JPH0322844A - 横軸水車発電機の軸受冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

この発明は、横軸水車発電機の回転軸にヒートパイプを
形威した軸受冷却装置に関する。

【従来の技術】

約１０００ｋｗ以上の横軸水車発電機の軸受の冷却は通
常水冷のオイルクーラによって潤滑泊を冷却し潤滑油を
循環ポンプによって循環している。 第２６図はジャーナル軸受１およびスラスト軸受３を備
えた従来の横軸水車発電機の水冷オイルクーラによる軸
受冷却装置を示し、ジャーナル軸受１およびスラスト軸
受３から発生する熱は、潤滑油５に吸収される。熱を吸
収した潤滑油は別置された給水ボンブ１３および給水配
管１４を備えた水冷オイルクーラ１０で冷却されジャー
ナル軸受ｌおよびスラスト軸受３へ循環される。 しかし軸受潤滑油の冷却に、水冷オイルクーラ１０を使
用すると、給水ボンプ１ｌおよび油配管１２等の高価な
設備が必要となり、これらの設備の保守・点検に労力を
要する欠点があった。また汚れた冷却水を使用すれば、
給水配管１４に目づまりを生じたり、給水配管１４に腐
食を生じて泪水事故を発生することがあった。 第２７図は従来例による横軸水車発電機の回転軸ヒート
パイプを利用した軸受冷却装置を示し、２は軸受スタン
ド、４は回転軸、６はランナー７は回転軸ヒートパイプ
、８は蒸気空間、２０は作動液、２２はスラストカラー
である。第２７図において、回転軸４の内部を中空とし
て作動液２０を封入し、軸受側を発熱部としランナー６
の蒸気空間８を凝縮部とするヒートパイプを形威してい
る。 第２７図において、ジャーナル軸受１およびスラスト軸
受３で発生した熱の大部分は回転軸ヒートパイプ７へ熱
が流入するが、この際スラスト軸受３は、 ■発熱部とヒートパイプ薫発面までの熱伝導の距距離が
長い。 ■スラストカラー２２内の熱伝導およびヒートパイプ草
発面での熱流束（Ｗ／ｃｍ”）が大きい。 ■スラス１−カラー２２は通常厚さが一様に設計するた
め、スラストカラ−２２の発熱部から回転軸の中心部へ
向かうにしたがい熱伝導面積が小さくなるとともに、蒸
発面の面積も小さくなる．これらによりスラストカラー
の発熱部からヒートパイプ表面までの熱抵抗の増大（温
度差が大きくなる）とヒートパイプの蒸発面での熱流束
が大きくなることによる熱抵抗の増大により温度差が大
きくなることで、軸受部の温度が許容値以上となるため
、出力約１０００ｋｗ以−１二の横軸水車発電機の軸受
冷却装置への適用は困難であった。 また第２８図に示すように、スラストカラー２２に中空
部２６を設け、この中空部２６を同転軸ヒートパイプ７
の凝縮部と連通させてスラスト軸受３の７．．−１７ス
トカラー２２の発熱部から作動液２０までの間（大きな
スラスト力を受ける）の熱伝導部分とジャーナル軸受１
の発熱部から作動液２０間の熱伝導部分および水車側の
作動液２０から流水間の熱伝導部分は出力が増せば増す
程スラスト力や軸受荷重が増し、軸の肉厚が厚くなり、
しかも、軸の寸法が大きくなるため熱損失の増加が勝り
熱流束も増すため、熱伝導部分での熱抵抗は、熱伝動距
離×熱流束の積に正比例して熱伝導抵抗（ｍ度差）が大
きくなることで、軸受部の温度が許容値以一Ｅとなるた
め、１１１力１　０　０　０　ｋ　ｗ級以上の横軸水車
発電機の軸受冷却装置への適用は困難である。

【発明が解決しようとする課題】 バルブ水車やカブラン水車の判転軸は、従来より回転軸
の中心部に穴を開けて水８車ランナー羽根角度を出力に
より可変とする制御用に使用しているため、これらの水
車の回転軸の軸穴を回転軸ヒートパイプに使用すること
は困難である．この発明は、横軸水車発電機ψジャーナ
ル軸受およびスラスト軸受から発住する熱を回転軸ヒー
