JPH08247183A - Flywheel emergency stop device - Google Patents

Flywheel emergency stop device

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Publication number
JPH08247183A
JPH08247183A JP7052371A JP5237195A JPH08247183A JP H08247183 A JPH08247183 A JP H08247183A JP 7052371 A JP7052371 A JP 7052371A JP 5237195 A JP5237195 A JP 5237195A JP H08247183 A JPH08247183 A JP H08247183A
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JP
Japan
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flywheel
casing
emergency stop
heat
liquid
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP7052371A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shigeo Nagaya
重夫 長屋
Naoki Hirano
直樹 平野
Yutaka Kawashima
裕 河島
Tatsuya Sato
達哉 佐藤
Masaharu Minami
正晴 南
Makoto Takenaka
誠 竹中
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.)
Chubu Electric Power Co Inc
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Chubu Electric Power Co Inc
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Chubu Electric Power Co Inc, Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Chubu Electric Power Co Inc
Priority to JP7052371A priority Critical patent/JPH08247183A/en
Publication of JPH08247183A publication Critical patent/JPH08247183A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • YGENERAL 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
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
    • YGENERAL 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
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    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/16Mechanical energy storage, e.g. flywheels or pressurised fluids

Abstract

PURPOSE: To provide a device capable of emergency-stopping a large capacity flywheel for power storage device. CONSTITUTION: An injection port 25 for injecting liquid (water) for improving frictional force to flywheels 14, capable of effectively removing heat generated by the frictional force, and having high specific heat and high latent heat of vaporization into stacked casings 15 for individually housing the flywheels 14 mounted to a main shaft 1 provided on the same axis as a power generating motor 10 into plural stages, and vertically connected into the stacked state, is provided on the lowermost casing 15. Moreover, a discharging port 28 for discharging gas evaporated by frictional heat or liquid whose temperature is raised is provided on the uppermost casing 15. Large brake force can be generated by an inexpensive device in a short time, emergency stop can be performed, and damage of the device, to be generated by frictional heat can be prevented.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、高温超電導磁気軸受で
支持され、その回動力により電力を貯蔵して、高速で回
転しているフライホイルの緊急停止を行うためのフライ
ホイル緊急停止装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a flywheel emergency stop device which is supported by a high temperature superconducting magnetic bearing and stores electric power by its rotating power to perform an emergency stop of a flywheel rotating at high speed. .

【0002】[0002]

【従来の技術】フライホイルを使用して電力の貯蔵を行
う電力貯蔵装置は、回転体、容器、軸受部及び動力伝達
装置から構成されていて、電力を、回転するフライホイ
ルの慣性エネルギで貯蔵するようにしたものである。電
力貯蔵中、すなわち、フライホイルを高速で回転させて
いるときは、風損や軸受損を出来る限り低減するため、
フライホイルや、フライホイルに電力を貯蔵するため回
転力を与え、又は回転中のフライホイルに貯蔵した電力
を外部へ取り出すため、フライホイルによって回転力が
与えられる発電電動機等の回転体は、高真空状態中で作
動させられるとともに、これらの回転体を支持する軸受
には、電力の消費が少なく、大きな軸受力を発生できる
高温超電導磁気軸受が採用されている。
2. Description of the Related Art An electric power storage device for storing electric power using a flywheel comprises a rotating body, a container, a bearing unit and a power transmission device, and stores electric power by inertia energy of a rotating flywheel. It is something that is done. During power storage, that is, when the flywheel is rotating at high speed, in order to reduce wind loss and bearing loss as much as possible,
A rotating body such as a flywheel or a generator-motor that is given a rotating force by a flywheel in order to give a rotating force to store electric power to the flywheel or to take out the stored electricity in a rotating flywheel to the outside is A high-temperature superconducting magnetic bearing, which can be operated in a vacuum state and supports these rotating bodies, consumes less electric power and can generate a large bearing force.

