JPH03111625A - Thermal electric power generating system for space use - Google Patents

Thermal electric power generating system for space use

Info

Publication number
JPH03111625A
JPH03111625A JP24736589A JP24736589A JPH03111625A JP H03111625 A JPH03111625 A JP H03111625A JP 24736589 A JP24736589 A JP 24736589A JP 24736589 A JP24736589 A JP 24736589A JP H03111625 A JPH03111625 A JP H03111625A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
generator
gas
compressor
radiator
turbine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP24736589A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Katsuya Yamashita
勝也 山下
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP24736589A priority Critical patent/JPH03111625A/en
Publication of JPH03111625A publication Critical patent/JPH03111625A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Motor Or Generator Cooling System (AREA)

Abstract

PURPOSE:To efficiently cool a claw pole generator by supplying a gas which is cooled by adiabatic expansion via a cooling gas turbine and further cooled sufficiently by heat radiation into space via a second radiator. CONSTITUTION:Cooling gas branched at a branch inlet A from a main cycle gas line is expanded by a cooling gas turbine 8, thus obtaining an auxiliary drive force. The cooling gas is decreased in temperature by a second heat radiator 7 are supplied to cool a generator 1. The temperature increased gas discharged from the generator 1 is compressed by a cooling gas compressor 9 to be returned to the main cycle gas line at a combined outlet B. A mechanical loss inside the generator 1 can be reduced as well as intrusive heat from a turbine 2 can be prevented so that the cooling gas at a considerably low temperature can be supplied, thereby cooling the generator 1 efficiently. Since the branch inlet A and the combined outlet B on the branched cycle gas line are in the same thermal condition region, the efficiency of the main cycle gas line is nearly unchangeable.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は、宇宙機の電力供給を集光形熱発電で行う宇宙
用熱発電システムに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a space thermal power generation system that supplies power to a spacecraft by concentrating thermal power generation.

(従来の技術) 宇宙基地における電力需要は、スペースシャトル等の小
出力、短期間の発電と異なり、大出力、長期間の発電に
な、る為、太陽光発電−蓄電池という発電・貯蔵システ
ムでは、面積と重量の点で問題が多い、そこで太陽熱集
光器、受熱器、熱機関発電機、放熱器から成る太陽熱熱
機関発電システムが有望である。またこの太陽熱熱機関
発電システムにおける熱サイクルとしては1重力が非常
に小さい宇宙環境ではブレイトンサイクル(二つの一定
エントロピ過程と、二つの一定圧力過程からなる熱力学
サイクル)が最も有望である。
(Conventional technology) The power demand at the space base is different from the small output, short-term power generation of the space shuttle, etc., and the power generation is large-output, long-term power generation. Therefore, the power generation/storage system of solar power generation and storage batteries is However, there are many problems in terms of area and weight, so a solar thermal engine power generation system consisting of a solar collector, a heat receiver, a heat engine generator, and a radiator is promising. Furthermore, as a thermal cycle in this solar thermal engine power generation system, the Brayton cycle (thermodynamic cycle consisting of two constant entropy processes and two constant pressure processes) is the most promising in the space environment where 1 gravity is extremely small.

第3図と第5図は、従来技術の2種類のブレイトンサイ
クル式宇宙用熱発電システムの系統図を示し、第4図と
第6図はそのサイクルのT−8線図であり、O印を付し
た符号は両者で対応する配管位置を示すものである。
Figures 3 and 5 show system diagrams of two types of conventional Brayton cycle space thermal power generation systems, and Figures 4 and 6 are T-8 diagrams of the cycles, with O marks. The symbols with asterisks indicate the corresponding piping positions in both cases.

第3図の系統図は、基本的に通常のブレイトンサイクル
の再生サイクルの構成であり、放熱器0から出た後の系
内で一番温度の低い作動媒体ガスを発電機■の冷却に利
用する系統になっている。
The system diagram in Figure 3 basically shows the configuration of a normal Brayton cycle regeneration cycle, in which the working medium gas with the lowest temperature in the system after exiting from radiator 0 is used to cool the generator ■. The system is to do so.

