(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外側ダクトと内側ダクトとを同心的に配置してそれらの間を導電性流体の流路とし、前記外側ダクトの外周側に外側積層鉄心を配置するとともに前記内側ダクトの内周側に内側積層鉄心を配置し、前記各外側積層鉄心のスロットにそれぞれ固定子コイルを配置して、導電性流体が存在する前記流路に進行磁場を形成する電磁ポンプにおいて、前記内側ダクトの端部でかつ前記導電性流体の前記流路への入口側に円錐状部材を設置し、その円錐状部材の周壁に前記導電性流体の流入を許容する孔を穿設したことを特徴とする電磁ポンプ。
【請求項２】
請求項１記載の電磁ポンプにおいて、円錐状部材の外面側に導電性流体の旋回流を防止する旋回流防止部材を設置したことを特徴とする電磁ポンプ。
【請求項３】
請求項１または２記載の電磁ポンプにおいて、前記外側ダクトの軸方向に沿う一端側に配置される前記外側積層鉄心に、軸方向の熱膨張を吸収する軸方向クランプ機構を設け、この軸方向クランプ機構は、前記外側積層鉄心の軸方向一端側に設けられた鉄心押えが前記外部積層鉄心の背面に位置するアライメントプレートに固定され、このアライメントプレートを外周側から径方向に支持するフレームの同端側にフレーム押え板が固定され、前記鉄心押えと前記フレーム押え板とがキーによって周方向および径方向に位置決めされ、前記フレーム押え板の外側面と前記フレームのフランジとの間に弾性板からなる軸方向スプリングプレートが挟持固定され、かつこの軸方向スプリングプレートに前記鉄心押え上に取り付けた軸方向スプリングプレート受けが当接するよう構成されたことを特徴とする電磁ポンプ。
【請求項４】
請求項１または２記載の電磁ポンプにおいて、前記外側積層鉄心を前記外側ダクト側に押し付ける径方向クランプ機構を設け、この径方向クランプ機構は、前記外側ダクトの軸方向に沿うように複数の板ばねからなるスプリングプレートが配置され、かつ前記外部積層鉄心の背面に位置するアライメントプレートを外周側から径方向に支持するよう設けられるフレームに各スプリングプレートの長さ方向中央部が支持されるよう構成されたことを特徴とする電磁ポンプ。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の電磁ポンプにおいて、前記外側ダクトの軸方向に沿う他端側に配置される前記外側積層鉄心と、この外側積層鉄心の同端側に設けられた第２の鉄心押えとの間に、径方向移動を許容する摺動部を設けたことを特徴とする電磁ポンプ。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の電磁ポンプにおいて、外側ダクトと内側ダクトとの間で形成される導電性流体の流路に振れ止め部材を設けたことを特徴とする電磁ポンプ。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の電磁ポンプをタンク内に縦型に設置し、導電性流体を前記タンクの下端に設けた流体入口から導入して前記タンク内の下部プレナムから前記電磁ポンプを通して上部プレナムまで導いた後、前記タンクの側壁部に設けた流体出口から流出させるように構成された流体循環装置において、前記電磁ポンプから上昇した前記導電性流体を受ける前記上部プレナムは、前記導電性流体を流出するための窓をその周壁に有する上板付き筒状のケーシングにより形成されるとともに、前記導電性流体を前記上部プレナム内にて前記窓まで案内する次第に拡径するフローガイドと、前記窓から流出する前記流体を前記流体出口まで下降させるためのフロースカートとを有することを特徴とする流体循環装置。
【請求項８】
請求項７記載の流体循環装置において、ケーシングの上板の導電性流体接液側に上向きの勾配を設けるとともに、前記上板の勾配の上側終端位置にガス抜き孔を設けたことを特徴とする流体循環装置。
【請求項９】
請求項７または８に記載の流体循環装置において、フローガイドは上側が拡径するラッパ状のもので、上端が上部プレナム内に開放しており、このフローガイドの下端壁に流体流通用のドレン孔を設けたことを特徴とする流体循環装置。
【請求項１０】
