(57)【要約】  圧縮気体によって駆動される、空気圧モータを含む空気圧モータアセンブリ。空気圧モータアセンブリは、空気圧モータアセンブリを器具に対して磁気結合する磁石アセンブリを有する。空気圧モータを駆動するために使用された後、膨張してより低温になった気体は、磁石アセンブリを冷却する。こうして空気圧モータアセンブリは、そのようにしなければ磁石アセンブリがその最大動作温度に達するか又はそれを上回ってしまうと考えられる温度における器具への使用を可能にすることができる。空気圧モータアセンブリを含む流れ誘発システム。空気圧モータアセンブリの一部である磁石アセンブリも同様に冷却する空気圧モータアセンブリを動作させる方法。
2018532947.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体を受け入れるように構成された空気圧モータであって、当該空気圧モータで受け入れる前記気体は圧縮気体であり、前記気体は当該空気圧モータを回転するよう駆動するため当該空気圧モータを通って循環し、当該空気圧モータはさらに、前記気体が当該空気圧モータを駆動した後、前記気体を出力するように構成されている、空気圧モータと、
前記空気圧モータに連結された磁石アセンブリであって、前記空気圧モータは当該磁石アセンブリを回転させるように構成されている、磁石アセンブリと、
前記磁石アセンブリに対し熱的に連結され、前記空気圧モータから出力された前記気体を受け入れるように構成された冷却用構造であって、当該冷却用構造で受け入れた前記気体は、当該冷却用構造を通って循環し、前記気体は前記空気圧モータ及び当該冷却用構造のうちの少なくとも一方を通って循環するときに膨張し、前記気体の膨張は冷却された気体を得るために前記気体の温度の低下をひき起こし、当該冷却用構造は当該冷却用構造内を循環する冷却された気体に対して前記磁石アセンブリからの熱を伝達する、冷却用構造と、
を含む空気圧モータアセンブリ。
【請求項２】
前記磁石アセンブリは、他の磁石アセンブリに対して磁気結合して前記他の磁石アセンブリを回転させるように構成されている、請求項１に記載の空気圧モータアセンブリ。
【請求項３】
前記磁石アセンブリが、導電性金属プレートアセンブリ内に渦電流を発生させるように構成され、前記渦電流は前記磁石アセンブリを前記導電性金属プレートアセンブリに磁気結合させて前記導電性金属プレートアセンブリを回転させる、請求項１に記載の空気圧モータアセンブリ。
【請求項４】
前記冷却用構造が冷却ジャケットである、請求項１に記載の空気圧モータアセンブリ。
【請求項５】
前記冷却用構造がコイルである、請求項１に記載の空気圧モータアセンブリ。
【請求項６】
前記空気圧モータが、ディスクフローモータ、タービン及びテスラタービンのうちの１つである、請求項１に記載の空気圧モータアセンブリ。
【請求項７】
液体中で流れを誘発するための流れ誘発システムにおいて、
気体を受け入れるように構成された空気圧モータであって、当該空気圧モータで受け入れる前記気体は圧縮気体であり、前記気体は当該空気圧モータを回転するよう駆動するために当該空気圧モータを通って循環し、当該空気圧モータはさらに、前記気体が当該空気圧モータを駆動した後、前記気体を出力するように構成されている、空気圧モータと、
前記空気圧モータに連結された磁石アセンブリであって、前記空気圧モータは当該磁石アセンブリを回転させるように構成されている、磁石アセンブリと、
前記磁石アセンブリに磁気結合され、液体中に浸漬するように構成された流れ誘発器アセンブリを有するシャフトアセンブリであって、前記磁石アセンブリが当該シャフトアセンブリを回転させるように構成され、前記流れ誘発器アセンブリが前記液体中で流れを誘発する、シャフトアセンブリと、
前記磁石アセンブリに対し熱的に連結され、前記空気圧モータから出力された前記気体を受け入れるように構成された冷却用構造であって、当該冷却用構造で受け入れた前記気体は、当該冷却用構造を通って循環し、前記気体は前記空気圧モータ及び当該冷却用構造のうちの少なくとも一方を通って循環するときに膨張し、前記気体の膨張は冷却を得るために前記気体の温度の低下をひき起こし、当該冷却用構造は当該冷却用構造内を循環する冷却された気体に対して前記磁石アセンブリからの熱を伝達する、冷却用構造と、
