JP2014048152A

JP2014048152A - 回転電機および逆止弁装置

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Publication number: JP2014048152A
Application number: JP2012191079A
Authority: JP
Inventors: Kohei Kishizono; 康平岸園; Dan Umeda; 段楳田
Original assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Current assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Priority date: 2012-08-31
Filing date: 2012-08-31
Publication date: 2014-03-17
Anticipated expiration: 2032-08-31
Also published as: CN103683671A; CN103683671B; JP5941796B2

Abstract

【課題】水クーラを備えた電気機器の機内への外気の流入を抑制する。
【解決手段】水クーラを備えた回転電機は、回転軸１２と共に回転する回転子１６と、回転子１６を取り囲む固定子１８と、回転子１６および固定子１８を収容する固定子枠２０と、固定子枠２０に連結されて、固定子枠２０内から流入した空気を冷却した後に固定子枠２０内に再び流入するように構成され、液体を排出可能な貫通穴２８が壁面に形成された風道部２２と、貫通穴２８から流出する液体を検知する漏洩検知器３０と、漏洩検知器３０に取り付けられて、風道部２２内の気圧が外気圧よりも低いときには、液体が風道部２２から流れ出るのを抑止する逆止弁３２と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、回転電機および逆心弁装置に関する。

一般に水クーラを備えた電気機器（例えば、回転電機）では、冷却管に結露が生じた際や、冷却管に異常が発生し多量の水漏れがあった際に、機外へ排出するように樋が設けられている。また、このような電気機器には、水クーラの冷却管に何らかの異常は発生して機内から多量の漏水が生じた際に警報を発するように、排出経路に漏洩検知装置が設けられている。

漏洩検知装置には、センサ等によって逆流を感知して警報を発しているもの（例えば、特許文献１）もある。

従来の漏洩検知装置においては、機内より発生する漏水を排出することは可能であるが、機外からの逆流を抑止できないものが多い。逆流が生じた際には、漏洩検知装置内へ漏水が溜まり、誤った検知をすることがある。

特開平８−３２７４９５号公報

ところが、機内に負圧が発生した場合には、漏洩検知装置を介して機内へ外気や異物が侵入し、電気機器の絶縁寿命等に悪影響が生じることがある。このため、外気吸引を防止することが必要である。しかし、従来の漏洩検知装置には、外気を遮断し機内への外気吸引を抑制する機能を有していない。また、排水した後に液体が逆流することを抑制することが困難なことが多い。当該逆流や外気吸引が発生することで、機内へ異物が浸入し電気機器に悪影響を与える。

本発明は上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的は、水クーラを備えた電気機器の機内への外気等の流入を抑制することである。

上記目的を達成するための本発明に係る回転電機は、所定の軸周りを回転する回転軸と、前記回転軸を半径方向外側から取り囲み前記回転軸に固定されて前記回転軸と共に回転する回転子と、前記回転子を半径方向外側から取り囲む固定子と、前記固定子を半径方向外側から取り囲み、前記回転子および前記固定子を収容する固定子枠と、前記固定子枠に連結されて、前記固定子枠内から流入した空気を冷却した後に前記固定子枠内に再び流入するように構成され、液体を排出可能な貫通穴が壁面に形成された風道部と、一部が前記風道部内に配置されて前記風道部の外部から供給される冷却水が流通する冷却配管と、前記貫通穴から流出する前記液体を検知する漏洩検知器と、前記漏洩検知器に取り付けられて、前記風道部内の気圧が外気圧よりも低いときには、前記液体が前記風道部から流れ出るのを抑止するように構成された逆止弁と、を有することを特徴とする。

また、本発明に係る逆止弁装置は、壁面に貫通穴が形成されて内部の空間が形成されて、内部に冷却水が流通する冷却配管と、この冷却配管の外表面が結露することで生じる液体が少なくとも流通可能で、前記貫通穴に接続されて、前記液体が前記貫通穴から流れ出るように構成された樋部材と、が収容された収容体に取り付けられた逆止弁装置であって、前記収容体の内部の気圧が外気圧よりも低いときには、外気が前記貫通穴を通って前記収容体内に流入することを抑止可能に構成されていること、を特徴とする。

