專利名稱：旋轉(zhuǎn)接頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種為了利用制冷劑對(duì)超導(dǎo)電動(dòng)機(jī)的超導(dǎo)勵(lì)磁線圈等的冷卻部冷卻， 而設(shè)于制冷劑用流體通路的中途的帶機(jī)械密封裝置的旋轉(zhuǎn)接頭。更詳細(xì)來說，涉及一種能 通過相對(duì)旋轉(zhuǎn)部將供給制冷劑以極低溫狀態(tài)從被固定的冷凍機(jī)朝旋轉(zhuǎn)側(cè)的冷卻部導(dǎo)入的 帶機(jī)械密封裝置的旋轉(zhuǎn)接頭。
背景技術(shù)：
超導(dǎo)電動(dòng)機(jī)等的超導(dǎo)裝置中，為了維持超導(dǎo)勵(lì)磁線圈的超導(dǎo)狀態(tài)，必須將液態(tài)氮、 液態(tài)氨等極低溫的制冷劑朝超導(dǎo)勵(lì)磁線圈等的冷卻部供給。另外，必須將在該冷卻部使用 后的制冷劑(稱為排出制冷劑)朝冷凍機(jī)回收。此時(shí)，需要將供給的制冷劑(稱為供給制 冷劑)的溫度維持在極低溫度的狀態(tài)，并降低高價(jià)的供給制冷劑的使用量。例如，為了從固 定側(cè)的冷動(dòng)機(jī)朝旋轉(zhuǎn)的超導(dǎo)電動(dòng)機(jī)供給供給制冷劑，必須使用旋轉(zhuǎn)接頭使供給制冷劑從相 對(duì)旋轉(zhuǎn)的固定部通過旋轉(zhuǎn)部。在該旋轉(zhuǎn)接頭中，將固定部的流體通路與旋轉(zhuǎn)部的流體通路 的相對(duì)旋轉(zhuǎn)的連通路的流體通路密封的密封裝置對(duì)極低溫度的供給制冷劑或排出制冷劑 進(jìn)行密封，密封制冷劑的能力隨著溫度會(huì)產(chǎn)生問題。另外，在供給制冷劑的溫度上升時(shí)，若 不增加供給制冷劑的供給量，則不能冷卻到規(guī)定的溫度，因此，不能發(fā)揮超導(dǎo)的功能。所以， 存在朝冷卻部的供給制冷劑的使用量增加的問題。另外，對(duì)于供給制冷劑的供給時(shí)的絕熱，已知真空絕熱是優(yōu)異的。然而，為了進(jìn)行 真空絕熱，若不提高包圍流體通路的外周側(cè)的空間的真空度，則將供給制冷劑維持在極低 溫度是困難的。為了維持高真空度以進(jìn)行該真空絕熱，需要與外部氣體隔斷的真空密封裝 置。在該真空密封裝置中，對(duì)真空密封時(shí)，因真空而導(dǎo)致失去密封面的潤(rùn)滑，因此，會(huì)使密封 面磨損。其結(jié)果是，會(huì)使絕熱所需的真空度降低。該密封裝置的密封能力變?yōu)閱栴}，并存在 不能將維持在極低溫度的供給制冷劑朝冷卻部供給的問題。在該狀態(tài)下，為了將冷卻部維 持在極低溫度，必須朝冷卻部大量地供給供給制冷劑，因此，使高價(jià)的供給制冷劑的運(yùn)行成 本增加而成為問題。所以，希望有性能優(yōu)異的旋轉(zhuǎn)接頭。在日本專利申請(qǐng)公開2003-65477號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)1)的圖9 (省略該圖9的圖 示，但專利文獻(xiàn)1的附圖的符號(hào)表示于零件名之后)中，作為“具有朝包括超導(dǎo)線圈的轉(zhuǎn)子 移送極低溫度的氣體移送接頭的同步設(shè)備”，表示了朝同步發(fā)電設(shè)備供給極低溫流體的極 低溫劑移送接頭(26)的截面圖。在該極低溫劑移送接頭26中，將固定側(cè)的插入管154的 前端部158以非接觸狀態(tài)的方式與入口管156的內(nèi)周面嵌合而構(gòu)成為非接觸密封。然而， 該非接觸密封僅僅是插入管154以非接觸狀態(tài)與入口管156的內(nèi)周面嵌合。因此，在從極 低溫冷卻器90供給來的入口極低溫氣體157在插入管154內(nèi)流動(dòng)并流入入口管156內(nèi)時(shí)， 入口極低溫氣體157的一部分有可能從插入管154與入口管156的非接觸嵌合的間隙流入 圓筒狀外殼186內(nèi)。盡管圓筒狀外殼186內(nèi)被保持為真空狀態(tài)，但當(dāng)入口極低溫氣體157 流入圓筒狀外殼186內(nèi)時(shí)，會(huì)使圓筒狀外殼186內(nèi)的真空度降低，因此，會(huì)使真空的絕熱效 果降低。
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此外，極低溫劑移送接頭26采用使高溫冷卻氣體164在供入口極低溫氣體157流 動(dòng)的冷卻入口管156的外周與冷卻出口管166之間的環(huán)狀空間流動(dòng)的結(jié)構(gòu)，因此，在冷卻入 口管156內(nèi)流動(dòng)的入口極低溫氣體157有可能因高溫冷卻氣體164而溫度上升。另外，配置于圓筒狀外殼168的運(yùn)動(dòng)間隙密封162采用以下結(jié)構(gòu)入口極低溫氣 體157在內(nèi)周側(cè)流動(dòng)，高溫冷卻氣體164在外周側(cè)流動(dòng)，因此，有可能因極低溫而導(dǎo)致材質(zhì) 劣化并使密封能力降低。特別地，在與外部的絕熱效果較低的極低溫劑移送接頭26的結(jié)構(gòu) 中，必須朝SC線圈繞線供給大量的入口極低溫氣體157，因此，可能會(huì)使運(yùn)動(dòng)間隙密封162 過早劣化。另外，記載了安裝于筒狀外殼196內(nèi)的磁性流體密封176能防止返回氣體164的 泄漏(參照段落號(hào)0046)，但其結(jié)構(gòu)不詳。在現(xiàn)在所知的磁性流體密封176中，當(dāng)將圓筒狀 外殼186內(nèi)抽成真空時(shí)，磁性流體被吸入圓筒狀外殼186內(nèi)而使磁性流體密封176的密封 能力降低。因此，外部的空氣流177通過磁性流體密封176進(jìn)入圓筒狀外殼186內(nèi)，從而使 圓筒狀外殼186內(nèi)的真空度降低。在該圓筒狀外殼186內(nèi)的真空度降低時(shí)，不能獲得入口 極低溫氣體157的絕熱效果。在通常的磁性流體密封中，維持該高真空度是困難的。在具有以往的磁性流體密封裝置的密封裝置中，滑動(dòng)面被抽真空且滑動(dòng)面的潤(rùn)滑 液被吸取，因此，會(huì)使密封面磨損。其結(jié)果是，空氣流177、此外還有返回氣體經(jīng)由密封面間 逐漸進(jìn)入圓筒狀外殼186內(nèi)，使得將冷卻流體保持在極低溫30° K以下變得困難。若不能 將該入口極低溫氣體157維持在30° K以下，則不能發(fā)揮超導(dǎo)線圈(線圈繞線34)的超導(dǎo) 效果。因此，必須朝超導(dǎo)線圈側(cè)供給超過需要的入口極低溫氣體157的流量。在該現(xiàn)狀中， 氨等冷卻流體價(jià)格高，因此，同步發(fā)電設(shè)備等的運(yùn)行成本上升。另外，在日本專利特許第3306452號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)2)的圖1或圖3 (未圖示，但 專利文獻(xiàn)2的附圖的符號(hào)表示于零件名之后的括弧內(nèi))中，與專利文獻(xiàn)1相同，表示了將液 態(tài)氨注入管插入被真空層2覆蓋的突出部10的內(nèi)周面的截面圖。