JP2008304045A - Superconductive flywheel system - Google Patents

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哲 花井
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a superconductive flywheel system utilizing a superconductive coil capable of effectively cooling heat generated by contact rotation even in a case where a rotating body of the flywheel loses thrust force and contact-rotates with a bearing. <P>SOLUTION: The superconductive flywheel system 1 for floating the rotating body 11 up for storing rotational energy by utilizing superconductivity is provided with an outer tank container 7 for keeping the rotating body 11 in a vacuum, a thrust bearing 4 for keeping contact rotation of the rotating body 11, a positional sensor 9 for judging whether the rotation body 11 is floating or not and a vacuum valve 8 for introducing atmospheric air into the outer tank container 7 based on measured result of the positional sensor 9. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、超電導を利用した超電導フライホイールシステムに関する。   The present invention relates to a superconducting flywheel system using superconductivity.

一般に、超電導フライホイールシステムと呼ばれているものには、高温超電導バルク材と永久磁石の間に働く磁力によりスラスト力(浮上力)を出すもの(例えば、特許文献1参照)、超電導コイルによる電磁力によりスラスト力(浮上力)を出すもの(例えば、特許文献2参照)あるいは、その両方を活用したもの(例えば、特許文献3参照)がある。いずれの場合も、超電導の技術を応用して、回転体を非接触で浮上させ、回転させている。このようにして、超電導フライホイールシステムは、エネルギー損失を最小化し、エネルギーを効率的に貯蔵させるシステムである。このようにして貯蔵されたエネルギーは、電力の負荷調整や停電時の電力補償など電力供給の安定化に活用される。
特開2003−049836号公報 特開2002−005165号公報 特開2003−219581号公報
In general, what is called a superconducting flywheel system is one that generates a thrust force (levitation force) by a magnetic force acting between a high-temperature superconducting bulk material and a permanent magnet (see, for example, Patent Document 1), and electromagnetic waves generated by a superconducting coil. There is one that generates thrust force (levitation force) by force (for example, see Patent Document 2) or one that utilizes both (for example, see Patent Document 3). In either case, the superconducting technology is applied to float and rotate the rotating body in a non-contact manner. Thus, a superconducting flywheel system is a system that minimizes energy loss and efficiently stores energy. The energy stored in this way is utilized for stabilization of power supply such as power load adjustment and power compensation at the time of power failure.
JP 2003-049836 A JP 2002-005165 A JP 2003-219581 A

上述したように、超電導フライホイールシステムにおいては、超電導技術を応用して、回転体を浮上させている。このため、使用されている超電導材料の超電導状態を維持するために、小型冷凍機などを用いて該当部位を、極低温に冷却する必要がある。   As described above, in the superconducting flywheel system, the rotating body is levitated by applying superconducting technology. For this reason, in order to maintain the superconducting state of the superconducting material used, it is necessary to cool the corresponding part to a cryogenic temperature using a small refrigerator or the like.

一方、超電導フライホイールシステムは、停電等にて系統電力を喪失した際には、フライホイールの回転エネルギーを電気エネルギーに変換して放出する。この変換された電気エネルギーを用いて、電力の補償を行う。   On the other hand, when the superconducting flywheel system loses system power due to a power failure or the like, it converts the rotational energy of the flywheel into electrical energy and releases it. Using the converted electrical energy, power compensation is performed.

ここで、電力を補償している間に系統電力が回復しない場合には、いずれ超電導フライホイールシステムは次第に発電能力が低減する。これに伴い、冷凍システムも停止することになる。冷凍システムが停止すると、超電導部位の温度が次第に上昇する。超電導部位の温度が上昇し続けると、超電導状態が破れる(クエンチ)ことになる。その結果、回転体は、浮上力を失う。浮上力を失うと、回転体はスラスト補助軸受に着地する。着地後は、外部へのエネルギー放出が完了するまでは、スラスト補助軸受上で接触回転をする。このような現象は、停電時だけでなく、超電導コイル電源や冷凍機システムのトラブル時等にも起こりうる。   Here, if the system power does not recover while compensating for the power, the superconducting flywheel system will gradually reduce the power generation capacity. Along with this, the refrigeration system is also stopped. When the refrigeration system stops, the temperature of the superconducting part gradually increases. If the temperature of the superconducting part continues to rise, the superconducting state is broken (quenched). As a result, the rotating body loses levitation force. When the levitation force is lost, the rotating body lands on the thrust auxiliary bearing. After landing, contact rotation is performed on the thrust auxiliary bearing until energy release to the outside is completed. Such a phenomenon can occur not only at the time of a power failure, but also at the time of trouble of the superconducting coil power supply or the refrigerator system.