本発明によれば、水クーラを備えた電気機器の電気機器の機内への外気等の流入を抑制することが可能となる。

本発明に係る第１の実施形態の回転電機を模式的に示した概略斜視図である。図１の回転電機のII矢視正面図である。図１の回転電機のIII矢視側面図である。図１の漏洩検知装置に取り付けられた逆止弁の概略正断面図である。本発明に係る第２の実施形態の逆止弁の概略正断面図である。本発明に係る第３の実施形態の逆止弁の概略正断面図である。

以下、本発明に係る回転電機の実施形態について図面を参照して説明する。

［第１の実施形態］
第１の実施形態について、図１〜図４を用いて説明する。図１は、本実施形態の回転電機を模式的に示した概略斜視図である。図２は、図１の回転電機のII矢視正面図である。図１および図２では、ファン１４の図示は省略している。

図３は、図１の回転電機のIII矢視側面図である。また、図３では、ファン１４により発生する空気の流れを矢印Ａで示している。図４は、図１の漏洩検知器３０に取り付けられた逆止弁３２の概略正断面図である。

先ず、本実施形態の回転電機の構成について説明する。

本実施形態の回転電機は、水平に延びる回転軸１２と、この回転軸１２に固定された回転子１６と、固定子１８と、回転軸１２および固定子１８等を収容する固定子枠２０と、この固定子枠２０に取り付けられた風道部２２と、この風道部２２に取り付けられた漏洩検知器３０と、逆止弁３２と、を有する。

回転子１６は、回転軸１２を半径方向外側から取り囲むように回転軸１２に固定されて、回転軸１２と共に回転する。この回転軸１２は、図示しない軸受で回転自在に支持されている。

固定子１８は、回転子１６を半径方向外側から取り囲むように構成された円筒状で、内周面が回転軸１２の外周に所定の空隙（図示せず）を形成する。

固定子枠２０は、軸受等が固定されて、固定子１８を半径方向外側から取り囲み、回転子１６および前記固定子１８を収容する。

回転軸１２には、固定子枠２０内の前記回転軸１２には、回転軸１２と共に回転するファン１４が取り付けられている。

風道部２２は、固定子枠２０に連結されて、内部には冷却配管２４と樋部材２６とが配置されている。この風道部２２は、ファン１４が回転することで、固定子枠２０内から流入した空気を冷却した後に、固定子枠２０内に再び流入するように構成されている。固定子枠２０および風道部２２内の空気は、矢印Ａで示すように、回転子１６等の軸方向中央から風道部２２に向かって流れて、その後風道部２２内で冷却されて、回転子１６等の軸方向外側に流れて、再び固定子枠２０内に流れる。

また、当該風道部２２の壁面には貫通穴２８が形成される。この貫通穴２８は、風道部２２内の液体を排出可能である。貫通穴２８には、連結配管２９が接続される。

冷却配管２４は、風道部２２の外部から供給される冷却水が流通する。この冷却配管２４は、内部で屈曲して、両端は風道部２２の外にあるように配置される。一方の端部から冷却水が供給されて、もう一方の端部から排出される。この冷却水は、風道部２２の外に配置される放熱器（図示せず）等により冷却されて冷却配管２４を循環する。

樋部材２６は、冷却配管２４の下方に配置されて、冷却配管２４が結露により生じる水が流通可能である。また、冷却配管２４に水漏れが発生したときにも漏れ出した水が流通可能である。この樋部材２６は、風道部２２の壁面に形成された貫通穴２８に接続される。樋部材２６を流れる水は、貫通穴２８を通り、外部に排出できる。水の流通については、後で説明する。

漏洩検知器３０は、貫通穴２８から連結配管２９を介して流出する水その他の液体を検知する機器である。

逆止弁３２は、漏洩検知器３０に取り付けられて、風道部２２内の気圧が外気圧よりも低いときには、液体が風道部２２から流れ出るのを抑止するように構成される。この逆止弁３２は、図４に示すように、配管部材３４と、球体（玉フロート）３６と、を有する。玉フロート３６は、中空または発泡材等で形成されていて、水中で浮くものである。