在該插入的突出部10的 內(nèi)周面與液態(tài)氨注入管1的外周面之間形成有間隙。利用將與該間隙連通的外周側(cè)的間隙 隔斷的密封4來密封以防止液態(tài)氨朝外部泄漏。然而，該專利文獻(xiàn)2也與專利文獻(xiàn)1相同， 由于液態(tài)氨保持在極低溫，因此，使用以往的密封4來密封極低溫度的液態(tài)氨是困難的。在 簡(jiǎn)單的密封裝置的結(jié)構(gòu)中，液態(tài)氨的密封會(huì)在密封面上引起各種問題。此外，采用將真空層 2封入管的外側(cè)的空間室的結(jié)構(gòu)，但在封入的結(jié)構(gòu)中，隨著時(shí)間真空度會(huì)降低，因此，不能長(zhǎng) 期發(fā)揮朝液態(tài)氨的絕熱效果。另外，在專利文獻(xiàn)1中，采用將入口管156朝固定插入管154嵌合的結(jié)構(gòu)，另外，在 專利文獻(xiàn)2中，采用使液態(tài)氨注入管1朝向轉(zhuǎn)子的孔中心19(導(dǎo)入孔)沿軸向與轉(zhuǎn)子前端 的突出部10嵌合的結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子側(cè)的入口管156及轉(zhuǎn)子前端的突出部10的固定變得困難，入 口管156及轉(zhuǎn)子前端的突出部10的相對(duì)面接觸時(shí)，固定插入管154及液態(tài)氨注入管1滑動(dòng) 而可能產(chǎn)生磨損粉。此外，在該結(jié)構(gòu)中，維持真空度是困難的。另外，在需根據(jù)超導(dǎo)勵(lì)磁線 圈的根數(shù)而設(shè)置多根液態(tài)氨注入管1的情況下，根據(jù)該根數(shù)，轉(zhuǎn)子也必須變得復(fù)雜，使得密 封裝置的結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜。專利文獻(xiàn)1 日本專利申請(qǐng)公開2003-65477號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 日本專利第3306452號(hào)公報(bào)發(fā)明的公開
發(fā)明所要解決的技術(shù)問題本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題而作，其目的在于，將供給制冷劑流動(dòng)的流體通路在 高真空狀態(tài)下絕熱，并朝冷卻部供給極低溫的供給制冷劑。另外，在于通過該高真空的絕 熱，能防止使從固定側(cè)的流體通路朝旋轉(zhuǎn)側(cè)的流體通路連通的第二機(jī)械密封裝置的密封能 力因供給制冷劑而降低的情況。此外，在于高效率地構(gòu)成連接到冷凍機(jī)的固定側(cè)的流體通 路和與相對(duì)旋轉(zhuǎn)側(cè)的連接流體通路連通的流體通路的結(jié)構(gòu)。另外，還在于提高使供給制冷 劑流通的旋轉(zhuǎn)接頭的耐久能力。此外，在于利用連接流體通路的結(jié)構(gòu)，使配管的組裝變得容 易，并使流體通路的制造變得容易。另外，還在于使制冷劑的冷卻效果提高，并使制冷劑的 運(yùn)行成本降低。解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案本申請(qǐng)發(fā)明的旋轉(zhuǎn)接頭是一種將固定側(cè)的制冷劑供給裝置與旋轉(zhuǎn)側(cè)的冷卻部的 流體通路間連接的制冷劑用的旋轉(zhuǎn)接頭，其包括真空用筒軸，該真空用筒軸被主體支承成 能旋轉(zhuǎn)并具有沿軸向貫穿的真空通路，且在上述真空通路的一端具有能與上述冷卻部的連 通路連通的連結(jié)部，在上述真空通路的另一端具有抽真空用的開口部，在上述連結(jié)部與上 述開口部的中間具有連接部；旋轉(zhuǎn)密封環(huán)，該旋轉(zhuǎn)密封環(huán)與上述真空用筒軸的上述連接部 密封地嵌連，并在兩端面具有各密封面；兩固定密封環(huán)，該兩固定密封環(huán)被配置于上述旋轉(zhuǎn) 密封環(huán)的軸向兩側(cè)，并具有與相對(duì)的上述密封面緊貼的相對(duì)密封面；彈性波紋管，該彈性波 紋管的一端的結(jié)合部密封地連結(jié)到與上述各固定密封環(huán)的相對(duì)密封面相反一側(cè)的周面，且 另一端的固定部圍住上述真空用筒軸，密封地固接于上述主體，并朝上述密封面彈性地按 壓上述固定密封環(huán)；第一間隔流體通路，該第一間隔流體通路形成于夾著上述旋轉(zhuǎn)密封環(huán) 的兩側(cè)的上述彈性波紋管之間，并能與導(dǎo)入供給制冷劑的第一流體通路連通；第二流體通 路，該第二流體通路沿徑向貫穿上述旋轉(zhuǎn)密封環(huán)，并與上述第一間隔流體通路連通；連接流 體通路，該連接流體通路設(shè)于上述連接部的內(nèi)部，一端與上述第二流體通路連通，并在另一 端設(shè)置連接孔；第一配管，該第一配管具有一端連接到上述連接孔與上述連接流體通路連 通、另一端與上述冷卻部側(cè)的流通路連通的流體通路，且配置于上述真空用筒軸的真空通 路；連結(jié)蓋，該連結(jié)蓋具有從上述真空用筒軸的開口部對(duì)上述真空通路內(nèi)抽真空的吸引口 ； 以及磁性流體密封裝置，該磁性流體密封裝置具有磁性流體密封用蓋、磁體用的磁極塊、磁 體、軸蓋及磁性流體，其中，上述磁性流體密封用蓋與上述連結(jié)蓋密封地結(jié)合來圍住上述真 空用筒軸，上述磁體用的磁極塊與上述磁性流體密封用蓋的內(nèi)周面和上述真空用筒軸的外 周面中的一側(cè)的周面密封地嵌連，且并排配置，上述磁體配置于上述并排的磁極塊之間，在 上述軸蓋上配置有多個(gè)靠近上述磁極塊的周面且相對(duì)的環(huán)狀的突起從而形成突起組，且上 述軸蓋與上述磁性流體密封用蓋的內(nèi)周面和上述真空用筒軸的外周面中的另一側(cè)的周面 密封地嵌連，上述磁性流體存在于上述突起與上述磁極塊之間，在上述磁性流體密封裝置 中，作用有磁力的上述磁性流體克服上述抽真空的力，將上述突起與上述磁極塊之間隔斷。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)接頭，利用相對(duì)于抽真空能可靠密封的磁性流體密封裝置， 能使真空用筒軸的內(nèi)周面內(nèi)形成高真空狀態(tài)而發(fā)揮絕熱效果。而且，在磁性流體密封裝置 中，由于無滑動(dòng)的滑動(dòng)面，因此，能有效地防止滑動(dòng)面過早磨損的情況并能發(fā)揮耐久能力。 因此，真空用筒軸的內(nèi)周面內(nèi)能長(zhǎng)時(shí)間維持高真空(IO-5Torr以下)狀態(tài)(現(xiàn)有的密封裝置 的密封面即使具有優(yōu)異的密封能力，也因真空狀態(tài)而導(dǎo)致滑動(dòng)的密封面的潤(rùn)滑液被吸取而
