JP2007295710A - 密封油供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】密封油供給装置の小型化及び軽量化を図るとともに、密封油ポンプにおいてキャビテーションが発生することを防止する。
【解決手段】回転電機１内部に水素ガスを封入するために密封油が充填された密封器３を設け、密封油は排油管５，６を介して回転電機１から排出され、排出された密封油はループシールタンク７及び水素ガス遮断槽１３内に送られ、真空槽１３内ではガス透過性膜により形成された脱気装置１６を介して真空脱気され、脱気された密封油は再び密封器３に送られる。
【選択図】図１

Description

この発明は、回転電機内に冷却用の水素ガスを密封するため、回転電機の軸受部に密封油を供給するための装置に関するものであり、特に密封油に溶解している気体を脱気するための脱気装置に関するものである。

従来の密封油供給装置における脱気装置としては、真空容器内に上部受け皿と下部受け皿を設け、これら上部受け皿と下部受け皿との間に互いに間隙を保持する小片を詰め込んだものがあった（特許文献１参照）。

又密封油中に溶解した空気を脱気するために真空槽を設け、フロート弁によって真空槽内の油面を一定に保ち、更に密封油ポンプにより真空槽から排出された密封油の大部分を再び真空槽に戻して、スプレイノズルにより真空槽内に密封油を噴霧して脱気を促進させるものがあった。

特開平０２−０８７９５３号公報

従来の密封油供給装置は以上のように、脱気効率を上げるために密封油ポンプから送出された密封油の一部は真空槽に戻され、更にスプレイノズルによって噴霧状に噴射されるように構成されている。従って真空槽は非常に大型に構成されることとなり、密封油供給装置自体も大型で重いものとなってしまい、更には大きな据え付け場所を確保しなければならないという問題点があった。

又密封油ポンプは真空槽の下方に溜まっている密封油を吸い込むこととなるが、真空槽は真空ポンプによって真空状態になっているので、真空槽内の密封油に負圧がかかっていることとなる。従って密封油ポンプにおける吸込み圧力は非常に小さなものとなり、更にはキャビテーションが発生することも考えられるので、密封油ポンプとして非常に高性能なポンプを使用しなければならないという問題点もあった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、従来の密封油供給装置と同等の機能を維持したまま、密封油供給装置の小型化及び軽量化を図るとともに、ポンプにおいてキャビテーションが発生しないようにすることを目的とするものである。

この発明に係る密封油供給装置は、水素ガスが封入された回転電機の密封器に密封油を供給するものであって、回転電機から排出された密封油を真空脱気するための真空槽と、この真空槽内に設けられ、かつガス透過性膜により形成された脱気装置と、真空槽内の密封油を外部へ送り出すための密封油ポンプとを設けたものである。

この発明に係る密封油供給装置によれば、水素ガスが封入された回転電機の密封器に密封油を供給するものであって、回転電機から排出された密封油を真空脱気するための真空槽と、この真空槽内に設けられ、かつガス透過性膜により形成された脱気装置と、真空槽内の密封油を外部へ送り出すための密封油ポンプとを設けたので、ガス透過性膜を介して密封油中に溶解した空気を脱気するため、脱気中に発泡することがなく、更に真空槽を小型化することが可能である。

又真空槽内の密封油には直接負圧がかからないため、密封油ポンプにおける吸込み圧力が大きくなり、密封油ポンプにおいてキャビテーションが発生することを防止することができる。

実施の形態１．
以下この発明の一実施形態を図に基づいて説明する。図１はこの発明の実施の形態１による回転電機の密封油供給装置を示す構成図である。図において、回転電機１内部には水素ガスが封入されるとともに、回転電機１には回転軸２及び密封油が充填された密封器３が備えられている。

密封油は密封油供給管４により密封器３に供給され、回転電機１内部を流れた密封油は水素側密封油排油管５を通って回転電機１から排出されるとともに、空気側の密封油及び軸受油（図示略）は軸受油排油管６を通って一体的に回転電機１から排出される。

排出された空気側密封油及び軸受油はループシールタンク７内において一時的に停滞し、油内に溶解した水素ガス及び空気が排気される。ループシールタンク７内で油から分離された水素ガス及び空気は排出管８を介して安全な外部例えば屋外へと導かれる。

ベーパエクストラクタ９はループシールタンク７の上方空間部の圧力を軸受部の圧力より低く設定するとともに、ループシールタンク７内の水素ガス及び空気を屋外へ強制的に排出するものである。ループシールタンク７内の密封油は空気側密封油戻り管１０を介してループシールタンク７から排出される。

水素ガス遮断槽１１は回転電機１内の水素ガスが外部に流出するのを防ぐものであり、フロート弁１２によって水素ガス遮断槽１１内の油面は一定に維持されている。真空槽１３内においては、密封油中に溶解した空気が真空脱気され、真空ポンプ１４が真空槽１３内を真空にするために設けられており、真空ポンプ１４により排出された空気は排出管１５により外部に導かれる。又真空槽１３内にはガス透過性膜により形成された脱気装置１６が設けられている。

