特許 6566684 遠心多段ポンプ、及び、遠心多段ポンプのメンテナンス方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6566684

(24)【登録日】2019年8月9日

(45)【発行日】2019年8月28日

(54)【発明の名称】遠心多段ポンプ、及び、遠心多段ポンプのメンテナンス方法

(51)【国際特許分類】

   F04D 29/70 20060101AFI20190819BHJP

   F04D 1/08 20060101ALI20190819BHJP

【ＦＩ】

   F04D29/70 F

   F04D1/08 A

【請求項の数】8

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2015-68706(P2015-68706)

(22)【出願日】2015年3月30日

(65)【公開番号】特開2016-188596(P2016-188596A)

(43)【公開日】2016年11月4日

【審査請求日】2018年3月23日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006208

【氏名又は名称】三菱重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000785

【氏名又は名称】誠真ＩＰ特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】落合 篤

(72)【発明者】

【氏名】濱田 圭

(72)【発明者】

【氏名】上満 憲二郎

【審査官】 原田 愛子

(56)【参考文献】

【文献】 実開昭５３−１０７３０１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開昭６３−２０１４００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５６−０５１６９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５１−１２６４０１（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０４Ｄ ２９／７０

Ｆ０４Ｄ １／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

主軸に沿って複数のインペラが設けられたロータと、
前記ロータを回転可能に支持し、前記複数のインペラの各々をそれぞれ収納する複数のインペラ室に分解可能に構成されたケーシングと、
を備え、
前記ケーシングには、前記ロータに交差する方向に沿って外部に連通するドレイン穴が設けられており、
前記複数のインペラ室間に設けられた隔壁の各々には、前記ロータの延在方向から見て前記ロータより前記ドレイン穴側において、前記ロータの延在方向に沿って貫通するように形成されたバイパス穴が設けられており、
前記バイパス穴は、前記複数のインペラの先端より前記ロータから離れた位置に設けられており、
前記バイパス穴の各々は、それぞれ前記ロータに沿って延在する共通のプラグが挿通可能に構成されていることを特徴とする遠心多段ポンプ。

【請求項2】

前記ロータは水平方向に沿って配置されており、
前記ドレイン穴は前記ケーシングのうち重力方向下方側に設けられていることを特徴とする請求項１に記載された遠心多段ポンプ。

【請求項3】

前記隔壁の各々に設けられた前記バイパス穴は、それぞれ前記ロータから等しい距離に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の遠心多段ポンプ。

【請求項4】

前記隔壁の各々に設けられた前記バイパス穴は、前記ドレイン穴に近づくにつれて前記ロータから離れるように勾配を有する流路が形成されるように設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の遠心多段ポンプ。

【請求項5】

前記ケーシングは、該ケーシング内を減圧可能な減圧装置が取付可能な取付部を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の遠心多段ポンプ。

【請求項6】

加圧水型原子炉を有する原子力プラント設備における格納容器スプレイポンプ、又は、一次冷却系への流体注入用ポンプであることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の遠心多段ポンプ。

【請求項7】

主軸に沿って複数のインペラが設けられたロータを回転可能に支持すると共に、前記複数のインペラの各々をそれぞれ収納する複数のインペラ室に分解可能に構成されたケーシングを備える遠心多段ポンプのメンテナンス方法であって、
前記複数のインペラ室間に設けられた隔壁に前記ロータより前記ドレイン穴側に前記ロータの延在方向に沿って設けられたバイパス穴を介して前記複数のインペラ室から導かれた流体を、前記ケーシングに前記ロータに交差する方向に沿って外部に連通するように設けられたドレイン穴から排出する排出工程と、
前記流体が排出されたケーシングを前記複数のインペラ室に分解する分解工程と、
を備え、
前記バイパス穴は、前記複数のインペラの先端より前記ロータから離れた位置に設けられており、
前記バイパス穴の各々は、それぞれ前記ロータに沿って延在する共通のプラグが挿通可能に構成されており、
前記排出工程では、前記バイパス穴の各々から前記プラグを取り除くことにより前記ドレイン穴から前記流体を排出することを特徴とする遠心多段ポンプのメンテナンス方法。

【請求項8】

前記分解工程の前に、
前記流体が排出されたケーシングに減圧装置を取り付ける減圧装置設置工程と、
前記減圧装置が取り付けられたケーシングを封止すると共に、前記減圧装置を稼働させる減圧工程と、
を更に備えることを特徴とする請求項７に記載の遠心多段ポンプのメンテナンス方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、主軸に沿って複数のインペラが設けられたロータを有する遠心多段ポンプ、及び、遠心多段ポンプのメンテナンス方法に関する。

