JPH11262200A - 超電導電力貯蔵装置 - Google Patents
超電導電力貯蔵装置Info
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- JPH11262200A JPH11262200A JP10063237A JP6323798A JPH11262200A JP H11262200 A JPH11262200 A JP H11262200A JP 10063237 A JP10063237 A JP 10063237A JP 6323798 A JP6323798 A JP 6323798A JP H11262200 A JPH11262200 A JP H11262200A
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- storage device
- superconducting
- oxide superconducting
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
Landscapes
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】電力系統の安定化、負荷平準化のためのエネル
ギー貯蔵の初期コスト及び運転費用を安価にすることに
ある。 【解決手段】コイルケース２に酸化物超電導コイル１を
複数個の断熱支持脚６により支持させて収納し、且つ断
熱支持脚６相互間に存するコイルケース１内の空間領域
に酸化物超電導コイル１にエネルギーとして貯蔵又は放
出する電力を直流又は交流に変換する交直変換器７及び
酸化物超電導コイル１に伝熱板１０を介して冷熱を直接
伝達して冷却する冷凍機９をそれぞれ内蔵して単位機器
２２を構成し、この単位機器２２を複数配設したもので
ある。
ギー貯蔵の初期コスト及び運転費用を安価にすることに
ある。 【解決手段】コイルケース２に酸化物超電導コイル１を
複数個の断熱支持脚６により支持させて収納し、且つ断
熱支持脚６相互間に存するコイルケース１内の空間領域
に酸化物超電導コイル１にエネルギーとして貯蔵又は放
出する電力を直流又は交流に変換する交直変換器７及び
酸化物超電導コイル１に伝熱板１０を介して冷熱を直接
伝達して冷却する冷凍機９をそれぞれ内蔵して単位機器
２２を構成し、この単位機器２２を複数配設したもので
ある。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は電力系統から供給さ
れる電力を貯蔵し、この電力の有効利用を図る超電導電
力貯蔵装置に関する。
れる電力を貯蔵し、この電力の有効利用を図る超電導電
力貯蔵装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】系統連系型超電導電力貯蔵システムは、
超電導コイル、電力変換装置、系統連系装置などからな
り、夜間等の余剰電力を超電導コイルに蓄え、この超電
導コイルに蓄えられた直流電力を電力変換装置により５
０Ｈｚまたは６０Ｈｚの交流に変換し、商用の交流配電
線に電力を供給したり、これとは逆に電力を受けてエネ
ルギーを蓄えるものである。
超電導コイル、電力変換装置、系統連系装置などからな
り、夜間等の余剰電力を超電導コイルに蓄え、この超電
導コイルに蓄えられた直流電力を電力変換装置により５
０Ｈｚまたは６０Ｈｚの交流に変換し、商用の交流配電
線に電力を供給したり、これとは逆に電力を受けてエネ
ルギーを蓄えるものである。
【０００３】ところで、超電導電力貯蔵装置の超電導コ
イルは、コイルを液体ヘリウム中に浸漬してコイルの導
体が超電導状態となる温度に保つ浸漬冷却方式と、導体
の内部に低温のヘリウムを一方向に流して導体が超電導
状態になる温度に保つ強制冷却方式の２つの方式があ
る。
イルは、コイルを液体ヘリウム中に浸漬してコイルの導
体が超電導状態となる温度に保つ浸漬冷却方式と、導体
の内部に低温のヘリウムを一方向に流して導体が超電導
状態になる温度に保つ強制冷却方式の２つの方式があ
る。
【０００４】これらの方式の超電導コイルは、コイルに
電流を流すことによって発生する電磁力と重力に対して
耐え得るコイルケースの中に収納されている。また、コ
イルケースには外部の電力変換装置からコイルに電力を
供給したり、超電導コイルから電力を取出したりするた
めの電流導入端子が設けられている。
電流を流すことによって発生する電磁力と重力に対して
耐え得るコイルケースの中に収納されている。また、コ
イルケースには外部の電力変換装置からコイルに電力を
供給したり、超電導コイルから電力を取出したりするた
めの電流導入端子が設けられている。
【０００５】図９は従来の超電導コイルの構成例を示す
ものである。図９において、超電導コイル３１はコイル
ケース３２の中に収納され、コイル導体の端子は電流導
入端子３３を介して外部に接続されている。超電導コイ
ル３１は中心部がコイルボア３４としての空胴を有し、
コイルケース３２にも同様の位置に穴が設けられた形状
となっている。因みに、コイルケースの大きさは、例え
ば一辺が３ｍ程度の直方体となっている。
ものである。図９において、超電導コイル３１はコイル
ケース３２の中に収納され、コイル導体の端子は電流導
入端子３３を介して外部に接続されている。超電導コイ
ル３１は中心部がコイルボア３４としての空胴を有し、
コイルケース３２にも同様の位置に穴が設けられた形状
となっている。因みに、コイルケースの大きさは、例え
ば一辺が３ｍ程度の直方体となっている。
【０００６】このような超電導コイル１に電流を流して
エネルギーを蓄えるためには、一個のコイルに蓄積でき
るエネルギーに限界がある。そこで、複数の超電導コイ
ルを接続して、全体として大きなエネルギーを蓄積又は
放出可能にしている。
エネルギーを蓄えるためには、一個のコイルに蓄積でき
るエネルギーに限界がある。そこで、複数の超電導コイ
ルを接続して、全体として大きなエネルギーを蓄積又は
