JPS5925574A - 電力発生装置 - 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】 本発明は固定子巻線抵抗なはｙ絶対値０に保持可能な電
１機、発電機、さらにトランスを組合わせることによっ
て所要の出力を、従来よシ細い巻線で効率的に得ること
のできる電力発生装置に関するものである。

本発明を第１図〜第４図に示した実施例に従って説明す
る。

第１１妊おいてＭは電動機を示す。電動機Ｍにおいてｌ
は固定子巻線、３は回転子を示す。

固定子巻線ｌは液体へリューム等の冷媒を収容した冷媒
槽２内に浸漬されている。冷媒槽２の外囲は公知の耐熱
絶縁物で構成され、冷媒を外気から可及的に熱絶縁する
ようにしである。

Ｅは交流電源で、交流電源Ｅはトランス８、整流器６、
蓄電池７を介して固定子巻線ｌおよび回転子３の回転軸
４に接続されている。５は蓄電池７と、固定子巻線ｌと
の間に挿入された電流検知器で、第２図にその回路図が
示さｔている。電流検知器５は公知の電流計５１に、た
とえば２段階で通電電流値を検知する検知子５２．５３
を設けたことからなっている。

検知子５２は通電電流が所定レベルより低下し流がさら
に所定だけ減少した時、それを検知する検知子である。

ｒ、〜ｒ３は直列接続された抵抗、Ｓ、は抵抗ｒ、と又
＆は抵抗ｒ、と、それぞれ並列接続されたサイリスタで
ある。通電電流が所定レベルにある間はサイリスタＳ、
・Ｓ、はオン状態にあシ、電流は抵抗ｒ、〜ｒ、を通っ
て固定子巻線ｌＫ与えられる。

何等かの理由によって、通電電流が所定レベルより低下
すると、検知子５２が、これを検知し、検知信号をサイ
リスタＳ、に与えて、サイリスタＳｔをオンとする。そ
れＫよシＳ、・１１回路は短絡検知子５３がこれを検知
し、当該検知信号によって、さらにサイリスタＳｓをオ
ンとし、ｒ、・Ｓ１回路も短絡するので、有効な抵抗は
ｒ、だけとなって、そねたけ電流量は増加する。このよ
うに何等かの理由によって通電電流量に異常が生じた場
合、車紋通電電流が自動的に一定電流となるように調整
するｃ、Ｇは発電機を示す０発電機Ｇにおいて９は回転
子であって、回転子９０回転中心には電動機Ｍの回転子
３の回転軸４を一体として延長した回転力伝達手段の先
端部が枢着さｔている。

第１図に示す回転力伝達機構に代えて第４図に示すよう
な構成のものを用いることができる。

電動機Ｍの回転子３の回転軸４の回転力をギヤ４１０．
４１１を介して真空室４１２内に収容されたフライホイ
ール４１３に与え、当該フライホイール４１３の回転力
をギヤ４１４１．４１５を介して発電機Ｇの回転子９Ｉ
Ｃ与える。このような構成としておいてギヤ４１０と４
１１およびギヤ４１４と４１５とのギヤ比を適宜選択す
るととＫよって真空中におかれたフライホイール４】３
の摩擦抵抗の少ない状態で、動力ロスなく所望の回転力
を発電機Ｇ゛の回転子９に与えることができる。１０は
固定子巻線で、固定子巻線ｌＯは中空環状の液体ヘリュ
ーム等の冷媒１０１を収容した冷媒槽ｌｌ内に浸漬され
ている。冷媒槽１１の外囲は公知の耐熱絶縁槽からなり
、冷媒ｉｏｉを外気から可及的に熱絶縁するように構成
されている０固定子巻線ｌＯの出力側はＴとして示すト
ランスの１次側コイル１４に接続される。固定子巻線ｌ
Ｏの出力側から分岐きせた整流器工２は蓄電池７と発電
機Ｇの回転子９の界磁巻線９１との間に接続さｔている
。

界磁巻線９１と蓄電池７との間に第２図に示す電流計５
１と同一構成からなる電流計５１および第２図に点線で
囲んで５４として示す限流器と同一構成からなる限流器
５４を挿入する。

トランスＴにおいて、１次巻線１４および２次巻線１５
は液体へリューム等の冷媒を収容した冷媒槽１３内１ｃ
浸漬されている。冷媒槽１３の外囲は公知の耐熱絶縁材
料で構成され、冷媒１６を外気から可及的に熱絶縁する
よう圧しである０２次巻線１５の出力側は負荷２８に接
続される。必袈によシ、２次巻線１５の出力側と負荷２
８との間に公知の定周波、定電圧装置２７を挿入し、負
荷２８に所定の一定周波数かつ一定電圧の出力を与える
ようにする。