つまり、ブレイトンサイクルでは、コンプレッサ■で昇
温昇圧した作動媒体ガスを再生熱交換器0にて、タービ
ン■の排気ガスと熱交換して昇温し、受熱器0)で所定
温度まで上昇させタービン■で膨張させる。このタービ
ン■の駆動力で発電機■とコンプレッサ■を回転させる
。タービン■を出た排気ガスは再生熱交換器0を介して
放熱器■で温度降下し、発電機0)を冷却した後コンプ
レッサ■に供給される。
In other words, in the Brayton cycle, the working medium gas, which has been heated and pressurized by the compressor (2), is heated by exchanging heat with the exhaust gas of the turbine (2) in the regenerative heat exchanger (0), and then raised to a predetermined temperature in the heat receiver (0). Inflate with ■. The driving force of this turbine (■) rotates the generator (■) and compressor (■). Exhaust gas exiting the turbine (2) passes through the regenerative heat exchanger (0), lowers its temperature in the radiator (2), cools the generator (0), and then is supplied to the compressor (2).

これを第4図に示すT−8線図で説明すると。This will be explained using the T-8 diagram shown in FIG.

コンプレッサ■を出た内部ガスはサイクルガスとして、
T−S線図の■に位同じ、再生熱交換器0で等圧のまま
昇温されるので、■位置まで上昇し、受熱器(イ)で再
び上昇し、■の位置まで達する。この(2)→(3)→
■は等圧変化である。■の位置まで達したサイクルガス
はタービン■で断熱膨張仕事をして、発電機0)とコン
プレッサ0を回すことにより、■の位置まで減圧減温す
る。タービン■の出口■のサイクルガスは、再生熱交換
器0で、コンプレッサ■を出たサイクルガス■と熱交換
し■まで等圧のまま減温する。そして放熱器■で、外に
放熱し、■まで減温する。放熱器■を出たサイクルガス
は発電機のを冷却することにより■まで昇温し、コンプ
レッサ■に供給されコンプレッサ(7勺の断熱圧縮によ
り、サイクルガスは■まで昇温する。
Internal gas leaving the compressor ■ is used as cycle gas.
The temperature is raised at the same pressure in the regenerative heat exchanger 0, which is the same as the point ``■'' in the T-S diagram, so it rises to the ``■'' position, rises again in the heat receiver (A), and reaches the ``■'' position. This (2) → (3) →
■ is an isobaric change. The cycle gas that has reached the position (2) performs adiabatic expansion work in the turbine (3) and is decompressed and temperature-reduced to the position (2) by turning the generator 0) and compressor 0. The cycle gas at the outlet (■) of the turbine (2) exchanges heat with the cycle gas (2) exiting the compressor (2) in the regenerative heat exchanger 0, and its temperature is reduced to (2) while maintaining the same pressure. Then, the heat radiator ■ radiates the heat outside and reduces the temperature to ■. The cycle gas that exits the radiator (2) is heated to (2) by cooling the generator, and is then supplied to the compressor (3), where the cycle gas is heated to (2) by adiabatic compression of 7.

第5図の系統は1発電機■の冷却用ガスをコンプレッサ
■の出口で分岐し、別置の第2放熱器■で所定の温度ま
で減温して使用する構成になっている。作動媒体ガスの
系統は、放熱器0で減温したガスをコンプレッサ■で昇
温昇圧し、主系統は再生熱交換器0へ直接供給されるけ
れども、発電機(υの冷却用に分岐したガスは、第2放
熱器■で冷却された後発電機(ト)を冷却し、再生熱交
換器0に供給される。再生熱交換器0を出た後受熱器に
)で昇温され、タービン■で膨張し、発電機■とコンプ
レッサ■を駆動する。タービン■を出たガスは再生熱交
換器0と放熱器■で減温される。
The system shown in FIG. 5 has a configuration in which the cooling gas from one generator (2) is branched off at the outlet of the compressor (2), and the temperature is reduced to a predetermined temperature by a second radiator (2) placed separately before use. In the working medium gas system, the gas whose temperature has been reduced by the radiator 0 is heated and pressurized by the compressor ■, and although the main system is directly supplied to the regenerative heat exchanger 0, is cooled by the second heat radiator (2), then cools the generator (G), and is supplied to the regenerative heat exchanger (0). expands and drives the generator ■ and compressor ■. The gas exiting the turbine (2) is cooled down by the regenerative heat exchanger (0) and the radiator (2).