トパイプによって冷却するさいに、発熱部から作動液へ
の熱伝導抵抗、ならびに作動液から凝縮部への熱伝導抵
抗を少なくするとともに、回転軸の中心の軸穴を利用し
ないようにした横軸水車発電機の軸受冷却装置を提供す
ることを目的とする。 この発明は、回転軸ヒートパイプを利用する軸受冷却装
置において、ヒートパイプの作動液が圓転軸の回転によ
る遠心力の作用により、ヒートパイプの外往側に押しや
られて凝縮面の液膜が厚くなり、ａ縮の熱伝導率が低下
するのを防ぎ、作動液からａ縮部への熱伝導抵抗を少な
くして大容量機への軸受冷却装置にヒートパイプを利用
するようにした横軸水車発電機の軸受冷却装置を提供す
ることを目的とする。 この発明は、回転軸ヒートパイプを利用する軸受冷却装
置において、スラストカラー摺動部からヒートパイプの
作動液間の熱伝導抵抗を低減さセるようにした横軸水車
発電機の軸受冷却装置を提供することを目的とする。 、この発明は、回転軸ヒートパイプを利用する軸受冷却
装置において、ヒートパイプの凝縮部の通水部の対流熱
抵抗を低減させ、この部分の軸方向長さを短くするよう
にした横軸水車発電機の軸受冷却装置を提供することを
目的とする。

【課題を解決するための手段】

上記目的は、ランナーと直結する回転軸がケーシング外
部のジャーナル軸受およびスラスト軸受により水平に支
承され、前記回転軸内に前記ジャーナル軸受およびスラ
スト軸受を発熱部とし、水路に露出するランナ側通水部
をＱｍ部とするヒー通する円筒状中空部と、この円筒状
中空部に通し前記スラスト軸受のスラストカラーの摺動
部外側に配置された円板状中空部とを設け、これらの中
空部に作動液を封入してヒートパイプを形成した横軸水
車発電機の軸受冷却装置によって達或される。 上記目的は、ランナーと直結する回転軸がケーシング外
部のジャーナル軸受およびスラスト軸受により水平に支
承され、前記回転軸内に前記ジャーナル軸受およびスラ
スト軸受を発熱部とし、水路に露出するランナ側通水部
を凝縮部とするヒートパイプを形成する横軸水車発電機
において、前記回転軸外周およびスラスト軸受から前記
ランナー側通水部に連通ずる中空部を形戊するように前
記回転軸に取り付けたコンテナと、このコンテナの前記
ランナー側通水部付近に０４記コンテナの外往側から内
様側へ突出し軸方向に走る複数の放熱フィンを備え、そ
のさい前記中空部に作動液をｔ・１人してヒートパイプ
を構或した横軸水車発電機の軸受冷却装置によって達威
される． 上記目的は、請求項２記載の横軸水車発電機の軸受冷却
装置において、前記ヒートパイプの発熱部の前記ヒート
パイプ外コンテナから突出し、前記ヒートパイプ外コン
テナとスラストカラーとの間に放射状の中空部を形威す
るスラストカラーリブを設けた横軸水車発電機の軸受冷
却装置によって達威される。 上記目的は、請求項２記載の横軸水車発電機の軸受冷却
装置において、前記ヒートパイプの凝縮部の前記ヒート
パイプ外コンテナの外径側から内径側へ突出し軸方向に
走る複数の放熱フィンと、前記ヒートパイプ外コンテナ
の外怪側にく放射状に突出し軸方向に走るコンテナ外リ
ブとを設けた横軸水車発電機の軸受冷却装置によって達
或される。

【作　用】

請求項１記載の軸受冷却装置によれば、回転軸外周に配
置された円筒状中空部と、この円筒状中空部に通じスラ
スト軸受のスラストカラーの摺動部外側に配置された円
板状中空部とを設け、これらの中空部に作動液を封入し
て同転輔ヒートパイプを形威したので、スラストカラー
の摺動部から作動液までの熱伝導距離と、ジャーナル軸
受摺動部から作動液までの熱伝導距離を短縮するととも
に、通水部とヒートパイプ凝縮部までの熱伝導距離を短
