JPH01295641A - 回転電機の冷却水循環系異常検出装置 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は水素等の冷却性能の良い気体を大気圧以上に加
圧し熱媒体として用いる発電機等の固定子側の冷却を主
として担当する水循環系の異常を検出するシステムに関
する。

（従来の技術） 水を冷却媒体とし、主として固定子側の冷却をおこなわ
せ１回転子側の冷却には水素ガス等の比較的冷却性能の
良い、すなわち、熱伝導率の大きい気体を大気圧以上の
圧力に加圧し用いる回転電機では、電気絶縁の為に使用
するテフロンチューブ等から冷却水系に微小ながら水素
ガスが侵入し冷却水タンク等の大気圧槽に析出する。こ
の特性を利用し冷却水系の機内での破損を析出水素ガス
量の変化により検出する異常検出システムが考えられる
。

従来、冷却水タンクに析出される水素ガスを大気中へ放
出する大気放出管の途中に水素ガスの浅度測定塁を設置
し検出し、所定の濃度を検出した際にアラームを発し異
常を告知するシステムが採用されている。

（発明が解決しようとする課題） このような従来のシステムでは通常、運転中に水素ガス
は冷却水タンク内に析出した後、大気放出管を通じ大気
中へ流出する。この析出ガス量はおおむね毎分数ψ程度
である。

微少ながら析出する水素ガスは長期運転中に堆積し、水
槽上部の空間及び放出管内の濃度を徐々に高くしてゆく
為、場所により濃度分布を持つ。

また１時間とともに濃度変化をする為、水素ガスの濃度
を計測し一定濃度以上に到達した段階でアラームを発生
しようとするシステムではアラーム発生ガス濃度が安定
せず異常監視が不可能となってしまう事態が考えられる
。

昨今のように、大型発電機といえども電力消費量の変動
により発電機負荷の調整を実施するケースでは、冷却水
タンク内の温度（水温）が負荷により著しく変化する。

これに応じ、タンク内の水蒸気圧が変化する為、大気放
出管を通じ水槽内ガスや大気が出入りする事になり、こ
の度に大気放出管内の水素ガス濃度は変化してしまう、
この時にアラームを発生してしまう事もあり異常監視の
精度を大幅に低下させてしまっている。

本発明は、かかる従来システムの欠点を克服し回転電機
内の冷却水系の異常を適正、かつ迅速に検出できる回転
電機の冷却水循環系異常検出装置を提供することを目的
とする。

〔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本発明の回転電機の冷却水循環
系異常検出装置は、冷却水循環系に設けられた水槽の上
部に５ｍｍＡｑ以下の通気抵抗を有する放出管と、途中
にＵ字管からなる水シール部を有しこの水シール部の大
気側に水素ガス濃度センサを有するシール圧力１０ｍｍ
Ａｑ以上の非常用放出管とを接続した構成とする。また
放出管の途中にオリフィスと電磁弁とにより構成された
通気抵抗調整装置を接続する番とより効果的である。

（作　用） 本発明は以上のように構成されているので１通常時にお
いては冷却水系に析出する水素ガスにより水槽の上部空
隙は通気抵抗により大気圧より高圧となるが、非常用放
出管は途中が水シールされているので水素ガスはこの部
分を通過することができず、もう一方の放出管から大気
に放出される。

異常時には水素ガスの析出量が急増し通気抵抗が非常用
放出管の最大シール圧を超過しＵ字部の水シール部を通
過し非常用放出管から水素ガスが放出される。この時水
シール部の大気側にはガス濃度検出センサが設置されて
いるので水素ガス濃度が°検出され冷却水素の異常検出
を行うことができる。

このように通常時には水素ガスは非常用放出管から放出
されることがないので負荷調整時等における誤検出が無
くなり装置の検出精度が大幅に向上する。

（実施例） 以下本発明の一実施例について図を用いて具体的に説明
する。

第１図は、本発明の一実施例による冷却水循環系異常検
出装置の構成図である。

発電機１内には大気圧以上の冷却用水素ガス２が充満し
ており冷却水は図中の矢印に沿って循環している。すな
わち冷却水は機内固定子部３を冷却した後機外へ出火気
圧の水槽４に流入しこの部分にて水素ガスを放出する。

水槽上部には析出水素ガスを大気へ放出する２本の放出
管５，６が設置されている。非常用放出管５は途中にＵ
字管による水シール部５ａを有する。また、水シール部
の大気側に水素ガス濃度センサー７が取り付けられてい
る。他方の放出管６は常時析出する水素ガスを大気へ放
出するが、配管の通気抵抗が析出水素ガスの流出に対し
５ｍｍＡｑ以下となる抵抗を有する。

