JPS62268354A - 電磁フロ−カツプラ - 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】 ［産業上の利用分野］ この発明は、液体金属を冷却材として使用する高速増殖
炉プランＩ・等において、電磁気力によって流体に駆動
力を与える液体金属用電磁ポンプの一種である電磁フロ
ーカップラに関するものである。

［従来の技術］ 第３図は特開昭５９−１０１６３号公報に示された従来
の電磁フローカップラを示す断面図であり、図において
、（１）は外側ダクト、（２）は外側ダクト（１）の内
側に密接された導電性の内側ダクト、（３）は」−下部
を除いて内側ダクト（２）の内側に密接された絶縁壁、
（４）は内側ダクト（２）及び絶縁壁り３）の内側に密
接して発電側（Ｇ）ダクト部■及び電磁ポンプ側（Ｐ）
ダクト部■各々を流れる液体金属の流路を形成する導電
性のプレート、（５）は両ダクト部間における導電性の
隔離プレート、である。

更に、ダクト部Ｉ及び■を固定するため、ステンレス鋼
リブ（６）、スタッド（７）、ナツト（８）、アルミナ
ブツシュ（９）、アルミナワッシャ（１０）、ステンレ
ス鋼ワッシャ（１１）、及びステンレス銅皿状′ワッシ
ャ（１２）、が用いられている。

次に、第３図の構造の動作について説明する。

まず、発電側ダンｌ一部Ｉに対し、矢印Ａ方向に磁場を
かけ、矢印Ｂ方向に液体金属を流すことにより、フレミ
ングの右手の法則により、矢印Ｃの上部方向に電流が流
れ、プレート（４）及び（５）を通って電磁ポンプ側ダ
クト部Ｈに電流が流れ込むとともに、フレミングの左手
の法則により、電磁ポンプ側ダクト部■内の液体金属を
矢印り方向に駆動して流す。誘導された電流はダクト部
■を通りダクト部■から出て内側ダクト（２）を通り、
再びダクト部Ｉの下部から流入することにより閉回路を
形成する。

［発明が解決しようとする問題点］ 従来の電磁フローカップラは、以上のように構成されて
おり、第３図のダクト部■とダクト部■の寸法及び形状
が同一であることから、ダグｌ一部■の液体金属の流量
がダクト部■の液体金属の流量を下回り（流量比１以下
）、効率が悪く所望のポンプ駆動力が得られなかった。

また、ポンプ駆動力を発生ずるための誘導電流が、導電
性隔離プレー１−（４）を短絡漏れ電流として流れ、更
に内側ダク１−（２）を流れる誘導電流も通路が長くな
り所望のポンプ駆動力を発生するためには損失が大きい
という第１の問題点があった。

更に、第３図のダクト部■を流れる液体金属とダクト部
■を流れる液体金属の温度差により熱膨張差が生ずるが
、これによる熱応力ひずみを緩和することがてきず、外
側ダクト及び両ダクト部Ｉ、■て構成される組み合わせ
体が変形したり、クラックを生したりするという第２の
問題点もあった。

この発明は」−記の従来の第１の問題点を除去するため
に、発電側ダクト部を流れる液体金属と電磁ポンプ側ダ
クト部を流れる液体金属との流量比か１以−１−の電磁
フローカップラを得るとともに、その際、有効な誘導電
流路を得ることを第１の目的とする。

更に、この発明は上記の従来の第２の問題点を除去する
ために、発電側ダクト部及び電磁ポンプ側ダクト部並び
にこれらを覆う外側ダクトにおける熱膨張差によるひず
みを緩和した電磁フローカップラを得ることを第２の目
的とする。

［問題点を解決するための手段］ 上記第１の目的を達成するため、本願の第１の発明の電
磁フローカップラは、印加磁場方向において発電側ダク
ト部と電磁ポンプ側ダク１〜部とを並列に配置するとと
もに、磁場方向の発電側ダクト部の長さを、電磁ポンプ
側ダク１へ部の長さの半分以下に構成している。

両ダクト部間は、絶縁材を挟んだ薄い金属板又は絶縁材
によって挟まれた金属板て仕切ることが好ましい。

上記第２の目的を達成するため、本願の第２の発明の電
磁フローカップラは、発電側ダクト部と電磁ポンプ側ダ
クト部とで構成される組み合わせ体と、これの外側ダク
Ｉ−との間に液体金属を介在させ、両者を固定しないよ
うにしている。

［作用］ 第１の発明においては、発電側ダクト部で誘導された電
流は導電体を介して並列に配置された電磁ポンプ１１に
＋１ダクト部に短い通路で流れ込み、その液体金属を駆
動する。この場合、発電側ダクト部の磁場方向の長さく
幅）は電磁ポンプ側ダクト部のそれより１７２以下であ
るため、電磁ポンプ側ダクト部において駆動される液体
金属の流量は発電側ダクト部の流量より大きくなる。

