(57)【要約】【課題】海水温度が低いときや発電機の低負荷運転時においても発電機の効率向上が図れる発電機の冷却装置を提供することである。【解決手段】海水クーラで冷却された軸冷却水系統の軸冷却水は、温度調節されずに水素ガスクーラおよび固定子冷却水クーラに供給される。固定子冷却水温度調節弁は、固定子冷却水の温度が設定温度になるように固定子冷却水クーラに供給される軸冷却水量を調節し、水素ガス温度調節弁は、水素ガスの温度が設定温度になるように水素ガスクーラに供給される軸冷却水量を調節する。そして、水素ガス圧力制御装置は、軸冷却水系統の軸冷却水温度に応じて水素ガス吸着設備が吸着する水素ガス量を調節し、発電機の機内圧力を変化させる。これにより、軸冷却水の温度が低い場合には発電機機内の圧力を低下させて、発電機の風損を低減させるので効率向上となる。【選択図】　図１
2004032845.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電機の固定子に固定子冷却水を供給し前記固定子を冷却する固定子冷却水クーラと、前記発電機内部に封入された冷却媒体である水素ガスを冷却する水素ガスクーラと、前記固定子冷却水クーラおよび前記水素ガスクーラに冷却媒体である軸冷却水を供給する軸冷却水系統と、前記軸冷却水を海水で冷却する海水クーラと、前記固定子冷却水の温度が設定温度になるように前記固定子冷却水クーラに供給される軸冷却水量を調節する固定子冷却水温度調節弁と、前記水素ガスの温度が設定温度になるように前記水素ガスクーラに供給される軸冷却水量を調節する水素ガス温度調節弁と、前記発電機内部の水素ガスを吸着して前記発電機内部の機内圧力を変化させる水素ガス吸着設備と、前記軸冷却水系統の軸冷却水温度に応じて前記水素ガス吸着設備が吸着する水素ガス量を調節する水素ガス圧力制御装置とを備えたことを特徴とする発電機の冷却装置。
【請求項２】
発電機の固定子に固定子冷却水を供給し前記固定子を冷却する固定子冷却水クーラと、前記発電機内部に封入された冷却媒体である水素ガスを冷却する水素ガスクーラと、前記固定子冷却水クーラおよび前記水素ガスクーラに冷却媒体である軸冷却水を供給する軸冷却水系統と、前記軸冷却水を海水で冷却する海水クーラと、前記固定子冷却水の温度が設定温度になるように前記固定子冷却水クーラに供給される軸冷却水量を調節する固定子冷却水温度調節弁と、前記水素ガスの温度が設定温度になるように前記水素ガスクーラに供給される軸冷却水量を調節する水素ガス温度調節弁と、前記軸冷却水系統の軸冷却水温度に応じて前記固定子冷却水の設定温度および前記水素ガスの設定温度を変化させ前記固定子冷却水温度調節弁および前記水素ガス温度調節弁を調節する制御装置とを備えたことを特徴とする発電機の冷却装置。
【請求項３】
発電機の固定子に固定子冷却水を供給し前記固定子を冷却する固定子冷却水クーラと、前記発電機内部に封入された冷却媒体である水素ガスを冷却する水素ガスクーラと、前記固定子冷却水クーラおよび前記水素ガスクーラに冷却媒体である海水を供給する海水系統と、前記固定子冷却水の温度が設定温度になるように前記固定子冷却水クーラに供給される海水量を調節する固定子冷却水温度調節弁と、前記水素ガスの温度が設定温度になるように前記水素ガスクーラに供給される海水量を調節する水素ガス温度調節弁と、前記発電機内部の水素ガスを吸着して前記発電機内部の機内圧力を変化させる水素ガス吸着設備と、前記海水系統の海水温度に応じて前記水素ガス吸着設備が吸着する水素ガス量を調節する水素ガス圧力制御装置とを備えたことを特徴とする発電機の冷却装置。
【請求項４】
発電機の固定子に固定子冷却水を供給し前記固定子を冷却する固定子冷却水クーラと、前記発電機内部に封入された冷却媒体である水素ガスを冷却する水素ガスクーラと、前記固定子冷却水クーラおよび前記水素ガスクーラに冷却媒体である海水を供給する海水系統と、前記固定子冷却水の温度が設定温度になるように前記固定子冷却水クーラに供給される海水量を調節する固定子冷却水温度調節弁と、前記水素ガスの温度が設定温度になるように前記水素ガスクーラに供給される海水量を調節する水素ガス温度調節弁と、前記海水系統の海水温度に応じて前記固定子冷却水の設定温度および前記水素ガスの設定温度を変化させ前記固定子冷却水温度調節弁および前記水素ガス温度調節弁を調節する制御装置とを備えたことを特徴とする発電機の冷却装置。