スラスト補助軸受は、転がり摩擦が小さくなるように設計されている。しかし、一般にフライホイールの回転体は重量物である(例えば、50kWhの貯蔵エネルギーを持つシステムの一設計例では25ton程度)。このため、転がり摩擦と重量の積に比例して発生する摩擦発熱は無視できない量になる。さらに、フライホイールシステムは、エネルギー貯蔵時(回転時)の風損を低減するために真空中に回転体を配置する。このため、ヒートシンクの役割を果すような大気もない。従って、スラスト補助軸受の冷却は容易ではない。   Thrust auxiliary bearings are designed to reduce rolling friction. However, in general, a rotating body of a flywheel is heavy (for example, about 25 tons in one design example of a system having a storage energy of 50 kWh). For this reason, the frictional heat generated in proportion to the product of rolling friction and weight is an amount that cannot be ignored. Furthermore, a flywheel system arrange | positions a rotary body in a vacuum in order to reduce the windage loss at the time of energy storage (at the time of rotation). For this reason, there is no atmosphere that plays the role of a heat sink. Therefore, cooling of the thrust auxiliary bearing is not easy.

これらの要因により、回転体がスラスト補助軸受上で接触回転を続けると、スラスト補助軸受の設計許容温度を超え、スラスト補助軸受が焼きつく恐れがある。   Due to these factors, if the rotating body continues rotating on the thrust auxiliary bearing, the allowable temperature of the thrust auxiliary bearing may be exceeded and the thrust auxiliary bearing may be burned.

そこで、本発明の目的は、フライホイールの回転体がスラスト力を失い、軸受で接触回転する場合においても、接触回転により発生した熱を効果的に冷却することのできる超電導コイルを利用した超電導フライホイールシステムを提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a superconducting fly using a superconducting coil that can effectively cool the heat generated by contact rotation even when the rotating body of the flywheel loses thrust force and rotates in contact with the bearing. To provide a wheel system.

本発明の観点に従った超電導フライホイールシステムは、超電導を利用して、回転エネルギーを貯蔵するための回転体を浮上させる超電導フライホイールシステムにおいて、前記回転体を真空中に維持するための容器と、前記回転体が浮上していない場合、前記回転体を接触させ、前記回転体の回転を維持するスラスト軸受手段と、前記回転体が浮上しているか否かを判定するための判定手段と、前記判定手段に基づく判定結果が否の場合、前記容器に大気を導入する大気導入手段とを備えている。   A superconducting flywheel system according to an aspect of the present invention is a superconducting flywheel system in which a rotating body for storing rotational energy is levitated using superconductivity, and a container for maintaining the rotating body in a vacuum. A thrust bearing means for bringing the rotating body into contact with the rotating body and maintaining the rotation of the rotating body when the rotating body is not floating; and a determining means for determining whether or not the rotating body is levitated; If the determination result based on the determination means is negative, an air introduction means for introducing air into the container is provided.

本発明によれば、フライホイールの回転体がスラスト力を失い、軸受で接触回転する場合においても、接触回転により発生した熱を効果的に冷却することのできる超電導コイルを利用した超電導フライホイールシステムを提供することができる。   According to the present invention, a superconducting flywheel system using a superconducting coil capable of effectively cooling heat generated by contact rotation even when a rotating body of a flywheel loses thrust force and rotates in contact with a bearing. Can be provided.

