JPH0744805B2

JPH0744805B2 - 水素冷却回転電機の水素圧力調整方法

Info

Publication number: JPH0744805B2
Application number: JP60133416A
Authority: JP
Inventors: 幹夫熊谷; 裕渡辺
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1985-06-19
Filing date: 1985-06-19
Publication date: 1995-05-15
Anticipated expiration: 2010-05-15
Also published as: JPS61293132A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の技術分野〕本発明は水素冷却回転電機において、特に水素貯蔵合金
を用いて機内の水素ガス圧力を負荷変動に応じて調整可
能にした水素冷却回転電機の水素圧力調整方法に関す
る。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

回転電機、例えばタービン発電機においてはその冷却媒
体として水素ガスを用いたものがある。この場合、機内
の水素ガスはタービン発電機の単機容量が上がるに従っ
てその熱容量、即ち（比重量）×（比熱）を増加して冷
却効果を上げる必要があり、特に大容量機では機内の水
素ガス圧力を例えば5.2atmにしているものもある。

しかるに、近年タービン発電機の使用は多用化し、常に
100％負荷だけでなく部分負荷で使用されることがあ
る。この部分負荷時は発電機の電気損が少なく、冷却上
水素ガス圧を5.2atmのままにしておく必要がない。部分
負荷時に機内の水素ガス圧力を5.2atmのままにしておく
と、回転子の風損，ファン動力が100％負荷時と変わら
ないため、発電機の効率が低下する。そこで、このよう
な場合には機内の水素ガス圧力を下げることにより回転
子の風損，ファン動力が減少し、部分負荷時の発電機の
効率を向上させることができる。また、水素圧力を負荷
の如何にかかわらず、一定にしておくと、部分負荷時は
過冷却になり、負荷に応じたヒートサイクルが回転電機
構成部品、例えば絶縁物などにかかるが、負荷に応じて
水素圧力を変えると回転電機の温度が常に一定となり、
回転電機の寿命が増すメリットもある。

そこで、従来では機内の水素ガスを負荷の変動に応じて
大気に放出したり、高圧の水素ガスボンベより再注入し
たりして回転電機の機内の水素ガス圧力を調整するよう
にしていた。しかしこの方式は水素ガスの注入や放出の
ための操作が繁雑であると共に水素ガスを取扱う上で安
全対策を十分に施しておく必要があり、また水素ガスの
消耗量が多大なものとなるため、エネルギーの有効利用
と言う観点から見ても問題がある。

また、かかる問題を解決するものとして、例えば実開昭
55−12720号公報に記載された発明のようにタービン発
電機の機内の水素ガス圧力を負荷の変動に応じて圧力調
整制御機構により調整できるようにしたものがある。

第10図はこのような従来の水素冷却タービン発電機にお
ける水素ガス圧力調整系を示すものである。すなわち、
第10図に示すように外部負荷系統に接続されたタービン
発電機31において、その機内32には水素ガスボンベ33に
充填された水素ガスが圧力調整弁34を介して供給可能に
してあり、また機内の水素ガス圧力の調整制御系として
は機内に圧力調整弁35を介して連通するレリーフ水素リ
ザーブ室36、このリザーブ室36の容積を調整して機内32
の水素ガスを流出入させるピストン37、このピストン37
を駆動するピストン駆動機構38及びタービン発電機31の
出力により負荷の大きさを検出しその負荷変動に応じて
ピストン駆動機構38に駆動指令を与えると共に圧力調整
弁35に対しては開閉指令を与える負荷追従制御機構39か
ら構成されている。

したがって、このような構成のタービン発電機の水素ガ
ス圧力調整系において、通常は圧力調整弁34によって水
素ガスボンベ33の圧力を減圧して一定になるように制御
され、また負荷変動がある時は負荷追従制御機構39から
の指令に基いてピストン37を駆動してリザーブ室36の容
積を調整すると共に圧力調整弁35の開度を制御すること
によりタービン発電機32の機内水素ガス圧力を負荷変動
に応じて調整することができる。