【0003】図2は、このフライホイルを使用した電力
貯蔵装置の一例を示す縦断面図である。主軸1の上部に
は、回転子2が取付けられており、回転子2の外周面と
間隔をおいて、その廻りには固定子3が配置されてい
る。また、回転子2の上下には、固定子2の外周面に沿
って設けられた円筒形のケース6に、周縁が固着された
円板7の中央で支持されたバックアップ用上部玉軸受5
と、ケース6の下端に固着された台板9の中央部に設け
た軸受台8に支持され、主軸1の外周面に配設された永
久磁石12と対向して設けた高温超電導ラジアル軸受4
とが取付けられ、主軸1の上部を支持して、全体として
発電電動機10を構成している。
FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing an example of an electric power storage device using this flywheel. A rotor 2 is attached to the upper part of the main shaft 1, and a stator 3 is arranged around the outer peripheral surface of the rotor 2 with a space therebetween. Also, a backup upper ball bearing 5 is supported above and below the rotor 2 by a cylindrical case 6 provided along the outer peripheral surface of the stator 2 at the center of a disk 7 having a fixed peripheral edge.
And a high temperature superconducting radial bearing 4 supported by a bearing stand 8 provided at the center of a base plate 9 fixed to the lower end of the case 6 and facing a permanent magnet 12 provided on the outer peripheral surface of the spindle 1.
Are attached to support the upper part of the main shaft 1 to form the generator motor 10 as a whole.

【0004】また、上記円筒形のケース6の上端は、上
蓋11で密閉されており、発電電動機10の内部は、永
久磁石12と前記高温超電導ラジアル軸受4との間隙を
除き、上蓋11、ケース6、および台板9によって完全
に密閉されている。また、高温超電導ラジアル軸受4部
から下方に延伸させた主軸1の下側には、主軸1の外周
面に複数段にわたってハブ13が等間隔に嵌込まれてお
り、各段のハブ13の外周には、フライホイル14が取
付けられている。以下、説明を簡単にするため、このハ
ブ13とハブ13に取付けられたフライホイル14を合
わせたものをディスクという。
Further, the upper end of the cylindrical case 6 is sealed by an upper lid 11, and the inside of the generator motor 10 except the gap between the permanent magnet 12 and the high temperature superconducting radial bearing 4 is covered with the case. 6 and the base plate 9 completely seal it. Further, on the lower side of the main shaft 1 extending downward from the high temperature superconducting radial bearing 4 portion, hubs 13 are fitted on the outer peripheral surface of the main shaft 1 over a plurality of stages at equal intervals. A flywheel 14 is attached to the. Hereinafter, for simplicity of explanation, a combination of the hub 13 and the flywheel 14 attached to the hub 13 is referred to as a disk.

【0005】各段のハブ14の底面、および主軸1への
取付面に沿って、それぞれ永久磁石12が取付けられて
いる。また、各段のハブ13の下側には、ディスクの外
周を被包して設けられた円筒形のケーシング15に支持
された、軸受台16が設けられており、このケーシング
15と軸受台16によりディスクの回動空間が画成され
ている。なお、最上段のディスクの外周は、前記台板9
の底面から下方へ延伸して設けたケーシング15′で被
包するようにしており、台板9、ケーシング15′、お
よび軸受台16によりディスクの回動空間が形成されて
いる。
Permanent magnets 12 are attached along the bottom surface of each stage hub 14 and the attachment surface to the spindle 1. A bearing stand 16 supported by a cylindrical casing 15 that encloses the outer circumference of the disc is provided below the hub 13 of each stage. The casing 15 and the bearing stand 16 are provided. The disk rotation space is defined by. The outer circumference of the uppermost disc is the base plate 9
The casing 15 'is provided so as to extend downward from the bottom face of the disk, and the base plate 9, the casing 15', and the bearing base 16 form a disk rotation space.

【0006】軸受台16には、ハブ13の底面、および
主軸1との取付ボスに配設された永久磁石12に対向配
設され、スラスト力およびラジアル力を支持する高温超
電導磁気軸受17が配設されている。従って、最上段の
ディスク以外のディスクの回動空間は、その上,下に設
けられた永久磁石12と、高温超電導磁気軸受17の間
に形成される間隙を除き、ケーシング15と軸受台16
で完全に密閉されることとなる。
The bearing base 16 is provided with a high temperature superconducting magnetic bearing 17 which is disposed to face the bottom surface of the hub 13 and the permanent magnet 12 disposed on the mounting boss for the main shaft 1 and which supports thrust force and radial force. It is set up. Therefore, except for the gap formed between the high temperature superconducting magnetic bearings 17 and the permanent magnets 12 provided above and below the rotating spaces of the discs other than the uppermost disc, the casing 15 and the bearing stand 16 are excluded.
Will be completely sealed.