密封油ポンプ１７は脱気された密封油を送り出すものであり、密封油ポンプ１７とは並列に安全弁１８が設置されている。密封油ポンプ１７により排出された密封油の大部分は配管１９により真空槽１３に戻され、配管１９には圧力調整弁２０が設けられている。

差圧調整弁２１は密封器３部分において、密封油の圧力が回転電機１内の水素ガスの圧力よりも一定値だけ高くなるように調整するものであり、密封油冷却器２２により密封油は冷却され、密封油フィルタ２３により密封油から不純物が取り除かれる。そして上記水素ガス遮断槽１１、真空槽１３などによって密封油供給装置２４が構成されるものである。

次に動作について説明する。回転電機１内の水素ガスは、密封油回路中を循環する密封油により密封されている。密封油回路においては、密封油は密封油ポンプ１７により押し出され、差圧調整弁２２により回転電機１内の水素ガスの圧力より一定値だけ高い圧力に保たれ、密封器３へ供給される。

密封器３へ供給された密封油は回転電機１の内部（水素側）と外部（空気側）とにわかれ、回転軸２に沿って流れる。回転電機１の内部に流れた密封油は、水素側密封油排油管５を介して水素ガス遮断槽１１へ送られる。回転電機１の外部（空気側）に流れた密封油は、軸受油（図示省略）と一緒になり、軸受油排油管６を介してループシールタンク７へ送られる。

その後、水素ガス遮断槽１１及びループシールタンク７の密封油は真空槽１３内に設けられたガス透過性膜より形成された脱気装置１６に送られる。真空槽１３は真空ポンプ１４により、常に真空に保たれている。

脱気装置１６は密封油を通さず、ガスのみを通すシリコン等のガス透過性膜により筒状に形成されている。またガス透過性膜としては、液中のガス成分を選択的に分離することができる非多孔質の素材で形成されていればよい。このようなガス透過性膜は、１０００Å以下の細孔を有しており、例えば、酢酸セルロース系、ポリスルホン−シリコン系、ポリエーテル−イミド系、シリコン−ポリカーボネート系等の素材により製造することができる。

密封油中に溶解した空気やその他のガスのみが、ガス透過性膜により形成された脱気装置１６から、真空槽１３内に出て行く。ガス透過性膜により形成された脱気装置１６を設置することにより、従来のようにスプレイノズルによって密封油を噴霧化することがなくなるため、真空槽１３のサイズを小さくすることが可能であり、ひいては密封油供給装置２４全体を小型化並びに軽量化することが可能となる。

脱気された密封油は密封油ポンプ１７へ送られる。このとき、脱気装置１６内の密封油には直接真空ポンプ１４による負圧がかかっていないため、従来の装置に比べ、密封油ポンプ１７における吸込み圧力が大きくなる。そのため従来装置において、密封油ポンプ１７で発生していたキャビテーションを本発明においては回避することができる。

密封油ポンプ１７から送り出された密封油の大部分は、密封油中の溶存空気をできるだけ少なくするために、密封油ポンプ１７の吐き出し側から配管１９を介して脱気装置１６の入口側へ戻され、脱気装置１６で再び脱気される。

以上のように本発明によれば、ガス透過性膜を介して密封油中に溶解した空気を脱気するため、脱気中に発泡することがなく、更にスプレイノズル等が不必要となるため、真空槽１３を小型化することが可能である。又真空槽１３内の密封油には直接負圧がかからないため、密封油ポンプ１７における吸込み圧力が大きくなり、密封油ポンプ１７においてキャビテーションが発生することを防止することができる。

実施の形態２．
図２はこの発明の実施の形態２による回転電機の密封油供給装置における真空槽部を示す構成図である。本実施形態においては、上記実施の形態１に示した脱気装置１６よりも小さな径を有し、かつガス透過性膜から形成された筒状の脱気装置３１を複数本並列に配置したものである。

ガス透過性膜を通過することのできる密封油中に溶解した空気の総量は密封油とガス透過性膜との接触面積に比例する。よって１本の脱気装置３１の径を小さく構成し、更にこの脱気装置３１を複数本並列に配置することにより、密封油とガス透過性膜との接触面積を増加させることができる。これにより脱気能力を向上させることができる。

実施の形態３．
図３はこの発明の実施の形態３による回転電機の密封油供給装置を示す構成図である。本実施形態においては、実施の形態１に比べると、密封油ポンプ１７により排出された密封油を真空槽１３に戻すための配管１９及び圧力調整弁２０を省略したものである。

即ち脱気装置１６を実施の形態１に比べて大型化することにより、密封油が脱気装置１６を１回通過するだけで、密封油中に溶解した空気を充分脱気することができるようになり、従って配管１９および圧力調整弁２０が不要となり、密封油供給装置２４全体を小型化することができるようになる。