請求項７から９までのいずれかに記載の流体循環装置において、電磁ポンプの内部にその外部から窒素を供給し、あるいは放出する管を設けたことを特徴とする流体循環装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は導電性流体に外部から進行磁場を与えて、この導電性流体に誘導電流を誘起させ、この誘導電流と外部磁界との相互作用によりポンピングを起こさせる電磁ポンプと、その電磁ポンプを用いた流体循環装置に係り、特に高速増殖炉の冷却材である液体金属ナトリウム、核融合に用いられるリチウムの循環ポンプ、あるいは電磁冶金における液体金属移送ポンプなどに好適な電磁ポンプおよび同ポンプを用いた流体循環装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、三相誘導型の電磁ポンプは、三相交流巻線を導体流体の流れ方向、すなわち電磁ポンプの軸方向に各相の順に分布させ、この三相交流巻線に三相交流電流を流し、この電流の流れ方向に進行磁場を発生させ、いわゆる「フレミングの右手の法則」を応用することにより、導電性流体中に誘導電流が流れるようにしている。この誘導電流と進行磁界との相互作用により電磁力を生じさせ、この電磁力による導電性流体の推進力を得てポンプとして適用する。なお、この電磁力は誘導電動機におけるトルクを発生する力、リニアモータにおける推力等と同じである。
【０００３】
このような三相誘導型の電磁ポンプは構造上、フラット・リニア型電磁ポンプとアニュラ・リニア型電磁ポンプの２種類に大別される。本発明の電磁ポンプはこのうち、アニュラ・リニア型電磁ポンプの改良に関するものである。このアリュラ・リニア型電磁ポンプは、流体の流路断面が環状であることから、Ａｎｎｕｌａｒ  Ｌｉｎｅａｒ  Ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ  Ｐｕｍｐ（以下ＡＬＩＰと記す）と呼ばれ、ダクト構造の信頼性、安全性が高いことから、大容量ポンプ、あるいは高い信頼性が要求される導電性流体２のポンプとして採用されている。
【０００４】
このようなＡＬＩＰの基本構造について、図６および図７により説明する。
【０００５】
この電磁ポンプ１は、例えば液体金属ナトリウムなどの導電性流体２を流すものであり、外側ダクト３および内側ダクト４により同心の二重管構造の二重ダクトを構成し、その外側ダクト３と内側ダクト４により形成された環状流路５内を導電性流体２が流動するようになっている。
【０００６】
外側ダクト３の外側には多数枚の電磁鋼板を積み重ねた外側積層鉄心６が周方向に配されている。各外側積層鉄心６の外側ダクト３側の端部に形成されたスロット７内に環状の外側固定子コイル８が軸方向に多数配置されており、これら外側固定子コイル８は三相交流が進行磁場を作るように結線されている。また、積層鉄心６は、多数枚ある電磁鋼板の周方向両端に端板を設置し、その電磁鋼板を積層鉄心６の周方向に設けた穴に差し込まれた固定具で固定する構成となっている。
【０００７】
このように構成された電磁ポンプ１においては、外側固定子コイル８に三相交流電流を供給することにより、導電性流体２が吸込口である流体入口１０から環状流路５を流れ、吐出口である流体出口１１から外部へ移送される。そして、外側固定子コイル８に発生するジュール損失や、外側積層鉄心６に発生する鉄損等の内部発熱、および導電性流体２からの入熱等を外側積層鉄心６の外周側に配設されたケーシング１２内に外部から冷媒を循環させて除熱するのが一般的である。
【０００８】
近年、このような電磁ポンプ１を大容量化し、高速増殖炉の主循環系の循環ポンプへ採用すること等が検討されている。この場合、図７に示すように、内側積層鉄心９にも内側固定子コイル１３を配設し、外側固定子コイル８と内側固定子コイル１３により励磁することで、進行磁界を強くしてポンプ力を増強することにより、電磁ポンプの小型化を図るとともに、一層の信頼性や運転効率の向上を図ることが期待されている。
【０００９】
さらに、ケーシング１２により電磁ポンプ１の全体を密封被覆する構成とし、導電性流体２中に浸漬して使用することもある。その場合には、外部からの冷媒循環設備が不要な高温下でも使用できるようにする技術開発が必要となる。しかしながら、前記の内側積層鉄心９、外側積層鉄心６や内側固定子コイル１３、外側固定子コイル８等の各耐熱温度には限界があり、これらの発熱は外側ダクト３、内側ダクト４またはケーシング１２を介して環状流路５を流れる導電性流体２で除熱する必要がある。
【００１０】