放出可能にしている。
【０００７】図８は複数の単位超電導コイルをトロイド
状に配置した超電導コイルを接続して電力貯蔵装置を構
成した従来例を示すものである。図８（ａ）は複数の超
電導コイル３１を液体ヘリウムを収容した断熱真空容器
３５内に配置して各超電導コイル３１を冷却する直接冷
却方式、また同図（ｂ）に示すように超電導コイル３１
をコイルケース３２の液体ヘリウム中に収納する方式、
或いは各超電導コイル３１をコイルケース３２内に収納
すると共に、コイル導体内に液体と気体の中間である超
臨界圧ヘリウムを流す方式などの冷却方法がある。
状に配置した超電導コイルを接続して電力貯蔵装置を構
成した従来例を示すものである。図８（ａ）は複数の超
電導コイル３１を液体ヘリウムを収容した断熱真空容器
３５内に配置して各超電導コイル３１を冷却する直接冷
却方式、また同図（ｂ）に示すように超電導コイル３１
をコイルケース３２の液体ヘリウム中に収納する方式、
或いは各超電導コイル３１をコイルケース３２内に収納
すると共に、コイル導体内に液体と気体の中間である超
臨界圧ヘリウムを流す方式などの冷却方法がある。
【０００８】また、ここでは図示していないが超電導コ
イルをソレノイド状に積上げる構成として前述同様の冷
却を行い、エネルギーを貯える方式もある。上述した超
電導コイルの冷却方式は、何ずれも絶対温度４度の液体
ヘリウム温度の領域で用いる金属超電導導体を用いてい
る。
イルをソレノイド状に積上げる構成として前述同様の冷
却を行い、エネルギーを貯える方式もある。上述した超
電導コイルの冷却方式は、何ずれも絶対温度４度の液体
ヘリウム温度の領域で用いる金属超電導導体を用いてい
る。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ところで、最近絶対温
度７０度の液体窒素温度の領域で使用可能な酸化物超電
導導体による超電導コイルが考えられている。しかし、
何ずれの方式も外部から液体ヘリウム、または液体窒素
である冷媒を配管によって超電導コイルへ供給し、超電
導コイルの損失によって発生する熱を吸収した後の冷媒
を超電導コイル外部に取出して再び冷却する冷却系統が
必要である。
度７０度の液体窒素温度の領域で使用可能な酸化物超電
導導体による超電導コイルが考えられている。しかし、
何ずれの方式も外部から液体ヘリウム、または液体窒素
である冷媒を配管によって超電導コイルへ供給し、超電
導コイルの損失によって発生する熱を吸収した後の冷媒
を超電導コイル外部に取出して再び冷却する冷却系統が
必要である。
【００１０】一方、現在では超電導コイルを用いた医療
用断面診断装置ＭＲＩが実用化されているが、これは外
部に冷却系統を持たずにコイルケース内部の液体ヘリウ
ムが蒸発すると、コイルケースに取付けられた冷凍液化
機で再び液化してコイルケース内のコイル冷却に用いる
冷凍機直結型の超電導コイルとしている例がある。
用断面診断装置ＭＲＩが実用化されているが、これは外
部に冷却系統を持たずにコイルケース内部の液体ヘリウ
ムが蒸発すると、コイルケースに取付けられた冷凍液化
機で再び液化してコイルケース内のコイル冷却に用いる
冷凍機直結型の超電導コイルとしている例がある。
【００１１】また、コイルの冷却に液体ヘリウムを使わ
ずに冷熱を貯える合金を通じて冷凍機から超電導コイル
を直接冷却する超電導コイルも実用化されている。但
し、これらの超電導コイルは製作し得る１台の規模に限
界があり、例えば１台の超電導コイルのエネルギーは１
ＭＷ−１０秒程度であり、１ＭＷ−１０分のエネルギー
を貯えるためには６０台の超電導コイルを接続する必要
がある。
ずに冷熱を貯える合金を通じて冷凍機から超電導コイル
を直接冷却する超電導コイルも実用化されている。但
し、これらの超電導コイルは製作し得る１台の規模に限
界があり、例えば１台の超電導コイルのエネルギーは１
ＭＷ−１０秒程度であり、１ＭＷ−１０分のエネルギー
を貯えるためには６０台の超電導コイルを接続する必要
がある。
【００１２】このように多数台の超電導コイルを接続し
てエネルギーの貯蔵に用いるようにした装置はこれまで
例がなく、比較的大型の金属超電導導体を用いたコイル
を組合わせたものが主流になっている。
てエネルギーの貯蔵に用いるようにした装置はこれまで
例がなく、比較的大型の金属超電導導体を用いたコイル
を組合わせたものが主流になっている。
【００１３】本発明は上記のような事情に鑑みなされた
もので、液体窒素温度で使用可能な酸化物超電導コイル
に交直変換器、直接冷凍機をコイルケースに内蔵して単
位機器としてエネルギーの貯蔵、放出を可能とすること
で、全体をコンパクトなシステムとして電力系統の安定
化、負荷平準化のためのエネルギー貯蔵の初期コスト及
び運転費用を安価にできる経済的に有利な超電導電力貯
蔵装置を提供することを目的とする。
もので、液体窒素温度で使用可能な酸化物超電導コイル
に交直変換器、直接冷凍機をコイルケースに内蔵して単
位機器としてエネルギーの貯蔵、放出を可能とすること
で、全体をコンパクトなシステムとして電力系統の安定
化、負荷平準化のためのエネルギー貯蔵の初期コスト及
び運転費用を安価にできる経済的に有利な超電導電力貯
蔵装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するため、次のような手段により超電導電力貯蔵装置
を構成するものである。請求項１に対応する発明は、コ
イルケースに酸化物超電導コイルを複数個の断熱支持部
材により支持させて収納し、且つ前記断熱支持部材間に
存するコイルケース内の空間領域に前記酸化物超電導コ
イルにエネルギーとして貯蔵又は放出する電力を直流又
は交流に変換する交直変換器及び前記酸化物超電導コイ
ルに伝熱板を介して冷熱を直接伝達して冷却する冷凍機
をそれぞれ内蔵したものである。
成するため、次のような手段により超電導電力貯蔵装置
を構成するものである。請求項１に対応する発明は、コ
イルケースに酸化物超電導コイルを複数個の断熱支持部
