(57)【要約】  本発明は、流体通路を流れる供給冷媒の極低温度を真空断熱によって維持して冷却部を確実に冷却できるようにしたロータリジョイントを提供する。また、供給冷媒のランニングコストを最小にする。本発明のロータリジョイントは、本体の内周面に回転可能に支持されて真空通路を有する真空用筒軸（１０）、真空用筒軸の外周面に間隔を置いて嵌着するとともに両端面にシール面を有する回転密封環（１Ａ）、各回転密封環の両側に配置されてシール面と密接する対向シール面を有する固定密封環（２Ａ）、固定密封環の端部周面に接合して固定密封環をシール面側へ押圧する弾性ベローズ（２Ｂ）、供給冷媒を供給する第１流体通路と連通して供給冷媒を通過させる各弾性ベローズの間に形成された間隔流体通路（２０Ｂ）、間隔流体通路に連通する回転密封環に設けられた第２流体通路（２０Ｃ）、第２流体通路に連通する接続流体通路（２０Ｄ）、接続流体通路と連通するとともに真空用筒軸内で真空断熱される供給冷媒を冷却部側へ供給する第１配管（２０Ｅ）、真空用筒軸内を真空引きする吸引口を有する連結カバー（４２）、及び真空引きの圧力に対応する軸方向へ多段に構成された突起を有する磁性流体シール４０）を具備するものである。
2009119176.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定側の冷媒供給装置と回転側の冷却部との流体通路間を接続する冷媒用のロータリジョイントであって、
本体に回転可能に支持されるとともに軸方向に貫通する真空通路を有し、且つ前記真空通路の一端に前記冷却部の連通路と連通可能にする連結部と、前記真空通路の他端に真空引用の開口部と、前記連結部と前記開口部の中間に接続部とを有する真空用筒軸、
前記真空用筒軸の前記接続部に密封に嵌着するとともに両端面に各シール面を有する回転密封環、
前記回転密封環の軸方向両側に配置されて対向する前記シール面と密接する対向シール面を有する両固定密封環、
前記各固定密封環の対向シール面と反対の周面に一端の結合部が密封に連結するとともに他端の固定部が前記真空用筒軸を囲んで前記本体に密封に固着して前記固定密封環を前記シール面へ弾性に押圧する弾性ベローズ、
前記回転密封環を挟んだ両側の前記弾性ベローズの間に形成されて供給冷媒を導入する第１流体通路と連通可能な第１間隔流体通路、
前記回転密封環を径方向へ貫通するとともに前記第１間隔流体通路と連通する第２流体通路、
前記接続部の内部に設けられて一端が前記第２流体通路に連通するとともに他端に接続孔を設けた接続流体通路、
前記接続孔に一端が接続して前記接続流体通路と連通するとともに、他端が前記冷却部側の流通路と連通可能な流体通路を有し、且つ前記真空用筒軸の真空通路に配置された第１配管、
前記真空用筒軸の開口部から前記真空通路内を真空吸引する吸引口を有する連結カバー、
及び前記連結カバーと密封に結合して前記真空用筒軸を囲む磁性流体シール用カバーと、前記磁性流体シール用カバーの内周面と前記真空用筒軸の外周面との間の一方の周面に密封に嵌着するとともに並列に配列された磁石用のポールブロックと、前記ポールブロックの並列する間に配置された磁石と、前記各ポールブロックの周面に近接して対向する環状の突起が複数個に配列されて突起群を成すとともに他方の周面に密封に嵌着する軸カバーと、前記突起と前記ポールブロックの間に介在する磁性流体とを有し、前記真空吸引する力に対して磁力を受けた前記磁性流体が前記突起と前記ポールブロックとの間を遮断する磁性流体シール装置を具備することを特徴とするロータリジョイント。
【請求項２】
一対を成す前記回転密封環と両側の固定密封環とは少なくとも軸方向に２組が配列されているとともに、前記一方の組の前記固定密封環と隣接する前記他方の組の前記固定密封環との対向間に第２間隔流体通路を有し、前記第２間隔流体通路は前記真空用筒軸の前記真空通路に配置された第２配管と連通し、前記冷却部を冷却した排出冷媒が前記第２配管と前記第２間隔流体通路を通って戻されることを特徴とする請求項１に記載のロータリジョイント。
【請求項３】
前記接続部は内周面を円形面又は楕円形面又は周方向に沿って凹凸面又は歯車状面に形成されて前記第１配管側の端部に接続孔が形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のロータリジョイント。
【請求項４】
前記回転密封環は周方向に沿って配列された複数の前記第２流体通路を有するとともに、前記接続部にも周方向に沿って前記各第２流体通路と連通する前記接続流体通路を有し、各前記第１配管の前記流体通路が各対応する前記接続流体通路に連通していることを特徴とする請求項１又は請求項２又は請求項３に記載のロータリジョイント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷媒により超伝導モータの超伝導界磁コイルなどの冷却部を冷却するために、冷媒用流体通路の途中に設けたメカニカルシール装置付のロータリジョイントに関する。さらに詳しくは、固定された冷凍機から回転側の冷却部へ相対回転部を通して供給冷媒を極低温状態で導入できるようにしたメカニカルシール装置付のロータリジョイントに関する。
【背景技術】
【０００２】
超電導モータなどの超電導装置は、超伝導界磁コイルの超電導状態を維持させるために、液体窒素や液体ヘリウムなどの極低温の冷媒を、超伝導界磁コイルなどの冷却部へ供給しなければならない。また、この冷却部で使用した後の冷媒（排出冷媒という）を冷凍機へ回収しなければならない。このとき、供給する冷媒（供給冷媒という）の温度を極低温度の状態に維持するとともに、高価な供給冷媒の使用量を低減する必要がある。例えば、固定側の冷凍機から回転する超電導モータへ供給冷媒を供給するためには、相対回転する固定部から回転部へロータリジョイントを用いて供給冷媒を通過させなければならない。このロータリジョイントにおいて、固定部の流体通路と回転部の流体通路との相対回転する連通路の流体通路をシールするシール装置は、極低温度の供給冷媒又は排出冷媒をシールするために、冷媒をシールする能力が温度に伴って問題となる。また、供給冷媒の温度が上がると、供給冷媒の供給量を増加してやらなければ、所定の温度に冷却できないので、超伝導の機能が発揮できない。このため、冷却部への供給冷媒の使用量が増加する問題がある。【０００３】
