(57)【要約】　　【課題】　複雑な構造を持つ冷媒供給／回収装置なしにも界磁コイルの超電導化が可能であり，ローターの必要部位で高真空を確実に保持する冷却システム内蔵型超電導ローター等を提供する。　　【解決手段】　超電導界磁コイル１００と，作動流体の加圧及び減圧を繰り返し行うことによって発生する熱流動によって形成された低温端にて前記超電導界磁コイル１００を冷却する冷却手段と，を含む，冷却システム内蔵型超電導ローター。【選択図】図２
2004064998.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超電導界磁コイルと，
作動流体の加圧及び減圧を繰り返し行うことによって発生する熱流動によって形成された低温端にて前記超電導界磁コイルを冷却する冷却手段と，を含む，
　ことを特徴とする冷却システム内蔵型超電導ローター。
【請求項２】
外部電源によって励磁されて強い磁場を発生させる超電導界磁コイルと，
前記界磁コイルを支持する界磁コイル支持部と，
前記界磁コイルを冷却するために界磁コイル支持部内に低温端連結部を介して連結された環形の再生管と，前記再生管の内側に設置されて前記再生管と連結されたパルス管と，前記再生管とパルス管とを連結する高温端連結部と，前記再生管の高温端側で高圧及び低圧の作動流体が出入する作動流体出入管と，前記高温端連結部側で前記作動流体出入管と前記パルス管とを連結する二重作動流体流入バルブと，前記高温端連結部側の前記パルス管とオリフィスバルブを介して連結されたガス貯蔵筒と，を含むパルス管冷凍機と，
　前記界磁コイル支持部と連結されて前記界磁コイルで発生した強磁界によって回転するトルクチューブと，
　前記作動流体出入管に高圧の作動流体と低圧の作動流体を交互に供給するための作動流体供給手段と，を含む，
　ことを特徴とする冷却システム内蔵型超電導ローター。
【請求項３】
さらに，
　少なくとも前記界磁コイルを含む前記界磁コイル支持部を取り囲んでいるローター内筒と，
前記ローター内筒を取り囲んでいるローター外筒と，
前記ローター内筒と前記ローター外筒との間に設置された熱遮蔽板と，含む，
ことを特徴とする請求項２に記載の冷却システム内蔵型超電導ローター。
【請求項４】
前記作動流体供給手段は，
前記作動流体出入管に連結された流体シーリング装置と，
作動流体を圧縮する圧縮機と，
前記圧縮機からの高圧の作動流体と低圧の作動流体を交互に前記流体シーリング装置を介して前記作動流体出入管に供給するためのロータリーバルブと，を含む，
　ことを特徴とする請求項２に記載の冷却システム内蔵型超電導ローター。
【請求項５】
前記作動流体供給手段は，前記トルクチューブと共に回転されて前記作動流体出入管の作動流体の加圧及び減圧を繰り返し行う線形圧縮機から構成される，
　ことを特徴とする請求項２に記載の冷却システム内蔵型超電導ローター。
【請求項６】
前記作動流体は，ヘリウムガスである，ことを特徴とする請求項１，２，３，４あるいは５項のうちいずれか１項に記載の冷却システム内蔵型超電導ローター。
【請求項７】
前記請求項１〜５項のうちいずれか１項に記載の超電導ローターと，
　前記超電導ローターの外周に前記超電導ローターと一定間隔をおいて設置された電機子と，を含めて構成され，
　前記超電導ローターの界磁コイルに発生した回転磁界によって前記超電導ローターが回転されて前記電機子に電流が誘起される，
　ことを特徴とする，冷却システム内蔵型超電導ローターを有する超電導発電機。
【請求項８】
前記請求項１〜５項のうちいずれか１項に記載の超電導ローターと，
前記超電導ローターの外周に前記超電導ローターと一定間隔をおいて設置された電機子と，を含めて構成され，
　前記電機子に電流を印加して前記超電導ローターの界磁コイルに発生した回転磁界によって前記超電導ローターが回転され，この回転力が外部に伝達されるように構成される，ことを特徴とする冷却システム内蔵型超電導ローターを有する超電導電動機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は，冷却システム内蔵型超電導ローター，冷却システム内蔵型超電導ローターを有する超電導発電機，及び冷却システム内蔵型超電導ローターを有する超電導電動機に関し，さらに詳細には，超電導界磁コイルをより単純な構造で超電導化できるようにした冷却システム内蔵型超電導ローター等に関する。