例えば高速増殖炉の主循環系の循環ポンプとして使用する場合には、導電性流体２である液体金属ナトリウムの温度が約３５０℃であり、コイルのジュール熱による損失、鉄損等のステータ内部発熱がナトリウム温度に加わるため、外側積層鉄心６、内側積層鉄心９、外側固定子コイル８、内側固定子コイル１３等がナトリウム温度以上の高温下で使用される。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上述した電磁ポンプでは、コイル８が電線材料、積層鉄心６が珪素鋼板等の磁性体材料、ダクトがオーステナイト系ステンレス鋼等の材料を用いており、ステータの内部構造物は各部材で材質が異なる。このため、導電性流体２の温度変化時に電磁ポンプ部材間の熱膨張差を吸収する必要がある。さらに、ステータ内部発熱は、固定子コイルや鉄心の耐熱温度に限度があり、外側ダクト３、内側ダクト４、またはケーシング１２を介して環状流路５に流れる導電性流体２で除熱するため、この熱膨張差を吸収して積層鉄心６をダクト３へ押し付ける構造物が必要である。また、上記の電磁ポンプは、導電性流体２を移送する装置であり、導電性流体２の渦流れや旋回流等の流体流れによる構造への影響を低減する必要がある。
【００１２】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、電磁ポンプで運転中や輸送時に必要とされる固定が施され、ステータ内部発熱の導電性流体による除熱性が向上でき、安定したナトリウム流動を行わせることができる電磁ポンプおよび同ポンプを用いた流体循環装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、請求項１の発明では、外側ダクトと内側ダクトとを同心的に配置してそれらの間を導電性流体の流路とし、前記外側ダクトの外周側に外側積層鉄心を配置するとともに前記内側ダクトの内周側に内側積層鉄心を配置し、前記各外側積層鉄心のスロットにそれぞれ固定子コイルを配置して、導電性流体が存在する前記流路に進行磁場を形成する電磁ポンプにおいて、前記内側ダクトの端部でかつ前記導電性流体の前記流路への入口側となる端部側に円錐状部材を設置し、その円錐状部材の周壁に前記導電性流体の流入を許容する孔を穿設したことを特徴とする電磁ポンプを提供する。
【００１４】
請求項２の発明では、請求項１記載の電磁ポンプにおいて、円錐状部材の外面側に導電性流体の旋回流を防止する旋回流防止部材を設置したことを特徴とする電磁ポンプを提供する。
【００１５】
請求項３の発明では、請求項１または２記載の電磁ポンプにおいて、前記外側ダクトの軸方向に沿う一端側に配置される前記外側積層鉄心に、ダクト軸方向の熱膨張を吸収する軸方向クランプ機構を設け、この軸方向クランプ機構は、前記外側積層鉄心の軸方向一端側に設けられた鉄心押えが前記外側積層鉄心の背面に位置するアライメントプレートに固定され、このアライメントプレートを外周側から径方向に支持するフレームの同端部側にフレーム押え板がボルトによって固定され、前記鉄心押えと前記フレーム押え板とがキーによって周方向および径方向に位置決めされ、上部フレーム押え板の外側面と前記フレームのフランジとの間に弾性板からなる軸方向スプリングプレートが挟持固定され、かつこの軸方向スプリングプレートに前記鉄心押え上に取り付けた軸方向スプリングプレート受けが当接するよう構成されたことを特徴とする電磁ポンプを提供する。
【００１６】
請求項４の発明では、請求項１または２記載の電磁ポンプにおいて、前記外側積層鉄心を前記外側ダクト側に押し付ける径方向クランプ機構を設け、この径方向クランプ機構は、前記外側ダクトの軸方向に沿うように複数の板ばねからなるスプリングプレートが配置され、かつ前記外部積層鉄心の背面に位置するアライメントプレートを外周側から径方向に支持するよう設けられるフレームにそれぞれ各スプリングプレートの長さ方向中央部が支持されるように構成されたことを特徴とする電磁ポンプを提供する。
【００１７】
請求項５の発明では、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の電磁ポンプにおいて、前記外側ダクトの軸方向に沿う他端側に配置される前記外側積層鉄心と、この外側積層鉄心の同端側に設けられた第２の鉄心押えとの間に、径方向移動を許容する摺動部を設けたことを特徴とする電磁ポンプを提供する。
【００１８】
請求項６の発明では、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の電磁ポンプにおいて、外側ダクトと内側ダクトとの間で形成される導電性流体の流路部に振れ止め部材を設けたことを特徴とする電磁ポンプを提供する。
【００１９】
