JPH02299439A - Turbine generator - Google Patents
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- JPH02299439A JPH02299439A JP1119625A JP11962589A JPH02299439A JP H02299439 A JPH02299439 A JP H02299439A JP 1119625 A JP1119625 A JP 1119625A JP 11962589 A JP11962589 A JP 11962589A JP H02299439 A JPH02299439 A JP H02299439A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明は、タービンと発電機とが一体的に構成され、回
転体が浮いた状態となって非支持状態で回転するタービ
ン発電機に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial Application Field) The present invention relates to a turbine generator in which a turbine and a generator are integrally constructed, and the rotating body rotates in a floating state and in an unsupported state.
(従来技術)
以下、従来技術として宇宙船の発電システムを例示する
が、本発明の適用はこのものに限定されるものではな(
、たとえば無重力場のほか重力場においても適用できる
ものであり、熱源も原子力に限定されず、化石燃料など
任意の熱源が適用できるものである。(Prior Art) Hereinafter, a power generation system for a spacecraft will be exemplified as a prior art, but the application of the present invention is not limited to this.
For example, it can be applied in a gravity field as well as a zero gravity field, and the heat source is not limited to nuclear power, but any heat source such as fossil fuel can be applied.
従来、宇宙船における発電システムとしては、化学的発
電、太陽電池発電、放射性同位元素発電など、動的機器
を用いない静的手段を採用している。Conventionally, power generation systems in spacecraft have adopted static methods that do not use dynamic equipment, such as chemical power generation, solar cell power generation, and radioisotope power generation.
ところが、この静的発電システムでは第8図に示されて
いるように電気出力に限界があった。However, as shown in Figure 8, this static power generation system had a limit to its electrical output.
即ち、化学的発電は比較的大出力も可能であるが、供用
寿命が短いという欠点がある。That is, although chemical power generation is capable of relatively high output, it has the disadvantage of short service life.
これに対して、太陽電池発電や放射性同位元素発電は、
供用寿命が長いが、その反面で電気出力が小さい。In contrast, solar cell power generation and radioisotope power generation
It has a long service life, but on the other hand, its electrical output is low.
従来の宇宙船では、消費電力が比較的少量であるため、
太陽電池発電や放射性同位元素発電等の静的発電システ
ムで十分であった。Conventional spacecraft consume relatively little power;
Static power generation systems such as solar cell power generation and radioisotope power generation were sufficient.
ところが、宇宙計画がますます発展している現状では、
大型宇宙船、宇宙基地など大量のエネルギが要求される
宇宙設備が計画されつつある。However, as the space program continues to develop,
Space facilities such as large spacecraft and space bases that require large amounts of energy are being planned.
このため、前期静的発電では出力面で不十分となり、昨
今は大出力が可能な原子力熱源による熱機関発電システ
ムが期待されている。For this reason, the first stage of static power generation is insufficient in terms of output, and in recent years, heat engine power generation systems using nuclear heat sources that are capable of high output are expected.
ところで、従来、地上におけるタービン発電システムは
、たとえば第9図に示されているように、ボイラ31に
より蒸気を発生させ、この蒸気によりタービン32を回
転させ、このタービン32の回転により発電機33を回
転させるようになっている。By the way, conventionally, as shown in FIG. 9, in a conventional ground turbine power generation system, steam is generated by a boiler 31, a turbine 32 is rotated by the steam, and a generator 33 is driven by the rotation of the turbine 32. It is designed to rotate.
タービン32と発電機33とは、別体となって分離して
おり、第10図に示されているように、タービン32に
おいて蒸気人口34からケーシング35内に蒸気が噴出
して羽根$36を回転させ、この羽根車36の回転が回
転軸37を介して発電機33のロータ38に伝達される
ものである。The turbine 32 and the generator 33 are separate bodies, and as shown in FIG. The rotation of the impeller 36 is transmitted to the rotor 38 of the generator 33 via the rotating shaft 37.
このタービン32では、回転軸37がケーシング35を
貫通しているため、回転軸37をケーシング35に回転
自在に支持する軸受39を回転軸37とのケーシング3
5との間に介装する必要がある。また、ケーシング35
内に蒸気を密封するため、回転軸37とケーシング35
との開をシールするシール機構40を設ける必要がある
。In this turbine 32, since the rotating shaft 37 passes through the casing 35, a bearing 39 that rotatably supports the rotating shaft 37 in the casing 35 is connected to the casing 3 with the rotating shaft 37.
It is necessary to intervene between the In addition, casing 35
In order to seal the steam inside, the rotating shaft 37 and the casing 35
It is necessary to provide a sealing mechanism 40 to seal the opening.
同様に、発電機33にも回転軸37を支持するための軸
受41を設ける必要がある。Similarly, it is necessary to provide the generator 33 with a bearing 41 for supporting the rotating shaft 37.
