JPH01222649A

JPH01222649A - 超電導ポンプ

Info

Publication number: JPH01222649A
Application number: JP4431688A
Authority: JP
Inventors: Takeru Morikawa; 長森川
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-02-29
Filing date: 1988-02-29
Publication date: 1989-09-05

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】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は導電流体（液体あるいは気体）を流すポンプに
関するものである。

（従来の技術）従来のポンプは（Ａ）第４図のように、電動機を用いて
羽根車を回転させ、流体に圧力と速度のエネルギーを与
えている（渦巻・斜流・軸流ポンプ）。

それ以外に（Ｂ）シリンダ内ピストンの往復動によるも
の（往復動ポンプ）、（Ｃ）内面のケーシングと回転部
のロータとの隙間を利用して流体を押し出すもの（ロー
タリーポンプ）、（Ｄ）他２，３の特殊用途のポンプ（
ジェットポンプ、エアーリフトポンプ、摩擦ポンプなど
）があるが、一般に広く使われているポンプ、或いは大
型化（大容量・大揚程）が可能なポンプとして考えれば
上記（Ａ）。

（Ｂ）、（Ｃ）のポンプであり、いずれも回転部を有す
るという共通点がある。

（発明が解決しようとする課題）第４図において、従来のポンプないし、このポンプに動
力を与えるために取付けられる電動機には次の問題があ
る。

■　回転する現象に裁く故障が発生する可能性がある（
ポンプ及び電動機に対しての問題）。

■　回転する現象に基く騒音及び振動が発生する（ポン
プ及び電動機に対する問題）。

■　回転部の保守及び点検が必要となる（ポンプ及び電
動機に対する問題）。

■　ポンプの吐出し流量・圧力が大きくなるほど、印加
する電力の変化に対する応答性が遅くなる。すなわち急
に印加電力を増加させた場合、吐出し流量・圧力の大き
なポンプでは慣性により、流量・圧力・回転数が所定の
値まで増加するのに時間がかかる（ポンプ及び電動機に
対する問題）。

■　構造上人流量・高揚程のポンプでは、設計するに際
し、構造的に困難度が増すようになる（ポンプ及び電動
機に対する問題）。特に高揚程のポンプでは設計上限界
がある（ポンプに対する問題）。

■　同一ポンプでは部分負荷を与えた場合、極端に効率
が低下してしまう（ポンプに対する問題）。

■　逆方向の流れを発生させたい場合には、第４図にお
いてポンプの羽根１０及び軸受１１などにおいて、この
逆流に対応できる特殊な設計にしなければならない（ポ
ンプに対する問題）。

■　キャビテーションが発生する可能性があるので設計
上の対策が必要である。さらにキャビテーションを防止
するために必要吸込揚程を確保しなければならない。そ
のため液体用ポンプであれば、ポンプの吸込口１２の液
面よりの深さ、すなわち没水深さ１３をかなり深く取る
必要がある場合がある、または、吸込口１２手前の流体
の静圧を高めるために高さの高い位置にタンク（いわゆ
るヘッド・タンク）を設ける必要がある場合がある、ま
たは、ポンプに流体が流入する前にブースターポンプで
加圧が必要な場合がある（ポンプに対する問題）。

■　ポンプのみにおいては可動翼でない限り、圧力を調
整することは難しく、通常、弁、変速ギア、流体継手、
電動機による調整、などの方法を用いて流量及び圧力を
調整せざるを得ない（ポンプに対する問題）。

［相］　導電流体１が海水の場合で、海水を流す用途に
ポンプを使う場合（例えば発電所の循環水ポンプなど）
、海洋生物がその流路に付着する問題を解決するため塩
素発生装置（クロリネーションプラン１）を、ポンプと
は別に設ける必要がある＝３− （ポンプに対する問題）。

そこでこの発明の目的は、回転部がなく、しかも導電流
体に直接作用するポンプを提案して、描記諸問題を解決
することにある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段）上記目的を達成するために本発明の超電導ポンプにおい
ては、第１図及び第２図に示すように導電流体１の流路
２に超電導電磁石３を設置し、更に該導電流体中に電流
を流すように電極板４を流路を挟むように設置する。設
置については、超電導電磁石３から発生し導電流体を横
切る磁束密度及び電極板４により導電流体１を横切って
流れる電流密度とから電磁誘導法則におけるフレミング
の法則によって導電流体に作用する電磁力が導電流体１
を進ませたい向きに働くようにする。

また、導電流体１の中に電流を流すことにより電気分解
・が生じ、その結果気体が発生するので、流路２の上面
に気体放出口６を取付ける。

（作　　用）超電導電磁石３により導電流体１を横切る磁束密度及び
電極板４により導電流体１の中に流れる電流密度との作
用により、電磁誘導におけるフレミングの法則に徒って
導電流体１に電磁力が作用する。導電流体１として海水
あるいは食塩水を使う場合、電極板４の材質を適当に選
定すると電気分Ｍ、によって次亜塩素酸ナトリウム或い
は塩素と水素を発生させることができる。このうち次亜
塩素酸すトリウムあるいは塩素は海洋生物が流路２に付
着しないように死滅させる作用を生じる。更に、電気分
解により発生した気体（前記の例では水素）は気体放出
口６を通り気体分離浮き弁７の作用により気体のみを取
除くことができる。第３図において、該浮き弁７の作用
を説明する。即ち、前記気体が集まってくると気液分離
浮き弁回りの液体が気体に置き変わるため、該液体の液
面高さが下がってくる。すると、浮き弁浮力１６が小さ
くなり、浮き弁型力１５と釣り合うように気液分離浮き
弁７が下方に下がり、気体放出隙間１７が開くので前記
気体１４が放出される。