第5図の系統を第6図に示すT−3線図で説明すると、
コンプレッサ(3)→再生熱交換器0→受熱器(イ)→
タービン(2)→再生熱交換器0→放熱器(5)→コン
プレッサ■の基本的系統は、T−3線図上で(1)→(
2)→(3)→■→(5)→(6)→■の順に流れる。
The system shown in Figure 5 is explained using the T-3 diagram shown in Figure 6.
Compressor (3) → Regenerative heat exchanger 0 → Heat receiver (a) →
The basic system of turbine (2) → regenerative heat exchanger 0 → radiator (5) → compressor ■ is shown on the T-3 diagram as (1) → (
Flows in the order of 2)→(3)→■→(5)→(6)→■.

コンプレッサ■の出口で分岐したサイクルガスは第2放
熱器■で■まで減温し、発電機(υで■まで昇温し、再
生熱交換器出口のガス[相]と合流し、■の温度となる
The cycle gas branched at the outlet of the compressor ■ is cooled down to ■ by the second radiator ■, heated to ■ by the generator (υ), merges with the gas [phase] at the outlet of the regenerative heat exchanger, and reaches the temperature of ■. becomes.

一方、サイクルの高効率化及び小形軽量化を計る為に発
電機には、クローポール発電機が使用される。第7図と
第8図は従来技術のクローポール発電機の原理構造を示
す縦断面とその所要部A−A矢視断面である。
On the other hand, a claw pole generator is used as the generator in order to increase cycle efficiency and reduce size and weight. FIGS. 7 and 8 are a vertical cross section and a cross section taken along line A--A of the relevant part thereof, showing the principle structure of a conventional claw pole generator.

発電機の回転子軸であるロータ(10)は両軸端に設け
られた軸受(11)と軸受ブラケット(12)により支
持され、軸受ブラケット(12)は固定子フレーム(1
3)に固定され、固定子フレーム(13)の中央に、電
機子巻線(14)を納めた固定子鉄心(15)が非磁性
材製の鉄心支持筒(13a)を介して嵌合されている。
The rotor (10), which is the rotor shaft of the generator, is supported by bearings (11) and bearing brackets (12) provided at both shaft ends, and the bearing brackets (12) are supported by the stator frame (1
3), and a stator core (15) containing an armature winding (14) is fitted into the center of the stator frame (13) via a core support tube (13a) made of a non-magnetic material. ing.

第8図に断面を示すように、ロータ(10)は軸方向に
2分割し、ロータ(10)の中央部断面を各々N極とS
極に磁化され、非磁性部材(16)で突き合わせ溶接し
作られる。この2極の永久磁石を持つロータ(10)は
機械的に剛なロータとなり、超高速の回転体に適する。
As shown in the cross section in Fig. 8, the rotor (10) is divided into two parts in the axial direction, and the central cross section of the rotor (10) is divided into N and S poles respectively.
It is magnetized as a pole and made by butt welding with a non-magnetic member (16). The rotor (10) with this two-pole permanent magnet becomes a mechanically rigid rotor and is suitable for an ultra-high speed rotating body.

