異物捕捉用フィルタ
【課題】冷却水中の捕捉した異物の脱落を防止する異物捕捉フィルタ。
【解決手段】 複数の同一形状をし、所定間隔で配列された屈曲板と、この屈曲板の配列方向に交差する方向で、前記屈曲板の長手縁辺に等間隔Ａをもって固定された複数の第１格子板と、前記屈曲板の前記第１格子板が結合された長手縁辺とは反対側の長手縁辺に、前記等間隔Ａよりも大きな等間隔Ｂをもって固定された複数の第２格子板とを有して成る異物捕捉用フィルタ。
【解決手段】 複数の同一形状をし、所定間隔で配列された屈曲板と、この屈曲板の配列方向に交差する方向で、前記屈曲板の長手縁辺に等間隔Ａをもって固定された複数の第１格子板と、前記屈曲板の前記第１格子板が結合された長手縁辺とは反対側の長手縁辺に、前記等間隔Ａよりも大きな等間隔Ｂをもって固定された複数の第２格子板とを有して成る異物捕捉用フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は異物捕捉用フィルタに関し、流通する冷却水の圧力損失が小さく、冷却水中に存在する異物を捕獲することのできる異物捕捉用フィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来においては、燃料集合体に装荷される様々な異物捕捉用フィルタが開発されてきた。
【０００３】
特許文献１には、「・・・破片捕取装置であって、該破片捕取装置は、一対の重ね合わせた板を含んでおり、該板の各々は、実質的に同じ寸法、形状及びピッチの複数の孔を有しており、前記一対の板のうちの一方の板の前記孔は、該一対の板のうちの他方の板の前記孔からずれている、破片捕取装置とを備えた原子炉用の下部タイプレート・アセンブリ」が記載されている（特許文献１の請求項１及び図１０〜１４参照。）。
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載された破片捕取装置にあっては、孔を有する２枚の板をずらして重ね合わせているので、冷却水の流路を狭めているに過ぎず、流通方向に沿って直線状の異物が流通している場合は、板に形成されている孔から他の板に形成されている孔へと直線状の異物が通過する可能性があった。
異物が通過する可能性を低減するために、冷却水の流路を直線状にしないという改良が加えられてきた。
【０００５】
例えば特許文献２には、「・・・原子炉用の燃料集合体であって、この燃料集合体は冷却材中に含まれる固体異物を燃料集合体の入口側で捕捉するフィルタを備え、このフィルタに形成された複数の貫通孔は、入口から出口を直線で見通せない曲がり部を有し、さらにこれらの複数の貫通孔を流路開口面において千鳥格子状に配列したことを特徴とする燃料集合体」が記載されている（特許文献２の請求項１、図３及び５参照。）。
【０００６】
更に、特許文献３には、「・・・、前記異物フィルタが、複数の第１平板とこれらの前記第１平板と直交する方向に配置された複数の第２平板を組合せて構成された格子を含む一対の平板集合体を備え、それぞれの平板集合体において、各前記第１平板が前記下部タイプレートの軸方向と並行に配置され、各前記第２平板が前記軸方向に対して同じ向きに傾斜して配置され、前記一対の平板集合体のうちの一方である第１の平板集合体が、前記軸方向において、他方の第２の前記平板集合体よりも前記燃料棒側に配置されており、隣り合う前記第２平板間に形成される流路が、前記軸方向に対して斜めになるように、その入口から出口まで真っ直ぐに形成されており、前記第２平板集合体に形成される前記流路が、前記第１平板集合体に形成される前記流路と逆方向に傾斜されており、前記第１平板集合体の前記第１平板の下端が前記第２平板集合体の前記第１平板の上端と接触しており、前記第２平板集合体の前記流路の出口における前記第２平板の位置が、前記第１平板集合体の前記流路の入口におけるほぼ中央に配置され、前記第１平板集合体の前記流路の入口における第２平板の位置が、前記第２平板集合体の前記流路の出口におけるほぼ中央に配置されたことを特徴とする燃料集合体」が記載されている（特許文献３の請求項１及び図３〜５参照。）。
【０００７】
しかしながら、特許文献２及び３に記載されているような、流路を屈折させる構造にあっては、流通する冷却水の圧力損失が大きくなる。特許文献１のように孔を設けた板体を２枚重ねて、更に流路を変形するという技術的思想としては、例えば特許文献４に記載された発明を挙げることができる。
【０００８】
特許文献４には、「多数の流水孔を有する下部ノズルのアダプタプレート上面に支持格子を近接させ、この支持格子の格子板にて上記流水孔出口を細分化してなる原子燃料集合体において、上記流水孔の軸角度を上記支持格子の流路方向に対して傾斜させ、かつ隣合う列の流水孔同士の傾きを互いに逆方向となしたことを特徴とする原子燃料集合体」が記載されている（特許文献４の請求項１、図５及び６参照。）。
また、特許文献５には、「冷却材が通過する入口側と出口側との間を真っ直ぐに貫通する流路が存在しないように、中間部分が入口側と出口側に対し水平方向にずれている湾曲プレートを或る等間隔で配列した燃料集合体のデブリフィルタにおいて、前記湾曲プレートの流水面に突起を局部的に設けて流路開口部を仕切ったことを特徴とする燃料集合体のデブリフィルタ」が記載されている（特許文献５の請求項１）。
【０００９】
しかしながら、圧力損失の充分な低減と異物の捕獲とを両立することのできる異物捕捉用フィルタは無かった。
また、上記従来のフィルタを装着した燃料集合体を原子炉内の冷却水中に浸漬した場合、フィルタ内を通過する冷却水流とともに搬送された針状、あるいはワイヤ状の異物がフィルタ内に留めおかれてフィルタの下流側に抜け出ないようにはなっているが、燃料集合体を原子炉内の冷却水から引き上げたとき、あるいは原子炉内に燃料集合体を挿入したまま冷却水を排出したときには、フィルタ内に留めおかれていた前記異物が重力に従ってフィルタの下部からフィルタ外に排出され、結局のところ前記異物が原子炉内から除去されることがないという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平８−２４０６８０号公報
【特許文献２】特開２００４−３１７５２２号公報
【特許文献３】特許第３９７７９６９号
【特許文献４】特開平８−１０５９８８号公報
【特許文献５】特開平２００１−１１６８７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
この発明が解決しようとする課題は、流通する冷却水の圧力損失が小さく、冷却水中に存在する異物を確実に捕獲し、かつ、捕獲された異物が、フィルタ外に脱落し難い異物捕捉用フィルタを提供することである。
【００１２】
この発明が解決しようとする別の課題は、設置領域の縮小を図ることのできる異物捕捉用フィルタを提供することである。
【００１３】
この発明が解決しようとする他の課題は、製造工程の低減を図ることのできる異物捕捉用フィルタを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記課題を解決するための手段は、
（１） 複数の同一形状をした屈曲板と、複数の同一形状をした第１格子板と、複数の同一形状をした第２格子板とを備える異物捕捉用フィルタであって、
前記第１格子板は、短冊状に形成された板であり、
前記第２格子板は、短冊状に形成された板であり、
前記屈曲板は、短冊状に形成された第１傾斜板と前記第１傾斜板の長手方向に沿う長手縁辺を共有して短冊状に形成された第２傾斜板とを有し、
第１傾斜板同士及び第２傾斜板同士が互いに平行になるように配列された複数の屈曲板における前記第１傾斜板の、第２傾斜板と共有する長手縁辺とは反対側の第１長手縁辺と、前記第１格子板の長手方向に沿う長手縁辺とが交差するように、前記屈曲板と前記第１格子板とが固定され、かつ、前記複数の前記第１格子板の前記屈曲板に対する固定間隔が等間隔であり、
前記複数の屈曲板における前記第２傾斜板の、第１傾斜板と共有する長手縁辺とは反対側の第２長手縁辺と、前記第２格子板の長手方向に沿う長手縁辺とが交差するように、前記屈曲板と前記第２格子板とが固定され、かつ、前記複数の前記第２格子板の前記屈曲板に対する固定間隔が互いに等間隔であるとともに前記複数の前記第１格子板の前記屈曲板に対する固定間隔よりも大きい間隔であり、
前記屈曲板に固定された前記第１格子板の、前記第２格子板に向う長手縁辺と、前記屈曲板に固定された前記第２格子板の、前記第１格子板に向う長手縁辺とが非接触状態であることを特徴とする異物捕捉用フィルタであり、
（２） 前記第１格子板は、その板の長手方向に沿う長手縁辺に、長手方向に対して斜めに形成された複数の第１傾斜切目を有してなり、
