JP2014126473A - マグネットカップリングの伝達トルク許容量の測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】マグネットカップリングの伝達トルクの許容量を測定する。
【解決手段】マグネットカップリングの伝達トルク許容量の測定方法であって、排熱回収発電装置を停止後に、タービンの端部又は受動側回転軸の端部の何れか一方を回転しないように固定する工程Ｓ１１と、排熱回収発電装置を停止後に、タービンの端部又は受動側回転軸の端部の何れか他方から駆動側回転軸及び受動側回転軸の何れか一方にトルク負荷を付与する工程Ｓ１３と、駆動側回転軸又は受動側回転軸の何れかにトルク負荷を付与したときの駆動側回転軸と受動側回転軸とのねじれ角を測定する工程Ｓ１４と、トルク負荷及びねじれ角に基づいて伝達トルクの最大値となる許容トルクを判定する工程Ｓ１５と、許容トルクに到達するときのねじれ角に基づいて、伝達トルクの許容範囲を設定する工程Ｓ１６と、を含む。
【選択図】図４

Description

本発明は、排熱回収発電装置の動力伝動機構として使用されるマグネットカップリングの伝達トルク許容量の測定方法に関する。

従来よりＣＯ２排出削減の社会的、国策的ニーズに基づいて、各種産業用プラント、船舶や車両用の動力源の排ガス等の排熱を回収して発電する技術として、有機ランキンサイクル（ Organic Rankine Cycle ）によって発電する排熱回収発電装置がある。例えば、船舶用の排熱回収発電装置では、ディーゼルエンジンから排出される排ガスの熱によって、水よりも沸点の低い代替フロン（例えば、Ｒ２４５ｆａ）等の有機流体を加圧した状態で加熱して沸騰させ、その蒸気によってタービンを駆動し、発電を行っている。このように、水よりも沸点の低い有機流体をタービン駆動用の作動流体とすることにより、１５０℃以下の比較的温度の低い排熱まで回収して発電エネルギーに変換できるため、排熱回収発電装置による発電効率が向上する。

上記の排熱回収発電装置では、タービンの回転軸がハウジングの隔壁を貫通して隔壁の外部に導設されるため、タービンを回転させる流入流体である代替フロンが回転軸とその軸受との間から外部に漏れるおそれがある。当該流入流体の外部漏れを防止するために、駆動側から受動側に非接触式で回転力を伝達できるマグネットカップリングを用いて、気密性を保持したまま回転力を伝達する技術が開発されている。マグネットカップリングは、許容トルクを超えて使用すると、駆動側から受動側への接続がスリッピングする脱調が起きる。当該脱調が起きると、駆動側の回転を伝達不能になり、また、タービンがオーバースピードとなり装置が損傷するおそれがある。マグネットカップリングの動力伝動部の脱調を防止する従来技術として、駆動側と受動側のそれぞれにセンサとセンサ感知体を設けて、動力伝動時の動作を監視する運転監視装置が特許文献１に開示されている。

特開昭６０−１６４０６６号公報

特許文献１に開示されている回転伝動機構における運転監視装置では、スリッピングを防止するために、駆動側と受動側のそれぞれにセンサとセンサ感知体を設けて動力伝動時の運転動作を監視している。しかしながら、センサによる位相差の検出結果に基づいて、スリッピング防止するための具体的な方策について言及していない。

マグネットカップリングは、上述したように、許容トルクを超えて使用すると、脱調する危険性がある。すなわち、マグネットカップリングで回転動力を伝達する際には、動力の駆動側と受動側との間に作用する伝達トルクが最大トルク値となる許容トルクを越えない範囲で使用することが重要となる。換言すると、マグネットカップリングの脱調を防止するためには、伝達トルクの許容範囲を事前に測定することが重要となる。

