(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケース内において弁棒に取付けられたスプリングとピストンとを有するアクチュエータ部と、このアクチュエータ部の前記弁棒突出側にクーリングスプールを介在して構成された弁本体とを有して原子炉からの蒸気を蒸気タービン系に送る主蒸気管上に設置され、蒸気圧力が前記スプリングの力より大きいときに開弁する安全弁機能と原子炉圧力が所定圧力に達したときに強制的に開弁させる逃がし弁機能を備えた主蒸気逃がし安全弁において、前記クーリングスプールに前記弁棒にほぼ直交する向きの遮蔽板を設けたことを特徴とする主蒸気逃がし安全弁。
【請求項２】
遮蔽板は、弁棒に近い中心側よりも外周側が高い傾斜を有することを特徴とする請求項１記載の主蒸気逃がし安全弁。
【請求項３】
ケース内において弁棒に取付けられたスプリングとピストンとを有するアクチュエータ部と、このアクチュエータ部の前記弁棒突出側にクーリングスプールを介在して構成された弁本体とを有して原子炉からの蒸気を蒸気タービン系に送る主蒸気管上に設置され、蒸気圧力が前記スプリングの力より大きいときに開弁する安全弁機能と原子炉圧力が所定圧力に達したときに強制的に開弁させる逃がし弁機能を備えた主蒸気逃がし安全弁において、クーリングスプールの前記弁棒とほぼ平行に設けられたピラーに放熱フィンを備えたことを特徴とする主蒸気逃がし安全弁。
【請求項４】
ケース内において弁棒に取付けられたスプリングとピストンとを有するアクチュエータ部と、このアクチュエータ部の前記弁棒突出側にクーリングスプールを介在して構成された弁本体とを有して原子炉からの蒸気を蒸気タービン系に送る主蒸気管上に設置され、蒸気圧力が前記スプリングの力より大きいときに開弁する安全弁機能と原子炉圧力が所定圧力に達したときに強制的に開弁させる逃がし弁機能を備えた主蒸気逃がし安全弁において、アクチュエータ部のケースの内側に取付けられ前記ピストンの内側に摺接するピストンガイドと前記弁棒の間に断熱体を設けたことを特徴とする主蒸気逃がし安全弁。
【請求項５】
断熱体はピストンガイドの内側に取付けられていることを特徴とする請求項４記載の主蒸気逃がし安全弁。
【請求項６】
断熱体は、弁棒を包囲する筒状であることを特徴とする請求項４記載の主蒸気逃がし安全弁。
【請求項７】
断熱体は黒鉛であることを特徴とする請求項４記載の主蒸気逃がし安全弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、沸騰水型原子力発電プラント等の主蒸気管に原子炉の過圧防止のために設けられる主蒸気逃がし安全弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、沸騰水型原子力発電プラントでは、原子炉格納容器内に原子炉としての原子炉圧力容器が格納され、この原子炉圧力容器で発生した蒸気（主蒸気）を主蒸気管を介して蒸気タービン系に送り発電を行っている。原子力発電プラント運転中に原子炉圧力が何らかの原因で上昇した場合、原子炉内の過度の圧力上昇を防止するために、主蒸気管上に主蒸気逃がし安全弁が設置されている。主蒸気逃がし安全弁は原子炉格納容器内において複数の主蒸気管上に数個から十数個設置される。
【０００３】
従来の主蒸気逃がし安全弁は、特開平11−14787 号公報に記載された図９に示すように、アクチュエータ部１に弁本体２が結合された構成の空気（流体）およびスプリング作動のアクチュエータ付全量式安全弁である。
【０００４】
アクチュエータ部１は、弁棒３に取付けられたスプリング４とピストン５、およびこれらを包囲するスプリングケース６とシリンダ７などからなる。シリンダ７は駆動流体供給用の供給口８と周溝９とを有し、周溝９の上部にはシリンダ室10が形成されている。ピストン５の内側に摺接するピストンガイド14がシリンダ７に取付けられ、また、ピストン５の外周及び内周にはシールリング18が篏めこまれている。
【０００５】
弁本体２は、アクチュエータ部１から連続する弁棒３の先端に接触して設けられた安全弁弁体11とこの弁体11を包囲する弁箱12、および弁棒３を移動自在に封じるベローズ13等からなる。また、アクチュエータ部１と弁本体２のあいだには冷却のためにクーリングスプール15が設けられている。
【０００６】
アクチュエータ部１のスプリング４は弁棒３を介して弁本体２の弁体11の閉方向に常時力を加えているが、主蒸気逃がし安全弁の逃がし弁機能が作動する場合には、原子炉圧力容器内の圧力が予め設定された圧力になると、図示しないアキュムレータからの窒素ガスが供給口８から流体圧作動アクチュエータである空気シリンダ７内のピストン５下部に供給され、ピストン５を押し上げる。このピストン５が弁棒３を押し上げ、弁棒３はスプリング４のばね力に抗して上方向に持ち上げられる。
【０００７】
これにより、弁棒３にスプリング４により加えられていた下向きの力が安全弁弁体11に作用しなくなるため、弁体11下部に作用している上向きの蒸気圧力により弁体11は押し上げられ、弁入口16側の蒸気は弁箱12内を通過し、出口ノズル17から排気管へ放出される。
【０００８】