第３図には本発明による冷媒管理機構が示されている。

第１図に示す電動機Ｍの固定子巻線ｌが浸漬されている
冷媒槽２、発電機Ｇの固定子巻線ｌＯが浸漬されている
冷媒槽ｌｌおよびトランスＴの１次側巻線１４．２次側
巻線１５が浸漬さｉている冷媒槽１３は耐熱絶縁材料か
らなる、共通の通路１８を介して、上方に位置する冷媒
槽本体１７に接続されている。冷媒槽本体１７内には所
定量の液体へリューム等の冷媒１９が収容されておシ、
上方は空間２０となっている。２３は圧縮機で、圧縮機
２３は冷凍機２２を介して空間２０内に位置する熱交換
機２１に接続されている。従って圧縮機２３を動作とす
ることによって、圧縮機２３からの、たとえばｌ　ｓ　
ｏＫｖ／ＣＩＩＬ程度に圧縮された冷媒ガスを冷凍機２
２に供給して液化し、熱交換機２１を介して空間２０内
を冷気雰囲気に保持する。２４は空間２０内の蒸気圧を
検知する公知の蒸気圧検知器であって、冷媒槽本体１７
の空間２０の冷媒蒸気圧を、たとえば３段階に分けて検
知する検知子２４１〜２４３を具えている。

冷媒は耐熱絶縁材料からなる冷媒槽内に収容されている
が、装置作動中、昇温しで、その一部が気化して空間２
０の蒸気圧が上昇することは避けられない。それによシ
冷媒の液量が減少し、固定子巻線１．１０．１次側コイ
ル１４および２次側コイル１５の導体抵抗の低下効率が
下がる他、蒸気圧の上昇を放置しておくと、冷媒槽が破
壊する恐れがある。そこで検知子２４１が所定レベルの
蒸気圧検知をしている間は、当該検知信号により、圧縮
機２３の駆動機構２３１を不動作としておき、蒸気圧が
上記所定レベルを超える所定値以上となったら、検知子
２４２によって、それを検知し、当該検知信号によって
駆動機構２３１を駆動して圧縮機２３を動作として、所
定圧たとえば１５０　Ｋｇ／ｃｒｉｌ程度の高圧冷媒ガ
スを冷凍機に供給して液化し、熱交換機２１を介して空
間２０に供給して蒸気を液化し、それによって空間２０
の蒸気圧を降下させるように設定されている。空間２０
の蒸気圧がどの程度になったら圧縮機２３を動作させた
らよいかについては冷媒槽および空間２０の大きさ等の
諸条件によって具体的場合に適宜設定される。２５は一
端が空間２０に、他端が外気に、それぞれ連なる通路２
５１に介挿された安全弁で、何等かの理由によって空間
２０内の蒸気圧が異常に上昇したら、検知子２４３が、
これを検知し、当該検知子２４３の検知信号によって安
全弁２５を開とし、空間２０内の空気を通路２５１を介
して外部へ排出して冷媒槽の安全を計る。上記検知子２
４１〜２４３の蒸気圧検知による圧縮機２３の制御に代
えて常時、圧縮機２３の駆ｗＪ機構２３１を駆動してお
き、冷凍機２２．熱交換機２１を介して空間２０を常時
、冷気雰囲気に保持するという方法をとってもよい。

このような構成忙おいて第１図における交流電源Ｅを投
入することＫよって、交流電流はトランス８を介し、整
流器６で直流に整流された後、電動機Ｍの固定子巻線ｌ
に与えられ、公知のごとく、回転子３を回転せしめる。

回転子３の回転力は回転力伝達手段４１を介して、発電
機Ｇの回転子９に伝達され、当該回転子９０回転によっ
て固定子巻線ｌＯの出力側から、交流出力が、トランス
Ｔの１次側コイ＃１４に与えられ、２次側コイル１５か
ら必要により定周波定電圧装置２７を介して負荷２８に
与えらｉる。

