JP2012054385A - Load device using liquid - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば、三相交流発電機やその他の交流電源あるいは無停電電源装置(USP、CVCS)などの電気負荷試験に使用される液体使用型負荷装置に関するものである。
The present invention relates to a liquid-use load device used for an electrical load test such as a three-phase AC generator, other AC power supply, or uninterruptible power supply (USP, CVCS).
電力を必要とする施設(建築物や構造物)、例えば特に工場、デパート、サーバコンピュータなどを収容する電算ビル、医療機関、商業ビル、水道局等においては、停電時であっても常に安定的な電力供給が要請されている
このため、一般に前述の施設においては、通常、三相交流発電機等の自家用発電機を前記構造物内に設置し、停電時などの緊急時には、この自家用発電機を緊急に稼働させて施設内に常に電力を絶やさず供給できるような措置が取られている。
そして、これにより、停電時など緊急時においても、普段と変わらないよう電力を安定的に供給できるようになっている。
Facilities that require electric power (buildings and structures), such as computer buildings, medical institutions, commercial buildings, water departments, etc. that house factories, department stores, server computers, etc., are always stable even during power outages. Therefore, in general, in the aforementioned facilities, a private generator such as a three-phase AC generator is usually installed in the structure, and this private generator is used in the event of an emergency such as a power failure. Measures are taken so that power can be constantly supplied to the facility by operating it urgently.
As a result, even in an emergency such as a power failure, power can be stably supplied so that it does not change as usual.
しかしながら、前述の自家用発電機は常時運転操作されるものではなく、あくまで緊急停電時に突発的に、かつ限定的に使用する場合に限られるものである。
そして、その緊急時においては前記自家用発電機を確実にかつ迅速に稼働させて電力供給することが要求される。停電などにより電力供給がストップすると、電力により稼働してなしえた重要な仕事がストップせざるを得ないからである。
そこで、自家用発電機が緊急停電時にも、電力供給をストップさせることなく正常に運転出来るよう、日頃から前記自家用発電機につき正常に運転できる否かをチェックするため、定期的に運転試験、すなわち負荷試験を行うことが要求されているのである。
However, the above-mentioned private generator is not operated at all times, and is limited to a case where it is used suddenly and limitedly at the time of an emergency power failure.
In an emergency, it is required to operate the private generator reliably and quickly to supply power. This is because when the power supply is stopped due to a power failure or the like, important work that can be operated by the power must be stopped.
Therefore, in order to check whether or not the private generator can be operated normally on a regular basis so that the private generator can be operated normally without stopping the power supply even in the event of an emergency power failure, a regular operation test, that is, a load A test is required.
しかして、この自家用発電機の一番シンプルな運転試験、すなわち負荷試験を行う方法としては、自家用発電機を実際に稼働させて電力を生成し、該電力を例えば、ビル内の施設に設置され、実際に電力を使用する機器(室内の照明、クーラー等の電力消費機器)に直接生成した電力を供給して行うことが考えられる。
しかしながら、自家用発電機の運転試験、すなわち負荷試験は長時間に及ぶことも多く、また、十数回に及ぶ前記自家用発電機の電源入り切り試験並びに急激な電力の容量増大試験もあるため、施設に設置された前記室内の照明、クーラー等の電力消費機器を使用して負荷試験を行うのは全く現実的ではない。また、このような負荷試験中は仕事ができない状態ともなるのでなおさらである。
Therefore, the simplest operation test of this private generator, that is, a load test, is to actually operate the private generator to generate electric power and install the electric power in a facility in a building, for example. It is conceivable that the generated power is directly supplied to devices that actually use power (power consumption devices such as indoor lighting and coolers).
However, the operation test of the private generator, that is, the load test, often takes a long time, and there are dozens of turn-on tests of the private generator and a sudden capacity increase test. It is not realistic to perform a load test by using power consumption equipment such as indoor lighting and a cooler. This is even more so during such a load test, work cannot be performed.
従って、実際には、前記自家用発電機の容量に見合った容量を有する負荷抵抗を備えた負荷試験用の抵抗装置(負荷試験装置)を使用し、定期的に自家用発電機の負荷試験を行っているのが現状である。
ところで、近年では、いわゆる無停電電源装置(USP、CVCS)についての負荷試験が急激に増加している。無停電電源装置(USP、CVCS)とは、入力電源が断になった場合も、一定時間、接続されている機器(多くはコンピュータ機器)に対して、停電することなく電力を供給し続ける電源装置をいう。
当該無停電電源装置は、主に、商用電源から電力を受ける装置、及び該電力を蓄積する装置と、前2者のいずれかから一定規格の電力(一般的には、商用電源と同様のもの)を供給する装置で構成されている。接続している商用電源が断になったときは、機器に蓄積していた電力を供給し、瞬時に電圧低下や停電が機器に対して起こらないようにしているのである。
Therefore, in practice, a load test resistance device (load test device) having a load resistance having a capacity commensurate with the capacity of the private generator is used, and a load test of the private generator is periodically performed. The current situation is.