【背景技術】
【０００２】
　一般に，銅線の代わりに超電導線を使って界磁コイルを構成したローターを超電導ローターといい，その従来の超電導ローターの構成を図１に示す。
【０００３】
　従来の超電導ローターは，図１に示すように，高い磁場を発生させるために超電導線で巻線された超電導界磁コイル１０と；該界磁コイル１０を支持するための界磁コイル支持部１１と；該界磁コイル支持部１１と連結されて界磁コイル１０から外部へ回転力を伝達するためのトルクチューブ（Ｔｏｒｑｕｅ　Ｔｕｂｅ）１２と；少なくとも界磁コイル１０を含む界磁コイル支持部１１を取り囲んでいるローター内筒１３と；ローター内筒１３を取り囲んでいるローター外筒１４と；ローター内筒１３とローター外筒１４との間に設けられた熱遮蔽板１５と；界磁コイル１０を冷却して超電導化するために低温の冷媒をローター内筒１３に供給し，高温の冷媒ガスを回収するための冷媒供給／回収装置２０と；を含めて構成されている。また，ローター外筒１４とローター内筒１３との間は，外部と断熱するために高真空層１８となっている。
【０００４】
　冷媒供給／回収装置２０は，界磁コイル１０を冷却させて超電導状態に保持するために設けられたものであって，ローター内筒１３に連結されて冷媒をローター内筒１３の内部に供給するための内側管（冷媒ガス供給管）２１と，内側管２１の外側に同心円状に設けられてローター内筒１３から高温の冷媒ガスを排出させるための外側管（ガス排出管）２２とで構成された二重管を含む。
【０００５】
　また，冷媒供給／回収装置２０には，非回転部である冷媒供給／回収装置２０をローターの内筒１３と外筒１４の設けられた回転部側に連結設置する際に，回転部側の高真空層１８と非回転部側の真空層２８が続いて真空状態を維持できるように，極低温で動作される磁性流体シーリング（Ｆｅｒｒｏ−ｆｌｕｉｄ　Ｍａｇｎｅｔｉｃ　Ｓｅａｌｉｎｇ）装置などの流体シーリング装置３０が設置されている。
【０００６】
　図１に示す従来の超電導ローターにおいて界磁コイル１０の超電導化のための冷却メカニズムは，貯蔵タンク２５に貯蔵された極低温冷媒２３（例えば，２７Ｋｅｌｖｉｎ又は−２４６．１５℃の液体ネオン，２０Ｋｅｌｖｉｎ又は−２５３．１５℃の液体水素など主に高温超電導線材界磁コイルの冷却温度である２０〜３０Ｋｅｌｖｉｎが沸騰点である冷媒）が冷媒供給管２６，流体シーリング装置３０，及び内側管２１を経てローター内筒１３の内部に供給され，この極低温の液体冷媒により超電導界磁コイル１０が冷却されて超電導状態となる。また，界磁コイル１０を冷却させながら気化された冷媒は，外側管２２，流体シーリング装置３０，及び冷媒回収管２７を経て極低温冷凍機の冷却端２４に回収されて冷却端２４によって凝縮され，この凝縮された極低温冷媒は貯蔵タンク２５に貯蔵されて再び超電導界磁コイルの冷媒として使用される。
【０００７】
　排出される気化冷媒によりローター内筒１３，熱遮蔽板１５及びトルクチューブ１２などが冷却される。
【０００８】
　次いで，図１に示す従来の超電導ローターの作用を簡単に説明する。まず，極低温冷媒を内側管２１を介してローター内筒１３に連続的に供給して界磁コイル１０を超電導化させ，冷媒から蒸発した気化冷媒を外側管２２を介して排出する。これと同時に，外部の電源から界磁コイル１０が励磁されて強磁場を発生させ，界磁コイル１０から発生した強磁場によりトルクチューブ１２が回転され，回転磁界によってローター外筒から一定間隙離れて巻かれている電機子で電流が発生されるようにするか（発電機），逆に，電機子に電流を印加してトルクチューブ１２に回転力を発生させるようにする（電動機）。
【０００９】