しかし、かかるタービン発電機の水素ガス圧力調整系で
はリザーブ室36の容積をリザーブ室内周面を摺動するピ
ストン37より調整するようにしているため、このピスト
ン37とリザーブ室内周面との間のシールが十分なされて
いないと機内と連通している側の高圧状態にある水素ガ
スが大気状態にあるピストン背部側へリークして爆発に
つながる恐れがある。

そこで、最近では前述したようなレリーフ水素リザーブ
室及びこのリザーブ室の容積を調整するピストン等の駆
動装置を用いずに機内の水素ガス圧力を簡便に、しかも
水素ガスの消耗をなくして調整可能な水素貯蔵合金の使
用が考えられている。

この水素貯蔵合金は水素を非常によく吸収する性質を有
するチタンやメッシュメタルなどの金属原子を組合わせ
たもので、温度を下げるか圧力を上げると水素ガスを吸
収して発熱し、逆に温度を上げるか圧力を下げると吸収
した水素ガスを放出して周囲から熱をうばう性質があ
り、また送込む水素ガスの圧力値によって合金自体の温
度も変化し、逆に合金自体の温度を変えることによって
発生する水素ガスの圧力も異なるという相関関係を有し
ているものである。

第７図は水素貯蔵合金の特性例を示すものである。すな
わち、水素貯蔵合金の特性は第７図に示すように中央に
ほぼ平坦部を持つ右上がりの特性で、この特性の左側の
右上がり部分は水素貯蔵合金の結晶隙間に水素原子が入
る水素の固溶段階、中央の平坦部は水素化反応による金
属水素化物の形成段階、特性右側の右上がり部分はすべ
ての金属が水素化してさらに格子間に水素が過飽和に入
る過飽和固溶段階である。

この中で最も水素を吸収するのは水素化合物形成段階
で、ほぼ一定の圧力で反応が進ことからこの部分を平衡
部と言い、その圧力を平衡圧力と言う。この平衡圧力は
水素貯蔵合金の温度によって異なり、また水素貯蔵合金
の種類によっても異なる。この平衡圧力と温度の関係の
一例を示すと第８図の通りである。

このような特性を有する水素貯蔵合金を密閉容器内に入
れて加熱冷却すると、容器内の水素ガス圧力は次式のよ
うに変化する。

容器の容積をＶ（m³），容器内の初期圧力P₀（Kg/c
m²），水素貯蔵合金の水素含有能力ｋ（m³/Kg大気圧換
算）とし、水素ガスを吸収、放出のために十分な冷却、
加熱を行なうと容器内の圧力ＰはＰ＝P₀±KM/V ここで、＋は放出、−は吸収の場合を示す。

以上述べたような水素貯蔵合金の特性を利用すれば静止
形にして回転電機内の水素圧力を調整することができる
が、この場合水素貯蔵合金を加熱、冷却する必要があ
る。この水素貯蔵合金を加熱、冷却するにあたっては、
できれば回転電機で用いられている冷却媒体の排熱を利
用することが可能であればエネルギ的には有利である。

そこで、回転電機の負荷が大きい時は水素貯蔵合金を加
熱して水素ガスを放出させることにより機内圧力を高
め、また負荷が減った時は水素貯蔵合金を冷却して水素
ガスを吸着させることにより機内圧力を低下すれば良い
が、その場合負荷の変動に応じて温度変化する回転電機
の冷却媒体である固定子巻線冷却水を用いることが考え
られる。

一方、回転電機の負荷と水素ガス圧力の関係には許容圧
力というものがあり、負荷が減少した場合の電気損と減
圧された水素ガス冷却による回転電機の部材の温度上昇
が100％負荷時の温度上昇と同じであると言う条件から
許容水素ガス圧力が決定される。

したがって、水素貯蔵合金の加熱、冷却を回転電機の冷
却媒体の排熱を利用する場合には回転電機の負荷に対す
る許容水素圧力と負荷によって生じた冷却媒体の排熱温
度に対する水素貯蔵合金の水素平衡圧力が等しいと、そ
のまま排熱を利用して水素貯蔵合金を加熱，冷却すれ
ば、回転電機の負荷に応じた水素ガス圧力の調整を完全
に自動的に行なうことが可能である。