くできることにより、熱伝導抵抗を小さくできる。 請求項２記載の軸受冷却装置によれば、同転軸外周およ
びスラスト軸受のスラストカラーを被って回転軸に取り
付けたヒートパイプ外コンテナにより、ジャーナル軸受
およびスラスト軸受からランナー側通水部に連通ずる中
空部を形威し、この中空部に作動液を封入してヒートパ
イプを構成し、かつ前記ヒートパイプ外コンテナのラン
ナー側通水部付近に複数の軸方向の放熱フィンを備えた
ことにより、回転時常に作動液はヒートパイプの外径側
へ押しやられるため内径側の前記放熱フィンに付着する
液膜が薄く、しかも回転時のヒートパイプの作動面積を
常に確保できるため、凝縮部の面積を増加させ熱伝導抵
抗を低下さ一仕ることができる。 請求項３の軸受冷却装置によれば、ヒートパイプの発熱
部の前記ヒートパイプ外コンテナから突出し、前記ヒー
トパイプ外コンテナとスラストカラーとの間に放射状の
中空部を形威するスラストカラーリプを設けたことによ
り、発熱部の伝熱面積が増すとともに中空部が補強され
円板状摺動部の肉厚を薄くできる。薄肉化することと伝
熱面積が増加することにより、スラストカラ一部の熱抵
抗を低減させることができる。 請求項４の軸受冷却装置によれば、ヒートパイプの凝縮
部の前記ヒートパイプ外コンテナの外径側から内径側へ
突出し軸方向に走る複数の放熱フィンと、前記ヒートパ
イプ外コンテナの外径側に放射状に突出し軸方向に走る
コンテナ外リブとを設け、熱伝導距離を短縮することに
より、コンテナ外リブは放熱フィンの役割を果たすため
、伝熱面積が増し熱抵抗を少なくするので、通水部の軸
方向長さを短くすることができる。

【実施例】

以下図面に基づいてこの発明の実施例を説明する．第１
図はこの発明の実施例による横軸水車発電機の軸受冷却
装置の断面図、第２図は第１図のＡ−Ａ断面、第３図は
第ｌ図のＢ−Ｂ断面図、第４図はこの発明の実施例によ
る回転軸ヒートパイプの断面図、第５図は第４図のヒー
トパイプ外コンテナの断面図、第６図は第５図のＣ−Ｃ
断面図であり、第２６図、第２７図および第２８図と同
じ部位は同じ番号を付してある。 第１図において、ランナー６と直結する回転軸４がケー
シングを貫通し、回転軸４を軸受スタンド２に収容され
たジャーナル軸受ｌおよびスラスト軸受３により水平に
支持し、回転軸４の他端には図示されていない発電機を
結合している。軸受スタンド２には潤滑油５を封入して
いる。 Ｉ６は上ぶた、１７はガイドベーン、ｌ８は吸出管、１
９は通水管である。 前記回転軸４の外周に配置され前記スラスト軸受３およ
び前記ジャーナル軸受１から前記ランナ側通水部に連通
ずる円筒状中空部９−１と、この円筒状中空部９−＋に
通じ前記スラスト軸受３のスラストカラ−２２の摺動部
外側に配置された円板状中空部９，とを設け、これらの
中空部９−ｌと９−ｔに作動液２０を封入して回転軸ヒ
ートパイプ７を形威している。 前記円筒状中空部９−，と前記円板状中空部９−８とを
形成するため、前記スラストカラー２２のスラスト負荷
側摺動部からランナー６間の回転軸４の外周に、スラス
トカラ−２２に配置される円板状の部分と、この円板状
の部分から通水冷却部間の円筒状の部分からなるヒート
パイプ外コンテナ２４を前記回転軸４の外側に嵌め合わ
せ、前記円筒状の部分と前記円板状の部分とを結合させ
ている． ジャーナル部分の回転軸の外周には、ジャーナル荷重を
支持するため軸方向の溝を設け、かつ前記ヒートパイプ
外コンテナ２４のジャーナル部と十分接触するように圧
入して互いに結合するようにしている。このように形成
された回転軸ヒートパイプ７はスラストカラ−２２とジ
ャーナル軸受支持部２１とを発熱部とし、ランナー側の
ランナー漏水とバランスバイブに流れる水を前記円筒状
