以下、本発明に係わる実施の形態のロー� ��リジョイントを図面に基づいて説明する。� ��お、以下に説明する各図面は、設計図を基� ��作成した正確な図面である。図1は、本発明 の実施例1のロータリジョイントRの片側の断� ��図である。なお、図1では、断面にハッチン グを入れると、図が不明になるので、ハッチ ングは省略してある。また、図2は、図1のメ� ��ニカルシール装置1と配管の付近を示すもの であって、第1組立体Aの片側の拡大断面図で� ��る。さらに、図3は、図2の各第2メカニカル� ��ール装置1付近の構成を示すさらなる拡大断 面図である。図4は、第1軸受部60D1側の第2組� �体Bの片側の拡大断面図である。図5は、磁性 流体シール40側の第3組立体Cの片側の拡大断� �図である。図6は図5に示す磁性流体シール40� ��拡大断面図である。

 以下に、図1から図6を参照して本発明の� �ータリジョイントRを説明する。ロータリジ� ��イントRのフランジ付の連結部10Cは、界磁コ イルを有する同期回転機戒、例えば、回転発 電機、リニアモータなどの流体通路を設けた 回転軸及び図9に示す超伝導モータ100の流体� �路を設けた回転軸115に連結する。最初に、� �1のロータリジョイントRと連結する図9の超� �導モータ100について説明する。ただし、本� �明ではない超伝導モータ100については、簡� �に説明する。図9に示す超伝導モータ100は、� ��略図である。筒状で内周面115Aを設けた回転 軸115の外周面には、3個の回転子110を嵌着す� �(符号は1個所のみ)。回転子110の両側には、� �計4個のステータ106(符号は1個所のみ)を軸方� ��に配列する。そして、各回転子110には、超� ��導(SC)コイル103の内周側に空間がある冷却部 105を設ける。

 この冷却部105にロータリジョイントRの各 第1配管20Eと連通して冷媒を供給できる各第1� ��101,101,101を設ける。この各第1管101,101,101に� �り冷媒をそれぞれの冷却部105,105,105へ供給し て各超伝導コイル103,103,103(符号は1個所のみ)� ��冷却する。また、各超伝導コイル103,103,103� �冷却した後の冷媒は、排出流体通路用のそ� �ぞれの第2管102,102,102と連通する第2配管20Eを� ��して図示省略の冷媒供給装置(冷凍機)へ還� �させる。なお、回転軸115の両側には、軸受11 6,116を設ける。今、便宜上、回転子110が3個の 場合について説明したが、3個とは限らず、1� ��、2個、又は3個以上の場合もある。また、� �の例示した回転子110の構造とは、異なる構� �も存する。しかし、いずれにせよ、同期回� �機戒において超伝導コイルの電気抵抗を零(0 )に近づけるには、超伝導コイルを極低温の� �度状態に冷却しなければならない。

 これらの高温の超伝導コイルは、超伝導を� ��成し、且つ、この超伝導を維持するために� ��例えば、高温超伝導コイルを臨界温度(超伝 導遷移温度、例えば、27K)又はそれ以下の温� �まで冷却しなければならない。本発明のロ� �タリジョイントRは、固定側から回転側の各� ��続流体通路20D,20D,20Dを通して各冷却部105へ� �接に極低温の供給冷媒Q1を供給できるように 、又は排出できるように構成している。そし て、供給冷媒Q1又は排出冷媒Q2が高真空(高真� ��とは10 ^-3 Torrから10 ^-7 Torrの範囲である)の状態の真空通路10Hに配置� ��る第1配管20E及び第2配管20E内の流体通路を� �過するので、外気と真空断熱されて供給冷� �Q1を臨界温度以下の極低温度に維持すること ができる。そして、第1配管20Eと第2配管20Eは� ��真空の状態に維持されて、外気の温度が第1 配管20Eと第2配管20Eへ伝熱するのを遮断する� �

 図1及び図9において、真空用筒軸10の連結 部10Cは、超伝導モータ100の回転軸115における 端部の取り付け部と連結して共に回動できる ように形成する。同時に、第1配管20Eは、第1� ��101と連結して第1配管20Eからの供給冷媒Q1を� ��1管101内へ供給可能にする供給流体通路を設 けている。さらに、第2配管20Eも第2管102と連� ��して超伝導コイル等を冷却した使用済みの� ��出冷媒Q2を第2管101から第2配管20Eへ排出可能 にする排出流体通路である。なお、この第1� �管20Eは供給冷媒Q1の供給流体通路に限定する ものではなく、また、第2配管20Eは、排出冷� �Q2の排出流体通路に限定するものではない。 第1配管20Eを排出流体通路に用いることもで� �る。また、第2配管20Eを供給流体通路に選択� ��ることもできる。しかし、使用後の排出冷� ��Q2を冷却供給装置(冷凍機)へ戻すときは、図 1の第2メカニカルシール装置1の実施例では第 2配管20Eを利用することが好ましい。