6過早磨損)。另外，真空用筒軸的連結(jié)部與冷卻部的連接部連結(jié)且也與冷卻部的設(shè)備內(nèi)部連 通，因此，利用該抽真空，也能將冷卻部的設(shè)備內(nèi)部真空絕熱。因此，能使在真空用筒軸的內(nèi) 周面內(nèi)中所配置的各第一配管及第二配管與連接部同外部氣體有效地真空絕熱，所以，能 將供給制冷劑維持在極低溫度的狀態(tài)。另外，該真空用筒軸的內(nèi)周面內(nèi)的真空絕熱能將在 間隔流體通路中流動(dòng)的供給制冷劑維持在極低溫度，并能將供給制冷劑維持在液體狀態(tài)。其結(jié)果是，利用該液體的制冷劑，在密封面與相對(duì)密封面滑動(dòng)時(shí)，作為潤(rùn)滑液存在 于兩密封面間可防止滑動(dòng)產(chǎn)生熱。此外，可防止兩密封面磨損的情況(在現(xiàn)有技術(shù)中，即 使是優(yōu)異的密封裝置，由于制冷劑為極低溫，會(huì)使密封材質(zhì)變質(zhì)，因此，密封制冷劑是困難 的)。另外，可防止兩密封面滑動(dòng)時(shí)的磨損，并能發(fā)揮對(duì)供給制冷劑的密封能力。此外，在 與固定密封環(huán)一體的彈性波紋管的結(jié)構(gòu)中，不需將固定密封環(huán)的滑動(dòng)的嵌合面間密封的〇 形環(huán)，因此，能防止隨著因極低溫度所導(dǎo)致的〇形環(huán)的材質(zhì)變化而引起的制冷劑泄露的情 況。另外，在彈性波紋管的結(jié)構(gòu)中，即使是極低溫的狀態(tài)，也能將固定密封環(huán)的相對(duì)密封面 朝密封面彈性地按壓，且該彈性的移動(dòng)不存在滑動(dòng)的面，因此能發(fā)揮相對(duì)密封面的密封能 力。此外，各第一配管及第二配管不是使用切刀等對(duì)作為真空用筒軸的構(gòu)件進(jìn)行加工而形 成孔的流體通路，而是由配管構(gòu)成的，因此能選擇絕熱效果優(yōu)異的管材料。另外，各第一配 管及第二配管為配管，因此，第一配管及第二配管的加工/組裝變得容易，且配管作業(yè)也變 得容易，從而能降低作為流體通路的加工成本和組裝成本。作為優(yōu)選，在本申請(qǐng)發(fā)明的旋轉(zhuǎn)接頭中，將成對(duì)的上述旋轉(zhuǎn)密封環(huán)和兩側(cè)的固定 密封環(huán)在軸向上至少配置兩組，并在上述一組的上述固定密封環(huán)與相鄰的上述另一組的上 述固定密封環(huán)之間具有第二間隔流體通路，上述第二間隔流體通路與配置于上述真空用筒 軸的上述真空通路的第二配管連通，對(duì)上述冷卻部冷卻后的排出制冷劑通過上述第二配管 和上述第二間隔流體通路而返回。
另外作為優(yōu)選，在本申請(qǐng)發(fā)明的旋轉(zhuǎn)接頭中，上述旋轉(zhuǎn)密封環(huán)具有沿周向配置的多個(gè)上述第二流體通路，且上述連接部具有沿周向與上述各第二流體通路連通的上述連接 流體通路，各上述第一配管的流體通路與各對(duì)應(yīng)的上述連接流體通路連通。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)接頭，能將多個(gè)第二流體通路設(shè)于旋轉(zhuǎn)密封環(huán)，因此，從一處 第一流體通路流出的供給制冷劑能通過第一間隔流體通路流入多個(gè)第二流體通路。此外， 各第一配管的流體通路與連通到多個(gè)第二流體通路的多個(gè)連接流體通路連通，因此，能朝 各冷卻部的所需處供給所需的供給制冷劑。另外，能減少由兩固定密封環(huán)和旋轉(zhuǎn)密封環(huán)構(gòu) 成的一對(duì)第二機(jī)械密封的配置個(gè)數(shù)。同時(shí)，能縮短連接部的軸向的長(zhǎng)度。其結(jié)果是，能大幅 度降低第二機(jī)械密封裝置和連接零件的制造成本及組裝成本。另外，也能使旋轉(zhuǎn)接頭小型 化。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例1的旋轉(zhuǎn)接頭的一側(cè)的剖視圖。圖2是表示圖1的機(jī)械密封裝置和配管的附近的第一組裝體的放大剖視圖。圖3是表示圖2的各第二機(jī)械密封裝置附近的結(jié)構(gòu)的放大剖視圖。圖4是圖1的第二組裝體的一側(cè)的剖視圖。圖5是圖1的第三組裝體的一側(cè)的剖視圖。圖6是圖5所示的磁性流體密封的一側(cè)的放大剖視圖。圖7是本發(fā)明實(shí)施例2的連接部的軸向主視圖。圖8是本發(fā)明實(shí)施例3的旋轉(zhuǎn)密封環(huán)的軸向主視圖。圖9是安裝了本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)接頭的超導(dǎo)電動(dòng)機(jī)的概略剖視圖。
具體實(shí)施例方式以下，根據(jù)附圖對(duì)本發(fā)明所涉及的實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)接頭進(jìn)行說明。以下說明的各 附圖是根據(jù)設(shè)計(jì)圖而制成的準(zhǔn)確的附圖。圖1是本發(fā)明實(shí)施例1的旋轉(zhuǎn)接頭R的一側(cè)的剖 視圖。在圖1中，若在截面中加入陰影線，則圖會(huì)變得不清楚，因此，省略了陰影線。此外， 圖2是表示圖1的機(jī)械密封裝置1和配管的附近的圖，也是第一組裝體A的一側(cè)的放大剖 視圖。另外，圖3是表示圖2的第二機(jī)械密封裝置1附近的結(jié)構(gòu)的放大剖視圖。圖4是第 一軸承部60D1側(cè)的第二組裝體B的一側(cè)的放大剖視圖。圖5是磁性流體密封40側(cè)的第三 組裝體C的一側(cè)的放大剖視圖。圖6是圖5所示的磁性流體密封40的放大剖視圖。以下，參照?qǐng)D1 圖6來說明本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)接頭R。旋轉(zhuǎn)接頭R的帶凸緣的連結(jié)部 10C，與具有勵(lì)磁線圈的同步旋轉(zhuǎn)設(shè)備例如旋轉(zhuǎn)發(fā)電機(jī)、線性電動(dòng)機(jī)等的帶流體通路的轉(zhuǎn)軸 及圖9所示的超導(dǎo)電動(dòng)機(jī)100的帶流體通路的轉(zhuǎn)軸115連結(jié)。首先，對(duì)與圖1的旋轉(zhuǎn)接頭R連結(jié)的圖9的超導(dǎo)電動(dòng)機(jī)100進(jìn)行說明。但是，對(duì)非 本發(fā)明的超導(dǎo)電動(dòng)機(jī)100進(jìn)行簡(jiǎn)單地說明。圖9所示的超導(dǎo)電動(dòng)機(jī)100是概略圖。在筒狀的、設(shè)有內(nèi)周面115A的轉(zhuǎn)軸115的 外周面上嵌合有3個(gè)轉(zhuǎn)子110 (符號(hào)僅為一處)。在轉(zhuǎn)子110的兩側(cè)，沿軸向配置總計(jì)4個(gè) 定子106(符號(hào)僅為一處)。此外，在各轉(zhuǎn)子110中設(shè)置在超導(dǎo)(SC)線圈103的內(nèi)周側(cè)存 在空間的冷卻部105。在該冷卻部105上設(shè)置與旋轉(zhuǎn)接頭R的各第一配管20E連通并能供 給制冷劑的各第一管101、101、101。利用該各第一管101、101、101朝各個(gè)冷卻部105、105、
