JPH037040A - 回転電機の冷却装置 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は内部冷却に水素ガス等の引火・爆発性のある気
体を使用し、固定子巻線の冷却に水を使用する回転電機
の冷却装置に関するものである。

（従来の技術） 大型の回転電機において、水を冷却媒体として直接固定
子巻線の冷却を行わせ、固定子鉄心及び回転子の冷却に
は例えば水素ガス等の比較的冷却性能の良い、すなわち
熱伝導率の大きな気体を用いている。この場合冷却水が
機内へ流出するのを防止する為、水素ガス圧力は冷却水
圧力より圧力を上げて運転するのが一般的である。一方
電流の流れている固定子巻線に冷却水を供給する為には
、フッ素樹脂等の絶縁物で作られたチューブを用いる必
要がある。このＨ！、ｍチューブからは水素ガスが冷却
水に微量であるが侵入し冷却水系統を循環し、貯水タン
ク等の大気圧槽にて析出する。

このため貯水タンクに析出される水素ガスを大気中に放
出する大気放出管の途中に水素ガス濃度を検出する濃度
検出器を設置し、その検出した濃度が所定の濃度を越え
た際に警報を発し、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Ｍ） かかる従来のシステムでは、通常の正常時運転中に冷却
水に侵入した水素ガスは、貯水タンクに析出した後大気
放出管を通じ大気中に流出するが、その量が微量である
為大気放出管内にて大気との拡散作用により流出する為
、大気放出管内で場所によって水素ガス濃度分布差が生
じる。又。

貯水タンク内では圧力がほぼ大気圧であり、水蒸気、水
素ガス、大気がそれぞれ分圧に従って存在する。この事
は回転電機の運転負荷の変化による貯水タンク内の水温
の変化が、貯水タンク内の水蒸気圧を変化させ水素ガス
の濃度をも変化させる為、貯水タンク内の水素ガス濃度
は引火・爆発限界を越える事もあった。この為、緊急を
要する機内冷却水系の異常検出が不確実であると共に、
正常な水素ガス侵入量であっても貯水タンク内では、水
素ガス濃度が引火・爆発限界を越えてしまい安全上好ま
しくなかった。

本発明は、かかる従来システムの欠点を克服し冷却水に
回転電機内の水素ガス等の冷却気体が多量に侵入する異
常をいかなる運転状態においても迅速に検出すると共に
、貯水タンク内及び大気放出管内の冷却気体のガス濃度
が引火・爆発限界に至ることのない冷却水系統制御手段
を備えた回転電機の冷却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においては、内部に引火
・爆発性のある冷却気体を封入し、固定子鉄心および回
転子巻線を冷却すると共に固定子巻線を水で冷却する回
転電機における回転子巻線冷却水を制御する装置に、貯
水タンクを有しそのタンク内で冷却水に侵入した前記冷
却気体を取出し、この冷却気体をタンク外の大気に放出
する大気放出管内の冷却気体のガス濃度を検出するガス
濃度検出器を備えた回転電機の冷却装置において、貯水
タンク上部に乾燥空気を貯水タンクに送る乾燥空気管を
設け、この乾燥空気管の途中に乾燥空気量の流量を調整
する乾燥空気調整弁を設置する。

また、乾燥空気管の乾燥空気調整弁下流側に三方弁を設
け、この三方弁の一方向に不燃性ガスを供給する不燃性
ガス供給管を備え、不燃性ガス供給管の途中に不燃性ガ
スの流量を調整する不燃性ガス調整弁を設ける。

また、大気放出管内の冷却気体のガス濃度を検出するガ
ス濃度検呂器の濃度信号を入力し乾燥空低調整弁に信号
を与えて乾燥空気の流量を制御し、乾燥空気調整弁に与
える信号量が所定量を昆えたとき乾燥空気を遮断し警報
信号を発し不燃性ガスを貯水タンクに流す三方弁の切替
え信号を三方弁に与えると共に、不燃性ガス調整弁に不
燃性ガスの流量を制御する信号を与えるガス濃度制御装
置を設ける。

また、ガス濃度制御装置は、大気放出管内の冷却気体の
ガス濃度が引火・爆発限界濃度以下に成るよう乾燥空気
の流量を制御する信号量を乾燥空気調整弁に与えるよう
にする。

