JP2013249857A - Magnetic coupling - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、磁気カップリングに関し、例えば、タービンの回転を減速機に伝達する磁気カップリングに関するものである。 The present invention relates to a magnetic coupling, for example, a magnetic coupling that transmits the rotation of a turbine to a reduction gear.
駆動源の駆動力を非接触で回転機械に伝達する磁気カップリングとしては、例えば、特許文献1に開示されたものが知られている。
As a magnetic coupling for transmitting the driving force of the driving source to the rotating machine in a non-contact manner, for example, the one disclosed in
しかしながら、船舶の推進用主機としてのディーゼルエンジンの排熱回収用として設置した排熱回収型船舶推進装置を構成する排熱回収発電装置において、パワータービンの回転を減速機に伝達する磁気カップリングは、伝達トルクが大きいために大型化するとともに、パワータービンとともに高速(例えば、3000回転以上)で回転することになる。そのため、上記排熱回収発電装置において、パワータービンの回転を減速機に伝達する磁気カップリングとして上記特許文献1に開示された磁気カップリングを適用したとしても、磁気カップリングを構成するカップリング部材(アウターロータ)により大きな遠心力が作用し、カップリング部材(アウターロータ)が半径方向外側に拡がり、駆動用磁石と従動用磁石との間隔が大きくなり、駆動用磁石の従動用磁石に対する磁力が弱くなり、駆動力の伝達が正常にできなくなるという事態が生じるおそれがある。
However, in the exhaust heat recovery power generator that constitutes the exhaust heat recovery ship propulsion device installed for exhaust heat recovery of the diesel engine as the main engine for ship propulsion, the magnetic coupling that transmits the rotation of the power turbine to the speed reducer is Since the transmission torque is large, the transmission torque is increased and the power turbine rotates at a high speed (for example, 3000 rotations or more). Therefore, even if the magnetic coupling disclosed in
また、船舶の推進用主機としてのディーゼルエンジンの排熱回収用として設置した排熱回収型船舶推進装置を構成する排熱回収発電装置において、パワータービンの出力回転数は例えば、約1万回転/分になり、パワータービンの回転を減速機に伝達する磁気カップリングは風損等により発熱し、その発熱量は約数kWになると推定される。そのため、上記排熱回収発電装置において、パワータービンの回転を減速機に伝達する磁気カップリングとして上記特許文献1に開示された磁気カップリングを適用したとしても、磁気カップリングにおける発熱量が多すぎて、磁気カップリングが冷却不足になり、カップリング部材(インナーロータ)の外周面に設けられた駆動用磁石と、駆動用磁石の半径方向外側に配置された隔離壁との間隔が小さくなり、甚だしい場合、駆動用磁石と隔離壁とが接触して磁気カップリングが破損したり、駆動用磁石と、カップリング部材(アウターロータ)の内周面に設けられた従動用磁石との間隔が大きくなり、駆動用磁石の従動用磁石に対する磁力が弱くなり、駆動力の伝達が正常にできなくなるという事態が生じるおそれがある。
Further, in the exhaust heat recovery power generation device constituting the exhaust heat recovery type ship propulsion device installed for exhaust heat recovery of a diesel engine as a main engine for ship propulsion, the output rotational speed of the power turbine is, for example, about 10,000 revolutions / It is estimated that the magnetic coupling that transmits the rotation of the power turbine to the speed reducer generates heat due to windage and the like, and the heat generation amount is about several kW. Therefore, even if the magnetic coupling disclosed in
さらに、船舶の推進用主機としてのディーゼルエンジンの排熱回収用として設置した排熱回収型船舶推進装置を構成する排熱回収発電装置において、パワータービンの回転を減速機に伝達する磁気カップリングは、パワータービンとともに高速(例えば、約1万回転/分)で回転することになる。そのため、上記排熱回収発電装置において、パワータービンの回転を減速機に伝達する磁気カップリングとして上記特許文献1に開示された磁気カップリングを適用したとしても、磁気カップリングを構成するカップリング部材(インナーロータ)により大きな遠心力が作用し、カップリング部材(インナーヨーク)の外周面に取り付けられた(貼り付けられた)駆動用磁石が剥がれて半径方向外側に飛散して、磁気カップリングが破損してしまうといった事態が生じるおそれがある。
Furthermore, in the exhaust heat recovery power generator that constitutes the exhaust heat recovery ship propulsion device installed for exhaust heat recovery of the diesel engine as the main engine for ship propulsion, the magnetic coupling that transmits the rotation of the power turbine to the speed reducer is And the power turbine will rotate at a high speed (for example, about 10,000 revolutions / minute). Therefore, even if the magnetic coupling disclosed in
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、例えば、船舶の推進用主機としてのディーゼルエンジン(内燃機関)の排熱回収用として設置した排熱回収型船舶推進装置を構成する排熱回収発電装置において、パワータービンの回転を減速機に伝達する磁気カップリングに適用するにあたり、駆動用磁石の従動用磁石に対する磁力が弱くなるのを防止し、駆動力が正常に伝達されるようにすることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and constitutes, for example, an exhaust heat recovery type ship propulsion device installed for exhaust heat recovery of a diesel engine (internal combustion engine) as a main engine for ship propulsion. In the exhaust heat recovery power generator, when applied to the magnetic coupling that transmits the rotation of the power turbine to the speed reducer, the magnetic force of the driving magnet to the driven magnet is prevented from being weakened, and the driving force is transmitted normally. The purpose is to do so.
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
本発明に係る磁気カップリングは、円盤状のインナーヨークの周縁部に、N極となる磁石と、S極となる磁石とが、周方向に沿って交互に配列されるとともに、駆動側となる第1の回転軸に固定されて前記第1の回転軸とともに回転するインナーロータと、平面視円形状を呈する底部と、平面視環形状を呈する周壁部と、を備えたアウターヨークの該周壁部の内周面に、N極となる磁石と、S極となる磁石とが、周方向に沿って交互に配列されるとともに、前記第1の回転軸に対して従動側となる第2の回転軸に固定されて前記第2の回転軸とともに回転するアウターロータと、を備えた磁気カップリングであって、前記アウターヨークの前記周壁部の外周面に、平面視環形状を呈し、かつ、繊維強化プラスチックからなる外側保持リングが取り付けられている。
The present invention employs the following means in order to solve the above problems.
In the magnetic coupling according to the present invention, magnets serving as N poles and magnets serving as S poles are alternately arranged along the circumferential direction on the peripheral edge of the disc-shaped inner yoke and serve as a driving side. The peripheral wall portion of the outer yoke having an inner rotor fixed to the first rotation shaft and rotating together with the first rotation shaft, a bottom portion having a circular shape in plan view, and a peripheral wall portion having a ring shape in plan view On the inner peripheral surface, magnets serving as N poles and magnets serving as S poles are alternately arranged along the circumferential direction, and the second rotation serving as a driven side with respect to the first rotating shaft. An outer rotor fixed to a shaft and rotating together with the second rotating shaft, wherein the outer yoke has an annular shape on the outer peripheral surface of the peripheral wall portion, and a fiber An outer retaining ring made of reinforced plastic Ri is attached.
本発明に係る磁気カップリングによれば、例えば、船舶の推進用主機としてのディーゼルエンジン(内燃機関)の排熱回収用として設置した排熱回収型船舶推進装置を構成する排熱回収発電装置において、パワータービンの回転を減速機に伝達する磁気カップリングに適用されて、磁気カップリングを構成するカップリング部材(アウターロータ)により大きな遠心力が作用したとしても、カップリング部材(アウターロータ)の半径方向外側への拡がりが防止され、駆動用磁石と従動用磁石との間隔の拡がりが防止されることになる。
これにより、駆動用磁石の従動用磁石に対する磁力が弱くなるのを防止し、駆動力が正常に伝達されるようにすることができる。
According to the magnetic coupling according to the present invention, for example, in the exhaust heat recovery power generation device constituting the exhaust heat recovery type ship propulsion device installed for exhaust heat recovery of a diesel engine (internal combustion engine) as a main engine for ship propulsion. Even if a large centrifugal force is applied to the coupling member (outer rotor) constituting the magnetic coupling applied to the magnetic coupling that transmits the rotation of the power turbine to the speed reducer, the coupling member (outer rotor) Expansion to the outside in the radial direction is prevented, and expansion of the interval between the driving magnet and the driven magnet is prevented.
