(57)【要約】【課題】熱伝導ロスを低減しつつ、回転機の稼働中でもロータの内部を真空状態に維持することができる回転機の冷媒給排装置を提供することにある。【解決手段】第１支持部材３１および第２支持部材３２は、磁力で封じ込められる磁性流体により周方向に回転可能であり、冷媒パイプ１１は、３重管であり、軸心部が冷媒１をロータ９０へ供給する冷媒供給流路１１Ａをなし、当該冷媒供給流路の径方向外側がロータから冷媒を排出する冷媒排出流路１１Ｂをなし、当該冷媒排出流路の径方向外側が部屋１１Ｃをなし、冷媒パイプの前記部屋およびベントチューブ２１の前記筒部には、ブラケット１２内と連通する連通孔１１Ｃａ，２１ａｂが形成される。【選択図】図１
2016220411.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転機のロータへ冷媒を供給すると共に、当該回転機のロータから冷媒を排出する回転機の冷媒給排装置であって、
前記ロータと連通し、当該ロータの反負荷側に固定される一方、前記回転機の耐圧ブラケットを貫通して延設し、当該回転機の耐圧ブラケットに回転可能に支持されるシャフトと、
前記シャフト内に配置されると共に、一方の端部が前記ロータ側に配置され、当該シャフトの軸方向で延設すると共に、他方の端部が前記シャフトよりも外側に延設する冷媒パイプと、
前記冷媒パイプの他方の端部側にて当該冷媒パイプに軸支持され、筒形状をなす第１支持部材と、
前記第１支持部材に対し前記ロータ側に配置されると共に、前記第１支持部材の径方向外側に固定され、前記冷媒パイプの径方向外側を覆い、前記シャフトと連通する筒部を有するベントチューブと、
前記ベントチューブから前記ロータ側に亘り前記冷媒パイプの外周を覆うシリンダーインシュレータと、
前記回転機の耐圧ブラケットに固定され、筒形状をなし、前記ベントチューブおよび前記シャフトと内径側が接触する第２支持部材と、
前記第１支持部材および前記ベントチューブおよび前記第２支持部材の径方向外側を覆い、前記回転機の耐圧ブラケットおよび前記冷媒パイプとで密閉するブラケットと
を備え、
前記第１支持部材および前記第２支持部材は、内部に挿入された磁性流体により周方向に回転可能であり、
前記冷媒パイプは、３重管であり、軸心部が前記冷媒を前記ロータへ供給する冷媒供給流路をなし、当該冷媒供給流路の径方向外側が前記ロータから前記冷媒を排出する冷媒排出流路をなし、当該冷媒排出流路の径方向外側が部屋をなし、
前記冷媒パイプの前記部屋および前記ベントチューブの前記筒部には、前記ブラケット内と連通する連通孔が形成されている
ことを特徴とする回転機の冷媒給排装置。
【請求項２】
請求項１に記載された回転機の冷媒給排装置であって、
前記第１支持部材と前記冷媒パイプの間に断熱部材が配置される
ことを特徴とする回転機の冷媒給排装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載された回転機の冷媒給排装置であって、
前記ベントチューブは、前記冷媒パイプの軸方向で前記第１支持部材と対向する側に設けられ、内径部から前記第１支持部材の前記磁性流体よりも径方向外側へ延設する凹部を有する
ことを特徴とする回転機の冷媒給排装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３の何れか一項に記載された回転機の冷媒給排装置であって、
前記シャフトは、前記第２支持部材の内径部と係合する係合部を有する
ことを特徴とする回転機の冷媒給排装置。
【請求項５】
請求項４に記載された回転機の冷媒給排装置であって、
前記ベントチューブは、前記シャフトの前記係合部と嵌合する嵌合部を有する
ことを特徴とする回転機の冷媒給排装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転機の冷媒給排装置に関し、詳細には、循環する冷媒が液体であり、運転時および停止時のどちらでもロータの巻線を断熱維持する真空引きが可能な超電導回転機の冷媒給排装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