材により支持させて収納し、且つ前記断熱支持部材間に
存するコイルケース内の空間領域に前記酸化物超電導コ
イルにエネルギーとして貯蔵又は放出する電力を直流又
は交流に変換する交直変換器及び前記酸化物超電導コイ
ルに伝熱板を介して冷熱を直接伝達して冷却する冷凍機
をそれぞれ内蔵したものである。
【００１５】請求項２に対応する発明は、請求項１に対
応する発明の超電導電力貯蔵装置において、断熱支持部
材は酸化物超電導コイルの上下、左右の４方向に設置し
て酸化物超電導コイルを機械的にコイルケースに支持す
るようにしたものである。
応する発明の超電導電力貯蔵装置において、断熱支持部
材は酸化物超電導コイルの上下、左右の４方向に設置し
て酸化物超電導コイルを機械的にコイルケースに支持す
るようにしたものである。
【００１６】請求項３に対応する発明は、請求項１に対
応する発明の超電導電力貯蔵装置において、コイルケー
スに内蔵された交直変換器の発生熱量をコイルケース外
部に伝達するヒートパイプを設けたものである。
応する発明の超電導電力貯蔵装置において、コイルケー
スに内蔵された交直変換器の発生熱量をコイルケース外
部に伝達するヒートパイプを設けたものである。
【００１７】請求項４に対応する発明は、コイルケース
に酸化物超電導コイルを複数個の断熱支持部材により支
持させて収納し、且つ前記断熱支持部材相互間に存する
コイルケース内の空間領域に前記酸化物超電導コイルに
エネルギーとして貯蔵又は放出する電力を直流又は交流
に変換する交直変換器及び前記酸化物超電導コイルに伝
熱板を介して冷熱を直接伝達して冷却する冷凍機をそれ
ぞれ内蔵して単位機器を構成し、この単位機器を複数配
設して電気的に接続したものである。
に酸化物超電導コイルを複数個の断熱支持部材により支
持させて収納し、且つ前記断熱支持部材相互間に存する
コイルケース内の空間領域に前記酸化物超電導コイルに
エネルギーとして貯蔵又は放出する電力を直流又は交流
に変換する交直変換器及び前記酸化物超電導コイルに伝
熱板を介して冷熱を直接伝達して冷却する冷凍機をそれ
ぞれ内蔵して単位機器を構成し、この単位機器を複数配
設して電気的に接続したものである。
【００１８】請求項５に対応する発明は、請求項４に対
応する発明の超電導電力貯蔵装置において、各単位機器
の酸化物超電導コイルに供給または放出される電力を変
換する交直変換器の交流入出力端子を交流ブスバーにそ
れぞれ共通に接続したものである。
応する発明の超電導電力貯蔵装置において、各単位機器
の酸化物超電導コイルに供給または放出される電力を変
換する交直変換器の交流入出力端子を交流ブスバーにそ
れぞれ共通に接続したものである。
【００１９】請求項６に対応する発明は、請求項４に対
応する発明の超電導電力貯蔵装置において、酸化物超電
導コイルから発生する磁力線が同一方向になるように複
数台の単位機器を配置し、これらの単位機器群を複数列
並行に配列したものである。
応する発明の超電導電力貯蔵装置において、酸化物超電
導コイルから発生する磁力線が同一方向になるように複
数台の単位機器を配置し、これらの単位機器群を複数列
並行に配列したものである。
【００２０】請求項７に対応する発明は、請求項６に対
応する発明の超電導電力貯蔵装置において、各列の単位
機器群を酸化物超電導コイルから発生する磁力線が列相
互間で逆向きになるようにしたものである。
応する発明の超電導電力貯蔵装置において、各列の単位
機器群を酸化物超電導コイルから発生する磁力線が列相
互間で逆向きになるようにしたものである。
【００２１】請求項８に対応する発明は、請求項６に対
応する発明の超電導電力貯蔵装置において、各列の単位
機器群を酸化物超電導コイルから発生する磁力線が各列
同一方向になるようにしたものである。
応する発明の超電導電力貯蔵装置において、各列の単位
機器群を酸化物超電導コイルから発生する磁力線が各列
同一方向になるようにしたものである。
【００２２】請求項９に対応する発明は、請求項６に対
応する発明の超電導電力貯蔵装置において、単位機器群
の酸化物超電導コイルから発生する同一方向の磁力線の
磁気軸の終端部に鉄心を設けたものである。
応する発明の超電導電力貯蔵装置において、単位機器群
の酸化物超電導コイルから発生する同一方向の磁力線の
磁気軸の終端部に鉄心を設けたものである。
【００２３】請求項１０に対応する発明は、請求項４に
対応する発明の超電導電力貯蔵装置において、単位機器
群の酸化物超電導コイルから発生する磁力線の磁気軸が
円環状または楕円状となるように単位機器を配置したも
のである。
対応する発明の超電導電力貯蔵装置において、単位機器
群の酸化物超電導コイルから発生する磁力線の磁気軸が
円環状または楕円状となるように単位機器を配置したも
のである。
【００２４】請求項１１に対応する発明は、請求項４に
対応する発明の超電導電力貯蔵装置において、酸化物超
電導コイルから発生する磁力線の磁気軸が立体的に複数
本形成されるように単位機器群を配置したものである。
対応する発明の超電導電力貯蔵装置において、酸化物超
電導コイルから発生する磁力線の磁気軸が立体的に複数
本形成されるように単位機器群を配置したものである。
【００２５】請求項１２に対応する発明は、請求項１１
に対応する発明の超電導電力貯蔵装置において、立体的
な磁気軸の終端部に対応させて鉄心を設けたものであ
る。請求項１３に対応する発明は、請求項１２に対応す
る発明の超電導電力貯蔵装置において、立体的な磁気軸
の終端部に対応させて設けられた鉄心を覆うように磁性
体あるいは電気導電性の高い材料の磁気シールドを設け
たものである。
に対応する発明の超電導電力貯蔵装置において、立体的
な磁気軸の終端部に対応させて鉄心を設けたものであ
る。請求項１３に対応する発明は、請求項１２に対応す
る発明の超電導電力貯蔵装置において、立体的な磁気軸
の終端部に対応させて設けられた鉄心を覆うように磁性
体あるいは電気導電性の高い材料の磁気シールドを設け
たものである。
【００２６】請求項１４に対応する発明は、請求項４に