Thereby, it can prevent that the magnetic force with respect to the driven magnet of a drive magnet becomes weak, and can make a drive force transmit normally.
上記磁気カップリングにおいて、平面視円形状を呈する底部と、平面視環形状を呈する周壁部と、を備えたスペーサが、該スペーサの前記底部の下面と、前記アウターヨークの前記底部の上面とが接し、該スペーサの前記周壁部の外周面と、前記アウターヨークの前記周壁部の内周面とが接するようにして設けられており、前記スペーサの前記底部には、前記アウターヨークの前記底部と、前記第2の回転軸とを結合するボルトおよびナットの、前記ナット全体を収容する貫通穴が設けられているとさらに好適である。 In the magnetic coupling, a spacer including a bottom portion having a circular shape in plan view and a peripheral wall portion having a ring shape in plan view has a bottom surface of the bottom portion of the spacer and a top surface of the bottom portion of the outer yoke. In contact with the outer peripheral surface of the peripheral wall portion of the spacer and the inner peripheral surface of the peripheral wall portion of the outer yoke, and the bottom portion of the spacer is provided with the bottom portion of the outer yoke. It is further preferable that a through hole for accommodating the whole nut of the bolt and the nut that couples to the second rotating shaft is provided.
このような磁気カップリングによれば、アウターヨークおよび第2の回転軸とともに回転するナットによる風損が低減されることになる。
これにより、風損により生じる発熱を低減させることができ、当該磁気カップリングにおける発熱量を低減させることができる。
According to such a magnetic coupling, the windage loss due to the nut rotating with the outer yoke and the second rotating shaft is reduced.
Thereby, the heat generated by windage can be reduced, and the amount of heat generated in the magnetic coupling can be reduced.
上記磁気カップリングにおいて、前記スペーサの前記底部、および前記アウターヨークの前記底部には、前記アウターヨークの内部に形成された内部空間と、前記アウターヨークの外側に存する外部空間とを連通する冷却穴が設けられているとさらに好適である。 In the magnetic coupling, the bottom of the spacer and the bottom of the outer yoke have a cooling hole that communicates an internal space formed inside the outer yoke with an external space existing outside the outer yoke. It is more preferable that is provided.
このような磁気カップリングによれば、内部空間内に存する温度の高い空気が、冷却穴を介してアウターヨークの外に排出されることになる。
これにより、内部空間内の温度を低減させることができ、当該磁気カップリングの温度上昇を抑制し、各磁石の磁力が弱くなることを抑制して、また、構成部材の強度低下を防止することができる。
According to such a magnetic coupling, high-temperature air existing in the internal space is discharged out of the outer yoke through the cooling hole.
Thereby, the temperature in the internal space can be reduced, the temperature rise of the magnetic coupling is suppressed, the magnetic force of each magnet is suppressed from being weakened, and the strength reduction of the constituent members is prevented. Can do.
上記磁気カップリングにおいて、平面視環形状を呈するマグネット押さえが、前記アウターヨークの前記周壁部の内周面に配列された前記N極となる磁石、および前記S極となる磁石の端面と接するように配置され、前記マグネット押さえの半径方向外側に位置する外周縁部と、前記アウターヨークの前記周壁部の内周面とが、結合されているとさらに好適である。 In the magnetic coupling, a magnet presser having a ring shape in plan view is in contact with the N pole magnet and the end face of the S pole magnet arranged on the inner peripheral surface of the peripheral wall portion of the outer yoke. It is more preferable that the outer peripheral edge portion disposed on the outer side in the radial direction of the magnet press and the inner peripheral surface of the peripheral wall portion of the outer yoke are coupled to each other.
このような磁気カップリングによれば、マグネット押さえと、アウターヨークを構成する周壁とのボルト結合を回避することができ、マグネット押さえと、アウターヨークを構成する周壁との結合をボルト結合とした場合のボルトへの応力集中を回避することができる。 According to such a magnetic coupling, it is possible to avoid the bolt connection between the magnet presser and the peripheral wall constituting the outer yoke, and when the connection between the magnet presser and the peripheral wall constituting the outer yoke is a bolt connection Stress concentration on the bolt can be avoided.
上記磁気カップリングにおいて、前記インナーヨークの周縁部に配列された前記N極となる磁石、および前記S極となる磁石の外周面に、中空円筒形状を呈し、かつ、繊維強化プラスチックからなる内側保持リングが取り付けられているとさらに好適である。 In the magnetic coupling described above, an inner holding made of a fiber-reinforced plastic and having a hollow cylindrical shape on the outer peripheral surface of the magnet serving as the N pole and the magnet serving as the S pole arranged at the peripheral edge of the inner yoke. More preferably, a ring is attached.
このような磁気カップリングによれば、例えば、船舶の推進用主機としてのディーゼルエンジン(内燃機関)の排熱回収用として設置した排熱回収型船舶推進装置を構成する排熱回収発電装置において、パワータービンの回転を減速機に伝達する磁気カップリングに適用されて、磁気カップリングを構成するカップリング部材(インナーロータ)により大きな遠心力が作用し、カップリング部材(インナーロータ)の外周面に取り付けられた(貼り付けられた)駆動用磁石が剥がれてしまったとしても、駆動用磁石の半径方向外側への飛散が防止されることになる。
これにより、駆動用磁石が半径方向外側へ飛散することによる当該磁気カップリングの破損を防止することができる。
According to such a magnetic coupling, for example, in the exhaust heat recovery power generation apparatus constituting the exhaust heat recovery type ship propulsion device installed for exhaust heat recovery of a diesel engine (internal combustion engine) as a main engine for ship propulsion, Applied to the magnetic coupling that transmits the rotation of the power turbine to the speed reducer, a large centrifugal force acts on the coupling member (inner rotor) constituting the magnetic coupling, and the outer circumferential surface of the coupling member (inner rotor) Even if the attached driving magnet is peeled off, scattering of the driving magnet to the outside in the radial direction is prevented.
As a result, it is possible to prevent the magnetic coupling from being damaged due to the driving magnets scattering outward in the radial direction.
上記磁気カップリングにおいて、前記スペーサの前記周壁部の先端面と、前記N極となる磁石、および前記S極となる磁石の端面との間に所定の隙間が設けられているとさらに好適である。 In the magnetic coupling described above, it is more preferable that a predetermined gap is provided between the front end surface of the peripheral wall portion of the spacer and the end surfaces of the N pole magnet and the S pole magnet. .
このような磁気カップリングによれば、スペーサを構成する周壁の先端面と、N極となる磁石、およびS極となる磁石の端面との間に設けられた所定の隙間により、これら磁石の熱伸びが吸収されることになる。
これにより、N極となる磁石、およびS極となる磁石の熱伸びを許容することができ、これら磁石が熱伸びすることによる当該磁気カップリングの破損を防止することができる。
According to such a magnetic coupling, the heat of these magnets is generated by a predetermined gap provided between the front end surface of the peripheral wall constituting the spacer and the end surface of the magnet that becomes the N pole and the magnet that becomes the S pole. Elongation will be absorbed.
Thereby, the thermal expansion of the magnet which becomes the N pole and the magnet which becomes the S pole can be allowed, and the breakage of the magnetic coupling due to the thermal extension of these magnets can be prevented.
本発明に係る排熱回収装置は、船舶の内燃機関と、作動媒体の循環経路に並列に設置され、それぞれ温度の異なる熱媒体によって前記作動媒体を蒸発させる複数の蒸発器と、前記蒸発器によって蒸発気化された前記作動媒体によって駆動されるタービンと、前記タービンの回転出力によって発電する発電機と、前記タービンを通過した前記作動媒体を凝縮させる凝縮器と、前記タービンの回転を、前記タービンと前記発電機との間に配置された減速機に伝達する磁気カップリングと、前記凝縮器を通過した作動媒体を蒸発気化させるフラッシュチャンバまたは熱交換器と、を備え、前記磁気カップリングが、上記磁気カップリングとされている。 An exhaust heat recovery apparatus according to the present invention is installed in parallel with an internal combustion engine of a ship and a circulation path of a working medium, and includes a plurality of evaporators that evaporate the working medium with heat media having different temperatures, and the evaporator. A turbine driven by the vaporized working medium; a generator that generates electric power by rotational output of the turbine; a condenser that condenses the working medium that has passed through the turbine; and rotation of the turbine, A magnetic coupling for transmission to a speed reducer disposed between the generator and a flash chamber or a heat exchanger for evaporating and evaporating the working medium that has passed through the condenser, wherein the magnetic coupling is It is considered as magnetic coupling.
