JPS6118413B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPS6118413B2 JPS6118413B2 JP6123777A JP6123777A JPS6118413B2 JP S6118413 B2 JPS6118413 B2 JP S6118413B2 JP 6123777 A JP6123777 A JP 6123777A JP 6123777 A JP6123777 A JP 6123777A JP S6118413 B2 JPS6118413 B2 JP S6118413B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- storage tank
- refrigerant
- inner cylinder
- coil container
- coil
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 21
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims description 21
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims description 14
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 3
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 22
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 22
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 22
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 9
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 2
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N lead(0) Chemical group [Pb] WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- TXEYQDLBPFQVAA-UHFFFAOYSA-N tetrafluoromethane Chemical compound FC(F)(F)F TXEYQDLBPFQVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Motor Or Generator Cooling System (AREA)
- Superconductive Dynamoelectric Machines (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は超電導交流発電機に使用される超電導
回転子に関するものである。
回転子に関するものである。
従来、超電導回転子の超電導巻線を冷却する方
法の一つとして、冷媒ヘリウム中に超電導巻線を
浸漬し、自然対流により冷媒ヘリウムを循環させ
る方法がある。
法の一つとして、冷媒ヘリウム中に超電導巻線を
浸漬し、自然対流により冷媒ヘリウムを循環させ
る方法がある。
このような冷却方法を用いた従来の超電導回転
子の一例を第１Ａ図及び第１Ｂ図について説明す
るに、２は真空容器を兼ねるダンパーシールド１
内にふく射シールド７を介して収納された２重円
筒形コイル容器で、その両端はトルクチユーブ３
を介して回転軸４に連結されている。前記コイル
容器２の外筒内には超電導コイル６が収納される
と共に、内筒内には液体ヘリウム１４の貯槽１１
と液体ヘリウム２１の貯槽５がそれぞれ形成され
ている。
子の一例を第１Ａ図及び第１Ｂ図について説明す
るに、２は真空容器を兼ねるダンパーシールド１
内にふく射シールド７を介して収納された２重円
筒形コイル容器で、その両端はトルクチユーブ３
を介して回転軸４に連結されている。前記コイル
容器２の外筒内には超電導コイル６が収納される
と共に、内筒内には液体ヘリウム１４の貯槽１１
と液体ヘリウム２１の貯槽５がそれぞれ形成され
ている。
８は貯槽１１に連通する冷媒（液体ヘリウム）
供給管８、９は貯槽１１とコイル容器２の外筒側
空間２Ａを連通する冷媒供給口、１０はコイル容
器２の内筒壁２b′に設けられた冷媒排出口、１２
ａ，１２ｂはトルクチユーブ３およびふく射シー
ルド７を冷却した蒸発ガスを排出する排出管、１
３は超電導コイル６に接続するリード線の冷却管
である。
供給管８、９は貯槽１１とコイル容器２の外筒側
空間２Ａを連通する冷媒供給口、１０はコイル容
器２の内筒壁２b′に設けられた冷媒排出口、１２
ａ，１２ｂはトルクチユーブ３およびふく射シー
ルド７を冷却した蒸発ガスを排出する排出管、１
３は超電導コイル６に接続するリード線の冷却管
である。
上記構造からなる従来の回転子では、供給管８
より貯槽１１内に供給された冷媒は回転に伴う遠
心力により液体ヘリウム１４と気体ヘリウム１５
に分離され、この気体ヘリウム１５は排出管１２
ａ，１２ｂより排出される。一方、液体ヘリウム
１４は一たん貯槽１１に蓄えられ、ついで供給口