例えば、駆動側のインナー軸外周面と受動側のアウター支持部材の内周面の周方向に、永久磁石をＮ極とＳ極のそれぞれ１０個ずつを交互になるように設けると、図９に示すように、インナーとアウターとのねじれ角が１８度のときに、伝達トルクが最大値となる。すなわち、動力の駆動側と受動側との間のねじれ角が１８度を越えると、双方間に作用する伝達トルクが下がり、脱調するリスクが高まる。このことから、駆動側と受動側との間のねじれ角が最大トルクである許容トルクを示すねじれ角を閾値として、この閾値を越えない範囲にマグネットカップリングの動力伝動動作を制御することが必要となる。換言すると、マグネットカップリングによる回転出力の伝達を安定させるためには、許容トルクでのねじれ角を把握することが極めて重要となる。

しかしながら、マグネットカップリングを構成する永久磁石の経年劣化により、磁力が低下する可能性がある。このため、図９に示す場合において、許容トルク時のねじれ角が１８度とならずに、多少の誤差が出ることがある。すなわち、マグネットカップリングの永久磁石の経年劣化度を検査するために、定期的にマグネットカップリングの伝達トルクと、当該伝達トルクが最大値となる許容トルクでのねじれ角を確認する必要がある。また、排熱回収発電装置を安定して運転するために、マグネットカップリングの定期的な確認作業に基づいて、マグネットカップリングの交換時期を判断することも必要となる。

さらに、マグネットカップリングは、図１０に示すように、マグネットの温度上昇により、許容トルクが低下することが判明している。排熱回収発電装置のタービンからの回転出力を伝達する際に、マグネットカップリングの周辺で熱が発生することから、マグネットカップリングでの回転出力を伝達する際に脱調するリスクが高まる。すなわち、マグネットカップリングの温度特性を踏まえて、永久磁石の経年劣化の検査も必要となる。

そこで、本発明は、従来の回転伝動機構における運転監視装置が有する上記課題に鑑みてなされたものであり、マグネットカップリングの伝達トルクに基づいて伝達トルク許容量を測定することの可能な、新規かつ改良されたマグネットカップリングの伝達トルク許容量の測定方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、排熱回収発電装置に備わるタービンの回転出力を駆動側回転軸及び受動側回転軸を介して発電機に伝達するマグネットカップリングの伝達トルク許容量の測定方法であって、前記排熱回収発電装置を停止後に、前記タービンの端部又は前記受動側回転軸の端部の何れか一方を回転しないように固定する工程と、前記排熱回収発電装置を停止後に、前記タービンの端部又は前記受動側回転軸の端部の何れか他方から前記駆動側回転軸及び前記受動側回転軸の何れか一方にトルク負荷を付与する工程と、前記駆動側回転軸又は前記受動側回転軸の何れかにトルク負荷を付与したときの前記駆動側回転軸と前記受動側回転軸とのねじれ角を測定する工程と、前記トルク負荷及び前記ねじれ角に基づいて、前記伝達トルクの最大値となる許容トルクを判定する工程と、前記許容トルクに到達するときの前記ねじれ角に基づいて、前記伝達トルクの許容範囲を設定する工程と、を含むことを特徴とするマグネットカップリングの伝達トルク許容量の測定方法に関係する。

本発明の一態様によれば、マグネットカップリングの許容トルク時でのねじれ角の値を確認できるので、マグネットカップリングの伝達トルクの許容量の確認が容易となり、より適切なマグネットカップリングの交換時期や運転条件の設定値を調べられる。

このとき、本発明の一態様では、前記ねじれ角は、前記駆動側回転軸の外周の変位をワイヤー式変位センサで計測することにより測定されることとしてもよい。

このようにすれば、タービンを介して駆動側回転軸に所望の伝達トルクを加えながら、許容トルク時のねじれ角を容易に確認することができる。

また、本発明の一態様では、前記トルク負荷を付与する前に、少なくとも前記駆動側磁石及び前記受動側磁石の何れかの周囲の温度を所望の温度に設定する工程を更に含み、前記許容トルクを判定する工程では、前記トルク負荷、前記ねじれ角及び前記温度設定工程で設定した温度に基づいて、前記伝達トルクの最大値となる許容トルクを判定することとしてもよい。