以下図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に係る超電導フライホイールシステム1の構成を示す構成図である。なお、図において、同一部分には同一符号を付してその詳しい説明を省略し、異なる部分について主に述べる。以降の実施形態も同様にして重複した説明を省略する。
(First embodiment)
FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration of a superconducting flywheel system 1 according to a first embodiment of the present invention. In the drawings, the same portions are denoted by the same reference numerals, detailed description thereof is omitted, and different portions are mainly described. In the following embodiments, the same description is omitted.

超電導フライホイールシステム1は、回転体(フライホイール)11と、超電導スラスト軸受2と、ラジアル軸受3と、スラスト補助軸受4と、ラジアル補助軸受5と、発電電動機6と、外槽容器7と、真空バルブ8と、位置センサ9とを備えている。   The superconducting flywheel system 1 includes a rotating body (flywheel) 11, a superconducting thrust bearing 2, a radial bearing 3, a thrust auxiliary bearing 4, a radial auxiliary bearing 5, a generator motor 6, an outer tank container 7, A vacuum valve 8 and a position sensor 9 are provided.

回転体11は、フライホイール本体11a及びロータ軸11bにより構成されている。フライホイール本体11aは、ロータ軸11bに取り付けられている。回転体11は、回転エネルギーを貯蔵する。   The rotating body 11 includes a flywheel main body 11a and a rotor shaft 11b. The flywheel main body 11a is attached to the rotor shaft 11b. The rotating body 11 stores rotational energy.

超電導スラスト軸受2は、超電導コイル2aと、固定側スラスト軸受磁性体2bと、回転側スラスト軸受磁性体2cと、小型冷凍機2dとを備えている。超電導スラスト軸受2は、回転体11に浮上力を与える。   The superconducting thrust bearing 2 includes a superconducting coil 2a, a fixed-side thrust bearing magnetic body 2b, a rotating-side thrust bearing magnetic body 2c, and a small refrigerator 2d. The superconducting thrust bearing 2 gives a levitation force to the rotating body 11.

超電導コイル2aは、回転体11に浮上力を与えるための電磁力を発生する。固定側スラスト軸受磁性体2b及び回転側スラスト軸受磁性体2cは、超電導コイルにより発生した電磁力を浮上力にするための磁性体である。固定側スラスト軸受磁性体2bは、外槽容器7側に設置されている。回転側スラスト軸受磁性体2cは、回転体11側に設置されている。小型冷凍機2dは、超電導コイル2aを冷却するための機器である。   Superconducting coil 2a generates an electromagnetic force for applying a levitation force to rotating body 11. The fixed-side thrust bearing magnetic body 2b and the rotation-side thrust bearing magnetic body 2c are magnetic bodies for converting the electromagnetic force generated by the superconducting coil into a levitation force. The fixed-side thrust bearing magnetic body 2b is installed on the outer tank container 7 side. The rotation side thrust bearing magnetic body 2c is installed on the rotation body 11 side. The small refrigerator 2d is a device for cooling the superconducting coil 2a.

ラジアル軸受3は、回転体11の回転軸の径方向の位置を制御するための構成部品である。   The radial bearing 3 is a component for controlling the radial position of the rotating shaft of the rotating body 11.

超電導スラスト軸受2及びラジアル軸受3により、回転体11は、非接触に回転を維持している。これにより、回転体11の回転損失を低減できる。   With the superconducting thrust bearing 2 and the radial bearing 3, the rotating body 11 maintains its rotation without contact. Thereby, the rotation loss of the rotary body 11 can be reduced.

スラスト補助軸受4及びラジアル補助軸受5は、回転体11の非接触浮上の維持できなくなるような異常時に、安全に接触回転が維持できるように設けられている。スラスト補助軸受4は、回転体11の主に垂直方向の接触回転を維持するために設けられている。ラジアル補助軸受5は、回転体11の主に径方向の接触回転を維持するために設けられている。スラスト補助軸受4及びラジアル補助軸受5は、例えば、ボールベアリングである。   The thrust auxiliary bearing 4 and the radial auxiliary bearing 5 are provided so that the contact rotation can be safely maintained in an abnormal state where the non-contact floating of the rotating body 11 cannot be maintained. The thrust auxiliary bearing 4 is provided to maintain the contact rotation of the rotating body 11 mainly in the vertical direction. The radial auxiliary bearing 5 is provided to maintain the contact rotation of the rotating body 11 mainly in the radial direction. The thrust auxiliary bearing 4 and the radial auxiliary bearing 5 are, for example, ball bearings.