【背景技術】

【0002】

昨今、ポンプ装置は流体の圧送手段の一つとして様々な用途に用いられている。この種のポンプ装置の一例として、ケーシング内で、主軸上に羽根車（以下、適宜「インペラ」と称する）が設けられたロータを回転させることで、遠心力を発生させ、流体を圧送する遠心ポンプがある。遠心ポンプでは、ロータの主軸上に複数のインペラを直列的に設けることでポンプ効率を向上させた、いわゆる遠心多段ポンプが知られている。

【0003】

この種の遠心多段ポンプの一例として、例えば特許文献１がある。特許文献１には、ガス混合液中で運転されるポンプが例示されており、特に縦軸上に複数のインペラが多段状に設けられることが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】昭６０−２８２９４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

遠心ポンプのようなポンプ装置では、保守管理のため分解点検を実施する場合には、事前にケーシング内の流体を排出する必要がある。特に、原子力発電プラントで使用されるポンプは人体に有害な成分を含む流体を取り扱う場合があり、分解点検時に流体が飛散することを防止するために、流体の排出作業に多くの時間を要している。特に遠心多段ポンプは単段式のものに比べて構造が複雑であり、排出時に内部に流体が残存しやすいという問題がある。

【0006】

このようなポンプ装置における流体排出作業は、ケーシングに設けられた排出用のドレイン穴を開放することによって行われる。遠心多段ポンプでは、各インペラが収納されるインペラ室毎にドレイン穴を設けることで排出を促進することも有効ではある。しかしながら、このような手法では、ドレイン穴の増加に伴ってケーシングに接合部が増加し、ポンプ稼働時の振動影響や材料の経年劣化等による漏洩のリスクが大きくなってしまうという問題がある。

【0007】

本発明の少なくとも１実施形態は上述の問題点に鑑みなされたものであり、メンテナンス時にケーシング内の流体を効率的に排出し、分解点検時に流体が飛散することを抑制可能な遠心多段ポンプ、及び、該遠心多段ポンプのメンテナンス方法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】

（１）本発明の少なくとも１実施形態に係る遠心多段ポンプは上記課題を解決するために、主軸に沿って複数のインペラが設けられたロータと、前記ロータを回転可能に支持し、前記複数のインペラの各々をそれぞれ収納する複数のインペラ室に分解可能に構成されたケーシングと、を備え、前記ケーシングには、前記ロータに交差する方向に沿って外部に連通するドレイン穴が設けられており、前記複数のインペラ室間に設けられた隔壁の各々には、前記ロータの延在方向から見て前記ロータより前記ドレイン穴側において、前記ロータの延在方向に沿って貫通するように形成されたバイパス穴が設けられている。

【0009】

上記（１）の構成によれば、ケーシングに設けられたドレイン穴が開放されると、複数のインペラ室にある流体は、インペラ室間を仕切る隔壁に設けられたバイパス穴を介してドレイン穴から外部に排出される。ここで各隔壁に設けられたバイパス穴は、ロータの延在方向から見てロータよりドレイン穴側に設けられているので、各インペラ室の流体は、バイパス穴を介してドレイン穴に導かれる。このような構成によって、ケーシング内の流体を外部に効率的に排出できるので、分解検査時にケーシング内に流体が残存することで飛散するリスクを効果的に低減できる。

【0010】

（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、前記ロータは水平方向に沿って配置されており、前記ドレイン穴は前記ケーシングのうち重力方向下方側に設けられている。

【0011】

上記（２）の構成によれば、ロータが水平方向に沿うように遠心多段ポンプを横置き配置とした際に、ケーシング内の流体は、重力によって重力方向下方側に設けられたドレイン穴から外部に効率的に排出される。例えば原子力発電プラントで用いられる遠心多段ポンプでは、遠心多段ポンプを横置きに配置することで重心を低くし、耐震性を向上できる。本構成では、遠心多段ポンプがこのような用途に採用された場合において特に、上記効果を効果的に享受できる。

【0012】

（３）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）の構成において、前記隔壁の各々に設けられた前記バイパス穴は、それぞれ前記ロータから等しい距離に設けられている。

【0013】

上記（３）の構成によれば、各バイパス穴はそれぞれロータから等しい距離に設けられているので、各インペラ室の流体をバイパス穴を介してドレイン穴にスムーズに導くことができる。