を含む、流れ誘発システム。
【請求項８】
前記空気圧モータ及び前記シャフトアセンブリに連結される前記磁石アセンブリが、第１の磁石アセンブリであり、前記シャフトアセンブリは、前記第１の磁石アセンブリに対して磁気結合する第２の磁石アセンブリを含む、請求項７に記載の流れ誘発システム。
【請求項９】
シャフトアセンブリが導電性金属プレートアセンブリを有し、前記磁石アセンブリが、導電性金属プレートアセンブリ内に渦電流を発生させるように構成され、前記渦電流は前記磁石アセンブリを前記導電性金属プレートアセンブリに磁気結合させて前記導電性金属プレートアセンブリを回転させる、請求項７に記載の流れ誘発システム。
【請求項１０】
前記冷却用構造が冷却ジャケットである、請求項７に記載の流れ誘発システム。
【請求項１１】
前記冷却用構造が、前記磁石アセンブリを取り囲むコイルである、請求項７に記載の流れ誘発システム。
【請求項１２】
前記空気圧モータが、ディスクフローモータ、タービン及びテスラタービンのうちの１つである、請求項７に記載の流れ誘発システム。
【請求項１３】
前記流れ誘発器アセンブリがインペラ、プロペラ及びフロープレートのうちの１つを含む、請求項７に記載の流れ誘発システム。
【請求項１４】
前記磁石アセンブリと前記シャフトアセンブリとの間に形成されたハウジングをさらに含み、前記ハウジングは前記シャフトアセンブリの少なくとも一部分を収容するように構成されている、請求項７に記載の流れ誘発システム。
【請求項１５】
前記ハウジングに固定されたスラスト軸受磁石をさらに含み、前記スラスト軸受磁石が前記シャフトアセンブリを支持する、請求項１４に記載の流れ誘発システム。
【請求項１６】
前記ハウジングに固定されたセンタリング磁石をさらに含み、前記センタリング磁石が前記ハウジング内で前記シャフトアセンブリを中心に位置させる、請求項１４に記載の流れ誘発システム。
【請求項１７】
空気圧モータアセンブリを動作させる方法において、
空気圧モータを通って気体を循環させて、前記空気圧モータを回転するよう駆動するステップであって、前記空気圧モータが当該空気圧モータに連結された器具に対してトルクを伝達するように構成されている、ステップと、
前記空気圧モータを駆動した前記気体を冷却用構造へと誘導するステップであって、前記冷却用構造が前記器具に対して熱的に連結されている、ステップと、
前記気体を前記冷却用構造を通って循環させるステップであって、前記気体は、前記空気圧モータ及び前記冷却用構造のうちの少なくとも一方を通って循環するときに膨張し、前記気体の膨張が、冷却された気体を得るために前記気体の温度の低下をひき起こす、ステップと、
前記冷却用構造内を循環する前記冷却された気体に対して前記器具からの熱を伝達するステップと、
を含む、方法。
【請求項１８】
気体を循環させるステップが窒素ガスを循環させるステップを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記冷却用構造内を循環する前記冷却された気体に対して前記器具からの熱を伝達するステップの後には前記冷却された気体を放出するステップが続いている、請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、空気圧モータアセンブリに関する。より詳細には、本開示は、空気圧モータを使用する流れ誘発システム及び空気圧モータアセンブリを動作させる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータと器具との間の磁気結合を使用するシステムは公知である。高温環境におけるこのようなシステムの使用は、温度が磁気結合のために用いられる磁石の最大動作温度より高い場合、禁止されている。これは、磁石の磁気特性がこのような温度において大幅に低下するからである。
【０００３】
