JPH0530138B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は回転電機の冷却装置に係り、特に冷却
媒体として封入された水素ガスのガス圧を制御し
得る回転電機の冷却装置に関する。

〔発明の背景〕

高速回転で運転される回転電機、例えばタービ
ン発電機等における機内の冷却には、風損を軽減
するために水素ガスを用いられる。しかも風損を
更に軽減するために、発熱量が少ない軽負荷時に
はガス圧を下げて運転する冷却ガス圧制御方法が
提案されている。

しかし従来装置は、このガス圧制御のための設
備や消費エネルギーの増加を伴い、総合的な効率
向上は小さいものであつた。

すなわち、第３図に示す従来装置は、発電機本
体１内に水素ボンベ２からガス供給パイプ３を介
して水素ガスを供給し、機内の余剰ガスはガス放
出パイプ４から大気中へ排出するものである。パ
イプ３，４の途中に設けられたガス流制御弁５，
６は機内のガス圧を制御するもので、ガス流制御
弁５は機内のガス圧が目標値よりも低下したとき
に開いて水素ガスを補給して機内のガス圧を目標
値に維持するためのものであり、ガス流制御弁６
は軽負荷時にガス圧の目標値を下げたいときに開
いて機内の余剰ガスを排出してガス圧を目標値ま
で低下させるためのものである。

また第４図に示す従来装置は、更に発電機本体
１にパイプ７を介して連なるタンク８を備え、こ
のパイプ７の途中に配置したコンプレツサ９とガ
ス流制御弁１０によつて、余剰ガスをタンク８に
貯え、必要時にこのタンク８内の貯蔵ガスを機内
戻すものである。

このような従来装置は、第３図のものは水素ガ
スの消費量が多くて不経済であり、第４図のもの
はタンク８とコンプレツサ９を付加しなければな
らず設備が複雑になると共にコンプレツサ９の消
費電力が大きく不経済である。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、機内の水素ガス圧を経済的に
制御して得る回転機械の冷却装置を提供すること
にある。

〔発明の概要〕

この目的を達成するため、本発明は、冷却媒体
として封入された水素ガスを回転電機内に循環さ
せるフアンと、該水素ガス循環路内に設けられた
水素ガス冷却用クーラーとを備えた回転電機の冷
却装置において、水素貯蔵合金を内臓するタンク
と、該タンクと入口を前記水素ガス循環路の高
温・高圧ガス領域と低温・高圧ガス領域にそれぞ
れ接続するガス供給通路と、該タンクの出口を前
記水素ガス循環路の低圧ガス領域に接続するガス
帰環通路と、これらの通路に配置したガス流制御
弁とを設け、負荷軽減時には低温の水素ガスをタ
ンク内に送り込んで水素貯蔵合金を冷却すること
でこれに水素を吸収させて機内のガス圧を下げ、
負荷増加時には高温の水素ガスをタンク内に送り
込んで水素貯蔵合金を加熱することでこの水素貯
蔵合金から水素を放出させて機内のガス圧を高め
ることにより、負荷状態に応じた水素ガス圧制御
を経済的に実現するものである。

〔発明の実施例〕

本発明の一実施例を第１図を参照して説明す
る。発電機本体１内に封入された水素ガスは回転
子１１に設けられたフアン１２に付勢されて機内
を矢印方向に循環する。水素ガス冷却用クーラ１
３はこの水素ガス循環路に配置され、電機子巻線
および界磁巻線を冷却して高温になつた水素を通
過させてこれを冷却して前記フアン１２の背後に
帰還させる。これにより、機内の水素ガス循環路
のうち、クーラ１３の出口部領域１４は低温・低
圧ガス領域、フアン１２の吐出部領域１５は低
温・高圧ガス領域、クーラ１３の入口部領域１６
は高温・高圧ガス領域となる。

タンク１７は水素貯蔵合金１８を内蔵してい
る。この水素貯蔵合金１８は、一般に、ランタ
ン・リツチレアアース・ニツケル・アルミニウム
系合金で、冷却すると熱を発生しつつ水素を吸収
し、逆に、加熱すると熱を吸収しつつ水素を放出
する性質をもつ。そしてこの水素貯蔵合金１８
は、タンク内の水素ガスとの接触面積を多くする
ために、繊維あるいは多孔質体に加工したものが
用いられる。タンク１７の入口１７ａはガス供給
パイプ１９を介して前記水素ガス循環路の高温・
高圧ガスが存在するクーラ入口部領域１６に接続
されると共に、ガス供給パイプ２０を介して低
温・高圧ガスが存在する吐出部領域１５に接続さ
れる。また、タンク１７の出口１７ｂはガス帰還
パイプ２１を介して低温・低圧ガスが存在するク
ーラ出口部領域１４に接続される。そしてこれら
のパイプ１９〜２１の途中にはガス流制御弁２２
〜２４が設けられる。