中空部９−，に通水し、この部分に放熱さ仕ている。 第２図において、回転軸４の外周に薄肉円筒からなるヒ
ートパイプ外コンテナ２４を配置し゜ζ円筒状中空部９
−＋を形成し、さらにこのヒートパイプ外コンテナ２４
の外側に冷却水通水のため同じく薄肉の通水管ｌ９を設
けている。第３図において、回転軸４自身をヒートパイ
プ内コンテナとし外周にヒートパイプ外コンテナ２４を
配置して円板状中空部９−２を形戊し、この円板状中空
部９−ｚに作動液を満たしている。　第４図は回転軸ヒ
ートパイプ７の断面図である。回転軸４の外周に第５図
および第６図に示すヒー１・パイプ外コンテナ２４を装
着し、ヒートパイプ外コンテナ２４の両端を回転軸４に
接合しヒートパイプコンテナを形成している。 ２１はジャーナル軸受支持部、２５はジャーナル部支持
用リブである。 この実施例では回転軸をヒートパイプ内コンテナとして
使用しているが、他の実施例としてヒートパイプ内コン
テナとヒートパイプ外コンテナとを別々に設ける二重管
構造とすることもできるが、機能は実施例と同じである
。 従来の回転軸ヒートパイプでは、ヒートパイプの外側容
器である回転軸が大きなトルク伝達とランナーを片持支
持するための主要な強度負担とを兼ねるため、回転軸の
肉厚を厚くする必要があるのに対し、この発明によれば
、回転軸自身はトルク伝達とランナーを片持支持するた
めの主要な強度負担をすることは同したが、ヒートパイ
プ外容器にはわずかなトルク伝達のみ負担し、ランナー
の片持支持力が作用しないようにするので、薄肉化が可
能となる。 回転軸４がスラスト力を受けスラスト軸受３とスラスト
カラ−２２が摩擦により発熱すると、スラスト軸受３の
パッド部の熱は潤滑油５に伝えられ、一方ヒートパイプ
発熱部の熱は回転軸ヒートパイプ７の蒸気空間８に達し
作動液２０に伝わり、蒸発して蒸気となって凝縮部であ
るランナー６側に移動し通水部で冷却されて凝縮して液
体となる。 この液体は回転軸４の回転による遠心力の作用により発
熱部側へ還流される。また潤滑油に伝達された熱の一部
は軸受スタンドの外表面から空気中に放熱される．作動
液２０はスラスト面を満たす量を減圧封入する。 ジャーナル軸受１の熱はスラスト軸受３で蒸発して凝縮
部（通水部）で凝縮して液体となって還流する際ジャー
ナル部で蒸発し、冷却部に同しように移動し凝縮して液
体となり遠心力により発熱側（軸受）へ帰還するように
構戒してある。凝縮部はランナーボスシール部および通
水管による封水部からなり、これらの部分の流水により
冷却される。 第７図は請求項２記載の発明の実施例による横軸水車発
電機の軸受冷却装置の断面図、第８図は第７図のＡ−Ａ
断面図、第９図は第７図のＢ−Ｂ断面図であり、第１図
ないし第６図と同じ部位は同じ番号を付している。 第７図においてランナー６と直結する回転軸４がケーシ
ングを貫通し、回転軸４を軸受スタンド２に収容された
ジャーナル軸受１およびスラスト軸受３により水平に支
持し、回転軸４の他端には図示されていない発電機を結
合している。軸受スタンド２には潤滑油５を封入してい
る。 前記回転軸４の外周およびスラスト軸受３のスラストカ
ラー２２を被い、ジャーナル軸受１およびスラスト軸受
３からランナー６側の通水部に連通ずる中空部９を形成
するように回転軸４に取り付けたヒートパイプ外コンテ
ナ２４と、このヒートパイプ外コンテナ２４のランナー
６側通水部付近に、ヒートパイプ外コンテナ２４の外径
側から内径側へ突出し軸方向に走る複数の放熱フィン２
７を備え、中空部９に作動液２０を封入してヒートパイ
プを構或した。 １６は上ぶた、ｌ７はガイドベーン、１８は吸出管、ｌ
９は通水管である。 第８図において、回転軸ヒートパイプ７のＭＵＭ部のコ
ンテナ２４の内径側に軸方向に走る複数の放熱フイン２