磁石の冷却を可能にするシステムは確かに存在するものの、複雑で不具合を発生しやすい。
【０００４】
したがってモータと器具との間に磁気結合を使用するシステムの改良が望まれる。
【発明の概要】
【０００５】
本開示は、一部の実施形態において、空気圧モータ及び空気圧モータに連結された磁石アセンブリを含む空気圧モータアセンブリを提供する。空気圧モータアセンブリは同様に、磁石アセンブリに対して熱的に連結された冷却用構造も含んでいる。空気圧モータは圧縮気体によって駆動され、この気体は空気圧モータを駆動するために空気圧モータを通過した後、冷却用構造内を循環させられ、この冷却用構造が磁石アセンブリを冷却する。有利にも、圧縮気体が空気圧モータアセンブリに入った時点で、圧縮気体は膨張し、温度低下を起こし、これにより磁石アセンブリと気体との間のより良好な熱伝達が可能になる。本開示はさらに、他の実施形態において、本開示の空気圧モータアセンブリを使用した流れ誘発システムを提供する。したがって、磁石アセンブリを冷却することによって、本開示の空気圧モータアセンブリ及び流れ誘発システムは、昇温が磁石アセンブリ内に含まれる磁石の最大動作温度に達することを理由として、そのようにしなければ昇温が禁止されると思われる環境内で動作することができる。
【０００６】
本開示の第１の態様においては、気体を受け入れるように構成された空気圧モータであって、空気圧モータで受け入れる気体は圧縮気体であり、この気体は空気圧モータを回転するよう駆動するため空気圧モータを通って循環し、空気圧モータはさらに、気体が空気圧モータを駆動した後、この気体を出力するように構成されている、空気圧モータと、空気圧モータに連結された磁石アセンブリであって、空気圧モータはこの磁石アセンブリを回転させるように構成されている、磁石アセンブリと、磁石アセンブリに対し熱的に連結され、空気圧モータから出力された気体を受け入れるように構成された冷却用構造であって、冷却用構造で受け入れた気体は、冷却用構造を通って循環し、気体は空気圧モータ及び冷却用構造のうちの少なくとも一方を通って循環するときに膨張し、冷却された気体を得るために気体の膨張は気体の温度の低下をひき起こし、冷却用構造はこの冷却用構造内を循環する冷却された気体に対して磁石アセンブリからの熱を伝達する、冷却用構造と、を含む空気圧モータアセンブリが提供されている。
【０００７】
本開示の第２の態様においては、液体中で流れを誘発するための流れ誘発システムにおいて、気体を受け入れるように構成された空気圧モータであって、空気圧モータで受け入れる気体は圧縮気体であり、この気体は空気圧モータを回転するよう駆動するため空気圧モータを通って循環し、空気圧モータはさらに、気体が空気圧モータを駆動した後、この気体を出力するように構成されている、空気圧モータと、空気圧モータに連結された磁石アセンブリであって、空気圧モータはこの磁石アセンブリを回転させるように構成されている、磁石アセンブリと、磁石アセンブリに磁気結合され、液体中に浸漬するように構成された流れ誘発器アセンブリを有するシャフトアセンブリであって、磁石アセンブリがシャフトアセンブリを回転させるように構成され、流れ誘発器アセンブリが液体中で流れを誘発する、シャフトアセンブリと、磁石アセンブリに対し熱的に連結され、空気圧モータから出力された気体を受け入れるように構成された冷却用構造であって、冷却用構造で受け入れた気体は、冷却用構造を通って循環し、気体は空気圧モータ及び冷却用構造のうちの少なくとも一方を通って循環するときに膨張し、冷却された気体を得るために気体の膨張は気体の温度の低下をひき起こし、冷却用構造はこの冷却用構造内を循環する冷却された気体に対して磁石アセンブリからの熱を伝達する、冷却用構造と、を含む流れ誘発システムが提供されている。
【０００８】
本開示の他の態様及び特徴は、添付図と併せて具体的実施形態についての以下の説明を精査した時点で、当業者には明白となるものである。
【０００９】
本開示の実施形態についてここで、添付図を参照しながら、単なる一例として説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１Ａ】本開示に係る流れ誘発システムの一実施形態の立面切断図を示す。