ガス流制御弁２２〜２４は、発電機の負荷電流
あるいは界磁電流の大きさまたはクーラ入口部領
域１６のガス温度を計測することによつて発電機
の負荷状態を検出して制御される。通常負荷状態
ではガス流制御弁２２，２４を開いてガス流制御
弁２３を閉じ、軽負荷状態ではガス流制御弁２
３，２４を開いてガス流制御弁２２を閉じること
により機内ガス圧が発電機の負荷状態に応じた目
標値となるようにする。

なお機内への水素ガス封入は従来装置と同様に
水素ボンベ２からガス供給パイプ３を介して行な
う。

以上の構成において、機内への水素ガス封入
は、先ず機内およびタンク内を真空にした後に水
素ガスを供給するか、あるいは炭酸ガスを充満さ
せた後に水素ガスに置換して行なう。この水素ガ
ス封入は常温（40℃以下）の状態で行なうことに
より、タンク１７内の水素貯蔵合金１８は水素を
吸収する。水素貯蔵合金１８が水素を放出した状
態で機内のガス圧が定格の目標値、すなわち通常
負荷状態に対応する値となるような量を封入す
る。従つてこの時点では、機内の水素の一部は水
素貯蔵合金１８に吸収されているのでガス圧は定
格目標値よりも低い。

発電機が運転されると機内を循環する水素ガス
の温度が上昇する。通常負荷状態では、ガス流制
弁２２，２４が開かれているので、クーラ入口部
領域１６にある高温・高圧ガスがガス供給パイプ
１９、ガス帰還パイプ２１を介してタンク１７内
に流れる。そして、その温度が60℃〜65℃になる
と水素貯蔵合金１８から水素が放出されて機内ガ
ス圧が上昇し、機内ガス圧が定格目標値に達す
る。

発電機が軽負荷になつて水素ガス圧を下げるこ
とができるようになつた場合には、ガス流制御弁
２２を閉じ、ガス流制御弁２３，２４を開いて吐
出部領域１５に存在する低温・高圧ガスをタンク
１７内に流すことにより、水素貯蔵合金１８を冷
却してこれに水素を吸収させ、機内のガス圧を低
下させることにより風損を軽減する。

また、発電機を昼間は高負荷で運転し、夜間は
軽負荷で運転するようにプログラム制御する場合
には、機内ガス圧もこれに合わせてプログラム制
御することができる。

更に、負荷急増の場合に水素ガス圧上昇が水素
貯蔵合金１８からの水素放出のみでは追従できな
い場合には水素ボンベ２から補給することができ
る。

第２図は上記実施例に対して水素貯蔵合金１８
の応答性を高める工夫を施す場合の例を示すもの
である。加熱装置２５はガス供給パイプ１９の途
中に設けられ、タンク１７に供給する水素ガスを
直接加熱して温度を高めるものである。冷却装置
２６はガス供給パイプ２０の途中に設けられ、タ
ンク１７に供給する水素ガスを直接冷却して温度
を更に低めるものである。また、装置２７はタン
ク１７を直接冷却または加熱するものである。こ
のような各装置の付加は、水素貯蔵合金１８の吸
収、放出作用を高めて応答性をよくする効果があ
る。しかもこれらの熱源（冷却、加熱）を、発電
機に従来から付属しているものを利用すれば省エ
ネルギーをはかることができる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明は、水素貯蔵合金を用い、
更に回転電機の発熱、クーラによる冷却、冷却用
フアンによる水素ガス循環流を利用して水素貯蔵
合金に水素を吸収または放出させ、機内の水素ガ
ス圧を発電機の負荷に応じて制御するようにした
ので、経済的にガス圧を制御できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明になる発電機冷却装置の系統
図、第２図はその変形例を示す系統図、第３図、
第４図は従来の発電機冷却装置の系統図である。 １……発電機本体、１２……フアン、１３……
クーラ、１４……低温・低圧ガスの出口部領域、
１５……低温・高圧ガスの吐出部領域、１６……
高温・高圧ガスの入口部領域、１７……タンク、
１８……水素貯蔵合金、１９，２０……ガス供給
パイプ、２１……ガス帰還パイプ、２２〜２４…
…ガス流制御弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 冷却媒体として封入された水素ガスを回転電
   機内に循環させるフアンと、該水素ガス循環路内
   に設けられた水素ガス冷却用クーラとを備えた回
   転電機の冷却装置において、水素貯蔵合金を内蔵
   するタンクと、該タンクの入口を前記水素ガス循
   環路の高度・高圧ガス領域と低温・高圧ガス領域
   にそれぞれ接続するガス供給通路と、該タンクの
   出口を前記水素ガス循環路の低圧ガス領域に接続
   するガス帰還通路と、これらの通路に配置したガ
   ス流制御弁とを設けたことを特徴とする回転電機
   の冷却装置。