本発明に係る排熱回収装置によれば、例えば、船舶の推進用主機としてのディーゼルエンジン(内燃機関)の排熱回収用として設置した排熱回収装置を構成する排熱回収発電装置において、パワータービンの回転を減速機に伝達する磁気カップリングに適用されたとしても、駆動用磁石の従動用磁石に対する磁力が弱くなるのを防止し、駆動力が正常に伝達される磁気カップリングを具備していることになる。
これにより、排熱回収効率を向上させることができて、省エネルギー性を向上させることができる。
According to the exhaust heat recovery apparatus according to the present invention, for example, in an exhaust heat recovery power generation apparatus that constitutes an exhaust heat recovery apparatus installed for exhaust heat recovery of a diesel engine (internal combustion engine) as a main engine for ship propulsion, Even when applied to a magnetic coupling that transmits the rotation of the turbine to the speed reducer, the magnetic force of the driving magnet against the driven magnet is prevented from being weakened, and the magnetic coupling is provided to transmit the driving force normally. Will be.
Thereby, exhaust heat recovery efficiency can be improved and energy saving can be improved.
本発明に係る排熱回収型船舶推進装置は、上記排熱回収装置を具備している。 An exhaust heat recovery type ship propulsion device according to the present invention includes the above exhaust heat recovery device.
本発明に係る排熱回収型船舶推進装置によれば、例えば、船舶の推進用主機としてのディーゼルエンジン(内燃機関)の排熱回収用として設置した排熱回収型船舶推進装置を構成する排熱回収発電装置において、パワータービンの回転を減速機に伝達する磁気カップリングに適用されたとしても、駆動用磁石の従動用磁石に対する磁力が弱くなるのを防止し、駆動力が正常に伝達される磁気カップリングを具備していることになる。
これにより、排熱回収効率を向上させることができて、省エネルギー性を向上させることができる。
According to the exhaust heat recovery type ship propulsion apparatus according to the present invention, for example, the exhaust heat constituting the exhaust heat recovery type ship propulsion apparatus installed for exhaust heat recovery of a diesel engine (internal combustion engine) as a main engine for ship propulsion. Even when applied to a magnetic coupling that transmits the rotation of the power turbine to the speed reducer in the recovery power generation device, the magnetic force on the driven magnet of the driving magnet is prevented from being weakened, and the driving force is normally transmitted. A magnetic coupling is provided.
Thereby, exhaust heat recovery efficiency can be improved and energy saving can be improved.
本発明に係る船舶は、上記排熱回収型船舶推進装置を具備している。 A ship according to the present invention includes the exhaust heat recovery type ship propulsion apparatus.
本発明に係る船舶によれば、上記排熱回収発電装置を具備しているので、排熱回収効率を向上させることができて、省エネルギー性を向上させることができる。 According to the ship according to the present invention, since the exhaust heat recovery power generation device is provided, the exhaust heat recovery efficiency can be improved, and the energy saving property can be improved.
本発明に係る磁気カップリングによれば、例えば、船舶の推進用主機としてのディーゼルエンジン(内燃機関)の排熱回収用として設置した排熱回収型船舶推進装置を構成する排熱回収発電装置において、パワータービンの回転を減速機に伝達する磁気カップリングに適用されたとしても、駆動用磁石の従動用磁石に対する磁力が弱くなるのを防止し、駆動力が正常に伝達されるようにすることができるという効果を奏する。 According to the magnetic coupling according to the present invention, for example, in the exhaust heat recovery power generation device constituting the exhaust heat recovery type ship propulsion device installed for exhaust heat recovery of a diesel engine (internal combustion engine) as a main engine for ship propulsion. Even when applied to a magnetic coupling that transmits the rotation of the power turbine to the speed reducer, the magnetic force of the driving magnet to the driven magnet is prevented from being weakened so that the driving force is transmitted normally. There is an effect that can be.
〔第1実施形態〕
以下、本発明の第1実施形態に係る磁気カップリング、例えば、船舶の推進用主機としてのディーゼルエンジン(内燃機関)の排熱回収用として設置した排熱回収型船舶推進装置を構成する排熱回収発電装置において、パワータービンの回転を減速機に伝達する磁気カップリングについて、図1から図6を参照しながら説明する。
図1に示すように、本実施形態に係る排熱回収型船舶推進装置1は、排熱回収発電装置2を、船舶の推進用主機としてのディーゼルエンジン3の排熱回収用として設置したものである。
排熱回収発電装置2は、第1サイクル4と第2サイクル5の二つの有機流体経路を有する。第1サイクル4は、第1循環ポンプ11と、第1流量調整弁(図示せず)と、第1蒸発器(高圧蒸発器)12と、パワータービン13と、凝縮器14と、を備えている。第2サイクル5は、第2循環ポンプ21と、第2流量調整弁(図示せず)と、第2蒸発器(低圧蒸発器)22と、パワータービン13と、凝縮器14と、を備えている。パワータービン13には、磁気カップリング23および減速機24を介して発電機25が接続されている。
[First Embodiment]
Hereinafter, the exhaust heat which comprises the magnetic coupling which concerns on 1st Embodiment of this invention, for example, the waste heat recovery type | formula ship propulsion apparatus installed for the exhaust heat recovery of the diesel engine (internal combustion engine) as a main machine for ship propulsion is comprised. A magnetic coupling that transmits the rotation of the power turbine to the speed reducer in the recovery power generation apparatus will be described with reference to FIGS. 1 to 6.
As shown in FIG. 1, an exhaust heat recovery type
The exhaust heat recovery
第1サイクル4と第2サイクル5とは、パワータービン13から凝縮器14に至る配管において共通の通路とされ、凝縮器14からパワータービン13に至る配管においてそれぞれ別々の通路とされている。第1サイクル4内に存する有機流体(作動媒体)は、第1循環ポンプ11によって第1サイクル4内を循環し、第2サイクル5内に存する有機流体(作動媒体)は、第2循環ポンプ21によって第2サイクル5内を循環する。第1サイクル4の圧力および流量は、第1流量調整弁によって調整され、第2サイクル5の圧力および流量は、第2流量調整弁によって調整される。
The first cycle 4 and the