 この真空用筒軸10は、全体がステンレス� �製の第1真空用筒軸10Aの接続部(以下、接続部 品と言う)10A1と第2真空用筒軸10Bの継ぎ手部10B とを接合し、符号が省略された図示するボル トを軸方向へ螺合して締結する。第1真空用� �軸10Aは、筒軸の端部と接続部品10A1の段付面� ��を嵌合するとともに、この嵌合部の周面を� ��接して一体に形成する。また、第2真空用筒 軸10Bは、筒軸の端部と継ぎ手部10Bの段付面と を嵌合して嵌合面間を溶接する。溶接した継 ぎ手部10Bと接続部品10A1とを接合するととも� �ボルトによれ締結して真空用筒軸10を筒状に 形成する。この第1真空用筒軸10Aと第2真空用� ��軸10Bとの連結は、第2メカニカルシール装置 1を取り付け可能にするためにボルトで締結� �る。しかし、他の例として、図示省略の長� �スリーブにメカニカルシール装置1を嵌着し� ��このスリーブの内周面を真空用筒軸10の外� �に嵌着して固定すれば、第1真空用筒軸10Aと� ��2真空用筒軸10Bは、ボルトを用いた組み立て にしなくとも、一体にすることができる。上 述の構成では、第1真空用筒軸10Aの内周面に� �続部品10A1を嵌着しても良い。なお、第2メカ ニカルシールとは、回転密封環1Aと、この回� ��密封環1Aの両側に各々固定密封環2A,2Aとを配 置して一対に組み合わせたものを言う。そし て、第2メカニカルシールを複数に配列した� �体をメカニカルシール装置1と言う。

 また、接続部品10A1は、図3に示すように� �部に断面が径方向と軸方向を成すL形の接続� ��体通路20Dを軸方向に位置を変えながら周方� ��に沿って配置する。この各接続流体通路20D� ��20Dの軸方向の端部開口は、それぞれ接続孔2 0D1に形成するとともに、各接続孔20D1に第1配� ��20Eと第2配管20Eの端部をそれぞれ密封に嵌着 する(嵌合した周面間を溶接又は接着して封� �する)。この流体通路を有する第1配管20Eと第 2配管20Eとは、第1真空用筒軸10Aの内周面10A2内 (真空通路)に配置して極低温度の冷媒を流通� ��能にする。同時に、第1真空用筒軸10Aの内周 面10A2内に配置された第1配管20Eと第2配管20Eは 、真空引き(真空吸引とも言う)された高真空� ��状態により外部と真空断熱される。なお、� ��1配管20Eと第2配管20Eの材質は、ステンレス� �管、銅管、アルミニウム管、窒化ボロン、� �英管、強化ガラス管、低温用樹脂(PTFEなど)� �などを用いている。また、第1配管20Eと第2配 管20Eの外周面を断熱材で被覆しても良い。例 えば、ステンレス鋼管の外周をPTFE,ガラス、� ��英等の材質を用いて断熱できる厚さに被覆� ��る。これらの断熱効果は、第1配管20Eと第2� �管20Eが真空用筒軸10内に真空断熱の状態で配 管することにより可能になる(なお、従来の� �うに、メカニカルシール装置を取り付けた� �ウジング本体にキリ孔で冷媒用の流体通路� �形成した構成では、これらの効果は期待で� �ない)。

 図2及び図3は、図1に示す第1組立体Aの拡� �図である。図2及び図3に示すように、真空用 筒軸10における接続部品10A1の外周面に回転密 封環1Aの内周面1A3を軸方向に隔てて2列に嵌着 する。この回転密封環1Aの組み立ては、筒状� ��スペーサ12を並列にした両回転密封環1A、1A� ��間に挟持するとともに、両回転密封環1A、1A の外端を接続部品10A1の段付面と第2真空用筒� ��10Bの継ぎ手部10Bの端面とにより押さえた状� ��で固定する。各回転密封環1A、1Aは軸方向両 端面に各シール面1A1,1A1を設けるとともに、� �回転密封環1A,1Aの両シール面1A1,1A1の中間に� �2流体通路20Cを設ける。この第2流体通路20Cは 、内径方向の接続流体通路20Dと連通する。こ の各回転密封環1Aと後述する各固定密封環2A� �、炭化珪素、カーボン、硬質合金、複合樹� �等の摩耗しない硬質であって、且つ冷媒に� �える耐寒材質である。

 回転密封環1Aの軸方向の両側には、一対� �両固定密封環2A,2Aを設ける。固定密封環2Aは� ��面にシール面1A1と密接する対向シール面2A1� ��設ける。同時に、対向シール面2A1と反対側� ��(背面)には真空用筒軸10を環状に囲む弾性ベ ローズ2Bの一端部である環状の結合部2B1を溶� ��等により密封に結合する。この弾性ベロー� ��2Bは、ステンレス鋼、ニッケル基合金(イン� ��ネル718など)等の金属製であって、固定密封 環2Aに一体に形成された付属部品である。ま� ��、弾性ベローズ2Bの他端部である環状の固� �部2B2は、シールカバー2B3の内周段付部に溶� �等で密封に接着して連結する。そして、弾� �ベローズ2Bは固定密封環2Aをシール面1A1の方� ��へ弾発に押圧する。なお、メカニカルシー� ��装置1において、第2組立体B側の弾性ベロー� ��2Bの内周面と第1真空用筒軸10Aの外周面の間� ��間隙となっている。この間隙は対向シール� ��2A1の内周まで達している。つまり、この間� ��は第1間隙真空通路であって第1真空通路50A1� ��一部の通路である(図3の拡大図を参照)。