超電導回転機の超電導コイルは、運転中において超電導臨界温度Ｔc以下の低温に維持する必要があるため、超電導コイルを有する低温部分が常温部分に露出していると、低温部分から常温部分に温度差によって熱伝導が生じてしまい、低温に維持できず冷却効率が低下してしまう虞がある。このため、従来から超電導コイルを真空断熱容器に収納して、前記熱伝導を防止するための技術が種々開発されている。
【０００３】
例えば、下記特許文献１には、軸中心およびこの外周側のそれぞれに設けられた冷媒供給管路および冷媒排出管路を有す回転軸と、端面および周面のそれぞれに設けられた冷媒導入管および冷媒回収管を有す固定ケーシングとを備え、前記固定ケーシングと前記回転軸との間に設けられた磁性流体シールにより、前記冷媒排出管路から前記冷媒回収管に通じる冷媒排出通路の空間をシールした超電導回転電機の冷媒給排装置が開示されている。
【０００４】
下記特許文献２には、超伝導体巻線が設けられた回転リファレンスフレームと、低温冷却器が設けられた定置リファレンスフレームとを備え、前記回転リファレンスフレームが内部冷却集合体および熱管組み立て体およびシリンダーおよびフィンを有し、前記超伝導体巻線の熱が、前記内部冷却集合体、前記熱管組み立て体、前記シリンダー、前記フィン、前記回転リファレンスフレームと前記低温冷却器とを画成する熱伝達間隙内の冷却剤を介して前記低温冷却器に伝達する超伝導体ローター冷却システムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２９０９８８号公報
【特許文献２】特表２００２−５２５００６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に記載の超電導回転電機の冷媒給排装置では、固定ケーシング内部の空間を真空状態で熱伝導の抑制ができるものの、前記空間を真空状態に維持するには前記回転軸の回転を止めて真空引きを行う必要があることから、保守や管理に手間を要するという課題があった。
【０００７】
上記特許文献２に記載の超伝導体ローター冷却システムでは、真空プローブにより冷却管路内を真空状態にすることができるものの、前記超伝導体巻線と前記低温冷却器との間に熱伝導媒体が多く熱伝導経路が複雑となり、さらに、熱伝導ロスを生じてしまうという課題があった。
【０００８】
以上のことから、本発明は、前述した問題に鑑み提案されたもので、熱伝導ロスを低減しつつ、回転機の稼働中でもロータの内部を真空状態に維持することができる回転機の冷媒給排装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前述した課題を解決する第１の発明に係る回転機の冷媒給排装置は、
回転機のロータへ冷媒を供給すると共に、当該回転機のロータから冷媒を排出する回転機の冷媒給排装置であって、
前記ロータと連通し、当該ロータの反負荷側に固定される一方、前記回転機の耐圧ブラケットを貫通して延設し、当該回転機の耐圧ブラケットに回転可能に支持されるシャフトと、
前記シャフト内に配置されると共に、一方の端部が前記ロータ側に配置され、当該シャフトの軸方向で延設すると共に、他方の端部が前記シャフトよりも外側に延設する冷媒パイプと、
前記冷媒パイプの他方の端部側にて当該冷媒パイプに軸支持され、筒形状をなす第１支持部材と、
前記第１支持部材に対し前記ロータ側に配置されると共に、前記第１支持部材の径方向外側に固定され、前記冷媒パイプの径方向外側を覆い、前記シャフトと連通する筒部を有するベントチューブと、
前記ベントチューブから前記ロータ側に亘り前記冷媒パイプの外周を覆うシリンダーインシュレータと、
前記回転機の耐圧ブラケットに固定され、筒形状をなし、前記ベントチューブおよび前記シャフトと内径側が接触する第２支持部材と、