対応する発明の超電導電力貯蔵装置において、断熱真空
容器内に複数の単位機器を酸化物超電導コイルから発生
する磁力線の磁気軸がトロイダル状になるように収め、
これをユニットとして複数並列接続したものである。
対応する発明の超電導電力貯蔵装置において、断熱真空
容器内に複数の単位機器を酸化物超電導コイルから発生
する磁力線の磁気軸がトロイダル状になるように収め、
これをユニットとして複数並列接続したものである。
【００２７】請求項１５に対応する発明は、コイルケー
スに酸化物超電導コイルを収納すると共に、コイルケー
ス内の空間領域に酸化物超電導コイルにエネルギーとし
て貯蔵又は放出される電力を直流又は交流に変換する交
直変換器及び前記酸化物超電導コイルの状態信号を含む
運転信号を送信する信号発信装置をそれぞれ内蔵して単
位機器を構成し、この単位機器を複数配設して交流ブス
バーに共通に接続し、各単位機器の前記信号発信装置の
運転信号を外部の中央監視制御装置に伝送可能にしたも
のである。
スに酸化物超電導コイルを収納すると共に、コイルケー
ス内の空間領域に酸化物超電導コイルにエネルギーとし
て貯蔵又は放出される電力を直流又は交流に変換する交
直変換器及び前記酸化物超電導コイルの状態信号を含む
運転信号を送信する信号発信装置をそれぞれ内蔵して単
位機器を構成し、この単位機器を複数配設して交流ブス
バーに共通に接続し、各単位機器の前記信号発信装置の
運転信号を外部の中央監視制御装置に伝送可能にしたも
のである。
【００２８】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面を
参照して説明する。図１は本発明による超電導電力貯蔵
装置の第１の実施の形態を示す構成図である。図１にお
いて、１は酸化物超電導コイルで、この酸化物超電導コ
イル１は中央部にコイルボア４を有するコイルケース２
内に収められ、その上下、左右の４方向に設けられた断
熱支持脚６によりコイルケース２に支持されている。こ
のような支持構造とすれば、コイルケース２が何ずれの
向きに配設されても十分な機械的強度をもって酸化物超
電導コイル１を安定に支持することが可能である。
参照して説明する。図１は本発明による超電導電力貯蔵
装置の第１の実施の形態を示す構成図である。図１にお
いて、１は酸化物超電導コイルで、この酸化物超電導コ
イル１は中央部にコイルボア４を有するコイルケース２
内に収められ、その上下、左右の４方向に設けられた断
熱支持脚６によりコイルケース２に支持されている。こ
のような支持構造とすれば、コイルケース２が何ずれの
向きに配設されても十分な機械的強度をもって酸化物超
電導コイル１を安定に支持することが可能である。
【００２９】また、コイルケース２内の断熱支持脚６間
に存する空間領域の適宜箇所、図示例では上部右方のコ
ーナ部に交直変換器７が配設され、また下部右方のコー
ナ部に直接冷凍機９が配設される。
に存する空間領域の適宜箇所、図示例では上部右方のコ
ーナ部に交直変換器７が配設され、また下部右方のコー
ナ部に直接冷凍機９が配設される。
【００３０】上記交直変換器７は交流入出力端子８より
図示しない電力系統から交流電流が入力されると、この
交流を直流に変換して酸化物超電導コイル１に与えて電
力を貯蔵し、また逆に酸化物超電導コイル１に貯蔵され
た電力を直流から交流に変換して交流入出力端子８より
図示しない電力系統に供給するものであり、交流入出力
端子８はコイルケース２の側面を気密に貫通させて外部
に導出させてある。また、この交直変換器７には発熱に
よる熱量を外部に伝達して冷却するヒートパイプ２１が
コイルケース２の上面を気密に貫通させて外部に導出さ
せてある。
図示しない電力系統から交流電流が入力されると、この
交流を直流に変換して酸化物超電導コイル１に与えて電
力を貯蔵し、また逆に酸化物超電導コイル１に貯蔵され
た電力を直流から交流に変換して交流入出力端子８より
図示しない電力系統に供給するものであり、交流入出力
端子８はコイルケース２の側面を気密に貫通させて外部
に導出させてある。また、この交直変換器７には発熱に
よる熱量を外部に伝達して冷却するヒートパイプ２１が
コイルケース２の上面を気密に貫通させて外部に導出さ
せてある。
【００３１】また、上記直接冷却装置９は冷熱を酸化物
超電導コイル１に伝熱板１０を介して直接伝達して冷却
すると共に、逆にコイルの交流損失など発生熱を取除く
ものである。
超電導コイル１に伝熱板１０を介して直接伝達して冷却
すると共に、逆にコイルの交流損失など発生熱を取除く
ものである。
【００３２】なお、図示していないが交直変換器７の直
流側に接続される直流リアクトルなどは直接冷凍機９の
冷熱で冷却するようにしてもよい。以上は超電導電力貯
蔵装置の一つの単位機器２２を構成し、実際に使用する
場合には複数台の単位機器２２を図２に示すように接続
される。
流側に接続される直流リアクトルなどは直接冷凍機９の
冷熱で冷却するようにしてもよい。以上は超電導電力貯
蔵装置の一つの単位機器２２を構成し、実際に使用する
場合には複数台の単位機器２２を図２に示すように接続
される。
【００３３】図２に示すように、複数の単位機器２２を
各コイルケース２の中央部に有するコイルボア４が連な
るように適宜の間隔を存して並設し、各コイルケース２
から外部に導出している交流入出力端子８を交流ブスバ
ー１１にそれぞれ接続する構成とする。この交流ブスバ
ー１１は交流電圧を変圧する変圧器等を介して電力系統
に接続される。
各コイルケース２の中央部に有するコイルボア４が連な
るように適宜の間隔を存して並設し、各コイルケース２
から外部に導出している交流入出力端子８を交流ブスバ
ー１１にそれぞれ接続する構成とする。この交流ブスバ
ー１１は交流電圧を変圧する変圧器等を介して電力系統
に接続される。
【００３４】なお、図では単相として示してあるが、３
相の場合には３相各相に対応して配設される交流ブスバ
ーにそれぞれ接続される。このような構成の超電導電力
貯蔵装置とすれば、複数の単位機器２２を各コイルケー