【0007】また、最上段のディスクの回動空間は、上
方の永久磁石12と高温超電導ラジアル軸受4との間に
形成され、前記の発電電動機10の内部に連通する間
隙、および下方の永久磁石12と高温超電導磁気軸受1
7の間に形成される間隙を除き、台板9、台板9の底面
から垂下して設けたケーシング15′、および軸受台1
6によって密閉される構造となっている。
The rotating space of the uppermost disk is formed between the upper permanent magnet 12 and the high temperature superconducting radial bearing 4 and communicates with the inside of the generator motor 10 and the lower permanent magnet. 12 and high temperature superconducting magnetic bearing 1
Excluding a gap formed between the base plate 9, the base plate 9, a casing 15 ′ suspended from the bottom surface of the base plate 9, and the bearing base 1.
The structure is sealed by 6.

【0008】また、軸受台8,16の内部には、それぞ
れ高温超電導ラジアル軸受4、高温超電導磁気軸受17
を冷却する、液体窒素を注入するための注入、出口19
付きの空間18が画成されている。さらに、最下段の軸
受台16の下側は、ケーシング15の下端を閉鎖する下
蓋20が設けられており、下蓋20の中央部には主軸1
の下端を支持する、バックアップ用下部玉軸受21が設
けられている。
Inside the bearing stands 8 and 16, high temperature superconducting radial bearings 4 and high temperature superconducting magnetic bearings 17 are respectively provided.
Cooling, cooling, injection for injecting liquid nitrogen, outlet 19
An enclosed space 18 is defined. Further, a lower lid 20 that closes the lower end of the casing 15 is provided below the lowermost bearing stand 16, and the main shaft 1 is provided at the center of the lower lid 20.
Is provided with a backup lower ball bearing 21 that supports the lower end of the.

【0009】このように、高温超電導磁気軸受17で支
持されて、主軸と共に回動するフライホイル14を使用
して、電力の貯蔵を行い、又はフライホイル14の慣性
エネルギで発電を行う電力貯蔵装置においては、発電電
動機10を電動機として使用してフライホイル14を回
転させて、前記したように、その慣性エネルギで電力を
貯蔵するとともに、電力放出時は、回転するフライホイ
ル14の慣性エネルギによって、発電電動機10を発電
機として稼動させ、貯蔵した電力を放出するようにして
いる。また、フライホイル14の緊急停止時は、現在考
えられている電力貯蔵装置のフライホイル14が小容量
のものであり、また、短時間での電力放出用として計画
されているため、発電電動機6による制動で短時間内で
の緊急停止が可能であり、緊急停止装置は特に考慮され
てはいない。
As described above, the flywheel 14, which is supported by the high-temperature superconducting magnetic bearing 17 and rotates together with the main shaft, is used to store electric power or to generate electric power by the inertia energy of the flywheel 14. In the above, the generator motor 10 is used as an electric motor to rotate the flywheel 14, and as described above, the inertia energy of the flywheel 14 is used to store electric power. At the time of discharging the electric power, the inertia energy of the rotating flywheel 14 causes The generator motor 10 is operated as a generator to discharge the stored electric power. Further, at the time of an emergency stop of the flywheel 14, the flywheel 14 of the electric power storage device which is currently considered has a small capacity and is planned for discharging electric power in a short time. It is possible to make an emergency stop within a short time by braking with, and no special consideration is given to an emergency stop device.