8105供給制冷劑，來冷卻各超導(dǎo)線圈103、103、103 (符號(hào)僅為一處)。此外，使對(duì)各超導(dǎo)線圈 103、103、103進(jìn)行冷卻后的制冷劑，通過與排出流體通路用的各個(gè)第二管102、102、102連 通的第二配管20E，朝未圖示的制冷劑供給裝置(也稱為冷凍機(jī))逆流。在轉(zhuǎn)軸115的兩側(cè) 設(shè)置軸承116、116。在此，為方便起見，對(duì)轉(zhuǎn)子110為3個(gè)的情況進(jìn)行了說明，但并不局限于 3個(gè)，也有1個(gè)、2個(gè)、或3個(gè)以上的情況。此外，也存在與該例示的轉(zhuǎn)子110的結(jié)構(gòu)不同的 結(jié)構(gòu)。然而，總之，為使同步旋轉(zhuǎn)設(shè)備中的超導(dǎo)線圈的電阻接近零(0)，必須將超導(dǎo)線圈冷卻 到極低溫的溫度狀態(tài)。本發(fā)明解決該問題。為了實(shí)現(xiàn)這些高溫的超導(dǎo)線圈的超導(dǎo)，且維持該超導(dǎo)，例如必須將高溫超導(dǎo)線圈 冷卻到臨界溫度(超導(dǎo)臨界溫度，例如27K)或臨界溫度以下的溫度。本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)接頭R 采用能從固定側(cè)通過旋轉(zhuǎn)側(cè)的各連接流體通路20D、20D朝各冷卻部105直接供給極低溫的 供給冷卻劑Ql的結(jié)構(gòu)。此外，供給制冷劑Ql或排出制冷劑Q2通過在高真空(高真空是指 KT3Torr liTTorr的范圍)狀態(tài)的真空通路IOH中所配置的第一配管20E及第二配管20E 內(nèi)的流體通路，因此，能與外部氣體真空絕熱并將供給制冷劑Ql維持在臨界溫度以下的極 低溫度。另外，將第一配管20E和第二配管20E維持在高真空的狀態(tài)，能阻斷外部氣體的溫 度朝第一配管20E和第二配管20E傳熱。在圖1及圖9中，真空用筒軸10的連結(jié)部IOC與超導(dǎo)電動(dòng)機(jī)100的轉(zhuǎn)軸115的一 端的安裝部連結(jié)并能一起轉(zhuǎn)動(dòng)。同時(shí)，第一配管20E是與第一管101連結(jié)并能朝第一管101 內(nèi)供給來自第一配管20E的供給制冷劑Ql的供給流體通路。另外，第二配管20E也是與第 二管102連結(jié)并可從第二管101朝第二配管20E排出對(duì)超導(dǎo)線圈等冷卻后的已使用的排出 制冷劑Q2的排出流體通路。該第一配管20E并不限定于供給制冷劑Ql的供給流體通路， 此外，第二配管20E也不限定于排出制冷劑Q2的排出流體通路。能將第一配管20E作為排 出流體通路使用。另外，也能將第二配管20E作為供給流體通路使用。然而，在使使用后的 排出制冷劑Q2返回到冷卻供給裝置時(shí)，在圖1的第二機(jī)械密封裝置1的實(shí)施例中優(yōu)選使用 第二配管20E。該真空用筒軸10整體使不銹鋼制的第一真空用筒軸IOA的連接部(也稱為連接 零件。然而，連接零件并不意味著與真空用筒軸是分體零件)IOAl與第二真空用筒軸IOB的 接頭部(符號(hào)10B)接合，并將未標(biāo)注符號(hào)的圖示的螺栓朝軸向螺合而連結(jié)。第一真空用筒 軸IOA中，使筒軸的端部與連接部IOAl的階梯面嵌合，并焊接該嵌合面的周面使其形成為 一體。另外，在第二真空用筒軸IOB中，使筒軸的端部與接頭部IOB的階梯面，并將嵌合面 之間焊接。使該焊接后的接頭部IOB與連接部IOAl嵌合，并利用螺栓旋緊而形成為筒狀。 為了能安裝第二機(jī)械密封裝置1，該第一真空用筒軸IOA與第二真空用筒軸IOB的連結(jié)使用 螺栓來旋緊。然而，作為其他例子，若將機(jī)械密封裝置1嵌合到未圖示的長(zhǎng)套筒，并將該套 筒嵌連固定于真空用筒軸10的外周，則能不分割組裝第一真空用筒軸IOA和第二真空用筒 軸IOB而使其形成一體。在該實(shí)施例的情況下，將連接部IOAl —體地嵌連于第一真空用筒 軸IOA的內(nèi)周面。或者，也可對(duì)第一真空用筒軸IOA進(jìn)行加工使其形成連接部IOAl。第二 機(jī)械密封是指將各固定密封環(huán)2A、2A配置于旋轉(zhuǎn)密封環(huán)IA的兩側(cè)形成一對(duì)，并使固定密封 環(huán)2A、2A與旋轉(zhuǎn)密封環(huán)IA組合而形成的零件。此外，將組合多個(gè)第二機(jī)械密封而成的整體 稱為機(jī)械密封裝置1。另外，如圖3所示，在連接部IOAl內(nèi)部使連接流體通路20D在軸向上改變位置，并沿周向按照設(shè)定的個(gè)數(shù)配置，連接流體通路20D的截面是徑向與軸向形成的L形。該各連接 流體通路20D、20D的軸向的端部側(cè)的開口形成為連接孔20D1，并使第一配管20E與第二配 管20E的端部分別密封地嵌連于各連接孔20D1 (將嵌合好的周面之間焊接或粘接來封閉)。 具有該供給流體通路或排出流體通路的第一配管20E和第二配管20E，配置于第一真空用 筒軸IOA的內(nèi)周面10A2內(nèi)，可供極低溫度的制冷劑Ql、Q2流通。同時(shí)，配置于第一真空用 筒軸IOA的內(nèi)周面10A2內(nèi)的第一配管20E和第二配管20E，配置于被抽成真空(抽真空) 后的高真空環(huán)境內(nèi)，與外部真空絕熱。第一配管20E和第二配管20E的材質(zhì)使用不銹鋼管、 銅管、鋁管、氮化硼、石英管、強(qiáng)化玻璃管、低溫用樹脂(PTFE等)管等。此外，也可使用絕熱 材料覆蓋第一配管20E和第二配管20E的外周面。例如，使用PTFE、玻璃、石英等材質(zhì)對(duì)不 銹鋼管的外周覆蓋能絕熱的厚度。通過在真空用筒軸10內(nèi)以真空絕熱的狀態(tài)來配置第一 配管20E和第二配管20E，能實(shí)現(xiàn)上述絕熱效果。在諸如以往那樣的、在安裝好機(jī)械密封裝 置的外殼主體中使用切孔來形成制冷劑用的流體通路的結(jié)構(gòu)中，不能期待上述效果。圖2及圖3是圖1所示的第一組裝體A的放大圖。如圖2及圖3所示，使旋轉(zhuǎn)密 封環(huán)IA的內(nèi)周面1A3在真空用筒軸10中的連接部IOAl的外周面上沿軸向間隔配置成兩 列并與其嵌連。該旋轉(zhuǎn)密封環(huán)IA的組裝如下，將筒狀的隔板12夾在并排配置的兩旋轉(zhuǎn)密 封環(huán)1A、1A之間，并以利用連接部IOAl的階梯面和第二真空用筒軸IOB的接頭部IOB的端 面支承兩旋轉(zhuǎn)密封環(huán)1A、1A的軸向的外側(cè)端的狀態(tài)固定。在各旋轉(zhuǎn)密封環(huán)1A、1A中，將各 密封面1A1、1A1、……設(shè)于軸向兩端面，并將貫穿內(nèi)外的第二流體通路20C設(shè)于各旋轉(zhuǎn)密封 環(huán)1A、1A的兩密封面IAlUAl的中間。該第二流體通路20C與內(nèi)側(cè)的連接流體通路20D連 通。該各旋轉(zhuǎn)密封環(huán)IA和后述各固定密封環(huán)2A是碳化硅類、碳、硬質(zhì)合金、復(fù)合樹脂等不 易磨損的硬質(zhì)材質(zhì)，且是經(jīng)得住制冷劑Q1、Q2的耐寒材質(zhì)。