JPH07180689A - 再循環ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】消耗や疲労といったポンプの損傷を軽減でき、
循環運転を何等支障をきたすことなく円滑に行うことを
可能にすることにある。 【構成】冷却水の流入及び流出配管２，３が接続された
ケーシング１と、このケーシング１内に設けられ全体又
は両端部が磁性体７からなるインペラ４と、このインペ
ラ４の両端部に対応するケーシング１外部に設けられ磁
力によりインペラ４を水中で宙に浮いた状態に保持する
電磁石５，６と、インペラ４に内蔵された永久磁石８，
９と、この永久磁石８，９に対応するケーシング１外周
部に非接触にて設けられ永久磁石８，９に磁力を与えて
インペラ４に回転力を発生させる駆動用電磁石１０，１
１とを備えたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば沸騰水型原子炉
のような原子炉で冷却水を循環させるために用いられる
再循環ポンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば沸騰水型原子炉では、常に冷却水
を原子炉内で循環させており、冷却水を循環させるため
には再循環ポンプと呼ばれるポンプで冷却水に推力を与
えている。

【０００３】従来のこの種のポンプは、軸受部分の隙間
から放射能を帯びた冷却水の流出を防止するため、パー
ジ水と呼ばれる水を原子炉の外側から内側へ向かって少
量ずつではあるが、常に流している。即ち、ポンプの軸
受部分で外側の圧力を内側の圧力よりも若干高い状態に
することで冷却水の流出を防いでいる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このように従来の再循
環ポンプは軸受を存しているが、ポンプの軸受は軸と接
触した状態で繰返し大きい力を受けるため、消耗や疲労
といった損傷と発熱とが問題となる。この場合、再循環
ポンプは原子炉本体と直接配管により接続されており、
このポンプの損傷が原子炉全体の構造に与える健全性に
対する影響は大きい。

【０００５】さらに、従来の再循環ポンプでは常に原子
炉の外側から内側へパージ水を流しているために、炉内
で余分になった水が僅かずつではあるが低レベルの放射
性廃棄物となって排出されることになる。

【０００６】本発明は上記のような問題を解消するため
になされたもので、消耗や疲労といったポンプの損傷を
軽減でき、循環運転を何等支障をきたすことなく円滑に
行うことができる再循環ポンプを提供することを目的と
する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するため、冷却水の流入及び流出配管が接続されたケ
ーシングと、このケーシング内に設けられた全体又は両
端部が磁性体からなるインペラと、このインペラの両端
部に対応する前記ケーシング外部に設けられ磁力により
前記インペラを水中で宙に浮いた状態に保持する電磁石
と、前記インペラに内蔵された永久磁石と、この永久磁
石に対応する前記ケーシング外周部に非接触にて設けら
れ前記永久磁石に磁力を与えて前記インペラに回転力を
発生させる駆動用電磁石とを備えたものである。

【０００８】

【作用】このような構成の再循環ポンプにあっては、全
体が磁性体又は両端部が磁性体からなるインペラをケー
シングの外部に設けられた電磁石から磁力を発生させる
ことにより、ケーシングと接触することなく水中で宙に
浮いた状態に保持することが可能となる。また、水中で
保持されたインペラに内蔵された永久磁石にケーシング
の外周に配置された駆動用電磁石より磁力を加えること
によりインペラ全体を回転させることが可能となる。従
って、軸受を用いずにインペラを支持し、且つ回転させ
ることができるので、摩耗や消耗といったポンプの損傷
が軽減することができる。

【０００９】

【実施例】以下本発明の一実施例を図面を参照して説明
する。図１は本発明による再循環ポンプの構成例を示す
縦断面図である。図１において、１はケーシングで、こ
のケーシングの上部には冷却水が流入する入口配管２が
接続され、また下部には冷却水が流出する出口配管３が
接続されている。