(発明が解決しようとする課題)
しかし、上記従来の地上における原子力によるタービン
発電システムを宇宙船に用いた場合には、次のような課
題がある。(Problems to be Solved by the Invention) However, when the above-mentioned conventional ground-based nuclear power turbine power generation system is used in a spacecraft, there are the following problems.
■タービンのケーシングに軸受およびシール機構があり
、発電機には軸受があり、それらの定期的な保守を必要
とする。しかし、宇宙船は長時間飛行するので、そのよ
うな定期的保守はできず、したがって原子力をエネルギ
ー源として用いることが実際上不可能となってしまう。■Turbine casings have bearings and seal mechanisms, and generators have bearings that require regular maintenance. However, since spacecraft fly for long periods of time, such regular maintenance is not possible, making it practically impossible to use nuclear power as an energy source.
■タービンのシール機構かられずかながら流体が漏洩す
るので、流体が次第に減少する。■Fluid leaks from the turbine seal mechanism, so the fluid gradually decreases.
また、流体が放射性を帯びている場合、放射性物質が放
散されて船内や宇宙空間が放射能汚染される。Furthermore, if the fluid is radioactive, the radioactive substances will be dissipated and the inside of the ship and outer space will be radioactively contaminated.
0回転軸が軸受部分で摺動するので、故障の原因となり
やすく、信頼性が低い。Since the 0-rotation shaft slides on the bearing part, it is likely to cause failure and has low reliability.
■タービンと発電機とが別体で分離しているので、小型
の発電システムが要求される宇宙船には不向きである。■Since the turbine and generator are separated, it is not suitable for spacecraft that require a small power generation system.
上記課題を解決すべく、本発明の目的は、タービンと発
電機を一体化して小型化を図り、また軸受およびシール
機構をなくしたタービン発電機を提供することにある。In order to solve the above-mentioned problems, an object of the present invention is to provide a turbine generator in which a turbine and a generator are integrated to achieve downsizing, and in which a bearing and a seal mechanism are eliminated.
(課題を解決するための手PU)
上記目的を達成するため、本発明は、次の要゛ 素か
ら構成されている。(Method PU for solving the problem) In order to achieve the above object, the present invention is composed of the following elements.
ケーシングと、該ケーシング内部に非支持状態に配置さ
れた回転体と、該回転体の周方向端に複数個設けられ、
流体の衝突する面が椀状凹面体に形成された受圧部と、
該受圧部に向けて流体を噴出するように設けられた流体
入口部と、前記回転体と一体的に回転するように設けら
れた磁石または導体と、該磁石または導体の回転によっ
て発電されるために設けられた固定導体または固定磁石
とからなるものである。a casing, a rotating body disposed in an unsupported state inside the casing, and a plurality of rotating bodies provided at circumferential ends of the rotating body,
a pressure receiving part in which a surface on which fluid collides is formed in a bowl-shaped concave body;
A fluid inlet section provided to eject fluid toward the pressure receiving section, a magnet or a conductor provided to rotate integrally with the rotating body, and power generated by the rotation of the magnet or conductor. It consists of a fixed conductor or a fixed magnet provided in the
ここで、非支持状態とは、回転体がケーシングに軸支さ
れておらず、ケーシングから分離されていることを言う
ものとする。Here, the unsupported state refers to a state in which the rotating body is not pivotally supported by the casing and is separated from the casing.
(実施例)
以下に、本発明の一実施例を第1図ないし第5図を参照
して説明する。本実施例は、重力環境が無重力状態とな
っている宇宙船(図示省略)に搭載されたタービン発電
機であり、原子力を熱源としているものである。(Example) An example of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 5. This embodiment is a turbine generator mounted on a spacecraft (not shown) in a weightless gravity environment, and uses nuclear power as its heat source.
第1図を参照して、原子炉(図示省略)の熱によりつく
られた蒸気の入口部である一方側の蒸気入口ノズル1a
と他方側の蒸気入口ノズル1bとが、後記強磁性体枠7
を貫通してケーシング2の外周部に図において上下に設
けられ、両蒸気入ロノズル1a、11)からケーシング
2内に蒸気を噴出するようになっている。Referring to FIG. 1, a steam inlet nozzle 1a on one side is an inlet portion for steam generated by heat of a nuclear reactor (not shown).
and the steam inlet nozzle 1b on the other side are connected to the ferromagnetic frame 7 described later.
These nozzles are provided vertically in the figure on the outer circumference of the casing 2 to eject steam into the casing 2 from both steam-inlet nozzles 1a, 11).
ケーシング2の内部には、蒸気入口ノズル1a、lbか
ら噴出される蒸気を受ける受圧部たる受圧パケット3が
設けられ、これらの受圧バケット3は円盤状の回転体4
の外周に複数取り付けられている。この回転体4は、ケ
ーシング2に対して非支持状態に配置されている。すな
わち、回転体4は、ケーシング2に軸支されることなく
、ケーシング2から分離され、浮遊状態となっている。Inside the casing 2, there is provided a pressure receiving packet 3 which is a pressure receiving part that receives the steam ejected from the steam inlet nozzles 1a, lb, and these pressure receiving buckets 3 are connected to a disc-shaped rotating body 4.