前記第１支持部材および前記ベントチューブおよび前記第２支持部材の径方向外側を覆い、前記回転機の耐圧ブラケットおよび前記冷媒パイプとで密閉するブラケットと
を備え、
前記第１支持部材および前記第２支持部材は、内部に挿入された磁性流体により周方向に回転可能であり、
前記冷媒パイプは、３重管であり、軸心部が前記冷媒を前記ロータへ供給する冷媒供給流路をなし、当該冷媒供給流路の径方向外側が前記ロータから前記冷媒を排出する冷媒排出流路をなし、当該冷媒排出流路の径方向外側が部屋をなし、
前記冷媒パイプの前記部屋および前記ベントチューブの前記筒部には、前記ブラケット内と連通する連通孔が形成されている
ことを特徴とする。
【００１０】
前述した課題を解決する第２の発明に係る回転機の冷媒給排装置は、第１の発明に係る回転機の冷媒給排装置であって、
前記第１支持部材と前記冷媒パイプの間に断熱部材が配置される
ことを特徴とする。
【００１１】
前述した課題を解決する第３の発明に係る回転機の冷媒給排装置は、第１または第２の発明に係る回転機の冷媒給排装置であって、
前記ベントチューブは、前記冷媒パイプの軸方向で前記第１支持部材と対向する側に設けられ、内径部から前記第１支持部材の前記磁性流体よりも径方向外側へ延設する凹部を有する
ことを特徴とする。
【００１２】
前述した課題を解決する第４の発明に係る回転機の冷媒給排装置は、第１から第３の何れか一つの発明に係る回転機の冷媒給排装置であって、
前記シャフトは、前記第２支持部材の内径部と係合する係合部を有する
ことを特徴とする。
【００１３】
前述した課題を解決する第５の発明に係る回転機の冷媒給排装置は、第４の発明に係る回転機の冷媒給排装置であって、
前記ベントチューブは、前記シャフトの前記係合部と嵌合する嵌合部を有する
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、熱伝導ロスを低減しつつ、回転機の稼働中でもロータの内部を真空状態に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の主な実施形態に係る回転機の冷媒給排装置の断面図である。
【図２】前記回転機の冷媒給排装置を軸方向に分解した斜視図である。
【図３】前記回転機の冷媒給排装置の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の主な実施形態に係る回転機の冷媒給排装置について、以下に説明するが、本発明は、以下の実施形態のみに限定されるものではない。
【００１７】
［主な実施形態］
本発明の主な実施形態に係る回転機の冷媒給排装置について、図１〜図３に基づいて説明する。なお、図２において、耐圧ブラケットを省略している。
【００１８】
本実施形態に係る回転機の冷媒給排装置は、回転機のロータの内部へ熱交換する前の低温の冷媒を供給すると共に、当該ロータの内部を循環して熱交換した後の冷媒を排出する機器である。なお、前記回転機の冷媒給排装置は、前記回転機のロータの反負荷側に設けられる。
【００１９】
前記回転機の冷媒給排装置１０は、図１〜図３に示すように、冷媒パイプ１１、ブラケット１２、断熱部材１３、耐圧ブラケット１４、ベントチューブ２１、シャフト２２、シリンダーインシュレータ２３、回転側磁性流体シール（第１支持部材）３１、固定側磁性流体シール（第２支持部材）３２を有する。
【００２０】
冷媒パイプ１１は、軸心部である径方向中心側から低温冷媒流路（冷媒供給流路）１１Ａと熱交換後の冷媒流路（冷媒排出流路）１１Ｂと真空断熱部（部屋）１１Ｃとを備えた３重構造のパイプである。冷媒パイプ１１は、この軸方向中央から一方の端部側（先端部側（軸方向ロータ側））に亘って、シリンダーインシュレータ２３の内径側で覆われている。冷媒パイプ１１の他方の端部側（基端部側（軸方向反ロータ側））は、ブラケット１２の貫通孔１２ｃａにＯリング５１を介して固定される。すなわち、冷媒パイプ１１は、詳細につき後述するシャフト２２の軸方向で延設すると共に、他方の端部がシャフト２２よりも外側に延設している。冷媒パイプ１１における前記他方の端部に隣接する箇所には、断熱部材１３が取り付けられている。なお、Ｏリング５１により冷媒パイプ１１とブラケット１２との間がシールされる。