さらに、供給冷媒の供給時の断熱には、真空断熱が優れていることは知られている。しかし、真空断熱するためには、流体通路を取り巻く外周側の空間の真空度を上げなければ、供給冷媒を極低温度に維持することは困難である。この真空断熱のために高真空度を維持するためには、外気と遮断する真空シール装置が必要である。この真空シール装置において、真空をシールするときに、真空によりシール面の潤滑がなくなるので、シール面を摩耗させることになる。その結果、断熱すべき真空度を低下させることになる。このシール装置のシール能力が問題となって、極低温度に維持した供給冷媒を冷却部へ供給できない問題が存する。このような状況では、冷却部を極低温度に維持するために、供給冷媒を冷却部へ多量に供給しなければならないから、高価な供給冷媒のランニングコストが増加して問題となっている。このため、優れたロータリジョイントが求められている。【０００４】
日本国特許出願公開２００３−６５４７７号公報（特許文献１）の図９（この図９の図示は省略するが、特許文献１の図面の符号は部品名の後に示す）には、「超伝導コイルを備えたロータへの極低温度の気体移送継手を有する同期機械」として、同期発電機械へ極低温流体を供給する極低温剤移送継手（２６）の断面図が示されている。この極低温剤移送継手２６では、固定側の差し込みチューブ１５４は、先端部１５８を入口チューブ１５６の内周面に非接触状態に嵌合して非接触シールに構成している。しかし、この非接触シールは、差し込みチューブ１５４が入口チューブ１５６の内周面に非接触状態で単に嵌合しているのみである。従って、極低温冷却器９０から供給される入口極低温気体１５７が差し込みチューブ１５４内を流れて入口チューブ１５６内に流入するときに、入口極低温気体１５７の一部が差し込みチューブ１５４と入口チューブ１５６の非接触に嵌合している間隙から円筒状ハウジング１８６内に流入する恐れがある。円筒状ハウジング１８６内は真空状態に保持されているが、入口極低温気体１５７が円筒状ハウジング１８６内に流入すると、円筒状ハウジング１８６内の真空度は低下するから、真空による断熱効果が低下する。【０００５】
また、極低温剤移送継手２６は、入口極低温気体１５７が流れる冷却入口チューブ１５６の外周と冷却出口チューブ１６６との間の環状空間を高温冷却ガス１６４が流れる構成であるため、冷却入口チューブ１５６内を流れる入口極低温気体１５７は高温冷却ガス１６４によって温度が上昇する恐れがある。
また、筒状ケーシング１６８内に配置された運動間隙シール１６２は、内周側を入口極低温気体１５７が流れるとともに、外周側を高温冷却ガス１６４が流れる構成のために、極低温によって材質が劣化してシール能力を低下する恐れがある。特に、外部との断熱効果が低い極低温剤移送継手２６の構成では、多量の入口極低温気体１５７をＳＣコイル巻き線へ供給しなければならないから、運動間隙シール１６２は、早期に劣化する恐れがある。【０００６】
さらに、筒状ハウジング１９６内に装着された磁性流体シール１７６は、戻りガス１６４の漏れを防ぐと記載されているが〔段落番号００４６を参照〕、その構成は不明である。現在知られた磁性流体シール１７６では、円筒状ハウジング１８６内を真空にすると、磁性流体が円筒状ハウジング１８６内に吸い込まれて磁性流体シール１７６のシール能力が低下する。このため、外部の空気流１７７は磁性流体シール１７６を通って円筒状ハウジング１８６内に浸入するので、円筒状ハウジング１８６内の真空度が低下する。この円筒状ハウジング１８６内の真空度が低下すると、入口極低温気体１５７の断熱効果が得られない。通常の磁性流体シールでは、この高真空度を維持することは困難である。
従来の磁性流体シール装置を含めたシール手段では、摺動面が真空引きされて摺動面の潤滑液が吸い取られるので、シール面が摩耗する。その結果、シール面間を介して空気流１７７や、さらには、戻りガスが円筒状ハウジング１８６内に徐々に浸入して冷却流体を極低温の３０°Ｋ以下に保持することが困難になる。この入口極低温気体１５７を３０°Ｋ以下に維持することができないと、超伝導コイル（コイル巻線３４）の超伝導の効果は発揮できなくなる。このために、必要以上の入口極低温気体１５７の流量を超伝導コイル側へ供給しなければならない。この現状では、ヘリウム等の冷却流体が高価であるために、同期発電機械等のランニングコストが上昇する。【０００７】
さらに、日本国特許第３３０６４５２号公報（特許文献２）の図１又は図３（図示は省略するが、特許文献２の図面の符号は部品名の後の括弧内に示す）には、特許文献１と同様にして、真空層（２）で覆われた張り出し部（１０）の内周面に液体ヘリウム注入パイプ（１）を挿入した断面図が示されている。この挿入した張り出し部（１０）の内周面は液体ヘリウム注入パイプ（１）の外周面との間に間隙を形成している。この間隙に連通する外周側の間隙を遮断するシール（４）によって液体ヘリウムが外部に漏洩するのをシールする構成である。しかし、この特許文献２も特許文献１と同様に、極低温度の液体ヘリウムを従来のシール（４）でシールすることは、液体ヘリウムが極低温であるために困難である。単なるシール装置の構成では液体ヘリウムのシールは種々の問題点をシール面に惹起する。また、真空層（２）はパイプの外側の空間室に封入した構造であるが、封入した構造では時間とともに真空度が低下するから、長期に渡って液体ヘリウムへの断熱効果は発揮できない。【０００８】
また、特許文献１は、入口チューブ１５６を固定差し込みチューブ１５４へ嵌合する構成では、また、特許文献２では、回転子先端の張り出し部（１０）へ液体ヘリウム注入パイプ（１）を回転子の孔中心（１９）（導入孔）へ向かって軸方向へ嵌合させる構成では、回転子側の入口チューブ１５６又は回転子先端の張り出し部（１０）の固定が困難になり、入口チューブ１５６又は回転子先端の張り出し部（１０）が相対面と接触すると固定差し込みチューブ１５４又は液体ヘリウム注入パイプ（１）と摺動して摩耗粉が発生する恐れがある。また、この構造では真空度を維持することは困難である。さらに、超伝導界磁コイルの本数に応じて液体ヘリウム注入パイプ（１）を複数本にする必要がある場合、その本数に応じて回転子も複雑にしなければならず、シール装置の構造を複雑にする。【０００９】
【特許文献１】日本国特許出願公開２００３−６５４７７号公報