【００１０】また、このようなケーシング１内にはイン
ペラ４が軸方向に設けられ、このインペラ４はケーシン
グ１の上，下面に近接する外部位置に設置された上部電
磁石５及び下部電磁石６からの磁力により水中で宙に浮
いた状態で保持される。この場合、インペラ４は全体が
磁性体で構成されたものでもよく、またインペラ４の両
端付近の一部に磁性体７を備えたものでもよい。

【００１１】一方、インペラ４の上部及び下部に上段永
久磁石８及び下段永久磁石９が内蔵され、またこれら永
久磁石８，９に対応するケーシング１の外周部に上段駆
動用電磁石１０，下段駆動用電磁石１１が設けられてい
る。

【００１２】これら上段駆動用電磁石１０及び下段駆動
用電磁石１１は、図２に示すようにそれぞれ４個のコイ
ルで構成されている。これら４個のコイルは、上段駆動
用電磁石１０では対角上に向い合う２組のコイル、すな
わち上段Ａコイル１２と上段Ｂコイル１３に、下段駆動
用電磁石１１では対角上に向い合う２組のコイル、すな
わち下段Ａコイル１４と下段Ｂコイル１５に分割されて
いる。

【００１３】この場合、上段駆動用電磁石１０と下段駆
動用電磁石１１とは、図２に示すように同位相に配置し
てあり、上段駆動用電磁石１０のコイルと下段駆動用電
磁石１１のコイルとは位相が４５°だけずらして配置し
てある。

【００１４】次に上記のように構成された再循環ポンプ
の作用について説明する。ポンプ停止時は、電磁石５，
６からの磁力とインペラ４と自重とが釣合っている。ま
た、インペラ４の回転時は冷却水が入口配管２より流入
し、ケーシング１内を通って出口配管３より吐出され、
このときは冷却水の流体反力によりインペラ４は図の上
向きの力を受けるため、上部及び下部電磁石５，６から
の磁力はインペラ４の自重から流体反力を差引いた力と
釣合うようにすればよい。

【００１５】いま、図２の右側に示すように上段永久磁
石８の位相が上段Ｂコイル１３と一致し、下段永久磁石
９の位相が下段Ｂコイル１５と４５°だけずれた状態で
コイルの極性が図に示す極性になるように下段Ｂコイル
１５に電流を流すと、下段永久磁石９には図示矢印の方
向に力が生じ、その結果インペラ４は図示矢印方向に回
転する。

【００１６】次にコイルの極性を図２の状態で保持して
いると、上段及び下段永久磁石８，９の位相は図３の右
側に示す状態になる。そこで、図３に示すように上段永
久磁石８の位相が上段Ａコイル１２と４５°傾き、下段
永久磁石９の位相が下段Ａコイル１４と一致した瞬間に
下段Ｂコイル１５の電流を切り、上段Ａコイル１２にコ
イルの極性が図示極性になるように電流を流すと、上段
永久磁石８には図示矢印の方向に力が生じ、インペラ４
が図示矢印方向に回転する。

【００１７】さらに、図３に示す状態からインペラ４が
４５°だけ回転すると、上段永久磁石８及び下段永久磁
石９の位相は図４の右側に示す状態となる。そこで、図
４に示すように上段Ａコイル１２の電流を切り、下段Ｂ
コイル１５にコイルの極性が図示極性になるように電流
を流すと、下段永久磁石９には図示矢印の方向に力が働
き、インペラ４は図示矢印方向に回転する。

【００１８】このようにコイルに流す電流をインペラ４
の回転に伴って切換えることにより、インペラ４は連続
的に回転することになる。以上のように本実施例では、
ケーシング１内の長手方向に上、下部に永久磁石８，９
を内蔵したインペラ４を設け、このインペラ４をケーシ
ング１の上，下面に近接する外部位置に設置された上部
電磁石５及び下部電磁石６より磁力を発生させることに
より、ケーシング１と接触することなく、水中で宙に浮
いた状態に保持することが可能となり、また永久磁石
８，９に対応するインペラ４の外周に配置された電磁石
８，９の磁力を永久磁石８，９に加えることによってイ
ンペラ４を回転させるようにしたものである。