このように、主蒸気逃がし安全弁は、原子炉圧力容器内の圧力が予め設定された圧力に達すると弁のスプリング力に流体作動力を強制的に作用させて開弁させる逃がし弁機能と、この逃がし弁機能が不動作の場合、蒸気圧力が弁のスプリング力に打ち勝って開弁させる安全弁機能とを有する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように従来の主蒸気逃がし安全弁においては、アクチュエータ部１が弁本体２の上部に設置される為、弁箱12及び弁棒３からの入熱によりピストン５とシリンダ７のシール部の温度が比較的高くなる。そのため、シールリング18としてゴム材を使用した場合には劣化が速められその使用寿命が短くなる可能性がある。
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、ピストンシールリングの使用寿命の長い主蒸気逃がし安全弁を提供する事を目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、ケース内において弁棒に取付けられたスプリングとピストンとを有するアクチュエータ部と、このアクチュエータ部の前記弁棒突出側にクーリングスプールを介在して構成された弁本体とを有して原子炉からの蒸気を蒸気タービン系に送る主蒸気管上に設置され、蒸気圧力が前記スプリングの力より大きいときに開弁する安全弁機能と原子炉圧力が所定圧力に達したときに強制的に開弁させる逃がし弁機能を備えた主蒸気逃がし安全弁において、前記クーリングスプールに前記弁棒にほぼ直交する向きの遮蔽板を設けたことを特徴とする。
【００１１】
請求項２の発明は、上記遮蔽板が、弁棒に近い中心側よりも外周側が高い傾斜を有することを特徴とする。
請求項３の発明は、ケース内において弁棒に取付けられたスプリングとピストンとを有するアクチュエータ部と、このアクチュエータ部の前記弁棒突出側にクーリングスプールを介在して構成された弁本体とを有して原子炉からの蒸気を蒸気タービン系に送る主蒸気管上に設置され、蒸気圧力が前記スプリングの力より大きいときに開弁する安全弁機能と原子炉圧力が所定圧力に達したときに強制的に開弁させる逃がし弁機能を備えた主蒸気逃がし安全弁において、クーリングスプールの前記弁棒とほぼ平行に設けられたピラーに放熱フィンを備えたことを特徴とする。
【００１２】
請求項４の発明は、ケース内において弁棒に取付けられたスプリングとピストンとを有するアクチュエータ部と、このアクチュエータ部の前記弁棒突出側にクーリングスプールを介在して構成された弁本体とを有して原子炉からの蒸気を蒸気タービン系に送る主蒸気管上に設置され、蒸気圧力が前記スプリングの力より大きいときに開弁する安全弁機能と原子炉圧力が所定圧力に達したときに強制的に開弁させる逃がし弁機能を備えた主蒸気逃がし安全弁において、アクチュエータ部のケースの内側に取付けられ前記ピストンの内側に摺接するピストンガイドと前記弁棒の間に断熱体を設けたことを特徴とする。
【００１３】
請求項５の発明は、上記断熱体がピストンガイドの内側に取付けられていることを特徴とする。
請求項６の発明は、上記断熱体が、弁棒を包囲する筒状であることを特徴とする。
請求項７の発明は、上記断熱体が黒鉛であることを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る主蒸気逃がし安全弁のいくつかの実施の形態について添付図面を参照して説明する。
【００１５】
図１は第１の実施の形態を示す縦断面図である。この図に示すように、クーリングスプール15に遮蔽板19を設置した構成である。遮蔽板19は、シリンダ７の下部くびれ部から水平方向に突出し、シリンダ７の下部と弁箱12の上部をつなぐピラー20と交又する配置とする。
【００１６】
安全弁弁体11下部に常時接している主蒸気から弁体11及び弁箱12に伝わった熱はクーリングスプール15からシリンダ７に伝熱及び輻射により伝わるが、本実施の形態は、クーリングスプール15に遮蔽板19を一枚ないし複数枚設置することにより弁箱12からシリンダ７への輻射熱を減少させることができる。また、伝熱面積が等しいまま放熱面積が増加することとなるため、弁箱12からシリンダ７への入熱量を減少させることができる。これにより、シールリング18周りの温度を下げることができ、シールリング18の使用寿命を長くすることができる。
【００１７】
図２は本発明に係る主蒸気逃がし安全弁の第２の実施の形態を示す縦断面図及び平面図である。この実施の形態においては、遮蔽板19は、クーリングスプール15の中心部側が低く、ピラー20側が高くなるように設置される。
【００１８】
遮蔽板19の下部で暖められた周辺気体は中心部の方が熱源に近く高温となるが、このような構成によれば、遮蔽板19の傾斜に沿って外周部へ流れて行き、中心部には新たな周辺気体が流れ込んでくることとなり、放熱効率を高めることができる為、弁箱12からシリンダ７への入熱量を減少させることができる。これにより、シールリング18周りの温度を下げることが可能となり、シールリング18の使用寿命を長くすることができる。
【００１９】
図３は本発明に係る主蒸気逃がし安全弁の第３の実施の形態を示す縦断面図及び平面図である。この実施の形態は、クーリングスプール15のピラー20に複数枚の放熱フィン21を取付けた構造である。