【請求項５】
前記発電機の回転子の温度を検出する回転子温度検出器を設け、前記水素ガス圧力制御装置は、前記軸冷却水系統の軸冷却水温度または前記海水系統の海水温度に代えて、前記回転子温度検出器で検出された回転子温度に応じて前記水素ガス吸着設備が吸着する水素ガス量を調節することを特徴とする請求項１または請求項３記載の発電機の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷却媒体として水素を内部に封入して発電機を冷却する発電機の冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
発電機の固定子巻線や回転子巻線には、負荷状態に応じて励磁電流や負荷電流が流れ発熱することから、発電機内部に冷却媒体として水素を封入し冷却するようにした発電機がある。このような水素冷却方式の発電機では、さらに、固定子に冷却管を設けて固定子冷却水を供給し、固定子および固定子巻線を冷却するようにしたものがある。
【０００３】
図６は、そのような水素冷却方式の発電機の冷却装置の系統図である。水素ガスクーラ１は発電機内部に封入された水素ガスと熱交換を行い発電機の機内を冷却するものであり、固定子冷却水クーラ２は固定子の冷却管を循環する固定子冷却水と熱交換を行い固定子を冷却するものである。
【０００４】
水素ガスクーラ１および固定子冷却水クーラ２には、軸冷却水系統３から冷却媒体として軸冷却水が供給され、この軸冷却水は海水クーラ４で海水と熱交換され冷却される。すなわち、海水クーラ４には海水系統５から海水ポンプ６により海水が供給され、この海水と軸冷却水系統３の軸冷却水が熱交換されて軸冷却水が冷却される。そして、軸冷却水は、軸冷却水温度調節弁７により一定温度に調節され、軸冷却水ポンプ８により軸冷却水系統３を循環する。これにより、水素ガスクーラ１および固定子冷却水クーラ２には、冷却された一定温度の軸冷却水が供給される。
【０００５】
水素ガスクーラ１では、水素ガス温度調節弁９により、水素ガスの温度が設定温度になるように水素ガスクーラ１に供給される軸冷却水量を調節する。また、固定子冷却水クーラ２では、絞り弁１０で固定子冷却水クーラ２に供給される軸冷却水量を設定する。そして、固定子冷却水クーラ２で冷却された固定子冷却水は固定子冷却水系１１の固定子冷却水ポンプ１２により固定子冷却水系１１を循環し、固定子冷却水温度調節弁１３により、固定子冷却水の温度が設定温度になるように固定子冷却水量が調節される。これにより、固定子冷却水は固定子の冷却管に供給され固定子を冷却する。
【０００６】
この図６に示した発電機の冷却装置は、軸冷却水系統７の軸冷却水温度を軸冷却水温度調節弁７により一定温度に調整するようにしたものであるが、図７に示すように、軸冷却水系統７の軸冷却水温度は可変としたものもある。
【０００７】
図７に示した軸冷却水系統７の軸冷却水温度を可変としたものでは、固定子冷却水温度調節弁１３を軸冷却水系統７に設け、固定子冷却水の温度が設定温度になるように固定子冷却水クーラ２に供給される軸冷却水量を調節することになる。
【０００８】
このように、従来の発電機の冷却装置では、固定子冷却水系統１１の固定子冷却水温度および発電機機内の水素ガス温度は一定となるよう調節され、また発電機機内の水素ガス圧力も一定に保持されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、発電機は機内温度が低いと巻線の抵抗損が低下するため効率向上となり、また発電機の機内ガス圧が低いと機械損（風損）が低下するため効率向上となるので、発電機は機内温度および機内ガス圧を一定とすると、効率の向上が図れない。
【００１０】
すなわち、冬場のように軸冷却水を冷却する海水温度の低い場合であっても、軸冷却水の温度は一定に調節されるので、発電機の効率は一定となる。さらに、発電機の部分負荷帯においても発電機の機内の水素ガス圧力は一定に保持されるので、発電機の効率は一定となる。