【0014】

（４）幾つかの実施形態では、上記（１）から（３）のいずれか１構成において、前記バイパス穴は、前記複数のインペラの先端より前記ロータから離れた位置に設けられており、前記バイパス穴の各々は、それぞれ前記ロータに沿って延在する共通のプラグが挿通可能に構成されている。

【0015】

上記（４）の構成によれば、各隔壁に設けられたバイパス穴の各々は、それぞれ互いに共通するプラグが挿通可能に構成されている。ここでインペラ室間の隔壁にバイパス穴が存在すると、当該バイパス穴を介して高圧側から低圧側に流体が逆流することにより、少なからずポンプ効率が低下するおそれがあるが、ポンプ稼働時に各バイパス穴に共通するプラグを挿通することでバイパス穴における逆流を抑制できる。本構成では特に、バイパス穴はインペラの先端よりロータから離れた位置に設けられているため、ポンプ稼働時にプラグを挿入した際にプラグがインペラに干渉することもない。

【0016】

（５）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）の構成において、前記隔壁の各々に設けられた前記バイパス穴は、前記ドレイン穴に近づくにつれて前記ロータから離れるように勾配を有する流路が形成されるように設けられている。

【0017】

上記（５）の構成によれば、それぞれのバイパス穴は、ドレイン穴に近づくにつれてロータから離れるように勾配を有する流路が形成されるように設けられる。これにより、ケーシング内における各バイパス穴の高さに勾配が生じるため、各インペラ室からドレイン穴に向かって流体が効率的に導かれる。

【0018】

（６）幾つかの実施形態では、上記（１）から（５）のいずれか１構成において、前記ケーシングは、該ケーシング内を減圧可能な減圧装置が取付可能な取付部を有する。

【0019】

上記（６）の構成によれば、ケーシングに減圧装置を取り付け可能に構成することで、仮に流体排出後にケーシング内に流体が残存している場合であっても、減圧装置を稼動することで真空乾燥により除去できる。これにより、ケーシングの分解検査時に流体が飛散するリスクをより一層低減することができる。

【0020】

（７）幾つかの実施形態では、上記（１）から（６）のいずれか１構成において、加圧水型原子炉を有する原子力プラント設備における格納容器スプレイポンプ、又は、一次冷却系への流体注入用ポンプである。

【0021】

上記（７）の構成によれば、このような用途に採用される遠心多段ポンプでは人体に対して有害な成分を含む流体が取り扱われるため、上述の各実施形態を採用することにより上記効果を特に効果的に享受できる。

【0022】

（８）本発明の少なくとも１実施形態に係る遠心多段ポンプのメンテナンス方法は上記課題を解決するために、主軸に沿って複数のインペラが設けられたロータを回転可能に支持すると共に、前記複数のインペラの各々をそれぞれ収納する複数のインペラ室に分解可能に構成されたケーシングを備える遠心多段ポンプのメンテナンス方法であって、前記複数のインペラ室間に設けられた隔壁に前記ロータより前記ドレイン穴側に前記ロータの延在方向に沿って設けられたバイパス穴を介して前記複数のインペラ室から導かれた流体を、前記ケーシングに前記ロータに交差する方向に沿って外部に連通するように設けられたドレイン穴から排出する排出工程と、前記流体が排出されたケーシングを前記複数のインペラ室に分解する分解工程と、を備える。

【0023】

上記（８）の方法によれば、上記構成を有する遠心多段ポンプをメンテナンスする際には、排出工程において、ケーシング内の流体を効率的に排出することで、分解工程にケーシング内に残存する流体が飛散することを効果的に防止できる。

【0024】

（９）幾つかの実施形態では、上記（８）の方法において、前記分解工程の前に、前記流体が排出されたケーシングに減圧装置を取り付ける減圧装置設置工程と、前記減圧装置が取り付けられたケーシングを封止すると共に、前記減圧装置を稼働させる減圧工程と、を更に備える。

【0025】

上記（９）の方法によれば、ケーシング内の流体を排出した後に、減圧装置を取り付けると共にケーシングを封止し、減圧装置を稼動させることで、ケーシング内に残存する流体を真空乾燥により除去できる。

【発明の効果】

【0026】

本発明の少なくとも１実施形態によれば、メンテナンス時にケーシング内の流体を効率的に排出し、分解点検時に流体が飛散することを抑制可能な遠心多段ポンプ、及び、該遠心多段ポンプのメンテナンス方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】本発明の少なくとも１実施形態に係る遠心多段ポンプが用いられる原子力プラントの全体構成を示す模式図である。