発電電動機6は、回転体11の回転エネルギーを電気エネルギーに変換するための機器である。   The generator motor 6 is a device for converting the rotational energy of the rotating body 11 into electric energy.

位置センサ9は、回転体11の垂直方向(軸方向)の位置を測定している。位置センサ9は、回転体11の非接触浮上を維持できないような異常状態を検出するための測定器である。位置センサ9は、回転体11が浮上力を失うことにより、回転体11にスラスト補助軸受4上に着地すると、異常を検出する。位置センサ9は、回転体11の位置の変化により、回転体11が浮上しているか否か(又は、スラスト補助軸受4に接触しているか否か)を判定する。   The position sensor 9 measures the position of the rotating body 11 in the vertical direction (axial direction). The position sensor 9 is a measuring device for detecting an abnormal state where the non-contact floating of the rotating body 11 cannot be maintained. The position sensor 9 detects an abnormality when the rotating body 11 has landed on the thrust auxiliary bearing 4 due to the losing force of the rotating body 11. The position sensor 9 determines whether or not the rotating body 11 is floating (or whether or not it is in contact with the thrust auxiliary bearing 4) based on a change in the position of the rotating body 11.

外槽容器7は、回転体11を真空状態の中に維持するための容器である。これにより、回転体11は、エネルギー貯蔵時(回転時)の風損を低減できる。外槽容器7は、真空状態の内部に、回転体11、超電導スラスト軸受2、ラジアル軸受3、スラスト補助軸受4、ラジアル補助軸受5、発電電動機6、及び位置センサ9などを配置している。   The outer tank container 7 is a container for maintaining the rotating body 11 in a vacuum state. Thereby, the rotary body 11 can reduce the windage loss at the time of energy storage (at the time of rotation). The outer tub container 7 includes a rotating body 11, a superconducting thrust bearing 2, a radial bearing 3, a thrust auxiliary bearing 4, a radial auxiliary bearing 5, a generator motor 6, a position sensor 9, and the like in a vacuum state.

真空バルブ8は、真空状態に保たれている外槽容器7に大気等を導入するためのバルブである。真空バルブ8は、外槽容器7の下部に設けられている。   The vacuum valve 8 is a valve for introducing air or the like into the outer tank container 7 maintained in a vacuum state. The vacuum valve 8 is provided in the lower part of the outer tank container 7.

真空バルブ8から導入された大気等は、スラスト補助軸受4に向かって流れるような経路が外槽容器7の内側に形成されている。従って、真空バルブ8から導入された大気等は、流れf1に沿って、スラスト補助軸受4の近傍まで誘導される。これにより、大気は、スラスト補助軸受4に吹き付けられるように流れる。   A path through which air or the like introduced from the vacuum valve 8 flows toward the thrust auxiliary bearing 4 is formed inside the outer tank container 7. Accordingly, the air or the like introduced from the vacuum valve 8 is guided to the vicinity of the thrust auxiliary bearing 4 along the flow f1. Thereby, the air flows so as to be blown to the thrust auxiliary bearing 4.

次に、上述のように構成された超電導フライホイールシステム1において、回転体11の非接触浮上を維持できないような異常時の動作について説明する。   Next, in the superconducting flywheel system 1 configured as described above, an operation at the time of an abnormality where the non-contact floating of the rotating body 11 cannot be maintained will be described.