一方、発電機Ｇの出力の一部は整流器１２で直流に整流
されて、蓄電池７に充電される。これによシ、たとえば
、電源Ｅが短時間停電となっても、当該蓄電池７を浮動
蓄電池として使用することができる。この場合、電流計
５１および限流器５４によって、第２図について説明し
たと同様に、当該回路の通電電流に変化があった場合、
それが一定になるように調整され、回転子９が発生する
磁界を一定圧保持できる。従って蓄電池７の容量を適宜
設定することＫよって、電動機Ｍの固定子巻線ｌ、発電
機Ｇの固定子巻線１０およびトランスＴの１次および２
次巻線１４．１５の電気抵抗がはソ０に維持されている
処から、又流電源を使用せず、蓄電池７のみを電源とす
る動作を長時間に亘って維持可能である〇本発ＢＡＫよ
４ば、電動機Ｍの固定子巻線１、発電機Ｇの固定子巻線
ｌＯ、トランスＴの１次側コイルおよび２次側コイル１
４．１５は液体へリューム等の冷媒中に浸漬さハ、常時
−２７３℃程度に冷却されているので、それらの導体抵
抗は絶対値０に保持逼れておシ、各冷媒槽は共通の通路
を介して一個の冷媒槽本体１７に連なっておシ、当該冷
媒槽本体１７の空間２０は常時、冷気雰囲気に保持され
るように制御されているので、それぞれの冷媒槽毎に冷
媒管理するのに比し、機構の簡易化が計れる外、それぞ
れの固定子巻線およびコイルを全く同一の冷却条件下で
、導体抵抗ＯＫおくので、諸元を所定のごとく設定する
ことによって所望の出力を可及的にバラツキがない形て
得ることが可能である。そして電流検知器５が電源電流
の微妙な変動に対応して、一定の電流を電動機Ｍの固定
子巻線ｌに供給するように微調整するので、上述の効果
はさらに向上する。一方、発電機Ｇの出力の一部が浮動
蓄電池７に充電されているので、電源の短時間停電時、
浮動蓄電池７が電源として作動し、中断のない動作を継
続することができることはもちろん浮動蓄電池７の容量
を適当に選定すれば長時間環員って交流電源を不要とな
しうる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す一部断面正面図、第２図
は第１図における電流検知器の詳細を示す回路図、第３
図は本発明の冷媒管理機構を示す一部断面正面図、第４
図は第１１九おける電動機の回転子と発電機の回転子と
の回転伝達手段の他の例を示す正面図である。 ｌ・・・電動機の固定子巻線、２　、１１．１３・・・
液体へリューム等の冷媒槽、３・・・電動機の回転子、
７・・・蓄電池、９・・・発′亀１！＆の回転子、１０
・・・発電機の固定子巻線、１２・・整流器、１４・・
・トランスの１次側コイル、１５・・・トランスの２次
側コイル、１７・・・冷媒槽本体、１８・′・・冷媒通
路、１９・・・冷媒、２０・・・冷媒槽本体の上方空間
、２１・・・熱夕換機、２２・・・冷凍機、２３・・・
圧縮機、４１・・・回転伝達手段、Ｅ・・・電動機の電
源−Ｇ・・・発電機、Ｍ・・・電動機、Ｔ・・・トラン
ス 第２図 ゝ５４ 第３図 第４図 手続補正書 昭和５８年／Ａ／Ｚ日 特許庁長官　若　杉　和　夫　殿 １、事件の表示 昭和５７年特許願第１３２０１９号 ２、発明の名称 電力発生装置 ３、補正をする者 事件との関係　　　　特許出願人 ４、代理人 郵便番号　１０４ 住　　　所　東京都中央区八重洲二丁目１１番２号城辺
橋ビル９８０ 明細書の「発明の詳細な説明」の欄および「図面の簡単
な説明」の欄ならびに明細書に添付の「図面」 ７、補正の内容 １）本出願の明訓曹の記載を次のとおシ補正する０ （１）　　第１２貞第１２行と第１３行との間に次の記
載を挿入する〇 ［なお、必要により、電動機Ｍの回転子３および発電機
Ｇの回転子９を冷媒槽内に浸漬して、当該回転子３．９
の導体抵抗がはソ０となるようにす才１ば、さらに強大
な回転トルクおよび界磁を得ることが可能となる。第５
図は電動機Ｍの回転子３を冷媒槽３０に浸漬した例であ
る。第５図において冷媒槽３０は循環冷媒通路２９の途
中に位置するように介挿さハ、当該冷媒槽３ｏ内に、回
転子３が位置するように、当該回転子３の回転軸４２が
当該冷媒槽３０の軸線に沿って貫通固定さｉている。回
転軸４２の軸中心には循環冷媒通路２９の一部を構成す
る冷媒通路４３が挿入固定逼れ、当該冷媒通路４３と冷
媒槽３０とを連通ずる連通路４４が形成されている。 冷媒通路４３は、図示しないシールを装着した継手３１
．３１’を介して循環冷媒通路２９から独立に回転可能
なように連結さハている。 通路には１個の、冷凍機２Ｇに連なる熱交換機２８ａ、
２８ｂおよび２７が介挿さｔている。 この笑験例においては、回転子３を図示しない駆動機構
を用いて回転駆動させることにより−冷媒槽３０ととも
に回転させることとなるので、冷Ｓ楢３０内の冷媒の蒸
発量が多くなるが、当該蒸気は熱交換機２８ａ、ついで
２８ｂで冷却され、最後に熱交換機２７で冷却されて液
化され、冷媒槽３０に復帰して回転子３を循環して冷却
する０そｔ’ＬＫよシ回転子３の導体抵抗なはズ０に保
持可能である。この場合、回転軸４２と継手３１との間
の冷媒通路の容積を格段に犬に設定すれば、蒸気の冷却
液化が円滑に行なえて安全である。又、冷媒通路内の蒸
気圧の検知、冷凍機２６の制御等は第３図に示す方式と
同様に行なうことができる。発電機Ｇの回転子９も同様
に冷媒槽内に浸漬して、その導体抵抗なはＸ：Ｏとする
ことができる。 この場合、回転子の巻回数をｎ倍とすれば、ｋ　の通電
電流で同一の電力を得ることができるので、小容量の蓄
電池７で長期間に亘って無停電化システムを実現するこ
とが可能である。又、第６図に示すような構成とすｉは
、ζらにより良い無停電化システムを実現することがで
きる。第６図において、電動機Ｍの固定子２および回転
子３を第３図および第５図に示すように冷媒相に浸漬す
る０′＆ｌＬ動機Ｍの回転子３を、紀４図に示す動力伝
達機構４１０〜４１５を介して発電機Ｇの、冷媒槽に浸
漬した回転子９に接続する。一方、発電機Ｇの固定子ｌ
Ｏとトランスの１次側１４を同一の冷媒槽中に浸漬し、
トランスの２次側を冷媒槽外に配置し、そｔを局部電源
用トランス３２．整流器３７を介して無停電化用蓄電池
７に接続する。 なお、３４は局部電源用トランス３２の２次側と発電機
Ｇの回転子９との間に挿入した整流器、３３．３５およ
び３６は可変限流′抵抗器。 ３８は限流抵抗器である。 このような構成としておけば、発電機Ｇの固定子１０と
トランスの１次側１４とで超電導磁石が構成さハるので
、システムの電源Ｅを遮断してもトランスの２次側の出
力の１部が発電機Ｇの回転子９および無停電化用電源で
ある蓄電器７に供給されるとと＼なるので、又流寛源Ｅ
を用いることなく無とする。なお−トランスの２次１１
１１１５の出力側にカーレントトランス３９を介して第
２図に斥す電流検知器５を接続し、蟲該電流検知器５に
よる検知電流によって可変限流抵抵器３３．３５．３６
の抵抗値を調整するようにすれば、負荷に常にはソ一定
の電圧を供給できて好ましい。」 （２第１２員第１４行の記載「実施例を示す」とあるな
「第１の実施例を示す」と訂正する。 （３）第１２頁下から第１行の記載「正面図である。」
とあるな「正面図、第５図は本発明の第２の実施例を示
す断面図、第６図は本発明の第３の実施例を示す回路図
である。」と引止する。 幻　本出願の明細書に色付の第４図の後に本手続補正曹
に添付の第５図および第６図を追加する０ ８、添付を類の目録