　上記従来の超電導ローターを用いた超電導発電機及びモーターは，既存の常電導発電機及びモーターに比べ，損失を５０％以上も低減することができ，大容量の電流が界磁コイルを通電できるため，同一大きさで２倍の容量となるか，同一容量で大きさが２／１となり，結果として，大容量化及び／又は小型化が可能になる。近来，使用温度の高い酸化物系の超電導線の性能が急激に向上しており，これに伴い，中小容量の発電機及び産業用モーターも急激に開発されて普及されると見込まれている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
　しかしながら，図１に示す従来の超電導ローターは，界磁コイル１０の超電導化のために複雑な多重円筒構造を持つ冷媒供給／回収装置２０を具備しなければならず，冷媒の供給／回収／再凝縮の過程において極めて長い極低温流路が形成されるため，断熱構造が過度に長く延長されるので，冷却効率が大きく低下してしまう，という問題がある。また，極低温状態の回転部と非回転部の真空状態を保持するためには，流体シーリング装置などが必要であるが，この場合には，冷媒供給／回収装置２０の内・外側管２１，２２は，それらの温度差によって熱収縮量が異なるので，回転時に振動を誘発する，という問題がある。さらに，高真空及び極低温の状態を保持しながらローターが長時間運転されると，回転部と非回転部との連結部位に破損が発生する，という問題がある。
【００１１】
　したがって，本発明の目的は，複雑な構造を有する冷媒供給／回収装置を設置することなく，界磁コイルの超電導化が可能であり，ローターの必要部位で高真空を確実に保持することが可能な新規かつ改良された冷却システム内蔵型超電導ローター，及びこれを利用した超電導電動機及び発電機を提供することにある。
【００１２】
　また，本発明の他の目的は，Ｇ−Ｍ型（Ｇｉｆｆｏｒｄ−ＭｃＭａｈｏｎ　ｔｙｐｅ）冷凍機やスターリング型（Ｓｔｉｒｌｉｎｇ　ｔｙｐｅ）冷凍機のピストンなどの機械的な動作部を有しないパルス管冷凍機を界磁コイルと一体型に構成して伝導冷却を可能にして，極低温冷媒がローター内部を流れないことにより，断熱効率を大幅に向上させ，冷媒の蒸発温度によらず任意の温度で運転することが可能となり，長期運転時にも信頼性を向上させることが可能な新規かつ改良された冷却システム内蔵型超電導ローターとこれを利用した超電導電動機及び発電機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
　上記課題を解決するため，本発明の第１の観点においては，超電導界磁コイルと；作動流体の加圧及び減圧を繰り返し行うことによって発生する熱流動によって形成された低温端にて前記超電導界磁コイルを冷却する冷却手段と；を含む，ことを特徴とする冷却システム内蔵型超電導ローターが提供される。
【００１４】
　上記目課題を解決するため，本発明の第２の観点においては，外部電源によって励磁されて強い磁場を発生させる超電導界磁コイルと；前記界磁コイルを支持する界磁コイル支持部と；前記界磁コイルを冷却するために界磁コイル支持部内に低温端連結部を介して連結された環形の再生管と，前記再生管の内側に設置されて前記再生管と連結されたパルス管と，前記再生管とパルス管とを連結する高温端連結部と，前記再生管の高温端側で高圧及び低圧の作動流体が出入する作動流体出入管と，前記高温端連結部側で前記作動流体出入管と前記パルス管とを連結する二重作動流体流入バルブと，前記高温端連結部側の前記パルス管とオリフィスバルブを介して連結されたガス貯蔵筒，を含むパルス管冷凍機と；前記界磁コイル支持部と連結されて前記界磁コイルで発生した強磁界によって回転するトルクチューブと；前記作動流体出入管に高圧の作動流体と低圧の作動流体を交互に供給するための作動流体供給手段と；を含む，ことを特徴とする冷却システム内蔵型超電導ローターが提供される。
【００１５】
　また，好ましくは，前記作動流体供給手段は，前記作動流体出入管に連結された流体シーリング装置と；作動流体を圧縮する圧縮機と；前記圧縮機からの高圧の作動流体と低圧の作動流体を交互に前記流体シーリング装置を介して前記作動流体出入管に供給するためのロータリーバルブと；を含めて構成される。
【００１６】
　また，前記作動流体供給手段は，前記トルクチューブと共に回転されて前記作動流体出入管の作動流体の加圧及び減圧を繰り返し行う線形圧縮機から構成されることができる。
【００１７】