ス２のコイルボア４が連なるように並設することによっ
て、コイル相互が磁気的に結合し、自己インダクタンス
に相互インダクタンスが加えられた総合インダクタンス
が大きくなるので、全体の貯蔵エネルギーを大きくする
ことができる。
相の場合には３相各相に対応して配設される交流ブスバ
ーにそれぞれ接続される。このような構成の超電導電力
貯蔵装置とすれば、複数の単位機器２２を各コイルケー
ス２のコイルボア４が連なるように並設することによっ
て、コイル相互が磁気的に結合し、自己インダクタンス
に相互インダクタンスが加えられた総合インダクタンス
が大きくなるので、全体の貯蔵エネルギーを大きくする
ことができる。
【００３５】また、各単位機器２２毎のコイルケース２
内に交直変換器７が設けられているので、全体を一括し
て電力変換する大容量の電力変換装置に比べて構成の簡
素化を図ることができる。
内に交直変換器７が設けられているので、全体を一括し
て電力変換する大容量の電力変換装置に比べて構成の簡
素化を図ることができる。
【００３６】さらに、それぞれのコイルの充電状態を個
別に制御することができるので、その時の各コイルの電
流残存量に応じて電流が少ない単位機器に対しては電流
の取出しを止めるなどの最適な運転を行うことが可能で
ある。また、単位機器の個数に応じて自由なシステムの
貯蔵エネルギ−容量を得ることができる。
別に制御することができるので、その時の各コイルの電
流残存量に応じて電流が少ない単位機器に対しては電流
の取出しを止めるなどの最適な運転を行うことが可能で
ある。また、単位機器の個数に応じて自由なシステムの
貯蔵エネルギ−容量を得ることができる。
【００３７】図３は本発明による超電導電力貯蔵装置の
第２の実施の形態を示す構成図である。図３において
は、図１に示す構成の複数の単位機器２２を各コイルケ
ース２のコイルボア４が連なるように適宜の間隔を存し
て縦列させて単位機器群を構成し、この単位機器群を横
方向に４列にして配設し、且つ各列の両端部側に各列共
通の終端部鉄心１３を配設する構成としたものである。
この場合、各単位機器２２のコイルは磁気的に結合し、
その磁力線の方向を１２で示している。図３の例では隣
合う列の磁力線１２の方向が互いに逆向きになるように
各単位機器を配置してある。
第２の実施の形態を示す構成図である。図３において
は、図１に示す構成の複数の単位機器２２を各コイルケ
ース２のコイルボア４が連なるように適宜の間隔を存し
て縦列させて単位機器群を構成し、この単位機器群を横
方向に４列にして配設し、且つ各列の両端部側に各列共
通の終端部鉄心１３を配設する構成としたものである。
この場合、各単位機器２２のコイルは磁気的に結合し、
その磁力線の方向を１２で示している。図３の例では隣
合う列の磁力線１２の方向が互いに逆向きになるように
各単位機器を配置してある。
【００３８】このような構成の超電導電力貯蔵装置にあ
っては、隣合う列の磁力線１２の方向が互いに逆方向
で、且つその端部に終端部鉄心１３が配設されているの
で、各列の単位機器群から発生する磁力線同志がつなが
り、外部への漏れ磁場の発生を最小限に抑えることがで
きる。
っては、隣合う列の磁力線１２の方向が互いに逆方向
で、且つその端部に終端部鉄心１３が配設されているの
で、各列の単位機器群から発生する磁力線同志がつなが
り、外部への漏れ磁場の発生を最小限に抑えることがで
きる。
【００３９】ここで、上記実施の形態において、各単位
機器２２のコイルケース２に有するコイルボアの全体ま
たは一部に鉄心を設けて磁力線を集中させ、コイルのイ
ンダクタンスを増やすことにより電力貯蔵量を増やした
り、空芯磁場に沿った位置に鉄心を配置することによ
り、漏れ磁場を最小にすることができる。
機器２２のコイルケース２に有するコイルボアの全体ま
たは一部に鉄心を設けて磁力線を集中させ、コイルのイ
ンダクタンスを増やすことにより電力貯蔵量を増やした
り、空芯磁場に沿った位置に鉄心を配置することによ
り、漏れ磁場を最小にすることができる。
【００４０】また、上記実施の形態においては、隣合う
列の磁力線１２の方向が互いに逆向きになるように各単
位機器を配置したが、各列の各単位機器のコイルから発
生する磁力線の向きが全て同じになるように配置しても
よい。このようにすれば各列のコイル間でも磁力線が発
生しているので、ここにもエネルギーを貯えることが考
えられる。
列の磁力線１２の方向が互いに逆向きになるように各単
位機器を配置したが、各列の各単位機器のコイルから発
生する磁力線の向きが全て同じになるように配置しても
よい。このようにすれば各列のコイル間でも磁力線が発
生しているので、ここにもエネルギーを貯えることが考
えられる。
【００４１】図４は本発明による超電導電力貯蔵装置の
第３の実施の形態を示す構成図である。図４（ａ）にお
いては、図１に示す構成の複数の単位機器２２のコイル
が作る磁力線の磁気軸が円管状または楕円状になるよう
に配置するものである。
第３の実施の形態を示す構成図である。図４（ａ）にお
いては、図１に示す構成の複数の単位機器２２のコイル
が作る磁力線の磁気軸が円管状または楕円状になるよう
に配置するものである。
【００４２】このような構成とすれば、単位機器２２群
のコイル全体を磁気的に結合させ、外部への漏れ磁場を
減らし、且つ大きなエネルギーを貯えることができる。
また、この楕円状の配置を発展させ、図４（ｂ）に示す
ように複数の単位機器２２のコイルが作る磁力線の磁気
軸が立体的に複数の円管状または楕円状となるように配
置することも可能である。このような配置の場合、各楕
円軸の終端部に相当する部分に配置される鉄心１３も立
体的な形状とする。
のコイル全体を磁気的に結合させ、外部への漏れ磁場を
減らし、且つ大きなエネルギーを貯えることができる。
また、この楕円状の配置を発展させ、図４（ｂ）に示す
ように複数の単位機器２２のコイルが作る磁力線の磁気
軸が立体的に複数の円管状または楕円状となるように配
置することも可能である。このような配置の場合、各楕