請求項７の発明では、請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の電磁ポンプをタンク内に縦型に設置し、導電性流体を前記タンクの下端に設けた流体入口から導入して前記タンク内の下部プレナムから前記電磁ポンプを通して上部プレナムまで導いた後、前記タンクの側壁部に設けた流体出口から流出させるように構成された流体循環装置において、前記電磁ポンプから上昇した前記導電性流体を受ける前記上部プレナムは、前記導電性流体を流出するための窓をその周壁に有する上板付き筒状のケーシングにより形成されるとともに、前記導電性流体を前記上部プレナム内にて前記窓まで案内する次第に拡径するフローガイドと、前記窓から流出する前記流体を前記流体出口まで下降させるためのフロースカートとを有することを特徴とする電磁ポンプを提供する。
【００２０】
請求項８の発明では、請求項７記載の流体循環装置において、ケーシングの上板の導電性流体接液側に上向きの勾配を設けるとともに、前記上板の勾配の上側終端位置にガス抜き孔を設けたことを特徴とする流体循環装置を提供する。
【００２１】
請求項９の発明では、請求項７または８に記載の流体循環装置において、フローガイドは上側が拡径するラッパ状のもので、上端が上部プレナム内に開放しており、このフローガイドの下端壁に流体流通用のドレン孔を設けたことを特徴とする流体循環装置を提供する。
【００２２】
請求項１０の発明では、請求項７から９までのいずれかに記載の流体循環装置において、電磁ポンプの内部にその外部から窒素を供給し、あるいは放出する管を設けたことを特徴とする流体循環装置を提供する。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００２９】
まず、図１および図２によって、電磁ポンプの実施形態を説明する。なお、電磁ポンプの全体構成については、図６および図７に示したものと略同様であるから、図６および図７もそのまま参照する。
【００３０】
図１は、本実施形態による電磁ポンプの要部を示す軸方向部分断面図であり、図２は同じく径方向部分断面積図である。
【００３１】
これらの図に示すように、本実施形態の電磁ポンプにおいては、外側積層鉄心６がその径方向両端部をサイドプレート１４によって挟み込んだ構成とされており、外側ダクト３の周りに放射状に配置されている。一対のサイドプレート１４は、それらが挟み込んでいる１つの外側積層鉄心６の外周側に突出して互いに対向しており、これらのサイドプレート１４の突出部の対向部分に、軸方向に沿う長尺なアライメントプレート１５が嵌合され、ボルト１５ａによって締着されている。
【００３２】
このように外側積層鉄心６は、その周方向および径方向の位置を背面のアライメントプレート１５により決められている。そして、サイドプレート１４とアライメントプレート１５とを、それらの熱膨張を同じにすべく、熱膨張率が同等の材料、例えば同質材料により構成し、同質材料としては、非磁性体で錆びにくく、かつ高温で十分な強度を有するもの、例えばＳＵＳ３０４を適用している。
【００３３】
このような構成とすることにより、電磁ポンプ１の運転時には、サイドプレート１４とアライメントプレート１５とが一体構造として考えられることから、ほぼ同一の温度になる。したがって、サイドプレート１４とアライメントプレート１５とを同材質とすることにより、電磁ポンプ運転時のサイドプレート１４とアライメントプレート１５との熱膨張差をなくすことができ、外側積層鉄心６間に隙間が生じることを防止することができる。これにより、熱膨張吸収機構が不要となり、構造の簡単化が図れるとともに、外側積層鉄心６間に隙間ができないので、外側積層鉄心６の支持部材にかかる荷重の低減も図れる。
【００３４】
外側積層鉄心６のさらに外周側には、アライメントプレート１５の外周面側から径方向支持を行うためのフレーム１６およびバッキングリング１７が配置されている。フレーム１６とバッキングリング１７とはボルト１７ａにより固定され、これらが軸方向に沿って複数連結されている。フレーム１６とバッキングリング１７とは、ポンプ運転時にサイドプレート１４およびアライメントプレート１５との熱膨張差を低減できる材質の組合せとなっている。例えば、温度差が小さい場合には同材質、温度差が大きい場合には磁性ニッケル合金（例えばインコネル）とステンレス鋼との組合せである。
【００３５】