【００１１】
また、発電機の設計は、定格負荷での温度上昇の高い条件と冷却水温度が高い条件にて最適設計されているので、部分負荷や海水温度が設計点より低い点では、最適運転点ではなくなり、発電機の効率向上を図ることができない。
【００１２】
さらに、軸冷却水を温度調節しない冷却装置では、軸冷却水の温度が低い冬場では、水素ガス温度調節弁９および固定子冷却水温度調節弁１３が軸冷却水量を絞るように調節するので、軸冷却水流量が少なくなる。従って、水素ガス温度調節弁９や固定子冷却水温度調節弁１３の開度がその制御範囲を逸脱することがあり、その場合には、ハンチング現象を起こす。
【００１３】
本発明の目的は、海水温度が低いときや発電機の低負荷運転時においても発電機の効率向上が図れる発電機の冷却装置を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明に係る発電機の冷却装置は、発電機の固定子に固定子冷却水を供給し前記固定子を冷却する固定子冷却水クーラと、前記発電機内部に封入された冷却媒体である水素ガスを冷却する水素ガスクーラと、前記固定子冷却水クーラおよび前記水素ガスクーラに冷却媒体である軸冷却水を供給する軸冷却水系統と、前記軸冷却水を海水で冷却する海水クーラと、前記固定子冷却水の温度が設定温度になるように前記固定子冷却水クーラに供給される軸冷却水量を調節する固定子冷却水温度調節弁と、前記水素ガスの温度が設定温度になるように前記水素ガスクーラに供給される軸冷却水量を調節する水素ガス温度調節弁と、前記発電機内部の水素ガスを吸着して前記発電機内部の機内圧力を変化させる水素ガス吸着設備と、前記軸冷却水系統の軸冷却水温度に応じて前記水素ガス吸着設備が吸着する水素ガス量を調節する水素ガス圧力制御装置とを備えたことを特徴とする。
【００１５】
請求項１の発明に係る発電機の冷却装置においては、海水クーラで冷却された軸冷却水系統の軸冷却水は、温度調節されずに水素ガスクーラおよび固定子冷却水クーラに供給される。固定子冷却水温度調節弁は、固定子冷却水の温度が設定温度になるように固定子冷却水クーラに供給される軸冷却水量を調節し、水素ガス温度調節弁は、水素ガスの温度が設定温度になるように水素ガスクーラに供給される軸冷却水量を調節する。そして、水素ガス圧力制御装置は、軸冷却水系統の軸冷却水温度に応じて水素ガス吸着設備が吸着する水素ガス量を調節し、発電機の機内圧力を変化させる。これにより、軸冷却水の温度が低い場合には発電機機内の圧力を低下させて、発電機の風損を低減させるので効率向上となる。また、水素ガス圧力が低下することから軸冷却水量が多く必要となり、水素ガス温度調節弁や固定子冷却水温度調節弁のハンチング現象が抑制される。
【００１６】
請求項２の発明に係る発電機の冷却装置は、発電機の固定子に固定子冷却水を供給し前記固定子を冷却する固定子冷却水クーラと、前記発電機内部に封入された冷却媒体である水素ガスを冷却する水素ガスクーラと、前記固定子冷却水クーラおよび前記水素ガスクーラに冷却媒体である軸冷却水を供給する軸冷却水系統と、前記軸冷却水を海水で冷却する海水クーラと、前記固定子冷却水の温度が設定温度になるように前記固定子冷却水クーラに供給される軸冷却水量を調節する固定子冷却水温度調節弁と、前記水素ガスの温度が設定温度になるように前記水素ガスクーラに供給される軸冷却水量を調節する水素ガス温度調節弁と、前記軸冷却水系統の軸冷却水温度に応じて前記固定子冷却水の設定温度および前記水素ガスの設定温度を変化させ前記固定子冷却水温度調節弁および前記水素ガス温度調節弁を調節する制御装置とを備えたことを特徴とする。
【００１７】
