(57)【要約】【課題】超電導回転機に備わる界磁超電導コイルに対し、回転機外部から冷媒を供給することなく、冷媒容器内の自立した冷媒循環による冷却を可能とする。【解決手段】回転軸１１に配設される蓄冷部材１３と、蓄冷部材１３の外周面に接し、内部に冷媒を有する冷媒容器１４と、冷媒容器１４の径方向に離間した２箇所と連通し、界磁超電導コイル１６ａ〜１６ｄに沿う形状であり、界磁超電導コイル１６ａ〜１６ｄに接する、又は、界磁超電導コイル１６ａ〜１６ｄから所定範囲内に配設される冷媒循環経路１７ａ〜１７ｄとを備え、冷媒容器１４及び冷媒循環経路１７ａ〜１７ｄの内部で冷媒を循環させることにより、界磁超電導コイル１６ａ〜１６ｄを超電導臨界温度以下の低温に維持することで、超電導回転機に備わる界磁超電導コイルに対し、回転機外部から冷媒を供給することなく、冷媒容器内の自立した冷媒循環による冷却を可能とする。【選択図】図２
2015226444.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超電導回転機の回転軸に配設され、熱伝導体を介して回転機外部の冷凍機と接続される蓄冷部材と、
前記蓄冷部材の外周面に接し、内部に冷媒を有する冷媒容器と、
前記冷媒容器の軸方向一端面に径方向に離間した２箇所と連通することで前記冷媒を循環可能とし、前記超電導回転機に備わる界磁超電導コイルに沿う形状であり、当該界磁超電導コイルに接する、又は、当該界磁超電導コイルから所定範囲内に配設される、冷媒循環経路とを備え、
前記超電導回転機に備わる回転子の回転時に、前記蓄冷部材により冷却される前記冷媒容器内の前記冷媒と、前記界磁超電導コイルにより温められる前記冷媒循環経路内の前記冷媒との温度差、及び、前記回転子の回転による遠心力により、前記冷媒容器及び前記冷媒循環経路の内部で前記冷媒を循環させることで、前記界磁超電導コイルを超電導臨界温度以下の低温に維持する
ことを特徴とする、超電導回転機の回転子冷却装置。
【請求項２】
さらに、
前記蓄冷部材と前記界磁超電導コイルとに介設される熱伝導体を備える
ことを特徴とする、請求項１に記載の超電導回転機の回転子冷却装置。
【請求項３】
前記蓄冷部材は、回転機外部に設置される冷凍機により冷却されることで、常時低温状態を維持する
ことを特徴とする、請求項１又は２に記載の超電導回転機の回転子冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超電導回転機の回転子冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
超電導回転機に備わる界磁超電導コイルは、駆動（回転子の回転）中、超電導臨界温度ＴC以下の低温に維持する必要がある。ここで、界磁超電導コイルを冷却する方法として、回転子の回転軸を介して冷媒を注入する方法がある。固定側からの冷媒の注入には、磁気シールの伝熱防止や真空断熱を行う必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２９０９８８号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】牧直樹、他4名、「超電導発電機の主要技術」、日立評論、日立評論社、平成元年7月、Ｖｏｌ．71、Ｎｏ．7、ｐ．43―44
【非特許文献２】塩原融、「機器要素技術開発-(4) (H18-19)  超電導モータ要素技術開発」、超電導応用基盤（第II期）プロジェクト  第１回事後評価分科会説明資料、超電導応用基盤（第II期）プロジェクト事後評価分科会、平成20年11月21日、資料6―2―4、ｐ．11/15
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１には、回転子の回転軸中に冷媒が往復する流路を設け、この流路を固定側と接続させ、回転機内部の空間の真空を維持するため、回転子リジョイントの回転部と固定部との間を磁性流体シールで密閉する技術が開示されている。しかしながら、磁性流体シールは、低温になると機能を消失してしまうため、回転機内部から流出する冷媒を温めるためにヒータが設けられており、熱的に余分なエネルギーを消費しなければならず、非効率的である。