しかしながら、例えば固定子巻線冷却水の排熱を利用し
た場合、第９図に示すように水素貯蔵合金の特性
（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）と負荷に対する排熱温
度と許容水素ガス圧力（Ａ）の関係は一致していない。
また水素貯蔵合金は一般に粉末状で粒子と粒子との間に
水素ガスが存在し、熱伝導が固形状金属に比べて悪く、
冷却又は加熱してから水素貯蔵合金の水素平衡圧力にな
るまで、タイムラグがある。特に急激に負荷が上昇した
場合、水素ガス圧力の上昇遅れは回転電機の構成部材の
加熱につながるので、タイムラグは避けなければならな
い。

このように水素貯蔵合金を回転電機の水素ガス圧力調整
のために使用する場合には水素貯蔵合金の特性の不一致
とタイムラグが問題となる。

〔発明の目的〕

本発明はこれらの問題を解決するためになされたもの
で、水素貯蔵合金の選択を容易にして冷却又は加熱して
から水素貯蔵合金が水素平衡圧力になるまでのタイムラ
グを少なくでき、負荷が急激に変化しても機内の水素ガ
スの圧力を速やかに調整することができる水素冷却回転
電機の水素圧力調整方法を提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

本発明はかかる目的を達成するため、水素ガスにより冷
却される回転電機の外部に、温度変化により水素ガスを
放出または吸着する水素貯蔵合金を収納したケースを設
け、このケースに回転電機の冷却媒体を導入する配管を
機内と連通させて接続すると共に機内の水素ガス循環系
に水素ガスを流出入する配管を接続してそれぞれの配管
の中途に弁を設ける構成とし、前記ケース内に形成され
た流通路に回転電機の冷却媒体を流出入せしめて前記水
素貯蔵合金を冷却又は加熱することにより機内水素ガス
圧力を負荷変動に応じて調整するに際し、前記水素貯蔵
合金として前記回転電機の冷却媒体の排出温度で水素平
衡圧力が機内の調整圧力最上限以上で且つ前記回転電機
の冷却媒体の供給温度で水素貯蔵合金の水素平衡圧力が
機内の調整圧力最下限以下である水素貯蔵合金を選定し
て前記ケース内のガス圧力を調整圧力最上限以上か最下
限以下にしておき、負荷の変動に応じて前記弁を開閉し
て水素ガスを機内へ放出又は機内の水素ガスを吸着せし
めて機内の水素ガス圧力を調整することを特徴とするも
のである。

〔発明の実施例〕

以下本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明による水素冷却回転電機の水素圧力調整
装置の構成例を示すものである。第１図において、１は
回転電機、例えばタービン発電機の固定子フレームで、
その内周面には冷却水が流出入可能な中空導体からなる
固定子巻線２を備えた固定子鉄心３が取付けられると共
にその背部にガス通気空間部４が形成されている。５は
軸受に支承された回転子で、この回転子５には自己ファ
ン６が取付けられており、機内に大気圧以上の圧力で封
入された水素ガス７を強制循環させるためのものであ
る。また8a,8bは固定子巻線２の中空導体に冷却水を通
すためのヘッダーであり、これらヘッダー8a,8bには機
外に設けられた純水供給装置９が配管10a,10bを介して
接続されている。この純水供給装置９はタンク11,ポン
プ12,クーラ13及び図示しないイオン交換樹脂から構成
されている。一方、14は機外に設けられたケースで、こ
のケース14は筒体の周面のほぼ中央部に上部ヘッダー15
を有し、また内部には複数個の伝熱管16を筒体の長手方
向に沿って配設する共にこれら各伝熱管16相互間に形成
される管外スペースには粉末状の水素貯蔵合金17を充填
したものである。このようなケース14において、その筒
体の一方の開口部に固定子巻線２の冷却水流出側ヘッダ
ー8aと純水供給装置９のタンク11との間を結ぶ配管10a
の中途に接続された配管18aを接続すると共にこの配管1
8aとクーラ13の出口近傍の配管10bとの間を配管21によ
り接続し、また筒体の他方の開口部に冷却水を純水供給
装置９のタンク11へ戻す配管18bを接続して冷却水の一
部をバイパスするバイパス路を形成する。さらにケース
14に有する上部ヘッダー15にはダストや微粒子が機内へ
浮遊あるいは飛散しないようにするための通気性のフィ
ルタ19が設けられると共にこの部分を配管20を介して機
内のガス通気空間部４に連通させて接続し、水素貯蔵合
金17から放出または水素貯蔵合金17に吸着される水素ガ
スを機内との間で流通できるようになっている。さら
に、22a,22b,22cはケース14の一方の開口部に接続され
た冷却水バイパス路を形成する配管18a,この配管18aと
クーラ13の出口近傍の配管10bとを結ぶ配管21及び上部
ヘッダー15と機内とを結ぶ水素ガス流通路となる配管20
の適宜箇所にそれぞれ設けられた電磁弁である。