請求項２の発明に係る発電機の冷却装置においては、海水クーラで冷却された軸冷却水系統の軸冷却水は、温度調節されずに水素ガスクーラおよび固定子冷却水クーラに供給される。制御装置は、軸冷却水系統の軸冷却水温度に応じて固定子冷却水の設定温度および水素ガスの設定温度を変化させる。固定子冷却水温度調節弁は、固定子冷却水の温度が制御装置で変更された設定温度になるように固定子冷却水クーラに供給される軸冷却水量を調節し、水素ガス温度調節弁は、水素ガスの温度が制御装置で変更された設定温度になるように水素ガスクーラに供給される軸冷却水量を調節する。これにより、軸冷却水の温度が低い場合には発電機機内の温度を低下させるので効率向上となる。また、発電機機内の温度を低下させることから軸冷却水量が多く必要となり、水素ガス温度調節弁や固定子冷却水温度調節弁のハンチング現象が抑制される。
【００１８】
請求項３の発明に係る発電機の冷却装置は、発電機の固定子に固定子冷却水を供給し前記固定子を冷却する固定子冷却水クーラと、前記発電機内部に封入された冷却媒体である水素ガスを冷却する水素ガスクーラと、前記固定子冷却水クーラおよび前記水素ガスクーラに冷却媒体である海水を供給する海水系統と、前記固定子冷却水の温度が設定温度になるように前記固定子冷却水クーラに供給される海水量を調節する固定子冷却水温度調節弁と、前記水素ガスの温度が設定温度になるように前記水素ガスクーラに供給される海水量を調節する水素ガス温度調節弁と、前記発電機内部の水素ガスを吸着して前記発電機内部の機内圧力を変化させる水素ガス吸着設備と、前記海水系統の海水温度に応じて前記水素ガス吸着設備が吸着する水素ガス量を調節する水素ガス圧力制御装置とを備えたことを特徴とする。
【００１９】
請求項３の発明に係る発電機の冷却装置においては、冷却媒体である海水系統からの海水は、温度調節されずに水素ガスクーラおよび固定子冷却水クーラに供給される。固定子冷却水温度調節弁は、固定子冷却水の温度が設定温度になるように固定子冷却水クーラに供給される海水量を調節し、水素ガス温度調節弁は、水素ガスの温度が設定温度になるように水素ガスクーラに供給される海水量を調節する。そして、水素ガス圧力制御装置は、海水系統の海水温度に応じて水素ガス吸着設備が吸着する水素ガス量を調節し、発電機の機内圧力を変化させる。これにより、海水の温度が低い場合には発電機機内の圧力を低下させて、発電機の風損を低減させるので効率向上となる。また、水素ガス圧力が低下することから海水量が多く必要となり、水素ガス温度調節弁や固定子冷却水温度調節弁のハンチング現象が抑制される。
【００２０】
請求項４の発明に係る発電機の冷却装置は、発電機の固定子に固定子冷却水を供給し前記固定子を冷却する固定子冷却水クーラと、前記発電機内部に封入された冷却媒体である水素ガスを冷却する水素ガスクーラと、前記固定子冷却水クーラおよび前記水素ガスクーラに冷却媒体である海水を供給する海水系統と、前記固定子冷却水の温度が設定温度になるように前記固定子冷却水クーラに供給される海水量を調節する固定子冷却水温度調節弁と、前記水素ガスの温度が設定温度になるように前記水素ガスクーラに供給される海水量を調節する水素ガス温度調節弁と、前記海水系統の海水温度に応じて前記固定子冷却水の設定温度および前記水素ガスの設定温度を変化させ前記固定子冷却水温度調節弁および前記水素ガス温度調節弁を調節する制御装置とを備えたことを特徴とする。
【００２１】
請求項４の発明に係る発電機の冷却装置おいては、冷却媒体である海水系統からの海水は、温度調節されずに水素ガスクーラおよび固定子冷却水クーラに供給される。制御装置は、海水温度に応じて固定子冷却水の設定温度および水素ガスの設定温度を変化させる。固定子冷却水温度調節弁は、固定子冷却水の温度が制御装置で変更された設定温度になるように固定子冷却水クーラに供給される海水量を調節し、水素ガス温度調節弁は、水素ガスの温度が制御装置で変更された設定温度になるように水素ガスクーラに供給される海水量を調節する。これにより、海水の温度が低い場合には発電機機内の温度を低下させるので効率向上となる。また、発電機機内の温度を低下させることから海水量が多く必要となり、水素ガス温度調節弁や固定子冷却水温度調節弁のハンチング現象が抑制される。
【００２２】
請求項５の発明に係る発電機の冷却装置は、請求項１または請求項３の発明において、前記発電機の回転子の温度を検出する回転子温度検出器を設け、前記水素ガス圧力制御装置は、前記軸冷却水系統の軸冷却水温度または前記海水系統の海水温度に代えて、前記回転子温度検出器で検出された回転子温度に応じて前記水素ガス吸着設備が吸着する水素ガス量を調節することを特徴とする。