【図１Ｂ】図１Ａの流れ誘発システムのいくつかの要素の底面切断図を示す。
【図１Ｃ】図１Ａの流れ誘発システムのいくつかの要素の側面立面図を示す。
【図２】図１の流れ誘発システムの上面切断斜視図を示す。
【図３】本開示の流れ誘発システムの別の実施形態の断面切断図を示す。
【図４】図１の流れ誘発システムの斜視切断分解図を示す。
【図５】シャフト及び流れ誘発器アセンブリが連結されている導電性金属プレートから離隔した空気圧モータ及び磁石のアセンブリの側面立面図を示す。
【図６】本開示の流れ誘発システム内で使用可能である冷却用構造の一実施例を示す。
【図７】本開示に係る空気圧モータアセンブリを動作させる方法の一実施例のフローチャートを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
概して、本開示は、空気圧モータ及びこの空気圧モータに連結された磁石を含む空気圧モータアセンブリを提供する。これらの磁石は、空気圧モータの動力供給時点で回転させられるシャフトアセンブリに対して磁気結合される。空気圧モータは、この空気圧モータに動力供給する圧縮気体（又はより一般的には圧縮流体）を受け入れるように構成されている。空気圧モータはさらに、圧縮気体を空気圧モータから、磁石と熱的接触状態にあるジャケット（コンパートメント）を通って導くように構成されている。ジャケットは大気に向って通気されている。圧縮気体が空気圧モータに動力供給し、ジャケットを通って大気に導かれるにつれて、その圧力及び温度は低下する。ジャケットが磁石と熱的接触状態にあることから、磁石が気体よりも高温の場合、磁石から気体へと熱が伝達され、これにより磁石の冷却が可能になる。本開示の空気圧モータアセンブリは、それを超えると磁石の磁力が減少する磁石の最大動作温度に達し得る温度に磁石が付される高温環境において有利である。磁石の冷却を提供することにより、高温環境内でこれらの磁石の磁気特性を維持することができる。本開示の空気圧モータアセンブリは、器具を回転させるための任意の好適な器具に磁気結合することができる。この器具は、以下で説明するように、シャフトアセンブリであり得る。
【００１２】
本開示はさらに、本開示の空気圧モータアセンブリを使用する流れ誘発システムを提供する。流れ誘発システムは、液体中で流れを誘発するために使用される。一例として、液体は、溶融塩原子炉内に存在する溶融塩であり得る。
【００１３】
本開示に関連して、空気圧モータは、膨張する圧縮流体によって動力供給された場合に機械的仕事を行なうあらゆるタイプのモータを意味するものとして理解されなければならない。同様に、本開示に関連して、熱的接触状態にある要素とは、熱プロセスを通してエネルギを交換できる要素である。
【００１４】
図１Ａは、本開示の流れ誘発システム２０の一実施形態の立面切断図を示す。流れ誘発システム２０は、空気圧モータ２２及び空気圧モータに固定されたスリーブ２４を含む空気圧モータアセンブリを含む。スリーブ２４は、それに固定された磁石２６を有し、これらの磁石も同様に空気圧モータアセンブリの一部を成す。したがって、磁石２６は空気圧モータ２２に連結される。当業者であれば理解するように、磁石２６がスリーブ２４を介して空気圧モータ２２に連結されるものとして示されているにせよ、他の実施形態ではこれらの磁石を直接空気圧モータ２２に連結することが可能であり、それによって本開示の範囲から逸脱することはない。さまざまな要素（空気圧モータ、スリーブ、磁石）間の連結は、例えば締結具、はんだ、複数の要素により画定される相互連結用噛合機能部などの任意の好適な連結手段を通して達成可能である。さらに他の実施形態においては、スリーブの代りに、磁石を空気圧モータに連結する個別の連結用部材が存在していてよい。
【００１５】