第1サイクル4と第2サイクル5の有機流体経路を流れる有機流体としては、イソペンタン、ブタン、プロパン等の低分子炭化水素や、冷媒として用いられるR134a、R245fa等を用いることができる。第1サイクル4内に存する有機流体は、第1循環ポンプ11、第1蒸発器12、パワータービン13、凝縮器14を順次通過して相変化を繰り返しながら循環する。第2サイクル5内に存する有機流体は、第2循環ポンプ21、第2蒸発器22、パワータービン13、凝縮器14を順次通過して相変化を繰り返しながら循環する。
As the organic fluid flowing through the organic fluid path of the first cycle 4 and the
第1蒸発器12は、第1排熱回収流路31を流れる熱媒水が第1空気冷却器32や排ガスエコノマイザ(排ガス熱交換器)33にて回収した熱によって、第1循環ポンプ11から送られた液相の有機流体を加熱し、有機流体を気相に変化させる熱交換器である。
なお、第1空気冷却器32は、熱媒水と熱交換することで、ディーゼルエンジン3のターボチャージャ(過給機)34から吐出された圧縮空気を冷却する。また、排ガスエコノマイザ33は、熱媒水と熱交換することで、ディーゼルエンジン3から排出された排ガスを冷却する。
The
The first air cooler 32 cools the compressed air discharged from the turbocharger (supercharger) 34 of the diesel engine 3 by exchanging heat with the heat transfer water. Further, the
第2蒸発器22は、第1排熱回収流路31を流れる熱媒水が第1空気冷却器32にて回収した熱によって、第2循環ポンプ21から送出された液相の有機流体を加熱し、有機流体を気相に変化させる熱交換器である。
なお、第2蒸発器22は、第1蒸発器12で有機流体を加熱した熱媒水の熱によって第2循環ポンプ21から送出された液相の有機流体を加熱することとしてもよい。
The
In addition, the
パワータービン13には、第1サイクル4の第1蒸発器12で蒸発した有機流体と、第2サイクル5の第2蒸発器22で蒸発した有機流体とが導入される。そして、パワータービン13は、第1蒸発器12によって蒸発した有機流体の熱落差(エンタルピー落差)と、第2蒸発器22によって蒸発した有機流体の熱落差(エンタルピー落差)とによって回転駆動される。
An organic fluid evaporated by the
パワータービン13の回転動力は、磁気カップリング23および減速機24を介して発電機25に伝達され、発電機25にて電力が得られるようになっている。発電機25で得られた電力は、図示しない電力線を介して船内系統へと供給される。パワータービン13を通過した有機流体は、凝縮器14にて海水によって冷却されて凝縮液化する。凝縮液化した有機流体は、第1循環ポンプ11によって第1蒸発器12へと送られ、第2循環ポンプ21によって第2蒸発器22へと送られる。
The rotational power of the
つぎに、第1排熱回収流路31について説明する。
第1排熱回収流路31は閉回路とされており、熱媒水を循環させるための排熱回収用ポンプ41が設けられている。この排熱回収用ポンプ41によって、熱媒水は、第1空気冷却器32、排ガスエコノマイザ33、第1蒸発器12、第2蒸発器22と熱交換するように循環する。第1蒸発器12、第2蒸発器22にて冷却された熱媒水は、減圧弁(図示せず)を介して大気圧ドレンタンク42に回収される。排熱回収用ポンプ41から第1蒸発器12、第2蒸発器22に送られる熱媒水の流量は、第1排熱回収流路31に設けられた給水制御弁43で調整される。
Next, the first exhaust heat
The first exhaust heat
第1蒸発器12の熱媒水入口温度は、例えば、約196℃、熱媒水出口温度は、例えば、約70℃とされる。この第1蒸発器12にて、熱媒水によって有機流体が蒸発させられる。
The heat medium water inlet temperature of the
排ガスエコノマイザ33の高温側(排ガス流れ上流側)には、コンポジットボイラ44が設けられている。コンポジットボイラ44は、蒸気ドラム45と循環ポンプ46と蒸発器47と、を備えている。蒸気ドラム45内の水は蒸発器47に送られ、蒸発器47にて排ガスと熱交換して蒸発する。
A
蒸発器47にて蒸発した蒸気は、蒸気ドラム45へと導かれる。この蒸気ドラム45の上方に滞留する蒸気は、補助装置(油加熱機、タンクヒーティング等)へと導かれ、その後、大気圧ドレンタンク42に回収される。蒸気ドラム45内の水位は、蒸気ドラムレベル制御弁48によって調整され、大気圧ドレンタンク42から蒸気ドラム45へボイラ給水ポンプ49によって水が供給される。
The vapor evaporated in the
つづいて、排熱回収発電装置2の動作について説明する。
ディーゼルエンジン3のターボチャージャ34によって圧縮された空気は、第1空気冷却器32と第2空気冷却器50によって冷却される。この際に第1空気冷却器32内を流れる第1排熱回収流路31の熱媒水が圧縮空気によって昇温させられることによって、熱媒水は圧縮空気から熱を回収する。第1空気冷却器32にて熱回収した後の熱媒水温度は、例えば、約142℃とされる。
Next, the operation of the exhaust heat
The air compressed by the
ディーゼルエンジン3から排出された排ガスは、コンポジットボイラ44の蒸発器47と排ガスエコノマイザ33によって冷却される。この際に排ガスエコノマイザ33を流れる第1排熱回収流路31の熱媒水が排ガスによって昇温させられることによって、熱媒水は排ガスから熱を回収する。排ガスエコノマイザ33にて熱回収した後の熱媒水温度は、例えば、約196℃とされる。
The exhaust gas discharged from the diesel engine 3 is cooled by the
第1空気冷却器32と排ガスエコノマイザ33で排熱を回収して高温となった熱媒水は、第1蒸発器12へ導かれ、一方、第1空気冷却器32で排熱を回収して高温となった熱媒水の一部は、第2蒸発器22へと導かれ、第1サイクル4および第2サイクル5を循環する有機流体と熱交換する。有機流体は、第1蒸発器12、第2蒸発器22にて熱媒水の顕熱によって加熱され蒸発気化する。
The heat transfer water that has recovered the exhaust heat by the first air cooler 32 and the
蒸発気化して高エンタルピとなった有機流体は、パワータービン13へと導かれ、その熱落差によってパワータービン13を回転駆動させる。パワータービン13の回転出力を得て、発電機25にて発電が行われる。パワータービン13にて仕事を終えた有機流体(気相)は、凝縮器14へと導かれ海水等の冷却水によって冷却されることにより凝縮液化する。
The organic fluid which has evaporated and becomes high enthalpy is guided to the
つぎに、図2から図5の少なくとも一図に示すように、本実施形態に係る排熱回収型船舶推進装置1を構成する排熱回収発電装置2において、パワータービン13の回転を減速機24に伝達する磁気カップリング23は、インナーロータ(インナーカップリング部材)61と、アウターロータ(アウターカップリング部材)62と、隔壁(包囲部材)63と、を備えている。
Next, as shown in at least one of FIGS. 2 to 5, in the exhaust heat
インナーロータ61は、所定の厚みを有する円盤状のインナーヨーク71の周縁部に、N極となる磁石(ネオジム磁石)72と、S極となる磁石(ネオジム磁石)73とが、周方向に沿って交互に配列されたものであり、駆動側となるパワータービン13のロータ軸(第1の回転軸)13aに固定されてロータ軸13aとともに回転する。
The
アウターロータ62は、従動側となる減速機24の入力軸(第2の回転軸)24aに結合される、平面視円形状を呈する底板81と、底板81の周縁部に立設された周壁82と、を備えたアウターヨーク83の内周面(より詳しくは、周壁82の内周面)に、N極となる磁石(ネオジム磁石)84と、S極となる磁石(ネオジム磁石)85とが、周方向に沿って交互に配列されたものであり、減速機24の入力軸24aに固定されて入力軸24aとともに回転する。
The
隔壁63は、平面視円形状を呈する底板91と、底板91の周縁部に立設された周壁92と、を備えた円筒形状を呈し、かつ、非磁性体(例えば、GFRP(Glass Fiber Reinforced Plastics)からなる部材であり、インナーロータ61の外側全体を覆うようにしてインナーロータ61とアウターロータ62との間に配置されている。また、底板91と反対の側に位置する周壁92の端面には、半径方向外側に向かって拡径するフランジ93が連続するようにして設けられている。
The
フランジ93には、板厚方向に貫通する貫通穴94が周方向に沿って複数個設けられている。隔壁63は、貫通穴94に挿通されるボルト95を介して、ロータ軸13aの軸方向における中央部を軸受け支持する軸受台96の、減速機24の側に位置する端面に固定され、その内部には密閉空間が形成されるようになっている。
The
さて、本実施形態に係る磁気カップリング23は、外側保持リング101と、内側保持リング102と、スペーサ(風損防止部材)103と、マグネット押さえ104と、を備えている。
外側保持リング101は、中空円筒形状を呈し、かつ、非磁性体(例えば、CFRP:Carbon Fiber Reinforced Plastics)からなる厚み15mm程度の部材であり、アウターヨーク83を構成する周壁82の外周面に沿って、周壁82の外周面全体に巻き付けられている。
The
The
内側保持リング102は、中空円筒形状を呈し、かつ、非磁性体(例えば、CFRP:Carbon Fiber Reinforced Plastics)からなる厚み2〜7mm程度の部材であり、インナーヨーク71の周縁部に配列された磁石72および磁石73の外周面に沿って、磁石72および磁石73の外周面全体に巻き付けられている。
The
スペーサ103は、平面視円形状を呈する底板111と、底板111の周縁部に立設された周壁112と、を備えた円筒形状を呈し、かつ、金属材料(例えば、アルミニウム)からなる部材である。スペーサ103は、底板111の下面(図4において右側に位置する面)と、アウターヨーク83を構成する底板81の上面(図4において右側に位置する面)とが接し、周壁112の外周面と、アウターヨーク83を構成する周壁82の内周面とが接するとともに、周壁112の先端面(図4において左側に位置する端面)と、磁石72,73の一端面(図4において右側に位置する端面)との間に所定の隙間(磁石72,73の熱伸びを吸収する隙間)が形成されるようにして、一本のボルト113を介して底板81に固定されている。