Multiple pieces are attached to the outer periphery of the. This rotating body 4 is arranged in a non-supported state with respect to the casing 2. That is, the rotating body 4 is separated from the casing 2 without being pivotally supported by the casing 2, and is in a floating state.
第3図と第4図を併わせ参照して、この回転体4は、ケ
ーシング2内に浮いて、予め設定された回転線C(以下
、設定回転線と称する。)上をケーシング2と非接触状
態で回転するようになっている。すなわ゛ち、前記受圧
バケ・7ト3の蒸気衝突面3aは回転体4の設定回転線
Cに対して対称に椀状に湾曲して形成され、この蒸気衝
突面3aの中心を設定回転MCが通っている。Referring to FIGS. 3 and 4 together, this rotating body 4 floats within the casing 2 and moves along a preset rotation line C (hereinafter referred to as a set rotation line) with respect to the casing 2. It is designed to rotate when in contact. That is, the steam collision surface 3a of the pressure receiving bucket 7 is curved into a bowl shape symmetrically with respect to the set rotation line C of the rotating body 4, and the center of this steam collision surface 3a is set to the set rotation line C. MC is attending.
そして、設定回転線Cに対して等角度θの傾きで蒸気を
噴出するように前記対向する2個の蒸気入口ノズルla
、lbの噴出方向が設定されて一構成されている。The two opposing steam inlet nozzles la are arranged so as to eject steam at an equal angle θ with respect to the set rotation line C.
, lb are set in one configuration.
このような構成により、回転体4の蒸気衝突面3aの中
心が設定回転線C上を回転している時には受圧バケット
3に対向する方向から等しい噴出蒸気の力が作用するが
、噴出蒸気の衝突部分が設定回転aCから外れると受圧
バゲソト3に対する2つの噴出蒸気の衝突角度が変化し
て、回転体4を設定回転面Cに復帰させる力が作用する
ものとなっている。(この点については後述する)
また、静止時の回転体4の姿勢や位置が無重力下におい
て大きく変化して受圧パケット3に蒸気が衝突しなくな
ることを阻止するため、ケーシング2の内壁に周方向に
回転体4の両面に向けて回転体拘束部5が突設されてい
る。この回転拘束g5によって回転体4はその中心位置
から−大きくずれることがないものである。回転体拘束
部5は、回転始めの回転体4との接触面積を小さくして
摩擦を低減するため、間隔をおいて複数に分割されて設
けられている。With such a configuration, when the center of the steam collision surface 3a of the rotating body 4 is rotating on the set rotation line C, an equal force of jetted steam acts on the pressure receiving bucket 3 from the opposite direction, but the collision of the jetted steam When the part deviates from the set rotation aC, the collision angle of the two ejected steams against the pressure receiving plate 3 changes, and a force is applied to return the rotating body 4 to the set rotation plane C. (This point will be discussed later) In addition, in order to prevent the steam from colliding with the pressure receiving packet 3 due to the attitude and position of the rotating body 4 at rest changing significantly under zero gravity, the inner wall of the casing 2 is attached in the circumferential direction. Rotating body restraining portions 5 are provided protruding from both sides of the rotating body 4. Due to this rotational restraint g5, the rotating body 4 does not deviate significantly from its center position. The rotating body restraint part 5 is divided into a plurality of parts at intervals in order to reduce the contact area with the rotating body 4 at the beginning of rotation and reduce friction.
回転体4の両面には、複数の磁石6が放射状に固着され
ており、回転体4と一体的に回転するようになっている
。ここで、磁石6は永久磁石、電磁石いずれでもよく、
電磁石の場合にはブラシなど可動部材に対する給電装置
を使用するとよい。A plurality of magnets 6 are radially fixed to both surfaces of the rotating body 4, and rotate integrally with the rotating body 4. Here, the magnet 6 may be either a permanent magnet or an electromagnet,
In the case of electromagnets, it is preferable to use a power supply device for movable members such as brushes.
そして、この磁石6から発生する磁力線を案内して磁気
回路を形成するための強磁性体枠7が、前記ケーシング
2の外部に設けられている。A ferromagnetic frame 7 is provided outside the casing 2 to guide lines of magnetic force generated from the magnet 6 to form a magnetic circuit.
この強磁性体枠7には、前記磁石6の磁力線が通過する
導体が設けられている。すなわ・ち、強磁性体枠7の中
心穴8と、この中心穴8の外側に周方向に複数形成され
た外周穴9との間に導体たる導線10が巻かれてコイル
が形成されている。This ferromagnetic frame 7 is provided with a conductor through which the lines of magnetic force of the magnet 6 pass. That is, a conductor wire 10 is wound between the center hole 8 of the ferromagnetic frame 7 and a plurality of outer peripheral holes 9 formed in the circumferential direction outside the center hole 8 to form a coil. There is.