７を備えている。第９図において、スラスト軸受３のス
ラストカラ−２２にはスラスト力ラーリブ２３を備え、
このリブ２３の間に中空部９を形威し、この中空部９は
凝縮部まで連通している。 第１０図は、第７図の軸受冷却装置の回転軸ヒートパイ
プの縦断面図、第１１図は第１０図のＣＣ断而図、第１
２図は第１０図のＤ−Ｄ断面図、第１３図は第４図のヒ
ートパイプ外コンテナ２４の縦断面図、第１４図は第１
０図は第ｌ３図のＰ方向矢視図である。 第１０図，第１１図．第１２図および第ｌ３図において
、ジャーナル部分の回転軸の外周には、ジャーナルにか
かる荷重を支持するため軸方向の溝を設け、かつヒート
パイプ外コンテナ２４のジャーナル部とが充分接触する
ように圧人して結合するようにしている。またヒートパ
イプ外コンテナ２４の凝縮部には内径方向に突出する放
熱フイン２７を備えている。この回転軸ヒートパイプ７
はスラストカラ−２２とジャーナル軸受ｌを発熱部とし
、ランナー側のランナーボス部と上ぶた１６間の漏水と
バランスパイプに流す水を通水管ｌ９に通水させ、この
部分の水に放熱させるように形戊している。 回転軸４がスラスト力を受けスラスト軸受３とスラスト
カラ−２２Ｆとが摩擦により発熱すると、スラスト軸受
３のパッド部の熱は潤滑柚５に伝えられる。一方ヒート
パイプ摺動部の熱は、第ｌ４図のスラストカラ−２２の
作動液２０に伝えられ、ジャーナル部はヒートパイプ外
コンテナ２４を介して作動液２０に伝えられて蒸発し、
蒸気となって凝縮部であるランナー６側へ移動し、通水
で冷却されている放熱フイン２７に接してａｌＬ液体と
なる。この凝縮した液は回転による遠心力で外径側へ押
しやられ、平滑作用で形の大きい発熱部（軸受）に還流
される。潤滑油５に伝達された熱の一部は、軸受スタン
ドの外表面から空気中に放熱される。作動液２０はスラ
ストカラー２２の中空部分を満たす程度の量を減圧到入
する。 第１５図は請求項３記載の発明の実施例による横軸水車
発電機の軸受冷却装置の断面図、第１６図は第１５図の
Ａ−Ａ断面図、第１７図は第１５図のＢ−Ｂ断面図、第
１８図は第１５図のヒートパイプ外コンテナの断面図、
第ｌ９図は第１８［ａｉのＰ方向矢視図である。 第ｌ５図において、ランナーと直結する回転輔４がケー
シングを貫通し、回転軸４を軸受スタンド２に収容され
たジャーナル軸受ｌおよびスラスト軸受３により水中に
支持し、回転軸４の他端には図示されない発電機を結合
している。軸受スタンド２には潤滑油５を封入している
。回転軸４の外周およびスラスト軸受３のスラストカラ
ー２２を被い、ジャーナル軸受１およびスラスト軸受３
からライナー６側通水部に連通ずる中空部を形成するよ
うに回転軸４に取り付けたヒートパイプ外コンテナ２４
と、ヒートパイプ発熱部のヒートパイプ外コンテナ２４
から突出し、ヒートパイプ外コンテナ２４とスラストカ
ラー２２との間に放り・１状の中空部を形成するスラス
ト力ラーリブ２３を設け、これらの中空部に作動液ｔＩ
．ｔ人してヒートパイプを形威した。 スラストカラ−２２のヒートパイプ外コンテナ２４への
スラスト力の作用は、スラストカラ−２２に軸方向の力
が作用するように構成してある。この回転軸ヒー１〜バ
イブ７は、スラストカラ−２２とジャーナル軸受１を発
熱部とし、ランナー６側のランナーボス部と上ぶた間の
漏水とバランスパイプに流れる水を通水管９に通水し、
この部分の水に放熱するように形成してある。 第１８図，箪１９図に示すように、ヒートパイプ外コン
テナ２４とスラストカラ−２２との間に、放射状の中空
部９を形成するスラストカラーリブ２３を設けている。 放射状の中空部９は切削により第１８図におけるＰ矢方
向から加工している。 回転軸４ヘヒートパイプ外コンテナ２４をランづー側よ