両ダクト部間を、絶縁材を挟んだ薄い金属板又は絶縁材
によって挟まれた金属板で仕切れば、誘導電流は短絡漏
れ部分が少ない状態で電磁ポンプ側ダクト部に流れ込む
。

第２の発明においては、外側ダクト内において、発電側
ダクト部で誘導された電流は導電体を介して電磁ポンプ
側ダクト部に短い通路で流れ込み、その液体金属を駆動
する。この場合、液体金属の温度差により熱膨張差が生
じるが、発電側ダクト部と電磁ポンプ側ダクト部との組
み合わせ体は、液体金属の介在により外側ダクト内で浮
かんだ形に成っているので組み合わせ体と外側ダクト間
の熱ひずみを緩和することができる。

［実施例］ 以下、本願発明の実施例を第１図及び第２図について説
明する。

第１及び第２の発明の実施例を示す第１図において、（
２０）は絶縁壁（３）の内側に設けられたフローカップ
ラダクト絶縁壁保護材、（２１）は発電側ダクト部■と
電磁ポンプ側ダクト部■とを電気的に隔離する耐電気絶
縁壁（耐Ｎａ性を有するセラミック等の絶縁材）、（２
２）は耐電気絶縁壁（２１）の機械的強度の比較的弱い
点を補強する補強用金属板であって電気抵抗を大きくす
るために厚さを薄くしたもの、（２３）は発電側ダクト
部■で発生した誘導電流を電磁ポンプ側ダクト部■へ流
す導電材、（２４）は導電材（２３）を保護する保護導
電材、（２５）は導電材〈２３）を保護する保護材、で
ある。尚、フローカップラダクト絶縁壁保護材（２０）
は絶縁壁（３）の材質によってはコーティングしなくて
もよい。

よって生ずる熱応力からこれらダクト部並びに外側ダク
ト（１）を守るため、導電保護林（２４）及び保護材（
２５）は、外側ダクト（１）の内側に在る絶縁壁保護材
（２０）に固定されておらず、液体金属中に浮遊した形
に成っている。その他の構成部分については第３図の場
合と同じであるので説明は省略する。

次に第１図の構造の動作について説明する。

発電側ダクト部Ｉに矢印Ａ方向から磁場をかけ、矢印Ｂ
方向に液体金属を流すことにより、従来例と同様にフレ
ミングの右手の法則により矢印Ｃ方向に電流が誘導され
る。この電流は、保護導電材（２４）及び導電材（２３
）を通って電磁ポンプ側ダクト部■に流れ込み、フレミ
ングの左手の法則により、電磁ポンプ側ダク１へ部■内
の液体金属を矢印Ｆ方向に駆動させる。

ここで、電磁ポンプ側ダクト部■の液体金属の流量が発
電側ダクト部Ｉの流量より大きくなるためには、磁場Ａ
の磁束密度ＢＡが両者で同じとした場合、電磁ポンプ側
ダクト部■の幅（Ｉｌ１２）を発電側ダクト部■の幅（
ｗ、）より大きくする必要がある。

これは、電磁ポンプ側ダクト部Ｈに駆動力を与えるため
には、少なくとも、発電側起電力Ｅ　＋　＝ＢＡｈｌｖ
ｌが、電磁ポンプ側起電力Ｅ　２　＝　Ｂ　Ａｈ２Ｖ２
より大きくなければならないという必要条件がち来る。

すなわち、ＥＩ　　Ｅ２＞Ｏからｈ１ｖｌ／ｈ２ｖ２が
得られ、これを変形すると、ｕ１２／ｗＩ＞Ｑ２／Ｑ１
〉１となるからである。

ここで、ｈ、−発電側７７１〜部の高さ１１□：電磁ポ
ンプ側ダクト部の高さ シカ：発電側液体金属の流速 ｖ２：電磁ポンプ側液体金属の流速 Ｑ１：発電側液体金属の流量（Ｑｌ−１１１ＩｈＩｖ、
）Ｑ２：電磁ポンプ側液体金属の流ｆＥ（Ｑ２＝ｗ２ｈ
２ｖ２） このため、上記実施例においては、ダクト部Ｉと並行し
てその両脇にダクト部■を配置して、前者の幅が、後者
の幅の半分以下になるように構成している。従って、こ
のような配置に限らず、ダりＩ・部Ｉと、これの幅の倍
の幅を有するダクト部ｌと、の二つのダクト部を磁場方
向において並行に配置しても構わない。