The
底板111の径方向における中心部には、ボルト113の頭部の頂面と、底板111の上面(図4において左側に位置する面)とが同一平面を形成するようにして、ボルト113の頭部の全体と軸部の一部を収容する貫通穴114が設けられている。
底板81の径方向における中心部には、貫通穴114と連通するとともに、ボルト113の軸部外周面に形成された雄ねじ部(図示せず)と螺合する雌ねじ部(図示せず)を備えたボルト穴115が設けられている。
At the center in the radial direction of the
A central portion in the radial direction of the
アウターヨーク83と減速機24の入力軸24aとは、底板81に設けられた貫通穴121、および入力軸24aのフランジ24cに設けられた貫通穴122に挿通される複数本(本実施形態では8本)のボルト123と、ボルト123の軸部外周面に形成された雄ねじ部(図示せず)と螺合する雌ねじ部(図示せず)を備えたナット124とを介して結合されている。
底板111には、貫通穴121と連通するとともに、ナット124の頂面と、底板111の上面とが同一平面を形成するようにして、ナット124の全体を収容する貫通穴125が設けられている。
The
The
底板81および底板111には、貫通穴121および貫通穴122の他に、隔壁63を構成する底板91と、底板111との間に形成された内部空間と、アウターヨーク83の外側に存する外部空間とを連通する貫通穴(冷却穴)126(図6参照)が、周方向に沿って複数個(本実施形態では8個)設けられている。
In addition to the through
マグネット押さえ104は、周壁131と、底板132と、を備えている。
周壁131は、中空円筒形状を呈し、かつ、金属材料(例えば、SUS304)からなる部材であり、周壁82の内周面に配列された磁石84および磁石85の内周面に沿って、磁石84および磁石85の内周面全体を覆う(内周面全体と接する)ようにして取り付けられている。
The
The
底板132は、平面視環形状を呈し、かつ、金属材料(例えば、SUS304)からなる板状の部材であり、磁石84および磁石85の他端面(図4において左側に位置する端面)を覆う(他端面と接する)とともに、周壁131の一端面(図4において左側に位置する端面)から半径方向外側に向かって拡径するように、その半径方向内側に位置する内周縁部が、周壁131の一端面に接続されている。
底板132の半径方向外側に位置する外周縁部と、周壁82の内周面とは、点溶接によって結合されている。結合はねじ止め、接着剤による結合等の機械的接合、圧接、融接等の冶金的接合でよいが、特に点溶接が望ましい。
The
The outer peripheral edge located on the outer side in the radial direction of the
なお、図5に示すように、本実施形態において、磁石72および磁石73は、その両側面(図5において上側および下側に位置する側面)が、図5において左右方向に延びるインナーヨーク71の回転軸線と平行になるようにして配置されている。
As shown in FIG. 5, in this embodiment, the
本実施形態に係る磁気カップリング23によれば、例えば、船舶の推進用主機としてのディーゼルエンジン(内燃機関)3の排熱回収用として設置した排熱回収型船舶推進装置1を構成する排熱回収発電装置において、パワータービン13の回転を減速機24に伝達する磁気カップリング23に適用されて、例えば、約1万回転/台の高速で回転する場合に磁気カップリング23を構成するアウターロータ62により大きな遠心力が作用したとしても、アウターロータ62の半径方向外側への拡がりが防止され、駆動用磁石72,73と従動用磁石84,85との間隔の拡がりが防止されることになる。
これにより、駆動用磁石72,73の従動用磁石84,85に対する磁力が弱くなるのを防止し、駆動力が正常に伝達されるようにすることができる。
According to the
Thereby, it is possible to prevent the magnetic force of the driving
また、本実施形態に係る磁気カップリング23によれば、アウターヨーク83を構成する底板81と、入力軸24aのフランジ24cとを結合するボルト123およびナット124の、ナット124全体を収容する貫通穴125により、アウターヨーク83および入力軸24aとともに回転するナット124による風損が低減されることになる。
これにより、風損により生じる発熱を低減させることができ、当該磁気カップリング23における発熱量を低減させることができる。
Further, according to the
Thereby, the heat generated by the windage can be reduced, and the amount of heat generated in the
さらに、本実施形態に係る磁気カップリング23によれば、アウターヨーク83の内部に形成された内部空間と、アウターヨーク83の外側に存する外部空間とを連通する冷却穴126を介して、内部空間内に存する温度の高い空気が、アウターヨーク83の外に排出されることになる。
これにより、内部空間内の温度を低減させることができ、当該磁気カップリング23の温度上昇を抑制することができる。
Furthermore, according to the
Thereby, the temperature in internal space can be reduced and the temperature rise of the said
さらにまた、本実施形態に係る磁気カップリング23によれば、マグネット押さえ104を構成する底板132が、磁石84および磁石85の他端面と接するように配置され、底板132の半径方向外側に位置する外周縁部と、アウターヨーク83を構成する周壁82の内周面とが、点溶接によって結合されているので、マグネット押さえ104を構成する底板132と、アウターヨーク83を構成する周壁82とのボルト結合を回避することができる。具体的に、マグネット押さえ104を構成する底板132と、アウターヨーク83を構成する周壁82との結合をボルト結合とした場合、ボルト穴となる切欠き部に対して、遠心力による応力が発生する。よって、点溶接とすることで応力集中を回避することができる。
Furthermore, according to the
さらにまた、本実施形態に係る磁気カップリング23によれば、例えば、船舶の推進用主機としてのディーゼルエンジン(内燃機関)3の排熱回収用として設置した排熱回収型船舶推進装置1を構成する排熱回収発電装置において、パワータービン13の回転を減速機に伝達する磁気カップリング23に適用されて、約3000回転/分以上、例えば、約1万回転/分の高速で回転する場合に、磁気カップリング23を構成するインナーロータ61により大きな遠心力が作用し、インナーヨーク71の外周面に取り付けられた(貼り付けられた)駆動用磁石72,73が剥がれてしまったとしても、駆動用磁石72,73の半径方向外側への飛散が防止されることになる。
これにより、駆動用磁石72,73が半径方向外側へ飛散することによる当該磁気カップリング23の破損を防止することができる。
Furthermore, according to the
Thereby, the breakage of the
さらにまた、本実施形態に係る磁気カップリング23によれば、スペーサ103を構成する周壁112の先端面と、磁石84および磁石85の一端面との間に設けられた所定の隙間により、これら磁石84,85の温度上昇に伴う熱伸びが吸収されることになる。
これにより、磁石84,85の熱伸びを許容することができ、これら磁石84,85が熱伸びすることによる当該磁気カップリング23の破損を防止することができる。
Furthermore, according to the
Thereby, the thermal expansion of the
本実施形態に係る排熱回収型船舶推進装置1によれば、例えば、船舶の推進用主機としてのディーゼルエンジン(内燃機関)3の排熱回収用として設置した排熱回収型船舶推進装置1を構成する排熱回収発電装置において、パワータービン13の回転を減速機24に伝達する磁気カップリング23に適用され、例えば、約1万回転/分の高速で回転する場合においても、駆動用磁石72,73の従動用磁石84,85に対する磁力が弱くなるのを防止し、駆動力が正常に伝達される磁気カップリング23を具備していることになる。
これにより、排熱回収効率を向上させることができて、省エネルギー性を向上させることができる。
According to the exhaust heat recovery type
Thereby, exhaust heat recovery efficiency can be improved and energy saving can be improved.
本実施形態に係る船舶によれば、上記排熱回収発電装置2を具備しているので、排熱回収効率を向上させることができて、省エネルギー性を向上させることができる。
According to the ship according to the present embodiment, since the exhaust heat recovery
〔第2実施形態〕
本発明の第2実施形態に係る磁気カップリングについて、図7から図9を参照しながら説明する。
本実施形態に係る磁気カップリングは、内側保持リング102の代わりに内側保持リング142を備えたインナーロータ140を具備しているという点で上述した第1実施形態のものと異なる。
なお、上述した第1実施形態と同じ部材には同じ符号を付し、ここではそれら部材についての説明は省略する。
[Second Embodiment]
A magnetic coupling according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
The magnetic coupling according to the present embodiment is different from that of the first embodiment described above in that an
In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same member as 1st Embodiment mentioned above, and description about these members is abbreviate | omitted here.