By the way, in recent years, load tests for so-called uninterruptible power supply devices (USP, CVCS) are increasing rapidly. An uninterruptible power supply (USP, CVCS) is a power supply that continues to supply power to connected devices (mostly computer devices) for a certain period of time, even when input power is cut off. Refers to the device.
The uninterruptible power supply mainly includes a device that receives power from a commercial power source, a device that stores the power, and a power of a certain standard from either of the former two (generally, the same as a commercial power source) ). When the connected commercial power supply is cut off, the power stored in the device is supplied to prevent instantaneous voltage drop or power outage from occurring on the device.
近年、主に使用されている無停電電源装置には、データセンターなどで使用される大型・集中型のものと、パーソナルコンピュータや医療用モニタなどに用いられる小型・分散型のものがあるが、いずれにしても前記無停電電源装置には高い信頼性が要求される。
すなわち、無停電電源装置は、一瞬たりとも電圧低下・停電が許されないからである。
In recent years, there are two types of uninterruptible power supplies that are mainly used: large and centralized types used in data centers, and small and distributed types used in personal computers and medical monitors. In any case, the uninterruptible power supply is required to have high reliability.
That is, the uninterruptible power supply is not allowed to have a voltage drop or a power failure even for a moment.
従って、無停電電源装置は、自家用発電機の設置と共に、コンピュータ機器や通信・防災・制御機器、および放送機器(局舎・送信所・大規模中継局)などで設置され、使用されるほか、クリーンルーム・溶鉱炉の制御装置・発電所・航空管制塔などで設置、使用されており、無停電電源装置の用途は多岐にわたり、その重要度は急激に高まっている。
このように、近年では、負荷試験装置の必要性が、自家用発電機に対しての負荷試験のみならず、前記無停電電源装置についての負荷試験についても急激に増加していることが特徴としてあげられるのである。特にサーバコンピュータのバックアップ電源としての無停電電源装置(USP、CVCS)の負荷試験が急増し、その重要度が急激に増している。
Therefore, the uninterruptible power supply is installed and used in computer equipment, communication / disaster prevention / control equipment, and broadcasting equipment (station buildings / transmitting stations / large-scale relay stations) along with the installation of private generators. It has been installed and used in clean rooms, blast furnace control devices, power plants, air traffic control towers, etc., and the use of uninterruptible power supply devices is diverse and their importance is rapidly increasing.
Thus, in recent years, the need for a load test apparatus has increased rapidly not only for load tests for private generators but also for load tests for the uninterruptible power supply. It is done. In particular, load tests of uninterruptible power supply devices (USP, CVCS) as backup power sources for server computers have increased rapidly, and their importance has increased rapidly.
ここで、この負荷試験装置が備える抵抗器としては、液体を使用した負荷抵抗器、例えば水抵抗器が広く用いられている。水抵抗器は、例えばコンクリート枠又は木枠からなる水槽中に電極を挿入し、その電極の水への挿入量又は極間隔を加減して自家用発電機の負荷を調整するもので、通常は給水しながら負荷の安定を図ると共に、蒸発した水を補い、水温を調節している。
このような水抵抗器を用いた負荷試験装置として、従来より、図5に示すような負荷試験装置1が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
Here, as a resistor provided in the load test apparatus, a load resistor using a liquid, for example, a water resistor is widely used. A water resistor is a device that inserts an electrode into a water tank made of, for example, a concrete frame or a wooden frame, and adjusts the load of the private generator by adjusting the amount of the electrode inserted into the water or the distance between the poles. While stabilizing the load, it compensates for the evaporated water and adjusts the water temperature.
Conventionally, a load test apparatus 1 as shown in FIG. 5 is known as a load test apparatus using such a water resistor (for example, refer to Patent Document 1).
この負荷試験装置1は、試験を行う三相交流発電機に対応して設けられた三本の円筒型電極2a、2a、2aを備える水抵抗器2と、冷却水を供給する冷却水供給源3と、例えばイオン交換樹脂などを備える純水手段4と、を有している。
水抵抗器2は、水が貯留された貯留槽2bを備え、該貯留槽2bに貯留された水Mの中に円筒型電極2aが浸されている。この円筒型電極2aは、試験対象となる発電機(図示せず)に接続されている。また、貯留槽2bの上部には流出口2cが設けられており、貯留槽2b内の水Mが一定の高さを保持するようになっている。
The load test apparatus 1 includes a
The
更に、冷却水供給源3は、供給パイプ5を介して貯留槽2bと接続されており、冷却水供給源3からの冷却水を貯留槽2b内に補給できるようになっている。この供給パイプ5は、冷却水供給源3から直接に貯留槽2bに通じる第一パイプ部5aと、純粋手段4を介して貯留槽2bに通じる第二パイプ部5bと、を備えている。
Further, the cooling water supply source 3 is connected to the
このような構成を有する従来の負荷試験装置1により負荷試験を行う場合には、貯留槽2b内の水の固有抵抗を所定の範囲内に調整して負荷試験を行うことが考えられる。例えば、冷却水供給源3から直接供給される水と、純粋手段4を介し高い固有抵抗を有する水とを混合することにより、貯留槽2b内の水Mの固有抵抗を所定の範囲内に調整するなどの方法が採用される。
ところで、近年ではあらゆる方面での省エネルギー化(エコ化)が重要な課題となっており、その規模や種類を問わずあらゆる電気設備で省電力化を行う必要性が要請されてきている。 By the way, in recent years, energy saving (eco-friendly) in every direction has become an important issue, and there is a demand for power saving in any electric equipment regardless of its scale and type.