【００２３】
請求項５の発明に係る発電機の冷却装置においては、請求項１または請求項３の発明の作用に加え、水素ガス圧力制御装置は、軸冷却水系統の軸冷却水温度または海水系統の海水温度に代えて、回転子温度検出器で検出された回転子温度に応じて水素ガス吸着設備が吸着する水素ガス量を調節する。これにより、発電機の回転子温度が低下して回転子温度が低い低負荷運転時にも発電機機内圧を低下させることができる。従って、部分負荷時にも風損を低減し発電機の効率向上を図ることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の第１の実施の形態に係る発電機の冷却装置の構成図である。
【００２５】
水素ガスクーラ１は発電機１４の内部に封入された水素ガスと熱交換を行い発電機１４の機内を冷却するものであり、水素ガス温度検出器１５により検出された水素ガス温度が設定温度になるように、軸冷水系統３の水素ガス温度調節弁９を調節し、水素ガスクーラ１に供給される軸冷却水量を調節する。これにより、水素ガスは冷却され発電機１４内部を冷却する。
【００２６】
また、固定子冷却水クーラ２は固定子の冷却管を循環する固定子冷却水と熱交換を行い固定子を冷却するものであり、固定子冷却水温度検出器１６で検出された固定子冷却水温度が設定温度になるように、軸冷却水系統３の固定子冷却水温度調節弁１３を調節し、固定子冷却水クーラ２に供給される軸冷却水量を調節する。固定子冷却水クーラ２で冷却された固定子冷却水は固定子冷却水系１１の固定子冷却水ポンプ１２により固定子冷却水系１１を循環し、発電機１４の固定子を冷却する。
【００２７】
水素ガスクーラ１および固定子冷却水クーラ２には、軸冷却水系統３から海水クーラ４で冷却された軸冷却水が供給される。海水クーラ４には海水系統５から海水ポンプ６により海水が供給され、この海水と軸冷却水系統３の軸冷却水が熱交換されて軸冷却水が冷却される。そして、軸冷却水は温度調節されずに軸冷却水ポンプ８により軸冷却水系統３を循環し、水素ガスクーラ１および固定子冷却水クーラ２に供給される。冷却媒体の温度制御は、上述のように、水素ガス温度調節弁９および固定子冷却水温度調節弁１３で軸冷却水量を調節することにより行われる。
【００２８】
また、発電機１４には水素ガス流量調節弁１７を介して水素ガス吸着設備１８が設けられている。水素ガス吸着設備１８は水素ガスを吸着したり放出したりする水素ガス吸着合金を有し、水素ガス流量調節弁１７の開度調節により発電機１４機内の水素ガス圧を調節する。水素ガス流量調節弁１７は水素ガス圧力制御装置１９により制御される。
【００２９】
水素ガス圧力制御装置１９は、軸冷却水温度検出器２０で検出された軸冷却水温度に応じて、水素ガス圧力検出器２１で検出された発電機１４の機内の水素ガス圧力が所定値になるように水素ガス流量調節弁１７を調節する。すなわち、軸冷却水温度に応じて水素ガス吸着設備１８が吸着する水素ガス量を調節し、発電機１４の機内の圧力を制御する。
【００３０】
発電機１４の機内圧や冷却水流量は、夏場の海水温度の高い場合を想定して設計されているので、軸冷却水温度検出器２０にて検出した軸冷却水温度がある温度以下となった場合に、水素ガス圧力制御装置１９により発電機１４の機内の水素ガスを水素ガス吸着設備１８にて吸収する。この場合、水素ガス圧力制御装置１９は、発電機１４の機内の水素ガス圧力を水素ガス圧力検出器２１で監視し、発電機１４の機内圧を所定値に低下させる。
【００３１】
一方、軸冷却水温度がある温度以上となった場合に水素ガス圧力制御装置１９により発電機１４の機内へ水素ガスを水素ガス吸着設備１８より放出する。この場合も、発電機１４の機内の水素圧力を水素ガス圧力検出器２１にて監視し、発電機１４の機内圧を所定値に上昇させる。
【００３２】
ここで、水素ガス圧力制御装置１９が発電機１４の機内ガス圧力を制御開始する設定値には不感帯を設ける。これは、軸冷却水温度の少しの変化による発電機４の機内ガス圧力の設定値の切り替えのハンチング現象を抑えるためである。