前記第２格子板は、その板の長手方向に沿う長手縁辺に、長手方向に対して斜めに形成された複数の第２傾斜切目を有してなり、
前記屈曲板の前記第１長手縁辺が前記第１格子板の第１傾斜切目に挿入及び固定され、
前記屈曲板の前記第２長手縁辺が前記第２格子板の第２傾斜切目に挿入及び固定されて成る（１）に記載の異物捕捉用フィルタであり、
（３） 前記屈曲板は、前記第１長手縁辺に、前記長手方向に直交する方向に形成された複数の第１切目を有し、かつ、前記第２長手縁辺に、前記長手方向に直交する方向に形成された複数の第２切目を有し、
前記複数の屈曲板における前記第１切目と前記第１格子板における前記第１傾斜切目とが噛み合うように組み合わされ、前記複数の屈曲板における前記第２切目と前記第２格子板における前記第２傾斜切目とが噛み合うように組み合わされて成る（２）に記載の異物捕捉用フィルタであり、
（４） 前記屈曲板は、前記第１長手縁辺に、前記長手方向に直交する方向に形成された複数の第１切目を有し、かつ、前記第２長手縁辺に、前記長手方向に直交する方向に形成された複数の第２切目を有し、
前記第１格子板の長手縁辺が前記屈曲板の前記第１傾斜切目に挿入及び固定され、
前記第２格子板の長手縁辺が前記屈曲板の前記第２傾斜切目に挿入及び固定されて成る（１）に記載の異物捕捉用フィルタである。
【発明の効果】
【００１５】
この発明によると、第１格子板の長手縁辺と第２格子板の長手縁辺とが非接触であることにより、屈曲板のみで形成されて成る流路、換言すると断面積が冷却水の流入口よりも大きい流路によって圧力損失を低減することができると共に、屈曲板に沿って冷却水を整流することができるので、流通する冷却水の圧力損失が小さい異物捕捉用フィルタを提供することができる。更に、この発明によると、冷却水の流入する部位と流出する部位に第２格子板及び第１格子板と屈曲板とにより断面積の小さい流路が形成されていることによって、冷却水が流入してから流出するまでに２度の異物を捕集する機会が生じるので、異物を確実に捕捉可能であると共に、捕捉された異物が、第１格子板と屈曲板とで形成される第１格子と、第２格子板と屈曲板とで形成される第２格子との間のフィルタ内部に、留まるため、冷却水流を止めた場合あるいは冷却水からこのでも、フィルタ外に脱落することがない。
【００１６】
また、この発明によると、第１格子板及び第２格子板、並びに／又は屈曲板に切目が設けられており、切目と長手縁辺とが又は切目と切目とが組合せられる。
【００１７】
このことにより、切目を設けない場合に比べて、冷却水が流入する部位から流出する部位までの寸法を縮小することができるので、設置領域の小さい異物捕捉用フィルタを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、この発明に係る異物捕捉用フィルタの一実施態様を示す平面図である。
【図２】図２は、図１に示した異物捕捉用フィルタの正面図である。
【図３】図３は、図１に示した異物捕捉用フィルタの一部拡大斜視図である。
【図４】図４は図１に示した異物捕捉用フィルタにおける俯瞰図であり、(a)は、図１に示した異物捕捉用フィルタにおける第２格子を見た俯瞰図であり、（ｂ）は、図１に示した異物捕捉用フィルタにおける第１格子を見た俯瞰図である。
【図５】図５は、この発明に係る異物捕捉用フィルタの他の実施態様を示す俯瞰図である。
【図６】図６は、この発明に係る異物捕捉用フィルタにおける第１格子板の一実施態様を示す平面図である。
【図７】図７は、この発明に係る異物捕捉用フィルタにおける屈曲板の一実施態様を示す平面図である。
【図８】図８は、この発明に係る異物捕捉用フィルタの他の態様を示す平面図である。
【図９】図９は、この発明に係る異物捕捉用フィルタ内における異物の捕捉状態の一態様を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下においては、この発明に係る異物捕捉用フィルタの一実施態様を、図面を参照しつつ説明する。先ず、図１〜３には、異物捕捉用フィルタの向きをそれぞれ変えて示した。なお、図１は、異物捕捉用フィルタにおいて、後述の第１格子板と第２格子板との長手方向に沿った面を示している。図２は、異物捕捉用フィルタにおいて、後述の屈曲板の長手方向に沿った面を示している。図３は、異物捕捉用フィルタの斜視図を示している。異物捕捉用フィルタは、燃料集合体における下部タイプレート又は燃料支持金具側面の冷却材流入口に炉心オリフィスに代えて付設することにより、燃料集合体内を流通する冷却水中に混入している異物を捕集することができる。
【００２０】
図１に示す異物捕捉用フィルタ１は、複数の同一形状をした屈曲板２と、複数の同一形状をした第１格子板３と、複数の同一形状をした第２格子板４とを備える。
【００２１】
第１格子板３と第２格子板４とは、それぞれ短冊状に形成された板体である。また、屈曲板２は、短冊状に形成された第１傾斜板５と、第１傾斜板５の長手方向に沿う長手縁辺６を共有して短冊状に形成された第２傾斜板７とを有する。
【００２２】
なお、屈曲板２の第１傾斜板５及び第２傾斜板７の各部位の寸法及び第１傾斜板５と第２傾斜板７とが成す角度等は、異物の捕集能力及び冷却水の圧力損失等を考慮して、好適な数値を選定する。更に、第１格子板３の短辺、長辺及び厚みの各寸法と、第２格子板４の短辺、長辺及び厚みの各寸法とは、同一に形成されている。よって、製造時に１種類の短冊状の板体を製造することにより、第１格子板３と第２格子板４とを得ることができる。もっとも、この発明に係る異物捕捉用フィルタにおいて、第１格子板と第２格子板との各部位の寸法は、異物の捕集能力及び冷却水の圧力損失等を考慮して、同一にしなくとも良い。
【００２３】
この発明に係る異物捕捉用フィルタにおいて、屈曲板は、この発明の目的を達成することができるように、屈曲して成る板体であれば、その製造方法に制限なく製造されることができる。具体的には、屈曲板は、例えば長手縁辺と短手縁辺とを有する一枚の矩形板を一方の短手縁辺の中点と他方の短手縁辺の中点とを結ぶ仮想的な長手方向の線において山折りに、又は谷折りに折り曲げることにより、第１傾斜板と第２傾斜板とを有する屈曲した板体として形成される。第１傾斜板と第２傾斜板とは、矩形板における折り曲げられた箇所を、長手縁辺として共有している。屈曲板は、このように前記矩形板を屈曲することにより形成することができるが、２枚の短冊状の板が相互に傾斜しているように、２枚の短冊状の板における長手縁辺同士を溶着等によって結合することにより、長手縁辺が共有された第１傾斜板と第２傾斜板とを有する屈曲板としてもよい。屈曲板における第１傾斜板における短手方向の縁辺と第２傾斜板における短手方向の縁辺とは同じ寸法で有っても異なる寸法であってもよい。
【００２４】
この発明に係る異物捕捉用フィルタにおいて、複数の屈曲板が、第１傾斜板同士及び第２傾斜板同士が互いに平行になるように配列されている。
異物捕捉用フィルタを形成する全ての屈曲板における第１傾斜板及び第２傾斜板が同じ形状を有し、しかも全ての屈曲板がいずれも、第１傾斜板と第２傾斜板とのなす角度を同じにしている場合には、第１傾斜板同士及び第２傾斜板同士が互いに平行になるように、全ての屈曲板を配列することは容易である。
異物捕捉用フィルタを形成する全ての屈曲板における第１傾斜板が全て同じ形状であり、また全ての屈曲板における第２傾斜板が全て同じ形状であり、全ての屈曲板における第１傾斜板の大きさと第２傾斜板の大きさとが相違するときには、同じ大きさの第１傾斜板が平行に、また同じ大きさの第２傾斜板が平行に配列されるように、複数の屈曲板の方向性を選択してこれらを配列する必要がある。
ともかく、第１傾斜板５同士及び第２傾斜板７同士が互いに平行になるように配列された複数の屈曲板２において、前記第１傾斜板の前記長手縁辺６とは反対側の第１長手縁辺８と、第１格子板３の長手方向に沿う長手縁辺９とが交差するように、屈曲板２と第１格子板３とが固定されている。更に言うと、図１〜３に示すように、屈曲板２及び第１格子板３は、屈曲板２の第１長手縁辺８と第１格子板３の長手縁辺９とが直交するように、屈曲板２と第１格子板３とが固定されている。
【００２５】
また、複数の屈曲板２において、前記第２傾斜板７の前記長手縁辺６とは反対側の第２長手縁辺１０と、第２格子板４の長手縁辺１２とが交差するように、屈曲板２と前記第２格子板４とが固定されている。更に、図１〜３に示すように、屈曲板２及び第２格子板４は、屈曲板２の第２長手縁辺１０と第２格子板４の長手縁辺１２とが直交するように、屈曲板２と第２格子板４とが固定されている。
【００２６】