【００２１】
低温冷媒流路１１Ａの他方の端部側である基端側は、冷媒を低温に冷却する冷凍機（図示せず）と接続し、この冷却された冷媒を送給する図示しない低温冷媒送給手段（例えば、ポンプが設けられた低温冷媒送給管）と連通している。低温冷媒流路１１Ａの一方の端部側である先端側はロータ９０と連通しており、低温に冷却された冷媒１をロータ９０内へ供給可能になっている。
【００２２】
熱交換後の冷媒流路１１Ｂは、ロータ９０のシャフト円筒部２２Ｂと図示しない熱交換後の冷媒排出手段（例えば、熱交換後の冷媒排出管）とを連通している。熱交換後の冷媒流路１１Ｂは低温冷媒流路１１Ａの外径側で隣接している。なお、低温冷媒流路１１Ａと熱交換後の冷媒流路１１Ｂとの間に断熱部材を配置することも可能である。前記熱交換後の冷媒流路１１Ｂの他方の端部側である先端側は、例えば、前記冷凍機と接続している。
【００２３】
真空断熱部１１Ｃは、熱交換後の冷媒流路１１Ｂの外径側で隣接している。真空断熱部１１Ｃには、詳細につき後述するブラケット１２内の真空領域（ブラケット１２と回転側磁性流体シール３１とベントチューブ２１と固定側磁性流体シール３２と耐圧ブラケット１４で囲まれる領域）と連通する真空引き連通孔１１Ｃａが冷媒パイプ１１の周方向にて少なくとも１箇所以上設けられている。
【００２４】
断熱部材１３は、冷媒パイプ１１の外周部１１ａと接触する内周部１３ａを有する円筒形状をなしている。断熱部材１３は、冷媒パイプ１１の他方の端部側にて当該冷媒パイプ１１の外周部１１ａに固定される。断熱部材１３として、熱伝導性の低い材料（例えば、発泡性樹脂）で作製されたものを用いることができる。断熱部材１３が冷媒パイプ１１と詳細につき後述する回転側磁性流体シール３１との間に配置されることにより、冷媒パイプ１１から回転側磁性流体シール３１への伝熱をより確実に抑制することができる。
【００２５】
回転側磁性流体シール３１は、円筒形状をなしている。回転側磁性流体シール３１は、一方の端部である軸方向ロータ側の端部に設けられたフランジ部３１ａを有する。回転側磁性流体シール３１は、磁性流体（図示せず）が環状に挿入される滑り部分３１ｂを有する。滑り部分３１ｂは、回転側磁性流体シール３１の内径部３１ｃと外径部３１ｄの間に形成される。すなわち、回転側磁性流体シール３１は、内径側に配置される内径側部材３１Ａと、外径側に配置される外径側部材３１Ｂとを有する。回転側磁性流体シール３１の内径部３１ｃには、Ｏリング５２ａ，５２ｂを嵌め込む溝部３１ｃａ，３１ｃｂが環状に設けられている。回転側磁性流体シール３１は、前記Ｏリング５２ａ，５２ｂを介して、断熱部材１３の外径側に配置される。すなわち、回転側磁性流体シール３１は、冷媒パイプ１１の他方の端部側に配置されると共に、当該冷媒パイプ１１に軸支持される。フランジ部３１ａには、詳細につき後述するベントチューブ２１を接続固定するための複数のボルト穴３１ａａが円環状で隣接するように設けられている。回転側磁性流体シール３１のボルト穴３１ａａがベントチューブのネジ穴２１ｂａに合わされ、回転側磁性流体シール３１はボルト４３によりベントチューブ２１に固定される。
【００２６】
