JP2714336B2 - 浸漬型電磁ポンプ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、導電性流体に浸漬し電
磁誘導作用によって導電性流体を輸送する浸漬型電磁ポ
ンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、三相交流誘導型の電磁ポンプ
は、三相交流巻線を電磁ポンプの流れの方向に各相の順
に分布させて配置し、この三相交流巻線に三相交流を流
すと、導電性流体の流れの方向に進行磁界が発生する。
この進行性磁界が、導電性流体のあるダクトの中にも通
るようにしてあると、フレミングの右手の法則によって
導電性流体中に電圧が誘起され、それによって誘導電流
が流れる。そして、この誘導電流と進行磁界の一部の成
分とが作用して電磁力になり、導電性流体が流れるよう
に力を受けることにより、ポンプとして働くことにな
る。さて、この種の三相交流誘導型電磁ポンプは、構造
上大別して、フラットリニア形電磁ポンプと、アニュラ
リニア形電磁ポンプの２種類に分けられる。本発明は、
このうちのアニュラリニア形電磁ポンプに関するもので
あり、以下その構成について説明する。

【０００３】アニュラリニア形電磁ポンプは、流路断面
が環状であることから、一般にＡＬＩＰ（Annular Line
ar Induction Pump の略）と呼ばれている。このＡＬＩ
Ｐは、ダクト構造の信頼性、安全性が高いため、近年に
おいて主流となっているポンプである。図４は、この種
の従来のＡＬＩＰの基本的な構成例を示す断面斜視図で
ある。

【０００４】図４において、ダクトは、内側ダクト１お
よび外側ダクト２を同心円状に配置した二重管構造の二
重円筒ダクトとなっており、導電性流体が流れるアニュ
ラス流路３を形成している。

【０００５】また、固定子には、交流磁場の磁気回路を
形成するために、スロットを有する鉄心を周方向に積み
重ねた積層鉄心ブロック４を、外側ダクト２の外周側に
複数個円周方向に配置している。ここで、積層鉄心ブロ
ック４の積層面がダクトに向き、スロットが内側にくる
ようにして、鉄心全体が放射状になるようにしている。

【０００６】さらに、この積層鉄心ブロック４のスロッ
ト内には、環状の固定子コイル５を配置している。この
固定子コイル５は、軸方向に多数配置され、三相交流電
流が進行磁場を作るように結線している。一方、内側ダ
クト１の内部には、磁気回路を形成するための積層内部
鉄心６を収納している。また、導電性流体は、流体入口
７より電磁ポンプに入り、アニュラス流路３を流れなが
ら圧力が誘起され、流体出口８より出ていく。さらに、
固定子コイル５を、その外部に設けられたファンにより
循環するガスによって冷却するようにしている。

【０００７】ところで、近年になって、電磁ポンプを大
容量化し、またよりコンパクト化して電磁ポンプの設置
場所を節約し、プラント全体の利点を出すために、導電
性流体内に電磁ポンプを浸漬して運転することが強く要
求されてきている。

【０００８】そして、以上のような要求を満たすための
方法としては、固定子コイル５を前述のように強制ガス
冷却するのではなく、冷却ガスを循環させない外被表面
冷却とする必要がある。

【０００９】しかしながら、このような外被表面冷却と
した場合、固定子コイル５で発生する熱損失は、固定子
コイル５から鉄心に伝達させ、鉄心からダクトまたはフ
レームに伝達させて、導電性流体内に熱を逃がす必要が
ある。

【００１０】従って、固定子コイル５から導電性流体ま
で熱抵抗をできるだけ小さくすることが重要であり、そ
のためにこれらの構造物は、運転時にお互いに接触して
いるようにすることがポイントとなる。

【００１１】また、一般に、導電性流体は、温度の高い
ものを利用することが多いので、この導電性流体に浸漬
する電磁ポンプは、高温の状態で運転されることにな
る。電磁ポンプは、通常室温で組み立てられ、摂氏６０
０度にも達する種々の温度で運転される。