このように構成された電磁ポンプ１において、アライメントプレート１５とフレーム１６とをＳＵＳ３０４等の同材質とした場合、電磁ポンプの運転時には、アライメントプレート１５とフレーム１６との温度差が低減でき、電磁ポンプ運転時の熱膨張差を低く抑えることができる。温度差が大きく、積み重ねる高さが大きい場合には、アライメントプレート１５の一部または全ての材質をインコネル等の熱膨張係数の小さい材質とすることにより、アライメントプレート１５とフレーム１６との熱膨張差を小さくすることができる。
【００３６】
なお、バッキングリング１７は、アライメントプレート１５から一定の隙間を保持して配置されている。これにより、アライメントプレート１５とバッキングリング１７との間には配線等を通す空間が確保でき、例えばコイル口出し配線をバッキングリング１７内の軸方向に沿って設置する等、構成のコンパクト化が図れる。
【００３７】
次に、外側積層鉄心６の軸方向一端側（図１の上部）においては、鉄心押え１８が、アライメントプレート１５にボルト（図示しない）によって固定されている。また、フレーム１６の同端部側には、上部押え板１９がボルト１９ａによって固定されている。そして、上部鉄心押え１８と上部押え板１９とが、キー２０によって、周方向および径方向に位置決めされている。さらに、上部押え板１９の外側面とフレーム１６のフランジ２２との間に、弾性板からなる軸方向スプリングプレート２１が、ボルト２２ａによって挟持固定されている。この軸方向スプリングプレート２１に、上部鉄心押え１８上に取り付けた軸方向スプリングプレート受け２３が当接している。
【００３８】
これにより、外側積層鉄心６とアライメントプレート１５との間の軸方向変位は、上部鉄心押え１８および軸方向スプリングプレート受け２３を介して軸方向スプリングプレート２１に伝わり、軸方向スプリングプレート２１の変形によって反力が生じ、クランプ機構が構成されるようになっている。軸方向スプリングプレート２１の材質は非磁性体とされ、高温強度が高いニッケル合金、例えばインコネルとされている。
【００３９】
このような構成の下で、アライメントプレート１５とフレーム１６の材質を例えばＳＵＳ３０４とした場合、ポンプ運転時に、ポンプ積み高さが大きいときには、アライメントプレート１５とフレーム１６との間に熱膨張差が生じるが、この熱膨張差を受けても、インコネル等の熱膨張が小さい材質を用いた軸方向スプリングプレート２１は弾性挙動範囲内にあり、外側積層鉄心６とフレーム１６との熱膨張差を吸収することができる。
【００４０】
一方、アライメントプレート１５の背面には、複数の板ばねからなる径方向スプリングプレート２４が配置されている。この径方向スプリングプレート２４は、それぞれの中央部でフレーム１６にボルト２４ａにより固定されており、両端部分が、アライメントプレート１５の背面に設けた径方向スプリングプレート受け２５に弾性的に当接し、これにより、クランプ機構が構成されている。即ち、外側積層鉄心６とアライメントプレート１５との径方向変位は、径方向スプリングプレート受け２５を介して径方向スプリングプレート２４に伝わる。そして、径方向スプリングプレート２４の変形によって反力が生じ、これによりクランプ機構が構成されるものである。
【００４１】
このように構成されるクランプ機構に要求される機能について説明すると、以下の通りである。ステータの放熱性の観点から、外側ダクト３と外側積層鉄心６との接触面においては、接触熱抵抗を小さくするための接触面圧を確保する必要がある。ポンプ運転時には、組立時に比べて外側積層鉄心６と外側ダクト３との隙間が広がる傾向にある。すなわち、接触面圧が低下する傾向にある。したがって、本実施形態においては、組立時に径方向スプリングプレート２４を予め変形させて反力が発生する状態にしておく。これにより、運転時に外側積層鉄心６とダクト３との隙間が広がろうとしても、それに打ち勝ってスプリングプレート２４の弾性力で両者が圧接され、所定の接触面圧を確保することができるものである。
【００４２】
このように、本実施形態の構成によれば、いかなる運転時においても、外側積層鉄心６とダクト３との接触面圧を保持することができ、ステータから外部への放熱性を確保してコイルの過大な温度上昇が抑止されるとともに、コイル絶縁部材の健全性が確保されるものとなる。
【００４３】
なお、径方向スプリングプレート２４の中央部をボルト２４ａによって固定する前記構成によると、この径方向スプリングプレート２４の両端を自由端とすることができ、これにより、径方向スプリングプレート２４の変位は、近接する部材の熱変位の影響を受けないものとすることができる。したがって、径方向スプリングプレート２４に、これと異材質のアライメントプレート１５との間で熱膨張差が生じても、両端が自由であるため荷重を受けず、熱膨張に影響されない径方向クランプ機構が実現できる。