このようにすれば、マグネットカップリングの温度特性を踏まえて、マグネットカップリングの伝達トルク許容量を容易に計測できる。

また、本発明の一態様では、リボンヒーターを少なくとも前記駆動側磁石及び前記受動側磁石の何れかに巻きつけることによって、前記駆動側磁石及び前記受動側磁石の周囲の温度を所望の温度に設定することとしてもよい。

このようにすれば、駆動側磁石や受動側磁石の温度を容易に所望の温度に設定できる。

以上説明したように本発明によれば、排熱回収発電装置に備わるマグネットカップリングのメンテナンス時に伝達トルクの許容範囲を容易に確認できるので、マグネットカップリングの交換時期及び伝達トルクの上限等の運転条件の設定値を調べることができる。

本発明のマグネットカップリングの伝達トルク許容量の測定方法を行うシステムの第１の実施形態の概略構成図である。 本実施形態のマグネットカップリングの伝達トルク許容量の測定方法を行うシステムに備わるトルク負荷付与装置の概略構成図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａから見た図である。 本実施形態のマグネットカップリングの伝達トルク許容量の測定方法を行うシステムに備わる軸部回転止め装置の概略構成図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は図３（ａ）のＢ−Ｂから見た図である。 本実施形態のマグネットカップリングの伝達トルク許容量の測定方法の動作を説明するフローチャートである。 本実施形態のマグネットカップリングの伝達トルク許容量の測定方法での検査結果の一例として、トルクとねじれ角との時系列関係を説明する図である。 本実施形態のマグネットカップリングの伝達トルク許容量の測定方法での測定の一例として、トルク印加及び低減させる際のトルクとねじれ角との関係を説明する図である。 本発明のマグネットカップリングの伝達トルク許容量の測定方法を行うシステムの第２の実施形態の概略構成図である。 本実施形態のマグネットカップリングの伝達トルク許容量の測定方法の動作を説明するフローチャートである。 マグネットカップリングのねじれ角とトルクとの関係を示す図である。 マグネットカップリングに備わる永久磁石の温度と伝達トルクとの関係を示す図である。

以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。

（第１の実施形態）
まず、本発明のマグネットカップリングの伝達トルク許容量の測定方法の第１の実施形態のシステム構成について、図面を使用しながら説明する。図１は、本発明のマグネットカップリングの伝達トルク許容量の測定方法のシステム構成の第１の実施形態の概略構成図である。

本実施形態のマグネットカップリングの伝達トルク許容量の測定方法を行うシステム１００は、ねじれ角測定部１０２と、トルク負荷付与装置１５０と、タービン１４と、駆動側回転軸３２と、マグネットカップリング３０と、受動側回転軸４０と、減速ギア４２、４４と、発電機側回転軸４６と、軸部回転止め装置１８０と、発電機１６と、中央制御装置１１０と、記憶部１２２とを備える。

マグネットカップリング３０は、タービン１４の回転出力を発電機１６に伝達するための動力伝動機構である。本実施形態では、マグネットカップリング３０は、タービン１４の駆動側回転軸３２の他端側に配置される複数の駆動側磁石３４が、隔壁３７を介して受動側回転軸４０の一端側に配置される複数の受動側磁石３８と対向される構成となっている。すなわち、駆動側磁石３４が設けられている駆動側回転軸３２の他端側をマグネットカップリングのインナーとし、受動側磁石３８が設けられている受動側回転軸４０の一端側をマグネットカップリングのアウターとする。

駆動側磁石３４は、一端にタービン１４が設けられ、タービンと共に回転する駆動側回転軸３２の他端側の外周面に複数配置されている。受動側磁石３８は、駆動側磁石３４と非磁性体の隔壁３７を介して対向するように、受動側回転軸４０の一端に設けられる支持部材３６に複数配置される。マグネットカップリング３０は、先端側のタービン１４の回転出力を駆動側回転軸３６の他端側に配置される駆動側磁石３４と、受動側回転軸４０の先端側の支持部材３６に配置される受動側磁石３８との間に作用する伝達トルクを受動側回転軸４０に伝達する。そして、受動側回転軸４０の回転出力は、減速ギア４２、４４で減速されて、発電機側回転軸４６を介して、発電機１６に伝達される。本実施形態では、受動側回転軸４０は、減速ギア４２の減速ピニオン軸である。