しかしながら、従来の負荷試験装置1では、水抵抗器2における顕著な電力ロス、排熱処理の困難性の問題があった。すなわち、水抵抗器では、自家用発電機で生成した電力をただ単に熱として消費し、負荷試験を行わざるを得ず、そのためこの電力が全く利用されず、折角生成した電力が無駄になっていたのである。
特に、自家用発電機の負荷試験は、年間を通じて定期的に種々の大量の発電設備で行われており、現状では有効利用されない電力量の総計はきわめて膨大な量になってしまっているのである。
However, the conventional load test apparatus 1 has a problem of remarkable power loss in the
In particular, load tests for private generators are regularly performed at various large-scale power generation facilities throughout the year, and the total amount of electric power that is not effectively used at present is extremely large.
更に、従来の負荷試験装置1では、発生した熱の処理(排熱処理)が大きな問題となっていた。すなわち、負荷試験装置1では、水抵抗器2において電力が熱に変換されるため、水Mの温度が上昇してしまう。このため、貯留槽2b内に冷却水を大量に注入して水Mの水温上昇を抑制していた。しかしながら、このようにして水温上昇を防止する場合、大量の冷却水を必要とし、しかも発生した温水の処理が困難である、という問題があった。
Furthermore, in the conventional load test apparatus 1, the treatment of generated heat (exhaust heat treatment) has been a big problem. That is, in the load test apparatus 1, since the electric power is converted into heat in the
これは、例えばコージェネレーションシステムの負荷を安定させるための負荷安定装置にも共通の課題であった。すなわち、コージェネレーションシステムの負荷安定装置においても、電力が排熱として消費されてしまっている、という問題があった。 This is a problem common to, for example, a load stabilizer for stabilizing the load of a cogeneration system. That is, even in the load stabilization device of the cogeneration system, there is a problem that electric power is consumed as exhaust heat.
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、自家用発電機など交流電源の負荷試験装置やコージェネレーションシステムの負荷安定装置で用いられる液体使用型負荷装置において、試験として消費される電力を有効利用できると共に、負荷試験により生じた排熱処理に係る負担を抑制することを目的とするものである。
The present invention has been made to solve such a problem, and is used as a test in a liquid-use load device used in a load test device for an AC power source such as a private generator or a load stabilization device for a cogeneration system. It is intended to reduce the burden on the exhaust heat treatment caused by the load test while being able to effectively use the generated power.
本発明による液体使用型負荷装置は、
試験対象の交流電源装置に接続される整流器と該整流器により変換された直流電流に接続された液体使用の直流負荷抵抗器とを備え、前記試験対象である交流電源の負荷試験を行うための液体使用型直流負荷装置であって、
前記液体使用の直流負荷抵抗器は、電解質水溶液を貯留する貯留槽と前記電解質水溶液内に浸される電極とを備え、
前記整流器からの直流のプラス極を前記貯留槽側に接続すると共に、前記直流のマイナス極を前記電極側に接続し、
該電極近傍の上方位置には、外気と遮蔽された空間部からなる水素収集部材を形成すると共に、該水素収集部材には前記水素を水素混入液体に生成する水素混入液体生成部と、生成された水素混入液体を貯蔵する水素混入液体貯蔵部とが接続された、
ことを特徴とし、
または、
試験対象の交流電源装置に接続される整流器と該整流器により変換された直流電流に接続された液体使用の直流負荷抵抗器とを備え、前記試験対象である交流電源の負荷試験を行うための液体使用型直流負荷装置であって、
前記液体使用の直流負荷抵抗器は、電解質水溶液を貯留する貯留槽と前記電解質水溶液内に浸される電極とを備え、
前記整流器からの直流のプラス極を前記貯留槽側に接続すると共に、前記直流のマイナス極を前記電極側に接続し、
該電極近傍の上方位置には、外気と遮蔽された空間部からなる水素収集部材を形成すると共に、該水素収集部材には前記水素を水素混入液体に生成する水素混入液体生成部と、生成された水素混入液体を貯蔵する水素混入液体貯蔵部とが接続され、
かつ、前記水素から水素混入液体を生成する過程での残余水素を前記水素混入液体生成部から前記水素収集部材へ送出する循環送出部が前記水素混入液体生成部と前記水素収集部材間に設けられた、
ことを特徴とし、
または、
前記水素混入液体貯蔵部には、液体使用型負荷装置から切り離して運搬可能にされた水素混入液体運搬部が設けられた、
ことを特徴とし、
または、
前記水素混入液体運搬部には、生成された水素混入液体を水素に生成する水素生成部が設けられた、
ことを特徴とし、
または、
前記水素混入液体貯蔵部の水素混入液体は、有機ハイドライドである、
ことを特徴とするものである。
The liquid-use load device according to the present invention comprises:
A liquid for performing a load test of the AC power source to be tested, comprising a rectifier connected to the AC power source device to be tested and a liquid-use DC load resistor connected to the DC current converted by the rectifier Use type DC load device,
The liquid-use DC load resistor includes a storage tank for storing an aqueous electrolyte solution and an electrode immersed in the aqueous electrolyte solution,
Connect the positive DC pole from the rectifier to the storage tank side, connect the negative DC pole to the electrode side,
A hydrogen collecting member consisting of a space part shielded from the outside air is formed at an upper position in the vicinity of the electrode, and a hydrogen-containing liquid generating part for generating the hydrogen into a hydrogen-containing liquid is generated on the hydrogen collecting member. Connected to a hydrogen-containing liquid storage unit that stores the hydrogen-containing liquid.
