JPH04236162A - 誘導型電磁ポンプ - 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】

【０００１】［発明の目的］

【０００２】

【産業上の利用分野】本発明は導電性流体に外部より進
行磁場を印加して、導電性流体へポンピング作用を起こ
させる誘導型電磁ポンプに関する。

【０００３】

【従来の技術】電磁ポンプの基本的な動作原理は、磁界
中におかれた導電性流体に電流を通電し、流体自身に発
生する力（Ｂｏｄｙ　　Ｆｏｒｃｅ）によりポンプ作用
を生じさせるもので、フレミングの左手の法則をその基
本としている。磁界の磁束密度をＢ，流体中の電流密度
をＪとした時、流体単位体積当りに発生する力Ｆは次式
で表される。 Ｆ＝Ｊ×Ｂ 電磁ポンプの種類としては、流体に電流を通電させる方
法によって伝導型と誘導型の２種類に大別できる。伝導
型（コンダクション形）は直流電動機と同じ原理に基づ
いたもので、流体に接した電極を介して外部から直接流
体に電流を流す方式であり、誘導型（インダクション形
）は誘導電動機と同じ原理に基づいたもので、外部より
移動磁界を流体中に印加し、それにより流体内に電流を
誘起させる方式である。

【０００４】ところで、三相誘導型電磁ポンプは三相交
流巻線を電磁ポンプの流れ方向に各相の順に分布させて
配置し、この巻線に三相交流を流すと流体の流れ方向に
進行磁界が発生する。この進行磁界が導電性流体が存在
するダクトの中にも通るようにしてあると、フレミング
の右手の法則により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。この誘導電流と進行磁界の成分
とが作用して電磁力となり、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。

【０００５】三相誘導型電磁ポンプは構造上大別して平
板誘導型電磁ポンプと円環誘導型電磁ポンプの２種類に
分けられる。

【０００６】（１）　平板誘導型電磁ポンプは、そのダ
クト形状からＦＬＩＰ（Ｆｌａｔ　　Ｌｉｎｅａｒ　　
Ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ　　Ｐｕｍｐ）と呼ばれており、構
造上の特徴としては次のような点がある。 ａ：ダクトは薄肉のステンレス鋼板によって、偏平，断
面矩形状の流路が形作られる。ポンプ外の配管は円形断
面のためダクトと配管は徐々に変化する広がり管で接続
される。 ｂ：進行磁界を発生させる固定子は三相の交流巻線と積
層鉄心からなる。巻線は平面上で１つのループを作る亀
甲状のコイルの対向する直線部を鉄心の溝の中に納めて
固定されている。巻線と鉄心が一組となった固定子がダ
クトを挟んで対向するように組立てられている。 ｃ：上記のように固定子が上下に分かれているので、配
管やダクトを切断することなく固定子の取外しができる
ので保守点検が容易にできる。平板誘導型電磁ポンプは
上記のような特徴と、リニアモータ等馴染みのある電気
機械と同じ構造であるため誘導型電磁ポンプとしては従
来最も多く製作されている。

【０００７】（２）　円環誘導型電磁ポンプは流路断面
が環状であることからＡＬＩＰ（Ａｎｎｕｌａｒ　　Ｌ
ｉｎｅａｒ　　Ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ　　Ｐｕｍｐ）と呼
ばれており、ダクト構造の信頼性が高いので近年主流と
なっている電磁ポンプである。図３にＡＬＩＰの基本的
な構造を示す。構造上の特徴としては次のような点があ
る。 ａ：外側ダクト５と内側ダクト６はステンレス鋼の同心
二重管で、アニュラス流路２を形作っている。ダクト形
状が円筒状となっており平板状のものより強度的に優れ
ているので、信頼性の高いダクト構造である。 ｂ：固定子はダクトの外側に設けられ、放射状の外部鉄
心３とリング状のコイル１から構成されている。 ｃ：内側ダクト６の内部には磁気回路を形成するため積
層内部鉄心４が納められている。容量の大きな電磁ポン
プではこの部分にも固定子が挿入される例がある。