【図2】図１の原子力プラントの炉心及び格納容器スプレイの給水系統を示す模式図である。

【図3】本発明の少なくとも１実施形態に係る遠心多段ポンプを駆動用モータと共に正面及び側方から示す外観図である。

【図4】図３の遠心多段ポンプのＡ−Ａ線断面図である。

【図5】図４からケーシングを抽出して概略的に示す模式図である。

【図6】図４のケーシングへの減圧装置及び蓋部材の取り付け例を示す模式図である。

【図7】図５のケーシングの他の構成を概略的に示す模式図である。

【図8】図５のケーシングの更に他の構成を概略的に示す模式図である。

【図9】本発明の少なくとも１実施形態に係る遠心多段ポンプのメンテナンス方法を工程毎に示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0028】

以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
また例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。

【0029】

まず本発明の少なくとも１実施形態に係る遠心多段ポンプが用いられた原子力プラントの全体構成について説明する。図１は本発明の少なくとも１実施形態に係る遠心多段ポンプが用いられる原子力プラントの全体構成を示す模式図であり、図２は図１の原子力プラントの炉心及び格納容器スプレイの給水系統を示す模式図である。

【0030】

原子力プラントＡＰは、軽水を炉心冷却材及び中性子減速材として使用する軽水炉である。原子力プラントＡＰでは、原子炉１で原子核分裂反応によって生じた熱エネルギーで加熱された一次冷却水によって、蒸気発生器５で二次冷却水の高温高圧蒸気を生成し、当該蒸気によって発電が行われる。すなわち、原子力プラントＡＰは、加圧水型原子炉（ＰＷＲ：Ｐｒｅｓｓｕｒｉｚｅｄ Ｗａｔｅｒ Ｒｅａｃｔｏｒ）である原子炉１を備える原子力発電プラントである。原子力プラントＡＰは、一次冷却水が循環する一次冷却系を含む原子炉系ＣＳ１と、二次冷却水が循環する二次冷却系を含むタービン系ＣＳ２と、を備える。

【0031】

原子炉１は、原子核反応による熱エネルギーで一次冷却水を加熱する炉心２を収容する原子炉圧力容器７と、一次冷却水を加圧する加圧器４と、一次冷却水と二次冷却水との間で熱交換することで二次冷却水の高温高圧蒸気を発生させる蒸気発生器５と、一次冷却水を圧送する一次冷却水ポンプ６とが原子炉格納容器３に収納されて構成されている。炉心２は、低濃縮ウランを含む複数の燃料ペレットが被覆管内に積層されてなる複数の燃料棒を有する燃料集合体を含み、支持構造物（不図示）によって原子炉格納容器３に支持されている。

【0032】

原子炉系ＣＳ１における一次冷却水は、炉心２で原子核反応により生じた熱エネルギーによって加熱されると共に加圧器４によって加圧された後、配管８を介して蒸気発生器５に供給される。蒸気発生器５では、一次冷却水によって二次冷却水が加熱され、高温高圧蒸気が生成される。蒸気発生器５で二次冷却水を過熱することにより熱量を奪われた一次冷却水は、一次冷却水ポンプ６によって配管９を介して炉心４に戻される。

【0033】

尚、原子炉系ＣＳ１では、一次冷却水は炉心２によって３２０℃程度に加熱されると共に、加圧器４によって１５０−１６０気圧程度に加圧されることにより、沸騰が抑制されている。また蒸気発生器５では、高温高圧の一次冷却水によって二次冷却水は２７０度及び６０気圧程度の高温高圧蒸気（飽和蒸気）となる。

【0034】

タービン系ＣＳ２における二次冷却水は、蒸気発生器５で一次冷却水によって加熱されることで高温高圧蒸気となる。蒸気となった二次冷却水は、隔離弁１０が設けられた配管１１を介して蒸気タービン１２に供給される。蒸気タービン１２は高圧タービン１２Ａ及び低圧タービン１２Ｂを含んでおり、それぞれ二次冷却水の蒸気によって駆動される。発電機１３は、蒸気タービン１２によって駆動され、発電が実施される。

