JP2014096895A - 電磁ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】簡易に設置可能で導電性流体の流量を確保できる電磁ポンプを提供する。
【解決手段】実施形態によれば、電磁ポンプ１０は、コイルユニット１３を備える。コイルユニット１３は、配管１の外側に隣接して設けられた鉄心１１と、鉄心１１の周囲に配され、かつ配管１の軸方向と平行な軸の周囲に巻きつけられ、配管１の半径方向の外側で閉じたループを形成するコイル１２とを有し、配管１の半径方向の外側から取り付けが可能である。電磁ポンプ１０は、３相交流により駆動され、各相ごとのコイルユニット１３を備えており、各相ごとに配管１の半径方向の外側から取り付けが可能であることでもよい。あるいは、３相交流により駆動され、各相ごとのコイルユニット１３を備えており、３相分のコイルユニット１３を一括で配管１の半径方向の外側から取り付けが可能であることでもよい。
【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、電磁ポンプに関する。

液体金属等の導電性流体を駆動させる電磁ポンプは、機械式ポンプとは異なり可動部がなく構造が単純であり信頼性が高いというメリットがある。

従来の電磁ポンプとしては、コイルで移動磁場を発生させ、環状の流路内の導電性流体を駆動させる電磁ポンプが実用化されており、電磁ポンプの性能を高めるための技術が数多く提案されている。

たとえば配管に押し付けるためにばね内蔵の鉄心押さえ板を設置してコイルを配管に押し付けることによりコイルで発生した熱を効率よく流体に逃がす技術が開示されている。

特開平０６−２１７５２２号公報

たとえば、原子炉冷却材として液体金属を用いている高速炉の場合、液体金属の駆動には、機械式ポンプあるいは電磁ポンプが用いられている。ナトリウムのように化学的に活性の高い液体金属を冷却材として使用している場合は、万が一の災害等でポンプが故障した場合には、ポンプの分解点検あるいは交換などを簡易に行うことは難しい。

高速炉においては、原子炉冷却系の主たるライン以外の補助系でも多くのポンプを有している。このため、ポンプの故障が生じた場合、多重性を持たせていない系統においては循環能力を喪失した後の復旧が簡単ではないという問題があった。

ポンプの故障が発生した場合であっても液体金属の循環手段を確保することは、前記のような補助系ばかりでなく、原子炉の安全に係る系統においても信頼性の向上につながるというメリットがある。

そこで本発明の実施形態は、簡易に設置可能で導電性流体の流量を確保できる電磁ポンプを提供することを目的とする。

上述の目的を達成するため、本発明の実施形態は、少なくとも１個のコイルユニットを備えて配管内の導電性流体を駆動する電磁ポンプであって、前記コイルユニットは、前記配管の外側に隣接して設けられた鉄心と、前記鉄心の周囲に配され、かつ前記配管の軸方向と平行な軸の周囲に巻きつけられ、前記配管の半径方向の外側で閉じたループを形成するコイルと、を有し、かつ、前記コイルユニットは前記配管の半径方向の外側から取り付けが可能である、ことを特徴とする。

本発明の実施形態によれば、簡易に設置可能で導電性流体の流量を確保できる電磁ポンプを提供することができる。

本発明の第１の実施形態に係る電磁ポンプの図２の第I-I線矢視縦断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る電磁ポンプの図１の第II-II線矢視横断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る電磁ポンプの変形例の横断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る電磁ポンプの横断面図である。 本発明の第３の実施形態に係る電磁ポンプの縦断面図である。 本発明の第４の実施形態に係る電磁ポンプの横断面図である。 本発明の第５の実施形態に係る電磁ポンプの横断面図である。 本発明の第６の実施形態に係る電磁ポンプの横断面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態に係る電磁ポンプについて説明する。ここで、互いに同一または類似の部分には、共通の符号を付して、重複説明は省略する。
［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る電磁ポンプの図２の第I-I線矢視縦断面図である。

配管１内の流路２は、導電性の流体の流路である。導電性の高い流体としては、例えばナトリウムが挙げられる。電磁ポンプ１０は、配管１の外側に設置されている。電磁ポンプ１０は、鉄心１１および鉄心１１の周囲を囲むコイル１２を有する、ここで、鉄心１１とコイル１２で形成される単位をコイルユニット１３と以降では称することとする。