將成對(duì)的兩固定密封環(huán)2A、2A設(shè)于旋轉(zhuǎn)密封環(huán)IA的軸向的兩側(cè)。在固定密封環(huán) 2A端面設(shè)置與密封面IAl緊貼的相對(duì)密封面2A1。同時(shí)，通過焊接等，將作為環(huán)狀地圍起真 空用筒軸10的彈性波紋管2B的一端的結(jié)合部2B1與相對(duì)密封面2A1的相反一側(cè)的面(背 面)密封地結(jié)合。該彈性波紋管2B是不銹鋼、鎳基合金(因科鎳合金718等)等金屬制的， 且是一體形成于固定密封環(huán)2A的附屬零件。此外，使用焊接等，將彈性波紋管2B的另一端 的呈環(huán)狀的固定部2B2密封地粘接于密封蓋2B3的內(nèi)周的階梯部。此外，彈性波紋管將固 定密封環(huán)2A的相對(duì)密封面2A1朝與密封面IAl緊貼的方向彈性地按壓。另外，旋轉(zhuǎn)密封環(huán)IA的外周面1A2與旋轉(zhuǎn)密封環(huán)IA的兩側(cè)的固定密封環(huán)2A、2A 之間的空間(兩彈性波紋管2B、2B之間)形成為第一間隔流體通路20B。該第一間隔流體 通路20B與設(shè)有配管接頭部20A1的第一流體通路20A連通。第一流體通路20A是從冷卻 供給裝置導(dǎo)入有供給制冷劑Ql的流體通路。此外，兩旋轉(zhuǎn)密封環(huán)1A、1A之間的兩彈性波紋 管2B、2B的固定部2B2、2B2的相對(duì)空間和隔板12的外周面與配管接頭部20A1 (在圖3中 未標(biāo)注符號(hào))的內(nèi)周面之間所形成的環(huán)狀空間是第二間隔流體通路20B。該第二間隔流體 通路20B不通過設(shè)于旋轉(zhuǎn)密封環(huán)IA的第二流體通路20C，因此，與連接流體通路20D直接連 通。即，在第二間隔流體通路20B與連接流體通路20D之間，設(shè)有與旋轉(zhuǎn)密封環(huán)IA的第二 流體通路20C連通的第一間隔流體通路20B和不通過第二流體通路20C的第二間隔流體通 路 20B。在環(huán)狀的各密封蓋2B3、2B3、2B3、2B3與環(huán)狀的配管接頭部20A1、20A1、20A1的接
10合面間，安裝截面呈C形或U形的各密封環(huán)83A來密封各接合面間(在圖3中沿軸向設(shè)有 8個(gè))。該密封環(huán)83A形成為能設(shè)于PTFE制的U形槽內(nèi)的金屬(因科鎳合金718等材質(zhì)) 制的彈性中空0形環(huán)的形狀，或C形金屬環(huán)的形狀，并具有經(jīng)得住制冷劑Ql、Q2的耐寒性。 此外，各密封蓋2B3和各配管接頭部20A1被夾在焊接于第一外筒60A的端部的凸緣部與焊 接于第二外筒60B的端部的凸緣部之間，并被插入沿軸向貫穿的螺栓用孔的螺栓79(參照 圖1或圖2)旋緊，從而形成覆蓋第二機(jī)械密封裝置1的外周側(cè)形狀的蓋。另外，與各配管 接頭部20A1的第一流體通路20A連通的各配管為樹脂管、鋼管(不銹鋼管等)，并通過第二 主體65的第二真空室V2內(nèi)，與未圖示的冷卻供給裝置連通。該各配管也可與圖5所示的 分支配管44A連結(jié)而進(jìn)行抽真空。此外，通過設(shè)于各旋轉(zhuǎn)密封環(huán)IA的各第二流體通路20C朝冷卻部105供給的供給 制冷劑Ql是極低溫度的液態(tài)氨、液態(tài)氮等。另外，通過第二間隔流體通路20B朝冷卻供給 裝置返回的排出制冷劑Q2是對(duì)冷卻部105冷卻后的制冷劑(也存在制冷劑汽化的情況)。 供給制冷劑Ql的種類有液態(tài)氨(_273°C以下)、液態(tài)氮(_196°C以下)、液態(tài)氖、液態(tài)氬等。 上述供給制冷劑Ql被冷卻到能將超導(dǎo)線圈等冷卻到超導(dǎo)狀態(tài)的極低溫度。該第二主體65 的第二真空室V2內(nèi)是高真空的狀態(tài)，并能使各第一流體通路20A真空絕熱。通過分支配管 44A對(duì)該第二真空室V2進(jìn)行抽真空V。此外，使用PTFE等、纖維強(qiáng)化樹脂的絕熱材料覆蓋 分支配管44A、第一流體通路20A的配管的周圍，從而能防止供給制冷劑Ql的溫度上升。另 外，如圖2所示，利用螺栓將沿真空用筒軸10的徑向形成筒狀的第二主體65，與安裝部設(shè) 于第一外筒60A的凸緣部的安裝板和設(shè)于第二外筒60B的凸緣部的安裝板密封地結(jié)合。此 外，第二主體65在第一主體60內(nèi)形成沿徑向的筒形，但在第一流體通路20A的數(shù)量較多的 情況下，也能形成圍住真空用筒軸10的軸芯周圍且封閉的筒狀體。如圖1或圖2及圖4所示，第一外筒60A的內(nèi)周面的內(nèi)徑比第一真空用筒軸IOA 的外周面的外徑大。此外，第一外筒60A相對(duì)于第一真空用筒軸IOA設(shè)置環(huán)狀空間而與其 嵌合。另外，第二外筒60B也相對(duì)于第二真空用筒軸IOB設(shè)置環(huán)狀空間而與其嵌合，并形成 與第一外筒60A大致對(duì)稱的形狀。接著，如圖4所示，在第一外筒60A的大徑圓筒狀的端部 60A設(shè)置抽真空配管33A，將第一機(jī)械密封裝置32的周圍抽真空而使其真空絕熱，并使真空 用筒軸10的外周的環(huán)狀空間也真空絕熱。沿大徑圓筒狀的端部60A的周面以均等配置或 不均等配置的方式設(shè)置多個(gè)通孔。此外，將抽真空配管33A與該通孔連結(jié)。該抽真空配管 33A的另一端穿過第一真空室Vl和第二真空室V2內(nèi)與抽真空裝置(也稱真空泵)Va連通。 第一外筒60A與真空用筒軸10相同，是不銹鋼、鎳基合金等的材質(zhì)。圖1或圖2及圖5所示第二外筒60B與第一外筒60A相同，將與抽真空配管的接 頭連接的通孔設(shè)于一端的大徑圓筒狀的端部60B。與該抽真空配管連接的通孔沿大徑圓筒 狀的端部60B的周面以均等配置或不均等配置的方式設(shè)置有多個(gè)。此外，對(duì)第二真空用筒 軸IOB的外周的環(huán)狀空間抽真空，來使第二真空用筒軸IOB真空絕熱。此外，抽真空配管的 另一端部與圖4所示的抽真空配管33A相同，與設(shè)于第二主體65內(nèi)的配管連通而被抽真空 裝置Va抽真空V。另外，利用將真空用筒軸10的外周側(cè)圍住的第一真空室Vl使內(nèi)部具有第一真空 室Vl的圓筒狀的第一主體60真空絕熱，并使第二機(jī)械密封裝置1的外周側(cè)也真空絕熱。 此外，第二機(jī)械密封裝置1、第一流體通路20A、第一間隔流體通路20B及第二間隔流體通路