【特許文献２】日本国特許第３３０６４５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上述のような問題点に鑑み成されたものであって、その課題は、供給冷媒が流れる流体通路を高真空状態に断熱して極低温の供給冷媒を冷却部へ供給することにある。さらに、この高真空の断熱によって、固定側の流体通路から回転側の流体通路へ連通させる第２メカニカルシール装置のシール能力が供給冷媒によって低下するのを防止することにある。また、冷凍機に接続する固定側の流体通路と相対回転する側の接続流体通路との連通する流体通路の構成を効率良くすることにある。さらに、供給冷媒を流通させるロータリジョイントの耐久能力を向上することにある。また、接続流体通路の構造によって配管の組み立てを容易にして流体通路の製作を容易にすることにある。また、冷媒の冷却効果を向上させて冷媒のランニングコストを低減することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本願発明のロータリジョイントは、固定側の冷媒供給装置と回転側の冷却部との流体通路間を接続する冷媒用のロータリジョイントであって、本体に回転可能に支持されるとともに軸方向に貫通する真空通路を有し、且つ前記真空通路の一端に前記冷却部の連通路と連通可能にする連結部と、前記真空通路の他端に真空引用の開口部と、前記連結部と前記開口部の中間に接続部とを有する真空用筒軸、前記真空用筒軸の前記接続部に密封に嵌着するとともに両端面に各シール面を有する回転密封環、前記回転密封環の軸方向両側に配置されて対向する前記シール面と密接する対向シール面を有する両固定密封環、前記各固定密封環の対向シール面と反対の周面に一端の結合部が密封に連結するとともに他端の固定部が前記真空用筒軸を囲んで前記本体に密封に固着して前記固定密封環を前記シール面へ弾性に押圧する弾性ベローズ、前記回転密封環を挟んだ両側の前記弾性ベローズの間に形成されて供給冷媒を導入する第１流体通路と連通可能な第１間隔流体通路、前記回転密封環を径方向へ貫通するとともに前記第１間隔流体通路と連通する第２流体通路、前記接続部の内部に設けられて一端が前記第２流体通路に連通するとともに他端に接続孔を設けた接続流体通路、前記接続孔に一端が接続して前記接続流体通路と連通するとともに、他端が前記冷却部側の流通路と連通可能な流体通路を有し、且つ前記真空用筒軸の真空通路に配置された第１配管、前記真空用筒軸の開口部から前記真空通路内を真空吸引する吸引口を有する連結カバー、及び前記連結カバーと密封に結合して前記真空用筒軸を囲む磁性流体シール用カバーと、前記磁性流体シール用カバーの内周面と前記真空用筒軸の外周面との間の一方の周面に密封に嵌着するとともに並列に配列された磁石用のポールブロックと、前記ポールブロックの並列する間に配置された磁石と、前記各ポールブロックの周面に近接して対向する環状の突起が複数個に配列されて突起群を成すとともに他方の周面に密封に嵌着する軸カバーと、前記突起と前記ポールブロックの間に介在する磁性流体とを有し、前記真空吸引する力に対して磁力を受けた前記磁性流体が前記突起と前記ポールブロックとの間を遮断する磁性流体シール装置を具備するものである。【００１２】
このような構成のロータリジョイントによれば、真空吸引に対して確実にシールできる磁性流体シール装置によって、真空用筒軸の内周面内は高真空状態にして断熱効果が発揮できる。しかも、磁性流体シール装置は、摺動する摺動面が無いから、摺動面が早期に摩耗するのを効果的に防止して耐久能力を発揮することができる。このため、真空用筒軸の内周面内は長期に渡り高真空（１０−５Torr以下）状態が維持できる（なお、従来のシール装置のシール面は、優れたシール能力を有しても、真空状態により摺動するシール面の潤滑液が吸い取られるから早期に摩耗する）。さらに、真空用筒軸の連結部が冷却部の接続部と連結して冷却部の機内とも連通するから、この真空吸引によって、冷却部の機内も真空断熱することができる。従って、真空用筒軸の内周面内中に配置されている各第１配管及び第２配管と接続部は、外気から効果的に真空断熱できるので、供給冷媒は極低温度の状態に維持できる。さらに、この真空用筒軸の内周面内の真空断熱は、間隔流体通路を流れる供給冷媒を極低温度に維持して供給冷媒を液体状態に維持できる。【００１３】
その結果、この液体の冷媒によって、シール面と対向シール面とが摺動するときに、両シール面間に潤滑液として介在して摺動が発熱するのを防止する。また、両シール面が摩耗するのを防止する（従来技術では、優れたシール装置でも、冷媒は極低温であるがために、シール材質を変質させるので、冷媒をシールすることが困難であった）。さらに、両シール面の摺動時の摩耗が防止されて供給冷媒に対するシール能力を発揮する。また、固定密封環と一体の弾性ベローズの構成は、固定密封環の摺動する嵌合面間をシールするＯリングを不要とするから、極低温度によるＯリングの材質変化に伴って冷媒が漏洩するのを防止できる。さらに、弾性ベローズの構成は、極低温の状態でも、固定密封環の対向シール面をシール面に対して弾発に押圧し、この弾発するための移動は摺動する面が無いので、対向シール面のシール能力が発揮できる。さらに、各第１配管及び第２配管は、真空用筒軸となる部材をキリ等で加工した孔の流体通路ではなく、配管から構成されているから、断熱効果に優れた管材料を選択することができる。また、各第１配管及び第２配管は、配管であるから、第１配管及び第２配管の加工・組み立てが容易になるとともに、配管作業も容易になり、流体通路としての加工コストと、組み立てコストを低減できる。【００１４】
好適には、本願発明のロータリジョイントは、一対を成す前記回転密封環と両側の固定密封環とは少なくとも軸方向に２組が配列されているとともに、前記一方の組の前記固定密封環と隣接する前記他方の組の前記固定密封環との対向間に第２間隔流体通路を有し、前記第２間隔流体通路は前記真空用筒軸の前記真空通路に配置された第２配管と連通し、前記冷却部を冷却した排出冷媒が前記第２配管と前記第２間隔流体通路を通って戻されるものである。【００１５】
このような構成のロータリジョイントによれば、第２配管は真空用筒軸の内周面内に配置されて真空断熱されているので、排出冷媒は、極低温度を保持することができる。そして、この排出冷媒が第２間隔流体通路を流れるときは、両ベローズと固定密封環により両側が遮断された間を流れるので、第２メカニカルシールのシール能力が低下するのを防止できる。たとえ、シール面と対向シール面との摺動する面間側に排出冷媒が流れても、排出冷媒はこのシール面間の内周側に作用するから、シール面間が無潤滑状態になるのを防止できる。そして、第２メカニカルシールの耐久能力を長期に渡り発揮できる。【００１６】
また好適には、本願発明のロータリジョイントは、前記接続部が内周面を円形面又は楕円形面又は周方向に沿って凹凸面又は歯車状面に形成されて前記第１配管側の端部に前記接続孔が形成されているものである。【００１７】