【００１２】従って、このようないかなる温度において
も、各構造物間での熱膨張差によるストレスを受けない
ようにして、かつ上記の構造物間での接触を保つことが
必要である。

【００１３】しかしながら、このように各構造物間での
熱膨張差によるストレスを受けないようにして、かつ構
造物間での接触を保つことができる電磁ポンプは、実現
されていないのが現状である。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
電磁ポンプにおいては、発熱部である固定子コイルに発
生する熱を、効率よく導電性流体に逃がすことができ
ず、大容量化およびコンパクト化という要求を満たすこ
とが困難であるという問題があった。

【００１５】本発明の目的は、固定子コイルに流す電流
を多くして、大容量化およびコンパクト化を図ることが
可能な極めて信頼性の高い浸漬型電磁ポンプを提供する
ことにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明では、内管の外側に導電性流体を流すアニュ
ラス流路を存して同心状に設けた外管の外周上に、スロ
ットを有する積層鉄心ブロックを放射状に複数個配置
し、この積層鉄心ブロックのスロット内に、アニュラス
流路に進行磁場を作るための三相交流電流を流す多数の
環状の固定子コイルを配置し、積層鉄心ブロックを筒状
の鉄心枠に固着し、この鉄心枠の軸方向両端に設けた環
状の押さえ板により固定子コイルおよび積層鉄心ブロッ
ク全体を締め付けて鉄心枠と一体化し、筒状のケーシン
グ内に取り付けて成り、積層鉄心ブロックおよび鉄心枠
の材料として、熱膨張率が外管よりも小さいかほとんど
同じのものを用いている。

【００１７】ここで、特に上記積層鉄心ブロックは、そ
の外周側にダブテールを設け、当該ダブテールに相対し
て内周側にダブテール溝を有する筒状の鉄心枠に、ダブ
テール溝により嵌合し、コッターにより固着している。

【００１８】また、上記積層鉄心ブロックは、その外周
側に凸状のガイドを設け、当該凸状のガイドに相対して
内周側に凹状の溝を有する筒状の鉄心枠に、溝により嵌
合し、鉄心枠外周上よりボルトにより固着している。

【００１９】

【作用】従って、本発明の浸漬型電磁ポンプにおいて
は、電磁ポンプの運転時には、最大の発熱部である固定
子コイルが高温部になり、導電性流体に接するダクトが
低温部になり、その間の熱伝達を行なう積層鉄心ブロッ
クおよび鉄心枠が中温部となる。そして、ダクトに比べ
て温度が高くなる積層鉄心ブロックおよび鉄心枠は、そ
の熱膨張率がダクトより小さい材質でできていることに
より、ダクトに接触している部分において、熱膨張によ
るギャップの増加をほとんどなくすることができる。こ
れにより、固定子コイルとダクトとの間の熱伝達をよく
することが可能となるため、電磁ポンプの大容量化およ
びコンパクト化を図ることができる。

【００２０】

【実施例】本発明は、電磁ポンプで、大容量化およびコ
ンパクト化を図る場合において、発熱部である固定子コ
イルに発生する熱を、効率よく流体に逃がすことによ
り、固定子コイルに流す電流をできるだけ多くすること
がポイントであることから、電磁ポンプの運転時におい
て、ダクトと鉄心とのギャップを最小にして、熱伝達を
良くしようとするものである。以下、上記のような考え
方に基づく本発明の一実施例について、図面を参照して
詳細に説明する。図１は本発明による浸漬型電磁ポンプ
の構成例を示す横断面図、図２は同浸漬型電磁ポンプの
構成例を示す縦断面図である。

【００２１】図１および図２において、ダクトは、内側
ダクト１１および外側ダクト１２を同心円状に配置した
二重管構造の二重円筒ダクトとなっており、導電性流体
が流れるアニュラス流路１３を形成している。また、固
定子には、交流磁場の磁気回路を形成するために、積層
鉄心ブロック１４を外側ダクト１２の外周側に複数個円
周方向に配置している。