図１では、同一の筐体１４の中に、コイルユニット（Ｖ相）１３ａが２段、コイルユニット（Ｗ相）１３ｂが２段、コイルユニット（Ｕ相）１３ｃが２段の順に配されており、これらの３相を有するコイルユニット１３が収納されている。図１は、このような筐体１４が２組、配管１の軸方向に直列に取り付けられている例を示している。

図２は、本発明の第１の実施形態に係る電磁ポンプの図１の第II-II線矢視横断面図である。各コイルユニット１３は、配管１の外側にあって、かつ、配管１の外周を１８０°以下の範囲にわたって包囲している。図２では、１つのコイルユニットが約９０°の場合を示している。

図２では、筐体１４を一部切り欠いて鉄心１１を部分的に示している。鉄心１１は、多数の同一方向を向いて積層した積層板１１ａを有している。積層板１１ａは配管１の半径方向および配管１の軸方向に広がっている。

なお、積層板１１ａの向きは、これに限られない。配管１の周方向に層をなしてもよいし、渦電流損を低減する目的から設定すればよい。なお、鉄心１１内の積層板１１ａは、比透磁率の大きな材料が望ましい。

図２の破線で示したコイル１２は、鉄心１１の周囲を囲むように設けられている。コイル１２の向きは、配管１の軸方向と平行な軸の周囲に巻きつけられるように形成されている。コイル１２は、配管１の半径方向の外側で閉じたループを形成している。

図１に示すように、このように形成された鉄心１１とコイル１２が、コイルユニット（Ｖ相）１３ａ、コイルユニット（Ｗ相）１３ｂ、コイルユニット（Ｕ相）１３ｃを形成している。これらのコイルユニット１３ａ、１３ｂ、１３ｃは、それぞれ３相交流電源（図示せず）のＶ相、Ｗ相、Ｕ相に接続されている。また、この３つのコイルユニット１３ａ、１３ｂ、１３ｃは、同一の筐体１４に収納されている。

以上のように形成された本実施形態では、コイルユニット１３ａ、１３ｂ、１３ｃを配管１の外側から取り付けることができ、取付のために、配管１を切断したり、フランジを外したりなど、大規模な工事を必要としない。

コイルユニット１３ａ、１３ｂ、１３ｃと各電源との接続は、コイルユニット１３ａ、１３ｂ、１３ｃのそれぞれの外部に接続用の端子やコネクタを設けておくことにより容易に行うことができる。

各相のコイルユニット１３ａ、１３ｂ、１３ｃを３相交流電源の各相に接続し、この電源を生かすことにより、コイルユニット１３ａ、１３ｂ、１３ｃに通電され、移動磁場が形成される。移動磁場はコイルユニット１３ａ、１３ｂ、１３ｃから配管１内の流路２に及ぶ。このため、流路２内の導電性流体に渦電流が形成され、導電性流体が置かれている磁場と導電性流体内を流れる電流により導電性流体への駆動力が発生する。

特に３相交流による移動磁場によってスムーズな駆動力が得られ、流路内の導電性流体を駆動することができる。

なお、図２のように、配管１の軸方向に同一の位置において、４組のコイルユニット１３ａ、１３ｂ、１３ｃにより駆動する場合は、流路全体に確実に駆動力が及ぼされるが、たとえば、１組のコイルユニット１３ａ、１３ｂ、１３ｃで駆動しても導電性流体を駆動することは可能である。

以上のように本実施形態によれば、簡易に設置可能で導電性流体の流量を確保できる電磁ポンプを提供することができる。

図３は、本発明の第１の実施形態に係る電磁ポンプの変形例の横断面図である。第１の実施形態では、コイルユニット１３ａ、１３ｂ、１３ｃを有するコイルユニット１３は、４組で配管１の全周を包囲している場合を示したが、本変形例のように、周方向に２組のコイルユニット１３を配してもよい。コイルユニット１３が全周にわたって包囲していないが、配管１の口径に対して、互いに対向する２組のコイルユニット１３の移動磁場が、流路２の大部分をカバーするように設定することにより、流路２内の導電性流体にある程度均一な駆動力を与えることができる。