【０００６】
上記非特許文献１には、回転子の回転軸及びその近傍については上記特許文献１と同様の構造を有し、さらに、冷却能力を向上するために、冷媒に液体ヘリウムを用いる技術が開示されている。しかしながら、液体ヘリウムは、沸点が４Ｋと、液体窒素より数十Ｋも低いため、強力な断熱シールを備える必要があり、装置が大型なものとなってしまう。
【０００７】
上記非特許文献２には、サーモサイフォンを用いて、外部に接続された冷凍機で液化した冷媒を作り、回転子に送った後、回転子で温められた冷媒が相転移（気化）する際の潜熱により熱を奪い、また、回転子の回転で生じた遠心力により、冷たく重い液体の冷媒は回転子の内壁側に押し付けられ、温められた冷媒は気化して密度が低下するため軸心側に集中することで、冷却を維持する技術が開示されている。しかしながら、当該技術では、サーモサイフォンの取付けが難しく、さらに、冷媒の偏心によってアンバランスな状態となってしまう。
【０００８】
本発明では、超電導回転機に備わる界磁超電導コイルに対し、回転機外部から冷媒を供給することなく、自立した冷却を可能とする、超電導回転機の回転子冷却装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決する第１の発明に係る超電導回転機の回転子冷却装置は、
超電導回転機の回転軸に配設され、熱伝導体を介して回転機外部の冷凍機と接続される蓄冷部材と、
前記蓄冷部材の外周面に接し、内部に冷媒を有する冷媒容器と、
前記冷媒容器の軸方向一端面に径方向に離間した２箇所と連通することで前記冷媒を循環可能とし、前記超電導回転機に備わる界磁超電導コイルに沿う形状であり、当該界磁超電導コイルに接する、又は、当該界磁超電導コイルから所定範囲内に配設される、冷媒循環経路とを備え、
前記超電導回転機に備わる回転子の回転時に、前記蓄冷部材により冷却される前記冷媒容器内の前記冷媒と、前記界磁超電導コイルにより温められる前記冷媒循環経路内の前記冷媒との温度差、及び、前記回転子の回転による遠心力により、前記冷媒容器及び前記冷媒循環経路の内部で前記冷媒を循環させることで、前記界磁超電導コイルを超電導臨界温度以下の低温に維持する
ことを特徴とする。
【００１０】
上記課題を解決する第２の発明に係る超電導回転機の回転子冷却装置は、
上記第１の発明に係る超電導回転機の回転子冷却装置において、
さらに、
前記蓄冷部材と前記界磁超電導コイルとに介設される熱伝導体を備える
ことを特徴とする。
【００１１】
上記課題を解決する第３の発明に係る超電導回転機の回転子冷却装置は、
上記第１又は２の発明に係る超電導回転機の回転子冷却装置において、
前記蓄冷部材は、回転機外部に設置される冷凍機により冷却されることで、常時低温状態を維持する
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る超電導回転機の回転子冷却装置によれば、超電導回転機に備わる界磁超電導コイルに対し、回転機外部から冷媒を供給することなく、冷媒容器内の自立した冷媒循環による冷却を可能とし、さらに、冷凍機の種類を限定することなく冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施例１に係る回転子冷却装置が配設された超電導回転機の斜視図である。
【図２】本発明の実施例１に係る回転子冷却装置が配設された超電導回転機の筐体内部の側面図である。
【図３】図２のＡ‐Ａ矢視図である。
【図４】図２の破線円Ｂで囲まれた部分を拡大した断面図である。
【図５】本発明の実施例１における冷媒の流れを説明する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明に係る超電導回転機の回転子冷却装置では、回転子に用いる界磁超電導コイルの冷却を、回転機外部から冷媒を供給することなく、回転機外部からの熱伝導と冷媒容器内部の対流により、冷媒循環による冷却を効果的に行うものである。以下、本発明に係る超電導回転機の回転子冷却装置を、実施例により図面を用いて説明する。
【００１５】
［実施例１］