【0035】

蒸気タービン１２で仕事を終えた二次冷却水の蒸気は、復水器１４によって液体に戻される。復水器１４は冷却水として、循環ポンプ１５Ｐが設けられた取入管１５を介して取水された海水を使用しており、使用後の海水は排水管１６を介して排出される。復水器１４で液化された二次冷却水は配管１７を通り、復水ポンプ１８、グランドコンデンサ１９、復水脱塩装置２０、復水ブースタポンプ２１、低圧給水加熱器２２、及び、脱気器２３に供給される。脱気器２３の下流側には二次冷却水ポンプ２４が設けられており、二次冷却水は、高圧給水加熱器２５及び吸水制御弁２６が設けられた配管２７を介して蒸気発生器５に戻される。

【0036】

図２に示されるように、原子炉プラントＡＰには、異常発生時に原子炉格納容器７を冷却するための格納容器スプレイ３０、及び、炉心２に冷却水を注入するための炉心注入ライン３１Ａ、３１Ｂ及び３１Ｃが設けられている。格納容器スプレイ３０は原子炉圧力容器３の内側上方に支持されており、異常発生が検知された際に、下方にある原子炉格納容器７の内側に冷却水を散布する。散布された冷却水は、原子炉圧力容器３の下方に設けられたキャビティ３２に貯留される。

【0037】

復水貯蔵タンク（ＣＳＴ）３４及び燃料取替用水タンク（ＲＷＳＴ）３５は、格納容器スプレイ３０、並びに、炉心注入ライン３１Ａ、３１Ｂ及び３１Ｃの給水源であり、それぞれ復水及び燃料取替用水を貯留するタンクである。復水貯蔵タンク３４はライン３７を介して炉心注入ライン３１Ｃに接続されており、該炉心注入ライン３１Ｃには充てん／高圧注入ポンプ３６が設けられている。復水貯蔵タンク３４に貯蔵された復水は、充てん／高圧注入ポンプ３６によって注入先である一次冷却系より若干高い圧力になるように昇圧された後、炉心２に注入可能となっている。

【0038】

燃料取替用水タンク３５は炉心注入ライン３１Ａ及び３１Ｂに接続されており、該炉心注入ライン３１Ａ及び３１Ｂには格納容器スプレイポンプ３８Ａ及び３８Ｂが設けられている。燃料取替用水タンク３５に貯留されている燃料取替用水は、格納容器スプレイポンプ３８Ａ及び３８Ｂによって注水先である一次冷却系より若干高い圧力になるように昇圧された後、炉心２に注入可能となっている。また炉心注入ライン３１Ａ及び３１Ｂは、分岐ライン３９及び４０を介して格納容器スプレイ３０に接続されており、燃料取替用水タンク３５に貯留された燃料取替用水を格納容器スプレイ３０に供給可能に構成されている。
尚、分岐ライン３９及び４０は、格納容器スプレイ３０に接続される一方で、更に分岐することによりキャビティ３２にも燃料取替用水を供給可能に構成されている。

【0039】

ここで格納容器スプレイポンプ３８Ａ及び３８Ｂは、不具合発生時のバックアップ用として、代替ＣＶスプレイポンプ４１Ａ及び４１Ｂを備える。代替CVスプレイポンプ４１Ａ及び４１Ｂは、ライン３７と炉心注入ライン３１Ａ及び３１Ｂとの間にそれぞれ設けられた並列ライン４２Ａ及び４２Ｂ上に設けられている。このようなバックアップ構成を備えることにより、仮に格納容器スプレイポンプ３８Ａ及び３８Ｂが何らかの原因で動作不能な状態に陥ったり、格納容器スプレイポンプ３８Ａ及び３８Ｂの給水源である燃料取替用水タンク３５に異常が発生した場合においても、代替ＣＶスプレイポンプ４１Ａ及び４１Ｂを動作させることにより、復水貯蔵タンク３４を給水源として格納容器スプレイ３０への給水及び炉心注入を確保できる。

【0040】

このように原子力プラントＡＰでは各種ポンプが使用されているが、これらのポンプは使用用途に応じて仕様が選択される。本実施形態では特に、充てん／高圧注入ポンプ３６、代替ＣＶスプレイポンプ４１Ａ及び４１Ｂとして、遠心多段ポンプが採用されている（充てん／高圧注入ポンプ３６、代替ＣＶスプレイポンプ４１Ａ及び４１Ｂでは、その性質上、圧送の際における昇圧度が大きいためである）。このような充てん／高圧注入ポンプ３６、代替ＣＶスプレイポンプ４１Ａ及び４１Ｂでは、復水貯蔵タンク（ＣＳＴ）３４に貯留された復水及び燃料取替用水タンク（ＲＷＳＴ）３５に貯留された燃料取替用水のように、人体に有害な成分を含む流体を取り扱う。そのため、メンテナンス時にケーシングを分解点検する際には、予めケーシング内から流体を排出することで、分解時に流体が作業員に飛散することを防止する必要がある。このような課題は、以下に説明する遠心多段ポンプの構成及びメンテナンス方法によって達成される。