It is characterized by
Or
A liquid for performing a load test of the AC power source to be tested, comprising a rectifier connected to the AC power source device to be tested and a liquid-use DC load resistor connected to the DC current converted by the rectifier Use type DC load device,
The liquid-use DC load resistor includes a storage tank for storing an aqueous electrolyte solution and an electrode immersed in the aqueous electrolyte solution,
Connect the positive DC pole from the rectifier to the storage tank side, connect the negative DC pole to the electrode side,
A hydrogen collecting member consisting of a space part shielded from the outside air is formed at an upper position in the vicinity of the electrode, and a hydrogen-containing liquid generating part for generating the hydrogen into a hydrogen-containing liquid is generated on the hydrogen collecting member. A hydrogen-containing liquid storage unit for storing the hydrogen-containing liquid,
In addition, a circulation sending part for sending residual hydrogen in the process of producing the hydrogen-containing liquid from the hydrogen to the hydrogen collecting member from the hydrogen-containing liquid generating part is provided between the hydrogen-containing liquid generating part and the hydrogen collecting member. The
It is characterized by
Or
The hydrogen-mixed liquid storage section is provided with a hydrogen-mixed liquid transport section that can be transported separately from the liquid-use load device.
It is characterized by
Or
The hydrogen-containing liquid transport unit is provided with a hydrogen generating unit that generates the generated hydrogen-containing liquid into hydrogen.
It is characterized by
Or
The hydrogen-containing liquid in the hydrogen-containing liquid storage unit is an organic hydride.
It is characterized by this.
以下に、本発明を実施するための形態を、実施例に基づいて説明する。 Below, the form for implementing this invention is demonstrated based on an Example.
本発明の実施例を、図を参照しつつ説明する。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1に示すように、本実施例における液体使用型直流負荷装置10は、試験対象電源としての例えば三相交流発電機12に接続される。
As shown in FIG. 1, the liquid-use
尚、この三相交流発電機12のみならず、無停電電源装置60などに接続して負荷試験を行ってもかまわない。
そして、前記液体使用型直流負荷装置10は、交流を直流に変換する整流装置14と、整流装置14に接続された液体使用型直流抵抗器20と、後述する電気分解により生じる水素15を収集する水素収集部材30と、該水素収集部材30に収集された水素15を貯蔵する水素貯蔵部54と、該水素貯蔵部54に貯蔵された水素15を水素混入液体19に変換生成する水素混入液体生成部18と、生成された水素混入液体19を貯蔵する水素混入液体貯蔵部21と、前記水素混入液体生成部18と前記水素貯蔵部54間を接続すべく設けられ、前記水素15から水素混入液体19を生成する過程での残余水素17を前記水素混入液体生成部18から前記水素貯蔵部54へ送出する循環送出部23と、を備えて構成されている。
Note that the load test may be performed by connecting not only to the three-phase AC generator 12 but also to the uninterruptible power supply 60 or the like.
The liquid-use
ここで、前記三相交流発電機12は、例えば工場や商業ビル等の施設に設けられ、前記工場や商業ビル内への通常の送電が何らかの理由により急に停止した場合等に、緊急的に稼働されて前記施設の停電に伴う稼動電力ストップなどの突発的障害を防止するものである。
しかして、液体使用型直流負荷装置10は、このような三相交流発電機12が突発的な理由により緊急に運転せざるを得ない場合にあっても、常に瞬時にかつ正常に稼働できる様、定期的に運転試験を行う負荷試験機として用いられるのである。
すなわち、三相交流発電機12の突発的緊急運転に際しても常に正常に運転されるよう担保するためである。
Here, the three-phase AC generator 12 is installed in a facility such as a factory or a commercial building, for example, and emergency power transmission to the factory or commercial building stops suddenly for some reason. It is intended to prevent sudden failures such as stoppage of operating power due to power outage of the facility.
Thus, the liquid-use
That is, to ensure that the three-phase alternating current generator 12 is always operated normally even in the case of sudden emergency operation.