内側保持リング142は、周壁143と、底板144,145と、を備えている。
周壁143は、中空円筒形状を呈し、かつ、金属材料(例えば、SUS304)からなる部材であり、インナーヨーク71の周縁部に配列された磁石72および磁石73の外周面に沿って、磁石72および磁石73の外周面全体を覆う(外周面全体と接する)ようにして取り付けられている。
The
The
周壁143には、磁石72と磁石73との間に周方向に沿って配置されたビス146(図7参照)の頭部の頂面が、周壁143の外周面よりも外側に突出しないように、ビス146の頭部を収容する貫通穴147が設けられている。
インナーヨーク71の周縁部には、貫通穴147と連通し、貫通穴147に収容しきれない(貫通穴147から半径方向内側に突出する)ビス146の頭部を収容するとともに、ビス146の軸部外周面に形成された雄ねじ部(図示せず)と螺合する雌ねじ部(図示せず)を備えたビス穴148が設けられている。
On the
The peripheral edge of the
底板144は、平面視環形状を呈し、かつ、金属材料(例えば、SUS304)からなる板状の部材であり、磁石72および磁石73の一端面(図8において左側に位置する端面)を覆う(一端面と接する)とともに、周壁143の一端面(図8において左側に位置する端面)から半径方向内側に向かって縮径するように、その半径方向外側に位置する外周縁部が、周壁143の一端面に接続されている。
The
底板145は、平面視環形状を呈し、かつ、金属材料(例えば、SUS304)からなる板状の部材であり、磁石72および磁石73の他端面(図8において右側に位置する端面)を覆う(他端面と接する)とともに、周壁143の他端面(図8において右側に位置する端面)から半径方向内側に向かって縮径するように、その半径方向外側に位置する外周縁部が、周壁143の他端面に接続されている。
The
本実施形態に係る磁気カップリングによれば、内側保持リング142は、繊維強化プラスチック(樹脂材料)よりも熱伝導性(放熱性)のよい金属材料(例えば、SUS304)で作られている。
これにより、インナーヨーク71および磁石72,73の温度上昇を抑制することができる。
According to the magnetic coupling according to the present embodiment, the
Thereby, the temperature rise of the
また、本実施形態に係る磁気カップリングによれば、インナーヨーク71の外径よりも(わずかに)大きい内径を有するように内側保持リング142が製作されたとしても、内側保持リング142とインナーヨーク71とは、ビス146により一緒に回転することになる。
これにより、内側保持リング142とインナーヨーク71との嵌め合いを多少なりとも(少々)ルーズにすることができ、当該磁気カップリングの製作性を向上させることができる。
Further, according to the magnetic coupling according to the present embodiment, even if the
Thereby, the fitting of the
さらに、本実施形態に係る磁気カップリングによれば、ビス146の頭部全体を収容するビス穴148により、ビス146による風損が低減されることになる。
これにより、風損により生じる発熱を低減させることができ、当該磁気カップリングにおける発熱量を低減させることができる。
その他の作用効果は、上述した第1実施形態のものと同じであるので、ここではその説明を省略する。
Furthermore, according to the magnetic coupling according to the present embodiment, the windage loss due to the
Thereby, the heat generated by windage can be reduced, and the amount of heat generated in the magnetic coupling can be reduced.
Other functions and effects are the same as those of the above-described first embodiment, and thus description thereof is omitted here.
〔第3実施形態〕
本発明の第3実施形態に係る磁気カップリングについて、図10を参照しながら説明する。
本実施形態に係る磁気カップリングは、磁石72および磁石73の両側面(図10において上側および下側に位置する側面)が、図10において左右方向に延びるインナーヨーク71の回転軸線Cに対して角度θ(例えば、5度未満)だけ傾くようにして配置されたインナーロータ149を備えているという点で上述した第1実施形態のものと異なる。
なお、上述した第1実施形態と同じ部材には同じ符号を付し、ここではそれら部材についての説明は省略する。
[Third Embodiment]
A magnetic coupling according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
In the magnetic coupling according to the present embodiment, both side surfaces of the
In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same member as 1st Embodiment mentioned above, and description about these members is abbreviate | omitted here.
本実施形態に係る磁気カップリングによれば、インナーロータ149が回転することにより、図10中に実線矢印で示す空気の流れが、インナーヨーク71、磁石72、磁石73、および内側保持リング102で囲まれた空間内に発生し、図10中に実線矢印で示す空気の流れにより、インナーヨーク71および磁石72,73が冷却されることになる。
これにより、インナーヨーク71および磁石72,73の温度上昇をさらに抑制することができる。
その他の作用効果は、上述した第1実施形態のものと同じであるので、ここではその説明を省略する。
なお、本実施形態は、上述した第2実施形態にも適用することができる。
According to the magnetic coupling according to this embodiment, when the
Thereby, the temperature rise of the
Other functions and effects are the same as those of the above-described first embodiment, and thus description thereof is omitted here.
Note that this embodiment can also be applied to the above-described second embodiment.
〔第4実施形態〕
本発明の第4実施形態に係る磁気カップリングについて、図11および図12を参照しながら説明する。
本実施形態に係る磁気カップリングでは、磁石72および磁石73の内周面および外周面が、図12において左右方向に延びるインナーヨーク71の回転軸線Cに対して角度θ1(例えば、約1度)だけ傾くようにして、すなわち、磁石72および磁石73の一端面における外周面および内周面が、磁石72および磁石73の他端面における外周面および内周面よりも半径方向外側に位置するように磁石72および磁石73が配置されているとともに、内側保持リング142の代わりに内側保持リング151を備えたインナーロータ150を具備しているという点で上述した第2実施形態のものと異なる。
なお、上述した第2実施形態と同じ部材には同じ符号を付し、ここではそれら部材についての説明は省略する。
[Fourth Embodiment]
A magnetic coupling according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
In the magnetic coupling according to the present embodiment, the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the
In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same member as 2nd Embodiment mentioned above, and description about these members is abbreviate | omitted here.
内側保持リング151は、周壁153と、底板154,155と、を備えている。
周壁153は、中空円筒形状を呈し、かつ、金属材料(例えば、SUS304)からなる部材であり、インナーヨーク71の周縁部に配列された磁石72および磁石73の外周面に沿って、磁石72および磁石73の外周面全体を覆う(外周面全体と接する)ようにして取り付けられている。
周壁153の内周面は、インナーヨーク71の回転軸線Cに対して角度θ1(例えば、約1度)だけ傾くようにして、すなわち、周壁153の一端面における内周面が、周壁153の他端面における内周面よりも半径方向外側に位置するよう、テーパー状に形成されている。
The
The
The inner peripheral surface of the
底板154は、平面視環形状を呈し、かつ、金属材料(例えば、SUS304)からなる板状の部材であり、磁石72および磁石73の一端面(図12において左側に位置する端面)の一部(例えば、径方向における中央よりも外側)を覆う(一端面と接する)とともに、周壁153の一端面(図12において左側に位置する端面)から半径方向内側に向かって縮径するように、その半径方向内側に位置する外周縁部が、周壁153の一端面に接続されている。
The
底板155は、平面視環形状を呈し、かつ、金属材料(例えば、SUS304)からなる板状の部材であり、磁石72および磁石73の他端面(図12において右側に位置する端面)の一部(例えば、径方向における中央よりも外側)を覆う(他端面と接する)とともに、周壁153の他端面(図12において右側に位置する端面)から半径方向内側に向かって縮径するように、その半径方向外側に位置する外周縁部が、周壁153の他端面に接続されている。
The
本実施形態に係る磁気カップリングによれば、内側保持リング151の周壁153を、インナーヨーク71の周縁部に配列された磁石72および磁石73に沿って軸方向に移動させていくだけで、周壁153の内周面が磁石72および磁石73の外周面全体に密着することになる。
これにより、内側保持リング151とインナーヨーク71との嵌め合いを多少なりとも(少々)ルーズにすることができ、当該磁気カップリングの製作性を向上させることができる。
According to the magnetic coupling according to the present embodiment, the
Thereby, the fitting of the
また、本実施形態に係る磁気カップリングによれば、第2実施形態のところで説明したビス146、貫通穴147、およびビス穴148を不要とすることができ、構成の簡略化を図ることができて、製造コストの削減を図ることができる。
なお、底板154,155は必須の構成要素ではなく、周壁153のみを内側保持リングとしてもよい。
In addition, according to the magnetic coupling according to the present embodiment, the
Note that the
〔第5実施形態〕
本発明の第5実施形態に係る磁気カップリングについて、図13および図14を参照しながら説明する。
本実施形態に係る磁気カップリングは、内側保持リング102の代わりに内側保持リング161を備えたインナーロータ160を具備しているという点で上述した第1実施形態のものと異なる。
なお、上述した第1実施形態と同じ部材には同じ符号を付し、ここではそれら部材についての説明は省略する。
[Fifth Embodiment]
A magnetic coupling according to a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 13 and 14.