【0010】しかし、現状のテストプラント的な電力貯
蔵装置を、長時間発電用として実用化する場合には、フ
ライホイル14の容量を大きくする必要があり、このた
め短時間での電力放出用として考えられている、現状の
発電電動機では制動力が小さく、短時間の緊急停止は出
来ない。また、通常の回転体の制動を行う機械式ブレー
キでは、フライホイル14の慣性エネルギが大きすぎ
て、緊急停止用としての適用は困難である。
However, when the current power storage device like a test plant is put to practical use for long-term power generation, it is necessary to increase the capacity of the flywheel 14, and therefore, for power discharge in a short time. It is considered that the current generator / motor has a small braking force and cannot be stopped for a short time. Further, in a normal mechanical brake that brakes a rotating body, the inertia energy of the flywheel 14 is too large and it is difficult to apply it for emergency stop.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述したよ
うに、フライホイルを使用した電力貯蔵装置の実用化に
あたり、問題になることが予想される、電力を貯蔵して
回動し、大容量の慣性エネルギを保有するフライホイル
の回動を、短時間で停止させることができるフライホイ
ル緊急停止装置を提供することを課題とする。
SUMMARY OF THE INVENTION As described above, the present invention stores and rotates electric power, which is expected to pose a problem when a power storage device using a flywheel is put into practical use. An object of the present invention is to provide a flywheel emergency stop device capable of stopping the rotation of a flywheel having a large amount of inertial energy in a short time.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】このため、本発明のフラ
イホイル緊急停止装置は次の手段とした。(1)主軸の
外周に複数にわたって装着され、高速で回転しているフ
ライホイル を短時間内に停止させるため、各段のフライホイルの回
動区画をそれぞれ形成し、上下に連結されて積層された
円筒形状のケーシングの内部に、水等の高比熱、高蒸発
潜熱を有する液体を注入できる注入口を、下方のケーシ
ングに設けるとともに、ケーシング内部の気体を排出で
きる排気口を、上方のケーシングに設けた。
Therefore, the flywheel emergency stop device of the present invention has the following means. (1) In order to stop the flywheels which are mounted on the outer circumference of the main shaft and are rotating at high speed within a short time, the rotation sections of the flywheels of each stage are formed, respectively, and are connected vertically to be stacked. Inside the cylindrical casing, an inlet for injecting a liquid having high specific heat such as water and a high latent heat of vaporization is provided in the lower casing, and an outlet for discharging gas inside the casing is provided in the upper casing. Provided.

【0013】なお、注入口を設けるケーシングは、最下
段のフライホイルの外周に沿って設けられ、当該フライ
ホイルの回動区画を形成する、最下段のケーシングに設
けることが好ましい。また、排気口を設けるケーシング
は、最上段のフライホイルの外周に沿って設けられ、当
該フライホイルの回動区画を形成する最上段のケーシン
グに設けることが好ましい。
It is preferable that the casing provided with the injection port is provided along the outer periphery of the lowermost flywheel, and is provided in the lowermost casing that forms the rotation section of the flywheel. Further, it is preferable that the casing provided with the exhaust port is provided along the outer circumference of the uppermost flywheel, and is provided in the uppermost casing that forms a rotation section of the flywheel.

【0014】また、他の本発明のフライホイル緊急停止
装置は上記(1)に加え、次の手段とした。 (2)下方のケーシングに設ける注入口は、当該ケーシ
ングの内部で回動するフライホイルの上端近傍の高さに
設けた。
Further, another flywheel emergency stop device of the present invention has the following means in addition to the above (1). (2) The inlet provided in the lower casing is provided at a height near the upper end of the flywheel that rotates inside the casing.

【0015】[0015]

【作用】本発明のフライホイル緊急停止装置は、上記
(1)の手段により、 (1)フライホイルの緊急停止が必要な場合、注入口か
らフライホイルがその内部で回動する下方のケーシング
内に、水等の高比熱、高蒸発潜熱を有する液体の注入を
行うことにより、回転中のフライホイルが浸漬され、液
体とフライホイル面が粘性摩擦により損失が急増し、フ
ライホイルの速度を急減させ、短時間内に停止させるこ
とができる。また、下方のケーシングに液体を注入する
ことにより、注入された液体が、他のフライホイルが回
転している、他のケーシングの内部に流出して拡散する
ことが少なくなり、液体の状態でのフライホイルとの作
動を高めることができ、制動力を大きくすることができ
る。
According to the flywheel emergency stop device of the present invention, by means of (1) above, (1) when an emergency stop of the flywheel is required, the inside of the casing below the flywheel rotates from the inlet. By injecting a liquid with high specific heat such as water and high latent heat of vaporization, the rotating flywheel is soaked, the loss of liquid and flywheel surface increases rapidly due to viscous friction, and the speed of the flywheel decreases rapidly. And can be stopped within a short time. Further, by injecting the liquid into the lower casing, the injected liquid is less likely to flow out and diffuse into the inside of the other casing in which the other flywheel is rotating, and the liquid in the state of liquid is reduced. The operation with the flywheel can be enhanced, and the braking force can be increased.

