(57)【要約】【課題】希薄ガスの伝導冷却に起因する風損によるエネルギーロスを低減し、フライホイールシステムの効率を向上させるとともに、輻射伝熱を用いることで、希薄ガス導入時の圧力調整に係る労力を低減することができる、電力貯蔵用フライホイールの輻射による非接触部冷却装置を提供する。【解決手段】電力貯蔵用フライホイールの回転軸２４に取り付けられる回転側伝熱板２２と、この回転側伝熱板２２と対向する固定側伝熱板２８とを備え、前記回転側伝熱板２２と前記固定側伝熱板２８との間の輻射による伝熱面積を増加させるようにした。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）電力貯蔵用フライホイールの回転軸に取り付けられる回転側伝熱板と、
（ｂ）該回転側伝熱板と対向する固定側伝熱板とを備え、
（ｃ）前記回転側伝熱板と前記固定側伝熱板との間の輻射による伝熱面積を増加させるようにしたことを特徴とする電力貯蔵用フライホイールの輻射による非接触部冷却装置。
【請求項２】
請求項１記載の電力貯蔵用フライホイールの輻射による非接触部冷却装置において、前記回転側伝熱板が回転蓋に固定される複数の回転側円筒状伝熱板であり、前記固定側伝熱板が前記複数の回転側円筒状伝熱板に対向して配置される複数の固定側円筒状伝熱板であることを特徴とする電力貯蔵用フライホイールの輻射による非接触部冷却装置。
【請求項３】
請求項２記載の電力貯蔵用フライホイールの輻射による非接触部冷却装置において、前記複数の回転側円筒状伝熱板と前記複数の固定側円筒状伝熱板とをつや消し黒色に塗装することを特徴とする電力貯蔵用フライホイールの輻射による非接触部冷却装置。
【請求項４】
請求項１記載の電力貯蔵用フライホイールの輻射による非接触部冷却装置において、前記回転側伝熱板が回転軸に多段に配置される複数の回転側円板状伝熱板であり、前記固定側伝熱板が前記複数の回転側円板状伝熱板に対向する複数の固定側伝熱板であることを特徴とする電力貯蔵用フライホイールの輻射による非接触部冷却装置。
【請求項５】
請求項４記載の電力貯蔵用フライホイールの輻射による非接触部冷却装置において、前記複数の回転側円板状伝熱板と前記複数の固定側伝熱板の表面及び固定側伝熱チャンバーの内側表面をつや消し黒色に塗装することを特徴とする電力貯蔵用フライホイールの輻射による非接触部冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非接触部冷却装置に係り、特に電力貯蔵用フライホイールの輻射による非接触部冷却装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、余剰電力を運動エネルギーに変換して蓄積し、必要時に電気エネルギーとして取り出す電力貯蔵用フライホイールの軸受として、超電導体を用いるシステムの開発が行われている。この時、非接触で浮上するフライホイールの超電導体を冷却する必要がある。
図６は従来の超電導電力貯蔵用フライホイールの模式図である。
図６に示す超電導電力貯蔵用フライホイールでは、発電・電動機１１３に電磁クラッチ１１４を介して駆動伝導力が接離される電力貯蔵用フライホイール１０５を、真空ポンプ１１０による低温・真空容器１０１内に設け、その回転軸１０６を、冷凍機１１１及び冷却板１０２により冷却され低温・希薄ガス雰囲気中に置かれた回転体である浮上用バルク体１０７及び案内用バルク体１０８，１０９と、浮上用超電導コイル１０３及び案内用超電導コイル１０４，１０４′により、非接触状態に維持した超電導磁気軸受の冷却装置において、輻射による伝熱が支配的である圧力の領域から気体分子伝導による伝熱が支配的となる圧力の近傍に圧力を設定し、磁気軸受の冷却を行うようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２６４４９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記した従来の希薄ガスによる伝導冷却（上記特許文献１参照）では、希薄ガスによる風損がエネルギーロスとなり、フライホイールシステムとしての効率低下を来す恐れがあった。
また、希薄ガス導入にあたっては、伝熱は確保しつつも風損を増大させないようにするため、圧力の繊細な調整が必要であった。
【０００５】
本発明は、上記状況に鑑みて、希薄ガスの伝導冷却に起因する風損によるエネルギーロスを低減するとともに、希薄ガス導入時の圧力調整に係る労力を低減することができる、電力貯蔵用フライホイールの輻射による非接触部冷却装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕電力貯蔵用フライホイールの輻射による非接触部冷却装置において、電力貯蔵用フライホイールの回転軸に取り付けられる回転側伝熱板と、この回転側伝熱板と対向する固定側伝熱板とを備え、前記回転側伝熱板と前記固定側伝熱板との間の輻射による伝熱面積を増加させるようにしたことを特徴とする。
