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JPH071995B2 - Turbine generator - Google Patents
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JPH071995B2 - Turbine generator - Google Patents

Turbine generator

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Publication number
JPH071995B2
JPH071995B2 JP1119625A JP11962589A JPH071995B2 JP H071995 B2 JPH071995 B2 JP H071995B2 JP 1119625 A JP1119625 A JP 1119625A JP 11962589 A JP11962589 A JP 11962589A JP H071995 B2 JPH071995 B2 JP H071995B2
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JP
Japan
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rotating body
casing
magnet
pressure receiving
steam
Prior art date
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JP1119625A
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Inventor
一 片岡
Original Assignee
動力炉・核燃料開発事業団
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、タービンと発電機とが一体的に構成され、回
転体が浮いた状態となって非支持状態で回転するタービ
ン発電機に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a turbine generator in which a turbine and a generator are integrally configured, and a rotating body floats and rotates in an unsupported state.

(従来技術) 以下、従来技術として宇宙船の発電システムを例示する
が、本発明の適用はこのものに限定されるものではな
く、たとえば無重力場のほか重力場においても適用でき
るものであり、熱源も原子力に限定されず、化石燃料な
ど任意の熱源が適用できるものである。
(Prior Art) Hereinafter, a power generation system for a spacecraft will be exemplified as a prior art, but the application of the present invention is not limited to this, and it can be applied to a gravity field as well as a gravity field. Is not limited to nuclear power, and any heat source such as fossil fuel can be applied.

従来、宇宙船における発電システムとしては、化学的発
電、太陽電池発電、放射性同位元素発電など、動的機器
を用いない静的手段を採用している。
Conventionally, as a power generation system in a spacecraft, static means such as chemical power generation, solar cell power generation, and radioisotope power generation that does not use dynamic equipment has been adopted.

ところが、この静的発電システムでは第8図に示されて
いるように電気出力に限界があった。
However, in this static power generation system, the electric output was limited as shown in FIG.

即ち、化学的発電は比較的大出力も可能であるが、供用
寿命が短いという欠点がある。
That is, although the chemical power generation can generate a relatively large output, it has a shortcoming that the service life is short.

これに対して、太陽電池発電や放射性同位元素発電は、
供用寿命が長いが、その反面で電気出力が小さい。
On the other hand, solar cell power generation and radioisotope power generation
Although it has a long service life, it has a small electric output.

従来の宇宙船では、消費電力が比較的少量であるため、
太陽電池発電や放射性同位元素発電等の静的発電システ
ムで十分であった。
With conventional spacecraft, the power consumption is relatively small,
Static power generation systems such as solar cell power generation and radioisotope power generation were sufficient.

ところが、宇宙計画がますます発展している現状では、
大型宇宙船、宇宙基地など大量のエネルギが要求される
宇宙設備が計画されつつある。
However, as the space program continues to grow,
Space facilities such as large spacecraft and space bases that require a large amount of energy are being planned.

このため、前期静的発電では出力面で不十分となり、昨
今は大出力が可能な原子力熱源による熱機関発電システ
ムが期待されている。
For this reason, the static electricity generation in the first half becomes insufficient in terms of output, and recently, a heat engine power generation system using a nuclear heat source capable of high output is expected.

ところで、従来、地上におけるタービン発電システム
は、たとえば第9図に示されているように、ボイラ31に
より蒸気を発生させ、この蒸気によりタービン32を回転
させ、このタービン32と回転により発電機33を回転させ
るようになっている。
By the way, conventionally, in a turbine power generation system on the ground, as shown in FIG. 9, for example, a steam is generated by a boiler 31, a turbine 32 is rotated by this steam, and a generator 33 is rotated by the rotation of the turbine 32. It is designed to rotate.

タービン32と発電機33とは、別体となって分離してお
り、第10図に示されているように、タービン32において
蒸気入口34からケーシング35内に蒸気が噴出して羽根車
36を回転させ、この羽根車36の回転が回転軸37を介して
発電機33のロータ38に伝達されるものである。
The turbine 32 and the generator 33 are separated as a separate body, and as shown in FIG. 10, steam is jetted from the steam inlet 34 into the casing 35 in the turbine 32 to impeller.
The rotation of the impeller 36 is transmitted to the rotor 38 of the generator 33 via the rotation shaft 37 by rotating the 36.

このタービン32では、回転軸37がケーシング35を貫通し
ているため、回転軸37をケーシング35に回転自在に支持
する軸受39を回転軸37とのケーシング35との間に介装す
る必要がある。また、ケーシング35内に蒸気を密封する
ため、回転軸37とケーシング35との間をシールするシー
ル機構40を設ける必要がある。
In this turbine 32, since the rotating shaft 37 penetrates the casing 35, it is necessary to interpose a bearing 39 that rotatably supports the rotating shaft 37 on the casing 35 between the rotating shaft 37 and the casing 35. . Further, in order to seal the steam inside the casing 35, it is necessary to provide a seal mechanism 40 for sealing between the rotary shaft 37 and the casing 35.

同様に、発電機33にも回転軸37を支持するための軸受41
を設ける必要がある。
Similarly, the generator 33 also has a bearing 41 for supporting the rotating shaft 37.
Need to be provided.