さらに、流れ誘発システム２０はハウジング３０及びこのハウジング内に格納されたシャフトアセンブリ３２を含む。スリーブ２４及び磁石２６は、ハウジング３０の一部分２８（この実施形態においては頂部部分）を包囲している。流れ誘発システム２０はさらに、空気圧モータ２２、スリーブ４２及び磁石２６を包囲するジャケット４２を有する。ジャケット４２は、ハウジング３０と熱的接触状態にある。ジャケット４２は、冷却構造の一例である。別の例としては、ハウジング３０を取り囲む冷却コイルであると考えられる。このようなコイルの一例が、本明細書の他の箇所で提供されている。ジャケット４２又は任意の代替的冷却用構造は空気圧モータアセンブリの一部である。
【００１６】
シャフトアセンブリ３２は、プレート３６に対して固定され、このプレートは、磁石２６に磁気結合されている磁石３８に固定されている。したがって、シャフトアセンブリ３２は磁石２６に対して磁気結合されている。シャフトアセンブリ３２及びハウジング３０の部分２８は、磁石３８とハウジングの部分２８との間の隙間（間隔）を画定するように構成されている。空気圧モータ２２、スリーブ２４、磁石２６及びハウジングの一部分２８は、磁石２６とハウジングの一部分２８との間に別の隙間を画定するように構成されている。流れ誘発システム２０は同様に、シャフト３２に連結された流れ誘発器アセンブリ５２も含んでおり、流れ誘発器アセンブリは、当該流れ誘発器アセンブリが内部に置かれている流体を圧送（移動、その流れの誘発）するように構成されている。この実施形態において、流れ誘発器アセンブリ５２は、シャフト３４に連結されている境界層ディスク型流れ誘発器５４を含む。
【００１７】
本実施形態において、空気圧モータ２２は、境界層ディスク型フロータービンである。圧縮気体は、ディスク型フロータービンに対して接線的に境界層ディスク型フロータービン内に入り、境界層ディスク型フロータービンの中央領域から退出する。本実施形態において、気体は空気圧モータ２２の中央底部領域から退出し、空気圧モータ２２とハウジング３０との間にエアクッションを形成する。そこから、気体はハウジング３０と磁石２６との間を下向きに流れる。他の実施形態において、空気圧モータアセンブリは、気体が空気圧モータの頂部中央領域から退出するように構成され得る。さらに他の実施形態において、空気圧モータアセンブリは、気体が空気圧モータの頂部中央領域及び底部中央領域の両方から退出するように構成され得る。
【００１８】
図１Ｂは、空気圧モータ２２、スリーブ２４、磁石２６、ハウジング３０の部分２８、プレート３６、プレート３６に固定された磁石３８、及びシャフト３４の底部切断図を示す。隙間２３が、図１Ｂに示されている。隙間２３は、磁石２６と部分２８との間にある。図１Ｂには別の隙間３１が示されている。隙間３１は、部分２８と磁石３８との間にある。図１Ｃは、図１Ｂの空気圧モータ２２、スリーブ２４及び磁石２６の側面立面切断図を示す。
【００１９】
ここで図１Ａを参照すると、空気圧モータ２２は、圧縮流体供給源（図示せず）から受け取った圧縮気体などの圧縮流体によって動力供給される。空気圧モータ２２に動力が供給されるにつれて、この空気圧モータは回転を開始し、磁石も同様に回転させる。磁石２６がシャフトアセンブリ３２の磁石３８に対し磁気結合されていることから、磁石３８及びシャフトアセンブリ３２全体も同様に回転し、流れ誘発器アセンブリ５２に、この流れ誘発器アセンブリが内部に置かれている液体内で流れを誘発させる。
【００２０】
流れ誘発システム２０は、圧縮流体を受け入れる流体入口４０を含む。圧縮流体は、空気圧モータ２２に動力供給を行ない、そこからハウジング３０を包囲するジャケット４２内へと退出する。圧縮流体が空気圧モータ２２へ動力を供給することによって圧力を失うにつれて、流体の温度は低下する。ジャケット４２は、もはや流体入口４０よりも低い圧力及び低い温度にある流体を放出する出口４４を有する。したがって、ジャケット４２内の流体の温度が、ジャケット４２と熱的接触状態にあるポンプシステムの要素の温度よりも低い場合、これらの要素の温度は、流体と該当する要素との間の温度差にしたがって、及び、要素の熱伝導率にしたがって、低下させられる。出口４４から退出した気体は、圧縮機（図示せず）に戻され再利用され得る。
【００２１】