配管部材３４は、漏洩検知器３０に接続されて、内部に液体が流通可能な環状の部材である。この配管部材３４内に形成された貯留室３８に玉フロート３６が配置される。

配管部材３４のうち貯留室３８の外周は、漏洩検知器３０に接続される部位（受水口４０）に対して直径が大きくなるように径大部４２が形成される。すなわち、径大部４２の内側が貯留室３８となる。この貯留室３８には、玉フロート３６の表面の周方向全域が接することが可能な仕切り部が２箇所（第１仕切り部４４および第２仕切り部４６）形成される。

第１仕切り部４４および第２仕切り部４６は、配管部材３４の水の流れる方向に沿って対向するように形成され、第１仕切り部４４は風道部２２に近い側で、第２仕切り部４６は遠い側である。玉フロート３６の表面の周方向全域が接しているときには、風道部２２内の水が外部へ流通することを抑止可能である。

第１仕切り部４４は、円錐面状で、鉛直に延びる中心（図４の二点差線Ｂ、以下線Ｂ）に沿って下方に且つ放射状に広がる曲面（円錐面）が形成される。この円錐面に玉フロート３６の表面が接している。

第１仕切り部４４の下方に広がる角度（角度α）は、図４中の線Ｂを含む平面上で、当該線Ｂを中心に下方に開く角度である。

第２仕切り部４６は、第１仕切り部４４と同様に円錐状で、図４の線Ｂに沿って上方に且つ放射状に広がる曲面（円錐面）が形成される。第２仕切り部４６の上方に広がる角度（角度β）は、角度αに対向し、図４中の線Ｂを含む平面上で、当該線Ｂを中心に上方に開く角度である。この例では、角度αと角度βがほぼ同じに形成されている。

玉フロート３６は、風道部２２内の気圧が外気圧よりも低いとき、すなわち負圧のときに、玉フロート３６が風道部２２側の第１仕切り部４４に接するように構成されている。

続いて、本実施形態の作用について説明する。風道部２２内は、ファン１４の回転により図３における矢印Ａで示すような気流が発生する。この気流により、風道部２２内の気圧が場所により異なる、すなわち、気圧がばらつくことがある。また、風道部２２内の所定領域では、気圧が経時変化することがある。この気圧の変化により、風道部２２内が全体として負圧になることもある。以下に、風道部２２内の気圧が正圧および負圧それぞれの場合についての作用を説明する。

先ず、風道部２２内の圧力が外気の圧力よりも高い場合について説明する。

漏洩検知器３０から排出される漏水は、受水口４０および第１仕切り部４４を経て、貯留室３８に流れ込み、第２仕切り部４６まで流れる。このとき、貯留室３８では、玉フロート３６が第２仕切り部４６に接して閉じた状態、すなわち、漏水が排出されないで貯留室３８内に留まる。

漏水が貯留室３８内に除々に貯まり、玉フロート３６が浮力を得ることができる量に達すると、玉フロート３６は、第２仕切り部４６から離れる。その結果、玉フロート３６および第２仕切り部４６との間に漏水が流通可能な通路が形成されて、漏水は貯留室３８から当該流路を経て、排水口４８より外部へ流れ出る。

外気圧よりも高いため、外気を風道部２２内に引き込むことはない。

続いて、風道部２２内の圧力が外気の圧力よりも低い場合、すなわち負圧の場合について説明する。

外気は、排水口４８を通って上向きに流れ、玉フロート３６を第１仕切り部４４側に押し上げる。外気により押し上げられた玉フロート３６は、第１仕切り部４４に接触する。このとき、玉フロート３６の周方向全域が第１仕切り部４４に接して所定の接触面を形成する。この接触面により貯留室３８および受水口４０が遮断され、外気は貯留室３８内に留まることとなる。

この場合、漏洩検知器３０から排出される漏水は、受水口４０を通り、玉フロート３６および第１仕切り部４４が接触する接触面まで流れて、受水口４０内に貯留される。受水口４０に溜まった水により玉フロート３６に作用する水圧が、玉フロート３６が第１仕切り部４４に接する状態を保持する力（大気圧）を超えると、玉フロート３６は、第１仕切り部４４から離れて、当該接触面が形成されなくなり、漏水は受水口４０から排水口４８に向かって流れる。

しかし、この場合においても、漏水が排水口４８から外に流れると玉フロート３６に作用する水圧が小さくなり、外気により再び玉フロート３６が押し上げられる。これにより、玉フロート３６は、第１仕切り部４４とで接触面を形成し、外気を遮断する。したがって、風道部２２内への外気の浸入を抑止することができる。