異物捕捉用フィルタ１においては、図１〜３に示すように、第１格子板３の長手縁辺９と第２格子板４の長手縁辺１２とが非接触、つまり隔絶した状態となって配置される。このような配置構成であると、図１において、下方から上方に向けて冷却水が流通する場合に、屈曲板２と第２格子板４とにより形成される冷却水流入用の流路、及び、屈曲板２と第１格子板３とにより形成される冷却水流出用の流路は、隣接する屈曲板２の第１傾斜板５同士及び第２傾斜板７同士で形成される流路に比べると、流路の断面積が小さい。したがって、異物捕捉用フィルタ１には、異物捕捉用フィルタ１を通過する冷却水の流路の断面積が相対的に小さい部分と、相対的に大きい部分とが存在していることになる。
【００２７】
なお、以下においては、断面積が小さい流路であって冷却水が異物捕捉用フィルタ１内に流入する際に通過する流路、すなわち第２格子板４と屈曲板２の第２傾斜板７とにより形成される流路を、流入路１３と称することがある。また、断面積が大きい流路、すなわち流路の形成に第１格子板３及び第２格子板４が寄与しておらず、屈曲板２のみで形成される流路を、屈曲流路部１４と称することがある。更に、断面積が小さい流路であって冷却水が異物捕捉用フィルタ１外に流出する際に通過する流路、すなわち第１格子板３と屈曲板２の第１傾斜板５とにより形成される流路を、流出路１５と称することができる。
【００２８】
ここで、冷却水が異物捕捉用フィルタ１内を流通するときの作用について、説明する。先ず、冷却水は、流入路１３、屈曲流路部１４、及び流出路１５を、この順番に流通することになる。冷却水は、異物捕捉用フィルタ１を通過する前は流入路１３、屈曲流路部１４及び流出路１５のいずれに比べても断面積が大きい流路を流通していることが多いので、冷却水が流入路１３に流入したときに圧力損失が大きくなる。しかしながら、冷却水は異物捕捉用フィルタ１外の流路よりは断面積が小さいが、流入路１３よりは断面積が大きい屈曲流路部１４において大幅に圧力損失が小さくなる。更に、屈曲流路部１４は、冷却水の流通が完全には自由になっておらず、屈曲板２によって整流作用が働く。屈曲流路部１４内部においては、流入部１３から流出部１５に至るまで、整流作用によって冷却水が円滑に流通する。屈曲流路部１４において整流作用が働いているので、屈曲流路部１４から流出部１５内に冷却水が流通しても圧力損失は大きくならない。最後に、冷却水は、小さい圧力損失を維持しつつ、流出部１５を通って異物捕捉フィルタ１外に流出する。結果として、冷却水が断面積の小さい流路を流通することにより圧力損失の増大は避けられなかった従来の異物捕捉用フィルタに比べて、この発明に係る異物捕捉用フィルタは、屈曲板により形成される屈曲流路部が設けられているので、圧力損失を大幅に低減し、更にその小さい圧力損失を維持しつつ冷却水を流通させることができる。
【００２９】
更に、異物捕捉用フィルタ１は、断面積の小さい流路が流入路１３及び流出路１５と２つ設けられているので、冷却水中に含まれる異物を捕集することのできる機会が２回ある。したがって、断面積の小さい流路を１つ設けて成る従来の異物捕捉用フィルタに比べて、異物捕捉用フィルタ１は異物をより確実に捕集することができる。
【００３０】
この発明に係る異物捕捉用フィルタにおいて、屈曲板、第１格子板及び第２格子板の材料としては、冷却水によって溶解する等の変質を生じることがなく、異物によって不可逆的な破損を生じない材料によって形成されていることが好ましく、例えば金属、更に言うとステンレス、及びインコネル等を挙げることができる。
【００３１】
異物捕捉用フィルタ１を第１格子板３の側から俯瞰した図を、図４ａに、第２格子板４の側から俯瞰した図を、図４ｂに示す。図４ａに示すように、屈曲部２の第１長手縁辺８と第１格子板３の長手縁辺とが直交するように、屈曲部２と第１格子板３とが配置されており、図４ｂに示すように、屈曲部２の第２長手縁辺１０と第２格子板４の長手縁辺とが直交するように、屈曲部２と第２格子板４とが配置されている。
ここで、図４ｂに示された、隣接する第２格子板４の屈曲板２に対する固定間隔が、図４ａに示された、隣接する第１格子板３の屈曲板２に対する固定間隔よりも大きくなっており、図４bに示された、第２格子の格子密度が、図４ａに示された、第１格子の格子密度よりも低くなっている。
このように、この発明においては、流入部１３の格子密度が流出部１５の格子密度よりも低い（あるいは小さい）ことにより、第１格子板３では捕捉される程度の大きさの異物が、第２格子４に捕捉されることなく、前記第２格子板４を通過し、最終的に、異物捕捉用フィルタ内部に形成された屈曲流路部内に捕捉されるので、冷却水流を止めた場合、又はこの異物捕捉用フィルタを装着した燃料集合体を冷却水から引き上げた場合に、前記屈曲流路部内に捕捉された異物が異物捕捉用フィルタの外に排出されることが、防止される。
さらに、この発明においては、屈曲板の第１長手縁辺と第１格子板の長手縁辺とは交差していれば良いので、例えば図５に示すように、屈曲部２１の第１長手縁辺８１と第１格子板３１の長手縁辺とが傾斜して交差するように、屈曲部２１と第１格子板３１とが配置されていても良い。屈曲部の第１長手縁辺と第１格子板の長手縁辺との交差態様について、異物捕捉用フィルタ１及び異物捕捉用フィルタ１１のいずれを採用するかは、異物捕捉用フィルタが設置される燃料集合体内を流通する冷却水中に含まれる異物の形状及び大きさに応じて決定すれば良い。
【００３２】
また、屈曲板と第１格子板との固定、及び屈曲板と第２格子板との固定は、燃料集合体内を流通する冷却水から受ける圧力によって屈曲板、第１格子板及び第２格子板が分離しない程度に固定されていれば良く、例えばそれぞれの接点を溶接する等して固定する態様を挙げることができる。
【００３３】
この発明に係る異物捕捉用フィルタにおいて、屈曲板の第１長手縁辺と第１格子板の長手縁辺又は第２格子板の長手縁辺との固定態様として、例えば単に縁辺同士を点接触させて溶接して固定する態様であっても良いが、第１格子板及び第２格子板、並びに／又は屈曲板に切目を設けて、切目と各部材とを又は切目同士を組合せて固定する態様であっても良い。なお、図１〜５に示した実施態様は、いずれも屈曲板、第１格子板、及び第２格子板の全てに切目を設けて、切目同士が噛み合うように組合せて固定する態様である。各部材に切目を設ける態様について以下に説明する。
【００３４】
図６には、図１〜４に示した異物捕捉用フィルタ１における第１格子板３を示した。
【００３５】
第１格子板３は、第１格子板３の長手方向に沿う長手縁辺９に、長手方向に対して斜めに形成された複数の第１傾斜切目１６を有して成る。前記異物捕捉用フィルタ１における第１格子板３及び第２格子板４は、各寸法が同一であるので、図６に示すように形成された第１格子板３を第２格子板４としても用いることができる。第１格子板と第２格子板との寸法を変えて作成する場合は、図６には示していないが、第２格子板４の長手縁辺１２に、長手方向に対して斜めに形成された複数の第２傾斜切目を形成すると良い。
【００３６】
仮に、第１格子板３及び第２格子板４にのみ切目を設けた場合、屈曲板２の第１長手縁辺８が第１格子板３の第１傾斜切目１６に挿入され、相互の摩擦力で固定されることにより、流出路１５が形成される。また、屈曲板２の第２長手縁辺１０が第２格子板４の第２傾斜切目に挿入された上で固定されることにより、流入路１３が形成される。
【００３７】
第１傾斜切目１６及び第２傾斜切目を設けて、第１傾斜切目及び第２傾斜切目に屈曲板の第１長手縁辺及び第２長手縁辺をそれぞれ挿入及び固定することにより、切目を設けずに単に縁辺同士を点接触させて固定する態様に比べて、流入路から流出路までの寸法が小さくなるので、小型の異物捕捉用フィルタに形成することができ、狭い設置領域にこの小型の異物捕捉用フィルタを配置することができる。
【００３８】
図７には、図１〜４に示した異物捕捉用フィルタ１における屈曲板２を示した。
【００３９】
屈曲板２は、第１長手縁辺８に、屈曲板２の長手方向に直行する方向に形成された複数の第１切目１７を有し、かつ、第２長手縁辺１０に、屈曲板２の長手方向に直行する方向に形成された複数の第２切目１８を有する。
この発明においては、前記屈曲板における第１傾斜板の第１長手縁辺に等間隔に設けられた複数の切目の数が、第２傾斜板の第２長手縁辺に等間隔に設けられた複数の切目の数よりも多い。これにより、前記複数の前記第１格子板の前記屈曲板に対する固定間隔が等間隔であり、かつ、前記複数の前記第２格子板の前記屈曲板に対する固定間隔が等間隔であり、前記複数の前記第２格子板の前記屈曲板に対する固定間隔が、前記複数の前記第１格子板の前記屈曲板に対する固定間隔よりも大きくなる。
【００４０】
仮に、屈曲板２にのみ切目を設けた場合、第１格子板３の長手縁辺９が屈曲板２の第１切目１７に挿入された上で固定されることにより、流出路１５が形成されることになる。また、第２格子板４の長手縁辺１２が屈曲板２の第２切目１８に挿入され、相互の摩擦力で固定されることにより、流入路１３が形成されることになる。