【０００７】
〔２〕上記〔１〕記載の電力貯蔵用フライホイールの輻射による非接触部冷却装置において、前記回転側伝熱板が回転蓋に固定される複数の回転側円筒状伝熱板であり、前記固定側伝熱板が前記複数の回転側円筒状伝熱板に対向して配置される複数の固定側円筒状伝熱板であることを特徴とする。
〔３〕上記〔２〕記載の電力貯蔵用フライホイールの輻射による非接触部冷却装置において、前記複数の回転側円筒状伝熱板と前記複数の固定側円筒状伝熱板とをつや消し黒色に塗装することを特徴とする。
【０００８】
〔４〕上記〔１〕記載の電力貯蔵用フライホイールの輻射による非接触部冷却装置において、前記回転側伝熱板が回転軸に多段に配置される複数の回転側円板状伝熱板であり、前記固定側伝熱板が前記複数の回転側円板状伝熱板に対向する複数の固定側伝熱板であることを特徴とする。
〔５〕上記〔４〕記載の電力貯蔵用フライホイールの輻射による非接触部冷却装置において、前記複数の回転側円板状伝熱板と前記複数の固定側伝熱板の表面及び固定側伝熱チャンバーの内側表面をつや消し黒色に塗装することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、電力貯蔵用フライホイールにおいて、風損によるエネルギーロスを増やすことなく、伝熱エネルギーを確保し、超電導体を冷却することができるとともに、輻射伝熱を用いることで、希薄ガス導入時における圧力調整に係る労力を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る電力貯蔵用フライホイールの全体構成図である。
【図２】本発明に係る電力貯蔵用フライホイールのクライオスタットの構成図である。
【図３】本発明の第１実施例を示す電力貯蔵用フライホイールの輻射による非接触部冷却装置を示す図である。
【図４】本発明の第２実施例を示す電力貯蔵用フライホイールの輻射による非接触部冷却装置を示す図である。
【図５】本発明の第２実施例を示す電力貯蔵用フライホイールの輻射による非接触部冷却装置の固定側伝熱チャンバー及び固定側伝熱板を開いた状態を示す平面図である。
【図６】従来の超電導電力貯蔵用フライホイールの模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の電力貯蔵用フライホイールの輻射による非接触部冷却装置は、電力貯蔵用フライホイールの回転軸に取り付けられる回転側伝熱板と、この回転側伝熱板と対向する固定側伝熱板とを備え、前記回転側伝熱板と前記固定側伝熱板との間の輻射による伝熱面積を増加させるようにした。
【実施例】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は本発明に係る電力貯蔵用フライホイールの全体構成図、図２はその電力貯蔵用フライホイールのクライオスタットの構成図である。
これらの図において、１は電動／発電機、２は非接触磁気力トルク伝達部品、２Ａは非接触磁気力トルク伝達部品の表面板、３は真空容器、４は真空槽（断熱槽）、５はシールド容器、５Ａは輻射シールド槽の蓋部、５Ｂは温度定点用アンカ、６は輻射シールド槽（中間温度槽）、７は内槽容器、８は内槽（極低温槽）、８Ａは内槽中央部、８Ｂは内槽室温部、８Ｃは温度勾配導管部、９は上部磁気支持装置（高温超電導磁気軸受）、１０はフライホイール、１１は回転軸、１２は下部磁気支持装置（高温超電導磁気軸受）、１３は高温超電導パワーリード、１４は極低温用冷凍機、１６は内槽真空換気／ガス置換装置、１７はバッフル板、２１，４１は本発明に係る輻射による非接触部冷却装置である。
【００１３】
図３は本発明の第１実施例を示す電力貯蔵用フライホイールの輻射による非接触部冷却装置を示す図であり、図３（ａ）はその非接触部冷却装置のセット前を示す斜視図、図３（ｂ）はその非接触部冷却装置のセット後を示す斜視図である。
この非接触部冷却装置２１は、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、回転側伝熱板（被冷却側）２２とこれに対向する固定側伝熱板（冷却側）２８からなる。固定側伝熱板２８は、第１の固定側円筒状伝熱板２９と、第２の固定側円筒状伝熱板３０と、第３の固定側円筒状伝熱板３１とが同心円状に配置されており、その外側に内槽３２と外槽３３が配置される。回転側伝熱板２２には、回転蓋２３と、この回転蓋２３の下方に回転軸２４を中心にして形成される第１の回転側円筒状伝熱板２５と、第２の回転側円筒状伝熱板２６と、第３の回転側円筒状伝熱板２７とが同心円状に配置される。
【００１４】
輻射による伝熱は伝熱面積に比例することから、図３に示すように、複数の回転側円筒状伝熱板（被冷却側）２５〜２７に対して複数の固定側円筒状伝熱板（冷却側）２９〜３１を交互に非接触で積層させておくことで、回転側伝熱板（被冷却側）２２から固定側伝熱板（冷却側）２８への伝熱面積を拡大することができ、伝熱量を大幅に増加させることができる。さらに、これらの回転側円筒状伝熱板２５〜２７と固定側円筒状伝熱板２９〜３１をつや消し黒色に塗装することで、輻射率を向上させ、伝熱量をさらに増加させることができる。