 また、メカニカルシール装置1において、 第3組立体C側の弾性ベローズ2Bの内周面と第2� ��空用筒軸10Bの外周面の間も間隙となってい� ��。そして、この間隙は対向シール面2A1の内� ��までとどいている。この間隙は第2間隙真空 通路であって第1真空通路50B1の一部の通路で� ��る(図3の拡大図を参照)。さらに、回転密封� ��1Aの外周面1A2と、回転密封環1Aの両側の固定 密封環2A、2Aとの間の空間(両弾性ベローズ2B,2 Bの間)は、第1間隔流体通路20Bに形成する。こ の第1間隔流体通路20Bは、配管継ぎ手部20A1に� ��けた第1流体通路20Aと連通する。なお、第1� �体通路20Aは冷却供給装置から供給冷媒Q1が送 られる流通路である。また、両弾性ベローズ 2B,2Bの固定部2B2,2B2の間と、スペーサ12の外周� ��と、配管継ぎ手部20A1(図3を参照)の内周面と の間に形成された環状空間が第2間隔流体通� �20Bである。この第2間隔流体通路20Bは、次に� ��通する第2流体通路20Cが無いため接続流体通 路20Dと直接に連通する。つまり、第2間隔流� �通路20Bと接続流体通路20Dとの間には、回転� �封環1Aの第2流体通路20Cと連通する第1間隔流� ��通路20Bと、第2流体通路20Cを通さない第2間� �流体通路20Bとを設けている(第1間隔流体通路 20Bと第2間隔流体通路20Bとは、符号20Bが同じ� �あるので図3を参照)。

 リング状の各シールカバー2B3,2B3,2B3,2B3と� ��ング状の配管継ぎ手部20A1、20A1,20A1の接合間 には断面がC形又はU形の各シールリング83Aを� ��り付けて各接合間をシールする(図3では軸� �向へ8個を設けている)。このシールリング83A は、PTFE製のU形状の溝内に金属(インコネル718 などの材質)製の弾性中空Oリングを設けた形� ��、又はC形金属リングの形状に構成し、冷媒 に耐える耐寒性にする。そして、各シールカ バー2B3と各配管継ぎ手部20A1とは、第1外筒60A� ��端部に溶接したフランジ部と、第2外筒60Bの 端部に溶接したフランジ部との間に挟持して 軸方向に貫通するボルト用孔に挿入したボル ト79(図1又は図2を参照)により締め付けて第2� �カニカルシール装置1を覆うカバーに形成す� ��。また、各配管継ぎ手部20A1の第1流体通路20 Aと連通する第1流体通路20Aを設けた各配管は� ��樹脂管、鋼管(ステンレス鋼管など)に形成� �て第2本体65の第2真空室V2内を通り図示省略� �冷却供給装置と連通する。この各配管は図5� ��示す分岐配管44Aと連結して真空引きしても� ��い。

 そして、各回転密封環1Aに設けた各第2流� ��通路20Cを通って冷却部105へ供給される供給� ��媒Q1は、極低温度の液体ヘリウム、液体窒� �等である。また、第2間隔流体通路20Bを通っ� ��冷却供給装置へ戻される排出冷媒Q2は、冷� �部105を冷却した後の冷媒(冷媒が気化する場� ��もある)である。この供給冷媒Q1の種類は、� ��体ヘリウム(-273°C以下)、液体窒素(-196°C以� �)、液体ネオン、液体アルゴン等がある。こ� ��らの供給冷媒Q1は、超伝導コイルなどを冷� �して超伝導状態にできる極低温に冷却され� �。次に、第2本体65の第2真空室V2内は高真空� �状態であって、各第1流体通路20Aを真空断熱� ��ることができる。この第2真空室V2は分岐配� ��44Aを介して真空引きVする。また、分岐配管 44Aや第1流体通路20Aの配管の周りをPTFEなど、� ��維強化樹脂の断熱材で覆って供給冷媒Q1の� �度が上昇するのを防止できる。さらに、図2� ��示すように、真空用筒軸10に対して径方向� �成す筒状の第2本体65は、取り付け部が第1外� ��60Aのフランジ部に設けた取り付け板と第2外 筒60Bのフランジ部に設けた取り付け板に、図 2に示すように、ボルトを利用して密封に結� �する。そして、第2本体65は第1本体60内に径� �向へ筒形に形成しているが、第1流体通路20A� ��本数が多い場合は、真空用筒軸10の軸芯の� �りを囲む密閉した筒状体に形成することも� �きる。