まず、本発明の実施例１に係る超電導回転機の回転子冷却装置の構成について、図１〜４を用いて説明する。図１は、本発明の実施例１に係る回転子冷却装置が配設された超電導回転機の斜視図である。図２は、本発明の実施例１に係る回転子冷却装置が配設された超電導回転機の筐体内部の側面図である。図３は、図２のＡ‐Ａ矢視図である。図４は、図２の破線円Ｂで囲まれた部分を拡大した断面図である。
【００１６】
本発明の実施例１に係る回転子冷却装置が備えられている超電導回転機は、図１〜３に示すように、回転軸１１、回転子１２及び界磁超電導コイル１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄを備え、界磁超電導コイル１６ａ〜１６ｄは、回転子１２に対し軸対称に固定されている。
【００１７】
また、本発明の実施例１に係る超電導回転機の回転子冷却装置は、蓄冷部材１３、冷媒容器１４、熱伝導体１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，１５ｅ、冷媒循環経路１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ、ニードルベアリング内輪１８、及び、ニードルベアリング外輪１９を備えている。
【００１８】
蓄冷部材１３は、回転軸１１の軸方向端部近傍の外周面に配設されている、冷凍機からの熱伝導で常時低温状態である略円環状の部材である。また、蓄冷部材１３は、ニードルベアリング内輪１８、ニードルベアリング外輪１９、及び、熱伝導体１５ｅを介して、回転機外部の冷凍機（図示略）に繋がっている。なお、ここでの「低温状態」とは、後述する冷媒の循環により、「界磁超電導コイル１６ａ〜１６ｄを超電導臨界温度ＴC以下とすることができる温度」との意である。
【００１９】
冷媒容器１４は、蓄冷部材１３の径方向外周面に密接して配設され、内部が冷媒で満たされている、蓄電部材１３と同心の略円環状の容器である。なお、冷媒には液体窒素を用いるのが好ましい。
【００２０】
熱伝導体１５ａ〜１５ｄは、蓄冷部材１３と界磁超電導コイル１６ａ〜１６ｄとに、それぞれ介設されている。
【００２１】
熱伝導体１５ｅは、回転機外部の冷凍機とニードルベアリング外輪１９とに介設されている。
【００２２】
冷媒循環経路１７ａ〜１７ｄは、それぞれ、冷媒容器１４の軸方向一端面に径方向に離間した２箇所と連通することで冷媒を循環させることが可能である。また、冷媒循環経路１７ａ〜１７ｄは、それぞれ、界磁超電導コイル１６ａ〜１６ｄに沿う形状であり、界磁超電導コイル１６ａ〜１６ｄに接する、又は、界磁超電導コイル１６ａ〜１６ｄから所定範囲内に配設されている。なお、ここでの「所定範囲内」とは、後述する冷媒容器１４内の冷媒の循環により、「界磁超電導コイル１６ａ〜１６ｄを超電導臨界温度ＴC以下とすることができる範囲内」との意である。
【００２３】
詳述すると、冷媒循環経路１７ａ〜１７ｄは、まず、それぞれ往路１７ａ‐１，１７ｂ‐１，１７ｃ‐１，１７ｄ‐１、復路１７ａ‐２，１７ｂ‐２，１７ｃ‐２，１７ｄ‐２、及び、冷却部１７ａ‐３，１７ｂ‐３，１７ｃ‐３，１７ｄ‐３を有している。
【００２４】
往路１７ａ‐１〜１７ｄ‐１は、それぞれ、冷媒容器１４と冷却部１７ａ‐３〜１７ｄ‐３の各一端とを、連通するものである。
【００２５】
復路１７ａ‐２〜１７ｄ‐２は、それぞれ、冷媒容器１４と冷却部１７ａ‐３〜１７ｄ‐３の各他端とを、連通するものである。また、復路１７ａ‐２〜１７ｄ‐２は、それぞれ、往路１７ａ‐１〜１７ｄ‐１よりも、冷媒容器１４の径方向内側に接続されている。
【００２６】
冷却部１７ａ‐３〜１７ｄ‐３は、それぞれ、往路１７ａ‐１〜１７ｄ‐１、及び、復路１７ａ‐２〜１７ｄ‐２により、冷媒容器１４と連通している。また、冷却部１７ａ‐３〜１７ｄ‐３は、それぞれ、界磁超電導コイル１６ａ〜１６ｄに沿う形状であり、界磁超電導コイル１６ａ〜１６ｄに接する、又は、界磁超電導コイル１６ａ〜１６ｄから上記所定範囲内に配設される。
【００２７】
ニードルベアリング内輪１８及びニードルベアリング外輪１９は、蓄冷部材１３の外周面に接して配設されており、熱伝導率が高いものである。
【００２８】