【0041】

続いて、本発明の少なくとも１実施形態に係る遠心多段ポンプ及びそのメンテナンス方法について説明する。以下の説明では、充てん／高圧注入ポンプ３６、代替ＣＶスプレイポンプ４１Ａ及び４１Ｂとして採用される遠心多段ポンプを符号５０で示すこととする。また、以下の説明では、充てん／高圧注入ポンプ３６、代替ＣＶスプレイポンプ４１Ａ及び４１Ｂについて個別に言及しない限りにおいて、これらのポンプは遠心多段ポンプ５０として共通の構成を有するものとする。

【0042】

図３は本発明の少なくとも１実施形態に係る遠心多段ポンプ５０を駆動用モータ５４と共に正面及び側方から示す外観図であり、図４は図３の遠心多段ポンプ５０のＡ−Ａ線断面図であり、図５は図４からケーシング５２を抽出して概略的に示す模式図であり、図６は図４のケーシング５２への減圧装置７０及び蓋部材７２の取り付け例を示す模式図であり、図７は図５のケーシング５２の他の構成を概略的に示す模式図であり、図８は図５のケーシング５２の更に他の構成を概略的に示す模式図である。

【0043】

図３に示されるように、遠心多段ポンプ５０は、ロータ５１と、該ロータ５１を内部に回転可能に支持しながら収納するケーシング５２と、を備える。ロータ５１は、その一端に動力源である駆動用モータ５４が連結されており、該駆動用モータ５４は遠心多段ポンプ５０と共通の台座５３上に設置されている。駆動用モータ５４は電源（不図示）から供給される電力で駆動され、遠心多段ポンプ５０に動力を供給する。
尚、駆動用モータ５４の電源は、通常の系統電源であってもよいし、該系統電源のバックアップ用の非常用電源であってもよいし、外部電源（例えば電源車のように移動体に搭載された移動電源）であってもよい。

【0044】

図４に示されるように、ロータ５１は、ケーシング５２に設けられた軸受５５によって両側を回転可能に支持されながら、ケーシング５２に収納されている。ロータ５１は、主軸５６に沿って設けられた複数のインペラ５７を有する。本実施形態では特に、遠心多段ポンプ５０は３段圧縮方式を採用しており、これに対応してロータ５１は３つのインペラ５７Ａ、５７Ｂ及び５７Ｃを有する。
尚、本実施形態ではケーシング５２としてシングルケーシングを例示しているが、ダブルケーシングであってもよい。

【0045】

ケーシング５２は、流体が吸入される吸入室５８と、該吸入された流体を多段圧縮する圧縮室５９と、該圧縮された流体を排出する排出室６０とを備える。ケーシング５２を構成する吸入室５８、圧縮室５９及び排出室６０は、それぞれ別部材として構成されており、ロータ５１を中心に同軸上に組み立てられている。メンテナンス時には、これらをロータ５１に沿ってそれぞれ移動させることにより、分解点検可能に構成されている。

【0046】

吸入室５８及び排出室６０には、ロータ５１の延在方向に交差する方向（ロータ５１の垂直方向）から流体が吸入及び排出されるように吸入口８０及び排出口８２が設けられている。
尚、吸入室５８及び排出室６０はボルト６１によって互いに連結されることにより、ケーシング５２の機械的強度が補強されている。

【0047】

圧縮室５９は、複数のインペラ５７の各々をそれぞれ収納する複数のインペラ室６２に更に分解可能に構成されている。本実施形態では、３つのインペラ５７Ａ、５７Ｂ及び５７Ｃに対応するように、３つのインペラ室６２Ａ、６２Ｂ及び６２Ｃが設けられている。隣接するインペラ室６２Ａ、６２Ｂ及び６２Ｃ間には、仕切り用の隔壁６３Ａ、６３Ｂ及び６３Ｃがそれぞれ設けられており、各インペラ室間６２Ａ、６２Ｂ及び６２Ｃでインペラ５７Ａ、５７Ｂ及び５７Ｃが回転することによって流体が多段圧縮されるように構成されている。
尚、圧縮室（インペラ室６２Ａ、６２Ｂ及び６２Ｃの各々）には圧力変換部であるディフューザ６７が設けられている。