一テーシング2の中心部から図において上下2方向に流
体出口部たる蒸気出口ノズル11が、延び、前記強磁性
体枠7の中心穴8から外に出ており、この蒸気出口ノズ
ル11から出た蒸気は原子炉の熱により加熱されて回転
体4の回転に使用されて循環されるものである。A steam outlet nozzle 11, which is a fluid outlet, extends from the center of the taping 2 in two directions, up and down in the figure, and comes out from the center hole 8 of the ferromagnetic frame 7. The steam is heated by the heat of the nuclear reactor, used to rotate the rotating body 4, and circulated.
以上のように構成された本発明の一実施例は、次のよう
に作用する。One embodiment of the present invention configured as described above operates as follows.
第5図を参照して、磁石6の磁力線(破線で示している
)が回転体4とケーシング2とを貫通し、強磁性体枠7
を介して磁気回路を構成しており、この磁気回路を横切
って導線10が配置されている。With reference to FIG.
A magnetic circuit is formed through the magnetic circuit, and a conductive wire 10 is placed across the magnetic circuit.
今、図示しない原子炉の熱により蒸気を発生させ、蒸気
入口ノズルla、lbからケーシング2の中に蒸気を噴
出して受圧パケット3に衝突させて回転体4をケーシン
グ2内に浮かせて非接触状態にて回v:すせ、この回転
体4と一体に磁石6を回転させて磁力線を移動させ、電
磁誘導作用により導線10に起電力Eを発生させて発電
する。回転体4の回転に用いられた後の蒸気は蒸気出口
/ズル11から外に導出されて復水され、再度加熱、蒸
発されて循環される。Now, steam is generated by the heat of the nuclear reactor (not shown), and the steam is jetted into the casing 2 from the steam inlet nozzles la and lb, and collides with the pressure receiving packet 3 to float the rotating body 4 inside the casing 2 without contact. In this state, the magnet 6 is rotated together with the rotating body 4 to move the lines of magnetic force, and an electromotive force E is generated in the conducting wire 10 by electromagnetic induction to generate electricity. The steam used to rotate the rotating body 4 is led out from the steam outlet/spool 11, condensed, heated and evaporated again, and circulated.
前述のように回転体4はケーシング2内に浮いて非接触
状態で回転するが、その原理を@2図、第3図および@
4図を参照して説明する。As mentioned above, the rotating body 4 floats inside the casing 2 and rotates in a non-contact state, but the principle is explained in @2, 3 and @
This will be explained with reference to FIG.
蒸気入口ノズルla、lbから噴出された蒸気が、第3
図に示されているように、受圧パケット3における設定
回転aCに対して対称に凹状に湾曲する蒸気衝突面3a
に、設定回転線Cに対して対向する2方向から等角度θ
で衝突する。The steam ejected from the steam inlet nozzles la and lb is
As shown in the figure, the steam collision surface 3a is curved in a concave shape symmetrically with respect to the set rotation aC in the pressure receiving packet 3.
, an equal angle θ is made from two opposing directions with respect to the set rotation line C.
collide with.
両蒸気入口/ズルla、lbの蒸気噴出力をPとすると
、両蒸気噴出ベクトルは2Pcosθの合成力で回転体
4の受圧パケット3に作用する。Assuming that the steam ejection force of both steam inlets/spools la and lb is P, both steam ejection vectors act on the pressure receiving packet 3 of the rotating body 4 with a combined force of 2P cos θ.
この場合、他のベクトルは互いに打ち消し合うので、受
圧パケット3には他の方向の力が残留作用することはな
い。In this case, the other vectors cancel each other out, so no residual forces in other directions act on the pressure receiving packet 3.
また、第2図に示されているように、受圧パケット3は
回転体4の中心に対して対称に設けられているので、対
称に位置する受圧パケット3から回転体4の中心方向に
作用する力は互いに打ち消し合うものとなる。したがっ
て、蒸気の運動エネルギーは、回転体4の回転中心を移
動させることはせずに、回転体4を回転させるだけの回
転モーメン)Mとしてのみ作用する。Furthermore, as shown in FIG. 2, since the pressure receiving packets 3 are provided symmetrically with respect to the center of the rotating body 4, the pressure receiving packets 3 located symmetrically act toward the center of the rotating body 4. Forces cancel each other out. Therefore, the kinetic energy of the steam does not move the center of rotation of the rotating body 4, but only acts as a rotational moment M that rotates the rotating body 4.