ここで、前記整流装置14は、前記三相交流電源12からの交流を直流に変換するべく複数の整流器14a、14a・・を備えている。そして、この複数の整流器14a、14a・・のそれぞれがスイッチング装置14b、14b・・を介して三相交流発電機12と接続できる構成となっている。
Here, the
また、液体使用型直流抵抗器20は、電解質水溶液L、例えば水酸化ナトリウム溶液が例えば5%程度注入されて構成された電解質水溶液Lが貯留された貯留槽22と、例えば前記貯留槽22の上方から垂下されて設置された複数の電極24と、を備えて構成される。
Further, the liquid use
貯留槽22は、上面が開口されていると共に底壁22a及び側壁22bを有し、この内部に前記電解質水溶液Lが貯留される構成となっている。更に、貯留槽22には、液位検出器22cや液温検出器22dが設けられており、これにより、電解質水溶液Lの液位及び液温を検出することができるようになっている。
The
また、貯留槽22には、通電されることにより温度上昇した電解質水溶液Lを冷却する冷却装置26と、減少した前記液体、例えば電解質水溶液Lを補給する電解質水溶液補給装置28とが設けられている。さらに、この電解質水溶液補給装置28には純水器28cが設けられており、供給される電解質水溶液Lの異物を排除して、固有抵抗を一定に保つことができるよう構成されている。この純水器28cより電解質水溶液Lを純度の高いものすることは、特に高い電圧が印加される場合に効果を発揮すると考えられる。
In addition, the
冷却装置26は、例えば、一端が側壁22bに、他端が底壁22aに接続された循環パイプ26aと、電解質水溶液Lを循環させる循環ポンプ26bと、循環パイプ26aに介装されたラジエータ26cと、ラジエータ26cを送風するラジエータファン26dとを備えて構成されている。
さらに、この冷却装置26は、前述した液温検出器22dとも接続され、液温検出器22dからの検出信号が入力されるようになっている。
The
Further, the
そして、液体使用型直流抵抗器20では、電解質水溶液Lを循環させると共にラジエータファン26dを駆動させ、電解質水溶液Lをラジエータ26cで放熱して液温上昇を防ぐようになっている。特に、冷却装置26に所定値以上の検出信号が入力されたときは、ラジエータファン26dの回転数及び循環水量を増加させ、電解質水溶液Lの温度が所定値より低く保持されるようになっている。
In the liquid use
また、電解質水溶液補給装置28は、一端が電解質水溶液水供給源に接続され、他端が循環パイプ26aに接続された供給パイプ28aと、供給パイプ28aに介装された電磁弁28bとを備えている。
The electrolyte aqueous
電磁弁28bは、液位検出器22cと電気的に接続され、液位検出器22cからの検出信号が入力されるようになっている。これにより電磁弁28bの開閉が制御され、貯留槽22内の電解質水溶液Lを、所定の液位に保つことができるように構成されている。
The
ここで、前記電極24の構成について説明すると、該電極24は、例えばステンレス等の電導性材料から構成されており、その一部が電解質水溶液L内に浸される中空円筒形状となっている。この電極24は、複数の整流器14a、14a・・に対応して複数設けられており、各々の電極24の上端にはフランジ24aが設けられている。これにより電極24は貯留槽22の上方で支持されるものとなる。各フランジ24aには、対応する整流器14aからの直流のマイナス(−)極が接続され、これにより、電極24が陰極として機能するように構成されている。
Here, the configuration of the
更に、図2から理解されるように、電極24周辺の上方には、フランジ24aにボルト25によって固定された水素収集部材30が設けられている。水素収集部材30は、電気絶縁性を有すると共に所定の耐水性、耐熱性等を有する材料から形成されており、このような材料としては、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、メラミン樹脂等から適宜好適なものを選択することができる。また、水素収集部材30をFRP(Fiber Reinforced Plastics)で構成すれば、耐熱性、耐薬品性が高く、軽量で強度が高いものとすることができる。
Further, as understood from FIG. 2, a
さらに、この水素収集部材30は、下面が開口した例えば略直方体形状を呈してその下端30aが電解質水溶液L内に没入され、これにより、外気と遮蔽され、密閉された空間(第一の空間)A1が形成されている。
Further, the
更に、電極24の略真上には、断面略逆U字状を呈する椀状の接合部材24bが設けられている。この接合部材24bは、水素収集部材30及びフランジ24aに設けられた貫通孔24c、24c・・により、その内部が空間A1と連通した状態となっている。
Furthermore, a bowl-shaped joining
また、貯留槽22は、側壁22bの上端に整流器14aからの直流のプラス(+)極が接続されている。この貯留槽22は、例えばステンレス等の電導性材料からなり、これにより、貯留槽22が陽極として機能するように構成されている。
In addition, the
更に、側壁22bの内側上方には、絶縁材料からなり、断面略逆L字状の酸素捕集部材32が設けられている。この酸素捕集部材32は、その下端32aが電解質水溶液L内に没入され、これにより、大気と遮蔽された空間(第二の空間)A2が形成されている。
Further, an
この酸素捕集部材32には、酸素取出口32bが設けられており、これにより、空間A2に滞留した酸素55を例えば、酸素貯蔵容器に貯蔵できるようになっている。
The