り挿入し、スラストカラー外周部とランナー側の端部を
溶接やろ一付けにより刊止している回転軸４がスラス１
−力を受け回転すると、スラスト軸受３とヒートパイプ
外コンテナ２４の油｝漠を介した接触部が摩擦により発
熱する。またジャーナル部分は重力方向荷重を受Ｕ回転
により発熱する。 スラスト軸受３のスラストパッドの夕１サは潤滑柚５に
伝えられる。一方ヒートパイプＮＵ１部の熱は、スラス
ト部およびジャーナルブともにヒートパイプ外コンテナ
２４内を熱伝動で中空部９まで移動し、液に伝えられて
蒸発し蒸気となって冷却部であるランナー６側に移動し
、通水部で冷却されて凝縮し液体となる。凝縮した液は
回転による遠心力で外径側に押しやられ平滑作用で径の
大きい発熱部（軸受側）に還流される。油に伝達された
熱の一部は軸受スタンドの外表面から空気中に放熱され
る。 第２０図は請求項４記載の発明の実施例による横軸水車
発電機の軸受冷却装置の断面図、第２１図は体２０図の
Ａ−Ａ断面図、第２２図は第２０図のＢ−Ｂ断面図、第
２３図は第２０図の回転軸ヒートパイプの断面図、第２
４図は第２３図のヒートパイプ外コンテナの断面図、弟
２５図は第２４図のＣ一Ｃ断面図である。 第２０図において、ランナー６と直結する回転軸４がケ
ーシングを貫通し、回転軸４を軸受スタンド２に収容さ
れたジャーナル軸受ｌおよびスラスト軸受３により水平
に支持し、回転軸４の他端には図示されていない発電機
を結合している。軸受スタンド２には潤滑油５を封入し
ている．スラストカラ−２２のスラスト・負荷側摺動部
からランナー６間の回転軸４外周を覆い、スラストカラ
ー２２に配置された円板状の摺動板と、ジャーナル部か
ら通水冷却部間の円筒部からなるヒートパイプ外コンテ
ナ２４と回転軸４をヒートパイプ内コンテナとする回転
軸ヒートパイプを構或し、スラストカラー中空部からジ
ャーナル部中空部を経て、凝縮部の中空部を連通させて
いる。この回転軸ヒートパイプ７は、スラストカラ−２
２とジャーナル軸受３を発熱部とし、ランナー６側のラ
ンナーボス部と上ぶた間の漏水とバランスパイプに流れ
る水を通水管１９に通水し、この部分の水に放熱するよ
うにしてある。 第２１図において、ヒートパイプの凝縮部のヒートパイ
プ外コンテナ２４の外径側から内径側に突出し軸方向に
走る複数の放熱フイン２７と、，ヒートパイプ外コンテ
ナ２４の外１−や｛！ｊ＋ｌに放射状に突出し軸方向に
走るコンテナ外リブ２８とを設けた。 これにより、第２３図に示すように回転軸４の外周に第
２４図および第２５図に示すｊＩ！！水冷却部分のヒー
トパイプ外コンテナ２．４の外側に軸方向の通水路２９
を切削加工などで設けている。 回転軸４がスラスト力を受けて回転することにより、ス
ラスト軸受３とスラストカラ−２２が摩擦により発熱す
る。また、ジャーナル部分は重力荷重を受け回転により
発熱する。スラスト軸受のパッド部の熱は潤滑油５に伝
えられる。一方ヒートパイプ摺動部の熱はスラストカラ
一部を介し作動液２０に伝えられるとともに、ジャーナ
ル部はヒートパイプ外コンテナ２４を介し作動液２０に
伝えられて蒸発し、蒸気となって凝縮部であるランナー
６側へ移動し、通水部で冷却されている軸方向蒸気通路
を構或する放熱フイン２７に接してａｌｉｉＬ、液体と
なる。凝縮した液は、回転による遠心力で外径側に押し
やられ平滑作用で径の大きい受熱部（軸受側）に還流さ
れる。 ヒートパイプ外コンテナ２４の凝縮部の外側に設けられ
た軸方向のコンテナ外リプ２８は放熱フィンの役目を果
たし、このコンテナ外リブ２８なしの場合に比較して、
伝熱面積を３〜５倍程度増大できる。これにより通水冷
却部での対流伝熱抵抗を１／３〜１／５に低減すること
ができる。油に伝達された熱の一部は、軸受スタンドの
