JPH0341219A - 軸受冷却装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、軸受の冷却装置に係り、特に、水車及びポン
プ水車などの低速大形軸受に好適な軸受冷却装置に関す
る。

〔従来の技術〕

従来の軸受部の冷却装置は、発電用水、いわゆる、河川
水を取水し、専用の給排水設備を介して潤滑油槽内に通
水冷却をするシステムが主であった。

この方法は、特公昭６３−１６３０９５号公報に記載の
ように、軸受冷却管を油槽内に設け、軸受のすべり面に
発生した摩擦熱を潤滑油から冷却管に伝達させ、冷却管
の冷却水を介して、外部に放熱する構造のものである。

河川水中には、落葉、枯木層、ビニール屑、土砂等が含
まれており、これら不要物を除去及び、浄化するために
、ストレーナをはじめ、これに必要な保護装置、並びに
、通水のための配管設備や、通水量調整管理の為の諸設
備から成っていた。又、潤滑油槽内には、限られた狭い
スペースの内に、好適に放熱作用をさせるように、複数
個の通水用パイプを備えた複雑な構造になっていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は、軸受部の冷却作用を施す為の専用の大
掛りな給排水設備を必要とし、又軸受部潤滑油槽内には
複雑な冷却管が配置される構造であるため、例えば、取
水中の異物が給排水設備に詰まって、主機を停止させた
り、その解除作業に手間がかかったり、潤滑油槽内の冷
却水管に水滴がつき潤滑油に混入する等、保守・点検・
管理面に難点があった。

本発明の目的は、これら保守点検管理を一切不要とする
ことを目的としており、従って、無保守にするためには
、保守をする対称物を無くすることであるので、従来の
専用給排水設備システム及び、潤滑油槽内の冷却水管構
造を廃止することで、設備システムの簡素化を図り、且
つ、安価で、高品質の軸受潤滑機構を提供することにあ
る。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、横軸小容量水車のスラスト
軸受の冷却に回転ヒートパイプを利用した自冷式軸受方
式が採用実用化され、好結果を得ていることに着目し、
この優れた熱輸送特性を持つヒートパイプを潤滑油槽と
水車ケーシング等の流水面間に連結し、軸受の摩擦熱に
より温められた潤滑油槽内の熱をヒートパイプにより水
車ケーシング等の内部の流水に移送して、放熱するよう
にしたものである。さらに放熱効果を向上させる為に、
ヒートパイプを複数個設置したものである。

〔作用〕

水、もしくは、フロン等の冷媒が圧力を調整されたパイ
プに封入されているヒートパイプの作動原理を、第４図
に示す。即ち、加熱された熱は、ヒートパイプ１の加熱
部１ｈに吸熱される。パイプに封入されている冷媒１４
はこの熱量により沸騰して蒸気１６となって、温度の低
い部位である放熱部１Ｑに移動する。この放熱部ＩＱ部
は放熱に好適な状態になっているので、ここに到達した
蒸気は冷却されて凝縮液１８となり、加熱部１ｈ側に戻
る。この吸熱、放熱の繰返し作用により冷却される。

