(57)【要約】【課題】極低温及び高真空下状態で、回転体の動バランスをとることができ、動バランス調整作業を短時間で迅速に行うことを可能とする。【解決手段】容器１７内に設置されたフライホイール８の回転軸７を非接触で支持する超電導磁気軸受を有し、該超電導磁気軸受を介して、極低温及び高真空下にある前記容器１７内のフライホイール８を回転動作させて運動エネルギーとして貯蔵する電力貯蔵装置において、フライホイール８に、着脱自在及び／又は移動自在に取付られるバランスウエイト１００と、バランスウエイト１００を容器１７の外から操作する調整手段１０１とを具備したことを特徴とする。【選択図】図２
2014147163.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器内に設置された回転体の回転軸を非接触で支持する超電導磁気軸受を有し、該超電導磁気軸受を介して、極低温及び高真空下にある前記容器内の回転体を回転動作させることにより、電気エネルギーを運動エネルギーとして貯蔵する電力貯蔵装置において、
前記回転体に、着脱自在及び／又は移動自在に取り付けられるバランスウエイトと、このバランスウエイトを前記容器外からの操作により着脱及び／又は移動させる調整手段とを具備したことを特徴とする電力貯蔵装置におけるバランス調整装置。
【請求項２】
前記回転体の表面には前記バランスウエイトとして低融点金属体が付着され、
前記調整手段は、前記容器の内側に設けられて、前記回転体上の所定箇所の前記低融点金属体を近接させた状態で、該低融点金属体を溶かして脱落させる加熱手段から構成されていることを特徴とする請求項１に記載の電力貯蔵装置におけるバランス調整装置。
【請求項３】
前記回転体の表面には周方向に沿って複数の雌ねじが設置され、
前記調整手段は、前記回転体上の雌ねじの１つ又は複数箇所に、前記バランスウエイトとして雄ねじを螺合させることを特徴とする請求項１に記載の電力貯蔵装置におけるバランス調整装置。
【請求項４】
前記回転体上の雌ねじは周方向とともに径方向にも設置され、
前記調整手段は前記雄ねじを径方向に対して位置調整することを特徴とする請求項３に記載の電力貯蔵装置におけるバランス調整装置。
【請求項５】
前記調整手段は、前記容器の壁部に形成された貫通孔を経由して、前記雄ねじを前記雌ねじに対して螺合する操作工具により構成されていることを特徴とする請求項３又は４のいずれか１項に記載の電力貯蔵装置におけるバランス調整装置。
【請求項６】
前記調整手段は、前記容器内に配置されて、前記雄ねじを前記雌ねじに対して前記容器外からの遠隔操作により螺合動作させる駆動部を有する回転操作手段により構成されていることを特徴とする請求項３又は４のいずれか１項に記載の電力貯蔵装置におけるバランス調整装置。
【請求項７】
前記回転操作手段は超音波モータにより駆動されることを特徴とする請求項６に記載の電力貯蔵装置におけるバランス調整装置。
【請求項８】
前記回転操作手段は作動流体により動作されるタービンにより構成されることを特徴とする請求項６に記載の電力貯蔵装置におけるバランス調整装置。
【請求項９】
前記回転体の表面には周方向に沿うように複数の重量体が設置され、
前記調整手段は、前記容器外からの操作信号により前記重量体を前記回転体から落下させる爆破手段から構成されていることを特徴とする請求項１に記載の電力貯蔵装置におけるバランス調整装置。
【請求項１０】
容器内に設置された回転体の回転軸を非接触で支持する超電導磁気軸受を有し、該超電導磁気軸受を介して、極低温及び高真空下にある前記容器内の回転体を回転させることで、電気エネルギーを運動エネルギーとして貯蔵する電力貯蔵装置において、
前記回転体に、着脱自在及び／又は移動自在にバランスウエイトを配置し、このバランスウエイトを前記容器外から着脱及び／又は移動させることを特徴とする電力貯蔵装置におけるバランス調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気エネルギーを回転体の運動エネルギーとして貯蔵する電力貯蔵装置に係り、回転体の回転軸を非接触で支持する超電導磁気軸受において、超低温状態を保ちつつ容易に回転体のバランスを調整することが可能なバランス調整装置及びバランス調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気エネルギーを回転体の運動エネルギーとして貯蔵する電力貯蔵装置として、特許文献１に示される超電導フライホイール蓄電装置が知られている。