また、ガス濃度制御装置は、乾燥空気調整弁に与える乾
燥空気流量制御信号量が、ある一定量を越えると乾燥空
気を遮断し、不燃性ガスを貯水タンクに流す信号を三方
弁に与えると共に、警報信号を発するようにする。

また、ガス濃度制御装置は、大気放出管内の水素ガス濃
度が引火・爆発限界濃度以下に成るよう不燃性ガスの流
量を制御する信号量を不燃性ガス調整弁に与えるように
する。

（作用） 本発明は上記のように構成されており、回転電機の冷却
水系統に異常が生じ冷却水系統に冷却気体が侵入してく
ると、大気放出管内の冷却気体のガス濃度が増大し、乾
燥空気の流量が増加するが所定量を越えると乾燥空気は
遮断され、警報信号を発するとともに不燃性ガスが貯水
タンクに送られるので貯水タンク及び大気放出管内のガ
ス濃度が引火・爆発の限界を屈えることはない。

（実施例） 本発明の一実施例について図面を用いて説明する。

第１図に本発明の一実施例に係る回転電機の固定子巻線
冷却水系統を示す。

固定子巻線冷却水系統は閉ループの循環系統となってお
り、冷却水は貯水タンクｌからクーラ２で所定の温度に
冷却されポンプ３で加圧され１回転基機４に送られる。

又、冷却水の一部はイオン交換器５へ分岐され電導度を
下げた後貯水タンク１に戻される０回転型機４に送られ
た冷却水は、＃！ｌａチューブ６を経て固定子巻線７に
供給され固定子巻線７を冷却する。固定子巻線７を冷却
した冷却水は出口側の絶縁チューブ６をへて回転電機４
を出ていく。

回転電機４を出た冷却水は、貯水タンク１に一旦溜めら
れ１回転型機４内で冷却水に侵入した水素ガスを析出す
る。その後冷却水は、再びクーラ２に戻り循環される。

乾燥空気を貯水タンクｌに導く乾燥空気管８が貯水タン
ク１に配管され、乾燥空気管８の途中に乾燥空気調整弁
、その下流側には三方弁ＩＯを備えている。三方弁１０
の一方には窒素ガスを供給する窒素ガス供給管１１が接
続され。

窒素ガス供給管１１の途中には窒素ガス調整弁１２が備
えられている。又、析出された水素ガスは、貯水タンク
１に配管接続されている大気放出管１３によって大気に
放出される。大気放出管１２の途中には水素ガス濃度検
出器１４が備えられている。さらに水素ガス濃度検出器
１４の信号を受け、乾燥空気制御弁９、三方弁１０．窒
素ガス調整弁１２をコントロールする水素ガス濃度制御
装置１５をもっており、各界に信号を送れるよう接続さ
れており、水素ガス濃度制御装置１５には１報装置１６
が接続されている。

次に本実施例の作用について述べる。

回転電機の通常の正常運転中には、第２図のように三方
弁１０を乾燥空気が貯水タンク１に流れるように乾燥空
気側が開、窒素ガス側が閉に設定されている。乾燥空気
の流量は常に大気放出管１３の途中に設けられている水
素ガス濃度検出器１４の濃度信号を水素ガス濃度制御装
置１５が受け、水素ガス濃度が引火・爆発限界内になる
よう水素ガス濃度制御装Ｗ１５内で演算し、乾燥空気調
整弁９の開度が決定され、コントロールされる。

この時回転電機４内での水素ガスの冷却水への侵入は、
ごくわずかである為貯水タンク内での水素ガスの析出の
量もわずかであり乾燥空気の流量も少量である。又、水
素ガス濃度＄ＩＪｌ！１装置１５は乾燥空気調整弁９の
開度も常時監視している。