【００２０】
このようにピラー20に放熱フィン21を設置することにより、伝熱面積が等しいまま放熱面積が増加することとなる為、弁箱12からシリンダ７への入熱量を減少させることが可能となる。これにより、シールリング18周りの温度を下げることが可能となり、シールリング18の使用寿命を長くすることができる。
【００２１】
図４は本発明に係る主蒸気逃がし安全弁の第４の実施の形態を示す平面図である。この実施の形態は、クーリングスプール15のピラー20の本数をピラー全体の合計断面積が等しくなるようにしてピラーの本数を多くした構造である。
【００２２】
図５はピラーの全体の断面積を等しくしたままピラー本数を増やしたときのピラー本数と放熱面積／断面積の関係を示したものであるが、この図より、ピラー20の全体の断面積が等しい場合、ピラー本数が多いほど放熱面積が大きくなることが分かる。
【００２３】
このように、ピラー全体の合計断面積が等しくなるようにしてピラー20の本数を多くすることにより、伝熱面積が等しいまま放熱面積が増加することとなる為、弁箱12からシリンダ７への入熱量を減少させることが可能となる。これにより、シールリング周りの温度を下げることができ、シールリングの使用寿命を長くすることができる。
【００２４】
図６は本発明に係る主蒸気逃がし安全弁の第５の実施の形態を示す縦断面図である。本実施の形態は、ピストンガイド14の径を大きくして、弁棒とのあいだの距離を大きくした構成とする。
【００２５】
シリンダ７には、弁箱12からの入熱の他に弁棒３からの輻射による入熱が有り、ピストン５に取付けられたシールリング18を熱劣化させることとなるが、本実施の形態はピストンガイド14の径を大きくし弁棒３とピストンガイド14の距離を大きくするので、弁棒３からピストンガイド14への輻射熱を減少させることが可能となり、弁棒３からピストンガイド14への入熱量を減少させることが可能となる。これにより、シールリング18周りの温度を下げることができ、シールリング18の使用寿命を長くすることができる。
【００２６】
図７は本発明に係る主蒸気逃がし安全弁の第６の実施の形態を示す縦断面図である。すなわち、ピストンガイド14の内側、弁棒３に対向する面に断熱体22を取付ける。こうすることにより、弁棒３からの輻射熱による入熱を減少させることができる。これにより、シールリング18の周りの温度を下げることが可能となり、シールリング18の使用寿命を長くすることができる。
【００２７】
断熱体22の材質は、黒鉛とすると好適である。断熱体22を黒鉛で構成することにより、高温に強く断熱効果が高く耐久性のよい断熱体とすることができる。
【００２８】
これにより、シールリング18周りの温度を下げることができ、シールリング18の使用寿命を長くすることができる。
図８は本発明に係る主蒸気逃がし安全弁の第７の実施の形態を示す縦断面図である。すなわち、ピストンガイド14に対向する弁棒３の周囲に断熱筒23を設置した構造である。このように弁棒３の周囲に断熱筒23を設置することにより、弁棒３からの輻射熱による入熱を減少させることができる。これにより、シールリング18周りの温度を下げることができ、シールリング18の使用寿命を長くすることができる。
なお、断熱筒23も黒鉛によって形成することができる。
【００２９】
【発明の効果】
以上に述べたように本発明によれば、弁箱及び弁棒からの入熱を減少させ、ピストンシールリング周りの温度を下げることができ、シールリングの熱劣化を防ぐことができるので、使用寿命の長い主蒸気逃がし安全弁を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の主蒸気逃がし安全弁第１の実施の形態を示す縦断面図。
【図２】本発明の第２の実施の形態の主蒸気逃がし安全弁の要部を示す縦断面図（ａ）および平面図（ｂ）。
【図３】本発明の第３の実施の形態の主蒸気逃がし安全弁の要部を示す縦断面図（ａ）および平面図（ｂ）。
【図４】本発明の第４の実施の形態の主蒸気逃がし安全弁の要部を示す平面図。
【図５】本発明の第４の実施の形態の主蒸気逃がし安全弁の効果を示すグラフ。
【図６】本発明の主蒸気逃がし安全弁第５の実施の形態を示す縦断面図。
【図７】本発明の主蒸気逃がし安全弁第６の実施の形態を示す縦断面図。
【図８】本発明の主蒸気逃がし安全弁第７の実施の形態を示す縦断面図。
【図９】従来の主蒸気逃がし安全弁を示す縦断面図。
【符号の説明】
１…アクチュエータ部、２…弁本体、３…弁棒、４…スプリング、５…ピストン、６…スプリングケース、７…シリンダ、８…供給口、９…周溝、10…シリンダ室、11…安全弁弁体、12…弁箱、13…ベローズ、14…ピストンガイド、15…クーリングスプール、16…弁入口、17…出口ノズル、18…シールリング、19…遮蔽板、20…ピラー、21…放熱フィン、22…断熱体、23…断熱筒。
【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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