【００３３】
第１の実施の形態によれば、発電機１４の水素ガスクーラ１や固定子冷却水クーラ２を冷却する軸冷却水の温度を実測し、水素ガス圧力制御装置により発電機機１４の機内圧力を制御するので、軸冷却水の温度が低い場合には発電機１４の機内の圧力を低下させ、発電機１４の効率を下げることなく適正に発電機１４を冷却できる。
【００３４】
すなわち、水素ガス圧力が低下することから、発電機１４の風損を低減でき効率向上となる。また、水素ガス圧力が低下することから冷却媒体である軸冷却水流量が多く必要となり、冬場の軸冷却水の温度が低い場合にも軸冷却水流量が増える。従って、水素ガス温度調節弁９や固定子冷却水温度調節弁１３のハンチング現象を抑制できる。
【００３５】
次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。図２は本発明の第２の実施の形態に係る発電機の冷却装置の構成図である。この第２の実施の形態は、軸冷却水系統の軸冷却水温度に応じて固定子冷却水の設定温度および水素ガスの設定温度を変化させるようにしたものであり、軸冷却水（海水）の温度が低いときは低い設定温度として発電機の効率を高めるようにしたものである。図１に示した第１の実施の形態と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。
【００３６】
軸冷却水温度検出器２０で検出された軸冷却水系統３の軸冷却水温度、水素ガス温度検出器１５により検出された水素ガス温度および固定子冷却水温度検出器１６で検出された固定子冷却水温度は制御装置２２に入力される。
【００３７】
制御装置２２は、軸冷却水温度検出器２０で検出された軸冷却水系統３の軸冷却水温度に応じて、固定子冷却水の設定温度および水素ガスの設定温度を変化させ、その変化させた設定値に基づき水素ガス温度調節弁９および固定子冷却水温度調節弁１３を調節する。これにより、軸冷却水（海水）の温度が低いときは低い設定温度として発電機の効率を高める。
【００３８】
軸冷却水温度検出器２０にて検出された軸冷却水温度がある温度以下となった場合に、制御装置２２により発電機１４の固定子冷却水クーラ２の固定子冷却水温度調節弁１３と水素ガス温度調節弁９のそれぞれの温度設定値をある設定値へ自動で設定変更する。また、軸冷却水温度がある温度以上となった場合に制御装置２２により発電機１４の固定子冷却水クーラ２の固定子冷却水温度調節弁１３と水素ガス温度調節弁９のそれぞれの温度設定値を定格時の設定値へ自動で変更する。
【００３９】
ここで、軸冷却水温度の少しの変化による温度設定値の切り替えのハンチング現象を抑えるため、切り替えのための温度設定値に不感帯を設ける。さらに、発電機１４の機内温度設定値を変更することになるので、その変更指令を基に発電機１４の機内温度の警報設定値も自動で変更する。
【００４０】
第２の実施の形態によれば、発電機１４の固定子冷却水クーラ２や水素ガスクーラ１を冷却する軸冷却水の温度、固定子冷却水温度および機内水素ガス温度を制御装置に２２取り込み、制御装置２２により温調弁の温度設定値を変更するので、軸冷却水の温度が低い場合には固定子クーラ２や水素ガスクーラ１の設定温度を低下させる。これにより、発電機１４の機内温度が低下し、発電機１４の効率向上となる。
【００４１】
また、発電機１４の機内温度を低下させることから軸冷却水量が多く必要となり、冬場の軸冷却水の温度が低い場合にも流量が増える。従って、水素ガス温度調節弁９や固定子冷却水温度調節弁１３のハンチング現象を抑制できる。さらに、制御切替の設定温度に不感帯を設けるので，設定値の切替時のハンチング現象を抑制できる。
【００４２】
次に、本発明の第３の実施の形態を説明する。図３は本発明の第３の実施の形態に係る発電機の冷却装置の構成図である。この第３の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態に対し、軸冷却水系統３を省略し、直接的に海水を水素ガスクーラ１および固定子冷却水クーラ２に供給するようにしたものである。図１に示した構成要素と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。