1120B、第二流體通路20C、連接流體通路20D在第二主體65內(nèi)因第二真空室V2而被雙重真空 絕熱。此外，即使存在因旋轉(zhuǎn)接頭R達(dá)到耐用年數(shù)而造成供給制冷劑Ql從通過第二機(jī)械密 封裝置1等的第一間隔流體通路20B朝外部泄漏的情況，由于供給制冷劑Ql被第二真空室 V2吸引，因此，能防止因朝外部泄漏的供給制冷劑Ql導(dǎo)致的公害問題的情況。接著，相對(duì)于圖1的第一組裝體A，將第二組裝體B設(shè)于真空用筒軸10的超導(dǎo)電動(dòng) 機(jī)100側(cè)。在圖4中將該第二組裝體B放大。能支承真空用筒軸10旋轉(zhuǎn)的一側(cè)的第一軸 承部60D1的外周面與第一軸承箱30A的內(nèi)周面嵌連。此外，將該第一軸承部60D1的內(nèi)周 面嵌連安裝于套筒31的外周面。另外，該套筒31與真空用筒軸10的外周面嵌連。此外， 第一軸承箱30A通過以假象線表示的保持部安裝并固定于超導(dǎo)電動(dòng)機(jī)100的殼體。除此之 外，在第一軸承箱30A的開口側(cè)面保持第一機(jī)械密封裝置32，并設(shè)置沿軸向支承第一軸承 部60D1的保持板30B。利用設(shè)于該保持板30B的供給通路33，在第一軸承部60D1側(cè)朝流 體空間30H供給空氣等流體Q3或潤(rùn)滑液等流體Q3。該流體Q3從供給通路33流入流體空 間30H，對(duì)第一機(jī)械密封裝置32起到作為巴哈流體(日語〃7〃流體)的作用?；蛘撸?能將潤(rùn)滑液供給到軸承部60D1而起到潤(rùn)滑作用。第一機(jī)械密封裝置32的旋轉(zhuǎn)密封環(huán)(未標(biāo)注符號(hào))隔著附屬零件與不銹鋼制的 套筒31嵌連。另外，與該旋轉(zhuǎn)密封環(huán)相對(duì)旋轉(zhuǎn)的固定密封環(huán)隔著附屬零件保持于保持板 30B的階梯孔。此外，利用第一機(jī)械密封裝置32隔斷第一軸承部60D1側(cè)的流體空間30H與 第一外筒60A內(nèi)的環(huán)狀空間。第一外筒60A的保持板30B側(cè)的大徑圓筒狀的端部60A與第 一主體60的內(nèi)周面嵌連，且如上所述，另一端的凸緣部隔著密封蓋2B3與第二主體65連接
纟口口。如圖1所示，第三組裝體C設(shè)于真空用筒軸10的相對(duì)于第二組裝體B的相反一 側(cè)。在與第一主體60的內(nèi)周面嵌連的第二外筒60B的大徑圓筒狀的端部60B，將第二軸承 部60D2設(shè)于內(nèi)周的階梯孔來支承真空用筒軸10的另一端。大徑圓筒狀的端部60B被多個(gè) 支承件61支承。第二軸承部60D2的內(nèi)周面與第二真空用筒軸IOB的外周面嵌連(參照?qǐng)D 1)。此外，利用第一軸承部60D1和第二軸承部60D2支承真空用筒軸10自由旋轉(zhuǎn)。雖然未 圖示，但與圖4相同，使供給通路與第二軸承部60D2的側(cè)面的空間62連通。利用未標(biāo)注符 號(hào)的螺栓將不銹鋼等非磁性體的磁性流體密封用蓋41與第二外筒60B的端部結(jié)合。在磁 性流體密封用蓋41的內(nèi)周面與第二真空用筒軸IOB的外周面之間，安裝圖6所示的磁性流 體密封裝置40。將高精度的軸承40D、40D分別設(shè)于位于磁性流體密封用蓋41的內(nèi)周面的 磁性流體密封裝置40的兩側(cè)。該兩軸承40D、40D的內(nèi)周面與磁性體的軸蓋40A嵌連，且外 周面與磁性流體密封用蓋41的內(nèi)周面嵌連。另外，軸蓋40A經(jīng)由并排配置的耐寒性的密封 用〇形環(huán)80B、80B與第二真空用筒軸IOB的外周面嵌連。此外，將沿軸向設(shè)有間隔的兩列密封突起組設(shè)于磁性材料的軸蓋40A的外周面。 在規(guī)定的軸向的寬度上將多個(gè)環(huán)狀截面的山形的突起40A1分別設(shè)置6個(gè) 20個(gè)之中的設(shè) 定數(shù)而形成該密封突起組。較為理想的是，分別設(shè)置8個(gè) 15個(gè)。在與該兩列密封突起 組對(duì)應(yīng)的位置，磁性材料的磁極塊40B、40B經(jīng)由密封用的〇形環(huán)80A與磁性流體密封用蓋 41的內(nèi)周面嵌連。在該各8個(gè)突起40A1……的外周面與磁極塊40B、40B的內(nèi)周面之間形 成0.05mm以下、不接觸的微小間隔(隔著不接觸的間隔靠近內(nèi)周面)。利用兩側(cè)的高精度 的2個(gè)軸承40D、40D可實(shí)現(xiàn)該間隔。此外，在2個(gè)磁極塊40B、40B之間，嵌連配置有永磁體
1240M。另外，在密封突起組40A140A1……與磁極塊40B、40B的內(nèi)周面之間，存在高精度的磁 性流體40F。另外，在永磁體40M、2個(gè)磁極塊40B、40B與2個(gè)密封突起組40A1……形成的 環(huán)狀的環(huán)路中，利用永磁體40M而形成有磁通。此外，在各密封突起組的突起40A1與磁極 塊40B、40B的內(nèi)周面之間，磁性流體40F集結(jié)，將因抽真空V的吸引力而靠近的間隙的軸向 兩側(cè)隔斷，不會(huì)引起滑動(dòng)阻力，并能維持吸引空間45的高真空的狀態(tài)。在磁性流體密封用蓋41的永磁體(只要是磁體即可，并不局限于永磁體)40M的 外表面，以貫穿狀態(tài)設(shè)置流體供給通路40H。此外，利用N2氣體的供給流體Q4或空氣的供給 流體Q4來對(duì)永磁體40M保溫?；蛘?，作為供給流體F將磁性流體40M從流體供給通路40H 朝磁極塊40B、40B的內(nèi)周面內(nèi)供給。存在將永磁體40M做成環(huán)狀?yuàn)A在磁極塊40B、40B之間 的情況，或?qū)⑵渥龀蓤A柱在磁極塊40B、40B之間配置多個(gè)的情況。另外，也可將突起40A1 的外周面的截面形狀做成尖的山形、M形。該磁性流體密封裝置40能將真空用筒軸10內(nèi)的 真空通路IOH與外部隔斷，并能將其維持在高真空度以上的狀態(tài)。也可采用將磁極塊40B、 40B和磁體40M安裝于真空用筒軸10的外周面，并將軸蓋40A安裝于磁性流體密封用蓋41 的內(nèi)周面的結(jié)構(gòu)。另外，在密封突起組40A140A1……與磁極塊40B、40B的內(nèi)周面之間，存在 高精度的磁性流體40F。即，是與上述實(shí)施例1內(nèi)外顛倒的結(jié)構(gòu)，是將內(nèi)周側(cè)的零件配置于 外周側(cè)，將外周側(cè)的零件配置于內(nèi)周側(cè)的磁性流體密封裝置40。關(guān)于密封突起組和磁極塊 的配置數(shù)，只要在兩零件間能形成磁回路，則也可形成一對(duì)。在磁性流體密封用蓋41的軸向的端面，將與第二真空用筒軸IOB的開口部IOD相 對(duì)的連結(jié)蓋42密封地安裝于磁性流體密封用蓋41的端面(只要是圍住真空用筒部的部分 即可)。將吸引口 42A設(shè)于該連結(jié)蓋42的與開口部IOD相對(duì)的位置。該吸引口 42A通過吸 引配管44與圖1所示的抽真空裝置(真空泵)Va連通。另外，從吸引配管44分支的分支 配管44A，與貫穿第一主體60內(nèi)部的配管連結(jié)，并對(duì)第一真空室Vl內(nèi)抽真空，從而使第一真 空室Vl內(nèi)成為高真空的狀態(tài)。該第一主體60的第一真空室Vl內(nèi)的高真空的狀態(tài)使對(duì)第 一流體通路20A、20A、20A真空絕熱的第二主體65的第二真空室V2雙重真空絕熱。另一方面，從吸引口 42A對(duì)真空用筒軸10的內(nèi)周面10A2內(nèi)抽真空，從而將真空通 路IOH中成為高真空的狀態(tài)。關(guān)于真空通路IOH中的高真空，由于真空用筒軸10的內(nèi)周面 10A2內(nèi)(真空通路10H)被高性能的磁性流體密封40完全密封，因此，如上所述，能使該內(nèi) 周面10A2內(nèi)成為高真空(IO-3Torr I(T7Torr)或超真空(lO^Torr以下)。