９を経てコイル容器２の外筒内に供給され、超電
導コイル６を冷却した後に排出口１０より貯槽５
に戻される。
より貯槽１１内に供給された冷媒は回転に伴う遠
心力により液体ヘリウム１４と気体ヘリウム１５
に分離され、この気体ヘリウム１５は排出管１２
ａ，１２ｂより排出される。一方、液体ヘリウム
１４は一たん貯槽１１に蓄えられ、ついで供給口
９を経てコイル容器２の外筒内に供給され、超電
導コイル６を冷却した後に排出口１０より貯槽５
に戻される。
液体ヘリウムの自由表面２１Ａは、貯槽１１の
壁面で仕切られている。そのため、コイル容器２
への侵入熱や超電導コイル６で発生する熱によつ
てあたためられた液体ヘリウム２１は、その密度
が低下し、浮力によつて排出口１０を経て貯槽５
に入るが、貯槽１１内の液体ヘリウム１４と混合
することはなく、貯槽５の自由表面２１Ａより蒸
発する。従つて、コイル容器２を流れる液体ヘリ
ウム流量は、この蒸発分を補給する分だけであ
り、それ以上の循環流量は生じない。
壁面で仕切られている。そのため、コイル容器２
への侵入熱や超電導コイル６で発生する熱によつ
てあたためられた液体ヘリウム２１は、その密度
が低下し、浮力によつて排出口１０を経て貯槽５
に入るが、貯槽１１内の液体ヘリウム１４と混合
することはなく、貯槽５の自由表面２１Ａより蒸
発する。従つて、コイル容器２を流れる液体ヘリ
ウム流量は、この蒸発分を補給する分だけであ
り、それ以上の循環流量は生じない。
上述した電導回転子では貯槽５内に複数個の貯
槽１１を設け、この貯槽１１とコイル容器２の外
筒を供給口９を介して連通させたので、構造が複
雑となり製作が容易でない。また蒸発した流体を
補給するための冷媒流量は超電導コイル部の流速
に換算すると、秒速で数cm〜数mmのオーダと推考
されきわめて低速であるので、冷却特性は余り良
好でない。
槽１１を設け、この貯槽１１とコイル容器２の外
筒を供給口９を介して連通させたので、構造が複
雑となり製作が容易でない。また蒸発した流体を
補給するための冷媒流量は超電導コイル部の流速
に換算すると、秒速で数cm〜数mmのオーダと推考
されきわめて低速であるので、冷却特性は余り良
好でない。
本発明は上記にかんがみ簡単な構造により、冷
媒の自然対流を著しく促進させて冷却を向上させ
る超電導回転子を提供することを目的とするもの
で、トルクチユーブに連結したコイル容器の内筒
の両端部に排出口を、この両排出口の中間部に供
給口をそれぞれ設けると共に、前記排出口と供給
口の間に内筒内の液面高さよりも低い隔壁を設
け、前記供給口、排出口および隔壁により自然循
環ループを形成させるようにしたものである。
媒の自然対流を著しく促進させて冷却を向上させ
る超電導回転子を提供することを目的とするもの
で、トルクチユーブに連結したコイル容器の内筒
の両端部に排出口を、この両排出口の中間部に供
給口をそれぞれ設けると共に、前記排出口と供給
口の間に内筒内の液面高さよりも低い隔壁を設
け、前記供給口、排出口および隔壁により自然循
環ループを形成させるようにしたものである。
以下本発明の一実施例を図面を参照した説明す
る。
る。
第２図において、２は２重円筒構造のコイル容
器で、その外筒２ａには超電導コイル６が収納さ
れ、内筒２ｂ内は冷媒（液体ヘリウム）供給管８
に連通する貯槽に形成されている。前記内筒（貯
槽）２ｂの周壁２b′には両端部に排出口１０、中
間部に供給口９がそれぞれ設けられると共に、前
記排出口１０に近接して隔壁１８が設けられてい
る。この隔壁１８の高さ（内径）は供給管８より
供給される冷媒１４の高さよりも低く形成されて
いるので、冷媒は隔壁１８を越えて流通する。こ
の隔壁１８は必ずしも同心円環状である必要はな
く、円形平板に開口を設けてもよい。１２ａ，１
２ｂは貯槽２ｂの両側に連結された冷媒排出管、
１３は超電導コイル６に接続するリード線の冷却
管、１９はコイル容器の外筒壁２a′および内筒壁
２b′と超電導コイル６との間に形成された冷媒通
路である。
器で、その外筒２ａには超電導コイル６が収納さ
れ、内筒２ｂ内は冷媒（液体ヘリウム）供給管８
に連通する貯槽に形成されている。前記内筒（貯
槽）２ｂの周壁２b′には両端部に排出口１０、中
間部に供給口９がそれぞれ設けられると共に、前
記排出口１０に近接して隔壁１８が設けられてい
る。この隔壁１８の高さ（内径）は供給管８より
供給される冷媒１４の高さよりも低く形成されて
いるので、冷媒は隔壁１８を越えて流通する。こ
の隔壁１８は必ずしも同心円環状である必要はな
く、円形平板に開口を設けてもよい。１２ａ，１
２ｂは貯槽２ｂの両側に連結された冷媒排出管、
１３は超電導コイル６に接続するリード線の冷却
管、１９はコイル容器の外筒壁２a′および内筒壁
２b′と超電導コイル６との間に形成された冷媒通
路である。
次に上記構成からなる本実施例の作用について
説明する。
説明する。
定常運転時には供給管８を経て貯槽２ｂ内に導
入された冷媒（液体ヘリウム）は遠心力により、
液体ヘリウム１４と気体ヘリウム１５に分離さ
れ、その気体ヘリウム１５は排出管１２ａ，１２
ｂを経て排出される。一方、液体ヘリウム１４は
供給口９を経て外筒２ａ内に導入され、ついで冷
媒通路１９を流通した後に、排出口１０を経て貯
槽２ｂに戻され、さらに隔壁１８を越えて供給口
９側へ流れて自然循環ループを形成する。
入された冷媒（液体ヘリウム）は遠心力により、
液体ヘリウム１４と気体ヘリウム１５に分離さ
