JPS593542Y2 - 沸騰冷却式電磁石 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は、同期式リニアモータにおける移動体界磁と
して用いられる電磁石に関し、特に、電磁石のコイルを
構成する素線の全てを効率良く冷却するよう改良した沸
騰冷却式電磁石に関する。

先に本願考案者等が提案した特願昭５２−１０９４４１
号に係る沸騰冷却式電磁石は、環状コイル外表面と冷却
槽体の内壁面との間に冷却媒体流路を形成するように環
状の騰冷却槽体で取囲み、これに鉄心を嵌装して成り、
液化された冷却媒体が気化するときの気化潜熱によって
コイルで発生した熱を除去する。

このため冷却槽体の下方から上方に向って気泡が上昇し
、上部空間に気体領域を生じ、この気体領域内にコイル
上部の素線が露呈すると、冷却効果が低下し、コイル全
体としての冷却効率が低下するという構造上の問題があ
ることが判った。

このため環状冷却槽体の上部と下部を連通して気泡の集
中を防ぐ構造を採用して見たが、気体領域が上部冷却槽
体内に形成されやすく、コイルの一部が気体領域に露呈
して冷却効果が異なるという問題は完全に解決できなか
った。

この考案の目的は、液化された冷却媒体の気化で生ずる
気泡を冷却槽体内からすみやかに排除せしめる構造によ
って、気泡の集中で形成される気泡領域を冷却槽体内に
形成せしめない構造により、環状コイル全体を常時、液
化された冷却媒体に浸漬させて安定した冷却効率を維持
することのできるように改良した沸騰冷却式電磁石を提
供するものである。

即ち、この考案は、環状コイル外表面と冷却槽体の内壁
面との間に冷却媒体流路が形成されるように環状の沸騰
冷却槽体によって取囲むと共に鉄心を嵌装してなる沸騰
冷却式電磁石において、環状コイルを収納した環状冷却
槽体を嵌挿された鉄心を貫通して上部及び下部に位置す
る冷却槽体部を上方に開放して連通ずる１又は複数の気
泡集取通路を所定間隔に冷却槽体に備えた“ことを特徴
とするものである。

以下に図面を参照して、この考案の望ましい実施例を説
明する。

第１図は、この考案の一実施例を断面で示したもので、
第２図に第１図のＡ−Ａ’からみた断面斜視図を示す。

第１，２図を参照して、環状コイル１，１′は冷却槽体
２，２′内に収納され、各々一部開口形の断面形状を有
する鉄心３に嵌装され、鉄心３の磁極端部９間に平行磁
束を生ずるようになされている。

環状コイル１，１′のそれぞれは、断面形状が偏平な素
線を重合巻回してなり、素巻の外周面には適当な電気絶
縁が施されている。

また、素線断面の長辺面はコイルに巻回されたとき互い
に重ね合わされ、各巻き毎に必ず両短辺面が両側に露呈
され、そのため冷却槽体２に収納されたとき、冷却媒体
と素線の両短辺面が接触することになる。

冷却槽体２は、その上槽部４と下槽部５との間が複数の
鉄心３を貫通する連通孔６で連結され、上槽部４と下槽
部５の冷却媒体流路を形成する空隙８が相互に連通され
、更に、上槽部４の上部には連通孔６に続く連通孔７が
鉄心３を貫通して設けられ、この連通孔６，７によって
冷却槽体２の気泡収集通路が形威される。

また、冷却槽体２に対しては液化された売却媒体を供給
するための導管１０、及び気化された冷却媒体を集取し
て凝縮装置（図示せず）へ送り出す導管１１が接続され
る。

このように冷却槽体２の下槽部５と上槽部４を連通孔６
で結び、更に上槽部４を連通孔７によって導管１１に連
通させたことにより、下槽部５で気化された冷却媒体の
気泡は連通孔６を経て上槽部４に至り、ここで上槽部４
で発生した気泡と共に連通孔７を通って導管１１から凝
縮装置へ戻されることとなり、気泡の集中による気体領
域を冷却槽体２内に生ずることはなく、環状コイル１は
常に液化された冷却媒体中に浸漬されることとなり、安
定した冷却効率が維持できる。

尚、連通孔７は連通孔６に対し通過する冷却媒体の気体
量が略２倍になることから、上槽部４における気体領域
の発生を防ぐために充分な大きさとすることが望ましい 第３図は、この考案の他の実施例を示したもので、冷却
槽体２の上槽部４及び下槽部５を連通孔６．７に導くた
め、上下槽部４，５の上部槽壁を連通孔６，７に向って
それぞれ斜設せしめたものである。