(発明が解決しようとする課題) しかし、上記従来の地上における原子力によるタービン
発電システムを宇宙船に用いた場合には、次のような課
題がある。
(Problems to be Solved by the Invention) However, when the above-described conventional ground-based nuclear power generation system for nuclear power generation is used in a spacecraft, there are the following problems.

タービンのケーシングに軸受およびシール機構があ
り、発電機には軸受があり、それらの定期的な保守を必
要とする。しかし、宇宙船は長時間飛行するので、その
ような定期的保守はできず、したがって原子力をエネル
ギー源として用いることが実際上不可能となってしま
う。
The turbine casing has bearings and sealing mechanisms, and the generator has bearings that require regular maintenance of them. However, because spacecraft fly for long periods of time, such regular maintenance is not possible, thus making it practically impossible to use nuclear energy as an energy source.

タービンのシール機構からわずかながら流体が漏洩
するので、流体が次第に減少する。また、流体が放射性
を帯びている場合、放射性物質が放散されて船内や宇宙
空間が放射能汚染される。
A small amount of fluid leaks from the sealing mechanism of the turbine, so that the fluid gradually decreases. In addition, when the fluid is radioactive, radioactive substances are diffused and the interior of the ship and outer space are radioactively polluted.

回転軸が軸受部分で摺動するので、故障の原因とな
りやすく、信頼性が低い。
Since the rotating shaft slides on the bearing part, it tends to cause a failure and its reliability is low.

タービンと発電機とが別体で分離しているので、小
型の発電システムが要求される宇宙船には不向きであ
る。
Since the turbine and generator are separated, they are not suitable for spacecraft that require a small power generation system.

上記課題を解決すべく、本発明の目的は、タービンと発
電機を一体化して小型化を図り、また軸受およびシール
機構をなくしたタービン発電機を提供することにある。
In order to solve the above-mentioned problems, an object of the present invention is to provide a turbine generator in which a turbine and a generator are integrated to achieve miniaturization and a bearing and a seal mechanism are eliminated.

(課題を解決するための手段) 上記目的を達成するため、本発明は次の構成となってい
る。
(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, the present invention has the following configuration.

即ち、ケーシングと、該ケーシング内部に配置された回
転体と、該回転体の周方向端に回転軸と対称に1対以上
設けられ、流体の衝突する面が前記回転体の設定回転線
に対して対称に湾曲した椀状凹面体に形成された受圧部
と、回転軸と対称に1対以上設けられ、該受圧部に向け
て前記回転体の設定回転線に対して等角度の傾きで流体
を噴出するように設けられた流体入口部と、前記回転体
と一体的に回転するように設けられた磁石または導体
と、該磁石または導体の回転によって発電されるために
設けられた固定導体または固定磁石とを備えて成り、前
記受圧部に作用する流体の衝突位置が前記設定回転線か
らずれたときに該ずれを復帰させる方向のベクトルが生
ずることにより前記回転体を非支持としてなること。
That is, the casing, the rotating body disposed inside the casing, and one or more pairs of the rotating body are provided at the circumferential end of the rotating body symmetrically with the rotation axis. And a pressure receiving portion formed in a bowl-shaped concave body that is symmetrically curved, and one or more pairs are provided symmetrically with the rotation axis, and the fluid is directed toward the pressure receiving portion at an inclination of an equal angle with respect to the set rotation line of the rotating body. , A magnet or conductor provided so as to rotate integrally with the rotating body, and a fixed conductor provided for generating power by rotation of the magnet or conductor, or A stationary magnet is provided, and when the collision position of the fluid acting on the pressure receiving portion deviates from the set rotation line, a vector in a direction that restores the deviation is generated, so that the rotating body is not supported.

また、前記磁石及び導体の構成が、前記回転体と一体的
に回転するように設けられた磁石と、該磁石から発生す
る磁力線を案内して磁気回路を形成するために設けられ
た強磁性体枠と、該強磁性体枠に設けられ、前記回転す
る磁石によって発電される導体とからなること。
Further, the magnet and the conductor are arranged so as to rotate integrally with the rotating body, and a ferromagnetic body provided for guiding a magnetic force line generated from the magnet to form a magnetic circuit. A frame and a conductor provided on the ferromagnetic frame and generated by the rotating magnet.

更に、前記回転体に回転体の回転により揚力を発生させ
るための翼が設けられていること。
Further, the rotating body is provided with wings for generating a lift force by the rotation of the rotating body.

ここで、非支持とは、回転体がケーシングに軸支されて
おらず、ケーシングから分離されていることを言うもの
である。
Here, the non-support means that the rotating body is not pivotally supported by the casing but is separated from the casing.

(実施例) 以下に、本発明の一実施例を第1図ないし第5図を参照
して説明する。本実施例は、重力環境が無重力状態とな
っている宇宙船(図示省略)に搭載されたタービン発電
機であり、原子力を熱源としているものである。
(Embodiment) An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 5. The present embodiment is a turbine generator mounted on a spacecraft (not shown) in which the gravitational environment is zero gravity, and uses nuclear power as a heat source.