このクロポール発電機は、ブレイトンサイクル式発電シ
ステムに採用した場合、第9図に示すように、ロータ軸
端にタービン■とコンプレッサ(3)が装着されるが、
特に宇宙用熱発電の場合、小形軽量化を図るため、ター
ビン翼やコンプレッサ翼よりも重い発電機部を軽量化す
るために、超高速で回転する必要がある。その為、風損
等の機械的熱損失が増大する。又、ブレイトンサイクル
ではタービン■の出入口温度が発電機を構成する各種巻
線の許容温度よりもはるかに高い為、固定子フレーム(
13)の熱伝導により各種巻線の許容温度を越えてしま
う。その上、宇宙では外部への放熱は輻射によるだけな
ので冷却効率が悪く、サイクルガスを用いて冷却する手
段しかない。しかし、熱交換器での効率を向上させるた
めに、11gガスに分子量の大きいXe等を適当比率で
混合したものをサイクルガスとして使用するため、比重
が大きいので、機械的熱損失が大きくて巻線の温度上昇
が問題になる。
When this Cropol generator is used in a Brayton cycle power generation system, a turbine (3) and a compressor (3) are attached to the end of the rotor shaft, as shown in Figure 9.
Particularly in the case of space thermal power generation, in order to reduce the size and weight of the generator, which is heavier than the turbine blades and compressor blades, it is necessary to rotate at extremely high speeds. Therefore, mechanical heat loss such as windage loss increases. In addition, in the Brayton cycle, the temperature at the entrance and exit of the turbine is much higher than the allowable temperature of the various windings that make up the generator, so the stator frame (
13) Due to heat conduction, the allowable temperature of various windings is exceeded. Furthermore, in space, the only way to dissipate heat to the outside is through radiation, which has poor cooling efficiency, and the only means of cooling is to use cycle gas. However, in order to improve the efficiency of the heat exchanger, a mixture of 11g gas and Xe with a large molecular weight at an appropriate ratio is used as the cycle gas, so the specific gravity is high and mechanical heat loss is large. The temperature rise in the wire becomes a problem.

(発明が解決しようとする課題) このような従来のブレイトンサイクル式宇宙用熱発電シ
ステムにおける問題点は下記の通りである。
(Problems to be Solved by the Invention) Problems in such a conventional Brayton cycle type space thermal power generation system are as follows.

(1)発電機のロータを超高速で回転させるため。(1) To rotate the generator rotor at ultra high speed.

ロータ部ならびに軸受部での機械的損失が大きいので、
自然対流と熱伝導では冷却しきれない。
Since the mechanical loss in the rotor and bearing parts is large,
Cooling cannot be achieved by natural convection and heat conduction.

■ 高温のタービン側からの熱伝導で、巻線や軸受部で
の温度が上昇し、許容温度を越えてしまう。
■ Heat conduction from the high-temperature turbine side causes the temperature in the windings and bearings to rise, exceeding the allowable temperature.

■ 発電機を冷却するのに、サイクルガスを用いて冷却
するとサイクルガスの温度上昇が大きく。
■ If cycle gas is used to cool the generator, the temperature of the cycle gas will rise significantly.

発電機内部の構成部の温度が上昇し、許容温度を越えて
しまう。
The temperature of the components inside the generator rises and exceeds the allowable temperature.

(イ)第3図および第4図のように放熱器を出た後のサ
イクルガス温度が一番低く、冷却には一番適するけれど
も、圧力損失が大きいので、発電機内に十分にサイクル
ガスを供給することが内壁である。
(b) As shown in Figures 3 and 4, the temperature of the cycle gas after leaving the radiator is the lowest and is most suitable for cooling, but the pressure loss is large, so the cycle gas is not sufficiently supplied into the generator. Supplying is the inner wall.

■ 第5図および第6図のサイクル内で2番目に温度が
低いコンプレッサ出口■のサイクルガスでは温度が高す
ぎる。
■ The temperature of the cycle gas at the compressor outlet ■, which has the second lowest temperature in the cycle of FIGS. 5 and 6, is too high.

■ 第5図および第6図の場合、コンプレッサ出口から
分岐したサイクルガスを冷却して、発電機の冷却に使用
しても、圧力損失が大きく、昇温しでも、受熱器側なら
びにタービン入口側へ供給することができず、そのまま
タービン出口のサイクルガスと合流させる手段しかなく
、その分のサイクルガスを発電機の駆動力に使用できず
、効率を低下させてしまう。
■ In the case of Figures 5 and 6, even if the cycle gas branched from the compressor outlet is cooled and used to cool the generator, the pressure loss is large and even if the temperature rises, the cycle gas is Since the cycle gas cannot be supplied to the generator, the only means is to directly combine it with the cycle gas at the turbine outlet, and this cycle gas cannot be used for the driving force of the generator, resulting in a decrease in efficiency.

本発明は、小形・軽量化を要求される宇宙用熱発電シス
テムにおいて、超高速でロータを回転させるクローポ°
−ル発電機の冷却を効率良く行えるようにすることを目
的とする。
The present invention is a claw point system that rotates a rotor at ultra-high speed in a space thermal power generation system that is required to be compact and lightweight.
- The purpose is to efficiently cool the generator.