　上記課題を解決するため。本発明の第３の観点においては，上記の超電導ローターと，前記超電導ローターの外周に前記超電導ローターと一定間隔をおいて設置された電機子と，を含めて構成され，前記超電導ローターの界磁コイルに発生した回転磁界によって前記超電導ローターが回転されて前記電機子に電流が誘起されるように構成されたことを特徴とする冷却システム内蔵型超電導ローターを有する超電導発電機が提供される。
【００１８】
　上記課題を解決するため，本発明の第４の観点においては，上記の超電導ローターと，前記超電導ローターの外周に前記超電導ローターと一定間隔をおいて設置された電機子と，を含めて構成され，前記電機子に電流を印加して前記超電導ローターの界磁コイルに発生した回転磁界によって前記超電導ローターが回転され，この回転力が外部に伝達されるように構成されたことを特徴とする冷却システム内蔵型超電導ローターを有する超電導電動機が提供される
【発明の効果】
【００１９】
　本発明にかかる発電機及びモーター用超電導ローターによれば，複雑な構造の冷媒供給/回収装置無しに界磁コイルの超電導化が可能となるようして，構造を単純化し，ローターの必要部位で高真空を確実に保持して信頼性を向上させる。また，機械的な動きのないパルス管冷凍機の低温冷却端を界磁コイル支持部に直接連結して伝導冷却とすることによって超電導界磁コイルが任意の運転温度まで自体冷却されるようにし，冷凍機の冷却端と，被冷却体である回転する超電導界磁コイルとの間に二次的な極低温冷媒又は熱伝逹媒体を提供しないことによって，その断熱構造及び真空構造を極めて簡単にし，冷却効率を大幅に向上させる以外に，全体的なシステム効率及び信頼性を大幅に向上させる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
　以下に添付図面を参照しながら，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，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２１】
（第１の実施の形態）
　まず，図２に基づいて，第１の実施の形態にかかる発電機及びモーター用超電導ローターの構成について説明する。なお，図２は，本実施形態にかかる冷却システム内蔵型超電導ローターの要部構成を示す断面図である。
【００２２】
　図２に示すように，超電導線を用いて高い磁場を発生させる超電導界磁コイル１００が界磁コイル支持部１１０によって支持されている。該超電導界磁コイル１００は，酸化物系の超電導線で構成するのが好ましい。界磁コイル１００を冷却するために界磁コイル支持部１１０の内側には低温端連結部２００を介して連結されたパルス管冷凍機（Ｐｕｌｓｅ　Ｔｕｂｅ　Ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｏｒ）が設置されている。
【００２３】
　パルス管冷凍機は，環（リング）形の再生管２１０と，再生管２１０の内側に設置されたパルス管２２０と，再生管２１０とパルス管２２０を連結する高温端連結部２３０と，再生管２１０の高温端側で，低圧のガスが再生管２１０に流入され，高圧のガスが再生管２１０から排出される作動流体出入管２５０と，高温端連結部２３０側で作動流体出入管２５０とパルス管２２０とを連結する二重気体流入バルブ２７０と，高温端連結部２３０側のパルス管２２０と二重気体流入バルブ２７０にオリフィスバルブ２６０を介して連結されたガス貯蔵筒２４０と，などから構成される。
【００２４】
　再生管２１０は，作動流体より熱容量の大きい多孔性物質が埋積されており，パルス管２２０で生成された冷却温度を保持して，作動流体が再生管２１０を通過する際に冷却又は加熱する熱スポンジの役割をする。
【００２５】
　パルス管２２０内で高圧の作動ガスが一般冷凍機の固体膨脹機と同様にガスピストンで作動されて，低温端連結部２００を冷却して界磁コイル１００を冷却し，再生管２１０はパルス管２２０で生成された冷却温度を保持しておき，作動流体が再生管２１０を通過する際に冷却又は加熱する役割をする。また，二重気体流入管２７０，オリフィスバルブ２６０，ガス貯蔵筒２５０は，パルス管２２０でガスピストンの位相を調節し，冷却効率を高めるようにする位相調節の役割を果たす。