このように構成された水素冷却タービン発電機の水素圧
力調整系において、ケース14内に充填された水素貯蔵合
金として例えば80°〜60℃の温度で水素平衡圧力が5.2K
g/cm²以上で、冷却水の低温側温度45°〜40℃で水素平
衡圧力が1.0Kg/cm²以下になるものが選択されているも
のとする。このような条件下において、今電磁弁22aが
開、電磁弁22b,22cが閉状態にあると冷却水は純粋供給
装置９のタンク11から固定子巻線２の中空導体に配管10
b,流入側ヘッダー8bを通して流入し、流出側ヘッダー8a
から配管10aを通して純水供給装置９のタンク11へ戻る
固定子巻線冷却水循環系により固定子巻線２が冷却さ
れ、この時固定子巻線冷却水は巻線の電機損による熱に
より昇温して排熱水となる。この排熱水はさらにバイパ
ス配管18a及び電磁弁22aを通ってケース14に流入し、こ
こで水素貯蔵合金17を加熱した後配管18bを通してタン
ク11に戻る。したがって、電磁弁22cは閉じているの
で、ケース14内は水素貯蔵合金17から発生する水素ガス
により排出熱水温度の水素平衡圧力にまで昇圧する。

一方、電磁弁22aと22bを閉じ、電磁弁22cを開にする
と、ケース14にはクーラ13の出口から流出する低温の冷
却水が配管21を通して流入し、ケース14内の水素貯蔵合
金17を冷却してタンク11に戻る。したがって、この場合
はケース14内の水素ガスが水素貯蔵合金17に吸着される
ので、ケース14内の水素ガス圧力はその冷却水の温度の
水素平衡圧力にまで低下する。

ここで、第２図に示す負荷パターンに基いてその具体的
な作用を説明する。

第２図において、夜間（Ｄ−Ａ間に示す）のように低負
荷の場合には第１図の電磁弁22aを開にし、電磁弁22b,2
2cを閉状態にしておく。このようにすれば、前述したよ
うに固定子巻線２の冷却水流出側ヘッダー8aから流出す
る排熱水がケース14内を通して純水供給装置９のタンク
11へ流れることにより、ケース14内に充填された水素貯
蔵合金17が暖められ、水素貯蔵合金17から再生する水素
ガスによりケース14内は100％負荷時の回転電機の許容
水素圧力5.2atm以上になる。このような状態にある時、
朝方（Ａ−Ｂ間を示す）になり、負荷が上昇するとその
負荷に応じて電磁弁22cの開度を調節するとケース14か
ら水素ガスが配管20を通して機内へ放出される。したが
って、機内の水素ガス圧力は負荷に対する許容水素ガス
圧力まで上昇する。尚、電磁弁22cは必要な時のみ開い
て常時は閉じられている。

負荷上昇が完了し、負荷が安定するＢ点に達すると電磁
弁22a,22cを閉じ、電磁弁22bを開としてケース14にクー
ラ13から流出する低温の冷却水が流入する。したがっ
て、ケース14内の水素貯蔵合金17が冷却されるので、ケ
ース14内の水素ガス圧力は1.0Kg/cm²以下になり、夕方
の負荷減少時に備える。

