JP2644788B2 - 冷媒供給装置 - Google Patents
冷媒供給装置Info
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- JP2644788B2 JP2644788B2 JP62318868A JP31886887A JP2644788B2 JP 2644788 B2 JP2644788 B2 JP 2644788B2 JP 62318868 A JP62318868 A JP 62318868A JP 31886887 A JP31886887 A JP 31886887A JP 2644788 B2 JP2644788 B2 JP 2644788B2
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
Landscapes
- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
- Superconductive Dynamoelectric Machines (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、超電導発電機のように回転子内に冷媒を注
入する機構を必要とする回転機械に係り、特に冷媒を安
定して回転子内へ供給できる冷媒給排機に関する。
入する機構を必要とする回転機械に係り、特に冷媒を安
定して回転子内へ供給できる冷媒給排機に関する。
例えば回転子コイルを冷却するために、冷媒として液
体ヘリウムを回転子内部へ注入する必要のある超電導発
電機では、従来から液体ヘリウムをベイオネツト構造を
利用して回転子先端の中心穴より注入していた。この具
体例としては、例えば特開昭54−9704号公報に見られ
る。
体ヘリウムを回転子内部へ注入する必要のある超電導発
電機では、従来から液体ヘリウムをベイオネツト構造を
利用して回転子先端の中心穴より注入していた。この具
体例としては、例えば特開昭54−9704号公報に見られ
る。
このようにペイオネット構造を用いて冷媒を注入する
場合には、回転子先端の穴に挿入した非回転注入パイプ
が、わずかに生じた相互の軸芯のずれによっても、回転
振動の増大によって、穴内壁に接触、摺動して、安定し
た冷媒注入が難しかった。
場合には、回転子先端の穴に挿入した非回転注入パイプ
が、わずかに生じた相互の軸芯のずれによっても、回転
振動の増大によって、穴内壁に接触、摺動して、安定し
た冷媒注入が難しかった。
この問題を解決する方法としては、特開昭54−23863
号公報の図１及び図２に記載されているように、回転軸
内に冷媒の流入、流出管と回転軸の側面にこれらの管と
各々連通した開口孔部とを設け、さらに、回転軸のケー
シングには各々の開口部と対応した取り出し口と、各開
口孔部をシールする磁性流体シールを設けた構成が知ら
れている。この構成では、回転軸の側面から液体冷媒を
注入するので、ペイオネット構造を必要とせず、したが
って注入管と回転軸との軸のすれによる相互の衝突とい
う問題を回避できる。
号公報の図１及び図２に記載されているように、回転軸
内に冷媒の流入、流出管と回転軸の側面にこれらの管と
各々連通した開口孔部とを設け、さらに、回転軸のケー
シングには各々の開口部と対応した取り出し口と、各開
口孔部をシールする磁性流体シールを設けた構成が知ら
れている。この構成では、回転軸の側面から液体冷媒を
注入するので、ペイオネット構造を必要とせず、したが
って注入管と回転軸との軸のすれによる相互の衝突とい
う問題を回避できる。
しかしながら、この従来技術の図１および図２開示の
構成のみでは、常温である磁性流体シールのシール面か
ら回転軸側面に設けられた極低温の冷媒の注入孔に向か
って回転軸側面を熱が伝導して、冷媒注入孔の温度が上
昇してしまうという問題が生じでしまう。特に、超伝導
発電機に用いられる液体ヘリウムのような極低温の液体
冷媒では、注入管先端のわずかの温度の上昇によっても
気化してしまい、冷却対象である超伝導コイルの熱を気
化潜熱として奪うことができなくなりコイルを超電導状
態に保つことができなる。磁性流体シールではシールが
凝固していない限り常温（300K前後）であり、一方で液
体ヘリウムのような極低温の冷媒は、わずかの温度上昇
でも気化してしまうので、シール部から軸表面を伝わる
熱により液体冷媒の多くが気化してしまうことになり、
回転体本体を十分に冷却できなくなり、例えば超電導発
電機では超電導状態を保てなってしまうという問題があ
る。
構成のみでは、常温である磁性流体シールのシール面か