【００２６】
　界磁コイル支持部１１０の両端には，界磁コイル１００の強磁界によって発生する回転力を外部に伝達するためのトルクチューブ１２０が一体に設けられており，界磁コイル支持部１１０の外側には少なくとも界磁コイル１００を含む界磁コイル支持部１１０を取り囲むようにローター内筒１３０が設けられている該ローター内筒１３０の外側には，このローター内筒１３０とトルクチューブ１２０を取り囲むようにローター外筒１４０が設置されている。ローター内筒１３０とローター外筒１４０との間には，外部からの熱侵入を最小にするために高真空状態の真空部１５０が形成されており，この真空部１５０内には外部からの輻射熱侵入を遮断できる熱遮蔽板１６０が設けられている。該熱遮蔽板１６０の周囲には，多重のスーパーインシュレーション（図示せず）を設置して輻射による熱伝逹を最小にしている。また，ローター外筒１４０には，真空排気のための真空ポート（図示せず）が設置されている。
【００２７】
　上記構成により，界磁コイル１００のボビンの一部がパルス管冷凍機を構成して，超電導コイルを自体的に冷却させることができる。このようなパルス管冷凍機は，１９６３年Ｗ．Ｅ．ＧｉｆｆｏｒｄとＲ．Ｃ．Ｌｏｎｇｓｗｏｒｔｈにより導入されたが，ここでは，スターリング型冷凍機の低温端稼動部（膨脹機）を一つの管に取り替え，固体ピストン（ｓｏｌｉｄ　ｐｉｓｔｏｎ）をガスピストン（ｇａｓ　ｐｉｓｔｏｎ）の駆動方式に取り替えて管とガスとの熱輸送により圧縮機側に低温部が形成され，その反対側に高温部が形成されて冷凍能力が得られるようにしている。パルス管冷凍機は低温端稼動部を省略することによって低振動化を実現することができ，製造単価の低減，高信頼性及び長寿命化が図られるばかりでなく，設計自由度も向上する。
【００２８】
　本実施形態にかかるパルス管冷凍機を，図３を参照してさらに詳細に説明する。なお，図３は，本実施形態にかかるパルス管冷凍機部分を拡大して示す図である。
【００２９】
　図３に示すように，作動流体出入管２５０を介してガス注入を行う際，作動ガス（例えばヘリウムガス）を周期的で反復的に加圧又は減圧することによって，管Ｌ１，Ｌ２と再生管２１０に沿ってパルス管２２０の低温端から高温端側にヘリウムガスの周期的な圧力変化が伝えられる。即ち，パルス管２２０内で圧力波を発生させ，パルス管２２０の高温端側に連結・設置されたオリフィスバルブ２６０を調整して圧力波の位相を適宜調節すると，パルス管２２０内で，Ｇ−Ｍ型（Ｇｉｆｆｏｒｄ−ＭｃＭａｈｏｎ　ｔｙｐｅ）及びスターリング型（Ｓｔｉｒｌｉｎｇ　ｔｙｐｅ）冷凍機でピストン／ディスプレーサーなどのように膨脹機の役割をするガスピストンが形成されるので，パルス管２２０の低温端から高温端への熱の流動が可能となり，パルス管２２０の低温端側の低温端連結部２００が冷却される。このことにより，低温端連結部２００に界磁コイル支持部１１０を介して連結されている界磁コイル１００が冷却される。
【００３０】
　ここで，ガス貯蔵筒２４０の体積は，パルス管２２０の体積に比べて非常に大きいので，圧力変化が殆ど発生しない程度に設計されなければならない。
【００３１】
　オリフィスバルブ２６０は，基本的に，圧縮機からガス貯蔵筒２４０に，又は貯蔵筒２４０から圧縮機に流れるヘリウムガスの圧力と質量流速を調節する役割を果たす。圧縮機からガス貯蔵筒２４０に，又は貯蔵筒２４０から圧縮機に流れるヘリウムガスの圧力と質量流速は，冷凍機の性能において極めて重要であり，敏感に変化するため，オリフィスバルブ２６０のバルブ開度はパルス管冷凍機を製作した後，実験により最適化しなければならない。
【００３２】
　二重気体流入バルブ２７０は，オリフィスバルブ２６０によって発生する位相差の限界を克服できるようにして，ヘリウムガスが過度に再生機２１０を通過することに起因する損失を防ぐので，ローターの効率及び冷凍性能が向上される。二重気体流入バルブ２７０もまた，バルブ開度によって敏感な性能変化を示すので，パルス管冷凍機を製作した後，実験により最適化しなければならない。
【００３３】