The magnetic coupling according to this embodiment is different from that of the first embodiment described above in that an
In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same member as 1st Embodiment mentioned above, and description about these members is abbreviate | omitted here.
内側保持リング161は、周壁163と、底板164,165と、を備えている。
周壁163は、中空円筒形状を呈し、かつ、非磁性体(例えば、CFRP:Carbon Fiber Reinforced Plastics)からなる厚み2〜7mm程度の部材であり、インナーヨーク71の周縁部に配列された磁石72および磁石73の外周面に沿って、磁石72および磁石73の外周面全体に巻き付けられている。
The
The
底板164は、平面視環形状を呈し、かつ、金属材料(例えば、アルミニウム)からなる板状の部材であり、磁石72および磁石73の一端面(図14において左側に位置する端面)を覆う(一端面と接する)とともに、周壁163の一端面(図14において左側に位置する端面)から半径方向内側に向かって縮径するように、その半径方向外側に位置する外周縁部が、周壁163の一端面に接続されている。
The
底板165は、平面視環形状を呈し、かつ、金属材料(例えば、アルミニウム)からなる板状の部材であり、磁石72および磁石73の他端面(図14において右側に位置する端面)を覆う(他端面と接する)とともに、周壁163の他端面(図14において右側に位置する端面)から半径方向内側に向かって縮径するように、その半径方向外側に位置する外周縁部が、周壁163の他端面に接続されている。
The
底板164と底板165とは、図14において左右方向に延びるインナーヨーク71の回転軸線と平行になるようにして配置され、かつ、磁石72および磁石73の両側面(図14において上側および下側に位置する側面)をそれぞれ覆う(接する)ようにして配置された連結板166を介して連結されている。
底板164,165には、板厚方向に貫通して、磁石72、磁石73、周壁163、およびインナーヨーク71により形成される空間と連通する平面視略等脚台形状の貫通穴167が、周方向に沿って複数個(本実施形態では12個)ずつ設けられている。
The
The
本実施形態に係る磁気カップリングによれば、磁石72,73の両側面に接するようにして配置された連結板166により、磁石72,73の周方向への移動が拘束されることになる。
これにより、インナーヨーク71の外周面に取り付けられた(貼り付けられた)磁石72,73の剥がれを防止することができ、磁石72,73の半径方向外側への飛散を防止することができて、磁石72,73が半径方向外側へ飛散することによる当該磁気カップリングの破損を防止することができる。
According to the magnetic coupling according to the present embodiment, the movement of the
Thereby, peeling of the
また、本実施形態に係る磁気カップリングによれば、貫通穴167を介してインナーヨーク71、磁石72、磁石73、および周壁163で囲まれた空間内に外の空気が流入するとともに、貫通穴167を介してインナーヨーク71、磁石72、磁石73、および周壁163で囲まれた空間内の空気が外に流出して、インナーヨーク71、磁石72、磁石73、および周壁163で囲まれた空間内の空気が随時入れ替わり、インナーヨーク71および磁石72,73が冷却されることになる。
これにより、インナーヨーク71および磁石72,73の温度上昇をさらに抑制することができる。
その他の作用効果は、上述した第1実施形態のものと同じであるので、ここではその説明を省略する。
Moreover, according to the magnetic coupling according to the present embodiment, outside air flows into the space surrounded by the
Thereby, the temperature rise of the
Other functions and effects are the same as those of the above-described first embodiment, and thus description thereof is omitted here.
〔第6実施形態〕
本発明の第6実施形態に係る磁気カップリングについて、図15から図17を参照しながら説明する。
本実施形態に係る磁気カップリングは、内側保持リング102の代わりに内側保持リング171を備えたインナーロータ170を具備しているという点で上述した第1実施形態のものと異なる。
なお、上述した第1実施形態と同じ部材には同じ符号を付し、ここではそれら部材についての説明は省略する。
[Sixth Embodiment]
A magnetic coupling according to a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
The magnetic coupling according to this embodiment is different from that of the first embodiment described above in that an
In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same member as 1st Embodiment mentioned above, and description about these members is abbreviate | omitted here.
内側保持リング171は、周壁173と、底板174,175と、を備えている。
周壁173は、中空円筒形状を呈し、かつ、非磁性体(例えば、CFRP:Carbon Fiber Reinforced Plastics)からなる厚み2〜7mm程度の部材であり、インナーヨーク71の周縁部に配列された磁石72および磁石73の外周面に沿って、磁石72および磁石73の外周面全体に巻き付けられている。
The
The
底板174は、平面視環形状を呈し、かつ、金属材料(例えば、アルミニウム)からなる板状の部材であり、磁石72および磁石73の一端面(図16において左側に位置する端面)を覆う(一端面と接する)とともに、周壁173の一端面(図16において左側に位置する端面)から半径方向内側に向かって縮径するように、その半径方向外側に位置する外周縁部が、周壁173の一端面に接続されている。
The
底板175は、平面視環形状を呈し、かつ、金属材料(例えば、アルミニウム)からなる板状の部材であり、磁石72および磁石73の他端面(図16において右側に位置する端面)を覆う(他端面と接する)とともに、周壁173の他端面(図16において右側に位置する端面)から半径方向内側に向かって縮径するように、その半径方向外側に位置する外周縁部が、周壁173の他端面に接続されている。
The
底板174と底板175とは、図16において左右方向に延びるインナーヨーク71の回転軸線と平行になるようにして配置され、かつ、磁石72および磁石73の両側面(図16において上側および下側に位置する側面)をそれぞれ覆う(接する)とともに、磁石72と磁石73との間の隙間を埋めるようにして配置された連結棒176を介して連結されている。
底板174,175と連結棒176とは、レーザ溶接によって結合されている。図15および図17中の符号177は、溶接部を示している。
The
The
本実施形態に係る磁気カップリングによれば、磁石72,73の両側面に接するようにして配置された連結棒176により、磁石72,73の周方向への移動が上述した第5実施形態のものよりも拘束されることになる。
これにより、インナーヨーク71の外周面に取り付けられた(貼り付けられた)磁石72,73の剥がれを防止することができ、磁石72,73の半径方向外側への飛散を防止することができて、磁石72,73が半径方向外側へ飛散することによる当該磁気カップリングの破損を防止することができる。
その他の作用効果は、上述した第1実施形態のものと同じであるので、ここではその説明を省略する。
According to the magnetic coupling according to the present embodiment, the movement of the
Thereby, peeling of the
Other functions and effects are the same as those of the above-described first embodiment, and thus description thereof is omitted here.
〔第7実施形態〕
本発明の第7実施形態に係る磁気カップリングについて、図18から図20を参照しながら説明する。
本実施形態に係る磁気カップリングは、内側保持リング102の代わりに内側保持リング181を備えたインナーロータ180を具備しているという点で上述した第1実施形態のものと異なる。
なお、上述した第1実施形態と同じ部材には同じ符号を付し、ここではそれら部材についての説明は省略する。
[Seventh Embodiment]
A magnetic coupling according to a seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
The magnetic coupling according to the present embodiment differs from that of the first embodiment described above in that an
In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same member as 1st Embodiment mentioned above, and description about these members is abbreviate | omitted here.