なお、本実施形態では、マグネットカップリング３０は、駆動側回転軸３２の他端側に配置される駆動側磁石３４を、受動側磁石３８の配置される支持部材３６が隔壁３７を介して外から覆うイン・アウトタイプのものであるが、円盤状のディスクタイプのものでもよい。また、図２では、受動側回転軸４０は、減速ギア４２、４４、発電機側回転軸４６を介して、発電機１６に回転出力を減速させて伝達する構成となっているが、受動側回転軸４０の回転出力を発電機１６に直接伝達する構成としてもよい。

本実施形態のマグネットカップリングの伝達トルク許容量の測定方法を行うシステム１００は、不図示の排熱回収発電装置に備わるマグネットカップリング３０の伝達トルクの許容範囲を設定するためのシステムである。本実施形態では、排熱回収発電装置を停止後に、回転止め装置１８０が受動側回転軸４０を回転しないように固定して、タービン１４の端部１４ａに設けられるトルク負荷付与装置１５０が駆動側回転軸３２にトルク負荷を付与する。なお、トルク負荷付与装置１５０、回転止め装置１８０の構成の詳細については、後述する。

また、本実施形態のシステム１００では、トルク負荷付与装置１５０でタービン１４を介して駆動側回転軸３２にトルク負荷を付与したときの駆動側回転軸側のインナーと受動側回転軸側のアウターとのねじれ角を測定するねじれ角測定部１０２が設けられている。本実施形態では、ねじれ角測定部１０２は、駆動側回転軸３２（タービン軸）と、受動側回転軸４０（減速機ピニオン軸）の軸外周の位相変位をワイヤー式変位センサ等で計測し、マグネットカップリング３０のねじれ角を計測する。ねじれ角測定部１０２は、トルク負荷付与装置１５０が取り付けられる駆動側回転軸３２の一部に設けられ、例えば、タービン軸の端部に取り付けられる。

本実施形態では、中央制御装置１１０がトルク負荷付与装置１５０で駆動側回転軸３２に付与したトルク負荷と、ねじれ角測定部１０２で測定したねじれ角に基づいて、許容トルクを判定する。そして、中央制御装置１１０は、その許容トルクに基づいてマグネットカップリング３０の磁力劣化度を判定する。中央制御装置１１０には、図１に示すように、トルク負荷制御部１１２と、許容トルク判定部１１４と、許容範囲設定部１１６とを備える。

トルク負荷制御部１１２は、トルク負荷付与装置１５０で駆動側回転軸３２に付与するトルク負荷の大きさを調整する。許容トルク判定部１１４は、トルク負荷付与装置１５０で駆動側回転軸３２に付与したトルク負荷と、ねじれ角測定部１０２で測定したねじれ角に基づいて、マグネットカップリング３０の伝達トルクの最大値となる許容トルクを判定し、その時のねじれ角を定める。許容範囲設定部１１６は、マグネットカップリング３０が許容トルクに到達するときのねじれ角に基づいて、伝達トルクの許容範囲を設定する。

なお、図１では、タービン１４の端部１４ａにトルク負荷付与装置１５０を取り付け、受動側回転軸４０の端部４０ａに回転止め装置１８０を取り付けているが、トルク負荷付与装置１５０、回転止め装置１８０の取り付け位置を逆にしてもよい。すなわち、タービン１４の端部１４ａに回転止め装置１８０を取り付け、受動側回転軸４０の端部４０ａにトルク負荷付与装置１５０を取り付けてもよい。すなわち、何れか一方に回転止め装置１８０を取り付け、何れか他方にトルク負荷付与装置１５０を取り付ければ、本実施形態の検査システム１００によるマグネットカップリング３０の磁力劣化度を検査できる。