【0048】

インペラ室６２Ａ、６２Ｂ及び６２Ｃもまた、上述の吸入室５８及び排出室６０と同様に、それぞれ別部材として構成されており、ロータ５１を中心に同軸上に組み立てられている。メンテナンス時には、これらをロータ５１に沿ってそれぞれ移動させることにより、分解点検可能に構成されている。

【0049】

ケーシング５２には、メンテナンス時に開放することでケーシング５２内の流体を外部に排出するためのドレイン穴６４が設けられている。ドレイン穴６４はロータ５１の延在方向に交差する方向に沿って開口されている。本実施形態では特に、ロータ５１が水平方向になるように遠心多段ポンプ５０が台座５３上に横置き設置された際に、ドレイン穴６４がロータ５１の延在方向から見て少なくともロータ５１より重力方向下方になるように設けられている（好ましくは、ドレイン穴６４はケーシング５２の内部空間のうち重力方向最下部に設けられるとよい）。ドレイン穴６４は通常時（非メンテナンス時）には封止されているが、メンテナンス時に開放されることによって、ケーシング５２内の流体は重力によってドレイン穴６４を介して外部に排出される。

【0050】

隔壁６３Ａ、６３Ｂ及び６３Ｃには、それぞれロータ５１の延在方向に沿って開口されたバイパス穴６６が設けられており、隣り合うインペラ室６２同士が連通されている。ここで各隔壁に設けられたバイパス穴６６はロータ５１の延在方向から見てドレイン穴６４側（すなわち遠心多段ポンプ５０が台座５３上に設置された際の重力方向下方側）に設けられている。そのため、各インペラ室６２にある流体は、バイパス穴６６を介してドレイン穴６４に導かれた後、ドレイン穴６４から外部に排出される。このようにケーシング５２内の流体が外部にスムーズに排出されるため、ケーシング５２を分解点検する際に、ケーシング５２に残存している流体が飛散することを効果的に防止することができる。

【0051】

尚、バイパス穴６６は隔壁６３Ａ、６３Ｂ及び６３Ｃと同様に、吸入室５８及び排出室６０との間の隔壁にも設けられている。これにより、インペラ室５７に加え、吸入室５８及び排出室６０にある流体も同様にバイパス穴６６を介してドレイン穴６４に導いて外部に排出することができる。

【0052】

ここで図４及び図５に示されるように、隔壁６３の各々に設けられたバイパス穴６６は、ロータ５１から等しい距離に設けられている。これにより、各インペラ室６２にある流体が各バイパス穴６６を通じてドレイン穴６４に向かってスムーズに導かれる。

【0053】

またケーシング５２は、該ケーシング５２内を減圧可能な減圧装置７０が取付可能な取付部７１を有する。図６は取付部７１に減圧装置７０が取り付けられた様子を示している。減圧装置７０を使用する際には、図６に示されるように吸入口８０を蓋部材７２で封止すると共に、ドレイン穴６４に接続されたドレイン配管６５を栓部材６８で封止することで、ケーシング５２の内部空間を外部から隔離し、気密性を確保する。蓋部材７２は例えばOリングを介して吸入口８０を封止するフランジ構造であってもよいし、吸入口８０に嵌合可能なねじ込み式のキャップであってもよい。
尚、図６では図示をわかりやすくするためにケーシング５２に収納されたロータ５１が破線で示されており、ケーシング５２のうちロータ５１を支持する軸受５５近傍もまた気密性が確保されている。

【0054】

この実施形態では、メンテナンス時にケーシング５２内から流体が排出された際に、減圧装置７０を稼動させることで、ケーシング５２内に少なからず残存した流体を真空乾燥により除去できる。これにより、ケーシング５２を分解点検する際に、ケーシング５２内に残存している流体が飛散することをより確実に防止できる。

【0055】

また他の実施例では、図７に示されるように、バイパス穴６６は各インペラ５７の先端よりロータ５１から離れた位置に設けられると共に、各バイパス穴６６には、ロータ５１に沿って延在する共通のプラグ９０が挿通可能に構成されている。隔壁６３にバイパス穴６６が設けられると、複数のインペラ室６２の流体は高圧側から低圧側に向かって少なからず逆流することにより、ポンプ効率が低下するおそれがある。本実施形態では、例えばポンプ稼働時（非メンテナンス時）にバイパス穴６６にプラグ９０を挿入して封止することで、このような流体の逆流を防止し、ポンプ効率の低下を防ぐことできる。またバイパス穴６６はインペラ５７の先端よりロータ５１から離れた位置にあるため、プラグ９０が挿入された状態でもインペラ５７に干渉することがない。一方、メンテナンス時にはプラグ９０をバイパス穴６６から取り除くことにより、上述したようにバイパス穴６６を介して各インペラ室６２からの流体はドレイン穴６４に導れ、外部に排出される。
尚、このようなプラグ９０のバイパス穴６６への脱着動作は自動的に行ってもよいし、手動によって行ってもよい。