為了使超導(dǎo)勵(lì) 磁線圈的電阻變?yōu)榱?0)，必須使供供給制冷劑Ql通過的第一配管20E或第二配管20E的 外周側(cè)的真空通路IOH中形成10_3Torr以下的真空狀態(tài)，優(yōu)選為10_5Torr以下的真空狀態(tài)， 但本發(fā)明的磁性流體密封裝置40能有效地將真空通路IOH中與外部隔斷，從而可形成該高 真空的狀態(tài)。該真空用筒軸10的內(nèi)周面10A2內(nèi)的高真空及超高真空的狀態(tài)，可相對(duì)于第 一配管20E及第二配管20B高度地隔斷外部氣體的溫度。此外，在真空用筒軸10的內(nèi)周 面10A2內(nèi)，將從制冷劑供給裝置供給的極低溫度的液態(tài)的氨、氮、氖等的供給制冷劑Ql維 持在極低溫度的狀態(tài)，并將該供給制冷劑Ql從第一配管20E及第二配管20E朝超導(dǎo)電動(dòng)機(jī) 100的冷卻部105供給，從而對(duì)冷卻部105進(jìn)行冷卻。另外，第一配管及第二配管20E、20E、20E配置于真空用筒軸10的內(nèi)周面10A2內(nèi)， 因此，能使用PTFE、石英等絕熱材料覆蓋(裹住)第一配管及第二配管20E、20E、20E的外周 面。因此，能發(fā)揮第一配管20E、20E及第二配管20E的絕熱效果，并能維持第二機(jī)械密封裝置1的密封能力。另外，在第二機(jī)械密封裝置1中并排配置的第一間隔流體通路及第二間隔流體通 路20B、20B內(nèi)，相同壓力的制冷劑在各間隔流體通路20B、20B內(nèi)流動(dòng)，因此，密封面IAl與 相對(duì)密封面2A1的緊貼的徑向的兩側(cè)大致為相同壓力，即使排出制冷劑Q2已汽化，由于真 空用筒軸10在旋轉(zhuǎn)，因此，能在其離心力的作用下使排出制冷劑Q2直線地通過第一流體通 路20A而朝制冷劑供給裝置返回。因此，即使排出制冷劑Q2已汽化，也能有效地防止其通 過密封面IAl與相對(duì)密封面2A1的滑動(dòng)面而混入供給制冷劑Ql。因此，能防止像以往那樣 已汽化的排出制冷劑在中途與供給制冷劑混合而使供給制冷劑的溫度上升。此外，還能進(jìn) 一步發(fā)揮第二機(jī)械密封裝置1的密封能力。另外，冷卻部105的液體積存部被所供給的極 低溫度的供給制冷劑Ql冷卻到極低溫度，從而能使超導(dǎo)電動(dòng)機(jī)100的冷卻部(超導(dǎo)勵(lì)磁線 圈)105處于電阻為零(0)的狀態(tài)。其結(jié)果是，在超導(dǎo)勵(lì)磁線圈被勵(lì)磁時(shí)，在電阻變?yōu)榱?0) 的超導(dǎo)勵(lì)磁線圈中，產(chǎn)生無勵(lì)磁損失的強(qiáng)力的磁場(chǎng)。圖7表示實(shí)施例2，是與圖1中的X-X向視相當(dāng)?shù)倪B接部IOAl側(cè)的主視圖。該連 接部IOAl形成為比圖2所示的連接部IOAl還短的筒狀，且在內(nèi)周面內(nèi)形成圓形的真空通 路10H。此外，在圖7中，與圖2所示的連接部IOAl中的連接流體通路20D相同，沿連接部 IOAl的徑向形成四處或四處以上(在圖7中為四處)的連接流體通路。分別將各第一配 管20E密封地嵌連到其中三處的連接流體通路20D、20D、20D的連接孔20D1。此外，使供給 制冷劑Ql在該第一配管20E中流通。另外，將排出制冷劑Q2用的第二配管20E密封地嵌 合到剩余的一處或兩處連接孔20D1 (符號(hào)參照?qǐng)D2)。該三處供給制冷劑Ql用的連接流體 通路20D、20D、20D，在連接部IOAl中軸向的位置大致相同，但在周向上位置不同(參照?qǐng)D8 的第二流體通路20C的配置結(jié)構(gòu))。另外，改變?nèi)幑┙o制冷劑Ql用的連接流體通路20D、 20D、20D在連接部IOAl中沿軸向的位置，以使排出制冷劑Q2用的連接流體通路20D與第二 間隔流體通路20B連通。因此，由于該連接部IOAl能形成軸向短的筒狀，所以，也能縮短真 空通路IOH的軸向長(zhǎng)度。另外，通過將該連接部IOAl的內(nèi)徑形成為各種形狀，還能提高真空絕熱的效果。 例如，該連接部IOAl中的真空通路IOH的正面形狀并不局限于圓形，還能考慮將其形成為 四邊形的內(nèi)周面、做成星形或齒輪狀的凹凸面的內(nèi)周面、橢圓形的內(nèi)周面等，并將多個(gè)第一 配管20E及第二配管連結(jié)于側(cè)面。與該三處供給制冷劑Ql用的連接流體通路20D、20D、20D 對(duì)應(yīng)的第二機(jī)械密封使用1個(gè)即可。此外，利用多個(gè)第一配管20E，將供給制冷劑Ql供給到 超導(dǎo)電動(dòng)機(jī)100的超導(dǎo)勵(lì)磁線圈，將超導(dǎo)勵(lì)磁線圈冷卻到極低溫度，從而能使電阻變?yōu)榱?(O)0另外，采用與上述供給制冷劑Ql用的連接流體通路20D、20D、20D相同的結(jié)構(gòu)，設(shè)置多 個(gè)排出制冷劑Q2的第二配管，從而能使排出制冷劑Q2高效率地返回到冷卻供給裝置。圖8是從軸向觀察與真空用筒軸10嵌連的旋轉(zhuǎn)密封環(huán)IA的正面圖。該旋轉(zhuǎn)密封 環(huán)IA是實(shí)施例3。圖8所示的旋轉(zhuǎn)密封環(huán)IA是沿周面設(shè)置四處貫穿的第二流體通路20C 的例子。旋轉(zhuǎn)密封環(huán)IA的內(nèi)周面1A3與連接部IOAl的外周面嵌連，并使四處第二流體通 路20C與四處連接流體通路20D分別連通。此外，在該四處第二流體通路20C中，流入有從 一處第一流體通路20A供給的供給制冷劑Q1。另外，將各密封面IAlUAl形成于旋轉(zhuǎn)密封 環(huán)IA的兩端面。另外，將能安裝圖3所示的密封環(huán)83B的密封安裝槽1A4形成于旋轉(zhuǎn)密封 環(huán)IA的兩密封面IAl的內(nèi)周側(cè)。
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在圖8中，關(guān)于該旋轉(zhuǎn)密封環(huán)IA的第二流體通路20C和連接零件IOAl的連接流 體通路20D說明了 4個(gè)例子，但也能根據(jù)冷卻部105的個(gè)數(shù)，設(shè)置5個(gè)、6個(gè)或多個(gè)第二流體 通路20C、連接流體通路20D及第二配管20E。藉此，可不增加第二機(jī)械密封的數(shù)量，而朝多 個(gè)冷卻部105供給供給制冷劑Q1。通過本發(fā)明的第二機(jī)械密封裝置1的結(jié)構(gòu)與連接零件 IOAl的組合，使利用該1個(gè)第二機(jī)械密封裝置1能將供給制冷劑Ql朝多個(gè)冷卻部105供給 的結(jié)構(gòu)成為可能。作為其他實(shí)施例，也存在第二機(jī)械密封裝置1由1個(gè)第二機(jī)械密封構(gòu)成 的情況。在該情況下，盡管未圖示，但將第二配管設(shè)于其他流體通路，并使排出制冷劑返回 到制冷劑供給裝置。