次に、回転体4が回転を始める初めの時や宇宙船が急な
方向転換を行った時には、受圧バケット3の蒸気衝突面
3aに対する蒸気の衝突位置が、一時的に設定回転線C
と一致しなくなる。Next, when the rotating body 4 begins to rotate or when the spacecraft makes a sudden direction change, the collision position of the steam against the steam collision surface 3a of the pressure bucket 3 is temporarily changed to the set rotation line C.
will no longer match.
たとえば、第4図に示すように、受圧パケット3が設定
回転#XCよりも図において上方にdだけ位置がずれた
とする。すると、正規の状態において蒸気衝突面3aの
0点に作用していた蒸気の合成ベクトル2Pcosθの
作用点は蒸気衝突面3aにおいてβ点に移動する。ここ
で、2Pcosθは蒸気が持っているベクトルであり、
受圧パケット3には曲率があるから該蒸気衝突面3aの
接線角度によって受圧パケット3を垂直方向に押すベク
トルF、と、蒸気が蒸気衝突面3aに衝突することによ
って流れ方向を変え・るベクトルF2とに分解される。For example, as shown in FIG. 4, assume that the pressure receiving packet 3 is shifted upward in the figure by a distance d from the set rotation #XC. Then, the point of action of the steam composite vector 2Pcosθ, which was acting on the 0 point of the steam collision surface 3a in the normal state, moves to the β point on the steam collision surface 3a. Here, 2Pcosθ is the vector that the steam has,
Since the pressure packet 3 has a curvature, there is a vector F that pushes the pressure packet 3 in the vertical direction depending on the tangential angle of the steam collision surface 3a, and a vector F2 that changes the flow direction of the steam by colliding with the steam collision surface 3a. It is decomposed into.
つまり、蒸気衝突面3aのβ点にはベクトルF1をX−
Y座標系に分解して、受圧パケット3を回転方向に回転
させようとするベクトルF、xと、受圧パケット3を下
方に下げようとするベクトルFlyが作用する。このベ
クトルFlyにより受圧パケット3が下方へ移動されて
0点がβ点方向へ移行し、受圧パケット3は正規の設定
置tic上に戻ってくる。正規の設定回転線C上では、
蒸気は蒸気衝突面3aに対して垂直に作用するから、ベ
クトルFu’は発生せず、ベクトル2Pcosθの全て
が受圧パケット3の回転ベクトルとなってfヤ用する。In other words, the vector F1 is placed at point β on the vapor collision surface 3a.
Decomposed into the Y coordinate system, vectors F and x that try to rotate the pressure receiving packet 3 in the rotational direction and vector Fly that try to lower the pressure receiving packet 3 act. This vector Fly moves the pressure receiving packet 3 downward, the 0 point moves toward the β point, and the pressure receiving packet 3 returns to the normal setting position tic. On the regular setting rotation line C,
Since the steam acts perpendicularly to the steam collision surface 3a, the vector Fu' is not generated, and the entire vector 2Pcos θ becomes the rotation vector of the pressure receiving packet 3 and is used for f.
又、受圧バケ・zト3の形状は椀状となっており、そし
て噴出する蒸気の合成ベクトルの作用点は1点に集中す
るので、位置ずれが第4図のY軸方向に生ずる場合だけ
でなく、Z軸方向に生じた場合においても同様の作用に
より設定回転線上に戻るような修正力が働くことは明ら
かである。In addition, the shape of the pressure bucket 3 is bowl-shaped, and the point of action of the combined vector of the ejected steam is concentrated at one point, so only when the positional shift occurs in the Y-axis direction in Figure 4 It is clear that even when the rotation occurs in the Z-axis direction, a similar action causes a correction force to return to the set rotation line.
以上説明したように、本発明によると、回転体4は、回
転中心を同一にして、かつ設定回転FACと一致して回
転するので、ケーシング4内に浮いて非接触状態にて回
転されるものとなる。As explained above, according to the present invention, the rotating body 4 rotates with the same center of rotation and in accordance with the set rotation FAC, so that it floats within the casing 4 and rotates in a non-contact state. becomes.
また、濯止時の回転体4は、回転体拘TR部5により余
り中心位置がらずれないように、姿勢を拘束されている
ので、回転開始時に受圧パケット3に蒸気入口ノズルl
a、lbがら噴出された蒸気が受圧パケット3がら外れ
ることがない。Furthermore, during rinsing, the rotary body 4 is restrained in its posture by the rotary body restraint TR section 5 so as not to shift its center position too much, so that when the rotation starts, the steam inlet nozzle l
The steam ejected from a and lb does not come off from the pressure receiving packet 3.
以上までは、蒸気入口ノズルla、l’bが設定回転線
Cに対して対向するように複数個設置されている構造の
実施例について説明したものであるが、本発明は上記実
施例に限定されるものではない。即ち、回転体4を非接
触で回転させるためには蒸気入口ノズルの配置関係が上
記実施例の配置関係だけでのみ成立するのではなく、犬
のような配置関係としてもよい。Up to this point, an embodiment has been described in which a plurality of steam inlet nozzles la and l'b are installed so as to face the set rotation line C, but the present invention is limited to the above embodiment. It is not something that will be done. That is, in order to rotate the rotating body 4 without contact, the arrangement of the steam inlet nozzles is not limited to the arrangement of the above embodiment, but may be arranged in a dog-like arrangement.