回転体11は、停電時、又は超電導コイル電源若しくは冷凍機システムのトラブル時等により、浮上力を失う。回転体11は、浮上力を失うと、スラスト補助軸受4に着地する。その後、回転体11は、スラスト補助軸受4上で、接触回転を維持する。このとき、スラスト補助軸受4は、回転体11との摩擦発熱により過熱される。   The rotating body 11 loses its levitation force due to a power failure or a trouble with the superconducting coil power supply or the refrigerator system. When the rotator 11 loses the levitation force, it lands on the thrust auxiliary bearing 4. Thereafter, the rotating body 11 maintains contact rotation on the thrust auxiliary bearing 4. At this time, the thrust auxiliary bearing 4 is overheated by frictional heat generation with the rotating body 11.

位置センサ9は、回転体11が浮上していないと判定すると、異常を検出する。   If the position sensor 9 determines that the rotating body 11 has not floated, it detects an abnormality.

位置センサ9の検出により、真空バルブ8が開かれる。真空バルブ8が開かれることにより、外部から外槽容器7に大気が導入される。   The vacuum valve 8 is opened by the detection of the position sensor 9. When the vacuum valve 8 is opened, the atmosphere is introduced into the outer tank container 7 from the outside.

外槽容器7に導入された大気は、ヒートシンクとしての役割により、加熱されたスラスト補助軸受4を放熱する。また、外槽容器7に導入された大気は、断熱膨張による効果で、外気温度以下に冷却される。さらに、外槽容器7に導入された大気は、流れf1に沿って流れることにより、スラスト補助軸受4を強制空冷する。   The atmosphere introduced into the outer tub container 7 radiates heat from the heated thrust auxiliary bearing 4 by acting as a heat sink. Moreover, the air introduced into the outer tub container 7 is cooled below the outside air temperature by the effect of adiabatic expansion. Furthermore, the air introduced into the outer tank vessel 7 flows along the flow f1, thereby forcibly air-cooling the thrust auxiliary bearing 4.

本実施形態によれば、回転体11のスラスト補助軸受4上での接触回転により発生した熱を効率よく冷却することができる。これにより、スラスト補助軸受4の温度上昇を抑えることができるため、回転体11の接触回転時においても、スラスト補助軸受4の焼きつきなどを防止することができる。従って、信頼性の高い超電導フライホイールシステム1を提供することができる。   According to the present embodiment, heat generated by contact rotation of the rotating body 11 on the thrust auxiliary bearing 4 can be efficiently cooled. Thereby, since the temperature rise of the thrust auxiliary bearing 4 can be suppressed, seizure of the thrust auxiliary bearing 4 can be prevented even during the contact rotation of the rotating body 11. Therefore, the highly reliable superconducting flywheel system 1 can be provided.

(第2の実施形態)
第2の実施形態に係る超電導フライホイールシステム1は、第1の実施形態の変形形態であり、真空バルブ8の大気を導入する量を調節している点以外は同様である。
(Second Embodiment)
The superconducting flywheel system 1 according to the second embodiment is a modification of the first embodiment, and is the same except that the amount of the vacuum valve 8 introduced into the atmosphere is adjusted.

真空バルブ8の大気を導入する量の調節方法について説明する。   A method for adjusting the amount of air introduced into the vacuum valve 8 will be described.

超電導フライホイールシステム1において、回転体11がスラスト補助軸受4に着地した後の発熱は、回転体11の回転が停止するまで継続する。そこで、回転体11が浮上力を得られなくなってから(又は、回転体11がスラスト補助軸受4上で接触回転を開始してから)、回転体11が回転を停止するまでの時間t1を推定する。   In the superconducting flywheel system 1, the heat generation after the rotating body 11 has landed on the thrust auxiliary bearing 4 continues until the rotation of the rotating body 11 stops. Therefore, the time t1 from when the rotating body 11 cannot obtain the levitation force (or after the rotating body 11 starts contact rotation on the thrust auxiliary bearing 4) until the rotating body 11 stops rotating is estimated. To do.