【００４３】
水素ガスクーラ１および固定子冷却水クーラ２には、海水系統５から海水ポンプ６により海水が直接的に供給される。水素ガスクーラ１では、海水と発電機１４の機内の水素ガスとの間で熱交換されて水素ガスが冷却される。また、固定子冷却水クーラ２では、海水と固定子冷却水との間で熱交換されて固定子冷却水が冷却される。
【００４４】
そして、水素ガスクーラ１および固定子冷却水クーラ２に供給される海水量は、水素ガス温度調節弁９および固定子冷却水温度調節弁１３で調節される。すなわち、水素ガス温度調節弁９は、水素ガスの温度が設定温度になるように水素ガスクーラ１に供給される海水量を調節し、固定子冷却水温度調節弁１３は、固定子冷却水温度がその設定温度になるように固定子冷却水クーラ２に供給される海水量を調節する。
【００４５】
海水系統５には海水温度を検出する海水温度検出器２３が設けられ、海水温度検出器２３で検出された海水温度は、水素ガス温度制御装置１９に入力される。水素ガス圧力制御装置１９は、海水温度検出器２３で検出された海水温度に応じて、水素ガス圧力検出器２１で検出された発電機１４の機内の水素ガス圧力が所定値になるように水素ガス流量調節弁１７を調節する。すなわち、海水温度に応じて水素ガス吸着設備１８が吸着する水素ガス量を調節し、発電機１４の機内の圧力を制御する。
【００４６】
この第３の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同等の作用効果が得られる。第１の実施の形態と比較し、軸冷却水系統３が省略されているので、海水クーラ４が不要となり設備が簡素化される。
【００４７】
次に、本発明の第４の実施の形態を説明する。図４は本発明の第４の実施の形態に係る発電機の冷却装置の構成図である。この第４の実施の形態は、図２に示した第２の実施の形態に対し、軸冷却水系統３を省略し、直接的に海水を水素ガスクーラ１および固定子冷却水クーラ２に供給するようにしたものである。図２に示した構成要素と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。
【００４８】
水素ガスクーラ１および固定子冷却水クーラ２には、海水系統５から海水ポンプ６により海水が直接的に供給される。水素ガスクーラ１では、海水と発電機１４の機内の水素ガスとの間で熱交換されて水素ガスが冷却される。また、固定子冷却水クーラ２では、海水と固定子冷却水との間で熱交換されて固定子冷却水が冷却される。また、海水系統５には海水温度を検出する海水温度検出器２３が設けられ、海水温度検出器２３で検出された海水温度は制御装置２２に入力される。
【００４９】
制御装置２２には、海水温度検出器２３で検出された軸冷却水系統３の軸冷却水温度に加え、水素ガス温度検出器１５により検出された水素ガス温度および固定子冷却水温度検出器１６で検出された固定子冷却水温度も入力され、制御装置２２は、軸冷却水温度検出器２０で検出された軸冷却水系統３の軸冷却水温度に応じて、固定子冷却水の設定温度および水素ガスの設定温度を変化させる。そして、その変化させた設定値に基づき水素ガス温度調節弁９および固定子冷却水温度調節弁１３を調節する。これにより、海水温度が低いときは低い設定温度として発電機の効率を高める。
【００５０】
海水温度検出器２３により検出した海水温度がある温度以下となった場合に、制御装置２２により発電機１４の固定子冷却水クーラ２の固定子冷却水温度調節弁１３と水素ガス温度調節弁９のそれぞれの温度設定値をある設定値へ自動で設定変更する。
【００５１】
また、海水温度がある温度以上となった場合に、制御装置２２により発電機１４の固定子冷却水クーラ２の固定子冷却水温度調節弁１３と水素ガス温度調節弁９のそれぞれの温度設定値を定格時の設定値へ自動で変更する。
【００５２】
ここで、海水温度の少しの変化による温度設定値の切り替えのハンチング現象を抑えるため、切り替えのための温度設定値に不感帯を設ける。さらに、発電機機１４の内温度値を変更することになるので、その変更指令を基に発電機１４の機内温度の警報設定値も自動で変更する。