この超電導フライホイール蓄電装置は、フライホイールを有する回転体と、該回転体を回転自在に支持する磁気支持装置と、を主な構成要素とする。
【０００３】
前記回転体は、フライホイールと、該フライホイールに固定される回転軸と、該回転軸に連結される非接触磁気力トルク伝達部品とで構成される。
また、前記磁気支持装置は、内槽と、該内槽周りの輻射シールド槽と、該輻射シールド槽周りの真空槽と、該真空槽周りの真空容器とが配置され前記回転軸を非接触で支持する超電導体と、から構成されている。
【０００４】
そして、上記のように構成された超電導フライホイール蓄電装置では、ロータ及びステータに超電導体を使用した浮上式の磁気支持装置を用いることにより、磁気支持を安定かつ恒久的に行うことができる。また、このような磁気支持装置でフライホイールを支持することで、軸受抵抗により生じるエネルギーロスを極小化した高効率電力貯蔵が可能となるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２３９７９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記のような超電導フライホイール蓄電装置では、超電導体を使用した浮上式の磁気支持装置を用いることにより、軸受抵抗により生じるエネルギーロスを最小限に抑える構成が採用されているが、磁気支持装置にて超電導を維持するには極低温下に置く必要がある。さらに低温を維持しかつ空気抵抗を最小限に小さくするために、高真空状態で微量の希薄ガスを入れて超電導体を冷却する方式が採用されている。
一方、このような低温低圧環境で使用される回転体においても、普通のロータと同様、動バランスを取る必要があるが、常温で動バランスを取っても超低温に移行する際の温度変化で、動バランスがくずれてしまうという問題がある。
【０００７】
また、回転体の動バランスをとる作業は、通常、常温下において行うために、極低温から常温までの昇温、分解してバランス調整、バランス調整後の組立て、常温から極低温への冷却といった工程を順次経る必要があり、多くの手間と時間がかかるという問題があった。
【０００８】
この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、極低温状態にある中で、回転体の動バランスをとる作業を行うことができ、回転体の動バランス調整作業を短時間で迅速に行うことを可能とする電力貯蔵装置におけるバランス調整装置及びバランス調整方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明では、容器内に設置された回転体の回転軸を非接触で支持する超電導磁気軸受を有し、該超電導磁気軸受を介して、極低温及び高真空下にある前記容器内の回転体を回転動作させることにより、電気エネルギーを運動エネルギーとして貯蔵する電力貯蔵装置において、前記回転体に、着脱自在及び／又は移動自在に取り付けられるバランスウエイトと、このバランスウエイトを前記容器外からの操作により着脱及び／又は移動させる調整手段と、を具備したことを特徴とする。
【００１０】
そして、上記のように構成された発明では、極低温にある容器内の回転体に取り付けられるバランスウエイトを、調整手段を介して容器外からの操作により取り付けることができる。これにより極低温状態にある中で、調整手段を介して回転体の動バランスをとる作業を遠隔操作で行うことができ、従来のような常温、常圧下で回転体のバランス調整を行う必要がなく、その結果、回転体の動バランス調整作業を短時間で迅速に行うことが可能となる。
【００１１】
また、本発明では、前記回転体の表面には前記バランスウエイトとして低融点金属体が付着され、前記調整手段は、前記容器の内側に設けられて、前記回転体上の所定箇所の前記低融点金属体を近接させた状態で、該低融点金属体を溶かして脱落させる加熱手段から構成されていることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明では、前記回転体の表面には周方向に沿って複数の雌ねじが設置され、前記調整手段は、前記回転体上の雌ねじの１つ又は複数箇所に、前記バランスウエイトとして雄ねじを螺合させることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明では、前記回転体上の雌ねじは周方向とともに径方向にも設置され、前記調整手段は前記雄ねじを径方向に対して位置調整することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明では、前記調整手段は、前記容器の壁部に形成された貫通孔を経由して、前記雄ねじを前記雌ねじに対して螺合する操作工具により構成されていることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明では、前記調整手段は、前記容器内に配置されて、前記雄ねじを前記雌ねじに対して前記容器外からの遠隔操作により螺合動作させる駆動部を有する回転操作手段により構成されていることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明では、前記回転操作手段は超音波モータにより駆動されることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明では、前記回転操作手段は作動流体により動作されるタービンにより構成されることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明では、前記回転体の表面には周方向に沿うように複数の重量体が設置され、前記調整手段は、前記容器外からの操作信号により前記重量体を前記回転体から落下させる爆破手段から構成されていることを特徴とする。
【００１９】
そして、上記のように構成された発明では、調整手段として、回転体上の低融点金属体を溶かして脱落させる加熱手段を設ける、回転体上の雌ねじの１つ又は複数箇所に雄ねじを螺合させる（例えば、容器の壁部に形成された貫通孔を経由して、雄ねじを雌ねじに対して螺合する操作工具、容器内に配置されて雄ねじを雌ねじに対して遠隔操作で螺合動作させる駆動部を有する回転操作手段を用いる）ようにした。すなわち、これら調整手段を適宜用いることにより、回転体の動バランス調整作業を最適な条件で行うことが可能となる。
【００２０】
また、本発明に示すバランス調整装置方法では、容器内に設置された回転体の回転軸を非接触で支持する超電導磁気軸受を有し、該超電導磁気軸受を介して、極低温及び高真空下にある前記容器内の回転体を回転させることで、電気エネルギーを運動エネルギーとして貯蔵する電力貯蔵装置において、前記回転体に、着脱自在及び／又は移動自在にバランスウエイトを配置し、このバランスウエイトを前記容器外から着脱及び／又は移動させることを特徴とする。
【００２１】
そして、上記のように構成された発明では、極低温にある容器内の回転体に取り付けられるバランスウエイトを、調整手段を介して容器外からの操作により取り付けることができる。これにより極低温状態にある中で、調整手段を介して回転体の動バランスをとる作業を遠隔操作で行うことができ、従来のような常温、常圧下で回転体のバランス調整を行う必要がなく、その結果、回転体の動バランス調整作業を短時間で迅速に行うことが可能となる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、極低温状態にある中で、調整手段を介して回転体の動バランスをとる作業を遠隔操作で行うことができ、従来のような常温、常圧下で回転体のバランス調整を行う必要がなく、その結果、回転体の動バランス調整作業を短時間で迅速に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明が適用される電力貯蔵装置を示す図である。
【図２】本発明の実施例１の主要部を示す正断面図であって、図１のＡで示す箇所に配置されている。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿って切断した断面図である。
【図４】実施例１の他の形態を示す図である。
【図５】本発明の実施例２の主要部を示す正断面図であって、図１のＡで示す箇所に配置されている。
【図６】図５のフライホイールの下面図である。
【図７】実施例２の他の形態を示す図である。
【図８】図７のフライホイールの下面図である。
【図９】本発明の実施例３の主要部を示す正断面図であって、図１のＡで示す箇所に配置されている。
【図１０】図９のフライホイールの上面図である。
【図１１】実施例３の他の形態を示す図である。
【図１２】本発明の実施例４の主要部を示す正断面図であって、図１のＡで示す箇所に配置されている。
