主軸１０の半径方向外側に位置する。また、シールリング２０は、押さえ板２３によって主軸１０側への移動が拘束されている。その結果、シールリング２０は、図１９から図２１に示すように、主軸１０から離隔した位置にあり、シールリング２０の内周面と主軸１０の間には隙間が設けられている。よって、主軸１０は、軸心周りにスムーズに回転できる。
【０１００】
加圧水型原子炉（ＰＷＲ）で、ＳＢＯ時に、例えば、約150℃近傍まで温度が上昇したとき、バイメタル２７が伸張して、移動板２６を押圧し、ロッド５が移動板２６と共に主軸１０の中心方向へ移動する。そして、ロッド５の先端部は、押さえ板２３を主軸１０側へ押圧し始め、押さえ板２３が主軸１０側へ移動する。
【０１０１】
そして、押さえ板２３の移動によって、シールリング２０も主軸１０側へ移動する。その結果、隣り合うシールリング分割部材間に隙間部分がなくなり、図２２及び図２３に示すように、シールリング２０の内周面が主軸１０に接触する。
【０１０２】
さらに、ポンプ内部側からの加圧水の流入によって、シールリング２０が主軸１０の外周面に沿って軸方向にスライドする。その結果、図２３に示すように、シールリング２０の上面がシールリング収容溝２２の上面に接触する。シールリング２０は、シールハウジング分割部材１２及び主軸１０と密着し、固定される。以上により、流体が漏洩防止シールよりも下流へ漏洩することを低減又は防止できる。
【０１０３】
本実施形態の漏洩防止シールが設けられることによって、第１実施形態と同様に、全交流電源喪失（ＳＢＯ：Station  Black  Out）の条件において、シールの安全性を更に向上させることができる。また、シールリング１は、ステンレス鋼製であることから、通常運転時やＳＢＯ時の耐久性にも問題がない。さらに、周方向に設置された押さえ板２３がシールリング２０を押圧することによって、シールリング２０を安定して主軸１０側へ移動させることができる。
【０１０４】
次に、主軸１０の中心方向に移動した後のシールリング２０が、再び主軸１０の半径方向外側に戻らないようにする戻り防止機構について説明する。これにより、漏洩防止シール近傍の温度が低下した後にも、シールリング２０が主軸１０に押し付けられたままの状態となり、シール性を維持することができる。
【０１０５】
図２８及び図２９に示す第１例では、シールリング２０の下面に爪部材３１を設ける。爪部材３１は、軸３１Ａを中心にして回動可能であり、シールリング２０側に付勢されている。爪部材３１は、ポンプ通常運転時において、シールリング２０によって押さえられている。シールリング２０が主軸１０の中心方向へ移動し、爪部材３１が回動可能な空間が生じると、爪部材３１が回動して、爪部材３１はシールリング２０の端面に引っ掛かる。また、爪部材３１は、主軸１０の半径方向外側への回動量が拘束されており、シールリング２０が主軸１０の半径方向外側へ移動することを防止する。
【０１０６】
図３０及び図３１に示す第２例では、ロッド５の押さえ板２３と反対側の端部５Ａ付近に突起部３４を形成し、弾性部材３３によってロッド５の中心方向に付勢された球状部材３２を設ける。突起部３４には、主軸１０側に斜面が形成され、ロッド５の端部５Ａ側にロッド５の軸線方向に対して垂直な面が形成される。ポンプ通常運転時において、球状部材３２は、突起部３４の斜面側に位置している。ロッド５が主軸１０の中心方向へ移動すると、弾性部材３３が収縮し、球状部材３２は、突起部３４の斜面上に位置する。そして、ロッド５が主軸１０側へ移動し終えたとき、球状部材３２は突起部３４よりもロッド５の端部５Ａ側に位置する。また、球状部材３２は、突起部３４とシールハウジング分割部材１２によって挟まれる。その結果、ロッド５及びシールリング２０は、突起部３４と球状部材３２によって、主軸１０の半径方向外側へ移動することが防止される。
【０１０７】
図３２から図３５に示す第３例では、ロッド５の端部５Ａ付近に、弾性部材３６（図３３参照）を介して、ストッパピン３５を接続する。ポンプ通常運転時において、弾性部材３６は収縮しており、ストッパピン３５は、図３２及び図３４に示すように、第１段差部３７に収容されている。ロッド５が主軸１０の中心方向へ移動すると、ストッパピン３５もロッド５と共に移動する。その結果、図３３及び図３５に示すように、ストッパピン３５は、第２段差部３８に収容される。第２段差部３８は、第１段差部３７よりも径が大きく、ストッパピン３５は、主軸１０の半径方向外側へ移動できない。このとき、弾性部材３６が伸張し、ストッパピン３５は、ロッド５が主軸１０の半径方向外側に移動することを防止する。
【０１０８】
図３６及び図３７に示す第４例では、ロッド５の上面に収容部４０を形成し、ポンプ通常運転時において、収容部４０内にストッパピン３９を収容しておく。ストッパピン３９は、ロッド５が主軸１０の半径方向外側に位置しているときは、ロッド５によって収容部４０内に維持されている。ロッド５が主軸１０の中心方向へ移動し、ストッパピン３９が落下可能な空間が生じると、ストッパピン３９は、収容部４０から落下する。そして、ストッパピン３９は、ロッド５とシールハウジング分割部材１２に挟まれる。その結果、ロッド５及びシールリング２０は、ストッパピン３９によって、主軸１０の半径方向外側へ移動することが防止される。
【０１０９】
図３８及び図３９に示す例では、シールリング収容溝２２の周方向に沿って板ばね部材４１を配置する。ポンプ通常運転時において、板ばね部材４１は、シールリング２０とシールハウジング分割部材１２によって挟まれて収縮している。シールリング２０が主軸１０の中心方向へ移動し、板ばね部材４１が伸張可能な空間が生じると、板ばね部材４１が伸張して、板ばね部材４１はシールリング２０の端面に引っ掛かる。板ばね部材４１は、主軸１０の半径方向外側への移動が拘束されており、シールリング２０が主軸１０の半径方向外側へ移動することを防止する。
【０１１０】
以上、シールリング２０の戻り防止機構によれば、主軸１０の中心方向に移動した後のシールリング２０が、再び主軸１０の半径方向外側に戻らない。その結果、漏洩防止シール近傍の温度が低下した後にも、シールリング２０が主軸１０に押し付けられたままの状態となり、シール性を維持することができる。
【符号の説明】
【０１１１】
１，１５，２０  シールリング
２，１９，２２  シールリング収容溝
３  サーモスイッチ（駆動部材）
４，１７  溝
４ａ  係合溝
４ｂ  斜面
５  ロッド
５ａ，５ｂ  突起部
６  ストッパー
７，１５Ａ  合口部
１０  主軸（軸）
１１，１２  シールハウジング分割部材
１６  ストッパーリング
１７ａ  係合凸部
２１  板ばね
２３  押さえ板
２４  固定板
２４Ａ  ねじ
２５  ばね（弾性部材）
２６  移動板
２７  バイメタル（伸張部材）
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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