〔発明の構成〕[Structure of the invention]

(課題を解決するための手段) 上記目的を達成するために1本発明においては、発電機
のロータの一方の軸端に冷却ガス用タービンを内側にし
て設けた駆動用のタービンと。
(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, the present invention provides a driving turbine in which a cooling gas turbine is provided at one shaft end of a rotor of a generator with a cooling gas turbine placed inside.

前記ロータの他方の軸端に冷却ガス用コンプレッサと並
べて設けたコンプレッサと、太陽光を受けて内部ガスを
高温高圧にする受熱器と、太陽光を受けないで内部ガス
を冷却する放熱器と、内部ガスを熱交換する再生熱交換
器と、発電機に入る内部ガスを冷却する第2放熱器とを
備え、サイクルガスとしてコンプレッサの入口(1)→
コンプレッサの出口(2)→再生熱交換器の受熱器側(
3)→受熱器■→駆動用のタービン(5)→再生熱交換
器の放熱器側(6)→放熱器からコンプレッサの入口(
1)へと接続するブレイトンサイクルを形成する配管と
、再生熱交換器の放熱器側管路を分岐入口にて分岐して
冷却ガス用タービン(6)→第2放熱器(7)→発電機
(3)→冷却ガス用コンプレッサ■→再生熱交換器への
合流出口(10)→冷却ガス用タービン(6)となる分
岐したサイクルを形成する配管とを設ける。
a compressor provided at the other shaft end of the rotor in parallel with a cooling gas compressor, a heat receiver that receives sunlight to make the internal gas high temperature and high pressure, and a radiator that cools the internal gas without receiving sunlight; It is equipped with a regenerative heat exchanger that exchanges heat with the internal gas and a second radiator that cools the internal gas that enters the generator, and is used as cycle gas at the inlet of the compressor (1) →
Compressor outlet (2) → Heat receiver side of regenerative heat exchanger (
3) → Heat receiver → Drive turbine (5) → Heat radiator side of regenerative heat exchanger (6) → From radiator to compressor inlet (
1) The piping forming the Brayton cycle connected to 1) and the radiator side piping of the regenerative heat exchanger are branched at the branch inlet to connect the cooling gas turbine (6) → second radiator (7) → generator (3) → Cooling gas compressor ■ → Confluence outlet (10) to regenerative heat exchanger → Cooling gas turbine (6) Piping that forms a branched cycle is provided.

(作 用) このようにすると、冷却ガス用タービンで断熱膨張して
冷却したサイクルガスを、更に第2放熱器で宇宙へ輻射
放熱して、十分冷却したガスを発電機へ供給すると共に
、タービンと発W1機の間に冷却ガス用タービンを介在
させたので高温のタービンからの伝導による侵入熱を遮
断するので、発電機の冷却を効率よく行える宇宙用熱発
電システムを得ることができる。
(Function) In this way, the cycle gas that has been adiabatically expanded and cooled by the cooling gas turbine is further radiated into space by the second radiator, and the sufficiently cooled gas is supplied to the generator, and the turbine Since the cooling gas turbine is interposed between the generator and the generator W1, the intrusion heat due to conduction from the high-temperature turbine is blocked, so it is possible to obtain a space thermal power generation system that can efficiently cool the generator.

(実施例) 以下、本発明の一実施例を第1図および第2図を参照し
て説明する。
(Example) An example of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 and 2.

第1図の系統図は、基本的に再生ブレイトンサイクルの
構成になっており、主サイクルガスの流れは、コンプレ
ッサ(3)→再生熱交換器0→受熱器に)→タービン(
2)→再生熱交換器0→放熱器0→コンプレッサ■の順
で流れ、タービン■の駆動力で、発電機(1)とコンプ
レッサ■を回転させ発電させる。
The system diagram in Figure 1 basically has a regenerative Brayton cycle configuration, and the flow of main cycle gas is from compressor (3) to regenerative heat exchanger 0 to heat receiver) to turbine (
2) It flows in the order of → regenerative heat exchanger 0 → radiator 0 → compressor ■, and the driving force of turbine ■ rotates the generator (1) and compressor ■ to generate electricity.

