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ROTARY MACHINE

Patent code P170013946
File No. (S2015-1994-N0)
Posted date Mar 29, 2017
Application number P2015-172527
Publication number P2017-050978A
Date of filing Sep 2, 2015
Date of publication of application Mar 9, 2017
Inventor
  • (In Japanese)村瀬 陽平
  • (In Japanese)柳瀬 悦也
  • (In Japanese)柳本 俊之
  • (In Japanese)和泉 充
  • (In Japanese)三木 基寛
  • (In Japanese)山口 康太
Applicant
  • (In Japanese)川崎重工業株式会社
  • (In Japanese)国立大学法人東京海洋大学
Title ROTARY MACHINE
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rotary machine capable of maintaining a heat transfer capability between a condensation part and an evaporation part even in the case where a device is tilted or shaken as a whole.
SOLUTION: The rotary machine is configured to cool an object to be cooled within a rotor which is rotated around an axis of rotation by thermosyphon actions. The rotary machine comprises: a condensation part disposed outside of the rotor for condensing a coolant; an evaporation part for evaporating a liquid-phase coolant condensed by the condensation part inside of the rotor and performing heat exchange with the object to be cooled; and connection piping including a bent portion through which the coolant reciprocate between the evaporation part and the condensation part. The connection piping has a piping structure in which a liquid-phase coolant flow passage through which the liquid-phase coolant condensed in the condensation part is circulated and a gas-phase coolant flow passage through which a gas-phase coolant evaporated in the evaporation part is circulated are provided separately.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

近年、高温超電導(HTS)線材を巻線したHTS磁石の応用範囲が広まっており、例えば、このHTS磁石を用いた超電導回転機等の回転機が開発されている。

ところで、HTS材料の臨界温度は90K前後であるため、冷却機等を利用して数Kから数十K程度までHTS線材の巻線を冷却する必要がある。特に、船舶用超電導回転機においては、大きな熱負荷が発生するため、十分な冷却能力を確保できるように、例えば、GM型冷凍機等の冷却機が利用されている。また、HTS材料を用いた船舶用超電導回転機において、HTS界磁極を搭載した界磁子が回転する回転界磁型を採用している場合、冷却機を直接HTS磁石に接続し伝導伝熱により冷却する直接冷却方式が利用できない。そこで、冷却機と回転子との間を、冷媒還流を用いて熱的に接続する方法が用いられている。このような方法としては、例えば、GM型冷凍機等の冷却機により冷却した冷媒(例えば、ネオン、窒素等)を用いて、自然対流によりHTS界磁極の冷却を行う熱サイフォン式冷却システム等が挙げられる。例えば、熱サイフォン式冷却システムを用いた超電導回転機としては、特許文献1に示す超電導装置が提案されている。

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は、回転軸線の周りを回転する回転子内の被冷却体を熱サイフォン作用により冷却させる回転機に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
回転軸線の周りを回転する回転子内の被冷却体を熱サイフォン作用により冷却させる回転機であって、
前記回転子の外部に配置された、冷媒を凝縮する凝縮部と、
前記回転子内において、前記凝縮部で凝縮した液相冷媒を気化させて前記被冷却体との熱交換を行う蒸発部と、
前記蒸発部と前記凝縮部との間で前記冷媒を行き来させる、屈曲部を有した連結配管と、を備え、
前記連結配管は、前記凝縮部において凝縮した液相冷媒が流通する液相冷媒流路と、前記蒸発部において気化した気相冷媒が流通する気相冷媒流路とがそれぞれ別々に設けられた配管構造を有する回転機。

【請求項2】
 
前記連結配管は、一端部が前記蒸発部内に挿入され、前記回転軸線に沿って、該蒸発部または該冷媒流通部から前記回転子の外側に向かって延伸し、前記屈曲部にて屈曲して他端部が該凝縮部に固定されており、
前記一端部と前記他端部とを結ぶ線分の前記回転軸線に対する角度が、当該回転機の傾斜が許容される角度を示す許容傾斜角度θ以上となるような寸法を有している請求項1に記載の回転機。

【請求項3】
 
前記連結配管は、内管を前記気相冷媒流路とし、この内管の外周を囲む外管と該内管との間に形成される空間を前記液相冷媒流路とする二重配管構造、あるいは、液相冷媒流路と気相冷媒流路とを並列に配置した並列配管構造を有しており、
前記蒸発部内において、前記気相冷媒流路の前記蒸発部側の一端部の方が、前記液相冷媒流路の前記蒸発部側の一端部よりも突出している請求項1または2に記載の回転機。

【請求項4】
 
前記凝縮部内において、前記液相冷媒の前記気相冷媒流路への浸入を防ぐための浸入防止部を備える請求項3に記載の回転機。

【請求項5】
 
前記連結配管は、前記他端部が前記凝縮部において固定され、前記一端部は前記蒸発部内に挿入されており、
前記蒸発部は、前記連結配管を内部に挿入するための開口部を有しており、
前記連結配管の外周面と前記開口部の周縁との間の隙間を塞ぐように設けられ、該連結配管を該開口部近傍において支持する支持部を備える請求項1から4のいずれか1項に記載の回転機。

【請求項6】
 
前記蒸発部は、前記連結配管を内部に挿入するための開口部を有しており、
前記連結配管が、該連結配管の外周面と前記開口部の周縁との隙間に液相冷媒が前記蒸発部内から逆流して浸入することを防ぐための逆流防止部を備える、請求項1から4のいずれか1項に記載の回転機。

【請求項7】
 
前記蒸発部は、前記連結配管を内部に挿入するための開口部を有しており、
前記連結配管の前記蒸発部側の外周面と前記開口部の周縁との隙間に液相冷媒が前記蒸発部内から逆流して浸入することを防ぐためのシール部を備える、請求項1から4のいずれか1項に記載の回転機。

【請求項8】
 
前記蒸発部は、前記液相冷媒を貯留する冷媒貯留部と、前記連結配管を該冷媒貯留部内に挿入するための開口部と、を有しており、
前記冷媒貯留部を形成する壁面のうち、前記連結配管が挿入される側の壁面には、該壁面の内面の少なくとも一部が、前記回転軸線に対して傾き、かつその先端部に前記開口部が形成されたテーパーフード部が設けられており、
前記回転軸線に対する前記テーパーフード部の傾斜角度は前記許容傾斜角度θより大きくなる請求項2に記載の回転機。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2015172527thum.jpg
State of application right Published


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