【0016】また、摩擦熱により蒸発した気体は、他の
フライホイルが回転している上方のケーシングに流出さ
せて、当該フライホイルで制動力を発生させることがで
きるとともに、注入口の設けられているケーシング内の
圧力上昇を抑えて、液体の注入量を増大でき、制動力を
高めることができる。また、粘性摩擦により発生した損
失は熱に変り、液体に吸収されて液体温度を上げ、或い
は蒸気を発生させるが、水等の高比熱、高蒸発潜熱の液
体を使用しているので、液体に多量の熱を吸収させるこ
とができ、フライホイルの緊急停止に伴う温度上昇を軽
減できて、局所的な発熱防止、又は熱による機械的な破
壊を防止することができる。さらに、注入した液体の蒸
発気化が少くなり、液状が保持されるので前記の通り、
フライホイルの制動力を高めることができる。
Further, the gas evaporated by the frictional heat can be made to flow into the upper casing in which the other flywheel is rotating so that a braking force can be generated by the flywheel and an inlet is provided. It is possible to suppress the pressure increase in the existing casing, increase the liquid injection amount, and increase the braking force. Also, the loss generated by viscous friction is converted to heat and absorbed by the liquid to raise the temperature of the liquid or generate steam, but since a liquid with high specific heat such as water and high latent heat of vaporization is used, It is possible to absorb a large amount of heat, reduce the temperature rise due to the emergency stop of the flywheel, and prevent local heat generation or mechanical destruction due to heat. Furthermore, as the injected liquid evaporates less and the liquid is retained, as described above,
The braking force of the flywheel can be increased.

【0017】また、フライホイルを緊急停止させるに伴
い、発生した蒸気は、上方のケーシングに設けた排気口
から排出されるので、装置の内部が高圧になるようなこ
とはなく、圧力による機械的な破壊が防止できるととも
に、液体のケーシング内への注入を連続して行うことが
できる。
Further, as the flywheel is urgently stopped, the generated steam is discharged from the exhaust port provided in the upper casing, so that the inside of the device does not become a high pressure, and the mechanical pressure It is possible to prevent such breakage, and it is possible to continuously inject the liquid into the casing.

【0018】また、他の本発明のフライホイル緊急停止
装置は、上記(1)に加え、上記(2)の手段の採用に
より、 (2)注入口からケーシングへの、液体の注入初期にお
いて、ケーシング内が高真空になっているため、注入液
体はスプラッシュとなって、全んどは気体してしまい、
フライホイルとの摩擦力は大きくはならないが、注入口
を設けるケーシングの内部で回動する、フライホイル上
端近傍の高さのケーシングに注入口を設けることによっ
て、スプラッシュとなった注入液体は、気化する前にフ
ライホイルに作動して制動力を発生させる。これによ
り、液体の注入初期における制動効率を上げることがで
き、フライホイルを停止させる時間を短縮することがで
きる。
In addition to the above-mentioned (1), the flywheel emergency stop device of the present invention adopts the above-mentioned means (2), and (2) at the initial stage of injecting liquid from the inlet into the casing, Since the inside of the casing has a high vacuum, the injected liquid becomes a splash and almost all is gas,
Although the frictional force with the flywheel does not become large, the injection liquid that has splashed is vaporized by installing the injection port in the casing near the top of the flywheel that rotates inside the casing that provides the injection port. Before it starts, it operates the flywheel to generate braking force. As a result, it is possible to increase the braking efficiency at the initial stage of injecting the liquid, and it is possible to shorten the time for stopping the flywheel.

【0019】[0019]

【実施例】以下、本発明のフライホイルの緊急停止装置
の実施例を図面にもとづき説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT An embodiment of an emergency stop device for a flywheel according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0020】図1は、本発明のフライホイル緊急停止装
置の一実施例を具える電力貯蔵装置の縦断面図である。
なお、図1において、図2と同一符番のものは、図2に
おいて説明したものと同一部材であるので説明は省略す
る。
FIG. 1 is a vertical sectional view of a power storage device having an embodiment of a flywheel emergency stop device according to the present invention.
Note that, in FIG. 1, the same reference numerals as those in FIG. 2 are the same members as those described in FIG.

【0021】図1において、電力貯蔵装置50の複数段
のフライホイル14の各々が組込まれ、上下に連結され
て積層されたケーシング15′,15のうちの、最下段
のケーシング15には、複数の注水口25が設けられて
いて、注水口25には、注水配管26が連結されてい
る。そして、注水配管26の途中には、弁27が配設さ
れている。
In FIG. 1, of the casings 15 ′, 15 in which the flywheels 14 of the power storage device 50 are assembled in a plurality of stages and are vertically connected, a plurality of casings 15 ′, 15 are stacked in the lowermost casing 15. Is provided with a water injection port 25, and a water injection pipe 26 is connected to the water injection port 25. A valve 27 is provided in the middle of the water injection pipe 26.