円軸の終端部に相当する部分に配置される鉄心１３も立
体的な形状とする。
【００４３】さらに、図５に示すように図４（ｂ）に示
す構成において、終端部鉄心１３から外部へ漏れる磁場
を最小とするため、その終端部鉄心１３の外側に磁気シ
ールド２０を設けることも可能である。この磁気シール
ド２０は強磁性体または弱磁性体の材料で作られ、磁気
シールド自身の中に磁力線を作って外部に磁場が漏れな
いようにしたり、あるいは磁気シールド２０を導電性の
材料で作って磁気シールドが囲う内部にある磁場を打消
す方向に電流を流して外部に磁場が漏れないようにする
必要がある。この場合、磁気シールド材を高温超電導体
で構成すると、効率良く磁場を外部に対して遮断するこ
とができる。
す構成において、終端部鉄心１３から外部へ漏れる磁場
を最小とするため、その終端部鉄心１３の外側に磁気シ
ールド２０を設けることも可能である。この磁気シール
ド２０は強磁性体または弱磁性体の材料で作られ、磁気
シールド自身の中に磁力線を作って外部に磁場が漏れな
いようにしたり、あるいは磁気シールド２０を導電性の
材料で作って磁気シールドが囲う内部にある磁場を打消
す方向に電流を流して外部に磁場が漏れないようにする
必要がある。この場合、磁気シールド材を高温超電導体
で構成すると、効率良く磁場を外部に対して遮断するこ
とができる。
【００４４】図６は本発明による超電導電力貯蔵装置の
第４の実施の形態を示す構成図である。第４の実施の形
態においては、図６に示すようにドーナツ状の断熱真空
容器５内に、コイルから発生する磁力線の磁気軸が円環
状になるように複数の単位機器２２をトロイダル状に配
置してユニットを構成し、このユニットを複数段積み重
ねるようにして電気的に接続したものである。
第４の実施の形態を示す構成図である。第４の実施の形
態においては、図６に示すようにドーナツ状の断熱真空
容器５内に、コイルから発生する磁力線の磁気軸が円環
状になるように複数の単位機器２２をトロイダル状に配
置してユニットを構成し、このユニットを複数段積み重
ねるようにして電気的に接続したものである。
【００４５】このような構成の超電導電力貯蔵装置とす
れば、体積当りのエネルギーの貯蔵密度を増やすことが
できる。図７は本発明による超電導電力貯蔵装置の第５
の実施の形態を示す構成図である。
れば、体積当りのエネルギーの貯蔵密度を増やすことが
できる。図７は本発明による超電導電力貯蔵装置の第５
の実施の形態を示す構成図である。
【００４６】第５の実施の形態においては、図７（ｂ）
に示すようにコイルケース２に酸化物超電導コイル１を
収納すると共に、コイルケース２内の空間領域に酸化物
超電導コイル１に貯蔵又は放出する電力を直流又は交流
に変換する交直変換器７及び酸化物超電導コイル１の状
態信号を送受信する信号発信装置１９をそれぞれ内蔵し
て単位機器２２を構成し、この単位機器２２を図７
（ａ）に示すように複数配設して交流ブスバー１１に共
通に接続し、各単位機器２２の信号発信装置１９より発
信する酸化物超電導コイル及び交直変換器の状態を含む
運転信号を交流ブスバー１１及び信号線１６を介して外
部の中央監視制御装置１７に伝送可能にしたものであ
る。
に示すようにコイルケース２に酸化物超電導コイル１を
収納すると共に、コイルケース２内の空間領域に酸化物
超電導コイル１に貯蔵又は放出する電力を直流又は交流
に変換する交直変換器７及び酸化物超電導コイル１の状
態信号を送受信する信号発信装置１９をそれぞれ内蔵し
て単位機器２２を構成し、この単位機器２２を図７
（ａ）に示すように複数配設して交流ブスバー１１に共
通に接続し、各単位機器２２の信号発信装置１９より発
信する酸化物超電導コイル及び交直変換器の状態を含む
運転信号を交流ブスバー１１及び信号線１６を介して外
部の中央監視制御装置１７に伝送可能にしたものであ
る。
【００４７】ここで、各単位機器２２は交直変換器７に
交流を入出力する交流入出力端子８がコイルケース２よ
り導出され、この交流入出力端子８を介して交流ブスバ
ー１１に共通に接続され、この交流ブスバー１１は交流
スイッチ１４を介して交流電源１５に接続される。
交流を入出力する交流入出力端子８がコイルケース２よ
り導出され、この交流入出力端子８を介して交流ブスバ
ー１１に共通に接続され、この交流ブスバー１１は交流
スイッチ１４を介して交流電源１５に接続される。
【００４８】また、各単位機器２２のコイルケース２内
に設けられた信号発信装置１９は、交直変換器７に接続
され、超電導コイル１の電流値、電圧値、クエンチが発
生していないかの確認信号、温度などの運転信号と交直
変換器７の運転状態、故障項目、各部温度などの信号を
シリアル信号に変換し、交流ブスバー１１及び信号線１
６を伝送路として伝送するものである。
に設けられた信号発信装置１９は、交直変換器７に接続
され、超電導コイル１の電流値、電圧値、クエンチが発
生していないかの確認信号、温度などの運転信号と交直
変換器７の運転状態、故障項目、各部温度などの信号を
シリアル信号に変換し、交流ブスバー１１及び信号線１
６を伝送路として伝送するものである。
【００４９】さらに、中央監視制御装置１７は交流ブス
バー１１を通して伝送されてくる信号発信装置１９から
の運転信号を抽出して読取ると共に、複数の単位機器２
２に向けて一斉運転停止指令、一斉運転許可指令などを
伝送し、全体の運転の協調を図るものである。
バー１１を通して伝送されてくる信号発信装置１９から
の運転信号を抽出して読取ると共に、複数の単位機器２
２に向けて一斉運転停止指令、一斉運転許可指令などを
伝送し、全体の運転の協調を図るものである。
【００５０】なお、上記では交流ブスバー１１を伝送路
とする場合について述べたが、専用の信号線、または無
線による伝送方式であっても前述同様の作用効果を得る
ことができる。
とする場合について述べたが、専用の信号線、または無
線による伝送方式であっても前述同様の作用効果を得る
ことができる。
【００５１】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、液体