本実施形態において、ハウジング３０は同様に、シャフトアセンブリ３２をハウジング内に維持するスラスト軸受磁石４８も含んでいる。本実施形態において、ハウジング３０はさらに、シャフトアセンブリ３２をハウジング３０内でセンタリングされた状態に維持するセンタリング磁石５０を含む。
【００２２】
もう一度図を参照すると、ジャケット４２は、ジャケット４２の間仕切り４３と、ジャケット４２により包囲されている要素（例えば、磁石２６、並びに、スラスト軸受磁石４８及びセンタリング磁石５０に連結されているハウジング３０）との間で、下向き（矢印１０により標示されている）に、空気圧モータ２２を退出する流体を導くように構成されている。間仕切り４４の底端部において、流体は、間仕切り４４とジャケット４２の外側壁４６との間を上向き（矢印１１により標示されている）に誘導される（流れる）。流体はその後、出口４４において放出される。
【００２３】
その結果として、流体がジャケット４２を通して空気圧モータ２２から出口４４に向かって伝播するにつれて、ジャケットによって包囲されている流れ誘発システムの要素は冷却される。例えば、磁石２６、スラスト軸受磁石４８及びセンタリング磁石５０は冷却される。磁石の冷却によって、冷却が無い場合であればさまざまな磁石の温度がこれらの磁石のそれぞれの最大動作温度に達するか又はそれを上回り、こうしてそれらの磁力及びそれらの設計目的である機能を実施する能力の多くを失なうことになる高温環境の中においてさえ、流れ誘発システム２０を使用することが可能となる。
【００２４】
当業者であれば理解するように、内側磁石３８の冷却は、まずはハウジング３０（これは静電シールドと呼ぶこともできるものである）を通り次にジャケット４２により冷却される外側磁石２６を通る、放射及び対流熱伝達により達成される。
【００２５】
図２は、図１の流れ誘発システム２０の頂部切断斜視図を示す。
【００２６】
図３は、本開示の流れ誘発システム２０の別の実施形態の断面切断図を示す。この実施形態において、流れ誘発システム２０は、原子炉炉心（図示せず）内の燃料として使用される溶融塩５１中で流れを誘発するために使用される。図３中の流れ誘発器アセンブリ５２は、約８００℃の温度又は他の任意の好適な温度にある可能性のある溶融塩中に沈められる。溶融塩のレベルは、図３において、ライン５３として示されている。原子炉炉心は、上部プレート６０のみが示されている容器内に位置設定されている。上部プレート６０は容器中に発生した熱から容器の外部を断熱する目的で、その上に形成された断熱層６２を有している。図３は同様に、空気圧モータ２２の上方及び下方の軸受表面５７、並びに、流れ誘発器アセンブリ５２の一部であるフローボウル６１も示している。
【００２７】
流れ誘発システム２０は、例えばボルト、溶接などの任意の好適な手段を通して容器に対し固定されている。シャフトアセンブリ３２は、流れ誘発システムのハウジング３０を通り、上部プレート６０内に画定された開口部６４を通って、容器の外側から容器の内側まで延在する。溶融塩５１の温度及び溶融塩５１と上部プレート６０との間の領域内の温度は、約７００℃であり得る。冷却用構造（例えばジャケット４２）内を循環する上述の冷却された気体が存在しなければ、開口部６４及びハウジング３０の全体にわたる温度は、多くのタイプの磁石について磁石自体の最大動作温度よりも高温である溶融塩５１の温度（約７００℃）より実質的に低くはならない。表１は、磁性材料とその最大動作温度（Ｔmax）及びそのキュリー温度（ＴCurie）のリストを示しており、ここでキュリー温度は、材料中の元素磁気モーメントがランダム化され材料が消磁されることになる温度である。
【００２８】
【表１】
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【００２９】
