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JPH0145835B2 - - Google Patents
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JPH0145835B2 - - Google Patents

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JPH0145835B2
JPH0145835B2 JP56204859A JP20485981A JPH0145835B2 JP H0145835 B2 JPH0145835 B2 JP H0145835B2 JP 56204859 A JP56204859 A JP 56204859A JP 20485981 A JP20485981 A JP 20485981A JP H0145835 B2 JPH0145835 B2 JP H0145835B2
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heat exchanger
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JP56204859A
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Kazuo Ueda
Ko Kondo
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Fuji Electric Co Ltd
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Fuji Electric Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K55/00Dynamo-electric machines having windings operating at cryogenic temperatures
    • H02K55/02Dynamo-electric machines having windings operating at cryogenic temperatures of the synchronous type
    • H02K55/04Dynamo-electric machines having windings operating at cryogenic temperatures of the synchronous type with rotating field windings
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Motor Or Generator Cooling System (AREA)
  • Superconductive Dynamoelectric Machines (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、超電導回転子に関し、特に超電導
コイルが常電導に転移したときなど回転子の内圧
が上昇したときに冷媒ガスを回転子外に放出して
内圧を降下させる緊急放圧装置つき超電導回転子
に関する。
この種の従来技術を第1図に示す緊急放圧装置
つき超電導回転子の基本構成図で説明する。
円筒状回転真空容器1に囲まれた円筒状トルク
チユーブ2が該回転真空容器1の両端部で支持さ
れる。超電導コイル3とその冷媒ガス(例えば液
体ヘリウム)とを収納する容器4がトルクチユー
ブ2の内側中央部を仕切る仕切り板5A,5Bに
より形成される。
トルクチユーブ2の内側両側部には熱交換器6
が取付けられ、この熱交換器6には熱交換ガス供
給管7によつて容器4からの蒸発ガスが導入され
トルクチユーブ2の両側部からコイル3側への伝
導熱侵入が抑えられる。
熱交換器6を経たガスは熱交換ガス排出管8に
よつて回転真空容器1の軸端に具えられた冷媒ガ
ス給排部9に導かれ、該冷媒ガス給排部9から回
転子外の冷却系(図示しない)に戻される。
熱交換ガス供給管7および排出管8は回転時の
平衡を確保するため回転中心軸に対して対称に
夫々2本設けられる。
こうした回転子にあつて、超電導コイル3は磁
界の変動や過電流によりクエンチ(常電導転移)
することがあり、その際の多量のジユール熱が冷
媒ガスに伝達され容器4内の圧力が急激に上昇し
てその破壊を起す恐れがある。
このようなガス圧上昇の際に容器4内の冷媒ガ
スを回転子外に安全に放出するための緊急放圧装
置として10〜12が用意される。
すなわち、回転真空容器1の軸端部の回転中心
軸上に放圧弁10が設けられ、回転中心軸上にあ
つて容器4から放圧弁10に至る放圧配管11は
設けられ、放圧弁10から回転子外にガスを放出
する放出口12が軸端部に設けられる。
この放圧装置は、容器4内の圧力が放圧弁10
の設定値を超えるときに該放圧弁10が開き、容
器内ガスを放圧配管11−放圧弁10−放出口1
2を経由して回転子外に放出する。
このような緊急放圧装置つき超電導回転子にあ
つては次のような問題がある。
回転に伴う遠心力と、容器と放圧口との温度差
(例えば300゜Kと4.2K)とに起因して放圧配管1
1中に生ずる軸方向2次流れによつて室温にある
回転真空容器の軸端部から容器4への対流熱が侵
入が生ずる。
この理由を簡単に説明すると、軸方向に配置さ
れた放圧配管11に遠心力が加わると、軸端部側