内側保持リング181は、(第1の)周壁182と、(第2の)周壁183と、底板184,185と、を備えている。
周壁182は、中空円筒形状を呈し、かつ、金属材料(例えば、SUS304)からなる厚み2〜7mm程度の部材であり、インナーヨーク71の周縁部に配列された磁石72および磁石73の外周面全体を覆う(外周面全体と接する)ようにして、焼きばめにて取り付けられている。
The
The
周壁183は、中空円筒形状を呈し、かつ、非磁性体(例えば、CFRP:Carbon Fiber Reinforced Plastics)からなる厚み2〜7mm程度の部材であり、周壁182の外周面に沿って、周壁182の外周面全体に巻き付けられている。
なお、周壁183は冷しばめにより取り付けられる。
The
The
底板184は、平面視環形状を呈し、かつ、金属材料(例えば、アルミニウム)からなる板状の部材であり、磁石72および磁石73の一端面(図19において左側に位置する端面)を覆う(一端面と接する)とともに、周壁182の一端面(図19において左側に位置する端面)から半径方向内側に向かって縮径し、かつ、周壁182の一端面から半径方向外側に向かって拡径するように、その半径方向外側に位置する外周部が、周壁182の一端面に接続されている。
The
底板185は、平面視環形状を呈し、かつ、金属材料(例えば、アルミニウム)からなる板状の部材であり、磁石72および磁石73の他端面(図19において右側に位置する端面)を覆う(他端面と接する)とともに、周壁182の他端面(図19において右側に位置する端面)から半径方向内側に向かって縮径し、かつ、周壁182の他端面から半径方向外側に向かって拡径するように、その半径方向外側に位置する外周部が、周壁182の他端面に接続されている。
The
底板184と底板185とは、図19において左右方向に延びるインナーヨーク71の回転軸線と平行になるようにして配置され、かつ、磁石72および磁石73の両側面(図19において上側および下側に位置する側面)をそれぞれ覆う(接する)とともに、磁石72と磁石73との間の隙間を埋めるようにして配置された連結棒186を介して連結されている。
底板184,185と連結棒186とは、レーザ溶接によって結合されている。図18および図19中の符号187は、溶接部を示している。
The
The
本実施形態に係る磁気カップリングによれば、磁石72,73によって周壁182が傷付けられたとしても、周壁182の半径方向外側に位置する周壁183は健全な状態を保つことになる。
これにより、万が一、磁石72,73によって周壁182が傷付けられたとしても、磁石72,73の半径方向外側への飛散を防止することができて、磁石72,73が半径方向外側へ飛散することによる当該磁気カップリングの破損を防止することができる。
According to the magnetic coupling according to the present embodiment, even if the
As a result, even if the
また、本実施形態に係る磁気カップリングによれば、磁石72,73の両側面に接するようにして配置された連結棒186により、磁石72,73の周方向への移動が上述した第5実施形態のものよりも拘束されることになる。
これにより、インナーヨーク71の外周面に取り付けられた(貼り付けられた)磁石72,73の剥がれを防止することができ、磁石72,73の半径方向外側への飛散を防止することができて、磁石72,73が半径方向外側へ飛散することによる当該磁気カップリングの破損を防止することができる。
その他の作用効果は、上述した第1実施形態のものと同じであるので、ここではその説明を省略する。
Moreover, according to the magnetic coupling which concerns on this embodiment, the movement to the circumferential direction of the
Thereby, peeling of the
Other functions and effects are the same as those of the above-described first embodiment, and thus description thereof is omitted here.
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜必要に応じて変形・変更して実施することもできる。 In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, It can also implement by changing and changing suitably as needed.
1 排熱回収型船舶推進装置
3 ディーゼルエンジン(内燃機関)
4 第1サイクル(循環経路)
5 第2サイクル(循環経路)
12 (第1)蒸発器
13 パワータービン(タービン)
13a (第1の)回転軸
14 凝縮器
22 (第2)蒸発器
23 磁気カップリング
24 減速機
24a 入力軸(第2の回転軸)
25 発電機
61 インナーロータ
62 アウターロータ
71 インナーヨーク
72 磁石
73 磁石
81 底板
82 周壁
83 アウターヨーク
84 磁石
85 磁石
101 外側保持リング
102 内側保持リング
103 スペーサ
111 底板
112 周壁
123 ボルト
124 ナット
125 貫通穴
126 冷却穴
132 マグネット押さえ
1 Waste heat recovery type ship propulsion device 3 Diesel engine (internal combustion engine)
4 First cycle (circulation route)
5 Second cycle (circulation route)
12 (First)
13a (first) rotating shaft 14 condenser 22 (second)
25
Claims (9)
平面視円形状を呈する底部と、平面視環形状を呈する周壁部と、を備えたアウターヨークの該周壁部の内周面に、N極となる磁石と、S極となる磁石とが、周方向に沿って交互に配列されるとともに、前記第1の回転軸に対して従動側となる第2の回転軸に固定されて前記第2の回転軸とともに回転するアウターロータと、を備えた磁気カップリングであって、
前記アウターヨークの前記周壁部の外周面に、平面視環形状を呈し、かつ、繊維強化プラスチックからなる外側保持リングが取り付けられていることを特徴とする磁気カップリング。 Magnets serving as N poles and magnets serving as S poles are alternately arranged along the circumferential direction at the periphery of the disc-shaped inner yoke, and are fixed to the first rotating shaft on the drive side. An inner rotor that rotates with the first rotating shaft;
A magnet that becomes an N pole and a magnet that becomes an S pole are formed on the inner peripheral surface of the outer wall of the outer yoke including a bottom portion having a circular shape in plan view and a peripheral wall portion having a ring shape in plan view. An outer rotor that is alternately arranged along a direction and is fixed to a second rotating shaft that is driven with respect to the first rotating shaft and rotates together with the second rotating shaft. Coupling,
A magnetic coupling, wherein an outer retaining ring having a ring shape in plan view and made of fiber reinforced plastic is attached to an outer peripheral surface of the peripheral wall portion of the outer yoke.
前記スペーサの前記底部には、前記アウターヨークの前記底部と、前記第2の回転軸とを結合するボルトおよびナットの、前記ナット全体を収容する貫通穴が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の磁気カップリング。 A spacer including a bottom portion having a circular shape in plan view and a peripheral wall portion having a ring shape in plan view is in contact with a lower surface of the bottom portion of the spacer and an upper surface of the bottom portion of the outer yoke, and the spacer The outer peripheral surface of the peripheral wall portion and the inner peripheral surface of the peripheral wall portion of the outer yoke are provided in contact with each other,
The bottom portion of the spacer is provided with a through hole that accommodates the entire nut of a bolt and a nut that couples the bottom portion of the outer yoke and the second rotating shaft. Item 2. The magnetic coupling according to Item 1.
前記マグネット押さえの半径方向外側に位置する外周縁部と、前記アウターヨークの前記周壁部の内周面とが、結合されていることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の磁気カップリング。 A magnet presser having a ring shape in plan view is disposed so as to be in contact with the N pole magnets arranged on the inner peripheral surface of the peripheral wall portion of the outer yoke and the end surfaces of the S pole magnets,
The outer peripheral edge part located in the radial direction outer side of the said magnet press and the inner peripheral surface of the said surrounding wall part of the said outer yoke are couple | bonded, The Claim 1 characterized by the above-mentioned. Magnetic coupling.
作動媒体の循環経路に並列に設置され、それぞれ温度の異なる熱媒体によって前記作動媒体を蒸発させる複数の蒸発器と、
前記蒸発器によって蒸発気化された前記作動媒体によって駆動されるタービンと、
前記タービンの回転出力によって発電する発電機と、
前記タービンを通過した前記作動媒体を凝縮させる凝縮器と、
前記タービンの回転を、前記タービンと前記発電機との間に配置された減速機に伝達する磁気カップリングと、を備え、
前記磁気カップリングが、請求項1から6のいずれか一項に記載の磁気カップリングとされていることを特徴とする排熱回収装置。 A ship's internal combustion engine;
A plurality of evaporators installed in parallel in the circulation path of the working medium, and evaporating the working medium by heat medium having different temperatures,
A turbine driven by the working medium evaporated by the evaporator;
A generator for generating electricity by the rotational output of the turbine;
A condenser for condensing the working medium that has passed through the turbine;
A magnetic coupling that transmits the rotation of the turbine to a reducer disposed between the turbine and the generator;
The exhaust heat recovery apparatus, wherein the magnetic coupling is a magnetic coupling according to any one of claims 1 to 6.
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CN111884479A (en) * | 2019-05-02 | 2020-11-03 | 现代自动车株式会社 | Magnetic gear using can |
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JPH08242564A (en) * | 1995-03-01 | 1996-09-17 | Sawafuji Electric Co Ltd | Binder structure of rotary electric machine |
JP2000332319A (en) * | 1999-05-19 | 2000-11-30 | Ushio Sogo Gijutsu Kenkyusho:Kk | Magnetic coupling mechanism of excimer laser device |
JP2009221961A (en) * | 2008-03-17 | 2009-10-01 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | Binary power generating system |
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- 2012-05-30 JP JP2012123411A patent/JP2013249857A/en active Pending
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