【００４４】
次に、外側積層鉄心６の他端側（図１における下部）の摺動部について説明する。図１に示すように、外側積層鉄心６の最下段の下部位置に鉄心押え２６が配置され、この鉄心押え２６の上に外側積層鉄心６およびアライメントプレート１５が載置されている。そして、この鉄心押え２６の下面がスライドプレート２７およびキー２８を介して底板２９上にスライド可能に支持されている。そして、鉄心押え２６の下面およびスライドプレート２７の上面に、例えば高温不活性ガス中での表面処理、例えばＣｏｌｍｏｎｏｙ，Ｓｔｅｌｌｉｔｅ，クロムカーバイドの溶射等の摩擦係数が小さくなる表面処理が施してある。
【００４５】
このような構成によると、各運転状態での温度条件により電磁ポンプ内の部材が熱膨張差で相対変位しようとしても、外側積層鉄心６の下部にスライドプレート１６を設けることにより相対的な滑りが可能となり、ステータ下部の摩擦を低減することにより、過大応力発生防止が図れる。また、外側積層鉄心６とダクト３との間の接触面圧を所定値に保持することができる。
【００４６】
なお、摺動部としては、スライドプレート２７に代え、例えばボールベアリング等の回転体を適用して摩擦を減少させる構成のものとしてもよい。
【００４７】
次に、図３〜図５によって電磁ポンプを用いた流体循環装置の実施形態について説明する。
【００４８】
図３は全体構成図であり、図４および図５はそれぞれ図３の下部および上部の拡大図である。
【００４９】
この流体循環装置は概述して、電磁ポンプをタンク内に縦型に設置し、流体をタンクの下端に設けた流体入口から導入し、タンク内の下部プレナムから電磁ポンプを通して上部プレナムまで導いた後、タンクの側壁部に設けた流体出口から流出させるようにしたものである。
【００５０】
即ち、電磁ポンプ１はタンク３０内に設置されており、この電磁ポンプ１は下部プレナム４１から導電性流体２を吸引し、環状流路５を構成するダクト３部において、電磁力により導電性流体２を昇圧するようになっている。そして、昇圧された導電性流体２は、フローガイド３１を通って上部プレナム３２に流入し、窓３３から流出した後、フロースカート３４とケーシング１２を下降して、中間シール３５とタンク３０とによって形成される中間プレナム３６を通過し、タンク外部へ流出する。このうち、導電性流体２の一部は中間シール３５部を透過し、タンク内に液面３７を形成するとともに、オーバフローノズル３８を通過して導電性流体２の主系統ラインに戻される。
【００５１】
詳述すると、図４に示すように、内側ダクト４と外側ダクト３との間で形成される流路間に、振れ止め部材４３が設けられている。この振れ止め部材４３は、外側ダクト３および内側ダクト４の双方に取り付けてもよく、また片側だけに取り付けてもよい。そして、振れ止め部材４３の取付け位置はダクト下部に取り付けられており、振れ止め部材４３の断面の形状は四角形、楕円形その他の流線形等とされている。
【００５２】
このような振れ止め部材４３により、導電性流体２が流れる流路幅が周方向で一定になるとともに、内外ステータ４０，４２の偏心が防止される。即ち、電磁ポンプの上部を固定した際、ダクト３の下部が周方向および径方向に振れることが防止される。
【００５３】
したがって、電磁ポンプの運転中での周方向振動を低減できるとともに、内側ステータと外側ステータ４０の偏心を防止できるようになる。さらに、この振れ止め部材３４は、内側ダクト４と外側ダクト３とによって形成される流路間に配置されるため、導電性流体の流路幅を固定することができる。
【００５４】
また、内側ステータ４２下部には円錐状部材４４が設置され、この円錐状部材４４には、導電性流体２を流入できる孔４５が穿設されている。この円錐状部材４４は装置荷重を軽減するため、薄肉構造となっている。導電性流体２の温度が急激に変化する熱過渡時には、円錐状部材４４が内側ステータ４２のケーシング１２と等温にならないため、円錐状部材４４とケーシング１２との間には応力がかかると想定される。この応力を生じさせないために、円錐状部材４４に導電性流体２が流れる複数個の孔４５を形成したものである。
【００５５】
このような構成によると、電磁ポンプ１の運転中に導電性流体２の温度が変化した場合、円錐状部材４４の内部に導電性流体２が流れることによって、内側ステータ４２内部から導電性流体２中へ放熱することができる。
【００５６】