第1図を参照して、原子炉(図示省略)の熱によりつく
られた蒸気の入口部である一方側の蒸気入口ノズル1aと
他方側の蒸気入口ノズル1bとが、後記強磁性体枠7を貫
通してケーシング2の外周部に図において上下に(後述
の回転体4の回転軸と対称に)設けられ、両蒸気入口ノ
ズル1a、1bからケーシング2内に蒸気を噴出するように
なっている。
With reference to FIG. 1, a steam inlet nozzle 1a on one side and a steam inlet nozzle 1b on the other side, which are steam inlet portions formed by heat of a nuclear reactor (not shown), are provided in a ferromagnetic material frame 7 described later. Are provided on the outer peripheral portion of the casing 2 up and down in the figure (symmetrically to the rotation axis of the rotating body 4 to be described later) so as to eject steam from both steam inlet nozzles 1a and 1b into the casing 2. There is.

ケーシング2の内部には、蒸気入口ノズル1a、1bから噴
出される蒸気を受ける受圧部たる受圧バケット3が設け
られ、これらの受圧バケット3は円盤状の回転体4の外
周に、該回転体4の回転軸と対称に、1対以上取り付け
られている。この回転体4は、ケーシング2に対して非
支持状態に配置されている。すなわち、回転体4は、ケ
ーシング2に軸支されることなく、ケーシング2から分
離され、浮遊状態となっている。
Inside the casing 2, pressure receiving buckets 3 as pressure receiving portions for receiving the steam ejected from the steam inlet nozzles 1a and 1b are provided, and these pressure receiving buckets 3 are provided on the outer periphery of a disk-shaped rotating body 4 and the rotating body 4 is provided. One or more pairs are attached symmetrically with the rotation axis of. The rotating body 4 is arranged in an unsupported state with respect to the casing 2. That is, the rotating body 4 is separated from the casing 2 and is in a floating state without being axially supported by the casing 2.

第3図と第4図を併せて参照して、この回転体4は、ケ
ーシング2内に浮いて、予め設定された回転線C(以
下、設定回転線と称する。)上をケーシング2と非接触
状態で回転するようになっている。すなわち、前記受圧
バケット3の蒸気衝突面3aは回転体4の設定回転線Cに
対して対称に凹状に湾曲して形成され、この蒸気衝突面
3aの中心を設定回転線Cが通っている。そして、設定回
転線Cに対して等角度θの傾きで蒸気を噴出するように
前記対向する2個の蒸気入口ノズル1a、1bの噴出方向が
設定されて構成されている。
With reference to FIG. 3 and FIG. 4 together, this rotating body 4 floats inside the casing 2 and the casing 2 is not on the preset rotation line C (hereinafter referred to as the set rotation line). It is designed to rotate in contact. That is, the steam collision surface 3a of the pressure receiving bucket 3 is formed to be curved in a concave shape symmetrically with respect to the set rotation line C of the rotating body 4.
The set rotation line C passes through the center of 3a. Then, the ejection directions of the two opposing steam inlet nozzles 1a and 1b are set so that the vapor is ejected at an inclination of an equal angle θ with respect to the set rotation line C.

このような構成により、回転体4の蒸気衝突面3aの中心
が設定回転線C上を回転している時には受圧バケット3
に対向する方向か等しい噴出蒸気の力が作用するが、噴
出蒸気の衝突部分が設定回転線Cから外れると受圧バケ
ット3に対する2つの噴出蒸気の衝突角度が変化して、
回転体4を設定回転面Cに復帰させる力が作用するもの
となっている。(この点については後述する) また、静止時の回転体4の姿勢や位置が無重力下におい
て大きく変化して受圧バケット3に蒸気が衝突しなくな
ることを阻止するため、ケーシング2の内壁に周方向に
回転体4の両面に向けて回転体拘束部5が突設されてい
る。この回転拘束部5によって回転体4はその中心位置
から大きくずれることがないものである。回転体拘束部
5は、回転始めの回転体4との接触面積を小さくして摩
擦を低減するため、間隔をおいて複数に分割されて設け
られている。
With such a configuration, when the center of the steam collision surface 3a of the rotating body 4 is rotating on the set rotation line C, the pressure receiving bucket 3
The force of the ejected steam acts in the direction opposite to, but when the collision part of the ejected steam deviates from the set rotation line C, the collision angle of the two ejected steam with respect to the pressure receiving bucket 3 changes,
A force for returning the rotating body 4 to the set rotation surface C acts. (This point will be described later.) In addition, in order to prevent the posture and position of the rotating body 4 at rest from changing significantly under weightlessness and preventing steam from colliding with the pressure receiving bucket 3, the inner wall of the casing 2 is circumferentially surrounded. A rotary body restraining portion 5 is provided so as to project toward both surfaces of the rotary body 4. The rotation restraint portion 5 prevents the rotating body 4 from being largely displaced from its center position. The rotating body restraining portion 5 is divided into a plurality of parts at intervals in order to reduce the contact area with the rotating body 4 at the start of rotation to reduce friction.