以上が本発明の実施例１に係る超電導回転機の回転子冷却装置の構成についての説明である。以下、本発明の実施例１に係る超電導回転機の回転子冷却装置の作用について説明する。
【００２９】
本発明の実施例１に係る超電導回転機の回転子冷却装置は、「１．熱伝導による冷却」及び「２．自立ポンプ（遠心圧力ヒートポンプ）による対流での冷却」の、２つの方法により、界磁超電導コイル１６ａ〜１６ｄの冷却を行う。
【００３０】
１．熱伝導による冷却
界磁超電導コイル１６ａ〜１６ｄで発生する熱を、熱伝導体１５ａ〜１５ｄにより蓄冷部材１３に伝えることで、界磁超電導コイル１６ａ〜１６ｄの冷却を行う。
【００３１】
図４に示すように、蓄冷部材１３は、熱伝導率の高い、ニードルベアリング内輪１８、ニードルベアリング外輪１９、及び、熱伝導体１５ｅを介して、冷凍機に繋がっていることで、常時低温状態を保っている。よって、界磁超電導コイル１６ａ〜１６ｄは、常時冷却されることになる。
【００３２】
本発明の実施例１に係る超電導回転機の回転子冷却装置では、回転子１２が静止している間は、上述の熱伝導による冷却を行う。
【００３３】
２．自立ポンプ（遠心圧力ヒートポンプ）による対流での冷却
回転子１２が回転している間は、界磁超電導コイル１６ａ〜１６ｄを超電導臨界温度ＴC以下の低温に維持する。また、回転子１２の回転により負荷をかける関係上、できる限り効率よく界磁超電導コイル１６ａ〜１６ｄを冷却し、冷凍機の機能を最大限活用する。本発明の実施例１に係る超電導回転機の回転子冷却装置では、回転子１２の回転中は、別途ポンプを設けるのではなく、冷媒循環経路１７ａ〜１７ｄが自立ポンプ（遠心圧力ヒートポンプ）の役割を担い、この自立ポンプによる対流での冷却を行うものである。
【００３４】
まず、冷媒容器１４は、図４に示すように、蓄冷部材１３の外周面に密接して配設されていることにより、冷媒容器１４内部における、蓄冷部材１３と冷媒容器１４との接触部分近傍（Ｃで囲まれた部分）の冷媒が、蓄冷部材１３により冷却されることになる。
【００３５】
一方、冷媒循環経路１７ａ〜１７ｄの、特に冷却部１７ａ‐３〜１７ｄ‐３内の冷媒は、界磁超電導コイル１６ａ〜１６ｄを冷却する。したがって、冷媒循環経路１７ａ〜１７ｄの、特に冷却部１７ａ‐３〜１７ｄ‐３内の冷媒は、界磁超電導コイル１６ａ〜１６ｄの熱により温められることになる。
【００３６】
よって、界磁超電導コイル１６ａ〜１６ｄ近傍の冷媒循環経路１７ａ〜１７ｄ内の冷媒と、冷媒容器１４内の冷媒とで、温度差が生じることになり、圧力勾配が生じる。このときの流動変化を用いて、冷媒循環経路１７ａ〜１７ｄ内の冷媒を循環させることで、回転子１２の回転時に界磁超電導コイル１６ａ〜１６ｄを冷却する。
【００３７】
回転子１２が回転することで、冷媒には径方向外向きの力が働く。すると、図４の矢印で示すように、冷媒容器１４内のＣで囲まれた部分において冷却された密度の高い冷媒が、往路１７ａ‐１〜１７ｄ‐１から冷却部１７ａ‐３〜１７ｄ‐３へ送られ、冷却部１７ａ‐３〜１７ｄ‐３を通過して温められた冷媒が、復路１７ａ‐２〜１７ｄ‐２から冷媒容器１４内に流入する。すなわち、冷媒循環経路１７ａ〜１７ｄは、自立ポンプの役割を担い、この自立ポンプの対流により、界磁超電導コイル１６ａ〜１６ｄが冷却されることになる。なお、回転子１２の回転中の冷媒に働く加速度は、次式のようになる。
【００３８】
【数１】
2015226444.tif 000003
【００３９】
上述した自立ポンプによる対流での冷却について、以下詳述する。
【００４０】
まず、冷媒容器１４中の冷媒の平均密度をρとする。この冷媒が、冷媒循環経路１７ａ〜１７ｄを通ることで、温度が平均ΔＴ［Ｋ］上昇し、密度がρ´に変化したとすると、式（１）のようになる。
【００４１】
【数２】
2015226444.tif 000004
ただし、β［１／Ｋ］は体積膨張率とする。
【００４２】
回転子１２の回転中であれば、冷媒容器１４内の冷媒に遠心力が働く。図４に示すように、冷媒容器１４内のＣで囲まれた部分（回転軸１１の軸心からの径方向距離をｒとする）の冷媒は、径方向の厚みが０であるものと考えられるため、遠心力に起因する圧力が０である。一方、冷媒容器１４内の往路１７ａ‐１〜１７ｄ‐１入口近傍、すなわち、蓄冷部材１３から遠い位置にある、流路口（回転軸１１の軸心からの径方向距離をｒ＋Δｒとする）の冷媒は、径方向の厚みがΔｒであることにより、遠心力に起因する圧力が生じることになる。