【００１９】従って、軸受を設けることなくインペラ４
を回転させることができるため、摩耗や疲労といったポ
ンプの損傷が軽減でき、原子炉の構造に対する健全性を
向上させることができる。さらに、インペラ４を支持す
る軸受が不要なことからシール部を設けなくてもよいの
で、パージ水を用いる必要がなく、放射性廃棄物の削減
を図ることができる。

【００２０】なお、本発明は上記実施例にのみ限定され
るものではなく、次のような構成としても前述同様の作
用効果を得ることができるものである。 （ａ）上記実施例において、インペラ４の垂直姿勢での
安定性を増すために、インペラ４の上部を中空にして上
部を軽くし、下部が重くなるように重量配分したインペ
ラを用いてもよい。 （ｂ）上記実施例では、図１に示すように通常運転中は
インペラ４が水中で宙に浮いているが、停止中にも上部
電磁石５及び下部電磁石６に電流を流しておかなければ
インペラ４を水中に保持できない。

【００２１】そこで、図１に示すように起動停止時には
上部電磁石５及び下部電磁石６に電流を流さなくてもす
むように、インペラ４の上，下端部に対応するケーシン
グ１に起動停止時のみ作用する上部起動停止用軸受１６
及び下部起動停止用軸受１７を設けるようにしてもよ
い。 （ｃ）上記実施例では、図２の右側に示すように駆動用
電磁石１０，１１を２組４個のコイルで構成したが、よ
り少ない消費電力でインペラ４を回転でき、インペラ４
の回転速度のむらを少なくするためにコイルの分割数を
多くしてもよい。

【００２２】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、電磁
石によりインペラを水中で浮いた状態で保持したまま回
転させることができるので、インペラを支持するための
軸受が不要であり、消耗や疲労といったポンプの損傷を
軽減でき、循環運転を何等支障をきたすことなく円滑に
行うことができる再循環ポンプを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による再循環ポンプの一実施例を示す断
面図。

【図２】同実施例の駆動原理を説明するための要部断面
図。

【図３】図２の状態から再循環ポンプが駆動された状態
を原理的に示す要部断面図。

【図４】図３の状態から再循環ポンプが駆動された状態
を原理的に示す要部断面図。

【符号の説明】

１……ケーシング、２……入口配管、３……出口配管、
４……インペラ、５……上部電磁石、６……下部電磁
石、７……磁性体、８……上段永久磁石、９……下段永
久磁石、１０……上段駆動用電磁石、１１……下段駆動
用電磁石、１２……上段Ａコイル、１３……上段Ｂコイ
ル、１４……下段Ａコイル、１５……下段Ｂコイル、１
６……上部起動停止用軸受、１７……下部起動停止用軸
受。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷却水が流入及び流出する配管が接続さ
   れたケーシングと、このケーシング内に設けられた全体
   又は両端部が磁性体からなるインペラと、このインペラ
   の両端部に対応する前記ケーシング外部に設けられ磁力
   により前記インペラを水中で宙に浮いた状態に保持する
   電磁石と、前記インペラに内蔵された永久磁石と、この
   永久磁石に対応する前記ケーシング外周部に非接触にて
   設けられ前記永久磁石に磁力を与えて前記インペラに回
   転力を発生させる駆動用電磁石とを備えたことを特徴と
   する再循環ポンプ。
2. 【請求項２】 インペラに内蔵される永久磁石及びケー
   シング外周部に非接触にて設けられる駆動用電磁石は、
   それぞれ２組として、そのいずれか１組の磁石対によっ
   てインペラに常に回転力を与えるようにしたことを特徴
   とする請求項１に記載の再循環ポンプ。