真空バルブ8は、大気を導入し続けている状態を、時間t1よりも少し長めの時間t2になるように、コンダクタンスを調節する。時間t2は、外層容器7の内部が真空状態から大気状態になるまでの時間である。これは、回転体11が回転している状態時に、スラスト補助軸受4の冷却効果を得られるようにするためである。即ち、スラスト補助軸受4の発熱時に、断熱膨張による冷却効果を得るためである。また、真空バルブ8から導入された大気により、スラスト補助軸受4を強制空冷するためである。   The vacuum valve 8 adjusts the conductance so that the state in which the atmosphere is continuously introduced is a time t2 slightly longer than the time t1. Time t2 is the time until the inside of the outer layer container 7 changes from a vacuum state to an atmospheric state. This is because the cooling effect of the thrust auxiliary bearing 4 can be obtained when the rotating body 11 is rotating. That is, to obtain a cooling effect by adiabatic expansion when the thrust auxiliary bearing 4 generates heat. Further, the thrust auxiliary bearing 4 is forcibly air-cooled by the atmosphere introduced from the vacuum valve 8.

強制空冷は、導入する大気等の量が多いほど冷却効率が高い。これは、外層容器7に大気を導入し終わる直前(外層容器7の内部が大気圧に近い状態)では、真空バルブ8から導入される大気の風速が弱くなるためである。従って、大気の導入時間t2は、回転体11の回転時間t1よりも少し長めにした方が冷却効果が高い。   In forced air cooling, the greater the amount of air introduced, the higher the cooling efficiency. This is because the wind speed of the air introduced from the vacuum valve 8 becomes weak immediately before the introduction of the atmosphere into the outer layer container 7 (the state where the inside of the outer layer container 7 is close to atmospheric pressure). Therefore, the cooling effect is higher when the atmospheric introduction time t2 is set a little longer than the rotation time t1 of the rotating body 11.

本実施形態によれば、第1の実施形態の作用効果に加え、真空バルブ8の大気等を導入する量を調整することで、より効率的に特にスラスト補助軸受4の温度上昇を抑えることができる。従って、より信頼性の高い超電導フライホイールシステム1を提供することができる。   According to the present embodiment, in addition to the operational effects of the first embodiment, the temperature of the thrust auxiliary bearing 4 can be more effectively suppressed by adjusting the amount of the vacuum valve 8 that is introduced into the atmosphere and the like. it can. Therefore, the superconducting flywheel system 1 with higher reliability can be provided.

(第3の実施形態)
図2は、第3の実施形態に係る超電導フライホイールシステム1Aの構成を示す構成図である。
(Third embodiment)
FIG. 2 is a configuration diagram showing a configuration of a superconducting flywheel system 1A according to the third embodiment.

超電導フライホイールシステム1Aは、図1に示す超電導フライホイールシステム1において、熱交換器(冷却器)10を設けている点以外は同様の構成である。   The superconducting flywheel system 1A has the same configuration as the superconducting flywheel system 1 shown in FIG. 1 except that a heat exchanger (cooler) 10 is provided.

熱交換器10は、真空バルブ8と外槽容器7との間に取り付けられている。真空バルブ8から導入される大気は、熱交換器10により冷却される。これにより、スラスト補助軸受4は、流れf2に沿って、冷却された大気により強制空冷される。   The heat exchanger 10 is attached between the vacuum valve 8 and the outer tank container 7. The atmosphere introduced from the vacuum valve 8 is cooled by the heat exchanger 10. As a result, the thrust auxiliary bearing 4 is forcibly air-cooled by the cooled atmosphere along the flow f2.

本実施形態によれば、第1の実施形態の作用効果に加え、導入する大気等の温度を熱交換器10により下げることで、冷却された大気等により、スラスト補助軸受4を冷却することができる。これにより、特にスラスト補助軸受4の温度上昇をより効率的に抑えることができる。従って、より信頼性の高い超電導フライホイールシステム1Aを提供することができる。   According to the present embodiment, in addition to the operational effects of the first embodiment, the thrust auxiliary bearing 4 can be cooled by the cooled air or the like by lowering the temperature of the introduced air or the like by the heat exchanger 10. it can. Thereby, especially the temperature rise of the thrust auxiliary bearing 4 can be suppressed more efficiently. Therefore, it is possible to provide a superconducting flywheel system 1A with higher reliability.