このサイクルガスを利用して発電機を冷却する場合5本
実施例ではサイクルガスの流れを妨げないようにする為
、再生熱交換器0を出た後、ガスを分岐し、冷却ガス用
タービン(ハ)で膨張させ、補助駆動力を得、第2放熱
器■で減温させた後、発電機(1)に供給し発電機(1
)を冷却する。発電機(1)を出た後の昇温したサイク
ルガスを冷却ガス用コンプレッサO)で圧縮して、ター
ビン■の出口に戻す構成となっている。そして第1図と
第2図に○印を付して記入した符号は両者で対応する位
置を示すものであって、サイクルガスとしてコンプレッ
サの入口(1)→コンプレッサの出口(2)→再生熱交
換器の受熱器側(3)→受熱器■→駆動用のタービン(
5)→再生熱交換器の放熱器側(6)→放熱器からコン
プレッサの入口(1)へと接続するブレイトンサイクル
を形成する配管と、再生熱交換器の放熱器側管路を分岐
入口にて分岐して冷却ガス用タービン(6)→第2放熱
器(7)→発電機(3)→冷却ガス用コンプレッサ■→
再生熱交換器への合流出口(10)→冷却ガス用タービ
ン(6)となる分岐したサイクルを形成する配管とを設
ける。
When cooling a generator using this cycle gas 5 In this embodiment, in order not to obstruct the flow of cycle gas, the gas is branched after exiting the regenerative heat exchanger 0, and the cooling gas turbine ( c) to obtain auxiliary driving force, and after cooling it in the second radiator (iii), it is supplied to the generator (1).
) to cool down. The heated cycle gas after exiting the generator (1) is compressed by a cooling gas compressor (O) and returned to the outlet of the turbine (2). The symbols filled in with circles in Figures 1 and 2 indicate the corresponding positions in both, and the cycle gas is compressor inlet (1) → compressor outlet (2) → regenerated heat. Heat receiver side of the exchanger (3) → Heat receiver → Drive turbine (
5) → The radiator side of the regenerative heat exchanger (6) → The piping that forms the Brayton cycle connecting the radiator to the compressor inlet (1), and the radiator side piping of the regenerative heat exchanger to the branch entrance branch for cooling gas turbine (6) → second radiator (7) → generator (3) → cooling gas compressor →
Piping is provided to form a branched cycle from the confluence outlet (10) to the regenerative heat exchanger to the cooling gas turbine (6).

次に、この実施例の作用を説明する。このようなシステ
ム構成にすることにより1発電機(υの内部に供給され
るサイクルガスは、低圧であるために機械的熱損失が小
さく抑えられるとともに、ガス流も低いので、発電機0
)内の構成部材の湿度を低くする作用がある。また、高
温のタービン■からの伝導による侵入熱は、間に冷却ガ
ス用タービン(ハ)が設置されている為に、発電機α)
内部への侵入熱が減る作用もある。
Next, the operation of this embodiment will be explained. With this system configuration, the cycle gas supplied to the inside of one generator (υ) is at low pressure, so mechanical heat loss can be kept small, and the gas flow is also low, so
) has the effect of lowering the humidity of the components inside. In addition, the intrusion heat due to conduction from the high-temperature turbine ■ is absorbed by the generator α) because the cooling gas turbine (c) is installed between them.
It also has the effect of reducing heat intrusion into the interior.

このような2つの作用により、発電機(1)を許容温度
内で駆動させることができるとともに、発電機O〕の冷
却用に分岐したサイクルガスを冷却ガス用タービン(へ
)、冷却ガス用コンプレッサ0により、所定の圧力値に
保持することができ、分岐サイクルガスの分岐入口(A
)と合流出口(B)が、主サイクルガスの熱的に同じ状
態域にあるので、主サイクルガスの効率もほとんど変わ
らないという効果がある。
Due to these two functions, the generator (1) can be driven within the permissible temperature range, and the cycle gas branched for cooling the generator (O) is sent to the cooling gas turbine (to) and the cooling gas compressor. 0, it is possible to maintain a predetermined pressure value, and the branch inlet of the branch cycle gas (A
) and the confluence outlet (B) are in the same thermal state range of the main cycle gas, so there is an effect that the efficiency of the main cycle gas is almost unchanged.