ら回転軸側面に設けられた極低温の冷媒の注入孔に向か
って回転軸側面を熱が伝導して、冷媒注入孔の温度が上
昇してしまうという問題が生じでしまう。特に、超伝導
発電機に用いられる液体ヘリウムのような極低温の液体
冷媒では、注入管先端のわずかの温度の上昇によっても
気化してしまい、冷却対象である超伝導コイルの熱を気
化潜熱として奪うことができなくなりコイルを超電導状
態に保つことができなる。磁性流体シールではシールが
凝固していない限り常温（300K前後）であり、一方で液
体ヘリウムのような極低温の冷媒は、わずかの温度上昇
でも気化してしまうので、シール部から軸表面を伝わる
熱により液体冷媒の多くが気化してしまうことになり、
回転体本体を十分に冷却できなくなり、例えば超電導発
電機では超電導状態を保てなってしまうという問題があ
る。
本発明の目的は、液体冷媒の注入孔へのシールからの
熱伝導の量を小さくして注入される冷媒の気化を防止し
て、かつ回転子の振動振幅が増大しても注入孔の機械的
な損傷が生ずることなく、安定して冷媒を供給できる冷
媒供給装置を提供することにある。
熱伝導の量を小さくして注入される冷媒の気化を防止し
て、かつ回転子の振動振幅が増大しても注入孔の機械的
な損傷が生ずることなく、安定して冷媒を供給できる冷
媒供給装置を提供することにある。
上記目的は、回転体の回転軸の内部に冷媒が流通する
管を備えて、低温の冷媒を注入し、昇温した高温の冷媒
を排出する冷媒供給装置において、前記回転軸の軸端部
より前記回転軸の軸方向に延在した前記回転軸の直系よ
り小径の回転軸の内部に設けられ、前記小径の回転軸の
外周表面に設けられた開口部と連通した冷媒供給管と、
前記小径回転軸の外周表面と隙間を介して設けられた非
回転ケースと、前記回転軸の軸方向について前記開口部
を挟んで設けられ前記小径の回転軸の側面と前記非回転
ケースの内面間の隙間を密封する一対の流体シールと、
この非回転ケース上の前記流体シールの間に設けられた
前記低温冷媒を前記冷媒供給管に注入する冷媒注入管と
を備えたことにより達成される。
管を備えて、低温の冷媒を注入し、昇温した高温の冷媒
を排出する冷媒供給装置において、前記回転軸の軸端部
より前記回転軸の軸方向に延在した前記回転軸の直系よ
り小径の回転軸の内部に設けられ、前記小径の回転軸の
外周表面に設けられた開口部と連通した冷媒供給管と、
前記小径回転軸の外周表面と隙間を介して設けられた非
回転ケースと、前記回転軸の軸方向について前記開口部
を挟んで設けられ前記小径の回転軸の側面と前記非回転
ケースの内面間の隙間を密封する一対の流体シールと、
この非回転ケース上の前記流体シールの間に設けられた
前記低温冷媒を前記冷媒供給管に注入する冷媒注入管と
を備えたことにより達成される。
伝導する熱の量は熱が伝導する面積に比例する。した
がって、本願発明は上記のような構成とすることによ
り、口径がより小さな注入管を用いることで管を伝導す
る熱量を回転軸の側面に注入孔を設けた場合より小さく
することができる。このため、本願発明では、特開昭54
−23863号公報の図１及び図２に記載された従来技術で
問題となる注入孔での冷媒の気化による冷却能力の低下
を防止することができ、しかもペイオネット構造を用い
ていないので注入孔の機械的な損傷も生じないため、安
定して冷媒を注入し高い冷却性能を発揮できる。
がって、本願発明は上記のような構成とすることによ
り、口径がより小さな注入管を用いることで管を伝導す
る熱量を回転軸の側面に注入孔を設けた場合より小さく
することができる。このため、本願発明では、特開昭54
−23863号公報の図１及び図２に記載された従来技術で
問題となる注入孔での冷媒の気化による冷却能力の低下
を防止することができ、しかもペイオネット構造を用い
ていないので注入孔の機械的な損傷も生じないため、安
定して冷媒を注入し高い冷却性能を発揮できる。
以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明する。回
転子１の内部は多重管で構成されており、この多重管の
中心部は、低温冷媒を回転子中心部へ注入する為の管で
あり、低温冷媒への熱侵入量を少なくする為に真空断熱
層３で囲まれている。この管の外側は、回転子内部の必
要部分、例えば超電導発電機では回転子内に設置された
超電導コイルを冷却し高温になつた冷媒を必要に応じて
複数に分離して戻し外部へ排出する為の多重管12,12′
が存在する。上記の真空断熱層３で包まれた中心管13は
多重管12,12′よりも先端が伸びており、この側壁に低
温冷媒注入孔10が真空断熱層３を貫通してあいている。