【００１５】
図４は本発明の第２実施例を示す電力貯蔵用フライホイールの輻射による非接触部冷却装置を示す図であり、図４（ａ）はその非接触部冷却装置のセット前を示す斜視図、図４（ｂ）はその非接触部冷却装置のセット後を示す図、図５はその非接触部冷却装置の固定側伝熱チャンバー及び固定側伝熱板が開いた状態を示す平面図である。
この非接触部冷却装置４１は、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、多段状の固定側伝熱板（冷却側）４９〜５２と、これらによって構成される固定側伝熱チャンバー４８からなる。つまり、固定側伝熱チャンバー４８は、第１の固定側伝熱板４９、第２の固定側伝熱板５０、第３の固定側伝熱板５１、第４の固定側伝熱板５２からなる複数段の固定側伝熱板で構成され、その外側に外槽５３が配置される。これらの第１〜第４の固定側伝熱板（冷却側）４９〜５２からなる固定側伝熱チャンバー４８内に複数段の回転側伝熱板（被冷却側）４２が収納される。この回転側伝熱板４２は、回転軸４３と、この回転軸４３を中心にして形成される第１の回転側円板状伝熱板４４と、第２の回転側円板状伝熱板４５と、第３の回転側円板状伝熱板４６と、第４の回転側円板状伝熱板４７によって構成される。
【００１６】
この回転側伝熱板４２を固定側伝熱チャンバー４８内に配置する際、第１〜第４の固定側伝熱板４９〜５２は、図５に示すように枢着部５４を中心として予め開かれている。その状態の第１〜第４の固定側伝熱板４９〜５２に対して、回転軸４３に段状に配置された第１〜第４の回転側円板状伝熱板４４〜４７を交互に非接触で収納し、留め部材５５で第１〜第４の固定側伝熱板４９〜５２をセットした後、図３（ｂ）に示すように、外槽５３内に配置する。
【００１７】
このように、複数段の固定側伝熱板４９〜５２の間に複数段の回転側円板状伝熱板４４〜４７を交互に非接触で積層させることで、回転側伝熱板（被冷却側）４２から固定側伝熱チャンバー（冷却側）４８への伝熱面積を拡大することができ、伝熱量を大幅に増加させることができる。さらに、これらの回転側円板状伝熱板４４〜４７及びこれに対応する固定側伝熱板４９〜５２の表面をつや消し黒色に塗装することで、輻射率を向上させ、伝熱量をさらに増加させることができる。
【００１８】
このように、従来の電力貯蔵用フライホイールの中間部のスペース又は電力貯蔵用フライホイールの上下端部に伸長させてできたスペースに、本発明の輻射による非接触部冷却装置を設置することで、超電導バルク体に発生する熱を有効に冷却することができる。
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００１９】
本発明の電力貯蔵用フライホイールの輻射による非接触部冷却装置は、フライホイールシステムの効率を向上させることができる非接触部冷却装置として利用可能である。
【符号の説明】
【００２０】
１    電動／発電機
２    非接触磁気力トルク伝達部品
３    真空容器
４    真空槽（断熱槽）
５    シールド容器
５Ａ    輻射シールド槽の蓋部
５Ｂ    温度定点用アンカ
６    輻射シールド槽（中間温度槽）
７    内槽容器
８    内槽（極低温槽）
８Ａ    内槽中央部
８Ｂ    内槽（極低温槽）
８Ｃ    温度勾配導管部
９    上部磁気支持装置（高温超電導磁気軸受）
１０    フライホイール
１１    回転軸
１２    下部磁気支持装置（高温超電導磁気軸受）
１３    高温超電導パワーリード
１４    極低温用冷凍機
２１，４１    輻射による非接触部冷却装置
２２    回転側伝熱板（被冷却側）
２３    回転蓋
２４，４３    回転軸
２５    第１の回転側円筒状伝熱板
２６    第２の回転側円筒状伝熱板
２７    第３の回転側円筒状伝熱板
２８    固定側伝熱板（冷却側）
２９    第１の固定側円筒状伝熱板
３０    第２の固定側円筒状伝熱板
３１    第３の固定側円筒状伝熱板
３２    内槽
３３，５３    外槽
４２    複数段の回転側伝熱板（被冷却側）
４４    第１の回転側円板状伝熱板
４５    第２の回転側円板状伝熱板
４６    第３の回転側円板状伝熱板
４７    第４の回転側円板状伝熱板
４８    固定側伝熱チャンバー（冷却側）
４９    第１の固定側伝熱板
５０    第２の固定側伝熱板
５１    第３の固定側伝熱板
５２    第４の固定側伝熱板
５４    枢着部
５５    留め部材
【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１】
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