れ、その気体ヘリウム１５は排出管１２ａ，１２
ｂを経て排出される。一方、液体ヘリウム１４は
供給口９を経て外筒２ａ内に導入され、ついで冷
媒通路１９を流通した後に、排出口１０を経て貯
槽２ｂに戻され、さらに隔壁１８を越えて供給口
９側へ流れて自然循環ループを形成する。
この場合の主な熱源はコイル容器２に連結する
トルクチユーブ３からの熱伝導による侵入熱１７
であるが、この侵入熱１７はトルクチユーブ３に
近接してヘリウムの排出口１０および隔壁１８を
設けることにより迅速に除去することができる。
また遠心力は重力の1000倍以上にも達するため、
きわめて大きな自然準環力を発生するので、冷媒
通路１９における流速を従来の数十倍に増大させ
ることができる。この原理を以下に説明する。回
転子の回転閉速度をω、隔壁の内半径をR1、外
半径をR0、内筒２ｂ内の液体ヘリウムの供給口
９につながる部分の液体の密度をρ１、隔壁１８
によつて形成され、排出口１０に連通する内筒２
ｂ内の部分の液体の密度をρ２とすると、遠心力
による半径R1から半径R0までの圧力上昇ΔＰは ΔＰ＝∫Ｒ０ Ｒ１ργω2dr〓ρω２／２（R0 2−R1 2
） として表現される（ここでγは半径座標、ρは液
体の密度）ので、隔壁の両側に発生するΔＰの差
は、 ΔP1−ΔP2〓ω２／２ （R0 2−R1 2）（ρ１−ρ２） で表される。これが、駆動力となつて、自然循環
ループの圧力損失ΔＰfとつりあう。このΔＰf
は、冷媒通路１９における流速をＶ、圧力損失係
数をＣとすれば、 ΔＰf＝ρ１Ｖ２／２×Ｃ と表現される。これらの式より、ＶがR0 2−R1 2に
比例することが分かる。隔壁がない場合（R0＝
R1）は、このような駆動力による流れは期待でき
ない。この流れは超電導コイル６の発熱がない場
合でも定常的に発生するため、常に高い冷却性能
を維持することができる。万一、超電導コイル６
が発熱しても迅速にその熱を除去することができ
る。
トルクチユーブ３からの熱伝導による侵入熱１７
であるが、この侵入熱１７はトルクチユーブ３に
近接してヘリウムの排出口１０および隔壁１８を
設けることにより迅速に除去することができる。
また遠心力は重力の1000倍以上にも達するため、
きわめて大きな自然準環力を発生するので、冷媒
通路１９における流速を従来の数十倍に増大させ
ることができる。この原理を以下に説明する。回
転子の回転閉速度をω、隔壁の内半径をR1、外
半径をR0、内筒２ｂ内の液体ヘリウムの供給口
９につながる部分の液体の密度をρ１、隔壁１８
によつて形成され、排出口１０に連通する内筒２
ｂ内の部分の液体の密度をρ２とすると、遠心力
による半径R1から半径R0までの圧力上昇ΔＰは ΔＰ＝∫Ｒ０ Ｒ１ργω2dr〓ρω２／２（R0 2−R1 2
） として表現される（ここでγは半径座標、ρは液
体の密度）ので、隔壁の両側に発生するΔＰの差
は、 ΔP1−ΔP2〓ω２／２ （R0 2−R1 2）（ρ１−ρ２） で表される。これが、駆動力となつて、自然循環
ループの圧力損失ΔＰfとつりあう。このΔＰf
は、冷媒通路１９における流速をＶ、圧力損失係
数をＣとすれば、 ΔＰf＝ρ１Ｖ２／２×Ｃ と表現される。これらの式より、ＶがR0 2−R1 2に
比例することが分かる。隔壁がない場合（R0＝
R1）は、このような駆動力による流れは期待でき
ない。この流れは超電導コイル６の発熱がない場
合でも定常的に発生するため、常に高い冷却性能
を維持することができる。万一、超電導コイル６
が発熱しても迅速にその熱を除去することができ
る。
以上説明したように、本発明によれば常時、冷
媒の自然循環ループを形成させることができるた
め、超電導コイルへの侵入熱を排除すと共に、超
電導コイルの冷却性能を著しく向上させることが
できる。
媒の自然循環ループを形成させることができるた
め、超電導コイルへの侵入熱を排除すと共に、超
電導コイルの冷却性能を著しく向上させることが
できる。
第１Ａ図は従来の超電導回転子の断面図、第１
Ｂ図は第１Ａ図のＢ−Ｂ断面図、第２図は本発明
の超電導回転子の一実施例を示す断面図である。 ２……コイル容器、２ａ……外筒、２ｂ……内
筒（冷媒貯槽）、９……供給口、１０……排出
口、１４……冷媒液、１８……隔壁。
Ｂ図は第１Ａ図のＢ−Ｂ断面図、第２図は本発明
の超電導回転子の一実施例を示す断面図である。 ２……コイル容器、２ａ……外筒、２ｂ……内
筒（冷媒貯槽）、９……供給口、１０……排出
口、１４……冷媒液、１８……隔壁。
Claims (1)
- １ 真空容器を兼ねたダンパーシールドと、この
ダンパーシールド内にふく射シールドを介して格
納された外筒、内筒を備えた二重円筒形のコイル
容器と、このコイル容器を支持する支持体と、前
記コイル容器内筒内に形成される冷媒貯槽と、該
冷媒貯槽に冷媒を供給する供給管とからなる超電
導回転子において、前記コイル容器内筒の両端部
および中間部に前記冷媒貯槽に連通する排出口、
供給口をそれぞれ設け、この排出口と供給口の間
に内筒内の液面高さよりも低い一対の隔壁を設け
前記供給管の開口端を、前記隔壁と供給口の間に