（実　施　例）実施例は第１図ないし第２図に代表例を示す。

第１図はスペースを長くとれる場合、流路を直線的にし
である。また、流路断面の面積を一定にしであるので、
各超電導ポンプを通る毎に圧力が増加してゆく。一方、
第２図はスペースを広くとれない場合で、流路を螺旋状
にしである。また、流路断面の面積を連続的に変化させ
であるので、断面積の大きな方から小さな方に導電流体
を流す場合圧力は一定になり流速だけが増す。

上記第１図と第２図は超電導ポンプを直列に配置して圧
力を得ることを目的としたが、別に並列に配置して流量
を得ることを目的として設計することもできる。

尚、産業上の応用としては、例えば、塩素発生装置とし
ての効果もある、発電所内の海水循環水ポンプの例が挙
げられる。この場合、逆流させれば、スクリーン設備の
逆洗用としても使用できる。

〔発明の効果〕

この発明によれば次に記す効果が得られる。

■　基本的に回転部が存在しないので、回転部をもつこ
とに基く故障・事故が生じない。

■　回転部が存在しないので、回転部をもつことに基く
騒音及ぞ振動が起こらない。

■　回転部が存在しないので、従来保守・点検の大部分
を占めていた回転部の保守・点検が不要になる。

■　吐出し流量・圧力の応答性が良くなる。従来はボン
プレこ入力するエネルギーを急に増やそうとしてもポン
プその他の慣性により応答が鈍く、また流体の粘性が高
い場合はポンプの回転に対する抵抗が大きくやはりポン
プの応答が鈍かった。

しかし、本発明ではポンプの慣性が存在せず、しかも流
体の粘性が高くてもポンプの回転を通して流体にエネル
ギーを与えるのではなく、直接流体に電磁力が作用する
のであるから、吐出し流量・圧力の応答性は改善される
６ ■　従来、高揚程のポンプを設計・製造することは容易
なことではなく、羽根形状の面、ポンプ構造の面、回転
自体の面、シールの面、キャビテ−ションの面、振動の
面、材質の面などあらゆる角度から検討を与えねばなら
なかった。それに対し、本発明では単に超電導ポンプを
直列に並べることにより高圧力が容易に得られる。基本
的には流路の耐圧のみを考慮すれば良いのである。更に
興味深いことは、本発明では、従来のポンプの組合せで
は物理的・構造的な点から産業分野で達成困難であると
思われる高圧をも達成できる可能性がある、という点で
ある。

■　従来のポンプでは、設計点からはずれて部分負荷を
与えた場合、極端な効率低下が起こり流量がＯ付近では
効率もＯに近くなる。しかし、本発明ではエネルギーの
損失は基本的には電極板間電流による電気抵抗損失（過
電圧、端子電圧、泡電圧を含む）と電気分解が生じるこ
とによるエネルギー損失であり、それらは電流もしくは
電流密度に比例する傾向にある。従って電流密度を小さ
くして超電導ポンプを部分負荷にしても損失も比例的に
小さくなり、従来のポンプはど極端な効率低下は見られ
ない。

■　従来のポンプでは逆方向の流れを発生させるには設
計上の特殊な対応が必要であるが、本発明では単に、電
極板電圧を逆にすれば良い。

■　従来のポンプではキャビテーション発生の可能性が
あり、〔発明が解決しようとする課題〕のところで述べ
たように様々な対策が必要であるが、本発明ではキャビ
テーションは発生しない。

■　従来のポンプではポンプのみでは圧力調整は難しく
、〔発明が解決しようとする課題〕のところで記したよ
うに弁・流体継手などを使えば、それだけエネルギー損
失となってしまうわけだが、本発明では、ポンプの圧力
調整は電極板電圧の調整もしくは、直列に並べた超電導
ポンプのうちいくつかを止めることで可能であり、弁の
ように流路を防げる方法をとらなくて良い。

［相］　導電流体が海水の場合で海水を流す用途にポン
プを使用する場合（例えば発電所の循環水ポンプなど）
、海洋生物が流路に付着することを防止するため、塩素
発生装置が必要であるが、超電導ポンプにおいては、適
当な材質の電極板（−例を示せば、陰極にステンレス・
スチール、陽極にチタニウムを母材として白金類をコー
ティングしたもの）を用いれば塩素が発生するので、別
に塩素発生装置を設けなくて済む。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図はそれぞれ本発明の異る実施例の超電
導ポンプの斜視図、第３図は本発明装置に使われる気液
分離浮き弁の断面図、第４図は従来のポンプの一例の図
である。１・・導電流体　　　　　２・・流路３　・超電導電磁石　　　４・・・電極板５・・・電極
板電源　　　　６・・・気体放出ロア・・・気液分離浮
き弁　　８・・・電動機９・・・従来のポンプ　　　１
０・・・羽根１１・・軸受　　　　　　　１２・・・吸
込口１３・・・没水深さ　　　　　１４・・・分離され
た気体１５・・浮き弁型力　　　　１６・・浮き弁浮力
１７・・気体放出隙間代理人　弁理士　則　近　憲　佑同　　第子丸　健

Claims

【特許請求の範囲】

（１）導電流体の流路において、超電導電磁石を設置し
、更に該導電流体中に電流を流す電極板を流路に設置し
、電磁誘導の法則により導電流体に電磁力を作用させポ
ンプとして機能させることを特徴とする超電導ポンプ。
（２）導電流体として海水あるいは食塩水を使用し水素
・塩素発生装置としての機能を得ることを特徴とする請
求項（１）記載の超電導ポンプ。