【0022】ケーシング15に設ける注水口25は、当
該ケーシング15の内部で回動するフライホイル14の
上端から、主軸1の外周面に嵌込まれたハブ13、およ
びハブ13の外周に取付けられたフライホイル14、す
なわち、ディスクの半径方向に、水等の高比熱、高蒸発
潜熱を有する液体を注入するようにしている。なお、注
入口25は本実施例のように、最下段のケーシング15
に設けることが最も好ましいが、必ずしも最下段のケー
シング15に限定する必要はない。
The water injection port 25 provided in the casing 15 is attached from the upper end of the flywheel 14 rotating inside the casing 15 to the hub 13 fitted on the outer peripheral surface of the main shaft 1 and the outer periphery of the hub 13. A liquid having high specific heat and high latent heat of vaporization such as water is injected into the flywheel 14, that is, the radial direction of the disk. In addition, as in the present embodiment, the injection port 25 is the casing 15 at the bottom.
However, it is not always necessary to limit the casing 15 to the lowermost stage.

【0023】また、ケーシングのうちの最上段のケーシ
ング15′、すなわち、発電電動機10のケース6の下
端を固定する台板9の底面から垂下させて、最上段のデ
ィスクの回動区画を形成したケーシング15′には、排
気口28が設けられていて、排気口28には、図示しな
い排気装置に接続される排気配管29が取付けられてい
る。そして、排気配管29の途中には、排気弁30が配
設されている。
Further, the uppermost casing 15 'of the casings, that is, the lowermost case 15 of the generator-motor 10, is hung from the bottom surface of the base plate 9 for fixing the lower end of the casing 6 to form the uppermost disk rotation section. An exhaust port 28 is provided in the casing 15 ′, and an exhaust pipe 29 connected to an exhaust device (not shown) is attached to the exhaust port 28. An exhaust valve 30 is provided in the exhaust pipe 29.

【0024】なお、排気口28は、最上段のフライホイ
ル14が組込まれるケーシング15′に設けることが最
も好ましいが、必ずしも、ケーシング15′に限定する
必要はない。さらに、前述したように、各段のディス
ク、および発電電動機10の回転子2等の、高速で回転
する回転体の風損を低減するために、電力貯蔵装置50
の内部は運転時高真空にするが、この真空にするときに
使用する排気口、排気配管、および排気装置を、排気口
28、排気配管29および図示しない排気装置で兼用す
ることもできる。
The exhaust port 28 is most preferably provided in the casing 15 'in which the uppermost flywheel 14 is incorporated, but it is not necessarily limited to the casing 15'. Furthermore, as described above, in order to reduce windage loss of the rotating bodies that rotate at high speed, such as the disks of each stage and the rotor 2 of the generator motor 10, the power storage device 50.
Although the inside of the container is set to a high vacuum during operation, the exhaust port, the exhaust pipe, and the exhaust device used for creating this vacuum may be used as the exhaust port 28, the exhaust pipe 29, and an exhaust device (not shown).

【0025】本発明のフライホイル緊急停止装置は、上
述のように構成されるので、注水は矢印の方向に入り、
ケーシング15内を満し、損失熱を奪って昇温し、蒸発
したり高温水となって、排気口28より排出される。す
なわち、フライホイル14の緊急停止が必要事態が生じ
た場合、弁27を開放することにより、高比熱、高蒸発
潜熱を有する水が、内部で回動するフライホイル14上
端近傍の高さの、ケーシング15に設けた注入口26か
らケーシング15の内部に、スプラッシュ状となって注
入される。このスプラッシュ状の水は気化する前に、フ
ライホイル14に作動して、まず初期の制動力を発生さ
せる。
Since the flywheel emergency stop device of the present invention is constructed as described above, the water injection enters in the direction of the arrow,
The inside of the casing 15 is filled up, the loss of heat is taken away to raise the temperature, evaporate or become high-temperature water, which is discharged from the exhaust port 28. That is, when an emergency stop of the flywheel 14 occurs, by opening the valve 27, the water having high specific heat and high latent heat of vaporization has a height near the upper end of the flywheel 14 that rotates internally. From the injection port 26 provided in the casing 15, it is injected into the casing 15 in the form of a splash. This water in the form of splash acts on the flywheel 14 to generate an initial braking force before being vaporized.