このように、本変形例では、さらに簡易に配管１に取り付けることができる。
［第２の実施形態］
図４は、本発明の第２の実施形態に係る電磁ポンプの横断面図である。電磁ポンプ１０は、Ｕ字形の平面形状のコイルユニット１３（図１参照）を有する。なお、コイルユニット１３は、３相交流の３相分がまとまった一組でもよいし、１相ずつでもよい。

コイルユニット１３は、Ｕ字形状であるために、１個のコイルユニット１３による磁場で、配管１の半周以上をカバーすることができる。このため、配管１からみての弧の角度が９０°以下の場合に比べて大きな駆動力を発揮することができる。

また、Ｕ字形状であるために、配管１の半径方向の外側から簡単に取り付けることができる。さらに、Ｕ字形形状であることから、配管１の外側から配管１に密着させた後の固定も、Ｕ字形の両方の先端間をバンドなどで結ぶことにより、配管１に固定する上でも固定しやすい形状である。

以上のように本実施形態によれば、簡易に設置可能で導電性流体の流量を確保できる電磁ポンプを提供することができる。
［第３の実施形態］
図５は、本発明の第３の実施形態に係る電磁ポンプの縦断面図である。本実施形態においては、コイルユニット（Ｖ相）１３ａ、コイルユニット（Ｗ相）１３ｂ、コイルユニット（Ｕ相）１３ｃの３つのコイルユニット１３ａ、１３ｂ、１３ｃが一段づつ、同一の筐体１４に収納されている。図５は、このような筐体１４が３組、配管１の軸方向に直列に取り付けられている例を示している。

このように一つの筐体１４に３相のコイルユニットが収納されていることによって、一つの筐体でポンプの機能を発揮できる。また、一つの筐体に収納されるコイルユニットの数を最小限とすることにより、運搬や、配管１への取り付けにおいて、取り扱う重量が軽減され、緊急時に行う可能性のある作業上の安全性が向上する。

また、最小単位で構成される筐体１４が、配管１に別々に取り付けられることによって、取り付けるための治具や支持構造がそれぞれのコイルユニット１３のみの荷重で済むため取り扱いが容易である。

また、周囲の機器、配管との干渉回避の上でも有利である。たとえば、３相分を３つに分割できるため、各相の電源との取合いを別々の方向にすることもできるなど配管１への設置上、配置上の制約も小さくなる。

以上のように本実施形態によれば、簡易に設置可能で導電性流体の流量を確保できる電磁ポンプを提供することができる。
［第４の実施形態］
図６は、本発明の第４の実施形態に係る電磁ポンプの横断面図である。

本実施形態においては、オス側固定金具２１およびメス側固定金具２２を有しており、この２種類の固定部材によって、コイルユニット１３は配管１に固定される。

メス側固定金具２２は、配管１の半径方向および配管１の軸方向に広がった板状であって、オス側固定金具２１との取合い孔２２ａを有する。また、メス側固定金具２２は、配管１の周方向に間隔を置いて配されている。

メス側固定金具２２は、取合い孔２２ａを有する複数の板を配管１に溶接することでもよい。また、取り付けたバンドを配管１に巻くことでもよい。あるいは、配管１の支持構造物を利用することでもよい。

コイルユニット１３は、配管１の周方向に沿って延びている。オス側固定金具２１は、コイルユニット１３のたとえば両端に回転自在に取り付けられており、メス側固定金具２２の取合い孔２２ａと嵌合して結合し、コイルユニット１３を配管１に固定する。

以上のように本実施形態においては、オス側固定金具２１およびメス側固定金具２２を有することによりコイルユニット１３の配管１への取り付けを容易に行うことができ、緊急時に行う可能性のある取付作業を迅速に行うことができ、導電性流体の流量を確保できる電磁ポンプを提供することができる。
［第５の実施形態］
図７は、本発明の第５の実施形態に係る電磁ポンプの横断面図である。