以上の説明からわかるように本実施形態によれば、風道部２２に外気に流入を抑制することが可能となる。また、排出した流体等の逆流を抑制することもできる。これにより、漏洩検知器３０を介して回転電機の機内へ外気が侵入することが抑制され、外気浸入に起因する回転電機の短寿命化を抑制可能となる。

［第２の実施形態］
第２の実施形態について図５を用いて説明する。図５は、本実施形態の逆止弁３２の概略正断面図である。

なお、本実施形態は、第１の実施形態の変形例であって、第１の実施形態と同一部分または類似部分には、同一符号を付して、重複説明を省略する。また、本実施形態の回転電機の全体の構成は、第１の実施形態で説明した図１〜図３に示すものと同様である。

本実施形態の逆止弁３２は、第１の実施形態（図４）で説明した逆止弁３２と同様に、第１仕切り部４４および第２仕切り部４６が形成されている。

第２仕切り部４６の上方に広がる角度βは、直角より大きく、すなわち鈍角になるように形成され、第１の実施形態（図４）の角度βよりも大きくなるように形成されている。角度βを鈍角にすることで、玉フロート３６が支持される位置は、玉フロート３６の球体中心よりも下方で、さらに図４の例の支持位置よりも下方となる。玉フロート３６がより下方で支持されることで、玉フロート３６の周囲に水が溜まったときに、浮力が作用しやすくなる。また、第１の実施形態で説明した角度β（図４）よりも大きくすることで、第１の実施形態で説明した玉フロート３６（図４）よりも、浮力が作用しやすくなる。

また、第１仕切り部４４の角度αは、鋭角で第１の実施形態の角度αよりも小さくなるように形成されている。

風道部２２内が負圧のときに、外気が玉フロート３６の周囲を通り抜けて風道部２２に入り込もうとする。角度αを鋭角に形成することで、鈍角にする場合に比べて、玉フロート３６の周囲の空間が小さくなる。その結果、排水口４８から流入する外気は玉フロート３６の周囲を通り抜けにくくなるため、第１の実施形態に比べて、外気が風道部２２に流入しにくくなる。

［第３の実施形態］
第３の実施形態について図６を用いて説明する。図６は、本実施形態の逆止弁３２の概略正断面図である。

なお、本実施形態は、第１の実施形態（図１〜図４）の変形例であって、第１の実施形態と同一部分または類似部分には、同一符号を付して、重複説明を省略する。また、本実施形態の回転電機の全体の構成は、第１の実施形態で説明した図１〜図３に示すものと同様である。

本実施形態の逆止弁３２は、配管部材３４と、この配管部材３４に取り付けられた蓋部材５０と、を有する。

配管部材３４は、漏洩検知器３０（図１）に接続されて内部に液体が流通可能である。この配管部材３４は、第１の実施形態で説明した逆止弁３２（図４）と同様に、受水口４０、排水口４８および貯留室３８が形成されている。

蓋部材５０は、排水口４８を閉止するように取り付けられている。この蓋部材５０は、水平軸周りを回動するように構成される。この例では、蓋部材５０は、ヒンジ５２により回動するように構成されている。閉止しているときは、自重で閉じられている。開閉動作については、後述する。

続いて、本実施形態の作用について説明する。先ず、風道部２２内の圧力が外気の圧力よりも高い場合について説明する。

漏洩検知器３０から排出される漏水は、第１の実施形態と同様に、貯留室３８に一時的に貯留され、一定量貯留されると、扉部材が回動して排水口４８が開放され、漏水が外部へ排出される。また、機内の圧力が外気の圧力よりも高いため、外気の機内への引き込みは発生しない。

次に、風道部２２内の圧力が外気の圧力よりも低い場合、すなわち負圧の場合について説明する。

扉仕切は自重により排水口４８に接触して接触面を形成する。この接触面により外気と貯留室３８とは遮断されているので、外気が漏洩検知器３０を通り機内へ浸入することはない。

漏洩検知器３０から排出される漏水は、貯留室３８に一時的に貯留される。

貯留室３８の水量が、蓋部材５０が自重による閉止力を超える水圧になる量に達すると、蓋部材５０が開いて当該接触面が形成されなくなり、漏水は一時的に外部に放出される。その後、当該水圧の作用が小さくなると、蓋部材５０は再び自重により閉まる方向に動作する。排水口４８が閉止されるため、風道部２２内への外気の浸入を抑止することができる。