次に、本実施形態のマグネットカップリングの伝達トルクの許容量測定方法を行うシステムに備わるトルク負荷付与装置の構成について、図面を使用しながら説明する。図２は、本実施形態のマグネットカップリングの磁力劣化度の検査システムに備わるトルク負荷付与装置の概略構成図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａから見た図である。なお、図２（ａ）では、トルク負荷付与装置の一部が断面図で示されている。

本実施形態では、トルク負荷付与装置１５０は、タービン１４の端部１４ａに取り付けられる。トルク負荷付与装置１５０は、図２（ａ）に示すように、ロックナット１５２と、負荷軸１５４と、レバー１５６と、トルク負荷フランジ１５８と、ブラケット１６０と、調整ボルト１６２と、支持軸受ケース１６４と、支持軸受１６６とを備える。

ロックナット１５２は、駆動側回転軸となるタービン回転軸４０の端部４０ａに固定される。負荷軸１５４は、ロックナット１５２と連結され、タービン１４の先端側の方向に延出する。レバー１５６は、タービン回転軸４０（駆動側回転軸）にトルク負荷を付与する機能を有し、負荷軸１５４の先端側に該負荷軸１５４と略鉛直方向に設けられる。トルク負荷フランジ１５８は、タービン１４の端部１４ａに取り付けられ、タービン１４の端部１４ａに対して、トルク負荷付与装置１００を固定する。ブラケット１６０は、トルク負荷フランジ１５８から先端側の方向に略鉛直方向に延出して設けられ、調整ボルト１６２を支持する。調整ボルト１６２は、ブラケット１６０に支持され、レバー１５６によるトルク負荷の大きさを調整する。支持軸受ケース１６４は、支持軸受１６６を介して、タービンロータに曲げモーメントが作用しないように負荷軸１５４を支持する。

トルク負荷付与装置１５０をこのような構成とすることにより、図２（ｂ）に示すように、調整ナット１６２ａ、１６２ｂをブラケット１６２ａ、１６２ｂに対して締めつけることによって、調整ナット１６２ａ、１６２ｂの先端がレバー１５６に押圧力Ｆ１、Ｆ２を付与する。調整ナット１６２ａ、１６２ｂからの押圧力Ｆ１、Ｆ２によって、レバー１５６を介して負荷軸１５４にトルク負荷が付与される。そして、負荷軸１５４を介して付与されるトルク負荷は、ロックナット１５２を介して駆動側回転軸４０に伝達される。このようにして、タービン１４の回転軸となる駆動側回転軸４０を介して、駆動側回転軸４０に所望の伝達トルクを加えることができ、最大トルク時におけるねじれ角θを測定することができる。

次に、本実施形態のマグネットカップリングの伝達トルク許容量の測定方法を行うシステムに備わる回転止め装置の構成について、図面を使用しながら説明する。図３は、本実施形態のマグネットカップリングの伝達トルク許容量の測定方法を行うシステムに備わる回転止め装置の概略構成図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は図３（ａ）のＢ−Ｂから見た図である。

回転止め装置１８０は、受動側回転軸４０の端部４０ａに取り付けられる。本実施形態では、受動側回転軸４０は、伝達トルクを減速して発電機１６に伝達する減速機４２、４４のピニオン軸であり、回転止め装置１８０は、当該ピニオン軸に取り付けられる。回転止め装置１８０は、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、カウンターウェイト１８２と、回転止めフランジ１８４を備える。

カウンターウェイト１８２は、ピニオン軸４０の端部４０ａに取り付けられ、受動側回転軸４０を介して、マグネットカップリング３０との重量の釣り合いをとるために設けられる重りである。本実施形態では、カウンターウェイト１８２は、回転止めフランジ１８４に対してネジ１８６で固定されて取り付けられている。回転止めフランジ１８４は、カウンターウェイト１８２を覆うように設けられ、減速機４２、４４のハウジング１７０に対して、ネジ止め部１８８を介して固定されている。このようにして、本実施形態では、マグネットカップリングの伝達トルクの検査をする際に、回転止め装置１８０で減速機４２のピニオン軸４０が回らないように固定できる。このため、マグネットカップリング３０の伝達トルクの検査を容易に行えるようになる。