磁石がその最大動作温度に達するのを防止するため、圧縮気体、例えば窒素（Ｎ2）を、５０℃の温度で流体入口４０において流れ誘発器アセンブリ２０に提供することができる。膨張し冷却された気体は、磁石２６内及びハウジング３０内に存在する熱を、ハウジング３０を通して抽出し、一部の実施形態において、ハウジング内の温度を大部分の磁石の最大動作温度よりも低い３００℃よりもさらに低く保つことができる。流れ誘発器アセンブリ２０を循環する冷却された気体は、この流れ誘発器アセンブリから例えば約２５℃の温度で出口４４において退出する。当業者であれば理解するように、空気圧モータアセンブリは、この空気圧モータアセンブリの入力端における気体の任意の好適な温度で、任意の好適な圧力で、任意の好適な気体を用いて動作するように構成され得る。
【００３０】
一部の実施形態においては、磁石アセンブリに対して熱的に連結されることに加えて、本実施形態の冷却ジャケットは同様に、空気圧モータアセンブリ及び流れ誘発システムの外部環境に熱的にも連結される。こうしてジャケットは、同様に、この外部環境に対する冷却も提供する。
【００３１】
窒素以外の圧縮気体を用いて本開示の流れ誘発器アセンブリに動力供給し、これを冷却することも可能である。例えば、アルゴン、ヘリウム、ＣＯ２、空気などの不活性気体が比較的安価で豊富であり得る。
【００３２】
他の実施形態においては、本開示の流れ誘発システムを駆動し冷却するために圧縮気体を使用する代りに圧縮液体を使用することができる。このような液体の例としては、グリコール、鉱油、脱イオン水などがある。このような実施形態において、液体は、液体ジャケットを通って流れ、そこから熱を除去すると考えられる。
【００３３】
さらなる実施形態においては、本開示の流れ誘発器アセンブリを駆動し冷却するために、相変化流体を使用することができる。このような相変化流体の例としては、アンモニア、ハロカーボン製品、例えばジクロロジフルオロメタン（Ｆｒｅｏｎ−１２（商標））及びヒドロフルオロカーボンがあり、これらは、流体入口４０に進入した時点で液体であり得、流れ誘発システムに動力供給しこれを冷却するために使用される気体へと急速に膨張することができる。
【００３４】
他の実施形態において、非相変化流体が使用される場合、液体により動力供給されるモータが空気圧モータの代わりに使用されると考えられる。このような液体動力供給型モータとしては、例えば、衝動タービン、ベーンモータ及び境界層ディスク型フロータービンが含まれる。
【００３５】
さらなる実施形態においては、単純流体を用いて本開示の流れ誘発器アセンブリを駆動することができる。このような流体は同様に、例えば高温領域から断熱された隣接するチャンバ内で、流れ誘発器アセンブリの外部の放熱器などの冷却用装置に流体を通過させることによる冷却作用を提供できると考えられる。このような単純流体の例としては、鉛又はナトリウムなどの液体金属が含まれる。さらなる例としては、太陽エネルギーレシーバ内で使用されるような高温伝熱オイル、又は、ニトレート系塩、フッ化物若しくは塩化物系の溶融塩を含めた他の溶融塩がある。
【００３６】
図４は、図３の実施形態の斜視切断分解図を示す。一部の実施形態においては、図４に示されているように、ハウジング３０は、内部に形成されたセンタリング磁石５０及びスラスト軸受磁石５７を有することができる。スラスト軸受磁石５７は、シャフトアセンブリをハウジング３０内に保持し磁石２６と磁気結合して空気圧モータ２２（スリーブ２４を通して磁石２６に連結されている）をハウジング３０より上に保持する目的で、磁石３８と磁気結合するように構成されている。熟練者であれば理解するように、ハウジング３０とシャフトアセンブリ３２との間の他のタイプの結合も同様に、本開示の範囲内に入る。一例としては、任意の好適なスラスト玉軸受又は流体スラスト軸受を使用することができる。
【００３７】
熟練者であれば理解するように、圧縮流体により動力供給されるあらゆる好適なタイプの空気圧モータを、本開示の範囲から逸脱することなく使用してよい。このようなポンプモータは、例えば、ディスク型フローモータ、ベーンモータ、衝動タービン、反動タービン、テスラタービンなどを含むことができる。
【００３８】