【００４３】
冷媒容器１４内の径方向距離ｒ＋Δｒにおける冷媒の圧力ｐCは、式（１）により、流体素辺を径方向に積分して、次式のように表される。
【００４４】
【数３】
2015226444.tif 000005
ただし、Δｒ＜＜ｒとして２次の微小量は無視している。
【００４５】
同様にして、冷媒循環経路１７ａ〜１７ｄ内の径方向距離ｒ＋Δｒにおける冷媒、すなわち、往路１７ａ‐１〜１７ｄ‐１の入口における冷媒の圧力ｐSは、次式のように表される。
【００４６】
【数４】
2015226444.tif 000006
【００４７】
したがって、冷媒容器１４内の冷媒と冷媒循環経路１７ａ〜１７ｄ内の冷媒との間で、式（２）の圧力差Δｐを得ることができる。
【００４８】
【数５】
2015226444.tif 000007
【００４９】
図５は、冷媒の流れを説明する模式図である。図５に示すように、冷媒循環経路１７ａ〜１７ｄの経路全長を、それぞれＬとおくと、流量ｕ［ｍ／ｓ3］は、冷媒が粘性率μ［Ｐａ・ｓ］のニュートン流体を仮定して、ＮＳ方程式より圧力差Δｐで表すことができる。このときの流れ場はハーゲンポアズイユ流として知られており、式（２）のΔｐを用いて、ＮＳ方程式を解くことにより、式（３）のようになる。
【００５０】
【数６】
2015226444.tif 000008
ただし、Ｒ［ｍ］は冷媒循環経路１７ａ〜１７ｄの半径とする。
【００５１】
すなわち、回転子１２の回転による遠心力、及び、界磁超電導コイル１６ａ〜１６ｄの発熱による温度差により、冷媒容器１４と冷媒循環経路１７ａ〜１７ｄとの間で、それぞれ圧力差Δｐが生じ、冷媒循環用のポンプを別途設けて回転機外部から冷媒を送り出すことなく、冷媒が流量ｕで自発的に循環し、界磁超電導コイル１６ａ〜１６ｄが回転による遠心力で冷却されるのである。これが自立ポンプ（遠心圧力ヒートポンプ）である。
【００５２】
また、図１中に示すように、冷媒循環経路１７ａ〜１７ｄは、それぞれ小型の圧力バルブ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ（図１中では、２０ａ，２０ｄのみを示している）により、最大圧力が一定に保たれている。また、式（２）より、冷媒循環経路１７ａ〜１７ｄには冷媒の定圧比熱Ｃpを導入して、界磁超電導コイル１６ａ〜１６ｄからの吸熱量をＱとすると、式（４）となる。
【００５３】
【数７】
2015226444.tif 000009
【００５４】
式（４）は、冷媒が冷媒循環経路１７ａ〜１７ｄに流入してから流出するまでの温度上昇について、どの程度の冷却能力Ｑによって解消できるかを示している。
【００５５】
また、式（４）を式（３）に代入し、ｕを消去し、式（５）を得ることができる。
【００５６】
【数８】
2015226444.tif 000010
【００５７】
冷媒容器１４の温度＋２ΔＴ＜ＴCが満たすことで、冷媒が相転移温度ＴCよりも上昇することなく、上記非特許文献２とは異なり、相転移（気化）を防ぐことができる。
【００５８】
式（５）の計算例として、回転子１２の回転数が５００ｍｉｎ-1、冷却能力Ｑ＝１０、冷媒循環経路１７ａ〜１７ｄの半径Ｒ＝０．００３、Δｒ＝０．０４、冷媒循環経路１７ａ〜１７ｄの長さＬ＝０．８として、冷媒に液体窒素を用いると、ΔＴは約１５Ｋとなる（ただし、液体窒素の物性値は、μ＝１．５８×１０-4［Ｐａ・ｓ］、β＝０．０２２３［１／Ｋ］、Ｃｐ＝２［ｋｊ／ｋｇＫ］、ρ＝８０６［ｋｇ／ｍ3］）。
【００５９】
したがって、冷媒容器１４の温度＋２ΔＴ＜ＴC＝７７Ｋとするためには、冷媒容器１４内の温度が６５Ｋで１０Ｗの冷却能力を維持できればよい。
【００６０】
過剰な冷却は、液体窒素の融点６３Ｋを超えてしまう虞があるため、避けなければならない。式（５）は、発熱量や回転数などの与えられた条件において、必要な冷却条件を示唆するものである。
【００６１】