【００２２】さらに、この積層鉄心ブロック１４のスロ
ット内には、環状の固定子コイル１５を配置している。
この固定子コイル１５は、軸方向に多数配置され、三相
交流電流が進行磁場を作るように結線している。さら
に、内側ダクト１１の内部には、磁気回路を形成するた
めの積層内部鉄心１６を収納している。

【００２３】ここで、スロット毎に分割された積層鉄心
ブロック１４は、電気鉄板１４ａを積層し、反ダクト側
にダブテール１４ｃを有する鉄心押さえ１４ｂに、両ネ
ジボルト１４ｄおよびナット１４ｅにより一体化してい
る。

【００２４】この積層鉄心ブロック１４は、外側ダクト
１２に放射状に配置し、ダブテール１４ｂに相対して内
周側にダブテール溝が設けられている円筒状の鉄心枠１
７を、積層鉄心ブロック１４の外周側に配置し、積層鉄
心ブロック１４をこのダブテール溝に嵌合し、コッター
１７ａにより固着している。

【００２５】また、鉄心枠１７の軸方向両端（上下端）
には、円板状の押さえ板１８が設けられており、固定子
コイル１５および積層鉄心ブロック１４全体を締め付け
ている。

【００２６】このようにして、固定子コイル１５および
積層鉄心ブロック１４を鉄心枠１７に一体化して強固な
剛体とし、電磁ポンプ本体を収納するケーシング１９の
下部に設けられたフランジ上に取り付けて支持してい
る。

【００２７】一方、各構造部材の材質としては、外側ダ
クト１２には、高温強度が大きく、導電性流体（この場
合はナトリウム）に対する特性のよいステンレス鋼を用
いる。また、積層鉄心ブロック１４には、その電気鉄板
１４ａに、熱膨張率が外側ダクト１２よりも小さいかほ
とんど同じの材質、例えば珪素鋼板を用いる。

【００２８】さらに、鉄心押さえ１４ｂおよび鉄心枠１
７には、同じ鉄系にて熱膨張率が外側ダクト１２よりも
小さいかほとんど同じの材質、例えばクロムモリブデン
鋼等の特殊鋼を用いる。次に、以上のように構成した本
実施例の浸漬型電磁ポンプの作用について説明する。

【００２９】図１および図２において、電磁ポンプの運
転時には、発熱部である固定子コイル１５が高温部にな
り、また導電性流体に接するダクトが低温部になり、さ
らにその間の熱伝達を行なう積層鉄心ブロック１４およ
び鉄心枠１７が中温部となる。

【００３０】この場合、本実施例では、外側ダクト１２
に比べて温度が高くなる積層鉄心ブロック１４および鉄
心枠１７は、熱膨張率が外側ダクト１２より小さい材質
でできていることから、ダクトに接触している部分にお
いて、熱膨張によるギャップの増加をほとんどなくする
ことができる。

【００３１】例えば、このような構成にすることによ
り、電磁ポンプの運転時には、ほとんど同じ熱膨張率の
材質でできている積層鉄心ブロック１４および鉄心枠１
７は、ほぼ同じ温度になることから、一体の円筒として
考えることができる。

【００３２】従って、電磁ポンプの運転時に、下記のよ
うな条件になるとすると、電磁ポンプの運転時には、ギ
ャップの熱膨張による増加をほとんどない状態にするこ
とができる。すなわち、

【００３３】 外側ダクト温度 摂氏３７５度 積層鉄心ブロック、鉄心枠温度 摂氏４７０度 外側ダクトの熱膨張率 α１＝１７．８９×１０^-6 鉄心、鉄心枠の熱膨張率 α２＝ １４．２×１０^-6

【００３４】（ａ）外側ダクト１２外径の運転時の常温
からの熱膨張量δ１ δ１＝α１×Ｌ１×（３７５−２０） ＝５．１８ｍｍ Ｌ１＝外側ダクト１２外径（８１５ｍｍ）