　図３において，作動流体出入管２５０と，作動流体出入管２５０と再生管２１０との間の管Ｌ１，Ｌ２，二重気体出入管２７０とパルス管２２０との間の管Ｌ３，パルス管２２０とオリフィスバルブ２６０との間の管Ｌ４，及び，オリフィスバルブ２６０とガス貯蔵筒２４０との間の管Ｌ５の直径や長さなどは，パルス管冷凍機の容量（冷凍能力）に基づいて，各々設計しなければならない。これら各管２５０，Ｌ１〜Ｌ５は，直径が大きすぎると死容積（ｄｅａｄ　ｖｏｌｕｍｅ：冷凍に直接的に寄与できない体積）が増加して冷凍性能を劣化させ，小さすぎると流路抵抗が増加し，圧縮及び膨脹度を増加させて効率を減少させる。また，冷凍機の容量（冷凍能力）によってその質量流量が決定されるので，これに基づいて各管の直径と長さを決定しなければならない。
【００３４】
　また，パルス管２２０の直径及び長さ，再生機２１０の直径及び長さ，再生機２１０の多孔性物質からなるメッシュの数，ガス貯蔵筒２４０の体積，二重気体流入バルブ２７０とオリフィスバルブ２６０の流量係数などもパルス管冷凍機の容量（冷凍能力）に対応して各々設計しなければならない。
【００３５】
　パルス管冷凍機において，根本的に，各管２５０，Ｌ１〜Ｌ５は，死容積に含まれ，二重気体流入バルブ２７０とオリフィスバルブ２６０の流量係数が重要な作動変数であるので，各バルブ２７０，２６０の開度（流量係数）が適正な値に設定されるように設計されなければならない。
【００３６】
　次に，図４に基づいて，本実施形態にかかる冷却システム内蔵型超電導ローターの全体構成を説明する。なお，図４は，本実施形態にかかる冷却システム内蔵型超電導ローターの全体構成を示す縦断面図である。
【００３７】
　図４に示すように，作動流体出入管２５０は，極低温でない常温で機密が保持されながら回転可能な流体シーリング装置３００を介してロータリーバルブ３１０に連結されている。ロータリーバルブ３１０には，作動流体圧縮機３４０から高圧ガスが流入されるように設けられた高圧ガス流入管３２０と作動流体圧縮機３４０から低圧ガスが流出されるように設けられた低圧ガス流出管３３０が連結されている。作動流体圧縮機３４０には，作動流体としてヘリウムガスを使用するヘリウムガス圧縮機などを使用することができる。
【００３８】
　作動流体圧縮機３４０の高圧ガス流入管３２０と低圧ガス流出管３３０がロータリーバルブ３１０を介して交互に作動流体出入管２５０と連結されることにより，再生管２１０を介して圧力波がパルス管２２０内部に伝えられ，オリフィスバルブ２６０と二重気体流入バルブ２７０の開度を適宜設定して圧力波の位相を適正に調節しておくと，パルス管２２０内で，Ｇ−Ｍ型及びスターリング型冷凍機でピストン／ディスプレーサーなどのように膨脹機の役割をするガスピストンが形成されて，パルス管の低温端から高温端への熱の流動が可能になる。この結果，パルス管２２０の低温端側の低温端連結部２００が冷却され，低温端連結部２００に界磁コイル支持部１１０を介して連結されている界磁コイル１００が冷却される。
【００３９】
　即ち，外部の作動流体圧縮機３４０の高圧ガス流入管３２０と低圧ガス流出管３３０がロータリーバルブ３１０を介して作動流体出入管２５０に連結され，ロータリーバルブ３１０によって作動流体がパルス管２２０に／から流れて低温端から高温端への熱伝逹が起こるようにする。これにより，低温端を冷却させて界磁コイル１００を２５〜３０Ｋｅｌｖｉｎ前後の運転温度に冷却させて超電導化することができる。したがって，本実施形態においては，ピストンやディスプレーサー（Ｄｉｓｐｌａｃｅｒ）のような質量を持つ動作部がないパルス管冷凍機の冷却端を，界磁コイル１００内側に設置して伝導冷却方式で冷却させるので，冷媒の流出入なしに常温から任意の運転温度まで冷却することができる。
【００４０】
　本実施形態においては，作動流体出入管２５０の先端には，高圧で機密が保持されながら回転可能な流体シーリング装置３００が連結されており，流体シーリング装置３００と連結されてパルス管冷凍機運転周波数で高圧及び低圧の作動流体を供給／排出するロータリーバルブ３１０が，流体シーリング装置３００と作動流体圧縮機３４０との間に設置されている。これにより，高圧の作動流体がパルス管２２０内でガスピストンの役割をして低温端で冷却能力が得られる。したがって，本実施形態においては，ピストンのような機械的な動作部のない冷却サイクルの形成が可能なパルス管冷凍機の冷凍サイクル部を界磁コイル１００の内側に設置し，圧縮機３４０をローターと関係ない外部に設置することによって自体冷却可能な超電導ローターが具現化できるので，構造の簡素化，大幅の冷却効率の向上，高信頼性を確保することができる。