このような構成の本願発明のロータリジョイントによれば、真空用筒軸のメカニカルシール装置内に設けた接続部の内周面を円形、楕円形、凹凸形状等の種々の形状は、各第１及び第２配管を内径側に張り出した側面に設けて個数を増やすことができる。また、この構成は第１配管と第２配管の取り付けを容易にする。しかも、接続部の内周面の形状は、真空吸引を容易にし、真空通路の真空断熱の効果を発揮させることができる。同時に、第１配管と第２配管の本数に応じて接続部の接続孔の配置を容易にすることができる。そして、第１配管及び第２配管を断熱材により被覆する場合でも、第１配管及び第２配管の間隔が自由になる。そして、この被覆の厚さを設計通りにすることができるので、断熱効果が発揮できる。【００１８】
また好適には、本願発明のロータリジョイントは、前記回転密封環は周方向に沿って配列された複数の前記第２流体通路を有するとともに、前記接続部にも周方向に沿って前記各第２流体通路と連通する前記接続流体通路を有し、各前記第１配管の流体通路が各対応する前記接続流体通路に連通しているものである。【００１９】
このような構成のロータリジョイントによれば、回転密封環に多数の第２流体通路を設けることができるので、１個所の第１流体通路から流れた供給冷媒が第１間隔流体通路を通って複数の第２流体通路へ流入することができる。そして、複数の第２流体通路に連通する複数の接続流体通路に各第１配管の流体通路が連通しているから、各冷却部の必要な個所へ必要なだけ供給冷媒を供給することが可能になる。また、両固定密封環と回転密封環よりなる一対の第２メカニカルシールを配列する個数は、少なくできる。同時に、接続部の軸方向の長さも短くできる。その結果、第２メカニカルシール装置と接続部品との製作コスト及び組み立てコストを大きく低減できる。また、ロータリジョイントも小型にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本発明の実施例１のロータリジョイントの片側の断面図である。
【図２】図２は、図１のメカニカルシール装置と配管の付近を示す第１組立体の拡大断面図である。
【図３】図３は、図２の各第２メカニカルシール装置付近の構成を示す拡大断面図である。
【図４】図４は、図１の第２組立体の片側の断面図である。
【図５】図５は、図１の第３組立体の片側の断面図である。
【図６】図６は、図５に示す磁性流体シールの片側の拡大断面図である。
【図７】図７は、本発明に係わる実施例２の接続部の軸方向正面図である。
【図８】図８は、本発明に係わる実施例３の回転密封環の軸方向正面図である。
【図９】図９は、本発明に係わるロータリジョイントを取り付けた超伝導モータの概略断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明に係わる実施の形態のロータリジョイントを図面に基づいて説明する。なお、以下に説明する各図面は、設計図を基に作成した正確な図面である。図１は、本発明の実施例１のロータリジョイントＲの片側の断面図である。なお、図１では、断面にハッチングを入れると、図が不明になるので、ハッチングは省略してある。また、図２は、図１のメカニカルシール装置１と配管の付近を示すものであって、第１組立体Ａの片側の拡大断面図である。さらに、図３は、図２の第２メカニカルシール装置１付近の構成を示すさらなる拡大断面図である。図４は、第１軸受部６０Ｄ１側の第２組立体Ｂの片側の拡大断面図である。図５は、磁性流体シール４０側の第３組立体Ｃの片側の拡大断面図である。図６は図５に示す磁性流体シール４０の拡大断面図である。【００２２】
以下に、図１から図６を参照して本発明のロータリジョイントＲを説明する。ロータリジョイントＲのフランジ付の連結部１０Ｃは、界磁コイルを有する同期回転機戒、例えば、回転発電機、リニアモータなどの流体通路付の回転軸及び図９に示す超伝導モータ１００の流体通路付の回転軸１１５に連結する。
最初に、図１のロータリジョイントＲと連結する図９の超伝導モータ１００について説明する。ただし、本発明ではない超伝導モータ１００については、簡単に説明する。【００２３】
図９に示す超伝導モータ１００は、概略図である。筒状で内周面１１５Ａを設けた回転軸１１５の外周面には、３個の回転子１１０を嵌着する（符号は１個所のみ）。回転子１１０の両側には、合計４個のステータ１０６（符号は１個所のみ）を軸方向に配列する。そして、各回転子１１０には、超伝導（ＳＣ）コイル１０３の内周側に空間がある冷却部１０５を設ける。この冷却部１０５にロータリジョイントＲの各第１配管２０Ｅと連通して冷媒を供給できる各第１管１０１，１０１，１０１を設ける。この各第１管１０１，１０１，１０１により冷媒をそれぞれの冷却部１０５，１０５，１０５へ供給して各超伝導コイル１０３，１０３，１０３（符号は１個所のみ）を冷却する。また、各超伝導コイル１０３，１０３，１０３を冷却した後の冷媒は、排出流体通路用のそれぞれの第２管１０２，１０２，１０２と連通する第２配管２０Ｅを通して図示省略の冷媒供給装置（冷凍機とも言う）へ逆流させる。なお、回転軸１１５の両側には、軸受１１６，１１６を設ける。今、便宜上、回転子１１０が３個の場合について説明したが、３個とは限らず、１個、２個、又は３個以上の場合もある。また、この例示した回転子１１０の構造とは、異なる構造も存する。しかし、いずれにせよ、同期回転機戒において超伝導コイルの電気抵抗を零（０）に近づけるには、超伝導コイルを極低温の温度状態に冷却しなければならない。本発明はこの問題を解決する。【００２４】
これらの高温の超伝導コイルは、超伝導を達成し、且つ、この超伝導を維持するために、例えば、高温超伝導コイルを臨界温度（超伝導遷移温度、例えば、２７Ｋ）又はそれ以下の温度まで冷却しなければならない。本発明のロータリジョイントＲは、固定側から回転側の各接続流体通路２０Ｄ，２０Ｄを通して各冷却部１０５へ直接に極低温の供給冷媒Ｑ１を供給できるように構成している。そして、供給冷媒Ｑ１又は排出冷媒Ｑ２が高真空（高真空とは１０−３Torrから１０−７Torrの範囲である）状態の真空通路１０Ｈに配置される第１配管２０Ｅ及び第２配管２０Ｅ内の流体通路を通過するので、外気と真空断熱されて供給冷媒Ｑ１を臨界温度以下の極低温度に維持することができる。そして、第１配管２０Ｅと第２配管２０Ｅは高真空の状態に維持されて、外気の温度が第１配管２０Ｅと第２配管２０Ｅへ伝熱するのを遮断する。【００２５】
