JP5952714B2 - 冷媒給排装置およびそれを備えた超電導回転機装置 - Google Patents
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Description
まず、本発明の概要について説明する。本発明は、上述した通り、従来の冷媒給排装置において、超電導回転機とは別に冷媒給排装置を支持する必要が生じる問題、および、超電導回転機と冷媒給排装置とを合わせた回転軸方向の長さが長くなる問題を解決するものである。本発明の発明者らは、これらの従来の課題について鋭意検討した結果、回転軸方向の長さを短くするためには、超電導回転機の回転軸の内部に冷媒給排装置を収納することができれば、理想的には冷媒給排機構(後述)と超電導回転機との間の長さは、超電導回転機の回転軸の長さとすることができ、装置の回転軸方向の長さを短くすることが可能になるという知見を得た。
図1は、本発明の一実施形態における冷媒給排装置が適用される超電導回転機装置を示した概略構成図である。図1に示すように、本実施の形態の冷媒給排装置Tは、超電導回転機100のロータ(回転子)の回転軸10と冷凍機20との間に配置される。この冷媒給排装置Tは、冷凍機20により冷媒(例えば、ヘリウムガス等のガス状の冷媒)を所定温度(極低温)まで冷却し、当該極低温の冷媒(供給冷媒)を、冷媒供給管101を介してロータの超電導コイル103へ供給し、当該供給冷媒によってロータコア104全体を冷却しつつ、伝導冷却により超電導コイル103を、例えば30K程度まで冷却する。熱交換後の冷媒(戻り冷媒)は、冷媒排出管102を介して上記冷凍機20に戻される。このように、超電導回転機装置は、超電導回転機100、冷凍機20および冷媒給排装置Tを備えるように構成される。
次に、本実施の形態の冷媒給排装置の動作について、説明する。
以下に、本発明の一実施形態における冷媒給排装置の変形例について説明する。図3は本発明の一実施形態の第1の変形例における冷媒給排装置の詳細構造を示した側方断面図である。本変形例において上記実施形態と同様の構成については同じ符号を付し説明を省略する。本変形例における冷媒給排装置が上記実施形態と異なる点は、第2の回転側円筒体13Bが、第2の固定側円筒体23Bに間隙を有して嵌挿されていることである。すなわち、第2の回転側円筒体13Bの外径(外管13aの直径)は、第2の固定側円筒体23Bの内径(内管23bの直径)よりわずかに小さいように構成される。
2 固定部
3 ベアリング
4 冷媒給排機構
10 回転軸
11 回転側ケーシング
12 第1の回転側円筒体
13,13B 第2の回転側円筒体
18 支持部材
20 冷凍機
21 固定側ケーシング
22 第1の固定側円筒体
23 第2の固定側円筒体
24 支持部材
31 磁性流体封止部材
51,51C 第1の嵌合部
52,52B,52C 第2の嵌合部
53 供給冷媒の流路
54 戻り冷媒の流路
100 超電導回転機
101 冷媒供給管
102 冷媒排出管
103 超電導コイル
104 ロータコア
120,130,220,230 封止部材
123 閉塞部材
211 排出側フレキシブルホース
212 供給側フレキシブルホース
T 冷媒給排装置
Claims (7)
- 超電導回転機において超電導コイルを備える回転子と冷凍機との間に配置され、該冷凍機から供給された供給冷媒を前記回転子に供給し、該回転子から戻された戻り冷媒を前記冷凍機に戻す、超電導回転機の冷媒給排装置であって、
前記回転子の回転軸とともに回転する円筒状の回転側ケーシングと、
前記回転側ケーシングの内側に、該回転側ケーシングと同軸状にかつ該回転側ケーシングに対しベアリングを介して相対回転可能に固定して設けられた円筒状の固定側ケーシングと、
前記固定側ケーシングに挿入され、かつ回転しないように設けられた第1の固定側円筒体と、
前記第1の固定側円筒体に隙間を有して嵌挿され、前記回転軸とともに回転する第1の回転側円筒体と、
前記第1の固定側円筒体に挿入され、かつ回転しないように設けられた第2の固定側円筒体と、
前記第1の回転側円筒体に挿入され、前記第2の固定側円筒体に隙間を有して嵌合され、かつ前記回転軸とともに回転する第2の回転側円筒体と、を備え、
前記第2の固定側円筒体および前記第2の回転側円筒体の内側に、前記供給冷媒の流路が形成され、
前記第1の固定側円筒体および前記第1の回転側円筒体と、前記第2の固定側円筒体および前記第2の回転側円筒体との間に、前記戻り冷媒の流路が形成された、冷媒給排装置。 - 前記第1の固定側円筒体と前記第1の回転側円筒体とが嵌合される第1の嵌合部、および、前記第2の固定側円筒体と前記第2の回転側円筒体とが嵌合される第2の嵌合部は、前記回転側ケーシングの軸方向内側に位置する、請求項1に記載の冷媒給排装置。
- 前記回転側ケーシングと前記固定側ケーシングとの間は、磁性流体封止部材によりシールされている、請求項1または2に記載の冷媒給排装置。
- 前記各円筒体は、二重の管で構成され、当該二重の管の間の空間が真空断熱層として構成されている、請求項1〜3の何れかに記載の冷媒給排装置。
- 前記第1の嵌合部における間隙は、前記回転側ケーシングと前記固定側ケーシングとの間に連通しており、
前記第2の嵌合部における間隙は、前記戻り冷媒の流路に連通している、請求項1〜4の何れかに記載の冷媒給排装置。 - 前記第2の回転側円筒体に、前記第2の固定側円筒体が間隙を有して嵌挿されている、請求項1〜5の何れかに記載の冷媒給排装置。
- 超電導コイルを備える回転子を含む超電導回転機と、
前記回転子に冷媒を流す冷凍機と、
前記回転子と前記冷凍機との間に配置され、該冷凍機から供給された供給冷媒を該回転子に供給し、該回転子から戻された戻り冷媒を前記冷凍機に戻す、超電導回転機の冷媒給排装置と、を備え、
前記冷媒給排装置は、
前記回転子の回転軸とともに回転する円筒状の回転側ケーシングと、
前記回転側ケーシングの内側に、該回転側ケーシングと同軸状にかつ該回転側ケーシングに対しベアリングを介して相対回転可能に固定して設けられた円筒状の固定側ケーシングと、
前記固定側ケーシングに嵌挿され、かつ回転しないように設けられた第1の固定側円筒体と、
前記第1の固定側円筒体に隙間を有して嵌挿され、前記回転軸とともに回転する第1の回転側円筒体と、
前記第1の固定側円筒体に挿入され、かつ回転しないように設けられた第2の固定側円筒体と、
前記第1の回転側円筒体に挿入され、前記第2の固定側円筒体に隙間を有して嵌合され、かつ前記回転軸とともに回転する第2の回転側円筒体と、を備え、
前記第2の固定側円筒体および前記第2の回転側円筒体の内側に、前記供給冷媒の流路が形成され、
前記第1の固定側円筒体および前記第1の回転側円筒体と、前記第2の固定側円筒体および前記第2の回転側円筒体との間に、前記戻り冷媒の流路が形成された、超電導回転機装置。
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