又、冷却用ガスのタービン(ハ)とコンプレッサ■は、
発電機に較べて非常に軽量で尚かつ小形なので、重量及
び大きさの面でも影響はない。
In addition, the cooling gas turbine (c) and compressor ■ are
Since it is much lighter and more compact than a generator, it has no effect in terms of weight and size.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように、本発明によれば主サイクルガスか
ら分岐した冷却ガスを、冷却ガス用タービン→第2放熱
器→発電機→冷却ガス用コンプレッサを通って、元の主
サイクルガスラインの戻すことにより、超高速で回転す
るロータを有する発電機内の機械的損失を少なくし、尚
かつ高温タービンからの侵入熱も妨げるとともに、かな
り低い温度の冷却ガスが供給されるので1発電機をより
超高速で回転することを可能にする。また、主サイクル
ガスの各構成機器でガスの熱的状態及びガス流量は変わ
らないので、サイクル効率の面でも影響はでない上、重
量や大きさについても影響はなく、小形軽量化して高効
率の宇宙用熱発電システムを提供することが出来る。
As explained above, according to the present invention, the cooling gas branched from the main cycle gas is passed through the cooling gas turbine → second radiator → generator → cooling gas compressor, and returned to the original main cycle gas line. This reduces mechanical loss in the generator, which has a rotor that rotates at ultra-high speed, and prevents heat from entering from the high-temperature turbine.It also supplies cooling gas at a fairly low temperature, making it possible to Allows rotation at high speed. In addition, since the thermal state of the gas and the gas flow rate do not change in each component of the main cycle gas, there is no effect on cycle efficiency, and there is no effect on weight or size. It is possible to provide a space thermal power generation system.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の宇宙用熱発電システムの一実施例を示
す系統図、第2図は第1図の温度とエントロピの関係を
示すT−3線図、第3図は第1の従来例を示す系統図、
第4図は第3図のT−8線図、第5図は第2の従来例を
示す系統図、第6図は第5図のT−3線図、第7図は第
1図に使用する発電機の原理を説明するための説明用縦
断面図、第8図は第7図のロータのA−A線に沿う矢視
断面図、第9図は第3図の従来例に使用する発電機を示
す縦断面図である。 1・・・発電機、       2・・・タービン、3
・・・コンプレッサ、   4・・・受熱器、5・・・
放熱器、      6・・・再生熱交換器、7・・・
第2放熱器。 8・・・冷却ガス用タービン。 9・・・冷却ガス用コンプレッサ、 A・・・分岐入口、      B・・・合流出口、■
ないしO・・・サイクルガスの配管。
Fig. 1 is a system diagram showing an embodiment of the space thermal power generation system of the present invention, Fig. 2 is a T-3 diagram showing the relationship between temperature and entropy in Fig. 1, and Fig. 3 is a system diagram showing an example of the space thermal power generation system of the present invention. Genealogical diagram showing examples,
Figure 4 is the T-8 diagram of Figure 3, Figure 5 is a system diagram showing the second conventional example, Figure 6 is the T-3 diagram of Figure 5, and Figure 7 is the same as Figure 1. An explanatory vertical cross-sectional view for explaining the principle of the generator used, Fig. 8 is a cross-sectional view taken along the line A-A of the rotor in Fig. 7, and Fig. 9 is used for the conventional example shown in Fig. 3. FIG. 1... Generator, 2... Turbine, 3
...Compressor, 4...Heat receiver, 5...
radiator, 6... regenerative heat exchanger, 7...
Second radiator. 8...Turbine for cooling gas. 9... Cooling gas compressor, A... Branch inlet, B... Merging outlet, ■
Or O...Cycle gas piping.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 発電機のロータの一方の軸端に冷却ガス用タービンを内
側にして設けた駆動用のタービンと、前記ロータの他方
の軸端に冷却ガス用コンプレッサと並べて設けたコンプ
レッサと、太陽光を受けて内部ガスを高温高圧にする受
熱器と、太陽光を受けないで内部ガスを冷却する放熱器
と、内部ガスを熱交換する再生熱交換器と、発電機に入
る内部ガスを冷却する第2放熱器とを備え、サイクルガ
スとしてコンプレッサの入口(1)→コンプレッサの出
口(2)→再生熱交換器の受熱器側(3)→受熱器(4
)→駆動用のタービン(5)→再生熱交換器の放熱器側
(6)→放熱器からコンプレッサの入口(1)へと接続
するブレイトンサイクルを形成する配管と、再生熱交換
器の放熱器側管路を分岐入口にて分岐して冷却ガス用タ
ービン(6)→第2放熱器(7)→発電機(8)→冷却
ガス用コンプレッサ(9)→再生熱交換器への合流出口
(10)→冷却ガス用タービン(6)となる分岐したサ
イクルを形成する配管とを設けたことを特徴とする宇宙
用熱発電システム。
A driving turbine is provided on one shaft end of the generator rotor with a cooling gas turbine placed inside, a compressor is provided on the other shaft end of the rotor in parallel with the cooling gas compressor, and a compressor that receives sunlight A heat receiver that makes the internal gas high temperature and high pressure, a radiator that cools the internal gas without receiving sunlight, a regenerative heat exchanger that exchanges heat with the internal gas, and a second heat radiator that cools the internal gas that enters the generator. The cycle gas is supplied to the compressor inlet (1) → the compressor outlet (2) → the heat receiver side of the regenerative heat exchanger (3) → the heat receiver (4).
) → Drive turbine (5) → Heat radiator side of the regenerative heat exchanger (6) → Piping forming the Brayton cycle connecting the radiator to the compressor inlet (1) and the radiator of the regenerative heat exchanger The side pipe is branched at the branch inlet to connect the cooling gas turbine (6) → second radiator (7) → generator (8) → cooling gas compressor (9) → confluence outlet to the regenerative heat exchanger ( 10) → A space thermal power generation system characterized by being provided with piping forming a branched cycle serving as a cooling gas turbine (6).
JP24736589A 1989-09-22 1989-09-22 Thermal electric power generating system for space use Pending JPH03111625A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP24736589A JPH03111625A (en) 1989-09-22 1989-09-22 Thermal electric power generating system for space use