回転体4の両面には、複数の磁石6が放射状に固着され
ており、回転体4と一体的に回転するようになってい
る。ここで、磁石6は永久磁石、電磁石いずれでもよ
く、電磁石の場合にはブラシなど可動部材に対する給電
装置を使用するとよい。
A plurality of magnets 6 are radially fixed to both surfaces of the rotating body 4 so as to rotate integrally with the rotating body 4. Here, the magnet 6 may be either a permanent magnet or an electromagnet, and in the case of an electromagnet, a power feeding device for a movable member such as a brush may be used.

そして、この磁石6から発生する磁力線を案内して磁気
回路を形成するための強磁性体枠7が、前記ケーシング
2の外部に設けられている。この強磁性体枠7には、前
記磁石6の磁力線が通過する導体が設けられている。す
なわち、強磁性体枠7の中心穴8と、この中心穴8の外
側に周方向に複数形成された外周穴9との間に導体たる
導線10が巻かれてコイルが形成されている。
A ferromagnetic frame 7 for guiding the lines of magnetic force generated from the magnet 6 to form a magnetic circuit is provided outside the casing 2. The ferromagnetic frame 7 is provided with a conductor through which the magnetic lines of force of the magnet 6 pass. That is, a conductor wire 10 as a conductor is wound between a center hole 8 of the ferromagnetic frame 7 and a plurality of outer peripheral holes 9 formed in the outside of the center hole 8 to form a coil.

ケーシング2の中心部から図において上下2方向に流体
出口部たる蒸気出口ノズル11が、延び、前記強磁性体枠
7の中心穴9から外に出ており、この蒸気出口ノズル11
から出た蒸気は原子炉の熱により加熱されて回転体4の
回転に使用されて循環されるものである。
A vapor outlet nozzle 11, which is a fluid outlet portion in the upper and lower two directions in the figure, extends from the central portion of the casing 2 and extends out from the central hole 9 of the ferromagnetic body frame 7.
The steam discharged from the reactor is heated by the heat of the nuclear reactor, is used to rotate the rotating body 4, and is circulated.

以上のように構成された本発明の一実施例は、次のよう
に作用する。
The embodiment of the present invention configured as described above operates as follows.

第5図を参照して、磁石6の磁力線(破線で示してい
る)が回転体4とケーシング2とを貫通し、強磁性体枠
7を介して磁気回路を構成しており、この磁気回路を横
切って導線10が配置されている。
Referring to FIG. 5, the magnetic lines of force of the magnet 6 (shown by broken lines) penetrate the rotating body 4 and the casing 2 to form a magnetic circuit via the ferromagnetic material frame 7. A conductive wire 10 is arranged across.

今、図示しない原子炉の熱により蒸気を発生させ、蒸気
入口ノズル1a、1bからケーシング2の中に蒸気を噴出し
て受圧バケット3に衝突させて回転体4をケーシング2
内に浮かせて非接触状態にて回転させ、この回転体4と
一体に磁石6を回転させて磁力線を移動させ、電磁誘導
作用により導線10に起電力Eを発生させて発電する。回
転体4の回転に用いられた後の蒸気は蒸気出口ノズル11
から外に導出されて復水され、再度加熱、蒸発されて循
環される。
Now, steam is generated by the heat of a nuclear reactor (not shown), and the steam is jetted from the steam inlet nozzles 1a and 1b into the casing 2 to collide with the pressure receiving bucket 3 to rotate the rotating body 4 into the casing 2.
It is floated inside and rotated in a non-contact state, the magnet 6 is rotated integrally with the rotating body 4 to move the magnetic force line, and the electromotive force E is generated in the conductive wire 10 by the electromagnetic induction action to generate electricity. The steam that has been used to rotate the rotating body 4 is the steam outlet nozzle 11
Is discharged to the outside, condensed, reheated, evaporated and circulated.

前述のように回転体4はケーシング2内に浮いて非接触
状態で回転するが、その原理を第2図、第3図および第
4図を参照して説明する。
As described above, the rotating body 4 floats in the casing 2 and rotates in a non-contact state, the principle of which will be described with reference to FIGS. 2, 3, and 4.

蒸気入口ノズル1a、1bから噴出された蒸気が、第3図に
示されているように、受圧バケット3における設定回転
線Cに対して対称に凹状に湾曲する蒸気衝突面3aに、設
定回転線Cに対して対向する2方向から等角度θで衝突
する。両蒸気入口ノズル1a、1bの蒸気噴出力をPとする
と、両蒸気噴出ベクトルは2Pcosθの合成力で回転体4
の受圧バケット3に作用する。この場合、他のベクトル
は互いに打ち消し合うので、受圧バケット3には他の方
向の力が残留作用することはない。
As shown in FIG. 3, the steam ejected from the steam inlet nozzles 1a and 1b is set on the steam collision surface 3a which is curved symmetrically with respect to the set rotation line C in the pressure receiving bucket 3 in a concave shape. Collisions are made at an equal angle θ from two directions facing C. Assuming that the steam jet output of both steam inlet nozzles 1a and 1b is P, both steam jet vectors are the rotating body 4 with a combined force of 2P cos θ.
Acting on the pressure receiving bucket 3. In this case, since the other vectors cancel each other out, the force in the other direction does not act on the pressure receiving bucket 3 residually.