 第1外筒60Aの内周面の内径は、第1真空用� �軸10Aの外周面の外径より大径に形成する。� �して、第1外筒60Aは、第1真空用筒軸10Aに対し て環状空間の第1真空通路50A1を設けて嵌合す� ��。また、第2外筒60Bも、第2真空用筒軸10Bに� �して第1外筒60Aと対称を成してほぼ同様な形� ��に形成されている。そして、第2外筒60Aも、 第2真空用筒軸10Bの外周面に対して環状空間� �第2真空通路50B1を設けて嵌合する。次に、こ の第1外筒60A内の第1真空通路50A1は、図3では� �第2メカニカルシール装置1における第2組立� �B側の弾性ベローズ2Bの内周面と接続部品10A1� ��外周面との間の第1間隙真空通路(第1間隙通� ��とも言う)に連通する。そして、この第1間� �真空通路は回転密封環1Aのシール面1A1と固定 密封環2Aの対向シール面2A1との摺動する内周� ��に達する。また、第2真空通路50B1は、図3で� ��、第2メカニカルシール装置1における第3組� ��体C側の弾性ベローズ2Bの内周面と接続部品1 0A1の外周面との第2間隙真空通路(第2間隙通路 とも言う)に連通する。この第2間隙通路は回� ��密封環1Aのシール面1A1と固定密封環2Aの対向 シール面2A1との摺動する内周側に達する。

 そして、供給冷媒Q1は、各第1流体通路20A, 20Aからそれぞれの第1間隔流体通路20B,20Bを通� ��て、それぞれの第2流体通路20C,20Cへ流入す� �。このとき、回転密封環1Aは回転しているの で、各シール面1A1と対向シール面2A1との間に 供給冷媒Q1が潤滑膜として浸入することが困� ��になる。つまり、無潤滑状態になりやすい( 従来技術では)。この従来技術のように、摺� �面が無潤滑状態になると、次のような問題� �惹起する。すなわち、両シール面1A1,2A1は、� ��動発熱して摩耗する。この摺動発熱は、供� ��冷媒Q1の温度を上昇させるので冷却する冷� �として問題となる。また、両シール面1A1,2A1� ��摩耗すると、摩耗による微粉末は供給冷媒Q 1に混合して冷却部105へ流れ、冷却部105等に� �して不具合を惹起する。また、冷媒供給装� �は冷媒中の粉末を嫌うので、冷却部105を冷� �した後の粉末を含んだ排出冷媒が冷媒供給� �置へ戻ると冷媒供給装置に問題を惹起する� �

 しかし、この問題点を解決する本発明は� ��回転密封環1Aのシール面1A1と固定密封環2Aの 対向シール面2A1との接触する内周側の各第1� �び第2間隙真空通路(各真空通路50A1)を真空引� ��V3すると各第1及び第2間隔流体通路20B,20B側� �供給冷媒Q1は、シール面1A1と対向シール面2A1 との摺動面間に引き寄せられ、この両シール 面1A1,2A1間に液状冷媒の潤滑液として介在す� �。つまり、真空断熱された供給冷媒Q1は、液 体の状態であるから、シール面1A1と対向シー ル面2A1との摺動面間を潤滑するとともに、こ の両シール面1A1,2A1間の摺動発熱を効果的に� �止することができる。従って、本発明は、� �述したような無潤滑状態により惹起する問� �点を効果的に解決する。

 また、両シール面1A1,2A1が無潤滑状態では 、焼き付きや鳴き現象が惹起しやすくなるが 、シール面1A1と対向シール面2A1との摺動面間 に供給冷媒Q1を介在させることにより、これ� ��の問題も効果的に防止できる。なお、第2間 隔流体通路20Bを経て冷媒供給装置へ戻る排出 冷媒Q2は、液状の場合はシール面1A1と対向シ� ��ル面2A1との摺動面間の内周側に介在するの� ��、摺動時の外径方向への引き込み力により� ��ール面1A1と対向シール面2A1との間に浸入し� ��無潤滑状態になるのを効果的に防止する(例 え、排出冷媒Q2の一部が気化しても、気体は� ��いので第1流体通路20Aを通って冷媒供給装置 側へ直通する)。また、この弾性ベローズ2Bは 蛇腹状の形状であって、摺動面が無いから摩 耗するのが防止できる。また、弾性ベローズ 2Bは、ステンレス鋼、耐寒性樹脂材製にでき� ��から、冷媒に対して優れた能力を発揮する� ��さらに、第2間隔流体通路20Bは、各固定密封 環2A,2Aにおける固定部2B2,2B2の対向間に形成さ れるので、従来のように孔状の第2流体通路20 Cとは異なり、流量を大きくするための流体� �路としての間隔を任意の大きさに設定する� �とができる。このため、第2間隔流体通路20B� ��流れる排出冷媒Q2の速い速度や流量の大き� �によって、両シール面1A1,2A1へ不純物が介在� ��ないように、また気体が浸入しないように� ��ることもできる。