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP24736589A JPH03111625A (en) 1989-09-22 1989-09-22 Thermal electric power generating system for space use

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH03111625A true JPH03111625A (en) 1991-05-13

Family

ID=17162343

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP24736589A Pending JPH03111625A (en) 1989-09-22 1989-09-22 Thermal electric power generating system for space use

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH03111625A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102220025B1 (en) Low energy nuclear thermoelectric system
US20060059937A1 (en) Systems and methods for providing cooling in compressed air storage power supply systems
US20060059936A1 (en) Systems and methods for providing cooling in compressed air storage power supply systems
US4240257A (en) Heat pipe turbo generator
EP0115206B1 (en) Compact helium gas-refrigerating and liquefying apparatus
JP2010534822A (en) Method of converting low-temperature thermal energy to high-temperature thermal energy by mechanical energy and vice versa
US7466045B2 (en) In-shaft reverse brayton cycle cryo-cooler
WO2018066250A1 (en) Energy conversion device
EP0377154A1 (en) Bore pack exciter cooling system
US4285202A (en) Method of energy conversion and a device for the application of said method
JPH03111625A (en) Thermal electric power generating system for space use
JP2014005776A (en) Air conditioning power generation system
US11060509B2 (en) Cooling system for a superconducting generator
JP2003286862A (en) Micro-turbine power generating system
KR20190037919A (en) Association system of power generation and heat pump
JP3119532B2 (en) Turbo compressor
JP6631039B2 (en) Eddy current heating device
US11689130B2 (en) Multi-stage serial turbo-generator system for supercritical CO2 power cycles
US20130167535A1 (en) Rotary Engine with Unidirectional Monatomic Gas Flow, Static Heat Exchangers
JPH0579718A (en) Helium liquefaction refrigerator
Klann 2 to 10 kilowatt solar or radioisotope Brayton power system
Zagarola et al. Miniature turbo-Brayton technologies for space-borne thermal-to-electric power converters
Nellis et al. Turbo Brayton coolers for a range of loads and temperatures
MX9702800A (en) A thermo-volumetric motor.
JPS62142813A (en) Power generating engine utilizing solar heat