蒸気入口ノズル1の配置関係だけを除いて、第1図と同
様の構造の発電機体系において、説明に必要な範囲で主
要部を模式的に示した図を第6図に示す。第6図を参照
して、回転体4の外周には受圧パケット3が複数個取り
付けており、蒸気入口ノズル1を設定回転線(第6図で
は記載省略)上に位置するように配置し、かつ回転体4
が正規の非接触回転状態にある時に、噴出蒸気が受圧部
3の椀状凹面の同一位置に当たるようにケーシング2の
横働方向に対称的に蒸気入口/ズル1を複数個取り付け
る。FIG. 6 schematically shows the main parts of a generator system having the same structure as FIG. 1 except for the arrangement of the steam inlet nozzle 1 to the extent necessary for explanation. Referring to FIG. 6, a plurality of pressure receiving packets 3 are attached to the outer periphery of the rotating body 4, and the steam inlet nozzle 1 is arranged so as to be located on a set rotation line (not shown in FIG. 6). and rotating body 4
A plurality of steam inlets/spools 1 are installed symmetrically in the transverse direction of the casing 2 so that the ejected steam hits the same position on the bowl-shaped concave surface of the pressure receiving part 3 when the casing is in a regular non-contact rotation state.
このような蒸気入口ノズル1の配置においても、回転体
4には回転モーメントのみが発生して、非接触で回転さ
せることができる。蒸気衝突面に対する蒸気の衝突位置
が一時的にずれた場合の修正力の発生原理は、既に述べ
であるのでここでは省略する。Even in this arrangement of the steam inlet nozzle 1, only a rotational moment is generated in the rotating body 4, and the rotating body 4 can be rotated without contact. The principle of generating the correction force when the collision position of the steam with respect to the steam collision surface is temporarily shifted has already been described, so a description thereof will be omitted here.
このタービン発電機では、タービンと発電機とが一体に
構成されているので、小型化でき、宇宙船に搭載するも
のとじで好適である。In this turbine generator, since the turbine and the generator are integrated, it can be miniaturized and is suitable for being mounted on a spacecraft.
タービンと発電機とが一体的に構成されており、従来の
ようなタービンから発電機への回転伝達用の軸がないた
め、その軸を支持する軸受がなく、また袖を通す穴がケ
ーシング4にないため、その穴をシールするシール機構
もない。The turbine and generator are integrally constructed, and there is no shaft for transmitting rotation from the turbine to the generator as in the past, so there is no bearing to support the shaft, and the hole for passing the sleeve is in the casing 4. There is no sealing mechanism to seal the hole.
このように軸受やシール機構がないので、艮時間保守魚
検を必要とせず、長時間飛行する宇宙船に好適である。Since there is no bearing or seal mechanism, there is no need for regular maintenance and inspection, making it suitable for spacecraft that fly for long periods of time.
タービンと発電機とが一体に構成されており、従来のよ
うなタービンから発電機への回転伝達用ノ軸がないため
、軸を通す穴がケーシング2にないため、ケーシング2
は密封され、流体がケーシング2の外に漏洩して減少す
ることがなく、放射性流体が宇宙船内に放散されて汚染
されることもなくなる。Since the turbine and the generator are integrated, and there is no shaft for transmitting rotation from the turbine to the generator like in the past, there is no hole in the casing 2 for the shaft to pass through, so the casing 2
is sealed so that the fluid will not leak out of the casing 2 and be reduced, and the radioactive fluid will not be dissipated into the spacecraft and become contaminated.
タービンと発電機とが一体に構成されており、従来のよ
うなタービンがら発電機への回転伝達用の軸がないため
、その軸を支持する軸受がない。このように摺wJ部分
である軸受がないので、信頼性が向上する。Since the turbine and the generator are integrated, and there is no shaft for transmitting rotation from the turbine to the generator as in the past, there is no bearing to support the shaft. In this way, since there is no bearing which is the sliding part WJ, reliability is improved.
以上の説明では、無重力下におけるタービン発電機にて
説明したが、重力場においても、蒸気の噴出力と、回転
体等の重量とを適切に設計することにより、復帰力を大
きくし、以て重力による沈降力に抗して回転体をケーシ
ング内に浮かせることができるものである。In the above explanation, we have explained the turbine generator under zero gravity, but even in a gravity field, by appropriately designing the steam ejection force and the weight of the rotating body, etc., the return force can be increased and the This allows the rotating body to float inside the casing against the settling force of gravity.