配置したことを特徴とする超電導回転子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6123777A JPS53147209A (en) | 1977-05-27 | 1977-05-27 | Super conductive rotor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6123777A JPS53147209A (en) | 1977-05-27 | 1977-05-27 | Super conductive rotor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS53147209A JPS53147209A (en) | 1978-12-21 |
| JPS6118413B2 true JPS6118413B2 (ja) | 1986-05-12 |
Family
ID=13165410
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6123777A Granted JPS53147209A (en) | 1977-05-27 | 1977-05-27 | Super conductive rotor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS53147209A (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5674061A (en) * | 1979-11-19 | 1981-06-19 | Hitachi Ltd | Superconductive rotor |
| JPS5678351A (en) * | 1979-11-30 | 1981-06-27 | Hitachi Ltd | Super-conductive rotor |
| JPS56157255A (en) * | 1980-04-30 | 1981-12-04 | Mitsubishi Electric Corp | Rotor for superconductive rotary machine |
| JPS56157257A (en) * | 1980-04-30 | 1981-12-04 | Mitsubishi Electric Corp | Rotor for superconductive rotary machine |
| JPS5771264A (en) * | 1980-10-17 | 1982-05-04 | Mitsubishi Electric Corp | Rotor for super-conductive rotary machine |
| JPS57202853A (en) * | 1981-06-05 | 1982-12-11 | Mitsubishi Electric Corp | Rotor for superconductive rotary electric machine |
| JPH0537662Y2 (ja) * | 1984-10-04 | 1993-09-22 |
-
1977
- 1977-05-27 JP JP6123777A patent/JPS53147209A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS53147209A (en) | 1978-12-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3842596A (en) | Methods and apparatus for heat transfer in rotating bodies | |
| JPS6118413B2 (ja) | ||
| JPH0275794A (ja) | 浸漬ポンプ装置 | |
| JPH0226068B2 (ja) | ||
| KR830002345B1 (ko) | 초전도 터어보 발전기의 내부 증기트랩 장치 | |
| CN106601312A (zh) | 一种ads集成堆顶结构及核能发电设备 | |
| US4223239A (en) | Multiphasic pump for rotating cryogenic machinery | |
| US4365479A (en) | Coolant replenishing system for superconducting field windings | |
| JPS5937294A (ja) | 液体金属用ポンプ | |
| JPH027274B2 (ja) | ||
| JP2644039B2 (ja) | 真空ポンプ用自冷式封入液供給装置 | |
| JPS6336227B2 (ja) | ||
| JPS601552B2 (ja) | 回転式熱交換器用ヒ−トパイプ | |
| JP2795958B2 (ja) | 超電導発電機の回転子 | |
| JPS58116041A (ja) | 超電導回転子 | |
| JPS6010498B2 (ja) | 超電導回転子 | |
| JPS5846862A (ja) | 超電導回転子 | |
| JPS5846863A (ja) | 超電導回転子 | |
| JPS61173085A (ja) | 潜熱蓄熱装置 | |
| JPS6152636B2 (ja) | ||
| JPS6012858B2 (ja) | 超電導回転子 | |
| JPS6229678Y2 (ja) | ||
| JPH0427796B2 (ja) | ||
| JPH06221785A (ja) | 蓄熱槽 | |
| JPH06156579A (ja) | 二重槽式極低温流体用排液槽 |