さらに、空気圧モータ２２とシャフトアセンブリ３２との間の結合は磁気結合として示されているにせよ、他の好適な電磁ベースの結合を本開示の範囲から逸脱することなく使用することができると考えられる。このような電磁結合は、ポンプシャフトに連結された導電性金属プレート内で回転を誘発する回転する永久磁石の平担なプレートを伴う過電流システムを含むことができる。このようなシステムは、本開示に類似の密封型システムを提供するために、２つの回転プレートの間に静電シールドの平担な区分を有すると考えられる。図５は、スリーブ２４を通して磁石アセンブリ９０に連結された図１Ｃの空気圧モータ２２の側面立面図を示す。磁石アセンブリ９０は、シャフト９４が連結される導電性金属プレート９２に隣接する。流れ誘発器アセンブリ９６がシャフト９４に連結される。
【００３９】
図６は、本開示の流れ誘発システム内で使用可能な冷却用構造の別の実施例を示す。図６の冷却用構造は、この図ではコイルから分離した状態で示されているハウジング３０を取り囲むように構成されたコイル１１０である。コイル１１０は、膨張し冷却された気体（又はより一般的には冷却された流体）が中を循環するコイル管１１２でできている。気体は、コイル入力端１１４で空気圧モータ２２（図１）から入力され、コイル出力端１１６で出口４４（図１）へと出力される。コイル管１１２は、ハウジング３０と熱的接触状態で配置された場合にハウジング３０から熱を抽出し得る任意の好適な材料で製造され得る。
【００４０】
図１及び図２に示された流れ誘発器アセンブリ５２が境界層ディスク型流れ誘発器を含んでいるにせよ、本開示の範囲から逸脱することなく、他の任意の好適なタイプの流れ誘発器を使用することが可能である。例えば、任意の好適なインペラ又はプロペラを使用することができる。
【００４１】
本開示のポンプシステムは、ポンプシステムが溶融塩を圧送するように構成されている溶融塩原子炉などの高温環境内で使用可能である。
【００４２】
図７は、本開示に係る空気圧モータアセンブリを動作させる方法の一実施例のフローチャートである。アクション２００において、空気圧モータを回転するよう駆動するために、空気圧モータを通って気体が循環させられる。空気圧モータは、空気圧モータに動力供給することで器具にトルクが伝達されるような形で器具に結合される。アクション２０２において、空気圧モータを駆動した気体は、器具に対し熱的に連結された冷却用構造まで誘導される。アクション２０４では、気体は冷却用構造を通って循環させられる。気体は、空気圧モータ及び冷却用構造のうちの少なくとも一方を通って循環しているときに膨張する。気体の膨張は気体の温度低下をひき起こし、結果として冷却された気体が得られる。アクション２０６では、器具から冷却された気体へ熱が伝達される。
【００４３】
したがって、図７の方法は、気体で空気圧モータに動力供給すること及び空気圧モータにより駆動された器具を冷却するために同じ気体を使用することに関する。
【００４４】
本開示の流れ誘発システムに関連して、器具は、空気圧モータ２２に連結された図１に示されているシャフトアセンブリ３２であり得る。
【００４５】
説明を目的として、以上の記述においては、実施形態を充分に理解できるようにするために多くの詳細が明記されている。しかしながら、当業者にとって、これらの具体的詳細が必要とされないということは明白である。上述の実施形態は、単なる例であるよう意図されたものである。当業者であれば、特定の実施形態に対する改変、修正及び変更を行なうことができる。特許請求の範囲の範囲は、本明細書に明記される特定の実施形態により限定されるべきではなく、明細書全体と合致した形で解釈されるべきものである。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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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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【国際調査報告】
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