ところで、前述したように、前記水素貯蔵部30には、収集され、貯蔵された前記水素15につき水素混入液体19、例えば有機ハイドライド56に変換して生成する水素混入液体生成部18と、生成された水素混入液体19を貯蔵する水素混入液体貯蔵部21とが接続されている。
そして、前記水素15から水素混入液体19を生成する過程での残余水素17を前記水素混入液体生成部18から前記水素貯蔵部30へ送出する循環送出部23が、前記前記水素混入液体生成部18と前記水素貯蔵部30間に設けられていることも既に述べた。
By the way, as described above, the
A
次に、このような構成を有する液体使用型直流負荷装置10の使用状態につき、通常行われる負荷試験方法に沿って説明する。
Next, the usage state of the liquid-use
まず、例えば劇場や工場、ポンプ場、商用ビル等に設置されている試験対象電源としての三相交流発電機12を、液体使用型直流負荷装置10の整流装置14に接続する。
First, for example, a three-phase AC generator 12 as a test target power source installed in a theater, a factory, a pump station, a commercial building, or the like is connected to the
そして、交流発電機12の規模や試験内容に応じて、適当な数のスイッチング装置14b、14b・・をオンにする。このようにすれば、オンにしたスイッチング装置14bの数に対応する整流器14aに三相交流発電機12により生成された交流電流を流す(通電する)ことができ、通電された整流器14aに対応する複数の電極24には、直流に変換された直流電流が流れるものとなる。
これにより、液体使用型直流抵抗器20の抵抗による負荷を用いて、いかなる容量の三相交流発電機12であってもその三相交流発電機12の負荷試験を行うことができる。
Then, an appropriate number of switching
Thereby, the load test of the three-phase AC generator 12 can be performed by using the load due to the resistance of the liquid-
ここで、本発明の液体使用型直流負荷装置10は、液体使用型直流抵抗器20が、電解質水溶液Lを貯留する貯留槽22と、電解質水溶液L内に浸された電極24と、を備えていることはすでに述べた通りである。
そして、整流器14aからの直流のプラス極を貯留槽22に接続すると共に前記直流のマイナス極を電極24に接続して、三相交流発電機12の負荷試験に際し、液体使用型直流抵抗器20で電解質水溶液Lを電気分解することができる構成としているのである。
Here, in the liquid-use
Then, the positive DC pole from the
すなわち、液体使用型直流負荷装置10は、前記直流のプラス極に接続された貯留槽22を陽極として機能させ、前記直流のマイナス極に接続された電極24を陰極として機能させることにより、貯留槽22の側壁22b近傍位置からは酸素55を発生させ、また電極24近傍位置からは気体の水素15を発生させることができるのである。そして、水素15と酸素55は約2対1の割合で発生させ、収集することができる。
In other words, the liquid-use
さらに、液体使用型直流負荷装置10には、複数の整流器14a、14a・・のマイナス極に一対一で接続される複数の電極24、24・・が設けられているため、三相交流発電機12の容量や試験内容に応じて使用する整流器14aの数を適宜選択することができる。そして、これにより電極24に適切な電流を流すことができ、電解質水溶液Lの電気分解をより効率的に行うことができる。
Further, since the liquid-use
更に、本発明の液体使用型直流負荷装置10は、電極24周辺の上方に、大気と遮蔽された空間A1を形成する水素収集部材30を設けたため、電極24から発生した気体の水素15を、前記水素収集部材30により空間A1に容易に捕集すると共に、水素発生時に生ずる大気への熱の放散を抑制することもできる。
Furthermore, since the liquid-use
従って、この液体使用型直流負荷装置10によれば、負荷試験を行う液体使用型直流抵抗器20で消費される電力を用いて水素15を生成、収集することができ、液体使用型直流抵抗器20で負荷試験のため従来全く無駄に消費される電力の有効利用を図ることができるのである。
すなわち、従来の負荷試験装置では、水抵抗器により電力を単に熱としてのみ消費し、負荷試験を行っていたためこの電力が全く利用されていなかったが、本発明では水抵抗器で消費される電気エネルギーを化学エネルギーに変換し、これを有効利用することができた。
Therefore, according to the liquid-use
In other words, in the conventional load test apparatus, the power is simply consumed as heat by the water resistor and the load test is performed, so this power is not used at all. However, in the present invention, the electric power consumed by the water resistor is not used. We converted energy into chemical energy, which could be used effectively.