次に、本実施形態のマグネットカップリングの伝達トルク許容量の測定方法の動作について、図面を使用しながら説明する。図４は、本実施形態のマグネットカップリングの伝達トルク許容量の測定方法の動作を説明するフローチャートである。

本実施形態の検査方法は、排熱回収発電装置に備わるマグネットカップリング３０の伝達トルク許容範囲を測定するために使用される。まず、排熱回収発電装置の作動を停止後に、受動側回転軸となる減速機ピニオン軸４０の端部４０ａに回転止め装置１８０を取り付けて、回転しないように固定する（工程Ｓ１１）。次に、タービン１４の端部１４ａにトルク負荷付与装置１５０を装着して（工程Ｓ１２）、駆動側回転軸３２にトルク負荷を付与する（工程Ｓ１３）。

その後、トルク負荷付与工程Ｓ１３で駆動側回転軸３２にトルク負荷を付与したときの駆動側回転軸３２と受動側回転軸４０とのねじれ角を測定する（工程Ｓ１４）。本実施形態では、駆動側回転軸３２の外周の変位をワイヤー式変位センサで計測することによって、タービン軸３２と減速機ピニオン軸４０の位相を計測して、マグネットカップリング３０のねじれ角を計測する。

マグネットカップリング３０のねじれ角を計測したら、次に、トルク負荷付与装置１５０で付与したトルク負荷と、ねじれ角測定部１０２で測定したねじれ角に基づいて、マグネットカップリング３０の伝達トルクの最大値となる許容トルクを判定する（工程Ｓ１５）。工程Ｓ１５では、マグネットカップリング３０の許容トルクを判定する際に、その許容トルクにおけるマグネットカップリング３０のねじれ角も求められる。

工程Ｓ１５でマグネットカップリング３０の許容トルクが判定されたら、許容トルクに到達するときのねじれ角に基づいて、マグネットカップリング３０の伝達トルクの許容範囲を設定する（工程Ｓ１６）。本実施形態では、工程Ｓ１６で図５に示すように、駆動側回転軸３２に付与したトルク負荷Ａ１と、当該トルク負荷Ａ１を付与したときのマグネットカップリング３０のねじれ角Ｂ１の関係が時系列でまとめられる。そして、トルクが最大値となる許容トルクのときのねじれ角の大きさを確認して、当該ねじれ角の大きさに基づいて、マグネットカップリング３０の伝達トルクの許容範囲を設定する。

また、本実施形態では、図６に示すように、トルク付与を増加させるときのトルクとねじれ角との関係Ｃ１と、トルク付与を低減させるときのトルクとねじれ角との関係Ｄ１に基づいて、トルクが最大値となる許容トルクのときのねじれ角の大きさを確認する。図６に示す例では、トルクが最大値となる許容トルクが点Ｅ１のときであることがわかるので、点Ｅ１のときのねじれ角を確認して、許容トルク時のねじれ角の大きさを求める。

なお、本実施形態では、駆動側回転軸３２に配置される駆動側磁石３４の伝達トルクの許容量を測定しているが、駆動側磁石３４及び受動側磁石３８の少なくとも何れか一方の伝達トルクの許容量を設定すればよい。すなわち、受動側磁石３８のみの伝達トルクの許容量を測定することとしてもよく、また、駆動側磁石３４及び受動側磁石３８の双方の伝達トルクの許容量を設定することにしてもよい。