固定側磁性流体シール３２は、円筒形状をなしている。固定側磁性流体シール３２は、一方の端部である軸方向ロータ側の端部に設けられたフランジ部３２ａを有する。固定側磁性流体シール３２は、磁性流体（図示せず）が環状に挿入される滑り部分３２ｂを有する。滑り部分３２ｂは、固定側磁性流体シール３２の内径部３２ｃと外径部３２ｄの間に形成される。すなわち、固定側磁性流体シール３２は、内径側に配置される内径側部材３２Ａと、外径側に配置される外径側部材３２Ｂとを有する。固定側磁性流体シール３２の内径部３２ｃには、Ｏリング５３ａ，５３ｂを嵌め込む溝部３２ｃａ，３２ｃｂが環状に設けられている。固定側磁性流体シール３２は、前記Ｏリング５３ａ，５３ｂを介して、詳細につき後述するベントチューブ２１およびシャフト２２の外径側に配置される。すなわち、固定側磁性流体シール３２は、内径部３２ｃがベントチューブ２１およびシャフト２２と接触して配置される。フランジ部３２ａには、詳細につき後述する耐圧ブラケット１４を接続固定するための複数のボルト穴３２ａａが円環状で隣接するように設けられている。固定側磁性流体シール３２のボルト穴３２ａａが耐圧ブラケット１４のネジ穴１４ａに合わされ、固定側磁性流体シール３２はボルト４４により耐圧ブラケット１４に固定される。
【００２７】
ブラケット１２は、筒部１２ａと端面部１２ｂとフランジ部１２ｄとを有する。筒部１２ａは、筒形状をなしている。フランジ部１２ｄは、筒部１２ａにおける一方の端部である軸方向ロータ側の端部に設けられる。フランジ部１２ｄには、耐圧ブラケット１４を接続固定するための複数のボルト穴１２ｄａが円環状で隣接するように設けられている。ブラケット１２のボルト穴１２ｄａが耐圧ブラケット１４のネジ穴１４ｂに合わされ、ブラケット１２はボルト４２により耐圧ブラケット１４に固定される。端面部１２ｂは、筒部１２ａにおける他方の端部である軸方向反ロータ側の端部に設けられる。端面部１２ｂには突起部１２ｃが設けられる。突起部１２ｃには、冷媒パイプ１１が貫通する貫通孔１２ｃａが設けられる。突起部１２ｃの内径部側には、Ｏリング５１が嵌め込まれる溝部１２ｃｂが環状に設けられている。ブラケット１２は、Ｏリング５１を介して冷媒パイプ１１を固定している。ブラケット１２の筒部１２ａには、当該ブラケット内部と図示しない真空ポンプの吸引口とを連通する真空引き流路（真空引き連通孔）１２ａａが設けられる。また、ブラケット１２内部には、耐圧ブラケット１４と同心配置された回転側磁性流体シール３１および固定側磁性流体シール３２が配置される。
【００２８】
耐熱ブラケット１４の径方向内側は、軸受４５の固定側と嵌合している。耐熱ブラケット１４には、固定側磁性流体シール３２のボルト穴３２ａａと対向した位置に固定側磁性流体シール３２を固定するネジ穴１４ａが設けられている。また、耐熱ブラケット１４には、ブラケット１２のボルト穴１２ｄａと対向した位置にブラケット１２を固定するネジ穴１４ｂが設けられ、さらにこのネジ穴１４ｂよりも外周側に回転機のフレーム（図示せず）を接続固定するための複数のボルト穴が円環状で隣接するように設けられている。耐圧ブラケット１４の前記ボルト穴が前記回転機のフレームのネジ穴（図示せず）に合わされ、耐圧ブラケット１４はボルト（図示せず）により前記回転機のフレームに固定される。
【００２９】
よって、ブラケット１２は、回転側磁性流体シール３１およびベントチューブ２１および固定側磁性流体シール３２の径方向外側を覆い、耐圧ブラケット１４および冷媒パイプ１１とで内部を密閉することになる。
【００３０】
ベントチューブ２１は、円筒形状をなす筒部２１ａと、筒部２１ａにおける他方の端部である軸方向反ロータ側の端部に設けられたフランジ部２１ｂとを有する。ベントチューブ２１は、筒部２１ａが冷媒パイプ１１およびシリンダーインシュレータ２３の径方向外側を覆うように、回転側磁性流体シール３１および断熱部材１３に対しロータ９０側で隣接して配置される。フランジ部２１ｂには、回転側磁性流体シール３１のボルト穴３１ａａと対向した位置に回転側磁性流体シール３１と締結するためのネジ穴２１ｂａが複数設けられる。フランジ部２１ｂにおける軸方向反ロータ側（冷媒パイプ１１の軸方向で回転側磁性流体シール３１のフランジ部３１と対向する箇所）に凹部２１ｂｂが設けられる。凹部２１ｂｂは、径方向内側の内径部２１ｃから回転側磁性流体シール３１の滑り部分３１ｂよりも径方向外側まで延設している。