この中心管13は、狭隙14を介して非回転ケース２′によ
り包囲されている。この非回転ケース２′の内側は、断
熱真空層３′で覆われており、低温冷媒への外部からの
熱侵入を小量にできる。この断熱真空層３′はFPR等の
断熱材におきかえても同様の効果が得られる。また低温
冷媒注入パイプ７の両側には低温冷媒が外部へ漏れるの
を防止するために、磁性流体シール４が配置されてい
る。この磁性体流体シール４の外周部には、保温用にヒ
ータ６が配置されている。同様の効果はヒータの代りに
水パイプをまいて水保温しても実現できる。非回転ケー
ス２は、軸受5,5′,5″を介して回転子１に取りつけら
れている為、たとえ回転子１の振動振巾が大きくなつて
も非回転ケース２は回転子１の振動に追随して動き、狭
隙14の接触摺動を防止できる。
転子１の内部は多重管で構成されており、この多重管の
中心部は、低温冷媒を回転子中心部へ注入する為の管で
あり、低温冷媒への熱侵入量を少なくする為に真空断熱
層３で囲まれている。この管の外側は、回転子内部の必
要部分、例えば超電導発電機では回転子内に設置された
超電導コイルを冷却し高温になつた冷媒を必要に応じて
複数に分離して戻し外部へ排出する為の多重管12,12′
が存在する。上記の真空断熱層３で包まれた中心管13は
多重管12,12′よりも先端が伸びており、この側壁に低
温冷媒注入孔10が真空断熱層３を貫通してあいている。
この中心管13は、狭隙14を介して非回転ケース２′によ
り包囲されている。この非回転ケース２′の内側は、断
熱真空層３′で覆われており、低温冷媒への外部からの
熱侵入を小量にできる。この断熱真空層３′はFPR等の
断熱材におきかえても同様の効果が得られる。また低温
冷媒注入パイプ７の両側には低温冷媒が外部へ漏れるの
を防止するために、磁性流体シール４が配置されてい
る。この磁性体流体シール４の外周部には、保温用にヒ
ータ６が配置されている。同様の効果はヒータの代りに
水パイプをまいて水保温しても実現できる。非回転ケー
ス２は、軸受5,5′,5″を介して回転子１に取りつけら
れている為、たとえ回転子１の振動振巾が大きくなつて
も非回転ケース２は回転子１の振動に追随して動き、狭
隙14の接触摺動を防止できる。
また低温冷媒への外部からの熱侵入量を小さくする為
には、狭隙14の軸方向長さを長くし、かつ、断熱真空層
3,3′を構成する壁の厚みを構造的に問題のない限り薄
くしてやればよい。
には、狭隙14の軸方向長さを長くし、かつ、断熱真空層
3,3′を構成する壁の厚みを構造的に問題のない限り薄
くしてやればよい。
以上の構成により、機械的損傷を生ずることなく、か
つ外部からの熱侵入量を少なくして、液体ヘリウム，液
体窒素等の冷媒を安定して回転子内に注入することがで
きる。
つ外部からの熱侵入量を少なくして、液体ヘリウム，液
体窒素等の冷媒を安定して回転子内に注入することがで
きる。
本発明によれば、液体冷媒の注入孔へのシールからの
熱伝導の量を小さくして注入される冷媒の気化を防止し
て、かつ回転子の振動振幅が増大しても注入孔の機械的
な損傷が生ずることなく、安定して冷媒を供給できる冷
媒供給装置を提供できる。
熱伝導の量を小さくして注入される冷媒の気化を防止し
て、かつ回転子の振動振幅が増大しても注入孔の機械的
な損傷が生ずることなく、安定して冷媒を供給できる冷
媒供給装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】 図面は本発明の冷媒供給装置の一実施例を示す縦断面図
である。 １……回転子、2,2′……非回転ケース、3,3′……真空
断熱層、4,4′……磁性流体シール、5,5′,5″……軸
受、６……ヒータ、７……低温冷媒注入パイプ、8,8′
……高温冷媒排出部、８……断熱材、10……冷媒注入
孔、12,12′……多重管、13……中心管、14……狭隙。
である。 １……回転子、2,2′……非回転ケース、3,3′……真空
断熱層、4,4′……磁性流体シール、5,5′,5″……軸
受、６……ヒータ、７……低温冷媒注入パイプ、8,8′
……高温冷媒排出部、８……断熱材、10……冷媒注入
孔、12,12′……多重管、13……中心管、14……狭隙。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−160355（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−23863（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−104508（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】回転体の回転軸の内部に冷媒が流通する管