【００５３】
第４の実施の形態によれば、第２の実施の形態と同等の作用効果が得られる。第２の実施の形態と比較し、軸冷却水系統３が省略されているので、海水クーラ４が不要となり設備が簡素化される。
【００５４】
次に、本発明の第５の実施の形態を説明する。図５は本発明の第５の実施の形態に係る発電機の冷却装置の説明図である。この第５の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態または図３に示した第３の実施の形態に対し、発電機１４の回転子２４の温度を検出する回転子温度検出器２５を設け、水素ガス圧力制御装置１９は、軸冷却水系統の軸冷却水温度または海水系統の海水温度に代えて、回転子温度検出器２５で検出された回転子温度に応じて水素ガス吸着設備１８が吸着する水素ガス量を調節するようにしたものである。
【００５５】
水素ガス圧力制御装置１９は、回転子温度検出器２５にて検出した回転子温度がある温度以下となった場合に、水素ガス量調節弁１７を開き発電機１４の機内の水素ガスを水素ガス吸着設備１８にて吸収する。この場合、発電機１４の機内圧力を水素ガス圧力検出器２１で監視しながら発電機１４の機内圧力をある設定値に低下させる。
【００５６】
また、水素ガス圧力制御装置１９は回転子温度がある温度以上となった場合に、発電機１４の機内へ水素ガスを水素ガス吸着設備１８より放出する。この場合、発電機１４の機内圧力を水素ガス圧力検出器２１で監視しながら、発電機１４の機内圧力をある設定値に上昇させる。さらに、発電機１４の機内ガス圧値を変更することになるので、そのガス圧制御値の指令を基に警報設定値も自動で変更する。
【００５７】
第５の実施の形態によれば、発電機１４の回転子温度を実測し、水素ガス圧力制御装置１９により、発電機１４の回転子温度が回転子温度が低い場合には発電機１４の機内の水素ガス圧力を低下させる。これにより、低負荷運転時において発電機１４の機内圧を低下させることができるので、風損を低減し発電機の効率向上が出来る。
【００５８】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、発電機の機内温度低下による抵抗損の低減や発電機機内ガス圧低下による機械損の低減ができる。従って、効率向上となり，かつ固定子冷却水クーラや水素ガスクーラを冷却する一次冷却水の夏場と冬場の温度差が大きいときでも温度調節弁のハンチング現象を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る発電機の冷却装置の構成図。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る発電機の冷却装置の構成図。
【図３】本発明の第３の実施の形態に係る発電機の冷却装置の構成図。
【図４】本発明の第４の実施の形態に係る発電機の冷却装置の構成図。
【図５】本発明の第５の実施の形態に係る発電機の冷却装置の説明図。
【図６】従来の水素冷却方式の発電機の冷却装置の一例を示す系統図。
【図７】従来の水素冷却方式の発電機の冷却装置の他の一例を示す系統図。
【符号の説明】
１…水素ガスクーラ、２…固定子冷却水クーラ、３…軸冷却水系統、４…海水クーラ、５…海水系統、６…海水ポンプ、７…軸冷却水温度調節弁、８…軸冷却水ポンプ、９…水素ガス温度調節弁、１０…絞り弁、１１…固定子冷却水系、１２…固定子冷却水ポンプ、１３…固定子冷却水温度調節弁、１４…発電機、１５…水素ガス温度検出器、１６…固定子冷却水温度検出器、１７…水素ガス流量調節弁、１８…水素ガスを水素ガス吸着設備、１９…水素ガス圧力制御装置、２０…軸冷却水温度検出器、２１…水素ガス圧力検出器、２２…制御装置、２３…海水温度検出器、２４…回転子、２５…回転子温度検出器
【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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