すなわち、本発明の液体使用型直流負荷装置10では、液体使用型直流抵抗器20で消費される電力のほとんどを水の電気分解に用いるため、電解質水溶液Lの温度上昇をも微少に留めることができる。従って、水温上昇を防止するための大量の冷却水等を必要とせず、極めて容易に排熱処理を行うことができる。
That is, in the liquid-use
しかして、ここで発生した水素15は、水素収集部材30で収集され、収集された水素15は、水素貯蔵部30へ送出され、さらに水素混入液体生成部18へと送出される。
Thus, the generated
水素15として貯蔵、ストック、運搬を行うより水素15が混入された液体、すなわち有機ハイドライド56として貯蔵、ストック、運搬を行うのがきわめて安全、効率的、かつコストが安価だからである。
This is because it is extremely safe, efficient and inexpensive to store, stock and transport as a liquid mixed with
前記水素混入液体生成部18では水素貯蔵部30から送出された水素15が順次水素混入液体19すなわち有機ハイドライド56などに変換生成されるものとなる。
In the hydrogen-mixed
ここで、水素混入液体生成部18の構成の一例につき図3を参照して説明する。図3に示すように、水素15と共に、例えば芳香族炭化水素に属する有機化合物の一種であるトルエン41を生成器40内に送出する。
ここで、トルエン41は、液体としてトルエンタンク42内に貯留されており、例えばこのトルエンタンク42内のトルエン41につき熱交換器43を通過させ、熱して気体状にし、前記水素15と共に生成器40内に送出する。
生成器40内では、例えば白金、ニッケル(図示せず)などを触媒として、前記トルエン41に水素15が添加され、例えば気体状の有機ハイドライド56が生成されるものとなる。
Here, an example of the configuration of the hydrogen-
Here, the
In the
この際の生成器40内で反応させる一般的な反応条件としては、反応温度170度Cから210度C程度、反応圧力が0.6MPaG程度が要求され、これにより製品濃度95%以上の有機ハイドライド56が生成できるものとなる。
As general reaction conditions for the reaction in the
ここで、例えばトルエン(C7H8)41に3分子の水素(3H2)15が添加されて、有機ハイドライドであるメチルシクロヘキサン(C7H14)が生成でき、また、前記トルエンに替わり、芳香族炭化水素に属する有機化合物の一種である例えば、ナフタレン(C10H3)に5分子の水素(5H2)が添加されて、有機ハイドライドの一種であるテカリン(C10H18)が生成されるがごときである。 Here, for example, 3 molecules of hydrogen (3H 2 ) 15 is added to toluene (C 7 H 8 ) 41 to generate methylcyclohexane (C 7 H 14 ) which is an organic hydride, and instead of toluene, For example, five molecules of hydrogen (5H 2 ) is added to naphthalene (C 10 H 3 ), which is a kind of organic compound belonging to aromatic hydrocarbons, to produce tecarin (C 10 H 18 ), which is a kind of organic hydride. It's like that.
次いで、生成された高温の気体状有機ハイドライド56につき熱交換器43を通過させて冷却し、必要がある場合には、さらに熱交換器44を通過させて冷却を行い、それを気液分離器45にかけ、水素15が混入された液体、すなわち製品濃度95%以上の液体状有機ハイドライド56を取り出し、水素混入液体貯蔵部21の一種となる例えば貯蔵タンク46内に貯蔵するのである。
Next, the generated high-temperature gaseous
しかして、この貯蔵タンク46は、前記水素混入液体貯蔵部21の中より分離でき、各々切り離して貯蔵タンク46のみを運搬することもできる。そして別の場所にストックしておくこともできるし、また別の場所で、該貯蔵タンク46に貯蔵された水素混入液体、すなわち液体状有機ハイドライド56から水素15に変換して使用することもできる。
次に、図4を参照して有機ハイドライト56から水素15に変換して、該水素15を用いて動作させるための簡易な変換装置及び変換方法を説明する。
Thus, the
Next, a simple conversion apparatus and conversion method for converting the
ここで、前記貯蔵タンク46と共に、水素生成器47を用意し、接続させておく。この水素生成器47は図4に示すように、反応器48、熱交換器49、トルエンタンク50、気液分離器51を有して構成される。
貯蔵タンク46から取り出した有機ハイドライド56を、例えばトルエン41が貯蔵されているトルエンタンク50より前記トルエン41を取り出して燃焼させ、反応器48を熱する。すると、反応器48内では有機ハイドライド56は熱せられて水素15とトルエン41とに分離する。それを気液分離器51に送出し、水素15を取り出すのである。
Here, a
The
また、気液分離器51で分離されたトルエン41は再び前記トルエンタンク50内に戻す構成にし、循環できるようにすれば資源を無駄なく使用することもできる。
ここで、反応器48内での燃焼作用に際しては、熱交換器49で熱せられた燃焼用空気51が用いられる。そして、熱交換器49では、反応器48を熱するためトルエン41を燃焼した際に発生する高熱の排ガス53を用いて前記燃焼用空気51を加熱するように構成することもできる。
Further, if the
Here, in the combustion action in the
ところで、整流器14aからの直流のプラス極に接続された貯留槽22は陽極として機能するため、貯留槽22からは酸素55が発生する。特に本実施例では、前記プラス極を側壁22bに接続するため、電気分解により発生する酸素55のほとんどが側壁22bから発生するものとなっている。
By the way, since the
ここで、本実施例の液体使用型負荷装置10は、側壁22bの内側上方に、大気と遮蔽された空間A2を形成する酸素捕集部材32が設けられているため、側壁22bから発生した酸素55を容易に捕集することができる。そして、この空間A2に滞留した酸素55は、酸素取出口32bを介して酸素貯蔵容器に貯蔵されるものとなる。
Here, in the liquid-
このように、液体使用型負荷装置10によれば、電解質水溶液Lの電気分解により発生した酸素55も容易に捕集することができ、酸素55の有効利用を図ることができる。
Thus, according to the liquid-
10 液体使用型負荷装置
12 三相交流発電機
14 整流装置
14a 整流器
14b スイッチング装置
15 水素
17 残余水素
18 水素混入液体生成部
19 水素混入液体
20 液体使用型直流抵抗器
21 水素混入液体貯蔵部
22 貯留槽
22a 底壁
22b 側壁
22c 液位検出器
22d 液温検出器
23 循環送出部
24 電極
24a フランジ
24b 接合部材
24c 貫通孔
25 ボルト
26 冷却装置
26a 循環パイプ
26b 循環ポンプ
26c ラジエータ
26d ラジエータファン
28 電解質水溶液補給装置
28a 供給パイプ
28b 電磁弁
28c 純水器
30 水素収集部材
32 酸素捕集部材
32a 下端
32b 酸素取出口
40 生成器
41 トルエン
42 トルエンタンク
43 熱変換器
44 熱変換器
45 気液分離器
46 貯蔵タンク
47 水素生成器
48 反応器
49 熱交換器
50 トルエンタンク
51 気液分離器
52 燃焼用空気
53 排ガス
54 水素貯蔵部
55 酸素
56 有機ハイドライド
60 無停電電源装置
L 電解質水溶液
A1 空間(第一の空間)
A2 空間(第二の空間)
DESCRIPTION OF