作為本發(fā)明的比較例，在圖1中，當(dāng)將磁性流體密封裝置40更換為以往的磁性流 體密封裝置時(shí)，由于處于高真空，磁性流體密封裝置的磁性流體被吸引到真空側(cè)，不存在磁 性流體。因此，維持真空通路內(nèi)的真空狀態(tài)變得困難。所以，也會(huì)使因真空通路中的真空而 產(chǎn)生的絕熱效果降低。其結(jié)果是，若不將各流體通路、第一配管形成大徑并使大量的供給制 冷劑流動(dòng)，則冷卻冷卻部105會(huì)變得困難。此外，超導(dǎo)電動(dòng)機(jī)中使用的高價(jià)的供給制冷劑的 運(yùn)行成本會(huì)上升。另外，在供給大量的供給制冷劑的結(jié)構(gòu)中，旋轉(zhuǎn)接頭變得大型化，因此，制 造成本會(huì)上升。另外，旋轉(zhuǎn)接頭的安裝處也會(huì)變大，因此，因安裝處會(huì)使安裝變得困難。主 體是將第一主體60、第二主體65、第一外筒60A、第二外筒65A等固定于旋轉(zhuǎn)的真空用筒軸 10所形成的零件。工業(yè)上的應(yīng)用領(lǐng)域本發(fā)明是能維持液態(tài)氮、液態(tài)氨等極低溫的制冷劑的溫度，且能從固定部側(cè)的制 冷劑供給裝置朝旋轉(zhuǎn)的超導(dǎo)裝置的冷卻部供給供給制冷劑，并能回收使用后的制冷劑的有 用的旋轉(zhuǎn)接頭。
權(quán)利要求
一種旋轉(zhuǎn)接頭，是連接固定側(cè)的制冷劑供給裝置與旋轉(zhuǎn)側(cè)的冷卻部的流體通路間的制冷劑用的旋轉(zhuǎn)接頭，其特征在于，包括真空用筒軸，該真空用筒軸被主體支承成能旋轉(zhuǎn)并具有沿軸向貫穿的真空通路，且在所述真空通路的一端具有能與所述冷卻部的連通路連通的連結(jié)部，在所述真空通路的另一端具有抽真空用的開口部，在所述連結(jié)部與所述開口部的中間具有連接部；旋轉(zhuǎn)密封環(huán)，該旋轉(zhuǎn)密封環(huán)與所述真空用筒軸的所述連接部密封地嵌連，并在兩端面具有各密封面；兩固定密封環(huán)，該兩固定密封環(huán)配置于所述旋轉(zhuǎn)密封環(huán)的軸向兩側(cè)，并具有與相對(duì)的所述密封面緊貼的相對(duì)密封面；彈性波紋管，該彈性波紋管的一端的結(jié)合部密封地連結(jié)到與所述各固定密封環(huán)的相對(duì)密封面相反一側(cè)的周面，且另一端的固定部圍住所述真空用筒軸，密封地固接于所述主體，并朝所述密封面彈性地按壓所述固定密封環(huán)；第一間隔流體通路，該第一間隔流體通路形成于夾著所述旋轉(zhuǎn)密封環(huán)的兩側(cè)的所述彈性波紋管之間，并能與導(dǎo)入供給制冷劑的第一流體通路連通；第二流體通路，該第二流體通路沿徑向貫穿所述旋轉(zhuǎn)密封環(huán)，并與所述第一間隔流體通路連通；連接流體通路，該連接流體通路設(shè)于所述連接部的內(nèi)部，一端與所述第二流體通路連通，并在另一端設(shè)置連接孔；第一配管，該第一配管具有一端連接到所述連接孔而與所述連接流體通路連通、另一端能與所述冷卻部側(cè)的流通路連通的流體通路，且配置于所述真空用筒軸的真空通路；連結(jié)蓋，該連結(jié)蓋具有從所述真空用筒軸的開口部對(duì)所述真空通路內(nèi)抽真空的吸引口；以及磁性流體密封裝置，該磁性流體密封裝置具有磁性流體密封用蓋、磁體用的磁極塊、磁體、軸蓋及磁性流體，其中，所述磁性流體密封用蓋與所述連結(jié)蓋密封地結(jié)合來圍住所述真空用筒軸，所述磁體用的磁極塊與所述磁性流體密封用蓋的內(nèi)周面和所述真空用筒軸的外周面中的一側(cè)的周面密封地嵌連，且并排配置，所述磁體配置于所述并排的磁極塊之間，在所述軸蓋上配置有多個(gè)靠近所述磁極塊的周面且相對(duì)的環(huán)狀的突起從而形成突起組，且所述軸蓋與所述磁性流體密封用蓋的內(nèi)周面和所述真空用筒軸的外周面中的另一側(cè)的周面密封地嵌連，所述磁性流體存在于所述突起與所述磁極塊之間，在該磁性流體密封裝置中，作用有磁力的所述磁性流體克服所述抽真空的力，將所述突起與所述磁極塊之間隔斷。
2.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)接頭，其特征在于，成對(duì)的所述旋轉(zhuǎn)密封環(huán)和兩側(cè)的固定密封環(huán)至少在軸向上配置有兩組，并且在所述一 組的所述固定密封環(huán)與相鄰的所述另一組的所述固定密封環(huán)的相對(duì)間具有第二間隔流體 通路，所述第二間隔流體通路與配置于所述真空用筒軸的所述真空通路的第二配管連通， 對(duì)所述冷卻部冷卻后的排出制冷劑通過所述第二配管和所述第二間隔流體通路而返回。
3.如權(quán)利要求1或2所述的旋轉(zhuǎn)接頭，其特征在于，所述連接部的內(nèi)周面形成為圓形面或橢圓形面或沿周向形成凹凸面或齒輪狀面，在所 述第一配管側(cè)的端部形成有連接孔。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的旋轉(zhuǎn)接頭，其特征在于，2所述旋轉(zhuǎn)密封環(huán)具有沿周向配置的多個(gè)所述第二流體通路，所述連接部具有沿周向與 所述各第二流體通路連通的所述連接流體通路，各所述第一配管的所述流體通路與各對(duì)應(yīng) 的所述連接流體通路連通。
全文摘要
一種旋轉(zhuǎn)接頭，能利用真空絕熱維持在流體通路中流動(dòng)的供給制冷劑的極低溫度，并能可靠地對(duì)冷卻部冷卻。此外，能使供給制冷劑的運(yùn)行成本最小。本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)接頭包括被主體的內(nèi)周面支承成能旋轉(zhuǎn)并具有真空通路的真空用筒軸(10)；與真空用筒軸的外周面隔有間隔地嵌連，并在兩端面具有密封面的旋轉(zhuǎn)密封環(huán)(1A)；配置于各旋轉(zhuǎn)密封環(huán)的兩側(cè)并具有與密封面緊貼的相對(duì)密封面的固定密封環(huán)(2A)；與固定密封環(huán)的端部周面接合，并朝密封面?zhèn)劝磯汗潭芊猸h(huán)的彈性波紋管(2B)；與供給供給制冷劑的第一流體通路連通，使供給制冷劑通過，并形成于各彈性波紋管之間的間隔流體通路(20B)；設(shè)于與間隔流體通路連通的旋轉(zhuǎn)密封環(huán)的第二流體通路(20C)；與第二流體通路連通的連接流體通路(20D)；與連接流體通路連通，并將在真空用筒軸內(nèi)被真空絕熱的供給制冷劑朝冷卻部側(cè)供給的第一配管(20E)；具有對(duì)真空用筒軸內(nèi)抽真空的吸引口的連結(jié)蓋(42)；以及與抽真空的壓力對(duì)應(yīng)的、具有沿軸向構(gòu)成為多段的突起的磁性流體密封裝置(40)。
文檔編號(hào)F16J15/43GK101981360SQ20098011193
公開日2011年2月23日 申請(qǐng)日期2009年2月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月28日
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