また、第2図に示されているように、受圧バケット3は
回転体4の中心に対して対称に設けられているので、対
称に位置する受圧バケット3から回転体4の中心方向に
作用する力は互いに打ち消し合うものとなる。したがっ
て、蒸気の運動エネルギーは、回転体4の回転中心を移
動させることはせずに、回転体4を回転させるだけの回
転モーメントMとしてのみ作用する。
Further, as shown in FIG. 2, since the pressure receiving buckets 3 are provided symmetrically with respect to the center of the rotating body 4, the pressure receiving buckets 3 located symmetrically act in the direction of the center of the rotating body 4. The forces will cancel each other out. Therefore, the kinetic energy of the vapor does not move the center of rotation of the rotating body 4, but acts only as the rotation moment M for rotating the rotating body 4.

次に、回転体4が回転を始める初めの時や宇宙船が急な
方向転換を行った時には、受圧バケット3の蒸気衝突面
3aに対する蒸気の衝突位置が、一時的に設定回転線Cと
一致しなくなる。たとえば、第4図に示すように、受圧
バケット3が設定回転線Cよりも図において上方にdだ
け位置がずれたとする。すると、正規の状態において蒸
気衝突面3aのα点に作用していた蒸気の合成ベクトル2P
cosθの作用点は蒸気衝突面3aにおいてβ点に移動す
る。ここで、2Pcosθは蒸気が持っているベクトルであ
り、受圧バケット3には曲率があるから該蒸気衝突面3a
の接線角度によって受圧バケット3は垂直方向に押すベ
クトルF1と、蒸気が蒸気衝突面3aに衝突することによっ
て流れ方向を変えるベクトルF2とに分解される。つま
り、蒸気衝突面3aのβ点にはベクトルF1をX−Y座標系
に分解して、受圧バケット3を回転方向に回転させよう
とするベクトルF1xと、(図示の場合には)受圧バケッ
ト3を下方を下げようとするベクトルF1yが作用する。
このベクトルF1yにより受圧バケット3が下方へ移動さ
れてα点がβ点方向へ移行し、受圧バケット3は正規の
設定回転線C上に戻ってくるものとなる。正規の設定回
転線C上では、蒸気は蒸気衝突面3aに対して垂直に作用
するから、ベクトルF1yは発生せず、ベクトル2Pcosθの
全てが受圧バケット3の回転ベクトルとなって作用す
る。
Next, at the beginning of rotation of the rotating body 4 or when the spacecraft makes a sudden turn, the steam impingement surface of the pressure receiving bucket 3
The collision position of the steam with respect to 3a temporarily does not coincide with the set rotation line C. For example, as shown in FIG. 4, it is assumed that the pressure receiving bucket 3 is displaced from the set rotation line C by d in the figure. Then, in the normal state, the combined vector 2P of the steam acting on the α point of the steam collision surface 3a
The action point of cos θ moves to β point on the vapor collision surface 3a. Here, 2P cos θ is a vector possessed by the steam, and since the pressure receiving bucket 3 has a curvature, the steam collision surface 3a
The pressure receiving bucket 3 is decomposed into a vector F 1 which pushes the pressure receiving bucket 3 in the vertical direction and a vector F 2 which changes the flow direction when the steam collides with the steam collision surface 3a. That is, at the β point of the steam collision surface 3a, the vector F 1 is decomposed into the XY coordinate system, and the vector F 1 x that tries to rotate the pressure receiving bucket 3 in the rotation direction, and (in the case of the drawing) A vector F 1 y acts to lower the pressure receiving bucket 3 downward.
By this vector F 1 y, the pressure receiving bucket 3 is moved downward, the α point moves toward the β point, and the pressure receiving bucket 3 returns to the normal set rotation line C. On the regular set rotation line C, the steam acts perpendicularly to the steam collision surface 3a, so that the vector F 1 y does not occur, and all of the vector 2P cos θ acts as the rotation vector of the pressure receiving bucket 3.

又、受圧バケット3の形状は椀状となっており、そして
噴出する蒸気の合成ベクトルの作用点は1点に集中する
ように設計されているので、位置ずれが第4図のY軸方
向に生ずる場合だけでなく、Z軸方向に生じた場合にお
いても同様の作用により設定回転線上に戻るような修正
力が働くことは明らかである。
The pressure receiving bucket 3 is shaped like a bowl, and the action point of the combined vector of the ejected steam is designed to be concentrated at one point, so that the positional deviation is in the Y-axis direction in FIG. It is clear that a correction force that returns to the set rotation line acts by the same action not only when it occurs but also when it occurs in the Z-axis direction.

以上説明したように、本発明によると、回転体4は、回
転中心を同一にして、かつ設定回転線Cと一致して回転
するので、ケーシング4内に浮いて非接触状態にて回転
されるものとなる。
As described above, according to the present invention, the rotating body 4 rotates with the center of rotation being the same and coinciding with the set rotation line C, so that the rotating body 4 floats in the casing 4 and is rotated in a non-contact state. Will be things.