窒素温度で使用可能な酸化物超電導コイルに交直変換
器、直接冷凍機をコイルケースに内蔵して単位機器とし
てエネルギーの貯蔵、放出を可能とすることで、電力系
統の安定化、負荷平準化のためのエネルギー貯蔵の初期
コスト及び運転費用を安価にできる経済的に有利な超電
導電力貯蔵装置を提供することができる。
窒素温度で使用可能な酸化物超電導コイルに交直変換
器、直接冷凍機をコイルケースに内蔵して単位機器とし
てエネルギーの貯蔵、放出を可能とすることで、電力系
統の安定化、負荷平準化のためのエネルギー貯蔵の初期
コスト及び運転費用を安価にできる経済的に有利な超電
導電力貯蔵装置を提供することができる。
【図１】本発明による超電導電力貯蔵装置の第１の実施
の形態を示す構成図。
の形態を示す構成図。
【図２】同実施の形態において、図１に示す構成を単位
機器として実際に使用する場合の配置及び接続例を示す
構成図。
機器として実際に使用する場合の配置及び接続例を示す
構成図。
【図３】本発明による超電導電力貯蔵装置の第２の実施
の形態を示す構成図。
の形態を示す構成図。
【図４】（ａ），（ｂ）は本発明による超電導電力貯蔵
装置の第３の実施の形態として異なる配置例を示す構成
図。
装置の第３の実施の形態として異なる配置例を示す構成
図。
【図５】同実施の形態において、さらに異なる例を示す
構成図。
構成図。
【図６】本発明による超電導電力貯蔵装置の第４の実施
の形態を示す構成図。
の形態を示す構成図。
【図７】本発明による超電導電力貯蔵装置の第５の実施
の形態を示すもので、（ａ）は全体の構成図、（ｂ）は
一つの単位機器を拡大して示す構成図。
の形態を示すもので、（ａ）は全体の構成図、（ｂ）は
一つの単位機器を拡大して示す構成図。
【図８】（ａ），（ｂ）は従来の超電導電力貯蔵装置の
異なる構成例をそれぞれ示す平面図。
異なる構成例をそれぞれ示す平面図。
【図９】従来の超電導コイルの構成例を示す斜視図。
１……超電導コイル ２……コイルケース ３……電流導入端子 ４……コイルボア ５……断熱真空容器 ６……断熱支持脚 ７……交直変換器 ８……交流入出力端子 ９……直接冷凍機 １０……伝熱板 １１……交流ブスバー １２……磁力線 １３……終端部鉄心 １４……交流スイッチ １５……交流電源 １６……信号線 １７……中央監視制御装置 １８……直流導入端子 １９……信号発生装置 ２０……磁気シールド ２１……ヒートパイプ ２２……単位機器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０２Ｊ 3/32 Ｈ０１Ｆ 23/00 ＺＡＡＱ
Claims (15)
- 【請求項１】 コイルケースに酸化物超電導コイルを複
数個の断熱支持部材により支持させて収納し、且つ前記
断熱支持部材間に存するコイルケース内の空間領域に前
記酸化物超電導コイルにエネルギーとして貯蔵又は放出
する電力を直流又は交流に変換する交直変換器及び前記
酸化物超電導コイルに伝熱板を介して冷熱を直接伝達し
て冷却する冷凍機をそれぞれ内蔵したことを特徴とする
超電導電力貯蔵装置。 - 【請求項２】 断熱支持部材は酸化物超電導コイルの上
下、左右の４方向に設置して酸化物超電導コイルを機械
的にコイルケースに支持することを特徴とする請求項１
記載の超電導電力貯蔵装置。 - 【請求項３】 コイルケースに内蔵された交直変換器の
発生熱量をコイルケース外部に伝達するヒートパイプを
設けたことを特徴とする請求項１記載の超電導電力貯蔵
装置。 - 【請求項４】 コイルケースに酸化物超電導コイルを複
数個の断熱支持部材により支持させて収納し、且つ前記
断熱支持部材相互間に存するコイルケース内の空間領域
に前記酸化物超電導コイルにエネルギーとして貯蔵又は
放出する電力を直流又は交流に変換する交直変換器及び
前記酸化物超電導コイルに伝熱板を介して冷熱を直接伝
達して冷却する冷凍機をそれぞれ内蔵して単位機器を構
成し、この単位機器を複数配設して電気的に接続したこ
とを特徴とする超電導電力貯蔵装置。 - 【請求項５】 各単位機器の酸化物超電導コイルに供給
または放出される電力を変換する交直変換器の交流入出
力端子を交流ブスバーにそれぞれ共通に接続したことを
特徴とする請求項４記載の超電導電力貯蔵装置。 - 【請求項６】 酸化物超電導コイルから発生する磁力線
が同一方向になるように複数台の単位機器を配置すると
共に、これら単位機器群を複数列並行に配列したことを
特徴とする請求項４記載の超電導電力貯蔵装置。 - 【請求項７】 各列の単位機器群を酸化物超電導コイル
から発生する磁力線が列相互間で逆向きになるようにし
たことを特徴とする請求項６記載の超電導電力貯蔵装
置。 - 【請求項８】 各列の単位機器群を酸化物超電導コイル
から発生する磁力線が各列同一方向になるようにしたこ
とを特徴とする請求項６記載の超電導電力貯蔵装置。 - 【請求項９】 単位機器群の酸化物超電導コイルから発
生する同一方向の磁力線の磁気軸の終端部に鉄心を設け
たことを特徴とする請求項６記載の超電導電力貯蔵装
置。 - 【請求項１０】 単位機器群の酸化物超電導コイルから
発生する磁力線の磁気軸が円環状または楕円状となるよ
うに単位機器を配置したことを特徴とする請求項４記載
の超電導電力貯蔵装置。 - 【請求項１１】 酸化物超電導コイルから発生する磁力
線の磁気軸が立体的に複数本形成されるように単位機器
群を配置したことを特徴とする請求項４記載の超電導電
力貯蔵装置。 - 【請求項１２】 立体的な磁気軸の終端部に対応させて
鉄心を設けたことを特徴とする請求項１１記載の超電導
電力貯蔵装置。 - 【請求項１３】 立体的な磁気軸の終端部に対応させて
設けられた鉄心を覆うように磁性体あるいは電気導電性
の高い材料の磁気シールドを設けたことを特徴とする請
求項１２記載の超電導電力貯蔵装置。 - 【請求項１４】 断熱真空容器内に複数の単位機器を酸
化物超電導コイルから発生する磁力線の磁気軸がトロイ
ダル状になるように収め、これをユニットとして複数並