これにより、発生した気泡は上下槽部４，５の上部に滞
留することなく、速やかに連通孔６，７を通って冷却槽
体２内より排除される。

次に、上述の実施例において、連通孔６，７で成る気泡
集取通路をいかなる間隔で設けたら良いかについて説明
する。

まず本願考案者等は、第４，５図に略示する実験装置を
使用して、冷却媒体から発生した気泡が集合し、気体領
域を形威しこの気体領域によって発熱体表面が覆われる
時の熱流束即ちバーンアウト熱流束ｑ（Ｋｃａｌ／ｈｒ
ｍ２）を第６図に示すグラフの如く得た。

第４，５図を参照するに、実験装置はタンク１２内に電
熱コイルを内蔵した発熱体１３を配置し、発熱体１３の
上部に邪魔板１４を配置し、発熱体１３及び邪魔板１４
で仕切られた領域を発熱体１３の両側のスペーサ１５に
て更に仕切り、スペーサ１５の移動により長さｉを変更
できるようにする。

また第５図から明らかなように、発熱体１３の両側には
間隔△Ｒをもって発熱体１３の両側を仕切るスペーサ１
６を配置し、スペーサ１６の移動で間隔△Ｒを変更でき
るようにする。

またタンク１２の上部には凝縮器１７を設け、ここに冷
却水を流通させタンク１２内に入れられた冷却媒体より
の熱を吸収する。

冷却媒体としては、分子量約４００のフッソ油（以下冷
媒■という）と、分子量約６００のフッソ油（以下冷媒
ＩＩという）を用いた。

まず、発熱体１３とスペーサ１６との間隔△Ｒを、△Ｒ
＝５ｍｍにセットし、スペーサ１５を移動して長さｌを
変えたとき、冷媒工は直線１８で示すようにバーンアウ
ト熱流束が変化することがわかった。

又、冷媒ＩＩは点線１９で示すようにバーンアウト熱流
束が変化することがわかった。

また△Ｒ＝ｌＱｍｍで冷媒■を用いると直線２０、△Ｒ
−２０ｍｍで冷媒■を用いると直線２１のそれぞれに示
す結果が得られた。

そこで、第６図のグラフを考察するに、例えば直線１８
を例にとれば、スペーサ１５の位置を与える長さｌで仕
切られた領域の媒体Ｉが気体領域を形成し始める臨界値
となるバーンアウト熱流束ｑを知ることができる。

今仮りに、第１図の実施例における環状コイル１が発生
する単位面積当りの熱量が８×１０４（ＫＣａｌ／ｈｒ
ｍ２）テあッタトすルト、第６図の直線１８から、ｌ＝
５０ｃｍのとき気体領域を形成するバーンアウト現象が
始まる。

従って、第１図の実施例において設けるべき連通孔６，
７の間隔は５０ｃｍおきと定められる。

実際の装置では安全率を見込むことになるので、連通孔
６，７の間隔は安全率に応じた５０ ｃｍ以下、例えば
安全率Ｓ＝１．２として３０ｃｍの間隔に定められる。

この考案の沸騰冷却式電磁石装置は以上説明したように
、使用する冷却媒体に応じたバーンアウト熱流束臨界値
から設けるべき間隔が定められる１又は複数の気泡集取
通路を冷却槽体の下槽部から上槽部へ、更に気体を収集
する導管まで鉄心を貫通して設けたことにより、液化さ
れた冷却媒体の気化で気泡が冷却槽体内に気体領域を生
ずることなく速やかに抜き出すことが可能となり、この
ため冷却槽体に収納された環状コイルを常に液化された
冷却媒体中に浸漬できることとなり、環状コイルに対す
る冷却効果の片寄りを起すことなく安定した冷却効果を
持続維持することが可能となつたものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この考案の一実施例を示す断面図、第２図は
第１図をＡ−Ａ’力方向らみた断面斜視図、第３図は、
この考案の他の実施例を示す断面図、第４．５図はバー
ンアウト熱流束の臨界値を得るため用いた実験装置を示
す略示説明図、第６図は第４゜５図の実験装置で得られ
た長さｌとバーンアウト熱流束の関係を示すグラフ図で
ある。 １．１′・・・・・・環状コイル、２，２′・・・・・
・冷却槽体、３・・・・・・鉄心、４・・・・・・上槽
部、５・・・・・・下槽部、６，７・・・・・・連通孔
、８・・・・・・空隙、９・・・・・・磁極部、１０．
１１・・・・・・導管、１２・・・・・・タンク、１３
・・・・・・発熱体、１４・・・・・・邪魔板、１５．
１６・・・・・・スペーサ、１７・・・・・・凝縮器。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 環状コイル外表面と冷却槽体の内壁面との間に冷却媒体
   流路が形成されるように環状コイルを環状の沸騰冷却槽
   体によって取囲むと共に鉄心を嵌挿してなる沸騰冷却式
   電磁石において、 環状コイルを収納した環状冷却槽体に嵌挿された鉄心を
   貫通して上部及び下部に位置する冷却槽体部を上方に開
   放して連通ずる１又は複数の気泡集取通路を所定間隔を
   もって冷却槽体に備えたことを特徴とする沸騰冷却式電
   磁石。