【０００８】このような誘導型電磁ポンプにおいて、ポ
ンプ効率（電気入力に対するポンプからの運転エネルギ
ー出力の割合）が機械式ポンプと比較して低いという問
題がある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来の誘導型電磁ポン
プの場合、電磁ポンプへの電気入力は図４の例に示すよ
うにナトリウム中損失２５％，ダクト抵抗損１６％，コ
イル抵抗損８％，流動損失４％，鉄損１％というように
半分以上が各種損失により消費される。ダクト抵抗損と
は、進行磁界中に存在する図３における外側ダクト５，
内側ダクト６内に発生する誘導電流によるジュール熱で
ある。つまり誘導電流が大きい程この損失は大きくなる
ため、ダクト内の誘導電流を小さくすればポンプ効率は
向上する。

【００１０】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
、その目的は誘導型電磁ポンプにおいて進行磁界中に存
在するダクト内誘導電流を減少させてポンプ効率を向上
させた誘導型電磁ポンプを提供することにある。［発明
の構成］

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は導電性流体を流すダクトの少なくとも一方
の外側にこの導電性流体内に進行磁場を作る多数のコイ
ルを有する誘導型電磁ポンプにおいて、前記進行磁場中
に存在するダクトを非磁性体で等価電気伝導度の低い材
料で構成されたことを特徴とする。

【００１２】

【作用】本発明によれば、誘導型電磁ポンプにおいて進
行磁界中に存在するダクト内誘導電流を減少させること
ができるので、ポンプ効率が向上する。

【００１３】

【実施例】本発明の実施例を図面を参照して説明する。

【００１４】図１は本発明の一実施例の断面図であり、
液体金属ナトリウムを駆動する誘導型電磁ポンプを示し
ている。図に示すように導電性流体であるナトリウムは
外側ダクト５，内側ダクト６，入口配管７，出口配管８
により封じ込められており、ナトリウム流路２において
外部鉄心３，スロットコイル１，内部鉄心４により発生
する進行磁界により駆動を受ける。この時、ナトリウム
流路２中にあるナトリウムにはフレミングの右手の法則
により誘導電流が発生し、この電流と進行磁界により電
磁力が起こりポンプ作用する。この場合、外部鉄心３と
内部鉄心４に挟まれている外側ダクト５及び内側ダクト
６にも誘導電流が発生する。これは両ダクトともステン
レス鋼で構成されており、ステンレス鋼は導電体のため
である。ダクト抵抗損を減少させる方策としては、両ダ
クト５，６に発生する誘導電流を減少させることが有効
である。

【００１５】図２にダクトの電気抵抗を増加させた時の
ポンプ効率向上割合を示す。図２の横軸はステンレス鋼
ダクトの電気抵抗を１とした時、その電気抵抗を２倍，
３倍…にした時で、縦軸はその時のポンプ効率の変化を
示す。

【００１６】ダクトの電気抵抗を増加させる方法として
は使用材料を高電気抵抗体にすること、または高強度材
を使用してダクトの肉厚を薄くし等価的に電気抵抗を増
加させればよい。当然ながら高電気抵抗体で高強度材で
あれば、その効果はより大きくなる。なお、ステンレス
鋼に代わる高電気抵抗，高強度材として例えばニッケル
基耐食耐熱超合金があり、これを使用することにより誘
導型電磁ポンプのポンプ効率は約７％向上する。

【００１７】さらに、ダクト材料として金属ではなく電
気絶縁材であるセラミックを使用すればその効果はさら
に向上する。この方策は平板型誘導電磁ポンプでも同じ
効果が得られる。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
誘導型電磁ポンプのポンプ効率が向上するので、これを
利用するプラントのランニングコストの低減化が図れる
。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の断面図。

【図２】誘導型電磁ポンプにおけるダクト抵抗とポンプ
効率の関係する図。

【図３】従来の円環誘導型電磁ポンプの斜視図。

【図４】従来の誘導型電磁ポンプの各種損失割合及びポ
ンプ出力を示す図。

【符号の説明】

１…スロットコイル、２…ナトリウム流路、３…外部鉄
心、４…内部鉄心、５…外側ダクト、６…内側ダクト、
７…入口配管、８…出口配管。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　導電性流体を流すダクトの少なくとも
   一方の外側に、当該導電性流体内に進行磁場を作る多数
   のコイルを有する誘導型電磁ポンプにおいて、前記進行
   磁場中に存在するダクトを非磁性体で等価電気伝導度の
   低い材料で構成されたことを特徴とする誘導型電磁ポン
   プ。