図１及び図９において、真空用筒軸１０の連結部１０Ｃは、超伝導モータ１００の回転軸１１５の一端の取付部と連結して共に回動できるように形成する。同時に、第１配管２０Ｅは、第１管１０１と連結して第１配管２０Ｅからの供給冷媒Ｑ１を第１管１０１内へ供給可能にする供給流体通路を設けている。さらに、第２配管２０Ｅも第２管１０２と連結して超伝導コイル等を冷却した使用済みの排出冷媒Ｑ２を第２管１０１から第２配管２０Ｅへ排出可能にする排出流体通路である。なお、この第１配管２０Ｅは供給冷媒Ｑ１の供給流体通路に限定するものではなく、また、第２配管２０Ｅは、排出冷媒Ｑ２の排出流体通路に限定するものではない。第１配管２０Ｅを排出流体通路に用いることもできる。また、第２配管２０Ｅを供給流体通路に選定することもできる。しかし、使用後の排出冷媒Ｑ２を冷却供給装置へ戻すときは、図１の第２メカニカルシール装置１の実施例では第２配管２０Ｅを利用することが好ましい。【００２６】
この真空用筒軸１０は、全体がステンレス鋼製の第１真空用筒軸１０Ａの接続部（接続部品とも言う。しかし、接続部品は真空用筒軸と別部品という意味ではない）１０Ａ１と第２真空用筒軸１０Ｂの継手部（符号１０Ｂ）とを接合し、符号が省略された図示するボルトを軸方向へ螺合して連結する。第１真空用筒軸１０Ａは、筒軸の端部と接続部１０Ａ１の段付面とを嵌合するとともに、この嵌合部の周面を溶接して一体に形成する。また、第２真空用筒軸１０Ｂは、筒軸の端部と継手部１０Ｂの段付面とを嵌合して嵌合面間を溶接する。この溶接した継手部１０Ｂと接続部１０Ａ１とを嵌め合わせるとともにボルトにより締結して筒状に形成する。この第１真空用筒軸１０Ａと第２真空用筒軸１０Ｂとの連結は、第２メカニカルシール装置１を取り付け可能にするためにボルトで締結する。しかし、他の例として、図示省略の長いスリーブにメカニカルシール装置１を嵌合し、このスリーブを真空用筒軸１０の外周に嵌着して固定すれば、第１真空用筒軸１０Ａと第２真空用筒軸１０Ｂは、分割して組み立てること無く、一体にすることができる。この実施例の場合は、第１真空用筒軸１０Ａの内周面に接続部１０Ａ１を一体に嵌着する。又は、第１真空用筒軸１０Ａを加工して接続部１０Ａ１に形成しても良い。なお、第２メカニカルシールとは、回転密封環１Ａと、この回転密封環１Ａの両側に各々固定密封環２Ａ，２Ａを配置して一対に組み合わせたものを言う。そして、第２メカニカルシールを複数に組み合わせた全体をメカニカルシール装置１と言う。【００２７】
また、接続部１０Ａ１は、図３に示すように内部に断面が径方向と軸方向を成すＬ形の接続流体通路２０Ｄを軸方向に位置を変えながら周方向に沿って設定通りの個数に配置する。この各接続流体通路２０Ｄ，２０Ｄの軸方向の端部側の開口は、接続孔２０Ｄ１に形成するとともに、各接続孔２０Ｄ１に第１配管２０Ｅと第２配管２０Ｅの端部をそれぞれ密封に嵌着する（嵌合した周面間を溶接又は接着して封止する）。この供給又は排出流体通路を有する第１配管２０Ｅと第２配管２０Ｅとは、第１真空用筒軸１０Ａの内周面１０Ａ２内に配置して極低温度の冷媒Ｑ１，Ｑ２を流通可能にする。同時に、第１真空用筒軸１０Ａの内周面１０Ａ２内に配置された第１配管２０Ｅと第２配管２０Ｅは、真空吸引（真空引き）された高真空内に配置されて外部と真空断熱される。なお、第１配管２０Ｅと第２配管２０Ｅの材質は、ステンレス鋼管、銅管、アルミニウム管、窒化ボロン、石英管、強化ガラス管、低温用樹脂（ＰＴＦＥなど）管などを用いている。また、第１配管２０Ｅと第２配管２０Ｅの外周面を断熱材で被覆しても良い。例えば、ステンレス鋼管の外周をＰＴＦＥ、ガラス、石英等の材質を用いて断熱できる厚さに被覆する。これらの断熱効果は、第１配管２０Ｅと第２配管２０Ｅが真空用筒軸１０内に真空断熱の状態で配管することにより可能になる。従来のように、メカニカルシール装置を取り付けたハウジング本体にキリ孔で冷媒用の流体通路を形成した構成では、これらの効果が期待できない。【００２８】
図２及び図３は、図１に示す第１組立体Ａの拡大図である。図２及び図３に示すように、真空用筒軸１０における接続部１０Ａ１の外周面に回転密封環１Ａの内周面１Ａ３を軸方向に隔てて２列に配列して嵌着する。この回転密封環１Ａの組み立ては、並列に配置した両回転密封環１Ａ，１Ａの間に筒状のスペーサ１２を挟持するとともに、両回転密封環１Ａ，１Ａの軸方向の外側端を接続部１０Ａ１の段付面と第２真空用筒軸１０Ｂの継手部１０Ｂの端面とにより支持した状態で固定する。各回転密封環１Ａ，１Ａは軸方向両端面に各シール面１Ａ１，１Ａ１，・・を設けるとともに、各回転密封環１Ａ，１Ａの両シール面１Ａ１，１Ａ１の中間に内外に貫通した第２流体通路２０Ｃを設ける。この第２流体通路２０Ｃは、内方の接続流体通路２０Ｄと連通する。この各回転密封環１Ａと後述する各固定密封環２Ａは、炭化珪素、カーボン、硬質合金、複合樹脂等の摩耗しない硬質であって、且つ冷媒Ｑ１，Ｑ２に耐える耐寒材質である。【００２９】
回転密封環１Ａの軸方向の両側には、一対の両固定密封環２Ａ，２Ａを設ける。固定密封環２Ａは端面にシール面１Ａ１と密接する対向シール面２Ａ１を設ける。同時に、対向シール面２Ａ１と反対側面（背面）には真空用筒軸１０を環状に囲む弾性ベローズ２Ｂの一端となる結合部２Ｂ１を溶接等により密封に結合する。この弾性ベローズ２Ｂは、ステンレス鋼、ニッケル基合金（インコネル７１８など）等の金属製であって、固定密封環２Ａに一体に形成された付属部品である。また、弾性ベローズ２Ｂの他端の環状を成す固定部２Ｂ２は、シールカバー２Ｂ３の内周の段付部に溶接等で密封に接着する。そして、弾性ベローズ２Ｂは固定密封環２Ａの対向シール面２Ａ１をシール面１Ａ１と密接させる方向へ弾発に押圧する。【００３０】
さらに、回転密封環１Ａの外周面１Ａ２と、回転密封環１Ａの両側の固定密封環２Ａ，２Ａとの間の空間（両弾性ベローズ２Ｂ，２Ｂの間）は、第１間隔流体通路２０Ｂに形成する。この第１間隔流体通路２０Ｂは、配管継手部２０Ａ１を設けた第１流体通路２０Ａと連通する。なお、第１流体通路２０Ａは冷却供給装置から供給冷媒Ｑ１が導入される流体通路である。また、両回転密封環１Ａ，１Ａの間の両弾性ベローズ２Ｂ，２Ｂの固定部２Ｂ２，２Ｂ２の対向間と、スペーサ１２の外周面と、配管継手部２０Ａ１（図３で符号を省略）の内周面との間に形成された環状空間が第２間隔流体通路２０Ｂである。この第２間隔流体通路２０Ｂは、回転密封環１Ａに設けた第２流体通路２０Ｃ通らないため接続流体通路２０Ｄと直接に連通する。つまり、第２間隔流体通路２０Ｂと接続流体通路２０Ｄとの間には、回転密封環１Ａの第２流体通路２０Ｃと連通する第１間隔流体通路２０Ｂと、第２流体通路２０Ｃを通さない第２間隔流体通路２０Ｂとを設けている。【００３１】