 次に、第1外筒60Aの大径円筒状の端部60Aに は、図4に示すように、真空通路配管33Aの継� �手と接続して真空引きV3する第1真空通路50A1� ��形成する。この第1真空通路50A1は大径円筒� �の端部60Aの周面に沿って等配、又は不等配� �複数本(個)の貫通孔を設けて強力に真空引き V3を可能にする。この真空引きV3は、多数本� �貫通孔により強力に吸引できるから、第1外� ��60A内の第1真空通路50A1を超高真空(10-7Torr以� �)状態にできる。このため、各配管20E・・中� ��供給冷媒Q1を外部に対して二重の真空層に� �り覆うので、真空断熱の効果が飛躍的に向� �する。また、第1外筒60A内の第1真空通路50A1� �、真空通路配管33A内の第1真空通路50A1と連通 し(全通路が真空通路である。)、この真空通� ��配管33Aは、第1真空室V1内に配置されて真空� ��熱され、さらに、第2真空室V2内に配置され� ��真空断熱されるとともに、第2真空室V2内の� ��1真空配管50Aと接続する。そして、第1真空� �管50Aの他端部は冷媒供給装置と接続する。� �の真空通路配管33A内の第1真空通路50A1により 第2メカニカルシール装置1内の第1間隙真空通 路50A1と第1外筒60Aの第1真空通路50A1は、高真� �の状態に真空引きV3されて供給冷媒Q1の極低� ��度を効果的に保持するとともに、各シール� ��1A1,2A1の潤滑を可能にする。なお、第1外筒60 Aは、真空用筒軸10と同様に、ステンレス鋼、 ニッケル基合金等の材製である。

 図5に示す第2外筒60Bは、ほぼ第1外筒60Aと� ��称にして同様な形に形成する。そして、上� ��した第1外筒60Aと同様に、第2外筒60Bの大径� �筒状の端部60Bには、図1に示す第2真空配管50B の端部と接続して真空引きV3する第2真空通路 50B1(図2を参照)を形成する。この第2真空通路5 0B1は、第1外筒60Bと同様に大径円筒状の端部60 Bの周面に沿って等配又は不等配にした複数� �の貫通孔を設けて強力な真空引きV3を可能に する。その結果、第2外筒60B内の第2真空通路5 0B1による第2間隙真空通路50B1を真空引きV3し� �、上述のように、両シール面1A1,2A1の摺動時� ��潤滑効果を発揮させる。同時に、第1真空通 路50A1と真空通路10Hの二重の真空断熱による� �給冷媒Q1の極低温度を保持する。

 次に、内部に第1真空室V1を形成する円筒� ��の第1本体60は、第1真空室V1によって真空用� ��軸10の外周側を三重に囲んで真空断熱する� �ともに、第2メカニカルシール装置1の外周側 も真空断熱する。また、第2メカニカルシー� �装置1、及び第1流体通路20A、第1及び第2間隔� ��体通路20B、第2流体通路20C、接続流体通路20D は、第2本体65内で第2真空室V2により確実に真 空断熱される。また、ロータリジョイントR� �耐用年数に達して第2メカニカルシール装置1 等を通る第1間隔流体通路20Bから供給冷媒Q1が 外部に漏洩するようなことがあっても、第2� �空室V2によって供給冷媒Q1が吸引されるから� ��外部へ漏洩する供給冷媒Q1によって公害に� �る問題も効果的に防止できる。

 第2組立体Bは、図1において第1組立体Aに� �して真空用筒軸10の超伝導モータ100側に設け る。この第2組立体Bを図4に拡大して示す。真 空用筒軸10を回転可能に支持する第1軸受部60D 1は、外周面を第1軸受ボックス30Aの内周面に� ��着する。また、この第1軸受部60D1は、内周� �をスリーブ31の外周面に嵌着して取り付ける 。さらに、このスリーブ31は真空用筒軸10の� �周面に嵌着する。また、第1軸受ボックス30A� ��、仮想線で示す保持部を介して超伝導モー� ��100のケースに取り付けて固定する。さらに� ��た、第1軸受ボックス30Aの開口側面には、第 1メカニカルシール装置32を保持すると共に、 第1軸受部60D1を軸方向に支持する保持板30Bを� ��ける。この保持板30Bに設けた供給通路33に� �り第1軸受部60D1側に空気などの流体Q3又は潤� ��液などの流体Q3を流体空間30Hへ供給する。� �の流体Q3は、供給通路33から流体空間30Hへ流� ��して第1メカニカルシール装置32に対してバ� ��ハ流体としての作用をする。又は、軸受部6 0D1に供給して潤滑作用をさせることもできる 。第1メカニカルシール装置32の回転密封環(� �号は省略)は、付属部品を介してステンレス� ��製のスリーブ31に嵌着する。また、この回� �密封環と相対回転する固定密封環は、保持� �30Bの段付孔に付属部品を介して保持する。� �して、第1メカニカルシール装置32により第1� ��受部60D1側の流体空間30Hと第1外筒60A内の第1� ��空通路50A1とを遮断する。第1外筒60Aにおけ� �保持板30B側の大径円筒状の端部60Aは、第1本� ��60の内周面に嵌着するとともに、第2メカニ� ��ルシール装置1側のフランジ部は、前述した ように、シールカバー2B3を介して第2本体65に 連結合する。