このようにして誘導電流が流れるが、補強用金属板（２
２）は電気抵抗が大きくなるように薄く作っであるので
、ここを流れる短絡漏れ電流は極めて少なくなり、誘導
電流を有効に確保することができる。

第２図は本願発明の別の実施例を示しており、これによ
れば、ダクト部間の隔離壁の構成を機械的に強い金属板
り２６）を、耐Ｎａ性を有するセラミック等の耐電気絶
縁壁＜２７）で挟んでも、同様に耐電圧と効率を向」ニ
させる効果を有するとともに液体金属に対する耐腐食性
も向上する。

このようにして第１の発明が達成される。

また、上述のようにして誘導電流が流れるが、ダク１へ
部Ｉの液体金属とダクト部Ｈの液体金属とでは流速の相
違等によって温度差が生じ熱膨張差が生ずるが、第１図
の構成ては、ダクト部■とダクト部■とを組み合わせた
部分が、外側ダクト（１）内に液体金属を介して浮遊し
た形になっているので、その熱膨張差を吸収できる事と
なり、第２の発明が達成される。尚、この場合、ダクト
部Ｉ及び■を並列配置させているが、第３図と同様に縦
型配置のものであっても構わない。

［発明の効果］ 以上のように、第１の発明によれば、印加磁場方向に両
ダク１へ部を並列配置するとともに、その幅を発電側ダ
クト部の方が、電磁ポンプ側ダクト部より半分以下とし
たので、電磁ポンプ側液体金属の流量が発電側液体金属
の流量を」−回ることができポンプとしての効率が良く
なり、設計上も余裕が出るという効果がある。

また、並列配置したことにより、誘導電流の通路が短縮
され有効電流が増加する。これは更に、両ダクト部間の
絶縁隔壁を電気抵抗が大きくなるように薄い金属板て補
強することにより、漏れ電流が防止でき一層有効電流が
増加する効果が得られる。

また、第２の発明によれば、外側ダクト内において両ダ
ク１へ部の組み合わせ体を液体金属を介して浮遊させた
のて、熱膨張差に基づく熱応力ひずみの悪影響を排除で
きるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本願発明の実施例による電磁フローカップラを
示す断面図、第２図は本願発明の他の実施例を示す電磁
フローカップラを示す断面図、第３国は従来の電磁フロ
ーカップラを示す断面図、である、。 図中、Ｉは発電側ダクＩ一部、■は電磁ポンプ側ダクト
部、（２１）は耐電気絶縁壁、（２２）は補強用金属板
、（２３）は導電材、（２４）は保護導電材、（２６）
は補強用金属板、（２７）は耐電気絶縁壁、である。 尚、図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）液体金属の流れと磁場との相互作用により電流を
   発生させる発電側ダクト部と、前記電流と磁場との相互
   作用により前記液体金属に駆動力を与える電磁ポンプ側
   ダクト部と、を組み合わせた電磁フローカップラにおい
   て、 両前記ダクト部を前記磁場方向に並列して配置するとと
   もに、前記磁場方向の前記発電側ダクト部の長さを前記
   電磁ポンプ側ダクト部の長さの半分以下にしたことを特
   徴とする電磁フローカップラ。
2. （２）二つの前記電磁ポンプ側ダクト部が前記発電側ダ
   クト部を挟んで配置され、前記磁場方向において各電磁
   ポンプ側ダクト部の長さが、前記発電側ダクト部の長さ
   に等しい特許請求の範囲第１項に記載の電磁フローカッ
   プラ。
3. （３）両前記ダクト部間が、補強用金属板を挟んだ絶縁
   材で仕切られている特許請求の範囲第１項又は第２項に
   記載の電磁フローカップラ。
4. （４）両前記ダクト部間が、補強用金属板で挟まれた絶
   縁材で仕切られている特許請求の範囲第１項又は第２項
   に記載の電磁フローカップラ。
5. （５）前記絶縁材が、セラミックスである特許請求の範
   囲第３項又は第４項に記載の電磁フローカップラ。
6. （６）前記金属板が、電気抵抗が大きい薄い厚さのもの
   である特許請求の範囲第３乃至５項のいずれかに記載の
   電磁フローカップラ。
7. （７）外側ダクト内で、液体金属の流れと磁場との相互
   作用により電流を発生させる発電側ダクト部と、前記電
   流と磁場との相互作用により前記液体金属に駆動力を与
   える電磁ポンプ側ダクト部と、の組み合わせ体を設けた
   電磁フローカップラにおいて、 前記組み合わせ体と前記外側ダクトとの間に前記液体金
   属を介在させて前記組み合わせ体を前記外側ダクトに固
   定しないようにしたことを特徴とする電磁フローカップ
   ラ。