【００３５】（ｂ）積層鉄心ブロック１４内径の運転時
の常温からの熱膨張量δ２ δ２＝α２×Ｌ２×（４７０−２０） ＝５．２１ｍｍ Ｌ２＝積層鉄心ブロック１４内径（８１５ｍｍ）

【００３６】（ｃ）積層鉄心ブロック１４とダクトの相
対変位量 δ＝δ２−δ１ ＝０．０３ｍｍ となり、電磁ポンプの運転時には、ギャップの熱膨張に
よる増加をほとんどない状態にすることができる。

【００３７】このように、電磁ポンプの運転時には、ギ
ャップの熱膨張による増加がほとんどないことから、発
熱部である固定子コイル１５に発生する熱を、効率よく
導電性流体に逃がすことができる。これにより、固定子
コイル１５に流す電流を多くすることができ、電磁ポン
プの大容量化およびコンパクト化が図れる。

【００３８】上述したように、本実施例では、内側ダク
ト１１および外側ダクト１２を同心円状に配置してなり
導電性流体を流すアニュラス流路１３を形成した二重管
構造の二重円筒ダクトの外側ダクト１２の外周上に、ス
ロットを有する積層鉄心ブロック１４を放射状に複数個
配置し、かつ積層鉄心ブロック１４のスロット内に、導
電性流体のあるダクト内アニュラス流路１３に進行磁場
を作るための三相交流電流を流す多数の環状の固定子コ
イル１５を配置して構成される浸漬型電磁ポンプにおい
て、積層鉄心ブロック１４の外周側にダブテール１４ｃ
を設け、このダブテール１４ｃに相対して内周側にダブ
テール溝を有する円筒状の鉄心枠１７に、ダブテール溝
により嵌合し、コッター１７ａにより固着することによ
って、積層鉄心ブロック１４を円筒状の鉄心枠１７に固
着し、鉄心枠１７の軸方向両端に設けられた円板状の押
さえ板１８により固定子コイル１５および積層鉄心ブロ
ック１４全体を締め付けて鉄心枠１７と一体化し、電磁
ポンプ本体を収納するケーシング１９に取り付けて構成
し、かつ上記積層鉄心ブロック１４および鉄心枠１７の
材質として、熱膨張率が外側ダクト１２よりも小さいか
ほとんど同じ熱膨張率を有する材質を用いるようにした
ものである。

【００３９】従って、外側ダクト１２の外周に放射状に
配置された積層鉄心ブロック１４と鉄心枠１７とを一体
化し、積層鉄心ブロック１４および鉄心枠１７には、外
側ダクト１２に比べて熱膨張率の小さいかほとんど同じ
熱膨張率の材質を用いているため、電磁ポンプの運転時
における、外側ダクト１２と積層鉄心ブロック１４との
ギャップを最小にして熱伝達を良くし、発熱部である固
定子コイル１５に発生する熱を、効率よく導電性流体に
逃がすことができる。これにより、固定子コイル１５に
流す電流を多くすることができ、電磁ポンプの大容量化
およびコンパクト化を図ることが可能となる。

【００４０】もって、電磁ポンプを大容量化し、またよ
りコンパクト化して電磁ポンプの設置場所を節約し、プ
ラント全体の利点を出すために、導電性流体内に電磁ポ
ンプを浸漬して運転するというような近年の強い要求に
対して、十分に応えることができるものとなる。

【００４１】尚、上記実施例では、積層鉄心ブロック１
４の外周側にダブテール１４ｃを設け、このダブテール
１４ｃに相対して内周側にダブテール溝を有する円筒状
の鉄心枠１７に、ダブテール溝により嵌合し、コッター
１７ａにより固着することによって、積層鉄心ブロック
１４を円筒状の鉄心枠１７に固着する場合について説明
したが、これに限らず次のような構成としてもよい。