夕方になり、図示Ｃ−Ｄ間のように負荷の減少時にはそ
の時の負荷に応じて電磁弁19cを開にすると共にその開
度を調節して機内の水素ガスをケース14内に流入して水
素貯蔵合金17に吸着させ、負荷に対する許容水素ガス圧
力に調整する。そして負荷の減少が完了し、負荷が安定
する図示Ｄ点に達した時点で今度は逆に電磁弁22aを開
き、電磁弁22b,22cを閉じて熱交換器14に固定子巻線２
の冷却水流出側ヘッダー8aから流出する排熱水を前述同
様にケース14に流入してケース14内の水素貯蔵合金17を
加熱し、ケース14内の水素ガス圧を5.2Kg/cm²以上にし
ておき、朝方の負荷上昇に備える。

以上述べたように本実施例によれば、水素貯蔵合金17の
特性は80°〜60℃で水素平衡圧力が5.2Kg/cm²以上、45
°〜40℃で水素平衡圧力が1.0Kg/cm²以下と条件が緩や
かで、水素貯蔵合金の選択が容易となり、まや水素貯蔵
合金は粉末状であるため熱電導が悪く、加熱、冷却が開
始されてから所定の圧力になるまでのタイムラグがあっ
たが、あらかじめ負荷の安定した時点で次の負荷対応に
備えるようにしているので、負荷の変動に対して圧力調
整が速やかに行なうことが可能となる。また、水素貯蔵
合金の加熱は固定子巻線冷却後の排熱水を使用している
のでエネルギー的にも極めて有利である。さらに、水素
貯蔵合金は粉末状であるためケース14から水素ガスを放
出する際、機内に粉塵となって侵入し電気的耐電圧を劣
化させる恐れがあるが、ケース14の上部ヘッダー15にフ
イルタ19が設けられているので、その心配がなく、信頼
性を向上させることができる。

勿論、負荷に応じて機内の水素ガス圧力を調整するよう
にしているので、部分負荷時の風損やファン動力が減っ
て回転電機の効率が向上すると共に回転電機構成部材の
ヒートサイクルが少なくなるので、回転電機の寿命が長
くなり、信頼性も増すことになる。また、水素ガス圧力
の調整が水素ガスの消耗なしで可能となり、回転電機の
定期点検時にはすべての水素ガスを大気に放出するこな
く、水素貯蔵合金に回収することができるので、エネル
ギの有効利用を図ることができる。

次に本発明の他の実施例をについて説明する。

第３図は水素冷却回転電機の水素圧力調整系の他の構成
例を示すもので、第１図と同一部分には同一記号を付し
てその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ
述べる。本実施例では第３図に示すように２個のケース
14A,14Bを設けると共にその筒体のそれぞれ一方の開口
部を冷却水流出側ヘッダー8aと純粋供給装置９のタンク
11間を結ぶ配管10aの中途に配管18a1,18a2を介して接続
すると共にその配管18a1,18a2の中途に電磁弁23,24を設
け、また他方の開口部に冷却水を純粋供給装置９のタン
ク11へ戻す配管18b1,18b2を接続し、さらにケース14A,1
4Bの一方の開口部近傍の配管18a1,18a2を分岐した分岐
管路の中途に電磁弁25,26を設けてこれらを共通に接続
し、その共通接続部を配管21によりクーラ13の出口近傍
の配管10bに接続する。またケース14A,14Bの上部ヘッダ
ーをそれぞれ配管20a,20bにより機内に連通させて接続
すると共にこれら配管20a,20bの中途に電磁弁27,28をそ
れぞれ設け、さらに上部ヘッダー間を配管29により共通
に接続すると共にその中途に電磁弁30を設ける構成とす
るものである。

次に上記構成の作用を第４図に示す負荷パターンに基い
て説明する。

今、第４図において、朝方の図示Ｅ点では一方のケース
14Aが高圧状態にあり、他方のケース14Bが低圧状態にな
っているものとする。このような状態で朝，昼，夕の図
示Ｅ〜Ｆまでの負荷変動に対する圧力調整は次のように
して行なわれる。先ず、負荷上昇時はケース14A側の電
磁弁27を開放すると共にその開度を調節して水素ガスを
機内へ放出し機内の水素ガス圧力を高める。一方、負荷
減少時はケース14B側の電磁弁28を開放すると共にその
開度を調節して機内の水素ガスを吸着し、機内の水素ガ
ス圧力を減少させる。この場合、第１図の実施例と同様
に電磁弁23,26が開で、24,25が閉状態にあり、また電磁
弁30も閉じている。