また、重力場において使用する場合には、第7図に示さ
れるように、翼22を設けて重力Gに抗する揚力りを発
生させる構造とすることがよい。即ち、回転体21の周
方向に翼22を複数個切り起こして設け、回転体4の回
転によって該翼22が空気を図の矢印Qで示すように送
り出し、これによって重力Gに抗する揚力りを発生させ
るようになっている。Further, when used in a gravitational field, it is preferable to provide a structure in which wings 22 are provided to generate lift force that resists the gravity G, as shown in FIG. That is, a plurality of blades 22 are cut and raised in the circumferential direction of a rotating body 21, and as the rotating body 4 rotates, the blades 22 send out air as shown by arrow Q in the figure, thereby creating a lift force that resists gravity G. is designed to occur.
以上挙げた実施例に本発明は限定されるものではなく、
たとえば、磁力線回路を形成するために、ケーシングの
外側に設けられた強磁性体枠に代えて、ケーシングの材
質として強磁性体をmいるように・してもよい。The present invention is not limited to the examples listed above,
For example, in order to form a magnetic field line circuit, the casing may be made of a ferromagnetic material instead of the ferromagnetic frame provided outside the casing.
また、回転体に導体を設け、ケーシングまたは強磁性体
枠など回転体の外側に磁石を配置するようにしてもよい
。Alternatively, a conductor may be provided on the rotating body, and magnets may be placed outside the rotating body, such as in a casing or a ferromagnetic frame.
さらに、前述のように、本発明の適用は宇宙船搭載用に
限定されるものではなく、重力場においても適用でき、
熱源も原子力に限定されず、化石燃料など任意のもので
よい。Furthermore, as mentioned above, the application of the present invention is not limited to being mounted on a spacecraft, but can also be applied in a gravitational field.
The heat source is not limited to nuclear power either, and may be any source such as fossil fuel.
さらに、また蒸気入口部および蒸気出口部の数は任意で
よい。Furthermore, the number of steam inlets and steam outlets may be arbitrary.
(発明の効果) 以上説明した本発明によれば、次の効果を奏する。(Effect of the invention) According to the present invention described above, the following effects are achieved.
■タービンと発電機とが一体に構成されているので、発
電システムを小型化できる。■Since the turbine and generator are integrated, the power generation system can be made smaller.
■タービンと発電機とが一体的に構成されており、従来
のようなタービンから発電(幾への回転伝達用の軸がな
いため、その軸を支持する軸受がなく、また軸を通す穴
がケーシングにないため、その穴をシールするシール機
構らない。このように、軸受やシール機構がないので、
長時間保守点検をせずに運転することができる。■The turbine and generator are integrated, and there is no shaft for transmitting rotation from the turbine to the generator (as in the conventional case), so there is no bearing to support the shaft, and there is no hole for the shaft to pass through. Since it is not in the casing, there is no sealing mechanism to seal that hole.In this way, there is no bearing or sealing mechanism, so
It can be operated for a long time without maintenance and inspection.
■タービンと発電機とが一体に構成されており、従来の
ようなタービンから発電機への回転伝達用の軸がないた
め、軸を通す穴がケーシングにないため、ケーシングは
密封され、流体がケーシングの外に漏洩して減少するこ
とがない。■The turbine and generator are integrated, and there is no shaft for transmitting rotation from the turbine to the generator as in the past, so there is no hole in the casing for the shaft to pass through, so the casing is sealed and fluid is not allowed to pass through. It will not leak out of the casing and decrease.
■タービンと発電機とが一体的に構成されており、従来
のようなタービンから発電はへの回転伝達用の軸がない
ため、その袖を支持する軸受がなく、摺動部分である軸
受がない結果、信頼性が向上する。■The turbine and generator are integrated, and there is no shaft for transmitting rotation from the turbine to the generator as in the past, so there are no bearings to support the sleeves, and the bearings that are the sliding parts are As a result, reliability is improved.