リング状の各シールカバー２Ｂ３，２Ｂ３，２Ｂ３，２Ｂ３とリング状の配管継手部２０Ａ１，２０Ａ１，２０Ａ１の接合間には断面がＣ形又はＵ形の各シールリング８３Ａを取り付けて各接合間をシールする（図３では軸方向へ８個を設けている）。このシールリング８３Ａは、ＰＴＦＥ製のＵ形状の溝内に金属（インコネル７１８などの材質）製の弾性中空Ｏリングを設けた形状、又はＣ形金属リングの形状に構成し、冷媒Ｑ１，Ｑ２に耐える耐寒性にする。そして、各シールカバー２Ｂ３と各配管継手部２０Ａ１とは、第１外筒６０Ａの端部に溶接したフランジ部と、第２外筒６０Ｂの端部に溶接したフランジ部との間に挟持して軸方向に貫通するボルト用孔に挿入したボルト７９（図１又は図２を参照）により締め付けて第２メカニカルシール装置１の外周側を覆う形のカバーに形成する。また、各配管継手部２０Ａ１の第１流体通路２０Ａと連通する各配管は、樹脂管、鋼管（ステンレス鋼管など）に形成して第２本体６５の第２真空室Ｖ２内を通り図示省略の冷却供給装置と連通する。この各配管は図５に示す分岐配管４４Ａと連結して真空吸引しても良い。【００３２】
そして、各回転密封環１Ａに設けた各第２流体通路２０Ｃを通って冷却部１０５へ供給される供給冷媒Ｑ１は、極低温度の液体ヘリウム、液体窒素等である。また、第２間隔流体通路２０Ｂを通って冷却供給装置へ戻される排出冷媒Ｑ２は、冷却部１０５を冷却した後の冷媒（冷媒が気化する場合もある）である。なお、供給冷媒Ｑ１の種類は、液体ヘリウム（−２７３°Ｃ以下）、液体窒素（−１９６°Ｃ以下）、液体ネオン、液体アルゴン等がある。これらの供給冷媒Ｑ１は、超伝導コイルなどを冷却して超伝導状態にできる極低温に冷却される。この第２本体６５の第２真空室Ｖ２内は高真空の状態であって、各第１流体通路２０Ａを真空断熱することができる。この第２真空室Ｖ２は分岐配管４４Ａを介して真空吸引Ｖする。また、分岐配管４４Ａや第１流体通路２０Ａの配管の周りをＰＴＦＥなど、繊維強化樹脂の断熱材で覆って供給冷媒Ｑ１の温度が上昇するのを防止できる。さらに、真空用筒軸１０に対して径方向を成す筒状の第２本体６５は、取付部が第１外筒６０Ａのフランジ部に設けた取付板と第２外筒６０Ｂのフランジ部に設けた取付板に、図２に示すように、ボルトを利用して密封に結合する。そして、第２本体６５は第１本体６０内に径方向を成す筒形に形成しているが、第１流体通路２０Ａの本数が多い場合は、真空用筒軸１０の軸芯の廻りを囲む密閉した筒状体に形成することもできる。【００３３】
第１外筒６０Ａの内周面の内径は、図１又は図２及び図４に示すように、第１真空用筒軸１０Ａの外周面の外径より大径に形成されている。そして、第１外筒６０Ａは、第１真空用筒軸１０Ａに対して環状空間を設けて嵌合する。また、第２外筒６０Ｂも、第２真空用筒軸１０Ｂに対して環状空間を設けて嵌合するとともに、第１外筒６０Ａとほぼ対称な形状に形成されている。次に、第１外筒６０Ａの大径円筒状の端部６０Ａには、図４に示すように、真空引配管３３Ａを設けて第１メカニカルシール装置３２の周囲を真空引きして真空断熱するとともに、真空用筒軸１０の外周の環状空間も真空断熱する。この真空引配管３３Ａは大径円筒状の端部６０Ａの周面に沿って等配又は不等配に複数本の貫通孔を設ける。そして、この貫通孔に真空引配管３３Ａを連結する。この真空引配管３３Ａの他方は、第１真空室Ｖ１と第２真空室Ｖ２内を通って真空吸引装置（真空ポンプとも言う）Ｖａに連通する。なお、第１外筒６０Ａは、真空用筒軸１０と同様に、ステンレス鋼、ニッケル基合金等の材製である。【００３４】
図１又は図２及び図５に示す第２外筒６０Ｂは、一端の大径円筒状の端部６０Ｂに第１外筒６０Ａと同様に、真空引配管の継手と接続する貫通孔を設ける。この真空引配管と接続する貫通孔は大径円筒状の端部６０Ｂの周面に沿って等配又は不等配に複数本を設ける。そして、第２真空用筒軸１０Ｂの外周の環状空間を真空吸引して第２真空用筒軸１０Ｂを真空断熱する。そして、真空引配管の他端部は、図４に示す真空引配管３３Ａと同様に、第２本体６５内に配管された配管と連通して真空吸引装置Ｖａにより真空吸引Ｖされる。【００３５】
さらに、内部に第１真空室Ｖ１を有する円筒状の第１本体６０は、真空用筒軸１０の外周側を囲んだ第１真空室Ｖ１によって真空断熱するとともに、第２メカニカルシール装置１の外周側も真空断熱する。また、第２メカニカルシール装置１、及び第１流体通路２０Ａ、第１及び第２間隔流体通路２０Ｂ、第２流体通路２０Ｃ、接続流体通路２０Ｄは、第２本体６５内で第２真空室Ｖ２内により二重に真空断熱される。また、ロータリジョイントＲが耐用年数に達して第２メカニカルシール装置１等を通る第１間隔流体通路２０Ｂから供給冷媒Ｑ１が外部に漏洩するようなことがあっても、第２真空室Ｖ２によって供給冷媒Ｑ１が吸引されるから、外部へ漏洩する供給冷媒Ｑ１によって公害問題になるのが防止できる。【００３６】
次に、第２組立体Ｂは、図１において第１組立体Ａに対して真空用筒軸１０の超伝導モータ１００側に設ける。この第２組立体Ｂを図４に拡大して示す。真空用筒軸１０を回転可能に支持する一方の第１軸受部６０Ｄ１は、外周面を第１軸受ボックス３０Ａの内周面に嵌着する。また、この第１軸受部６０Ｄ１は、内周面をスリーブ３１の外周面に嵌着して取付ける。さらに、このスリーブ３１は真空用筒軸１０の外周面に嵌着する。また、第１軸受ボックス３０Ａは、仮想線で示す保持部を介して超伝導モータ１００のケースに取り付けて固定する。さらにまた、第１軸受ボックス３０Ａの開口側面には、第１メカニカルシール装置３２を保持すると共に、第１軸受部６０Ｄ１を軸方向に支持する保持板３０Ｂを設ける。この保持板３０Ｂに設けた供給通路３３により第１軸受部６０Ｄ１側に空気などの流体Ｑ３又は潤滑液などの流体Ｑ３を流体空間３０Ｈへ供給する。この流体Ｑ３は、供給通路３３から流体空間３０Ｈへ流入し、第１メカニカルシール装置３２に対してバッハ流体としての作用をする。又は、軸受部６０Ｄ１に潤滑液を供給して潤滑作用をさせることもできる。【００３７】
第１メカニカルシール装置３２の回転密封環（符号は省略）は、付属部品を介してステンレス鋼製のスリーブ３１に嵌着する。また、この回転密封環と相対回転する固定密封環は、保持板３０Ｂの段付孔に付属部品を介して保持する。そして、第１メカニカルシール装置３２により第１軸受部６０Ｄ１側の流体空間３０Ｈと第１外筒６０Ａ内の環状空間とを遮断する。第１外筒６０Ａにおける保持板３０Ｂ側の大径円筒状の端部６０Ａは、第１本体６０の内周面に嵌着するとともに、他端のフランジ部は、前述したように、シールカバー２Ｂ３を介して第２本体６５に連結合する。【００３８】
