JPH11337240A - フライホイール電力貯蔵装置の冷却方法 - Google Patents

フライホイール電力貯蔵装置の冷却方法

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JPH11337240A
JPH11337240A JP14545498A JP14545498A JPH11337240A JP H11337240 A JPH11337240 A JP H11337240A JP 14545498 A JP14545498 A JP 14545498A JP 14545498 A JP14545498 A JP 14545498A JP H11337240 A JPH11337240 A JP H11337240A
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JP
Japan
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flywheel
power
storage device
cooling
power storage
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JP14545498A
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English (en)
Inventor
Takao Sakurai
貴夫 桜井
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/16Mechanical energy storage, e.g. flywheels or pressurised fluids

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Abstract

(57)【要約】 【課題】高い貯蔵効率を実現し、かつ電力貯蔵発電時に
効果的な冷却が可能なフライホイール電力貯蔵装置の冷
却方法を提供すること。 【解決手段】フライホイール(5)に電動機(7)を用
いて電気エネルギーを機械エネルギーに変換して電力を
貯蔵し、電力の必要なときには発電機(7)により機械
エネルギーを電気エネルギーに変換して電力を供給する
フライホイール電力貯蔵装置の冷却方法であり、前記フ
ライホイール電力貯蔵装置において電力を貯蔵するとき
に真空容器1内を真空にし、前記発電機(7)により充
電または放電を行なうときに前記真空容器1内に空気を
入れて放熱を行なう。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、フライホイール電
力貯蔵装置の冷却方法に関する。
【0002】
【従来の技術】現在の電力設備においては、昼間のピー
ク電力に合わせた電力を供給できる設備が必要である。
その一方で、夜間においては電力需要が激減し、設備の
利用率が極端に低下する。この昼夜間さらには季節間の
電力格差は拡大傾向にあり、発電設備の増設が必要とな
っている。また、夜間の余剰電力を貯蔵し、昼間の電力
に合わせて発電する方法として揚水式発電所があるが、
環境破壊の他多くの問題から増設は難しい。
【0003】また代替電力貯蔵装置として、フライホイ
ールに電動機を用いて電気エネルギーを機械エネルギー
に変換してエネルギー(電力)を貯蔵し、電力の必要な
ときには発電機により機械エネルギーを電気エネルギー
に変換して電力を供給する装置が提案されている。
【0004】このようなフライホイールを用いた電力貯
蔵装置は、損失を抑えるためにフライホイールが真空容
器内に置かれる。その一方で、電力を貯蔵放電するとき
に電気的損失が発生するとともに、回転体の軸受け及び
真空シール等の摺動部等で機械的損失が発生し、さらに
ロータ及びステータの冷却が必要になる。
【0005】図2は、従来のフライホイール電力貯蔵装
置の冷却方法の一例を示す構成断面図であり、特開昭5
8−214032号公報にて開示された冷却方法の原理
図である。図2において、21は回転軸、22は真空ケ
ーシング、23,24は軸受け、25はフライホイール
であり、このフライホイール25は回転軸21の下部に
取り付けられている。
【0006】回転軸21の上部には電動発電機26のロ
ータ27及びステータ28が配置され、このステータ2
8に回転軸21の軸線と平行に配置されたヒートパイプ
29の下端集熱部が接続されている。ヒートパイプ29
の上端放熱部は真空ケーシング22を貫通して外部に突
出され、その突出した上端放熱部に冷却用フィン20が
設けられている。
【0007】上述した構成においては、電動発電機26
のステータ28内部で発熱した熱がヒートパイプ29を
介して下部から上部へと垂直に移動し、冷却用フィン2