これにより、詳細につき後述する通り、ベントチューブ２１および回転側磁性流体シール３１の外径側部材３１Ｂが円滑に回転することになる。筒部２１ａにおける一方の端部である軸方向ロータ側の端部は、焼き嵌めやキー溝が設けられたシャフト２２の第一係合部２２Ａａａａに嵌め合い接続する嵌合部２１ａａを有する。これにより、シャフト２２を介してベントチューブ２２にロータ９０の回転をより確実に伝達することができる。筒部２１ａには、フランジ部２１ｂと固定側磁性流体シール３２との間にて、詳細につき後述するブラケット１２内の真空領域（ブラケット１２と回転側磁性流体シール３１とベントチューブ２１と固定側磁性流体シール３２とで囲まれる領域）と連通する連通孔２１ａｂが周方向にて少なくとも１箇所以上設けられる。なお、ベントチューブ２１は、ベントチューブ２１の筒部２１ａが詳細につき後述するシャフト２２のシャフト本体２２Ａと連通するように冷媒パイプ１１に配置される。
【００３１】
シャフト２２は、シャフト本体２２Ａとシャフト円筒部２２Ｂとを有する。シャフト本体２２Ａは、円筒状をなす筒部２２Ａａと、筒部２２Ａａの一方の端部である軸方向ロータ側の端部に接続するフランジ部２２Ａｂとを有する。シャフト本体２２Ａ内には、冷媒パイプ１１およびシリンダーインシュレータ２３が配置される。筒部２２Ａａの他方の端部である軸方向反ロータ側は、ベントチューブ２１および固定側磁性流体シール３２が嵌め合い接続すると共に、軸受４５の回転部が枢着する係合部２２Ａａａを有する。すなわち、シャフト２２は、ロータ９０と連通し、当該ロータ９０の反負荷側に固定される一方、耐圧ブラケット１４を貫通して延設し、当該耐圧ブラケット１４に回転可能に支持される。係合部２２Ａａａは、ベントチューブ２１および固定側磁性流体シール３２と係合する第一係合部２２Ａａａａと、軸受４５の回転部が枢着する第二係合部２２Ａａａｂとを有する。フランジ部２２Ａｂには複数のボルト穴２２Ａｂａが形成されている。フランジ部２２Ａｂはシャフト円筒部２２Ｂにボルト４１で接続固定されている。これにより、シャフト２２を介して固定側磁性流体シール３２の内径側部材３２Ｂにロータ９０の回転をより確実に伝達することができる。
なお、シャフト円筒部２２Ｂは、外周面部に所定極数の界磁超電導コイルが設置されたロータ９０を備える。シャフト円筒部２２Ｂの内部は中空の冷媒空間であって、シャフト円筒部２２Ｂと界磁超電導コイルが設置されるロータ９０内部とは繋がった冷媒空間となっている。
【００３２】
シリンダーインシュレータ２３は、円筒形状をなしている。シリンダーインシュレータ２３は、軸方向にて、冷媒パイプ１１における一方の端部であるロータ側の端部からベントチューブ２１のフランジ部２１ｂまで延在しており、冷媒パイプ１１の径方向外周側に配置される。すなわち、シリンダーインシュレータ２３は、ベントチューブ２１からロータ９０側に亘り冷媒パイプ１１の外周を覆うように配置される。
【００３３】
なお、回転機のフレーム（図示せず）は、シャフト円筒部２２Ｂとロータ９０とステータ（図示せず）とを内部に配置した筒形状をなしている。前記回転機のフレームの負荷側には、負荷側ブラケット（図示せず）が設けられる。前記回転機のフレームの反負荷側は、耐圧ブラケット１４の外側にて大気圧部分となっている。
【００３４】
また、上述した回転機の冷媒給排装置１０は、ベントチューブ２１とシャフト２２のシャフト本体２２Ａとシリンダーインシュレータ２３とで囲まれる領域である真空断熱部（真空断熱領域）６１を有する。真空断熱部６１は、シリンダーインシュレータ２３の径方向外側にて、冷媒パイプ１１の軸方向に延在するドーナツ形状をなしている。
【００３５】