本実施形態による電磁ポンプ１０は、周方向に複数のコイルユニット１３を有し、これらの間を接続するジョイント２４を有する。

ジョイント２４は、伸縮自在であり、たとえば、コイルばねなどでもよい。ジョイント２４とコイルユニット１３とは、相互に脱着可能に形成されている。たとえば、コイル１２の両端をかぎ状に形成し、コイルユニット１３にこれを掛ける孔を形成することでもよい。

以上のように本実施形態においては、ジョイント２４を有することによりコイルユニット１３の配管１への取り付けを容易に行うことができ、緊急時に行う可能性のある取付作業を迅速に行うことができ、簡易に設置可能で導電性流体の流量を確保できる電磁ポンプを提供することができる。
［第６の実施形態］
図８は、本発明の第６の実施形態に係る電磁ポンプの横断面図である。本実施形態による電磁ポンプ１０は、配管１の周方向に配された４つのコイルユニット１３を備えている。また、固定用ベルト２３を有している。固定用ベルト２３によって、外側からコイルユニット１３を固縛し、配管１に密着することができる。

コイルユニット１３が配管１から離れると、コイルユニット１３で発生させた磁場が、配管１内の流路２内へ及ぶ割合が減少し、駆動力が低減する。

本実施形態においては、固定用ベルト２３によってコイルユニット１３を配管１に密着させ、コイルユニット１３で発生した磁力の有効活用を図ることができる。

また、コイルユニット１３の配管１への取り付けを容易に行うことができ、緊急時に行う可能性のある取付作業を迅速に行うことができ。簡易に設置可能で導電性流体の流量を確保できる電磁ポンプを提供することができる。
［その他の実施形態］
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。

また、各実施形態の特徴を組み合わせてもよい。

さらに、これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。

これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１…配管、２…流路、１０…電磁ポンプ、１１…鉄心、１１ａ…積層板、１２…コイル、１３…コイルユニット、１３ａ…コイルユニット（Ｖ相）、１３ｂ…コイルユニット（Ｗ相）、１３ｃ…コイルユニット（Ｕ相）、１４…筐体、２１…オス側固定金具（第１の固定部材）、２２…メス側固定金具（第２の固定部材）、２２ａ…取合い孔、２３…固定用ベルト、２４…ジョイント

Claims (6)

1. 少なくとも１個のコイルユニットを備えて配管内の導電性流体を駆動する電磁ポンプであって、
   前記コイルユニットは、
   前記配管の外側に隣接して設けられた鉄心と、
   前記鉄心の周囲に配され、かつ前記配管の軸方向と平行な軸の周囲に巻きつけられ、前記配管の半径方向の外側で閉じたループを形成するコイルと、
   を有し、かつ、
   前記コイルユニットは前記配管の半径方向の外側から取り付けが可能である、
   ことを特徴とする電磁ポンプ。
2. ３相交流により駆動され、
   各相ごとの前記コイルユニットを備えており、
   各相ごとの前記コイルユニットが前記配管の半径方向の外側から取り付けが可能である、
   ことを特徴とする請求項１に記載の電磁ポンプ。
3. ３相交流により駆動され、
   各相ごとの前記コイルユニットを備えており、
   ３相分の前記コイルユニットを一括で前記配管の半径方向の外側から取り付けが可能である、
   ことを特徴とする請求項１に記載の電磁ポンプ。
4. 前記配管の外壁に周方向に互いに間隔を持って取り付けられた複数の第１の固定部材と、
   前記コイルユニットの両端に取り付けられた複数の第２の固定部材とを有し、
   前記第１の固定部材と前記第２の固定部材とは互いに結合および分離が可能なように形成されて結合状態において前記コイルユニットを前記配管の外壁に固定できる、
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の電磁ポンプ。
5. 前記コイルユニットは複数であって、
   前記配管の周方向に隣接する前記コイルユニットどうしを互いに結合することによって前記配管の外壁における前記コイルユニットの位置決めを可能とする伸縮自在のジョイントをさらに備える、
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の電磁ポンプ。
6. 前記コイルユニットの外周を包囲して、前記コイルユニットを前記配管に押し付けて密着させるように締付け長さを調節可能なように形成された、固定用ベルトをさらに備えることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の電磁ポンプ。

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