各実施形態において、真空バルブ8から導入された大気をスラスト補助軸受4に向かって流すための経路は、どのように形成されていてもよい。例えば、図3に示すように、スラスト補助軸受4に直接吹き付けるようなノズル21を設けてもよい。ノズル等のように、細い経路を設けることにより、大気等の流速を速くすることができる。これにより、スラスト補助軸受4の冷却効果をより高くすることができる。また、図4に示すように、真空バルブ8の外層容器7側の出口近傍に、皿形状のものを積み重ねたような部材22を配置してもよい。このとき、真空バルブ8から導入された大気は、部材22の皿形状の間を経路として、吹き抜ける。部材22による狭い経路を通り抜けることにより、大気等の流速を速くすることができる。   In each embodiment, the path for flowing the air introduced from the vacuum valve 8 toward the thrust auxiliary bearing 4 may be formed in any way. For example, as shown in FIG. 3, a nozzle 21 that directly blows against the thrust auxiliary bearing 4 may be provided. By providing a narrow path such as a nozzle, the flow velocity of the atmosphere or the like can be increased. Thereby, the cooling effect of the thrust auxiliary bearing 4 can be made higher. Further, as shown in FIG. 4, a member 22 that is a stack of dish-shaped members may be disposed in the vicinity of the outlet on the outer layer container 7 side of the vacuum valve 8. At this time, the air introduced from the vacuum valve 8 blows through the space between the dish shapes of the members 22. By passing through a narrow path by the member 22, the flow velocity of the atmosphere or the like can be increased.

第2の実施形態において、第3の実施形態に係る熱交換器10を設けてもよい。このような構成により、第2の実施形態及び第3の実施形態を併せた作用効果を得ることができる。   In the second embodiment, the heat exchanger 10 according to the third embodiment may be provided. With such a configuration, the combined effects of the second embodiment and the third embodiment can be obtained.

第2の実施形態において、真空バルブ8による大気の導入量は、予め調整されたものとしたが、時間及び状況に応じて変化してもよい。スラスト補助軸受4に設けられたボールの回転速度に応じて、真空バルブ8のコンダクタンスを自動的に調節する構成としてもよい。この回転速度によるコンダクタンスの自動調節は、機械的に行ってもよいし、電気的に行ってもよい。電気的に行う場合は、ボールの回転速度を測定するための測定器を設け、この測定器による測定結果に基づいて、コンダクタンスの調整をコンピュータ制御してもよい。   In the second embodiment, the amount of air introduced by the vacuum valve 8 is adjusted in advance, but may be changed according to time and circumstances. The conductance of the vacuum valve 8 may be automatically adjusted according to the rotation speed of the ball provided in the thrust auxiliary bearing 4. This automatic conductance adjustment based on the rotational speed may be performed mechanically or electrically. When electrically performed, a measuring device for measuring the rotation speed of the ball may be provided, and the conductance adjustment may be computer-controlled based on the measurement result of the measuring device.

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.

本発明の第1の実施形態に係る超電導フライホイールシステムの構成を示す構成図。The block diagram which shows the structure of the superconducting flywheel system which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態に係る超電導フライホイールシステムの構成を示す構成図。The block diagram which shows the structure of the superconducting flywheel system which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態の第1の変形例に係る超電導フライホイールシステムの構成を示す構成図。The block diagram which shows the structure of the superconducting flywheel system which concerns on the 1st modification of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態の第2の変形例に係る超電導フライホイールシステムの構成を示す構成図。The block diagram which shows the structure of the superconducting flywheel system which concerns on the 2nd modification of the 1st Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1…超電導フライホイールシステム、2…超電導スラスト軸受、2a…超電導コイル、2b…固定側スラスト軸受磁性体、2c…回転側スラスト軸受磁性体、2d…小型冷凍機、3…ラジアル軸受、4…スラスト補助軸受、5…ラジアル補助軸受、6…発電電動機、7…外槽容器、8…真空バルブ、9…位置センサ、10…熱交換器、11…回転体、11a…フライホイール本体、11b…ロータ軸。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Superconducting flywheel system, 2 ... Superconducting thrust bearing, 2a ... Superconducting coil, 2b ... Fixed thrust bearing magnetic body, 2c ... Rotating side thrust bearing magnetic body, 2d ... Small refrigerator, 3 ... Radial bearing, 4 ... Thrust Auxiliary bearing, 5 ... radial auxiliary bearing, 6 ... generator motor, 7 ... outer tank container, 8 ... vacuum valve, 9 ... position sensor, 10 ... heat exchanger, 11 ... rotating body, 11a ... flywheel body, 11b ... rotor axis.