【００４１】
第１切目及び第２切目を設けて、第１切目及び第２切目に第１格子板の長手縁辺及び第２格子板の長手縁辺をそれぞれ挿入及び固定することにより、切目を設けずに単に縁辺同士を点接触させて固定する態様に比べて、流入路から流出路までの寸法が小さくなるので、小型の異物捕捉用フィルタに形成することができ、狭い設置領域にこの小型の異物捕捉用フィルタを配置することができる。
【００４２】
屈曲板、第１格子板及び第２格子板に切目を設ける更に別の態様としては、屈曲板、第１格子板及び第２格子板のいずれにも切目を設けて、屈曲板における前記第１切目と前記第１格子板における前記第１傾斜切目とが噛み合うように組み合わされて固定され、屈曲板における前記第２切目と前記第２格子板における前記第２傾斜切目とが噛み合うように組み合わされて固定される態様を挙げることができる。
【００４３】
この態様も上述の切目を設けて成る態様と同様に、切目を設けずに単に縁辺同士を点接触させて固定する態様に比べて、流入路から流出路までの寸法が小さくなるので、小型の異物捕捉用フィルタに形成することができ、狭い設置領域にこの小型の異物捕捉用フィルタを配置することができる。
【００４４】
なお、各部材に切目を設ける場合に、屈曲板に形成される第１切目の数が第１格子板の数と同じであり、屈曲板に形成される第２切目の数が第２格子板の数と同じであり、屈曲板の数が第１傾斜切目の数及び／又は第２傾斜切目の数と同数である態様であるのが好ましい。この態様によると、部材の枚数だけ溝を形成すれば良いので、第１格子板と第２格子板とを同一寸法で一挙に作製することができ、異物捕捉用フィルタの製造工程の簡素化を図ることができる。
【００４５】
図８は、この発明に係る異物捕捉用フィルタの他の例を示す。図８に示される異物捕捉用フィルタ１が図１〜７に示される異物捕捉用フィルタ１と相違するところは、先ず第１に、図８に示される屈曲板２が第１傾斜板５と第２傾斜板７と第３傾斜板１９とを有してなるに対し、図１に示される屈曲板２が第１傾斜板５と第２傾斜板７とを有してなることである。また、図８に示される第２格子板４の短手方向長さが、図１に示される第２格子板４の短手方向長さよりも長くなっている点において、図８に示される異物捕捉用フィルタ１と図１に示される異物捕捉用フィルタ１とが相違する。
図１に示される異物捕捉用フィルタ１においては第１格子板３と第２格子板４とは、同形同大であり、第１格子板３の長手方向に沿う長手縁辺９に形成された第１傾斜切目１６の数及び切込深さは、第２格子板４の長手方向に沿う長手縁辺１２に形成された第２傾斜切目の数及び切込深さと同じである。
図８に示される異物捕捉用フィルタ１における第２格子板４は、その短手縁辺の長さが第３傾斜板１９の短手方向長さと第２傾斜板７の短手縁辺の長さを合計した寸法以下に設計されている。図８に示される異物捕捉用フィルタ１における第２格子板４に形成される第２傾斜切目は、図６に示される第１格子板３と同形の第２格子板４に形成される第２傾斜切目と同じ形状であってよい。
図８に示される異物捕捉用フィルタ１においては、冷却水などの液体が、第３傾斜板１９の開口側から、隣接する第３傾斜板１９と隣接する第２格子板４とで形成される空間内に、導入され、導入された前記液体は、隣接する第３傾斜板１９と隣接する第２格子板４とで形成される空間内で、整流され、次いで隣接する第２傾斜板７と隣接する第２格子板４とで形成される空間内に導入されてさらに整流されて配列された複数の第１格子板３と第２格子板４との間であって配列された複数の屈曲板２で形成される内部空間内に導出され、次いで隣接する第１傾斜板５と隣接する第１格子板３とで形成される空間内に液体が導入され、導入された液体は異物捕捉フィルタ１の外に流出していく。
この様子を図９によりさらに詳細に解説すると、液体例えば冷却水中に含まれている針状乃至ワイヤ状の異物２０が、液体の流れと共に、第２格子板４および屈曲板２に対して略垂直に第３傾斜板１９と第２格子板４とで形成される空間に入る。このとき、図９で上下方向に延びた第３傾斜板１９の効果により、前記流入時針状異物２０が、よりフィルタ内に流入し易い。次いで、前期針状異物２０は、第２格子板４の短手縁辺が充分に長い場合は、第２傾斜板７と第２格子板４とで形成される斜行空間に入り、次いで第１格子板３と第２格子板４との間であって屈曲板２同士で形成される空間内に至る。このとき、屈曲板２同士で形成される空間内に到った針状異物２０は、フィルタ内の複雑な経路により乱された液体の流れの影響で、流路方向に対して傾斜した状態２１と成り、さらには、フィルタ内で屈曲板２の長手方向に傾斜した状態２２となる。かかる、フィルタ内傾斜針状異物２１および２２は、第１格子板３と屈曲板２とで形成される空間が第２格子板４と屈曲板２とで形成される空間よりも狭くなっているので、第１格子板３と屈曲板２とで形成される空間を通過することができない。
このような状態でこの異物捕捉用フィルタを通過する液体の流通を停止させた場合、又はこの異物捕捉用フィルタを液体から引き上げた場合に、第１格子板３と第２格子板４との間であって複数の配列された屈曲板２で形成された空間内に捕捉された異物、及び、第２格子板４の短手縁辺が充分に長い場合は、第２格子板４と屈曲板２とで形成される空間内に捕捉された異物が、この異物捕捉用フィルタ１から脱落し、外部に離脱し難くなる。
【符号の説明】
【００４６】
１、１１ 異物捕捉用フィルタ
２、２１ 屈曲板
３ 第１格子板
４ 第２格子板
５、５１ 第１傾斜板
６、６１、９、１２ 長手縁辺
７ 第２傾斜板
８、８１ 第１長手縁辺
１０ 第２長手縁辺
１３ 流入部
１４ 屈曲流路部
１５ 流出部
１６ 第１傾斜切目
１７ 第１切目
１８ 第２切目
１９ 第３傾斜板
２０ 流入時針状異物
２１ フィルタ内流路方向傾斜針状異物
２２ フィルタ内屈曲板長手方向傾斜針状異物
【技術分野】
【０００１】
この発明は異物捕捉用フィルタに関し、流通する冷却水の圧力損失が小さく、冷却水中に存在する異物を捕獲することのできる異物捕捉用フィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来においては、燃料集合体に装荷される様々な異物捕捉用フィルタが開発されてきた。
【０００３】
特許文献１には、「・・・破片捕取装置であって、該破片捕取装置は、一対の重ね合わせた板を含んでおり、該板の各々は、実質的に同じ寸法、形状及びピッチの複数の孔を有しており、前記一対の板のうちの一方の板の前記孔は、該一対の板のうちの他方の板の前記孔からずれている、破片捕取装置とを備えた原子炉用の下部タイプレート・アセンブリ」が記載されている（特許文献１の請求項１及び図１０〜１４参照。）。
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載された破片捕取装置にあっては、孔を有する２枚の板をずらして重ね合わせているので、冷却水の流路を狭めているに過ぎず、流通方向に沿って直線状の異物が流通している場合は、板に形成されている孔から他の板に形成されている孔へと直線状の異物が通過する可能性があった。
異物が通過する可能性を低減するために、冷却水の流路を直線状にしないという改良が加えられてきた。
【０００５】
例えば特許文献２には、「・・・原子炉用の燃料集合体であって、この燃料集合体は冷却材中に含まれる固体異物を燃料集合体の入口側で捕捉するフィルタを備え、このフィルタに形成された複数の貫通孔は、入口から出口を直線で見通せない曲がり部を有し、さらにこれらの複数の貫通孔を流路開口面において千鳥格子状に配列したことを特徴とする燃料集合体」が記載されている（特許文献２の請求項１、図３及び５参照。）。
【０００６】
更に、特許文献３には、「・・・、前記異物フィルタが、複数の第１平板とこれらの前記第１平板と直交する方向に配置された複数の第２平板を組合せて構成された格子を含む一対の平板集合体を備え、それぞれの平板集合体において、各前記第１平板が前記下部タイプレートの軸方向と並行に配置され、各前記第２平板が前記軸方向に対して同じ向きに傾斜して配置され、前記一対の平板集合体のうちの一方である第１の平板集合体が、前記軸方向において、他方の第２の前記平板集合体よりも前記燃料棒側に配置されており、隣り合う前記第２平板間に形成される流路が、前記軸方向に対して斜めになるように、その入口から出口まで真っ直ぐに形成されており、前記第２平板集合体に形成される前記流路が、前記第１平板集合体に形成される前記流路と逆方向に傾斜されており、前記第１平板集合体の前記第１平板の下端が前記第２平板集合体の前記第１平板の上端と接触しており、前記第２平板集合体の前記流路の出口における前記第２平板の位置が、前記第１平板集合体の前記流路の入口におけるほぼ中央に配置され、前記第１平板集合体の前記流路の入口における第２平板の位置が、前記第２平板集合体の前記流路の出口におけるほぼ中央に配置されたことを特徴とする燃料集合体」が記載されている（特許文献３の請求項１及び図３〜５参照。）。