以上説明したように、本実施形態では、排熱回収発電装置にマグネットカップリング３０が組み込まれた状態でマグネットカップリング３０の許容トルクを把握でき、その時のねじれ角の値を計測できる。このため、排熱回収発電装置にマグネットカップリング３０が組み込まれた状態でマグネットカップリング３０の伝達トルクの許容範囲の確認が容易となるので、より適切なマグネットカップリングの交換時期や運転条件の設定値を調べられる。すなわち、排熱回収発電装置にマグネットカップリング３０が組み込まれた状態で、マグネットカップリング３０の特性計測が可能となるので、メンテナンスが容易となる。

（第２の実施形態）
次に、本発明のマグネットカップリングの伝達トルク許容量の測定方法を行うシステムの第２の実施形態の構成について、図面を使用しながら説明する。図７は、本発明のマグネットカップリングの伝達トルク許容量の測定方法を行うシステムの第２の実施形態の概略構成図である。

本実施形態では、マグネットカップリング２３０のねじれ角計測方法が第１の実施形態と異なる。すなわち、図７に示すシステム２００では、温度設定部２１８が温度調整部材となるリボンヒーター２２０を用いて、マグネットカップリング３０の周囲の温度を任意に設定する。そして、許容トルク判定部２１４は、トルク負荷、ねじれ角及び温度設定部２１８で設定した温度に基づいて、マグネットカップリング３０の許容トルクを判定する。

前述したように、マグネットカップリング３０を構成する駆動側磁石３４、受動側磁石３８は、温度上昇により磁力が低下し、許容トルクが低下する温度特性を有している。このため、本実施形態では、マグネットカップリング３０の温度特性を踏まえて、マグネットカップリングの伝達トルク許容量の測定が容易に行えるようにしている。

このように、本実施形態では、排熱回収発電装置にマグネットカップリング３０が組み込まれた状態でマグネットカップリング３０の温度特性も踏まえた特性計測ができるので、当該温度特性を加味した上でマグネットカップリング３０の伝達トルク許容量の測定が容易に行える。このため、排熱回収発電装置に用いるマグネットカップリングにおいて、メンテナンス時に伝達トルクを確認し、交換時期及び伝達トルクの上限等の運転条件の設定値を容易に調べることができる。

次に、本実施形態のマグネットカップリングの伝達トルク許容量の測定方法の動作について、図面を使用しながら説明する。図８は、本実施形態のマグネットカップリングの伝達トルク許容量の測定方法の動作を説明するフローチャートである。

本実施形態の検査方法は、排熱回収発電装置に備わるマグネットカップリング３０の伝達トルク許容量を測定するために使用される。まず、排熱回収発電装置の作動を停止後に、受動側回転軸となる減速機ピニオン軸４０の端部４０ａに回転止め装置２８０を取り付けて、回転しないように固定する（工程Ｓ２１）。次に、タービン１４の端部１４ａにトルク負荷付与装置２５０を装着してから（工程Ｓ２２）、リボンヒーターを駆動側回転軸３２に巻きつけることによって、マグネットカップリング３０の周辺温度を所望の温度に設定する（工程Ｓ２３）。そして、駆動側回転軸３２にトルク負荷を付与する（工程Ｓ２４）。

その後、工程Ｓ２４で駆動側回転軸３２にトルク負荷を付与したときの駆動側回転軸３２と受動側回転軸４０とのねじれ角を測定する（工程Ｓ２５）。本実施形態では、駆動側回転軸３２の外周の変位をワイヤー式変位センサで計測することによって、タービン軸３２と減速機ピニオン軸４０の位相を計測して、マグネットカップリング３０のねじれ角を計測する。

次に、トルク負荷付与装置２５０で付与したトルク負荷と、ねじれ角測定部２０２で測定したねじれ角と、リボンヒーター２２０で設定したマグネットカップリング３０の温度に基づいて、マグネットカップリング３０の伝達トルクの最大値となる許容トルクを判定する（工程Ｓ２６）。工程Ｓ２６では、マグネットカップリング３０の許容トルクを判定する際に、その許容トルクにおけるマグネットカップリング３０のねじれ角も求められる。