【0026】この水の注入によって、高真空が破壊され
たケーシング15の内部に、引続き水を注入すると、回
転中のフライホイル14、およびハブ13からなるディ
スクは浸漬され、液体とディスク面の粘性摩擦により、
回転損失が急増し、フライホイル14の速度を急減さ
せ、短時間内に停止させることができる。
When water is continuously injected into the casing 15 whose high vacuum is broken by the water injection, the rotating flywheel 14 and the disk including the hub 13 are immersed in the liquid, and the viscosity of the liquid and the disk surface is increased. Due to friction
The rotation loss suddenly increases, the speed of the flywheel 14 is rapidly reduced, and the flywheel 14 can be stopped within a short time.

【0027】また、最下段のケーシング15の内部に、
水を注入することにより、注入された水が、他のフライ
ホイル14が回転している上方のケーシング15の内部
に、直ちに流出して拡散することがなく、最下段のディ
スクは、すぐに、水に浸漬してフライホイル14の制動
力が大きくなる。また、摩擦熱により蒸発した気体は、
他のフライホイル14が回転している上方のケーシング
15内に流出し、当該フライホイルに制動力を発生させ
るとともに、注入口25の設けられているケーシング1
5内の圧力上昇を抑えて、水の注入をスムーズに行うこ
とができ、制動力を高めることができる。
Further, inside the lowermost casing 15,
By injecting water, the injected water does not immediately flow out and diffuse into the inside of the upper casing 15 in which the other flywheel 14 is rotating, and the lowermost disc immediately By being immersed in water, the braking force of the flywheel 14 increases. Also, the gas evaporated by frictional heat is
The other flywheel 14 flows into the rotating upper casing 15 to generate a braking force on the flywheel, and the casing 1 having the inlet 25 is provided.
It is possible to suppress the pressure increase in 5 and to inject water smoothly, and to increase the braking force.

【0028】また、摩擦により発生した損失は、熱に変
り水に吸収されて水の温度を上げ、或いは蒸気を発生さ
せるが、水は多量の熱を吸収できるので、フライホイル
14の緊急停止に伴う温度上昇を軽減できて、局所的な
発熱防止、又は熱による機械的な破壊を防止することが
できる。
Further, the loss caused by friction is converted into heat and absorbed by water to raise the temperature of the water or generate steam, but the water can absorb a large amount of heat, so the flywheel 14 can be stopped in an emergency. It is possible to reduce the accompanying temperature rise and prevent local heat generation or mechanical destruction due to heat.

【0029】また、フライホイル14を緊急防止させる
に伴い、発生した蒸気、又は高温の水は上方のケーシン
グ15に設けた排気口28から排出されるので、装置の
内部が高圧になるようなことはなく、圧力による機械的
な破壊が防止できるとともに、ケーシング15内への水
の注入を連続して行うことができる。
Also, when the flywheel 14 is urgently prevented, the generated steam or high-temperature water is discharged from the exhaust port 28 provided in the upper casing 15, so that the inside of the device becomes high in pressure. In addition, mechanical breakdown due to pressure can be prevented, and water can be continuously injected into the casing 15.

【0030】[0030]

【発明の効果】以上、説明したように、本発明のフライ
ホイル緊急停止装置によれば、特許請求の範囲に示す構
成により、緊急時に安価な装置で、しかも大きな制動力
を短時間で得ることができるうえ、水を使っていること
によって、局所的な発熱防止や機械的な破壊による二次
災害を引き起すことなく、高速回転中の慣性エネルギの
大きいフライホイルを、短時間で停止させることがで
き、電力貯蔵装置のスケールアップに伴い、必要とされ
る装置の安全性、信頼性の向上に寄与する効果は大き
い。
As described above, according to the flywheel emergency stop device of the present invention, due to the structure described in the claims, it is possible to obtain a large braking force in a short time with an inexpensive device in an emergency. In addition, water can be used to stop the flywheel with high inertia energy during high-speed rotation in a short time without causing a secondary disaster due to local heat generation prevention or mechanical damage. Therefore, as the power storage device is scaled up, the effect of contributing to the improvement of safety and reliability of the required device is great.

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

【図1】本発明のフライホイル緊急停止装置の一実施例
を具える電力貯蔵装置の縦断面図。
FIG. 1 is a vertical cross-sectional view of a power storage device including an embodiment of a flywheel emergency stop device according to the present invention.

