[发明专利]旋转接头

说明书

技术领域

本发明涉及一种为了利用制冷剂对超导电动机的超导励磁线圈等的冷却部冷却，而设于制冷剂用流体通路的中途的带机械密封装置的旋转接头。更详细来说，涉及一种能通过相对旋转部将供给制冷剂以极低温状态从被固定的冷冻机朝旋转侧的冷却部导入的带机械密封装置的旋转接头。

背景技术

超导电动机等的超导装置中，为了维持超导励磁线圈的超导状态，必须将液态氮、液态氨等极低温的制冷剂朝超导励磁线圈等的冷却部供给。另外，必须将在该冷却部使用后的制冷剂(称为排出制冷剂)朝冷冻机回收。此时，需要将供给的制冷剂(称为供给制冷剂)的温度维持在极低温度的状态，并降低高价的供给制冷剂的使用量。例如，为了从固定侧的冷动机朝旋转的超导电动机供给供给制冷剂，必须使用旋转接头使供给制冷剂从相对旋转的固定部通过旋转部。在该旋转接头中，将固定部的流体通路与旋转部的流体通路的相对旋转的连通路的流体通路密封的密封装置对极低温度的供给制冷剂或排出制冷剂进行密封，密封制冷剂的能力随着温度会产生问题。另外，在供给制冷剂的温度上升时，若不增加供给制冷剂的供给量，则不能冷却到规定的温度，因此，不能发挥超导的功能。所以，存在朝冷却部的供给制冷剂的使用量增加的问题。

另外，对于供给制冷剂的供给时的绝热，已知真空绝热是优异的。然而，为了进行真空绝热，若不提高包围流体通路的外周侧的空间的真空度，则将供给制冷剂维持在极低温度是困难的。为了维持高真空度以进行该真空绝热，需要与外部气体隔断的真空密封装置。在该真空密封装置中，对真空密封时，因真空而导致失去密封面的润滑，因此，会使密封面磨损。其结果是，会使绝热所需的真空度降低。该密封装置的密封能力变为问题，并存在不能将维持在极低温度的供给制冷剂朝冷却部供给的问题。在该状态下，为了将冷却部维持在极低温度，必须朝冷却部大量地供给供给制冷剂，因此，使高价的供给制冷剂的运行成本增加而成为问题。所以，希望有性能优异的旋转接头。

在日本专利申请公开2003-65477号公报(专利文献1)的图9(省略该图9的图示，但专利文献1的附图的符号表示于零件名之后)中，作为“具有朝包括超导线圈的转子移送极低温度的气体移送接头的同步设备”，表示了朝同步发电设备供给极低温流体的极低温剂移送接头(26)的截面图。在该极低温剂移送接头26中，将固定侧的插入管154的前端部158以非接触状态的方式与入口管156的内周面嵌合而构成为非接触密封。然而，该非接触密封仅仅是插入管154以非接触状态与入口管156的内周面嵌合。因此，在从极低温冷却器90供给来的入口极低温气体157在插入管154内流动并流入入口管156内时，入口极低温气体157的一部分有可能从插入管154与入口管156的非接触嵌合的间隙流入圆筒状外壳186内。尽管圆筒状外壳186内被保持为真空状态，但当入口极低温气体157流入圆筒状外壳186内时，会使圆筒状外壳186内的真空度降低，因此，会使真空的绝热效果降低。

此外，极低温剂移送接头26采用使高温冷却气体164在供入口极低温气体157流动的冷却入口管156的外周与冷却出口管166之间的环状空间流动的结构，因此，在冷却入口管156内流动的入口极低温气体157有可能因高温冷却气体164而温度上升。

另外，配置于圆筒状外壳168的运动间隙密封162采用以下结构：入口极低温气体157在内周侧流动，高温冷却气体164在外周侧流动，因此，有可能因极低温而导致材质劣化并使密封能力降低。特别地，在与外部的绝热效果较低的极低温剂移送接头26的结构中，必须朝SC线圈绕线供给大量的入口极低温气体157，因此，可能会使运动间隙密封162过早劣化。

另外，记载了安装于筒状外壳196内的磁性流体密封176能防止返回气体164的泄漏(参照段落号0046)，但其结构不详。在现在所知的磁性流体密封176中，当将圆筒状外壳186内抽成真空时，磁性流体被吸入圆筒状外壳186内而使磁性流体密封176的密封能力降低。因此，外部的空气流177通过磁性流体密封176进入圆筒状外壳186内，从而使圆筒状外壳186内的真空度降低。在该圆筒状外壳186内的真空度降低时，不能获得入口极低温气体157的绝热效果。在通常的磁性流体密封中，维持该高真空度是困难的。