【図１３】図１２のフライホイールの下面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明の実施形態について図１〜図１３を参照して説明する。
図１は本発明が適用される電力貯蔵装置１であって、電気エネルギーを回転体の運動エネルギーとして貯蔵する機能を有する。
【００２５】
電力貯蔵装置１は、充電時には余剰電力をフライホイール８の運動エネルギーに変換して貯蔵するとともに、放電時にはこのフライホイール８に蓄積されている運動エネルギーを電気エネルギーに変換する。電力貯蔵装置１は、例えば、超電導体を使用した磁気支持装置によって回転体を支持し、電力を回転体の運動エネルギーとして蓄積する超電導フライホイール蓄電装置である。
電力貯蔵装置１は、電動発電機（発電電動機）２と、架台３と、継手４は、連結軸５と、磁気クラッチ６と、回転軸７と、フライホイール（はずみ車）８と、超電導磁気軸受９、１０と、内槽１１と、冷却装置１２と、外槽１３と、真空排気装置１４Ａ、１４Ｂと、制振構造１５などを備えている。
なお、このような構成により、内槽１１と外槽１３とから電力貯蔵装置１の容器１７を形成している。また、容器１７の内槽１１は、外槽１３内に設置された台座１６により支持されている。
【００２６】
電動発電機２は、電動機と発電機とが可逆であり兼用される装置である。電動発電機２は、電気エネルギーによって電動機を回転させてフライホイール８を回転させるとともに、このフライホイール８の運動エネルギーによって発電機を回転させて電力を発生する。電動発電機２は、回転軸２ａなどを備えている。架台３は、電力貯蔵装置１の主要部分を支持する部材である。架台３は、外槽１３の外側に配置されているフレーム状の部材であり、
電動発電機２、圧縮機１２ｂ、外槽１３及び真空ポンプ１４ａ、１４ｃなどを支持している。継手４は、電動発電機２側の回転軸２ａと磁気クラッチ６側の連結軸５とを接続する装置である。継手４は、例えば、電動発電機２と磁気クラッチ６との間で動力を伝達する軸継手などである。連結軸５は、継手４と磁気クラッチ６とを連結する部材である。連結軸５は、継手４及び磁気クラッチ６と一体となって回転するように、一方の端部が継手４に固定されており、他方の端部が磁気クラッチ６のクラッチ片６ａに固定されている。
【００２７】
磁気クラッチ６は、電動発電機２と回転軸７との間で動力を伝達する装置である。磁気クラッチ６は、例えば、非接触で動力を断続させる非接触式磁気クラッチのような磁気力トルク伝達部品である。磁気クラッチ６は、永久磁石又はコイル（例えば銅線）のクラッチ片６ａと、このクラッチ片６ａとの間に磁力を発生する永久磁石のクラッチ片６ｂとを備えている。磁気クラッチ６は、クラッチ片６ａとクラッチ片６ｂとの間に間隙部を形成するようにクラッチ片６ａとクラッチ片６ｂとが対向しており、外槽１３の外側にクラッチ片６ａが配置され、内槽１１の内側にクラッチ片６ｂが配置されている。
【００２８】
回転軸７は、フライホイール８と一体となって回転する部材である。回転軸７は、上端部が磁気クラッチ６のクラッチ片６ｂに固定されている。フライホイール８は、電気エネルギーを運動エネルギーとして保存するための部材である。フライホイール８は、このフライホイール８の中心が回転軸７の中心軸と一致するように、この回転軸７に固定されている。フライホイール８は、回転軸７とともに内槽１１内に浮揚状態で収容されており、電力貯蔵用の超電導フライホイールとして機能する。
【００２９】
超電導磁気軸受９、１０は、回転軸７を回転自在に支持する装置である。超電導磁気軸受９は、フライホイール８の上方に配置されており、回転軸７の上端那個を非接触で支持している。超電導磁気軸受１０は、フライホイール８の下方に配置されており、回転軸７の下端部側を非接触で支持している。超電導磁気軸受９、１０は、超電導物質のマイスナー効果による磁気浮上を利用して回転軸７を回転自在に支持するスラスト軸受として機能する。超電導磁気軸受９、１０は、超電導バルク体（回転子）９ａ、１０ａと超電導コイル（固定子）９ｂ、１０ｂなどを備えており、回転体側の超電導バルク体９ａ、１０ａと固定体側の超電導コイル９ｂ、１０ｂとの間に磁場を発生させる。超電導磁気軸受９、１０は、超電導バルク体９ａ、１０ａと超電導コイル９ｂ、１０ｂとを対向させてこれらの間に磁気反発力を発生させて、超電導バルク体９ａ、１０ａと超電導コイル９ｂ、１０ｂとの間に所定の間隔が保持させるように回転軸７をガイドする。超電導磁気軸受９、１０は、回転軸７及びフライホイール８を浮揚状態で支持することによって、エネルギー損失の大部分を占める軸受部分の摩擦抵抗を低減している。