以上のような日中の操作によりケース14Aは水素ガスを
ある量放出し、ケース14Bは機内の水素ガスを吸着して
いる。ここで、その状態を第５図に示す水素貯蔵合金の
特性曲線図を参照しながら説明する。即ち、ケース14A,
14B内の水素貯蔵合金中の水素量と水素平衡圧力との関
係を示す第５図において、今負荷が第４図のＥ点にある
とすれば、ケース14Aは第５図の点１にあり、負荷がＦ
点にあるとすれば水素ガスの放出で点２に移る。また、
ケース14Bは負荷がＥ点の時は点４にあり、Ｆ点の時は
水素ガスの吸収で点５に移る。負荷が第４図のＦ点を過
ぎて夜間に入り、低負荷で安定してきたらそのままにし
た状態で、電磁弁30を開いて熱交換器14A,14B相互間を
連通させ、水素貯蔵合金が充填されている室内で水素ガ
スが流出入できるようにする。この場合、電磁弁26,27
が閉じていることは勿論のことである。このようにする
と、第５図に示す水素貯蔵合金の特性曲線において、ケ
ース14A,14Bの水素ガス圧力は同じになり、その値はＰ
＝（Pa＋Pb）/2となる。つまり、ケース14Aは水素ガス
をケース14Bへ放出し、ケース14Bは水素ガスを吸着して
ケース14Aは点３へ、ケース14Bは点６へ移動する。した
がって、ケース14Aは水素ガスの含有量が少なくなり、
ケース14Bは水素ガスの含有量が多くなるので、水素含
有量では第４図に示す負荷パターンでＥ点の時点と全く
逆転する。この状態が平衡状態になったら電磁弁30を閉
じ、さらに電磁弁23,26を閉じる共に電磁弁24,25を開い
て水素貯蔵合金を加熱，冷却する冷却水の温度を逆にす
る。この場合、電磁弁25,27は閉状態にあることは勿論
である。このようにすれば、ケース14Aは低圧、ケース1
4Bは高圧状態になり、朝方の負荷変動に備えることにな
る。

尚、上記実施例において夜間の負荷が極めて低く、固定
子巻線冷却水の排熱温度が低い場合には水素貯蔵合金が
排熱温度で調整最上限圧力，例えば5.2Kg/cm²以上にな
らない場合には第６図に示すように冷却水排出側ヘッダ
ーに接続された配管10aに冷却水再加熱器31を設けて排
熱温度を上昇させることも考えられる。

また、負荷パターンが昼夜とも極めて変動頻度が高い場
合には高圧状態にあるケース、低圧状態にあるケースを
予め切替える時間がないため、このような場合には高
圧，低圧ケースの対を２組用意して対応させるようにし
てもよい。

このようにケースを複数個（上記実施例では２個）備え
ることにより、負荷パターンが変わった時でも迅速に回
転電機の機内水素ガス圧を負荷に対応させて調整するこ
とが可能となる。