 第3組立体Cは、図1に示す全体構成の真空� ��筒軸10において、第2組立体Bとは反対側に設 ける。図5に示すように、第1本体60の内周面� �嵌着した第2外筒60Bの大径円筒状の端部60Bに� ��、内周の段付面に第2軸受部60D2を嵌着して� �ける。なお、大径円筒状の端部60Bは、複数� �サポート61により支持されている。第2軸受� �60D2の内周面は第2真空用筒軸10Bの外周面に嵌 着する(図1を参照)。そして、真空用筒軸10を� ��1軸受部60D1と第2軸受部60D2により回転自在に 支持する。第2軸受部60D2の側面の空間62には� �図4と同様に、図示省略した供給通路を連通� ��せる。第2外筒60Bの端部には、ステンレス鋼 などの非磁性体の磁性流体シール用カバー41� ��符号省略のボルトにより結合する。磁性流� ��シール用カバー41の内周面には、図6に示す� ��うな、磁性流体シール装置40を装着する。� �性流体シール用カバー41の内周面には、磁性 流体シール装置40を挟んで、両側に各々高精� ��のベアリング40D、40Dを配置する。この両ベ� ��リング40D、40Dは内周面が軸カバー40Aに嵌着� ��るとともに、外周面が磁性流体シール用カ� ��ー41の内周面に嵌着する。さらに、軸カバ� �40Aは、並列に配列した耐寒性のシール用Oリ� ��グ80B,80Bを介して第2真空用筒軸10Bの外周面� �嵌着する。

 そして、磁性材料の軸カバー40Aの外周面� ��は、軸方向へ間隔を設けた2列のシール突起 群40A1,40A1・・を設ける。このシール突起群40A 1,40A1・・は所定の軸方向の幅に複数のリング 状の突起40A1を各々少なくとも6個以上から設� ��された好ましい個数を設ける。好ましくは� ��図6に示すように、各々8個から16個を設ける と良い。この2列のシール突起群40A1,40A1・・� �対応した位置には、磁性材料のポールブロ� �ク40B,40Bがシール用のOリング80A、80Aを介して 磁性流体シール用カバー41の内周面に嵌着す� ��。この各8個の突起群40A1,40A1・・・の外周面 とポールブロック40B,40Bの内周面との間は0.05m m以下で近接する微少間隔に形成する(接触し� ��い間隔に近接する)。この間隔は高精度の両 ベアリング40D、40Dにより可能にする。そして 、2個のポールブロック40B,40Bの間には、磁性� ��体シール用カバー41の内周面に永久磁石40M� �嵌着して配置されている。また、リング状� �突起群40A1,40A1・・とポールブロック40B,40Bの� ��周面との間には高精度の磁性流体40Fを介在� ��る。また、永久磁石40Mと2個のポールブロッ ク40B,40Bと2列の突起群40A1,40A1・・とを環状に� ��成する磁気ループ回路には、永久磁石40Mに� ��って、磁束が形成される。そして、突起群4 0A1,40A1・・の突起40A1とポールブロック40B,40B� �内周面との間には磁性流体40Fが集結し軸方� �両側を強力に遮断し、摺動抵抗を惹起する� �と無く、吸引空間45の高真空の状態を維持す る。

 この突起群40A1,40A1・・の個数は、ラビリン� ��シールのごとく、吸引口42Aからの真空引きV する吸引力に耐える個数にする。磁性流体シ ール用カバー41の永久磁石40Mの外面には、流� ��供給通路40Hを貫通状態に設ける。そして、� ��の流体供給通路40HからN ₂ ガス又は空気の供給流体Q4の永久磁石40Mの外� ��へ送り永久磁石40Mを保温する。又は、流体� ��給通路40Hから磁性流体40Mを導入Fしてポール ブロック40B,40Bの内周面内と突起群40A1,40A1・� �との間へ供給する。永久磁石40Mはポールブ� �ック40B,40Bの間にリングにして挟持する場合� ��又は円柱にしてポールブロック40B,40Bの間に 、周方向へ多数個を配列することもできる。 さらに、突起40A1の外周面の断面形状は尖っ� �山形、M形にすると良い。この磁性流体シー� ��装置40は真空用筒軸10内の真空通路10Hを外部 に対し遮断して高真空以上の状態に維持でき るように構成されている。なお、磁性流体シ ール装置40の片方側にはVの真空力が作用し、 他方側にはV3の真空力が作用する構成である� ��これらの間には、Oリングや第2軸受部60D2が� ��るので、吸引力の完全な釣り合いではない� ��、磁性流体シール装置40を境にして真空力� �釣り合う構成であるから、この構成によっ� �外部から気体を吸い込むのは防止できる。� �って、磁性流体40Fは耐久力を有して真空状� �を完全に遮断することができる。