工程Ｓ２６でマグネットカップリング３０の許容トルクが判定されたら、許容トルクに到達するときのねじれ角に基づいて、マグネットカップリング３０の伝達トルクの許容範囲を設定する（工程Ｓ２７）。本実施形態では、工程Ｓ２７で図５に示すように、駆動側回転軸３２に付与したトルク負荷Ａ１と、当該トルク負荷Ａ１を付与したときのマグネットカップリング３０のねじれ角Ｂ１の関係が時系列でまとめられる。そして、トルクが最大値となる許容トルクのときのねじれ角の大きさを確認して、当該ねじれ角の大きさに基づいて、マグネットカップリング３０の伝達トルクの許容範囲を設定する。

なお、上記のように本発明の各実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項及び効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは、当業者には、容易に理解できるであろう。従って、このような変形例は、全て本発明の範囲に含まれるものとする。

例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義又は同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また、マグネットカップリングの伝達トルク許容量の測定方法を行うシステム、マグネットカップリングの構成、動作も本発明の各実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形実施が可能である。

１４ タービン
１４ａ （タービンの）端部
１６ 発電機
３０ マグネットカップリング
３２ 駆動側回転軸（タービン軸）
３４ 駆動側磁石
３６ 支持部材
３７ 隔壁
３８ 受動側磁石
４０ 受動側回転軸（ピニオン軸）
４０ａ （受動側回転軸の）端部
４２、４４ 減速機
４６ 発電機側回転軸
５０ 流量調整部（流量調整バルブ）
１００、２００ システム
１０２、２０２ ねじれ角測定部（ワイヤー式変位センサ）
１１０、２１０ 中央制御装置
１１２、２１２ トルク負荷付与制御部
１１４、２１４ 許容トルク判定部
１１６、２１６ 許容範囲設定部
１２２、２２２ 記憶部
１５０、２５０ トルク負荷付与装置
１８０、２８０ 回転止め装置
２２０ リボンヒーター

Claims (4)

1. 排熱回収発電装置に備わるタービンの回転出力を駆動側回転軸及び受動側回転軸を介して発電機に伝達するマグネットカップリングの伝達トルク許容量の測定方法であって、
   前記排熱回収発電装置を停止後に、前記タービンの端部又は前記受動側回転軸の端部の何れか一方を回転しないように固定する工程と、
   前記排熱回収発電装置を停止後に、前記タービンの端部又は前記受動側回転軸の端部の何れか他方から前記駆動側回転軸及び前記受動側回転軸の何れか一方にトルク負荷を付与する工程と、
   前記駆動側回転軸又は前記受動側回転軸の何れかにトルク負荷を付与したときの前記駆動側回転軸と前記受動側回転軸とのねじれ角を測定する工程と、
   前記トルク負荷及び前記ねじれ角に基づいて、前記伝達トルクの最大値となる許容トルクを判定する工程と、
   前記許容トルクに到達するときの前記ねじれ角に基づいて、前記伝達トルクの許容範囲を設定する工程と、を含むことを特徴とするマグネットカップリングの伝達トルク許容量の測定方法。
2. 前記ねじれ角は、前記駆動側回転軸の外周の変位をワイヤー式変位センサで計測することにより測定されることを特徴とする請求項１に記載のマグネットカップリングの伝達トルク許容量の測定方法。
3. 前記トルク負荷を付与する前に、少なくとも前記駆動側磁石及び前記受動側磁石の何れかの周囲の温度を所望の温度に設定する工程を更に含み、
   前記許容トルクを判定する工程では、前記トルク負荷、前記ねじれ角及び前記温度設定工程で設定した温度に基づいて、前記伝達トルクの最大値となる許容トルクを判定することを特徴とする請求項１又は２に記載のマグネットカップリングの伝達トルク許容量の測定方法。
4. 少なくとも前記駆動側磁石及び前記受動側磁石の何れかにリボンヒーターを巻きつけることによって、前記駆動側磁石及び前記受動側磁石の周囲の温度を所望の温度に設定することを特徴とする請求項３に記載のマグネットカップリングの伝達トルク許容量の測定方法。

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