冷却水は水槽４にて水素ガスを放出した後、ポンプ７、
クーラ８を経由して再び発電機内に戻り循環する。

運転中において絶縁接続管９から常時微量の水素ガスが
冷却水系に浸透する。

このように構成された冷却水循環系において、通常時絶
縁接続管９からの浸透水素ガス量は毎分数ω程度である
。従がって放出管の示す通気抵抗は管径が５ｍ以上であ
れば１ｍｍＡｑ以下である。

例えば放出管６の通常時における通気抵抗は、配管径が
内径５ｍ、管長５０ｍ程度であっても１ｍｍＡｑ以下で
ある。

これに対し、冷却水循環系に異常があり発電機内の高圧
水素ガスが冷却水中に流出して来ると。

放出管６の通気抵抗は急速に増大する。

例えばガスの侵入量が毎分２ｍであれば１０ｍｍＡｑ以
上となる。

従って、放出管５のＵ字部水シールのシール圧力を１０
ｍｍＡｑに設定すれば２４！／ｓｉｎ以上の水素ガスが
リークが発生した場合には、放出管５を通じての水素ガ
ス放出が開始され、水素ガスセンサー７が作動し異常の
発生を検出する事が可能となる。

このように１本実施例の冷却水循環系異常検出装置は常
時一定量の回転電機内部の高圧ガスが冷却水循環系に浸
透しこのガスを安全に大気中へ放出する放出管６に加え
て、水シール部５８と水素ガス浸度センサーを有する非
常用放出管５を設けて、冷却水循環系の異常をガス流出
量の増大により検出するように構成したので、従来のガ
ス濃度測定方式に比べて測定精度が大幅に上昇すると共
に漏洩ガスの放出も極めて安全に行うことができる。

次に本発明の他の実施例について第２図を用いて説明す
る。

図において、大気放出管５，６の途中に４０メツシュ以
上の細かな金アミ１２を複数箇所設置し可燃性ガス（例
えば水素）の火炎の侵入を防止するとともに１通常の大
気放出管６の配管途中に外部コントローラ１３よりの遠
隔指示により通気抵抗を切り替える事の可能な通気抵抗
調整装置１１を設置した例である。即ち、回転電機の負
荷が変動したり。

起動、停止の際に冷却水温の変動により水槽４の上部空
間１０の容積が変化する際の圧力変動による水シール部
５．を介してのガスの出入りを防止するものである０通
気抵抗調整装置１１の詳細を第３図に示す。

電磁弁１１．は通常時閉であり外部コントローラ１３か
らの指示により開となるものである６通常時析出された
水素ガスは主な通気抵抗を与えるオリフィスｌｌｂを経
由して流出する。

負荷変動にともない水槽４の上部空間１０の圧力が変動
する際には、事前に電磁弁１１．を開としておき、水槽
上部空間１０に圧力変動が発生しないようにしたもので
ある。

〔発明の効果〕 以上説明した様に本発明によれば、冷却水循環系の不具
合により冷却水側へ侵入するガス量の増大を検出する事
により冷却水系の異常を検知するようにしたので、従来
のように濃度変化に頼る事なく確実に異常を検出するこ
とが可能である。

また、水槽上部の圧力変動を外部から調整する装置を放
出管の途中に挿入することにより１回転電機の運転状況
の変動に伴う冷却水循環系の水槽上部の圧力（あるいは
容積）が変化するような場合にも対応できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による冷却水循環系異常検出
装置の構成図、第２図は他の実施例による冷却水循環系
異常検出装置の構成図、第３図は第２図の通気抵抗調整
装置の回路図である。 １・・・発電機、　　　２・・・冷却用水素ガス、４・
・・水槽、　　　　５・・・非常用放出管。 ６・・・放出管、　　　　７・・・水素ガス濃度センサ
ー。 ９・・・絶縁接続管、１０・・・上部空間１１・・・通
気抵抗調整装置、 １３・・・コントローラ。 代理人　弁理士　　則　近　憲　佑 同　　　　　第子丸　　　健 ｇｓ　２　図 第３図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）回転電機の冷却水循環系に設けられた水槽の上部
   に５ｍｍＡｑ以下の通気抵抗を有する放出管と、途中に
   Ｕ字管からなる水シール部を有しこの水シール部の大気
   側に水素ガス濃度センサを有するシール圧力１０ｍｍＡ
   ｑ以上の非常用放出管とを接続したことを特徴とする回
   転電機の冷却水循環系異常検出装置。
2. （２）放出管の途中にオリフィスと電磁弁とにより構成
   された通気抵抗調整装置が接続されていることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の回転電機の冷却水循環
   系異常検出装置。