第３組立体Ｃは、図１に示すように、真空用筒軸１０の第２組立体Ｂに対して反対側に設ける。第１本体６０の内周面に嵌着した第２外筒６０Ｂの大径円筒状の端部６０Ｂには、内周の段付孔に第２軸受部６０Ｄ２を設けて他方を支持する。なお、大径円筒状の端部６０Ｂは、複数のサポート６１により支持されている。第２軸受部６０Ｄ２の内周面は、第２真空用筒軸１０Ｂの外周面に嵌着する（図１を参照）。そして、真空用筒軸１０を第１軸受部６０Ｄ１と第２軸受部６０Ｄ２により回転自在に支持する。第２軸受部６０Ｄ２の側面の空間６２には、図示は省略するが、図４と同様に供給通路を連通させる。第２外筒６０Ｂの端部には、ステンレス鋼などの非磁性体の磁性流体シール用カバー４１を符号省略のボルトにより結合する。磁性流体シール用カバー４１の内周面と第２真空用筒軸１０Ｂの外周面との間には、図６に示すような、磁性流体シール装置４０を装着する。磁性流体シール用カバー４１の内周面における磁性流体シール装置４０の両側には、各々高精度のベアリング４０Ｄ、４０Ｄを設ける。この両ベアリング４０Ｄ、４０Ｄは内周面が磁性体の軸カバー４０Ａに嵌着するとともに、外周面が磁性流体シール用カバー４１の内周面に嵌着する。さらに、軸カバー４０Ａは、並列に配列した耐寒性のシール用Ｏリング８０Ｂ，８０Ｂを介して第２真空用筒軸１０Ｂの外周面に嵌着する。【００３９】
そして、磁性材料の軸カバー４０Ａの外周面には、軸方向へ間隔を設けた２列のシール突起群を設ける。このシール突起群は所定の軸方向の幅に複数のリング状の断面が山形の突起４０Ａ１を各々６個から２０個のうちの設定数を設ける。好ましくは、各々８個から１５個を設けると良い。この２列のシール突起群に対応した位置には、磁性材料のポールブロック４０Ｂ，４０Ｂがシール用のＯリング８０Ａを介して磁性流体シール用カバー４１の内周面に嵌着する。この各８個の突起４０Ａ１・・・の外周面とポールブロック４０Ｂ，４０Ｂの内周面との間は０．０５ｍｍ以下で接触しない微少間隔に形成する（接触しない間隔に内周面と近接する）。この間隔は両側の高精度の２個のベアリング４０Ｄ、４０Ｄにより可能になる。そして、２個のポールブロック４０Ｂ，４０Ｂの間には、永久磁石４０Ｍが嵌着して配置されている。また、シール突起群４０Ａ１４０Ａ１・・とポールブロック４０Ｂ，４０Ｂの内周面との間には高精度の磁性流体４０Ｆを介在する。また、永久磁石４０Ｍと２個のポールブロック４０Ｂ，４０Ｂと２個のシール突起群４０Ａ１・・とを環状に形成されるループ回路には、永久磁石４０Ｍによって、磁束が形成される。そして、各シール突起群の突起４０Ａ１とポールブロック４０Ｂ，４０Ｂの内周面との間には磁性流体４０Ｆが集結して真空吸引Ｖの吸引力に対して近接した間隙の軸方向両側を遮断し、摺動抵抗を惹起すること無く、吸引空間４５の高真空の状態を維持する。【００４０】
磁性流体シール用カバー４１の永久磁石（磁石であれば、永久磁石とは限らない）４０Ｍの外面には、流体供給通路４０Ｈを貫通状態に設ける。そして、Ｎ２ガスの供給流体Ｑ４又は空気の供給流体Ｑ４により永久磁石４０Ｍを保温する。又は、流体供給通路４０Ｈから供給流体Ｆとして磁性流体４０Ｍをポールブロック４０Ｂ，４０Ｂの内周面内へ供給できるようにする。永久磁石４０Ｍはポールブロック４０Ｂ，４０Ｂの間にリングにして挟持する場合、又は円柱にしてポールブロック４０Ｂ，４０Ｂの間に多数個を配列する場合がある。さらに、突起４０Ａ１の外周面の断面形状は尖った山形、Ｍ形にすると良い。この磁性流体シール装置４０は真空用筒軸１０内の真空通路１０Ｈを外部に対し遮断して高真空度以上の状態に維持できるように構成されている。なお、ポールブロック４０Ｂ，４０Ｂと磁石４０Ｍを真空用筒軸１０の外周面に装着し、軸カバー４０Ａを磁性流体シール用カバー４１の内周面に装着した構成にしても良い。そして、シール突起群４０Ａ１４０Ａ１・・とポールブロック４０Ｂ，４０Ｂの内周面との間には高精度の磁性流体４０Ｆを介在する。つまり、上述の実施例１とは内外を逆にした構成で、内周側の部品を外周側に配置し、外周側の部品を内周側に配置した磁性流体シール装置４０の構成である。なお、シール突起群とポールブロックの並列される数は、両部品間に磁気回路が形成できれば一対でも可能になる。【００４１】
磁性流体シール用カバー４１の軸方向の端面には、第２真空用筒軸１０Ｂの開口部１０Ｄに対向する連結カバー４２が磁性流体シール用カバー４１の端面（真空用筒部を囲む部分であれば良い）に密封に取り付ける。この連結カバー４２の開口部１０Ｄと対向する位置には、吸引口４２Ａを設ける。この吸引口４２Ａは、吸引配管４４により図１に示す真空吸引装置（真空ポンプ）Ｖａに連通する。また、吸引配管４４から分岐した分岐配管４４Ａは、第１本体６０の内部に貫通する配管に連結して第１真空室Ｖ１内を吸引し、第１真空室Ｖ１内を高真空の状態にする。この第１本体６０の第１真空室Ｖ１内の高真空の状態は、第１流体通路２０Ａ，２０Ａ，２０Ａを真空断熱する第２本体６５の第２真空室Ｖ２を二重にして真空断熱する。【００４２】
一方、吸引口４２Ａから真空用筒軸１０の内周面１０Ａ２内を吸引し、真空通路１０Ｈ中を高真空の状態にする。この真空通路１０Ｈ中の高真空は、高性能の磁性流体シール４０により真空用筒軸１０の内周面１０Ａ２内（真空通路１０Ｈ）が完全にシールされるので、この内周面１０Ａ２内は、前述したように、高真空（１０−３Torrから１０−７Torr）又は超真空（１０−７Torr以下 ）にすることができる。なお、超伝導界磁コイルの電気抵抗を零（０）にするためには、供給冷媒Ｑ１を通す第１配管２０Ｅ又は第２配管２０Ｅの外周側の真空通路１０Ｈ中を１０−３Torr以下の真空状態、好ましくは１０−５Torr以下の真空状態にしなければならないが、本発明の磁性流体シール装置４０は真空通路１０Ｈ中と外部とを効果的に遮断することによって、この高真空な状態を可能にする。この真空用筒軸１０の内周面１０Ａ２内の高真空及び超高真空の状態は、第１配管２０Ｅ及び第２配管２０Ｂに対して外気の温度を高度に遮断する。そして、冷媒供給装置から供給された極低温度の液状のヘリウム、窒素、ネオン等の供給冷媒Ｑ１を真空用筒軸１０の内周面１０Ａ２内で極低温度の状態に維持しながら、この供給冷媒Ｑ１を第１配管２０Ｅ及び第２配管２０Ｅから超伝導モータ１００の冷却部１０５へ供給して冷却部１０５を冷却する。【００４３】
また、第１及び第２配管２０Ｅ，２０Ｅ，２０Ｅは、真空用筒軸１０の内周面１０Ａ２内に配置されているから、第１及び第２配管２０Ｅ，２０Ｅ，２０Ｅの外周面をＰＴＦＥ、石英等の断熱材で覆う（被覆する）ことができる。このため、第１配管２０Ｅ，２０Ｅ及び第２配管２０Ｅの断熱効果を発揮して第２メカニカルシール装置１のシール能力を維持することができる。【００４４】