前述した第１図及び第３図に示す実施例では水素貯蔵合
金を冷却，加熱する媒体として固定子巻線冷却系を用い
る場合であるが、回転電機の冷却媒体である水素ガスを
用いるようにしてもよい。この場合、水素貯蔵合金の加
熱用としては機内に設けられている水素ガス冷却器の入
口よりも手前の温度の高い水素ガスをケースに導き、ま
た水素ガス冷却器の出口の温度の低い水素ガスを冷却用
としてケースに導くことにより実施することができる。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明では、水素ガスにより冷却され
る回転電機の外部に、温度変化により水素ガスを放出ま
たは吸着する水素貯蔵合金を収納したケースを設け、こ
のケースに回転電機の冷却媒体を導入する配管を機内と
連通させて接続すると共に機内の水素ガス循環系に対し
て水素ガスを流出入する配管を接続してそれぞれの配管
の中途に弁を設ける構成とし、前記ケース内に形成され
た流通路に回転電機の冷却媒体を流出入せしめて前記水
素貯蔵合金を冷却又は加熱することにより機内水素ガス
圧力を負荷変動に応じて調整するに際し、前記水素貯蔵
合金として前記回転電機の冷却媒体の排出温度で水素平
衡圧力が機内の調整圧力最上限以上で且つ前記回転電機
の冷却媒体の供給温度で水素貯蔵合金の水素平衡圧力が
機内の調整圧力最下限以下となる水素貯蔵合金を選定し
て前記ケース内のガス圧力を調整圧力最上限以上か最下
限以下にしておき、負荷の変動に応じて前記弁を開閉し
て水素ガスを機内へ放出又は機内の水素ガスを吸着せし
めて機内の水素ガス圧力を調整するようにしたものであ
る。したがって、水素貯蔵合金の選定条件は極めて緩や
かになるので、水素貯蔵合金の選択が容易になり、また
予め水素貯蔵合金を加熱又は冷却しておき、ケース内の
水素ガス圧力を調整圧力最上限以上又は最下限以下にな
るようにしてあるので、負荷が急激に変化しても機内の
水素ガス循環系に対して水素ガスを流出入する配管の中
途に設けられた電磁弁を開くことにより機内の水素ガス
圧力を速やかに調整することができる水素冷却回転電機
の水素圧力調整方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を説明するための一実施例を示す水
素冷却回転電機の水素圧力調整系統の構成図、第２図は
同実施例の作用を説明するための回転電機の負荷パター
ン図、第３図は本発明の他の実施例を説明するための水
素冷却回転電機の水素圧力調整系統の構成図、第４図は
同実施例の作用を説明するための回転電機の負荷パター
ン図、第５図は第４図の負荷パターンに対する水素貯蔵
合金の水素ガスの吸着，放出の状態図、第６図は第３図
において熱交換器に固定子巻線冷却水を導入する冷却水
導入系の変形例を示す部分的な構成図、第７図及び第８
図は水素貯蔵合金の特性の一例を説明するための図、第
９図は水素貯蔵合金の特性と固定子巻線冷却水出口温度
と許容機内水素ガス圧力の関係図、第10図は従来のター
ビン発電機の水素圧力調整系を示す構成図である。１……固定子フレーム、２……固定子巻線、３……固定
子鉄心、４……空間部、５……回転子、６……自己ファ
ン、７……水素ガス、8a,8b……ヘッダー、10a,10b……
配管、11……タンク、12……ポンプ、13……クーラ、1
4,14A,14B……ケース、15……ケースの上部ヘッダー、1
6……伝熱管、17……水素貯蔵合金、18a,18a1,18a2,18
b,18b1,18b2……配管、19……フイルタ、20,20a,20b…
…配管、22a〜22c,23〜30……電磁弁。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水素ガスにより冷却される回転電機の外部
に、温度変化により水素ガスを放出または吸着する水素
貯蔵合金を収納したケースを設け、このケースに回転電
機の固定子巻線に冷却媒体を導入する配管を接続すると
共に機内の水素ガス循環系に対して水素ガスを流出入す
る配管を接続してそれぞれの配管の中途に弁を設ける構
成とし、前記ケース内に形成された流通路に回転電機の
固定子巻線を冷却する冷却媒体を流出入せしめて前記水
素貯蔵合金を冷却または加熱することにより機内水素ガ
ス圧力を負荷変動に応じて調整するに際して、前記水素
貯蔵合金として前記回転電機の固定子巻線より流出する
冷却媒体の排出温度で水素平衡圧力が機内の調整圧力最
上限以上で且つ前記回転電機の固定子巻線に流入する冷
却媒体の供給温度で水素貯蔵合金の水素平衡圧力が機内
の調整圧力最下限以下である水素貯蔵合金を選定して前
記ケース内のガス圧力を調整圧力最上限以上か最下限以
下にしておき、負荷の変動に応じて前記弁を開閉して水
素ガスを吸着せしめて機内の水素ガス圧力を調整するこ
とを特徴とする水素冷却回転電機の水素圧力調整方法。
【請求項２】機内の水素ガス循環系及び回転電機の固定
子巻線を冷却する冷却媒体の流出入系に接続されるケー
スは複数個設けられ、これらを高圧状態と低圧状態に分
けて負荷変動時に対応させるようにした特許請求の範囲
第１項記載の水素冷却回転電機の水素圧力調整方法。