【０００７】
しかしながら、特許文献２及び３に記載されているような、流路を屈折させる構造にあっては、流通する冷却水の圧力損失が大きくなる。特許文献１のように孔を設けた板体を２枚重ねて、更に流路を変形するという技術的思想としては、例えば特許文献４に記載された発明を挙げることができる。
【０００８】
特許文献４には、「多数の流水孔を有する下部ノズルのアダプタプレート上面に支持格子を近接させ、この支持格子の格子板にて上記流水孔出口を細分化してなる原子燃料集合体において、上記流水孔の軸角度を上記支持格子の流路方向に対して傾斜させ、かつ隣合う列の流水孔同士の傾きを互いに逆方向となしたことを特徴とする原子燃料集合体」が記載されている（特許文献４の請求項１、図５及び６参照。）。
また、特許文献５には、「冷却材が通過する入口側と出口側との間を真っ直ぐに貫通する流路が存在しないように、中間部分が入口側と出口側に対し水平方向にずれている湾曲プレートを或る等間隔で配列した燃料集合体のデブリフィルタにおいて、前記湾曲プレートの流水面に突起を局部的に設けて流路開口部を仕切ったことを特徴とする燃料集合体のデブリフィルタ」が記載されている（特許文献５の請求項１）。
【０００９】
しかしながら、圧力損失の充分な低減と異物の捕獲とを両立することのできる異物捕捉用フィルタは無かった。
また、上記従来のフィルタを装着した燃料集合体を原子炉内の冷却水中に浸漬した場合、フィルタ内を通過する冷却水流とともに搬送された針状、あるいはワイヤ状の異物がフィルタ内に留めおかれてフィルタの下流側に抜け出ないようにはなっているが、燃料集合体を原子炉内の冷却水から引き上げたとき、あるいは原子炉内に燃料集合体を挿入したまま冷却水を排出したときには、フィルタ内に留めおかれていた前記異物が重力に従ってフィルタの下部からフィルタ外に排出され、結局のところ前記異物が原子炉内から除去されることがないという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平８−２４０６８０号公報
【特許文献２】特開２００４−３１７５２２号公報
【特許文献３】特許第３９７７９６９号
【特許文献４】特開平８−１０５９８８号公報
【特許文献５】特開平２００１−１１６８７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
この発明が解決しようとする課題は、流通する冷却水の圧力損失が小さく、冷却水中に存在する異物を確実に捕獲し、かつ、捕獲された異物が、フィルタ外に脱落し難い異物捕捉用フィルタを提供することである。
【００１２】
この発明が解決しようとする別の課題は、設置領域の縮小を図ることのできる異物捕捉用フィルタを提供することである。
【００１３】
この発明が解決しようとする他の課題は、製造工程の低減を図ることのできる異物捕捉用フィルタを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記課題を解決するための手段は、
（１） 複数の同一形状をした屈曲板と、複数の同一形状をした第１格子板と、複数の同一形状をした第２格子板とを備える異物捕捉用フィルタであって、
前記第１格子板は、短冊状に形成された板であり、
前記第２格子板は、短冊状に形成された板であり、
前記屈曲板は、短冊状に形成された第１傾斜板と前記第１傾斜板の長手方向に沿う長手縁辺を共有して短冊状に形成された第２傾斜板とを有し、
第１傾斜板同士及び第２傾斜板同士が互いに平行になるように配列された複数の屈曲板における前記第１傾斜板の、第２傾斜板と共有する長手縁辺とは反対側の第１長手縁辺と、前記第１格子板の長手方向に沿う長手縁辺とが交差するように、前記屈曲板と前記第１格子板とが固定され、かつ、前記複数の前記第１格子板の前記屈曲板に対する固定間隔が等間隔であり、
前記複数の屈曲板における前記第２傾斜板の、第１傾斜板と共有する長手縁辺とは反対側の第２長手縁辺と、前記第２格子板の長手方向に沿う長手縁辺とが交差するように、前記屈曲板と前記第２格子板とが固定され、かつ、前記複数の前記第２格子板の前記屈曲板に対する固定間隔が互いに等間隔であるとともに前記複数の前記第１格子板の前記屈曲板に対する固定間隔よりも大きい間隔であり、
前記屈曲板に固定された前記第１格子板の、前記第２格子板に向う長手縁辺と、前記屈曲板に固定された前記第２格子板の、前記第１格子板に向う長手縁辺とが非接触状態であることを特徴とする異物捕捉用フィルタであり、
（２） 前記第１格子板は、その板の長手方向に沿う長手縁辺に、長手方向に対して斜めに形成された複数の第１傾斜切目を有してなり、
前記第２格子板は、その板の長手方向に沿う長手縁辺に、長手方向に対して斜めに形成された複数の第２傾斜切目を有してなり、
前記屈曲板の前記第１長手縁辺が前記第１格子板の第１傾斜切目に挿入及び固定され、
前記屈曲板の前記第２長手縁辺が前記第２格子板の第２傾斜切目に挿入及び固定されて成る（１）に記載の異物捕捉用フィルタであり、
（３） 前記屈曲板は、前記第１長手縁辺に、前記長手方向に直交する方向に形成された複数の第１切目を有し、かつ、前記第２長手縁辺に、前記長手方向に直交する方向に形成された複数の第２切目を有し、
前記複数の屈曲板における前記第１切目と前記第１格子板における前記第１傾斜切目とが噛み合うように組み合わされ、前記複数の屈曲板における前記第２切目と前記第２格子板における前記第２傾斜切目とが噛み合うように組み合わされて成る（２）に記載の異物捕捉用フィルタであり、
（４） 前記屈曲板は、前記第１長手縁辺に、前記長手方向に直交する方向に形成された複数の第１切目を有し、かつ、前記第２長手縁辺に、前記長手方向に直交する方向に形成された複数の第２切目を有し、
前記第１格子板の長手縁辺が前記屈曲板の前記第１傾斜切目に挿入及び固定され、
前記第２格子板の長手縁辺が前記屈曲板の前記第２傾斜切目に挿入及び固定されて成る（１）に記載の異物捕捉用フィルタである。
【発明の効果】
【００１５】
この発明によると、第１格子板の長手縁辺と第２格子板の長手縁辺とが非接触であることにより、屈曲板のみで形成されて成る流路、換言すると断面積が冷却水の流入口よりも大きい流路によって圧力損失を低減することができると共に、屈曲板に沿って冷却水を整流することができるので、流通する冷却水の圧力損失が小さい異物捕捉用フィルタを提供することができる。更に、この発明によると、冷却水の流入する部位と流出する部位に第２格子板及び第１格子板と屈曲板とにより断面積の小さい流路が形成されていることによって、冷却水が流入してから流出するまでに２度の異物を捕集する機会が生じるので、異物を確実に捕捉可能であると共に、捕捉された異物が、第１格子板と屈曲板とで形成される第１格子と、第２格子板と屈曲板とで形成される第２格子との間のフィルタ内部に、留まるため、冷却水流を止めた場合あるいは冷却水からこのでも、フィルタ外に脱落することがない。
【００１６】
また、この発明によると、第１格子板及び第２格子板、並びに／又は屈曲板に切目が設けられており、切目と長手縁辺とが又は切目と切目とが組合せられる。
【００１７】
このことにより、切目を設けない場合に比べて、冷却水が流入する部位から流出する部位までの寸法を縮小することができるので、設置領域の小さい異物捕捉用フィルタを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、この発明に係る異物捕捉用フィルタの一実施態様を示す平面図である。
【図２】図２は、図１に示した異物捕捉用フィルタの正面図である。
【図３】図３は、図１に示した異物捕捉用フィルタの一部拡大斜視図である。
【図４】図４は図１に示した異物捕捉用フィルタにおける俯瞰図であり、(a)は、図１に示した異物捕捉用フィルタにおける第２格子を見た俯瞰図であり、（ｂ）は、図１に示した異物捕捉用フィルタにおける第１格子を見た俯瞰図である。
【図５】図５は、この発明に係る異物捕捉用フィルタの他の実施態様を示す俯瞰図である。
【図６】図６は、この発明に係る異物捕捉用フィルタにおける第１格子板の一実施態様を示す平面図である。
【図７】図７は、この発明に係る異物捕捉用フィルタにおける屈曲板の一実施態様を示す平面図である。
【図８】図８は、この発明に係る異物捕捉用フィルタの他の態様を示す平面図である。