又密封油ポンプ１７の出口側から脱気装置１６の入口側に戻される密封油がなくなるので、密封油ポンプ１７を小型化することができるようになる。尚図３においては、実施の形態１で示した脱気装置１６を大型化したものを使用した場合について示したが、実施の形態２で示した脱気装置３１を用いてもよい。

実施の形態４．
図４はこの発明の実施の形態４による回転電機の密封油供給装置を示す構成図である。本実施形態においては、実施の形態１に比べると、真空ポンプ１４を省略し、真空槽１３の代わりに脱気槽４１を設け、更にこの脱気槽４１を密封油ポンプ１７の吐出し側に配置するようにしたものである。

ガス透過性膜により形成された脱気装置１６を密封油ポンプ１７の吐出し側に設置することにより、脱気装置１６内の密封油の圧力は、常に圧力調整弁２０で設定された圧力となる。ガス透過性膜をガスが通過する量は、膜の内外の圧力差に比例する。

脱気装置１６を密封油ポンプ１７の吐出し側に設置し、圧力調整弁２０で設定された圧力を密封油にかけることにより、真空ポンプがなくても脱気装置１６の内外に圧力差ができ、脱気が可能になる。従って真空ポンプをなくすことができ、密封油供給装置２４全体の小型化を図ることができるとともに、コストを削減することが可能になる。

尚図４においては、実施の形態１で示した脱気装置１６を使用した場合について示したが、実施の形態２で示した脱気装置３１を用いてもよい。

実施の形態５．
図５はこの発明の実施の形態５による回転電機の密封油供給装置を示す構成図である。
実施の形態１においては、フロート弁１２から流れ出る密封油を真空槽１３の入口側に流すものであるが、本実施形態においては、フロート弁１２から流れ出る密封油を配管５１により真空槽１３の出口側に流れるようにしたものである。

フロート弁１２から流れ出る密封油には、空気側密封油戻り管１０を流れる密封油に溶け込んでいる空気と同程度の水素ガスが溶け込んでいる。この密封油を真空槽１３の出口側に流すことで、真空槽１３の処理すべきガスが空気のみとなり、処理量も約１／２になる。

密封油ポンプ１７から送り出された密封油中には水素ガスが溶け込んでいることとなるが、このような密封油が回転電機１に供給されても、水素ガスが放出されるだけで、空気が放出されるものではないので、回転電機１内の水素ガスを汚染することはない。

このように、真空槽１３の処理量が減少するので、真空槽１３あるいは脱気装置１６を更に小型化できるとともに大幅なコスト削減も可能になる。
尚上記構成においては、図１の変形例を示したが、図３、図４に示した構成に配管５１を設けるようにしてもよい。即ち図３において、フロート弁１２から流れ出る密封油を真空槽１３の入口側ではなく出口側に流す配管を設けてもよい。また図４において、フロート弁１２から流れ出る密封油を脱気槽４１の入口側ではなく出口側に流す配管を設けてもよい。

この発明の実施の形態１による回転電機の密封油供給装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態２による回転電機の密封油供給装置における真空槽部を示す構成図である。 この発明の実施の形態３による回転電機の密封油供給装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態４による回転電機の密封油供給装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態５による回転電機の密封油供給装置を示す構成図である。

符号の説明

１ 回転電機、３ 密封器、１３ 真空槽、１６，３１ 脱気装置、１９ 配管、
２４ 密封油供給装置、４１ 脱気槽。

Claims (7)

1. 水素ガスが封入された回転電機の密封器に密封油を供給する密封油供給装置において、上記回転電機から排出された密封油を真空脱気するための真空槽と、この真空槽内に設けられ、かつガス透過性膜により形成された脱気装置と、上記真空槽内の密封油を外部へ送り出すための密封油ポンプとを設けたことを特徴とする密封油供給装置。
2. 上記密封油ポンプを上記真空槽の下流側に設けたことを特徴とする請求項１記載の密封油供給装置。
3. 上記密封油ポンプにより排出された密封油を上記真空槽に戻すための配管を設けたことを特徴とする請求項２記載の密封油供給装置。
4. 水素ガスが封入された回転電機の密封器に密封油を供給する密封油供給装置において、上記回転電機から排出された密封油を脱気するための脱気槽と、この脱気槽内に設けられ、かつガス透過性膜により形成された脱気装置と、上記脱気槽の上流側に配置された密封油ポンプとを設けたことを特徴とする密封油供給装置。
5. 上記回転電機から水素ガス遮断槽に排出された密封油は、上記真空槽の出口側に流されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の密封油供給装置。
6. 上記回転電機から水素ガス遮断槽に排出された密封油は、上記脱気槽の出口側に流されることを特徴とする請求項４記載の密封油供給装置。
7. ガス透過性膜から形成された上記脱気装置を複数本並列に配置したことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の密封油供給装置。

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