【0056】

また他の実施例では、図８に示されるように、各隔壁６３のバイパス穴６６は、ドレイン穴６４に近づくにつれてロータ５１からの距離が離れるように流路が形成されるように設けられている。これにより、ケーシング５２内における各バイパス穴６６が設けられた流路に勾配が生じるため、各インペラ室５７からドレイン穴６４に向かって流体が効率的に導かれる。

【0057】

続いて上記構成を有する遠心多段ポンプ５０のメンテナンス方法について説明する。図９は本発明の少なくとも１実施形態に係る遠心多段ポンプ５０のメンテナンス方法を工程毎に示すフローチャートである。

【0058】

まず稼働中の遠心多段ポンプ５０を停止させ（ステップＳ１）、ケーシング５２に設けられたドレイン穴６４を開放することにより、ケーシング５２から流体を外部に排出する（ステップＳ２：排出工程）。ドレイン穴６４が開放されると、上述したように、各インペラ室６２の流体は隔壁６３に設けられたバイパス穴６６を介してドレイン穴６４に導かれた後、外部に排出される。遠心多段ポンプ５０は単段の遠心ポンプに比べて複雑な構造を有しているが、上記構成によって簡易な作業でケーシング５２内の流体を排出できる。

【0059】

続いて、流体が排出されたケーシング５２に減圧装置７０が取り付けられる（ステップＳ３：減圧装置設置工程）。具体的には、図６を参照して上述したように、取付部７１に減圧装置７０を取り付け、吸入口８０を蓋部材７２で封止し、ドレイン穴６４に接続されたドレイン配管６５を栓部材６８で封止することにより、ケーシング５２の内部空間を外部に対して隔離して、気密性を確保した後に、減圧装置７０を稼働される（ステップＳ４：減圧工程）。これにより、ケーシング５２内に少なからず残存した流体が真空乾燥されることによって除去される。
このようにケーシング内の流体が除去された後、ケーシング５２を各部材にに分解することにより分解点検が実施される（ステップＳ５：分解工程）。

【0060】

以上説明したように、本発明の少なくとも１実施形態によれば、ケーシング５２内に存在する流体を外部に効率的に排出できるので、分解点検時にケーシング内に残存した流体が飛散することを効果的に防止できる。

【産業上の利用可能性】

【0061】

本開示は、主軸に沿って複数のインペラが設けられたロータを有する遠心多段ポンプ、及び、該遠心多段ポンプのメンテナンス方法に利用可能である。

【符号の説明】

【0062】

１ 原子炉
２ 炉心
３ 原子炉格納容器
４ 加圧器
５ 蒸気発生器
６ 一次冷却水ポンプ
７ 原子炉圧力容器
１２ 蒸気タービン
１２Ａ 高圧タービン
１２Ｂ 低圧タービン
１３ 発電機
１４ 復水器
１５Ｐ 循環水ポンプ
１８ 復水ポンプ
１９ グランドコンデンサ
２０ 復水脱塩装置
２１ 復水ブースタポンプ
２２ 低圧給水加熱器
２３ 脱気器
２４ 二次冷却水ポンプ
２５ 高圧給水加熱器
２６ 吸水制御弁
３０ 格納容器スプレイ
３１ 炉心注入ライン
３２ キャビティ
３４ 復水貯蔵タンク（ＣＳＴ）
３５ 燃料取替用水タンク（ＲＷＳＴ）
３６ 充てん／高圧注入ポンプ
３８ 格納容器スプレイポンプ
４１ 代替ＣＶスプレイポンプ
５０ 遠心多段ポンプ
５１ ロータ
５２ ケーシング
５３ 台座
５４ 駆動用モータ
５６ 主軸
５７ インペラ
５８ 吸入室
５９ 圧縮室
６０ 排出室
６１ ボルト
６２ インペラ室
６３ 隔壁
６４ ドレイン穴
６５ 排出管
６６ バイパス穴
６８ ディフューザ
７０ 減圧装置
７１ 取付部
７２ 蓋部材
８０ 吸入口
８２ 排出口
９０ プラグ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】