なお、本実施例では、冷凍機の配置が任意で静止しているため、パルスチューブ型のように、向きによって冷却能力が左右される冷凍機であっても適用可能となり、冷凍機の種類に限定されることなく、界磁超電導コイル１６ａ〜１６ｄを冷却することが可能となる。
【００６２】
また、上述では、蓄冷部材１３が、回転軸１１の軸方向端部近傍の外周面に配設されているとしたが、本実施例はこれに限定されるものではなく、蓄冷部材１３は、回転軸１１に配設されていれば、その軸方向端部近傍でなくてもよい。
【００６３】
なお、本実施例中の、冷媒循環経路１７ａ〜１７ｄの「所定範囲内」、蓄冷部材１３の「低温状態」、冷凍機の冷却能力、及び、各部材の熱伝導率等の、具体的な値については、駆動（回転子１２の回転）中の界磁超電導コイル１６ａ〜１６ｄを超電導臨界温度ＴC以下に維持することが可能な範囲において、適宜設計変更が可能である。
【００６４】
なお、上述では、４極の超電導回転機の場合について説明したが、本実施例は極数を限定するものではない。すなわち、界磁超電導コイルの数（極数）を変更する場合は、当該変更に合わせて、対応する冷媒循環経路及び熱伝導体（冷凍機に接続される熱伝導体を除く）の数を変更すればよい。
【００６５】
以上、本発明の実施例１に係る超電導回転機の回転子冷却装置について説明したが、換言すれば、本発明の実施例１に係る超電導回転機の回転子冷却装置は、超電導回転機の回転軸に配設され、常時低温状態である蓄冷部材と、上記蓄冷部材の外周面に接し、内部に冷媒を有する冷媒容器と、上記冷媒容器の軸方向一端に径方向に離間した２箇所と連通することで上記冷媒を循環可能とし、上記超電導回転機に備わる界磁超電導コイルに沿う形状であり、当該界磁超電導コイルに接する、又は、当該界磁超電導コイルから所定範囲内に配設される、冷媒循環経路とを備え、上記超電導回転機に備わる回転子の回転時に、上記蓄冷部材により冷却される上記冷媒容器内の前記冷媒と、上記界磁超電導コイルにより温められる上記冷媒循環経路内の冷媒との温度差、及び、上記回転子の回転による遠心力により、上記冷媒容器及び上記冷媒循環経路の内部で冷媒を循環させることで、上記界磁超電導コイルを超電導臨界温度以下の低温に維持するものである。
【００６６】
また、本発明の実施例１に係る超電導回転機の回転子冷却装置は、さらに、上記蓄冷部材と上記界磁超電導コイルとに介設される熱伝導体を備えるものである。
【００６７】
また、本発明の実施例１に係る超電導回転機の回転子冷却装置では、上記蓄冷部材が、回転機外部に設置される冷凍機により冷却されることで、常時低温状態を維持するものである。
【００６８】
このようにして、本発明の実施例１に係る超電導回転機の回転子冷却装置では、超電導回転機の回転子に用いる界磁超電導コイルを、冷凍機からの熱伝導、及び、発熱と遠心力とによる遠心圧力ヒートポンプによって、外部から冷媒を供給することなく、自立した冷却が可能とし、さらに、冷凍機の種類を限定することなく冷却することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明は、超電導回転機の回転子冷却装置として好適である。
【符号の説明】
【００７０】
１１  回転軸
１２  回転子
１３  蓄冷部材
１４  冷媒容器
１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，１５ｅ  熱伝導体
１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ  界磁超電導コイル
１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ  冷媒循環経路
１７ａ‐１，１７ｂ‐１，１７ｃ‐１，１７ｄ‐１  往路
１７ａ‐２，１７ｂ‐２，１７ｃ‐２，１７ｄ‐２  復路
１７ａ‐３，１７ｂ‐３，１７ｃ‐３，１７ｄ‐３  冷却部
１８  ニードルベアリング内輪
１９  ニードルベアリング外輪
【図１】
2015226444.tif 000011
【図２】
2015226444.tif 000012
【図３】
2015226444.tif 000013
【図４】
2015226444.tif 000014
【図５】
2015226444.tif 000015