の高温、すなわち、軽いガスは遠心力に基づく浮
力によつて放圧配管11の中心軸に向かう。
一方、容器4側の低温、すなわち、重いガスは
遠心力によつて放圧配管11の外径側に振り出さ
れる。この結果、放圧配管11内においては、容
器4側から軸端部に向うガス流と、軸端部側から
容器4側に向うガス流とは、その量が等しく、正
味ガス流量は零であるが、前者のガス流は低温
で、後者のガス流は高温なので熱の対流が生じ、
容器4側に熱が持込まれる。
この発明は上述の問題点を解決し、配管を通し
た軸方向の2次流れによる熱侵入が少ない緊急放
圧装置つき超電導回転子を提供することを目的と
する。
第2図はこの発明の一実施例を示す要部断面図
である。
容器4の仕切り板5Bから軸方向に一対の熱交
換ガス供給管と放圧配管を兼ねる管14A,14
Bが対称的に設けられ、この一対の管14A,1
4Bは熱交換ガス供給管7A,7Bと放圧配管1
5A,15Bに分岐する分岐部が設けられ、さら
に、放圧配管15A,15Bは回転真空容器の回
転中心軸上で1本の放圧配管16にまとめられて
軸端の放圧弁10にガスを導く構造にされる。
一対の熱交換ガス排出管8A,8Bは夫々熱交
換ガス供給管7A,7Bの連結位置とは同じ角度
(例えば45度)位置ずれた熱交換器6内囲上で一
端が連結され、他端が熱交換ガス排出管8Cにま
とめられる。
この熱交換ガス排出管8Cは容器4の回転中心
軸を貫通する真空断熱連通管17内を通して給排
部9側に引出される。
この構成において、容器4から放圧弁10に至
る放圧回路は容器4の中心から離れた位置の管1
4A,14Bおよび15A,15Bによつて回転
真空容器1の軸と平行に延び、次いで半径方向に
軸中心まで延びて合流し、軸中心上の放圧配管1
6によつて放圧弁10に至ることになり、半径方
向の経路があるため遠心力による容器と放圧弁と
の間の軸方向の2次流れが非常に小さくなる。
なお、第2図では管14A,14Bは熱交換ガ
ス供給管と放圧配管とを兼ねているが、両方の管
を別個に設置し、放圧配管の方の一対の管を回転
中心軸上で1本の放圧配管にまとめても放圧回路
としては上記実施例と同一であり、同一の軸方向
の2次流れ防止効果が得られる。
ここで、この軸方向の2次流れを防止できる理
由について説明すると、放圧配管15Aの半径方
向に延びた部分の内部では、ガスは回転真空容器
の回転軸中心側から外径側に向う外径側が低温の
温度の異なつた層を形成するが、前記従来装置の
ような熱の流れを生じることはない。
遠心力の作用は外径側の低温のガスを外径側
に、回転軸中心側の高温のガスをより回転軸中心
側に向わせるように働くので、高温の層と低温の
層とは分離することになり、混合されてしまうこ
とはない。
なお、放圧配管16内では従来と同じく軸方向
の2次流れが生じるが、放圧配管15A,15B
の半径方向管内を高温の軽いガスが浮力に対抗し
て外径側に熱を持ち込む恐れは、上記したように
小さい。
軸方向の2次流れによる対流熱侵入を一層減ら
すには、放圧配管15A,15Bを図中破線で示
すようにUベンドにしても良い。
一方、熱交換ガス供給管8A,8Bから容器4
を貫通して給排部9に至る管路は、容器4を貫通
させる前に1本にまとめられるとともに、回転中
心軸上に設けられた真空断熱連通管7内を貫通さ
せるため、容器4を貫通する管が1本に減るとと
もに、配管に働く遠心力が小さく、その支持構造
を簡単化することができる。
すなわち、従来技術の第1図では放圧配管11
が容器4の回転軸中心上に設けられるため、2本
の熱交換ガス排出管8は回転軸中心を外れた位置
で軸端部給排部9まで布設され、該排出管8には
大きな遠心力が働き、したがつて、排出管8は回
転真空容器1のほぼ端から端までの長い布設にそ
の強度と振動の問題を解決した支持構造を必要と
し、支持構造が複雑になり、特に容器4を貫装し
て給排部9まで布設する排出管8は容器4の貫装
に真空断熱の二重管にする複雑な構造になるとい
う問題もあつたが、これを一挙に解決している。
また、容器4の仕切り板5Bまたは5Aに取付
けられる管および貫通する管の総計は、従来技術
の第1図よりも減つて3本(真空断熱連通管も含
めて4本)となり、その構造が簡単になる。
第3図はこの発明の他の実施例を示す要部断面
図Aと、そのA−A線矢視図Bである。
同図が第2図と異なる部分は、容器4の仕切り
板5Bから引出される一対の熱交換ガス供給管
と、放圧配管とを兼ねる管14A,14Bが熱交
換器6に連通され、熱交換器6の内囲面上で、か
つ管14A,14Bと同じ周上である角度位置
(例えば45度)ずらせた位置に放圧配管15Aお
よび15Bの一端が連結されて放圧配管16に合
流する点にある。
この構成にあつては、容器4の内圧が上昇して
放圧弁が開いたときに、容器内冷媒ガスは熱交換
ガス供給管と放圧配管とを兼ねる管14A−熱交
換器6内の一部管路−放圧配管15Aを経て放圧
配管16に合流し、放圧弁10に導かれる。
したがつて、放圧回路が回転中心軸から遠い熱
交換器内を経由しているため、2次流れによる対
流熱侵入をほぼ完全に抑制できる。
つまり、第2図に示した実施例でも熱の軸方向
の2次流れは十分に防止できるが、放圧配管15
Aの半径方向に延びた部分の長さが短く、かつ半
径方向管内での温度差も小さい場合には、静的な
ガス柱の熱伝導、微小な密度分布のゆらぎ、流れ
の動的な振舞いから、わずかな軸方向の2次流れ
による容器4への熱侵入があり得る。
第3図の実施例は、この可能性を完全に排除す
るもので、半径方向の管を長くしたことに相当
し、第2図に破線で示したUベンドを簡便に実現
したものである。