また、第２メカニカルシール装置１における並列に配置された第１及び第２間隔流体通路２０Ｂ，２０Ｂ内は、同圧の冷媒が各間隔流体通路２０Ｂ，２０Ｂ内を流れるために、シール面１Ａ１と対向シール面２Ａ１の密接する径方向の両側は、ほぼ同圧であり、排出冷媒Ｑ２が、例え気化したとしても、真空用筒軸１０は回転しているから、その遠心力の作用で直線的に第１流体通路２０Ａを通って冷媒供給装置へ戻すことができる。従って、排出冷媒Ｑ２が、例え気化したとしても、シール面１Ａ１と対向シール面２Ａ１との摺動面を通って、供給冷媒Ｑ１に混入するのは効果的に防止できる。このため、従来のように気化した排出冷媒が途中で供給冷媒に混合して供給冷媒の温度を上昇させるのが防止できる。そして、第２メカニカルシール装置１のシール能力がさらに発揮する。また、超伝導モータ１００の冷却部（超伝導界磁コイル）１０５は、供給された極低温度の供給冷媒Ｑ１により冷却部１０５の液溜め部が極低温度まで冷却されて電気抵抗が零（０）の状態にできる。その結果、超伝導界磁コイルが励磁されると、電気抵抗が零（０）となっている超伝導界磁コイルには、励磁損失の無い強力な磁界が発生する。【００４５】
図７は、実施例２であって、図１におけるＸ−Ｘ矢視に相当する接続部１０Ａ１側の正面図である。この接続部１０Ａ１は、図２に示す接続部１０Ａ１よりも短い筒状に形成するとともに、内周面内に円形の真空通路１０Ｈを形成する。そして、図７には、図２の接続部１０Ａ１に示す接続流体通路２０Ｄと同様に、接続部１０Ａ１の径方向へ４個所又はそれ以上の個所（図７では４個所）に形成する。このうち３個所の接続流体通路２０Ｄ，２０Ｄ，２０Ｄの接続孔２０Ｄ１には、各第１配管２０Ｅを密封に各々嵌着する。そして、この第１配管２０Ｅを供給冷媒Ｑ１が流通する。また、残りの１個所又は２個所の接続孔２０Ｄ１（符号は図２を参照）には、排出冷媒Ｑ２用の第２配管２０Ｅを密封に嵌合する。この３個所の供給冷媒Ｑ１用の接続流体通路２０Ｄ，２０Ｄ，２０Ｄは、接続部１０Ａ１において軸方向の位置はほぼ同一であるが、周方向に位置を変えて形成する（図８の第２流体通路２０Ｃの配列の構成を参照）。また、排出冷媒Ｑ２用の接続流体通路２０Ｄは、第２間隔流体通路２０Ｂと連通するように、３個所の供給冷媒Ｑ１用の接続流体通路２０Ｄ，２０Ｄ，２０Ｄとは接続部１０Ａ１において軸方向の位置を変える。従って、この接続部１０Ａ１は軸方向に短い筒状に形成できるから、真空通路１０Ｈの軸方向の長さも短くできる。【００４６】
また、この接続部１０Ａ１の内径を種々の形に形成することにより、真空断熱の効果を向上させることもできる。例えば、この接続部１０Ａ１における真空通路１０Ｈの正面形状は、円形とは限らず、四角形状の内周面、星形状又は歯車状の凹凸面にした内周面、楕円形の内周面等に形成して多数の第１配管２０Ｅよび第２配管を側面に連結できるように工夫することができる。なお、この３個所の供給冷媒Ｑ１用の接続流体通路２０Ｄ，２０Ｄ，２０Ｄに対応する第２メカニカルシールは、１個で済む。そして、多数の第１配管２０Ｅによって、供給冷媒Ｑ１を超伝導モータ１００の超伝導界磁コイルに供給し、伝導界磁コイルを極低温度に冷却することによって電気抵抗を零（０）にすることができる。また、上述の供給冷媒Ｑ１用の接続流体通路２０Ｄ，２０Ｄ，２０Ｄと同様に構成して排出冷媒Ｑ２の第２配管を複数個にして排出冷媒Ｑ２を冷却供給措置へ効率的に戻すことができる。【００４７】
図８は、真空用筒軸１０に嵌着する回転密封環１Ａの軸方向から見た正面図である。この回転密封環１Ａは実施例３である。図８に示す回転密封環１Ａは、周面に沿って４個所に貫通する第２流体通路２０Ｃを設けた例である。回転密封環１Ａの内周面１Ａ３は、接続部１０Ａ１の外周面に嵌着して４個所の第２流体通路２０Ｃと４個所の接続流体通路２０Ｄとを各々連通させる。そして、この４個所の第２流体通路２０Ｃは１個所の第１流体通路２０Ａから供給された供給冷媒Ｑ１が流入する。また、回転密封環１Ａの両端面には、各シール面１Ａ１，１Ａ１を形成する。さらに、回転密封環１Ａの両シール面１Ａ１の内周側には、図３に示すシールリング８３Ｂが装着できるシール取付溝１Ａ４を形成する。【００４８】
図８において、この回転密封環１Ａの第２流体通路２０Ｃと接続部品１０Ａ１の接続流体通路２０Ｄについては４個の例を説明したが、冷却部１０５の個数に応じて第２流体通路２０Ｃと接続流体通路２０Ｄと第２配管２０Ｅとは、５個、６個と多数個に設けることもできる。このようにすることによって、第２メカニカルシールの数を増加させること無く、多数個の冷却部１０５へ供給冷媒Ｑ１を供給することが可能になる。この１つの第２メカニカルシール装置１により多数個の冷却部１０５へ供給冷媒Ｑ１を供給可能にする構成は、本発明の第２メカニカルシール装置１の構成と接続部品１０Ａ１との組み合わせによって可能になる。なお、他の実施例として、第２メカニカルシール装置１は、１個の第２メカニカルシールからなる場合もある。この場合は、図示省略するが、第２配管を他の流体通路に設けて排出冷媒を冷却供給装置へ戻すようにする。【００４９】
本発明の比較例として、図１において、磁性流体シール装置４０を従来の磁性流体シール装置に置き換えると、高真空に応じて磁性流体シール装置の磁性流体が真空側へ吸引されるから、磁性流体が無くなる。従って、真空通路内の真空状態を維持することが困難になる。このため、真空通路中の真空による断熱効果も低下する。その結果、各流体通路や第１配管を大径にして多量の供給冷媒を流さなければ、冷却部１０５を冷却することが困難になる。そして、超伝導モータに使用する高価な供給冷媒のランニングコストは上昇する。また、多量の供給冷媒を供給する構成では、ロータリジョイントが大型になるので、製作コストが上昇する。また、ロータリジョイントの取付場所も大きくなるので、取付場所によっては取り付けが困難になる。なお、本体とは、回転する真空用筒軸１０に対し、第１本体６０、第２本体６５、第１外筒６０Ａ、第２外筒６５Ａ等の固定された部品である。
【産業上の利用分野】
【００５０】
本発明は、液体窒素や液体ヘリウムなどの極低温の冷媒の温度を維持して固定部側の冷媒供給装置から回転する超電導装置の冷却部へ供給冷媒を供給するとともに、使用後の冷媒を回収できる有用なロータリジョイントである。
【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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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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