【図９】図９は、この発明に係る異物捕捉用フィルタ内における異物の捕捉状態の一態様を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下においては、この発明に係る異物捕捉用フィルタの一実施態様を、図面を参照しつつ説明する。先ず、図１〜３には、異物捕捉用フィルタの向きをそれぞれ変えて示した。なお、図１は、異物捕捉用フィルタにおいて、後述の第１格子板と第２格子板との長手方向に沿った面を示している。図２は、異物捕捉用フィルタにおいて、後述の屈曲板の長手方向に沿った面を示している。図３は、異物捕捉用フィルタの斜視図を示している。異物捕捉用フィルタは、燃料集合体における下部タイプレート又は燃料支持金具側面の冷却材流入口に炉心オリフィスに代えて付設することにより、燃料集合体内を流通する冷却水中に混入している異物を捕集することができる。
【００２０】
図１に示す異物捕捉用フィルタ１は、複数の同一形状をした屈曲板２と、複数の同一形状をした第１格子板３と、複数の同一形状をした第２格子板４とを備える。
【００２１】
第１格子板３と第２格子板４とは、それぞれ短冊状に形成された板体である。また、屈曲板２は、短冊状に形成された第１傾斜板５と、第１傾斜板５の長手方向に沿う長手縁辺６を共有して短冊状に形成された第２傾斜板７とを有する。
【００２２】
なお、屈曲板２の第１傾斜板５及び第２傾斜板７の各部位の寸法及び第１傾斜板５と第２傾斜板７とが成す角度等は、異物の捕集能力及び冷却水の圧力損失等を考慮して、好適な数値を選定する。更に、第１格子板３の短辺、長辺及び厚みの各寸法と、第２格子板４の短辺、長辺及び厚みの各寸法とは、同一に形成されている。よって、製造時に１種類の短冊状の板体を製造することにより、第１格子板３と第２格子板４とを得ることができる。もっとも、この発明に係る異物捕捉用フィルタにおいて、第１格子板と第２格子板との各部位の寸法は、異物の捕集能力及び冷却水の圧力損失等を考慮して、同一にしなくとも良い。
【００２３】
この発明に係る異物捕捉用フィルタにおいて、屈曲板は、この発明の目的を達成することができるように、屈曲して成る板体であれば、その製造方法に制限なく製造されることができる。具体的には、屈曲板は、例えば長手縁辺と短手縁辺とを有する一枚の矩形板を一方の短手縁辺の中点と他方の短手縁辺の中点とを結ぶ仮想的な長手方向の線において山折りに、又は谷折りに折り曲げることにより、第１傾斜板と第２傾斜板とを有する屈曲した板体として形成される。第１傾斜板と第２傾斜板とは、矩形板における折り曲げられた箇所を、長手縁辺として共有している。屈曲板は、このように前記矩形板を屈曲することにより形成することができるが、２枚の短冊状の板が相互に傾斜しているように、２枚の短冊状の板における長手縁辺同士を溶着等によって結合することにより、長手縁辺が共有された第１傾斜板と第２傾斜板とを有する屈曲板としてもよい。屈曲板における第１傾斜板における短手方向の縁辺と第２傾斜板における短手方向の縁辺とは同じ寸法で有っても異なる寸法であってもよい。
【００２４】
この発明に係る異物捕捉用フィルタにおいて、複数の屈曲板が、第１傾斜板同士及び第２傾斜板同士が互いに平行になるように配列されている。
異物捕捉用フィルタを形成する全ての屈曲板における第１傾斜板及び第２傾斜板が同じ形状を有し、しかも全ての屈曲板がいずれも、第１傾斜板と第２傾斜板とのなす角度を同じにしている場合には、第１傾斜板同士及び第２傾斜板同士が互いに平行になるように、全ての屈曲板を配列することは容易である。
異物捕捉用フィルタを形成する全ての屈曲板における第１傾斜板が全て同じ形状であり、また全ての屈曲板における第２傾斜板が全て同じ形状であり、全ての屈曲板における第１傾斜板の大きさと第２傾斜板の大きさとが相違するときには、同じ大きさの第１傾斜板が平行に、また同じ大きさの第２傾斜板が平行に配列されるように、複数の屈曲板の方向性を選択してこれらを配列する必要がある。
ともかく、第１傾斜板５同士及び第２傾斜板７同士が互いに平行になるように配列された複数の屈曲板２において、前記第１傾斜板の前記長手縁辺６とは反対側の第１長手縁辺８と、第１格子板３の長手方向に沿う長手縁辺９とが交差するように、屈曲板２と第１格子板３とが固定されている。更に言うと、図１〜３に示すように、屈曲板２及び第１格子板３は、屈曲板２の第１長手縁辺８と第１格子板３の長手縁辺９とが直交するように、屈曲板２と第１格子板３とが固定されている。
【００２５】
また、複数の屈曲板２において、前記第２傾斜板７の前記長手縁辺６とは反対側の第２長手縁辺１０と、第２格子板４の長手縁辺１２とが交差するように、屈曲板２と前記第２格子板４とが固定されている。更に、図１〜３に示すように、屈曲板２及び第２格子板４は、屈曲板２の第２長手縁辺１０と第２格子板４の長手縁辺１２とが直交するように、屈曲板２と第２格子板４とが固定されている。
【００２６】
異物捕捉用フィルタ１においては、図１〜３に示すように、第１格子板３の長手縁辺９と第２格子板４の長手縁辺１２とが非接触、つまり隔絶した状態となって配置される。このような配置構成であると、図１において、下方から上方に向けて冷却水が流通する場合に、屈曲板２と第２格子板４とにより形成される冷却水流入用の流路、及び、屈曲板２と第１格子板３とにより形成される冷却水流出用の流路は、隣接する屈曲板２の第１傾斜板５同士及び第２傾斜板７同士で形成される流路に比べると、流路の断面積が小さい。したがって、異物捕捉用フィルタ１には、異物捕捉用フィルタ１を通過する冷却水の流路の断面積が相対的に小さい部分と、相対的に大きい部分とが存在していることになる。
【００２７】
なお、以下においては、断面積が小さい流路であって冷却水が異物捕捉用フィルタ１内に流入する際に通過する流路、すなわち第２格子板４と屈曲板２の第２傾斜板７とにより形成される流路を、流入路１３と称することがある。また、断面積が大きい流路、すなわち流路の形成に第１格子板３及び第２格子板４が寄与しておらず、屈曲板２のみで形成される流路を、屈曲流路部１４と称することがある。更に、断面積が小さい流路であって冷却水が異物捕捉用フィルタ１外に流出する際に通過する流路、すなわち第１格子板３と屈曲板２の第１傾斜板５とにより形成される流路を、流出路１５と称することができる。
【００２８】
ここで、冷却水が異物捕捉用フィルタ１内を流通するときの作用について、説明する。先ず、冷却水は、流入路１３、屈曲流路部１４、及び流出路１５を、この順番に流通することになる。冷却水は、異物捕捉用フィルタ１を通過する前は流入路１３、屈曲流路部１４及び流出路１５のいずれに比べても断面積が大きい流路を流通していることが多いので、冷却水が流入路１３に流入したときに圧力損失が大きくなる。しかしながら、冷却水は異物捕捉用フィルタ１外の流路よりは断面積が小さいが、流入路１３よりは断面積が大きい屈曲流路部１４において大幅に圧力損失が小さくなる。更に、屈曲流路部１４は、冷却水の流通が完全には自由になっておらず、屈曲板２によって整流作用が働く。屈曲流路部１４内部においては、流入部１３から流出部１５に至るまで、整流作用によって冷却水が円滑に流通する。屈曲流路部１４において整流作用が働いているので、屈曲流路部１４から流出部１５内に冷却水が流通しても圧力損失は大きくならない。最後に、冷却水は、小さい圧力損失を維持しつつ、流出部１５を通って異物捕捉フィルタ１外に流出する。結果として、冷却水が断面積の小さい流路を流通することにより圧力損失の増大は避けられなかった従来の異物捕捉用フィルタに比べて、この発明に係る異物捕捉用フィルタは、屈曲板により形成される屈曲流路部が設けられているので、圧力損失を大幅に低減し、更にその小さい圧力損失を維持しつつ冷却水を流通させることができる。
【００２９】
更に、異物捕捉用フィルタ１は、断面積の小さい流路が流入路１３及び流出路１５と２つ設けられているので、冷却水中に含まれる異物を捕集することのできる機会が２回ある。したがって、断面積の小さい流路を１つ設けて成る従来の異物捕捉用フィルタに比べて、異物捕捉用フィルタ１は異物をより確実に捕集することができる。
【００３０】
この発明に係る異物捕捉用フィルタにおいて、屈曲板、第１格子板及び第２格子板の材料としては、冷却水によって溶解する等の変質を生じることがなく、異物によって不可逆的な破損を生じない材料によって形成されていることが好ましく、例えば金属、更に言うとステンレス、及びインコネル等を挙げることができる。
【００３１】
異物捕捉用フィルタ１を第１格子板３の側から俯瞰した図を、図４ａに、第２格子板４の側から俯瞰した図を、図４ｂに示す。図４ａに示すように、屈曲部２の第１長手縁辺８と第１格子板３の長手縁辺とが直交するように、屈曲部２と第１格子板３とが配置されており、図４ｂに示すように、屈曲部２の第２長手縁辺１０と第２格子板４の長手縁辺とが直交するように、屈曲部２と第２格子板４とが配置されている。