fjS1図は、本発明の一実施例の一部破断斜視図であ
る。
第2図は、受圧パケットに対する蒸気噴出を示す作用状
態図である。
PS3図は、受圧パケットに対する蒸気噴出を示す別の
作用状態図である。
第4図は、受圧パケットに対する蒸気噴出を示す更に他
の作用状態図である。
第5図は、この実施例の発電作用を示す作用状態図であ
る。
第6図の(イ)は、本発明の他の実施例を示す断面図で
あり、
第6図の(ロ)は(イ)のA −A断面図である。
第7図は、別の実施例の要部を示した断面図である。
第3図は、各種発電手段のが命と出力とを示したグラフ
である。
第9図は、公知の発電システムの系統図である。
第10図は、第8図の一部を拡大した略図である。
la、Ib:蒸気入口ノズル 2:ケーシング3:受圧
バケッ) 3a:蒸気衝突面4:回転体 5:回転体
拘束部 6:磁石7:強磁性体枠 10:導線
11:蒸気出口ノズル 2に回転体 22:!A代理人
弁理士 辻 三部(はが1名)第1図
第6図
(イン
第7図
り
第8図
1時間 1日 1月 1年 10年
(共 用 寿 命Figure fjS1 is a partially cutaway perspective view of an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a working state diagram showing steam jetting against the pressure receiving packet. Figure PS3 is another operational state diagram showing steam jetting against the pressure receiving packet. FIG. 4 is yet another operational state diagram showing steam jetting against the pressure receiving packet. FIG. 5 is a working state diagram showing the power generation action of this embodiment. FIG. 6(A) is a sectional view showing another embodiment of the present invention, and FIG. 6(B) is a sectional view taken along line A-A in FIG. 6(A). FIG. 7 is a sectional view showing the main parts of another embodiment. FIG. 3 is a graph showing the life and output of various power generation means. FIG. 9 is a system diagram of a known power generation system. FIG. 10 is a schematic enlarged view of a part of FIG. 8. la, Ib: Steam inlet nozzle 2: Casing 3: Pressure receiving bucket) 3a: Steam collision surface 4: Rotating body 5: Rotating body restraining part 6: Magnet 7: Ferromagnetic frame 10: Conductor 11: Steam outlet nozzle Rotating to 2 Body 22:! Agent A Patent Attorney Tsuji Sanbe (1 person) Figure 1 Figure 6 (In Figure 7 Figure 8 Figure 8 1 hour 1 day January 1 year 10 years (shared lifespan)
Claims (3)
面が椀状凹面体に形成された受圧部と、 該受圧部に向けて流体を噴出するように設けられた流体
入口部と、 前記回転体と一体的に回転するように設けられた磁石ま
たは導体と、 該磁石または導体の回転によって発電されるために設け
られた固定導体または固定磁石とを備えて成ることを特
徴とするタービン発電機。(1) A casing, a rotating body disposed in an unsupported state inside the casing, and a plurality of pressure receiving parts provided at the circumferential end of the rotating body, each of which has a bowl-shaped concave surface on which fluid collides. a fluid inlet section provided to eject fluid toward the pressure receiving section; a magnet or a conductor provided to rotate integrally with the rotating body; and power generated by the rotation of the magnet or conductor. What is claimed is: 1. A turbine generator comprising: a fixed conductor or a fixed magnet;
面が椀状凹面体に形成された受圧部と、 該受圧部に向けて回転体の設定回転線に対して等角度で
流体を噴出するように設けられた流体入口部と、 前記回転体と一体的に回転するように設けられた磁石と
、 該磁石から発生する磁力線を案内して磁気回路を形成す
るために設けられた強磁性体枠と、該強磁性体枠に設け
られ、前記回転する磁石によって発電される導体と、 を備えて成ることを特徴とするタービン発電機。(2) A casing, a rotating body disposed in an unsupported state inside the casing, and a plurality of pressure receiving parts provided at the circumferential end of the rotating body, each of which has a bowl-shaped concave surface on which fluid collides. a fluid inlet section provided to eject fluid toward the pressure receiving section at an angle equal to a set rotation line of the rotating body; and a magnet provided to rotate integrally with the rotating body. , a ferromagnetic frame provided to guide magnetic lines of force generated from the magnet to form a magnetic circuit, and a conductor provided in the ferromagnetic frame and generated by the rotating magnet. A turbine generator characterized by:
せるための翼が設けられていることを特徴とする請求項
第1項あるいは第2項記載のタービン発電機。(3) The turbine generator according to claim 1 or 2, wherein the rotating body is provided with wings for generating lift by rotation of the rotating body.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1119625A JPH071995B2 (en) | 1989-05-12 | 1989-05-12 | Turbine generator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1119625A JPH071995B2 (en) | 1989-05-12 | 1989-05-12 | Turbine generator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02299439A true JPH02299439A (en) | 1990-12-11 |
| JPH071995B2 JPH071995B2 (en) | 1995-01-11 |
Family
ID=14766078
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1119625A Expired - Lifetime JPH071995B2 (en) | 1989-05-12 | 1989-05-12 | Turbine generator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH071995B2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5285123A (en) * | 1992-04-06 | 1994-02-08 | Doryokuro Kakunenryo Kaihatsu Jigyodan | Turbo-generator |
| US7462948B2 (en) | 2003-03-06 | 2008-12-09 | Thinktank Phoenix Co., Ltd. | Midget gas turbine |
-
1989
- 1989-05-12 JP JP1119625A patent/JPH071995B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5285123A (en) * | 1992-04-06 | 1994-02-08 | Doryokuro Kakunenryo Kaihatsu Jigyodan | Turbo-generator |
| US7462948B2 (en) | 2003-03-06 | 2008-12-09 | Thinktank Phoenix Co., Ltd. | Midget gas turbine |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH071995B2 (en) | 1995-01-11 |
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