このように、熱輸送特性、自冷能力を持つヒートパイプ
を潤滑油槽と水車ケーシング等の流水部に連結すること
により、主軸と軸受間に発生した熱は潤滑油、ヒートパ
イプ、ケーシング等内の冷水を介して、容易に放熱する
ことができる。この熱輸送により、従来の軸受部の冷却
用の大掛りな給排水設備を不要とすることができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図から第６図により説明
する。第１図に示すように、ヒートパイプ１は潤滑油槽
３の外壁を通して、最も吸熱効果のある位置に挿入し、
その反対側は水車ケーシング２の外壁を通して流水に接
し、最も放熱効果のでる位置に接続される。取付部の一
実施例として第４図のようにバッキング７、バッキング
押え８゜締付ボルト９から成り、それぞれ潤滑油並びに
流水の外部洩れを防ぐ構造になる。潤滑油面の高さは水
車主軸５と水車軸受４０回転摩擦熱を吸熱するのに好適
な位置に注油される。そこで、主機が運転に入ると、潤
滑油槽３内では、軸受損失Ｑｂと撹拌損失Ｑｃから成る
発熱量Ｑが発生する。この発熱は潤滑油外壁を通して一
部大気へ放熱されるが、大部分は油槽内の潤滑油に蓄積
される。さらに、潤滑油槽内の温度が上昇すると、ヒー
トパイプｌに吸熱され、パイプ内に封入されている冷媒
が沸騰して、熱輸送作用を及ぼす。ここで、Ｋを熱通過
率、Ｔｗを潤滑温度、Ｔｏ冷却部温度、Ａを接触面積、
Ｎをパイプ数とすると、ヒートパイプの放熱量ｑは、ｑ
　”　Ｋ　（Ｔｗ　−Ｔｏ）　Ａ　Ｎで表わされるから
、大きな放熱効果を得るには、潤滑油温度Ｔｗと冷却部
温度Ｔｏの差が大きく、また、熱通過率が大きい程良い
ことが判る。従って、本実施例によると、冷却部をケー
シングの流水に接触させる構造をとっているため、温度
差と熱通過率が大きく冷却効果は顕著である。さらに吸
熱部で沸騰した蒸気が移動しやすく、又、放熱部に到達
した蒸気や冷却されて凝縮液として吸熱部に返還されや
すいように好適な状態に放熱部を若干上り勾配にヒート
パイプを取り付けると熱伝達損失を小さくでき、より放
熱効果を高めることができる。第２図は、上述の実施例
の変形例である。冷却水の取水口を設けた水車上カバー
６には取水パイブ１０が取付けられ、この取水パイプ１
０には冷却水量調整のためのバルブ１１が設けられてい
る。又、取水パイプ１０の上部には、適当な量の冷却水
が確保され、且つ、適量が流出できる水受↓２が設けら
れている。水受１２の上部には冷却水放流口が設けられ
、放流パイプ１３が水車上カバー６の放流に好適な位置
まで接続される。尚、水受上２の冷却水放流口の下部に
は潤滑油槽３から接続されているヒートパイプ上を第４
図の要領で接続される。主機が起動運転された後の冷却
作用は前述の通りである。第２図の実施例では、ヒート
パイプ１の長さが短くできるので、熱伝達損失を少なく
することができ、さらに、大きな冷却効果を得ることが
できる。

また、第３図に本発明をカブラン水車に採用した一例を
示す。潤滑油槽３の外壁と水車上カバー６の間をヒート
パイプ１かつら抜いた構造となっており、潤滑油、並び
に、流水の外部洩れ防止構造は前述の第４図のものと同
じである。これにより潤滑油槽３内の潤滑油と水車上カ
バー６の付近の流水との間にヒートパイプｌを用いて熱
交換を行い、潤滑油槽３内の潤滑油を冷却する。第６図
はヒートパイプ構造の変形例である。受熱側には好適な
吸熱効果を得るべく大きさの吸熱タンクエ９を設け、こ
の吸熱タンクエ９の上部には冷媒沸騰後の蒸気移送用の
パイプ１ｕが接続される。

放熱側には好適な放熱効果を得るべく大きさの放熱タン
ク２０の上部に凝縮液移送パイプｌｄが接続される。放
熱タンク２０の下部には、外部冷却水により強制冷却さ
れた凝縮液が吸熱タンク１９に循環できるように凝縮液
移送パイプ↓ｄを接続する。この様なヒートパイプ構造
にすると、蒸気と凝縮液の通路が独立しているため、流
路損失を小さくすることができるので、さらに大きな冷
却効果が得られる。ヒートパイプの取付方法は第１図な
いし第３図の場合と同様である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ヒートパイプ単独で軸受部の冷却作用
を好適に実施できるので、大掛りむ軸受冷却専用の給排
水設備が不要となり、設備費用が削減でき、安価な水力
機械設備を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例の断面図、第２図第３図は
本発明の他の実施例の断面図、第４図はヒートパイプ接
続状況を示す断面図、第５図はヒートパイプの熱輸送原
理の説明図、第６図は、さらに熱伝導効果を上げるため
のヒートパイプの説明図である。 １・・・ヒートパイプ、２・・・水車ケーシング、３・
・・潤滑油槽、４・・・水車軸受、５・・・水車主軸、
６・・・水車上カバー、７・・・バッキング、８・・・
バッキング押え９・・・締付ボルト。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、回転軸の挙動を円滑に制止させるための軸受と、前
   記軸受を好適状態に固定することのできる軸受支えと、
   前記回転軸と前記軸受間の摩擦熱を放熱させる潤滑油と
   、これを貯蔵する潤滑油槽とから成る水力機械の軸受構
   造部に於いて、前記潤滑油槽内と水車ケーシングもしく
   は水車カバー等の流水面間に、放熱が最適になるように
   、ヒートパイプを単数、もしくは複数個設置し、従来の
   軸受潤滑油を冷却するための冷却水管、及び、これらの
   給排水設備を不要とし、前記潤滑油槽の独自の冷却機能
   を備えたことを特徴とする軸受冷却装置。