 磁性流体シール用カバー41の軸方向の端� �には、第2真空用筒軸10Bの開口部10Dに対向す� ��連結カバー42を磁性流体シール用カバー41の 端面に密封に取り付ける。この連結カバー42� ��開口部10Dに対向する位置には、吸引口42Aを� ��ける。この吸引口42Aは、吸引配管44により� �1に示す真空引き装置(真空ポンプ)Vaに連通す る。また、吸引配管44から分岐した分岐配管4 4Aは、第1本体60の内部に貫通する配管に連通� ��て第1真空室V1内を吸引し、第1真空室V1内を� ��真空の状態にする。この第1本体60の第1真空 室V1内の高真空の状態は、第1流体通路20A,20A,2 0Aを真空断熱する第2真空室V2の外周側を二重� ��真空断熱する。

 一方、吸引口42Aから真空用筒軸10の内周面10 A2内を吸引し、真空通路10H中を高真空の状態� ��する。この真空通路10H中の高真空は、高性� ��な磁性流体シール40により真空用筒軸10の内 周面10A2内(図2を参照)が完全にシールされる� �ら、この内周面10A2内は、前述したように、� ��真空(10 ^-3 Torrから10 ^-7 Torr)又は超真空(10 ^-7 Torr以下)にすることができる。なお、超伝導� ��磁コイルの電気抵抗を零(0)にするためには� ��供給冷媒Q1を通す第1配管20E又は第2配管20Eの 外周側の真空通路10H内を10 ^-3 Torr以下の真空状態にしなければならない。� �らに好ましくは10 ^-5 Torr以下の真空状態にしなければならないが� �本発明の磁性流体シール装置40は真空通路10H 内と外部とを遮断することによって、この高 真空な状態を可能にする。この真空用筒軸10� ��内周面10A2内の高真空及び超高真空の状態は 、第1配管20E及び第2配管20Bに対して外気の温� ��を高度に遮断する。そして、冷媒供給装置� ��ら供給された極低温度の液状のヘリウム、� ��素、ネオン等の供給冷媒Q1を真空通路10H内� �極低温度の状態に維持しながら、この供給� �媒Q1を第1配管20E及び第2配管20Eから超伝導モ� ��タ100の冷却部105へ供給して冷却部105を冷却� ��る。つまり、冷媒供給装置から供給された� ��低温度の液状の供給冷媒Q1は、ロータリジ� �イントRを中心にして固定側の第1流体通路20A から回転側の真空通路10Hへ供給するときに、 極低温度の供給冷媒Q1が高真空の状態で第1間 隔流体通路20Bと第2流体通路20C又は第2間隔流� ��通路20Bを通り接続流体通路20Dへ流入するこ� ��ができる。

 このとき、第2メカニカルシール装置1の� �転密封環1Aのシール面1A1と固定密封環2Aの対� ��シール面2A1との摺動面は、この真空断熱さ� ��た極低温の効果により供給冷媒Q1を液体の� �態に保持できる。このため、この液体によ� �て潤滑される各シール面1A1,2A1は、摩耗する� ��防止できる。そして、回転密封環1Aのシー� �面1A1と固定密封環2Aの対向シール面2A1との摺 動面のシール能力が向上する。すなわち、耐 圧能力を有する磁性流体シール装置40は、供� ��冷媒Q1を極低温度の液体に維持して第2メカ� ��カルシール装置1を流通する冷媒供給Q1によ� ��て、摺動する両シール面1A1,2A1の潤滑作用を 奏功させるとともに、シール能力を向上でき る。そして、両シール面1A1,2A1の摩耗や焼き� �き、鳴き現象を効果的に防止できる。

 また、第1及び第2配管20E,20E,20Eは、真空用 筒軸10の内周面10A2内に配置されているから、 第1及び第2配管20E,20E,20Eの外周面をPTFE,石英等 の断熱材で覆う(被覆する)ことができる。こ� ��ため、第1配管20E,20E及び第2配管20Eの断熱効� ��を発揮して第2メカニカルシール装置1のシ� �ル能力を維持する効果を奏する。なお、従� �のロータリジョイントでは、ハウジングに� �雑な孔加工をして流体通路に形成していた� �で、流体通路の外周面を断熱材で被覆する� �とは困難であった。

 また、第2メカニカルシール装置1におけ� �並列に配置された第1及び第2間隔流体通路20B 、20B内は、ほぼ同圧の冷媒Q1,Q2が流れる。こ� ��ため、シール面1A1と対向シール面2A1の密接� ��る径方向の両側は、ほぼ同圧となり、摺動� ��る両シール面1A1,2A1間から気化した排出冷媒 Q2が供給冷媒Q1へ漏洩するのを効果的に防止� �きる。そして、第2メカニカルシール装置1の シール能力がさらなる向上をする。このため 、従来のように気化した排出冷媒Q2が途中で� ��給冷媒Q1に混合して供給冷媒Q1の温度を上昇 させるのは防止できる。また、超伝導モータ 100の冷却部(超伝導界磁コイル)105は、供給さ� ��た極低温度の供給冷媒Q1により冷却部105の� �溜め部が極低温度まで冷却されて電気抵抗� �零(0)の状態にできる。その結果、超伝導界� �コイルが励磁されると、電気抵抗が零(0)と� �っている超伝導界磁コイルには、励磁損失� �無い強力な磁界が発生する。