0の表面から大気中へ発散される。なお、ヒートパイプ
29は下部が集熱部、上部が放熱部であり、しかも直線
的であった方が熱の移動がスムーズになり、冷却効果が
著しく良好になる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の冷却方
法では、ステータの冷却は可能であるが、真空容器内中
のロータの冷却は極めて困難であるという問題がある。
【0009】図3は、従来の発熱そのものを抑える方法
の一例を示すスラスト磁気軸受を用いたフライホイール
装置の構成断面図であり、特開平6−233479号公
報に開示された原理図である。図3では、内部を大気圧
とした大気圧ハウジング31に回転軸32が挿通されて
いる。この回転軸32の外周面と大気圧ハウジング31
の内周面との間にラジアル気体軸受け33が設けられて
いる。
【0010】内部を真空とした真空ハウジング34の内
側部分において、回転軸32にフライホイール35を固
定する。このフライホイール35に永久磁石36を固定
する。真空ハウジング34の内側に設けた超伝導体37
を永久磁石36に対向させ、超電導スラスト軸受け38
を構成する。
【0011】スラスト方向の加重は超電導磁気軸受で受
けるため摺動部がなくなり、機械的損失がなくなる。ま
た、超電導を使用しているため電気的損失もほとんどな
い。ラジアル方向の加重も、超電導磁気軸受で受ければ
軸受けで発生する損失はほとんど0にできる。しかしな
がら、この回転機械エネルギーと電気エネルギーの相互
変換を行なう電動発電機部での電気的損失は避けられな
いという問題がある。
【0012】本発明の目的は、高い貯蔵効率を実現し、
かつ電力貯蔵発電時に効果的な冷却が可能なフライホイ
ール電力貯蔵装置の冷却方法を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決し目的を
達成するために、本発明のフライホイール電力貯蔵装置
の冷却方法は以下の如く構成されている。 (1)本発明のフライホイール電力貯蔵装置の冷却方法
は、フライホイールに電動機を用いて電気エネルギーを
機械エネルギーに変換して電力を貯蔵し、電力の必要な
ときには発電機により機械エネルギーを電気エネルギー
に変換して電力を供給するフライホイール電力貯蔵装置
の冷却方法であり、前記フライホイール電力貯蔵装置に
おいて電力を貯蔵するときに真空容器内を真空にし、前
記発電機により充電または放電を行なうときに前記真空
容器内に空気を入れて放熱を行なう。 (2)本発明のフライホイール電力貯蔵装置の冷却方法
は上記(1)に記載の冷却方法であり、かつ前記真空容
器内の圧力が可変である。
【0014】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の実施の形態に係
るフライホイール電力貯蔵装置の冷却方法を実施するた
めの構成断面図である。図1に示すように、真空容器1
に排気ポンプ2と吸気ポンプ3,及びそれらに対応する
圧力調節機構4,4が付属され、真空容器1内にフライ
ホイールロータ5と、その回転軸6が備えられている。
また真空容器1内では、回転軸6に誘導電動発電機7、
超電導ラジアル軸受け8a,8b、超電導スラスト軸受
け9、及び永久磁石10が取付けられている。
【0015】なお、図1において誘導電動発電機7がフ
ライホイールロータ5の上部に配置されているため、電
動発電機26で発熱した熱が下部から上部へと垂直に移
動し、冷却効果が著しく良好になる。
【0016】フライホイールロータ5へのエネルギー充
放電は、誘導電動発電機7により行なわれる。このと
き、電動発電機7は電気的損失により発熱を伴うので、
吸気ポンプ3により真空容器1内を空気で満たし放熱を
行なう。真空容器1内の圧力は、所定圧力になるまで空
気の入出量を制御する流量調整弁の働きをする圧力調節
機構4により、必要な冷却の能力に応じて可変される。
各圧力調節機構4は、各ポンプ2,3に設けられた温度
センサ、または各ポンプ2,3のモータに設けられた電
力計からの信号に対して圧力または空気の流量が比例す
るように制御を行なう。
【0017】これにより、フライホイールロータ5の回
転部の冷却を空気冷却により行なうことが可能となり、
圧力も可変にすることにより、空気摩擦損失を冷却効果
を損ねない程度に極限まで小さくすることができる。
【0018】一方、充放電が完了した後のエネルギー貯
蔵時は、排気ポンプ2により真空容器1内を真空にし、
ロータ5の空気との摩擦損失を0とする。さらに、電動
発電機7を電気的に切り離せば、機械的にも電気的にも
損失が0になり、貯蔵効率を100%にすることが実現
可能になる。
【0019】なお、上記の構成において、吸気ポンプ3
側の圧力調節機構4は例えば圧力(流量)調整弁からな
る。この圧力調整弁が高真空から大気圧(1気圧)まで