第３図は回転電機４の異常時の系統を示す。回転電機４
の固定子巻線冷却系統の異常、例えば絶縁チューブ６の
亀裂又は破損等、水素ガスが冷却水に侵入する量が増加
した際は、大気放出管１３内の水素ガス濃度が増加する
為、乾燥空気の流量が増加する。その乾燥空気の流量増
加を乾燥空気調整弁９の開度として、水素ガス濃度制御
装置１５が検出し所定値を舖えると、警報装置１６へ警
報信号を送ると共に三方弁１０に対し乾燥空気弁側の弁
の閉、窒素ガス側の弁の開の信号を与え、貯水タンク１
に対し乾燥空気の遮断及び窒素ガスの流入を行う、又大
気放出管１３の途中に備えられている水素ガス濃度検出
器１４の濃度信号を水素ガス濃度制御装置１５が受け、
水素ガス濃度が引火・爆発限界内になるよう水素ガス濃
度制御装置１５内で演算され、窒素ガス調整弁１２の開
度が決定され窒素ガス流量がコントロールされる。この
ため貯水タンク１及び大気放出管１３内の水素ガス濃度
を常に引火・爆発の限界内に押えることができる。

〔発明の効果〕

以上説明したとおり、本発明によれば水素ガス等の引火
・爆発性のある冷却気体が冷却水系統に侵入するいかな
る状態でも、貯水タンク及び大気放出管内の冷却気体の
ガス濃度が引火・爆発する限界内に押えられると共に、
異常時にも誤動作がなく信頼性の高い回転電機の冷却装
置を得ることができ−る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る回転電機冷却装置の固定子冷却水
系統を示す図、第２図は正常時の冷却水系統の異常監視
の説明図、第３図は異常時の冷却水系統の異常監視の説
明図である。 １・・・貯水タンク　　　４・・・回転電機６・・・絶
縁チューブ　　７・・・固定子巻線８・・・乾燥空気管
　　　９・・・乾燥空気調整弁１０・・・三方弁　　　
　　１１・・・窒素ガス供給弁１２・・・窒素ガス調整
弁　１３・・・大気放出管１４・・・水素ガス濃度検出
器

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、内部に引火・爆発性のある冷却気体を封入し、固定
   子鉄心および回転子巻線を冷却すると共に、固定子巻線
   を水で冷却する回転電機における回転子巻線冷却水を制
   御する装置に、貯水タンクを有しそのタンク内で冷却水
   に侵入した前記冷却気体を取出し、この冷却気体をタン
   ク外の大気に放出する大気放出管内の冷却気体のガス濃
   度を検出するガス濃度検出器を備えた回転電機の冷却装
   置において、貯水タンク上部に、乾燥空気を貯水タンク
   に送る乾燥空気管を設け、この乾燥空気管の途中に乾燥
   空気量の流量を調整する乾燥空気調整弁を置いた事を特
   徴とする回転電機の冷却装置。 ２、乾燥空気管の乾燥空気調整弁下流側に三方弁を設け
   、この三方弁の一方向に不燃性ガスを供給する不燃性ガ
   ス供給管を備え、不燃性ガス供給管の途中に不燃性ガス
   の流量を調整する不燃性ガス調整弁を設けた事を特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の回転電機の冷却装置。 ３、大気放出管内の冷却気体のガス濃度を検出する濃度
   検出器の濃度信号を入力し乾燥空気調整弁に信号を与え
   て乾燥空気の流量を制御し、乾燥空気調整弁に与える信
   号量が所定量を越えたとき乾燥空気を遮断し警報信号を
   発し不燃性ガスを貯水タンクに流す三方弁の切替え信号
   を三方弁に与えると共に、不燃性ガス調整弁に不燃性ガ
   スの流量を制御する信号を与えるガス濃度制御装置を備
   えた事を特徴とする特許請求の範囲第２項記載の回転電
   機の冷却装置。 ４、ガス濃度制御装置は、大気放出管内の冷却気体のガ
   ス濃度が引火・爆発限界濃度以下に成るよう乾燥空気の
   流量を制御する信号量を乾燥空気調整弁に与える事を特
   徴とする特許請求の範囲第３項記載の回転電機の冷却装
   置。 ５、ガス濃度制御装置は、乾燥空気調整弁に与える乾燥
   空気流量制御信号量が、ある一定量を越えると乾燥空気
   を遮断し、不燃性ガスを貯水タンクに流す信号を三方弁
   に与えると共に、警報信号を発する事を特徴とする特許
   請求の範囲第４項記載の回転電機の冷却装置。 ６、ガス濃度制御装置は、大気放出管内の冷却気体のガ
   ス濃度が引火・爆発限界濃度以下に成るように不燃性ガ
   スの流量を制御する信号量を不燃性ガス調整弁に与える
   事を特徴とする特許請求の範囲第５項記載の回転電機の
   冷却装置。