上述した回転機の冷媒給排装置１０においては、ロータ９０が回転すると、ロータ９０に固定されるシャフト円筒部２２Ｂおよびシャフト本体２２Ａが回転することになる。シャフト本体２２Ａにおける他方の端部の第一係合部２２Ａａａａがベントチューブ２１の嵌合部２１ａａと嵌め合い接続すると共に、固定側磁性流体シール３２の内径側部材３２Ａと接触することから、シャフト本体２２Ａと共にベントチューブ２１および固定側磁性流体シール３２の内径側部材３２Ａが回転することになる。ベントチューブ２１のフランジ部２１ｂにボルト４３で回転側磁性流体シール３１の外径側部材３１Ｂが固定されることから、ベントチューブ２１と共に回転側磁性流体シール３１の外径側部材３１Ｂが回転することになる。すなわち、ロータ９０の回転に伴い、シャフト２２およびベントチューブ２１および固定側磁性流体シール３２の内径側部材３２Ａおよび回転側磁性流体シール３１の外径側部材３１Ｂが回転することになる。
【００３６】
なお、断熱部材１３と回転側磁性流体シール３１の内径側部材３１Ａとシリンダーインシュレータ２３とは冷媒パイプ１１を介してブラケット１２に固定される。ブラケット１２および固定側磁性流体シール３２の外径側部材３２Ｂが耐圧ブラケット１４に固定される。すなわち、冷媒パイプ１１およびブラケット１２および断熱部材１３および耐圧ブラケット１４およびシリンダーインシュレータ２３および回転側磁性流体シール３１の内径側部材３１Ａおよび固定側磁性流体シール３２の外径側部材３２Ｂは、上述のロータ９０などとは異なり、回転不能となっている。
【００３７】
ここで、上述した回転機の冷媒給排装置１０により、冷媒１を回転機（ロータ９０）に対して給排する動作について説明する。
【００３８】
先ず、前記冷凍機から前記低温冷媒送給手段を介して冷媒パイプ１１の低温冷媒流路１１Ａに、例えば、液体窒素などの液体冷媒である冷媒１を送給する。冷媒パイプ１１の低温冷媒流路１１Ａに送給された冷媒１は、先端部側に流通してシャフト円筒部２２Ｂ内に供給され、シャフト円筒部２２Ｂを介して界磁超電導コイルを備えたロータ９０内部を循環し、熱交換される。
また、ロータ９０内で熱交換された後の冷媒は、冷媒パイプ１１の熱交換後の冷媒流路１１Ｂを通り、前記熱交換後の冷媒排出手段を介して前記冷凍機に送られる。
【００３９】
前記回転機が稼働しているときには、真空引き流路１２ａａに接続される前記真空ポンプが作動することにより、ブラケット１２と回転側磁性流体シール３１とベントチューブ２１と固定側磁性流体シール３２と耐圧ブラケット１４とで囲まれる領域、冷媒パイプ１１の真空断熱部１１Ｃ内、ベントチューブ２１とシャフト本体２２Ａとシリンダーインシュレータ２３とで囲まれる領域（真空断熱部６１）が真空状態で保持されることになる。すなわち、ブラケット１２内にあっては、冷媒パイプ１１の径方向外側が真空領域となる。これにより、冷媒パイプ１１の低温冷媒流路１１Ａおよび熱交換後の冷媒流路１１Ｂを真空断熱することになる。また、ロータ９０の内部を真空状態に維持することができる。
【００４０】
上述した真空断熱部１１Ｃ，６１は、冷媒パイプ１１の熱交換後の冷媒流路１１Ｂからの熱侵入によって回転側磁性流体シール３１のシール機能が失われることを抑制するための真空領域となって断熱する作用を生じることになる。
【００４１】
磁性流体を磁力で封じ込めて軸方向に気密を保つ回転側磁性流体シール３１の滑り部分３１ｂにより、シリンダーインシュレータ２３と冷媒パイプ１１の隙間と通じるシャフト円筒部２２Ｂの冷媒空間をシールすることができる。
【００４２】
Ｏリング５２ａ，５２ｂにより、断熱部材１３と回転側磁性流体シール３１との間をシールすることができると共に、シリンダーインシュレータ２３と冷媒パイプ１１の隙間と通じるシャフト円筒部２２Ｂの冷媒空間をシールすることができる。
【００４３】
Ｏリング５３ａ，５３ｂにより、ベントチューブ２１およびシャフト２２と固定側磁性流体シール３２との間をシールすることができると共に、シャフト２２、回転側磁性流体シール３２および軸受４５で囲まれる空間６２と軸受４５を介して流入する回転機のフレーム内部の大気圧からシールすることができる。
【００４４】
よって、上述の部材により、ブラケット１２内部を真空状態に維持することができる。