の任意の圧力について制御可能であれば、吸気ポンプ3
を備えなくてもよい。また、真空容器1において入出す
る空気は普通の大気で冷却が可能であるが、真空破壊を
して冷却を行なう場合は、摩擦損失を極力小さく抑え、
かつ効果的な冷却が可能な、分子量の小さいガス例えば
ヘリウムを使用する。この場合でも冷却能力が不足する
ときは、超低温空気を使用する。
【0020】以上述べた本実施の形態によれば、フライ
ホイールロータ5、電動発電機7、超電導ラジアル軸受
け8a,8b、及び超電導スラスト軸受け9を備えたフ
ライホイール電力貯蔵装置に排気ポンプ2と吸気ポンプ
3を備えることにより、本来の貯蔵効率100%を実現
しつつ、電力貯蔵発電時においてもより効果的な冷却が
可能なフライホイール電力貯蔵装置を実現できる。
【0021】なお、本発明は上記実施の形態のみに限定
されず、要旨を変更しない範囲で適宜変形して実施でき
る。
【0022】(実施の形態のまとめ)実施の形態に示さ
れた構成及び作用効果をまとめると次の通りである。 [1]実施の形態に示されたフライホイール装置の冷却
方法は、フライホイール(5)に電動機(7)を用いて
電気エネルギーを機械エネルギーに変換して電力を貯蔵
し、電力の必要なときには発電機(7)により機械エネ
ルギーを電気エネルギーに変換して電力を供給するフラ
イホイール電力貯蔵装置の冷却方法であり、前記フライ
ホイール電力貯蔵装置において電力を貯蔵するときに真
空容器1内を真空にし、前記発電機(7)により充電ま
たは放電を行なうときに前記真空容器1内に空気を入れ
て放熱を行なう。
【0023】このように上記フライホイール装置の冷却
方法によれば、電力を貯蔵するときには真空容器1内を
真空にし電気的損失を0にすることができ、高い貯蔵効
率を実現できる。また、フライホイールロータ5を電動
発電機7により加速(充電)、減速(放電)するときに
は、真空のままでは電気的損失により発熱破損するの
で、真空容器1内に空気を入れることで容易に効果的な
冷却、放熱を行なうことができる。 [2]実施の形態に示されたフライホイール装置の冷却
方法は上記[1]に記載の冷却方法であり、かつ前記真
空容器1内の圧力が可変である。
【0024】このように上記フライホイール装置の冷却
方法によれば、真空容器1内の圧力を自在に可変とし、
真空容器1内部のフライホイールロータ5の摩擦損失を
抑えつつ、かつ冷却効率を高めることができる。
【0025】
【発明の効果】本発明のフライホイール電力貯蔵装置の
冷却方法によれば、電力を貯蔵するときには真空容器内
を真空にし電気的損失を0にすることができ、高い貯蔵
効率を実現できる。また、フライホイールロータを発電
機により加速(充電)、減速(放電)するときには、真
空のままでは電気的損失により発熱破損するので、真空
容器内に空気を入れることで容易に効果的な冷却、放熱
を行なうことができる。
【0026】本発明のフライホイール電力貯蔵装置の冷
却方法によれば、真空容器内の圧力を自在に可変とし、
真空容器内部のフライホイールロータの摩擦損失を抑え
つつ、かつ冷却効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係るフライホイール電力
貯蔵装置の冷却方法を実施するための構成断面図。
【図2】従来例に係るフライホイール電力貯蔵装置の冷
却方法の一例を示す構成断面図。
【図3】従来例に係るスラスト磁気軸受を用いたフライ
ホイール装置の構成断面図。
【符号の説明】
1…真空容器 2…排気ポンプ 3…吸気ポンプ 4…圧力調節機構 5…フライホイールロータ 6…回転軸 7…誘導電動発電機 8a…超電導ラジアル軸受け 8b…超電導ラジアル軸受け 9…超電導スラスト軸受け 10…永久磁石

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】フライホイールに電動機を用いて電気エネ
    ルギーを機械エネルギーに変換して電力を貯蔵し、電力
    の必要なときには発電機により機械エネルギーを電気エ
    ネルギーに変換して電力を供給するフライホイール電力
    貯蔵装置の冷却方法であり、 前記フライホイール電力貯蔵装置において電力を貯蔵す
    るときに真空容器内を真空にし、 前記発電機により充電または放電を行なうときに前記真
    空容器内に空気を入れて放熱を行なうことを特徴とする
    フライホイール電力貯蔵装置の冷却方法。
  2. 【請求項2】前記真空容器内の圧力が可変であることを
    特徴とするフライホイール電力貯蔵装置の冷却方法。
JP14545498A 1998-05-27 1998-05-27 フライホイール電力貯蔵装置の冷却方法 Pending JPH11337240A (ja)

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