【図2】電力貯蔵装置の縦断面図である。FIG. 2 is a vertical cross-sectional view of a power storage device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 主軸 2 回転子 3 固定子 4 高温超電導磁気軸受 5 バックアップ用上部玉軸受 6 ケース 7 軸受台 8 軸受台 9 台板 10 発電電動機 11 上蓋 12 永久磁石 13 ハブ 14 フライホイル 15 ケーシング 16 軸受台 17 高温超電導磁気軸受 18 空間 19 注入、出口 20 下蓋 21 バックアップ用下部玉軸受 25 注水口 26 注水配管 27 弁 28 排気口 29 排気配管 30 排気弁 1 main shaft 2 rotor 3 stator 4 high temperature superconducting magnetic bearing 5 upper ball bearing for backup 6 case 7 bearing base 8 bearing base 9 base plate 10 generator motor 11 upper lid 12 permanent magnet 13 hub 14 flywheel 15 casing 16 bearing base 17 17 high temperature Superconducting magnetic bearing 18 Space 19 Injection, outlet 20 Lower lid 21 Backup lower ball bearing 25 Water injection port 26 Water injection pipe 27 valve 28 Exhaust port 29 Exhaust pipe 30 Exhaust valve

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 河島 裕 兵庫県高砂市荒井町新浜二丁目1番1号 三菱重工業株式会社高砂製作所内 (72)発明者 佐藤 達哉 兵庫県高砂市荒井町新浜二丁目1番1号 三菱重工業株式会社高砂製作所内 (72)発明者 南 正晴 兵庫県高砂市荒井町新浜二丁目1番1号 三菱重工業株式会社高砂研究所内 (72)発明者 竹中 誠 兵庫県高砂市荒井町新浜二丁目1番1号 三菱重工業株式会社高砂研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Yutaka Kawashima 1-1-1, Niihama, Arai-machi, Takasago, Hyogo Prefecture Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Takasago Works (72) Tatsuya Sato 2-1-1, Niihama, Arai-cho, Takasago, Hyogo Prefecture No. 1 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Takasago Plant (72) Inventor Masaharu Minami 2-1-1 Niihama, Arai-cho, Takasago-shi, Hyogo Prefecture Mitsubishi Heavy Industries Ltd. Takasago Research Institute (72) Makoto Takenaka, Niihama, Arai-cho, Takasago-shi, Hyogo Prefecture No. 1 in Mitsubishi Heavy Industries Takasago Research Center

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 上部に発電電動機を設けた主軸の外周
に、複数段にわたって装着され、回転力により電力を貯
蔵しているフライホイルの回動を、短時間で停止させる
ためのフライホイル緊急停止装置であって、前記フライ
ホイルのそれぞれを内部で回動させる、上下に連結さ
れ、積層した円筒形状のケーシングの内部に、高比熱、
高蒸発潜熱の液体を注入する注入口を、下方の前記ケー
シングに設けるとともに、前記ケーシング内の気体を排
気する排気口を、上方の前記ケーシングに設けたことを
特徴とするフライホイル緊急停止装置。
1. A flywheel emergency stop for stopping in a short time the rotation of a flywheel, which is mounted in a plurality of stages on the outer periphery of a main shaft provided with a generator motor in the upper part and stores electric power by a rotational force. In the device, each of the flywheels is rotated internally, and the high specific heat is applied inside the vertically-connected and laminated cylindrical casings,
A flywheel emergency stop device characterized in that an injection port for injecting a liquid with high latent heat of vaporization is provided in the lower casing, and an exhaust port for exhausting gas in the casing is provided in the upper casing.
【請求項2】 前記注入口が、内部で回動する前記フラ
イホイルの上端近傍の前記ケーシングに設けられている
ことを特徴とする請求項1のフライホイル緊急停止装
置。
2. The flywheel emergency stop device according to claim 1, wherein the inlet is provided in the casing near an upper end of the flywheel which rotates inside.
JP7052371A 1995-03-13 1995-03-13 Flywheel emergency stop device Withdrawn JPH08247183A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO1998040955A1 (en) * 1997-03-11 1998-09-17 Forschungszentrum Karlsruhe Gmbh Flywheel energy accumulator

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998040955A1 (en) * 1997-03-11 1998-09-17 Forschungszentrum Karlsruhe Gmbh Flywheel energy accumulator
US6236127B1 (en) 1997-03-11 2001-05-22 Forschungszentrum Karlsruhe Gmbh Flywheel energy accummulator

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