【００３０】
超電導バルク体９ａ、１０ａは、単結晶と同等の超電導特性を有する高温超電導材料の固まりである。超電導バルク体９ａ、１０ａは、例えば、Ｙ系超電導材料などを溶解させてから結晶成長させた溶融成長体であり、冷却することによって超電導特性を発揮する。超電導バルク体９ａ、１０ａは、回転軸７の外周面に固定されており、磁気クラッチ６のクラッチ片６ｂ、回転軸７及びフライホイール８とともに回転体の一部を構成する。超電導コイル９ｂ、１０ｂは、超電導線材を巻き回して形成したコイルである。超電導コイル９ｂ、１０ｂは、例えば、Ｎｂ-Ｔｉ系超電導材又はビスマス系高温超電導材又はＹ系高温超電導材を巻き付けたリング状の部材であり、内槽１１とともに固定体の一部を構成しており、超電導バルク体９ａ、１０ａと間隔をあけて内槽１１に固定されている。この実施形態では、クラッチ片６ｂ、回転軸７、フライホイール８及び超電導バルク体９ａ、１０ａによって構成される回転体側の質量が、超電導コイル９ｂ、１０ｂ、内槽１１及び冷凍機１２によって構成される固定体側の質量よりも大きくなるように設定されている。
【００３１】
内槽１１は、内部が極低温／高真空下の容器である。内槽１１は、超電導磁気軸受９、１０の超電導コイル９ｂ、１０ｂを支持した状態でこの超電導磁気軸受９、１０を収容する。内槽１１は、例えば、磁気クラッチ６のクラッチ片６ｂ、回転軸７、フライホイール８及び超電導磁気軸受９、１０を極低温下で収容するクライオスタットなどの低温容器である。内槽１１は、磁気クラッチ６のクラッチ片６ａとクラッチ片６ｂとの問の部分がガラス繊維強化プラスチックＧＦＲＰなどの非金属部材である。内槽１１は、超電導磁気軸受９、１０の超電導コイル９ｂ、１０ｂを臨界温度以下にするために内部が極低温下に維持されているとともに、フライホイール８の風損を低減するために内部が高真空下に維持されている。
【００３２】
冷却装置１２は、内槽１上の内部を冷却する装置である。冷却装置１２は、例えば、内槽１１内の超電導磁気軸受９、１０の超電導コイル９ｂ、１０ｂを液体窒素によって臨界温度以下に冷却する極低混用冷凍機のような熱電導型冷却装置である。冷却装置１２は、ヘリウムガスの圧縮と膨張とを繰り返して冷却するＧＭ（Gifford-McMahon）冷凍機のような冷凍機１２ａと、この冷凍機１２ａに冷媒ガスを供給する圧縮機１２ｂと、冷凍機１２ａと圧縮機１２ｂとの間で冷媒ガスが流れる可撓性を有する柔軟な管路１２ｃなどを備えている。冷却装置１２は、冷凍機１２ａが内槽１１の内側に配置されており、圧縮機１２ｂが外槽１３の外側に配置されている。
外槽１３は、内部が高真空下の容器である。外槽１３は、内槽１１を高真空下で収容する真空断熱容器である。外槽１３は、内槽１１との問に真空断熱層（空間）を形成しており、内槽１１とは異なり極低温下ではないが、この内槽１１と同様に高真空下でこの内槽１１を収容している。外槽１３は、内槽１１と同様に、磁気クラッチ６のクラッチ片６ａとクラッチ片６ｂとの間の部分がＧＦＲＰなどの非金属部材である。
【００３３】
真空排気装置１４Ａは、内槽１１の内部を真空状態にする装置であり、真空排気装置１４Ｂは、外槽１３の内部を真空状態にする装置である。真空排気装置１４Ａは、超電導バルク体９ａ、１０ａへの伝熱（超電導コイル９ｂ、１０ｂからの冷熱で超電導バルク体９ａ、１０ａを冷却）のために、内槽１１の内部を数〜１００Ｐａ程度の真空状態に調整する。真空排気装置１４Ａは、内槽１１の内部を真空排気する真空ポンプ１４ａと、この真空ポンプ１４ａと内槽１１とを接続する可撓性を有する柔軟な管路１４ｂなどを備えている。同様に、真空排気装置１４Ｂは、外槽１３の内部を真空排気する真空ポンプ１４ｃと、この真空ポンプ１４ｃと外槽１３とを接続する可撓性を有する柔軟な管路１４ｄなどを備えている。
【００３４】
次に、この発明の実施形態に係る電力貯蔵装置の制振構造の作用を説明する。
電力貯蔵装置１に電力を貯蔵するときには、フライホイール８の運動エネルギーに電気エネルギーを変換して貯蔵する。磁気クラッチ６を通電状態にしてクラッチ片６ａとクラッチ片６ｂとの間に電磁力を発生させて、電動発電機２の回転軸２ａと回転軸７と接続する。