 図7は、実施例2であって、図1におけるX-X� ��視に相当する接続部品10A1側の正面図である 。この接続部品10A1は、図2に示す接続部品10A1 より長さが短い筒状に形成されて内周面10A2� �に真空通路10Hを形成する。そして、図7には� ��図2の接続部品10A1に示す接続流体通路20Dと� �様に、接続部品10A1の径方向へ4個所、5個所� �6個所(図7では4個所)と多数個に形成する。こ のうち3個所、4個所、5個所の接続流体通路20D の径方向を向く流体通路の部分は軸方向にほ ぼ同一の位置にする。残りの1個所は軸方向� �2個のメカニカルシールの間の位置に形成す� ��。そして、3個所、4個所、5個所の接続流体� ��路20Dの接続孔20D1には、各第1配管20Eの継ぎ� �部を密封に各々嵌着する。なお、この第1配� ��20Eには供給冷媒Q1を流通させる。また、残� �の1個所の接続孔20D1(符号は図2を参照)には、 第2配管20Eを密封に嵌着して接続する。第2配� ��20Eは排出冷媒Q2を流通させる。この接続部� �10A1は軸方向に短い筒状に形成されているか� ��、真空通路10Hの軸方向の長さも短くできる� ��

 また、この接続部品10A1の内径を種々の形 に形成することにより、真空断熱の効果を向 上させることもできる。例えば、この接続部 品10A1における真空通路10Hの正面形状は、円� �とは限らず、四角形の内周面、星形状又は� �車状の凹凸面にした内周面、楕円形の内周� �等に形成して多数の第1配管20Eよび第2配管を 接続部品10A1の側面に配列できるように工夫� �ることができる。なお、この3個所、4個所、 5個所の軸方向に同じ位置の接続流体通路20D� �対応する第2メカニカルシール装置1は、図8� �回転密封環1Aを用いることにより1個にする� �とができる。そして、メカニカルシールが1� ��や2個の配列でも、多数の接続流体通路20Dを 設けた接続部品10A1に第1配管20Eをそれぞれ接� ��することによって、供給冷媒Q1を超伝導モ� �タ100の多数の超伝導界磁コイルへ供給し、� �導界磁コイルを極低温度に冷却することが� �きる。

 図8は、真空用筒軸10に嵌着する回転密封� ��1Aの軸方向から見た正面図である。この回� �密封環1Aは実施例3である。図8の回転密封環1 Aは、周面に沿って4個所に貫通する第2流体通 路20Cを設けた例である。回転密封環1Aの内周� ��1A3は、接続部品10A1の外周面に嵌着して4個� �の第2流体通路20Cと4個所の接続流体通路20Dと を各々連通させる。そして、この4個所の第2� ��体通路20Cは1個所の第1流体通路20Aから供給� �れた供給冷媒Q1が流入する。また、回転密封 環1Aの両端面には、各シール面1A1,1A1を形成す る。さらに、回転密封環1Aの両シール面1A1,1A1 の内周側には、図3に示すシールリング83Bが� �着できるシール取り付け溝1A4を形成する。� �の回転密封環1Aの第2流体通路20Cと接続部品10 A1の接続流体通路20Dについては4個の例を説明 したが、冷却部105の個数に応じて第2流体通� �20Cと接続流体通路20Dと第2配管20Eとは、5個、 6個と多数個に設けることもできる。

 このようにすることによって、第2メカニ カルシールの数を増加させること無く、多数 個の冷却部105へ供給冷媒Q1を供給することが� ��能になる。この1つの第2メカニカルシール� �置1により多数個の冷却部105へ供給冷媒Q1を� �給可能にする構成は、本発明の第2メカニカ� ��シール装置1の構成と接続部品10A1との組み� �わせによって可能になる。なお、他の実施� �として、第2メカニカルシール装置1は、1個� �第2メカニカルシールからなる場合もある。� ��の場合は、図示省略するが、第2配管を他の 流体通路に設けて排出冷媒を冷却供給装置へ 戻すようにする。なお、図3に示す2個のメカ� ��カルシールの構成の場合は好ましい配列で� ��る。

 本発明の比較例として、図1において、磁 性流体シール装置40を従来の磁性流体シール� ��置に置き換えると、高真空に応じて磁性流� ��シール装置の磁性流体が真空側へ吸引され� ��から、突起群から磁性流体が移動して無く� ��り、真空通路内の真空状態を維持すること� ��困難になる。このため、真空通路中の真空� ��よる断熱効果も低下する。従って、第1配管 を大径にして多量の供給冷媒を流さなければ 、冷却部105を冷却することが困難になる。そ の結果、超伝導モータに使用する高価な供給 冷媒のランニングコストは上昇する。また、 多量の供給冷媒を供給する構成では、ロータ リジョイントが大型になるので、製作コスト が上昇する。また、ロータリジョイントの取 り付け場所も大きくなるので、取り付けが困 難になる。