これにより、第１の実施形態と同様の効果を得ることが可能になる。

［その他の実施形態］
上記実施形態の説明は、本発明を説明するための例示であって、特許請求の範囲に記載の発明を限定するものではない。また、本発明の各部構成は上記実施形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。

上述した実施形態では、逆止弁３２を回転電機の風道部２２に取り付けた例について説明したが、これに限らない。水クーラを有する電気機器で、内部が負圧になる可能性のあるものであれば適用できる。

１２…回転軸
１４…ファン
１６…回転子
１８…固定子
２０…固定子枠
２２…風道部
２４…冷却配管
２６…樋部材
２８…貫通穴
２９…連結配管
３０…漏洩検知器
３２…逆止弁
３４…配管部材
３６…球体（玉フロート）
３８…貯留室
４０…受水口
４２…径大部
４４…第１仕切り部
４６…第２仕切り部
４８…排水口
５０…蓋部材
５２…ヒンジ

Claims

所定の軸周りを回転する回転軸と、
前記回転軸を半径方向外側から取り囲み前記回転軸に固定されて前記回転軸と共に回転する回転子と、
前記回転子を半径方向外側から取り囲む固定子と、
前記固定子を半径方向外側から取り囲み、前記回転子および前記固定子を収容する固定子枠と、
前記固定子枠に連結されて、前記固定子枠内から流入した空気を冷却した後に前記固定子枠内に再び流入するように構成され、液体を排出可能な貫通穴が壁面に形成された風道部と、
一部が前記風道部内に配置されて前記風道部の外部から供給される冷却水が流通する冷却配管と、
前記貫通穴から流出する前記液体を検知する漏洩検知器と、
前記漏洩検知器に取り付けられて、前記風道部内の気圧が外気圧よりも低いときには、前記液体が前記風道部から流れ出るのを抑止するように構成された逆止弁と、
を有することを特徴とする回転電機。
前記逆止弁は、
前記漏洩検知器に接続されて内部に前記液体が流通可能な環状の配管部材と、前記配管部材の内部に配置された球体と、を有し、
前記配管部材の前記球体が配置される部位は、前記漏洩検知器に接続される部位に対して直径が大きくなるように径大部が形成されて、
前記径大部内には、前記球体の表面の周方向全域が接することが可能で、前記表面の周方向全域が接しているときには、前記風道部内の前記液体が外部へ流通することを抑止可能な仕切り部が形成されて、
前記風道部内の気圧が外気圧よりも低いときに、前記球体が前記受部に接するように構成されていること、
を特徴とする請求項１に記載の回転電機。
前記逆止弁は、
前記漏洩検知器に接続されて内部に前記液体が流通可能な環状の配管部材と、
前記配管部材の前記漏洩検知器の反対側に形成された開口部を開閉可能に取り付けられた蓋部材と、
を有し、
前記風道部内の気圧が外気圧よりも低いときに、前記前記蓋部材が前記開口部を閉止するように構成されていること、
を特徴とする請求項１に記載の回転電機。
前記固定子枠内の前記回転軸には、前記回転軸と共に回転するファンが取り付けられて、
前記ファンが回転するときに、前記固定子枠内の空気を循環可能で、前記固定子枠内の空気を前記風道部に流入させること、
を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の回転電機。
前記風道部は、
前記冷却配管が結露により生じる水が少なくとも流通可能で、前記貫通穴に接続されて、前記液体が前記貫通穴から流れ出るように構成された樋部材と、
を有することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の回転電機。
壁面に貫通穴が形成されて内部の空間が形成されて、
内部に冷却水が流通する冷却配管と、
この冷却配管の外表面が結露することで生じる液体が少なくとも流通可能で、前記貫通穴に接続されて、前記液体が前記貫通穴から流れ出るように構成された樋部材と、
が収容された収容体に取り付けられた逆止弁装置であって、
前記収容体の内部の気圧が外気圧よりも低いときには、外気が前記貫通穴を通って前記収容体内に流入することを抑止可能に構成されていること、を特徴とする逆止弁装置。