外表面から空気中に放熱される。

【発明の効果】

請求項１記載の発明によれば、スラスト軸受摺動部およ
びジャーナル軸受摺動部から作動液までの熱伝導距離と
、ヒートパイプ凝縮部から通水冷却部までの熱伝導距離
を短縮させ、ヒートパイプの熱伝導抵抗を小さくしてヒ
ートパイプの冷却効果を高め軸受の信頼性を向上させる
ことができる。 したがって、出力ｉ０００ｋｗ級以上の横軸水車発電機
または横軸ポンプなどの軸受を冷却することができる。 また、軸穴を制御用に使用するバルブ水軍などの軸受冷
却にも使用できる。 さらに回転軸の回転中心に軸穴やスラストカラー中空部
の切削加工が不要となり、肉厚の薄いヒートパイプ外コ
ンテナを用いるので、ヒートパイプの加工が容易となり
、コストも安くなる。 請求項２記載の発明によれば、回転軸外周およびスラス
トカラーを被い、ジャー”ル軸受およびスラスト軸受か
らランナー側通水部に連通ずる中空部を形成するように
前記回転軸に取り付けたコンテナと、このコンテナの前
記ランナー側通水部付近に前記コンテナの外−から内径
側へ突出し軸方向に走る複数の放熱フィンを備え、その
さい前記中空部に作動液を封入してヒートパイプを構成
したことにより、 ■回転軸ヒートパイプの凝縮部の伝熱面積が従来にくら
べて３〜５倍となるので、冷却のための有効面積を大幅
に増大させる。 ■回転軸ヒーｌ・パイプには遠心力が作用するため、放
熱フィンの内径側表面が厚い液層で覆われることがなく
なり、熱伝導抵抗を小さくし、熱伝導性能を向上させ、
、ヒートパイプを小型化できる。 ■軸穴を制御要に使用するバルブ水車などの軸受冷却に
も使用できる。 以上により、軸受冷却装置の信頼性を向上させ、出力１
０００ｋｗ以上の横軸水車発電機または横軸ポンプなど
の軸受冷却に使用できる。 請求項３記載の軸受冷却装置によれば、ヒートパイプ発
熱部のヒートパイプ外コンテナから突出し、ヒートパイ
プ外コンテナとスラストカラーとの間に放射状の中空部
を形威するスラストカラーリブを設けたので、 ■沸騰伝熱面積を拡大させるとともに、スラス１一カラ
ーリブを放熱フィンと兼用させたため、ヒートパイプ外
コンテナの強度を増し、ヒートパイプ外コンテナが撓む
ことなく、変形を防止することができる。 ■スラストカラー側に放射状の中空部を設けたので、放
熱効率を高め、さらに軸方向端面からの加工を容易にし
た。 ■スラストカラーリブを設けたので、スラストカラ一の
強度を低下させないでカラーの肉厚を薄くできるため、
熱伝導抵抗を低減できる。 請求項４記載の軸受冷却装置によれば、ヒートパイプの
凝縮部のヒートパイプ外コンテナの外怪側から内径側に
突出し軸方向に走る複数の放熱フィンと、ヒートパイプ
外コンテナの外径側に放射状に突出し軸方向に走るコン
テナ外リブとを設けたことにより、 ■対流熱伝導部の有効伝熱面積を大幅に増大させること
ができて、対流伝熱抵抗を小さくすることができる。 ■同一温度差とした場合、対流伝熱抵抗を小さくできる
ことで、放熱量が同じであれば、ヒートパイプの軸方向
長さを短くできる。 ■軸太を制御用に使用する水車の軸受へも適用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例による横軸水車発電機の軸受
冷却装置の断面図、第２図は第１図のＡ−Ａ断面図、第
３図は第１図のＢ　−　Ｂ断面図、第４図は第１図の軸
受冷却装置の回転軸ヒートパイプの断面図、第５図は第
４図のヒートパイプ外コンテナの断面図、第６図は第５
図のＣ−Ｃ断面図、第７図はこの発明の他の実施例によ
る横軸水車発電機の軸受冷却装置の断面図、第８図は第
７図のＡ−Ａ断面図、第９図は第７図のＢ−Ｂ断面図、
第１０図は第７図の回転軸ヒートパイプの断面図、第１