また、静止時の回転体4は、回転体拘束部5により余り
中心位置からずれないように、姿勢を拘束されているの
で、回転開始時に受圧バケット3に蒸気入口ノズル1a、
1bから噴出された蒸気が受圧バケット3から外れること
がない。
Further, the posture of the rotating body 4 at rest is constrained by the rotating body restraining portion 5 so as not to deviate from the center position, so at the start of rotation, the steam inlet nozzle 1a,
The steam ejected from 1b does not come off from the pressure receiving bucket 3.

以上までは、蒸気入口ノズル1a、1bが設定回転線Cに対
して対向するように1対設置されている構造の実施例に
ついて説明したものであるが、本発明は上記実施例に限
定されるものではない。即ち、回転体4を非接触で回転
させるためには蒸気入口ノズルの配置関係が上記実施例
の配置関係だけでのみ成立するのではなく、次のような
配置関係としてもよい。
Up to this point, the embodiment of the structure in which the steam inlet nozzles 1a and 1b are installed in a pair so as to face the set rotation line C has been described, but the present invention is limited to the above embodiment. Not a thing. That is, in order to rotate the rotating body 4 in a non-contact manner, the arrangement relationship of the steam inlet nozzles is not only established only by the arrangement relationship of the above-described embodiment, but may be the following arrangement relationship.

蒸気入口ノズル1の配置関係だけを除いて、第1図と同
様の構造の発電機体系において、説明に必要な範囲で主
要部を模式的に示した図を第6図に示す。第6図を参照
して、回転体4の外周には受圧バケット3が1対以上取
り付けられており、蒸気入口ノズル1を設定回転線(第
6図では記載省略)上に位置するように配置し、かつ回
転体4が正規の非接触回転状態にある時に、噴出蒸気が
受圧部3の椀状凹面の同一位置に当たるようにケーシン
グ2の横動方向に対照的に蒸気入口ノズル1を2対取り
付ける。
FIG. 6 is a diagram schematically showing the main part of a generator system having the same structure as that of FIG. 1 except for the positional relationship of the steam inlet nozzle 1, within a range necessary for explanation. Referring to FIG. 6, one or more pairs of pressure receiving buckets 3 are attached to the outer periphery of the rotating body 4, and the steam inlet nozzle 1 is arranged so as to be located on a set rotation line (not shown in FIG. 6). In addition, when the rotating body 4 is in the normal non-contact rotating state, two pairs of the steam inlet nozzles 1 are symmetrically arranged in the lateral direction of the casing 2 so that the jetted steam hits the same position of the bowl-shaped concave surface of the pressure receiving portion 3. Install.

このような蒸気入口ノズル1の配置においても、回転体
4には回転モーメントのみが発生して、非接触で回転さ
せることができる。蒸気衝突面に対する蒸気の衝突位置
が一時的にずれた場合の修正力の発生原理は、既に述べ
てあるのでここでは省略する。
Even in such arrangement of the steam inlet nozzle 1, only the rotation moment is generated in the rotating body 4 and the rotating body 4 can be rotated without contact. The principle of generation of the correction force when the vapor collision position with respect to the vapor collision surface is temporarily displaced has already been described, and will be omitted here.

このタービン発電機では、タービンと発電機とが一体に
構成されているので、小型化でき、宇宙船に搭載するも
のとして好適である。
In this turbine generator, since the turbine and the generator are integrally formed, the size can be reduced, and the turbine generator is suitable for mounting on a spacecraft.

タービンと発電機とが一体的に構成されており、従来の
ようなタービンから発電機への回転伝達用の軸がないた
め、その軸を支持する軸受がなく、また軸を通す穴がケ
ーシング4にないため、その穴をシールするシール機構
もない。このように軸受やシール機構がないので、長時
間保守点検を必要とせず、長時間飛行する宇宙船に好適
である。
Since the turbine and the generator are integrally formed and there is no shaft for transmitting rotation from the turbine to the generator as in the conventional case, there is no bearing for supporting the shaft and the hole for passing the shaft has the casing 4 There is no seal mechanism to seal the hole as well. Since there is no bearing or seal mechanism as described above, it is suitable for a spacecraft that does not require long-term maintenance and inspection and that flies for a long time.

タービンと発電機とが一体に構成されており、従来のよ
うなタービンから発電機への回転伝達用の軸がないた
め、軸を通す穴がケーシング2にないため、ケーシング
2は密封され、流体がケーシング2の外に漏洩して減少
することがなく、放射性流体が宇宙船内に放散されて汚
染されることもなくなる。
Since the turbine and the generator are integrally formed and there is no shaft for transmitting rotation from the turbine to the generator as in the conventional case, the casing 2 has no hole for passing the shaft, so that the casing 2 is sealed and the fluid Will not leak out of the casing 2 and be reduced, and the radioactive fluid will not be diffused into the spacecraft and contaminated.

タービンと発電機とが一体に構成されており、従来のよ
うなタービンから発電機への回転伝達用の軸がないた
め、その軸を支持する軸受がない。このように摺動部分
である軸受がないので、信頼性が向上する。
Since the turbine and the generator are integrally formed and there is no shaft for transmitting rotation from the turbine to the generator as in the conventional case, there is no bearing for supporting the shaft. Since there is no bearing that is a sliding portion in this way, reliability is improved.