列接続したことを特徴とする請求項４記載の超電導電力
貯蔵装置。 - 【請求項１５】 コイルケースに酸化物超電導コイルを
収納すると共に、コイルケース内の空間領域に酸化物超
電導コイルにエネルギーとして貯蔵又は放出される電力
を直流又は交流に変換する交直変換器及び前記酸化物超
電導コイルの状態信号を含む運転信号を送信する信号発
信装置をそれぞれ内蔵して単位機器を構成し、この単位
機器を複数配設して交流ブスバーに共通に接続し、各単
位機器の前記信号発信装置の運転信号を外部の中央監視
制御装置に伝送可能にしたことを特徴する超電導電力貯
蔵装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10063237A JPH11262200A (ja) | 1998-03-13 | 1998-03-13 | 超電導電力貯蔵装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10063237A JPH11262200A (ja) | 1998-03-13 | 1998-03-13 | 超電導電力貯蔵装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11262200A true JPH11262200A (ja) | 1999-09-24 |
Family
ID=13223423
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10063237A Pending JPH11262200A (ja) | 1998-03-13 | 1998-03-13 | 超電導電力貯蔵装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11262200A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000057530A1 (de) * | 1999-03-18 | 2000-09-28 | Siemens Aktiengesellschaft | Anordnung mit leistungselektronik für tieftemperatursysteme |
| GB2364784A (en) * | 2000-04-25 | 2002-02-06 | Siemens Ag | Electric coil with cooling means |
| WO2010067717A1 (ja) * | 2008-12-11 | 2010-06-17 | 三菱重工業株式会社 | 超電導コイル装置 |
| CN113650500A (zh) * | 2021-08-12 | 2021-11-16 | 上海海事大学 | 高温超导混合储能系统 |
| CN113764750A (zh) * | 2021-09-07 | 2021-12-07 | 上海海事大学 | 高温超导储能监测系统 |
| WO2025249092A1 (ja) * | 2024-05-28 | 2025-12-04 | 住友重機械工業株式会社 | 超伝導磁石装置および超伝導磁石装置用ブスバーアセンブリ |
-
1998
- 1998-03-13 JP JP10063237A patent/JPH11262200A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000057530A1 (de) * | 1999-03-18 | 2000-09-28 | Siemens Aktiengesellschaft | Anordnung mit leistungselektronik für tieftemperatursysteme |
| GB2364784A (en) * | 2000-04-25 | 2002-02-06 | Siemens Ag | Electric coil with cooling means |
| US6774631B2 (en) | 2000-04-25 | 2004-08-10 | Siemens Aktiengesellschaft | Magnetic resonance gradient coil with a heat insulator disposed between the electrical conductor and the carrier structure |
| GB2364784B (en) * | 2000-04-25 | 2005-01-12 | Siemens Ag | Electric coil |
| WO2010067717A1 (ja) * | 2008-12-11 | 2010-06-17 | 三菱重工業株式会社 | 超電導コイル装置 |
| JP2010141074A (ja) * | 2008-12-11 | 2010-06-24 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 超電導コイル装置 |
| US8818471B2 (en) | 2008-12-11 | 2014-08-26 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Superconducting coil apparatus |
| CN113650500A (zh) * | 2021-08-12 | 2021-11-16 | 上海海事大学 | 高温超导混合储能系统 |
| CN113764750A (zh) * | 2021-09-07 | 2021-12-07 | 上海海事大学 | 高温超导储能监测系统 |
| WO2025249092A1 (ja) * | 2024-05-28 | 2025-12-04 | 住友重機械工業株式会社 | 超伝導磁石装置および超伝導磁石装置用ブスバーアセンブリ |
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