【００４１】
（第２の実施の形態）
　次に，図５に基づいて，第２の実施形態にかかる冷却システム内蔵型超電導ローターの全体構成を説明する。なお，図５は，本実施形態にかかる冷却システム内蔵型超電導ローターの全体構成を示す縦断面図である。
【００４２】
　本実施形態においては，図５に示すように，作動流体出入管２５０の先端に線形運動する圧縮機４００が直接取り付けられて，パルス管２２０の低温端が冷却されるが，この場合，線形圧縮機４００も超電導ローターと一緒に回転される。
【００４３】
　本実施実施形態においては，超電導ローターが回転されると共に，ローターと一体に装着された線形圧縮機４００も回転して作動流体出入管２５０内で作動流体が交互に加圧及び減圧され，この結果，再生管２１０を介してパルス管２２０の低温端から高温端側へ作動ガスの周期的な圧力変化が伝えられる。したがって，パルス管２２０の低温端から高温端への熱の流動が可能になり，パルス管２２０の低温端側の低温端連結部２００が冷却され，これにより，低温端連結部２００に界磁コイル支持部１１０を介して連結されている界磁コイル１００が冷却される。
【００４４】
　本実施形態においては，第１の実施の形態と同様に，外部の圧縮機と連結するのに必要なロータリーバルブと流体シーリング装置を省略することができるので，より簡単な構造でパルス管冷凍機の運転及び超電導コイルの冷却が可能な超電導ローターを具現化することができる。
【００４５】
　以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された範疇内において，各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００４６】
　上記実施形態においては，冷却システム内蔵型超電導ローターについて説明したが，超電導界磁コイルによって発生された強磁場によりトルクチューブが回転し，回転磁界によってローターの外筒から一定間隙離れて巻かれている電機子で電流が発生されるようにして超電導発電機を具現化してもよく，逆に，電機子に電流を印加してトルクチューブに回転力を発生させて超電導電動機を具現化してもいい。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
　本発明は，発電機及び電動機に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】従来の超電導ローターの構成図。
【図２】第１の実施の形態にかかる冷却システム内蔵型超電導ローターの要部縦断面図。
【図３】図２に示すパルス管冷凍機部分を拡大して示す縦断面図である。
【図４】第１の実施の形態にかかる冷却システム内蔵型超電導ローターを示す縦断面である。
【図５】第２の実施の形態にかかる冷却システム内蔵型超電導ローターの示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１００：超電導界磁コイル
１１０：界磁コイル支持部
１２０：トルクチューブ
１３０：ローター内筒
１４０：ローター外筒
１５０：真空部
１６０：熱遮蔽板
２００：低温端連結部
２１０：再生管
２２０：パルス管
２３０：高温端連結部
２４０：ガス貯蔵筒
２５０：作動流体出入管
２６０：オリフィスバルブ
２７０：二重気体流入管
３００：流体シーリング装置
３１０：ロータリーバルブ
３２０：高圧ガス流入管
３３０：低圧ガス流出管
３４０：作動流体圧縮機
４００：線形圧縮機
【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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