次に、電動発電機２を電動機として機能させて、余剰電力によって電動発電機２が回転軸７を回転し、この回転軸７と一体となってフライホイール８が回転し、電気エネルギーが運動エネルギーとして蓄積される。このとき、超電導磁気軸受９、１０の超電導バルク体９ａ、１０ａと超電導コイル９ｂ、１０ｂとの間に磁気反発力が作用しているため、回転軸７及びフライホイール８が浮揚状態となって回転し、摩擦抵抗によって運動エネルギーが損失するのを超電導磁気軸受９、１０が防ぐ。
【００３５】
電力貯蔵装置１から電力を取り出すときには、フライホイール８の運動エネルギーを電気エネルギーに変換して取り出す。
電動発電機２を発電機として機能させて、フライホイール８の回転エネルギーによって電動発電機２の回転軸２ａを回転させると、電動発電機２が電力を発生して運動エネルギーが電気エネルギーとして取り出される。このように、余剰電力をフライホイール８の運動エネルギーに変換して電力貯蔵装置１が貯蔵するとともに、フライホイール８に貯蔵されている運動エネルギーを必要時に電力貯蔵装置１が電気エネルギーに変換しこの電気エネルギーが取り出される。
【００３６】
次に、上記のように構成された電力貯蔵装置１のフライホイール８（回転体）の動バランスを取るためのバランス調整装置２０、３０、４０、５０について、実施例毎に説明する。
【００３７】
（実施例１）
図２〜図４に示されるバランス調整装置２０は、回転体であるフライホイール８に取り付けられるバランスウエイト１００と、このバランスウエイト１００を、内槽１１及び外槽１３からなる容器１７の外部からの遠隔操作により取り付ける調整手段１０１とを具備した構成である。
本例では、バランスウエイト１００としてはんだ等の低融点金属体２１が使用され、また、調整手段１０１として、低融点金属体２１を溶かして脱落させる加熱手段２２が使用されている。
【００３８】
図２及び図３に示されるように低融点金属体２１はフライホイール８の外周面に一定の間隔で付着されたものである。また、加熱手段２２は、低融点金属体２１の移動経路近傍に位置する内槽１１の内壁面に設置されるものであって、フライホイール８上の所定箇所の低融点金属体２１を近接させた状態で、該低融点金属体２１を溶かして脱落させる。これによりフライホイール８がアンバランスな状態にある場合に、特定箇所のフライホイール８の質量を減少させることで、該アンバランス状態を解消する。
【００３９】
なお、フライホイール８がアンバランスな状態にあるか否かは、電動発電機２から出力される電位及び位相に基づき、該フライホイール８のどの部分が質量過多又は質量不足にあるかを判定することにより行う。そして、ここで特定されたフライホイール８がアンバランス位置に基づき、フライホイール８を所定角度回転させ、質量調整が必要な箇所のアンバランス箇所にある該低融点金属体２１を溶かして脱落させるようにする。
【００４０】
以上詳細に説明したように本実施形態の実施例１に示されるバランス調整装置２０では、回転体であるフライホイール８に取り付けられる低融点金属体２１からなるバランスウエイト１００と、この低融点金属体２１を、容器１７の外部からの遠隔操作により取り付ける加熱手段２２からなる調整手段１０１とを具備した構成である。
すなわち、バランス調整装置２０では、フライホイール８上の低融点金属体２１（バランスウエイト１００）を溶かして該フライホイール８から脱落させる加熱手段２２（調整手段１０１）を設けるようにしたので、容器１７の内槽１１内が極低温及び高真空下状態にある中で、調整手段１０１を介してフライホイール８の動バランスをとる作業を遠隔操作で行うことができる。これにより、従来のような常温、常圧下でフライホイール８のバランス調整を行う必要がなく、その結果、フライホイール８の動バランス調整作業を短時間で迅速に行うことが可能となる。
【００４１】
なお、上記例では、フライホイール８上の低融点金属体２１を加熱手段２２により溶かして該フライホイール８から脱落させるようにしたが、これに限定されず、図４に示されるように、フライホイール８上の上面に突出する内槽１１の上部突出部１１Ａに、低融点金属体２３を内部に含む加熱手段２４を配置し、遠隔操作により該加熱手段２４内の低融点金属体２３を溶解し、フライホイール８上面の特定箇所に落下かつ付着させることで、フライホイール８の動バランスをとるようにしても良い。
【００４２】
（実施例２）
図５〜図６に示されるバランス調整装置３０では、バランスウエイト１００としては雄ねじ３１が使用され、また、調整手段１０１として、雄ねじ３１を操作してフライホイール８上の雌ねじ３２に螺合させる回転操作手段３３が使用されている。