以上の説明では、無重力下におけるタービン発電機にて
説明したが、重力場においても、蒸気の噴出力と、回転
体等の重量とを適切に設計することにより、復帰力を大
きくし、以て重力による沈降力に抗して回転体をケーシ
ング内に浮かせることができるものである。
In the above description, the turbine generator under zero gravity was described, but even in the gravitational field, the return force can be increased by appropriately designing the jet output of steam and the weight of the rotating body and the like. The rotating body can be floated in the casing against the settling force due to gravity.

また、重力場において使用する場合には、第7図に示さ
れるように、翼22を設けて重力Gに抗する揚力Lを発生
させる構造とすることがよい。即ち、回転体21の周方向
に翼22を複数個切り起こして設け、回転体4の回転によ
って該翼22が空気を図の矢印Qで示すように送り出し、
これによって重力Gに抗する揚力Lを発生させるように
なっている。
Further, when used in a gravitational field, as shown in FIG. 7, it is preferable that the blades 22 are provided to generate a lift force L against the gravity G. That is, a plurality of blades 22 are cut and raised in the circumferential direction of the rotating body 21, and the blades 22 send out air as shown by an arrow Q in the figure by the rotation of the rotating body 4.
As a result, a lift L that resists the gravity G is generated.

以上挙げた実施例に本発明に限定されるものではなく、
たとえば、磁力線回路を形成するために、ケーシングの
外側に設けられた強磁性体枠に代えて、ケーシングの材
質として強磁性体を用いるようにしてもよい。
The present invention is not limited to the embodiments described above,
For example, in order to form a magnetic force line circuit, a ferromagnetic material may be used as the material of the casing instead of the ferromagnetic material frame provided outside the casing.

また、回転体に導体を設け、ケーシングまたは強磁性体
枠など回転体の外側に磁石を配置するようにしてもよ
い。
Further, a conductor may be provided on the rotating body, and the magnet may be arranged outside the rotating body such as the casing or the ferromagnetic frame.

さらに、前述のように、本発明の適用は宇宙船搭載用に
限定されるものではなく、重力場においても適用でき、
熱源も原子力に限定されず、化石燃料など任意のもので
よい。
Furthermore, as described above, the application of the present invention is not limited to mounting on a spacecraft, and can also be applied to a gravitational field,
The heat source is not limited to nuclear power, and may be any source such as fossil fuel.

さらに、また蒸気入口部の対数は任意でよく、更に蒸気
出口部の数は任意でよい。
Furthermore, the logarithm of the steam inlets may be arbitrary, and the number of steam outlets may be arbitrary.

(発明の効果) 以上説明した本発明によれば、次の効果を奏する。(Effects of the Invention) According to the present invention described above, the following effects are achieved.

タービンと発電機とが一体に構成されているので、
発電システムを小型化できる。
Since the turbine and generator are integrated,
The power generation system can be downsized.

タービンと発電機とが一体的に構成されており、従
来のようなタービンから発電機への回転伝達用の軸がな
いため、その軸を支持する軸受がなく、また軸を通す穴
がケーシングにないため、その穴をシールするシール機
構もない。このように、軸受やシール機構がないので、
長時間保守点検をせずに運転することができる。
Since the turbine and the generator are integrally configured, and there is no shaft for transmitting rotation from the turbine to the generator as in the past, there is no bearing to support the shaft, and there is a hole through which the shaft passes in the casing. There is no seal mechanism to seal the hole. In this way, since there is no bearing or seal mechanism,
It can be operated for a long time without maintenance.

タービンと発電機とが一体に構成されており、従来
のようなタービンから発電機への回転伝達用の軸がない
ため、軸を通す穴がケーシングにないため、ケーシング
は密封され、流体がケーシングの外に漏洩して減少する
ことがない。
Since the turbine and generator are integrally configured, and there is no shaft for transmission of rotation from the turbine to the generator as in the past, there is no hole for passing the shaft in the casing, so the casing is sealed and the fluid is transferred to the casing. It will not leak out and decrease.