を備えて、低温の冷媒を注入し、昇温した高温冷媒を排
出する冷媒供給装置において、前記回転軸の軸端部より
前記回転軸の軸方向に延在した前記回転軸の直径より小
径の回転軸の内部に設けられ、前記小径の回転軸の外周
表面に設けられた開口部と連通した冷媒供給管と、前記
小径回転軸の外周表面と隙間を介して設けられた非回転
ケースと、前記回転軸の軸方向について前記開口部を挟
んで設けられ前記小径の回転軸の側面と前記非回転ケー
スの内面間の隙間を密封する一対の流体シールと、この
非回転ケース上の前記流体シールの間に設けられ前記低
温冷媒を前記冷媒供給管に注入する冷媒注入管とを備え
た冷媒供給装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62318868A JP2644788B2 (ja) | 1987-12-18 | 1987-12-18 | 冷媒供給装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62318868A JP2644788B2 (ja) | 1987-12-18 | 1987-12-18 | 冷媒供給装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01164261A JPH01164261A (ja) | 1989-06-28 |
| JP2644788B2 true JP2644788B2 (ja) | 1997-08-25 |
Family
ID=18103860
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62318868A Expired - Lifetime JP2644788B2 (ja) | 1987-12-18 | 1987-12-18 | 冷媒供給装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2644788B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110517885A (zh) * | 2019-08-22 | 2019-11-29 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 一种大型超导磁体vpi模具接头密封绝缘装置及其工艺 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4704869B2 (ja) * | 2005-09-22 | 2011-06-22 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | 超電導回転電機の冷媒給排装置 |
| KR101272900B1 (ko) * | 2012-01-27 | 2013-06-11 | 현대중공업 주식회사 | 초전도 회전기용 다단 구조를 갖는 자성유체 실링 장치 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6032433B2 (ja) * | 1977-07-25 | 1985-07-27 | 富士電機株式会社 | 磁性流体シ−ル装置 |
| JPS54104508A (en) * | 1978-02-06 | 1979-08-16 | Fuji Electric Co Ltd | Divice for gaseous helium exhaust of superconductive rotary machine |
-
1987
- 1987-12-18 JP JP62318868A patent/JP2644788B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110517885A (zh) * | 2019-08-22 | 2019-11-29 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 一种大型超导磁体vpi模具接头密封绝缘装置及其工艺 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01164261A (ja) | 1989-06-28 |
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