また、内側ステータ４２下部の円錐状部材４４には、十字状配置その他の間隔的配置で複数個の旋回防止リブ４６が設置され、タンク３０の入口部３０ａから流入される導電性流体２が旋回して流入されることを防止するようになっている。
【００５７】
このような構成によると、電磁ポンプ１に流入される導電性流体２がポンプ入口部で旋回することが防止され、余分な渦流による流量損失の減少が図れる。
【００５８】
図５はタンク３０の導電性流体出口部側の上部プレナム３２部分の拡大図である。
【００５９】
上部プレナム３２は、上板４７で塞がれた二重円筒管により構成され、外側の円筒管には導電性流体２が流れる複数個の窓３３が形成されている。導電性流体２は、電磁ポンプ１の出口部から上部プレナム３２に流入し、上部プレナム３２の窓３３を通った後、その外周側に設けられたフロースカート３４に沿って下降し、タンク外部に排出される。
【００６０】
また、フロースカート３４の内側の窓３３の高さ位置および上部プレナム３２となる二重円筒管の内外隙間の位置に、フローガイド５３，５４が設置されている。
【００６１】
これらのフローガイド５３，５４は、窓３３の出入口部分で発生する導電性流体２の渦流れを防止し、渦流れによる応力集中を低減することができる。
【００６２】
また、プレナムの上板４７の流体接液側（下面）は上板４７の外側に向かって勾配を持っており、上板４７の板厚は外側ほど薄くなっている。そして、この上板４７の勾配部分の最外周位置にはガス抜き孔４８が穿設されている。
【００６３】
電磁ポンプ運転開始時には特に、導電性流体中にガスが混入している場合が予想され、このガスはプレナム３２の上部に集まり、集まったガスは上板４７の勾配によって上板外周部に集まり、ガス抜き穴４８を通って、ケーシング１２とフロースカート３４の間に輸送され、ガス放出管３９を通ってタンク液面３７内に放出される。
【００６４】
また、電磁ポンプの環状流路５を構成するダクト３に連設するタンク３０側の流路壁部位には、ベローズ５４が設置されている。
【００６５】
このような構成によれば、電磁ポンプ構造部材間の熱膨張差を吸収することができる。即ち、各電磁ポンプ１のケーシング１２は、その電磁ポンプ１の荷重伝達経路を構成するため肉厚構造となる。一方、ダクト３は電磁ポンプ１の磁界によって発生する渦電流による損失を小さくするため、薄肉構造となっている。このため、導電性流体２の温度が急変化した過渡時には、ケーシング１２とダクト３とは等温度とならず、このため、これらの間に熱膨張差が生じ、特に薄肉構造のダクト３に応力が集中することが予想される。
【００６６】
これに対し、本実施形態では、ケーシング１２とダクト３との間にベローズ５５を設置し、このベローズ５４により熱膨張差を吸収する構成となっているため、導電性流体２の温度変化時に電磁ポンプ構造部材間の熱膨張差を吸収することができる。
【００６７】
また、ダクト３とベローズ５５との連設部には、フローガイド５０が設置されている。このフローガイド５０は上側が拡径するラッパ状のもので上端が上部プレナム３２内に開放しており、このフローガイド５０の下端壁に流体流通用のドレン孔５２が設けられている。
【００６８】
このような構成によると、フローガイド５０により導電性流体２がダクト３からプレナム３２へ急拡流することによる圧力損失を防止することができ、導電性流体２の剥離が阻止され、急拡流による圧力損失が低減できる。また、フローガイド５０のドレン孔５２により、導電性流体２のドレン時に、その導電性流体２がベローズ５４とフローガイド５０との間に溜まることが防止され、容易に排出される。
【００６９】
なお、電磁ポンプ１の内部には前述したように、高電圧のコイルと鉄心とから構成される外側ステータ４０が設置されており、したがって、高電圧コイルの絶縁破壊防止上の観点から通常、窒素が封入される。この場合、電磁ポンプ１はケーシング１２により完全に密封されるが、ステータ温度が通常５００℃程度まで昇温するため、ポンプ内部の窒素温度も上昇し、このため、窒素圧力が電磁ポンプ内部温度に追従して増減する。
【００７０】
そこで本実施形態では、内部圧力を一定に制御する目的から、窒素を注入あるいは放出する管５１を設けている。この管５１は上部プレナム３２を貫通するコンジット内を通して外部から電磁ポンプ内部に敷設され、外部で一定圧力制御される。
【００７１】
このような構成によれば、電磁ポンプ内部に封入する窒素を供給あるいは排出する作用により、ステータ内部全体に窒素を循環させることができる。