ここで、図４ｂに示された、隣接する第２格子板４の屈曲板２に対する固定間隔が、図４ａに示された、隣接する第１格子板３の屈曲板２に対する固定間隔よりも大きくなっており、図４bに示された、第２格子の格子密度が、図４ａに示された、第１格子の格子密度よりも低くなっている。
このように、この発明においては、流入部１３の格子密度が流出部１５の格子密度よりも低い（あるいは小さい）ことにより、第１格子板３では捕捉される程度の大きさの異物が、第２格子４に捕捉されることなく、前記第２格子板４を通過し、最終的に、異物捕捉用フィルタ内部に形成された屈曲流路部内に捕捉されるので、冷却水流を止めた場合、又はこの異物捕捉用フィルタを装着した燃料集合体を冷却水から引き上げた場合に、前記屈曲流路部内に捕捉された異物が異物捕捉用フィルタの外に排出されることが、防止される。
さらに、この発明においては、屈曲板の第１長手縁辺と第１格子板の長手縁辺とは交差していれば良いので、例えば図５に示すように、屈曲部２１の第１長手縁辺８１と第１格子板３１の長手縁辺とが傾斜して交差するように、屈曲部２１と第１格子板３１とが配置されていても良い。屈曲部の第１長手縁辺と第１格子板の長手縁辺との交差態様について、異物捕捉用フィルタ１及び異物捕捉用フィルタ１１のいずれを採用するかは、異物捕捉用フィルタが設置される燃料集合体内を流通する冷却水中に含まれる異物の形状及び大きさに応じて決定すれば良い。
【００３２】
また、屈曲板と第１格子板との固定、及び屈曲板と第２格子板との固定は、燃料集合体内を流通する冷却水から受ける圧力によって屈曲板、第１格子板及び第２格子板が分離しない程度に固定されていれば良く、例えばそれぞれの接点を溶接する等して固定する態様を挙げることができる。
【００３３】
この発明に係る異物捕捉用フィルタにおいて、屈曲板の第１長手縁辺と第１格子板の長手縁辺又は第２格子板の長手縁辺との固定態様として、例えば単に縁辺同士を点接触させて溶接して固定する態様であっても良いが、第１格子板及び第２格子板、並びに／又は屈曲板に切目を設けて、切目と各部材とを又は切目同士を組合せて固定する態様であっても良い。なお、図１〜５に示した実施態様は、いずれも屈曲板、第１格子板、及び第２格子板の全てに切目を設けて、切目同士が噛み合うように組合せて固定する態様である。各部材に切目を設ける態様について以下に説明する。
【００３４】
図６には、図１〜４に示した異物捕捉用フィルタ１における第１格子板３を示した。
【００３５】
第１格子板３は、第１格子板３の長手方向に沿う長手縁辺９に、長手方向に対して斜めに形成された複数の第１傾斜切目１６を有して成る。前記異物捕捉用フィルタ１における第１格子板３及び第２格子板４は、各寸法が同一であるので、図６に示すように形成された第１格子板３を第２格子板４としても用いることができる。第１格子板と第２格子板との寸法を変えて作成する場合は、図６には示していないが、第２格子板４の長手縁辺１２に、長手方向に対して斜めに形成された複数の第２傾斜切目を形成すると良い。
【００３６】
仮に、第１格子板３及び第２格子板４にのみ切目を設けた場合、屈曲板２の第１長手縁辺８が第１格子板３の第１傾斜切目１６に挿入され、相互の摩擦力で固定されることにより、流出路１５が形成される。また、屈曲板２の第２長手縁辺１０が第２格子板４の第２傾斜切目に挿入された上で固定されることにより、流入路１３が形成される。
【００３７】
第１傾斜切目１６及び第２傾斜切目を設けて、第１傾斜切目及び第２傾斜切目に屈曲板の第１長手縁辺及び第２長手縁辺をそれぞれ挿入及び固定することにより、切目を設けずに単に縁辺同士を点接触させて固定する態様に比べて、流入路から流出路までの寸法が小さくなるので、小型の異物捕捉用フィルタに形成することができ、狭い設置領域にこの小型の異物捕捉用フィルタを配置することができる。
【００３８】
図７には、図１〜４に示した異物捕捉用フィルタ１における屈曲板２を示した。
【００３９】
屈曲板２は、第１長手縁辺８に、屈曲板２の長手方向に直行する方向に形成された複数の第１切目１７を有し、かつ、第２長手縁辺１０に、屈曲板２の長手方向に直行する方向に形成された複数の第２切目１８を有する。
この発明においては、前記屈曲板における第１傾斜板の第１長手縁辺に等間隔に設けられた複数の切目の数が、第２傾斜板の第２長手縁辺に等間隔に設けられた複数の切目の数よりも多い。これにより、前記複数の前記第１格子板の前記屈曲板に対する固定間隔が等間隔であり、かつ、前記複数の前記第２格子板の前記屈曲板に対する固定間隔が等間隔であり、前記複数の前記第２格子板の前記屈曲板に対する固定間隔が、前記複数の前記第１格子板の前記屈曲板に対する固定間隔よりも大きくなる。
【００４０】
仮に、屈曲板２にのみ切目を設けた場合、第１格子板３の長手縁辺９が屈曲板２の第１切目１７に挿入された上で固定されることにより、流出路１５が形成されることになる。また、第２格子板４の長手縁辺１２が屈曲板２の第２切目１８に挿入され、相互の摩擦力で固定されることにより、流入路１３が形成されることになる。
【００４１】
第１切目及び第２切目を設けて、第１切目及び第２切目に第１格子板の長手縁辺及び第２格子板の長手縁辺をそれぞれ挿入及び固定することにより、切目を設けずに単に縁辺同士を点接触させて固定する態様に比べて、流入路から流出路までの寸法が小さくなるので、小型の異物捕捉用フィルタに形成することができ、狭い設置領域にこの小型の異物捕捉用フィルタを配置することができる。
【００４２】
屈曲板、第１格子板及び第２格子板に切目を設ける更に別の態様としては、屈曲板、第１格子板及び第２格子板のいずれにも切目を設けて、屈曲板における前記第１切目と前記第１格子板における前記第１傾斜切目とが噛み合うように組み合わされて固定され、屈曲板における前記第２切目と前記第２格子板における前記第２傾斜切目とが噛み合うように組み合わされて固定される態様を挙げることができる。
【００４３】
この態様も上述の切目を設けて成る態様と同様に、切目を設けずに単に縁辺同士を点接触させて固定する態様に比べて、流入路から流出路までの寸法が小さくなるので、小型の異物捕捉用フィルタに形成することができ、狭い設置領域にこの小型の異物捕捉用フィルタを配置することができる。
【００４４】
なお、各部材に切目を設ける場合に、屈曲板に形成される第１切目の数が第１格子板の数と同じであり、屈曲板に形成される第２切目の数が第２格子板の数と同じであり、屈曲板の数が第１傾斜切目の数及び／又は第２傾斜切目の数と同数である態様であるのが好ましい。この態様によると、部材の枚数だけ溝を形成すれば良いので、第１格子板と第２格子板とを同一寸法で一挙に作製することができ、異物捕捉用フィルタの製造工程の簡素化を図ることができる。
【００４５】
図８は、この発明に係る異物捕捉用フィルタの他の例を示す。図８に示される異物捕捉用フィルタ１が図１〜７に示される異物捕捉用フィルタ１と相違するところは、先ず第１に、図８に示される屈曲板２が第１傾斜板５と第２傾斜板７と第３傾斜板１９とを有してなるに対し、図１に示される屈曲板２が第１傾斜板５と第２傾斜板７とを有してなることである。また、図８に示される第２格子板４の短手方向長さが、図１に示される第２格子板４の短手方向長さよりも長くなっている点において、図８に示される異物捕捉用フィルタ１と図１に示される異物捕捉用フィルタ１とが相違する。
図１に示される異物捕捉用フィルタ１においては第１格子板３と第２格子板４とは、同形同大であり、第１格子板３の長手方向に沿う長手縁辺９に形成された第１傾斜切目１６の数及び切込深さは、第２格子板４の長手方向に沿う長手縁辺１２に形成された第２傾斜切目の数及び切込深さと同じである。
図８に示される異物捕捉用フィルタ１における第２格子板４は、その短手縁辺の長さが第３傾斜板１９の短手方向長さと第２傾斜板７の短手縁辺の長さを合計した寸法以下に設計されている。図８に示される異物捕捉用フィルタ１における第２格子板４に形成される第２傾斜切目は、図６に示される第１格子板３と同形の第２格子板４に形成される第２傾斜切目と同じ形状であってよい。
図８に示される異物捕捉用フィルタ１においては、冷却水などの液体が、第３傾斜板１９の開口側から、隣接する第３傾斜板１９と隣接する第２格子板４とで形成される空間内に、導入され、導入された前記液体は、隣接する第３傾斜板１９と隣接する第２格子板４とで形成される空間内で、整流され、次いで隣接する第２傾斜板７と隣接する第２格子板４とで形成される空間内に導入されてさらに整流されて配列された複数の第１格子板３と第２格子板４との間であって配列された複数の屈曲板２で形成される内部空間内に導出され、次いで隣接する第１傾斜板５と隣接する第１格子板３とで形成される空間内に液体が導入され、導入された液体は異物捕捉フィルタ１の外に流出していく。