【００４５】
さらに、磁性流体を磁力で封じ込めて軸方向に気密を保つ固定側磁性流体シール３２の滑り部分３２ｂにより、ブラケット１２内の真空領域を前記回転機のフレーム内部の大気圧からシールすることができる。
【００４６】
ロータ９０とは異なり回転不能であるブラケット１２の外周部分の少なくとも１箇所に前記真空ポンプの吸引口と連通する真空引き流路１２ａａを設けたことにより、回転機の動作状態（回転時、停止時）に関係なく、真空引き動作が可能となる。また、この真空引き流路１２ａａからの真空引きによって、真空断熱部１１Ｃ（冷媒パイプ１１）、真空断熱部６１（ベントチューブ２１とシャフト２２とシリンダーインシュレータ２３とで囲まれる領域）、シャフト円筒部２２Ｂおよびロータ９０を真空領域とすることができる。
【００４７】
ロータ９０の界磁超電導コイルで発生した回転トルクによってシャフト２２が回転し、その回転トルクは嵌め合い接続されているベントチューブ２１を回転させる。そして、ベントチューブ２１のフランジ部２１ｂのネジ穴２１ｂａに回転側磁性流体シール３１のボルト穴３１ａａが固定され、回転側磁性流体シール３１も回転トルクを得る。また、冷媒パイプ１１とシリンダーインシュレータ２３との隙間には、シャフト円筒部２２Ｂからの冷媒が入り込むため、この冷媒から真空断熱部６１によって回転側磁性流体シール３１の内径側の断熱を行っている。
【００４８】
したがって、本実施形態によれば、回転部にある超電導コイルを冷却するために超電導コイルに冷媒を直接供給すると共に、熱交換後の冷媒を排出することができる。回転機の動作状態（稼働中や停止中）に係らずに、冷媒を極低温に断熱するための真空領域を真空引きすることができる。回転側磁性流体シール３１により冷媒が流れる領域と真空状態となる領域とを隔離することができる。固定側磁性流体シール３２によりブラケット１２内の真空状態となる領域と回転機のフレーム内部の大気圧となる領域とを隔離することができる。すなわち、冷媒１が流れる冷媒パイプ１１の径方向外側を真空状態にすることができることから、熱伝導ロスを低減することができる。また、冷媒１が流れる領域と真空状態となる領域と大気圧の領域とを隔離し、固定側であるブラケット１２から前記真空ポンプによって真空引きすることができる。その結果、前記領域を真空状態に維持することができる。
【００４９】
さらに、回転機の全体ではなくロータ内部を真空引きするため、シャフト２２およびベントチューブ２１の連通孔２１ａｂを通じて真空引き流路１２ａａから真空引きすることができ、ロータ９０の内部に極低温が必要な超電導コイルを装着することができる。
【００５０】
なお、上記では、断熱部材１３を介して回転側磁性流体シール３１を冷媒パイプ１１に設けた回転機の冷媒給排装置１０を用いて説明したが、冷媒パイプ１１に回転側磁性流体シール３１を設けた回転機の冷媒給排装置１０とすることも可能である。
【符号の説明】
【００５１】
１          冷媒
１０        回転機の冷媒給排装置
１１        冷媒パイプ
１１Ａ      低温冷媒流路（冷媒供給流路）
１１Ｂ      熱交換後の冷媒流路（冷媒排出流路）
１１Ｃ      真空断熱部
１１Ｃａ    真空引き連通孔
１２        ブラケット
１３        断熱部材
１４        耐圧ブラケット
２１        ベントチューブ
２１ｂｂ    凹部
２２        シャフト
２３        シリンダーインシュレータ
３１        回転側磁性流体シール（第１支持部材）
３２        固定側磁性流体シール（第２支持部材）
６１        真空断熱部（真空断熱領域）
６２        空間
９０        ロータ
【図１】
2016220411.tif 000003
【図２】
2016220411.tif 000004
【図３】
2016220411.tif 000005