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｌ）固定子巻線を液体へリューム等の冷媒槽に浸漬した
   電動機の回転子を回転伝達手段を介して、固定子巻線を
   液体へリューム等の冷媒槽に浸漬した発電機の回転子に
   接続し、発電機の出力側から分岐させ、波流器を介して
   電動機の電源と固定子巻線との間に挿入された蓄電池に
   接続したことからなる電力発生装置０２）固定子巻線を
   液体へリューム等の冷媒槽に浸漬した電動機の回転子を
   回転伝達手段を介して、固定子巻線を液体へリューム等
   の冷媒槽に浸漬した発電機の回転子に接続し、発電機の
   出力側を、１次側コイルと２次側コイルを液体へリュー
   ム等の冷媒槽中に浸漬したトランスの当該１次側コイル
   に接続したことからなる電力発生装置。 ３）固定子巻線を液体へリューム等の冷媒槽に浸漬した
   電動機の回転子を回転伝達手段を介して、固定子巻線を
   液体へリューム等の冷媒槽に浸漬した発電機の回転子に
   接続し、発電機の出力側を１次仙］コイルと２次１１１
   １フイルを液体へリューム等の冷媒槽中に浸漬したトラ
   ンスの当該１次側コイルに接続し、前記発電機の出力側
   を分岐させ、整流器を介して電動機の電源と固定子巻線
   との間に挿入した蓄電池に接続し、かつ上記すべての冷
   媒槽を冷媒通路を介して上方に位置する一つの冷媒槽本
   体に接続し、上記冷媒槽本体には上方空間を除いて冷媒
   を収容し、上記冷媒槽本体の空間には、その一端が冷凍
   機、圧縮機に連なる熱交換機を設けたことからなる電力
   発生装置。