この様子を図９によりさらに詳細に解説すると、液体例えば冷却水中に含まれている針状乃至ワイヤ状の異物２０が、液体の流れと共に、第２格子板４および屈曲板２に対して略垂直に第３傾斜板１９と第２格子板４とで形成される空間に入る。このとき、図９で上下方向に延びた第３傾斜板１９の効果により、前記流入時針状異物２０が、よりフィルタ内に流入し易い。次いで、前期針状異物２０は、第２格子板４の短手縁辺が充分に長い場合は、第２傾斜板７と第２格子板４とで形成される斜行空間に入り、次いで第１格子板３と第２格子板４との間であって屈曲板２同士で形成される空間内に至る。このとき、屈曲板２同士で形成される空間内に到った針状異物２０は、フィルタ内の複雑な経路により乱された液体の流れの影響で、流路方向に対して傾斜した状態２１と成り、さらには、フィルタ内で屈曲板２の長手方向に傾斜した状態２２となる。かかる、フィルタ内傾斜針状異物２１および２２は、第１格子板３と屈曲板２とで形成される空間が第２格子板４と屈曲板２とで形成される空間よりも狭くなっているので、第１格子板３と屈曲板２とで形成される空間を通過することができない。
このような状態でこの異物捕捉用フィルタを通過する液体の流通を停止させた場合、又はこの異物捕捉用フィルタを液体から引き上げた場合に、第１格子板３と第２格子板４との間であって複数の配列された屈曲板２で形成された空間内に捕捉された異物、及び、第２格子板４の短手縁辺が充分に長い場合は、第２格子板４と屈曲板２とで形成される空間内に捕捉された異物が、この異物捕捉用フィルタ１から脱落し、外部に離脱し難くなる。
【符号の説明】
【００４６】
１、１１ 異物捕捉用フィルタ
２、２１ 屈曲板
３ 第１格子板
４ 第２格子板
５、５１ 第１傾斜板
６、６１、９、１２ 長手縁辺
７ 第２傾斜板
８、８１ 第１長手縁辺
１０ 第２長手縁辺
１３ 流入部
１４ 屈曲流路部
１５ 流出部
１６ 第１傾斜切目
１７ 第１切目
１８ 第２切目
１９ 第３傾斜板
２０ 流入時針状異物
２１ フィルタ内流路方向傾斜針状異物
２２ フィルタ内屈曲板長手方向傾斜針状異物
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の同一形状をした屈曲板と、複数の同一形状をした第１格子板と、複数の同一形状をした第２格子板とを備える異物捕捉用フィルタであって、
前記第１格子板は、短冊状に形成された板であり、
前記第２格子板は、短冊状に形成された板であり、
前記屈曲板は、短冊状に形成された第１傾斜板と前記第１傾斜板の長手方向に沿う長手縁辺を共有して短冊状に形成された第２傾斜板とを有し、
第１傾斜板同士及び第２傾斜板同士が互いに平行になるように配列された複数の屈曲板における前記第１傾斜板の、第２傾斜板と共有する長手縁辺とは反対側の第１長手縁辺と、前記第１格子板の長手方向に沿う長手縁辺とが交差するように、前記屈曲板と前記第１格子板とが固定され、かつ、前記複数の前記第１格子板の前記屈曲板に対する固定間隔が等間隔であり、
前記複数の屈曲板における前記第２傾斜板の、第１傾斜板と共有する長手縁辺とは反対側の第２長手縁辺と、前記第２格子板の長手方向に沿う長手縁辺とが交差するように、前記屈曲板と前記第２格子板とが固定され、かつ、前記複数の前記第２格子板の前記屈曲板に対する固定間隔が互いに等間隔であるとともに前記複数の前記第１格子板の前記屈曲板に対する固定間隔よりも大きい間隔であり、
前記屈曲板に固定された前記第１格子板の、前記第２格子板に向う長手縁辺と、前記屈曲板に固定された前記第２格子板の、前記第１格子板に向う長手縁辺とが非接触状態であることを特徴とする異物捕捉用フィルタ。
【請求項２】
前記第１格子板は、その板の長手方向に沿う長手縁辺に、長手方向に対して斜めに形成された複数の第１傾斜切目を有してなり、
前記第２格子板は、その板の長手方向に沿う長手縁辺に、長手方向に対して斜めに形成された複数の第２傾斜切目を有してなり、
前記屈曲板の前記第１長手縁辺が前記第１格子板の第１傾斜切目に挿入及び固定され、
前記屈曲板の前記第２長手縁辺が前記第２格子板の第２傾斜切目に挿入及び固定されて成る請求項１に記載の異物捕捉用フィルタ。
【請求項３】
前記屈曲板は、前記第１長手縁辺に、前記長手方向に直交する方向に形成された複数の第１切目を有し、かつ、前記第２長手縁辺に、前記長手方向に直交する方向に形成された複数の第２切目を有し、
前記複数の屈曲板における前記第１切目と前記第１格子板における前記第１傾斜切目とが噛み合うように組み合わされ、前記複数の屈曲板における前記第２切目と前記第２格子板における前記第２傾斜切目とが噛み合うように組み合わされて成る請求項２に記載の異物捕捉用フィルタ。
【請求項４】
前記屈曲板は、前記第１長手縁辺に、前記長手方向に直交する方向に形成された複数の第１切目を有し、かつ、前記第２長手縁辺に、前記長手方向に直交する方向に形成された複数の第２切目を有し、
前記第１格子板の長手縁辺が前記屈曲板の前記第１傾斜切目に挿入及び固定され、
前記第２格子板の長手縁辺が前記屈曲板の前記第２傾斜切目に挿入及び固定されて成る請求項１に記載の異物捕捉用フィルタ。
【請求項１】
複数の同一形状をした屈曲板と、複数の同一形状をした第１格子板と、複数の同一形状をした第２格子板とを備える異物捕捉用フィルタであって、
前記第１格子板は、短冊状に形成された板であり、
前記第２格子板は、短冊状に形成された板であり、
前記屈曲板は、短冊状に形成された第１傾斜板と前記第１傾斜板の長手方向に沿う長手縁辺を共有して短冊状に形成された第２傾斜板とを有し、
第１傾斜板同士及び第２傾斜板同士が互いに平行になるように配列された複数の屈曲板における前記第１傾斜板の、第２傾斜板と共有する長手縁辺とは反対側の第１長手縁辺と、前記第１格子板の長手方向に沿う長手縁辺とが交差するように、前記屈曲板と前記第１格子板とが固定され、かつ、前記複数の前記第１格子板の前記屈曲板に対する固定間隔が等間隔であり、
前記複数の屈曲板における前記第２傾斜板の、第１傾斜板と共有する長手縁辺とは反対側の第２長手縁辺と、前記第２格子板の長手方向に沿う長手縁辺とが交差するように、前記屈曲板と前記第２格子板とが固定され、かつ、前記複数の前記第２格子板の前記屈曲板に対する固定間隔が互いに等間隔であるとともに前記複数の前記第１格子板の前記屈曲板に対する固定間隔よりも大きい間隔であり、
前記屈曲板に固定された前記第１格子板の、前記第２格子板に向う長手縁辺と、前記屈曲板に固定された前記第２格子板の、前記第１格子板に向う長手縁辺とが非接触状態であることを特徴とする異物捕捉用フィルタ。
【請求項２】
前記第１格子板は、その板の長手方向に沿う長手縁辺に、長手方向に対して斜めに形成された複数の第１傾斜切目を有してなり、
前記第２格子板は、その板の長手方向に沿う長手縁辺に、長手方向に対して斜めに形成された複数の第２傾斜切目を有してなり、
前記屈曲板の前記第１長手縁辺が前記第１格子板の第１傾斜切目に挿入及び固定され、
前記屈曲板の前記第２長手縁辺が前記第２格子板の第２傾斜切目に挿入及び固定されて成る請求項１に記載の異物捕捉用フィルタ。
【請求項３】
前記屈曲板は、前記第１長手縁辺に、前記長手方向に直交する方向に形成された複数の第１切目を有し、かつ、前記第２長手縁辺に、前記長手方向に直交する方向に形成された複数の第２切目を有し、
前記複数の屈曲板における前記第１切目と前記第１格子板における前記第１傾斜切目とが噛み合うように組み合わされ、前記複数の屈曲板における前記第２切目と前記第２格子板における前記第２傾斜切目とが噛み合うように組み合わされて成る請求項２に記載の異物捕捉用フィルタ。
【請求項４】
前記屈曲板は、前記第１長手縁辺に、前記長手方向に直交する方向に形成された複数の第１切目を有し、かつ、前記第２長手縁辺に、前記長手方向に直交する方向に形成された複数の第２切目を有し、
前記第１格子板の長手縁辺が前記屈曲板の前記第１傾斜切目に挿入及び固定され、
前記第２格子板の長手縁辺が前記屈曲板の前記第２傾斜切目に挿入及び固定されて成る請求項１に記載の異物捕捉用フィルタ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−２０７９８８（Ｐ２０１２−２０７９８８Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７３０６２（Ｐ２０１１−７３０６２）
【出願日】平成２３年３月２９日（２０１１．３．２９）
【出願人】（０００１６５６９７）原子燃料工業株式会社 (278)
【公開日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２９日（２０１１．３．２９）
【出願人】（０００１６５６９７）原子燃料工業株式会社 (278)
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