１図は第１０図のＣ−Ｃ断面図、第１２図は第１０図の
Ｄ−Ｄ断面図、第１３図は第１０図のヒートパイプ外コ
ンテナの断面図、第１４図は第１３図のＰ方向矢視図、
第１５図はこの発明の他の実施例による横軸水車発電機
の軸受冷却装置の断面図、第１６図は第１５図のＡ−Ａ
断面図、第１７図は第１５図のＢ−Ｂ断面図、第１８図
は第１５図のヒートパイプ外コンテナの断面図、第１９
図は第１８図のＰ方向矢視図、第２０図はこの発明の他
の実施例による横軸水車発電機の軸受冷却装置の断面図
、第２１図は第２０図のＡ−Ａ断面図、第２２図は第２
０図のＢ−Ｂ断面図、第２３図は第２０図の回転軸ヒー
トパイプの断面図、第２４図は第２３図のヒートパイプ
外コンテナの断面図、第２５図は第２４図のＣ−Ｃ断面
図、第２６図は従来の横軸水車発電機の水冷オイルクー
ラによる軸受冷却装置の断面図、第２７図は従来例によ
る横軸水車発電機の回転軸ヒートパイプを利用した軸受
冷却装置の断面図、第２８図は他の従来箪 ４ 図 慎 ５ 冒 箪 ６ 詞 慎 ７ 図 第 ８ 図 第 ９ 図 第 １６ 図 第 １５ 図 筑 １７ 閃 第 １９ 図 第 ２０ 図 第 ２１ 図 笛 ２２ 図 第 ２７ 図 慎 ２３ 図 し 第 ２４ 図 情 ２５ 図 １７ ２２ 第 ２８ 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）ランナーと直結する回転軸がケーシング外部のジャ
   ーナル軸受およびスラスト軸受により水平に支承され、
   前記回転軸内に前記ジャーナル軸受およびスラスト軸受
   を発熱部とし、水路に露出するランナ側通水部を凝縮部
   とするヒートパイプを形成する横軸水車発電機において
   、前記回転軸外周に配置され前記スラスト軸受および前
   記ジャーナル軸受から前記ランナ側通水部に連通する円
   筒状中空部と、この円筒状中空部に通じ前記スラスト軸
   受のスラストカラーの摺動部外側に配置された円板状中
   空部とを設け、これらの中空部に作動液を封入してヒー
   トパイプを形成したことを特徴とする横軸水車発電機の
   軸受冷却装置。 ２）ランナーと直結する回転軸がケーシング外部のジャ
   ーナル軸受およびスラスト軸受により水平に支承され、
   前記回転軸内に前記ジャーナル軸受およびスラスト軸受
   を発熱部とし、水路に露出するランナ側通水部を凝縮部
   とするヒートパイプを形成する横軸水車発電機において
   、前記回転軸外周およびスラスト軸受から前記ランナー
   側通水部に連通する中空部を形成するように前記回転軸
   に取り付けたヒートパイプ外コンテナと、このヒートパ
   イプ外コンテナの前記ランナー側通水部付近に前記ヒー
   トパイプ外コンテナの外径側から内径側へ突出し軸方向
   に走る複数の放熱フィンを備え、そのさい前記中空部に
   作動液を封入してヒートパイプを構成したことを特徴と
   する横軸水車発電機の軸受冷却装置。 ３）請求項２記載の横軸水車発電機の軸受冷却装置にお
   いて、前記ヒートパイプの発熱部の前記ヒートパイプ外
   コンテナから突出し、前記ヒートパイプ外コンテナとス
   ラストカラーとの間に放射状の中空部を形成するスラス
   トカラーリブを設けたことを特徴とする横軸水車発電機
   の軸受冷却装置。 ４）請求項２記載の横軸水車発電機の軸受冷却装置にお
   いて、前記ヒートパイプの凝縮部の前記ヒートパイプ外
   コンテナの外径側から内径側へ突出し軸方向に走る放射
   状の放熱フィンと、前記ヒートパイプ外コンテナの外径
   側に放射状に突出し、軸方向に走るコンテナ外リブとを
   設けたことを特徴とする横軸水車発電機の軸受冷却装置
   。