【００４３】
図５〜図６に示されるように回転操作手段３３は、フライホイール８上の下面に突出する内槽１１の下部突出部１１Ｂ上に配置されたものであり、予めセットしておいた雄ねじ３１を保持しかつ回転駆動する駆動部３３Ａを内蔵する構成とされる。なお、回転操作手段３３の駆動部３３Ａとして、超音波モータが使用される他、極低温でも動作可能な作動流体（ヘリウム、ネオン、水素など）により駆動されるタービンが使用される。
また、回転操作手段３３の上方に位置するフライホイール８上の下面には、図６に示すように複数の雌ねじ３２が周方向に沿って一定間隔で埋設されている。
【００４４】
そして、上記のような構成により、回転操作手段３３の雄ねじ３１に、フライホイール８上の所定箇所の雌ねじ３２を近接させた状態で、遠隔操作により該回転操作手段３３を駆動し、該回転操作手段３３の雄ねじ３１をフライホイール８上の雌ねじ３２に螺合させる。これによりフライホイール８がアンバランスな状態にある場合に、特定箇所のフライホイール８の質量を増加させることで、該アンバランス状態を解消する。なお、このときフライホイール８上に複数ある雌ねじ３２に１つの雄ねじ３１を螺合させることに限定されず、複数の雄ねじ３１を螺合させても良い。
【００４５】
以上詳細に説明したように本実施形態の実施例２に示されるバランス調整装置３０では、フライホイール８の表面には周方向に沿って複数の雌ねじ３２が設置され、該雌ねじ３２の１つ又は複数箇所に、遠隔操作によりバランスウエイト１００である雄ねじ３１を螺合させる回転操作手段３３を設けた構成である。
すなわち、このバランス調整装置３０においても、容器１７の内槽１１内が極低温及び高真空下状態にある中でも、調整手段１０１である回転操作手段３３を介してフライホイール８の動バランスをとる作業を遠隔操作で行うことができる。これにより、従来のような常温、常圧下でフライホイール８のバランス調整を行う必要がなく、その結果、フライホイール８の動バランス調整作業を短時間で迅速に行うことが可能となる。
【００４６】
なお、上記例では、フライホイール８の表面には周方向に沿って複数の雌ねじ３２が設置され、該雌ねじ３２の中の１つ又は複数箇所に雄ねじ３１を螺合させるようにした。しかし、これに限定されず、図７及び図８に示されるように、フライホイール８の表面には周方向及び半径方向に沿って設けられた複数の雌ねじ３２に対して、１つ又は複数箇所に雄ねじ３１を螺合させるようにしても良い。
このとき、雄ねじ３１を螺合操作する回転操作手段３３は、図７に示す矢印ａで示す半径方向に移動可能に設けるようにし、これによって半径方向に沿って配置された特定箇所の雌ねじ３２に雄ねじ３１を螺合可能とする。
ここで、雄ねじ３１を、フライホイール８の半径方向に沿って設けられた雌ねじ３２に対して位置調整して螺合すれば、フライホイール８の慣性モーメントを調整することができ、フライホイール８が安定となるように高精度で動バランスをとることができる。
【００４７】
（実施例３）
図９〜図１１に示されるバランス調整装置４０では、バランスウエイト１００としては雄ねじ４１が使用され、また、調整手段１０１として、雄ねじ４１を操作してフライホイール８上の雌ねじ４２に螺合させる操作工具４３が使用されている。
雌ねじ４２は、図１０に示されるようにフライホイール８上の外周面に一定間隔で埋設されたものであって、これらのいずれかに１つ又は複数の雄ねじ４１が螺合される。
操作工具４３は、図９に示すように内槽１１の壁部１１Ｃに形成された貫通孔４４を経由して、その先端部に保持された雄ねじ４１を、雌ねじ４２に対して螺合するものであって、作業者により操作される。
【００４８】
なお、この操作工具４３は図９では示されていないが、外槽１３もその壁部に形成された貫通孔内に挿通される。また、これら内槽１１の貫通孔４４及び外槽１３の貫通孔は通常は蓋体（図示略）によって閉鎖されており、操作工具４３を挿通するときのみ解放される。また、操作工具４３を、内槽１１の貫通孔４４及び外槽１３の貫通孔（図示略）に挿通した際には、一時的に真空排気装置１４Ａ及び１４Ｂを停止させて常圧とし、かつ槽１１及び１３内の冷気が外部に逃げないように、操作工具４３の周囲に貫通孔４４との間の隙間を塞ぐシール材４５を予め設置しておくようにする。
【００４９】
以上詳細に説明したように本実施形態の実施例３に示されるバランス調整装置４０では、フライホイール８の表面の外周面に複数の雌ねじ４２が埋設され、該雌ねじ４２の１つ又は複数箇所に対して、外部より操作される操作工具４４により雄ねじ４１を螺合させるようにしている。