なお、この第3図の実施例においては、もしも
管径が第2図の管径と等しければ、第2図と比べ
圧力損失は大きくなるが、圧力損失は管径の5乗
に反比例するので、管径をごくわずか大きくすれ
ば、圧力損失は第2図のものと同等になる。
以上のとおり、この発明による緊急放圧装置つ
き超電導回転子においては、放圧配管管路構成を
容器4の回転軸中心から外れた位置から対称的に
引出した後、回転軸中心に設ける1本の配管に合
流させるため、管路に半径方向に走る部分を具え
てガスの2次流れによる対流熱侵入を減らすこと
ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の緊急放圧装置つき超電導回転子
を説明するための側断面図、第2図はこの発明の
一実施例を示す要部断面図、第3図はこの発明の
他の実施例を示す要部断面図Aと、そのA−線矢
視図Bである。 1:回転真空容器、2:トルクチユーブ、3:
超電導コイル、4:容器、5A,5B:仕切り
板、6:熱交換器、7,7A,7B:熱交換ガス
供給管、8,8A,8B,8C:熱交換ガス排出
管、10:放圧弁、11,15A,15B:放圧
配管、14A:14B:熱交換ガス供給管と放圧
配管とを兼ねる管、16:放圧配管、17:真空
断熱連通管。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 回転真空容器と、この回転真空容器の両端で
    固定されて該回転真空容器内に設けられる円筒状
    トルクチユーブと、このトルクチユーブ内の中央
    部に仕切り板によつて構成される超電導コイルお
    よび該超電導コイルの冷却用冷媒ガスとを収納す
    る容器と、前記トルクチユーブ内の両端部に夫々
    設けられた熱交換器と、前記容器内の冷媒ガスを
    前記熱交換器に供給する熱交換ガス供給管と、前
    記熱交換器を通した冷媒ガスを前記回転真空容器
    の片側の軸端に設けられた冷媒ガス給排部に排出
    する熱交換ガス排出管と、この熱交換ガス排出管
    のうち前記冷媒ガス給排部とは前記容器を挟んで
    反対側に位置する前記熱交換器から引出される熱
    交換ガス排出管を前記容器を貫通させるために該
    容器の回転軸中心を貫通して設けられた真空断熱
    連通管と、前記容器内の圧力が規定値を越えた時
    に該容器内の冷媒ガスを前記回転真空容器の片側
    の軸端に設けられた放出弁を介して放出口から放
    出するための放圧配管とからなる緊急放圧装置つ
    き超電導回転子において、前記放圧配管は前記容
    器の回転軸中心から外れた軸対称位置の2箇所か
    ら引出して回転軸中心まで夫々管路構成し、回転
    軸中心位置で1本の管道路に合流して回転回転軸
    中心に沿つて前記放圧弁まで管路構成したことを
    特徴とする緊急放圧装置つき超電導回転子。 2 特許請求の範囲第1項記載の緊急放圧装置つ
    き超電導回転子において、熱交換ガス供給管は容
    器から引出される放圧配管から分岐した管路で構
    成したことを特徴とする緊急放圧装置つき超電導
    回転子。 3 特許請求の範囲第1項記載の緊急放圧装置つ
    き超電導回転子において、放圧配管は容器から熱
    交換器に引出した一対の熱交換ガス供給管と、前
    記熱交換の一部を経た部分から引出されて回転軸
    中心に至る一対の管と、この一対の管が合流する
    回転軸中心位置から回転軸中心に沿つて放圧弁に
    至る管路とで構成したことを特徴とする緊急放圧
    装置つき超電導回転子。
JP56204859A 1981-12-18 1981-12-18 緊急放圧装置つき超電導回転子 Granted JPS58107060A (ja)

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JPS58107060A JPS58107060A (ja) 1983-06-25
JPH0145835B2 true JPH0145835B2 (ja) 1989-10-04

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ID=16497570

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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2543869B2 (ja) * 1987-02-12 1996-10-16 株式会社東芝 超電導回転子
ES2730108T3 (es) 2005-11-18 2019-11-08 Mevion Medical Systems Inc Radioterapia de partículas cargadas
EP2637181B1 (en) * 2012-03-06 2018-05-02 Tesla Engineering Limited Multi orientation cryostats

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5688644A (en) * 1979-12-19 1981-07-18 Hitachi Ltd Discharging device of helium gas for superconductive rotor

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