Claims (7)

超電導を利用して、回転エネルギーを貯蔵するための回転体を浮上させる超電導フライホイールシステムにおいて、
前記回転体を真空中に維持するための容器と、
前記回転体が浮上していない場合、前記回転体を接触させ、前記回転体の回転を維持するスラスト軸受手段と、
前記回転体が浮上しているか否かを判定するための判定手段と、
前記判定手段に基づく判定結果が否の場合、前記容器に大気を導入する大気導入手段と
を備えたことを特徴とする超電導フライホイールシステム。
In a superconducting flywheel system that uses superconductivity to float a rotating body for storing rotational energy,
A container for maintaining the rotating body in a vacuum;
When the rotating body is not floating, thrust bearing means for contacting the rotating body and maintaining the rotation of the rotating body;
Determination means for determining whether or not the rotating body is floating;
A superconducting flywheel system comprising: air introduction means for introducing air into the container when the determination result based on the determination means is negative.
前記大気導入手段により導入された大気を、前記スラスト軸受手段に誘導するための誘導手段と
を備えたことを特徴とする請求項1に記載の超電導フライホイールシステム。
2. The superconducting flywheel system according to claim 1, further comprising guiding means for guiding the air introduced by the air introducing means to the thrust bearing means.
前記回転体を接触させ、前記回転体の回転軸の径方向の位置を制御するラジアル軸受手段と、
前記大気導入手段により導入された大気を、前記ラジアル軸受手段に誘導するための誘導手段と
を備えたことを特徴とする請求項1に記載の超電導フライホイールシステム。
Radial bearing means for contacting the rotating body and controlling a radial position of a rotating shaft of the rotating body;
2. The superconducting flywheel system according to claim 1, further comprising guiding means for guiding the air introduced by the air introducing means to the radial bearing means.
前記誘導手段は、前記大気導入手段により導入された大気の通過する経路を流速が早くなるように狭くしたこと
を特徴とする請求項3に記載の超電導フライホイールシステム。
4. The superconducting flywheel system according to claim 3, wherein the guiding means narrows the path through which the atmosphere introduced by the atmosphere introducing means passes so as to increase the flow velocity.
前記大気導入手段は、予め予想した前記回転体が停止するまでの時間よりも大気の導入時間が長くなるように調整したこと
を特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の超電導フライホイールシステム。
4. The air introduction unit according to claim 1, wherein the air introduction unit is adjusted so that an air introduction time is longer than a time that is expected in advance until the rotating body stops. 5. Superconducting flywheel system.
前記大気導入手段は、予め予想した前記回転体が停止するまでの時間よりも長く、前記回転体の停止直後も大気による冷却効果を得られるような大気の導入時間に調整したこと
を特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の超電導フライホイールシステム。
The air introduction means is adjusted to an air introduction time that is longer than a time that is expected in advance until the rotating body stops, and that can obtain a cooling effect by the air immediately after the rotating body stops. The superconducting flywheel system according to any one of claims 1 to 3.
前記回転体の回転速度に基づいて、前記大気導入手段による前記容器への導入量を変化させること
を特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の超電導フライホイールシステム。
The superconducting flywheel system according to any one of claims 1 to 4, wherein an introduction amount into the container by the air introduction unit is changed based on a rotation speed of the rotating body.
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