タービンと発電機とが一体に構成されており、従来
のようなタービンから発電機への回転伝達用の軸がない
ため、その軸を支持する軸受がなく、摺動部分である軸
受がない結果、信頼性が向上する。
Since the turbine and generator are integrally configured and there is no shaft for rotation transmission from the turbine to the generator as in the past, there is no bearing to support that shaft, and there is no bearing that is a sliding part. , Reliability is improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は、本発明の一実施例の一部破断斜視図である。 第2図は、受圧バケットに対する蒸気噴出を示す作用状
態図である。 第3図は、受圧バケットに対する蒸気噴出を示す別の作
用状態図である。 第4図は、受圧バケットに対する蒸気噴出を示す更に他
の作用状態図である。 第5図は、この実施例の発電作用を示す作用状態図であ
る。 第6図の(イ)は、本発明の他の実施例を示す断面図で
あり、 第6図の(ロ)は(イ)のA−A断面図である。 第7図は、別の実施例の要部を示した断面図である。 第8図は、各種発電手段の寿命と出力とを示したグラフ
である。 第9図は、公知の発電システムの系統図である。第10図
は、第8図の一部を拡大した略図である。 1a、1b:蒸気入口ノズル 2:ケーシング 3:受圧バケット 3a:蒸気衝突面 4:回転体 5:回転体拘束部 6:磁石 8:強磁性体枠 10:導線 11:蒸気出口ノズル 21:回転体 22:翼
FIG. 1 is a partially cutaway perspective view of an embodiment of the present invention. FIG. 2 is an operation state diagram showing steam ejection to the pressure receiving bucket. FIG. 3 is another operation state diagram showing steam ejection to the pressure receiving bucket. FIG. 4 is yet another operation state diagram showing steam ejection to the pressure receiving bucket. FIG. 5 is an operation state diagram showing the power generation operation of this embodiment. 6A is a sectional view showing another embodiment of the present invention, and FIG. 6B is a sectional view taken along the line AA of FIG. FIG. 7 is a sectional view showing a main part of another embodiment. FIG. 8 is a graph showing the lives and outputs of various power generating means. FIG. 9 is a system diagram of a known power generation system. FIG. 10 is an enlarged schematic view of a part of FIG. 1a, 1b: Steam inlet nozzle 2: Casing 3: Pressure receiving bucket 3a: Steam collision surface 4: Rotating body 5: Rotating body restraining part 6: Magnet 8: Ferromagnetic material frame 10: Conductor 11: Steam outlet nozzle 21: Rotating body 22: Wings

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ケーシングと、該ケーシング内部に配置さ
れた回転体と、該回転体の周方向端に回転軸と対称に1
対以上設けられ、流体の衝突する面が前記回転体の設定
回転線に対して対称に湾曲した椀状凹面体に形成された
受圧部と、回転軸と対称に1対以上設けられ、該受圧部
に向けて前記回転体の設定回転線に対して等角度の傾き
で流体を噴出するように設けられた流体入口部と、前記
回転体と一体的に回転するように設けられた磁石または
導体と、該磁石または導体の回転によって発電されるた
めに設けられた固定導体または固定磁石とを備えて成
り、前記受圧部に作用する流体の衝突位置が前記設定回
転線からずれたときに該ずれを復帰させる方向のベクト
ルが生ずることにより前記回転体を非支持としてなるこ
とを特徴とするタービン発電機。
1. A casing, a rotating body disposed inside the casing, and a rotor 1 at a circumferential end of the rotating body, which is symmetrical with a rotation axis.
The pressure receiving portion is provided in a pair or more, and the surface on which the fluid collides is formed in a bowl-shaped concave body that is symmetrically curved with respect to the set rotation line of the rotating body, and one or more pairs are provided symmetrically with the rotation axis. And a magnet or a conductor provided so as to rotate integrally with the rotating body, and a fluid inlet part provided so as to eject the fluid toward the portion at an inclination of an equal angle with respect to the set rotation line of the rotating body. And a fixed conductor or a fixed magnet provided to generate electric power by rotation of the magnet or conductor, the deviation occurring when the collision position of the fluid acting on the pressure receiving portion deviates from the set rotation line. The turbine generator is characterized in that the rotating body is unsupported due to the generation of a vector in the direction for returning.
【請求項2】ケーシングと、該ケーシング内部に配置さ
れた回転体と、該回転体の周方向端に回転軸と対称に1
対以上設けられ、流体の衝突する面が前記回転体の設定
回転線に対して対称に湾曲した椀状凹面体に形成された
受圧部と、回転軸と対称に1対以上設けられ、該受圧部
に向けて回転体の設定回転線に対して等角度で流体を噴
出するように設けられた流体入口部と、前記回転体と一
体的に回転するように設けられた磁石と、該磁石から発
生する磁力線を案内して磁気回路を形成するために設け
られた強磁性体枠と、該強磁性体枠に設けられ、前記回
転する磁石によって発電される導体と、を備えて成り、
前記受圧部に作用する流体の衝突位置が前記設定回転線
からずれたときに該ずれを復帰させる方向のベクトルが
生ずることにより前記回転体を非支持としてなることを
特徴とするタービン発電機。
2. A casing, a rotating body arranged inside the casing, and a rotary body 1 at a circumferential end of the rotating body, which is symmetrical with a rotation axis.
The pressure receiving portion is provided in a pair or more, and the surface on which the fluid collides is formed in a bowl-shaped concave body that is symmetrically curved with respect to the set rotation line of the rotating body, and one or more pairs are provided symmetrically with the rotation axis. From the magnet, the fluid inlet part provided so as to eject the fluid at an equal angle with respect to the set rotation line of the rotating body, the magnet provided so as to rotate integrally with the rotating body, and the magnet. A ferromagnetic body frame provided to guide the generated magnetic force lines to form a magnetic circuit; and a conductor provided on the ferromagnetic body frame and generated by the rotating magnet.
A turbine generator, wherein when the collision position of the fluid acting on the pressure receiving portion deviates from the set rotation line, a vector is generated in a direction to restore the deviation, whereby the rotor is unsupported.
【請求項3】前記回転体に、回転体の回転により揚力を
発生させるための翼が設けられていることを特徴とする
請求項第1項あるいは第2項記載のタービン発電機。
3. The turbine generator according to claim 1, wherein the rotating body is provided with blades for generating a lift force by the rotation of the rotating body.
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