【００４２】すなわち、例えば図３に横断面図を示すよ
うに、前述のダブテールに代えて、積層鉄心ブロック２
１の外周側に凸状のガイドを設け、この凸状のガイドに
相対して内周側に凹状の溝を有する円筒状の鉄心枠２７
に、この溝により嵌合し、鉄心枠２７の外周上よりボル
ト２９により固着することによって、積層鉄心ブロック
２１と鉄心枠２７とを固着して一体化するようにして
も、前述の場合と同様の効果を得ることができる。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、内
管の外側に導電性流体を流すアニュラス流路を存して同
心状に設けた外管の外周上に、スロットを有する積層鉄
心ブロックを放射状に複数個配置し、この積層鉄心ブロ
ックのスロット内に、アニュラス流路に進行磁場を作る
ための三相交流電流を流す多数の環状の固定子コイルを
配置し、積層鉄心ブロックを筒状の鉄心枠に固着し、こ
の鉄心枠の軸方向両端に設けた環状の押さえ板により固
定子コイルおよび積層鉄心ブロック全体を締め付けて鉄
心枠と一体化し、筒状のケーシング内に取り付けて成
り、積層鉄心ブロックおよび鉄心枠の材料として、熱膨
張率が外管よりも小さいかほとんど同じのものを用いる
ようにしたので、固定子コイルに流す電流を多くして、
大容量化およびコンパクト化を図ることが可能な極めて
信頼性の高い浸漬型電磁ポンプが提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による浸漬型電磁ポンプの一実施例を示
す横断面図。

【図２】本発明による浸漬型電磁ポンプの一実施例を示
す縦断面図。

【図３】本発明による浸漬型電磁ポンプの他の実施例を
示す横断面図。

【図４】従来の電磁ポンプの基本的な構成例を示す断面
斜視図。

【符号の説明】

１…内側ダクト、２…外側ダクト、３…アニュラス流
路、４…積層鉄心ブロック、５…固定子コイル、６…積
層内部鉄心、７…流体入口、８…流体出口、１１…内側
ダクト、１２…外側ダクト、１３…アニュラス流路、１
４…積層鉄心ブロック、１４ａ…電気鉄板、１４ｂ…鉄
心押さえ、１４ｃ…ダブテール、１４ｄ…両ネジボル
ト、１４ｅ…ナット、１５…固定子コイル、１６…積層
内部鉄心、１７…鉄心枠、１７ａ…コッター、１８…押
さえ板、１９…ケーシング、２１…積層鉄心ブロック、
２７…鉄心枠、２９…ボルト。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内管の外側に導電性流体を流すアニュラ
   ス流路を存して同心状に設けた外管の外周上に、スロッ
   トを有する積層鉄心ブロックを放射状に複数個配置し、
   この積層鉄心ブロックのスロット内に、前記アニュラス
   流路に進行磁場を作るための三相交流電流を流す多数の
   環状の固定子コイルを配置し、 前記積層鉄心ブロックを筒状の鉄心枠に固着し、この鉄
   心枠の軸方向両端に設けた環状の押さえ板により前記固
   定子コイルおよび積層鉄心ブロック全体を締め付けて前
   記鉄心枠と一体化し、筒状のケーシング内に取り付けて
   成り、 前記積層鉄心ブロックおよび鉄心枠の材料として、熱膨
   張率が前記外管よりも小さいかほとんど同じのものを用
   いたことを特徴とする浸漬型電磁ポンプ。
2. 【請求項２】 前記積層鉄心ブロックは、その外周側に
   ダブテールを設け、当該ダブテールに相対して内周側に
   ダブテール溝を有する筒状の鉄心枠に、前記ダブテール
   溝により嵌合し、コッターにより固着したことを特徴と
   する請求項１に記載の浸漬型電磁ポンプ。
3. 【請求項３】 前記積層鉄心ブロックは、その外周側に
   凸状のガイドを設け、当該凸状のガイドに相対して内周
   側に凹状の溝を有する筒状の鉄心枠に、前記溝により嵌
   合し、鉄心枠外周上よりボルトにより固着したことを特
   徴とする請求項１に記載の浸漬型電磁ポンプ。