すなわち、このバランス調整装置４０においても、容器１７の内槽１１内が極低温状態にある中でも、操作工具４４を介してフライホイール８の動バランスをとる作業を遠隔操作で行うことができる。これにより、従来のような常温下でフライホイール８のバランス調整を行う必要がなく、その結果、フライホイール８の動バランス調整作業を短時間で迅速に行うことが可能となる。  
【００５０】
なお、上記例では、フライホイール８上の雌ねじ４２に、バランスウエイト１００となる雄ねじ４１を螺合させるようにしたが。しかし、このとき、図１１に示すように、雌ねじ４２は、フライホイール８の半径方向（矢印ａ方向）に沿うように長尺のものを使用し、該雌ねじ４２内の所定箇所に、外周にねじが形成されたナット４６をバランスウエイト１００として位置させるようにしても良い。これによってフライホイール８の慣性モーメントを調整し、フライホイール８が安定となるように動バランスをとることができる。
【００５１】
（実施例４）
図１２及び図１３に示されるバランス調整装置５０では、バランスウエイト１００として錘からなる重量体５１が使用されている。また、調整手段１０１として、重量体５１を内蔵するとともに、内蔵した重量体５１をフライホイール８から落下させる爆破手段５２が使用されている。
【００５２】
爆破手段５２は、フライホイール８下面に周方向に沿うように一定間隔で固定されたものであって、容器１７外からの操作信号により火薬に点火し、内蔵された重量体５１をフライホイール８から内槽１１の底部に選択的に落下させることができる。これによりフライホイール８がアンバランスな状態にある場合に、特定箇所のフライホイール８の質量を減少させることで、該アンバランス状態を解消する。
【００５３】
以上詳細に説明したように本実施形態の実施例４に示されるバランス調整装置５０においても、容器１７の内槽１１内が極低温状態にある中でも、爆破手段５２を介してフライホイール８の動バランスをとる作業を遠隔操作で行うことができる。これにより、従来のような常温、常圧下でフライホイール８のバランス調整を行う必要がなく、その結果、フライホイール８の動バランス調整作業を短時間で迅速に行うことが可能となる。  
すなわち、本実施形態に示されるように、調整手段１０１として、低融点金属体２１を溶かして脱落させる加熱手段２２を設ける（実施例１）、雄ねじ３１を雌ねじ３２に対して遠隔操作で螺合動作させる回転操作手段３３を用いる（実施例２）、内槽１１の貫通孔４４を経由して、雄ねじ４１を雌ねじ４２に対して螺合する操作工具４３を用いる（実施例３）、爆破手段５２により重量体５１を選択的に落下させる（実施例４）、といった多様な手段を選択的に使用することができる。
そして、フライホイール８に、着脱自在及び／又は移動自在にバランスウエイト１００を配置し、このバランスウエイト１００を容器１７外から着脱及び／又は移動させる調整手段１０１を適宜用いることにより、フライホイール８の動バランス調整作業を最適な条件で行うことが可能となる。
【００５４】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明は、電気エネルギーを回転体の運動エネルギーとして貯蔵する電力貯蔵装置に係り、回転体の回転軸を非接触で支持する超電導磁気軸受において、超低温状態を保ちつつ容易に回転体のバランスを調整することが可能なバランス調整装置及びバランス調整方法に関する。
【符号の説明】
【００５６】
１  電力貯蔵装置
８  フライホイール（回転体）
９  超電導磁気軸受
１０  超電導磁気軸受
１１  内槽
１３  外槽
１７  容器
２０  バランス調整手段
２１  低融点金属体（バランスウエイト）
２２  加熱手段（調整手段）
３０  バランス調整手段
３１  雄ねじ（バランスウエイト）
３３  回転操作手段（調整手段）
４０  バランス調整手段
４１  雄ねじ（バランスウエイト）
４３  操作工具（調整手段）
５０  バランス調整手段
５１  重量体（バランスウエイト）
５２  爆破手段（調整手段）
１００  バランスウエイト
１０１  調整手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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