A2 space (second space)
Claims (5)
前記液体使用の直流負荷抵抗器は、電解質水溶液を貯留する貯留槽と前記電解質水溶液内に浸される電極とを備え、
前記整流器からの直流のプラス極を前記貯留槽側に接続すると共に、前記直流のマイナス極を前記電極側に接続し、
該電極近傍の上方位置には、外気と遮蔽された空間部からなる水素収集部材を形成すると共に、該水素収集部材には前記水素を水素混入液体に生成する水素混入液体生成部と、生成された水素混入液体を貯蔵する水素混入液体貯蔵部とが接続された、
ことを特徴とする液体使用型直流負荷装置。
A liquid for performing a load test of the AC power source to be tested, comprising a rectifier connected to the AC power source device to be tested and a liquid-use DC load resistor connected to the DC current converted by the rectifier Use type DC load device,
The liquid-use DC load resistor includes a storage tank for storing an aqueous electrolyte solution and an electrode immersed in the aqueous electrolyte solution,
Connect the positive DC pole from the rectifier to the storage tank side, connect the negative DC pole to the electrode side,
A hydrogen collecting member consisting of a space part shielded from the outside air is formed at an upper position in the vicinity of the electrode, and a hydrogen-containing liquid generating part for generating the hydrogen into a hydrogen-containing liquid is generated on the hydrogen collecting member. Connected to a hydrogen-containing liquid storage unit that stores the hydrogen-containing liquid.
A liquid-use DC load device characterized by that.
前記液体使用の直流負荷抵抗器は、電解質水溶液を貯留する貯留槽と前記電解質水溶液内に浸される電極とを備え、
前記整流器からの直流のプラス極を前記貯留槽側に接続すると共に、前記直流のマイナス極を前記電極側に接続し、
該電極近傍の上方位置には、外気と遮蔽された空間部からなる水素収集部材を形成すると共に、該水素収集部材には前記水素を水素混入液体に生成する水素混入液体生成部と、生成された水素混入液体を貯蔵する水素混入液体貯蔵部とが接続され、
かつ、前記水素から水素混入液体を生成する過程での残余水素を前記水素混入液体生成部から前記水素収集部材へ送出する循環送出部が前記水素混入液体生成部と前記水素収集部材間に設けられた、
ことを特徴とする液体使用型直流負荷装置。
A liquid for performing a load test of the AC power source to be tested, comprising a rectifier connected to the AC power source device to be tested and a liquid-use DC load resistor connected to the DC current converted by the rectifier Use type DC load device,
The liquid-use DC load resistor includes a storage tank for storing an aqueous electrolyte solution and an electrode immersed in the aqueous electrolyte solution,
Connect the positive DC pole from the rectifier to the storage tank side, connect the negative DC pole to the electrode side,
A hydrogen collecting member consisting of a space part shielded from the outside air is formed at an upper position in the vicinity of the electrode, and a hydrogen-containing liquid generating part for generating the hydrogen into a hydrogen-containing liquid is generated on the hydrogen collecting member. A hydrogen-containing liquid storage unit for storing the hydrogen-containing liquid,
In addition, a circulation sending part for sending residual hydrogen in the process of producing the hydrogen-containing liquid from the hydrogen to the hydrogen collecting member from the hydrogen-containing liquid generating part is provided between the hydrogen-containing liquid generating part and the hydrogen collecting member. The
A liquid-use DC load device characterized by that.
ことを特徴とする請求項1または請求項2記載の液体使用型直流負荷装置。
The hydrogen-mixed liquid storage section is provided with a hydrogen-mixed liquid transport section that can be transported separately from the liquid-use load device.
The liquid-use DC load device according to claim 1 or 2, wherein
ことを特徴とする請求項3記載の液体使用型直流負荷装置。
The hydrogen-containing liquid transport unit is provided with a hydrogen generating unit that generates the generated hydrogen-containing liquid into hydrogen.
The liquid-use DC load device according to claim 3.
ことを特徴とする請求項1、請求項2、請求項3または請求項4に記載の液体使用型直流負荷装置。 The hydrogen-containing liquid in the hydrogen-containing liquid storage unit is an organic hydride.
5. The liquid-use DC load device according to claim 1, claim 2, claim 3, or claim 4.
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