【００７２】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、サイドプレートとアライメントプレートとを同材質とすることにより熱膨張差を緩和し、熱膨張吸収機構が不要として構造が簡単な電磁ポンプを提供することができる。また、外側積層鉄心間に隙間が生じないので、積層鉄心支持部材にかかる荷重の低減が図れる。
【００７３】
また、本発明によれば、アライメントプレートとフレームとの熱膨張差を低減することができるとともに、積層鉄心ブロックとフレームとの熱膨張差を吸収することができる。
【００７４】
また、本発明によれば、いかなる運転時においても積層鉄心ブロックとダクトとの間の接触面圧を保持することにより、ステータから外部への放熱性を確保し、コイルの過大な温度上昇を抑止し、コイル絶縁部材の健全性を確保することができる。
【００７５】
さらに、本発明によれば、径方向スプリングプレートを異材質であるアライメントプレートとの熱膨張差が生じても両端が自由としたため、荷重を受けず、したがって、径方向クランプ機構は熱膨張に影響されない。
【００７６】
また、本発明によれば、アライメントプレートとバッキングリングとの間に空間を設けるにより、コイル口出しの配線がバッキングリング内の軸方向に設置でき、コンパクト化が図れる。さらにまた、ステータ下部の摩擦を低減することにより、電磁ポンプ内の部材は相対的な滑りを可能とし、外側ダクトと外側積層鉄心との接触面圧を保持することができる。
【００７７】
また、電磁ポンプの上部を固定する場合、ダクト下部に振れ止めを設け、内側ステータと外側ステータを固定することにより、電磁ポンプの運転中での周方向振動を低減でき、内側ステータと外側ステータとの偏心を防止することができる。さらに、振れ止め部材は、内側ダクトと外側ダクトとの導電性流体が流れる流路間にを設けることにより、導電性流体の流路幅を固定することができる。
【００７８】
また、本発明によれば、円錐体の内部に導電性流体を流入するようにして、内側ステータ内部の温度を導電性流体中へ放熱することができ、また電磁ポンプ入口部で起こる導電性流体の旋回流の防止、上部プレナム部に流入される導電性流体の流動変動の低減、プレナム部に溜るガスを低減、ダクトの熱膨張伸び吸収、出口部の圧損低減、ステータ内部全体への窒素循環等が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電磁ポンプの一実施形態を示す要部拡大図。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ矢視断面図。
【図３】本発明に係る流体循環装置の一実施形態を示す全体縦断面図。
【図４】図３の下部を拡大して示す図。
【図５】図３の上部を拡大して示す図。
【図６】電磁ポンプの基本構成を示す斜視切欠断面図。
【図７】図６の横断面図。
【符号の説明】
１  電磁ポンプ
２  導電性流体
３  外側ダクト
４  内側ダクト
５  環状流路
６  外側積層鉄心
７  スロット
８  外側固定子コイル
９  内側積層鉄心
１０  流体入口
１１  流体出口
１２  ケーシング
１３  内側固定子コイル
１４  サイドプレート
１５  アライメントプレート
１６  フレーム
１７  バッキングリング
１８  上部鉄心押え
１９  上部押え板
２０  キー
２１  軸方向スプリングプレート
２２  フランジ
２３  軸方向スプリングプレート受け
２４  径方向スプリングプレート
２５  径方向スプリングプレート受け
２６  鉄心押え
２７  スライドプレート
２８  キー
２９  底板
３０  タンク
３１  フローガイド
３２  上部プレナム
３３  窓
３４  フロースカート
３５  中間シール
３６  中間プレナム
３７  液面
３８  オーバーホールノズル
３９  ガス放出管
４０  外側ステータ
４１  下部プレナム
４２  内側ステータ
４３  振れ止め部材
４４  円錘状部材
４５  孔
４６  リブ
４７  上板
４８  ガス抜き孔
４９  ベローズ
５０  フローガイド
５１  窒素注入管
５２  プレナム内部フローガイド
５３  プレナムとフロースカート間のフローガイド
５４  フローガイド
５５  ベローズ
【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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